[发明专利]一种薄膜条形结构、太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺，特别涉及一种新型、高效率、低成本的薄膜条形结构、太阳能电池的制造方法。

背景技术

薄膜条形结构用一层薄膜制备成半导体器件，其用半导体材料极少，因此较容易降低成本。对于薄膜条形结构的典型应用-薄膜太阳能电池，它不仅是一种高效能源产品，而且也可作为一种新型的建筑材料，更容易实现与建筑的完美结合。在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳能电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。目前，已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池。由于薄膜太阳能电池用料少、工艺简单、能耗低，成本有一定优势，因此得到了较快的发展。

如图1、图2所示，为现有技术的一种薄膜太阳能电池结构及将太阳能转化为电能的示意图。从图1可以看出，现有技术在晶圆的厚度方向上形成的薄膜太阳能电池结构200，其电极230分别在电池基板210的两侧，两电极230之间的区域为进光区220，电池基板210内为PN结。图2为图1所示的薄膜太阳能电池结构200在AA’方向的视图，可以看出，当电池基板210受光后，PN结中，N型半导体的空穴240往P型区移动，而P型区中的电子241往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。

对于其上制作了大量薄膜条形结构的晶圆，其表面覆盖了大面积的薄膜，在分离出薄膜条形结构时，很容易使得表面的薄膜受到破坏，划片后边缘的薄膜与衬底分层等可靠性问题。并且分离条形结构时的划片操作容易造成不规则的裂纹破坏条形结构的半导体基板。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷，特别是解决对晶圆上形成的表面覆盖大面积薄膜的条形结构进行分离的问题。

为达到上述目的，本发明一方面提出一种薄膜条形结构的制作方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括第一表面和与其相对的第二表面；在所述第一表面和/或第二表面上形成至少一条凹痕或一排分离孔；从所述第一表面刻蚀半导体衬底形成至少两个第一沟槽，以及从所述第二表面刻蚀半导体衬底形成至少一个第二沟槽，每个所述第二沟槽位于相邻的两个所述第一沟槽之间；以及从所述凹痕或分离孔分离所述半导体衬底，从所述第一沟槽和第二沟槽切割或拉伸所述半导体衬底以形成薄膜条形结构，其中，所述第一沟槽和第二沟槽之间的半导体衬底形成所述薄膜条形结构的半导体基板。

本发明另一方面还提出一种薄膜条形结构，所述结构包括：半导体基板，所述半导体基板包括第一表面和与其相对的第二表面，以及第三表面和与其相对的第四表面；位于所述半导体基板的第三表面上的第一结构，以及位于第四表面上的第二结构；以及位于所述半导体基板第一表面和第二表面上的侧墙，其中，在所述半导体基板的端面边缘上具有凹痕或分离孔缺口。

本发明再一方面还提出一种薄膜条形结构阵列，所述阵列包括：多个薄膜条形结构，相邻的两个基板在第一表面或第二表面上由一个基片相连接；在所述基板两端的第一表面或第二表面上具有用于分离的凹痕或分离孔的缺口。

优选地，所述多个基板竖直排列，使其第一表面和第二表面分别共面；所述多个基片分别设置在所述基板的第一表面或第二表面的外侧；每个基板的第二表面与其一侧相邻基板的第二表面共用一个基片，以形成第一沟槽，且其第一表面与其另一侧相邻基板的第一表面共用另一个基片，以形成第二沟槽，所述第一沟槽与所述第二沟槽开口方向相反。

优选地，所述多个基板水平排列，使其第三表面和第四表面分别共面；

所述基片，形成在相邻的所述基板相对的两个表面上并可弯曲地连接所述相邻的两个基板。

本发明再一方面还提出一种太阳能电池，其中包括上述所述的薄膜条形结构，或者上述所述的薄膜条形结构阵列。

通过本发明的制造方法，利用分离孔引导对薄膜条形结构的分离，不会对薄膜条形结构的基板及其表面的薄膜产生破坏。对于本发明制造方法制作的薄膜太阳能电池，有效地利用了衬底(或晶圆)的厚度，增大电极的有效面积，并将电极与进光面设置在同一侧，从而能够有效减小复合距离，缩短电极之间的距离，减小载流子的复合电流，提高发电效率。本发明的电池结构，在半导体基板的侧壁形成了绝缘层，一方面，减少载流子在侧壁部分的复合，进一步提高发电效率，另一方面，绝缘层上还可形成与电极相连接的导电层并隔离导电层，防止了两电极可能的短路，通过导电层实现电池阵列中各个结构间为并联，减小了连接电阻，提高了发电效率。