[发明专利]硅晶太阳能电池基板的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基板的制作方法，特别是涉及一种硅晶太阳能电池(silicon-based solar cell)基板的制作方法。

背景技术

随着能源危机的问题日趋严重，绿能产业不断地寻求替代石油的再生资源。目前最为常见的技术，则属太阳能电池。在太阳能电池相关产业中，也属硅晶太阳能电池具备有优异的光电转换效率(photon-to-current conversion efficiency；PCE)而广受重视。

就太阳能电池的运作原理来看，其影响PCE的因素不只是取决于太阳光的入射量，其也取决于入射至此太阳能电池的太阳光波段。当入射至太阳能电池内以供其吸收并从而进行光电效应的太阳光入射量越高时，PCE也相对越高。然而，并非各波段的太阳光皆可由硅晶太阳能电池所吸收并经光电效应以转换成电能。就硅晶的能隙(energy gap)而言，其在室温下约1.15eV，因此，只有波长小于1100nm的太阳光才可与硅晶太阳能电池产生光电效应。经前述说明可知，为了提升硅晶太阳能电池的PCE，硅晶太阳能电池技术领域的相关技术人员无不朝向降低1100nm波段以下的光线反射率(reflectance)的目标发展。

在目前常见并已商业化的技术手段中，是使用氢氧化钾(KOH)溶液来对一硅晶基板进行湿法刻蚀(wet etching)，以使得该经湿法刻蚀后的硅晶基板表面形成有金字塔结构，并借此完成该硅晶基板的抗反射(anti-reflection)的结构。然而，此种抗反射结构在300nm～500nm波段间的平均反射率仍高于20%，不只存在有短波长的外部量子效率(external quantum efficiency)利用率偏低的问题，也降低了硅晶太阳能电池的短路电流密度(short circuit current density，Jsc)。

另，中国台湾第201020347早期公开号发明专利案(以下称前案1)公开一种纳米多孔性结晶硅的制作方法。在前案1所揭示的技术手段中，其主要是先将结晶硅浸泡于混合有硝酸银(AgNO₃)及氢氟酸(HF)的酸性氧化剂中以进行氧化还原反应，迫使结晶硅表面还原析出纳米银粒子，并在对应析出有纳米银粒子处氧化形成SiO₂；最后，对结晶硅进行酸刻蚀，使结晶硅表面相对于各纳米银粒子附着处形成纳米孔洞。虽然前案1所揭示的技术手段可在结晶硅表面形成纳米孔洞；然而，前案1在说明书中并未具体揭示出其酸性氧化剂的组成浓度配比、反应温度及其最后完成的纳米多孔性结晶硅的反射率。因此，由前案1所揭示的技术内容来看，其在达成低反射率的目标上，尚有一大段距离需克服。

又，中国台湾第201121085早期公开号发明专利案(以下称前案2)公开一种太阳能电池的制造方法。在前案2所公开的技术手段中，其主要包含以下步骤：

(A)对一硅基板进行干式表面处理以使硅基板具有不规则表面；

(B)将该具有不规则表面的硅基板浸泡于一混合有过硫酸钠(Na₂S₂O₈)与硝酸银的溶液中以进行选择性氧化反应；

(C)将该经选择性氧化反应后的硅基板浸泡于氢氟酸溶液中以使该硅基板具有微观织构表面(也就是说，使该硅基板形成一纳米多孔硅层)；

(D)将该具有微观织构表面的硅基板浸泡于KOH水溶液中以去除该纳米多孔硅层；

(E)将该经移除纳米多孔硅层后的硅基板浸泡于浓缩硝酸(HNO₃)溶液中移除残留的银；

(F)对步骤(E)后的该硅基板进行掺质(dopant)扩散程序(diffusion process)以在该硅基板中形成P-N结(junction)；

(G)在步骤(F)后的硅基板上沉积一抗反射层；及

(H)最后，在该硅基板上形成电极。

由前案2在其说明书中所显示的反射率分析数据可知，前案2的实验例5在形成有该抗反射层的条件下，其在300nm～800nm波段间的平均反射率却仍维持在10.5%左右，特别是其在300nm～400nm波段间的平均反射率仍高达20%。相较于前面所提及的金字塔结构的技术手段，前案2不只存在有短波长的外部量子效率利用率偏低的问题，其在整体程序上的程序却相对金字塔结构的技术手段多出该抗反射层的沉积步骤。因此，前案2所揭示的技术手段对于降低反射率的实质贡献并不大。