专利名称：太阳能电池制造方法及根据该制造方法制造的太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池制造方法及根据该制造方法制造的太阳能电池。
背景技术：
太阳能电池是将太阳光转换为电能的装置，使用称为P型半导体、N型半导体的两种半导体发电。光照射到太阳能电池上，在内部产生电子和空穴，产生的电荷向P型半导体、N型半导体移动，并且根据此现象，在P型半导体与N型半导体之间产生电位差(光电动势)。 此时，若在太阳能电池上连接负载，则会出现电流流动。根据所使用的材质，太阳能电池大致分为使用硅材质的太阳能电池和使用化合物材质的太阳能电池；进一步地，硅材质的太阳能电池分为单晶及多晶的结晶系硅和非结晶系硅。目前，通常用作太阳能发电系统的大部分是硅材质的太阳能电池。尤其，由于转换效率高、稳定性高，广泛使用结晶系硅材质的单晶及多晶太阳能电池。其中，单晶硅材质的太阳能电池虽然具有效率高的优点，但是，具有制造成本高的缺点。相对于此，多晶硅材质的太阳能电池与单晶硅基板相比，虽然具有效率低的缺点， 但是具有制造成本低并可以大量生产容易的优点。如上所述，结晶系硅材质的太阳能电池、尤其是多晶硅材质的太阳能电池，由于具有制造成本低并大量生产容易的优点，因此需求量增加，为了完善效率低的缺点，需要研究多种解决方案。另外，硅基板为单晶硅时，以引上法等形成；硅基板为多晶硅时，使用线状锯 (saw)等，切割由铸造法形成的硅锭而制造。但是，在切割硅锭的过程中，基板表面会产生裂纹等表面损伤，若不去除这种表面损伤，则存在太阳能电池转换效率降低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供多晶硅材质的太阳能电池制造方法、太阳能电池制造方法及根据该制造方法制造的太阳能电池，通过切割的基板表面去除表面损伤之后，形成多个微突起来降低反射率，从而能够提高太阳能电池的效率。为实现所述的本发明的目的，本发明提供太阳能电池制造方法，包括SDR步骤， 从由硅锭切割而成的多晶硅基板的表面去除表面损伤；表面粗化(Texturing)步骤，所述的SDR步骤之后，在基板的受光面上形成多个微突起。所述SDR步骤之后的基板，优选为由各基板的边缘所形成的形状的理想面积，与基板的实际表面积的比值大于1.00、小于1. 11。
所述SDR步骤之后的基板，优选为从各基板表面任意选择地点选择 1. OOcmX 1. OOcm的正方形时，选择地点的实际表面积大于1. 00cm2、小于1. 11cm2。并且，所述表面粗化步骤之后的基板，优选为第一虚拟线的长度与第二虚拟线的长度的比值大于1.00、小于1. 11，所述的第一虚拟线的长度是指在基板的边缘截断时，连接截面中位于一端的微突起的第一顶点至位于另一端微突起的第二顶点的距离；所述的第二虚拟线的长度是指沿截面连接所述的第一顶点至第二顶点的各微突起顶点的距离。并且，所述表面粗化步骤之后的基板，优选为第一虚拟线的长度与第二虚拟线的长度的比值大于1.00、小于1. 11，所述的第一虚拟线的长度是在基板表面的任意地点以 1. OOcm的直线截断时，连接截面中位于一端的微突起的第一顶点至位于另一端微突起的第二顶点的距离；所述的第二虚拟线的长度是指沿截面连接所述的第一顶点至第二顶点的各微突起顶点的距离。所述SDR步骤之后，能够形成多个凸部，所述的凸部具有相比由所述的表面粗化步骤形成的微突起更宽的宽度。并且，从所述凸部的峰顶至相邻峰谷的水平距离为W，从顶峰至峰谷的垂直距离称为H，R = Η/ff时，所述SDR步骤之后的基板优选为在各基板的边缘截断时，沿该截面与各凸部相对应的R平均值大于0. 00、小于0. 50。并且，从所述凸部的峰顶至相邻峰谷的水平距离为W，从峰顶至峰谷的垂直距离为 H, R = Η/ff时，所述SDR步骤之后的基板优选为在各基板表面的任意地点以1. OOcm的直线截断时，该截面中与各凸部对应的R的平均值大于0. 00、小于0. 50。所述微突起优选形成为其宽度及高度分别小于2 μ m，所述的微突起更优选形成为其宽度及高度分别小于ι μ m。所述微突起优选形成为其宽度与高度的纵横比值小于2. 0。所述的SDR步骤可以由如NaOH水溶液或KOH水溶液等碱性水溶液实施。所述的表面粗化步骤能够由反应性离子蚀刻实施。本发明还提供根据所述的太阳能电池制造方法所制造的太阳能电池。根据本发明的太阳能电池制造方法具有如下优点通过SDR步骤去除如裂纹等表面损伤之后，在受光面上形成微突起，从而能够显著提高太阳能电池的转换效率。尤其，为能够高效制造太阳能电池，本发明在每个步骤提供最佳的数值条件，通过最佳的工序条件，具有能够制造转换效率大幅提高的太阳能电池的优点。
图1是太阳能电池的一实施例的概念示意图。图2是实施SDR步骤及表面粗化步骤之后的基板截面的部分截面图。图3是显示SDR步骤之后的形状的概略示意图。图4是本发明的太阳能电池制造方法中实施表面粗化步骤的蚀刻装置剖视图。
具体实施例方式以下结合附图，对根据本发明的太阳能电池制造方法及其制造方法制造的太阳能电池进行详细说明。根据本发明的太阳能电池制造方法包括SDR步骤，从硅锭切割的多晶硅基板的表面去除表面损伤；表面粗化(Texturing)步骤，SDR步骤之后，在基板的受光面形成多个微突起220。太阳能电池首先，就本发明适用的太阳能电池进行如下简要说明。如1图所示，作为本发明适用的太阳能电池100的一实施例，包括硅基板110 ；半导体层120，形成于硅基板110的受光面上；防反射膜130，形成于半导体层120上；第一电极140，形成于防反射膜130上；以及第二电极150，形成于硅基板110的底面上。硅基板110是多晶硅，具有P型或N型半导体特性。此时，半导体层120所具有的半导体特性与硅基板110的半导体特性相反。其中，硅基板110切割硅锭而制造。另外，作为降低受光面的反射率来提高效率的方法，优选地，对硅基板110进行受光面粗化，即，在受光面上形成多个微突起220。通过后述的如反应离子蚀刻(Reactive Ion Etching)等干蚀刻在硅基板110的表面形成微突起220。SDR 步骤SDR步骤是，在由硅锭切割而成的基板110的表面，去除切割过程中形成的表面损伤的步骤。SDR步骤由如NaOH水溶液或KOH水溶液等湿蚀刻的碱性水溶液实施，其中，可根据工序条件等适当选择NaOH或KOH水溶液中NaOH或KOH的浓度。尤其，如图1至图3所示，SDR步骤之后形成多个凸部210，所述的凸部210具有与由后述的表面粗化步骤所形成的微突起220相比还宽的宽度。SDR步骤的目的在于，在基板110的受光面上去除裂纹等而形成平坦的面，完全平坦化基板110是不可能的，不可避免地形成如图2及图3所示的凸部210。基板110经过SDR步骤去除裂纹等，在基板110的表面上平缓地形成凸部210。另外，从后述的实验结果可以看出，实施SDR步骤之后形成凸部210，实施表面粗化步骤之后形成微突起220，太阳能电池的转换效率将根据SDR步骤或表面粗化步骤实施之后的基板110的表面特性而发生变化。S卩，如图2所示，从凸部210的峰顶至相邻峰谷的水平距离为W，从峰顶至峰谷的垂直距离为H，R = Η/ff时，优选为在基板110表面的任意地点以1. OOcm的直线截断时，从该截面对应各凸部210的R的平均值(H1/W1、H2/W2、..)大于0.00、小于0. 50。换言之，从凸部210的峰顶至相邻峰谷的水平距离为W，从峰顶至峰谷的垂直距离为H，R = H/ff时，优选为在基板110的边缘截断时，沿该截面与各凸部210相对应的R的平均值大于0. 00、小于0. 50。其中，水平距离是指与基板110的表面平行的水平方向距离。并且，如图3所示，SDR步骤及表面粗化步骤之后的基板110优选为由基板110的边缘所形成的形状的理想面积Aideal,与基板110的实际表面积Aral的比值大于1. 00、小于 1. 11。换言之，SDR步骤及表面粗化步骤之后的基板110优选为从基板110表面的任意选择地点选择1. OOcmXl. OOcm的正方形时，选择地点的实际表面积大于1. OOcm2、小于 1. Ilcm20并且，若以长度条件描述如上所述的面积条件，那么SDR步骤及表面粗化步骤之后的基板110优选为第一虚拟线的长度与第二虚拟线的长度的比值大于1.00、小于1. 11，所述的第一虚拟线的长度是指在基板110的边缘截断时，连接截面中位于一端的微突起 220的第一顶点至位于另一端的微突起220的第二顶点的距离；所述的第二虚拟线的长度是指沿截面连接从第一顶点至第二顶点的各微突起220顶点的距离。换言之，SDR步骤及表面粗化步骤之后的基板110优选为第一虚拟线的长度与第二虚拟线的长度的比值大于1.00、小于1. 11，所述的第一虚拟线的长度是指在基板110表面的任意地点，以1. OOcm的直线截断时，连接截面中位于一端的微突起的第一顶点至位于另一端的微突起220的第二顶点的距离；所述的第二虚拟线的长度是指沿截面连接从第一顶点至第二顶点的各微突起220顶点的距离。其中，限定SDR步骤之后或表面粗化步骤之后的基板110数值条件，是因为SDR步骤之后的基板110不均勻，根据位置产生色差而导致外观差，并且色差导致太阳能电池效率降低。另外，作为SDR步骤的工序条件的一例，本实施例(实验例)中在大约85°C的温度下，将基板110在25%重量百分比的NaOH水溶液中浸泡数分钟来实施湿蚀刻。表面粗化步骤表面粗化步骤是实施SDR步骤之后，在基板110的表面形成多个微突起220来粗化受光面的步骤。由如反应离子蚀刻等干蚀刻实施表面粗化步骤，用于实施表面粗化步骤的蚀刻装置如图4所示。蚀刻装置300被设置为通过干蚀刻在基板110的受光面形成微突起220，如图4所示，包括真空腔室310，形成有腔门320 ；载体支撑部330，设置于真空腔室310中，直接或通过载体230支撑基板110 ；气体喷射部340，设置于载体支撑部330上侧，喷射气体；电源施加部，施加电源使真空腔室310内部能够形成等离子。真空腔室310被设置为可相互分离地结合形成真空空间以便实施干蚀刻，其可具有多种结构。载体支撑部330被设置为直接或通过载体230支撑基板110，硅基板110装载在载体230上时，载体230搭载于载体支撑部330上。其中，载体230被设置为装载多个基板 110并移送基板110，可具有多种结构。气体喷射部340被设置为在真空腔室310内喷射气体以实施干蚀刻，其可具有多种结构。电源施加部被设置为施加电源从而在真空腔室310内能够形成等离子以实施干蚀刻，根据工序，例如，可以构成为使真空腔室310及气体喷射部340接地，并对至载体支撑部330施加RF电源360等，但也可形成多种结构。并且，在以形成有多个通孔的覆盖板覆盖所述基板的状态下实施干蚀刻以在基板 110的受光面上均勻地形成多个微突起220。此时，实施表面粗化步骤的工序条件根据基板110的材质、太阳能电池的结构等， 可具有多种结构。对形成多个微突起220的工序条件的一实施例(实验例)说明如下注入于真空腔室310中的气体是包括F及Cl气体，例如，可以包括CHF3、Cl2, 02、 SF6 等气体，可使用 18 25sccm 的 CHF3、48 52sccm 的 Cl2、9 Ilsccm 的 02、75 82sccm的sf6。其中，还能包括H2O。反应压力大约为7Pa 81 左右，所施加的电源大约为500W左右，工序时间大约为3分钟 10分钟左右。并且，如上所示，在基板110的受光面由干蚀刻形成微突起220之后，为了进行半导体层形成等后续工序，需去除附着在基板110上的化合物。去除附着在基板上的化合物的方法包括将基板110浸泡在装有如水等去除液的容器内之后施加超声波来去除化合物的方法；将基板110浸泡在装有HF水溶液的容器内去除化合物的方法。另外，由表面粗化步骤形成的微突起220优选被形成为其宽度及高度分别小于 2 μ m,更优选被形成为小于1 μ m。同时，微突起220优选被形成为其宽度与高度的纵横比值小于2. 0。因为，若微突起220的纵横比大，可能会破损，从而导致漏电流变大的问题。并且，在基板110的表面上形成多个微突起220之后，基板110依次由半导体层形成步骤、防反射膜形成步骤及电极形成步骤，制造成太阳能电池。具体实施例尤其，如下表所述，通过实验能够确认，以本发明所公开的实施SDR步骤之后的数
值条件对基板进行制造时，太阳能电池的转换效率显著提高。
权利要求
1.一种太阳能电池制造方法，其特征在于，包括SDR步骤，从多晶硅基板的表面去除表面损伤，所述多晶硅基板由硅锭切割而成；表面粗化步骤，在所述SDR步骤之后，在基板的受光面上形成多个微突起。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述SDR步骤之后的基板，由各基板的边缘所形成的形状的理想面积，与基板的实际表面积的比值大于1. 00、小于 1. 11。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述SDR步骤之后基板， 从各基板表面任意选择的地点中选择1. OOcmX 1. OOcm的正方形时，选择地点的实际表面积大于 1. 00cm2、小于 1. 11cm2。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述表面粗化步骤之后的基板，第一虚拟线的长度与第二虚拟线的长度的比值大于1. 00、小于1. 11，其中所述的第一虚拟线的长度是指在基板的边缘截断时，连接截面中位于一端的微突起的第一顶点至位于另一端的微突起的第二顶点的距离；所述的第二虚拟线的长度是指沿截面连接所述的第一顶点至第二顶点的各微突起顶点的距离。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述表面粗化步骤之后的基板，第一虚拟线的长度与第二虚拟线的长度的比值大于1.00、小于1. 11，其中所述的第一虚拟线的长度是指在基板表面的任意地点以1.00cm的直线截断时，连接截面中位于一端的微突起的第一顶点至位于另一端的微突起的第二顶点的距离；所述的第二虚拟线的长度是指沿截面连接从所述的第一顶点至第二顶点的各微突起的顶点的距离。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述SDR步骤之后，形成多个凸部，所述的凸部具有比由所述的表面粗化形成的微突起更宽的宽度。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池制造方法，其特征在于，从所述凸部的峰顶至相邻峰谷的水平距离为W、从峰顶至峰谷的垂直距离为H，R = Η/ff时，所述SDR步骤之后的各基板，在各基板的边缘截断时，沿所述截面与各凸部相对应的R的平均值大于0. 00、小于 0. 50。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池制造方法，其特征在于，从所述凸部的峰顶至相邻峰谷的水平距离为W，从峰顶至峰谷的垂直距离为H，R = H/ff时，所述SDR步骤之后的各基板，在各基板表面的任意地点以1. OOcm的直线截断时，该截面中与各凸部对应的R的平均值大于0. 00、小于0. 50。
9.根据权利要求1至8任意一项权利要求所述的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述的微突起被形成为宽度及高度分别小于2 μ m。
10.根据权利要求1至8任意一项权利要求所述的太阳能电池制造方法，其特征在于， 所述的微突起被形成为宽度与高度的纵横比值小于2. 0。
11.根据权利要求1至8任意一项权利要求所述的太阳能电池制造方法，其特征在于 所述的SDR由碱性水溶液实施。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述的碱性水溶液是 NaOH水溶液或KOH水溶液。
13.根据权利要求11所述的太阳能电池制造方法，其特征在于，所述的表面粗化步骤由反应离子蚀刻实施。
14.一种根据权利要求1至8任意一项所述的太阳能电池制造方法所制造的太阳能电池。
15.一种根据权利要求13所述的太阳能电池制造方法所制造的太阳能电池。
全文摘要
本发明涉及太阳能电池制造方法，所述的制造方法包括SDR步骤，从硅锭切割的多晶硅基板的表面去除表面损伤；表面粗化(Texturing)步骤，所述的SDR步骤之后，在基板的受光面上形成多个微突起。
文档编号H01L31/0216GK102479876SQ20101057094
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者金元求 申请人:金元求