本實(shí)用新型有關(guān)于一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池，特別有關(guān)于一種無(wú)異丙醇(isopropyl alcohol，IPA)的變溫紋理化堿蝕刻的硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池。

背景技術(shù)：

按，目前由于國(guó)際能源短缺，世界各國(guó)一直持續(xù)研發(fā)各種可行的替代能源，其中又以太陽(yáng)能發(fā)電的太陽(yáng)電池最受到矚目。目前，以硅晶做成的太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，因其僅能吸收1.1 電子伏特以上的太陽(yáng)光能的限制、反射光造成的損失、材料對(duì)太陽(yáng)光的吸收能力不足、載子在尚未被導(dǎo)出之前就被材料中的缺陷捕捉而失效，或是載子受到材料表面的懸浮鍵結(jié)捕捉產(chǎn)生復(fù)合等諸多因素，皆使其效率下降。因此，現(xiàn)在市售硅晶太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率僅約15 ％，即表示硅晶太陽(yáng)能電池的高效率化其實(shí)還有相當(dāng)大的空間。其中，太陽(yáng)能電池高效率化的基本原理就是結(jié)合不同能隙的發(fā)電層材質(zhì)，把它們做成疊層結(jié)構(gòu)。

參照美國(guó)公告專利第5,213,628號(hào)，標(biāo)題為：光伏組件 (Photovoltaic device)，其主要揭示一種結(jié)合不同能隙的太陽(yáng)能電池，借由加入非晶硅本質(zhì)半導(dǎo)體，增加太陽(yáng)能電池的載子壽命，減少電子電洞復(fù)合機(jī)率，提高光電流轉(zhuǎn)換效率。

參照美國(guó)公告專利第6,878,921號(hào)，標(biāo)題為：光伏組件與其制作方法(Photovoltaic device and manufacturing method thereof )。如圖1所示，其主要揭示一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池，使用銦錫氧化物(In₂O₃:SnO₂，ITO)透明導(dǎo)電膜作為電流分散層，以提升其電流特性及提升光電轉(zhuǎn)換效率的特性。

參照美國(guó)公告專利第6,207,890號(hào)，標(biāo)題為：光伏組件與其制作方法(Photovoltaic element and method for manufacture thereof)，其主要揭示一種光伏組件結(jié)構(gòu)與制作方式。該專利揭示一異向蝕刻溶液，在N型單晶硅基版制作出金字塔型結(jié)構(gòu)，并使得金字塔底部呈現(xiàn)圓弧形狀，以提高其開(kāi)路電壓及短路電流。其利用堿性溶液加上接口活性劑IPA(isopropyl alcohol)作為異向蝕刻液，可以防止氣泡產(chǎn)生于N型半導(dǎo)體層，IPA的濃度將影響液體的表面張力，當(dāng)表面張力小于47 dyn/cm 時(shí)，氣泡將將會(huì)存留在半導(dǎo)體表面上造成效率的降低。

參照美國(guó)公告專利第8,835,210號(hào)，標(biāo)題為：光伏組件制作方法(Method of manufacturing solar cell)，其主要揭示一種制造太陽(yáng)能電池的方法，其包括形成一個(gè)主要表面具有紋理結(jié)構(gòu)的結(jié)晶硅基板。其特征在于: 使用蝕刻液對(duì)結(jié)晶硅基板的主要表面進(jìn)行第一次蝕刻，之后，使用蝕刻成分的濃度更高的蝕刻液進(jìn)行第二次蝕刻，從而在結(jié)晶硅基板的主要表面形成紋理結(jié)構(gòu)。

然而，上述專利揭示的蝕刻法，在單晶硅N型半導(dǎo)體制作出金字塔型結(jié)構(gòu)。但由于金字塔底部出現(xiàn)深V凹槽，將導(dǎo)致電子電洞產(chǎn)生復(fù)合現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的主要目的在于提出一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池，借由無(wú)異丙醇(isopropyl alcohol，IPA)的變溫紋理化堿蝕刻制備出的高質(zhì)量紋理結(jié)構(gòu)，借此改善電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。

本實(shí)用新型的另一目的在于提出一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的制程方式，借由無(wú)異丙醇(isopropyl alcohol，IPA)的變溫紋理化堿蝕刻制備出的高質(zhì)量紋理結(jié)構(gòu)，借此改善電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。

本實(shí)用新型提供的硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池，包含：

一硅基PN接面結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)相對(duì)表面，其中該硅基PN接面結(jié)構(gòu)是由一P型半導(dǎo)體層與一N型半導(dǎo)體基板所組成，該N型半導(dǎo)體基板具有一第一糙化表面以及一第二糙化表面；

其中，該第一糙化表面以及該第二糙化表面，具有凹凸的一金字塔紋理化結(jié)構(gòu)，該金字塔紋理化結(jié)構(gòu)中的該金字塔寬度與金字塔錐頂高度的比值在2到0.8之間。

優(yōu)選地，該金字塔紋理化結(jié)構(gòu)的金字塔寬度在 5 微米至15 微米之間。

優(yōu)選地，該金字塔紋理化結(jié)構(gòu)的金字塔錐頂高度在4微米至10微米之間。

優(yōu)選地，該硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池還包含：

一第一透明導(dǎo)電膜，設(shè)置位于該硅基PN接面結(jié)構(gòu)的一表面；以及

一第二透明導(dǎo)電膜，設(shè)置位于該P(yáng)N接面結(jié)構(gòu)且相對(duì)于該第一透明導(dǎo)電膜的另一表面。

優(yōu)選地，該第一透明導(dǎo)電膜的折射率介于1.90至1.94之間，且該第二透明導(dǎo)電膜的折射率介于1.90至1.94之間。

因此，本實(shí)用新型能夠達(dá)到的效果，包含：

1、使用無(wú)異丙醇(isopropyl alcohol，IPA)的堿蝕刻，防止因異丙醇揮發(fā)而造成的作業(yè)環(huán)境惡化。

2、使用變溫的紋理化堿蝕刻制程，可以制備出呈現(xiàn)比較圓弧形狀的高質(zhì)量紋理結(jié)構(gòu)，減少載子復(fù)合速度；

3、高質(zhì)量紋理結(jié)構(gòu)增加光的吸收，提升輸出電流密度，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率；

4、提供商業(yè)化量產(chǎn)速度，降低量產(chǎn)制程成本。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的先前技術(shù)剖面示意圖；

圖2顯示為本實(shí)用新型異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的第一實(shí)施例剖面示意圖；

圖3顯示為所揭示的該第一糙化表面以及第二糙化表面的金字塔紋理化結(jié)構(gòu)；以及

圖4顯示為本實(shí)用新型異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池的第二實(shí)施例剖面示意圖。

【符號(hào)說(shuō)明】

100 硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池；

110 基板；

111 第一糙化表面；

112 第二糙化表面；

120 第一本質(zhì)非晶硅層；

130 P型半導(dǎo)體層；

140 第二本質(zhì)非晶硅層；

150 N型半導(dǎo)體層；

160 第一電極；

170 第二電極；

180 第一透明導(dǎo)電膜；

190 第二透明導(dǎo)電膜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本實(shí)用新型并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D2，其顯示為根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例中，所揭示的一種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池 100結(jié)構(gòu)，其包含：一基板 110；一半導(dǎo)體層 130；一第一透明導(dǎo)電膜180；一第一電極 160；一第二透明導(dǎo)電膜190；以及一第二電極 170。該基板 110更具有一第一糙化表面111以及一第二糙化表面112。

該種硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池 100結(jié)構(gòu)主要由一硅基PN接面結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)相對(duì)表面，其中該硅基PN接面結(jié)構(gòu)由該基板 110與該半導(dǎo)體層130所組成，且該基板的能隙不同于該半導(dǎo)體層的能隙。

該基板 110選自P型半導(dǎo)性單晶基板、N型半導(dǎo)性單晶基板、P型單晶硅基板以及N型單晶硅基板之一。較佳地，該基板 110選自(100)面N型半導(dǎo)性硅基單晶基板，但并不限于此。

該基板 110較佳地選自(100)面N型半導(dǎo)性硅基單晶基板，在進(jìn)行蝕刻之前，切片損傷層需先使用堿濃度超過(guò)2質(zhì)量%堿性混合液進(jìn)行等向性蝕刻去除。特定物的質(zhì)量%定義為在整體溶液中，特定物的質(zhì)量的百分比。

該基板 110蝕刻前的厚度為180微米(μm)至200微米(μm)之間，蝕刻后的厚度為160微米(μm)至180微米(μm)之間。另外，蝕刻將硅基板的厚度變薄，并令完工后的該基板 110的平均厚度為70微米(μm)至120微米(μm)之間。借此可提供更薄且高經(jīng)濟(jì)性的硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池 100。

該基板 110的該第一糙化表面111以及該第二糙化表面112經(jīng)由一異向性蝕刻，以形成具有凹凸的金字塔紋理化結(jié)構(gòu)，以使光漫反射所致的光局限更為有效。要形成該具有凹凸的金字塔紋理化結(jié)構(gòu)的第一糙化表面111以及第二糙化表面112，主要的蝕刻條件包含：蝕刻液濃度、蝕刻溫度與蝕刻時(shí)間，來(lái)使得具有凹凸的金字塔紋理化結(jié)構(gòu)可以呈現(xiàn)比較圓弧形狀，以提高其開(kāi)路電壓及短路電流。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D3，其顯示為所揭示的該第一糙化表面以及第二糙化表面的金字塔紋理化結(jié)構(gòu)。借此蝕刻制程，該第一糙化表面111以及第二糙化表面112的金字塔紋理化結(jié)構(gòu)可以呈現(xiàn)比較圓弧形狀。參照?qǐng)D3，其中，在該金字塔紋理化結(jié)構(gòu)中的金字塔寬度(W)在 5 微米(μm)至15 微米(μm)之間，而在該金字塔紋理化結(jié)構(gòu)中的金字塔錐頂高度(H)在于4微米(μm)至10微米(μm)之間。較佳地，該金字塔寬度在8微米(μm)至12微米(μm)之間，而金字塔錐頂高度在于5 微米(μm)至10微米(μm)。較佳地特征是，該金字塔寬度與金字塔錐頂高度的比值(W/H)約在2到0.8之間。

該異向性蝕刻借由沿(100)晶面切片的該基板 110，浸漬于一堿性混合液，其中，該基板 110浸漬于該堿性混合液的蝕刻時(shí)間在10分鐘到20分鐘之間，且蝕刻溫度由第一溫度變化到第二溫度，其中第一溫度大于等于該第二溫度，第一溫度在80℃至95℃之間，第二溫度在70℃至80℃之間。較佳地，第一溫度在82℃至87℃之間，第二溫度在76℃至80℃之間。借由蝕刻溫度由開(kāi)始時(shí)的較高溫的第一溫度，逐漸變化降低到結(jié)束時(shí)的較低溫的第二溫度，蝕刻速度也會(huì)由較快的速度變慢。

本實(shí)用新型的特征在于，該異向性蝕刻過(guò)程是在于一個(gè)由高溫到低溫的變溫過(guò)程中進(jìn)行。該堿性混合液主要0.5質(zhì)量%至3質(zhì)量%氫氧化鈉(NaOH)或0.5質(zhì)量%至3質(zhì)量%氫氧化鉀(KOH)，添加一0.05質(zhì)量%至0.1質(zhì)量%的添加劑，該堿性混合液其余的質(zhì)量部分為水。需注意的是，在蝕刻時(shí)間開(kāi)始時(shí)，該堿性混合液中的堿性質(zhì)量%高于蝕刻時(shí)間結(jié)束時(shí)該堿性混合液中的堿性質(zhì)量%，舉例來(lái)說(shuō)，在蝕刻時(shí)間一開(kāi)始時(shí)，該堿性混合液主要0.8質(zhì)量%氫氧化鈉(NaOH)，添加一0.06質(zhì)量%的添加劑，其余的質(zhì)量部分為水；在蝕刻時(shí)間結(jié)束時(shí)，該堿性混合液主要2質(zhì)量%氫氧化鈉(NaOH)，添加一0.1質(zhì)量%的添加劑，其余的質(zhì)量部分為水。

該金字塔紋理化結(jié)構(gòu)因(111)晶面的蝕刻速度明顯小于其它結(jié)晶方位而產(chǎn)生。在此，特定物的質(zhì)量%定義為在整體溶液中，特定物的質(zhì)量的百分比。需注意，若該堿性混合液的堿濃度例如超過(guò)2質(zhì)量%時(shí)，會(huì)形成等向性蝕刻，而難以形成多數(shù)具有凹凸的金字塔紋理化結(jié)構(gòu)。

需注意，本實(shí)用新型的特征在于添加劑不使用異丙醇水溶液。因?yàn)椋粲谖g刻混合液使用異丙醇水溶液，會(huì)因異丙醇揮發(fā)而使作業(yè)環(huán)境惡化。本實(shí)用新型的特征在于該添加劑是醇衍生物的界面活性劑。該添加劑可使用例如市售的GP solar GmbH之「ALKA-TEX」系列，日本林純藥的「Etch TAD74 」與「Etch TAD72 」。

該半導(dǎo)體層 130的導(dǎo)電性是相對(duì)于該基板 110的導(dǎo)電性。舉例來(lái)說(shuō)，若該基板 110選自N型半導(dǎo)性基板，則該半導(dǎo)體層 130的導(dǎo)電性則為P型半導(dǎo)體層，且該半導(dǎo)體層 130的厚度在8微米(μm)至20微米(μm)之間。

在一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體層 130的導(dǎo)電性則為P型半導(dǎo)體層，配置于具有N型半導(dǎo)性的該基板 110上。于本實(shí)用新型實(shí)施例中，該半導(dǎo)體層 130摻雜濃度在1018至1020 原子/立方公分之間。該半導(dǎo)體層 130其氧含量介于5×10¹⁸至1×10¹⁷原子/立方公分之間。其中，在原本質(zhì)材料中加入雜質(zhì)（Impurities）用以產(chǎn)生多余的電洞，以電洞構(gòu)成多數(shù)載子的半導(dǎo)體，則稱之為P型半導(dǎo)體層。例：就硅或鍺半導(dǎo)體而言，在其本質(zhì)半導(dǎo)體中，摻入3價(jià)原子的雜質(zhì)時(shí)，即形成多余的電洞，且該電洞為電流的運(yùn)作方式。

其中，該半導(dǎo)體層 130的制程可選用電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積制程(Plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)、熱絲化學(xué)氣相沉積法(Hot-wire chemical vapor deposition, HW-CVD)或特高頻電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積（Very high frequency-plasma enhance chemical vapor deposition, VHF-PECVD）制程作為主要制程方式，并通入硅化合物（Silicide）氣體如硅烷（silane, SH4）并混和氫氣（Hydrogen, H）、氬氣（Argon,Ar）等氣體作為制程氣體。

該半導(dǎo)體層 130的摻雜方式于本實(shí)用新型中采用可選用氣體摻雜、熱擴(kuò)散法（Thermal diffusion）、固相結(jié)晶化（Solid phase crystalline, SPC）或準(zhǔn)分子激光退火（Excimer laser anneal, ELA）等制程作為主要的制程方式。此外，該半導(dǎo)體層 130選自非晶硅、非晶硅鍺、非晶碳化硅以及納米晶硅之一。

在一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體層 130的導(dǎo)電性則為P型非晶硅半導(dǎo)體層，配置于具有N型半導(dǎo)性單晶硅的該基板 110上，以形成一PN接面結(jié)構(gòu)。該第一電極180，設(shè)置位于該P(yáng)N接面結(jié)構(gòu)的一表面；以及該第二電極190，設(shè)置位于該P(yáng)N接面結(jié)構(gòu)且相對(duì)于該第一電極的另一表面。

該第一透明導(dǎo)電膜180，設(shè)置位于該P(yáng)N接面結(jié)構(gòu)的一表面，且該第二透明導(dǎo)電膜190，設(shè)置位于該P(yáng)N接面結(jié)構(gòu)且相對(duì)于該第一電極的另一表面。參見(jiàn)圖2的實(shí)施例，該第一透明導(dǎo)電膜180，設(shè)置位于該該半導(dǎo)體層 130的表面，且該第二透明導(dǎo)電膜190，設(shè)置位于該具有N型半導(dǎo)性單晶硅的該基板 110的表面。

第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190的制作材料可選用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、含雜質(zhì)的氧化銦、含雜質(zhì)的氧化錫以及含雜質(zhì)的氧化鋅。例如，但不限，摻雜鋁的氧化鋅(ZnO:Al)、摻雜鎵的氧化鋅(ZnO:Ga)、摻雜硼的氧化鋅(ZnO:B)、摻雜鋅的氧化銦(In₂O₃:Zn)、摻雜硼的氧化銦(In₂O₃:B)、摻雜氫的氧化銦(In₂O₃:H)或其組成。

需注意的是，本實(shí)用新型的技術(shù)特征在于使用離子電漿沉積該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190，其鍍率大于1.5 nm/s，較佳的鍍率度介于1.6 nm/s至5 nm/s 之間；且制程溫度低于200 ℃，較佳的制程溫度介于50 ℃至150 ℃之間。

該第一透明導(dǎo)電膜180的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50nm至90nm之間，可以得到比較好的抗反射作用。該第二透明導(dǎo)電膜190的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50nm至90nm之間，可以得到比較好的抗反射作用。

該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190的晶粒尺寸介于20納米至30納米之間，亦可以得到比較好的抗反射作用。該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190的的片電阻率介于0.1Ω/□至50Ω/□之間。較佳地，該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190的的片電阻率介于1Ω/□至8Ω/□之間。

第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190的制程方式可選自于蒸鍍法、濺鍍法、電鍍法、濕式化學(xué)法、化學(xué)氣相沉積法、印刷法與電弧放電沉積法中的任何一種制程，其中較佳是離子電漿沉積法。

第一電極 160配置于第一透明導(dǎo)電膜180上，第二電極 170配置于第二透明導(dǎo)電膜190上，用以取出電能與提升光電轉(zhuǎn)換的效率。其中，第一電極 160以及第二電極 170的材料可選用鎳、金、銀、鈦、銅、鈀、及鋁。在一較佳實(shí)施例中，第一電極 160以及第二電極 170的材料選用銀。于本實(shí)施例中，其厚度介于100納米至900納米之間。

該第一電極 160與該第二電極 170的電極線寬介于100微米至2000微米之間。圖中，雖然僅顯示兩條第一電極 160，與兩條該第二電極170，但實(shí)施時(shí)，并不限于兩條，較佳地，該第一電極 160與該第二電極 170具有至少兩條以上的電極線，電極線的數(shù)量介于2條至20條以間。該第一電極 160與該第二電極 170的電極線寬越小時(shí)，電極線的數(shù)量越多；反之，當(dāng)該第一電極 160與該第二電極 170的電極線寬越大時(shí)，電極線的數(shù)量越少。借此，未被該第一電極 160與該第二電極 170遮蔽的光可穿透的開(kāi)放面積至少具有95%以上。

該第一電極 160與該第二電極 170的材料為可選用純金屬與金屬化合物。金屬可包含金、銀、銅、鎳、鋁及其合金，制程方式可選自于蒸鍍法、濺鍍法、電鍍法、電弧電漿沉積法、濕式化學(xué)法以及印刷法中的任何一種制程。第一電極 160以及第二電極 170的厚度介于100納米至900納米之間，電阻值介于0.1Ω至5Ω之間。較佳地，第一電極 160以及第二電極 170的材料為銀。

現(xiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D4，其顯示為根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例中，所揭示的一種異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池100，其包含：一基板 110；一第一本質(zhì)非晶硅層120；一第一半導(dǎo)體層 130；一第一透明導(dǎo)電膜180；一第二本質(zhì)非晶硅層140；一第二半導(dǎo)體層150；以及一第二透明導(dǎo)電膜190；以及一第二電極 170。該基板 110更具有一第一糙化表面111以及一第二糙化表面112。

該第二實(shí)施例大致相似于第一實(shí)施例，其主要差異在于，該異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池100更包含：一第一本質(zhì)非晶硅層120；一第二本質(zhì)非晶硅層140以及一第二半導(dǎo)體層150。亦即是，在該基板 110與該第一半導(dǎo)體層 130之間，更包含一第一本質(zhì)非晶硅層120。該基板 110與該第二透明導(dǎo)電膜190之間，更依序包含一第二本質(zhì)非晶硅層140；一第二半導(dǎo)體層150。亦即是，該基板 110與該第二半導(dǎo)體層150之間，包含該第二本質(zhì)非晶硅層140。該第一半導(dǎo)體層 130的厚度在8微米(μm)至20微米(μm)之間。該第二半導(dǎo)體層 150的厚度在8微米(μm)至20微米(μm)之間。該第一第一本質(zhì)非晶硅層120的厚度在4微米(μm)至10微米(μm)之間。該第二本質(zhì)非晶硅層140的厚度在4微米(μm)至10微米(μm)之間。

該第二實(shí)施例的該基板 110、該第一糙化表面111、該第二糙化表面112、該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190相同于該第一實(shí)施例的該基板 110、該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190，且該第二實(shí)施例的該第一半導(dǎo)體層 130相同于該第一實(shí)施例的該半導(dǎo)體層 130。亦即特征相同于上揭第一實(shí)施例所述，因此在此不再贅述。

第一本質(zhì)非晶硅層120配置于該基板 110的第一糙化表面111上，設(shè)置于該基板 110與該第一半導(dǎo)體層 130之間，其氫含量介于3%至10%之間。第二本質(zhì)非晶硅層140配置于該基板 110之第二糙化表面112上，是相對(duì)于在該基板 110上相對(duì)該第一本質(zhì)非晶硅層120之另一面，特別是設(shè)置于該基板 110與該第二半導(dǎo)體層 150之間，其氫含量介于3%至10%之間。

其中，第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140的制作材料可選用非晶硅、非晶硅鍺、納米晶硅、微晶硅、微晶硅鍺、多晶硅與多晶硅鍺之一。此外，第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140可用以形成量子局限效應(yīng)，借以改良電特性，以增加可吸收的入射光能譜范圍。

第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140選用電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積制程(Plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)、熱絲化學(xué)氣相沉積法(Hot-wire chemical vapor deposition, HW-CVD)或特高頻電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積（Very high frequency-plasma enhance chemical vapor deposition, VHF-PECVD）制程作為主要制程方式，并通入硅化合物（Silicide）氣體如硅烷（silane, SH₄）并混和氫氣（Hydrogen, H）、氬氣（Argon, Ar）等氣體作為制程氣體。于本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例中，第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140的厚度介于5納米至20納米之間，且氫含量皆介于3%至7%之間。需注意，氫含量的不同將影響光電轉(zhuǎn)換特性。此外，第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140亦可用以填補(bǔ)P型半導(dǎo)體層 130與基板 110接面處或N型半導(dǎo)體層 150與基板 110接面處發(fā)生的缺陷，以增加轉(zhuǎn)換效率。

第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140實(shí)行電漿CVD法時(shí)，頻率譬如約為13.56MHz或40.68MHz，且約為40.68MHz較佳，而反應(yīng)壓力為5Pa以上且小于300Pa，并以50Pa以上且小于200Pa較佳，RF或VHF功率譬如約為1mW/cm² 以上且小于500mW/cm² ，并以約5mW/cm² 以上且小于100mW/cm² 較佳。

沉積第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140時(shí)，該基板110的溫度可設(shè)為超過(guò)180℃且220℃以下。將形成溫度設(shè)為較高的溫度范圍，可得到能抑制結(jié)晶化且降低缺陷產(chǎn)生的本質(zhì)非晶硅薄膜。

在該第二實(shí)施例中，該第一半導(dǎo)體層 130的導(dǎo)電性則為P型非晶硅半導(dǎo)體層，配置于具有N型半導(dǎo)性單晶硅的該基板 110上，以形成一PN接面結(jié)構(gòu)。

因此，該第二半導(dǎo)體層 150為N型半導(dǎo)體層，配置于該第二本質(zhì)非晶硅層140上。該第二半導(dǎo)體層 150的摻雜濃度在10¹⁸至10²⁰ 原子/立方公分之間，且其氧含量介于5×10¹⁸至1×10¹⁷原子/立方公分之間。其中，該第二半導(dǎo)體層 150是指在本質(zhì)材料中加入的雜質(zhì)可產(chǎn)生多余的電子，以電子構(gòu)成多數(shù)載子的半導(dǎo)體。例如，就硅和鍺半導(dǎo)體而言，若在其本質(zhì)半導(dǎo)體中摻入5價(jià)原子的雜質(zhì)時(shí)，即形成多余的電子。其中，電子流以電子為主來(lái)運(yùn)作。

該第二半導(dǎo)體層 150的摻雜方式可選用于氣體摻雜熱、準(zhǔn)分子激光退火、固相結(jié)晶化、擴(kuò)散法或離子布植法作為主要制程方式。在一實(shí)施例中，該第二半導(dǎo)體層 150選自非晶硅、非晶硅鍺、非晶碳化硅以及納米晶硅之一。

需注意，當(dāng)基板為N型硅基板時(shí)，則照光面為P型半導(dǎo)體層，且N型半導(dǎo)體層與第二本質(zhì)非晶硅層則可形成背向表面電場(chǎng)(Back Surface Field，BSF)的效果。反之，當(dāng)基板為P型硅基板時(shí)，則照光面為N型半導(dǎo)體層 ，且P型半導(dǎo)體層與第一本質(zhì)非晶硅層則可形成背向表面電場(chǎng)的效果。

本實(shí)用新型的硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池 100的制程，其包含以下步驟：

步驟一為：經(jīng)由一異向性蝕刻在一N型半導(dǎo)體基板上，以形成一第一糙化表面以及一第二糙化表面；

步驟二為：沉積一P型半導(dǎo)體層于該N型半導(dǎo)體基板的該第一糙化表面，形成一硅基PN接面結(jié)構(gòu)且該P(yáng)型半導(dǎo)體層的能隙不同于該N型半導(dǎo)體基板的能隙；

步驟三為：沉積一第一透明導(dǎo)電膜于該P(yáng)型半導(dǎo)體層之上；

步驟四為：沉積一第二透明導(dǎo)電膜于該N型半導(dǎo)體基板的該第二糙化表面；以及

步驟五為：形成一第一電極于該第一透明導(dǎo)電膜之上且形成一第二電極于該第二透明導(dǎo)電膜之上，用于取出該硅基PN接面結(jié)構(gòu)的電流。

于步驟一中，因該基板 110表面容易殘留微粒子、有機(jī)物、金屬殘留物、化合物…等污染。所以必須先將該基板 110經(jīng)過(guò)清洗以得干凈的表面。此外，異向性蝕刻該基板 110的目的在于使其形成該第一糙化表面111以及該第二糙化表面112，用以增加入射光的散射率，借由增加入射光的散射率，可增加光補(bǔ)限 (light-trapping) 的效率，改良電特性。

本實(shí)用新型的特征在于，該第一糙化表面111以及一第二糙化表面112經(jīng)由異向性蝕刻，以形成具有凹凸的一金字塔紋理化結(jié)構(gòu)，該金字塔紋理化結(jié)構(gòu)的金字塔寬度在 5 微米(μm)至15 微米(μm)之間，且金字塔錐頂高度在于4微米(μm)至10微米(μm)。

該異向性蝕刻借由沿(100)晶面切片的該基板 110，浸漬于一堿性混合液，其中，該基板 110浸漬于該堿性混合液的蝕刻時(shí)間在10分鐘到20分鐘之間，且蝕刻溫度由第一溫度變化到第二溫度，其中第一溫度大于等于該第二溫度，第一溫度在80℃至95℃之間，第二溫度在70℃至80℃之間。較佳地，第一溫度在82℃至87℃之間，第二溫度在76℃至80℃之間。借由蝕刻溫度由開(kāi)始時(shí)的較高溫的第一溫度，逐漸變化降低到結(jié)束時(shí)的較低溫的第二溫度，蝕刻速度也會(huì)由較快的速度變慢。

本實(shí)用新型的特征在于，該異向性蝕刻過(guò)程在于一個(gè)由高溫到低溫的變溫過(guò)程中進(jìn)行。該堿性混合液主要0.5質(zhì)量%至3質(zhì)量%氫氧化鈉(NaOH)或0.5質(zhì)量%至3質(zhì)量%氫氧化鉀(KOH)，添加一0.05質(zhì)量%至0.1質(zhì)量%的添加劑，該堿性混合液其余的質(zhì)量部分為水。需注意的是，在蝕刻時(shí)間開(kāi)始時(shí)，該堿性混合液中的堿性質(zhì)量%高于蝕刻時(shí)間結(jié)束時(shí)該堿性混合液中的堿性質(zhì)量%，舉例來(lái)說(shuō)，在蝕刻時(shí)間一開(kāi)始時(shí)，該堿性混合液主要0.8質(zhì)量%氫氧化鈉(NaOH)，添加一0.06質(zhì)量%的添加劑，其余的質(zhì)量部分為水；在蝕刻時(shí)間結(jié)束時(shí)，該堿性混合液系主要2質(zhì)量%氫氧化鈉(NaOH)，添加一0.1質(zhì)量%的添加劑，其余的質(zhì)量部分為水。

該金字塔紋理化結(jié)構(gòu)因(111)晶面的蝕刻速度明顯小于其它結(jié)晶方位而產(chǎn)生。在此，特定物的質(zhì)量%定義為在整體溶液中，特定物的質(zhì)量的百分比。需注意，若該堿性混合液的堿濃度例如超過(guò)2質(zhì)量%時(shí)，會(huì)形成等向性蝕刻，而難以形成多個(gè)具有凹凸的金字塔紋理化結(jié)構(gòu)。

需注意，本實(shí)用新型的特征在于添加劑不使用異丙醇水溶液。因?yàn)?，若于蝕刻混合液使用異丙醇水溶液，會(huì)因異丙醇揮發(fā)而使作業(yè)環(huán)境惡化。本實(shí)用新型的特征在于該添加劑系醇衍生物的界面活性劑。該添加劑可使用例如市售的GP solar GmbH的「ALKA-TEX」系列，日本林純藥的「Etch TAD74 」與「Etch TAD72 」。

在一實(shí)施例中，該堿性混合液包含0.2~2質(zhì)量%(較佳為0.5~1.5質(zhì)量%，小于1質(zhì)量%更佳)的氫氧化鈉與0.05~0.1質(zhì)量%的「ALKA-TEX」添加劑。該堿性混合液可使得(100)晶面切片的該基板 110形成多個(gè)具有凹凸的金字塔紋理化結(jié)構(gòu)。其中，該基板 110浸漬于該堿性混合液的蝕刻時(shí)間是15分鐘，且在該蝕刻時(shí)間內(nèi)，蝕刻溫度由第一溫度90℃均于地降溫到第二溫度70℃。

要形成該具有凹凸的金字塔紋理化結(jié)構(gòu)的第一糙化表面111以及第二糙化表面112的具體順序?yàn)?(1) H₂O沖洗(室溫)、(2)NaOH/添加劑、(3) H₂O沖洗(室溫)、(4)HCl/H₂O₂ /H₂O(體積比1：1：5、80℃)、(5) H₂O沖洗(室溫)、(6)HF/H₂O(5質(zhì)量%、室溫)、(7) H₂O沖洗(室溫)。其中，在步驟(2)時(shí)，該基板 110浸漬于該堿性混合液的蝕刻時(shí)間是15分鐘，且在蝕刻一開(kāi)始時(shí)，蝕刻溫度為90℃，在蝕刻過(guò)程中，蝕刻溫度漸漸地降溫，在蝕刻時(shí)間結(jié)束時(shí)，蝕刻溫度到70℃。降溫的過(guò)程是漸漸地由設(shè)定的高溫降到設(shè)定的低溫，只要是漸漸地降溫，不一定是要線性地降溫。

于步驟二中，該硅基PN接面結(jié)構(gòu)是由一P型半導(dǎo)體層與一N型半導(dǎo)體層所組成。舉例來(lái)說(shuō)，在第一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體層 130的導(dǎo)電性則為P型非晶硅半導(dǎo)體層，配置于具有N型半導(dǎo)性單晶硅的該基板 110上，以形成一PN接面結(jié)構(gòu)。

舉例來(lái)說(shuō)，在該第二實(shí)施例中，第一本質(zhì)非晶硅層120配置于第一糙化表面111上，設(shè)置于該基板 110與該第一半導(dǎo)體層 130之間，其氫含量介于3%至10%之間。該基板 110與該第一半導(dǎo)體層 130形成PN接面結(jié)構(gòu)。第二本質(zhì)非晶硅層140配置于第二糙化表面112上，設(shè)置于該基板 110與該第二半導(dǎo)體層 150之間，其氫含量介于3%至10%之間。

第一本質(zhì)非晶硅層120、第二本質(zhì)非晶硅層140、P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層的制程是電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積制程(Plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)、熱絲化學(xué)氣相沉積法(Hot-wire chemical vapor deposition, HW-CVD)與特高頻電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積（Very high frequency-plasma enhance chemical vapor deposition, VHF-PECVD）的其中之一。

在上述化學(xué)式氣相沉積系統(tǒng)中，至少通入氫氣以及硅烷氣體，使第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140分別沉積于第一糙化表面111上以及第二糙化表面112上，且借由通入的氫氣流量與硅烷氣體流量的比例在1倍至100倍之間，使第一本質(zhì)非晶硅層120與第二本質(zhì)非晶硅層140的氫含量介于3%至10%之間。

在P型半導(dǎo)體層的制程中，其氧含量是介于5×10¹⁸至1×10¹⁷原子/立方公分之間，其選用電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積制程、熱絲化學(xué)氣相沉積法或特高頻電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積制程作為主要制程方式，并借由通入硅化合物（Silicide）氣體如硅烷（silane, SH₄）并混和氫氣（Hydrogen, H）、氬氣（Argon, Ar）等氣體作為制程氣體。如：搭配以硅烷氣體與氫氣混合；硅烷氣體、氫氣與氬氣混合；硅烷氣體、鍺烷氣體與氫氣混合；硅烷氣體、鍺烷氣體、氫氣與氬氣混合所組成族群中之任何一種制程完成。借由改變硅烷及氫氣混和比例及通入的氣體，可使P型半導(dǎo)體層 130為非晶硅、非晶硅鍺、非晶碳化硅以及納米晶硅之一。于本實(shí)用新型實(shí)施例中， P型半導(dǎo)體層的摻雜濃度在10¹⁸至10²⁰ 原子/立方公分之間。

在N型半導(dǎo)體層的制程中，其氧含量介于5×10¹⁸至1×10¹⁷原子/立方公分之間，其選用電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積制程、熱絲化學(xué)氣相沉積法或特高頻電漿增強(qiáng)型化學(xué)式氣相沉積制程作為主要制程方式，并借由通入硅化合物（Silicide）氣體如硅烷（silane, SH₄）并混和氫氣（Hydrogen, H）、氬氣（Argon, Ar）等氣體作為制程氣體。如：搭配以硅烷氣體與氫氣混合；硅烷氣體、氫氣與氬氣混合；硅烷氣體、鍺烷氣體與氫氣混合；硅烷氣體、鍺烷氣體、氫氣與氬氣混合所組成族群中的任何一種。借由改變硅烷及氫氣混和比例及通入之氣體，可使N型半導(dǎo)體層 150為非晶硅、非晶硅鍺、非晶碳化硅以及納米晶硅之一。于本實(shí)用新型實(shí)施例中， N型半導(dǎo)體層的摻雜濃度在10¹⁸至10²⁰ 原子/立方公分之間。

于步驟三與步驟四中，第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190分別配置于該第一半導(dǎo)體層130與該第二半導(dǎo)體層 150上。其中，第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190的制程方式選自于蒸鍍法、濺鍍法、電鍍法、濕式化學(xué)法、化學(xué)氣相沉積法、印刷法與離子電漿沉積法所組成族群中的任何一種制程。

然而為了得到一較佳的表面紋理度，第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190以離子電漿沉積法形成，而后不需要再進(jìn)行蝕刻步驟即可得具紋理紋理結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電單元。

需注意，本實(shí)用新型的技術(shù)特征在于使用離子電漿沉積該第一透明導(dǎo)電膜180與該第二透明導(dǎo)電膜190，其鍍率大于1.5 nm/s，較佳的鍍率度介于1.6 nm/s至5 nm/s 之間；且制程溫度低于200 ℃，較佳的制程溫度介于50 ℃至150 ℃之間。透明導(dǎo)電膜使用低溫制程具有特別的功能，亦即是不會(huì)對(duì)先前制程的薄膜產(chǎn)生加熱退火的效果。

需注意的是，該第一透明導(dǎo)電膜180的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50nm至90nm之間，可以得到比較好的抗反射作用。該第二透明導(dǎo)電膜190的折射率介于1.90至1.94之間，厚度介于50nm至90nm之間，可以得到比較好的抗反射作用。

于步驟五中，第一電極 160以及第二電極 170采用蒸鍍法、濺鍍法、化學(xué)氣相沉積法、電鍍法、濕式化學(xué)法、印刷法與陰極陽(yáng)極電弧直流放電沉積法所組成族群中的任何一種制程制成，且第一電極 160以及第二電極 170的材料可選用鎳、金、銀、鈦、銅、鈀及鋁中的一種或其組合。第一電極 160以及第二電極 170的厚度介于100納米至900納米之間，電阻值介于0.1Ω至5Ω之間。較佳地，第一電極 160以及第二電極 170的材料為銀。需注意的是，不同的第一電極 160以及第二電極 170制備方式亦會(huì)影響其所具有的光電特性的質(zhì)量。

本實(shí)用新型的實(shí)施例中，采用離子電漿沉積法以制備氧化鋅做為第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190，且配合不同的第一本質(zhì)非晶硅層 120、P型半導(dǎo)體層 130、第二本質(zhì)非晶硅層140以及N型半導(dǎo)體層 150的制程方式亦會(huì)影響硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池 100的光電特性的質(zhì)量。透明導(dǎo)電膜使用低溫制程具有特別的功能，亦即是不會(huì)對(duì)先前制程的薄膜產(chǎn)生加熱退火的效果。

為了達(dá)到低溫下能有高的鍍率，離子電漿沉積法主要是控制其它的制程參數(shù)，包含：氣體流量、氣體壓力比與離子電漿電流。在一較佳實(shí)施例中，第一透明導(dǎo)電膜180與第二透明導(dǎo)電膜190所采用的陽(yáng)極離子電漿沉積的制程參數(shù)。其氣體流量比(氬氣:氧氣)介于1:4至1:12之間，且一較佳的氣體流量比介于1:6至1:10之間；其中，氧氣流量速度系介于5 sccm至 30 sccm之間。其鋅靶材的離子電漿電流介于20A至150A之間，且一較佳的鋅靶材的陽(yáng)極電弧直流放電電流介于50A至100A之間；其腔體壓力介于10^-3 托耳 (torr)至 10^-4 torr 之間。

本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中至少有一制程氣體經(jīng)過(guò)純化步驟，以減少該制程氣體中氧氣含量。制程氣體中氧氣含量過(guò)多將會(huì)在沉積之薄膜結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過(guò)多氧空缺，造成太陽(yáng)能電池中的載子移動(dòng)率降低，進(jìn)而使發(fā)電效率降低。借由進(jìn)行純化氣體的步驟，該較佳實(shí)施例中成長(zhǎng)的薄膜的氧氣濃度低于5×10¹⁸原子/立方公分。需注意的是，本實(shí)用新型所揭示的結(jié)構(gòu)與方法，不僅適用于單一單元電池，更可實(shí)施于模塊化的太陽(yáng)能電池制程。

相較于傳統(tǒng)硅基異質(zhì)接面硅太陽(yáng)能電池，本實(shí)用新型提出的硅基異質(zhì)接面太陽(yáng)能電池 100具有的優(yōu)點(diǎn)如下所示：

采用低成本的透明導(dǎo)電膜，可降低生產(chǎn)成本。

透明導(dǎo)電膜不需額外加入蝕刻程序，可縮短制程時(shí)間。

可有效增加紫外光的利用，以提升效能。

以上所述實(shí)施例僅是為充分說(shuō)明本實(shí)用新型而所舉的較佳的實(shí)施例，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。