光伏元件的制造方法
【专利摘要】本发明是有关于一种光伏元件的制造方法，包括：(A)提供一硅衬底；(B)进行一掺杂处理，使该硅衬底具有一PN结；(C)去除该硅衬底表面含杂质原子的氧化硅层；以及(D)以一含臭氧的气体干燥该硅衬底并钝化该硅衬底的表面。
【专利说明】光伏元件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明是关于一种光伏元件的制造方法，尤指一种利用臭氧进行表面钝化处理的 光伏元件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 电势诱发衰减（Potential Induced Degradation,PID)为太阳能电池元件长期于 高温及高湿环境下，在高电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集于 电池表面，使得其表面钝化效果劣化，产生并联电阻下降，进而造成太阳能电池效能降低的 现象。
[0003] 请参考图1，为现有太阳能电池的制造方法流程示意图。首先，提供一硅衬底，该 硅衬底可具有一具有陷光结构的粗糙表面（S101);接着，进行一掺杂处理，使该硅衬底形 成一 PN结（S102);然后，晶边绝缘该硅衬底，并去除该硅衬底表面含杂质原子的氧化硅 (S103);接着，再在其表面形成一抗反射膜（S104)，从而完成太阳能电池所需的光伏元件； 最后，在该硅衬底两侧各自独立形成一正电极以及一背电极（S105)，从而制备完成一现有 的太阳能电池。
[0004] 在上述太阳能电池制造流程中，现有将硅衬底置于含氧环境，并照射紫外光以产 生臭氧，从而钝化该硅衬底表面。然而，以此方式钝化硅衬底，往往因硅衬底表面硅-氧键 结受到紫外光照射破坏，而造成表面钝化不足，进而导致所制备的太阳能电池应用于太阳 能发电时，无法改善电势诱发衰减所造成的效能降低。
[0005] 有鉴于此，为改善上述电势诱发衰减造成的问题，提供一种有效表面钝化太阳能 电池元件的制造方法，对于改善太阳能电池元件可靠度有其帮助。
【发明内容】
[0006] 本发明的主要目的是在于提供一种光伏元件的制造方法，以能通过此一制造方 法，提高该光伏元件的表面钝化效果，从而降低电势诱发衰减造成的问题，达到改善太阳能 电池元件可靠度的目的。
[0007] 为达成上述目的，本发明提供了一种光伏元件的制造方法，包括：(A)提供一硅衬 底；(B)进行一掺杂处理，使该硅衬底具有一 PN结（PNjunction) ;(〇去除该硅衬底表面含 杂质原子的氧化硅层；以及（D)以一含臭氧的气体干燥该硅衬底并钝化该硅衬底的表面。
[0008] 在上述本发明的光伏元件制造方法中，该含臭氧的气体可包括一载流气体及一臭 氧。在此，只要能够输送或调节该含臭氧的气体的性质，如：温度、压力等，本发明并不特别 限制载流气体的种类。举例而言，在本发明的一方面中，该载流气体可为一空气、一氧气、或 其组合。
[0009] 此外，只要所提供的含臭氧的气体能钝化该硅衬底的表面，本发明并不特别限制 其物理特性。举例而言，在本发明的一方面中，该含臭氧的气体的温度可为l〇°C至350°C， 优选可为l〇°C至200°C，更佳可为10°C至100°C，但本发明并不以此为限。在本发明的另一 方面中，该含臭氧的气体的压力可为ltorr至770torr，优选可为lOOtorr至770torr，更佳 可为700torr至760torr，但本发明并不以此为限。此外，在该含臭氧的气体中，只要能钝 化该硅衬底表面，本发明也不特别限制该臭氧的含量。举例而言，在本发明的一方面中，该 臭氧的浓度可为〇· Olppm至1 %，优选可为0· 05ppm至0· 1 %，更佳可为0· lppm至0· 05%， 但本发明并不以此为限。在本发明的一具体方面中，该含臭氧的气体可于温度25°C，压力 760torr,及臭氧浓度0. 5ppm的条件下钝化该娃衬底表面。
[0010] 此外，在上述本发明的光伏元件制造方法中，该含臭氧的气体可以各种方式形成， 例如，放电法、电解法或光化法，本发明并不以此为限。优选地，在本发明的一方面中，该含 臭氧的气体可以一光化式臭氧产生器所提供，但本发明并不仅限于此。
[0011] 在上述本发明的光伏元件制造方法中，硅衬底的种类本发明并不特别限制，任何 本领域现有可用于制造太阳能电池的硅衬底都可使用。举例而言，在本发明的一方面中，该 硅衬底可为由单晶硅、多晶硅、或其组合所组成。此外，在本发明的另一方面中，该硅衬底可 为P型硅或N型硅，本发明也不特别限制。
[0012] 在上述本发明的光伏元件制造方法中，在步骤（B)中，该掺杂处理可为各种本领 域现有的形成PN结的方法，例如，扩散（diffusion)或离子注入（ion implantation)，本发 明并不特别以此为限。举例而言，在本发明的一方面中，当该硅衬底为P型硅时，该掺杂处 理可为一磷扩散工艺，本发明并不仅限于此。
[0013] 在上述本发明的光伏元件制造方法中，在步骤（C)中，各种现有去除含杂质原子 的氧化硅的方法都可使用，本发明并不特别以此为限。举例而言，在本发明的一方面中，可 使用氢氟酸去除该含杂质原子的氧化硅层。此外，当在步骤（B)中采用磷扩散工艺时，在步 骤（C)中所去除的氧化硅层所含的杂质原子可为磷，但本发明并不以此为限。
[0014] 在上述本发明的光伏元件制造方法中，在步骤（C)之前及步骤（B)之后，还包括一 步骤（B1):对该硅衬底进行一晶边绝缘处理。在本发明中，只要能达到晶边绝缘该硅衬底 的目的，各种现有的晶边绝缘方式都可使用，例如激光晶边绝缘、等离子体处理、或化学刻 蚀，本发明并不特别以此为限。举例而言，在本发明的一方面中，可以化学刻蚀方式进行该 晶边绝缘处理。此外，在上述步骤（B1)及步骤（C)之间，以及步骤（C)及步骤（D)之间，还 包括以去离水清洗该硅衬底。
[0015] 在上述本发明的光伏元件制造方法中，在步骤（B)之前，还包括一步骤（A1):结构 化该硅衬底表面，以形成一具有陷光结构的粗糙表面。在本发明中，只要能使该硅衬底形成 一具有陷光结构的粗糙表面，各种结构化方式都可采用，例如，激光刻蚀法、湿式刻蚀法、或 等离子体刻蚀法，但本发明并不特别以此为限。举例而言，在本发明的一方面中，可利用湿 式刻蚀法结构化该硅衬底表面，但本发明并不仅限于此。
[0016] 在上述本发明的光伏元件制造方法中，在步骤（D)之后，还包括一步骤（E):形成 一抗反射膜于该娃衬底的表面。在本发明中，只要能在该娃衬底表面形成所需的抗反射膜， 各种形成方式都可使用，本发明并不特别以此为限。举例而言，在本发明的一方面中，可使 用等离子体化学气相沉积法（Plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)在该 硅衬底表面形成所需的抗反射膜。此外，在本发明中，只要可具有所需抗反射膜的性质，本 发明也不特别限制抗反射膜的材料种类。举例而言，在本发明的一方面中，该抗反射膜可为 一氮化硅膜，但本发明并不仅限于此。
[0017] 据此，采用上述本发明的光伏元件的制造方法制备的光伏元件，将可有效提高该 光伏元件的钝化效果，从而降低电势诱发衰减造成的问题，达到改善太阳能电池元件可靠 度的目的。
[0018] 此外，应了解的是，只要能用于制造太阳能电池所需的光伏元件，本发明的光伏 元件制造方法并无特别限制可应用其的光伏元件工艺。举例而言，在本发明的一方面中， 本发明的光伏元件制造方法可应用于一连续式工艺，如采用德国RENA的IN0XSIDE机台的 IN LINE芯片水平传输式工艺。在本发明的另一方面中，本发明的光伏元件制造方法则可 应用于一传统批次式工艺。详细来讲，在连续式工艺中，本发明的光伏元件制造方法可在 IN0XSIDE机台干燥风刀管路中通入含臭氧的气体以达到同时干燥并钝化该硅衬底表面的 目的；抑或，本领域技术人员可在IN0XSIDE机台出口处通以该含臭氧的气体，从而达到钝 化该硅衬底表面的目的；进一步地，本领域技术人员可关闭IN0XSIDE机台的干燥风刀，并 在机台输送带末段另设一干燥装置，以一含臭氧的气体干燥该硅衬底并同时钝化该硅衬底 表面。而在批次式工艺中，则可在去除含杂质原子的氧化硅层后，在干燥步骤中，以一含臭 氧的气体干燥该娃衬底并同时钝化该娃衬底表面。
[0019] 据此，即可将本发明的光伏元件制造方法应用于现有的光伏元件工艺中。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为现有太阳能电池的制造方法流程图。
[0021] 图2为本发明实施例的太阳能电池制造方法流程图。
[0022] 图3为本发明实施例的太阳能电池的结构示意图。
[0023] 【符号说明】
[0024] 1 太阳能电池
[0025] 11背电极
[0026] 12光伏元件
[0027] 121硅衬底
[0028] 122抗反射膜
[0029] 12正电极
【具体实施方式】
[0030] 实施例
[0031] 请参考图2,为本实施例的太阳能电池制造方法流程图。首先，提供一硅衬底 (S201)，其中，在本实施例中，该娃衬底为由一 P型多晶娃所组成且其表面为经一结构化处 理以形成一具有陷光结构的粗糙表面。接着，进行一掺杂处理，使该娃衬底形成一PN结（PN junction) (S202)。在本发明中，本领域技术人员可采用任何一种现有方式进行该掺杂处 理，例如，在本实施例中，在800至900°C下进行预沉积，接着，再在850至950°C下，进行磷 趋入，从而完成一磷扩散工艺，使该硅衬底形成一 PN结。请继续参考图2,在完成该掺杂处 理后，接着，对该硅衬底进行一晶边绝缘处理（S2031)。而后，以氢氟酸去除硅衬底表面含杂 质原子的氧化硅层（S2032)，其中，在本实施例中，该杂质原子为磷。接着，采用一含臭氧的 气体干燥该娃衬底（S2033)并同时钝化该娃衬底的表面（S204)，其中，该含臭氧的气体温 度为25°C，其压力为760torr，且所含臭氧浓度为0. 5ppm。接着，在完成该硅衬底的干燥步 骤（S2033)及其表面钝化步骤（S204)后，再在该硅衬底表面形成一抗反射膜（S205)，以提 高其的光电转换效率，其中，该抗反射膜为一氮化硅。据此，即可应用本发明的光伏元件的 制造方法制备太阳能电池所需的光伏元件。最后，在所制备的光伏元件的硅衬底两侧形成 所需的正电极及背电极（S206)，即完成本发明的太阳能电池。
[0032] 请一并参考图3,为本实施例所制备的太阳能电池1的结构示意图，其包括：一背 电极11 ;一上述实施例所制备的光伏兀件12,该光伏兀件12设置于该背电极11上，且其包 括一经表面钝化处理的娃衬底121及一形成于该娃衬底121上的抗反射膜122 ;以及一正 电极13,形成于该娃衬底121上。
[0033] 在本实施例中，包含步骤S2031至S2033的步骤S203可为采用德国制造商RENA 制造的IN0XSIDE机台进行的该晶边绝缘及磷玻璃去除工艺。此外，步骤S204所需的含臭 氧的气体可由一氣气光化式臭氧产生机提供。更详细地说，由该氣气光化式产生机所产生 的臭氧与用于干燥该硅衬底的载流气体混合，达到干燥该硅衬底并同时钝化该硅衬底表面 的功效。此外，与现有光伏电池模块钝化硅衬底表面的方法不同，在钝化该硅衬底表面的过 程中，该硅衬底并不受到紫外光的照射，因此可避免硅衬底表面键结受到破坏，更进一步提 高其表面钝化的效果，降低电势诱发衰减造成的问题，达到改善太阳能电池元件可靠度的 目的。
[0034] 比较例
[0035] 本比较例与上述实施例大致类似，所不同处仅在于本比较例采用如图1所示的现 有太阳能电池制造方法制造比较例的太阳能电池。
[0036] 试验例1及2
[0037] 试验例1及2为将上述实施例及比较例所制备的太阳能电池各自独立于温度 85°〇，湿度85%的条件下，以-100(^(1(3偏压进行96小时的电势诱发衰减测试。测试结果如 表1所示。
[0038] [表 1]
[0039]
【权利要求】
1. 一种光伏元件的制造方法，其特征在于，包括： A，提供一娃衬底； B，进行一掺杂处理，使该娃衬底具有一 PN结； C，去除该硅衬底表面含杂质原子的氧化硅层；以及 D，以一含臭氧的气体干燥该娃衬底并钝化该娃衬底的表面。
2. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在步骤D中，该含臭氧的气体包括一载流气 体及一臭氧。
3. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在步骤D中，该含臭氧的气体的温度为10°C 至 350°C。
4. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在步骤D中，该含臭氧的气体的压力为 ltorr 至 770torr〇
5. 根据权利要求2所述的制造方法，其中，在步骤D中，该臭氧的浓度为0. Olppm至 1%。
6. 根据权利要求2所述的制造方法，其中，该载流气体为一空气、一氧气、或其组合。
7. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，该硅衬底为由单晶硅、多晶硅、或其组合所 组成。
8. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在步骤B中，该掺杂处理为一磷扩散工艺。
9. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在步骤C中，以氢氟酸去除该含杂质原子的 氧化硅层。
10. 根据权利要求9所述的制造方法，其中，在步骤C中，该杂质原子为磷。
11. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在步骤C之前及步骤B之后，还包括一步骤 B1 :对该硅衬底进行一晶边绝缘处理。
12. 根据权利要求11所述的制造方法，其中，在步骤B1及步骤C之间，以及步骤C及步 骤D之间，还包括以去离水清洗该硅衬底。
13. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在步骤B之前，还包括一步骤A1 :结构化该 娃衬底表面，以形成一具有陷光结构的粗糙表面。
14. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在步骤D之后，还包括一步骤E :形成一抗 反射膜于该娃衬底的表面。
15. 根据权利要求14所述的制造方法，其中，该抗反射膜为一氮化硅膜。
【文档编号】H01L31/18GK104103712SQ201310129338
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2013年4月15日
【发明者】王仕宏, 刘代炯 申请人:翔飞科技有限公司