太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池及其制造方法。根据本发明专利技术一种实施方式的制造太阳能电池的方法包括：制备具有第一导电类型杂质的半导体基板；将预非晶化元素离子注入到半导体基板的正面以形成非晶层；以及通过将第二导电类型杂质离子注入到半导体基板的正面形成发射层。该方法还包括用于激活第二导电类型杂质而对层的热处理。该方法还包括通过离子注入第一导电类型杂质，在半导体基板的背面处形成背面场层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，更具体地，涉及应用了离子注入方法的。
技术介绍
近来，由于如石油和煤炭的常规能源将在可预见的时间内耗尽的观点越来越深入人心，所以代替常规能源的替代能源所受到的关注逐渐提升。其中，太阳能电池作为利用半导体器件将太阳能直接转换为电能的新一代电池成为被关注的焦点。根据预定设计可以通过形成多个层并通过蚀刻在其上进行构图来制造太阳能电池。在该制造工艺中，可以利用多种方法和多种工艺顺序。例如，在将预定导电类型的杂质掺杂到半导体基板中时，可以利用离子注入方法。在离子注入方法中，包含杂质的离子束作用在半导体基板处以将杂质注入半导体基板中。杂质破坏了半导体基板内部的晶格结构，所以必须利用热处理恢复晶格结构。当将不同的杂质注入半导体基板的正面和背面时，适合不同杂质的热处理的温度可能会不同。通常，热处理是以不同温度之间较高的温度来实施的。但是需要以较低温度进行热处理的杂质会过度扩散到半导体基板中，不利地影响了太阳能电池的性能。而且，增加了成本，较高的温度造成实施工艺的困难。
技术实现思路
本专利技术涉及，能够以低温对具有不同的合适热处理温度的不同杂质同时进行热处理。根据一种实施方式，一种制造太阳能电池的方法包括:制备具有第一导电类型杂质的半导体基板；将预非晶化元素离子注入到该半导体基板的正面以形成非晶层；以及通过将第二导电类型杂质离子注入到半导体基板的正面形成发射层。根据本专利技术的另一实施方式，一种太阳能电池包括:半导体基板，该半导体基板具有第一导电类型杂质；发射层，该发射层在半导体基板的正面处形成，该发射层包括第二导电类型杂质和预非晶化元素，该预非晶化元素的原子序数大于第二导电类型杂质的原子序数；第一电极，第一电极电连接至该发射层；以及第二电极，该第二电极电连接至该半导体基板。附图说明图1是根据本专利技术一种实施方式的太阳能电池的截面图。图2是例示了根据本专利技术一种实施方式的太阳能电池制造方法的流程图。图3a到图3g是例示了根据本专利技术一种实施方式的太阳能电池制造方法的截面图。图4是例示了根据硼、砷和磷相关能量的核阻挡和电子阻挡引起的能量损耗曲线图。图5是例示了硅中多种第一和第二导电类型杂质的固溶度的曲线图。图6是例示了根据硼和磷的剂量进行用于激活的热处理的温度。图7是例示了在包含硅的半导体基板处以〈110〉方向形成的沟道。图8是根据本专利技术的变型实施方式的太阳能电池的截面图。具体实施例方式以下将参照附图来描述本专利技术的实施方式。然而，本专利技术并不限于这些实施方式，对实施方式的多种修改是可能的。为了简要例示出这些实施方式，在附图中省略了与本专利技术无关的元件。另外，相似或相同的元件具有相同的编号。而且，扩大或示意性地例示了层和区的尺寸，或为了简要例示的清楚省略了某些层。所示出的各部分的尺寸可能不反映实际尺寸(即未按比例)。在以下描述中，还应理解，当某层或基板“包括”另一层或部分时，该层或基板还可能包括其它层或部分。而且，当某层或膜被指出在另一层或基板“上”时，可以是直接在该另外的层或基板上，或也可以存在中间的层。另外，当某层或膜被指出直接在另一层或基板上时，可以是直接在该另外的层或基板上，因此，不存在中间的层。图1是根据本专利技术一种实施方式的太阳能电池的截面图。参照图1，根据一种实施方式的太阳能电池100包括:半导体基板10 ;在半导体基板10的第一表面(此后称为“正面”)处或临接该第一表面形成的发射层20 ;以及在半导体基板10的第二表面(此后称为“背面”)处或临接该第二表面形成的背面场层30。太阳能电池100还可以包括在半导体基板10的正面上形成的抗反射膜22和一个或更多个第一电极24 (此后称为“前电极”)，并可以包括在半导体基板10的背面上形成的钝化膜32和一个或更多个第二电极34(此后称为“背电极”)。以下将对太阳能电池100的详细结构进行描述。半导体基板10可以包括各种半导体材料。例如，基板10可以包括具有第一导电类型杂质的硅。就硅而言，可以利用单晶硅或多晶硅。第一导电类型可以是η型。也就是说，半导体基板10可以包括具有V族兀素(如憐P、神As、铺Sb、秘Bi等)的单晶娃或多晶硅。当半导体基板10具有如上所述的η型杂质时，具有P型杂质的发射层20在半导体基板10的正面处形成，因此形成P-η结。当太阳光入射到太阳能电池100上时，光电效应产生的电子向半导体基板10的背面移动，并且由光电效应产生的空穴向半导体基板10的正面移动。电子和空穴的迁移产生电能。与电子相比迁移率低的空穴向半导体基板10的正面移动，而不是向背面移动。这增强了太阳能电池100的换能效率。半导体基板10的正面和背面可以是纹理面，该纹理面具有各种形状的(如角锥状)凸和/或凹部分。通过形成纹理，可以降低在半导体基板10的正面处入射的太阳光的反射。因此，能够增加到达半导体基板10和发射层20之间的ρ-η结的光，从而降低太阳能电池100的光损耗。背面场30在半导体基板10的背面处形成,并具有第一导电类型杂质，该第一导电类型杂质的掺杂浓度高于半导体基板10的掺杂浓度。背面场30能够防止在半导体基板10的背面处的电子-空穴的复合，从而提高太阳能电池100的效率。背面场30可以包括V族元素，如磷(P)、砷(As)、锑(Sb )、铋(Bi )等。例如，在该实施方式中，由于磷的原子序数小于砷等，可以利用磷来降低在离子注入时的能量损耗。下文将对此进行详细描述。例如，当背面场层30具有约50-100欧姆/平方的电阻并具有约500nm_l μ m结深时，第一导电类型杂质的表面浓度可以是约IOxIO2ci 10xl022/cm3。钝化膜32和背电极34可以在半导体基板10的背面处形成。钝化膜32可以形成在半导体基板10的除形成背电极34的部分之外的几乎整个背面处。钝化膜32消除了半导体10的背面上存在的少数载流子的复合位置。因此，能够增加太阳能电池100的开路电压(Voc)。钝化膜32可以包括透过光的透明绝缘材料。也就是说，光能够经由钝化膜32入射到半导体基板10的背面，从而提高太阳能电池100的效率。钝化膜32可以具有单膜结构或多层膜结构，包括例如选自由氮化硅、含氢的氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、MgF2、ZnS、TiO2和CeO2构成的组中的至少一种材料，但不限于此，因此，钝化膜32可以包括多种材料。背电极34可以包括多种具有高导电性的金属。例如，背电极34可以包括具有高导电性和高反射性的银(Ag)。当背电极34包括具有高反射性的银时，背电极34能够向半导体基板10的背面反射光。因此，能够增加被利用的光的量。背电极34可以具有比前电极24更大的宽度。而且，在平面图中，背电极34可以具有多种形状。可以在半导体基板10的正面处形成具有第二导电类型杂质的发射层20。发射层20可以包括如硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)等的III族元素的p型杂质。可以使用具有原子序数较小且较轻的硼或镓。在该实施方式中，发射层20包括第二导电类型杂质和原子序数大于构成半导体基板10的元素的原子序数的预非晶化元素。为了半导体基板10的非晶化，预非晶化元素的原子序数可以大于构成半导体基板10的元素的原子序数。而且，预非晶化元素可以具有与半导体基板10相似的属性，或可以是不与半导体基板10发生反应的惰性元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：制备具有第一导电类型杂质的半导体基板；将预非晶化元素离子注入到所述半导体基板的正面以形成非晶层；以及通过将第二导电类型杂质离子注入到所述半导体基板的所述正面形成发射层。

【技术特征摘要】
2011.12.05 KR 10-2011-01292051.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括: 制备具有第一导电类型杂质的半导体基板； 将预非晶化元素离子注入到所述半导体基板的正面以形成非晶层；以及 通过将第二导电类型杂质离子注入到所述半导体基板的所述正面形成发射层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预非晶化元素和所述第二导电类型杂质彼此不同。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预非晶化元素的原子序数大于所述第二导电类型杂质的原子序数。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预非晶化元素包括选自这样的组中的至少一种元素:所述组包括碳族元素和惰性气体族元素。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预非晶化元素包括氩(Ar)和锗(Ge)中的至少一种。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体基板为η型，并且，其中，所述第二导电类型杂质包括硼(B)和镓(Ga)中 的至少一种。7.根据权利要求1所述的方法，其中，在离子注入所述预非晶化元素时，所述预非晶化元素的剂量在约为IxlO1Vcm2 3xl015/cm2的范围内，并且， 其中，在形成所述发射层时，所述第二导电类型杂质的剂量在约为2X1015/cm2 4xl015/cm2的范围内。8.根据权利要求1所述的方法，其中，在形成所述发射层之后，所述方法还包括: 用于激活所述第二导电类型杂质的热处理； 其中，在所述热处理中，所述第二导电类型杂质比所述预非晶化元素在所述半导体基板中扩散得更深。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射层包括含有所述预非晶化元素和所述第二导电类型杂质的第一层以及含有所述第二导电类型杂质的第二层，并且，其中， 所述发射层与所述第一层的厚度比为1:0.05 1:0.15。10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述热处理的温度在约为400°C ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景洙，李圣恩，
申请(专利权)人：LG电子株式会社，
类型：发明
国别省市：