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CN102687286A - 异质结型太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

异质结型太阳能电池及其制造方法 Download PDF

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CN102687286A
CN102687286A CN2010800585369A CN201080058536A CN102687286A CN 102687286 A CN102687286 A CN 102687286A CN 2010800585369 A CN2010800585369 A CN 2010800585369A CN 201080058536 A CN201080058536 A CN 201080058536A CN 102687286 A CN102687286 A CN 102687286A
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China
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semiconductor layer
electrode
solar cell
semiconductor
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CN2010800585369A
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刘真赫
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Jusung Engineering Co Ltd
Original Assignee
Jusung Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种异质结型太阳能电池及其制造方法，该电池包括具有预定极性的半导体晶片，形成于半导体晶片的一个表面之上的第一半导体层，形成于半导体晶片的另一表面之上的第二半导体层，形成于第一半导体层之上的第一电极，形成于第二半导体层之上的第二电极，以及第一介面层及第二介面层中的至少一个介面层。其中，容纳有氧化锌的第一介面层形成于第一半导体层与第一电极之间，容纳有氧化锌的第二介面层形成于第二半导体层与第二电极之间。第二半导体层与第一半导体层的极性不相同。本发明通过形成介面层，以使得可能防止电极的材料渗透入半导体层之中，并且收集半导体晶片之中的载子且将收集的载子平稳漂移至电极，由此提高电池效率。

Description

异质结型太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池(Solar Cell)，并且特别地，本发明涉及一种异质结型太阳能电池(Hetero juction type Solar Cell)。
背景技术
一具有半导体性能的太阳能电池将一光能转换为一电能。
太阳能电池形成为一PN介面结构，其中此PN介面结构之中一阳极(P：positivie)型半导体与一阴极(N：negative)型半导体形成一介面。当太阳光入射于具有PN介面结构的太阳能电池之上时，由于太阳光的能量，在此半导体之中产生空穴(hole)及电子(electron)。通过PN介面结构之中产生的一电场，空穴(+)朝向P型半导体漂移且电子(-)朝向N型半导体漂移，由此伴随电势的产生可产生一电能。
太阳能电池能够大致分类为一晶片型太阳能电池及一薄膜太阳能电池。
晶片型太阳能电池使用一由半导体材料例如硅制造的晶片。同时，薄膜型太阳能电池通过在一玻璃基板之上形成一薄膜型的半导体制造。
就效率而言，晶片型太阳能电池相比较于薄膜太阳能电池为好。薄膜太阳能电池的优点在于其相比较于晶片型太阳能电池具有相对更低的制造成本。
提出一种异质结型太阳能电池，其通过将晶片型太阳能电池与薄膜太阳能电池相结合获得，以下将结合图式部份描述异质结型太阳能电池。
图1为一现有技术的异质结型太阳能电池的横截面图。
如图1所示，现有技术的异质结型太阳能电池包含有一半导体晶片10、第一半导体层20、第一电极30、第二半导体层40、以及第二电极50。
第一半导体层20形成为半导体晶片10的一顶表面之上的一薄膜型；并且第二半导体层40形成为半导体晶片10的一底表面之上的一薄膜型。因此，通过半导体晶片10、第一半导体层20、以及第二半导体层40的结合能够制造此PN介面结构。
第一电极30形成于第一半导体层20之上，并且第二电极50形成于第二半导体层40之上，由此第一及第二电极30及50分别用作太阳能电池的(+)极(-)极。
然而，现有技术的异质结型太阳能电池具有以下缺点。
在现有技术的异质结型太阳能电池之中形成第一及第二电极30及50的过程期间，第一及第二电极30及50的一金属材料可渗透入第一或第二半导体层20或40之中，由此降低电池的效率。
而且，现有技术的异质结型太阳能电池的PN介面结构之中产生的载子不能够平稳漂移至第一或第二电极30或50，由此降低短路电流密度及电池效率。
发明内容
技术问题
因此，鉴于上述的问题，本发明的目的在于提供一种异质结型太阳能电池，藉以消除由于现有技术的限制及缺陷所产生的一个或多个问题。
本发明的目的之一在于提供一种异质结型太阳能电池及其制造方法，其能够防止当形成一电极时，此电极的一金属材料渗透入一半导体层之中，并且其能够将在一PN介面结构之中产生的载子平稳漂移至此电极，用以由此提高短路电流密度及电池效率。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种异质结型太阳能电池，包括：半导体晶片，具有预定的极性；第一半导体层，形成于该半导体晶片的一个表面之上；第二半导体层，形成于该半导体晶片的另一表面之上，其中该第二半导体层与该第一半导体层的极性不相同；第一电极，形成于该第一半导体层之上；第二电极，形成于该第二半导体层之上；以及第一介面层及第二介面层中的至少一个介面层，其中容纳有氧化锌(ZnO)的该第一介面层形成于该第一半导体层与该第一电极之间，并且容纳有氧化锌(ZnO)的该第二介面层形成于该第二半导体层与该第二电极之间。
第一透明导电层可另外形成于该第一介面层与该第一电极之间。
第二透明导电层可另外形成于该第二介面层与该第二电极之间。
第一透明导电层可代替该第一介面层形成于该第一半导体层与该第一电极之间。
第二透明导电层可代替该第二介面层形成于该第二半导体层与该第二电极之间。
第一半导体层可包括：形成于该半导体晶片的一表面上的轻浓度掺杂的第一半导体层，以及形成于该轻浓度掺杂的第一半导体层之上的高浓度掺杂的第一半导体层。
第二半导体层可包括：形成于该半导体晶片的另一表面上的轻浓度掺杂的第二半导体层，以及形成于该轻浓度掺杂的第二半导体层之上的高浓度掺杂的第二半导体层。
第一介面层或第二介面层可是由掺硼氧化锌(ZnO:B)或掺铝氧化锌(ZnO:Al)形成。
半导体晶片的极性可与第一半导体层及第二半导体层中的任何一个的极性相同。
另外，本发明提供一种异质结型太阳能电池的制造方法，其包含以下步骤：形成第一半导体层于具有预定极性的半导体晶片的一个表面之上；通过化学气相沉积形成一容纳有氧化锌(ZnO)的第一介面层于该第一半导体层之上；形成第一电极于该第一介面层之上；形成第二半导体层于该半导体晶片的另一表面之上，其中该第二半导体层与该第一半导体层的极性不相同；
通过化学气相沉积形成一容纳有氧化锌(ZnO)的第二介面层于该第二半导体层之上；以及形成第二电极于该第二介面层之上。
所述的异质结型太阳能电池的制造方法还可以包含形成第一透明导电层于形成该第一介面层与形成该第一电极之间。
所述的异质结型太阳能电池的制造方法还可以包含形成第二透明导电层于形成该第二介面层与形成该第二电极之间。
另外，本发明提供一种异质结型太阳能电池的制造方法，其包含以下步骤：形成第一半导体层于具有预定极性的半导体晶片的一个表面之上；形成第一透明导电层于该第一半导体层之上；形成第一电极于该第一透明导电层之上；形成第二半导体层于该半导体晶片的另一表面之上，其中该第二半导体层与该第一半导体层的极性不相同；通过化学气相沉积形成一具有氧化锌(ZnO)的第二介面层于该第二半导体层之上；以及形成第二电极于该第二介面层之上。其中，该方法还可以包含形成第二透明导电层于形成该第二介面层与形成该第二电极之间。
另外，本发明提供一种异质结型太阳能电池的制造方法，其包含以下步骤：形成第一半导体层于具有预定极性的半导体晶片的一个表面之上；通过化学气相沉积形成一具有氧化锌(ZnO)的第一介面层于该第一半导体层之上；形成第一电极于该第一介面层之上；形成第二半导体层于该半导体晶片的另一表面之上，其中该第二半导体层与该第一半导体层的极性不相同；形成第二透明导电层于该第二半导体层之上；以及形成第二电极于该第二透明导电层之上。其中，该方法还可以包含形成第一透明导电层于形成该第一介面层与形成该第一电极之间。
所述形成该第一半导体层的该制程可包含：形成轻浓度掺杂的第一半导体层于该半导体晶片的一个表面之上；以及形成高浓度掺杂的第一半导体层于该轻浓度掺杂的第一半导体层之上。
所述形成该第二半导体层的该制程可包含：形成轻浓度掺杂的第二半导体层于该半导体晶片的该另一表面之上；以及形成高浓度掺杂的第二半导体层于该轻浓度掺杂的第二半导体层之上。
发明效果
本发明的异质结型太阳能电池及其制造方法具有以下的优点。
本发明的异质结型太阳能电池提供有第一半导体层与第一电极与/或第二半导体层与第二电极之间的介面层，以使得可能防止电极的材料渗透入半导体层之中，且收集半导体晶片之中的载子且将收集的载子平稳漂移至该电极，由此提高电池效率。
而且，介面层是由容纳有氧化锌(ZnO)的透明导电材料形成，此透明导电材料适合于化学气相沉积方法，例如有机金属化学气相沉积(MOCVD)。因此，虽然半导体层具有不平表面，但是介面层可具有平坦的表面，由此防止例如空隙的缺陷在介面层之中产生，由次提高载子功能，并且最大化载子的收集及漂移。
而且，轻浓度掺杂半导体层首先形成于半导体晶片之上，然后高浓度掺杂半导体层形成于轻浓度掺杂半导体层之上，由此防止在半导体晶片的表面之中的缺陷(Defect)。结果，增加开路电压以便提高电池效率。
本领域的技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的申请专利范围所揭示的本发明的精神和范围的情况下，所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围之内。涉及本发明所界定的保护范围请参照所附的申请专利范围。
附图说明
图1为一现有技术的异质结型太阳能电池的横截面图；
图2为本发明的第一实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图；
图3为本发明的第二实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图；
图4为本发明的第三实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图；
图5为本发明的第四实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图；
图6为本发明的第五实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图；
图7为本发明的第六实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图；
图8为本发明的第七实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图；
图9为本发明的第八实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图；
图10为本发明的第九实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图；
图11a至图11f为本发明的一个实施例的一异质结型太阳能电池的制造方法的横截面图；
图12a至图12f为本发明的另一实施例的一异质结型太阳能电池的制造方法的横截面图；以及
图13a至图13f为本发明的再一实施例的一异质结型太阳能电池的制造方法的横截面图。
具体实施方式
下文中，将结合图式部份描述本发明之一异质结型太阳能电池及其制造方法。
〔异质结型太阳能电池的结构〕
第一实施例
图2为本发明的第一实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图。
如图2所示，本发明第一实施例的异质结型太阳能电池包含有一半导体晶片100、第一半导体层200、第一介面层300、第一电极400、第二半导体层500、第二介面层600、以及第二电极700。
半导体晶片100可由一硅晶片形成，并且特别地，可由一N型硅晶片形成。半导体晶片100可由一P型硅晶片形成。
半导体晶片100的极性可与所述的第一及第二半导体层200及500中的任何一个相同。
第一半导体层200形成为半导体晶片100的一顶表面之上的一薄膜型。第一半导体层200能够与半导体晶片100形成一PN介面。因此，如果半导体晶片100由N型硅晶片形成，则第一半导体层200能够由一P型半导体层形成。特别地，第一半导体层200可由掺杂有周期表中的III族元素，例如硼(B)的P型非晶硅形成。
第一介面层300形成于第一半导体层200与第一电极400之间。第一介面层300功能上作为一阻挡层，用以防止第一电极400的材料渗透入第一半导体层200之中。而且，第一介面层300收集在半导体晶片100之中产生的载子，并且使得收集的载子漂移至第一电极400。第一介面层300是由一容纳有氧化锌(ZnO)，例如掺硼氧化锌(ZnO:B)或掺铝氧化锌(ZnO:Al)的透明导电材料形成。
该透明导电材料之一通常实例可为一氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)。在本发明的情况之下，第一介面层300可由容纳有代替氧化铟锡(ITO)的氧化锌(ZnO)的透明导电材料形成。以下，将解释第一介面层300可由容纳有代替氧化铟锡(ITO)的氧化锌(ZnO)的透明导电材料形成的原因。
氧化铟锡(ITO)通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition)方法，例如喷镀(Sputtering)方法形成。如果第一介面层300通过物理气相沉积方法形成，第一介面层300可为不均匀，并且其中具有例如空隙(void)的缺陷(defect)。如果例如空隙的缺陷出现于第一介面层300之中，则第一介面层300不能够充分用作此阻挡层，并且第一介面层300与第一电极400之间的接触面积减少，以使得其难以实现载子的平稳收集及漂移，由此降低短路电流密度。特别地，如果半导体晶片100具有通过纹理化制程形成的不平表面，则半导体晶片100之上形成的第一半导体层200也可具有一不平表面。在第一介面层300形成于具有不平表面的第一半导体层200的情况下，当通过物理气相沉积方法，例如喷镀方法形成一氧化铟锡(ITO)层的时候，例如空隙的缺陷可在氧化铟锡(ITO)层之中增加。
为了克服此问题，代替使用氧化铟锡(ITO)，第一介面层300是由适合于化学气相沉积方法，例如有机金属化学气相沉积(Metal OrganicChemical Vapor Deposition，MOCVD)的材料形成。特别地，第一介面层300由容纳有氧化锌(ZnO)，例如掺硼氧化锌(ZnO:B)或掺铝氧化锌(ZnO:Al)的透明导电材料形成，其中该透明导电材料对应于执行阻挡层功能且能够实现载子的平稳收集及漂移的最佳材料。通过化学气相沉积方法，例如有机金属化学气相沉积(MOCVD)形成的层相比较于通过物理气相沉积方法，例如喷镀方法形成的层更加均匀。特别地，当由容纳有氧化锌(ZnO)的透明导电材料形成的第一介面层300形成于具有不平表面的第一半导体层200之上时，能够防止在第一介面层300之中产生例如空隙的缺陷，其中此容纳有氧化锌(ZnO)的透明导电材料适合于化学气相沉积方法，例如有机金属化学气相沉积(MOCVD)方法。
较佳地，第一介面层300具有110纳米(nm)至600纳米(nm)的厚度。如果第一介面层300的厚度小于110纳米(nm)，则第一介面层300不能够充分用作该阻挡层，并且还不能够使得平稳收集及漂移载子。同时，如果第一介面层300的厚度大于600纳米(nm)，则短路电流密度减少以使得电池效率降低。
每一第一电极400形成于第一介面层300之上。较佳地，复数个第一电极400以预定的距离间隔形成，以使得太阳光能够通过每一第一电极400之间的间隔传输至太阳能电池的内部。这是因为第一电极400定位于太阳能电池的最前部。如果每一第一电极400使用不透明金属材料，则复数个第一电极400以预定的距离间隔形成，以使得太阳光能够通过每一第一电极400之间的间隔传输至太阳能电池的内部。
第一电极400可由一金属材料形成，例如，银(Ag)、铝(Al)、银加铝(Ag+Al)、银加镁(Ag+Mg)、银加锰(Ag+Mn)、银加锑(Ag+Sb)、银加锌(Ag+Zn)、银加钼(Ag+Mo)、银加镍(Ag+Ni)、银加铜(Ag+Cu)、或银加铝加锌(Ag+Al+Zn)。
第二半导体层500形成为半导体晶片100的一底表面之上的一薄膜型。第二半导体层500与第一半导体层200的极性不相同。如果第一半导体层200由掺杂有周期表中的III族元素，例如硼(B)的P型半导体层形成；则第二半导体层500可由掺杂有周期表中的V族元素，例如磷(P)的N型半导体层形成。特别地，第二半导体层500可由N型非晶硅形成。
第二介面层600形成于第二半导体层500与第二电极700之间。
第二介面层600功能上作为一阻挡层，用以防止第二电极700的材料渗透入第二半导体层500之内。而且，第二介面层600收集半导体晶片100之内产生的载子；并且将收集的载子漂移至第二电极700。
根据与上述的第一介面层300相同的原因，第二介面层600由容纳有氧化锌(ZnO)，例如掺硼氧化锌(ZnO:B)或掺铝氧化锌(ZnO:Al)的透明导电材料形成。较佳地，第二介面层600具有110纳米(nm)至600(nm)的厚度。
第二电极700形成于第二介面层600之上。第二电极700定位于太阳能电池的最后部。也就是说，即使每一第二电极700由不透明金属材料形成，也不需要以预定的距离间隔形成复数个第二电极700。因此，第二电极700可形成于第二介面层600的一全部表面之上。
第二电极700可由与第一电极400相同的材料形成，例如，银(Ag)、铝(Al)、银加铝(Ag+Al)、银加镁(Ag+Mg)、银加锰(Ag+Mn)、银加锑(Ag+Sb)、银加锌(Ag+Zn)、银加钼(Ag+Mo)、银加镍(Ag+Ni)、银加铜(Ag+Cu)、或银加铝加锌(Ag+Al+Zn)。
为了描述本发明的以下的实施例，图式中使用的相同标号表示与第一实施例相同或类似的元件，并且将省去相同元件的详细解释。
第二实施例
图3为本发明的第二实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图。除另外形成的第一透明导电层350之外，本发明第二实施例的异质结型太阳能电池与图2所示的本发明第一实施例的异质结型太阳能电池的结构相同。
如图3所示，本发明第二实施例的异质结型太阳能电池具有第一透明导电层350，第一透明导电层350形成于第一介面层300与第一电极400之间。
由于另外形成的第一透明导电层350，第一介面层300之中收集的载子平稳移动至第一电极400，并且第一介面层300的厚度减少，以使得通过一电阻减少能够提高能量转化效率。
第一透明导电层350可由一种透明导电材料，例如，二氧化硅(SnO2)、掺氟二氧化硅(SnO2:F)、或氧化铟锡(ITO)形成。
当第一透明导电层350另外形成于第一介面层300与第一电极400之间时，第一介面层300的厚度可为大约5纳米(nm)至50纳米(nm)，并且第一透明导电层350的厚度可为大约60纳米(nm)至180纳米(nm)。
如果第一介面层300的厚度小于5纳米(nm)，则第一介面层300不能够充分用作该阻挡层，并且还不能够使得平稳收集及漂移载子。同时，如果第一介面层300的厚度大于50纳米(nm)，难以最大化电阻减少效率。
如果第一透明导电层350的厚度小于60纳米(nm)，可降低载子收集及漂移效率，并且可减少第一介面层300的厚度减少的范围。同时，第一透明导电层350的厚度大于180纳米(nm)，可增加该电阻。
第三实施例
图4为本发明的第三实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图。除另外形成的第二透明导电层650之外，本发明第三实施例的异质结型太阳能电池与图2所示的本发明第一实施例的异质结型太阳能电池的结构相同。
如图4所示，本发明第三实施例的异质结型太阳能电池具有第二透明导电层650，第二透明导电层650形成于第二介面层600与第二电极700之间。
由于另外形成的第二透明导电层650，第二介面层600之中收集的载子平稳移动至第二电极700，并且第二介面层600的厚度减少，以使得通过一电阻减少能够提高能量转化效率。
第二透明导电层650可由一种透明导电材料，例如二氧化硅(SnO2)、掺氟二氧化硅(SnO2:F)、或氧化铟锡(ITO)形成。
当第二透明导电层650另外形成于第二介面层600与第二电极700之间时，第二介面层600的厚度可为大约5纳米(nm)至50纳米(nm)，并且第二透明导电层650的厚度可为大约60纳米(nm)至180纳米(nm)。
如果第二介面层600的厚度小于5纳米(nm)，则第二介面层600不能够充分用作该阻挡层，并且还不能够使得平稳收集及漂移载子。同时，如果第二介面层600的厚度大于50纳米(nm)，则难以最大化电阻减少效率。
如果第二透明导电层650的厚度小于60纳米(nm)，可降低载子收集及漂移效率，并且可减少第二介面层600的厚度减少的范围。同时，第二透明导电层650的厚度大于180纳米(nm)，则可增加该电阻。
第四实施例
图5为本发明的第四实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图。除另外形成的第一及第二透明导电层350及650之外，本发明第四实施例的异质结型太阳能电池与图2所示的本发明第一实施例的异质结型太阳能电池的结构相同。
如图5所示，本发明第四实施例的异质结型太阳能电池具有第一及第二透明导电层350及650，其中第一透明导电层350形成于第一介面层300与第一电极400之间，并且第二透明导电层650另外形成于第二介面层600与一第二电极700之间。
提供于本发明第四实施例的异质结型太阳能电池之中的第一及第二透明导电层350及650与本发明第二及第三实施例具有相同的功能及材料。而且，在以下描述的本发明实施例的第一及第二透明导电层与本发明的第二及第三实施例的透明导电层具有相同的功能及材料。
第五实施例
图6为本发明的第五实施例的异质结型太阳能电池的横截面图。除形成第一透明导电层350代替第一介面层300之外，本发明第五实施例的异质结型太阳能电池与图2所示的本发明第一实施例的异质结型太阳能电池的结构相同。
如图6所示，本发明第五实施例的异质结型太阳能电池具有第一透明导电层350，第一透明导电层350位于第一半导体层200与第一电极400之间。
代替形成第一介面层300于第一半导体层200与第一电极400之间，在本发明第五实施例的异质结型太阳能电池之中，第一透明导电层350形成于第一半导体层200与第一电极400之间。而且，本发明第五实施例的异质结型太阳能电池具有第二介面层600，第二介面层600位于第二半导体层500与第二电极700之间。因此，本发明第五实施例的异质结型太阳能电池能够减轻以下的问题：金属材料渗透进入该半导体层；以及在一PN介面结构之中产生的载子不能够平稳漂移至电极。
此种情况之下，第一透明导电层350的厚度为大约110纳米(nm)至600纳米(nm)。如果第一透明导电层350的厚度小于110纳米(nm)，则第一透明导电层350不能够充分用作阻挡层，并且还不能够使得平稳收集及漂移载子。同时，如果第一透明导电层350的厚度大于600纳米(nm)，短路电流密度可减少。
第六实施例
图7为本发明的第六实施例的异质结型太阳能电池的横截面图。除形成第一透明导电层350代替第一介面层300，以及第二透明导电层650另外形成于第二介面层600与第二电极700之间以外；本发明第六实施例的异质结型太阳能电池与图2所示的本发明第一实施例的异质结型太阳能电池的结构相同。
如图7所示，本发明第六实施例的异质结型太阳能电池具有第一及第二透明导电层350及650，其中第一透明导电层350形成于第一半导体层200与第一电极400之间，并且第二透明导电层650形成于第二介面层600与第二电极700之间。
此种情况之下，第一透明导电层350的厚度为大约110纳米(nm)至600纳米(nm)；第二介面层600的厚度为大约5纳米(nm)至50纳米(nm)；以及第二透明导电层650的厚度为大约60纳米(nm)至180纳米(nm)。
第七实施例
图8为本发明的第七实施例的异质结型太阳能电池的横截面图。除形成第二透明导电层650代替第二介面层600之外，本发明第七实施例的异质结型太阳能电池与图2所示的本发明第一实施例的异质结型太阳能电池的结构相同。
如图8所示，本发明第七实施例的异质结型太阳能电池具有第二透明导电层650，第二透明导电层650位于第二半导体层500与第二电极700之间。
代替第二介面层600形成于第二半导体层500与第二电极700之间，在本发明第七实施例的异质结型太阳能电池之中，第二透明导电层650形成于第二半导体层500与第二电极700之间。而且，本发明第七实施例的异质结型太阳能电池具有第一介面层300，第一介面层300位于第一半导体层200与第一电极400之间。因此，本发明第七实施例的异质结型太阳能电池能够减轻以下的问题：金属材料渗透进入该半导体层；以及在一PN介面结构之中产生的载子不能够平稳漂移至电极。
此种情况之下，第二透明导电层650的厚度为大约110纳米(nm)至600纳米(nm)。如果第二透明导电层650的厚度小于110纳米(nm)，第二透明导电层650不能够充分用作该阻挡层，并且还不能够使得平稳收集及漂移载子。同时，如果第二透明导电层650的厚度大于600纳米(nm)，短路电流密度可减少。
第八实施例
图9为本发明的第八实施例的异质结型太阳能电池的横截面图。除形成第二透明导电层650代替第二介面层600，以及第一透明导电层350另外形成于第一介面层300与第一电极400之间以外，本发明第八实施例的异质结型太阳能电池与图2所示的本发明第一实施例的异质结型太阳能电池的结构相同。
如图9所示，本发明第八实施例的异质结型太阳能电池具有第一及第二透明导电层350及650，其中第一透明导电层350形成于第一介面层300与第一电极400之间，并且第二透明导电层650形成于第二半导体层500与第二电极700之间。
此种情况之下，第二透明导电层650的厚度为大约110纳米(nm)至600纳米(nm)；第一介面层300的厚度为大约5纳米(nm)至50纳米(nm)；以及第一透明导电层350的厚度为大约60纳米(nm)至180纳米(nm)。
第九实施例
图10为本发明的第九实施例的异质结型太阳能电池的横截面图。除第一及第二半导体层200及500的结构改变之外，本发明第九实施例的异质结型太阳能电池与图2所示的本发明第一实施例的异质结型太阳能电池的结构相同。
如图10所示，本发明第九实施例的异质结型太阳能电池具有第一半导体层200；其中第一半导体层200包含有一位于半导体晶片100的一顶表面上的轻浓度掺杂P型半导体层210，以及一位于轻浓度掺杂P型半导体层210之上的高浓度掺杂P型半导体层230。这里，轻或高浓度掺杂为相对的概念。其表示轻浓度掺杂P型半导体层210之中周期表中的III族元素的掺杂浓度相比较于高浓度掺杂P型半导体层230之中周期表中的III族元素的掺杂浓度相对更低。
轻浓度掺杂P型半导体层210提高半导体晶片100与高浓度掺杂P型半导体层230之间的介面特性。这一点将进行详细描述。一掺杂气体可在半导体晶片100的一表面中产生缺陷(Defect)。如本发明的第九实施例的异质结型太阳能电池所示，当轻浓度掺杂P型半导体层210首先形成于半导体晶片100的表面上，然后高浓度掺杂P型半导体层230形成于轻浓度掺杂P型半导体层210之上时，可能防止在半导体晶片100的表面中产生该缺陷，由此通过增加开路电压以提高电池效率。较佳地，轻浓度掺杂P型半导体层210之中的掺杂浓度调节为能够防止在半导体晶片100的表面中产生该缺陷的值。
当一本质(intrinsic：I)型半导体层形成于半导体晶片100与高浓度掺杂P型半导体层230之间时，可能防止半导体晶片100的表面中出现缺陷，该缺陷通过掺杂气体产生。然而，由于形成本质型半导体层的制程必需另外执行，需要一另外的沉积装置，由此使得制程复杂。根据本发明的第九实施例，由于轻浓度掺杂P型半导体层210与高浓度掺杂P型半导体层230均连续在同一个腔室之内形成，因此可能防止在半导体晶片100的表面中产生缺陷，而不需要一另外的装置及制程。
而且，第二半导体层500包含有一位于半导体晶片100的一底表面上的轻浓度掺杂N型半导体层510，以及一位于轻浓度掺杂N型半导体层510之上的高浓度掺杂N型半导体层530。
轻浓度掺杂N型半导体层510的功能与轻浓度掺杂P型半导体层210相类似。也就是说，轻浓度掺杂N型半导体层510防止在半导体晶片100的表面中产生缺陷，该缺陷通过掺杂气体产生。因此，轻浓度掺杂N型半导体层510之中的掺杂浓度较佳调节为具有的值能够防止半导体晶片100的表面中产生缺陷。如上所述，由于轻浓度掺杂N型半导体层510与高浓度掺杂N型半导体层530均在一个腔室之内连续形成，因此可能防止在半导体晶片100的表面中产生缺陷，而不需要一另外的装置及制程。
同时，第一半导体层200可包含有轻浓度掺杂N型半导体层210与高浓度掺杂N型半导体层230；并且第二半导体层500可包含有轻浓度掺杂P型半导体层510与高浓度掺杂P型半导体层530。
与本发明的第二至第八实施例不相同的实施例可应用于图10所示本发明的第九实施例。也就是说，图10所示本发明第九实施例的异质结型太阳能电池可具有一另外形成于第一介面层300与第一电极400之间的第一透明导电层350；可具有一另外形成于第二介面层600与第二电极700之间的第二透明导电层650；可具有一代替第一介面层300的第一透明导电层350；或可具有一代替第二介面层600的第二透明导电层650。
〔异质结型太阳能电池的制造方法〕
以下，将描述上述本发明的异质结型太阳能电池的制造方法，其中当解释本发明的各实施例之时，将省去与例如第一介面层300、第一透明导电层350、第二介面层600、以及第二透明导电层650的厚度的相同结构相关的重复解释。
图11a至图11f为本发明的一实施例的一异质结型太阳能电池的横截面图，其表示图2所示的本发明第一实施例的异质结型太阳能电池的制造方法。
首先，如图11a所示，第一半导体层200形成于半导体晶片100之上。
半导体晶片100可由N型硅晶片制造。
第一半导体层200的形成制程可包含通过电浆增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)形成P型半导体层，例如，P型非晶硅层于半导体晶片100之上。
如图11b所示，第一介面层300形成于第一半导体层200的上。
第一介面层300的形成制程可包含通过化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition，CVD)，例如有机金属化学气相沉积(Metal OrganicChemical Vapor Deposition，MOCVD)形成透明导电材料，例如掺硼氧化锌(ZnO:B)或掺铝氧化锌(ZnO:Al)。
如图11c所示，第一电极400形成于第一介面层300之上。
同时，复数个第一电极400以预定的距离间隔形成图案，以使得太阳光能够通过每一第一电极400之间的间隔传输至太阳能电池的内部。
第一电极400的一形成制程可包含通过喷镀沉积(Sputtering)及图案化方法形成金属材料例如，银(Ag)、铝(Al)、银加铝(Ag+Al)、银加镁(Ag+Mg)、银加锰(Ag+Mn)、银加锑(Ag+Sb)、银加锌(Ag+Zn)、银加钼(Ag+Mo)、银加镍(Ag+Ni)、银加铜(Ag+Cu)、或银加铝加锌(Ag+Al+Zn)的图案；或可包含通过一网目列印方法(screen printing)、喷墨列印方法(inkjet printing)、凹版列印方法(gravure printing)、或微接触列印方法(microcontact printing)直接形成金属材料膏(Paste)的图案。此列印方法使得能够通过一个制程以预定的距离间隔形成复数个第一电极400的图案，由此产生简化的制程。
如图11d所示，在反转半导体晶片100之后，第二半导体层500形成于半导体晶片100之上。
第二半导体层500的形成制程可包含通过电浆增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition：PECVD)形成N型半导体层，例如，N型非晶硅层于半导体晶片100之上。
如图11e所示，第二介面层600形成于第二半导体层500的上。
第二介面层600的形成制程可包含通过化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition)，例如有机金属化学气相沉积(Metal Organic ChemicalVapor Deposition：MOCVD)形成透明导电材料，例如掺硼氧化锌(ZnO:B)或掺铝氧化锌(ZnO:Al)。
如图11f所示，第二电极700形成于第二介面层600之上，由此完成本发明的一实施例的异质结型太阳能电池。
第二电极700的形成制程可包含通过喷镀沉积(Sputtering)方法沉积且形成金属材料例如，银(Ag)、铝(Al)、银加铝(Ag+Al)、银加镁(Ag+Mg)、银加锰(Ag+Mn)、银加锑(Ag+Sb)、银加锌(Ag+Zn)、银加钼(Ag+Mo)、银加镍(Ag+Ni)、银加铜(Ag+Cu)、或银加铝加锌(Ag+Al+Zn)的图案；或可包含通过上述的列印方法直接形成上述金属材料膏(Paste)的图案。
图12a至图12f为本发明另一实施例的异质结型太阳能电池的制造方法的横截面图，其表示图5所示的本发明第四实施例的异质结型太阳能电池的制造方法。以下将省去与上述制程相同的制程的详细解释。
首先，如图12a所示，第一半导体层200形成于半导体晶片100之上，并且，第一介面层300形成于第一半导体层200之上。
如图12b所示，第一透明导电层350形成于第一介面层300之上。
第一透明导电层350的形成制程可包含通过喷镀(Sputtering)或有机金属化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：MOCVD)沉积透明导电材料例如，二氧化硅(SnO2)、掺氟二氧化硅(SnO2:F)、或氧化铟锡(Indium Tin Oxide：ITO)。
如图12c所示，第一电极400形成于第一透明导电层350之上。
如图12d所示，在反转半导体晶片100之后，第二半导体层500形成于半导体晶片100之上，然后第二介面层600形成于第二半导体层500之上。
如图12e所示，第二透明导电层650形成于第二介面层600之上。
第二透明导电层650的形成制程可包含喷镀(Sputtering)或有机金属有机化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：MOCVD)沉积透明导电材料例如，二氧化硅(SnO2)、掺氟二氧化硅(SnO2:F)、或氧化铟锡(Indium Tin Oxide：ITO)。
如图12f所示，第二电极700形成于第二透明导电层650之上，由此完成本发明的另一实施例的异质结型太阳能电池。
如果适当改变图12a至图12f的制程，可能获得图3所示的本发明第二实施例的异质结型太阳能电池，图4所示的本发明第三实施例的异质结型太阳能电池，图6所示的本发明第五实施例的异质结型太阳能电池，图7所示的本发明第六实施例的异质结型太阳能电池，图8所示的本发明第七实施例的异质结型太阳能电池，或图9所示的本发明第八实施例的异质结型太阳能电池。
也就是说，如果自图12a至图12f的制程省去第二透明导电层650，可能获得图3所示的本发明第二实施例的异质结型太阳能电池。
如果自图12a至图12f的制程省去第一透明导电层350，可能获得图4所示的本发明第三实施例的异质结型太阳能电池。
如果自图12a至图12f的制程省去第一介面层300及第二透明导电层650，可能获得图6所示的本发明第五实施例的异质结型太阳能电池。
如果自图12a至图12f的制程省去第一介面层300，可能获得图7所示的本发明第六实施例的异质结型太阳能电池。
如果自图12a至图12f的制程省去第二介面层600及第一透明导电层350，可能获得图8所示的本发明第七实施例的异质结型太阳能电池。
如果自图12a至图12f的制程省去第二介面层600，可能获得图9所示的本发明第八实施例的异质结型太阳能电池。
图13a至图13f为本发明再一实施例的异质结型太阳能电池的制造方法的横截面图，其表示图10所示的本发明第九实施例的异质结型太阳能电池的制造方法。以下将省去与上述制程相同的制程的详细解释。
首先，如图13a所示，第一半导体层200形成于半导体晶片100之上。
第一半导体层200的形成制程可包含形成轻浓度掺杂P型半导体层210于半导体晶片100之上，以及形成高浓度掺杂P型半导体层230于轻浓度掺杂P型半导体层210之上。
轻浓度掺杂P型半导体层210与高浓度掺杂P型半导体层230均可连续形成于同一个腔室之中。也就是说，轻浓度掺杂P型半导体层210与高浓度掺杂P型半导体层230可通过在同一电浆增强化学气相沉积(plasmaenhanced chemical vapor deposition：PECVD)腔室之内调节周期表中的III族元素，例如硼(B)的掺杂气体的供给量连续形成。
为了大量制造一初始太阳能电池，通过向该腔室内部供给预定量的B2H6气体，在腔室的内部形成P型掺杂剂的气氛，然后将SiH4及H2气体供给至腔室的内部，用以由此形成轻浓度掺杂的P型半导体层210，并且更特别地，形成轻浓度掺杂的P型非晶硅层。其后，当供给SiH4及H2气体之时，B2H6气体用作掺杂剂另外提供至腔室的内部，由此形成高浓度掺杂的P型半导体层230，并且更特别地，形成高浓度掺杂的P型非晶硅层。
在完成高浓度掺杂的P型半导体层230的形成制程之后，一些B2H6气体可保留于腔室之内。自初始太阳能电池之后的以下太阳能电池的制程开始，腔室的内部已经形成有P型掺杂剂的气氛。因此，仅SiH4及H2气体提供至腔室的内部，而不需要B2H6气体提供至腔室的内部，用以由此形成轻浓度掺杂的P型半导体层210。其后，当供给SiH4及H2气体之时，用作掺杂气体的B2H6气体另外提供至腔室的内部，由此形成高浓度掺杂的P型半导体层230。
如上所述，由于通过调节腔室之中反应气体的供给量，轻浓度掺杂P型半导体层210与高浓度掺杂P型半导体层230能够连续形成于同一腔室之中，不需要另外的装置的制程，由此导致产量的提高。
如图13b所示，第一介面层300形成于第一半导体层200之上。
如图13c所示，第一电极400形成于第一介面层300之上。
如图13d所示，在反转半导体晶片100之后，第二半导体层500形成于半导体晶片100之上。
第二半导体层500的形成制程可包含形成轻浓度掺杂N型半导体层510于半导体晶片100之上，以及形成高浓度掺杂N型半导体层530于轻浓度掺杂N型半导体层510之上。
类似于轻浓度掺杂P型半导体层210与高浓度掺杂P型半导体层230，轻浓度掺杂N型半导体层510与高浓度掺杂N型半导体层530均能够连续形成于同一个腔室之内。也就是说，轻浓度掺杂N型半导体层510与高浓度掺杂N型半导体层530可通过在同一个电浆增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition：PECVD)腔室之中调节周期表之中的V族元素的掺杂气体量，例如磷(P)连续形成。
更详细而言，通过将预定量的PH3气体提供至腔室的内部，在腔室的内部形成N型掺杂剂的气氛，然后将SiH4及H2气体提供至腔室的内部，由此形成轻浓度掺杂的N型半导体层510。其后，当供给SiH4及H2气体之时，将PH3气体用作掺杂气体另外提供至腔室的内部，由此形成高浓度掺杂的N型半导体层530。
类似于上述的第一半导体层200的形成制程，在完成高浓度掺杂的N型半导体层530的形成制程之后，一些PH3气体可保留于该腔室之中。自初始太阳能电池之后的以下太阳能电池的制造过程开始，腔室的内部已经形成有N型掺杂剂的气氛。因此，仅SiH4及H2气体提供至腔室的内部，而不需要将另外的PH3掺杂气体提供至腔室的内部，用以由此形成轻浓度掺杂的N型半导体层510。其后，当供给SiH4及H2气体之时，PH3气体用作掺杂气体另外提供至腔室的内部，由此形成高浓度掺杂的N型半导体层530。
如图13e所示，第二介面层600形成于第二半导体层500之上。
如图13f所示，第二电极700形成于第二介面层600之上，由此完成本发明的再一实施例的异质结型太阳能电池。
如上所述，图13a至图13f的制程可具有形成第一透明导电层350的另外步骤，该另外步骤位于第一介面层300及第一电极400的形成步骤之间；形成第二透明导电层650的另外步骤，此另外步骤位于第二介面层600及第二电极700的形成步骤之间；形成第一透明导电层350代替省去形成第一介面层300的另外步骤；或者形成第二透明导电层650代替省去形成第二介面层600的另外步骤。
根据上述的方法，第一半导体层200、第一介面层300、第一透明导电层350、以及第一电极400依次形成于半导体晶片100的顶表面之上；然后第二半导体层500、第二介面层600、第二透明导电层650、以及第二电极700连续形成于半导体晶片100的底表面之上。本发明的异质结型太阳能电池的制造方法可具有不同的修改。
举例而言，本发明的异质结型太阳能电池的改进制造方法可包含以下的连续步骤：形成第一半导体层200于半导体晶片100的顶表面之上；形成第二半导体层500于半导体晶片100的底表面之上；形成第一介面层300于第一半导体层200之上；形成第二介面层600于第二半导体层500之上；形成第一透明导电层350于第一介面层300之上；形成第二透明导电层650于第二介面层600之上；形成第一电极400于第一透明导电层350之上；以及形成第二电极700于第二透明导电层650之上。
根据上述的方法，半导体晶片100是由N型半导体晶片形成；第一半导体层200是由P型半导体层形成；以及第二半导体层500是由N型半导体层形成，但是并不必需如此。上述的方法在维持PN介面结构且异质结型包含有半导体晶片及半导体层的薄膜的范围内可具有不同的变化。举例而言，半导体晶片100可由P型半导体晶片形成；第一半导体层200可由N型半导体层形成；并且第二半导体层500可由P型半导体层形成。

Claims (27)

1.一种异质结型太阳能电池，包含有：
半导体晶片，具有预定的极性；
第一半导体层，形成于该半导体晶片的一个表面之上；
第二半导体层，形成于该半导体晶片的另一表面之上，其中该第二半导体层与该第一半导体层的极性不相同；
第一电极，形成于该第一半导体层之上；
第二电极，形成于该第二半导体层之上；以及
第一介面层及第二介面层中的至少一个介面层，其中容纳有氧化锌(ZnO)的该第一介面层形成于该第一半导体层与该第一电极之间，并且容纳有氧化锌(ZnO)的该第二介面层形成于该第二半导体层与该第二电极之间。
2.根据权利要求1所述的异质结型太阳能电池，其中该第一介面层形成于该第一半导体层与该第一电极之间，并且第一透明导电层另外形成于该第一介面层与该第一电极之间。
3.根据权利要求1所述的异质结型太阳能电池，其中该第二介面层形成于该第二半导体层与该第二电极之间，并且第二透明导电层另外形成于该第二介面层与该第二电极之间。
4.根据权利要求1所述的异质结型太阳能电池，其中该第一介面层形成于该第一半导体层与该第一电极之间，并且该第二介面层形成于该第二半导体层与该第二电极之间；以及
其中第一透明导电层另外形成于该第一介面层与该第一电极之间，并且第二透明导电层另外形成于该第二介面层与该第二电极之间。
5.根据权利要求1所述的异质结型太阳能电池，其中第一透明导电层代替该第一介面层形成于该第一半导体层与该第一电极之间，并且该第二介面层形成于该第二半导体层与该第二电极之间。
6.根据权利要求5所述的异质结型太阳能电池，其中第二透明导电层另外形成于该第二介面层与该第二电极之间。
7.根据权利要求1所述的异质结型太阳能电池，其中第二透明导电层代替该第二介面层形成于该第二半导体层与该第二电极之间，并且该第一介面层形成于该第一半导体层与该第一电极之间。
8.根据权利要求7所述的异质结型太阳能电池，其中第一透明导电层另外形成于该第一介面层与该第一电极之间。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的异质结型太阳能电池，其中该第一半导体层包括：
轻浓度掺杂的第一半导体层，形成于该半导体晶片的一表面上；以及
高浓度掺杂的第一半导体层，形成于该轻浓度掺杂的第一半导体层之上。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述的异质结型太阳能电池，其中该第二半导体层包括：
轻浓度掺杂的第二半导体层，形成于该半导体晶片的另一表面上；以及
高浓度掺杂的第二半导体层，形成于该轻浓度掺杂的第二半导体层之上。
11.根据权利要求1至8中任意一项所述的异质结型太阳能电池，其中该第一介面层或该第二介面层是由掺硼氧化锌(ZnO:B)或掺铝氧化锌(ZnO:Al)形成。
12.根据权利要求1所述的异质结型太阳能电池，其中该第一介面层或该第二介面层具有110纳米(nm)至600纳米(nm)的厚度。
13.根据权利要求2、4和8中任意一项所述的异质结型太阳能电池，其中该第一介面层具有5纳米(nm)至50纳米(nm)的厚度，并且该第一透明导电层具有60纳米(nm)至180纳米(nm)的厚度。
14.根据权利要求3、4和6中任意一项所述的异质结型太阳能电池，其中该第二介面层具有5纳米(nm)至50纳米(nm)的厚度，并且该第二透明导电层具有60纳米(nm)至180纳米(nm)的厚度。
15.根据权利要求1至8中任意一项所述的异质结型太阳能电池，其中该半导体晶片的极性与该第一半导体层及该第二半导体层中的任何一个的极性相同。
16.一种异质结型太阳能电池的制造方法，包含以下步骤：
形成第一半导体层于具有预定极性的半导体晶片的一个表面之上；
通过化学气相沉积形成一容纳有氧化锌(ZnO)的第一介面层于该第一半导体层之上；
形成第一电极于该第一介面层之上；
形成第二半导体层于该半导体晶片的另一表面之上，其中该第二半导体层与该第一半导体层的极性不相同；
通过化学气相沉积形成一容纳有氧化锌(ZnO)的第二介面层于该第二半导体层之上；以及
形成第二电极于该第二介面层之上。
17.根据权利要求16所述的异质结型太阳能电池的制造方法，还包含形成第一透明导电层于形成该第一介面层与形成该第一电极之间。
18.根据权利要求16所述的异质结型太阳能电池的制造方法，还包含形成第二透明导电层于形成该第二介面层与形成该第二电极之间。
19.根据权利要求16所述的异质结型太阳能电池的制造方法，还包含形成第一透明导电层于形成该第一介面层与形成该第一电极之间，以及形成第二透明导电层于形成该第二介面层与形成该第二电极之间。
20.一种异质结型太阳能电池的制造方法，包含以下步骤：
形成第一半导体层于具有预定极性的半导体晶片的一个表面之上；
形成第一透明导电层于该第一半导体层之上；
形成第一电极于该第一透明导电层之上；
形成第二半导体层于该半导体晶片的另一表面之上，其中该第二半导体层与该第一半导体层的极性不相同；
通过化学气相沉积形成一具有氧化锌(ZnO)的第二介面层于该第二半导体层之上；以及
形成第二电极于该第二介面层之上。
21.根据权利要求20所述的异质结型太阳能电池的制造方法，还包含形成第二透明导电层于形成该第二介面层与形成该第二电极之间。
22.一种异质结型太阳能电池的制造方法，包含以下步骤：
形成第一半导体层于具有预定极性的半导体晶片的一个表面之上；
通过化学气相沉积形成一具有氧化锌(ZnO)的第一介面层于该第一半导体层之上；
形成第一电极于该第一介面层之上；
形成第二半导体层于该半导体晶片的另一表面之上，其中该第二半导体层与该第一半导体层的极性不相同；
形成第二透明导电层于该第二半导体层之上；以及
形成第二电极于该第二透明导电层之上。
23.根据权利要求22所述的异质结型太阳能电池的制造方法，还包含形成第一透明导电层于形成该第一介面层与形成该第一电极之间。
24.根据权利要求16至23中任意一项所述的异质结型太阳能电池的制造方法，其中形成该第一半导体层的该制程包含：
形成轻浓度掺杂的第一半导体层于该半导体晶片的一个表面之上；以及
形成高浓度掺杂的第一半导体层于该轻浓度掺杂的第一半导体层之上。
25.根据权利要求24所述的异质结型太阳能电池的制造方法，其中形成该轻浓度掺杂的第一半导体层的该制程与形成该高浓度掺杂的第一半导体层的该制程在同一个腔室之中连续进行。
26.根据权利要求25所述的异质结型太阳能电池的制造方法，其中形成该轻浓度掺杂的第一半导体层的该制程在向已形成有预定掺杂剂的气氛的腔室里不再提供另一掺杂剂的情况下进行，以及
其中形成该高浓度掺杂的第一半导体层的该制程与向该腔室里提供预定掺杂剂同时进行。
27.根据权利要求16至23中任意一项所述的异质结型太阳能电池的制造方法，其中形成该第二半导体层的该制程包含：
形成轻浓度掺杂的第二半导体层于该半导体晶片的该另一表面之上；以及
形成高浓度掺杂的第二半导体层于该轻浓度掺杂的第二半导体层之上。
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