太阳能电池及其制造方法
【专利说明】太阳能电池及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年I月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2014-0011471的优先权和权益，该专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明的实施方式涉及太阳能电池及其制造方法。
【背景技术】
[0004]近来，因为预计诸如石油和煤炭的现有能源将耗尽，所以对取代现有能源的替代能源的关注持续增加。在替代能源之中，特别引入注意的是用太阳能产生电能的太阳能电池，因为太阳能电池具有丰富的能源并且不造成环境污染。
[0005]太阳能电池通常包括:基板和发射极区，其由不同导电类型(例如，P型和η型)的半导体形成；电极，其分别连接到基板和发射极区。在基板和发射极区之间的界面处形成ρ-η 结 ο
[0006]当光入射到太阳能电池上时，在半导体中产生多个电子-空穴对。电子-空穴对在光伏效应的作用下被分成电子和空穴。电子移向η型半导体(例如，发射极区)，空穴移向P型半导体(例如，基板)。然后，电子和空穴被与发射极区和基板电连接的电极收集。太阳能电池通过使用电线连接电极来得到电力。
[0007]与发射极区和基板电连接的多个电极设置在发射极区和基板上，收集移向发射极区和基板的载流子，使载流子移向连接到外部的负载。
[0008]然而，在这种情形下，电极设置在光入射到其上的基板表面(即，入射表面)以及没有光入射到其上的基板表面上形成的发射极区上。因此，光的入射表面减小，太阳能电池的效率降低。
[0009]因此，开发出一种背表面接触太阳能电池以增大光的入射面积，在该太阳能电池中，所有收集电子和空穴的电极设置在基板的背表面上。
【发明内容】
[0010]在一个方面，存在一种制造太阳能电池的方法，该方法包括:在包含第一导电类型的杂质的晶体半导体基板的背表面上，形成非晶硅层；执行将与第一导电类型相反的第二导电类型的杂质扩散到所述非晶硅层的一部分中的第一扩散过程，以形成发射极区；执行将所述第一导电类型的杂质扩散到除了具有所述第二导电类型的杂质的所述非晶硅层的所述一部分外的剩余部分中，以形成背表面场区，其中，当执行所述第一扩散过程和所述第二扩散过程中的至少一个时，所述非晶硅层结晶，以形成硅层。
[0011]所述硅层可具有20%至80%的结晶度。
[0012]在执行所述第一扩散过程之后，可执行所述第二扩散过程。可优选地，但并非要求，当执行所述第一扩散过程时，在等于或高于500°C的温度下，使所述非晶硅层结晶。
[0013]所述方法还可包括在执行所述第一扩散过程之前，对所述非晶硅层执行脱氢过程。可在300°C至600°C的温度下执行脱氢过程。
[0014]可同时执行所述第一扩散过程和所述第二扩散过程。可优选地，但并非要求，当执行所述第一扩散过程和所述第二扩散过程时，在等于或高于500°C的温度下，使所述非晶硅层结晶。
[0015]所述方法还可包括在执行所述第一扩散过程和所述第二扩散过程之前，对所述非晶硅层执行脱氢过程。可在300°C至600°C的温度下执行脱氢过程。
[0016]所述非晶娃层可具有20nm至300nm的厚度。可在比所述第一扩散过程和所述第二扩散过程中的所述至少一个的温度低的温度下(例如，在等于或低于250°C )的温度下，形成非晶硅层。
[0017]所述方法还可包括在执行所述第一扩散过程之前，在所述非晶硅层的背表面上形成包含所述第二导电类型的杂质的第一掺杂物层。所述方法还可包括在执行所述第二扩散过程之前，在所述非晶硅层的背表面上形成包含所述第一导电类型的杂质的第二掺杂物层O
[0018]在另一个方面，存在一种太阳能电池，该太阳能电池包括:第一导电类型的半导体基板；多个发射极区，其中每个具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型并且连同所述半导体基板一起形成ρ-η结；多个背表面场区，其中每个比所述半导体基板更重地掺杂有所述第一导电类型的杂质；多个第一电极，其电连接到所述多个发射极区；多个第二电极，其电连接到所述多个背表面场区，其中，各发射极区和各背表面场区包含结晶度为20%至80%的硅。
[0019]所述发射极区和所述背表面场区交替地设置在同一水平的层上。
[0020]所述太阳能电池还可包括:第一隧道结层，其设置在所述半导体基板的前表面上；第二隧道结层，其设置在所述半导体基板的背表面上。所述第一隧道结层和所述第二隧道结层可由本征氢化非晶硅(a_S1:H)形成。所述第一隧道结层和所述第二隧道结层可具有相同厚度或不同厚度。所述第一隧道结层和所述第二隧道结层可具有Inm至4nm的厚度。
【附图说明】
[0021]附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并入且构成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施方式并且与描述一起用于说明本发明的原理。在附图中:
[0022]图1是根据本发明的第一实施方式的太阳能电池的部分立体图；
[0023]图2是沿着图1的I1-1I线截取的剖视图；
[0024]图3A至图3L顺序示出根据本发明的第一实施方式的制造太阳能电池的方法；
[0025]图4A至图4G顺序示出根据本发明的第二实施方式的制造发射极区和背表面场区的方法。
【具体实施方式】
[0026]现在，将详细参照本发明的实施方式，在附图中示出这些实施方式的例子。然而，本发明可以用多种形式实施并且不应该被理解为限于本文阐明的实施方式。在任何可能的地方，在附图中将始终使用相同的附图标记表示相同的或类似的部件。将要注意的是，如果确定对已知领域的详细描述会混淆本发明的实施方式，则将省略对已知领域的详细描述。
[0027]在附图中，为了清晰起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。将理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为“在”另一个元件“上”时，它可直接在另一个元件上或者还可存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一个元件“上”时，不存在中间元件。另外，将理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件“完全”在其它元件上时，它可以是在其它元件的整个表面上并且可不在其它元件的边缘的一部分上。
[0028]以下，参照图I至图4G描述本发明的示例实施方式。
[0029]参照附图详细描述根据本发明的示例实施方式的太阳能电池及其制造方法。
[0030]如图I和图2中所示，根据本发明的第一实施方式的太阳能电池I包括：基板110 ；第一本征半导体层112，其设置在基板110的一个表面（例如，光入射到其上的前表面）上；抗反射层130，其设置在第一本征半导体层112的前表面上；第二本征半导体层114，其设置在没有光入射到其上的与基板110的前表面相反的基板110的背表面上；多个发射极区120，其设置在第二本征半导体层114的背表面上；多个背表面场（BSF)区170，其设置在第二本征半导体层114的背表面上并且与多个发射极区120设置在同一水平的层上；扩散阻挡层180，其设置在多个发射极区120的背表面和多个背表面场区170的背表面上；多个第一电极141，其设置在多个发射极区120上；多个第二电极142，其设置在多个背表面场区170上。在本发明的实施方式中可省略第一本征半导体层112、第二本征半导体层114、抗反射层130和扩散阻挡层180。然而，当太阳能电池包括第一本征半导体层112、第二本征半导体层114、抗反射层130和扩散阻挡层180时，太阳能电池的处理效率和处理良率进一步提高。因此，使用包括组件112、114、130和180的太阳能电池I作为示例描述本发明的实施方式。
[0031]基板110可由第一导电类型（例如，η型）的硅晶圆形成，但并不是要求。基板110中使用的娃可以是晶体娃，诸如，单晶娃和多晶娃。
[0032]如果基板110是η型，则基板110可包含诸如磷(P)、砷(As)和锑(Sb)的V族元素的杂质。然而，相反地，基板110可以是P型和/或可由除了硅外的半导体材料形成。如果基板110是