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2013年11月28日向韩国专利局申请的申请号为N0.10-2013-0146519的韩国专利申请的优先权，该申请的公开内容通过引用被包含在本文中。
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，更具体地，涉及背面接触太阳能电池及其制造方法。
【背景技术】
[0004]近来，随着诸如石油和煤炭的现有能源渐渐用尽，对替代能源的兴趣与日俱增。具体地，直接将太阳能转化为电能的太阳能电池作为下一代替代能源正日益受到关注。
[0005]这些太阳能电池可以通过根据设计形成各种层和电极来制造。在这方面，太阳能电池的效率可以根据各种层和电极的设计来确定。为了广泛应用太阳能电池，需要克服其低效率。因此，需要开发一种通过各种层和电极的设计来制造具有效率最大化的太阳能电池的方法。
【发明内容】
[0006]本发明的实施方式提供具有提高的效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，所述太阳能电池包括:半导体基板；以及第一导电类型区域和第二导电类型区域，所述第一导电类型区域和所述第二导电类型区域设置在所述半导体基板的同一侧；其中，所述第一导电类型区域和所述第二导电类型区域中的至少一方包括主区域和设置在所述主区域的周边部分的边界区域，以及其中，所述边界区域具有变化的掺杂浓度和变化的掺杂深度中的至少一方。
[0008]第一导电类型区域可以包括第一主区域和设置在该第一主区域的周边部分的第一边界区域，并且所述第一边界区域可以具有变化的第一掺杂浓度和变化的第一掺杂深度中的至少一方。第二导电类型区域可以包括第二主区域和设置在该第二主区域的周边部分的第二边界区域，并且所述第二边界区域可以具有变化的第二掺杂浓度和变化的第二掺杂深度中的至少一方。第一边界区域可以具有与第二边界区域不同的宽度。
[0009]第一导电类型区域可以是P型的，第二导电类型区域可以是η型的，并且第一边界区域可以具有比第二边界区域大的宽度。
[0010]半导体基板可以包括基底区域，并且该基底区域可以是η型的。
[0011]第一边界区域的宽度可以是第二边界区域的两倍或更多。
[0012]第一边界区域的宽度可以是第二边界区域的两倍到四倍。
[0013]第一导电类型区域可以包括硼(B)并且为P型，第二导电类型区域可以包括磷(P)并且为η型。
[0014]边界区域的掺杂浓度和掺杂深度中的至少一方可以在远离主区域的过程中逐渐降低。
[0015]阻隔区域或基底区域可以设置在第一导电类型区域和第二导电类型区域之间。
[0016]第一导电类型区域、第二导电类型区域以及边界区域可以是共面的。
[0017]第一导电类型区域和第二导电类型区域之间的区域可以是Ιμπι到100 μ m。
[0018]在本发明的另一实施方式中，制造太阳能电池的方法包括在半导体基板的同一侧上形成第一导电类型区域和第二导电类型区域。第一导电类型区域和第二导电类型区域中的至少一个包括主区域和设置在该主区域的周边部分的边界区域，并且所述边界区域具有变化的掺杂浓度和变化的掺杂深度中的至少一方。
[0019]第一导电类型区域可以包括第一主区域和设置在该第一主区域的周边部分的第一边界区域，并且所述第一边界区域具有变化的第一掺杂浓度和变化的第一掺杂深度中的至少一方。第二导电类型区域可以包括第二主区域和设置在该第二主区域的周边部分的第二边界区域，并且所述第二边界区域具有变化的第二掺杂浓度和变化的第二掺杂深度中的至少一方。第一边界区域可以具有与第二边界区域不同的宽度。
[0020]第一主区域和第二主区域可以通过离子注入来形成，并且第一边界区域和第二边界区域可以通过激活的热处理引起的扩散来形成。
[0021]第一主区域的激活的热处理和第二主区域的激活的热处理可以利用相同的制造工艺同时进行。
[0022]第一主区域和第二主区域可以分别通过利用罩构件或阻隔构件作为掩模的第一导电类型杂质和第二导电类型杂质的离子注入形成。
[0023]第一导电类型区域和第二导电类型区域的形成可以包括以下步骤:在半导体基板的表面上形成半导体层；利用具有暴露与第一主区域相对应的区域的第一开口的罩通过将半导体层掺杂第一导电类型杂质来形成第一主区域；利用具有暴露与第二主区域相对应的区域的第二开口的罩通过将半导体层掺杂第二导电类型杂质来形成第二主区域；以及通过对第一主区域和第二主区域进行热处理在所述第一主区域和第二主区域之间的无掺杂区域中形成第一边界区域和第二边界区域。
[0024]可以在第一导电类型区域和第二导电类型区域之间设置阻隔区域，并且该阻隔区域可以具有比无掺杂区域小的面积。
[0025]所述方法可以进一步包括，在形成半导体层和形成第一主区域之间，在所述半导体层上形成阻隔构件，所述阻隔构件与位于第一导电类型区域和第二导电类型区域之间的边界部分相对应。
[0026]所述方法可以进一步包括，在形成半导体层和形成第一主区域之间，通过将预非晶化的元素离子注入到位于半导体层的第一导电类型区域和第二导电类型区域之间的边界部分中，在半导体层中形成非晶区域。
[0027]在本发明的实施方式中，导电类型区域包括边界区域，因此参与光电转换的导电类型区域的面积可以实现最大化。在这方面，可以通过将具有与基底区域相反的导电类型的第一导电类型区域的边界区域的宽度形成为大于具有与所述基底区域相同的导电类型的第二导电类型区域的边界区域的宽度来进一步增加用作发射区域的第一导电类型区域的尺寸。在这方面，当第一导电类型区域为P型且第二导电类型区域为η型时，通过利用第一导电类型杂质和第二导电类型杂质的特性，在不需要进一步执行单独的制造工艺或进一步使用单独的设备的情况下，可以容易地调整第一导电类型区域和第二导电类型区域的边界区域的宽度。这样，第一导电类型区域和第二导电类型区域的面积实现最大化，并且具体地，进一步增加第一导电类型区域的尺寸，因此提高太阳能电池的效率。
[0028]第一导电类型区域和第二导电类型区域的可以通过离子注入容易地形成，并且其宽度也可以容易地进行调整。按照根据本发明的实施方式的制造方法，可以利用简化的且容易的制造工艺来制造具有改进结构的太阳能电池。
【附图说明】
[0029]从下面结合附图进行的详细描述中，本发明的实施方式的细节将变得更加易于理解，在附图中:
[0030]图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的截面图；
[0031]图2是图1中所例示的太阳能电池的局部后视平面图；
[0032]图3是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的局部后视平面图；
[0033]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；
[0034]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；
[0035]图6A至图61是例示了根据本发明的实施方式的太阳能电池制造方法的截面图；
[0036]图7A至图7F是例示了根据本发明的另一实施方式的太阳能电池制造方法的截面图；
[0037]图8A至图8F是例示了根据本发明的另一实施方式的太阳能电池制造方法的截面图；
[0038]图9是图8A至图8F中所例示的过程的改进的示例；以及
[0039]图10是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图。
【具体实施方式】
[0040]现在将详细描述本发明的实施方式，在附图中例示出了其示例。然而，本发明可以按照许多不同的形式来实现，不应认为局限于本文所述的实施方式。
[0041]为了进行清楚的描述，附图中仅仅例示里构成本发明的实施方式的特征的元件，将不在本文中进行描述的其它元件从附图中省略。相同的附图标记在整个说明书中表示相同的元件。为了清楚和便于说明，在附图中，构成元件的厚度、面积等可以进行放大或缩小。本发明的实施方式不限制于所例示的厚度、面积等。
[0042]应当进一步理解的是，在整个说明书中，当提到一个元件“包括”另一个元件时，术语“包括”指出存在另一个元件但是并不排除存在其他附加元件，除非文中另有规定。另外，应当理解的是，当提到诸如层、薄膜、区域或板的一个元件位于另一个元件的“上面”时，所述一个元件可以直接位于所述另一个元件上，也可以存在一个或多个中间元件。相反，当提到诸如层、薄膜、区域或板的一个元件“直接位于另一个元件的上面”时，不存在一个或多个中间元件。
[0043]在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式的太阳能电池及其制造方法。
[0044]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中的太阳能电池100的局部后视平面图。
[0045]参照图1和图2，根据本发明的实施方式的太阳能电池100包括包含基底区域110的半导体基板10、设置在半导体基板10的表面(例如背面)上的隧穿层20、设置在隧穿层20上的导电类型区域32和34以及与导电类型区域32和34连接的电极42和44。另外，太阳能电池100可以进一步包括钝化膜24、抗反射膜26以及绝缘层40 (或背面钝化膜)。以下更加详细地对此进行说明。
[0046]半导体基板10可以包括基底区域110，该基底区域110包括具有相对低的掺杂浓度的第二导电类型掺杂剂。在本发明的实施方式中，基底区域110可以包括晶体(单晶或多晶)硅，所述晶体硅包括第二导电类型掺杂剂。例如，基底区域100可以是包括第二导电类型掺杂剂的单晶硅基板(例如，单晶硅晶圆)。第二导电类型掺杂剂可以为η型或P型。η型掺杂剂可以是V族元素，例如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)、铺(Sb)等，P型掺杂剂可以是III族元素，例如硼(B)、销(Al)、镓(Ga)、铟(In)等。例如，当基底区域110为η型时，要与基底区域110形成其中通过光电转换形成载流子的结(例如，之间设置有隧穿层20的ρη结)的P型的第一导电类型区域32具有宽的面积并且因此可以增加光电转换面积。另外，在这种情况下，具有宽的面积的第一导电类型区域32有效地收集具有相对慢的移动速率的空穴，并且因此可以进一步促进光电转换效率的提高。然而，本发明的实施方式并不限于上述的示例。
[0047]另外，半导体基板10可以包括位于其正面的正面场区域120。该正面场区域120可以具有与基底区域110相同的导电类型以及比基底区域110的掺杂浓度高的掺杂浓度。
[0048]在本发明的实施方式中，正面场区域120是通过以相对高的掺杂浓度对半导体基板10掺杂第二导电类型掺杂剂而形成的掺杂区域。因此，正面场区域120构成半导体基板10，包括第二导电类型的晶体(单晶或多晶)半导体。例如，正面场区域120可以被形成为第二导电类型的单晶半导体基板(例如，单晶硅晶圆基板)的一部分。然而，本发明的实施方式并不限于上述的示例。因此，正面场区域120可以通过将与半导体基板10相分开的半导体层(例如，非晶半导体层、微晶半导体层或多晶半导体层)掺杂第二导电类型掺杂剂来形成。在另一实施方式中，正面场区域120可以是与通过经由与半导体基板10相邻形成的层(例如，钝化膜24和/或抗反射膜26)的固定电荷进行的掺杂而形成的区域作用相似的场区域。具有各种结构的正面场区域120可以利用其它各种方法来形成。
[0049]在本发明的实施方式中，半导体基板10的正面可以被纹理化为具有棱锥等的形式的不平坦部分。通过纹理化处理，不平坦部分形成在半导体基板10的正面，因此可以降低对入射到半导体基板10的正面上的光的反射率。因此，可以增加到达由基底区域110和第一导电类型区域32形成的ρη结的光的量，并且因此可以使光损失最小化。
[0050]同时，半导体基板10的背面可以是通过镜面抛光等而形成并且具有低于半导体基板10的正面的表面粗糙度的相对平滑且平坦的表面。如本发明的实施方式中所述，当第一导电类型区域32和第二导电类型区域34共同形成在半导体基板10的背面上时，太阳能电池100的特性根据半导体基板10的背面的特性可以在很大程度上不同。由于通过纹理化而形成的不平坦部分没有形成在半导体基板10的背面，可以增强钝化特性，因此可以增强太阳能电池100的特性。然而，本发明的实施方式并不限于上述的示例。在某些情况下，不平坦部分可以通过纹理化而形成在半导体基板10的背面。另外，可以进行各种变型。
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