專利名稱：太陽能電池及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池及其制作方法，尤其涉及一種具有高光電轉(zhuǎn)換效率及對于短波長可見光具備高吸收率的太陽能電池及其制作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今人類使用的能源主要來自于石油資源，但由于地球石油資源有限，因此近年來對于替代能源的需求與日俱增，而在各式替代能源中又以太陽能最具發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢F(xiàn)有太陽能電池受限于對于短波長可見光的吸收率不佳、接口缺陷 (interface trap density,Dit)過多與接觸電阻過大的因素，而使得光電轉(zhuǎn)換效率無法進(jìn)一步提升，嚴(yán)重影響了太陽能電池的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種太陽能電池及其制作方法，已提升太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的一較佳實(shí)施例提供一種太陽能電池，包括一半導(dǎo)體基底、一第一摻雜半導(dǎo)體層、一絕緣層、一第二摻雜半導(dǎo)體層以及一第一電極層。半導(dǎo)體基底具有一第一表面與一第二表面，且半導(dǎo)體基底具有一第一摻雜型式。第一摻雜半導(dǎo)體層設(shè)置于半導(dǎo)體基底的第一表面，其中第一摻雜半導(dǎo)體層包含至少一摻雜接觸區(qū)，第一摻雜半導(dǎo)體層與摻雜接觸區(qū)具有一與第一摻雜型式相反的第二摻雜型式，且摻雜接觸區(qū)的一摻雜濃度實(shí)質(zhì)上高于第一雜半導(dǎo)體層的一摻雜濃度。絕緣層設(shè)置于第一摻雜半導(dǎo)體層上，其中絕緣層具有至少一開口，暴露出摻雜接觸區(qū)。第二摻雜半導(dǎo)體層設(shè)置于絕緣層與摻雜接觸區(qū)上，其中第二摻雜半導(dǎo)體層具有第二摻雜型式，第二摻雜半導(dǎo)體層的一摻雜濃度實(shí)質(zhì)上介于摻雜接觸區(qū)的摻雜濃度與第一摻雜半導(dǎo)體層的摻雜濃度之間。第一電極層設(shè)置于第二摻雜半導(dǎo)體層上，且第一電極層對應(yīng)于摻雜接觸區(qū)。其中，該第一摻雜半導(dǎo)體層的材料與該摻雜接觸區(qū)的材料包括結(jié)晶硅。其中，該第二摻雜半導(dǎo)體層包括一第一區(qū)域與一第二區(qū)域，該第一區(qū)域?qū)?yīng)于該第一摻雜半導(dǎo)體層的該摻雜接觸區(qū)，該第二區(qū)域?qū)?yīng)于該絕緣層，且該第一區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層與該第二區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層具有不同的晶粒尺寸。其中，該第二摻雜半導(dǎo)體層包括一第一區(qū)域與一第二區(qū)域，該第一區(qū)域?qū)?yīng)于該第一摻雜半導(dǎo)體層的該摻雜接觸區(qū)，該第二區(qū)域?qū)?yīng)于該絕緣層，且該第一區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層與該第二區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層具有不同的晶格型態(tài)。其中，該第二摻雜半導(dǎo)體層對于波長介于400納米至700納米的可見光的吸收率介于20%至100%之間。其中，另包括一保護(hù)層，設(shè)置于該第二摻雜半導(dǎo)體層與該第一電極層之間。其中，該保護(hù)層具有至少一開口暴露出該第一電極層。其中，另包括一第二電極層，設(shè)置于該半導(dǎo)體基底的該第二表面。
本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例提供一種制作太陽能電池的方法，包括下列步驟。提供一具有一第一摻雜型式的半導(dǎo)體基底。于半導(dǎo)體基底的一第一表面形成一第一摻雜半導(dǎo)體層，且第一摻雜半導(dǎo)體層具有一與第一摻雜型式相反的第二摻雜型式。于第一摻雜半導(dǎo)體層上形成一絕緣層，且絕緣層具有至少一開口部分暴露出第一摻雜半導(dǎo)體層。于絕緣層及絕緣層的開口暴露出的第一摻雜半導(dǎo)體層上形成一第二摻雜半導(dǎo)體層，其中第二摻雜半導(dǎo)體層具有第二摻雜型式，且第二摻雜半導(dǎo)體層的一摻雜濃度高于第一摻雜半導(dǎo)體層的一摻雜濃度。進(jìn)行一退火工藝，將第二摻雜半導(dǎo)體層的摻質(zhì)向下擴(kuò)散以于絕緣層的開口暴露出的第一摻雜半導(dǎo)體層內(nèi)形成至少一摻雜接觸區(qū)，其中摻雜接觸區(qū)具有第二摻雜型式，摻雜接觸區(qū)的一摻雜濃度實(shí)質(zhì)上高于第一摻雜半導(dǎo)體層的一摻雜濃度以及摻雜接觸區(qū)的摻雜濃度實(shí)質(zhì)上高于第二摻雜半導(dǎo)體層的摻雜濃度。于第二摻雜半導(dǎo)體層上形成一對應(yīng)于摻雜接觸區(qū)的第一電極層。其中，該第一摻雜半導(dǎo)體層的材料與該摻雜接觸區(qū)的材料包括結(jié)晶硅。其中，于進(jìn)行該退火工藝之前，該第二摻雜半導(dǎo)體層的材料包括非晶硅。其中，于進(jìn)行該退火工藝之后，該第二摻雜半導(dǎo)體層形成一第一區(qū)域與一第二區(qū)域，該第一區(qū)域?qū)?yīng)于該第一摻雜半導(dǎo)體層的該摻雜接觸區(qū)，該第二區(qū)域?qū)?yīng)于該絕緣層， 且該第一區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層與該第二區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層具有不同的晶粒尺寸。其中，于進(jìn)行該退火工藝之后，該第二摻雜半導(dǎo)體層形成一第一區(qū)域與一第二區(qū)域，該第一區(qū)域?qū)?yīng)于該第一摻雜半導(dǎo)體層的該摻雜接觸區(qū)，該第二區(qū)域?qū)?yīng)于該絕緣層， 且該第一區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層與該第二區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層具有不同的晶格型態(tài)。其中，該第二摻雜半導(dǎo)體層對于波長介于400內(nèi)米至700內(nèi)米的可見光的吸收率介于20%至100%之間。其中，另包括于該第二摻雜半導(dǎo)體層及該第一電極之間形成一保護(hù)層。其中，該保護(hù)層具有至少一開口暴露出該第一電極層。其中，另包括于該半導(dǎo)體基底的一第二表面形成一第二電極層。本發(fā)明的太陽能電池及其制作方法，可提升太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1繪示了本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的太陽能電池的示意圖。圖2繪示了本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的太陽能電池的示意圖。圖3繪示了本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例的太陽能電池的示意圖。圖4至圖8繪示了本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的制作太陽能電池的方法示意圖。圖9繪示了太陽光的頻譜以及結(jié)晶硅與非晶硅的吸收率與波長的關(guān)系圖。其中，附圖標(biāo)記10 太陽能電池12 半導(dǎo)體基底121 第一表面122 第二表面14 第一摻雜半導(dǎo)體層 16 絕緣層
181 第一區(qū)域20:第一電極層24:第二電極層28 保護(hù)層 16A:開口
18 第二摻雜半導(dǎo)體層 182 第二區(qū)域
22 摻雜接觸區(qū)
26 背面表面電場結(jié)構(gòu) 28A 開口 40 太陽能電池
50 太陽能電池
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員能更進(jìn)一步了解本發(fā)明，下文特列舉本發(fā)明的較佳實(shí)施例， 并配合所附圖式，詳細(xì)說明本發(fā)明的構(gòu)成內(nèi)容及所欲達(dá)成的功效。請參考圖1。圖1繪示了本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的太陽能電池的示意圖。如圖 1所示，本實(shí)施例的太陽能電池10包括一半導(dǎo)體基底12、一第一摻雜半導(dǎo)體層14、一絕緣層 16、一第二摻雜半導(dǎo)體層18，以及一第一電極層20。半導(dǎo)體基底12具有一第一表面121與一第二表面122，且半導(dǎo)體基底12具有一第一摻雜型式。半導(dǎo)體基底12可為一結(jié)晶硅基底， 例如一單晶硅基底或一多晶硅基底，但不以此為限。第一摻雜半導(dǎo)體層14設(shè)置于半導(dǎo)體基底12的第一表面121，且第一摻雜半導(dǎo)體層14包含至少一摻雜接觸區(qū)22。第一摻雜半導(dǎo)體層14與摻雜接觸區(qū)22與半導(dǎo)體基底12具有相同的結(jié)晶型態(tài)，換言之，其材料也為結(jié)晶硅，例如單晶硅或多晶硅。第一摻雜半導(dǎo)體層14與摻雜接觸區(qū)22具有一與第一摻雜型式相反的第二摻雜型式，借此半導(dǎo)體基底12與第一摻雜半導(dǎo)體層14可形成一 PN接面而產(chǎn)生空乏區(qū)。摻雜接觸區(qū)22的摻雜濃度實(shí)質(zhì)上高于第一雜半導(dǎo)體層14的摻雜濃度。在本實(shí)施例中，第一摻雜型式可為例如P型摻雜型式，而第二摻雜型式可為N型摻雜型式，但不以此為限。例如第一摻雜型式也可為例如N型摻雜型式，而第二摻雜型式可為P型摻雜型式。絕緣層16設(shè)置于第一摻雜半導(dǎo)體層14上，且絕緣層16具有至少一開口 16A暴露出摻雜接觸區(qū)22。絕緣層16具有保護(hù)作用，可抑制位于絕緣層16下方的第一摻雜半導(dǎo)體層14與半導(dǎo)體基底12之間產(chǎn)生缺陷，進(jìn)而減少電子-空穴對的復(fù)合。絕緣層16可為單層或多層結(jié)構(gòu)， 且其材料可選擇性地包括至少一種材料，例如無機(jī)材料(例如一氮化硅層、氧化硅、氮氧化硅、金屬氧化物、或其它合適的材料)、有機(jī)材料(例如聚亞酰胺類(polyimide ；PI)、聚丙烯酸脂類(Poly-methacrylate ；PMA)、光阻類、聚烯醇類(polyvinylalcohol ；PVA)、聚維酮(polyvinylpyrrolidone ;PVP)、聚烯苯類(poly(vinyl phenol) ；PVPh)、其它合適的材料、或上述的共聚合物)。本實(shí)施例的絕緣層16較佳地是選用無機(jī)材料為例，但不限于此。 第二摻雜半導(dǎo)體層18設(shè)置于絕緣層16與摻雜接觸區(qū)22上，其中第二摻雜半導(dǎo)體層18具有第二摻雜型式，且第二摻雜半導(dǎo)體層18的摻雜濃度實(shí)質(zhì)上介于摻雜接觸區(qū)22的摻雜濃度與第一摻雜半導(dǎo)體層14的摻雜濃度之間。在本實(shí)施例中，第二摻雜半導(dǎo)體層18包括一第一區(qū)域181與一第二區(qū)域182，其中第一區(qū)域181對應(yīng)于摻雜接觸區(qū)22，第二區(qū)域182對應(yīng)于絕緣層16，且第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18與第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18具有不同的晶粒尺寸 (grain size)，但兩者的晶格型態(tài)可實(shí)質(zhì)上相同或不同。舉例而言，第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18與第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18可同為非晶硅、納米晶硅或微晶硅，但具有不同的晶粒尺寸。舉例而言，第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18與第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18可具有實(shí)質(zhì)上相同的晶格型能，例如非晶硅，但第一區(qū)域 181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18的晶粒尺寸會實(shí)質(zhì)上大于第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18的晶粒尺寸；或第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18與第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18可實(shí)質(zhì)上同為納米晶硅，但第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18的晶粒尺寸會實(shí)質(zhì)上大于第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18的晶粒尺寸；或第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18與第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18可實(shí)質(zhì)上同為微晶硅， 但第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18的晶粒尺寸會實(shí)質(zhì)上大于第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18的晶粒尺寸。另外，第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18與第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18可具有不同的晶格型態(tài)，但第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18的晶粒尺寸實(shí)質(zhì)上大于第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18。舉例而言，第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18可為納米晶硅，而第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18可為非晶硅；或第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18可為微晶硅，而第二區(qū)域182 內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18可為非晶硅或納米晶硅。由于摻雜接觸區(qū)22的摻雜濃度實(shí)質(zhì)上高于第一摻雜半導(dǎo)體層14的摻雜濃度與第二摻雜半導(dǎo)體層18的摻雜濃度，因此具有較低的電阻而可降低第一摻雜半導(dǎo)體層14與第二摻雜半導(dǎo)體層18之間的接觸電阻(contact resistance)。此外，由于第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18的晶粒尺寸實(shí)質(zhì)上大于第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18的晶粒尺寸，因此第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18也具有較佳的載子傳導(dǎo)效果。借此，摻雜接觸區(qū)22與第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18可作為選擇射極(selective emitter)，增加太陽能電池10的光電轉(zhuǎn)換效率。第二摻雜半導(dǎo)體層18對于波長大體上介于400納米至700納米的可見光的吸收率大體上介于20%至100%之間。換言之，第二摻雜半導(dǎo)體層18對于短波長可見光具有高吸收率與低反射率，因此可增加太陽能電池10的電流密度。第一電極層20設(shè)置于第二摻雜半導(dǎo)體層18上，且第一電極層20對應(yīng)于摻雜接觸區(qū)22。第一電極層20的材料可為各式導(dǎo)電性佳的導(dǎo)電材料，例如銀、金、銅、鋁、鈦、鉭、鉬、其它合適材料、或上述的合金。另外，太陽能電池10可另包括一第二電極層24，設(shè)置于半導(dǎo)體基底12的第二表面122。此外，第二電極層M與半導(dǎo)體基底12之間可選擇地設(shè)置有背面表面電場(kick side field, BSF)結(jié)構(gòu)沈。第二電極層M可為各式導(dǎo)電性佳的導(dǎo)電材料，例如鋁、銀、金、 銅、鉭、鉬、其它合適材料、或上述的合金。背面表面電場結(jié)構(gòu)沈可為單層或多層結(jié)構(gòu)，且其材料可為金屬硅化物、金屬氧化物、其它合適的材料、或上述的組合。本實(shí)施例的背面表面電場結(jié)構(gòu)26較佳地是選用金屬硅化物，但不限于此。再者，太陽能電池10另包括一保護(hù)層 28設(shè)置于第二摻雜半導(dǎo)體層18與第一電極層20之間。保護(hù)層觀可為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，其材料可包括絕緣材料、透明導(dǎo)電材料、抗反射材料、或上述的組合。在本實(shí)施例中，保護(hù)層觀為一透明導(dǎo)電層，其材料可為例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁、氧化鋁鋅(ΑΖ0)，但不以此為限。此外，保護(hù)層觀也可具有抗反射作用，借此增加入光量。再者，為了要進(jìn)一步增加入光量，太陽能電池10的各膜層可具有粗糙化(textured)表面，以進(jìn)一步增加入光量。本發(fā)明的太陽能電池并不以上述實(shí)施例為限。下文將依序介紹本發(fā)明的其它較佳實(shí)施例的太陽能電池及其制作方法，且為了便于比較各實(shí)施例的相異處并簡化說明，在下文的各實(shí)施例中使用相同的符號標(biāo)注相同的組件，且主要針對各實(shí)施例的相異處進(jìn)行說明，而不再對重復(fù)部分進(jìn)行贅述。請參考圖2。圖2繪示了本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的太陽能電池的示意圖。如圖 2所示，不同于第一較佳實(shí)施例，在本實(shí)施例中，太陽能電池40的保護(hù)層觀為一絕緣層，且保護(hù)層觀包括至少一開口 ^A，暴露出第一電極層20。保護(hù)層觀可為單層或多層結(jié)構(gòu)，且其材料可選擇性地包括至少一種材料，例如無機(jī)材料(例如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、 金屬氧化物、或其它合適的材料)、有機(jī)材料(例如聚亞酰胺類(polyimide ；PI)、聚丙烯酸脂類(Poly-methacrylate ；PMA)、光阻類、聚烯醇類(polyvinylalcohol ；PVA)、聚維酮 (polyvinylpyrrolidone ;PVP)、聚烯苯類(poly(vinyl phenol) ；PVPh)、其它合適的材料、 或上述的共聚合物)。本實(shí)施例的保護(hù)層觀較佳地是選用無機(jī)材料為例，但不限于此。此外，保護(hù)層觀也可具有抗反射作用，借此增加入光量。請參考圖3。圖3繪示了本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例的太陽能電池的示意圖。如圖 3所示，不同于第一與第二較佳實(shí)施例，在本實(shí)施例中，太陽能電池50未設(shè)置有保護(hù)層觀， 且第一電極層20直接設(shè)置于第二摻雜半導(dǎo)體層18上，而第二摻雜半導(dǎo)體層18的其它區(qū)域具為外露。請參考圖4至圖8。圖4至圖8繪示了本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的制作太陽能電池的方法示意圖。如圖4所示，首先，提供一半導(dǎo)體基底12，其中半導(dǎo)體基底12具有一第一摻雜型式。半導(dǎo)體基底12可為一結(jié)晶硅基底，例如一單晶硅基底，但不以此為限。接著，于半導(dǎo)體基底12的第一表面121形成一第一摻雜半導(dǎo)體層14，其中第一摻雜半導(dǎo)體層14具有一與第一摻雜型式相反的第二摻雜型式。第一摻雜半導(dǎo)體層14的材料可包括微晶硅或非晶硅，但不以此為限。在本實(shí)施例中，第一摻雜型式可為P型摻雜型式，而第二摻雜型式可為N型摻雜型式，但不以此為限。例如第一摻雜型式也可為N型摻雜型式，而第二摻雜型式可為P型摻雜型式。在本實(shí)施例中，第一摻雜半導(dǎo)體層14可通過一擴(kuò)散工藝并通入例如三氯氧磷(POCl3)加以形成，但不以此為限。上述擴(kuò)散工藝的工藝溫度較佳實(shí)質(zhì)上介于800°C 至900 V之間，例如約850 V，但不以此為限。如圖5所示，隨后于第一摻雜半導(dǎo)體層14上形成一絕緣層16，且絕緣層16具有至少一開口 16A部分暴露出第一摻雜半導(dǎo)體層14。絕緣層16可選用上述實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)與材料。絕緣層16可利用等離子輔助化學(xué)氣相沉積工藝加以形成，而絕緣層16的開口 16A可利用各式圖案化工藝?yán)缥g刻工藝或激光工藝加以形成，但不以此為限。絕緣層16 也可利用網(wǎng)版印刷或噴墨涂布工藝加以形成。如圖6所示，接著于絕緣層16及絕緣層16的開口 16A暴露出的第一摻雜半導(dǎo)體層14上形成一第二摻雜半導(dǎo)體層18。第二摻雜半導(dǎo)體層18具有第二摻雜型式，且第二摻雜半導(dǎo)體層18的摻雜濃度高于第一摻雜半導(dǎo)體層14的摻雜濃度。第二摻雜半導(dǎo)體層18 的材料可包括非晶硅或納米晶硅，且第二摻雜半導(dǎo)體層18對于波長大體上介于400納米至 700納米的可見光的吸收率大體上介于20%至100%之間。如圖7所示，隨后進(jìn)行一退火工藝，將第二摻雜半導(dǎo)體層18的摻質(zhì)向下擴(kuò)散以于絕緣層16的開口 16A暴露出的第一摻雜半導(dǎo)體層14內(nèi)形成至少一摻雜接觸區(qū)22。在本實(shí)施例的退火工藝，較佳地，選用一低溫退火工藝，其工藝溫度約介于400°C至850°C之間， 低于用以形成第一摻雜半導(dǎo)體層14的擴(kuò)散工藝的工藝溫度，因此不會對已形成的第一摻雜半導(dǎo)體層14造成影響。第二摻雜半導(dǎo)體層18對于波長大體上介于400納米至700納米的可見光的吸收率大體上介于20%至100%之間。換言之，第二摻雜半導(dǎo)體層18對于短波長可見光具有高吸收率與低反射率，因此可增加太陽能電池10的電流密度。此外，在本實(shí)施例中，第二摻雜半導(dǎo)體層18也作為摻雜接觸區(qū)22的摻雜來源層，因此不需額外利用其它的摻雜來源層來形成摻雜接觸區(qū)22，而可節(jié)省工藝步驟，并可避免對位問題。再者，由于第二摻雜半導(dǎo)體層18含有氫，因此對于其下方的摻雜接觸區(qū)22與半導(dǎo)體基底12也具有保護(hù)作用，可抑制位于第二摻雜半導(dǎo)體層18下方的摻雜接觸區(qū)22與半導(dǎo)體基底12之間產(chǎn)生缺陷。另外，絕緣層16的開口 16A可用來定義摻雜接觸區(qū)22的位置，而除此的外，絕緣層16 也具有保護(hù)作用，可抑制位于絕緣層16下方的第一摻雜半導(dǎo)體層14與半導(dǎo)體基底12之間產(chǎn)生缺陷，進(jìn)而減少電子-空穴對的復(fù)合。摻雜接觸區(qū)22具有第二摻雜型式，且摻雜接觸區(qū)22的摻雜濃度實(shí)質(zhì)上高于第一摻雜半導(dǎo)體層14的摻雜濃度以及實(shí)質(zhì)上高于第二摻雜半導(dǎo)體層18的摻雜濃度，因此可作為選擇射極，而可降低第一摻雜半導(dǎo)體層14與第二摻雜半導(dǎo)體層18之間的接觸電阻，借此增加光電轉(zhuǎn)換效率。另外值得說明的是，絕緣層16與第二摻雜半導(dǎo)體層18的材料并不相同，因此在退火工藝中，由于第一摻雜半導(dǎo)體層14與第二摻雜半導(dǎo)體層18之間熱傳效果與第一摻雜半導(dǎo)體層14與絕緣層16之間的熱傳效果不同，因此在退火工藝后第二摻雜半導(dǎo)體層18會形成一第一區(qū)域181與一第二區(qū)域182，其中第一區(qū)域181對應(yīng)于摻雜接觸區(qū)22，第二區(qū)域182對應(yīng)于絕緣層16，且第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18與第二區(qū)域182內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18具有不同的晶粒尺寸，但兩者的晶格型態(tài)可實(shí)質(zhì)上相同或不同。第一區(qū)域181內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18與第二區(qū)域182 內(nèi)的第二摻雜半導(dǎo)體層18的晶粒尺寸或晶格型態(tài)的關(guān)系，請參考前述實(shí)施例所述。如圖8所示，接著于第二摻雜半導(dǎo)體層18上形成一保護(hù)層28，以及形成一對應(yīng)于摻雜接觸區(qū)22的第一電極層20。此外，于半導(dǎo)體基底12的第二表面122形成一第二電極層24，并可選擇性地于半導(dǎo)體基底12與第二電極層M之間形成背面表面電場結(jié)構(gòu)26。第一電極層20可選用上述實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)與材料。第二電極層M可選用上述實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)與材料。背面表面電場結(jié)構(gòu)26可選用上述實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)與材料。在本實(shí)施例中，保護(hù)層觀為一透明導(dǎo)電層，其可選用上述實(shí)施例所述的材料例如氧化銦錫(ITO)，借此所制作出的太陽能電池的結(jié)構(gòu)即可本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例所述的太陽能電池10。值得說明的是，若欲制作本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例所述的太陽能電池40(如圖2所示)，則可使用絕緣材料作為保護(hù)層觀，并于保護(hù)層洲中至少一開口 ^A (請查閱第二實(shí)施例)，以暴露出第一電極層20。另外，若欲制作本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例所述的太陽能電池50(如圖3所示)，則可省略形成保護(hù)層觀的步驟(請查閱第三實(shí)施例)。請再參考圖9。圖9繪示了太陽光的頻譜以及結(jié)晶硅與非晶硅的吸收率與波長的關(guān)系圖。如圖9所示，曲線A顯示了太陽光所發(fā)射出的波長介于400納米至700納米的短波長可見光的放射照度(irradiance)高于波長大于700納米的長波長不可見光的放射照度， 然而曲線B顯示了結(jié)晶硅對于波長介于400納米至700納米的短波長可見光的吸收率明顯偏低，而曲線C顯示了非晶硅對于波長介于400納米至700納米的短波長可見光的吸收率介于20%至100%之間，明顯地高于結(jié)晶硅。因此本發(fā)明使用非晶硅作為第二摻雜半導(dǎo)體層18為較佳選擇，可增加對于波長介于400納米至700納米的短波長可見光的吸收率，而可增加太陽能電池的光利用率。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，其特征在于，包括一半導(dǎo)體基底，具有一第一表面與一第二表面，其中該半導(dǎo)體基底具有一第一摻雜型式；一第一摻雜半導(dǎo)體層，設(shè)置于該半導(dǎo)體基底的該第一表面，其中該第一摻雜半導(dǎo)體層包含至少一摻雜接觸區(qū)，該第一摻雜半導(dǎo)體層與該摻雜接觸區(qū)具有一與該第一摻雜型式相反的第二摻雜型式，且該摻雜接觸區(qū)的一摻雜濃度高于該第一雜半導(dǎo)體層的一摻雜濃度；一絕緣層，設(shè)置于該第一摻雜半導(dǎo)體層上，其中該絕緣層具有至少一開口，暴露出該摻雜接觸區(qū)；一第二摻雜半導(dǎo)體層，設(shè)置于該絕緣層與該摻雜接觸區(qū)上，其中該第二摻雜半導(dǎo)體層具有該第二摻雜型式，該第二摻雜半導(dǎo)體層的一摻雜濃度介于該摻雜接觸區(qū)的該摻雜濃度與該第一摻雜半導(dǎo)體層的該摻雜濃度之間；以及一第一電極層，設(shè)置于該第二摻雜半導(dǎo)體層上，且該第一電極層對應(yīng)于該摻雜接觸區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，該第一摻雜半導(dǎo)體層的材料與該摻雜接觸區(qū)的材料包括結(jié)晶硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，該第二摻雜半導(dǎo)體層包括一第一區(qū)域與一第二區(qū)域，該第一區(qū)域?qū)?yīng)于該第一摻雜半導(dǎo)體層的該摻雜接觸區(qū)，該第二區(qū)域?qū)?yīng)于該絕緣層，且該第一區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層與該第二區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層具有不同的晶粒尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，該第二摻雜半導(dǎo)體層包括一第一區(qū)域與一第二區(qū)域，該第一區(qū)域?qū)?yīng)于該第一摻雜半導(dǎo)體層的該摻雜接觸區(qū)，該第二區(qū)域?qū)?yīng)于該絕緣層，且該第一區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層與該第二區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層具有不同的晶格型態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，該第二摻雜半導(dǎo)體層對于波長介于400納米至700納米的可見光的吸收率介于20%至100%之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，另包括一保護(hù)層，設(shè)置于該第二摻雜半導(dǎo)體層與該第一電極層之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池，其特征在于，該保護(hù)層具有至少一開口暴露出該第一電極層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，另包括一第二電極層，設(shè)置于該半導(dǎo)體基底的該第二表面。
9.一種制作太陽能電池的方法，其特征在于，包括提供一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底具有一第一摻雜型式；于該半導(dǎo)體基底的一第一表面形成一第一摻雜半導(dǎo)體層，其中該第一摻雜半導(dǎo)體層具有一與該第一摻雜型式相反的第二摻雜型式；于該第一摻雜半導(dǎo)體層上形成一絕緣層，且該絕緣層具有至少一開口，部分暴露出該第一摻雜半導(dǎo)體層；于該絕緣層及該絕緣層的該開口暴露出的該第一摻雜半導(dǎo)體層上形成一第二摻雜半導(dǎo)體層，其中該第二摻雜半導(dǎo)體層具有該第二摻雜型式，且該第二摻雜半導(dǎo)體層的一摻雜濃度高于該第一摻雜半導(dǎo)體層的一摻雜濃度；進(jìn)行一退火工藝，將該第二摻雜半導(dǎo)體層的摻質(zhì)向下擴(kuò)散以于該絕緣層的該開口暴露出的該第一摻雜半導(dǎo)體層內(nèi)形成至少一摻雜接觸區(qū)，其中該摻雜接觸區(qū)具有該第二摻雜型式，該摻雜接觸區(qū)的一摻雜濃度高于該第一摻雜半導(dǎo)體層的一摻雜濃度以及該摻雜接觸區(qū)的該摻雜濃度高于該第二摻雜半導(dǎo)體層的該摻雜濃度；以及于該第二摻雜半導(dǎo)體層上形成一對應(yīng)于該摻雜接觸區(qū)的第一電極層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制作太陽能電池的方法，其特征在于，該第一摻雜半導(dǎo)體層的材料與該摻雜接觸區(qū)的材料包括結(jié)晶硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制作太陽能電池的方法，其特征在于，于進(jìn)行該退火工藝之前，該第二摻雜半導(dǎo)體層的材料包括非晶硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制作太陽能電池的方法，其特征在于，于進(jìn)行該退火工藝之后，該第二摻雜半導(dǎo)體層形成一第一區(qū)域與一第二區(qū)域，該第一區(qū)域?qū)?yīng)于該第一摻雜半導(dǎo)體層的該摻雜接觸區(qū)，該第二區(qū)域?qū)?yīng)于該絕緣層，且該第一區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層與該第二區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層具有不同的晶粒尺寸。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制作太陽能電池的方法，其特征在于，于進(jìn)行該退火工藝之后，該第二摻雜半導(dǎo)體層形成一第一區(qū)域與一第二區(qū)域，該第一區(qū)域?qū)?yīng)于該第一摻雜半導(dǎo)體層的該摻雜接觸區(qū)，該第二區(qū)域?qū)?yīng)于該絕緣層，且該第一區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層與該第二區(qū)域內(nèi)的該第二摻雜半導(dǎo)體層具有不同的晶格型態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制作太陽能電池的方法，其特征在于，該第二摻雜半導(dǎo)體層對于波長介于400納米至700納米的可見光的吸收率介于20%至100%之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制作太陽能電池的方法，其特征在于，另包括于該第二摻雜半導(dǎo)體層及該第一電極之間形成一保護(hù)層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制作太陽能電池的方法，其特征在于，該保護(hù)層具有至少一開口暴露出該第一電極層。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制作太陽能電池的方法，其特征在于，另包括于該半導(dǎo)體基底的一第二表面形成一第二電極層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能電池及其制造方法，該太陽能電池包括一半導(dǎo)體基底、一第一摻雜半導(dǎo)體層、一絕緣層、一第二摻雜半導(dǎo)體層以及一第一電極層。半導(dǎo)體基底具有第一摻雜型式。第一摻雜半導(dǎo)體層設(shè)置于半導(dǎo)體基底上，且第一摻雜半導(dǎo)體層包含一摻雜接觸區(qū)。絕緣層設(shè)置于第一摻雜半導(dǎo)體層上且暴露出摻雜接觸區(qū)。第二摻雜半導(dǎo)體層設(shè)置于絕緣層與摻雜接觸區(qū)上。第一摻雜半導(dǎo)體層、摻雜接觸區(qū)與第二摻雜半導(dǎo)體層具有第二摻雜型式，且第二摻雜半導(dǎo)體層的摻雜濃度實(shí)質(zhì)上介于摻雜接觸區(qū)的摻雜濃度與第一摻雜半導(dǎo)體層的摻雜濃度之間。第一電極層對應(yīng)于摻雜接觸區(qū)。本發(fā)明的太陽能電池及其制作方法，可提升太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/20GK102157578SQ20111005850
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者吳振誠, 李欣峯, 胡雁程 申請人:友達(dá)光電股份有限公司