光电元件、包含其的太阳能电池制造技术

本发明专利技术实施例提供一种光电元件及包含其的太阳能电池。该光电元件，包含：硅晶基材，其中该硅晶基材具有上表面、以及下表面，其中该上表面具有第一粗化结构(textured structure)，该第一粗化结构由多个角锥(pyramid)组成，每一角锥有二个以上的侧面(side face)，且每一侧面具有二侧边及一底边，其中每一侧面由低掺杂区域及高掺杂区域组成，且该高掺杂区域与该侧边紧密相邻，其中该多个角锥的高掺杂区域相互接触并构成电流通道网，以提升光电元件射极层的电流传输效能，达到增加发电流密度与提高光电转换效率的目标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种光电元件及包含其的太阳能电池。
技术介绍
由于全球能源的持续短缺且对于能源的需求与日俱增，因此如何提供环保且干净的能源便成为目前最迫切需要研究的议题。在各种替代性能源的研究当中，利用自然的太阳光经由光电能量转换产生电能的太阳能电池，为目前所广泛应用且积极研发的技术。太阳能电池利用具有PN接面(PN-Junction)的硅半导体基材，当照射太阳光后造成光伏效应(Photovoltaics)激发出游离电子。然而，在传统太阳能电池中，激发所产生的游离电子无特定的传输方向(以类似扩散的方式传输)，因此当电子传输至射极层时，已因半导体材料的阻抗而造成能量的部分损耗。基于上述，提供一种可改善上述现有技术缺点的太阳能电池，实为目前太阳能电池技术所迫切需要的。
技术实现思路
本专利技术提供一种光电元件及包含其的太阳能电池。由于该光电元件(或是太阳能电池)的表面具有一阻值较低的电流通道网，可在不减少发电面积的前提下，将照光所产生的电流，有方向性的由硅晶基材传输至电极，提升电流的收集效率及降低电流的传导损耗，提高太阳能电池的整体发电效能。根据本专利技术一实施例，本专利技术提供一种光电元件，包含：硅晶基材，其中该硅晶基材具有上表面、下表面。其中，该上表面具有第一粗化结构(textured structure)。该第一粗化结构由多个角锥(pyramid)组成，每一角锥有二个以上的侧面(side face)，且每一侧面具有二侧边及一底边，其中每一
侧面由低掺杂区域及高掺杂区域组成，且该高掺杂区域与该侧边紧密相邻，其中该多个角锥的高掺杂区域相互接触并构成电流通道网。根据本专利技术另一实施例，本专利技术提供一种太阳能电池，包含：硅晶基材，其中该硅晶基材具有上表面、下表面。该上表面具有第一粗化结构(textured structure)，其中该第一粗化结构由多个角锥(pyramid)组成，每一角锥有二个以上的侧面(side face)，且每一侧面具有二侧边及一底边，其中每一侧面由低掺杂区域及高掺杂区域组成，且该高掺杂区域与该侧边紧密相邻，其中该多个角锥的高掺杂区域相互接触并构成电流通道网。第一电极，设置于该硅晶基材的上表面，与该第一粗化结构接触。以及，第二电极，设置于该硅晶基材的下表面。附图说明图1是根据本专利技术一实施例所述的光电元件的示意图。图2是图1所述的光电元件的粗化结构的角锥的放大示意图。图3是根据本专利技术一实施例所述的光电元件的仰视图。图4是本专利技术另一实施例所述的光电元件的粗化结构的角锥的放大示意图。图5是根据本专利技术其他实施例所述的光电元件的仰视图。图6是根据本专利技术一实施例所述的光电元件的剖面示意图。图7是根据本专利技术一实施例所述的太阳能电池的示意图。图8A至8G是根据本专利技术一实施例所述的光电元件的制造流程图。图9A至9B是图8D所述的角锥16A沿方向X的剖面结构示意图。图10A至10B是根据本专利技术一实施例所述的太阳能电池的制造流程图。图11及12是以二次离子质谱仪(SIMS)对实施例1所得的硅晶太阳能电池在不同深度进行测量的结果。图13是不同浓度掺质对硅基材电阻率的影响。图14为经蚀刻后的硅芯片的扫描式电子显微镜(SEM)图谱。图15为实施例1所述的硅晶太阳能电池其剖面扫描式电子显微镜(SEM)图谱。需要说明的是，在不同的特征中所对应的数字和符号，除非另有注记，
一般而言视为对应部分。所绘示的特征清楚地标明了具体实施方式的相关态样，且其并不一定依比例绘制。【附图标记说明】10 光电元件；11 上表面；12 硅晶基材；13 下表面；16、16A、16B 角锥；21 顶角；23 侧边；24 侧面；24A 高掺杂区域；24B 低掺杂区域；25 底边；28 金属线；40、40A 掩膜层；50-54 深度；60-64 深度；41 等向性蚀刻；100 太阳能电池；101 第一电极；103 第二电极；111 第一粗化结构；131 第二粗化结构。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术揭露一种光电元件及包含其的太阳能电池。该光电元件可包含：硅晶基材，其中该硅晶基材具有上表面及下表面。该硅晶基材可为单晶硅
基材或多晶硅基材。其中，该上表面具有第一粗化结构(textured structure)。该第一粗化结构由多个角锥(pyramid)组成。该多个角锥可独立为三角锥(triangular pyramid)、四角锥(quadrangular pyramid)、五角锥(pentagonal pyramid)、或六角锥(hexagonal pyramid)，但并不以此为限，且该多个角锥可具有相同或不同尺寸。值得注意的是，该角锥每一侧面由低掺杂区域及高掺杂区域组成，而该多个角锥的高掺杂区域相互接触并构成电流通道网。请参照图1，显示本专利技术一实施例所述的光电元件10。该光电元件10具有硅晶基材12，该硅晶基材12具有上表面11及下表面13。该硅晶基材12具有第一导电性(可为n型或p型导电性，例如p型导电性)，厚度介于约50μm至500μm之间。其中，该上表面11具有第一粗化结构(textured structure)111。在此实施例中，该第一粗化结构(textured structure)111可由多个四角锥16组成，其中该多个四角锥16的尺寸可为相同或不同。请参照图2，为图1所述的四角锥16的放大示意图。该四角锥16具有一个顶角(top vertex)21及四个侧面24，每一个侧面具有二个侧边23以及一个底边25，其中每一侧面24由高掺杂区域24A及低掺杂区域24B组成，而任两相邻的四角锥16以底边25相迭的方式相互接触。其中，该侧边23及该底边25的长度可介于约3μm至20μm之间。值得注意的是，在每一个侧面24的该高掺杂区域24A，与该侧面的该侧边23紧密相邻；而且，该四角锥16每一侧面的该高掺杂区域相交于该顶角(top vertex)21。该高掺杂区域24A的面积可占该侧面24总面积约5％至25％，若低于下限值，因为高掺杂区24A串接形成的低电阻发电流通道网面积太小或不连续，无法达到提升导电的效果；反之，若高于上限值，则高掺杂区24A的面积占比太高，高掺杂相对会降低光伏发电压，过多的牺牲可作为低掺杂的高发电电压的面积。该高掺杂区域24A及该低掺杂区域24B具有第二导电性(可为p型或n型导电性，例如n型导电性)。举例来说，若该硅晶基材为p型导电性，则该高掺杂区域24A及该低掺杂区域24B为n型导电性(例如以磷渗入硅晶层)；另一方面，若该硅晶基材为n型导电性，则该高掺杂区域24A及该低掺杂区域24B为p型导电性(例如以硼渗入硅晶层)。如此一来，当该光电元件照光后，该硅晶基材与该第一粗化结构的低掺杂区域24B(或该高
掺杂区域24A)间产生P-N接面(P-N junction)，因此产生第一驱力，将载子(例如电子)由该硅晶基材传输至该低掺杂区域24B(或该高掺杂区域24A)。该高掺杂区域的表面掺杂浓度可介于约5E+20atoms/cm3至8E+22atoms/cm3，且该低掺杂区域的表面掺杂浓度可介于约1E+19atoms\本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电元件，其特征在于，包含：硅晶基材，其中该硅晶基材具有上表面、以及下表面，其中该上表面具有第一粗化结构(textured structure)，该第一粗化结构由多个角锥(pyramid)组成，每一角锥有二个以上的侧面(side face)，且每一侧面具有二侧边及一底边，其中每一侧面由低掺杂区域及高掺杂区域组成，且该高掺杂区域与该侧边紧密相邻，其中该多个角锥的高掺杂区域相互接触并构成电流通道网。

【技术特征摘要】
2015.01.12 TW 1041009071.一种光电元件，其特征在于，包含：硅晶基材，其中该硅晶基材具有上表面、以及下表面，其中该上表面具有第一粗化结构(textured structure)，该第一粗化结构由多个角锥(pyramid)组成，每一角锥有二个以上的侧面(side face)，且每一侧面具有二侧边及一底边，其中每一侧面由低掺杂区域及高掺杂区域组成，且该高掺杂区域与该侧边紧密相邻，其中该多个角锥的高掺杂区域相互接触并构成电流通道网。2.如权利要求1所述的光电元件，其中该硅晶基材具有第一导电性，而该低掺杂区域及该高掺杂区域具有第二导电性。3.如权利要求1所述的光电元件，其中该多个角锥择自由三角锥(triangular pyramid)、四角锥(quadrangular pyramid)、五角锥(pentagonal pyramid)、及六角锥(hexagonal pyramid)所组成的族群。4.如权利要求1所述的光电元件，其中该硅晶基材为单晶硅基材或多晶硅基材。5.如权利要求1所述的光电元件，其中该高掺杂区域的表面掺杂浓度介于5E+20atoms/cm3至8E+22atoms/cm3之间。6.如权利要求1所述的光电元件，其中该低掺杂区域的表面掺杂浓度介于1E+19atoms/cm3至5E+21atoms/cm3之间。7.如权利要求1所述的光电元件，其中该高掺杂区域的表面掺杂浓度与该低掺杂区域的表面掺杂浓度比介于5倍至1000倍之间。8.如权利要求1所述的光电元件，其中该高掺杂区域的掺杂剖面纵深分析，掺杂浓度1E+21atoms/cm3的掺杂分布深度介于20nm至100nm。9.如权利要求1所述的光电元件，其中该高掺杂区域的掺杂剖面纵深分析，掺杂浓度1E+20atoms/cm3的掺杂分布深度介于80nm至200nm。10.如权利要求1所述的光电元件，其中该高掺杂区域的面积占该侧面总面积的5％至25％。11.如权利要求1所述的光电元件，其中该角锥具有顶角(top vertex)，且该角锥每一侧面的该高掺杂区域相交于该顶角。12.如权利要求1所述的光电元件，其中当该光电元件照光后，该硅晶基材与该第一粗化结构的低掺杂区域间产生第一驱力，将载子由该硅晶基材传输至该低掺杂区域。13.如权利要求11所述的光电元件，其中当该光电元件照光后，该低掺杂区域及该高掺杂区域间产生第二驱力，将载子由该低掺杂区域传送至该高掺杂区域。14.如权利要求1所述的光电元件，还包含：金属网，包含多条金属线，每一金属线形成于每一角锥的该侧边上，并与该高掺杂区域直接接触。15.如权利要求13所述的光电元件，其中当该光电元件照光后，该高掺杂区域与该金属线间产生第三驱力，将载子由该高掺杂区域传送至该金属线。16.如权利要求1所述的光电元件，还包含：第二粗化结构(textured structure)配置于该下表面。17.如权利要求1所述的光电元件，其中该侧边及该底边的长度介于3μm至20μm之间。18.如权利要求1所述的光电元件，其中该硅晶基材的厚度介于50μm至500μm之间。19.一种太阳能电池，其特征在于，包含：硅晶基材，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：厉文中，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71