專利名稱：晶圓型太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計太陽能電池，更具體地涉及一種晶圓型太陽能電池。
背景技術(shù)：
太陽能電池用半導(dǎo)體的特征將光能轉(zhuǎn)換為電能。太陽能電池由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合起來的PN結(jié)結(jié)構(gòu)組成。當陽光照射至PN結(jié)結(jié)構(gòu)的太陽能電池上時，由于陽光的能量，半導(dǎo)體內(nèi)生成空穴和電子。在PN結(jié)電場的作用下，空穴向P型半導(dǎo)體漂移，電子向N型半導(dǎo)體漂移，從而產(chǎn)生電勢，而且伴隨有電流產(chǎn)生。太陽能電池廣義上可以分為晶圓型太陽能電池和薄膜型太陽能電池。薄膜型太陽能電池是通過在玻璃基片上形成薄膜型半導(dǎo)體而制成的。晶圓型太陽能電池是利用硅(Si)半導(dǎo)體基板制成的。對于晶圓型太陽能電池，要實現(xiàn)較小的厚度比較困難，而且晶圓型太陽能電池要使用較高成本的半導(dǎo)體基板，因此增加了制造成本。然而，從效率來說，晶圓型太陽能電池比薄膜型太陽能電池更好。下面參考附圖，進一步詳述現(xiàn)有技術(shù)的晶圓型太陽能電池。圖1為一種現(xiàn)有技術(shù)的晶圓型太陽能電池的截面圖。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的晶圓型太陽能電池包括P型半導(dǎo)體層10，N型半導(dǎo)體層 20，防反射層30，前電極40，P+型半導(dǎo)體層50和后電極60。太陽能電池的PN結(jié)結(jié)構(gòu)是由P型半導(dǎo)體層10和P型半導(dǎo)體層10上的N型半導(dǎo)體20構(gòu)成。防反射層30形成于N型半導(dǎo)體20的上面，其中防反射層30用于防止射入的陽光被反射。P+型半導(dǎo)體層50形成于P型半導(dǎo)體層10的下面上，P+型半導(dǎo)體層50防止載子通過重結(jié)合而消失。前電極40從防反射層30的上表面延伸到N型半導(dǎo)體層20，后電極60形成于P+ 型半導(dǎo)體層50的下面。當陽光射入現(xiàn)有技術(shù)的晶圓型太陽能電池上時，生成電子和空穴，生成的電子通過N型半導(dǎo)體層20向前電極漂移，生成的空穴通過P+型半導(dǎo)體層50向后電極60漂移。然而，現(xiàn)有技術(shù)的晶圓型太陽能電池具有以下缺點。通?？昭ǖ牧鲃舆w移率小于電子的流動遷移率。因此，為了優(yōu)化空穴收集的效率， 優(yōu)選的，P+型半導(dǎo)體層被設(shè)置為與陽光入射面相鄰。然而，如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的晶圓型太陽能電池，P+型半導(dǎo)體層50被設(shè)置在與陽光入射面相對的位置，因此會降低空穴收集的效率。此問題來自P+型半導(dǎo)體層50的后電極60的使用材料。也就是說，在現(xiàn)有技術(shù)中，后后電極的材料鋁(Al)被涂在P型半導(dǎo)體層10的一面，然后進行高溫加熱處理，其中滲入P型半導(dǎo)體層10的一個面的鋁(Al)形成P+型半導(dǎo)體層50，剩余的鋁(Al)形成后電極60。為了使得P型半導(dǎo)體層10的一面的所有部分都形成有P+型半導(dǎo)體層50，在將形成后電極的鋁涂在P型半導(dǎo)體層10的一面的所有部分后，必須進行加熱處理。這樣，如果將鋁涂在太陽光入射面的整個面時，陽光的透射率會由于鋁而降低。因此，鋁應(yīng)該被涂在與陽光入射面相對的一面。所以，P+型半導(dǎo)體層50形成于與陽光入射面相對的面，使空穴收集的效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題相應(yīng)的，本發(fā)明提供了一種晶圓型太陽能電池及其制造方法，實質(zhì)性的避免了由于現(xiàn)有技術(shù)的不足和局限而導(dǎo)致的一個或多個問題。技術(shù)方案本發(fā)明的目的是提供一種晶圓型太陽能電池及其制造方法，通過防止陽光的透射率降低而促進增強空穴收集的效率并改善了電池的效率。在某種程度上，以下的描述說明了本發(fā)明進一步的優(yōu)點，目標以及特征，而且，在某種程度上，本領(lǐng)域技術(shù)人員在研究了以下的描述后或在本發(fā)明的實踐中可以清楚的獲知本發(fā)明的這些優(yōu)點，目的或者特征。利用書面描述中特別指出的結(jié)構(gòu)，權(quán)利要求和附圖，可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的并獲得其他優(yōu)點。要實現(xiàn)這些目標和其他優(yōu)點以及根據(jù)本發(fā)明的目標，如本文所廣泛描述和涵蓋的，提供了一種晶圓型太陽能電池包括由半導(dǎo)體晶圓片形成的第一半導(dǎo)體層；形成于陽光照射到的所述第一半導(dǎo)體層的一面且摻雜有P型摻雜劑的第二半導(dǎo)體層；形成于所述第一半導(dǎo)體層的另一面且摻雜有N型摻雜劑的第三半導(dǎo)體層；形成于所述第二半導(dǎo)體層上的第一保護層；形成于所述第三半導(dǎo)體層上的第二保護層；與所述第二半導(dǎo)體層相連接的第一電極；以及與所述第三半導(dǎo)體層相連接的第二電極。第一保護層由用于吸引空穴的(_)極性的材料層組成，使由陽光生成的空穴易于流向第一電極而不會在第二半導(dǎo)體層的表面消失。具體的，所述第一保護層可以包括富氧 (oxygen-rich)氧化物。第二保護層由用于吸引電子的⑴極性的材料層組成，使由陽光生成的電子易于流向第二電極而不會在第三半導(dǎo)體層的表面消失。具體的，所述第二保護層可以包括缺氧 (oxygen-deficient)氧化物或者缺氮氮化物。所述第一電極和第二電極可以依圖案(patterned)形成以接收入射的陽光。所述第一電極從所述第一保護層的上側(cè)貫穿所述第一保護層可以滲入至所述第二半導(dǎo)體層內(nèi)，所述第二電極從所述第二保護層的下側(cè)貫穿所述第二保護層可以滲入至所述第三半導(dǎo)體層內(nèi)。所述第一電極可以形成于設(shè)置在所述第一鈍化層中的第一接觸部分內(nèi)，并且所述第二電極可以形成于設(shè)置在所述第二鈍化層中的第二接觸部分內(nèi)。第一保護層上可以進一步形成有防反射層，這種情況下所述第一保護層可以由 AlSiOx組成且所述防反射層可以由SiNx組成。
所述第二半導(dǎo)體層可以形成于所述第一半導(dǎo)體層的一面的所有部分，所述第三半導(dǎo)體層在所述第一半導(dǎo)體層的另一面的預(yù)定部分依圖案形成。這種情況下，所述第一半導(dǎo)體層形成于所述第三半導(dǎo)體層的圖案(pattern)之間。所述第一半導(dǎo)體層的上面或下面形成有凹凸結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造晶圓型太陽能電池的方法，包括準備半導(dǎo)體晶圓片；通過在所述半導(dǎo)體晶圓片的一面摻雜P型摻雜劑形成第二半導(dǎo)體層且通過在所述半導(dǎo)體晶圓片的另一面摻雜N型摻雜劑形成第三半導(dǎo)體層；在所述第二半導(dǎo)體層上形成第一保護層；在所述第三半導(dǎo)體層上形成第二保護層；形成與所述第二半導(dǎo)體層相連接的第一電極，以及形成與所述第三半導(dǎo)體層相連接的第二電極。所述形成與所述第二半導(dǎo)體層相連接的第一電極的過程可以包括在所述第一保護層中形成具有預(yù)定形狀的第一接觸部，以及在所述第一接觸部內(nèi)形成所述第一電極。所述形成與所述第三半導(dǎo)體層相連接的第二電極的過程包括在所述第二保護層中形成具有預(yù)定形狀的第二接觸部，以及在所述第二接觸部內(nèi)形成所述第二電極。所述形成第一保護層的過程和所述形成第一電極的過程之間可以還包括在所述第一保護層上形成防反射層。在本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造晶圓型太陽能電池的方法，包括準備半導(dǎo)體晶圓片；在所述半導(dǎo)體晶圓片的下面形成第二保護層；在所述第二保護層中形成第二接觸部；在所述半導(dǎo)體晶圓片的上面摻雜P型摻雜劑形成第二半導(dǎo)體層且通過所述第二接觸部露出的所述半導(dǎo)體晶圓片的下面摻雜N型摻雜劑形成第三半導(dǎo)體層；在所述第二半導(dǎo)體層上形成第一保護層；在所述第一保護層中形成第一接觸部；以及在所述第一接觸部內(nèi)形成第一電極且在所述第二接觸部內(nèi)形成第二電極。所述準備半導(dǎo)體晶圓片的過程可以包括制造P型或N型半導(dǎo)體晶圓片，以及在所述半導(dǎo)體晶圓片的一面或另一面上形成凹凸結(jié)構(gòu)。所述形成第二半導(dǎo)體層的過程可以包括向所述半導(dǎo)體晶圓片的上面供給P型摻雜劑氣體且施加等離子氣體，以使在所述半導(dǎo)體晶圓片的上面摻雜P型摻雜劑，以及應(yīng)用加熱處理激活所述P型摻雜劑。所述形成三半導(dǎo)體層的過程包括向所述半導(dǎo)體晶圓片的下面供給N型摻雜劑氣體且施加等離子氣體以使在所述半導(dǎo)體晶圓片的下面摻雜N型摻雜劑，以及應(yīng)用加熱處理激活所述N型摻雜劑。有益效果據(jù)本發(fā)明的晶圓型太陽能電池，通過摻雜另外的P型摻雜劑形成P型半導(dǎo)體層，而不是通過使用電極材料。因此，P型半導(dǎo)體層形成于陽光入射面，從而提高了空穴收集的效率。并且第一電極可以布置于陽光入射面，從而提高了電池效率。根據(jù)本發(fā)明的晶圓型太陽能電池，如果通過摻雜另外的P型摻雜劑形成P型半導(dǎo)體層，則空穴(hole)易于流向第一電極600而不會在P型半導(dǎo)體層的表面消失，從而可以防止電池效率的降低。


這些附圖提供了對本發(fā)明更進一步的理解，并且被本申請所引用并構(gòu)成本申請的一部分，還對本發(fā)明的實施例加以說明，并且與描述結(jié)合以對本發(fā)明的主旨進行說明。在這些附圖中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的晶圓型太陽能電池的簡要截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的晶圓型太陽能電池的簡要截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的晶圓型太陽能電池的簡要截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的晶圓型太陽能電池的簡要截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的晶圓型太陽能電池的簡要截面圖；圖6a至6e是根據(jù)本發(fā)明一實施例制造晶圓型太陽能電池的方法的簡要截面圖；圖7a7a至7e是根據(jù)本發(fā)明另一實施例制造晶圓型太陽能電池的方法的簡要截面圖；圖8a至Se是根據(jù)本發(fā)明再一實施例制造晶圓型太陽能電池的方法的簡要截面圖；以及圖9a至9g是根據(jù)本發(fā)明再一實施例制造晶圓型太陽能電池的方法的簡要截面圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例和實例進行詳細的說明。只要有可能，在所有附圖中，相同的附圖標記用于指代相同的或者相似的部件。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的晶圓型太陽能電池的簡要截面圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的晶圓型太陽能電池包括第一半導(dǎo)體層 100，第二半導(dǎo)體層200，第三半導(dǎo)體層300，第一保護層400，第二保護層500，第一電極600 和第二電極700。第一半導(dǎo)體層100由半導(dǎo)體晶圓片組成，例如可以由N型半導(dǎo)體晶圓片組成。然而，第一半導(dǎo)體層100也可以由P型半導(dǎo)體晶圓片組成。第二半導(dǎo)體層200形成于第一半導(dǎo)體層100的一面上，具體的，該面為在第一半導(dǎo)體層100的面中陽光入射的上面。第二半導(dǎo)體層200由P型半導(dǎo)體層組成。在本發(fā)明的晶圓型太陽能電池中，由于P型半導(dǎo)體層形成于陽光入射面，能夠提高空穴收集率，也能提高太陽能電池的電池效率。如果第一半導(dǎo)體層100是由N型半導(dǎo)體晶圓片組成，則在所述N型半導(dǎo)體晶圓片的上面摻雜如硼(B)等P型摻雜劑可以形成由P型半導(dǎo)體晶圓片組成的第二半導(dǎo)體層200。 另外，如果第一半導(dǎo)體層100是由P型半導(dǎo)體晶圓片組成，則在所述P型半導(dǎo)體晶圓片的上面進一步摻雜P型摻雜劑，可以形成由P+型半導(dǎo)體晶圓片組成的第二半導(dǎo)體層200。第三半導(dǎo)體層300形成于第一半導(dǎo)體層100的另一面，具體的，該面為第一半導(dǎo)體層100的下面。其中，第一半導(dǎo)體層100的下面與陽光入射面相反。第三半導(dǎo)體層300由 N型半導(dǎo)體層組成。如果第一半導(dǎo)體層100由N型半導(dǎo)體晶圓片組成，則在N型半導(dǎo)體晶圓片的下面進一步摻雜如磷(P)的N型摻雜劑可以形成由N+型半導(dǎo)體晶圓片組成的第三半導(dǎo)體層 300。如果第一半導(dǎo)體層100由P型半導(dǎo)體晶圓片組成，則在P型半導(dǎo)體晶圓片的下面摻雜 N型摻雜劑，可以形成由N型半導(dǎo)體晶圓片組成的第三半導(dǎo)體層300.第一保護層400形成于第二半導(dǎo)體層200的上面。第一保護層400使得由陽光生成的空穴(hole)易于流向第一電極600而不會在第二半導(dǎo)體層200的表面上消失。優(yōu)選為，第一保護層400由(_)極性的材料層形成以吸引空穴。更優(yōu)選為，所述(_)極性的材料層可以由富氧(oxygen-rich)氧化物組成，例如， 該氧化物可以為包括Al203、Ga203或In2O3等第三族元素的氧化物。第二保護層500形成于第三半導(dǎo)體層300的下面。第二保護層500使得由陽光生成的電子(electron)易于流向第二電極700而不會在第三半導(dǎo)體層300的表面消失。優(yōu)選為，第二保護層500由(+)極性的材料層形成以吸引電子。更優(yōu)選為，所述(+)極性的材料層可以由缺氧(oxygen-deficient)氧化物組成， 例如該氧化物可以為包括SiOx、TiOx, ZrOx或者HfOx等第四族元素的氧化物。另外，第二保護層500可以由如SiNx的氮不足的氮化物組成。為了接收入射的陽光，第一電極600依預(yù)定的圖案形成。依圖案形成的第一電極 600連接于第二半導(dǎo)體層200。更具體的，第一電極600從第一保護層400的上側(cè)貫穿第一保護層400并連接于第二半導(dǎo)體層200。在這種情況下，第一電極600可以滲入至第二半導(dǎo)體層200內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的晶圓型太陽能電池，因第一電極600依圖案(pattern)部分形成于陽光照射面，而使陽光的透射率與現(xiàn)有技術(shù)相比不會降低。第二電極700依預(yù)訂的圖案形成，并且與第三半導(dǎo)體層300相連接。具體的，第二電極700從第二保護層500的下側(cè)貫穿第二保護層500并連接于第三半導(dǎo)體層300。在這種情況下，第二電極700可以滲入至第三半導(dǎo)體層300內(nèi)。如上所述，在與陽光的面相對的面形成的第二電極700具有與第一電極600相似的圖案(pattern)。因此，被反射的陽光可以射在太陽能電池的背面，所以可提高太陽能電池的電池效率。第一電極600和第二電極700分別可以由Ag、Al、Cu、Ni、Mn、Sb、Zn、Mo、及其混合
物，及其合金組成。如果需要，第一電極600和第二電極由所述金屬可以具有至少2層薄膜組成。如圖所示，因第一半導(dǎo)體層100的上表面形成有凹凸結(jié)構(gòu)，在其上連續(xù)形成的第二半導(dǎo)體層200和第一保護層400都可以具有凹凸的表面形狀。另外，因第一半導(dǎo)體層100 的下表面形成有凹凸結(jié)構(gòu)，在其上連續(xù)形成的第三半導(dǎo)體層300和第二保護層500都可以具有凹凸的表面形狀。如果第一半導(dǎo)體層100上表面或下表面形成有凹凸結(jié)構(gòu)，則陽光會折射或分散。因此陽光的路徑增加，而使電池的性能提高。圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的晶圓型太陽能電池的簡要截面圖。除了在第一保護層400上形成的防反射層450以外，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的晶圓型太陽能電池與圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的晶圓型太陽能電池的結(jié)構(gòu)實際上相同。因此，附圖中相同編號指代與前面提及的實施例編號相同或相似的部件，關(guān)于相同或相似的部件的詳細說明將不再贅述。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，防反射層450形成于第一保護層400。防反射層450防止入射陽光的反射，因此增加了陽光的吸收率。如上所述，如果在第一保護層400上進一步形成反射層450，則第一電極600從防反射層450的上側(cè)貫穿防反射層450和第一保護層400并連接于第二半導(dǎo)體層200。另外，如果在第一保護層400上進一步形成反射層450，則有選為，第一保護層400由AlSiOx組成。如上所述，如果第一保護層400由如Al203、Ga203或M2O3的第三族元素的氧化物組成，由于在第一保護層400上形成SiNx防反射層450的過程中氫可以流入，因而第一保護層的(_)極性可能丟失。因此要防止由于氫的流入而導(dǎo)致的(_)極性丟失，優(yōu)選為，第一保護層400由 AlSiOx組成。當然在所述圖2的本發(fā)明第一實施例中，第一保護層400也可以由AlSiOx組成。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的一種晶圓型太陽能電池的簡要截面圖。除了第一電極600和第二電極700在結(jié)構(gòu)上有變化，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的晶圓型太陽能電池和圖2示出的根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的晶圓型太陽能電池在結(jié)構(gòu)上相同。因此， 附圖中相同編號指代與前面提及的實施例編號相同或相似的部件，關(guān)于相同或相似的部件的詳細說明將不再贅述。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，第一電極600形成在第一保護層400的第一接觸部410內(nèi)，并直接連接于第二半導(dǎo)體層200。這種情況下，第一電極600沒有從第一保護層400的上側(cè)貫穿第一保護層400，并不滲入至第二半導(dǎo)體層200內(nèi)。也就是說，通過去除第一保護層400的預(yù)定部分而形成第一接觸部410，并且第一電極600形成于第一接觸部410內(nèi)。根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，第一電極600沒有形成于第一保護層 400的上側(cè)，而且沒有滲入至第二半導(dǎo)體層200內(nèi)的預(yù)定部分。但是，在需要的情況下，第一電極600也可以形成于第一保護層400上側(cè)。相似的，第二電極700形成在第二保護層500的第二接觸部510內(nèi)并連接于第三半導(dǎo)體層300。這種情況下，第二電極700沒有從第二保護層500的下側(cè)貫穿第二保護層 500，并不滲入至第三半導(dǎo)體層300的預(yù)定部分。也就是說，通過去除第二保護層500的預(yù)定部分而形成第二接觸部510，并且第二電極700形成于第二接觸部510內(nèi)。根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，第二電極700沒有形成于第二保護層 500的下側(cè)，而且沒有滲入至第三半導(dǎo)體層300內(nèi)的預(yù)定部分。但是，在需要的情況下，第二電極700也可以形成于第二保護層500下側(cè)。盡管沒有示出，與前面圖3的情況相同，防反射層也可以形成于第一保護層400 上。在這種情況中，第一接觸部410又形成于所述防反射層內(nèi)，因而第一電極600可以形成于第一保護層400和防反射層的第一接觸部410內(nèi)。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的一種晶圓型太陽能電池。如圖5所示，與以上所述的實施例相似，根據(jù)本發(fā)明第四實施例的晶圓型太陽能電池包括第一半導(dǎo)體層100，第二半導(dǎo)體層200，第三半導(dǎo)體層300，第一保護層400，第二保護層500，第一電極600和第二電極700。每個部件都是由以上所述的相同的材料組成。在下文中，關(guān)于相同或相似部件的詳細說明將不在贅述。如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的第四實施例，第一接觸部410形成于第一保護層400 內(nèi)，第一電極600形成于第一接觸部410內(nèi)并與于第二半導(dǎo)體層200相連接；第二電極700 形成于第二接觸部510內(nèi)并與第三半導(dǎo)體層300相連接，。盡管沒有示出，如前所述，可選的，防反射層可以形成于第一保護層之上。第二半導(dǎo)體層200形成于第一半導(dǎo)體層100的整個上面，然而第三半導(dǎo)體層300 依圖案部分形成于第一半導(dǎo)體層100的下面(內(nèi))，即第三半導(dǎo)體層300不是在第一半導(dǎo)體層100的整個下面形成。更具體的，第三半導(dǎo)體層300與第二電極700相對應(yīng)地依圖案形成，因而依圖案形成的第三半導(dǎo)體層300之間有第一半導(dǎo)體層100。圖6a至6e為根據(jù)本發(fā)明一實施例的晶圓型太陽能電池的制造方法的過程截面圖，此方法與圖2所示的根據(jù)本發(fā)明第一實施例的晶圓型太陽能電池相關(guān)。首先，如圖6a所示，準備半導(dǎo)體晶圓片100a。準備半導(dǎo)體晶圓片IOOa的過程可以包括制造P型或N型半導(dǎo)體晶圓片IOOa的過程，和在半導(dǎo)體晶圓片IOOa的下面和/或上面形成凹凸結(jié)構(gòu)的過程。作為半導(dǎo)體晶圓片IOOa可以使用單晶硅或多晶硅。單晶硅因為具有較高的純度和較低的晶體缺陷密度，太陽能電池的效率比較高。但因其成本高，具有經(jīng)濟效率低的缺陷。多晶硅具有比單晶硅電池效率低的缺陷，但因材料成本低且過程簡單，所以多晶硅適合于大批量生產(chǎn)。通過蝕刻過程，在半導(dǎo)體晶圓片IOOa的下面和/或上面可以形成凹凸結(jié)構(gòu)。例如，作為半導(dǎo)體晶圓片IOOa使用單晶硅時，通過堿性蝕刻過程在其表面上可以形成凹凸結(jié)構(gòu)。但作為半導(dǎo)體晶圓片IOOa使用多晶硅時，因其晶粒取向各不相同，形成凹凸結(jié)構(gòu)比較困難。為解決這些問題，優(yōu)選為，用反應(yīng)離子刻蝕(Reactive Ion Etching,RIE)方法，酸性溶液的等向性蝕刻方法或機械式蝕刻方法進行刻蝕。通過反應(yīng)離子蝕刻方法對半導(dǎo)體晶圓片IOOa的表面進行蝕刻時，不管晶粒取向如何可以形成均勻的凹凸表面結(jié)構(gòu)。因此反應(yīng)離子蝕刻方法適合于在多晶硅圓片上形成凹凸結(jié)構(gòu)。并且，采用反應(yīng)離子蝕刻方法時，還具有不要變更腔室可以進行蝕刻以后的過程的優(yōu)點。如圖6b所示，通過在半導(dǎo)體晶圓片IOOa的下面和上面分別摻雜摻雜劑，可以形成
了第一半導(dǎo)體層100，第二半導(dǎo)體層200和第三半導(dǎo)體層300。也就是說，在半導(dǎo)體晶圓片IOOa的上面摻雜如P型摻雜劑形成第二半導(dǎo)體層200， 并且在半導(dǎo)體晶圓片IOOa的下面摻雜如N型摻雜劑形成第三半導(dǎo)體層300。在這種情況中，在第二半導(dǎo)體層200和第三半導(dǎo)體層300之間剩余的原半導(dǎo)體晶圓片IOOa成為第一半導(dǎo)體層100。通過等離子體摻雜方法(plasma ion dopping)可以形成第二半導(dǎo)體層200。具體的，所述等離子體摻雜方法可以包括向半導(dǎo)體晶圓片IOOa的上面供給如IH6的P型摻雜劑氣體過程。實施等離子摻雜處理之后，摻雜的離子可以起著不純物的作用。因此，優(yōu)選為， 對摻雜離子進行加熱處理，從而使摻雜的離子激活，并將激活的離子結(jié)合于Si。通過等離子體摻雜方法可以形成第三半導(dǎo)體層300，具體的，所述等離子體摻雜方法可以包括向半導(dǎo)體晶圓片IOOa的下面供給如PH3的N型摻雜劑氣體過程。如上所述，優(yōu)選為，在等離子摻雜處理之后實施加熱處理。形成第二半導(dǎo)體層200過程和形成第三半導(dǎo)體層300的過程實際上不存在預(yù)定的排列順序。如圖6c所示，第一保護層400形成于第二半導(dǎo)體層200之上，第二保護層500形成于第三半導(dǎo)體層300之上。通過等離子化學(xué)氣相沉積(Plasma Chemical Vapor D印osition)方法可以形成由(_)極性的材料層組成的第一保護層400。其中，所述(_)極性的材料層可以包括第四族元素的富氧氧化物，如第三族元素的氧化物A1203、Ga2O3或M2O3的富氧氧化物。通過等離子化學(xué)氣相沉積(PlasmaChemical Vapor Deposition)方法可以形成由(+)極性的材料層組成的第二保護層500。其中，所述(+)極性的材料層可以包括第四族元素的缺氧氧化物 (oxygen-deficient oxide)，如 SiOx、TiOx、ZrOx 或 HfOx,或者缺氮氮化物如 SiNx0形成第一保護層400的過程和形成第二保護層500的過程沒有預(yù)定的排列順序。如圖6d所示，依圖案在第一保護層400上形成第一電極600，并且在第二保護層 500上形成第二電極700。通過將Ag、Al、Cu、Ni、Mn、Sb、ai、Mo或其化合物、或合金涂布的印刷處理，可以分別形成第一電極600和第二電極700。所述印刷處理可以包括絲網(wǎng)印刷法 (ScreenPrinting)、噴墨印刷法(Inkjet Printing)、凹版印刷法(GravurePrinting)、凹版膠印法(Gravure Offset Printing)、反轉(zhuǎn)印刷法(ReverseI^rinting)、柔印印刷法(Flexo Printing)或微接觸印刷法(Micro ContactPrinting)。所述絲網(wǎng)印刷法為，將油墨涂在印版上，然后將滾壓軸移到涂有油墨的印版上并向下壓。噴墨印刷法為使細小墨滴與承印物相碰撞而進行印刷的方法。凹版印刷法是通過使用刮墨刀將油墨從具有平滑面的非油墨涂層刮除，將蝕刻的空狀油墨涂層上的油墨轉(zhuǎn)印到承印物上來實現(xiàn)的。凹版膠印法是通過將油墨轉(zhuǎn)移到橡皮布上，然后再次將油墨轉(zhuǎn)印到承印物上來實現(xiàn)的。反轉(zhuǎn)印刷法是將油墨用作溶劑的一種印刷方法。柔印印刷法是將油墨涂在懸垂部分進行印刷的方法。微接觸印刷法為使用所需材料的印章進行印刷的印跡方法。通過這些使用印刷處理很容易就依圖案形成第一電極600或第二電極700，并且提高過程效率。另外，通過電鍍處理(electroplating)可以形成具有二層以上層結(jié)構(gòu)第一電極 600或第二電極700。依圖案形成第一電極600的過程和依圖案形成第二電極700的過程之間沒有預(yù)定的排列順序。例如，實施850°C以上的加熱處理，則第一電極600的電極材料貫穿第一保護層 400滲入至第二半導(dǎo)體層200內(nèi)，因而第一電極600與第二半導(dǎo)體層200相連接。另外，通過加熱處理第二電極700的電極材料貫穿第二保護層500滲入至第三半導(dǎo)體層300內(nèi)，因而第二電極700與第三半導(dǎo)體層300相連接。圖7a至7e為示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的晶圓型太陽能電池的制造方法的簡要截面圖，此方法與圖3示出的根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的晶圓型太陽能電池相關(guān)。在以下文中，與上述實施例相同或相似的部件的詳細說明將不再贅述。首先，如圖7a所示，準備半導(dǎo)體晶圓片100a。如圖7b所示，通過在半導(dǎo)體晶圓片100a的上面摻雜P型摻雜劑形成第二半導(dǎo)體層200，通過在半導(dǎo)體晶圓片100a的下面摻雜N型摻雜劑形成第三半導(dǎo)體層300。在這種情況下，在第二半導(dǎo)體層200和第三半導(dǎo)體層300之間剩余的原半導(dǎo)體晶圓片100a成為第一半導(dǎo)體層100。如圖7c所示，在第二半導(dǎo)體層200上依次形成第一保護層400和防反射層450，而且在第三半導(dǎo)體層300上形成第二保護層500。優(yōu)選為，通過等離子化學(xué)氣相沉積(Plasma Chemical VaporDeposition)方法形成由AlSiOx組成的第一保護層400以及由SiNx組成的防反射層450。
如圖7d所示，在防反射層450上依圖案形成第一電極600，并且在第二保護層500 上形成第二電極700。如圖7e所示，實施加熱處理使得第一電極600與第二半導(dǎo)體層200相連接，第二電極700與第三半導(dǎo)體層300相連接，從而完成晶圓型太陽能電池的制造。也就是說，通過加熱處理，第一電極600的電極材料貫穿防反射層450和第一保護層400滲入至第二半導(dǎo)體層200內(nèi)，并且第二電極700的電極材料貫穿第二保護層500滲入至第三半導(dǎo)體層300內(nèi)。圖8a至Se為示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的晶圓型太陽能電池的制造方法的簡要截面圖，此方法與圖4示出的根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的晶圓型太陽能電池相關(guān)。在以下文中，省略與上述實施例相同的部件的說明。首先，如圖8a所示，準備半導(dǎo)體晶圓片100a。如圖8b所示，通過在半導(dǎo)體晶圓片IOOa的上面摻雜P型摻雜劑形成第二半導(dǎo)體層200，并且通過在半導(dǎo)體晶圓片IOOa的下面摻雜N型摻雜劑形成第三半導(dǎo)體層300。在這種情況下，在第二半導(dǎo)體層200和第三半導(dǎo)體層300之間剩余的原半導(dǎo)體晶圓片IOOa成為第一半導(dǎo)體層100。如圖8c所示，在第二半導(dǎo)體層200上形成第一保護層400，并且在第三半導(dǎo)體層 300上形成第二保護層500。如圖8d所示，在第一保護層400內(nèi)依圖案形成第一接觸部410，并且在第二保護層 500內(nèi)依圖案形成第二接觸部510。利用預(yù)定掩膜的蝕刻處理可以形成第一接觸部410和第二接觸部510。如圖8e所示，在第一接觸部410內(nèi)形成第一電極600，并且在第二接觸部510內(nèi)形成第二電極700，從而完成晶圓型太陽能電池的制造。在第一接觸部410內(nèi)形成的第一電極600連接于第二半導(dǎo)體層200，而且在第二接觸部510內(nèi)形成的第二電極700連接于第三半導(dǎo)體層300。第一電極600和第二電極700可以通過印刷處理或者電鍍處理來形成。在此情況下，第一電極600沒有滲入至第二半導(dǎo)體層200內(nèi)，并且第二電極700沒有滲入第三半導(dǎo)體層300內(nèi)。圖9a至9e為示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的晶圓型太陽能電池的制造方法的截面圖，此方法與圖5示出的根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的晶圓型太陽能電池相關(guān)。在以下文中，與上述實施例相同的部件的說明將不再贅述。首先，如圖9a所示，準備半導(dǎo)體晶圓片100a。如圖9b所示，在半導(dǎo)體晶圓片IOOa的下面形成第二保護層500。如圖9c，所示，在第二保護層500內(nèi)依圖案形成第二接觸部510。如圖9d所示，在半導(dǎo)體晶圓片IOOa的上面摻雜如P型摻雜劑形成第二半導(dǎo)體層 200，并且在半導(dǎo)體晶圓片IOOa的下面摻雜如N型摻雜劑形成第三半導(dǎo)體層300。在這種情況下，在第二半導(dǎo)體層200和第三半導(dǎo)體層300之間剩余的原半導(dǎo)體晶圓片IOOa成為第一半導(dǎo)體層100。更具體的，第三半導(dǎo)體層300與第二接觸部510相對應(yīng)地依圖案形成，因而在第三半導(dǎo)體層300的圖案之間有第一半導(dǎo)體層100。
如圖9d所示，在第二半導(dǎo)體層200上形成第一保護層400。如圖9f所示，在第一保護層400內(nèi)依圖案形成第一接觸部410。如圖9g所示，在第一接觸部410內(nèi)形成第一電極600，并且在第二接觸部510內(nèi)形成第二電極700，從而從而完成此晶圓型太陽能電池的制造。相應(yīng)的，根據(jù)本發(fā)明的晶圓型太陽能電池中，通過摻雜另外的P型摻雜劑可以形成P型半導(dǎo)體層，而不是通過使用電極材料。因此，P型半導(dǎo)體層可以形成于陽光入射面內(nèi)， 從而可以提高了空穴收集的效率。而且第一電極可以被布局到陽光入射面內(nèi)，從而提高了電池效率。尤其是，如果P型半導(dǎo)體層是通過摻雜另外的P型摻雜劑形成的，則形成第一保護層使得空穴容易的向第一電極漂移而不會在P型半導(dǎo)體層的面消失，從而可以防止了電池效率的降低。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，只要不背離本發(fā)明的精神或范圍，可對本發(fā)明進行各種改變或變化。因此，本發(fā)明意在覆蓋所附權(quán)利要求及其等同替換范圍之內(nèi)的對本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種晶圓型太陽能電池包括第一半導(dǎo)體層，由半導(dǎo)體晶圓片形成；第二半導(dǎo)體層，形成于陽光照射到的所述第一半導(dǎo)體層的一面，并且摻雜有P型摻雜劑；第三半導(dǎo)體層，形成于所述第一半導(dǎo)體層的另一面，并且摻雜有N型摻雜劑；第一保護層，形成于所述第二半導(dǎo)體層上；第二保護層，形成于所述第三半導(dǎo)體層上；第一電極，與所述第二半導(dǎo)體層相連接；以及第二電極，與所述第三半導(dǎo)體層相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于，所述第一保護層由用于吸引空穴的(_)極性的材料層組成，使由陽光生成的空穴易于流向第一電極而不會在所述第二半導(dǎo)體層的表面消失。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于， 所述第一保護層包括富氧氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于，所述第二保護層由用于吸引電子的(+)極性的材料層組成，使由陽光生成的電子易于流向第二電極而不會在所述第三半導(dǎo)體層的表面消失。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于， 所述第二保護層包括缺氧氧化物或者缺氮氮化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于， 所述第一電極和第二電極依圖案形成，以接收入射的陽光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于，所述第一電極從所述第一保護層的上側(cè)貫穿所述第一保護層滲入至所述第二半導(dǎo)體層內(nèi)，所述第二電極從所述第二保護層的下側(cè)貫穿所述第二保護層滲入至所述第三半導(dǎo)體層內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于，所述第一電極形成于設(shè)置在所述第一鈍化層中的第一接觸部分內(nèi)，所述第二電極形成于設(shè)置在所述第二鈍化層中的第二接觸部分內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于， 第一保護層上還形成有防反射層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于， 所述第一保護層由AlSiOx組成，所述防反射層由SiNx組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體層形成于所述第一半導(dǎo)體層的一面的所有部分，所述第三半導(dǎo)體層在所述第一半導(dǎo)體層的另一面的預(yù)定部分依圖案形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于， 所述第一半導(dǎo)體層形成于所述第三半導(dǎo)體層的圖案之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓型太陽能電池，其特征在于， 所述第一半導(dǎo)體層的上面或下面形成有凹凸結(jié)構(gòu)。
14.一種制造晶圓型太陽能電池的方法，包括 準備半導(dǎo)體晶圓片；通過在所述半導(dǎo)體晶圓片的一面摻雜P型摻雜劑形成第二半導(dǎo)體層，并且通過在所述半導(dǎo)體晶圓片的另一面摻雜N型摻雜劑形成第三半導(dǎo)體層； 在所述第二半導(dǎo)體層上形成第一保護層； 在所述第三半導(dǎo)體層上形成第二保護層； 形成與所述第二半導(dǎo)體層相連接的第一電極，以及形成與所述第三半導(dǎo)體層相連接的第二電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的所述方法，其特征在于，所述形成與所述第二半導(dǎo)體層相連接的第一電極的過程包括 在所述第一保護層上依圖案形成第一電極，以及應(yīng)用加熱處理使所述第一電極的電極材料貫穿所述第一保護層滲入至所述第二半導(dǎo)體層內(nèi)；所述形成與所述第三半導(dǎo)體層相連接的第二電極的過程包括 在所述第二保護層上依圖案形成第二電極，以及應(yīng)用加熱處理使所述第二電極的電極材料貫穿所述第二保護層滲入至所述第三半導(dǎo)體層內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的所述方法，其特征在于，所述形成與所述第二半導(dǎo)體層相連接的第一電極的過程包括 在所述第一保護層中形成具有預(yù)定形狀的第一接觸部，以及在所述第一接觸部內(nèi)形成所述第一電極； 所述形成與所述第三半導(dǎo)體層相連接的第二電極的過程包括 在所述第二保護層中形成具有預(yù)定形狀的第二接觸部，以及在所述第二接觸部內(nèi)形成所述第二電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的所述方法，其特征在于，所述形成第一保護層的過程和所述形成第一電極的過程之間還包括在所述第一保護層上形成防反射層。
18.一種制造晶圓型太陽能電池的方法，包括 準備半導(dǎo)體晶圓片；在所述半導(dǎo)體晶圓片的下面形成第二保護層； 在所述第二保護層中形成第二接觸部；在所述半導(dǎo)體晶圓片的上面摻雜P型摻雜劑形成第二半導(dǎo)體層，且通過所述第二接觸部露出的所述半導(dǎo)體晶圓片的下面摻雜N型摻雜劑形成第三半導(dǎo)體層； 在所述第二半導(dǎo)體層上形成第一保護層； 在所述第一保護層中形成第一接觸部；以及在所述第一接觸部內(nèi)形成第一電極，且在所述第二接觸部內(nèi)形成第二電極。
19.根據(jù)權(quán)利要求14或18的所述方法，其特征在于， 所述準備半導(dǎo)體晶圓片的過程包括制造P型或N型半導(dǎo)體晶圓片，以及在所述半導(dǎo)體晶圓片的一面或另一面上形成凹凸結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14或18的所述方法，其特征在于， 所述形成第二半導(dǎo)體層的過程包括向所述半導(dǎo)體晶圓片的上面供給P型摻雜劑氣體且施加等離子氣體，以使在所述半導(dǎo)體晶圓片的上面摻雜P型摻雜劑，以及應(yīng)用加熱處理激活所述P型摻雜劑； 所述形成三半導(dǎo)體層的過程包括向所述半導(dǎo)體晶圓片的下面供給N型摻雜劑氣體且施加等離子氣體，以使在所述半導(dǎo)體晶圓片的下面摻雜N型摻雜劑，以及應(yīng)用加熱處理激活所述N型摻雜劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶圓型太陽能電池及其制造方法。本發(fā)明便于增強空穴收集效率，并通過防止入射陽光的透過率降低來提高電池效率。所述晶圓型太陽能電池包括半導(dǎo)體晶圓片的第一半導(dǎo)體層；摻雜有P型摻雜劑的第二半導(dǎo)體層；摻雜有N型摻雜劑的第三半導(dǎo)體層；所述第二半導(dǎo)體層上的第一保護層；所述第三半導(dǎo)體層上的第二保護層；與所述第二半導(dǎo)體層連接的第一電極；與所述第三半導(dǎo)體層連接的第二電極。其中，所述第二半導(dǎo)體層形成于陽光照射到的所述第一半導(dǎo)體層的一面，所述第三半導(dǎo)體層形成于所述第一半導(dǎo)體層的另一面。
文檔編號H01L31/0352GK102347391SQ20111021260
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者李正賢 申請人:周星工程股份有限公司