專利名稱：太陽能電池及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池，尤其是涉及一種II1-V族化合物多接面太陽能電池。
背景技術(shù)：
目前的太陽能電池(solar cell)主要可區(qū)分為硅半導(dǎo)體系太陽能電池及II1-V族化合物半導(dǎo)體系太陽能電池兩大類。就能量轉(zhuǎn)換效率而言，II1-V族化合物半導(dǎo)體系太陽能電池較硅半導(dǎo)體系太陽能電池高，因而較適合用來發(fā)展高效能太陽能電池。另夕卜，II1-V族化合物太陽能電池元件又可區(qū)分為單一接面(single-junction)與多接面(mult1-junction)太陽能電池兩種。相較于單一接面太陽能電池而言，多接面太陽能電池通過多接面化合物半導(dǎo)體可吸收較寬廣的太陽光譜能量，而大幅提高轉(zhuǎn)換效率。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常會在太陽能電池的窗層(window layer)上形成一抗反射層，以減少入射太陽能電池的太陽光的反射。一般而言，這樣的抗反射層常通過電子束蒸鍍法以及濺鍍法而形成。然而，電子束蒸鍍法以及濺鍍法無法完成共形沉積，因此常會使抗反射層無法完全覆蓋太陽能電池的窗層甚或頂蓋層(cap layer)。綜上所述，目前業(yè)界急需一種可以解決上述問題的太陽能電池。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述問題，本發(fā)明在一實施例中提供一種太陽能電池，包括:基底；半導(dǎo)體疊層，位于該基底上；窗層,位于該半導(dǎo)體疊層上；案化的頂蓋層，位于該窗層上；金屬柵線，位于該案化的頂蓋層上；不連續(xù)的化合物疊層，具有一第一部分以及一第二部分，該第一部分覆蓋該金屬柵線上表面，該第二部分覆蓋該窗層上表面的一第三部分，其中，該第二部分側(cè)面、該案化的頂蓋層側(cè)面、以及該金屬柵線的部分下表面之間形成一缺陷區(qū)域，其中，在該缺陷區(qū)域內(nèi)，至少該窗層上表面的一第四部分、以及該案化的頂蓋層側(cè)面未被該化合物疊層覆蓋；以及共形層，至少共形地覆蓋該底切區(qū)域。另外，本發(fā)明在另一實施例中提供一種太陽能電池的形成方法，包括:提供一基底；形成一半導(dǎo)體疊層于該基底上；形成一窗層于該半導(dǎo)體疊層上；形成一頂蓋層于該窗層上；形成一金屬柵線于該頂蓋層上；
圖案化該頂蓋層而形成一圖案化的頂蓋層，其中該金屬柵線的正投影面積大于該圖案化的頂蓋層的正投影面積；形成一不連續(xù)的化合物疊層，該化合物疊層具有一第一部分以及一第二部分，該第一部分覆蓋該金屬柵線上表面，該第二部分覆蓋該窗層上表面的一第三部分，而該第二部分側(cè)面、該圖案化的頂蓋層側(cè)面、以及該金屬柵線外露的下表面之間形成一缺陷區(qū)域，至少露出該窗層上表面的一第四部分、以及該圖案化的頂蓋層側(cè)面；以及 形成一共形層，至少共形地覆蓋該底切區(qū)域。


圖1 圖7為本發(fā)明一實施例的太陽能電池制作工藝的示意圖。主要元件符號說明10 基底12 半導(dǎo)體疊層14 窗層16 頂蓋層16a 案化的頂蓋層圖18 金屬柵線20a 化合物疊層的第一部分20b 化合物疊層的第二部分22 缺陷區(qū)域24 共形層
具體實施例方式以下將參照

本案的較佳實施形態(tài)。圖1 圖6繪示本發(fā)明一實施例的太陽能電池制作工藝的示意圖。首先，如圖1所示，提供一基底10，并形成一半導(dǎo)體疊層12于基底10上。半導(dǎo)體疊層12可以是任何太陽能電池現(xiàn)有的η型半導(dǎo)體材料與P型半導(dǎo)體材料的組合，例如η型半導(dǎo)體材料與P型半導(dǎo)體材料交錯構(gòu)成的半導(dǎo)體疊層，而η型半導(dǎo)體材料與P型半導(dǎo)體材料例如是n-SiGe與p-SiGe、或其它η型化合物半導(dǎo)體材料與ρ型化合物半導(dǎo)體材料的組合。半導(dǎo)體疊層12的形成方法在太陽能電池技術(shù)中已為人所熟知，在此不再贅述。接著，如圖2所示，形成一窗層14于半導(dǎo)體疊層12上。窗層14可以是任何太陽能電池現(xiàn)有的半導(dǎo)體材料，例如是InGaP、InAlP或其它化合物半導(dǎo)體材料。窗層14的形成方法在太陽能電池技術(shù)中已為人所熟知，在此不再贅述。之后，如圖3所不,形成一頂蓋層16全面覆蓋于窗層14上。頂蓋層16可以是任何太陽能電池現(xiàn)有的材料，例如是GaAs、InGaAs或其它化合物半導(dǎo)體材料。頂蓋層16的形成方法可以采用物理沉積法、化學(xué)沉積法或其它太陽能電池技術(shù)中常用的成膜方法，在此不再贅述。接著，如圖4所示，形成一金屬柵線18于頂蓋層16上。金屬柵線18可以是任何太陽能電池現(xiàn)有的材料，例如是Au、Ag或其它金屬或合金材料。金屬柵線18的形成方法可以采用網(wǎng)印等印刷法或其它太陽能電池技術(shù)中常用的方法，在此不再贅述。之后，如圖5所示，圖案化該頂蓋層16而形成一圖案化的頂蓋層16a，此圖案化該頂蓋層16的步驟包含以金屬柵線18為掩模對頂蓋層16施以各向同性蝕刻。請注意，經(jīng)各向同性蝕刻之后形成了圖案化的頂蓋層16a，且金屬柵線18的正投影面積大于圖案化的頂蓋層16a的正投影面積。也就是說，金屬柵線18下方形成了缺陷區(qū)域(亦即所謂的“底切區(qū)域”)，此缺陷區(qū)域以圖6的標(biāo)號22表示。此圖案化頂蓋層16的步驟也可采用現(xiàn)有的方法，在此不再贅述。然后，如圖6所示，形成一不連續(xù)的化合物疊層20a、20b?；衔锆B層20a、20b具有一第一部分20a以及一第二部分20b。第一部分20a覆蓋金屬柵線18上表面,另外,第二部分20b覆蓋窗層14上表面的一第三部分I。請?zhí)貏e注意，第二部分20b側(cè)面、圖案化的頂蓋層16a側(cè)面、以及金屬柵線18外露的下表面之間即是缺陷區(qū)域22，且至少露出窗層14上表面的一第四部分I1、以及圖案化的頂蓋層16a側(cè)面。此化合物疊層20a、20b的材料可采用氧化鈦、氧化鋁等材料或其組合，且形成方法可以采用蒸鍍法(evaporation)、濺鍍法(sputtering)或其它太陽能電池技術(shù)中常用的成膜方法，在此不再贅述。然而，由于蒸鍍法(evaporation)、派鍍法(sputtering)并非屬共形沉積技術(shù)，因此無法形成共形的化合物疊層，以致于缺陷區(qū)域22仍舊外露。請注意，由于缺陷區(qū)域22會讓外界的不利因子(例如，水氣)影響太陽能電池元件的性能，因此本案的發(fā)明采取后續(xù)圖7的步驟與方法以解決這個問題。接著，如圖7所示，形成一共形層24，至少共形地覆蓋底切區(qū)域22與化合物疊層20a、20b。共形層24的材料可采用氮氧化硅，且形成方法可以采用化學(xué)氣相沉積法。在其它實施例中，共形層24的材料可采用氧化硅、氮化硅、或其組合。亦即，共形層24可以是單一氮氧化娃層、氧化娃層、氮化娃層，也可以是由上述氧化娃層與上述氮化娃層構(gòu)成的一疊層。綜上所述，本實施例提供一種如圖7所示的太陽能電池。此太陽能電池包括:一基底10、位于基底10上的一半導(dǎo)體疊層12、位于半導(dǎo)體疊層12上的一窗層14、位于窗層14上的一圖案化的頂蓋層16a、位于圖案化的頂蓋層16a上的一金屬柵線18、一不連續(xù)的化合物疊層20a、20b、以及一共形層24。其中，化合物疊層20a、20b具有一第一部分20a以及一第二部分20b，其第一部分20a覆蓋金屬柵線18上表面，其第二部分20b覆蓋該窗層14上表面的一第三部分I。尤其是，化合物疊層20a、20b的第二部分20b側(cè)面、圖案化的頂蓋層16a側(cè)面、以及金屬柵線18的部分下表面之間有一缺陷區(qū)域22，其中，在缺陷區(qū)域22內(nèi)，至少窗層14上表面的一第四部分I1、以及圖案化的頂蓋層16a側(cè)面未被化合物疊層20a、20b覆蓋。共形層24則共形地覆蓋化合物疊層20a、20b、金屬柵線18、以及缺陷區(qū)域22。在另一實施例中，共形層24可僅共形地覆蓋缺陷區(qū)域22。在本實施例中，共形層24為化學(xué)氣相沉積法所形成的一氮氧化硅層。在另一實施例中，共形層24為化學(xué)氣相沉積法所形成的其它化合物層。在本實施例中，化合物疊層20a、20b為氧化鋁與氧化鈦的疊層且與共形層24作為一抗反射結(jié)構(gòu)。在本實施例中，化合物疊層20a、20b是通過電子束蒸鍍法或濺鍍法而形成。在本實施例中，金屬柵線18的正投影面積大于該圖案化的頂蓋層16a的正投影面積。雖然本發(fā)明是以若干最佳實施例做說明，但精于此技術(shù)者能在不脫離本發(fā)明精神與范疇下做各種不同形式的改變。以上所舉實施僅用以說明本案而已，非用以限制本案的范圍。舉凡不違本案精神所從事的種種修改或變化，俱屬本案權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，包括: 基底； 半導(dǎo)體疊層，位于該基底上； 窗層，位于該半導(dǎo)體疊層上； 圖案化的頂蓋層，位于該窗層上； 金屬柵線，位于該圖案化的頂蓋層上； 不連續(xù)的化合 物疊層，具有第一部分以及第二部分，該第一部分覆蓋該金屬柵線上表面，該第二部分覆蓋該窗層上表面的一第三部分，其中，該第二部分側(cè)面、該圖案化的頂蓋層側(cè)面、以及該金屬柵線的部分下表面之間形成一缺陷區(qū)域，其中，在該缺陷區(qū)域內(nèi)，至少該窗層上表面的一第四部分、以及該圖案化的頂蓋層側(cè)面未被該化合物疊層覆蓋；以及共形層，至少共形地覆蓋該底切區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該共形層還共形地覆蓋該化合物疊層、以及該金屬柵線。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該共形層是通過化學(xué)氣相沉積法形成。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該共形層為化學(xué)氣相沉積法所形成的一氮氧化娃層、一氧化娃層、一氮化娃層、或者由該氧化娃層與該氮化娃層構(gòu)成的一疊層。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該化合物疊層為氧化鋁與氧化鈦的疊層。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該化合物疊層與該共形層作為一抗反射結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該化合物疊層是通過電子束蒸鍍法或濺鍍法而形成。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中該金屬柵線的正投影面積大于該圖案化的頂蓋層的正投影面積。
9.如權(quán)利要求8所述的太陽能電池，其中該缺陷區(qū)域為一底切區(qū)域。
10.一種太陽能電池的形成方法，包括: 提供一基底； 形成一半導(dǎo)體疊層于該基底上； 形成一窗層于該半導(dǎo)體疊層上； 形成一頂蓋層于該窗層上； 形成一金屬柵線于該頂蓋層上； 圖案化該頂蓋層而形成一圖案化的頂蓋層，其中該金屬柵線的正投影面積大于該圖案化的頂蓋層的正投影面積； 形成一不連續(xù)的化合物疊層，該化合物疊層具有第一部分以及第二部分，該第一部分覆蓋該金屬柵線上表面，該第二部分覆蓋該窗層上表面的一第三部分，而該第二部分側(cè)面、該圖案化的頂蓋層側(cè)面、以及該金屬柵線外露的下表面之間形成一缺陷區(qū)域，至少露出該窗層上表面的一第四部分、以及該圖案化的頂蓋層側(cè)面；以及形成一共形層，至少共形地覆蓋該底切區(qū)域。
11.如權(quán)利要求10所述的太陽能電池的形成方法，該化合物疊層是通過電子束蒸鍍法或濺鍍法而形成。
12.如權(quán)利要求10所述的太陽能電池的形成方法，其中該圖案化該頂蓋層的步驟包含以該金屬柵線 為掩模對該頂蓋層施以各向同性蝕刻，而該共形層是通過化學(xué)氣相沉積法形成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種太陽能電池及其形成方法，該太陽能電池包括位于基底上的一半導(dǎo)體疊層、位于該半導(dǎo)體疊層上的一窗層、位于該窗層上的一案化的頂蓋層與一不連續(xù)的化合物疊層其中，該化合物疊層側(cè)面與該案化的頂蓋層側(cè)面之間的窗層上表面、以及該案化的頂蓋層側(cè)面是被一共形層全面地覆蓋。該太陽能電池還包括位于該案化的頂蓋層上的一金屬柵線。
文檔編號H01L31/0216GK103107215SQ20111035945
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者吳展興, 章賢亮, 涂永義 申請人:太聚能源股份有限公司