太阳能电池及其制造方法技术

提供了太阳能电池及其制造方法。在制造太阳能电池的方法中，在其受光表面上形成有防反光膜的ｐ型半导体基片装载入处理腔室。在这种情况，ｐ型半导体基片可以沿基片支撑体的边缘装载在处理多个基片的装置的基片支撑体上，在此状态下，ｐ型半导体基片的背面面朝上。然后在所述ｐ型半导体基片的背面上由ＡｌＯ、ＡｌＮ或ＡｌＯＮ形成具有负的固定电荷（ＮＦＣ）的特性的背面电场（ＢＳＦ）层。此时，可以通过在相对于喷头相对地旋转基片支撑体时，同时注入穿过各个气体注入单元的注入孔的铝源气体、第一净化气体、氧化剂气体和／或氮化剂气体，以及第二净化气体来形成ＢＳＦ层。此后，背面电极形成于ＢＳＦ之上，以使得背面电极与ＢＳＦ层电连接。

【技术实现步骤摘要】

以下描述涉及一种。
技术介绍
具有p-n结结构的太阳能电池是将太阳能转化为电能的半导体设备。在p-n结结 构中，载体的浓度梯度引起的扩散发生在P型半导体区域和η型半导体区域之间，而且载体 的扩散改变空间电荷以在P-n结结构中形成电场。当载体的扩散成分等于由电场引起的漂 移成分时，P-n结结构处于平衡。在p-n结结构的平衡中，当具有超过P-n结二极管的能带 隙的能量的光子入射到P-n结结构时，接收到光能的电子由价电带激发到传导带。结果是， 通过电子和空穴分别流入与外部电路连接的P-n结二极管的两端，产生电子空穴对且由太 阳能电池产生电流。为了提高太阳能电池的效率，即太阳能电池的光电转换效率，需要增加由光产生 的电子-空穴对的数量。为了提高电子-空穴对的数量，P-n结二极管需要利用具有优良 光电转换性能的材料制造。而且，也可能通过尽可能延长p-n结二极管中太阳光的传播路 径来增加电子-空穴对的数量。作为另一种方法，通过减少光相对于太阳能电池表面的反 射来吸收大量的太阳光到P-n结二极管中，使得光电转换效率得以提高。另一个用于提高太阳能电池效率的方法是阻止或减少产生于p-n结二极管的表 面上或p-n结二极管内的电子-空穴对的重组。如果由于电子-空穴对的重组使得电子-空 穴对中的一部分消失，那么尽管产生了大量的电子-空穴对，太阳能电池的光电转换效率 降低。为了避免电子和空穴的重组，需要在太阳能电池中形成用于将电子和空穴分别移动 至p-n结二极管两端的薄膜，或者增加产生的电子和空穴的寿命。传统地，为了增加太阳能电池的效率，使用了一种方法，在太阳能电池的正面形成 微小的凹凸，在其上形成具有SiNx的防反光膜，而且然后在太阳能电池的背面形成具有Al 浆的背面电场(BSF)层。微小的凹凸和防反光膜用作降低太阳能电池的受光表面上的太阳 光发射率。此外，防反光膜用作降低产生于太阳能电池正面的载体重组的速度，而且形成有 Al浆的背面电场层用作降低产生于太阳能电池背面的载体重组的速度。然而，传统的太阳能电池在提高光电转换效率上具有局限性。原因是由太阳光产 生的大量的电子-空穴对可能不能移向电子而且更具体地，由于用Al浆形成的BSF层的 不充足电场(insufficient electricfield)，较大量的载体在太阳能电池的背面重组。此 外，在传统太阳能电池中，入射到太阳能电池中的光子传播路径是短的，其进一步降低了电 子-空穴对的产生效率。
技术实现思路
以下描述涉及一种能够获得高光电转换效率的太阳能电池。还有，以下描述涉及一种制造能够获得高光电转换效率的太阳能电池的方法。在一个一般方面，提供了一种太阳能电池，包括P型半导体基片；在P型半导体基 片的受光表面的相对表面上利用Al化合物形成的背面电场(BSF)层；以及在BSF层形成背 面电极以与BSF层电连接。在另一个一般方面，提供了一种制造太阳能电池的方法，包括制备ρ型半导体基 片；在P型半导体基片的受光表面的相对面上利用铝化合物形成背面电场(BSF)层；以及 在BSF层上形成背面电极以与BSF层电连接。其他特征和方面在下述说明书、附图和权利要求中变得明显。附图说明图1是例示了太阳能电池实施例的剖视图。图2是显示背面电场(BSF)层是MO薄膜的太阳能电池的外量子效率(EQE)与 BSF层是Al浆的太阳能电池的外量子效率之间的对比结果的图示。图3是例示了图1中所示太阳能电池的改进实施例的剖视图。图4Α-4Ε是用于解释制造太阳能电池的方法的实施例的剖视图。图5例示了可以用于形成BSF层的单基片处理装置的实施例。图6是涉及用于利用原子层沉积(ALD)工艺形成AW薄膜的工艺气体的时序图。图7是显示了用于解释在ALD工艺中，通过其注入孔分组为几个气体注入部的喷 头注入用于形成AW薄膜的工艺气体的实施例的图示。图8例示了多基片处理装置的实施例。图9Α和图9Β例示了多基片处理装置的一种结构。图IOA和图IOB例示了多基片处理装置的另一实施例的一种结构。通过附图和详细说明，除非有其他描述，相同的附图标记将理解为指代相同的部 件、特征和结构。这些部件的相对尺寸和描述为了清楚、阐述和方便可以改变。具体实施例方式下面的描述用于帮助读者获得此处描述的方法、装置、和/或系统的全面理解。相 应地，本领域技术人员可以对这里描述的方法、装置、和/或系统进行各种改变、变形和等 价替换。而且，为了清楚和简要，熟知的功能和结构描述可以省略。图1是例示太阳能电池A的实施例的剖视图。参考图1，太阳能电池A包括半导体基片10c，扩散层20b形成于半导体基片IOc的 上层，例如，P型硅(Si)基片。扩散层20b可以通过注入诸如含磷的杂质到半导体基片IOc 中形成。半导体基片IOc可以是多晶半导体基片、单晶半导体基片或无定形半导体基片。防反光膜30a形成于扩散层20b上。防反光膜30a可以由SiNx制成，但不限于此。 上电极图形52形成于防反光膜30a上，而且上电极图形52可以与扩散层20b形成欧姆接 触。上电极图形52可以由诸如Ag、Cu等导电材料制成。太阳能电池A的光接收层，例如，半导体基片IOc的表面，扩散层20b和防反光膜30a具有微小的凹凸结构以加宽光接收区 域，从而增加入射太阳光的吸光性。背面电场(BSF)层40a形成于半导体基片IOc的受光表面的相对表面上，也就是 说，在半导体基片IOc的背面。BSF层40a可以是由Al化合物制成的单层薄膜、如A10。或 者，BSF层40a可以是由AlN或AlON制成的单层薄膜或者由AlN和AlON制成的复合薄膜。 BSF层40a用作防止由于背面的电子和空穴的重组导致的效率降低，更具体地，在半导体基 片IOc和BSF层40a之间的界面中，而且BSF层40a也可以用作钝化层。背面电极M形成 于BSF层40a上。背面电极M可以由Al浆形成，但不限于此。如上所述，BSF层40a可以是A10，AlN-和/或AlON薄膜。在这种情况下，BSF层 40a具有负的固定电荷(NFC)的特性。然而，A10, AlN和AlON薄膜中不是全部都具有NFC 特性，而且只有利用原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)工艺在150-400°C的温度范围 内形成的A10，AlN和AlON薄膜才具有足够的NFC特性。具有NFC特性的BSF层40a向太 阳能电池A的正面移动电子以阻止电子朝背面移动，而且也有助于将空穴移至太阳能电池 的背面。由AW薄膜等形成的BSF比由Al浆形成的BSF强度更大，这延长了电子-空穴对 的寿命。而且，由A10，AlN和/或AlON薄膜形成的BSF层40a相对于传播至太阳能电池 A中的光线提高内部反射效率，更具体地，长波长光长于900nm。光的内部反射效率的提高 延长了光子的移动路径，而且相应地增加了产生于半导体基片IOc和扩散层20b连接处的 电子-空穴对的数量。结果是，该太阳能电池与现有太阳能电池相比具有高的内量子效率 (IQE)。IQE代表入射到体内的光子的光电转换效率。因此，由Al化合物形成的BSF层40a比由Al浆形成的BSF层40a具有更优异的 反射效率的事实就可以通过对于外量子效率(EQE)的测量结果中得以验证。EQE代表光子 入射效率。图2是显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，包括：ｐ型半导体基片；在所述ｐ型半导体基片受光表面的相对表面上由铝的化合物形成的背面电场（ＢＳＦ）层；以及形成于所述ＢＳＦ层上以与所述ＢＳＦ层电连接的背面电极。

【技术特征摘要】
KR 2009-10-13 10-2009-0097453;KR 2010-9-17 10-20101.一种太阳能电池，包括 P型半导体基片；在所述P型半导体基片受光表面的相对表面上由铝的化合物形成的背面电场(BSF) 层；以及形成于所述BSF层上以与所述BSF层电连接的背面电极。2.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述BSF层具有负的固定电荷(NFC)的特性。3.如权利要求2所述的太阳能电池，其中，所述BSF层包括AlO薄膜、AlN薄膜和AlON 薄膜中的至少一种薄膜。4.如权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述BSF层包括AlO薄膜，以及置于所述ρ 型半导体基片与所述BSF层之间、由氧化物形成的保护层。5.如权利要求3所述的太阳能电池，其中，在所述BSF层与所述背面电极之间还设置有 覆盖层。6.如权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述BSF层包括AlN薄膜或AlON薄膜，且 所述AlN薄膜或AlON薄膜形成于所述ρ型半导体基片上。7.一种制造太阳能电池的方法，包括 制备P型半导体基片；在所述P型半导体基片受光表面的相对表面上由铝的化合物形成背面电场(BSF)层；以及在所述BSF层上形成背面电极以与所述BSF层电连接。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述BSF层包括AW薄膜、AlN薄膜和AlON薄膜中 的至少一种薄膜，且通过在150-400°C的温度范围内使用原子层沉积(ALD)或者化学气相沉积(CVD)处理 来实施沉积而形成所述AW薄膜、AlN薄膜和AlON薄膜。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述BSF层的形成包括 在放置于处理腔室内的基片支撑体上装载至少一个基片；以及从所述基片支撑体之上重复执行顺序注入铝源气体、第一净化气体、氧化剂或氮化剂 气体、以及第二净化气体的处理，以沉积所述AlO薄膜或AlN薄膜。10.如权利要求8所述的方法，其中，所述BSF层的形成包括在放置于所述处理腔室内的基片支撑体上装载至少一个基片；以及 从所述基片支撑体之上重复执行顺序注入铝源气体、第一净化气体、氧化剂气体和氮 化剂气体中的一种、第二净化气体、所述氧化剂气体和氮化剂气体中的另一种、以及第三净 化气体的处理，以沉积所述AlON薄膜。11.如权利要求8所述的方法，其中，所述BSF层的形成包括在放置于所述处理腔室内的基片支撑体上装载至少一个基片；以及 从所述基片支撑体之上重复执行顺序注入铝源气体、第一净化气体、氧化剂气体和氮 化剂气体中的一种、第二净化气体、所述铝源气体、第三净化气体、所述氧化剂气体和氮化 剂气体中的另一种、以及第四净化气体的处理，以沉积所述AlON薄膜。12.如权利要求8所述的方法，其中，所述BSF层的形成包括在放置于所述处理腔室内的基片支撑体上沿所述基片支撑体的周边装载多个基片；以及在相对于设置在所述基片支撑体之上的喷头相对地旋转所述基片支撑体时，重复执行 从所述喷头同时注入铝源气体、第一净化气体、氧化剂或氮化剂气体、以及第二净化气体的 处理，以沉积所述AlO薄膜或AlN薄膜，所述喷头包括多个气体注入单元。13.如权利要求8所述的方法，其中，所述BSF层的形成包括在放置于所述处理腔室内的基片支撑体上沿所述基片支撑体的周边装载多个基片；以及在相对于设置在所述基片支撑体之上的喷头相对地旋转所述基片支撑体时，重复执行 从所述喷头同时注入铝源气体、第一净化气体、氧化剂气体和氮化剂气体中的一种、第二净 化气体、所述氧化剂气体和氮化剂气体中的另一种、以及第三净化气体的处理，以沉积所述 AlON薄膜，所述喷头包括多个气体注入单元。14.如权利要求8所述的方法，其中，所述BSF层的形成包括在放置于所述处理腔室内的基片支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴相俊，朴成范，金颖俊，裵埈成，
申请(专利权)人：IPS有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]