[發(fā)明專利]增加太陽能電池pn接面空乏區(qū)大小的方法及結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110231923.4
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102623312A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 簡榮吾
• 申請（專利權(quán)）人: 英穩(wěn)達(dá)科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01L31/18;H01L31/0352;H01L31/068
• 代理公司: 上海波拓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31264
• 代理人: 楊波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于太陽能電池，特別是指一種使pn接面空乏區(qū)加大的一種太陽能電池結(jié)構(gòu)及其制程方法，以提高電流收集的制程方法及結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來，由于環(huán)保意識的抬頭和其它能源逐漸的枯竭，使得世界各國開始重視再生能源的利用。由于太陽光是取之不盡，用之不竭的天然能源，除了沒有能源耗盡的問題之外，也可以避免能源被壟斷的問題。

請參考圖1的步驟1A~1G，為現(xiàn)有的太陽能電池吸光面制程的剖面示意圖。p型半導(dǎo)體基板1經(jīng)過清洗，將晶圓表面的雜質(zhì)及污染物去除，并以酸液將基板1表面蝕刻成粗糙面后，在含氧氣氛導(dǎo)入含n型導(dǎo)電性雜質(zhì)的氣體，例如POCL₃、P₂O₅、PH₃或PF₃的退火爐管進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散制程，以在p型半導(dǎo)體基板1上形成摻雜層10，產(chǎn)生光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)所需的pn介面。

由于在n型區(qū)域10表層也會同時(shí)形成磷的氧化層11（P₂O₅），因此，在后續(xù)步驟中，需以蝕刻移除，再依序于p型半導(dǎo)體基板表面，形成抗反射層13及金屬電極14。

請參照圖2A，虛線B為半導(dǎo)體基板1本身p型雜質(zhì)濃度曲線，曲線A為經(jīng)過擴(kuò)散方式摻雜后，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部n型導(dǎo)電性雜質(zhì)的濃度分布。由圖中可以看出在距表面一定距離處n型雜質(zhì)和p型雜質(zhì)互為補(bǔ)償（compensate）而低于一定水準(zhǔn)時(shí)就形成空乏區(qū)。

請?jiān)賲⒄請D2B，為光載子產(chǎn)生機(jī)率及收集機(jī)率在太陽能電池內(nèi)部不同的位置的關(guān)系圖。其中，曲線C為載子被收集的機(jī)率，曲線D為載子產(chǎn)生的機(jī)率。由曲線C可以看出，在空乏區(qū)因pn介面的電場作用，載子被收集機(jī)率最大，盡管，載子產(chǎn)生的機(jī)率不是最大的。而在靠近表面處載子產(chǎn)生的機(jī)率最高，但光照所產(chǎn)生的部分載子，會被表面的雜質(zhì)所復(fù)合，因此，表面被收集的機(jī)率反而不如空乏區(qū)。

光電流的大小與載子產(chǎn)生的機(jī)率以及被收集的機(jī)率成正向關(guān)系，所以，使載子在太陽能電池內(nèi)部產(chǎn)生的機(jī)率增加，或是提高載子被收集的機(jī)率，都能增加光電流，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

就目前的太陽能電池相關(guān)制程產(chǎn)業(yè)而言，改變太陽能電池的制備方式，提高載子被收集的機(jī)率，降低電子和電洞再復(fù)合的機(jī)率，使太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率提高，仍是目前在這一領(lǐng)域中最熱門的研究課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于上述課題，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種增加太陽能電池pn接面空乏區(qū)大小的方法，至少包括以下步驟:提供表面已粗糙化且為p型輕摻雜的硅基板；施以第一次毯覆式且較低能量n型離子布植，以形成n型雜質(zhì)第一摻雜區(qū)，因此，第一摻雜區(qū)與p型硅基板接面形成第一道pn接面空乏區(qū)；以及施以第二次較高能量n型離子布植，以具有多個(gè)開口圖案的遮罩為離子布值遮罩，以形成多個(gè)n型雜質(zhì)第二摻雜區(qū)，第二摻雜區(qū)連接自第一摻雜區(qū)且如彈頭形向下延伸，第二摻雜區(qū)與p型硅基板接面形成彈頭形的第二道pn接面空乏區(qū)，第一道pn接面空乏區(qū)與第二道pn接面空乏區(qū)相連接，以擴(kuò)大pn接面面積。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種增加太陽能電池pn接面空乏區(qū)大小的方法，與前一實(shí)施例不同的是在進(jìn)行離子布植時(shí)，第一次是施以毯覆式，且較低能量高劑量的n型離子布植，第二次是以較高能量低劑量的n型離子布植，以形成n型雜質(zhì)第二摻雜區(qū)。

其中，第二摻雜區(qū)連接第一摻雜區(qū)，且向第一摻雜區(qū)下方延伸，與p型半導(dǎo)體基板接面形成第二道pn接面空乏區(qū)，其中，布植劑量的選擇以約略大于或能補(bǔ)償p型半導(dǎo)體基板的原始摻雜濃度為原則，以增加pn接面空乏區(qū)的寬度。

本發(fā)明提供一種增加太陽能電池pn接面空乏區(qū)大小的方法，所述方法至少包括以下步驟：提供表面已粗糙化且為p型輕摻雜的半導(dǎo)體基板；施以第一次毯覆式，且較低能量高劑量的n型離子布植，以形成n型雜質(zhì)第一摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)與p型半導(dǎo)體基板接面形成第一道pn接面空乏區(qū)；以及施以第二次毯覆式，且較高能量低劑量的n型離子布植，以形成n型雜質(zhì)第二摻雜區(qū)，所述第二摻雜區(qū)連接所述第一摻雜區(qū)，且向所述第一摻雜區(qū)下方延伸，并覆蓋過所述第一道pn接面空乏區(qū)，與所述p型半導(dǎo)體基板接面形成第二道pn接面空乏區(qū)，其中，布植劑量的選擇以約略大于或能補(bǔ)償p型半導(dǎo)體基板的原始摻雜濃度為原則，以增加所述pn接面空乏區(qū)的寬度。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)行前述的第一次離子布植的能量及劑量分別為5至20keV和10¹⁴至10¹⁶/cm²。