专利名称：刻蚀非对称晶片的方法、包含非对称刻蚀晶片的太阳能电池及制造该太阳能电池的方法
技术领域：
本发明涉及刻蚀非对称晶片的方法、包含非对称刻蚀晶片的太阳能电池，以及制 造该太阳能电池的方法。更具体地，本发明涉及刻蚀非对称晶片的方法，其中，可以通过交 叠两个晶片并对两个晶片进行单面刻蚀或非对称刻蚀，来同时获得用于太阳能电池的两个 晶片，该两个晶片的受光表面被选择性地刻蚀，并且，本发明还涉及包含所述非对称刻蚀的 晶片的太阳能电池，以及制造所述太阳能电池的方法。
背景技术：
由于环境污染和资源消耗等问题，迫切需要开发无污染的清洁能源。因此，太阳能 电池同核能和风能一起吸引了广泛的关注。目前，基于硅(Si)单晶和多晶衬底的太阳能电 池已经被开发出来并投入商用，而为了通过减少原材料使用来制造更便宜的太阳能电池， 对非晶硅薄膜太阳能电池和薄膜型化合物半导体太阳能电池的研究也在积极进行中。太阳能电池是利用光伏效应将光能转换为电能的器件，其具有ρ型半导体和η型 半导体结形式，太阳能电池通过将由阳光生成的电子或空穴移动到与形成电子或空穴的面 相对的面来生成电流，从而生成电力。根据组成材料，这样的太阳能电池被分类为硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料 敏化太阳能电池、有机高分子太阳能电池等。这样的太阳能电池可以独立地用作电子钟、收 音机、无人值守灯塔、人造卫星、火箭等的主要电源，以及通过连接到商用交流电源而用作 辅助电源。近来，由于对替代能源的需要在不断增长，因此，对太阳能电池的关注也在不断 增长。在太阳能电池中，增加与被转换为电能的入射阳光的比例相关的转换效率是非常 重要的。为了提高所述转换效率，已经进行了各种研究。
发明内容
要解决的技术问题本发明的目的是提供一种刻蚀晶片的方法，其中，交叠并刻蚀多个晶片，可以同时 获得可应用于太阳能电池的所述多个晶片，这些晶片具有单面刻蚀结构或者非对称刻蚀结 构。本发明的另一个目的是提供一种刻蚀晶片的方法，其中，交叠并刻蚀多个晶片，通 过选择性地刻蚀这些晶片，可以消除不必要的背面刻蚀。本发明的另一个目的是提供一种太阳能电池和制造该太阳能电池的方法，该太阳 能电池使用通过对多个晶片同时进行单面刻蚀或双面非对称刻蚀而获得的刻蚀面作为受 光表面。技术方案为了实现上述目的，根据本发明一个方面，提供了一种刻蚀晶片的方法，该方法包
3括以下步骤选择性地仅刻蚀所述晶片的一面；和以不同的刻蚀率非对称地刻蚀所述晶片 的两面。所述仅刻蚀所述晶片的一面的步骤包括以下步骤将两个晶片的彼此面对的面无 间隙地紧密粘合在一起；同时刻蚀紧密粘合的晶片的暴露于外的面；以及将紧密粘合的晶 片分开。所述非对称地刻蚀所述晶片的两面的步骤包括以下步骤按在各晶片之间保持预 定间隙的方式交叠多个晶片；刻蚀所交叠的晶片；以及将所交叠的晶片分开。在本发明的一个实施方式中，所述刻蚀率是指刻蚀的比率或程度。因此，如果刻 蚀执行时间、刻蚀方法、刻蚀液差异以及刻蚀执行位置等不同，则晶片表面粗糙度也变得不 同，从而导致晶片的两面的刻蚀率出现差异。刻蚀执行时间和刻蚀方法不受具体限制。在使用刻蚀液的刻蚀方法中，可以包括 区别刻蚀液的成分的方法。通过对执行刻蚀的晶片位置进行区分，可以得到不均勻的刻蚀， 使得可以制造出两面被非对称刻蚀的晶片。在本发明的一个实施方式中，刻蚀液可以渗入的各个晶片之间的间隙可以具有不 同的宽度。所述间隙之间的间隔距离不受限制，但是，该距离要足够，以满足分离的晶片的内 侧面能够被渗入该间隙的刻蚀液进行刻蚀所需的距离。当在所述多个晶片之间存在间隙的情况下执行刻蚀时，所述刻蚀液对关于所述最 外侧的晶片面对称的、其间存在间隙的晶片面的渗入程度发生变化，使得可以非对称地刻 蚀各个晶片面。所述多个晶片可以按具有对应中心线或具有交叠部分的方式相互交叠并且被刻 蚀，其中，这可以是非对称地刻蚀所述晶片的方法。根据本发明的一个实施方式，连续地或者非连续地执行各个步骤。所述连续地执行各个步骤是指连续执行一系列工作工序，而所述非连续地执行各 个步骤是指不连续执行各个步骤，任何时间都可以加入其它工艺。根据本发明的一个实施方式，尽管可以利用湿法刻蚀、干法刻蚀或者湿法-干法 组合刻蚀中的任何一种来执行所述刻蚀晶片的步骤，但是，本发明不限于该具体情况，本领 域技术人员容易理解的任何公知的刻蚀技术都适用于本发明。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种太阳能电池，该太阳能电 池是包含硅衬底的体硅太阳能电池，所述硅衬底具有受光表面和非受光表面，所述受光表 面和所述非受光表面具有不同形状的不平坦结构。形成在所述受光表面上的不平坦结构在数量、大小、高度和形状中的一个或更多 个方面不同于形成在所述非受光表面上的不平坦结构。所述不平坦结构的数量可以指出现所述不平坦结构的频度，或者，以所述不平坦 结构的凸部计数的不平坦结构数量。所述不平坦结构的大小可以指所述不平坦的凸部的外表面面积或者所述不平坦 的凸部所占据的底面的面积。所述不平坦结构的高度可以指所述不平坦结构的凸部的最高部分和底面之间的距离。
所述不平坦结构的形状可以指多个不平坦结构之间的外观，其中，所述不平坦结 构的形状可以是规则的或者不规则的。形成在所述受光表面上的不平坦结构的数量可以大于形成在所述非受光表面上 的不平坦结构的数量。换言之，所述受光表面上的不平坦结构的密度可以高于所述非受光 表面上的不平坦结构的密度。并且，根据本发明的另一实施方式，可以在所述受光表面上形成所述不平坦结构， 而在所述非受光表面上不形成所述不平坦结构。同时，所述硅衬底的所述受光表面的反射率可以低于所述硅衬底的所述非受光表 面的反射率。因此，在受光表面上入射随后再次在外表面上被反射而损失的光的比率很低， 使得可以提供具有很好的光捕获效果的太阳能电池。因此，根据本发明一个实施方式的太阳能电池具有完整的结构，其中，以包括受光 表面和非受光表面的硅衬底居中，在所述衬底的受光表面上顺序形成有掺杂了半导体杂质 的发射极、防反射层以及正面电极，在所述衬底的非受光表面上顺序形成有背面场(BSF) 层和背面电极。发射极是掺杂了在硅衬底上掺杂的半导体杂质类型之外的其它导电杂质的半导 体层。因此，用不同的导电半导体杂质掺杂的发射极和硅衬底之间的界面形成了 pn结，该 pn结将被阳光分成电子和空穴对，从而生成载流子。防反射层具有光捕获功能，防止入射光被再次反射并发射到外部，该防反射层可 由氮化硅(SiN)和二氧化硅(SiO2)等制成。正面电极由诸如银(Ag)等金属元素制成，其中，正面电极的预定部分与发射极接 触。正面电极通过拉出与pn结表面分离的载流子来形成电位差，其中所述pn结表面是发 射极和硅衬底之间的界面。形成在非受光表面上的背面场层是掺杂了与在硅衬底上掺杂的半导体杂质类型 相同的导电杂质的半导体层，为太阳能电池提供了背面场效应。在一些情况中，还可以在发射极和背面场层上提供改进防反射和导电性的透明电 极层。所述透明电极层可以由铟锡氧化物(ITO)或掺铝氧化锌(AZO)等制成。关于根据本发明一个实施方式的太阳能电池的防反射层、正面电极、BSF层和背面 电极，本领域技术人员可以根据公知的技术组成材料或原材料以及构成方法，从而省略对 该此的详细描述。在根据本发明一个实施方式的太阳能电池中，通过区分刻蚀执行时间、刻蚀执行 位置或者刻蚀方法来进行刻蚀，使得受光表面和非受光表面具有不同的不平坦结构。根据本发明的另一方面，提供了一种制造体硅太阳能电池的方法，该方法包括以 下步骤选择性地仅刻蚀所述晶片的一面，或者以不同的刻蚀率非对称地刻蚀所述晶片的 两面。一般而言，一种制造体硅太阳能电池的方法包括以下步骤制备硅衬底，在所述硅 衬底的发光表面上顺序形成发射极、防反射层和正面电极，和在所述硅衬底的与所述发光 表面相对的表面上顺序形成背面场层和背面电极。根据本发明的一个实施方式，其特征在 于，通过对所述硅衬底的发光表面和非发光表面中的任何一个执行刻蚀，或者通过对所述 硅衬底的这两个表面执行不同刻蚀，来形成非对称的不平坦表面。
上述体硅太阳能电池能够以高经济产率制造并提供在硅衬底中使用的晶片，从而 可以降低太阳能电池的整体制造成本。根据本发明一个实施方式的太阳能电池中包含的硅晶片衬底的特征在于，多个完 全交叠晶片的暴露于外的一面被刻蚀，以刻蚀侧面，或者多个晶片的一部分或者全部以在 各个晶片之间具有间隙的方式被交叠，并被刻蚀，从而以不同的形状刻蚀了晶片的两面。要刻蚀的形状没有特别的限制，而可由本领域技术人员根据公知的技术容易地实 现，以具有各种刻蚀面形状。可以以金字塔形、圆柱形和多边柱形构成所刻蚀的受光表面或非受光表面上的不 平坦结构的形状，其中，所述不平坦结构具有规则的排列或者不规则的排列。所述不平坦结构的底面形状是平坦的或者是凹陷的。如果将被刻蚀的多个晶片部分交叠而不是居中于中心点完全交叠，则在暴露于刻 蚀液的部分上形成不平坦结构。有益效果根据上述的本发明，将两个晶片交叠，并对所述两个晶片执行刻蚀，使得可以同时 获得太阳能电池的两个晶片，这两个晶片具有单面刻蚀结构或者非对称刻蚀结构，而通过 选择性地仅刻蚀受光表面，可以去除不必要的晶片背面刻蚀，从而可以节约工作人力，并减 少制造成本。
根据结合附图给出的优选实施方式的如下描述，本发明的以上及其它目的、特征 和优点将变得更明显，附图中图1至3是解释根据本发明一实施方式的晶片刻蚀方法的工艺图；图4是解释根据本发明一实施方式对晶片进行单面刻蚀的方法的图；图5是解释根据本发明一实施方式对晶片进行非对称刻蚀的方法的图；图6是解释根据本发明利用非连续工艺刻蚀晶片的方法的图；图7是解释根据本发明利用连续工艺刻蚀晶片的方法的图；以及图8和图9是示出根据本发明一实施方式的包括晶片衬底的体硅太阳能电池的剖 视图。
具体实施例方式以下将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。图1至3是解释根据本发明一实施方式对晶片执行非对称刻蚀的方法的工艺图。首先，如图1所示，将两片晶片100相交叠，使得这两片晶片100各自的一面彼此 面对。为便于解释，尽管在图中示出了圆形的晶片100，但是，晶片100的形状并非特别限于 该形状，而是可以使用各种形状的晶片100。而且，尽管将两片晶片100相交叠，但是本发明 并不特别限于该示例，而是可以将多个晶片相互交叠。同时，相互交叠的两片晶片100可以 保持在交叠状态，由预定的结构(未示出)进行固定。晶片100可以无间隙地完全交叠，也可以间隔开预定距离设置，其中，可以根据所 希望的刻蚀形状，即，是仅刻蚀晶片100的单面，还是非对称地刻蚀晶片100的两面，还是以
6同样的程度刻蚀晶片100的两面，来合适地选择两个晶片100之间的距离。稍后将详细描 述根据该距离而刻蚀的形状。同时，尽管如图所示，晶片100可以彼此完全交叠，但是，它们 也可以部分交叠，其中，可以根据所希望的刻蚀形状，即，是对晶片100整个执行非对称刻 蚀或对称刻蚀，还是对晶片100的一部分执行非对称刻蚀或对称刻蚀，来合适地选择交叠 程度的差别。接着，如图2所示，对交叠的晶片100执行刻蚀。可以利用公知的刻蚀方法、使用刻 蚀液来执行该刻蚀，或者，也可以利用湿法刻蚀、干法刻蚀或者将湿法刻蚀和干法刻蚀相结 合的方法等来执行该刻蚀。在单晶硅衬底的情况下以及在多晶硅衬底的情况下，以不同的 方式执行湿法刻蚀。在单晶硅衬底的情况下，可以执行利用基本溶液和有机溶液的晶片表 面刻蚀。在多晶硅衬底的情况下，可以执行利用酸性溶液和有机溶液的晶片表面刻蚀。而 且，可以通过混合酸性溶液和基本溶液来执行晶片表面刻蚀。如果对晶片进行上述刻蚀处理，则刻蚀程度根据晶片暴露于刻蚀液的程度而改 变。如果两个晶片100完全交叠，然后被浸入刻蚀液中，则仅刻蚀了晶片100的暴露于刻蚀 液中的一面，而相互交叠、彼此面对的那面则没有被刻蚀。而如果两个晶片100间隔开预定 距离，然后被浸入刻蚀液中，则晶片100完全暴露于刻蚀液中的一面被完全刻蚀，而相互交 叠、彼此面对的那面没有被完全刻蚀。因此，可以非对称地刻蚀(按不同形状刻蚀)各个晶 片100。同时，如果两个晶片100之间的距离足够远，则各个晶片100的两面可被对称地刻 蚀，即，被按相同形状刻蚀。当刻蚀完成时，如图3所示，将相互交叠的晶片100分离。根据晶片100相互交叠的程度，各个分离的晶片100具有仅一面被刻蚀的单面刻 蚀结构或者两面被非对称刻蚀的非对称刻蚀结构。而在多个晶片被对称或非对称刻蚀并被分离之后，可以通过交叠或者以预定距离 间隔开所述多个晶片100来进一步执行附加刻蚀。换言之，当同时刻蚀所述多个晶片100 时，仅通过初次刻蚀不能在所有晶片100上形成具有所期望程度的刻蚀结构，从而，通过取 出一些晶片100或者改变它们的布置来另外形成再次刻蚀。可以以上述方式对所述多个晶 片100执行同时刻蚀或者不同刻蚀。图4是解释根据本发明一实施方式的仅刻蚀晶片100的一面的方法的图。如图4所示，如果两个晶片100相互完全交叠，其间没有距离，随后被刻蚀，则晶片 100交叠的那面不接触刻蚀液，从而各个晶片100仅有一面被刻蚀。因此，如果将交叠的晶片100分离，则得到了具有仅有一面被刻蚀的单面刻蚀结 构的晶片100。图5是解释根据本发明一实施方式的非对称地刻蚀晶片100的方法的图。如图5所示，如果将两个晶片100交叠且间隔开预定距离，随后进行刻蚀，则对彼 此面对的那面也执行了刻蚀。然而，此时的刻蚀程度相比于晶片100的两面中完全暴露于 刻蚀液中的那面被刻蚀的程度相对较轻，从而当将两个晶片100分离时，得到了非对称刻 蚀的两个晶片100。如上所述，由于将两个晶片相互交叠随后执行刻蚀，所以可以得到仅一面被刻蚀 或者两面被非对称刻蚀的晶片，从而使得可以将刻蚀面或者程度相对较深的刻蚀面应用于 太阳能电池，作为受光表面。
而且，在太阳能电池中，当制造具有不平坦结构的晶片以便使太阳光的反射最小 化时，将两个晶片相互交叠，随后进行刻蚀，使得可以通过仅执行一次刻蚀来得到用于太阳 能电池的两个晶片，并且，通过选择性地仅刻蚀受光表面，可以消除对晶片背面的不必要刻 蚀，从而，相比现有技术，可以将工作人力减少大约一半，并减少太阳能电池的制造成本。另外，可以通过非连续工艺或者连续工艺来执行上述单面刻蚀或非对称刻蚀。图6和图7分别是示意性示出利用非连续工艺和连续工艺来执行单面刻蚀或非对 称刻蚀的方法的图。图6和图7示出了刻蚀晶片的方法，该方法包括以下步骤将多个晶片交叠；刻蚀 被交叠的晶片；以及分离晶片，以得到具有单面刻蚀结构或非对称刻蚀结构的晶片，其中， 非连续地或者连续地执行各个步骤。参照图6，将要被刻蚀的多个晶片以彼此间具有预定间隙或没有间隙的方式相互 交叠。此时，所述多个晶片可以基于晶片的中心轴完全交叠，也可以部分地相互交叠。如上所述交叠的多个晶片被浸入刻蚀液中，以使得各晶片的面产生纹理。接着，从刻蚀液中取出所述多个晶片，随后将它们分开、干燥，从而完成该工艺。如 上所述经历不同刻蚀处理的多个晶片具有不平坦结构，在该不平坦结构中，晶片的一面或 两面形成有纹理，其中，两面被非对称刻蚀。图7示出图6的工艺被连续执行的工艺。通过自动处理，将多个晶片以彼此间具有预定间隔或没有间隔的方式相互交叠， 随后放在传送带上。接着，在传送带将多个交叠的晶片运送到可以执行刻蚀工艺的地点处后，对这些 晶片执行刻蚀工艺。接着，自动分开多个经过刻蚀的晶片，随后进行干燥，从而最终通过一道工艺产生 出一面被刻蚀或者两面被非对称刻蚀的多个晶片。图8和图9是示出根据本发明一实施方式的包括晶片衬底的体硅太阳能电池的剖 视图。体硅太阳能电池是利用半导体的性质将光子转化为电能的光伏电池，其利用由所 吸收的光子生成的电子和空穴将光能转换为电能。所述体硅太阳能电池可以被构成为具有 各种结构。具体而言，在图8所示的体硅太阳能电池中，以晶片衬底200居中，在受光表面上 顺序设置有发射极210和防反射层230，并且包含有与发射极210相连接的正面电极250。 并且，在与受光表面相对的非受光表面上形成有背面场层270和背面电极290。参照图8，硅晶片衬底的受光表面上的不平坦结构和非受光表面上的不平坦结构 具有规则的金字塔形状，其中，就不平坦结构的频度或不平坦结构的密度而言，它们是不同 的。换言之，从图8可见，硅晶片衬底200的受光表面上的不平坦结构的密度高于非受 光表面上的不平坦结构的密度。通过上述刻蚀晶片的方法可以实现非对称晶片衬底的两面。尽管图8中的不平坦结构形状展现了金字塔形状，其中，凸部具有规则形状，但 是，本发明不限于该具体示例，相反本领域技术人员可以应用各种形状。所述不平坦结构的凸部的图案可以是规则的或不规则的。在图9中的体硅太阳能电池中，以晶片衬底200居中，在形成有不规则不平坦结构 的受光表面上顺序设置有发射极210和防反射层230，并且包含与发射极210相连接的正面 电极250。并且，与受光表面相对的非受光表面具有没有不平坦结构的平坦表面形状，在所 述非受光表面上形成有背面场层270和背面电极290。以与图8相同的方式，体硅太阳能电池具有这样的结构，其中，以硅晶片衬底居 中，受光表面上的不平坦结构的密度高于非受光表面上的不平坦结构的密度。受光表面上的不平坦结构的不规则形状不受具体限制，而可以由本领域技术人员 以各种图案、形状、频度、深度及大小来实现。具体而言，在硅晶片衬底的受光表面的表面部分上形成有多个空穴，以便形成不 平坦结构的凹部，并且在空穴之间凸出的部分形成凸部。空穴的形状不受限，就横截面而言，可以以诸如多边柱形状、圆柱形状、铅笔芯形 状、试管形状、水杯形状、水瓶形状和钻石形状等各种形状来实现空穴的形状。根据不平坦结构的频度或密度，不平坦结构的凸部之间的距离可以为最小10纳 米至10微米，到最大10纳米至100微米。不平坦结构的凹陷部分之间的深度不受具体限制，而可以为10纳米到10微米的 范围中的不同值。尽管参考当前的优选实施方式描述了本发明，但是，本领域技术人员可以理解，在 不脱离所附权利要求中所阐明的本发明的精神和保护范围的情况下，可以得到各种修改和 等同例。而且，本领域技术人员可以从公知的各种物质中容易地选出说明书中解释的各种 成分的物质，并进行处理。而且，本领域技术人员可以去除说明书所述成分的一部分，而不 会导致性能下降，或者可以加入成分以改进性能。此外，本领域技术人员可以根据工艺或设 备的环境来改变说明书中解释的方法步骤的顺序。因此，本发明将涵盖落入所附权利要求 及其等同物的范围之内的对本发明的各种修改和变型。
权利要求
一种刻蚀晶片的方法，该方法包括以下步骤选择性地仅刻蚀所述晶片的一面；和以不同的刻蚀率非对称地刻蚀所述晶片的两面。
2.根据权利要求1所述的刻蚀晶片的方法，其中，所述仅刻蚀所述晶片的一面的步骤 包括以下步骤将两个晶片的彼此面对的面无间隙地紧密粘合在一起；同时刻蚀紧密粘合的晶片的暴露于外的面；以及将紧密粘合的晶片分开。
3.根据权利要求1所述的刻蚀晶片的方法，其中，所述非对称地刻蚀所述晶片的两面 的步骤包括以下步骤按在各晶片之间保持预定间隙的方式交叠多个晶片；刻蚀所交叠的晶片；以及将所交叠的晶片分开。
4.根据权利要求3所述的刻蚀晶片的方法，其中，刻蚀溶液能渗入的各晶片之间的间 隙具有不同的宽度。
5.根据权利要求3所述的刻蚀晶片的方法，其中，所述多个晶片按具有对应中心线或 具有交叠部分的方式相互交叠。
6.根据权利要求2或3所述的刻蚀晶片的方法，其中，连续地或者非连续地执行各个步马聚ο
7.根据权利要求1所述的刻蚀晶片的方法，其中，利用湿法刻蚀、干法刻蚀以及湿 法_干法组合刻蚀中的任何一种来执行所述刻蚀晶片的步骤。
8.一种太阳能电池，其是体硅太阳能电池，该太阳能电池包括具有受光表面和非受光表面的硅衬底，其中，所述受光表面和所述非受光表面具有不同形状的不平坦结构。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，形成在所述受光表面上的不平坦结构在 数量、大小、高度和形状中的一个或更多个方面不同于形成在所述非受光表面上的不平坦 结构。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，形成在所述受光表面上的不平坦结构的 数量大于形成在所述非受光表面上的不平坦结构的数量。
11.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，所述受光表面的反射率低于所述非受光 表面的反射率。
12.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，在所述衬底的受光表面上顺序形成有掺 杂了半导体杂质的发射极、防反射层以及正面电极，在所述衬底的所述非受光表面上顺序 形成有背面场BSF层和背面电极。
13.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，通过区分刻蚀执行时间、刻蚀执行位置 或者刻蚀方法来进行刻蚀。
14.一种制造体硅太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤选择性地仅刻蚀硅衬底的一面，或者以不同的刻蚀率非对称地刻蚀所述硅衬底的两
全文摘要
根据本发明，可以通过交叠两个晶片并对它们执行单面刻蚀或非对称刻蚀，来同时获得用于太阳能电池的两个晶片，其中，所述两个晶片的受光表面被选择性地刻蚀。本发明提供了一种刻蚀晶片的方法，该方法包括对所述晶片执行单面刻蚀或非对称刻蚀的步骤，其中，所述执行单面刻蚀或非对称刻蚀的步骤包括将两个晶片以各自的一面彼此面对的方式交叠；和对交叠的两个晶片进行刻蚀，并且，本发明还提供了包括所刻蚀的晶片的太阳能电池。
文档编号H01L21/302GK101933123SQ200980104030
公开日2010年12月29日 申请日期2009年2月18日 优先权日2008年2月19日
发明者尹周焕, 李永贤, 金范城, 金钟大 申请人:Lg电子株式会社