专利名称：太阳能电池的制造方法
技术领域：
本公开涉及太阳能电池的制造方法。
背景技术：
本申请要求2009年2月16日提交的韩国专利申请No. 10-2009-0012411的优先 权，此处以引证的方式并入其全部内容。为了满足近来增长的能源需求，已经开发出将太阳光能转换成电能的各种太阳能 电池。在这些太阳能电池中，使用硅膜的太阳能电池被广泛应用在商业中。通常，太阳能电池利用外部光在其半导体中产生电子/空穴对。在电子/空穴对 中，通过在pn结产生的电场，电子移向n型半导体，空穴移向p型半导体。因此，产生电力。为了具备更优秀的性能，太阳能电池被开发以增强其入射光效率。因而，提出了使 更大量的光进入薄膜的各种结构，所述各种结构包括pn结并且将太阳光转换为电能。薄膜型结构包括纹理化结构(textured structure)，该纹理化结构具有在透明层 上形成的不平坦图案。纹理化结构的太阳能电池被积极研究以实现提高的入射光效率。
发明内容
因此，本发明实施方式涉及一种太阳能电池的制造方法，其能够基本上克服因相 关技术的局限和缺点带来的一个或更多个问题。本发明实施方式的目的是提供一种具有提高的入射光效率的太阳能电池和该太 阳能电池的制造方法。本发明实施方式的附加特征和优点将在下面的描述中描述，且将从描述中部分地 显现，或者可以通过本发明实施方式的实践来了解。通过书面的说明书及其权利要求以及 附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明实施方式的优点。根据本发明实施方式的一个总的方面，一种制造太阳能电池的方法包括以下步 骤在透明基板上形成第一透明导电层；利用蚀刻剂溶液对所述第一透明导电层的上表面 进行纹理化，该蚀刻剂溶液包含分子量约为58 300的酸；在所述第一透明导电层上形成 光电转换层；在所述光电转换层上形成第二透明导电层；以及在所述第二透明导电层上形 成背电极。在对第一透明导电层进行纹理化的过程中，本发明实施方式的太阳能电池的制造 方法使得晶体的上部而不是晶体之间的侧部被蚀刻，因为使用了包含分子量约为58 300 的酸的蚀刻剂溶液，即，使用了包含大分子量的酸的蚀刻剂溶液。由此，该太阳能电池的制 造方法可以形成具有圆形的不平坦图案的第一透明导电层。换句话说，该太阳能电池的制 造方法使得第一透明导电层形成具有大间距的不平坦图案。因此，可以提供一种在第一透 明导电层的界面具有增强的透光率的太阳能电池。蚀刻剂溶液可以包含醋酸，并且醋酸可以包含氢键。由此，蚀刻剂溶液可以具有与 分子量约为120的酸相似的特性。因此，本发明实施方式的太阳能电池的制造方法利用包含醋酸的溶液对第一透明导电层进行纹理化，从而可以提供具有提高的透光率的太阳能电池。在检查随后的附图和详细描述之后，其它系统、方法、特点以及优点将会，或将变 成对本领域技术人员显而易见的。所有这些附加的系统、方法、特点以及优点将会包括在该 描述中，在本发明的保护范围内，并且被随后的权利要求保护。该部分中没有对那些权利要 求的限制。其它方面和优点将在下面结合实施方式讨论。应该理解的是，本公开的上述一 般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，且旨在提供所要求保护的本公开的进一步解 释。
附图被包括在本申请中以提供对本发明实施方式的进一步理解，并结合到本申请 中且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本公 开的原理。附图中图1至6是例示根据本公开的一个实施方式的薄膜型太阳能电池的制造方法的截 面图；图7是示出根据一个实验例而形成的透明导电层的照片；图8是例示按照时间，根据实验例和比较例而形成的透明导电层的光透射量的 图；以及图9是例示按照波长，根据实验例和比较例而形成的透明导电层的透光率的图。
具体实施例方式下面将详细描述本公开的实施方式，在附图中例示出了其示例。在下文中介绍的 这些实施方式被提供作为示例，以向本领域的普通技术人员传达其精神。因此，这些实施方 式以不同的形式来实施，由此不限于在此所描述的这些实施方式。此外，可以理解在实施方式中，当一个元件，诸如基板、层、区域、膜、或电极，形成 在另一个元件“上”或“下”时，其可以是直接形成在该另一元件上或下，或者也可以存在居 间元件(间接地)。术语一个元件“上”或“下”将根据附图来确定。在附图中，为清楚起见， 元件的边可以被夸大，但是这并不代表元件的实际尺寸。图1至6是例示根据本公开的一个实施方式的薄膜型太阳能电池的制造方法的截 面图。在图1至6中，图3是示出图2中A部分的放大截面图。参考图1，制备透明基板100。利用蚀刻剂溶液或蚀刻气体来对透明基板100的上 表面进行纹理化(textured)。或者，可以通过诸如喷砂工序及其它工序的各种工序来对透 明基板的上表面进行纹理化。透明基板100由透明绝缘材料形成。实际上，透明基板100可以是玻璃基板、石英 基板、以及塑料基板中的任意一种。然后，在透明基板100上形成第一透明导电层200。通过在基板100上沉积透明导 电材料来制备第一透明导电层200。作为透明导电材料的示例，可以使用氧化锌(ZnO)、氧 化锡(SnO)、或氧化铟锡(ITO)。此外，可以将镓(Ga)、铝(Al)或硼(B)掺杂到氧化锌(ZnO) 中，并且可以将氟(F)掺杂到氧化锡(SnO)中。由此，用第一透明层200可以容易地传输空穴(或电空穴)。第一透明导电层200可以通过包括溅射步骤的化学气相沉积(CVD)工序或物理气相沉积(PVD)工序来形成。或者，第一透明导电层200可以通过各种薄膜沉积工序来形成。同样，可以在较低温度下形成第一透明导电层200。例如，第一透明导电层200可以在约150°C 180°C的温度范围内形成。优选的，第一透明导电层200在约150°C 160°C 的温度范围内形成。此外，第一透明导电层200可以具有约1.9 2.0的折射率。第一透明导电层200 可以具有约4000人 6000A范围的厚度。如图2所示，对第一透明导电层200的上表面进行纹理化。使用包含分子量为约 58 300的酸的蚀刻剂溶液来对第一透明导电层200进行纹理化。通过将第一透明导电层200浸入酸溶液中来对其进行纹理化。在这种情况下，可 以将第一透明导电层200浸入酸溶液大约5秒到一分钟。优选的，将第一透明导电层200 浸入酸溶液大约5 30秒。所述酸可以包括氢键。由此，所述酸可以具有与两倍分子量的酸相似的特性。例 如，如果分子量为60的酸包含氢键，则其可以具有与分子量为120的其它酸相似的特性。作为酸的示例，可以使用醋酸。在这种情况下，蚀刻剂溶液可以包含约1 4wt% 的醋酸。优选的，蚀刻剂溶液包含约3衬％的醋酸。如图3所示，纹理化工序使得不平坦图案201形成在第一透明导电层200的上表 面上。不平坦图案201被形成为平缓倾斜的。换句话说，不平坦图案201可以形成为圆形。 由此，不平坦图案201可以被形成为具有延长的间距P以及低的高度。例如，不平坦图案 201可以具有约0.5 LOym的间距范围以及约0. 1 0. 3μπι的高度。由于利用包含分 子量为58 300的酸的蚀刻剂溶液来对第一透明导电层200的上表面进行纹理化，产生了 这种平滑圆形的不平坦图案201。在纹理化工序之后，如图4所示，在第一透明导电层200上形成光电转换层300。 光电转换层300包括在第一透明导电层200上顺序堆叠的ρ型硅层310，i型硅层320，以 及η型硅层330。通过沉积ρ型杂质和硅(或掺杂硅)的化学气相沉积(CVD)工序来在第一透明导 电层200上形成ρ型硅层310。或者，可以在第一透明导电层200上沉积碳化硅，来替代硅。 P型硅层310覆盖不平坦图案201。P型杂质可以包括由硼(B)、镓(Ga)、铟(In)及其它元 素构成的第三元素组中的任意一种。因此，P型硅层310可以由掺杂ρ型杂质的非晶硅形 成。通过CVD法在ρ型硅层310上沉积硅来形成i型硅层320。此时，在i型硅层320 不掺杂导电杂质。通过在i型硅层320上沉积η型杂质和硅来形成覆盖i型硅层320的η型硅层 330。η型杂质可以是由锑(Sb)、砷(As)、磷(P)及其它元素构成的第五元素组中的任意一 种。因此，P型硅层310可以具有在非晶硅膜中掺杂η型杂质的结构。ρ型硅层310响应于太阳光并产生空穴(电空穴)。在ρ型硅层310中产生的空 穴被传输到第一透明导电层200。设置在ρ型硅层310上的i型硅层320由未掺杂任何杂质的非晶硅构成。由此，夹在P型硅层310和η型硅层330之间的i型硅层320起到缓冲的作用。设置在i型硅层320上的η型硅层330还与随后将形成的第二透明导电层400相 邻。η型硅层330响应于太阳光并产生电子。在η型硅层330中产生的电子被传输到第二 透明导电层400。参考图5，在光电转换层300上形成第二透明导电层400。通过在光电转换层300 上沉积透明导电材料来制备第二透明导电层400。透明导电材料可以是氧化锌(ZnO)、氧化 锡(SnO)、氧化铟锡(ITO)、及其它材料中的任意一种。硼可以被掺杂到由氧化锡(SnO)构 成的第二透明导电层400中。可以使用CVD工序和PVD工序中的任意一种来形成第二透明导电层400。而且，第 二透明导电层400可以在低温或高温下形成。例如，第二透明导电层400可以在约150°C 180°C的温度范围内形成。优选的，第二透明导电层400通过在约150°C 160°C的温度范 围内执行的CVD工序和PVD工序中的任意一种来形成。或者，第二透明导电层400可以在 约250°C 300°C的温度范围内形成。此外，第二透明导电层400可以具有约1.9 2.0的折射率。设置在η型硅层330 上的第二透明导电层400易于传输电子。由此，第二透明导电层400具有相当高的电子迁 移率。随后，如图6所示，在第二透明导电层400上形成背电极(rearelectrodebOO。背 电极500可以通过使用银(Ag)靶或铝靶的溅射工序来形成。或者，背电极500可以通过在 第二透明导电层400上涂敷电极材料浆并硬化所涂敷的电极材料浆来形成。当这种太阳能电池暴露在太阳光下时，太阳光经过透明基板100和第一透明导电 层200进入光电转换层300。入射的太阳光使得在ρ型、i型及η型硅层310、320和330中 产生成对的电子和空穴(电空穴)。此时，由于P型硅层310和η型硅层330形成的电场， 在硅层310、320和330中产生的电子/空穴对中的电子飘移到背电极500中。由于ρ型硅 层310和η型硅层330形成的电场，在硅层310、320和330中产生的电子/空穴对中的空 穴也飘移到第一透明导电层200中。由此，在第一透明导电层200和背电极500之间感应 出电势差。因此，根据本公开的实施方式的太阳能电池产生与电势差相对应的电能。本实施方式的太阳能电池包括具有纹理化上表面的第一透明导电层200。由此，太 阳光有效地从第一透明导电层200进入光电转换层300。换句话说，在第一透明导电层200 和光电转换层300之间的界面的太阳光的反射被最小化。因此，本实施方式的太阳能电池 具有提高的电产生效率。而且，根据本公开的实施方式的太阳能电池使得第一透明导电层200的上表面能 够形成平缓的不平坦图案201。另外，第一透明导电层200可以在低温下形成。这是由于利 用包含大分子量的酸的蚀刻剂溶液对第一透明导电层200进行纹理化。更具体地，当第一透明导电层200在低温范围内形成时，例如，在150°C 180°C的 温度范围内，在第一透明导电层200中可能产生缺陷和非均勻结晶。除此之外，形成第一透 明导电层200的晶体之间的间隙202会变大。为此，本实施方式的方法执行了利用包含大 分子量的酸(诸如醋酸)的蚀刻剂溶液对第一透明导电层200进行纹理化的工序。在这种 情况下，包含大分子量的酸的蚀刻剂溶液避免了纹理化工序中的晶体侧向蚀刻现象以及晶 体的损坏。由此，所述酸不会进入缺陷和/或间隙，并且平缓的不平坦图案201形成在第一透明导电层200上。因此，第一透明导电层200具有更加增强的折射率，使得大量太阳光可 以进入光电转换层300。结果，本实施方式的太阳能电池的制造方法可以提供具有提高的入 射光效率以及提高的电产生效率的太阳能电池。另外，平缓的不平坦图案201可以使根据 本实施方式的太阳能电池产生光阱效应(lighttrapping effect) 0另外，通过低温工序形 成的第一透明导电层200易于被包含大分子量的酸(诸如醋酸)的蚀刻剂溶液纹理化。换 句话说，通过低温工序，本实施方式的太阳能电池的制造方法可以制造具有提高的入射光 效率的太阳能电池。此外，第一透明导电层200的平缓纹理化的上表面使得第一透明导电层200具有 低电阻。实际上，第一透明导电层200具有比利用包含小分子量的酸(诸如盐酸、硝酸或 其它酸)的蚀刻剂溶液而被急剧地纹理化的其它透明导电层更低的电阻。换句话说，本实 施方式的太阳能电池的制造方法能够利用包含诸如醋酸的大分子量的酸的蚀刻剂溶液来 对第一透明导电层200进行纹理化，由此减少了晶粒界面的损伤并降低了第一透明导电层 200的电阻。因此，由于第一透明导电层200的电阻减小，所以本实施方式的太阳能电池的 制造方法可以提供一种具有提高的电产生效率的太阳能电池。本实施方式的这种太阳能电池的制造方法可以应用到多种太阳能电池。例如，以 上的太阳能电池的制造方法可以应用在CIGS(铜铟镓(二)硒)基太阳能电池、硅基太阳 能电池、染料敏化太阳能电池(DSSC)、II-VI族化合物半导体太阳能电池、III-VI族化合物 半导体太阳能电池及其它太阳能电池的制造中。实验例在大约180°C的温度下，通过在透明玻璃基板上沉积掺杂镓的氧化锌来形成厚度 约5GGGA的透明导电层#1。随后，将透明导电层#1浸入包含约的醋酸的溶液中约 30秒。比较例在与实验例相同的条件下形成透明导电层#2。随后，将透明导电层#2浸入包含约 0. 25wt%的硝酸的溶液中约30秒。图7是示出根据实验例形成的透明导电层的照片。图8是例示按照时间，根据实 验例和比较例而形成的透明导电层的光透射量的图。图9是例示按照波长，根据实验例和 比较例而形成的透明导电层的透光率的图。参考图7，明确地显示了通过实验例而平缓地形成了不平坦图案。而且，通过实验 例形成的不平坦图案大部分是圆形的。如图8所示，在整个时间段，实验例的透明导电层#1相对于比较例的透明导电层 #2明显具有更大的光透射量。此外，如图9所示，在几乎整个波长范围内，透明导电层#1相 对于比较例的透明导电层#2具有更高的透光率。因此，很明显，实验例相对于比较例可以 提供提高的入射光效率和提高的电产生效率。本说明书中“ 一个实施方式”、“实施方式”、“示例实施方式，，等是指与该实施方式 相关地描述的具体特征、结构、或特性包括在本发明的至少一个实施方式中。这些词语在说 明书中不同位置的出现不一定全部指代相同的实施方式。另外，当与任何实施方式相关地 描述具体特征、结构、或特性时，认为结合其它实施方式实现该特征、结构、或特性是在本领域技术人员的考虑范围内。 尽管参照多个示例性实施方式描述了实施方式，应理解的是本领域技术人员可建议落入本公开的原理的精神和范围内的许多其它修改和实施方式。更具体地，在本公开、附 图以及所附的权利要求的范围内，在主题组合设置的组成部分和/或设置中可以做出各种 变型和修改。除了组成部分和/或设置中的变型和修改之外，替换使用对于本领域技术人 员也是明显的。
权利要求
一种制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤在透明基板上形成第一透明导电层；利用蚀刻剂溶液对所述第一透明导电层的上表面进行纹理化，该蚀刻剂溶液包含分子量约为58～300的酸；在所述第一透明导电层上形成光电转换层；在所述光电转换层上形成第二透明导电层；以及在所述第二透明导电层上形成背电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述第一透明导电层的步骤包括在所述透明 基板上沉积氧化锌的工序。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述氧化锌被掺杂有镓、铝和硼中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述透明导电层的步骤包括在约150°C 180°C的温度范围内在所述透明基板上沉积透明导电氧化物材料的工序。
5.根据权利要求1所述的方法，其中对所述透明导电层的上表面进行的纹理化使得在 所述第一透明导电层上能够形成具有约0. 5 y m 1. 0 y m的间距范围的不平坦图案。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻剂溶液包含醋酸。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述醋酸在所述蚀刻剂溶液中的含量是约 至lj 4wt%。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述酸包含氢键。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能电池的制造方法。所述太阳能电池的制造方法包括以下步骤在透明基板上形成第一透明导电层；利用蚀刻剂溶液对所述第一透明导电层的上表面进行纹理化，该蚀刻剂溶液包含分子量约为58～300的酸；在所述第一透明导电层上形成光电转换层；在所述光电转换层上形成第二透明导电层；以及在所述第二透明导电层上形成背电极。
文档编号H01L31/18GK101807623SQ20091025849
公开日2010年8月18日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年2月16日
发明者朴元绪, 朴成基, 李正禹, 沈敬珍, 金泰润 申请人:乐金显示有限公司