[发明专利]具弯曲状埋入式电极线的太阳能电池的制作方法及该太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种具弯曲状埋入式电极线的太阳能电池的制作方法，尤其涉及一种在硅基板上以化学湿式药剂或以干蚀刻制程蚀刻出弯曲状沟槽的方法，特别是指使用此方法制作具有埋入式电极的硅基板太阳能电池。

背景技术

一般具有埋入式电极的太阳能电池（Buried-Contact Solar Cell），是指在该太阳能电池的照光侧表面，亦即前表面制作沟槽数组（Trench Array），并于沟槽内镀制或铺设金属电极，如图6所示，其为中国台湾专利第201110372号「以印刷涂布形成屏蔽而制作埋入式电极太阳能电池之方法以及该太阳能电池」，此专利即为一个具有埋入式电极15的P-N接面太阳能电池。该已知太阳能电池的硅基板（Silicon Wafer）大多具有P型电性，其前表面的沟槽一般是以激光雕刻制成而呈直线状排列，且在沟槽内电极周边的硅区域为掺杂浓度较高的第一N型层14（即n⁺⁺层），非沟槽的硅区域则为掺杂浓度较低的第二N型层12（即n⁺层）。制作此具有选择性射极（Selective Emitter）与埋入式电极方法之一，是先在低掺杂浓度的P型硅基板11以磷扩散于其表面以下区域，形成浅薄的第二N型层12，然后再成长钝化层以及抗反射层（或兼具钝化功能的抗反射层13，例如氮化硅层）。接着以激光或机械方式在表面雕刻出数条沟槽，亦即沟槽数组，唯并不使用黄光制程技术（Photolithography）。其沟槽开口的表面以下薄薄一层区域是以磷扩散方式形成掺杂浓度较高的第一N型层14，之后制作金属电极于沟槽中，形成埋入式电极15。已知金属电极制作的另一例为使用含磷的银膏涂于沟槽中，然后以快速高温退火（Firing）方式使磷扩散至沟槽表面以下区域形成第一N型层14。图6所示的已知太阳能电池亦含有背电极16，在电池背面处亦含有背表面场层17（Layer of Back Surface Field ; BSF Layer），以及在前表面处具有表面粗纹化结构18（Texture）以造成光线捕捉（Light Trapping）效果，增加光电转换效率。上述已知技术以激光或机械方式雕刻出宽数十微米与数倍于宽度深度的沟槽，所形成的埋入式电极太阳能电池，其光电转换效率在文献中已有超过22%的报导。

已知的制作前述具有选择性射极与埋入式电极的方法，另有以一次扩散制程同时形成前述第一N型层与第二N型层的。其制程是首先在前表面具有粗化结构的P型硅基板上涂布一层介电质（Dielectric），例如氮化硅或氧化硅层。然后将介电质层图样化，以及向硅基板挖蚀而形成数条沟槽，因此形成在沟槽区的硅基板无介电质层覆盖，且其余前表面的硅基板区域受介电质层覆盖的情况。接着，将该硅基板置入扩散炉形成N型层。由于非沟槽区受适当厚度的介电质层覆盖，其所产生的掺杂浓度较沟槽区者为低，遂形成选择性射极结构。最后，将金属置于沟槽中，遂形成埋入式电极结构。

已知的埋入式电极太阳能电池，其沟槽深度影响较长波长光能转换电能的效率，一般说来，沟槽越深其效率越大。唯，传统上由激光雕刻而成的沟槽呈长条直线形，如图7所示，其是俯视硅基板太阳能电池正面的埋入式电极线22分布的例子，该电极线均以导流排（Busbar）21隔开。若沟槽太深则制程上产生破片（Wafer Break）的机率将大增，造成低良率情况。

使用埋入式电极的好处包括有：其一，可大为减少金属电极对光的屏蔽。其二，埋入式电极的线宽虽然比较窄，但因深入硅基板内部，使其金属的电阻值可与传统覆盖于晶圆表面的金属电阻值相若，并由于金属线宽较窄之故，前者电极的间距可以比后者电极的间距小很多，使得埋入式电极的太阳能电池内部因吸收光能而转换产生的电子行进至电极处的平均路径要比传统式太阳能电池内部电子行进长度短。因此，相较于传统式太阳能电池，埋入式电极电池的内阻便减少许多，此举便可增加填充因子F.F.（Fill Factor），对增加太阳能电池的光电转换效率有不少帮助。再者，因为电极系从硅基板表面深入内部数十微米乃至更深处，许多较长波长光能转换成的电子较容易移动至电极处，更而增加电极收集电子的数量，提高短流电流，而配合的选择性射极结构亦增加开路电压值，此举对太阳能电池效率的提升十分有帮助。而在埋入式电极周边制作低面电阻（Sheet Resistance）的n⁺⁺层的目的，是为了减低金属与半导体接口的接触电阻，以有利于达到高填充因子的目的。