專利名稱：光電轉(zhuǎn)換組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種光電轉(zhuǎn)換組件，特別關(guān)于一種表面具有微結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
為了提升太陽能電池(solarcdl)對光線的吸收能力， 一般公知的方法多由加大太陽能基板的表面積，以使進入至太陽能基板的光線增加，或可在太陽能基板的表面上沉積抗反射層(anti-reflection layer),以降低太陽能基板對光線的反射，進而提高進入至太陽能基板內(nèi)部的光線。另外，更有部分技術(shù)是對太陽能基板進行表面處理(例如粗糙化處理)，使太陽能基板的單位面積可具有較多角度的入射面，以降低太陽能基板對光線的反射率。
而針對上述的表面處理，公知的是通常由化學(xué)蝕刻法來實現(xiàn)，舉例來說，由濕式蝕刻的方法來粗糙化單晶硅(mono-Si)的太陽能基板表面。其中，通常使用的蝕刻液為氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)等堿性溶劑，且經(jīng)過濕式蝕刻后的單晶硅太陽能基板表面會因為單晶硅本身的晶格特性而呈現(xiàn)金字塔形狀，由此增強吸收光線的能力。
然而，這種技術(shù)卻不能沿用到多晶硅(poly-Si)的太陽能基板，主要的原因在于在濕式蝕刻的制程中，蝕刻液對不同晶面的晶粒蝕刻速度不同，故多晶硅的太陽能基板表面無法如單晶硅的太陽能基板表面一樣呈現(xiàn)出銳利的金字塔形狀。因此，對于多晶硅的太陽能基板而言，濕式蝕刻的表面處理方法并無法有效地提高多晶硅太陽能基板的光線吸收能力。
請參照圖1，為提供一種有效的多晶硅太陽能基板的表面處理方法，公知技術(shù)是以酸性蝕刻液來對多晶硅太陽能基板1的表面111進行濕式蝕刻。在此，多晶硅太陽能基板1以P型半導(dǎo)體層13及N型半導(dǎo)體層ll共同構(gòu)成為示例說明，并以氫氟酸(HF)為蝕刻液，使多晶硅太陽能基板1的表面在經(jīng)過濕式蝕刻后，成為具有至少一個凹結(jié)構(gòu)
111a和/或凸結(jié)構(gòu)lllb的型態(tài)，由此達(dá)到表面結(jié)構(gòu)化(texturization)
的效果。
酸性的蝕刻液除了上述的氫氟酸之外，亦可選自硝酸、硫酸、磷酸、醋酸及其組合。且為了改善多晶硅太陽能基板1表面的凹結(jié)構(gòu)llla和/或凸結(jié)構(gòu)lllb的均勻性，則必須使多晶硅太陽能基板1經(jīng)過多次的濕式蝕刻處理。不過，如此將導(dǎo)致制程成本的提高、產(chǎn)品良率下降、制程工時增加等問題。
然而，上述以酸性蝕刻液進行的濕式蝕刻方法雖然可在多晶硅太陽能基板的表面蝕刻出凹結(jié)構(gòu)和/或凸結(jié)構(gòu)，不過由于以濕式蝕刻所形成的凹結(jié)構(gòu)和/或凸結(jié)構(gòu)在尺寸上仍不夠微小，而使得這種結(jié)構(gòu)中依舊具有多個一定面積的截面。故當(dāng)光線入射至此多晶硅太陽能基板時，仍會因為這種截面而使得部分光線被反射，造成多晶硅太陽能基板對光線的利用率不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種光電轉(zhuǎn)換組件及其制造方法，該光電轉(zhuǎn)換組件及其制造方法能降低光電轉(zhuǎn)換組件的反射率，以提升太陽能基板對光線的利用率。
本發(fā)明的目的為提供一種光電轉(zhuǎn)換組件及其制造方法，其中光電轉(zhuǎn)換組件尤適用于多晶硅的太陽能電池系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種光電轉(zhuǎn)換組件包括半導(dǎo)體基板以及位于半導(dǎo)體基板的表面上的多個微結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體基板具有表面，此表面具有至少一個凹結(jié)構(gòu)和/或至少一個凸結(jié)構(gòu)。其中，微結(jié)構(gòu)為將多個半導(dǎo)體纟內(nèi)米茅立子(nano-grade semiconductor particles)開》成于表面以作為屏蔽，并通過蝕刻表面而形成。
為達(dá)到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種光電轉(zhuǎn)換組件的制造方法包含以下步驟提供半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體基板具有表面；在該半導(dǎo)體基板的表面上形成至少一個凹結(jié)構(gòu)和/或至少一個凸結(jié)構(gòu)；在所述表面上提供多個半導(dǎo)體納米粒子以作為屏蔽；以及蝕刻半導(dǎo)體基板的表面并形成多個微結(jié)構(gòu)。由上所述，因依據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換組件及其制造方法通過半導(dǎo)體納米粒子以提供納米級的遮蔽效果，使得在蝕刻半導(dǎo)體基板的表面時，可形成至少一個納米級的微結(jié)構(gòu)，與公知技術(shù)相比較，本發(fā)明具有納米級微結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基板表面能夠具有較低的光線反射率，并提升半導(dǎo)體基板對光線的利用率。
另外，因為屏蔽的材料也是半導(dǎo)體材料，其制作過程能與現(xiàn)有的太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)相匹配，因此，易于批量生產(chǎn)，成本低廉，并且生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的氫原子對半導(dǎo)體基板與界面缺陷可以有鈍化的效果，從而增加光電轉(zhuǎn)換效率，同時因為屏蔽為寬能隙半導(dǎo)體，即使殘留在組件上，亦不會降低光電轉(zhuǎn)換效率。


圖1為一種公知的半導(dǎo)體基板的結(jié)構(gòu)示意圖2為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一種半導(dǎo)體基板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中的光電轉(zhuǎn)換組件的制造方法的流程圖；以及
圖4A至圖4D為圖3中的光電轉(zhuǎn)換組件制造方法的流程步驟示意圖。
主要元件符號說明
1:太陽能基板
II、 21: N型半導(dǎo)體
III、 211:表面
llla、 211a:凹結(jié)構(gòu)lllb、 211b:凸結(jié)構(gòu)13、 23: P型半導(dǎo)體
2:半導(dǎo)體基板211c:微結(jié)構(gòu)25:半導(dǎo)體納米粒子Sl-S4:制作流程
具體實施例方式
以下將參照相關(guān)附圖，說明依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一種光電
6轉(zhuǎn)換組件及其制造方法，其中相同的元件將以相同的元件符號加以說 明。
請參照圖2所示，其為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一種光電轉(zhuǎn)換組件
的結(jié)構(gòu)示意圖。光電轉(zhuǎn)換組件包括半導(dǎo)體基板2以及多個微結(jié)構(gòu)211c。 半導(dǎo)體基板2具有表面211，該表面211具有至少一個凹結(jié)構(gòu)211a和/ 或至少一個凸結(jié)構(gòu)211b;而微結(jié)構(gòu)211c則是位于表面211上。以本實 施例為例，微結(jié)構(gòu)211c位于所述凹結(jié)構(gòu)211a和/或所述凸結(jié)構(gòu)211b 上。其中，微結(jié)構(gòu)211c為利用半導(dǎo)體納米粒子(未顯示)以作為屏蔽 并由蝕刻半導(dǎo)體基板2的表面211而形成。
值得注意的是，上述半導(dǎo)體基板2的材料可為單晶硅、非晶硅 (amorphous-Si)、多晶硅中的一者或其組合的半導(dǎo)體材料，不過本發(fā) 明尤其適用于由多晶硅半導(dǎo)體材料所構(gòu)成的半導(dǎo)體基板2。更詳細(xì)來 說，半導(dǎo)體基板2的材料可選自于P型半導(dǎo)體材料、N型半導(dǎo)體材料 中的一者或其組合。根據(jù)圖2所示的實施例可知，半導(dǎo)體基板2是由P 型半導(dǎo)體層23及N型半導(dǎo)體層21所構(gòu)成。
另外，凹結(jié)構(gòu)211a和/或凸結(jié)構(gòu)211b是由濕式蝕刻的制程方式來 蝕刻半導(dǎo)體基板2的表面211而形成；而相對于上述的凹結(jié)構(gòu)211a和/ 或凸結(jié)構(gòu)211b，微結(jié)構(gòu)211c則是由干式蝕刻和/或濕式蝕刻的制程方 式來蝕刻半導(dǎo)體基板2的表面211，更詳細(xì)來說，在形成微結(jié)構(gòu)211c 時，先在半導(dǎo)體基板2的表面211上提供多個半導(dǎo)體納米粒子(未顯 示)，由這些半導(dǎo)體納米粒子來遮蔽局部的表面211區(qū)域并在該表面211 上蝕刻出微結(jié)構(gòu)211c。
而就應(yīng)用層面來說，上述的光電轉(zhuǎn)換組件可應(yīng)用于太陽能電池中。
上述為本發(fā)明所公開的一種光電轉(zhuǎn)換組件的結(jié)構(gòu)，以下則提出一 種用以制作出上述光電轉(zhuǎn)換組件的制造方法。如圖3所示，制造方法 包括步驟S1至歩驟S4。同時，為結(jié)合每一步驟與其所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，則 請一并參照圖4A至圖4D所示，其中，圖4A所示的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖3 中的步驟S1、圖4B所示的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖3中的步驟S2、圖4C所示 的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖3中的步驟S3、且圖4D所示的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖3中的 步驟S4，由此詳盡地說明光電轉(zhuǎn)換組件的制造方法。
首先，如圖3及圖4A所示，步驟Sl為提供半導(dǎo)體基板2，該半
7導(dǎo)體基板2具有表面211，且半導(dǎo)體基板2由P型半導(dǎo)體層23及N型 半導(dǎo)體層21所構(gòu)成。
步驟S2為在半導(dǎo)體基板2的表面211上形成至少一個凹結(jié)構(gòu)211a 和/或至少一個凸結(jié)構(gòu)211b，其結(jié)構(gòu)如圖4B所示。其中，在步驟S2 中，形成所述凹結(jié)構(gòu)211a和/或所述凸結(jié)構(gòu)211b的方法可為濕式蝕刻， 舉例來說，在此所述的凹結(jié)構(gòu)211a和/或凸結(jié)構(gòu)211b可利用酸性蝕刻 液來蝕刻半導(dǎo)體基板2的表面211而形成。
如圖3及圖4C所示，步驟S3為在表面211上提供多個半導(dǎo)體納 米粒子25以作為屏蔽，且以本實施例為例，這些半導(dǎo)體納米粒子25 均勻地分散在半導(dǎo)體基板2的表面211上。
最后，步驟S4則是由步驟S3中所形成的半導(dǎo)體納米粒子25來對 半導(dǎo)體基板2的表面211進行蝕刻；也就是，蝕刻半導(dǎo)體基板2的表 面211并形成復(fù)數(shù)個微結(jié)構(gòu)211c，值得注意的是，在此步驟中所公開 的蝕刻制程是以干式蝕刻為例說明的，當(dāng)然也可依實際需要配合應(yīng)用 濕式蝕刻來形成多個微結(jié)構(gòu)211c。
另外，因半導(dǎo)體基板2與半導(dǎo)體納米粒子25的材料均為半導(dǎo)體材 料，故在形成微結(jié)構(gòu)211c后，更可由局部或完全移除這些半導(dǎo)體納米 粒子25的步驟而使最終的半導(dǎo)體基板2的結(jié)構(gòu)可如圖4D所示。
其中，在步驟S3中形成半導(dǎo)體納米粒子25的方式可為化學(xué)氣相 沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)、 蒸鍍系統(tǒng)、溶膠-凝膠(sol-gel)法或其組合。而當(dāng)步驟S4中蝕刻半導(dǎo) 體基板2的表面211的方式為干式蝕刻時，其中的干式蝕刻可為物理 性蝕刻或化學(xué)性蝕刻，常見的方法則包括有等離子體蝕刻，當(dāng)然亦可 依實際需要配合應(yīng)用濕式蝕刻以形成多個微結(jié)構(gòu)211c，但不限于此。
更詳細(xì)來說，上述的半導(dǎo)體納米粒子25是由均勻分散的多個半導(dǎo) 體納米粒子所構(gòu)成，不過這些半導(dǎo)體粒子25的排列方式并不限于規(guī)則 的排列方式；換言之，其也可根據(jù)不同產(chǎn)品的設(shè)計與需求而呈現(xiàn)不規(guī) 則的方式排列。另外，值得一提的是，半導(dǎo)體納米粒子25的材料可選 自碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)、非晶硅(amorphous-Si)中的一者或 其組合，然非用以限制本發(fā)明，半導(dǎo)體納米粒子25的材料也可選用其 它較硬的半導(dǎo)體納米粒子和/或上述材料的組合。此外，本發(fā)明所公開的半導(dǎo)體納米粒子25雖以保護半導(dǎo)體基板2
的表面211的作用為例說明，但也可依實際需要對半導(dǎo)體基板2的表 面211進行沉積(或其它制程)，由于半導(dǎo)體納米粒子25下方的區(qū)域 并未沉積，因此在移除半導(dǎo)體納米粒子25后可使得微結(jié)構(gòu)211c暴露 出來。
綜上所述，因依據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換組件及其制造方法通過半導(dǎo) 體納米粒子來提供納米級的遮蔽效果，使得在蝕刻半導(dǎo)體基板的表面 時，可形成至少一個納米級的微結(jié)構(gòu)，與公知技術(shù)相比較，本發(fā)明具 有納米級微結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基板表面能夠有效地將光線導(dǎo)入至半導(dǎo)體基 板內(nèi)，而不容易使光線發(fā)生反射的現(xiàn)象，因此可提升半導(dǎo)體基板對光 線的利用率。
另外，因為屏蔽的材料也為半導(dǎo)體材料，其制作過程與半導(dǎo)體組 件的制作過程具有兼容性，因此，易于批量生產(chǎn)，成本低廉，并且屏 蔽為寬能隙半導(dǎo)體，因此即使有部分的納米半導(dǎo)體材料殘留在半導(dǎo)體 基板內(nèi)，也不會降低半導(dǎo)體基板的光電轉(zhuǎn)換效果。
以上所述僅為示例性的實施例，而非限制性的實施例。任何未脫離 本發(fā)明的精神與范疇而對本發(fā)明進行的等效修改或變更，均應(yīng)包括在 后附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1、一種光電轉(zhuǎn)換組件，包括半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體基板具有表面，該表面具有至少一個凹結(jié)構(gòu)和/或至少一個凸結(jié)構(gòu)；以及多個微結(jié)構(gòu)，該多個微結(jié)構(gòu)位于所述表面上；其中，所述微結(jié)構(gòu)為將多個半導(dǎo)體納米粒子形成于所述表面以作為屏蔽并由蝕刻該表面而形成。
2、 如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換組件，其中所述微結(jié)構(gòu)位于所述 凹結(jié)構(gòu)和/或所述凸結(jié)構(gòu)上。
3、 如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換組件，其中所述蝕刻所述表面的 方法為干式蝕刻和/或濕式蝕刻。
4、 如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換組件，其中所述半導(dǎo)體納米粒子 由多個半導(dǎo)體粒子形成，該半導(dǎo)體納米粒子的材料選自碳化硅、氮化 硅、非晶硅中的一者或其組合。
5、 如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換組件，該光電轉(zhuǎn)換組件應(yīng)用于太 陽能電池。
6、 一種光電轉(zhuǎn)換組件的制造方法，包括下列步驟 提供半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體基板具有表面；在該半導(dǎo)體基板的所述表面上形成至少一個凹結(jié)構(gòu)和/或至少一個 凸結(jié)構(gòu)；在所述表面上提供多個半導(dǎo)體納米粒子以作為屏蔽；以及 蝕刻所述半導(dǎo)體基板的所述表面并形成多個微結(jié)構(gòu)。
7、 如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中蝕刻所述半導(dǎo)體基板的所 述表面為干式蝕刻和/或濕式蝕刻。
8、 如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中所述半導(dǎo)體納米粒子選自 碳化硅、氮化硅、非晶硅中的一者或其組合。
9、 如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中形成所述半導(dǎo)體納米粒子的方式為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體化學(xué)氣相沉積、蒸 鍍系統(tǒng)、溶膠-凝膠法中的一者或其組合。
10、 如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中形成所述微結(jié)構(gòu)后，還包括局部或完全移除所述半導(dǎo)體納米粒子。
全文摘要
一種光電轉(zhuǎn)換組件，包括半導(dǎo)體基板以及位于半導(dǎo)體基板的表面上的多個微結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體基板的表面具有至少一個凹結(jié)構(gòu)和/或至少一個凸結(jié)構(gòu)。其中，微結(jié)構(gòu)為將多個半導(dǎo)體納米粒子形成在半導(dǎo)體基板的表面以作為屏蔽并由蝕刻半導(dǎo)體基板的表面而形成。一種光電轉(zhuǎn)換組件的制造方法也一并公開。
文檔編號H01L31/0236GK101651156SQ200810210429
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者吳孟修, 戴煜暐, 許國強, 陳永芳 申請人:新日光能源科技股份有限公司