太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施方式涉及太陽能電池，更具體地講，涉及一種具有隧穿結構的太陽能電池。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著諸如石油和煤的傳統能源正在耗盡，對取代這些能源的替代能源的關注正在上升。其中，作為將太陽能轉換成電能的下一代電池，太陽能電池引起相當大的關注。
[0003]這種太陽能電池通過根據設計形成各種層和電極來制造。可根據各種層和電極的設計來確定太陽能電池的效率。應該克服低效率以使得太陽能電池能夠投入實際使用。因此，應該設計各種層和電極以使得太陽能電池效率最大化。
【發明內容】
[0004]本發明的實施方式提供了一種具有增強的效率的太陽能電池。
[0005]根據本發明的實施方式的太陽能電池包括:半導體基板；隧穿層，其在所述半導體基板的一個表面上；在所述隧穿層上的第一導電類型區域，該第一導電類型區域具有第一導電類型；在所述隧穿層上的第二導電類型區域，該第二導電類型區域具有第二導電類型；第一電極和第二電極，所述第一電極連接到第一導電類型區域，所述第二電極連接到第二導電類型區域。所述隧穿層包括第一部分和第二部分。所述第一部分被設置為與第一導電類型區域和第二導電類型區域的至少一部分對應并且具有第一厚度。所述第二部分的至少一部分被設置為與第一導電類型區域與第二導電類型區域之間的邊界部分對應。所述第二部分具有大于所述第一厚度的第二厚度。
【附圖說明】
[0006]從下面結合附圖進行的詳細描述，本發明的以上和其它目的、特征以及其它優點將更清楚地理解，附圖中:
[0007]圖1是根據本發明的實施方式的太陽能電池的截面圖；
[0008]圖2是圖1所示的太陽能電池的局部后視平面圖；
[0009]圖3a至圖3i是示出根據本發明的實施方式的太陽能電池的制造方法的截面圖；
[0010]圖4a和圖4b是示出根據本發明的修改實施方式的太陽能電池的制造方法的用于形成隧穿層的工藝的截面圖；
[0011]圖5是根據本發明的另一實施方式的太陽能電池的截面圖；
[0012]圖6是根據本發明的另一實施方式的太陽能電池的截面圖；
[0013]圖7是根據本發明的另一實施方式的太陽能電池的截面圖；
[0014]圖8是圖7所示的太陽能電池的局部后視平面圖；以及
[0015]圖9是根據本發明的另一實施方式的太陽能電池的截面圖。
【具體實施方式】
[0016]現在將詳細描述本發明的實施方式，其示例示出于附圖中。然而，本發明可按照許多不同的形式具體實現，并且不應被解釋為限于本文所闡述的本發明的實施方式。
[0017]附圖中僅示出了構成本發明的特征的元件，為了描述清晰起見，不是本發明的特征的其它元件本文將不描述并且被從圖中省略。相似的標號始終指代相似的元件。在附圖中，為了例示清晰和方便起見，構成元件的厚度、面積等可能被夸大或縮小。本發明不限于所示的厚度、面積等。
[0018]還將理解，貫穿本說明書，當一個元件被稱作“包括”另一元件時，術語“包括”指定存在另一元件，但不排除其它附加元件的存在，除非上下文另外清楚地指示。另外，將理解，當諸如層、區域或板的一個元件被稱作“在”另一元件“上”時，這一個元件可直接在所述另一元件上，并且也可存在一個或更多個中間元件。相反，當諸如層、區域或板的一個元件被稱作“直接在”另一元件“上”時，不存在一個或更多個中間元件。
[0019]下文中將參照附圖詳細地描述根據本發明的實施方式的太陽能電池。
[0020]圖1是根據本發明的實施方式的太陽能電池的截面圖，圖2是圖1所示的太陽能電池的局部后視平面圖。
[0021]參照圖1和圖2，根據本發明的實施方式的太陽能電池100包括半導體基板10(其包括基極區域110)、在半導體基板10上的隧穿層20、在隧穿層20上的導電類型區域32和34以及連接到導電類型區域32和34的電極42和44。在這種情況下，導電類型區域32和34可包括具有第一導電類型的第一導電類型區域32和具有第二導電類型的第二導電類型區域34。勢皇區域36可設置在第一導電類型區域32與第二導電類型區域34之間。電極42和44可包括連接到第一導電類型區域32的第一電極42和連接到第二導電類型區域30的第二電極44。太陽能電池100還可包括鈍化層24、防反射層26、絕緣層40等。這將更詳細地描述。
[0022]半導體基板10可包括基極區域110，該基極區域110包含摻雜濃度相對低的第二導電類型摻雜物(摻雜物中)以具有第二導電類型。基極區域110可包括包含第二導電類型摻雜物的晶體半導體。例如，基極區域110可包括包含第二導電類型摻雜物的單晶或多晶半導體(例如，單晶硅或多晶硅)。具體地講，基極區域110可以是包含第二導電類型摻雜物的單晶半導體(例如，單晶晶片，更具體地講，單晶硅晶片)。當基極區域110包括單晶娃時，太陽能電池100是單晶娃太陽能電池。太陽能電池100基于包括具有尚度的結晶性而很少有缺陷的單晶硅的基極區域110或半導體基板10，因此，太陽能電池100具有增強的電特性。
[0023]第二導電類型摻雜物可為η型或p型。例如，當基極區域110為η型時，使用ρ型的第一導電類型區域32來形成結(例如，二者間設置有隧穿層20的ρη結)，所述結通過光電轉換來形成載流子，其中基極區域110具有較寬的面積，因此光電轉換區域可增大。另夕卜，在這種情況下，具有較寬的面積的第一導電類型區域32有效地收集具有相對慢的移動速率的空穴，因此，可進一步改進光電轉換效率。然而，本發明的實施方式不限于上述示例。
[0024]另外，半導體基板10在其前表面處可包括前表面場區域130。前表面場區域130可具有與基極區域110相同的導電類型以及比基極區域110更高的摻雜濃度。
[0025]在本發明的實施方式中，前表面場區域130是通過利用第二導電類型摻雜物以相對高的摻雜濃度對半導體基板10進行摻雜而形成的摻雜區域。因此，前表面場區域130構成包括第二導電類型的結晶(單晶或多晶)半導體的半導體基板10。例如，前表面場區域130可形成為第二導電類型的單晶半導體基板(例如，單晶硅晶片基板)的一部分。然而，本發明的實施方式不限于上述示例。因此，前表面場區域130可通過利用第二導電類型摻雜物對與半導體基板10分離的半導體層(例如，非晶半導體層、微晶半導體層或多晶半導體層)進行摻雜來形成。在本發明的另一實施方式中，前表面場區域130可以是這樣的場區域，其類似于通過由與半導體基板10相鄰形成的層(例如，鈍化層24和/或防反射層26)的固定電荷摻雜而形成的區域來起作用。例如，當基極區域110為η型時，鈍化層24可包括具有固定的負電荷的氧化物(例如，氧化鋁)以在基極區域110的表面處形成反轉層。該反轉層可用于場區域。在這種情況下，半導體基板10不包括附加摻雜區域并且由基極區域110組成，因此，半導體基板10的缺陷可最小化。可利用各種其它方法形成具有各種結構的前表面場區域130。
[0026]在本發明的實施方式中，半導體基板10的前表面可被紋理化以具有角錐等形式的不平表面(或者突出部分和/或凹陷部分)。通過紋理化工藝，在半導體基板110的前表面處形成不平部分，因此其表面粗糙度增大，由此可降低入射在半導體基板110的前表面上的光的反射率。因此，到達由基極區域110和第一導電類型區域32所形成的ρη結的光的量可增加，結果，可使光損失最小化。
[0027]此外，半導體基板110的后表面可以是相對平滑和平坦的表面，其通過鏡面拋光等形成并具有比半導體基板110的前表面低的表面粗糙度。如本發明的實施方式中，當第一導電類型區域32和第二導電類型區域34 —起形成在半導體基板10的后表面上時，太陽能電池100的特性可根據半導體基板10的后表面的特性而極大地變化。由于在半導體基板10的后表面處沒有形成經紋理化的不平部分，所以鈍化特性可增強，因此，太陽能電池100的特性可增強。然而，本發明的實施方式不限于上述示例。在一些情況下，可通過紋理化在半導體基板10的后表面處形成不平部分。另外，可存在各種修改。
[0028]隧穿層20可形成在半導體基板10的后表面上。隧穿層20充當電子和空穴的一種勢皇。因此，少數載流子無法穿過隧穿層20。此外，多數載流子在與隧穿層20相鄰的部分處累積，然后，具有預定能量的多數載流子穿過隧穿層20。在這種情況下，具有預定能量的多數載流子可通過隧穿效應容易且平滑地穿過隧穿層20。另外，隧穿層20還充當用于防止導電類型區域32和34的摻雜物擴散到半導體基板10中的擴散勢皇。
[0029]在本發明的實施方式中，隧穿層20可具有厚度彼此不同的第一部分201和第二部分202。將在描述導電類型區域32和34以及勢皇區域36之后更詳細地描述具有第一部分201和第二部分202的隧穿層20。
[0030]導電類型區域32和34可設置在隧穿層20上。更具體地講，導電類型區域32和34可包括:第一導電類型區域32，其包括第一導電類型摻雜物因此具有第一導電類型；以及第二導電類型區域34，其包括第二導電類型摻雜物因此具有第二導電類型。另外，勢皇區域36可設置在第一導電類型區域32和第二導電類型區域34之間。
[0031 ] 第一導電類型區域32隔著隧穿層20與基極區域110形成ρη結(或ρη隧道結)，因此構成通過光電轉換生成載流子的發射極區域。
[0032]在這方面，第一導電類型區域32可包括包含與基極區域110相反的第一導電類型摻雜物的半導體(例如，硅)。在本發明的實施方式中，第一導電類型區域32與半導體基板10分離地形成在半導體基板10上(更具體地講，隧穿層20上)。第一導電類型區域32可形成為摻雜有第一導電類型摻雜物的半導體層。因此，第一導電類型區域32可形成為晶體結構不同于半導體基板10的半導體層以容易地形成在半導體基板10上。例如，第一導電類型區域32可通過利用第一導電類型摻雜物對可通過各種方法(例如，沉積等)容易地制造的非晶半導體、微晶半導體或多晶半導體(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)進行摻雜來形成。第一導電類型摻雜物可在形成半導體層時被包括在半導體層中，或者可在形成半導體層之后通過諸如熱擴散、離子注入等的各種摻雜方法被包括在半導體層中。
[0033]在這方面，第一導電類型摻雜物可以是導電類型與基極區域110相反的任何摻雜物。即，當第一導電類型摻雜物為ρ型時，第一導電類型摻雜物可以是諸如B、Al、Ga、In等的III族元素。當第一導電類型摻雜物為η型時，第一導電類型摻雜物可以是諸如P、As、B1、Sb等的V族元素。
[0034]第二導電類型區域34形成后表面場，因此在半導體基板10的表面(更具體地講，后表面)處形成防止由于復合導致的載流子損耗的后表面場區域。
[0035]在這方面，第二導電類型區域34可包括包含與基極區域110