[发明专利]应用溅镀工艺在太阳能电池基板上制作薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池的制造工艺，特别关于制造薄形化太阳能电池的方法。

背景技术

近年基于工业高度发展，使得地球上化石能源快速枯竭，且导致环境污染日趋严重。因此，世界各国基于能源需求与环保压力，皆致力于发展替代能源。太阳能对现今人类而言为可利用之最丰富资源，且具有不需运输成本，清洁环保以及对地球不增加热负载等优点。基于上述优点，太阳能为现今最具开发潜力之清洁再生能源之一。

太阳能电池(solar cell)是利用光伏效应(photovoltaic effect)，将太阳光能转换为电能的半导体组件。基本上任何半导体的二极管皆可将光能转换成电能，而太阳能电池产生电能是基于光导效应(photoconductive effect)与内部电场两因素。因此，选择太阳能电池的材料时，必须考虑其材料的光导效应及如何产生内部电场。

如人们所熟知的，光照射于物质上时，一部光将为物质吸收，其他部分则经由反射或穿透而离开物质。基于此原理，选取太阳能电池的材质考虑之一为吸光效果较佳的材质，如此能使输出功率增加。太阳电池性能的高低主要以光电之间的转换效率来评断，而影响转换效率的因子包含太阳光强度、温度，材料的阻值与基质的质量、缺陷密度，PN接面(PN Junction)的浓度、深度，表面对光反射率的大小，金属电极的线宽、线高、接触电阻等。故对各种影响因子须严密控制才得以制造具高转换效率的太阳电池。

转换效率与成本为现今制造太阳能电池所选用半导体材料的主要考虑因素。纵观目前市场上的太阳能电池，以硅为原料的太阳能电池市占率为大宗。依晶体结构分类，分别为单晶太阳能电池、复晶太阳能电池以及非晶型太阳能电池等三种。以转换效率而言，目前仍以单晶硅太阳能电池为较高，约为25％的转换效率，复晶硅则近似次之约为20％，非晶型硅则大约为15％左右。使用其它化合物半导体来做为光电转换基板，例如III-V族的砷化镓(GaAs)，转换效率则可高达26％以上。

太阳能电池的转换效率与制作成本依照其结构及制程步骤之不同而有所显著差异，高效率的太阳能电池通常结构复杂，制程步骤繁复，需要使用多道光罩及多道高温制程，而且使用载子生命期长但是价格昂贵的FZ(Floating zone)级硅芯片，制作成本也就相对提升，较不适用于量产。目前晶片大多由拉伸法(Czochralski Method)所制造，而后将所制成的硅晶棒切片(slice)成晶片，成为硅太阳能电池的基板。成本仍为硅太阳能电池工业最主要的考虑因素。现今硅太阳能电池典型厚度为200至300微米，若能减低其硅基板厚度，则于量产上可降低其成本。

虽减少硅基板厚度得以降低制造成本，然，厚度太薄则容易产生弯曲形变，变形程度会随尺寸上升而扩大翘曲的程度。但是目前尚未有任何有效方法解决上述问题。是以，克服基板变薄所导致的形变，为当务之急。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一制作薄形化太阳能电池的方法，利用溅镀法在太阳能电池基板上形成作为缓冲层的薄膜，达到减少基板厚度同时消除或降低基板翘曲的目的。

根据本发明的方法，由于使用溅镀法形成氧化硅层(Si_XO_Y)或氮化硅层(Si_XN_Y)或氮氧化硅层(Si_XO_YN_Z)或上述之堆栈结构组合于太阳能电池基板背面，改变了太阳能电池基板的结构应力，可提供厚度在200微米以下太阳能电池基板。

所以，本发明提供了一种应用溅镀工艺在太阳能电池基板上制作薄膜的方法，其特征在于，该方法包括：

使用溅镀法于太阳能电池基板上形成氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜或上述的组合。

根据本发明的方法，于溅镀过程中导入氩气作为载气，并利用氧气或氮气作为反应气体。而所述的溅镀工艺包括直流溅镀法或其他可行方法。

根据本发明的方法，所述溅镀工艺使用的标靶材质包含硅，且该硅标靶的纯度约为95.0％至99.999999％，该标靶的颗粒粒径约为0.05微米至1.0微米。

根据本发明的方法，优选地，溅镀过程中控制太阳能电池基板的温度为摄氏250至350度。所述的溅镀方法的沉积速率可为1至10nm/sec。

根据本发明的方法，所述的形成薄膜的厚度可至少为50nm。

根据本发明的方法，溅镀过程中反应气体与载气气体的比例约为5∶1至1∶1。