[发明专利]具掺杂碳化硅层的结晶硅太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，特别是关于一种具掺杂碳化硅层的结晶硅太阳能电池及其制造方法。

背景技术

由于石化能源短缺，人们对环保重要性的认知提高，因此人们近年来不断地积极研发替代能源与再生能源的相关技术，希望可以减少目前人类对于石化能源的依赖程度以及使用石化能源时对环境带来的影响。在众多的替代能源与再生能源的技术中，以太阳能电池(solar cell)最受瞩目。主要是因为太阳能电池可直接将太阳能转换成电能，且发电过程中不会产生二氧化碳或氮化物等有害物质，不会对环境造成污染。

一般而言，现有结晶硅太阳能电池通常是于半导体基板的表面利用扩散(diffusion)或离子布植(ion implantation)方式来掺杂反向杂质(counter-doping)以形成射极并于其上方制作电极。当光线由外侧照射至硅晶太阳能电池时，P-N接面的载子空乏区因受光子激发而产生自由电子-电洞对，并通过P-N接面所形成的内电场使电子与电洞分离，电子与电洞会分别往两端的电极移动，此时若外加负载电路或电子装置，便可形成电流使电路或装置进行驱动。

由于太阳光的频谱有各种不同的波长，而不同波长的太阳光会被不同能隙的半导体材料所吸收，当太阳能电池照光时，若入射的光子能量大于半导体材料的能隙，光子将会被半导体材料吸收而产生电子-电洞对。若入射的光子能量小于半导体材料的能隙时，光子将直接穿透半导体材料而不被吸收，故能隙愈小的材料会吸收较大范围的太阳光。但能隙过小的材料会有过度光子能量损失的问题，所以研究者皆须在材料选择和元件光电特性选择上取得平衡。

目前已知有利用宽能隙材料来制作太阳能电池的技术，如图6所示，美国公开专利US20120175636揭示了一种具有表面宽能隙层与感光二极管的太阳能电池。所述太阳能电池是先形成一P型半导体层121’，接着形成N型半导体层123’以完成一具有P-N接面的感光二极管120’，接着再于所述N型半导体层123’在相对于P型半导体层121’的面上形成一宽能隙材料层130，然后于所述宽能隙材料层130上设置一抗反射层(anti-reflective layer，ARL)160，以及数个穿透所述抗反射层160与所述宽能隙材料层130的电极510，使得所述宽能隙材料层130被设置于所述抗反射层160与作为射极的N型半导体层123’之间，背面电极520形成于P型半导体层121’相对于N型半导体层123’的面上，负载530两端分别与电级510与背面电极520连接便可形成电路，所述宽能隙材料层可为碳化硅、氮化硅、氮化硅碳、P+型碳化硅(P+-SiC)、P+型氮化硅(P+-SiN)、P+型氮化硅碳(P+-SiCN)，通过前述宽能隙材料层130增加蓝光的穿透率而提升光电转换率。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种具掺杂碳化硅层的结晶硅太阳能电池及其制造方法，使其可提升太阳能电池的效率。

为实现上述目的，本发明提供一种具掺杂碳化硅层的结晶硅太阳能电池，包含：半导体基板、抗反射层、多个正面电极与一背面电极层；其中所述半导体基板具有粗糙化的一第一表面，所述第一表面设有一掺杂碳化硅层，所述掺杂碳化硅层包含一掺杂元素；抗反射层设置于掺杂碳化硅层上；多个正面电极设置于所述抗反射层上且穿透所述抗反射层并与所述掺杂碳化硅层接触；而背面电极层设置于半导体基板一第二表面。

其中，所述半导体基板为P型半导体基板或N型半导体基板。

其中，当所述半导体基板为P型半导体基板时，所述掺杂碳化硅层的所述掺杂元素为N型，其中N型的所述掺杂元素为磷、砷、锑、铋或其组合。

其中，当所述半导体基板为N型半导体基板时，所述掺杂碳化硅层的所述掺杂元素为P型，其中P型的所述掺杂元素为硼、铝、镓、铟、铊或其组合。

其中，所述半导体基板为一单晶硅基板或一多晶硅基板。

本发明还提供一种具掺杂碳化硅层的结晶硅太阳能电池制造方法，包含：提供一半导体基板；以离子植入法将碳元素植入半导体基板的一第一表面再以高温退火而形成一碳化硅层；掺杂一掺杂元素至碳化硅层，使碳化硅层成为一掺杂碳化硅层；形成至少一抗反射层于所述掺杂碳化硅层上；形成多个正面电极于所述抗反射层上；及形成一背面电极于所述半导体基板的一第二表面。

其中，所述半导体基板为P型半导体基板或N型半导体基板。

其中，当所述半导体基板为P型半导体基板时，所述掺杂碳化硅层的所述掺杂元素为N型，其中N型的所述掺杂元素为磷、砷、锑、铋或其组合。