太阳能电池及其制造方法

太阳能电池及其制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种太阳能电池及其制造方法。太阳能电池包括半导体基板、形成在半导体基板处并且包括p型杂质的p型导电区域和形成在p型导电区域上并且包括铝氧化物的钝化膜。钝化膜具有7至的厚度。
【专利说明】太阳能电池及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及一种太阳能电池及其制造方法，并且更具体地，涉及一种具有改进的结构的太阳能电池及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近来，随着诸如石油和煤的已有能源正在耗尽，对替代能源的关注正在增加。具体地讲，作为下一代替代能源，直接将太阳能转换为电能的太阳能电池引人关注。
[0003]在这种太阳能电池中，为了进行光电转换，可以在半导体基板上形成导电型区域和与其电连接的电极。另外，为了增太阳能电池的特性，形成有钝化导电类型区域的钝化膜、抗反射膜等等。
[0004]然而，在传统的太阳能电池中，钝化膜会在形成钝化膜的处理或后续处理中发生变形或损坏。因此，钝化效果会劣化，并且因此，太阳能电池的特性会劣化。
[0005]本申请要求2012年9月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2012-0108061的优先权，其公开通过引用并入这里。

【发明内容】

[0006]本发明的实施方式提供了一种具有改进的特性和产率的太阳能电池及其制造方法。
[0007]在本发明的一个实施方式中，一种太阳能电池包括半导体基板、形成在半导体基板处并且包括P型杂质的P型导电区域和形成在P型导电区域上并且包括铝氧化物的钝化膜。钝化膜具有7至17 A的厚度。
[0008]在本发明的另一实施方式中，太阳能电池包括半导体基板、形成在半导体基板处的第一导电类型区域、形成在半导体基板处与第一导电类型区域隔开的第二导电类型区域以及形成在第一和第二导电类型区域中的任一个上并且包括铝氧化物的钝化膜，其中，铝氧化物具有化学式AlO1.5+x，其中0〈x < 0.5。
[0009]在本发明的另一实施方式中，一种制造太阳能电池的方法包括在半导体基板处形成包括P型杂质的P型导电区域并且在P型导电区域上形成包括铝氧化物的钝化膜。钝化膜具有7至17 A的厚度。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]从以下结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解本发明的实施方式的细节，在附图中:
[0011]图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的截面图；
[0012]图2是图1的太阳能电池的平面图；
[0013]图3是示出包括铝的钝化膜中发生起泡的太阳能电池的截面的照片；
[0014]图4是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图；[0015]图5是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图；
[0016]图6是根据本发明的实施方式的太阳能电池的第一和第二导电类型区域和第一和第二电极的后平面图；以及
[0017]图7是示出依据根据实验示例和比较示例制造的各太阳能电池的第一钝化膜的厚度的暗(implied)开路电压Voc的测量结果的图。
【具体实施方式】
[0018]现在将详细说明本发明的实施方式，这些实施方式的示例示出在附图中。然而，本发明可以实施为很多不同的形式并且不应被理解为限于这里阐述的实施方式。
[0019]为了描述清晰起见，图中示出了构成本发明的实施方式的特征的元件。在本申请中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为了说明清晰和方便起见，构成元件的宽度、厚度等可能被夸大或缩小。本发明的实施方式不限于所示出的厚度、宽度等。
[0020]还将理解，当用在本说明书中时，术语“包括”和/或“包含”指明存在所提及的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。另外，在对本发明的实施方式的描述中，将理解，当提及层(或膜)、区域、焊盘、图案或结构被设置在另一层、区域、焊盘、图案或基板“上/上面/上方”时，其可直接与另一层、区域、焊盘、图案或基板接触，或者还可存在一个或更多个介于其间的层、区域、焊盘、图案或结构。另外，还将理解，当提及层(或膜)、区域、焊盘、图案或结构被设置在两个层、两个区域、两个焊盘、两个图案或两个结构“之间”时，其可为这两个层、两个区域、两个焊盘、两个图案和两个结构之间的仅有的层、区域、焊盘、图案或结构，或者还可存在一个或更多个介于其间的层、区域、焊盘、图案或结构。
[0021]图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池100的截面图。图2是图1的太阳能电池的平面图。
[0022]如图1中所示，根据本发明的实施方式的太阳能电池100可以包括半导体基板10、形成在半导体基板10处并且具有杂质的导电类型区域20和30以及分别电连接到导电类型区域20和30的电极24和34。导电类型区域20和30可以包括发射极层20和背表面场层30，并且电极24和34可以包括电连接到发射极层20的第一电极24和电连接到背表面场层30的第二电极34。太阳能电池100可以进一步包括第一钝化膜21、抗反射膜22、第二钝化膜32等等。下面，将详细描述这些元件。
[0023]半导体基板10可以由各种半导体材料形成或者包括各种半导体材料(例如，包含第二导电类型杂质的硅)。硅可以是单晶硅或多晶硅，并且第二导电类型杂质可以例如为η型杂质。即，半导体基板10可以由掺杂有V族元素(例如，磷(P)、砷(As)、铋(Bi )、锑(Sb)等等)的单晶硅或多晶硅制成。
[0024]当使用包含η型杂质的半导体基板10时，包含P型杂质的发射极层20形成在半导体基板10的前表面上以形成ρη结。当利用光照射ρη结时，由于光电效应生成的电子朝向半导体基板10的背面移动并且由第二电极34收集，并且空穴朝向半导体基板10的前表面移动并且由第一电极24收集。通过该过程，生成电能。在该过程中，比电子的移动速度慢的空穴朝向半导体基板10的前表面移动，而没有朝向其背表面移动，从而改进了转换效率。[0025]半导体基板10的前表面和背表面中的至少一个可以被纹理化以具有凸起、凹陷、金字塔等等的形式的不均匀的部分。通过纹理化处理，不均匀的部分形成在半导体基板10的前表面处，并且因此增加了其表面粗糙度，从而入射在半导体基板10的前表面上的光的反射可以减少。因此，到达形成在半导体基板10与发射极层20之间的界面处的ρη结的光的量可以增加，并且因此，可以使得光损失最小。
[0026]具有第一导电类型杂质的发射极层20可以形成在半导体基板10的前表面处。在本发明的实施方式中，作为发射极层20的第一导电类型杂质，可以使用诸如III族元素(例如，硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)等等)的ρ型杂质。
[0027]在该方面,发射极层20可以具有第一部分20a和第二部分20b,该第一部分20a具有高杂质浓度和较低的电阻并且第二部分20b具有低于第一部分20a的杂质浓度和较高的电阻。第一部分20a部分地或完全地(即，至少部分地)接触各第一电极24。
[0028]如上所述，在本发明的实施方式中，具有较高的电阻的各第二部分20b形成在光入射通过的第一电极24之间的区域中，从而获得浅发射极。因此，可以增加太阳能电池100的电流密度。另外，具有较低的电阻的第一部分20a分别形成为与第一电极24相邻，从而减少了与第一电极24的接触电阻。即，发射极层20具有选择性发射极结构，并且因此太阳能电池100可以具有最大化的效率。
[0029]然而，本发明的实施方式不限于此。例如，发射极层20可以具有均匀的发射极结构，该结构具有均匀的掺杂浓度。另外，在本发明的实施方式中，发射极层20仅形成在半导体基板10的前表面上，但是不限于此。即，发射极层20可以形成在半导体基板10的背表面处，并且因此，太阳能电池100可以是底电极类型。
[0030]发射极层20可以通过热扩散、离子注入等等来形成，但是本发明的实施方式不限于此。即，本公开可以以各种方式来修改或形成。
[0031]在半导体基板10上(更具体地，在位于半导体基板10上的发射极层20上)，形成有第一钝化膜21、抗反射膜22和第一电极24。
[0032]第一钝化膜21和抗反射膜22可以形成在半导体基板10的基本上整个表面上，除了半导体基板10的前表面的其上形成有第一电极24的区域之外。
[0033]在本发明的实施方式中，第一钝化膜21去激活在发射极层20 (其是P型导电区域)的表面或体处存在的缺陷。因此，少数载流子的复合位被移除，并且因此，太阳能电池100的开路电压(Voc)可以增大。
[0034]在本发明的实施方式中，第一钝化膜21可以由适合于是ρ型导电区域的发射极层的钝化的铝氧化物形成或包括这样的铝氧化物。即，包括铝氧化物的第一钝化膜21可以形成在发射极层20与抗反射膜22之间，以防止或减少由抗反射膜22生成正电荷。因此，是P型导电区域的发射极层20可以被有效地钝化。
[0035]在本发明的实施方式中，包括铝氧化物的第一钝化膜21可以具有7 to 17 A的厚度。第一钝化膜21的厚度显著地小于传统的钝化膜的厚度(大约为100A)。当包括铝氧化物的第一钝化膜21的厚度大约为100 A厚时，铝氧化物可以在第一钝化层21中具有稳定的原子排列，并且因此，铝氧化物具有化学式Al2O315即使具有化学式Al2O3的铝氧化物具有稳定的原子排列，铝氧化物也会使得在形成第一钝化膜21的处理中或后续处理(特别地，热处理)中容易发生起泡。图3是示出其中发生这样的起泡的太阳能电池的截面的照片。参考图3，能够确认的是，在图3的右侧发生起泡。当发生这样的起泡时，第一钝化膜21膨胀并且因此难以表现出足够的钝化效果，并且因此，太阳能电池100的填充因子会减小。因此，在本发明的实施方式中，第一钝化膜21的厚度被调整为远小于100A。
[0036]在该方面，当包括铝氧化物的第一钝化膜21的厚度为7至17 A时，由于构成第一钝化膜21的原子的尺寸与构成半导体基板10的原子(例如，硅)的尺寸之间的差使得铝氧化物难以具有稳定的原子排列。因此，铝氧化物具有化学式八101.5+)(，其中，0〈1<0.5，更具体地0.001 ^ X ^ 0.5ο在包括具有化学式AIC^m (其中，0〈x ( 0.5，更具体地0.0Ol 0.5)的铝氧化物的第一钝化膜21中，很少发生起泡。因此，第一钝化膜21的厚度可以被适当地调整以防止或减少起泡。
[0037]另外，当第一钝化膜21的厚度为7至17A时，第一钝化膜21表现出与具有大约100 A的厚度并且包括Al2O3的现有钝化膜相同或类似的钝化效果。由于下述原因而预测到上述结果:虽然第一钝化膜21由于其相对较小的厚度而不能够用于生成负电荷，但是第一钝化膜21通过钝化形成在第一钝化膜21上的抗反射膜22中包含的氢而充分地表现出防止正电荷生成的效果。
[0038]包括上述铝氧化物的第一钝化膜21可以通过原子层沉积(ALD)来形成。ALD是通过相继沉积原子层而形成铝氧化物的膜的技术，并且该技术可以用于形成具有高表面缺陷密度、高膜密度和高稳定性的膜。然而，当通过相继沉积原子层来增加膜的厚度时，制造时间也显著地增加。在本发明的实施方式中，第一钝化膜21可以具有显著减小的厚度并且因此，ALD处理的数目可以显著地减少并且所使用的原材料(例如，三甲基铝(TMA))的量也可以显著地减少。例如，当第一钝化膜21的厚度为IOA时，其厚度可以比现有的钝化膜的厚度减少90%，并且因此，ALD的循环的次数和制造成本也可以减少90%。
[0039]例如，用于形成第一钝化膜21的ALD的循环的次数可以是5至15，其远小于现有的循环次数(即，80)。然而，循环的次数可以根据ALD处理条件而变化，并且因此，本发明的实施方式不限于此。
[0040]即，在本发明的实施方式中，第一钝化膜21的厚度可以被调整为7至17 A，从而可以防止或减少起泡的发生，可以减少制造时间，并且可以充分地获得钝化效果。因此，太阳能电池100可以具有提闻的广率和特性。
[0041]抗反射膜22减少了入射通过半导体基板10的前表面的光的反射。因此，能够增加到达形成在半导体基板10与发射极层20之间的界面处的ρη结的光的量。因此，能够增加太阳能电池100的短路电流Isc。
[0042]抗反射膜22可以由各种材料形成。例如，抗反射膜22可以具有从由下述材料组成的组中选择的任一种膜的单层结构:硅氮化物膜、包含氢的硅氮化物膜、硅氧化物膜、硅氧氮化物膜、MgF2膜、ZnS膜、TiO2膜和CeO2膜,或者抗反射膜22也可以具有上述膜中的至少两种的多层结构。例如，抗反射膜22可以是硅氮化物膜。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且抗反射膜22可以由各种材料形成或者包括各种材料。
[0043]可以使用各种方法(例如，真空沉积、化学气相沉积、旋涂、丝网印刷、喷涂等等)来形成抗反射膜22。
[0044]第一电极24经由形成在第一钝化膜21和抗反射膜22中的开口(即，穿过抗反射膜22)电连接到发射极层20。第一电极24可以形成为具有各种形状并且下面将进行详细描述。
[0045]开口形成在第一钝化膜21和抗反射膜22中，并且第一电极24可以使用诸如镀、沉积等等的各种方法形成在开口处。或者，第一电极24可以通过利用丝网印刷等等在抗反射膜22上涂覆用于形成第一电极24的膏并且对其执行烧穿处理或激光烧接处理来形成。在该方面，不需要用于形成开口的单独处理。
[0046]半导体基板10设置为在其背表面处设置有以高于半导体基板10的掺杂浓度包含第二导电类型杂质的背表面场层30。
[0047]包含第二导电类型杂质的背表面场层30可以形成在半导体基板10的背表面处。在本发明的实施方式中，背表面场层30可以包括诸如V族元素(例如，P、As、B1、Sb等等)的η型杂质作为第二导电类型杂质。
[0048]在本发明的实施方式中，背表面场层30可以具有第一部分30a和第二部分30b,该第一部分30a具有较高的杂质浓度和较低的电阻并且第二部分30b具有低于第一部分30a的杂质浓度和较高的电阻。各第一部分30a形成为部分地或完全地(即，至少部分地)接触第一电极34。
[0049]在该方面，具有较高电阻的各第二部分30b形成在第二电极34之间的区域中，从而可以防止或减少空穴与电子之间的复合。因此，可以增加太阳能电池100的电流密度。另夕卜，具有较低的电阻的第一部分30a分别形成在与第二电极34相邻的区域中，从而其与第二电极34的接触电阻可以减小。即，根据本发明的实施方式的背表面场层30可以具有选择性背表面场结构，从而太阳能电池100可以具有最大化的效率。
[0050]然而，本发明的实施方式不限由于上述示例，并且例如，背表面场层30可以具有均勻背表面场结构，其具有均勻的掺杂浓度。或者背表面场层30可以具有局部背表面场结构，其中背表面场层30局部地形成在半导体基板10的背表面处。将在下面参考图4描述具有局部背表面场结构的背表面场层30。
[0051]背表面场层30可以通过热扩散、离子注入等等来形成。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且背表面场层30可以以各种方式来修改或形成。
[0052]第二钝化膜32和第二电极34可以形成在半导体基板10的背表面处。
[0053]第二钝化膜32可以形成在半导体基板10的基本上整个背表面上，除了其中形成第二电极34的区域之外。第二钝化膜32可以去激活在半导体基板10的背表面中存在的缺陷，从而移除少数载流子的复合位。因此，太阳能电池100的开路电压可以增加。
[0054]第二钝化膜32可以由透明的绝缘材料制成，以允许光从其通过。因此，光能够通过第二钝化膜32入射在半导体基板10的背表面上，并且因此，可以增强太阳能电池100的效率。例如，第二钝化膜32可以具有从由下述材料组成的组中选择的任一种膜的单层结构:硅氮化物膜、含氢的硅氮化物膜、硅氧化物膜、硅氧氮化物膜、铝氧化物膜、MgF2膜、ZnS膜、TiO2膜和CeO2膜，或者第二钝化膜32也可以具有上述膜中的至少两种的多层结构。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且第二钝化膜32可以由各种材料形成或者包括各种材料。
[0055]可以使用各种方法(例如，真空沉积、化学气相沉积、旋涂、丝网印刷、喷涂等等)来形成第二钝化膜32。[0056]第二电极34经由形成在第二钝化膜32中(即，穿过第二钝化膜32)的开口电连接到背表面场层30。第二电极34可以形成为具有各种形状。
[0057]开口形成在第二钝化膜32中，并且第二电极34可以使用诸如镀、沉积等等的各种方法形成在各开口处。或者，第二电极34可以通过利用丝网印刷等等在第二钝化膜32上涂覆用于形成第二电极34的膏并且对其执行烧穿处理或激光烧接处理来形成。在该方面，不需要用于形成开口的单独处理。如上所述，第一电极24和/或第二电极34可以具有各种平面形状。现在将参考图2描述其示例。第一电极24和第二电极34可以具有不同的宽度和节距，但是其基本形状可以彼此类似。因此，在下面的描述中将集中详细描述图2中所示的第一电极24，并且将不重复第二电极34的详细描述。下面的描述可以同等地应用于第一电极24和第二电极34。
[0058]参考图2，各第一电极24可以包括多个指电极24a，其被平行地布置并且均具有第一节距P1。另外，各第一电极24可以包括汇流排电极24b，其形成在与指电极24a交叉的方向上并且将指电极24a彼此连接。在该方面，可以布置单个汇流排电极24b，或者，如图2中所示，可以布置多个汇流排电极24b，其均具有大于第一节距Pl的第二节距P2。汇流排电极24b可以具有大于指电极24a的宽度Wl的宽度W2，但是本发明的实施方式不限于此。例如，汇流排电极24b和指电极24a可以具有相同的宽度。第一电极24a的形状仅用于示出目的，并且本发明的实施方式不限于此。
[0059]如截面图中所示，指电极24a和汇流排电极24b可以都形成为穿过第一钝化膜21和抗反射膜22 (在第二电极34的情况下穿过第二钝化膜32)。或者，指电极24a可以形成为穿过第一钝化膜21和抗反射膜22，并且汇流排电极24b可以形成在抗反射膜22上。
[0060]如上所述，在本发明的实施方式中，是ρ型导电类型区域并且钝化发射极层20的第一钝化膜21包括具有化学式AlO1.5+x (其中0〈x ( 0.5)的铝氧化物，并且具有7至17 A的厚度。因此，第一钝化膜21可以展现出优异的钝化效果，可以减少第一钝化膜21的制造成本及以形成时间，并且可以防止或减少起泡的发生。结果，太阳能电池100可以具有改进的特性和产率。
[0061]在上述实施方式中，钝化布置在半导体基板10的前表面处的发射极层20的第一钝化膜21包括具有化学式AlO1.5+x (其中0〈x ( 0.5)的铝氧化物，并且具有7至17 A的厚度。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。即，钝化背表面场层30的第二钝化膜32可以包括具有化学式AlO1.5+x (其中0〈x <0.5)的铝氧化物，并且具有7至17 A的厚度。或者，钝化布置在半导体基板10的背表面处的ρ型导电区域的钝化膜可以钽括具有化学式AIOlm (其中0〈x ( 0.5)的铝氧化物，并且具有7至17 A的厚度。现在将参考图4至图6描述其实施方式。
[0062]图4是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池102的截面图。
[0063]参考图4，太阳能电池102可以包括半导体基板10、形成在半导体基板10处并且具有杂质的发射极层20和背表面场层30以及分别电连接到发射极层20和背表面场层30的第一电极24和第二电极34。另外，太阳能电池102可以进一步包括抗反射膜22、第二钝化膜32等等。现在将对此进行更详细的描述。
[0064]在本发明的实施方式中，与图1中所示的实施方式的不同的是，半导体基板10和背表面场层30是ρ型，并且发射极层20是η型。因此，背表面场层30形成ρ型导电区域，并且发射极层20形成η型导电区域。允许这些层为η型或ρ型的杂质的类型与上述相同，并且因此，将不重复其详细描述。
[0065]半导体基板10的前表面可以具有通过纹理化处理形成的不规则部分。
[0066]抗反射膜22可以由各种材料形成。例如，抗反射膜22可以具有从由下述材料组成的组中选择的任一种膜的单层结构:硅氮化物膜、包含氢的硅氮化物膜、硅氧化物膜、硅氧氮化物膜、铝氧化物膜、MgF2膜、ZnS膜、TiO2膜和CeO2膜，或者抗反射膜22也可以具有上述膜中的至少两种的多层结构。例如，抗反射膜22可以是硅氮化物膜。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且抗反射膜22可以由各种材料形成或者包括各种材料。另外，太阳能电池102可以进一步包括布置在半导体基板10与抗反射膜22之间的第一钝化膜。
[0067]背表面场层30仅包括分别形成在对应于第二电极34的接触区域中的第一部分30a。第二电极34形成在第二钝化膜32的整个表面上并且经由形成在第二钝化膜32中的开口电连接到背表面场层30的第一部分30a。即，在本发明的实施方式中，第二电极34可以与背表面场层30的第一部分30a点接触。
[0068]在该方面，钝化是ρ型导电区域的背表面场层30的第二钝化膜32包括具有化学式A1015+x (其中0〈x <0.5，更具体地，0.0OKxS0.5)的铝氧化物，并且具有7至17 A的厚度。已经结合图1中所示的实施方式在上面描述了化学式和厚度，并且因此不重复其详细描述。
[0069]通过背表面场层30和第二电极34的这样的结构，可以增强背表面场层效果并且可以增大第二电极34的反射率，从而可以改进太阳能电池102的效率。另外，是ρ型导电区域并且钝化背表面场层30的第二钝化膜32包括具有化学式AlO1.5+x(其中0〈x < 0.5，更具体地，0.001 < 0.5)的铝氧化物，并且具有7至17 A的厚度。因此，第二钝化膜32可以展现出优异的钝化效果，可以减少制造成本以及第二钝化膜32的形成时间，并且可以防止或减少起泡的发生。结果，太阳能电池102可以具有改进的特性和产率。
[0070]可以使用各种方法来形成背表面场层30、第二钝化膜32和第二电极34。S卩，第二钝化膜32可以形成在半导体基板10的其处还没有形成背表面场层30的背表面上，并且可以将用于形成第二电极34的膏(例如，Al膏)施加到第二钝化膜32以通过激光烧接等等来形成电连接到背表面场层30的第二电极34。在该方面，用于形成第二电极34的膏中的杂质(例如，Al)可以扩散到半导体基板10中以形成背表面场层30的局部地形成在与第二电极34相邻的区域中的第一部分30a。或者，第二基板10的背表面可以使用各种方法掺杂有杂质以形成背表面场层30，第二钝化膜32可以形成在半导体基板10的背表面上，开口可以形成在第二钝化膜32中，并且然后，第二电极34可以形成在第二钝化膜32上。另外，也可以使用各种其它方法。
[0071]图5是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池104的截面图。图6是根据本发明的实施方式的太阳能电池的第一和第二导电类型区域以及第一和第二电极的后平面图。在图6中，为了示出的清楚起见，没有示出第一和第二钝化膜。
[0072]参考图5，太阳能电池104包括半导体基板10、形成在半导体基板10的背表面处的第一和第二导电类型区域200和300、第一和第二钝化膜202和302以及第一和第二电极240和340。另外，太阳能电池104可以进一步包括形成在半导体基板10的前表面处的前表面场层50和抗反射膜22。现在将对此进行更详细的描述。[0073]半导体基板10可以例如为η型，但是本发明的实施方式不限于此。S卩，半导体基板10可以是ρ型。允许半导体基板10为η型或ρ型的杂质的类型与上述相同，并且因此，将不重复其详细描述。
[0074]半导体基板10可以被设置为通过纹理化处理在其前表面处具有诸如金字塔的突起的形式的不规则部分。
[0075]前表面场层50可以形成在半导体基板10的前表面处。前表面场层50是以高于半导体基板10的浓度掺杂有杂质的区域，并且与背表面场(BSF)层类似地操作。即，前表面场层50使得由入射的太阳光分解的电子和空穴在半导体基板10的前表面处复合，并且因此防止或减少了电子和空穴的消失。
[0076]抗反射膜22可以形成在前表面场层50上。抗反射膜22可以形成在半导体基板10的整个前表面上。抗反射膜22减少了通过半导体基板的前表面入射的光的反射率并且去激活在前表面场层50的表面或体中存在的缺陷。
[0077]抗反射膜22可以由各种材料形成。例如，抗反射膜22可以具有从由下述材料组成的组中选择的任一种膜的单层结构:硅氮化物膜、包含氢的硅氮化物膜、硅氧化物膜、硅氧氮化物膜、铝氧化物膜、MgF2膜、ZnS膜、TiO2膜和CeO2膜，或者抗反射膜22也可以具有上述膜中的至少两种的多层结构。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且抗反射膜22可以由各种材料形成或者包括各种材料。
[0078]分别具有不同导电类型掺杂物(S卩，ρ型和η型掺杂物)的第一和第二导电类型区域200和300形成在半导体基板10的背表面处。第一和第二导电类型区域200和300可以彼此分离并且其间布置有隔离区域210以防止分路(shunt)。第一和第二导电类型区域200和300可以由隔离区域210彼此分离恒定距离(例如，几十微米(μ m)至几百微米(μ m))。第一和第二导电类型区域200和300可以具有相同的厚度或不同的厚度。然而，本发明的实施方式不限于第一和第二导电类型区域200与300之间的距离或其厚度。
[0079]第一导电类型区域200可以通过ρ型杂质的离子注入来形成，并且第二导电类型区域300可以通过η型杂质的离子注入来形成。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。或者，具有P型杂质并且由非晶硅形成的层和具有η型杂质并且由非晶硅形成的层可以形成在半导体基板10的背表面上以形成第一和第二导电类型区域200和300。另外，第一和第二导电类型区域200和300可以使用各种其它方法来形成。
[0080]参考图6，第一导电类型区域200可以包括第一茎部分200a和多个第一分支部分200b,第一莖部分形成为沿着半导体基板10的第一边缘,并且第一分支部分200b从第一莖部分200a朝向与第一边缘相对的第二边缘延伸。第二导电类型区域300可以包括第二茎部分300a和多个第二分支部分300b，第二茎部分300a形成为沿着半导体基板10的第二边缘延伸并且第二分支部分300b从第二茎部分300a朝向第一边缘延伸。各第二分支部分300b朝向第一分支部分200b中的相邻的第一分支部分之间延伸。利用这样的结构，可以增加ρη结面积。第一导电类型区域200和第二导电类型区域300可以相互交叉。
[0081]在该方面，是ρ类型的第一导电类型区域200可以具有大于是η类型的第二导电类型区域300的面积。例如，可以通过改变第一和第二茎部分200a和240a和/或其第一和第二分支部分200b和240b的宽度来调整第一导电类型区域200和第二导电类型区域300的面积。[0082]在本发明的实施方式中，仅在半导体基板10的背表面处收集载流子，并且因此，半导体基板具有与半导体基板10的厚度相比相对较大的水平距离。在该方面，与电子的移动速度相比，空穴的移动速度相对较慢，并且因此，是P型的第一导电类型区域200的面积可以被调整为大于是η型的第二导电类型区域300的面积。考虑到电子与空穴的移动速率的比率为大约3:1，第一导电类型区域200的面积可以是第二导电类型区域300的面积的二倍至六倍。即，考虑电子和空穴的移动速率，需要这样的面积比率来优化第一导电类型区域200和第二导电类型区域300的设计。
[0083]往回参考图5，第一钝化膜202可以形成在各第一导电类型区域200上以直接接触第一导电类型区域200。即，在本发明的实施方式中，太阳能电池104包括第一钝化膜202，其具有与第一导电类型区域200相同的平面形状并且仅接触第一导电类型区域200。因此，如平面视图中所示，第一钝化膜202可以包括对应于第一茎部分200a (参见图6)的部分和对应于第一分支部分200b (参见图6)的部分。
[0084]当第一钝化膜202具有与第一导电类型区域200相同的平面形状时，第一钝化膜202可以使用用于形成第一导电类型区域200的掩模来形成。因此，可以减少用于这样的掩模的开销。[0085]第一钝化膜202去激活在半导体基板10的背表面(即，第一导电类型区域200的表面)中存在的缺陷以移除少数载流子的复合位。因此，可以增加太阳能电池104的开路电压(Voc)。在该方面，钝化是ρ型导电区域的第一导电类型区域200的第一钝化膜202包括具有化学式AlO1.5+x (其中，0〈x ( 0.5，更具体地0.001 ^ X ^ 0.5)的铝氧化物，并且具有7至17 A的厚度。已经结合图1中所示的实施方式在上面描述了化学式和厚度，并且因此不重复其详细描述。
[0086]第二钝化膜302可以形成在第二导电类型区域300上以直接接触第二导电类型区域300。在该实施方式中，第二钝化膜302可以形成在半导体基板10的整个背表面上使得第二钝化膜302形成在第二导电类型区域300上并且直接形成在第一钝化膜202上。当第二钝化膜302整体以这样的方式形成时，第二钝化膜302可以在没有单独的图案化处理或无需使用单独的掩模的情况下形成，从而简化了制造工艺。
[0087]第二钝化膜302可以由与第一钝化膜202的材料不同的材料(即，适合于是η型的第二导电类型区域300的钝化的材料)形成或包括这样的材料。例如，第二钝化膜302可以由从由硅氧化物、硅氮化物、硅氧氮化物、MgF2、ZnS、TiO2和CeO2组成的组中选择的至少一种材料形成或包括这样的材料。
[0088]然而，本发明的实施方式不限于上述示例。即，第一钝化膜202可以在没有第二钝化膜302的情况下覆盖第一导电类型区域200和第二导电类型区域300。
[0089]连接到各第一导电类型区域200的第一电极240可以形成在第一钝化膜202上，并且连接到各第二导电类型区域300的第二电极340可以形成在第二钝化膜302上。更具体地，第一电极240可以通过贯穿第一钝化膜202和第二钝化膜302的第一贯通孔202a分别连接到第一导电类型区域200，并且第二电极340可以经由贯穿第二钝化膜302的第二贯通孔302a分别连接到第二导电类型区域300。
[0090]在该方面，如图6中所示，第一电极240可以包括形成为对应于第一导电类型区域200的第一茎部分200a的茎部分240a和形成为对应于第一导电类型区域200的第一分支部分200b的分支部分240b。类似地，第二电极340可以包括形成为对应于第二导电类型区域300的第二茎部分300a的茎部分340a和形成为对应于第二导电类型区域300的第二分支部分300b的分支部分340b。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且第一和第二电极240和340可以具有各种平面形状。
[0091]在本发明的实施方式中，第一和第二电极240和340没有布置在太阳能电池104的前表面处并且因此可以使得光损失最小化，这使得改进了太阳能电池104的效率。另外，分别钝化是P型导电类型区域的第一导电类型区域200的第一钝化膜202包括具有化学式AlO1.5+x (其中0〈x ( 0.5，更具体地，0.001 ^ X ^ 0.5)的铝氧化物，并且具有7至17 A的厚度。因此，第一钝化膜202可以展现出优异的钝化效果，可以减少制造成本以及第一钝化膜202的形成时间，并且可以防止或减少起泡的发生。结果，太阳能电池104可以具有改进的特性和产率。
[0092]现在将参考下面的示例更完全地描述本发明的一个或多个实施方式。然而，这些示例仅用于示出的目的并且不意在限制本发明的实施方式的范围。
[0093]实验示例
[0094]制备η型半导体基板。η型半导体基板的前表面掺杂有硼(B)以形成发射极层。η型半导体基板的背表面掺杂有磷(P)以形成背表面场层。使用原子层沉积(ALD)、在半导体基板的前表面上形成第一钝化膜，在其上形成包括硅氮化物膜的抗反射膜，并且在半导体基板的背表面上形成包括硅氧化物膜和硅氮化物膜的第二钝化膜。之后，形成电连接到发射极层的第一电极和电连接到背表面场层的第二电极。
[0095]以这样的方式，完成了包括具有不同厚度(即，7Α、10Α、12A、14A和17A)的第一钝化膜的太阳能电池的 制造。
[0096]比较示例
[0097]制造包括具有不同厚度(B卩，0Λ、2Λ、5Λ、25Α和IOOA)的第一钝化膜的太阳能电池。
[0098]测量根据实验示例和比较示例制造的各太阳能电池的第一钝化膜的厚度的暗Voc，并且在图7中示出了测量结果。
[0099]参考图7，能够确认的是，包括具有厚度7Λ、10Λ、12Λ、14Λ和17A的第一钝
化膜的实验示例的太阳能电池具有与包括具有厚度100A的第一钝化膜的比较示例的太阳能电池类似或更高的Voc。关于比较示例的太阳能电池，当第一钝化膜的厚度小于7A和大于17A时，Voc过低使得太阳能电池的特性劣化。即，根据实验示例，通过减少第一钝化膜的厚度，可以减少制造成本和时间并且可以改进开路电压特性。换言之，可以改进太阳能电池的产率和效率。
[0100]结合本发明的实施方式描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方式中并且不需要包括在本发明的所有实施方式中。此外，本发明的任何【具体实施方式】的特定特征、结构或特性可以与本发明的一个或多个其它实施方式以任何适合的方式组合或者可以由本发明的实施方式所属领域的技术人员。因此，将理解的是，与这样的组合或改变关联的内容处于本公开的精神和范围内。
[0101]虽然已经参考多个示出实施方式描述了本发明，但是应理解的是，本领域技术人员可以设计多个其它修改和应用，其均处于本发明的实施方式的固有方面内。更具体地，可以对本发明的实施方式的具体构成元件进行各种变化和修改。另外，将理解的是，与变化和修改相关的差异也落入所附权利要求中限定的本发明的实施方式的精神和范围内。
【权利要求】
1.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括: 半导体基板； P型导电区域，所述P型导电区域形成在所述半导体基板处并且包括P型杂质；以及 钝化膜，所述钝化膜形成在所述P型导电区域上并且包括铝氧化物， 其中，所述钝化膜具有7至17 A的厚度。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述铝氧化物具有化学式AIC^m，其中0〈x ^ 0.5。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中，所述铝氧化物具有化学式AIC^m，其中0.0Ol ^ X ^ 0.5。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述P型导电区域包括发射极层，所述发射极层形成在所述半导体基板的前表面处，并且所述钝化膜形成在所述发射极层上。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述P型导电区域包括背表面场层，所述背表面场层形成在所述半导体基板的背表面处，并且所述钝化膜形成在所述背表面场层上。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，所述太阳能电池进一步包括电极，所述电极形成在所述钝化膜上并且电连接到所述P型导电区域， 其中，所述电极完全形成在所述钝化膜上并且与所述P型导电区域点接触。
7.根据权利要求6所`述的太阳能电池，其中，所述P型导电区域的所述背表面场层局部地形成在与所述电极的一部分相邻的区域中。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，所述太阳能电池进一步包括η型导电区域，所述η型导电区域形成在所述半导体基板的背表面处以与所述P型导电区域隔开。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，所述钝化膜形成在所述P型导电区域上，并且 所述太阳能电池进一步包括形成在所述半导体基板的所述背表面上以覆盖所述钝化膜和所述η型导电区域的另一钝化膜。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池，所述太阳能电池进一步包括前表面场层，所述前表面场层形成在所述半导体基板的前表面处。
11.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括: 半导体基板； 第一导电类型区域，所述第一导电类型区域形成在所述半导体基板处； 第二导电类型区域，所述第二导电类型区域形成在所述半导体基板处以与所述第一导电类型区域隔开；以及 钝化膜，所述钝化膜形成在所述第一导电类型区域和所述第二导电类型区域中的任一个上并且包括铝氧化物， 其中，所述铝氧化物具有化学式AlO1.5+χ，其中0〈χ < 0.5。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述铝氧化物具有化学式AlO1^x，其中0.0Ol ^ X ^ 0.5。
13.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述钝化膜具有7至17A的厚度。
14.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述第一导电类型区域形成在所述半导体基板的前表面处，并且所述第二导电类型区域形成在所述半导体基板的背表面处。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池，其中，所述第二导电类型区域局部地形成在与所述电极的一部分相邻的区域中。
16.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述第一导电类型区域和所述第二导电类型区域形成在所述半导体基板的背表面处以彼此隔开，并且 所述太阳能电池进一步包括前表面场层，所述前表面场层形成在所述半导体基板的前表面处。
17.—种制造太阳能电池的方法，所述方法包括: 在半导体基板处形成包括P型杂质的P型导电区域；以及 在所述P型导电区域上形成包括铝氧化物的钝化膜， 其中，所述钝化膜具有7至17 A的厚度。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述铝氧化物具有化学式AlOu+χ，其中0〈x ^ 0.5。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述铝氧化物具有化学式AlOu+χ，其中0.001 ^ X ^ 0.5。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，通过原子层沉积形成所述钝化膜。
【文档编号】H01L31/0216GK103700713SQ201310450083
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2012年9月27日
【发明者】李贤镐, 李暻洙, 朴昶绪 申请人:Lg电子株式会社