本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種背面具有高反射率區(qū)域而正面具有細蝕刻痕跡的高效率太陽能電池及其制作方法。

背景技術(shù)：

目前，太陽能電池是通過入射光線照射半導(dǎo)體基板，在其PN接面處產(chǎn)生電子空穴對，在電子空穴對再結(jié)合之前，分別經(jīng)由電池正面(或受光面)及背面電極收集，如此產(chǎn)生光電流。其中，入射光線穿透半導(dǎo)體基板，在背面有一定部份會反射，反射的光可讓電池進行二次吸收，形成電子空穴對，增加光電流。已知背面拋光結(jié)構(gòu)可以增加正面入射光于背面的反射量。

目前，結(jié)晶硅太陽能電池的制作是在正面擴散后，形成PN接面，再利用化學(xué)蝕刻溶液蝕刻芯片背面及硅芯片邊緣，以達到隔離與背面拋光的效果。這種利用化學(xué)溶液從硅芯片背面蝕刻的方式，在硅芯片正面的四個邊緣會形成所謂的“蝕刻痕跡(etch mark)”。

現(xiàn)行以化學(xué)蝕刻溶液蝕刻芯片背面及硅芯片邊緣的作法，通常是采用Schmid機臺或RENA機臺來進行，其中，Schmid機臺是以水膜覆蓋正面，利用背面滾輪接觸式蝕刻，缺點是邊緣無法完整蝕刻(正面無明顯蝕刻痕跡)，使得隔離性不佳，并聯(lián)電阻低，漏電流較高。RENA機臺主要以背面浸泡蝕刻，缺點是若要達到背面拋光效果，必需提高蝕刻率，如此造成正面蝕刻嚴重(蝕刻痕跡過寬)，外觀不良且電池效率下降。

由此可知，本技術(shù)領(lǐng)域仍需要一種改良的電池制作方法，其能制作出具有高反射率區(qū)域(背面拋光)太陽能電池，同時能夠達到良好的隔離效果以及電池效率，并且解決蝕刻痕跡過寬問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在提供一種改良的太陽能電池結(jié)構(gòu)，其具有背面高反射率區(qū)域以及正面低反射區(qū)域與細蝕刻痕跡，能夠達到較高的電池效率。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，本發(fā)明提供一種太陽能電池，包含有一半導(dǎo)體基板，具有一第一表面及一第二表面。第一表面具有一低反射率區(qū)域。蝕刻痕跡位于所述第一表面的周圍，環(huán)繞著所述低反射率區(qū)域，形成一封閉圖案，其中所述蝕刻痕跡的平均寬度小于或等于2毫米(mm)。第二表面具有一高反射率區(qū)域，即拋光面。

根據(jù)本發(fā)明另一實施例，本發(fā)明提供一種太陽能電池，其中當(dāng)以同波長的光照射時該高反射率區(qū)域與所述低反射率區(qū)域時，所述高反射率區(qū)域的反射率高于所述低反射率區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明另一實施例，本發(fā)明提供一種太陽能電池的制作方法，包含有：提供一半導(dǎo)體基板，具有一第一表面以及一第二表面；進行一表面清潔與粗糙化處理，在所述第一表面及所述第二表面形成一粗糙表面結(jié)構(gòu)；進行一背面拋光工藝，拋光所述第二表面上的所述粗糙表面結(jié)構(gòu)；在所述背面拋光工藝后，進行一擴散工藝，于所述半導(dǎo)體基板第一表面上形成一磷硅酸鹽玻璃層及一摻雜層；以及進行一隔離工藝，將形成于所述半導(dǎo)體基板第一表面的邊緣以及所述第二表面的摻雜層蝕刻掉。

為讓本創(chuàng)作的上述目的、特征及優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施方式，并配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下的優(yōu)選實施方式與圖式僅供參考與說明用，并非用來對本創(chuàng)作加以限制。

附圖說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明一實施例所繪示的太陽能電池的俯視示意圖。

圖2為沿著圖1切線I-I’所繪示的剖面示意圖。

圖3至圖7是以剖面圖例示本發(fā)明一實施例太陽能電池的制造方法。

圖8為高反射率區(qū)域的反射率與光波長的曲線圖。

圖9為低反射率區(qū)域的反射率與光波長的曲線圖。

具體實施方式

請參閱圖1及圖2，其中圖1為依據(jù)本發(fā)明一實施例所繪示的太陽能電池俯視示意圖，圖2為沿著圖1切線I-I’所繪示的剖面示意圖。

如圖1及圖2所示，本發(fā)明太陽能電池1包含一半導(dǎo)體基板100，具有一第一表面100a(也可稱為正面或受光面)以及一第二表面100b(也可稱為背面或反射面)。第一表面100a與第二表面100b為半導(dǎo)體基板100的相對的兩面。根據(jù)本發(fā)明實施例，所述半導(dǎo)體基板100可以是N型或P型結(jié)晶硅基板，但不限于此。半導(dǎo)體基板100的第一表面100a上，可分隔出一低反射率區(qū)域(粗糙面)10以及一蝕刻痕跡12。第二表面100b，經(jīng)拋光后形成高反射區(qū)域(拋光面)20。

根據(jù)本發(fā)明實施例，所述蝕刻痕跡12是位于第一表面100a的周圍，形成一環(huán)繞低反射率區(qū)域10的封閉圖案。根據(jù)本發(fā)明實施例，所述蝕刻痕跡12的平均寬度不大于2毫米(mm)。

從外觀上，可以用肉眼輕易分辨出低反射率區(qū)域10，蝕刻痕跡12以及高反射區(qū)域20。根據(jù)本發(fā)明實施例，低反射率區(qū)域10通常顯現(xiàn)出深灰色，蝕刻痕跡12通常顯現(xiàn)出焦黑色，而高反射區(qū)域20通常呈現(xiàn)淺灰色。以一相同波長的光照第一表面100a與第二表面100b時，由于第一表面100a具有低反射率區(qū)域10，而第二表面100b具有高反射率區(qū)域20，因此第一表面100a可反射的光少于第二表面100b。

如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實施例，太陽能電池1的第一表面100a上可另包含一N型或P型摻雜發(fā)射極層(emitter layer)22以及至少一抗反射層(anti-reflection layer)24。根據(jù)本發(fā)明實施例，所述抗反射層24可以包含氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，但不限于此。在其他實施例中，太陽能電池1的第一表面100a上可以依需要設(shè)置多層抗反射層，各抗反射層是選自氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。

根據(jù)本發(fā)明實施例，太陽能電池1的第一表面100a上可另包含至少一正面接觸電極30，例如，以網(wǎng)印銀膠，再經(jīng)燒結(jié)而成的電極。

根據(jù)本發(fā)明實施例，太陽能電池1的第二表面100b上可另包含一背面表 面電場(back surface field，BSF)42以及一背面接觸電極40。根據(jù)本發(fā)明實施例，背面接觸電極40可以包含鋁金屬，但不限于此。根據(jù)本發(fā)明實施例，背面接觸電極40上可另包含至少一背面接墊50，例如，以網(wǎng)印銀膠，再經(jīng)燒結(jié)而成的接墊。背面接墊50在圖中以虛線表示，通常可以是兩平行的帶狀不連續(xù)結(jié)構(gòu)，但不限于此，在其他實施例中，背面接墊50可以為連續(xù)結(jié)構(gòu)、部分連續(xù)結(jié)構(gòu)等變化。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，圖2中所例示結(jié)晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)并非用于限制本發(fā)明范疇，本發(fā)明的半導(dǎo)體基板可應(yīng)用于其它類型太陽能電池結(jié)構(gòu)，例如，背面鈍化發(fā)射極太陽能電池(Passivated emitter rear cell，PERC)或雙面太陽能電池(Bifacial solar cell)，當(dāng)利用本發(fā)明的半導(dǎo)體基板制作背面鈍化發(fā)射極太陽能電池時，優(yōu)選地，以具有低反射區(qū)域10的第一表面100a作為受光面，具有高反射區(qū)域20的第二表面100b作為背光面，并于第二表面100b形成背面接觸電極40與局部背面表面電場(Local BSF)。

以下，將通過圖3至圖7介紹制作本發(fā)明太陽能電池的方法。

首先，如圖3所示，提供一半導(dǎo)體基板100，具有一第一表面100a(或受光面)以及一第二表面100b(或反射面)。根據(jù)本發(fā)明實施例，所述半導(dǎo)體基板100可以是N型或P型結(jié)晶硅基板。

接著，如圖4所示，進行晶圓表面清潔與粗糙化處理，分別在第一表面100a及第二表面100b形成類似金字塔型的粗糙表面結(jié)構(gòu)101a及101b。此時，半導(dǎo)體基板100的第一表面100a以及第二表面100b均為疏水性表面(硅表面)，疏水性表面在后續(xù)工藝中，能夠不受親水蝕刻介質(zhì)的移除或蝕刻的效果而起到表面保護的功效。

如圖5所示，接著進行一背面拋光(backside polish)工藝，將第二表面100b的粗糙表面結(jié)構(gòu)101b拋光，在第二表面100b形成一較平坦的表面。根據(jù)本發(fā)明實施例，所述背面拋光工藝可以利用親水性蝕刻介質(zhì)進行第二表面100b的拋光蝕刻，例如，將半導(dǎo)體基板100水平放置在復(fù)數(shù)滾輪上，通過滾輪帶動親水性蝕刻介質(zhì)，使其與第二表面100b接觸一預(yù)定時間并蝕刻一預(yù)定厚度。

根據(jù)本發(fā)明實施例，所述親水性蝕刻介質(zhì)可以包含氫氟酸(HF)、硝酸 (HNO₃)及硫酸(H₂SO₄)。根據(jù)本發(fā)明實施例，所述預(yù)定時間例如可以介于80至360秒。根據(jù)本發(fā)明實施例，依據(jù)所述預(yù)定時間，所述預(yù)定厚度可以介于1.3微米(μm)至6微米之間。根據(jù)本發(fā)明實施例，所述背面拋光工藝不會在半導(dǎo)體基板100的第一表面100a形成明顯的蝕刻痕跡。

然后，如圖6所示，進行一擴散(diffusion)工藝，至少在半導(dǎo)體基板100的第一表面100a形成一磷玻璃(PSG)層21及摻雜發(fā)射極層22。根據(jù)本發(fā)明實施例，摻雜層22為N型摻雜。此時，由于半導(dǎo)體基板100上覆蓋有磷硅酸鹽玻璃層21，故為親水性表面。

如圖7所示，進行一隔離(isolation)工藝，將前面擴散工藝中形成于半導(dǎo)體基板100邊緣以及第二表面100b的摻雜層蝕刻掉。根據(jù)本發(fā)明實施例，所述隔離工藝可以利用親水性蝕刻介質(zhì)進行半導(dǎo)體基板100邊緣以及第二表面100b的蝕刻，例如，將半導(dǎo)體基板100水平放置在滾輪上，通過滾輪帶動親水性蝕刻介質(zhì)，使其與第二表面100b接觸一預(yù)定時間并蝕刻一預(yù)定厚度。

根據(jù)本發(fā)明實施例，所述親水性蝕刻介質(zhì)可以包含氫氟酸(HF)、硝酸(HNO₃)及硫酸(H₂SO₄)。根據(jù)本發(fā)明實施例，由于在進行隔離工藝時，半導(dǎo)體基板100上為親水性表面，故所述隔離工藝完成后會在半導(dǎo)體基板100的第一表面100a形成一蝕刻痕跡12。如同前文所述，所述蝕刻痕跡12是位于第一表面100a的周圍，形成一環(huán)繞低反射率區(qū)域10的封閉圖案。根據(jù)本發(fā)明實施例，所述蝕刻痕跡12的平均寬度不大于2毫米。

在完成所述隔離工藝后，可以選擇繼續(xù)進行一堿浴(alkaline bath)工藝，將殘酸中和掉，利用例如氫氧化鉀(KOH)溶液沖洗半導(dǎo)體基板100。然后，可以繼續(xù)進行一氫氟酸蝕刻浴(HF bath)工藝，將經(jīng)過堿浴工藝處理過的半導(dǎo)體基板100浸泡在氫氟酸溶液中，以完全去除剩下的磷硅酸鹽玻璃層21。

后續(xù)工藝步驟包括于摻雜發(fā)射極層22上形成至少一抗反射層，然后，利用網(wǎng)印技術(shù)于電池正、背面以金屬漿料網(wǎng)印出電極圖案，然后進行高溫?zé)Y(jié)，形成電極，最后獲得如圖2中所示結(jié)構(gòu)。由于上述后段步驟皆為公知步驟，因此不再贅述。

利用本發(fā)明上述工藝方法形成的太陽能電池，其背面具有高反射率(～33％@600nm)，并且正面具有寬度較窄的蝕刻痕跡(≦2毫米)，使得本發(fā)明 的太陽能電池的效率提高0.15～0.17％，達到20.48％，故本發(fā)明可謂具有顯著的進步。

請參見圖8，其為高反射率區(qū)域的反射率與光波長的曲線圖，其中曲線A～C是以經(jīng)過背面拋光的太陽能電池為測量樣本，曲線D是以未經(jīng)過背面拋光，如公知的RENA機臺進行隔離工藝的太陽能電池為測量樣本。

更進一步說明，圖8中的曲線A是以本發(fā)明太陽能電池為測試樣本，其制作流程如同圖3至圖7所示，曲線B的太陽能電池是在擴散工藝后以RENA機臺進行隔離時，延長蝕刻時間進行背面拋光。曲線C的太陽能電池則是在擴散工藝后以Schmid機臺進行隔離時，延長蝕刻時間進行背面拋光。

從太陽能電池背面反射率量測的結(jié)果可看出，相對于曲線B～D的比較例，本發(fā)明太陽能電池的高反射率區(qū)域可達到較高的反射率。從圖8可整理出，本發(fā)明太陽能電池1的高反射率區(qū)域20對波長350納米(nm)至450納米的光的反射率可介于30～70％，對波長450納米至1050納米的光的反射率可介于25～50％，例如，特別是在波長600納米的光的反射率約33％，對波長1050納米至1200納米的光的反射率可介于30～70％。

請參見圖9，圖9中的曲線是對太陽能電池正面之低反射率區(qū)域10進行量測的結(jié)果，本發(fā)明太陽能電池1的低反射率區(qū)域10對波長350納米(nm)至450納米的光的反射率介于10～30％，對波長450納米至1050納米的光的反射率介于5～20％，對波長1050納米至1200納米的光的反射率介于10～60％，因此當(dāng)以同波長的光照射高反射率區(qū)域20與低反射率區(qū)域10時，高反射率區(qū)域20的反射率高于低反射率區(qū)域10。因此，通過本發(fā)明所述的工藝方法，能制作出具有高反射率區(qū)域(背面拋光)的太陽能電池，同時能夠達到良好的隔離效果以及電池效率，并且解決蝕刻痕跡過寬問題。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。