TWI382558B - 太陽能電池面板的製作方法 - Google Patents

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Naitien Ou
Tienszu Chen
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Gintech Energy Corp
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太陽能電池面板的製作方法
本發明是有關於一種太陽能電池面板之製作方法，且特別是有關於一種太陽能電池面板之背面電極的製作方法。
目前太陽能電池的製作通常於製作其背面電極時，可如美國專利第6982218號所示，其製程步驟為對一半導體晶圓之背面(即背光面)沈積一鈍化層(passivation layer)，再形成一鋁金屬層於鈍化層上，最後利用雷射燒結技術之雷射光束對金屬層透過依據有預定圖形(如線條、線性或點狀圖形)的網格進行照射，使得金屬層受熱產生熔融現象，而通過鈍化層與晶圓產生共晶結構，以形成預期圖形的背面電極，也同時完成晶圓背面的鈍化處理(passivation)，藉此降低背面複合載子的速率。
然而，取得雷射燒結配備及使用雷射燒結配備進行燒結工作的成本相當昂貴，加上使用雷射光束對金屬層進行雷射燒結工作時，亦有產生對晶圓造成破壞的風險。如此一來，若能提供另種技術方法，既可降低取得成本，又可維持使用雷射燒結技術原有的效果，便成為業界亟欲改良的課題。
有鑑於此，本發明之一目的在提供一種太陽能電池面板的製作方法，藉以取代雷射燒結技術，可大幅降低製作成本，達成晶圓背面的鈍化處理，又可維持使用雷射燒結技術原有降低背面複合載子速率及增強長波段頻率響應的效果。
本發明之另一目的在提供一種太陽能電池面板的製作方法，降低對晶圓造成破壞的風險。
根據本發明之上述目的，提出一種太陽能電池面板的製作方法，其中之步驟包括提供一半導體晶圓基板，半導體晶圓基板之一迎光面上依序具有一發射極層及一抗反射層，及一背光面上具有一氧化層，於是依據一預定圖形塗佈一蝕刻膠於該氧化層上，使得蝕刻膠於氧化層上產生一深至半導體晶圓基板之背光面之凹陷部，接著，形成一金屬層於氧化層上，尤其將金屬層填滿此凹陷部，再將此未完成之太陽能電池面板加熱至一第一溫度，使得此凹陷部中之金屬層與半導體晶圓基板產生共晶結構，而成為一背面電極。
本發明以下於此說明書中所敘述之一第一特徵的結構覆蓋或位於一第二特徵的上方，這可能包含了此第一和第二特徵為直接接觸的實施例，但可能也包含了此第一和第二特徵之間***額外特徵的實施例，即表示此第一和第二特徵並非直接接觸。
本發明為一種太陽能電池面板的製作方法，以下為提供一實施例之製作步驟，以進一步闡明本案之技術特徵：
步驟(201)提供一半導體晶圓基板11(即P-type層or N-type層)，半導體晶圓基板11之兩對應面分別具有一用以面對外來光線之迎光面111，及一背對迎光面111之背光面112，其中半導體晶圓基板11可為一單晶矽晶圓(monocrystalline)或多晶矽晶圓(multicrystalline)。
步驟(202)將半導體晶圓基板11之迎光面111及背光面112上分別形成一第一氧化層121及一第二氧化層122，其中第二氧化層122的形成可視為一鈍化層，使得半導體晶圓基板11之背光面112具有達成鈍化處理(passivation)的效果。此些氧化層的形成可藉由濕式氧化(Wet Oxidation)、乾式氧化(Dryt Oxidation)及電漿輔助化學沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)等方式所製成。
步驟(203)利用濕化學技術(Wet-Chemical)去除半導體晶圓基板11之迎光面111上之第一氧化層121。
步驟(204)對半導體晶圓基板11之迎光面111上進行擴散製程(diffusion)，其中形成一發射極層13(emitter，即與半導體晶圓基板11相反的P-type層或N-type層)，例如：氮化層(N+layer)於半導體晶圓基板11之迎光面111上，且再利用磷玻璃移除(Phospho-Silicate Glass etching，PGE)的技術去除發射極層13上之一層矽酸磷玻璃(Phospho-Silicate Glass，PSG)。
步驟(205)形成一抗反射層14於發射極層13上，其中抗反射層14，例如可以電漿輔助化學沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)形成於發射極層13上，且抗反射層14之材質可例如為氮化物(nitride)或氧化物(oxide)。
步驟(206)透過一具有預定圖形之網格，將一蝕刻膠15塗佈至第二氧化層122上，使得蝕刻膠15隨預定圖形的輪廓朝半導體晶圓基板11之迎光面111進行蝕刻，直到第二氧化層122上形成一/多個凹陷部(或破孔)151為止，此凹陷部151穿過第二氧化層122而顯露出半導體晶圓基板11之背光面112，其中，蝕刻膠15的成分為氟化氫銨(Ammonium hydrogen difluoride)以及蟻酸(Formic acid)等，蝕刻膠15係可以對應氧化層材質及厚度之時間範圍(例如20~60秒)進行蝕刻，且此網格為可抗侵蝕的材質。
當然凹陷部151形成後，可以清水(DI water)清洗未完成之太陽能電池面板10之凹陷部151及其鄰近位置上殘餘之膠料。
步驟(207)利用網印方式，依據另一預定圖形印刷一銀膠至抗反射層14上，並將此未完成之太陽能電池面板10通過一快速燒結爐進行一溫度(約700度～900度)之燒結程序以接受之加熱，使得另一預定圖形之銀膠可穿透抗反射層14，並與半導體晶圓基板11之迎光面111產生共晶結構，形成矽化銀的合金161，而成為太陽能電池面板10之正面電極16。
步驟(208)利用濺鍍(sputtering)、蒸鍍(Evaporation)或沈積(deposition)的方式，於第二氧化層122上形成一金屬層17且金屬層17係以大面積地布滿或全部地布滿於第二氧化層122上，尤其將金屬層17填滿此凹陷部151，且金屬層17可以例如為含有鋁、鈦或銅等的金屬。
步驟(209)再將此未完成之太陽能電池面板10接受退火/回火(anneal)或高速加熱的處理(Rapid thermal processing,RTP)，藉由另一溫度(約350～400度)之加熱，使得此凹陷部151中之金屬層17與半導體晶圓基板11產生共晶結構，形成矽化物金屬的合金171，而成為太陽能電池面板10之背面電極。
步驟(210)對發射極層13進行邊緣隔絕(edge isolation)處理，使發射極層13對外絕緣。
如此，太陽能電池面板10便可完成背面電極，而不需使用高成本的雷射燒結技術，仍可達成晶圓背面的鈍化處理(passivation)，又可降低背面複合載子速率的效果及增強長波段頻率響應。
在此值得一提的是，步驟(207)中對抗反射層14上之銀膠進行燒結之程序亦可先烘乾銀膠後，再與步驟(209)時之未完成之太陽能電池面板10共同進行加熱。
雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．太陽能電池面板
11．．．半導體晶圓基板
111．．．迎光面
112．．．背光面
121．．．第一氧化層
122．．．第二氧化層
13．．．發射極層
14．．．抗反射層
15．．．蝕刻膠
151．．．凹陷部
16．．．正面電極
161、171．．．合金
17．．．金屬層
步驟．．．201-210
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：
第1圖係繪示依照本發明較佳實施例所示之流程圖。
第2A-21圖係繪示第1圖所表示之流程之結構示意圖。
步驟．．．201-210

Claims (10)

  1. 一種太陽能電池面板的製作方法，包括：提供一半導體晶圓基板，其中該半導體晶圓基板上具有一迎光面及一背光面，該迎光面上依序具有一發射極層及一抗反射層，該背光面上具有一氧化層；塗佈一蝕刻膠於該氧化層上，該蝕刻膠以20~60秒的時間範圍進行蝕刻該氧化層，以於該氧化層上產生一凹陷部，其中該蝕刻膠包括氟化氫銨以及蟻酸；形成一金屬層於該氧化層上，且該金屬層填滿該凹陷部；以及加熱該太陽能電池面板，使該凹陷部中之該金屬層與該半導體晶圓基板產生共晶結構，該金屬層並形成一背面電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中該氧化層為一鈍化層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中提供該半導體晶圓基板之步驟時，其詳細步驟為：分別形成一個氧化層於該半導體晶圓基板之該迎光面及該背光面上；利用一濕化學技術去除該半導體晶圓基板於該迎光面上的該氧化層；利用一擴散製程，形成該發射極層於該半導體晶圓基板之該迎光面上；以及利用一電漿輔助化學沉積方式，形成該抗反射層於 該發射極層上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之製作方法，其中該氧化層是藉由一濕式氧化、一乾式氧化或一電漿輔助化學沉積方式所製成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中塗佈該蝕刻膠於該氧化層上之步驟中，更包括搭配一具有預定圖形之網格，將該蝕刻膠塗佈至該氧化層上，其中該凹陷部深至該半導體晶圓基板之該背光面，並顯露出該半導體晶圓基板之該背光面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中該金屬層是以一濺鍍、一蒸鍍或一沈積的方式，形成於該氧化層上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之製作方法，其中該金屬層是完全地布滿於該氧化層上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之製作方法，其中該金屬層含有鋁、鈦或銅。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中加熱該太陽能電池面板之步驟中，更藉由一第一溫度範圍，對該太陽能電池面板進行退火處理。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之製作方法，其中該塗佈該蝕刻膠於該氧化層上之步驟與形成該金屬層於該氧化層上之步驟間，更包括：利用網印方式，印刷一銀膠至該抗反射層上；將該太陽能電池面板通過一快速燒結爐進行一第二溫度範圍之加熱，其中該第二溫度高於該第一溫度；以及該銀膠穿透該抗反射層，並與該半導體晶圓基板產生共晶結構，而形成該太陽能電池面板之一正面電極。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6982218B2 (en) * 2000-09-19 2006-01-03 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Method of producing a semiconductor-metal contact through a dielectric layer
TW200834945A (en) * 2006-12-13 2008-08-16 Lg Chemical Ltd Solar cell
TW200905900A (en) * 2007-05-07 2009-02-01 Georgia Tech Res Inst Formation of high quality back contact with screen-printed local back surface field

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