太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及太阳能电池，更具体地讲，涉及一种具有隧穿结构的太阳能电池。
【背景技术】
[0002]近年来，随着诸如石油和煤的传统能源正在耗尽，对取代这些能源的替代能源的关注正在上升。其中，作为将太阳能转换成电能的下一代电池，太阳能电池引起相当大的关注。
[0003]这种太阳能电池通过根据设计形成各种层和电极来制造。可根据各种层和电极的设计来确定太阳能电池的效率。应该克服低效率以使得太阳能电池能够投入实际使用。因此，应该设计各种层和电极以使得太阳能电池效率最大化。
【发明内容】
[0004]本发明的实施方式提供了一种具有增强的效率的太阳能电池。
[0005]根据本发明的实施方式的太阳能电池包括:半导体基板；隧穿层，其在所述半导体基板的一个表面上；在所述隧穿层上的第一导电类型区域，该第一导电类型区域具有第一导电类型；在所述隧穿层上的第二导电类型区域，该第二导电类型区域具有第二导电类型；第一电极和第二电极，所述第一电极连接到第一导电类型区域，所述第二电极连接到第二导电类型区域。所述隧穿层包括第一部分和第二部分。所述第一部分被设置为与第一导电类型区域和第二导电类型区域的至少一部分对应并且具有第一厚度。所述第二部分的至少一部分被设置为与第一导电类型区域与第二导电类型区域之间的边界部分对应。所述第二部分具有大于所述第一厚度的第二厚度。
【附图说明】
[0006]从下面结合附图进行的详细描述，本发明的以上和其它目的、特征以及其它优点将更清楚地理解，附图中:
[0007]图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的截面图；
[0008]图2是图1所示的太阳能电池的局部后视平面图；
[0009]图3a至图3i是示出根据本发明的实施方式的太阳能电池的制造方法的截面图；
[0010]图4a和图4b是示出根据本发明的修改实施方式的太阳能电池的制造方法的用于形成隧穿层的工艺的截面图；
[0011]图5是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图；
[0012]图6是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图；
[0013]图7是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图；
[0014]图8是图7所示的太阳能电池的局部后视平面图；以及
[0015]图9是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图。
【具体实施方式】
[0016]现在将详细描述本发明的实施方式，其示例示出于附图中。然而，本发明可按照许多不同的形式具体实现，并且不应被解释为限于本文所阐述的本发明的实施方式。
[0017]附图中仅示出了构成本发明的特征的元件，为了描述清晰起见，不是本发明的特征的其它元件本文将不描述并且被从图中省略。相似的标号始终指代相似的元件。在附图中，为了例示清晰和方便起见，构成元件的厚度、面积等可能被夸大或缩小。本发明不限于所示的厚度、面积等。
[0018]还将理解，贯穿本说明书，当一个元件被称作“包括”另一元件时，术语“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，将理解，当诸如层、区域或板的一个元件被称作“在”另一元件“上”时，这一个元件可直接在所述另一元件上，并且也可存在一个或更多个中间元件。相反，当诸如层、区域或板的一个元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在一个或更多个中间元件。
[0019]下文中将参照附图详细地描述根据本发明的实施方式的太阳能电池。
[0020]图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的截面图，图2是图1所示的太阳能电池的局部后视平面图。
[0021]参照图1和图2，根据本发明的实施方式的太阳能电池100包括半导体基板10(其包括基极区域110)、在半导体基板10上的隧穿层20、在隧穿层20上的导电类型区域32和34以及连接到导电类型区域32和34的电极42和44。在这种情况下，导电类型区域32和34可包括具有第一导电类型的第一导电类型区域32和具有第二导电类型的第二导电类型区域34。势皇区域36可设置在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间。电极42和44可包括连接到第一导电类型区域32的第一电极42和连接到第二导电类型区域30的第二电极44。太阳能电池100还可包括钝化层24、防反射层26、绝缘层40等。这将更详细地描述。
[0022]半导体基板10可包括基极区域110，该基极区域110包含掺杂浓度相对低的第二导电类型掺杂物(掺杂物中)以具有第二导电类型。基极区域110可包括包含第二导电类型掺杂物的晶体半导体。例如，基极区域110可包括包含第二导电类型掺杂物的单晶或多晶半导体(例如，单晶硅或多晶硅)。具体地讲，基极区域110可以是包含第二导电类型掺杂物的单晶半导体(例如，单晶晶片，更具体地讲，单晶硅晶片)。当基极区域110包括单晶娃时，太阳能电池100是单晶娃太阳能电池。太阳能电池100基于包括具有尚度的结晶性而很少有缺陷的单晶硅的基极区域110或半导体基板10，因此，太阳能电池100具有增强的电特性。
[0023]第二导电类型掺杂物可为η型或p型。例如，当基极区域110为η型时，使用ρ型的第一导电类型区域32来形成结(例如，二者间设置有隧穿层20的ρη结)，所述结通过光电转换来形成载流子，其中基极区域110具有较宽的面积，因此光电转换区域可增大。另夕卜，在这种情况下，具有较宽的面积的第一导电类型区域32有效地收集具有相对慢的移动速率的空穴，因此，可进一步改进光电转换效率。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。
[0024]另外，半导体基板10在其前表面处可包括前表面场区域130。前表面场区域130可具有与基极区域110相同的导电类型以及比基极区域110更高的掺杂浓度。
[0025]在本发明的实施方式中，前表面场区域130是通过利用第二导电类型掺杂物以相对高的掺杂浓度对半导体基板10进行掺杂而形成的掺杂区域。因此，前表面场区域130构成包括第二导电类型的结晶(单晶或多晶)半导体的半导体基板10。例如，前表面场区域130可形成为第二导电类型的单晶半导体基板(例如，单晶硅晶片基板)的一部分。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。因此，前表面场区域130可通过利用第二导电类型掺杂物对与半导体基板10分离的半导体层(例如，非晶半导体层、微晶半导体层或多晶半导体层)进行掺杂来形成。在本发明的另一实施方式中，前表面场区域130可以是这样的场区域，其类似于通过由与半导体基板10相邻形成的层(例如，钝化层24和/或防反射层26)的固定电荷掺杂而形成的区域来起作用。例如，当基极区域110为η型时，钝化层24可包括具有固定的负电荷的氧化物(例如，氧化铝)以在基极区域110的表面处形成反转层。该反转层可用于场区域。在这种情况下，半导体基板10不包括附加掺杂区域并且由基极区域110组成，因此，半导体基板10的缺陷可最小化。可利用各种其它方法形成具有各种结构的前表面场区域130。
[0026]在本发明的实施方式中，半导体基板10的前表面可被纹理化以具有角锥等形式的不平表面(或者突出部分和/或凹陷部分)。通过纹理化工艺，在半导体基板110的前表面处形成不平部分，因此其表面粗糙度增大，由此可降低入射在半导体基板110的前表面上的光的反射率。因此，到达由基极区域110和第一导电类型区域32所形成的ρη结的光的量可增加，结果，可使光损失最小化。
[0027]此外，半导体基板110的后表面可以是相对平滑和平坦的表面，其通过镜面抛光等形成并具有比半导体基板110的前表面低的表面粗糙度。如本发明的实施方式中，当第一导电类型区域32和第二导电类型区域34 —起形成在半导体基板10的后表面上时，太阳能电池100的特性可根据半导体基板10的后表面的特性而极大地变化。由于在半导体基板10的后表面处没有形成经纹理化的不平部分，所以钝化特性可增强，因此，太阳能电池100的特性可增强。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。在一些情况下，可通过纹理化在半导体基板10的后表面处形成不平部分。另外，可存在各种修改。
[0028]隧穿层20可形成在半导体基板10的后表面上。隧穿层20充当电子和空穴的一种势皇。因此，少数载流子无法穿过隧穿层20。此外，多数载流子在与隧穿层20相邻的部分处累积，然后，具有预定能量的多数载流子穿过隧穿层20。在这种情况下，具有预定能量的多数载流子可通过隧穿效应容易且平滑地穿过隧穿层20。另外，隧穿层20还充当用于防止导电类型区域32和34的掺杂物扩散到半导体基板10中的扩散势皇。
[0029]在本发明的实施方式中，隧穿层20可具有厚度彼此不同的第一部分201和第二部分202。将在描述导电类型区域32和34以及势皇区域36之后更详细地描述具有第一部分201和第二部分202的隧穿层20。
[0030]导电类型区域32和34可设置在隧穿层20上。更具体地讲，导电类型区域32和34可包括:第一导电类型区域32，其包括第一导电类型掺杂物因此具有第一导电类型；以及第二导电类型区域34，其包括第二导电类型掺杂物因此具有第二导电类型。另外，势皇区域36可设置在第一导电类型区域32和第二导电类型区域34之间。
[0031 ] 第一导电类型区域32隔着隧穿层20与基极区域110形成ρη结(或ρη隧道结)，因此构成通过光电转换生成载流子的发射极区域。
[0032]在这方面，第一导电类型区域32可包括包含与基极区域110相反的第一导电类型掺杂物的半导体(例如，硅)。在本发明的实施方式中，第一导电类型区域32与半导体基板10分离地形成在半导体基板10上(更具体地讲，隧穿层20上)。第一导电类型区域32可形成为掺杂有第一导电类型掺杂物的半导体层。因此，第一导电类型区域32可形成为晶体结构不同于半导体基板10的半导体层以容易地形成在半导体基板10上。例如，第一导电类型区域32可通过利用第一导电类型掺杂物对可通过各种方法(例如，沉积等)容易地制造的非晶半导体、微晶半导体或多晶半导体(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)进行掺杂来形成。第一导电类型掺杂物可在形成半导体层时被包括在半导体层中，或者可在形成半导体层之后通过诸如热扩散、离子注入等的各种掺杂方法被包括在半导体层中。
[0033]在这方面，第一导电类型掺杂物可以是导电类型与基极区域110相反的任何掺杂物。即，当第一导电类型掺杂物为ρ型时，第一导电类型掺杂物可以是诸如B、Al、Ga、In等的III族元素。当第一导电类型掺杂物为η型时，第一导电类型掺杂物可以是诸如P、As、B1、Sb等的V族元素。
[0034]第二导电类型区域34形成后表面场，因此在半导体基板10的表面(更具体地讲，后表面)处形成防止由于复合导致的载流子损耗的后表面场区域。
[0035]在这方面，第二导电类型区域34可包括包含与基极区域110