[發明專利]太陽能電池及其制造方法

有效

• 申請號: 201010623254.0
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102479825A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 陳建勛;陳毓儒
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/04;H01L31/18;B23K26/36
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;鮑俊萍

技術領域

本發明是有關于一種光電元件，且特別是有關于一種可提升光電轉換效率的太陽能電池及其制造方法。

背景技術

太陽能是一種具有永不耗盡且無污染的能源，在解決目前石化能源所面臨的污染與短缺的問題時，一直是最受矚目的焦點。太陽能電池(solar?cell)可直接將太陽能轉換為電能，而成為目前相當重要的研究課題。

硅基太陽能電池為業界常見的一種太陽能電池。硅基太陽能電池的原理是將高純度的半導體材料(硅)加入一些不純物使其呈現不同的性質，以形成p型半導體及n型半導體，并將pn兩型半導體相接合，如此即可形成一p-n接面。而p-n接面是由帶正電的施體離子與帶負電的受體離子所組成，在所述正、負離子所在的區域內，存在著一個內建電位(built-in?potential)。此內建電位可驅趕在此區域中的可移動載子，故此區域稱之為空乏區(depletion?region)。當太陽光照射到一個p-n結構的半導體時，光子所提供的能量可能會把半導體中的電子激發出來，產生電子-空穴對，電子與空穴均會受到內建電位的影響，空穴往電場的方向移動，而電子則往相反的方向移動。如果以導線將此太陽能電池與一負載(load)連接起來，形成一個回路(loop)就會有電流流過負載，這就是太陽能電池發電的原理。如果要對太陽能電池進行改良，最好是從提升其光電轉換效率著手。

異質接面硅基太陽能電池的硅基板常具有銳利起伏的金字塔結構來降低反射率增加光電流。但是，金字塔結構的角度過小且棱角處太過尖銳等，容易影響后續的薄膜工藝，而使所形成的薄膜上容易產生厚薄不均勻的分布甚至擊穿導致元件短路。

為解決上述問題，目前業界提出一種在硅基板表面形成金字塔結構后，進行后蝕刻(post-etching)工藝處理以除去金字塔底部的銳角，然后再進行后續的鍍膜工藝(如美國專利US6380479號)的方法。然而，采用蝕刻工藝以除去金字塔底部的銳角，同時也會使金字塔結構頂部的角度變大，而造成反射率上升，進而使光電流下降。

發明內容

本發明提供一種太陽能電池及其制造方法，利用激光熔蝕法改變硅芯片的表面結構，提高鍍膜沉積的均勻性，以提高元件轉換效率。

本發明提出一種太陽能電池，包括硅基板與第一半導體層。硅基板的第一面呈現金字塔結構，且金字塔結構的頂端呈現圓弧狀，金字塔結構的棱線處形成外圓角。第一半導體層設置于硅基板的第一面上，其中第一半導體層的導電型態與硅基材相反。

在本發明的一實施例中，上述金字塔結構的頂端的曲率半徑小于金字塔結構的底部的曲率半徑。

在本發明的一實施例中，上述金字塔結構的頂端的曲率半徑為0.01μm^-1至1μm^-1，其棱線處外圓角的曲率半徑為0.01μm^-1至1μm^-1。

在本發明的一實施例中，上述的太陽能電池更包括第一本質層。第一本質層設置于第一半導體層與硅基材之間。

在本發明的一實施例中，上述半導體層的材質包括非晶硅或微晶硅。

在本發明的一實施例中，上述硅基材的第二面呈現金字塔結構，且金字塔結構的頂端呈現圓弧狀，金字塔結構的棱線處形成外圓角，第二面與第一面相對。

在本發明的一實施例中，上述金字塔結構的頂端的曲率半徑小于金字塔結構的材部的曲率半徑。

在本發明的一實施例中，上述金字塔結構的頂端的曲率半徑為0.01μm^-1至1μm^-1，其棱線處外圓角的曲率半徑為0.01μm^-1至1μm^-1。

在本發明的一實施例中，上述的太陽能電池更包括第二半導體層。第二半導體層設置于硅基材的第二面上，其中第二半導體層的導電型態與硅基材相反。

在本發明的一實施例中，上述的太陽能電池更包括第二本質層。第二本質層設置于第二半導體層與硅基材之間。

本發明提出一種太陽能電池的制造方法，包括下列步驟。提供硅基材，并于硅基材的第一面形成金字塔結構。進行激光處理工藝，使金字塔結構的頂端呈現圓弧狀，金字塔結構的棱線處形成外圓角。于硅基材的第一面上形成第一半導體層。

在本發明的一實施例中，上述金字塔結構的頂端的曲率半徑小于金字塔結構的材部的曲率半徑。