制造太阳能电池的方法及太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本发明揭露一种制造太阳能电池的方法及太阳能电池。制造太阳能电池的方法包括下列步骤：提供一第一导电型层，第一导电型层具有一上表面。掺杂一掺质至第一导电型层中，以于第一导电型层的上表面的下方形成一第二导电型层。第二导电型层具有一轻掺杂区。利用一激光掺杂制程掺杂掺质至第二导电型层的轻掺杂区中，以于第二导电型层的轻掺杂区中形成一半导体图案层。半导体图案层的掺质浓度大于第二导电型层的轻掺杂区的掺质浓度。
【专利说明】制造太阳能电池的方法及太阳能电池
【技术领域】
[0001] 本发明是有关于一种硅基太阳能电池及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池是一种环保能源，可直接将太阳能转换为电能。由于在发电过程中不 产生二氧化碳等温室气体，因此不会对环境造成污染。当光照射在太阳能电池上时，利用其 光电半导体的特性，使光子与导体或半导体中的自由电子作用而产生电流。目前现有的太 阳能电池依据主体材料的不同可分为硅基半导体太阳能电池、染料敏化太阳能电池及有机 材料太阳能电池。其中又以硅基半导体太阳能电池的光电转换效率较佳，但仍有改善的空 间。
[0003] 基本的娃基半导体太阳能电池结构可包含第一导电型层和第二导电型层。第一导 电型层与第二导电型层可分别例如为P型基板与N型半导体层。通常是将多片P型基板置 入高温炉管中，再通入三氯氧磷（P〇Cl 3)与氧气，以于P型基板表面的下方形成一层N型半 导体层。但由于多片P型基板是在紧密排列的情况下进行热扩散制程，故P型基板上的某 些区域无法有效接触P0C1 3与氧气。如此将会造成这些区域的掺质浓度较低，电阻较高，使 N型半导体层整体的横向阻抗偏高。有鉴于此，目前亟需一种新颖的太阳能电池的制造方 法，以期能够改善上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种制造太阳能电池的方法及太阳能电池。
[0005] 本发明的一方面提供一种制造太阳能电池的方法，其包括下列步骤。提供一第一 导电型层，第一导电型层具有一上表面。掺杂一掺质至第一导电型层中，以于第一导电型层 的上表面的下方形成一第二导电型层，其中第二导电型层具有一轻掺杂区。利用一激光掺 杂制程掺杂掺质至第二导电型层的轻掺杂区中，以于第二导电型层的轻掺杂区中形成一半 导体图案层，其中半导体图案层的掺质浓度大于第二导电型层的轻掺杂区的掺质浓度。
[0006] 根据本发明一实施方式，第二导电型层的轻掺杂区的电阻大于或等于约130欧姆 / 平方（Ω / □)。
[0007] 根据本发明一实施方式，半导体图案层的电阻介于约50欧姆/平方至约90欧姆 /平方。
[0008] 根据本发明一实施方式，半导体图案层的深度大于第二导电型层的深度。
[0009] 根据本发明一实施方式，制造方法还包括于形成半导体图案层后，形成多个指状 电极接触第一导电型层的上表面。
[0010] 根据本发明一实施方式，制造方法还包括利用另一激光掺杂制程形成一选择性射 极于第二导电型层中，其中选择性射极的掺质浓度大于半导体图案层的掺质浓度。
[0011] 根据本发明一实施方式，激光掺杂制程的激光功率小于另一激光掺杂制程的激光 功率。
[0012] 本发明的另一方面提供一种太阳能电池，其包括第一导电型层、第二导电型层与 半导体图案层。第一导电型层具有一上表面。第二导电型层位于第一导电型层的上表面的 下方，其中第二导电型层具有一轻掺杂区。半导体图案层位于第二导电型层的轻掺杂区中， 其中半导体图案层的掺质浓度大于第二导电型层的轻掺杂区的掺质浓度，且半导体图案层 是利用激光掺杂制程而形成。
[0013] 根据本发明一实施方式，第二导电型层的轻掺杂区的电阻大于或等于约130欧姆 /平方。
[0014] 根据本发明一实施方式，半导体图案层的电阻介于约50欧姆/平方至约90欧姆 /平方。
[0015] 根据本发明一实施方式，半导体图案层的深度大于第二导电型层的深度。
[0016] 根据本发明一实施方式，多个指状电极接触第一导电型层的上表面。
[0017] 根据本发明一实施方式，太阳能电池还包括多个选择性射极设置于第二导电型层 中，其中选择性射极的掺质浓度大于半导体图案层的掺质浓度。
[0018] 根据上述，通过形成半导体图案层于第二导电型层的轻掺杂区中，以降低第二导 电型层的轻掺杂区的电阻。如此一来，可降低第二导电型层整体的横向阻抗，增加载子的传 输路径，进而提升电池的光电转换效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是绘示依照本发明一实施方式的一种太阳能电池的制造方法的流程图；
[0020] 图2、图3A-图3B、图4A-图4B、图5A-图5B是绘示依照本发明一实施方式的一种 太阳能电池的制造方法的各制程阶段的示意图；
[0021] 图6、图7是绘示依照本发明另一实施方式的一种太阳能电池的制造方法的制程 阶段的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本发明的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施方式与具体实施 例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所揭露 的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而 无须进一步的记载或说明。
[0023] 在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。 然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为简化附图，熟 知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。
[0024] 本发明的一方面提供一种制造太阳能电池的方法。图1是绘示依照本发明一实施 方式的一种太阳能电池的制造方法100的流程图。图2、图3A-图3B、图4A-图4B是绘示 太阳能电池的制造方法100的各制程阶段的示意图。
[0025] 在步骤10中，提供一第一导电型层110,如图2所示。第一导电型层110具有相对 的上表面ll〇a及下表面110b。第一导电型层110可为娃基板，例如单晶娃基板、多晶娃基 板或非晶硅基板。在不同的实施例中，第一导电型层110可以是P型或N型的基板。在一 实施例中，对第一导电型层110的上表面ll〇a进行粗化制程，以降低入射光的反射率。例 如可使用化学酸性蚀刻制程（蚀刻溶剂例如为氢氟酸或硝酸）或化学碱性蚀刻制程（蚀刻 溶剂例如为氢氧化钾或异丙醇）对第一导电型层110的上表面110a进行粗化制程。
[0026] 在步骤20中，如图3A-图3B所示，掺杂掺质至第一导电型层110中，以于第一导 电型层110的上表面ll〇a的下方形成一第二导电型层120。第二导电型层120具有一轻掺 杂区120a。图3A是绘示轻掺杂区120a的上视示意图。图3B是绘示沿图3A中3B-3B'线 段的剖面示意图。例如可将掺质热扩散至第一导电型层110中，以于第一导电型层110中 靠近上表面ll〇a的部分形成第二导电型层120。但在此步骤中可能发生先前技术所提及 的问题，使第二导电型层120中形成掺质浓度较低的轻掺杂区120a，导致第二导电型层120 整体的横向阻抗偏高（均匀性不佳）。因此，本发明的实施方式利用激光掺杂制程形成半导 体图案层于轻掺杂区120a中（即下述步骤30)，以降低轻掺杂区120a的电阻，进而降低第 二导电型层120整体的横向阻抗。在一实施例中，第一导电型层110为P型基板，掺质为N 型掺质，如磷基酸（ΗΡ0χ)。在另一实施例中，第一导电型层110为N型基板，掺质为P型掺 质，如硼酸（Η 3Ρ03)。在一实施例中，轻掺杂区120a的掺质浓度为小于约1016原子/cm 3,轻 掺杂区120a以外的区域的掺质浓度为约1016至约1017原子/cm 3。在一实施例中，轻掺杂区 120a的电阻大于或等于约130欧姆/平方（Ω /□)，轻掺杂区120a以外的区域的电阻介于 约90至约130欧姆/平方。在本说明书中，"电阻"一词是指薄层电阻或薄膜电阻（Sheet Resistance, Rs) 〇
[0027] 在步骤30中，如图4A-图4B所示，利用激光掺杂制程掺杂掺质至第二导电型层 120的轻掺杂区120a中，以于第二导电型层120的轻掺杂区120a中形成一半导体图案层 130。图4A是绘示半导体图案层130的上视示意图。图4B是绘示沿图4A中4B-4B'线段 的剖面示意图。半导体图案层130的掺质浓度大于第二导电型层120的轻掺杂区120a的 掺质浓度。故形成半导体图案层130于轻掺杂区120a中能够降低轻掺杂区120a的电阻， 进而有效降低第二导电型层120整体的横向阻抗。在一实施例中，半导体图案层130的掺 质浓度为约1〇 17至约1〇18原子/cm3,电阻介于约50欧姆/平方至约90欧姆/平方。在一 实施例中，半导体图案层130的深度d2大于第二导电型层120的深度dl，如图4B所示。在 一实施例中，半导体图案层130的深度d2为320nm，第二导电型层120的深度dl为125nm。 至于半导体图案层130的形状及激光制程参数，可依照第二导电型层120中掺质浓度或电 阻值的分布而决定，在此不加以限制。举例来说，半导体图案层130的上视轮廓可为格子形 状，如图4A所示。在一实施例中，激光掺杂制程的激光功率小于或等于130 μ J。
[0028] 以下针对掺质为磷掺质的实施例作进一步的具体说明。在步骤20中，如图3Β所 示，可将磷掺质热扩散至Ρ型的第一导电型层110中，以形成第二导电型层120。此时会同 时形成磷娃玻璃（Phosphorous Silicate Glass, PSG)层（未绘示）覆盖第一导电型层110 的上表面1 l〇a。然后在步骤30中，如图4B所示，进行激光掺杂制程，直接将磷硅玻璃层中 的磷掺质掺杂至第二导电型层120的轻掺杂区120a中，以形成半导体图案层130。故相较 于形成图案材料层后再进行热扩散制程以形成半导体图案层的过程，利用激光掺杂制程直 接形成半导体图案层130较为简便快速。
[0029] 另一方面，设置于轻掺杂区120a中的半导体图案层130能够提供经过此区域的载 子更多传输路径，而可提高电池的光电转换效率。故在其它实施方式中，可利用激光掺杂制 程形成半导体图案层130于轻掺杂区120a以外的区域，以进一步增加电池的光电转换效 率。
[0030] 在步骤30后，形成多个指状电极140接触第一导电型层110的上表面110a，如图 5A-图5B所示。指状电极140可利用任何已知的制程方法制得。在一实施例中，第一导电 型层110的上表面ll〇a的上方有一层磷娃玻璃层，故于形成指状电极140前，需先去除掉 磷硅玻璃层。在一实施例中，在形成指状电极140前，先形成抗反射层（未绘示）接触第一 导电型层110的上表面ll〇a。例如可利用电浆化学气相沉积法形成抗反射层，再利用银胶 网印与高温制程形成指状电极140于第一导电型层110的上表面110a的上方。当然，在形 成多个指状电极140时，可同时形成汇流电极（未绘示）。后续可形成背电极（未绘示）于 第一导电型层110的下表面ll〇b上。背电极可利用任何习知的制程方法制得，故在此不赘 述。
[0031] 图6、图7是绘示依照本发明另一实施方式的一种太阳能电池的制造方法的制程 阶段的剖面示意图。在本实施方式中，接续步骤20,在步骤30(即形成半导体图案层130) 的前或的后，利用另一激光掺杂制程形成选择性射极150于第二导电型层120中，如图6所 示。选择性射极150可形成于欲形成指状电极的位置的正下方。的后再形成多个指状电极 140对应选择性射极150,如图7所示。由于指状电极140的下表面接触选择性射极150,故 指状电极140与选择性射极150之间具有极低的接触电阻，有助于进一步提升电池的光电 转换效率。上述选择性射极150的掺质浓度大于半导体图案层130的掺质浓度。故步骤30 中的激光掺杂制程的激光功率小于形成选择性射极150的激光掺杂制程的激光功率。在一 实施例中，选择性射极150的掺质浓度为大于约10 18原子/cm3,电阻介于约10欧姆/平方 至约50欧姆/平方。在一实施例中，形成选择性射极150的激光掺杂制程的激光功率大于 180 μ J。在一实施例中，选择性射极150的深度d3大于第二导电型层120的深度dl及半 导体图案层130的深度d2。在一实施例中，选择性射极150的深度d3为450nm，半导体图 案层130的深度d2为320nm，第二导电型层120的深度dl为125nm。
[0032] 综合上述，本发明的实施方式通过激光掺杂制程形成半导体图案层于第二导电型 层的轻掺杂区中，以降低第二导电型层的轻掺杂区的电阻。如此一来，可降低第二导电型层 整体的横向阻抗，增加载子的传输路径，进而提升电池的光电转换效率。
[0033] 虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺 者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当 视所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1. 一种制造太阳能电池的方法，其特征在于，包含： 提供一第一导电型层，该第一导电型层具有一上表面； 掺杂一掺质至该第一导电型层中，以于该第一导电型层的该上表面的下方形成一第二 导电型层，其中该第二导电型层具有一轻掺杂区；以及 利用一激光掺杂制程掺杂该掺质至该第二导电型层的该轻掺杂区中，以于该第二导电 型层的该轻掺杂区中形成一半导体图案层，其中该半导体图案层的掺质浓度大于该第二导 电型层的该轻掺杂区的掺质浓度。
2. 根据权利要求1所述的制造太阳能电池的方法，其特征在于，该第二导电型层的该 轻掺杂区的电阻大于或等于130欧姆/平方。
3. 根据权利要求1所述的制造太阳能电池的方法，其特征在于，该半导体图案层的电 阻介于50欧姆/平方至90欧姆/平方。
4. 根据权利要求1所述的制造太阳能电池的方法，其特征在于，该半导体图案层的深 度大于该第二导电型层的深度。
5. 根据权利要求1所述的制造太阳能电池的方法，其特征在于，还包括于形成该半导 体图案层后，形成多个指状电极接触该第一导电型层的该上表面。
6. 根据权利要求1所述的制造太阳能电池的方法，其特征在于，还包括利用另一激光 掺杂制程形成一选择性射极于该第二导电型层中，其中该选择性射极的掺质浓度大于该半 导体图案层的该掺质浓度。
7. 根据权利要求6所述的制造太阳能电池的方法，其特征在于，该激光掺杂制程的激 光功率小于该另一激光掺杂制程的激光功率。
8. -种太阳能电池，其特征在于，包含： 一第一导电型层，具有一上表面； 一第二导电型层，位于该第一导电型层的该上表面的下方，其中该第二导电型层具有 一轻掺杂区；以及 一半导体图案层，位于该第二导电型层的该轻掺杂区中，其中该半导体图案层的掺质 浓度大于该第二导电型层的该轻掺杂区的掺质浓度，且该半导体图案层是利用激光掺杂制 程而形成。
9. 根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，该第二导电型层的该轻掺杂区的 电阻大于或等于130欧姆/平方。
10. 根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，该半导体图案层的电阻介于50欧 姆/平方至90欧姆/平方。
11. 根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，该半导体图案层的深度大于该第 二导电型层的深度。
12. 根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，还包括多个指状电极接触该第一 导电型层的该上表面。
13. 根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，还包括多个选择性射极设置于该 第二导电型层中，其中该选择性射极的掺质浓度大于该半导体图案层的该掺质浓度。
【文档编号】H01L31/0352GK104143583SQ201310165702
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月8日 优先权日:2013年5月8日
【发明者】洪光辉, 颜贤成, 吴家宏, 陈易聪, 柯震宇, 陈玄芳, 欧乃天, 黄桂武, 童智圣 申请人:昱晶能源科技股份有限公司