專利名稱：太陽能電池及其制造方法
技術領域：
本申請涉及太陽能電池。
背景技術：
具有半導體特性的太陽能電池將光能轉換成電能。太陽能電池形成在PN結結構中，其中正(P)型半導體與負(N)型半導體形成接合。當太陽光線入射到具有PN結結構的太陽能電池上時，由于太陽光線的能量導致在半導體中產生空穴(+)和電子(_)。在PN結中產生的電場的作用下，空穴(+)向著P型半導體漂移，電子㈠向著N型半導體漂移，從而隨著電勢的出現而產生了電功率。太陽能電池可被分成晶片型太陽能電池和薄膜型太陽能電池。晶片型太陽能電池使用由諸如硅的半導體材料制成的晶片。而薄膜型太陽能電池是通過在玻璃基板上形成薄膜型半導體來制造的。就效率而言，晶片型太陽能電池比薄膜型太陽能電池好。薄膜型太陽能電池的優勢在于其制造成本比晶片型太陽能電池相對低。已經提出了通過將晶片型太陽能電池與薄膜型太陽能電池相結合而獲得的相關技術的太陽能電池。下面將參考附圖描述相關技術的太陽能電池。圖1是圖示相關技術太陽能電池的剖面圖。如圖1所示，相關技術的太陽能電池包括半導體晶片10、第一半導體層20、第一電極30、第二半導體層40、和第二電極50。第一半導體層20以薄膜的形式形成在半導體晶片10的上表面上；第二半導體層 40以薄膜的形式形成在半導體晶片10的下表面上。從而可以通過組合半導體晶片10、第一半導體層20和第二半導體層40而獲得PN結結構。第一電極30形成在第一半導體層20上，第二電極50形成在第二半導體層40上， 從而第一電極30和第二電極50分別起到太陽能電池的⑴和㈠極的作用。當太陽光線入射到相關技術的太陽能電池上時，在半導體晶片10中產生諸如空穴或電子的載流子，產生的載流子經由第一半導體層20漂移到第一電極30，并經由第二電極層40同時漂移到第二電極50。然而，在相關技術太陽能電池的例子中，在半導體晶片10中產生的載流子不會平穩地漂移到第一電極30或第二電極50，從而由于變差的遷移率而降低了電池效率。
發明內容
因此，本發明旨在提供基本消除了由于相關技術的局限性和缺點而產生的一個或多個問題的太陽能電池及其制造方法。本發明的一個目的是提供一種便于通過使半導體晶片中產生的諸如空穴或電子這樣的載流子平穩地漂移到第一和第二電極而提高電池效率的太陽能電池及其制造方法。本發明的其它優點、目的和特征一部分將在下面的描述中闡述，一部分將在本領域普通技術人員細查了下面的內容之后變得顯而易見，或者通過對本發明的實踐獲知。本發明的目的和其他優點可以通過在說明書、權利要求以及附圖中特別指出的結構來實現和獲得。為了實現這些目的和其他優點以及根據本發明的目的，如這里所具體表達的和在此描述的，提供一種太陽能電池，包括具有預定極性的半導體晶片；在半導體晶片一個表面上的第一半導體層；在該第一半導體層上的第一透明導電層；在該第一透明導電層上的第一電極；在半導體晶片的另一個表面上的第二半導體層，其中該第二半導體層與該第一半導體層的極性不同；在第該二半導體層上的第二透明導電層；在該第二透明導電層上的第二電極；第一和第二輔助層中的至少一個，其中第一輔助層形成在第一半導體層和第一透明導電層之間以便半導體晶片中產生的載流子平穩地漂移到第一透明導電層，第二輔助層形成在第二半導體層和第二透明導電層之間以便半導體晶片中產生的載流子平穩地漂移到第二透明導電層。在本發明的另一個方面，一種制造太陽能電池的方法包括在具有預定極性的半導體晶片的一個表面上形成第一半導體層；在該第一半導體層上形成第一透明導電層；在該第一透明導電層上形成第一電極；在半導體晶片的另一個表面上形成第二半導體層，其中第二半導體層與第一半導體層的極性不同；在該第二半導體層上形成第二透明導電層； 在該第二透明導電層上形成第二電極；形成第一和第二輔助層中的至少一個，其中第一輔助層形成在第一半導體層和第一透明導電層之間以便半導體晶片中產生的載流子平穩地漂移到第一透明導電層，第二輔助層形成在第二半導體層和第二透明導電層之間以便半導體晶片中產生的載流子平穩地漂移到第二透明導電層。應該理解的是，本發明的前述概括描述和下面的詳細描述都是示例性的和解釋性的，用來提供對要求保護的本發明的進一步的解釋。
附圖，其被包括來提供對本發明的進一步的理解并被結合在本申請中且構成本申請的一部分，圖示本發明的實施例，并且與說明書一起用來解釋本發明的原理，在附圖中圖1是圖示相關技術的太陽能電池的剖面圖；圖2是圖示根據本發明第一實施例的太陽能電池的剖面圖；圖3是圖示根據本發明第二實施例的太陽能電池的剖面圖；圖4是圖示根據本發明第三實施例的太陽能電池的剖面圖；圖5A到5H是圖示根據本發明一個實施例的制造太陽能電池的方法的截面圖；圖6A到6D是圖示根據本發明另一個實施例的制造太陽能電池的方法的截面圖；圖7A到7D是圖示根據本發明另一個實施例的制造太陽能電池的方法的截面圖。
具體實施方式
現在將詳細參考本發明的優選實施例，在附圖中圖示其例子。在整個附圖中將盡
可能用相同的參考數字指示相同或相似的部件。 下面將參考附圖描述根據本發明的太陽能電池及其制造方法。圖2是圖示根據本發明第一實施例的太陽能電池的剖面圖。如圖2所示，根據本發明第一實施例的太陽能電池包括半導體晶片100、第一半導體層200、第一輔助層300、第一透明導電層400、第一電極500、第二半導體層600、第二輔助層700、第二透明導電層800、和第二電極900。半導體晶片100可以由硅晶片形成，尤其是N型硅晶片或P型硅晶片。半導體晶片100在極性上與第一半導體層200和第二半導體層600中的任何一個相同。第一半導體層200呈薄膜型形成在半導體晶片100的上表面上。第一半導體層 200可以與半導體晶片100 —起形成PN結。從而，如果半導體晶片100由N型半導體晶片形成，那么第一半導體層200可以由P型半導體層形成。尤其是，第一半導體層200可以由摻雜有諸如硼(B)的第III族元素的P型非晶硅形成。由于空穴的遷移率小于電子的遷移率，所以P型半導體層鄰近光入射表面設置， 由此使入射太陽光線聚集空穴的效率最大化。從而，優選鄰近光入射表面的第一半導體層 200由P型半導體層形成。第一輔助層300形成在第一半導體層200和第一透明導電層400之間。第一輔助層300使半導體晶片100中產生的載流子例如空穴平穩地向第一透明導電層400漂移。更詳細地，如果第一半導體層200由P型半導體層形成，則第一輔助層300優選由負(-)極性材料形成以便吸引在半導體晶片100中產生的空穴。尤其是，負(-)極性材料可以由富氧的氧化物形成，例如包括第III族元素的諸如A1203、Gii2O3、或In2O3之類的氧化物。第一透明導電層400聚集在半導體晶片100中產生的載流子，例如聚集空穴；然后使聚集的空穴漂移到第一電極500。第一透明導電層400可以由能夠傳輸大量太陽光線的透明導電材料，例如ITO(氧化銦錫)、ZnOH、ZnO: B, ZnO Al、SnO2、或 SnO2 F 形成。第一電極500形成在第一透明導電層400上，該第一透明導電層400構成太陽能電池的最前表面。從而，優選以能夠使太陽光線傳輸到太陽能電池內部的預定圖案來形成第一電極500。第一電極500可以由具有優良導電性的金屬材料形成，例如Ag、Al、Ag+Al、Ag+Mg、 Ag+Mn、Ag+Sb、Ag+Zn、Ag+Mo、Ag+Ni、Ag+Cu、或 Ag+Al+Zn。第二半導體層600以薄膜型形成在半導體晶片100的下表面上。第二半導體層 600與第一半導體層200極性不同。如果第一半導體層200由摻雜了諸如硼(B)的第III 族元素的P型半導體層形成，那么第二半導體層600由摻雜了諸如磷(P)的第V族元素的 N型半導體層形成。尤其是，第二半導體層600可以由N型非晶硅形成。第二輔助層700形成在第二半導體層600和第二透明導電層800之間。第二輔助層700使半導體晶片100中產生的載流子例如電子平穩地向第二透明導電層800漂移。更詳細地說，如果第二半導體層600由N型半導體層形成，那么優選第二輔助層 700由正⑴極性材料層形成，以便吸引在半導體晶片100中產生的電子。尤其是，正⑴極性材料層可以由稀氧的氧化物，例如包括第IV族元素的諸如SiOx、TiOx, &0x、或HfOx 之類的氧化物形成。第二透明導電層800聚集在半導體晶片100中產生的載流子，例如聚集電子，然后使聚集的電子向第二電極900漂移。第二透明導電層800可以由透明導電材料，例如ITO(氧化銦錫)、SiOH、ZnO:B, ZnO:Al,SnO2、或SnAF形成。在本發明中，第二透明導電層800可以由包含SiO的化合物， 例如 ZnOH、ZnO:B、ZnO:Al，而不是 ITO 形成。ITO通過諸如濺射方法的物理氣相沉積方法而形成。如果第二透明導電層800是通過物理氣相沉積方法而形成的，那么第二透明導電層800可能不均勻，而且其中還具有諸如空隙(viod)的缺陷。如果諸如空隙的缺陷產生在第二透明導電層800中，那么第二透明導電層800與第二電極900之間的接觸面積會減少，使得難以實現載流子的平穩聚集和漂移。尤其是，如果半導體晶片100具有通過紋理化工藝而產生的不平整表面，那么第二透明導電層800也具有不平整的表面。在ITO層通過諸如濺射方法的物理氣相沉積方法而形成的情況下，在ITO層中諸如空隙的缺陷可能增多。而不是使用ΙΤ0，第二透明導電層 800由適用諸如MOCVD (金屬有機化學氣相沉積)的化學氣相沉積方法的材料形成，由此使載流子的平穩聚集和漂移最大化。通過諸如MOCVD的化學氣相沉積方法所形成的層變得比通過諸如濺射方法的物理氣相沉積方法所形成的層更均勻。類似地，第一透明導電層400 可以由包含SiO的化合物，例如SiOH、ZnO:B、ZnO:Al，而不是ITO形成。第二電極900形成在第二透明導電層800上。由于第二電極900形成在太陽能電池最后部的表面(rearmost surface)中，所以第二電極900可以形成在第二透明導電層 800的整個表面上。為了使反射的太陽光線通過太陽能電池的背面入射，第二電極900可被圖案化，如圖2的箭頭所示。類似于第一電極500，第二電極900可以由金屬材料，例如Ag、Al、Ag+Al、Ag+Mg、 Ag+Mn、Ag+Sb、Ag+Zn、Ag+Mo、Ag+Ni、Ag+Cu、或 Ag+Al+Zn 形成。如上面所闡述的，半導體晶片100中產生的載流子被聚集在第一透明導電層400 中，然后漂移到第一電極500 ；并且半導體晶片100中產生的載流子同時被聚集在第二透明導電層800中然后漂移到第二電極900，因此載流子的遷移率與相關技術相比顯著增加。如果第一透明導電層400直接形成在第一半導體層200上，而在其間不形成第一輔助層300，那么由于第一半導體層200與第一透明導電層400之間的能帶隙，諸如空穴的載流子可能難以從第一半導體層200漂移到第一透明導電層400。根據本發明，由于由負 (-)極性材料層形成以便吸引空穴的第一輔助層300設置在第一半導體層200與第一透明導電層400之間，因此空穴容易從第一半導體層200漂移到第一透明導電層400。類似地，如果第二透明導電層800直接形成在第二半導體層600上而在其間不形成第二輔助層700，那么由于第二半導體層600與第二透明導電層800之間的能帶隙，諸如電子的載流子可能難以從第二半導體層600漂移到第二透明導電層800。根據本發明，由于由正(+)極性材料層形成以便吸引電子的第二輔助層700設置在第二半導體層600與第二透明導電層800之間，所以電子容易從第二半導體層600漂移到第二透明導電層800。優選地，第一輔助層300和第二輔助層700中每一個的厚度不大于3nm。如果第一輔助層300和第二輔助層700中每一個的厚度大于3nm，那么空穴或電子的遷移率可能顯
著變差。圖2圖示了第一輔助層300和第二輔助層700兩者都形成。然而，也可以形成第一輔助層300和第二輔助層700中的任意一個。圖3是圖示根據本發明第二實施例的太陽能電池的剖面圖。除了在半導體晶片 100與第一半導體層200之間還形成第一本征半導體層150，以及在半導體晶片100與第二半導體層600之間還形成第二本征半導體層550之外，圖3中示出的第二實施例的太陽能電池與圖2中示出的第一實施例的太陽能電池結構相同。因此，在整個附圖中將使用相同的參考數字指示相同或相似的部件，對相同部件的詳細解釋將被省略。如果第一半導體層200或第二半導體層600是通過使用高濃度的摻雜氣體而形成在半導體晶片100的表面上，那么高濃度的摻雜氣體會在半導體晶片100的表面中引起缺陷。在圖3中示出的本發明第二實施例的情況中，第一本征半導體層150形成在半導體晶片100的上表面上，然后第一半導體層200形成在第一本征半導體層150上，由此防止在半導體晶片100的上表面中出現缺陷。而且，第二本征半導體層550形成在半導體晶片 100的下表面上，然后第二半導體層600形成在第二本征半導體層550上，由此防止在半導體晶片100的下表面中出現缺陷。圖3圖示第一本征半導體層150和第二本征半導體層550兩者都形成。然而，可以形成第一本征半導體層150和第二本征半導體層陽0中的任意一個。圖4是圖示根據本發明第三實施例的太陽能電池的剖面圖。除了第一半導體層 200和第二半導體層600結構上改變以外，圖4中示出的第三實施例的太陽能電池與圖2中示出的第一實施例的太陽能電池結構相同。從而在整個附圖中將使用相同的參考數字指示相同或相似的部件，對相同部件的詳細解釋將被省略。如圖4所示，在根據本發明第三實施例的太陽能電池的情況中，第一半導體層200 包括在第一半導體晶片100上表面上的第一輕摻雜半導體層210和在該第一輕摻雜半導體層210上的第一重摻雜半導體層220。而且，第二半導體層600包括在半導體晶片100下表面上的第二輕摻雜半導體層 610和在第二輕摻雜半導體層610上的第二重摻雜半導體層620。在這種情況下，輕摻雜和重摻雜是相對的概念。也就是意味著第一輕摻雜半導體層210的摻雜濃度比第一重摻雜半導體層220的摻雜濃度相對低。第一輕摻雜半導體層210和第二輕摻雜半導體層610分別具有與圖3中示出的第二實施例的太陽能電池中第一本征半導體層150和第二本征半導體層550相同的功能。也就是，第一輕摻雜半導體層210首先形成在半導體晶片100的上表面上，然后第一重摻雜半導體層220形成在其上，由此防止在半導體晶片100的上表面中出現缺陷。而且，第二輕摻雜半導體層610首先形成在半導體晶片100的下表面上，然后第二重摻雜半導體層620形成在其上，由此防止在半導體晶片100的下表面中出現缺陷。從而，優選將第一輕摻雜半導體層210和第二輕摻雜半導體層610的摻雜濃度調整到能夠防止在半導體晶片100的表面中出現缺陷的適當水平上。圖4中示出的根據本發明第三實施例的太陽能電池的生產率比圖3中示出的根據本發明第二實施例的太陽能電池的生產率高。也就是說，由于用來形成第一本征半導體層 150和第二本征半導體層550的沉積裝置的額外設置以及復雜的工藝，因此圖3中示出的根據本發明第二實施例的太陽能電池的生產率會降低。然而，在圖4中示出的第三實施例的太陽能電池的情況中，由于第一輕摻雜半導體層210和第一重摻雜半導體層220是在一個反應室內部順序形成的，并且第二輕摻雜半導體層610和第二重摻雜半導體層620是在一個反應室內部順序形成的，所以不需要額外設置沉積裝置。圖4圖示第一半導體層200包括第一輕摻雜半導體層210和第一重摻雜半導體層 220，第二半導體層600包括第二輕摻雜半導體層610和第二重摻雜半導體層620。然而，第一半導體層200和第二半導體層600中的任意一個可以包括輕摻雜半導體層和重摻雜半導體層。圖5A到5H是圖示根據本發明實施例的用于制造太陽能電池的方法的截面圖，其說明用于制造根據圖2中示出的根據本發明第一實施例的太陽能電池的方法。首先，如圖5A所示，在半導體晶片100的上表面上形成第一半導體層200。半導體晶片100可由N型硅晶片形成。形成第一半導體層200的工藝可包括通過PECVD (等離子體增強化學氣相沉積) 在半導體晶片100上形成諸如P型非晶硅層的P型半導體層。然后，如圖5B所示，在第一半導體層200上形成第一輔助層300。形成第一輔助層300的工藝可包括通過MOCVD (金屬有機化學氣相沉積)在第一半導體層200上形成負㈠極性材料層，例如包括第III族元素的諸如A1203、G 03、或In2O3 之類的富氧氧化物層。如圖5C所示，在第一輔助層300上形成第一透明導電層400。形成第一透明導電層400的工藝可包括通過濺射或MOCVD(金屬有機化學氣相沉積)形成ITO(氧化銦錫)、aiOH、ZnO:B、ZnO:Al、SnO2、或SnO2:F的透明導電層。如圖5D所示，在第一透明導電層400上形成第一電極500。可以將第一電極500形成為能夠使太陽光線傳輸到太陽能電池內部的預定圖案。第一電極500 可通過印刷工藝，由諸如 Ag、Al、Ag+Al、Ag+Mg、Ag+Mn、Ag+Sb、Ag+Zn、 Ag+Mo、Ag+Ni、Ag+Cu、或Ag+Al+Si的金屬材料形成。在這種情況中，印刷工藝可以是絲網印刷方法、噴墨印刷方法、凹版印刷方法、凹版膠印方法、反轉印刷方法、柔版印刷方法、或微接觸印刷方法。在絲網印刷方法的情況中，將墨涂覆在絲網上，然后將刮墨刀(squeegee) 移到涂覆有墨的絲網上同時壓下，由此通過絲網的網孔印刷墨。噴墨印刷方法是小墨滴與基板碰撞的印刷方法。凹版印刷方法是通過使用刮墨刀從具有平坦表面的墨未涂覆部分去除墨，以及將墨從具有中空形狀的已蝕刻的墨涂覆部分轉移到基板上來實現的。凹版膠印方法是通過將墨從印刷板轉移到氈上，再將墨從氈(blanket)上轉移到基板上來實現的。 反轉印刷方法是用墨水作為溶劑的印刷方法。柔版印刷方法是使用涂覆到凸版部分上的墨的印刷方法。微接觸印刷方法是使用具有所需材料的印模的印刷方法。如果采用印刷工藝，那么可以通過一個工序按照固定的間隔將多個第一電極500 圖案化，由此簡化制造工藝。如圖5E所示，在半導體晶片100的下表面上形成第二半導體層600。用于形成第二半導體層600的工藝可包括通過PECVD (等離子體增強化學氣相沉積)在半導體晶片100上形成諸如N型非晶硅層的N型半導體層。如圖5F所示，在第二半導體層600上形成第二輔助層700。用于形成第二輔助層700的工藝可包括通過MOCVD (金屬有機化學氣相沉積)， 在第二半導體層600上形成正(+)極性材料層，例如包括第IV族元素的諸如SiOx、TiOx, &0x、或HfOx的稀氧氧化物層。如圖5G所示，在第二輔助層700上形成第二透明導電層800。用于形成第二透明導電層800的工藝可包括通過濺射或MOCVD (金屬有機化學氣相沉積)，來形成諸如ITO(氧化銦錫)、ZnOHJnOB、SiOAl、SnO2、或SnO2:F的透明導電材料層。如上所述，如果第二透明導電層800由包含SiO的化合物，例如SiOH、&ιΟ:Β、或 ZnO:Al形成，那么第二透明導電層800的均勻性提高，高于由ITO形成的第二透明導電層 800的均勻性。這同樣可應用于第一透明導電層400。如圖5Η所示，在第二透明導電層800上形成第二電極900，從而完成了太陽能電池。第二電極900 可通過濺射由諸如 Ag、Al、Ag+Al、Ag+Mg、Ag+Mn、Ag+Sb、Ag+Zn, Ag+Mo、Ag+Ni、Ag+Cu、或Ag+Al+Si的金屬材料形成，或者可以通過上述印刷方法由上述金屬材料的漿料(paste)形成。如圖2所示，第二電極900可以形成在第二透明導電層800的整個表面上，或者可以被圖案化以傳輸太陽光線。可以從圖5A到5H的上述工藝中省略用于形成第一輔助層300的工藝和用于形成第二輔助層700的工藝中的任意一個。圖6A到6D是圖示根據本發明另一個實施例的用于制造太陽能電池的方法的截面圖，其說明用于制造根據圖3中示出的本發明第二實施例的太陽能電池的方法。將省略對與前述實施例的部件相同的部件的詳細闡述。首先，如圖6A所示，在半導體晶片100的上表面上形成第一本征半導體層150。用于形成第一本征半導體層150的工藝可包括通過PECVD (等離子體增強化學氣相沉積)，在半導體晶片100上形成I (本征)型非晶硅層。如圖6B所示，在第一本征半導體層150上形成第一半導體層200 ；在該第一半導體層200上形成第一輔助層300 ；在該第一輔助層300上形成第一透明導電層400 ；在該第一透明導電層400上形成第一電極500。如圖6C所示，在半導體晶片100的下表面上形成第二本征半導體層550。用于形成第二本征半導體層550的工藝可包括通過PECVD (等離子體強化化學氣相沉積)，在半導體晶片100上形成I (本征)型非晶硅層。如圖6D所示，在第二本征半導體層550上形成第二半導體層600 ；在該第二半導體層600上形成第二輔助層700 ；在該第二輔助層700上形成第二透明導電層800 ；以及在該第二透明導電層800上形成第二電極900，由此完成太陽能電池。可以從圖6A到6D的上述工藝中省略用于形成第一輔助層300的工藝和形成第二輔助層700的工藝中的任意一個。而且也可以省略用于形成第一本征半導體層150的工藝和用于形成第二本征半導體層陽0的工藝中的任意一個。
圖7A到7D是圖示根據本發明另一個實施例的用于制造太陽能電池方法的截面圖，其說明用于制造根據圖4中示出的本發明第三實施例的太陽能電池的方法。將省略對與前述實施例的部件相同的部件的詳細闡述。首先，如圖7A所示，在半導體晶片100的上表面上形成第一半導體層200。用于形成第一半導體層100的工藝可包括在半導體晶片100上形成第一輕摻雜半導體層210，以及在該第一輕摻雜半導體層210上形成第一重摻雜半導體層220。用于形成第一輕摻雜半導體層210和第一重摻雜半導體層220的工藝可以在一個反應室內部順序進行。也就是，可以通過調整諸如硼(B)的第III族元素的摻雜氣體向一個PECVD (等離子體增強化學氣相沉積)反應室內部的輸入量來順序形成輕摻雜P型第一半導體層210和重摻雜P型第一半導體層220。更詳細地，對于大規模生產方法下用于制造最初的太陽能電池的方法，將預定量的IH6氣體提供到反應室的內部，由此將反應室的內部準備為P型摻雜氣氛。然后，將SiH4 和H2氣提供到反應室的內部，由此形成輕摻雜P型第一半導體層210，尤其是輕摻雜P型非晶硅層。然后，將SiH4和H2氣體與用作摻雜氣體的IH6氣體一起提供到反應室的內部，由此形成重摻雜P型第一半導體層220，尤其是重摻雜P型非晶硅層。在完成用于形成重摻雜P型第一半導體層220的工藝之后，B2H6氣體存留在反應室內部。從而，當在最初的太陽能電池之后嘗試制造第二個太陽能電池時，反應室的內部保持為P型摻雜氣氛。也就是，輕摻雜P型第一半導體層210可以通過向反應室內部僅提供SiH4和吐氣而不另外提供IH6氣體來形成。此后，將SiH4和吐氣與IH6氣體一起提供到反應室的內部，由此形成重摻雜P型第一半導體層220。根據本發明的另一個實施例，通過調整待提供到一個反應室內部的反應氣體的輸入量，來在一個反應室的內部順序形成輕摻雜P型第一半導體層210和重摻雜P型第一半導體層220，這能夠提高生產率而不需要額外的裝置和復雜的工藝。然后，如圖7B所示，在第一半導體層200上形成第一輔助層300 ；在該第一輔助層 300上形成第一透明導電層400 ；在該第一透明導電層400上形成第一電極500。如圖7C所示，在半導體晶片100的下表面上形成第二半導體層600。用于形成第二半導體層600的工藝可包括在半導體晶片100上形成第二輕摻雜半導體層610 ；以及在該第二輕摻雜半導體層610上形成第二重摻雜半導體層620。類似于第一輕摻雜半導體層210和第一重摻雜半導體層220，可以在一個反應室內部順序形成第二輕摻雜半導體層610和第二重摻雜半導體層620。也就是，可以通過調整諸如磷(P)的第V族元素的摻雜氣體向一個PECVD (等離子體增強化學氣相沉積)反應室內部的輸入量來順序形成輕摻雜N型第二半導體層610和重摻雜N型第二半導體層620。更詳細地，向反應室的內部提供預定量的PH3氣體，由此將反應室的內部準備為N 型摻雜氣氛。然后，將SiH4和吐氣體提供到反應室的內部，由此形成輕摻雜N型第二半導體層610。此后，將SiH4和H2氣體與用作摻雜氣體的PH3氣體一起提供到反應室的內部，由此形成高摻雜N型第二半導體層620。在完成用于形成重摻雜N型第二半導體層620的工藝之后，PH3氣體存留在反應室內部。從而，當在最初的太陽能電池之后嘗試制造第二個太陽能電池時，反應室的內部保持為N型摻雜氣氛。也就是，輕摻雜N型第二半導體層610可以通過向反應室內部僅提供SiH4和吐氣體而不另外提供PH3氣體來形成。此后，將SiH4和吐氣體與PH3氣體一起提供到反應室的內部，由此形成高摻雜N型第二半導體層620。如圖7D所示，在第二半導體層600上形成第二輔助層700 ；在該第二輔助層700上形成第二透明導電層800 ；以及在該第二透明導電層800上形成第二電極900，由此完成太陽能電池。可以從圖7A到7D的上述工藝中省略用于形成第一輔助層300的工藝和用于形成第二輔助層700的工藝中的任意一個。而且也可以省略用于形成第一半導體層200的工藝和用于形成第二半導體層600的工藝中的任意一個中的形成輕摻雜半導體層的步驟。對于制造工藝的上述解釋，在半導體晶片100的上表面上順序形成第一半導體層 200、第一輔助層300、第一透明導電層400、第一電極500 ；然后在半導體晶片100的下表面上順序形成第二半導體層600、第二輔助層700、第二透明導電層800、第二電極900。然而， 根據本發明的用于制造太陽能電池的方法在工藝中可以做各種變化。例如，可以在半導體晶片100的上表面上形成第一半導體層200，然后可以在半導體晶片100的下表面上形成第二半導體層600。此后，在第一半導體層200上形成第一輔助層300，以及可在第二半導體層600上形成第二輔助層700。然后，可在第一輔助層300上形成第一透明導電層400，以及可在第二輔助層700上形成第二透明導電層800。此后，可在第一透明導電層400上形成第一電極500，以及可在第二透明導電層800上形成第二電極 900。對于本發明的上述解釋，半導體晶片100由N型半導體晶片形成；第一半導體層 200由P型半導體層形成；以及第二半導體層600由N型半導體層形成，但是不限于這種結構。根據本發明的太陽能電池的制造方法可以在滿足PN結結構的條件，以及提供半導體晶片和薄膜半導體層的范圍內進行各種修改。例如，如果半導體晶片100可由P型半導體晶片形成，那么第一半導體層200可由N型半導體層形成，以及第二半導體層600可以由P型半導體層形成。根據本發明的太陽能電池，在半導體晶片100中產生的載流子聚集在第一透明導電層400中，所聚集的載流子漂移到第一電極500。載流子也聚集在第二透明導電層800 中，所聚集的載流子漂移到第二電極900。因此，載流子的遷移率與相關技術相比相對提高了。尤其是，在第一半導體層200與第一透明導電層400之間形成負(_)極性材料的第一輔助層300以吸引空穴，并且在第二半導體層600與第二透明導電層800之間形成正 (+)極性材料的第二輔助層700以吸引電子。從而在半導體晶片100中產生的載流子容易漂移到第一透明導電層400或第二透明導電層800，由此提高了電池效率。對本領域技術人員來說顯而易見的是，在不偏離本發明的精神或范圍下可以在本發明中做各種修改和變化。從而，只要修改和變化在附加的權利要求及其等效物的范圍內， 本發明就旨在覆蓋這些修改和變化。
權利要求
1.一種太陽能電池，包括 具有預定極性的半導體晶片；在所述半導體晶片的一個表面上的第一半導體層； 在所述第一半導體層上的第一透明導電層； 在所述第一透明導電層上的第一電極；在所述半導體晶片的另一個表面上的第二半導體層，其中所述第二半導體層與所述第一半導體層的極性不同；在所述第二半導體層上的第二透明導電層； 在所述第二透明導電層上的第二電極；以及第一和第二輔助層中的至少一個，其中所述第一輔助層形成在所述第一半導體層和所述第一透明導電層之間以便在所述半導體晶片中產生的載流子平穩地漂移到所述第一透明導電層，所述第二輔助層形成在第二半導體層和第二透明導電層之間以便在所述半導體晶片中產生的載流子平穩地漂移到第二透明導電層。
2.如權利要求1所述的太陽能電池，其中所述第一輔助層由負(_)極性材料層形成以吸引在所述半導體晶片中產生的空穴，并且所述第二輔助層由正(+)極性材料層形成以吸引在所述半導體晶片中產生的電子。
3.如權利要求2所述的太陽能電池，其中所述第一輔助層包括富氧氧化物，并且所述第二輔助層包括稀氧氧化物。
4.如權利要求2所述的太陽能電池，其中所述第一輔助層包括含第III族元素的氧化物，并且所述第二輔助層包括含第IV族元素的氧化物。
5.如權利要求4所述的太陽能電池，其中所述第一輔助層包括Al203、Gii203、或In2O3，所述第二輔助層包括SiOx、TiOx, &0x、或HfOx。
6.如權利要求2所述的太陽能電池，其中所述第一半導體層由P型半導體層形成，并且所述第二半導體層由N型半導體層形成。
7.如權利要求1所述的太陽能電池，其中所述第一和第二半導體層中的至少一個半導體層包括在所述半導體晶片上的輕摻雜半導體層和在所述輕摻雜半導體層上的重摻雜半導體層。
8.如權利要求1所述的太陽能電池，其中在所述半導體晶片與所述第一半導體層之間和所述半導體晶片與所述第二半導體層之間的部分中的至少一個中還形成本征半導體層。
9.如權利要求1所述的太陽能電池，其中所述第一和第二透明導電層中的至少一個由包含SiO的化合物形成。
10.如權利要求1所述的太陽能電池，其中所述第一電極形成為預定的圖案以接收入射的太陽光線。
11.如權利要求1所述的太陽能電池，其中所述第一或第二輔助層的厚度不大于3nm。
12.一種用于制造太陽能電池的方法，包括在具有預定極性的半導體晶片的一個表面上形成第一半導體層； 在所述第一半導體層上形成第一透明導電層； 在所述第一透明導電層上形成第一電極；在半導體晶片的另一個表面上形成第二半導體層，其中所述第二半導體層與所述第一半導體層的極性不同；在所述第二半導體層上形成第二透明導電層； 在所述第二透明導電層上形成第二電極；以及形成第一和第二輔助層中的至少一個，其中所述第一輔助層形成在所述第一半導體層和所述第一透明導電層之間以便半導體晶片中產生的載流子平穩地漂移到第一透明導電層，并且第二輔助層形成在第二半導體層和第二透明導電層之間以便半導體晶片中產生的載流子平穩地漂移到第二透明導電層。
13.如權利要求12所述的方法，其中形成第一輔助層的工藝包括形成負(_)極性的富氧氧化物層以吸引在半導體晶片中產生的空穴，以及其中形成第二輔助層的工藝包括形成正(+)極性的稀氧氧化物層以吸引在半導體晶片中產生的電子。
14.如權利要求13所述的方法，其中形成第一半導體層的工藝括形成P型半導體層，以及其中形成第二半導體層的工藝包括形成N型半導體層。
15.如權利要求12所述的方法，還包括在所述半導體晶片與所述第一半導體層之間和在所述半導體晶片與所述第二半導體層之間的部分中的至少一個中的另外的本征半導體層。
16.如權利要求12所述的方法，其中形成第一和第二半導體層中的至少一個的工藝包括在所述半導體晶片上形成輕摻雜半導體層，和在所述輕摻雜半導體層上形成重摻雜半導體層。
17.如權利要求16所述的方法，其中形成輕摻雜半導體層的工藝和形成重摻雜半導體層的工藝在一個反應室內部順序進行。
18.如權利要求17所述的方法，其中形成輕摻雜半導體層的工藝在準備成預定摻雜劑氣氛的反應室中進行，而不向反應室內部提供其他的摻雜劑，并且其中形成重摻雜半導體層的工藝在向反應室內部提供預定的摻雜劑的情況下進行。
19.如權利要求12所述的方法，其中形成第一透明導電層的工藝和形成第二透明導電層的工藝中的至少一個包括通過金屬有機化學氣相沉積來形成包含SiO的化合物。
全文摘要
公開了一種太陽能電池及其制造方法，便于通過使半導體晶片中產生的載流子諸如空穴或電子平穩地漂移到第一和第二電極來提高電池效率，該太陽能電池包括具有預定極性的半導體晶片；在半導體晶片的一個表面上的第一半導體層；在第一半導體層上的第一透明導電層；在第一透明導電層上的第一電極；在半導體晶片的另一個表面上的第二半導體層，其中第二半導體層與第一半導體層的極性不同；在第二半導體層上的第二透明導電層；在第二透明導電層上的第二電極；第一和第二輔助層中的至少一個，其中第一輔助層形成在第一半導體層和第一透明導電層之間以便半導體晶片中產生的載流子平穩地漂移到第一透明導電層，第二輔助層形成在第二半導體層和第二透明導電層之間以便半導體晶片中產生的載流子平穩地漂移到第二透明導電層。
文檔編號H01L31/0352GK102263141SQ201110144670
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月26日 優先權日2010年5月27日
發明者李正賢 申請人:周星工程股份有限公司