TW201228008A - Method of fabricating a solar cell - Google Patents

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2012280085 36515twf.doc/I 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種太陽電池的製造方法，且特別是 有關於一種成本低廉且控制容易之太陽電池的製造方法。 【先前技術】 太陽能是一種乾淨無污染且取之不盡、用之不竭的能 源，在解決目前石化能源所面臨的污染與短缺的問題時， 太陽能一直是最受矚目的焦點。由於太陽電池可直接將太 陽能轉換為電能，因此已成為目前產業界相當重要的研究 課題之一。 矽基太陽電池(silicon-based solar cell)為業界常見的 一種太陽電池。矽基太陽電池的原理是將二個不同摻雜型 態之（即P型與N型摻雜型態）的半導體層相接合，以形 成P-N接面。當太陽光照射到具有此p_N結構的半導體 時，光子所提供的能量可把半導體價帶中的電子激發至導 帶而產生電子-電洞對(electron七ole pairs)。電子與電洞均 會受到電場的影響，使得電洞沿著電場的方向移動，而電 子則往相反的方向移動。如果以導線將此太陽電池與負載 (load)連接起來，則可形成一個迴路(1〇〇p)，並可使太陽電 池所產生的電流流過負載，此即為太陽電池發電的原理。 在太陽電池中，接觸導體與摻雜型態半導體層之 間通常會需要形成N型重摻雜(N+ d〇ped)型態之摻雜區， 以使接觸導體與NH雜錢半導體層之間具#良好的歐

36515twf.doc/I 201228008 i) 姆接觸（Ohmic contact)。目前用以製作N型重摻雜區的習 知技術包括傳統的微影製程(ph〇t〇-Hthography)、雷射圖案 化製程（laser patterning)、回触刻製程(etch-back process) 等。很明顯地，製作N型重摻雜區需要額外的製程，導致 太陽電池的製造成本增加。此外，前述之微影製程、雷射 圖案化製程以及回蝕刻製程製程不易控制，且微影製程、 雷射圖案化製程以及回蝕刻製程製程在進行時，常會造成 φ 缺陷(defects) ’導致太陽電池的良率下降。承上述，如何 在不大幅增加製造成本的情況下，提昇太陽電池之製造良 率，實為目前亟欲解決的課題之一。 【發明内容】 本發明提供一種太陽電池的製造方法，其使太陽電池 的製造簡易，進而可有效地降低製造成本。 本發明提供一種太陽電池的製造方法，其包括：提供 一第一型摻雜半導體基材，此第一型摻雜半導體基材具有 鲁 一弟一表面以及一與第一表面相對之第二表面；於部分的 第一型摻雜半導體基材中形成一第二型摻雜擴散區，第二 型摻雜擴散區自第一表面延伸至第一型摻雜半導體基材 中；於基材之第一表面上形成一與第二型擴散層接觸之抗 反射層；於抗反射層上形成導電膠(conductive paste)，此導 電膠包括導電粒子(conductive particles)、摻質(dopants)、 基質（matrix)以及黏結劑（binder);進行一共燒結製程 (co-firing process)，以使導電膠穿過抗反射層而形成一欲 於抗反射層之第一接觸導體，在共燒結製程中，摻質係擴

36515twf.doc/I 201228008 散至第二型摻雜擴散區以形成一第二型重摻雜區；以及於 第一型摻雜半導體基材之第二表面上形成—第二接觸 體。 本發明另提供一種太陽電池的製造方法，其包括：提 供一第一型摻雜半導體基材，此第一型摻雜半導體基材具 有一第一表面以及一與第一表面相對之第二表面；二部^ 的第一型摻雜半導體基材中形成一第二型摻雜擴散區，第 一型換雜擴散區自第一表面延伸至第一型摻雜半導體基材 中，於基材之第一表面上形成一與第二型擴散層接觸之抗 反射層，以及於抗反射層上形成一導電膠，此導電膠包括 導電粒子以及摻質，並進行一共燒結製程，以使導電膠穿 過抗反射層而形成一嵌於抗反射層之第一接觸導體，^共 燒結製程中，摻質係擴散至第二型摻雜擴散區以 ^ 二型重摻雜區。 在本發明之一實施例中，前述之第一型摻雜半導體基 材例如為一 P型摻雜的基材，而第二型摻雜擴散區例如為 -*N型擴散區。 . 在本發明之一實施例中’前述之第一型摻雜半導體基 材的厚度大於第二型摻雜區的深度。 Α 在本發明之一實施例中’前述之導電粒子包括銀粒子 或鋁粒子。 在本發明之一實施例中，前述之摻質包括磷酸(Η3ρ〇4) 或五氧化二磷(Ρ2〇5)。 在本發明之一實施例中’前述之摻質包括三氧化二棚 (Β2Ο3)或銘鹽(Aluminum salt)。

36515twf.doc/I 201228008 在本發明之一實施例中’前述之基質包括氧化 或矽基質。 貝 在本發明之-實_巾，前述絲結社括稍 (thickening agent)或濕潤劑（wetting agent)。 巧 在本發明之一實施例中，前述之導電膠可進勺 添加劑（additive)。 V匕 在本發明之一實施例中，前述之導電膠可進—牛 溶劑(solvent)。 v匕括 在本發明之-實施例中，前述之導電膠係 刷的方式形成於抗反射層上。 ，，j扳印 j發明之—實施射，前述之抗反射層储由化風 氣相’尤積方式形成於第一型摻雜半導體基材之第—千 上.。 示-'表面 由於本發明採用包括導電粒子以及摻質之 透過共燒結製紐射紐至第二师 以点 第二型重摻雜區，因此本發明之太陽電池的製造以 製造成本低廉、控制容易以及良率高等優勢。 、 發為ΐίίΓ之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 ΐ如下。 佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 【實施方式】 程示明:實施例之太陽電池的製造流 卞等媸暴材100例如為ρ型摻雜的基

36515twf.doc/I 201228008 ί °舉例而s ’前述之第一型摻雜半導體基材100為-具 有P型摻質(d〇pantS)的石夕晶圓(silicon wafer)，例如是棚摻 雜石夕晶圓。第-型摻雜半導體基材⑽具有—第一表面 100a以及與第表面觸a相對之第二表面1〇仙。 接著st參照圖1B ’於第—型摻料導縣材1〇〇之 一表面100a上進行一摻質擴散製程(d〇p咖册usi〇n =嶋s)’以於部分的第—型摻雜半導體基材觸中形成--型摻雜擴散區110，此第二型摻雜擴散區11〇係自第 一表面100a延伸至第一型掺雜半導體基材1〇〇中。詳言 之’第一型摻雜半導體基材刚之厚度例如是介於50微米 至250微米之間’而第二型摻雜擴散區u〇的深度例如係 介於〇·〇1微米至5.G微米之間。在其他實施例中，第二型 摻雜擴散區110的深度例如係介於G G5微米至2 Q微米之 間n交佳實施例中，第二型摻雜擴散區11〇的深度例 如係介於〇. 1微米至0 5微米之間。 前述之摻質擴散製程係用以於第一型摻雜半導體基 材⑽中形成P-N接面。此摻質擴散製程例如是先在第一 雜半導體基材⑽的第__表面1⑻a上形成碟梦玻璃層 (PSG)’再將第—型換雜半導體基材⑽送入擴散爐中加熱 以使磷矽玻璃層中的摻質擴散至第一型摻雜半導體基材 100中以形成第二型摻雜擴散區丨10 (即N型擴散區）， 並在摻質擴散完成之後移除前述之磷矽玻璃層。在本實施 例中’摻質例如是三氣氧化碟(POC13)或其他適於在第一型 ，雜半導體基材漏中形成Ρ·Ν接©的摻質。特別注意 疋’上述方法為多種摻質擴散製程中的其中一種。也就是

36515twf.doc/I 201228008 j j Ξ第此知識者可採用其他摻質擴散製程來進 灯弟一型摻雜擴散區110的製作。 < 承上述’本實施例係以Ρ型摻雜的基材(_以及Ν 至擴散區⑽)為例進行說明，在其他實施例中，此領域呈 有通常知識者當可使㈣型換雜的基 _的 基材，並於Ν型摻雜的基材鄭型擴散區，；者;： I型未摻雜的基材上製作Ρ型擴散區或Ν型擴散區。

凊參照圖ic，在完成第二型摻雜擴散區UG的製作 之後，接著於第一型摻雜半導體基材1〇〇的第一表面1〇加 ^形成一與第二型擴散層11〇接觸之抗反射層12〇。在本 實施例中，抗反射層120的材料例如是氮化矽或是氮氧化 矽4，且抗反射層12〇例如是以化學氣相沉積製程形成， 如電漿化學氣相沉積製程（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)。 接著請參照圖ID，於抗反射層i20上形成一導電膠 130’此導電膠130例如係透過網板印刷的方式形成於抗反 射層120上。導電膠130至少包括導電粒子以及摻質。在 本實施例中，為了使導電粒子與摻質能夠均勻地混合，導 電膠130還可進一步包括基質、黏結劑等輔助成份。除此 之外，導電膠130還可選擇性添加溶劑、添加劑、軟化劑， 以使導電膠130中的導電粒子與摻質能夠混合的更為均 勻。舉例而言’導電膠130中的導電粒子例如為銀粒子或 鋁粒子，其粒徑例如係介於1〇奈米(nm)至5微米(μιη)之 間；導電膠130中的基質例如為氧化矽基質或矽基質。當 製作Ν型擴散區時，導電膠13〇中的摻質可以使用第二型 201228008 95

36515twf.doc/I 摻質例如為磷酸(H3P〇4)、五氧化二磷(p2〇5)、三氣氧化石舞 (POC13)或其他型近似的摻質。在其他可行之實施例中，當 製作P型擴散區時’導電膠130中可使用第一型摻質例如 是三氧化二硼(B2〇3)、鋁鹽(Aluminum salt)或其他型近似的 摻質。其中掺質的濃度足以形成重摻雜區140即可。 在本實施例中’導電膠130中的黏結劑例如為稠化劑 或濕潤劑。前述之稠化劑或濕潤劑例如為蓖麻油Thixoton (ricinus oil)、潤濕分散劑Borchigen TS (通常為矽酸添加劑）、 各種矽酸鹽類(通常具有不同極性混合溶劑之無機流體添加 劑、硝基纖維素(nitrocellulose)、乙基纖維素（ethylcellul〇se)、 其他纖維化合物、多功能聚氣乙烯吡咯院酮 (polyvinylpyrrolidones)、澱粉體（starch(+NH40H))、明膠 (gelatine)、海藻酸(alginic acid)、合成鎂-鈉-鋰矽酸(synthetic Mg-Na-Li silicate(Laponite))、高分散性矽酸（high disperse amorphous silicic acid (Aerosil))、聚乙浠丁酸 (polyvinylbutyral(Mowital))、羧曱基纖維素鈉（sodium carboxymethylcellulose(vivistar))等。 在本貫施例中’添加劑例如為抗發泡劑(antifoaming agents)、黏著緩化劑(adhesion moderators)、均染劑(levelling agents)，或膝滯劑(thixotropic agents)。 在本實施例中，軟化劑例如為氧化鉛(PbO)、氧化鋅 (ZnO)、三氧化二鉍(Bi2〇3)。 在本實施例中，溶劑例如為乙二醇(ethylene glycol)、乙 二醇一 丁基趟(ethylene glycol monobutyl ether)、乙二醇一苯基 醚（ethylene glycol monophenyl ether)、曱基醇

36515twf.doc/I 201228008,

(methoxymethoxyethanol)、乙二醇一乙酸酯（ethylene glycol monoacetate)、乙二醇二乙酸g旨（ethylene glycol diacetate)、二乙 二醇(diethylene glycol)、二乙二醇單曱醚(diethylene glycol monomethyl ether)、二乙二醇單曱 _ (diethylene glycol monoethyl ether acetate)、單丁趟一縮貳[乙二醇](diethylene glycol monobutyl ether)、二乙二醇單丁醚（diethylene glycol monobutyl ether acetate)、二乙二醇二曱喊(diethylene glycol dimethyl ether)、二乙二醇曱乙醚(diethylene glycol methylethyl ether)、二乙二醇二乙醚(diethylene glycol diethyl ether)、二乙 二醇乙酸酯（diethylene glycol acetate)、三甘醇 (triethylglycol)、三甘醇單曱醚(triethylene glycol monomethyl ether)、三甘醇單乙越(triethylene glycol monoethyl ether)、四乙 稀基乙二醇二丙稀酸S旨（tetraethylene glycol)、聚乙二醇 (polyethylene glycols) ' 丙二醇(propylene glycol)、丙二醇曱鱗 (propylene glycol monomethyl ether)、丙二醇單乙醚(propylene glycol monoethyl ether)、丙二醇單丁 鍵(propylene glycol monobutyl ether) 、 1- 丁氧基乙氧基丙醇 (1-butoxyethoxypropanol)、一縮二丙二醇(dipropylglycol)、二 丙二醇單曱醚(dipropylene glycol monomethyl ether)、二丙二醇 單乙醚(dipropylene glycol monoethyl ether)、三丙二醇單曱醚 (tripropylene glycol monomethyl ether)、？么丙二醇(polypropylene glycols)、丙二醇(trimethylene glycol)、丁二醇(butanediol)、1，5-戊二醇（1,5-pentanediol)、己二醇(hexylene glycol)、甘油 (glycerine)、甘油單乙酸酯(glyceryl acetate)、甘油二乙酸酯 (glyceryl diacetate)、甘油三乙酸自旨(glyceryl triacetate)、三經甲

201228008 j 36515twf.doc/I 基丙烧(以1!^1171〇1卩1'〇卩丫1^)、1,2,6-己三醇(1,2,6-1^乂31^以〇1)、 二氧雜環己烧(dioxane)、三氧陸圜（trioxane)、四氫D夫喃 (tetrahydroftiran)、曱縮醛(methylal)、乙縮醛(diethylacetal)、丁 酮(methyl ethyl ketone)、丙酮與甲基異丁酮(methyl isobutyl ketone)、二乙基曱酮（diethyl ketone)、丙 _ 基丙 _ (acetonylacetone)、二丙酮醇（diacetone alcohol)、甲酸甲酉旨 (methyl formate)、曱酸乙酯(ethyl formate)、曱酸丙酯(propyl formate)、乙酸甲酯(methyl acetate)，或乙酸乙酯(ethyl acetate)。

接著請參照圖1E，進行一共燒結製程，以使導電膠 130穿過抗反射層12〇而形成一嵌於抗反射層12〇中之第 一接觸導體130’，在共燒結製程中，原本存在於導電膠13〇 (繪示於圖1D)中的第二型摻質係擴散至第一型摻雜半導 體基材100之第二型掺雜擴散區11〇以形成一第二型重摻 雜區140。詳言之，共燒結製程會使第一型摻雜半導體基 材100的局部區域被熔融，而被熔融後的基材材料會盥導 電膠13〇 (緣示於圖1D)形成共炼層，進而使導電膠、13〇 (繪示於圖1D)中的掺質與導電粒子擴散到第—型摻雜半 =體基材100中值得注意的是，前述選擇性添加於導電 (繪示於，1D)中的軟化劑（如氧化鉛_)、氧 1(^Q) 可以降低形成共炼層所 :的>皿度’增進摻質與導電粒子之擴散效果。此外，在完 =燒結製程之後，仍有少㈣絲、添 ==存在於導電膠鳴示於圖m)中，二 接著請參照圖1F’在形成第二型重摻雜區14〇之後， 12

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接著選擇性地於第一型摻雜半導體基材1〇()之第二表面 l〇〇b上形成一第二接觸導體15〇，如此即初步完成太陽電 池之製作。在變化實施例中，第二接觸導體亦可製作在第 表面100a上’形成月接觸結構(Back contact structure)。 在本實施例中，第二型重摻雜區14〇的深度例如是大 於第二型摻雜擴散區110的深度。舉例而言，第二型重摻 雜區140的的深度例如係介於〇 〇1微米至1〇 〇微米之間。 在其他實施例中’第二型重摻雜區⑽的的深度例如係介 於0.05彳政米至3.0彳政米之間。在一較佳實施例中，第二型 重摻雜區140的的深度例如係介於〇1微米至1〇微米之 間。值得注意的是，依據不同的設計需求，第二型重換雜 區140的深度亦可以是小於4等於第二型換雜擴散區⑽ 的深度，本發明不限定第二型摻雜擴散區11〇與第二型重 摻雜區140之間的深度關係。 承上述，本實施例前述之太陽電池的製造方法可應用 :單面太陽電池或雙面太陽電池(bifacial — cdi)“程 宙於本發明採用包括導電粒子以及第二型摻質之 =’並透過共燒結製程使第二型摻質擴散至第二型 擴政區中以形成第二型重摻雜區，因此本發明之太雷 的製造方法具有製造成本低廉、控制容易以及良率高等優 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，麸 =，任何娜臟，在錢離^= 和乾圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之^ 13

201228008 36515twf.doc/I 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1A至圖1F為本發明一實施例之太陽電池的製造流 程示意圖。 【主要元件符號說明】 100 :第一型摻雜半導體基材 100a :第一表面 100b :第二表面 110 ： 第二型摻雜擴散區 120 ： 抗反射層 130 ： 導電膠 130, :接觸導體 140 ： 第二型重摻雜區 150 ： 第二接觸導體 14

Claims (1)

1. 201228008 36515twf.doc/I 七、申請專利範圍： 1.一種太陽電池的製造方法，包括： 提供一第一型摻雜半導體其姑，$& β> 土材δ亥第一型摻雜半導體 十表面以及一與該第一表面相對之第二表 面； 於部分該第—歸雜半導體基材切成-第二型摻 ==半雜擴散區自該第-表面延伸至該第 接觸=該第—表面上形成〜與該第二型擴散層 於該抗反射層上形成導電膠，該導 子、-摻質、基質以及黏結劑；电办ι括導電粒 升程’以使該導電膠穿過該抗反射層而 :成-甘入於该抗反射層之第一接觸導體 中，該些摻質係擴散至該第-1隹系，、钇、·口衣私 型重摻雜區；以及摻雜擴散區以形成一第二 笛一 „型摻雜半導體基材之該第二表面上形成-第一接觸導體。 、2.如申明專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方 法^其中該第一型摻雜半導體基材為一ρ型摻雜的基材， 而δ亥第二型摻雜擴散區為一Ν型擴散區。 3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方 法’其中該第一型摻雜半導體基材的厚度大於該第二型摻 雜區的深度。 4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方 15 201228008— 法，其中該些導電粒子包括銀粒子。 5. 如申請專利範圍第丨項所述之太陽電池的製造方 法，其中該些導電粒子包括鋁粒子。 6. 如申請專利範圍第丨項所述之太陽電池的製造方 法，其中該摻質包括三氧化二硼(B2〇3)、磷酸(HsPO4)、多 氧化二填(P2〇5)或紹鹽。 7·如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方 法，其中該基質包括氡化矽基質或矽基質。 8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方 法，其中該黏結劑包括稠化劑或濕潤劑。 9. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方 法，其中該導電膠更包括添加劑。 10. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方 法，其中該導電膠更包括溶劑。 11. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方 法’其中該導電膠係透過網板印刷的方式形成於該抗反射 層上。 12·如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方 法，其中該抗反射層係藉由化學氣相沈積方式形成於該第 一型摻雜半導體基材之該第一表面上。 13.—種太陽電池的製造方法，包括： 提供一第一型摻雜半^導體基材，該第一型摻雜半導體 基材具有一第一表面以及一與該第一表面相對之第二表 面； 於部分該第一型摻雜+導體基材中形成一第二型摻 201228008 —36515twf.doc/I 雜擴散區，該第二型捭雜姐 1摻雜半導體基材巾擴顏自該第—表祕伸至該第 於該基材之該第—本 接觸之抗反射層；以& 形成一與該第二型擴散廣 子以反上:成—導電膠’該導電膠包括導電敉 行―共燒結製程，以使該導電膠穿過該

   :悻壯；妒t::嵌於該抗反射層之第-接觸導體，在該 ϋ、σ第二，ί些摻質係、擴散至該第二型摻雜擴散區以 化成一第一型重掺雜區。 、、i 申:月專利專11圍’ 13項所述之太陽電池的製造方 '該第型摻雜半導體基材為__ρ型雜的基材， 而該第二型摻雜擴散區為—Ν型擴散區。 15.如申料概㈣13項所述之太陽電池的製造方 ’’其中㈣-型摻雜半導體基材的厚度大於該第二髮務 雜區的深度。 16. 如申請專利範圍第13項所述之太陽電池的製造方 法，其中該些導電粒子包括銀粒子。 17. 如申凊專利範圍第13項所述之太陽電池的製造方 法，其中該些導電粒子包括鋁粒子。 18. 如申請專利範圍第13項所述之太陽電池的製造方 ，，其中該摻質包括三氧化二硼(B203)、磷酸(H3P04)、五 氡化二構ff2〇5)或銘鹽。 19·如申請專利範圍第13項所述之太陽電池的製造方 法’其中該導電膠係透過網板印刷的方式形成於該抗反射 層上。 17 201228008 yj 36515twf.doc/I 20. 如申請專利範圍第13項所述之太陽電池的製造方 法，其中該抗反射層係藉由化學氣相沈積方式形成於該第 一型摻雜半導體基材之該第一表面上。 21. 如申請專利範圍第13項所述之太陽電池的製造方 法，更包括於該第一型摻雜半導體基材之該第二表面上形 成一第二接觸導體。

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