[發明專利]異質結太陽能電池及其制造方法

有效

• 申請號: 201510099839.X
• 申請日: 2015-03-06
• 公開（公告）號: CN105990470B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 陳芃
• 申請（專利權）人: 新日光能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/078
• 分類號: H01L31/078;H01L31/20
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 王芝艷,馮志云

技術領域

本發明關于一種異質結太陽能電池及其制造方法，尤指一種利用n型非晶半導體層與p型非晶半導體層以及本征非晶半導體層的組合做為緩沖層的異質結太陽能電池及其制造方法。

背景技術

請參閱圖1，圖1為現有技術的異質結太陽能電池的結構示意圖。如圖所示，一異質結太陽能電池PA100包含一半導體基板PA1、一第一本征非晶硅半導體層PA2、一第二本征非晶硅半導體層PA3、一第二n型非晶硅半導體層PA4、一第二p型非晶硅半導體層PA5、一第一透明導電層PA6、一第二透明導電層PA7、一第一導電線PA8、一第二導電線PA9。

半導體基板PA1摻雜有一第一型半導體，例如為n型半導體，且半導體基板PA1為一結晶硅半導體基板。第一本征非晶硅半導體層PA2與第二本征非晶硅半導體層PA3分別形成在半導體基板PA1的兩側。

第二n型非晶硅半導體層PA4形成在第一本征非晶硅半導體層PA2上，且第二n型非晶硅半導體層PA4摻雜有第一型半導體；而第二p型非晶硅半導體層PA5形成在第二本征非晶硅半導體層PA3上，且第二p型非晶硅半導體層PA5摻雜有一第二型半導體，而第二型半導體例如為p型半導體。其中，通過在結晶硅半導體基板的兩側分別形成本征非晶硅半導體層與摻雜有第一型半導體或第二型半導體的非晶硅半導體層，可形成雙層的異質結層，有效的增加太陽能電池的光電轉換效率。

然而，在實務運用上，由于第一本征非晶硅半導體層PA2與第二本征非晶硅半導體層PA3本身就會布滿許多缺陷，因此會影響到電子與空穴的移動。為了解決本征非晶半導體層的缺陷問題，現有的技術更研發出利用氫離子改質的方式，在沉積形成本征層時通入高濃度的氫氣去使本征非晶硅的懸空鍵與氫離子結合，進而減少缺陷的存在。

此外，也有在本征層形成時進行摻雜微量的n型半導體或p型半導體，以降低異質結太陽能電池整體的阻值，其中，雖然微摻雜的方式可以降低阻值，但卻會使界面缺陷的濃度增加。

發明內容

有鑒在在現有技術中，通常是在結晶硅的半導體基板的兩側皆形成本征層與非晶半導體層以構成異質結的結構，其中本征層的功用在在鈍化基板的懸空鍵(dangling bond)，并因其本體缺陷較少，因此能形成有效的異質結，進而顯著提升電池的開路電壓，然而，也因為本征層未摻雜有任何p型半導體或n型半導體，使得本征層本身的電阻較高。此外，由于本征層所帶的界面固定電荷較小，因此場效應鈍化的效果較差，影響電池的填充因子，導致異質結太陽能電池的效能會受到限制。而為了改善上述問題，現有技術利用微摻雜的方式去降低阻值并增強場效應的效果，但卻會使界面缺陷濃度增加。

緣此，本發明的主要目的是提供一種異質結太陽能電池及其制造方法，通過n型非晶半導體層與p型非晶半導體層的微摻雜配合摻雜氣體等離子體處理來降低界面缺陷濃度、降低阻值與增強場效應的鈍化效果。

承上所述，本發明為解決現有技術的問題所采用的必要技術手段是提供一種異質結太陽能電池，包含一半導體基板、一第一緩沖層、一第二緩沖層、一第二n型非晶半導體層、一第二p型非晶半導體層、一第一透明導電層以及一第二透明導電層。半導體基板具有相對設置的一第一表面與一第二表面，且半導體基板摻雜有一第一型半導體。

第一緩沖層設置在第一表面上，并且包含一第一n型非晶半導體層以及一第一本征非晶半導體層。第一n型非晶半導體層設置在第一表面上，且第一n型非晶半導體層的n型半導體摻雜濃度介于1×10¹⁴至1×10¹⁶原子/立方厘米。第一本征非晶半導體層設置在第一n型非晶半導體層上。

第二緩沖層設置在第二表面上，并且包含一第一p型非晶半導體層以及一第二本征非晶半導體層。第一p型非晶半導體層設置在第二表面上，且第一p型非晶半導體層第一p型非晶半導體層的p型半導體摻雜濃度介于1×10¹⁴至1×10¹⁶原子/立方厘米。第二本征非晶半導體層設置在第一p型非晶半導體層上。

第二n型非晶半導體層設置在第一緩沖層上，并摻雜有一第二型半導體。第二p型非晶半導體層設置在第二緩沖層上，并摻雜有第一型半導體。第一透明導電層設置在第二n型非晶半導體層上。第二透明導電層設置在第二p型非晶半導體層上。

如上所述，由于本發明是利用第一緩沖層的第一n型非晶半導體層與第二緩沖層的第一p型非晶半導體層的摻雜，以及對第一n型非晶半導體層與第一p型非晶半導體層進行等離子體處理，以使整體的電阻降低，并能有效的提升場效應的效果，且能減少界面缺陷濃度。