[发明专利]太阳电池中降低表面再结合与强化光捕捉

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池中的介电质(dielectrics)，更具体而言，涉及用于强化太阳电池的介电层的光学特性的方法。

背景技术

离子植入(ion implantation)是一种用于向基板内引入能改变导电类型的杂质的标准技术。所期望的杂质材料在离子源中被离子化，离子被加速而形成具有规定能量的离子束，然后离子束射于基板的表面上。离子束中的高能离子渗透入基板材料的主体内并嵌于基板材料的晶格(crystalline lattice)中而形成具有所期望导电类型的区域。

太阳电池利用无成本的天然资源来提供无污染且可平等获取的能源。由于对环境问题的关切以及能源成本的攀升，可由硅基板制成的太阳电池在全球变得日趋重要。高效能太阳电池的制造或生产成本的任何降低或者高效能太阳电池的效率的任何提升皆会在全世界对太阳电池的制作产生积极影响。此将使此种干净能源技术具有更广的可利用性。

太阳电池通常由p-n半导体接面(semiconducting junction)组成。图1是选择性射极太阳电池(selective emitter solar cell)的剖视图。对射极200进行掺杂并对触点202之下的区域201提供额外掺杂剂(dopant)可提高太阳电池210的效率(例如，当太阳电池连接至电路时所转换及收集功率的百分比)。对区域201进行较重的掺杂会提高导电性，而在触点202之间进行较轻的掺杂则会提高电荷收集性。触点202可相隔约2毫米至3毫米。区域201的跨度可仅为约100微米至300微米。图2是指叉背接触式(interdigitated back contact，IBC)太阳电池220的剖视图。在IBC太阳电池中，接面处于太阳电池220的背面上。在本具体实施例中，掺杂图案为交替的p型及n型掺杂区。可对p+射极203与n+背面场204进行掺杂。此种掺杂可使IBC太阳电池中的接面发挥功能或具有提高的效率。

图1的选择性射极太阳电池与图2的IBC太阳电池二者皆具有抗反射涂层(anti-reflective coating，ARC)205。举例而言，此ARC 205可为Si_xN_y。为改善ARC层205的光捕捉，Si_xN_y层可在其下面具有氧化膜206。氧化膜206可具有高于硅的折射率。Si_xN_y ARC 205可具有高于氧化物206的折射率，并更将光折射回太阳电池的硅中。此种类型的折射会减少反射光的量并提高电池效率。

将氧化层206与ARC 205一起使用会具有缺点。在表面介面处，例如在硅与介电层(即ARC 205及氧化层206)之间的悬键(dangling bond)处，会发生载子再结合(carrier recombination)。此外，光捕捉并非最佳，且介电层(例如氮化层或氧化层)会吸收紫外(ultraviolet，UV)光。此会降低太阳电池的UV收集效率。因此，在此项技术中需要提供能增强太阳电池的介电层的光学特性的改良方法。

发明内容

本发明揭示用于提升太阳电池的一或多个介电层的抗反射特性并降低所产生载子的表面再结合的方法。在某些实施例中，在介电层中引入掺杂剂，以提升其抗反射特性。在其他实施例中，在介电层中引入物质以形成电场，由电场将少数载子离开表面朝触点排斥。在另一实施例中，对抗反射涂层引入移动物质，藉此使载子被排斥离开太阳电池的表面。藉由在太阳电池的表面形成屏障，可降低表面处所不期望的再结合。

附图说明

为更佳地理解本发明，请参照以引用方式倂入本文之附图，附图中：

图1是选择性射极太阳电池的剖视图；

图2是指叉背接触式太阳电池的剖视图；

图3是实例性太阳电池的一部分的剖视图；

图4A至图4E是使用本文所揭示的第一种方法制造太阳电池的实施例；

图5A至图5B是p型及n型掺杂剂的植入后及氧化后分布；

图6是实例性太阳电池的一部分的剖视图，其显示载子的场漂移；

图7是使用本文所揭示的第二种方法的具有场的实例性太阳电池的一部分的剖视图；

图8是使用本文所揭示的第三种方法的实例性太阳电池的一部分的剖视图，此实例性太阳电池在介电质的表面上具有移动电荷；

图9是使用本文所揭示的第三种方法的实例性太阳电池的一部分的剖视图，此实例性太阳电池具有扩散至介电质内的移动电荷；