异质结太阳能电池及其制造方法技术

一种异质结太阳能电池包含半导体基板、第一缓冲层、第二缓冲层、第二n型非晶半导体层、第二p型非晶半导体层、第一透明导电层以及第二透明导电层。其中，其制造方法主要是将第一缓冲层的第一n型非晶半导体层与第二缓冲层的第一p型非晶半导体层分别设置在半导体基板的第一表面与第二表面上，并对第一n型非晶半导体层与第一p型非晶半导体层以一掺杂气体等离子体处理制程进行处理。然后在第一n型非晶半导体层上形成第一本征非晶半导体层，以及在第一p型非晶半导体层上形成第二本征非晶半导体层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种异质结太阳能电池及其制造方法，尤指一种利用n型非晶半导体层与p型非晶半导体层以及本征非晶半导体层的组合做为缓冲层的异质结太阳能电池及其制造方法。
技术介绍
请参阅图1，图1为现有技术的异质结太阳能电池的结构示意图。如图所示，一异质结太阳能电池PA100包含一半导体基板PA1、一第一本征非晶硅半导体层PA2、一第二本征非晶硅半导体层PA3、一第二n型非晶硅半导体层PA4、一第二p型非晶硅半导体层PA5、一第一透明导电层PA6、一第二透明导电层PA7、一第一导电线PA8、一第二导电线PA9。半导体基板PA1掺杂有一第一型半导体，例如为n型半导体，且半导体基板PA1为一结晶硅半导体基板。第一本征非晶硅半导体层PA2与第二本征非晶硅半导体层PA3分别形成在半导体基板PA1的两侧。第二n型非晶硅半导体层PA4形成在第一本征非晶硅半导体层PA2上，且第二n型非晶硅半导体层PA4掺杂有第一型半导体；而第二p型非晶硅半导体层PA5形成在第二本征非晶硅半导体层PA3上，且第二p型非晶硅半导体层PA5掺杂有一第二型半导体，而第二型半导体例如为p型半导体。其中，通过在结晶硅半导体基板的两侧分别形成本征非晶硅半导体层与掺杂有第一型半导体或第二型半导体的非晶硅半导体层，可形成双层的异质结层，有效的增加太阳能电池的光电转换效率。然而，在实务运用上，由于第一本征非晶硅半导体层PA2与第二本征非晶硅半导体层PA3本身就会布满许多缺陷，因此会影响到电子与空穴的移动。为了解决本征非晶半导体层的缺陷问题，现有的技术更研发出利用氢离子改质的方式，在沉积形成本征层时通入高浓度的氢气去使本征非晶硅的悬空键与氢离子结合，进而减少缺陷的存在。此外，也有在本征层形成时进行掺杂微量的n型半导体或p型半导体，
以降低异质结太阳能电池整体的阻值，其中，虽然微掺杂的方式可以降低阻值，但却会使界面缺陷的浓度增加。
技术实现思路
有鉴在在现有技术中，通常是在结晶硅的半导体基板的两侧皆形成本征层与非晶半导体层以构成异质结的结构，其中本征层的功用在在钝化基板的悬空键(dangling bond)，并因其本体缺陷较少，因此能形成有效的异质结，进而显著提升电池的开路电压，然而，也因为本征层未掺杂有任何p型半导体或n型半导体，使得本征层本身的电阻较高。此外，由于本征层所带的界面固定电荷较小，因此场效应钝化的效果较差，影响电池的填充因子，导致异质结太阳能电池的效能会受到限制。而为了改善上述问题，现有技术利用微掺杂的方式去降低阻值并增强场效应的效果，但却会使界面缺陷浓度增加。缘此，本专利技术的主要目的是提供一种异质结太阳能电池及其制造方法，通过n型非晶半导体层与p型非晶半导体层的微掺杂配合掺杂气体等离子体处理来降低界面缺陷浓度、降低阻值与增强场效应的钝化效果。承上所述，本专利技术为解决现有技术的问题所采用的必要技术手段是提供一种异质结太阳能电池，包含一半导体基板、一第一缓冲层、一第二缓冲层、一第二n型非晶半导体层、一第二p型非晶半导体层、一第一透明导电层以及一第二透明导电层。半导体基板具有相对设置的一第一表面与一第二表面，且半导体基板掺杂有一第一型半导体。第一缓冲层设置在第一表面上，并且包含一第一n型非晶半导体层以及一第一本征非晶半导体层。第一n型非晶半导体层设置在第一表面上，且第一n型非晶半导体层的n型半导体掺杂浓度介于1×1014至1×1016原子/立方厘米。第一本征非晶半导体层设置在第一n型非晶半导体层上。第二缓冲层设置在第二表面上，并且包含一第一p型非晶半导体层以及一第二本征非晶半导体层。第一p型非晶半导体层设置在第二表面上，且第一p型非晶半导体层第一p型非晶半导体层的p型半导体掺杂浓度介于1×1014至1×1016原子/立方厘米。第二本征非晶半导体层设置在第一p型非晶半导体层上。第二n型非晶半导体层设置在第一缓冲层上，并掺杂有一第二型半导体。
第二p型非晶半导体层设置在第二缓冲层上，并掺杂有第一型半导体。第一透明导电层设置在第二n型非晶半导体层上。第二透明导电层设置在第二p型非晶半导体层上。如上所述，由于本专利技术是利用第一缓冲层的第一n型非晶半导体层与第二缓冲层的第一p型非晶半导体层的掺杂，以及对第一n型非晶半导体层与第一p型非晶半导体层进行等离子体处理，以使整体的电阻降低，并能有效的提升场效应的效果，且能减少界面缺陷浓度。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，第一n型非晶半导体层与第一p型非晶半导体层由非晶硅、非晶氮化硅、非晶氧化硅或非晶氧化铝所组成。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，第一本征非晶半导体层与第二本征非晶半导体层由非晶硅、非晶氮化硅、非晶氧化硅或非晶氧化铝所组成。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，半导体基板为一结晶硅基板。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，第一型半导体为n型半导体。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，第一n型非晶半导体层与第一p型非晶半导体层的厚度皆为0.1-10nm。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，第一本征非晶半导体层与第二本征非晶半导体层厚度皆为1-10nm。本专利技术为解决现有技术的问题，还提供一种异质结太阳能电池的制造方法，包含以下步骤：(a)提供一掺杂有一第一型半导体的半导体基板；(b)在半导体基板的一第一表面上形成一第一缓冲层的一第一n型非晶半导体层，第一n型非晶半导体层的n型半导体掺杂浓度介于1×1014至1×1016原子/立方厘米；(c)在第一n型非晶半导体层上形成第一缓冲层的一第一本征非晶半导体层；(d)在半导体基板的一第二表面上形成一第二缓冲层的一第一p型非晶半导体层，第一p型非晶半导体层的p型半导体掺杂浓度介于在1×1014至1×1016原子/立方厘米；(e)在第一p型非晶半导体层上形成第二缓冲层的一第二本征非晶半导体层；(f)在第一缓冲层上形成一第二n型非
晶半导体层；(g)在第二缓冲层上形成一第二p型非晶半导体层。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，在步骤(b)之后还包含一步骤(b1)，以掺杂气体处理第一n型非晶半导体层。较佳者，掺杂气体包含磷化氢气体、砷化氢气体、氮气与氢气其中的至少一种。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，在步骤(c)之后还包含一步骤(c1)，以掺杂气体处理第一p型非晶半导体层。较佳者，掺杂气体包含磷化氢气体、砷化氢气体、氮气与氢气其中的至少一种。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，步骤(h)先形成第一透明导电层后，再形成第二透明导电层。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，步骤(h)先形成第二透明导电层后，再形成第一透明导电层。由上述的必要技术手段所衍生的一附属技术手段为，步骤(h)同时形成第一透明导电层与第二透明导电层。本专利技术所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。附图说明图1为现有技术的异质结太阳能电池的结构示意图；图2显示本专利技术较佳实施例所提供的异质结太阳能电池的结构示意图；以及图3A与图3B为本专利技术较佳实施例所提供的异质结太阳能电池的制造方法步骤流程图。【符号说明】PA100 异质结太阳能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异质结太阳能电池，包含：一半导体基板，具有相对设置的一第一表面与一第二表面，且所述半导体基板掺杂有一第一型半导体；一第一缓冲层，设置在所述第一表面上，并且包含：一第一n型非晶半导体层，设置在所述第一表面上，且所述第一n型非晶半导体层的n型半导体掺杂浓度介于1×1014至1×1016原子/立方厘米；以及一第一本征非晶半导体层，设置在所述第一n型非晶半导体层上；一第二缓冲层，设置在所述第二表面上，并且包含：一第一p型非晶半导体层，设置在所述第二表面上，且所述第一p型非晶半导体层的p型半导体掺杂浓度介于1×1014至1×1016原子/立方厘米；以及一第二本征非晶半导体层，设置在所述第一p型非晶半导体层上；一第二n型非晶半导体层，设置在所述第一缓冲层上；一第二p型非晶半导体层，设置在所述第二缓冲层上；一第一透明导电层，设置在所述第二n型非晶半导体层上；以及一第二透明导电层，设置在所述第二p型非晶半导体层上。

【技术特征摘要】
1.一种异质结太阳能电池，包含：一半导体基板，具有相对设置的一第一表面与一第二表面，且所述半导体基板掺杂有一第一型半导体；一第一缓冲层，设置在所述第一表面上，并且包含：一第一n型非晶半导体层，设置在所述第一表面上，且所述第一n型非晶半导体层的n型半导体掺杂浓度介于1×1014至1×1016原子/立方厘米；以及一第一本征非晶半导体层，设置在所述第一n型非晶半导体层上；一第二缓冲层，设置在所述第二表面上，并且包含：一第一p型非晶半导体层，设置在所述第二表面上，且所述第一p型非晶半导体层的p型半导体掺杂浓度介于1×1014至1×1016原子/立方厘米；以及一第二本征非晶半导体层，设置在所述第一p型非晶半导体层上；一第二n型非晶半导体层，设置在所述第一缓冲层上；一第二p型非晶半导体层，设置在所述第二缓冲层上；一第一透明导电层，设置在所述第二n型非晶半导体层上；以及一第二透明导电层，设置在所述第二p型非晶半导体层上。2.如权利要求1所述的异质结太阳能电池，其中，所述第一n型非晶半导体层与所述第一p型非晶半导体层由非晶硅、非晶氮化硅、非晶氧化硅或非晶氧化铝所组成。3.如权利要求1所述的异质结太阳能电池，其中，所述第一本征非晶半导体层与所述第二本征非晶半导体层由非晶硅、非晶氮化硅、非晶氧化硅或非晶氧化铝所组成。4.如权利要求1所述的异质结太阳能电池，其中，所述第一型半导体为n型半导体。5.如权利要求1所述的异质结太阳能电池，其中，所述第一n型非晶半导体层与所述第一p型非晶半导体层的厚度为0.1-10nm。6.如权利要求1所述的异质结太阳能电池，其中，所述第一本征非晶半导体层与所述第二本征非晶半导体层的厚度为1-10nm。7.一种异质结太阳能电池的制造方法，包含以下步骤：(a)提供一掺杂有第一型半导体的半导体基板；(b)在所述半导体基板的一第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈芃，
申请(专利权)人：新日光能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71