[發明專利]具摻雜碳化硅層的結晶硅太陽能電池及其制造方法

無效

• 申請號: 201410045037.6
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN104282777A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 戴煜暐;陳偉銘;洪傳獻
• 申請（專利權）人: 新日光能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;鮑俊萍

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池，特別是關于一種具摻雜碳化硅層的結晶硅太陽能電池及其制造方法。

背景技術

由于石化能源短缺，人們對環保重要性的認知提高，因此人們近年來不斷地積極研發替代能源與再生能源的相關技術，希望可以減少目前人類對于石化能源的依賴程度以及使用石化能源時對環境帶來的影響。在眾多的替代能源與再生能源的技術中，以太陽能電池(solar?cell)最受矚目。主要是因為太陽能電池可直接將太陽能轉換成電能，且發電過程中不會產生二氧化碳或氮化物等有害物質，不會對環境造成污染。

一般而言，現有結晶硅太陽能電池通常是于半導體基板的表面利用擴散(diffusion)或離子布植(ion?implantation)方式來摻雜反向雜質(counter-doping)以形成射極并于其上方制作電極。當光線由外側照射至硅晶太陽能電池時，P-N接面的載子空乏區因受光子激發而產生自由電子-電洞對，并通過P-N接面所形成的內電場使電子與電洞分離，電子與電洞會分別往兩端的電極移動，此時若外加負載電路或電子裝置，便可形成電流使電路或裝置進行驅動。

由于太陽光的頻譜有各種不同的波長，而不同波長的太陽光會被不同能隙的半導體材料所吸收，當太陽能電池照光時，若入射的光子能量大于半導體材料的能隙，光子將會被半導體材料吸收而產生電子-電洞對。若入射的光子能量小于半導體材料的能隙時，光子將直接穿透半導體材料而不被吸收，故能隙愈小的材料會吸收較大范圍的太陽光。但能隙過小的材料會有過度光子能量損失的問題，所以研究者皆須在材料選擇和元件光電特性選擇上取得平衡。

目前已知有利用寬能隙材料來制作太陽能電池的技術，如圖6所示，美國公開專利US20120175636揭示了一種具有表面寬能隙層與感光二極管的太陽能電池。所述太陽能電池是先形成一P型半導體層121’，接著形成N型半導體層123’以完成一具有P-N接面的感光二極管120’，接著再于所述N型半導體層123’在相對于P型半導體層121’的面上形成一寬能隙材料層130，然后于所述寬能隙材料層130上設置一抗反射層(anti-reflective?layer，ARL)160，以及數個穿透所述抗反射層160與所述寬能隙材料層130的電極510，使得所述寬能隙材料層130被設置于所述抗反射層160與作為射極的N型半導體層123’之間，背面電極520形成于P型半導體層121’相對于N型半導體層123’的面上，負載530兩端分別與電級510與背面電極520連接便可形成電路，所述寬能隙材料層可為碳化硅、氮化硅、氮化硅碳、P+型碳化硅(P+-SiC)、P+型氮化硅(P+-SiN)、P+型氮化硅碳(P+-SiCN)，通過前述寬能隙材料層130增加藍光的穿透率而提升光電轉換率。

發明內容

本發明的主要目的為提供一種具摻雜碳化硅層的結晶硅太陽能電池及其制造方法，使其可提升太陽能電池的效率。

為實現上述目的，本發明提供一種具摻雜碳化硅層的結晶硅太陽能電池，包含：半導體基板、抗反射層、多個正面電極與一背面電極層；其中所述半導體基板具有粗糙化的一第一表面，所述第一表面設有一摻雜碳化硅層，所述摻雜碳化硅層包含一摻雜元素；抗反射層設置于摻雜碳化硅層上；多個正面電極設置于所述抗反射層上且穿透所述抗反射層并與所述摻雜碳化硅層接觸；而背面電極層設置于半導體基板一第二表面。

其中，所述半導體基板為P型半導體基板或N型半導體基板。

其中，當所述半導體基板為P型半導體基板時，所述摻雜碳化硅層的所述摻雜元素為N型，其中N型的所述摻雜元素為磷、砷、銻、鉍或其組合。

其中，當所述半導體基板為N型半導體基板時，所述摻雜碳化硅層的所述摻雜元素為P型，其中P型的所述摻雜元素為硼、鋁、鎵、銦、鉈或其組合。

其中，所述半導體基板為一單晶硅基板或一多晶硅基板。

本發明還提供一種具摻雜碳化硅層的結晶硅太陽能電池制造方法，包含：提供一半導體基板；以離子植入法將碳元素植入半導體基板的一第一表面再以高溫退火而形成一碳化硅層；摻雜一摻雜元素至碳化硅層，使碳化硅層成為一摻雜碳化硅層；形成至少一抗反射層于所述摻雜碳化硅層上；形成多個正面電極于所述抗反射層上；及形成一背面電極于所述半導體基板的一第二表面。

其中，所述半導體基板為P型半導體基板或N型半導體基板。

其中，當所述半導體基板為P型半導體基板時，所述摻雜碳化硅層的所述摻雜元素為N型，其中N型的所述摻雜元素為磷、砷、銻、鉍或其組合。