专利名称：光电转换组件及其制造方法
技术领域：
本发明关于一种光电转换组件，特别关于一种表面具有微结构的光电转换组件及其制造方法。
背景技术：
为了提升太阳能电池(solarcdl)对光线的吸收能力， 一般公知的方法多由加大太阳能基板的表面积，以使进入至太阳能基板的光线增加，或可在太阳能基板的表面上沉积抗反射层(anti-reflection layer),以降低太阳能基板对光线的反射，进而提高进入至太阳能基板内部的光线。另外，更有部分技术是对太阳能基板进行表面处理(例如粗糙化处理)，使太阳能基板的单位面积可具有较多角度的入射面，以降低太阳能基板对光线的反射率。
而针对上述的表面处理，公知的是通常由化学蚀刻法来实现，举例来说，由湿式蚀刻的方法来粗糙化单晶硅(mono-Si)的太阳能基板表面。其中，通常使用的蚀刻液为氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)等碱性溶剂，且经过湿式蚀刻后的单晶硅太阳能基板表面会因为单晶硅本身的晶格特性而呈现金字塔形状，由此增强吸收光线的能力。
然而，这种技术却不能沿用到多晶硅(poly-Si)的太阳能基板，主要的原因在于在湿式蚀刻的制程中，蚀刻液对不同晶面的晶粒蚀刻速度不同，故多晶硅的太阳能基板表面无法如单晶硅的太阳能基板表面一样呈现出锐利的金字塔形状。因此，对于多晶硅的太阳能基板而言，湿式蚀刻的表面处理方法并无法有效地提高多晶硅太阳能基板的光线吸收能力。
请参照图1，为提供一种有效的多晶硅太阳能基板的表面处理方法，公知技术是以酸性蚀刻液来对多晶硅太阳能基板1的表面111进行湿式蚀刻。在此，多晶硅太阳能基板1以P型半导体层13及N型半导体层ll共同构成为示例说明，并以氢氟酸(HF)为蚀刻液，使多晶硅太阳能基板1的表面在经过湿式蚀刻后，成为具有至少一个凹结构
111a和/或凸结构lllb的型态，由此达到表面结构化(texturization)
的效果。
酸性的蚀刻液除了上述的氢氟酸之外，亦可选自硝酸、硫酸、磷酸、醋酸及其组合。且为了改善多晶硅太阳能基板1表面的凹结构llla和/或凸结构lllb的均匀性，则必须使多晶硅太阳能基板1经过多次的湿式蚀刻处理。不过，如此将导致制程成本的提高、产品良率下降、制程工时增加等问题。
然而，上述以酸性蚀刻液进行的湿式蚀刻方法虽然可在多晶硅太阳能基板的表面蚀刻出凹结构和/或凸结构，不过由于以湿式蚀刻所形成的凹结构和/或凸结构在尺寸上仍不够微小，而使得这种结构中依旧具有多个一定面积的截面。故当光线入射至此多晶硅太阳能基板时，仍会因为这种截面而使得部分光线被反射，造成多晶硅太阳能基板对光线的利用率不佳。
发明内容
本发明的目的为提供一种光电转换组件及其制造方法，该光电转换组件及其制造方法能降低光电转换组件的反射率，以提升太阳能基板对光线的利用率。
本发明的目的为提供一种光电转换组件及其制造方法，其中光电转换组件尤适用于多晶硅的太阳能电池系统。
为达到上述目的，依据本发明的一种光电转换组件包括半导体基板以及位于半导体基板的表面上的多个微结构。半导体基板具有表面，此表面具有至少一个凹结构和/或至少一个凸结构。其中，微结构为将多个半导体纟内米茅立子(nano-grade semiconductor particles)开》成于表面以作为屏蔽，并通过蚀刻表面而形成。
为达到上述目的，依据本发明的一种光电转换组件的制造方法包含以下步骤提供半导体基板，该半导体基板具有表面；在该半导体基板的表面上形成至少一个凹结构和/或至少一个凸结构；在所述表面上提供多个半导体纳米粒子以作为屏蔽；以及蚀刻半导体基板的表面并形成多个微结构。由上所述，因依据本发明的光电转换组件及其制造方法通过半导体纳米粒子以提供纳米级的遮蔽效果，使得在蚀刻半导体基板的表面时，可形成至少一个纳米级的微结构，与公知技术相比较，本发明具有纳米级微结构的半导体基板表面能够具有较低的光线反射率，并提升半导体基板对光线的利用率。
另外，因为屏蔽的材料也是半导体材料，其制作过程能与现有的太阳能电池生产技术相匹配，因此，易于批量生产，成本低廉，并且生产过程中所产生的氢原子对半导体基板与界面缺陷可以有钝化的效果，从而增加光电转换效率，同时因为屏蔽为宽能隙半导体，即使残留在组件上，亦不会降低光电转换效率。
图1为一种公知的半导体基板的结构示意图2为依据本发明的优选实施例的一种半导体基板的结构示意图；图3为图2中的光电转换组件的制造方法的流程图；以及
图4A至图4D为图3中的光电转换组件制造方法的流程步骤示意图。
主要元件符号说明
1:太阳能基板
II、 21: N型半导体
III、 211:表面
llla、 211a:凹结构lllb、 211b:凸结构13、 23: P型半导体
2:半导体基板211c:微结构25:半导体纳米粒子Sl-S4:制作流程
具体实施例方式
以下将参照相关附图，说明依据本发明的优选实施例的一种光电
6转换组件及其制造方法，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说 明。
请参照图2所示，其为本发明的优选实施例的一种光电转换组件
的结构示意图。光电转换组件包括半导体基板2以及多个微结构211c。 半导体基板2具有表面211，该表面211具有至少一个凹结构211a和/ 或至少一个凸结构211b;而微结构211c则是位于表面211上。以本实 施例为例，微结构211c位于所述凹结构211a和/或所述凸结构211b 上。其中，微结构211c为利用半导体纳米粒子(未显示)以作为屏蔽 并由蚀刻半导体基板2的表面211而形成。
值得注意的是，上述半导体基板2的材料可为单晶硅、非晶硅 (amorphous-Si)、多晶硅中的一者或其组合的半导体材料，不过本发 明尤其适用于由多晶硅半导体材料所构成的半导体基板2。更详细来 说，半导体基板2的材料可选自于P型半导体材料、N型半导体材料 中的一者或其组合。根据图2所示的实施例可知，半导体基板2是由P 型半导体层23及N型半导体层21所构成。
另外，凹结构211a和/或凸结构211b是由湿式蚀刻的制程方式来 蚀刻半导体基板2的表面211而形成；而相对于上述的凹结构211a和/ 或凸结构211b，微结构211c则是由干式蚀刻和/或湿式蚀刻的制程方 式来蚀刻半导体基板2的表面211，更详细来说，在形成微结构211c 时，先在半导体基板2的表面211上提供多个半导体纳米粒子(未显 示)，由这些半导体纳米粒子来遮蔽局部的表面211区域并在该表面211 上蚀刻出微结构211c。
而就应用层面来说，上述的光电转换组件可应用于太阳能电池中。
上述为本发明所公开的一种光电转换组件的结构，以下则提出一 种用以制作出上述光电转换组件的制造方法。如图3所示，制造方法 包括步骤S1至歩骤S4。同时，为结合每一步骤与其所对应的结构，则 请一并参照图4A至图4D所示，其中，图4A所示的结构对应于图3 中的步骤S1、图4B所示的结构对应于图3中的步骤S2、图4C所示 的结构对应于图3中的步骤S3、且图4D所示的结构对应于图3中的 步骤S4，由此详尽地说明光电转换组件的制造方法。
首先，如图3及图4A所示，步骤Sl为提供半导体基板2，该半
7导体基板2具有表面211，且半导体基板2由P型半导体层23及N型 半导体层21所构成。
步骤S2为在半导体基板2的表面211上形成至少一个凹结构211a 和/或至少一个凸结构211b，其结构如图4B所示。其中，在步骤S2 中，形成所述凹结构211a和/或所述凸结构211b的方法可为湿式蚀刻， 举例来说，在此所述的凹结构211a和/或凸结构211b可利用酸性蚀刻 液来蚀刻半导体基板2的表面211而形成。
如图3及图4C所示，步骤S3为在表面211上提供多个半导体纳 米粒子25以作为屏蔽，且以本实施例为例，这些半导体纳米粒子25 均匀地分散在半导体基板2的表面211上。
最后，步骤S4则是由步骤S3中所形成的半导体纳米粒子25来对 半导体基板2的表面211进行蚀刻；也就是，蚀刻半导体基板2的表 面211并形成复数个微结构211c，值得注意的是，在此步骤中所公开 的蚀刻制程是以干式蚀刻为例说明的，当然也可依实际需要配合应用 湿式蚀刻来形成多个微结构211c。
另外，因半导体基板2与半导体纳米粒子25的材料均为半导体材 料，故在形成微结构211c后，更可由局部或完全移除这些半导体纳米 粒子25的步骤而使最终的半导体基板2的结构可如图4D所示。
其中，在步骤S3中形成半导体纳米粒子25的方式可为化学气相 沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、等离子体化学气相沉积(PECVD)、 蒸镀系统、溶胶-凝胶(sol-gel)法或其组合。而当步骤S4中蚀刻半导 体基板2的表面211的方式为干式蚀刻时，其中的干式蚀刻可为物理 性蚀刻或化学性蚀刻，常见的方法则包括有等离子体蚀刻，当然亦可 依实际需要配合应用湿式蚀刻以形成多个微结构211c，但不限于此。
更详细来说，上述的半导体纳米粒子25是由均匀分散的多个半导 体纳米粒子所构成，不过这些半导体粒子25的排列方式并不限于规则 的排列方式；换言之，其也可根据不同产品的设计与需求而呈现不规 则的方式排列。另外，值得一提的是，半导体纳米粒子25的材料可选 自碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)、非晶硅(amorphous-Si)中的一者或 其组合，然非用以限制本发明，半导体纳米粒子25的材料也可选用其 它较硬的半导体纳米粒子和/或上述材料的组合。此外，本发明所公开的半导体纳米粒子25虽以保护半导体基板2
的表面211的作用为例说明，但也可依实际需要对半导体基板2的表 面211进行沉积(或其它制程)，由于半导体纳米粒子25下方的区域 并未沉积，因此在移除半导体纳米粒子25后可使得微结构211c暴露 出来。
综上所述，因依据本发明的光电转换组件及其制造方法通过半导 体纳米粒子来提供纳米级的遮蔽效果，使得在蚀刻半导体基板的表面 时，可形成至少一个纳米级的微结构，与公知技术相比较，本发明具 有纳米级微结构的半导体基板表面能够有效地将光线导入至半导体基 板内，而不容易使光线发生反射的现象，因此可提升半导体基板对光 线的利用率。
另外，因为屏蔽的材料也为半导体材料，其制作过程与半导体组 件的制作过程具有兼容性，因此，易于批量生产，成本低廉，并且屏 蔽为宽能隙半导体，因此即使有部分的纳米半导体材料残留在半导体 基板内，也不会降低半导体基板的光电转换效果。
以上所述仅为示例性的实施例，而非限制性的实施例。任何未脱离 本发明的精神与范畴而对本发明进行的等效修改或变更，均应包括在 后附的权利要求中。
权利要求
1、一种光电转换组件，包括半导体基板，该半导体基板具有表面，该表面具有至少一个凹结构和/或至少一个凸结构；以及多个微结构，该多个微结构位于所述表面上；其中，所述微结构为将多个半导体纳米粒子形成于所述表面以作为屏蔽并由蚀刻该表面而形成。
2、 如权利要求1所述的光电转换组件，其中所述微结构位于所述 凹结构和/或所述凸结构上。
3、 如权利要求1所述的光电转换组件，其中所述蚀刻所述表面的 方法为干式蚀刻和/或湿式蚀刻。
4、 如权利要求1所述的光电转换组件，其中所述半导体纳米粒子 由多个半导体粒子形成，该半导体纳米粒子的材料选自碳化硅、氮化 硅、非晶硅中的一者或其组合。
5、 如权利要求1所述的光电转换组件，该光电转换组件应用于太 阳能电池。
6、 一种光电转换组件的制造方法，包括下列步骤 提供半导体基板，该半导体基板具有表面；在该半导体基板的所述表面上形成至少一个凹结构和/或至少一个 凸结构；在所述表面上提供多个半导体纳米粒子以作为屏蔽；以及 蚀刻所述半导体基板的所述表面并形成多个微结构。
7、 如权利要求6所述的制造方法，其中蚀刻所述半导体基板的所 述表面为干式蚀刻和/或湿式蚀刻。
8、 如权利要求6所述的制造方法，其中所述半导体纳米粒子选自 碳化硅、氮化硅、非晶硅中的一者或其组合。
9、 如权利要求6所述的制造方法，其中形成所述半导体纳米粒子的方式为化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体化学气相沉积、蒸 镀系统、溶胶-凝胶法中的一者或其组合。
10、 如权利要求6所述的制造方法，其中形成所述微结构后，还包括局部或完全移除所述半导体纳米粒子。
全文摘要
一种光电转换组件，包括半导体基板以及位于半导体基板的表面上的多个微结构。半导体基板的表面具有至少一个凹结构和/或至少一个凸结构。其中，微结构为将多个半导体纳米粒子形成在半导体基板的表面以作为屏蔽并由蚀刻半导体基板的表面而形成。一种光电转换组件的制造方法也一并公开。
文档编号H01L31/0236GK101651156SQ200810210429
公开日2010年2月17日 申请日期2008年8月15日 优先权日2008年8月15日
发明者吴孟修, 戴煜暐, 许国强, 陈永芳 申请人:新日光能源科技股份有限公司