[发明专利]硅晶片太阳能电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种太阳能电池(太阳电池，solar cell)的制造方法，特别是关于一种硅晶片太阳能电池的制造方法的湿制程表面处理流程(wet chemical surface treatment process flow)。

背景技术

传统一般硅晶片太阳能电池的制造方法，例如图1所示的流程，使用p型晶片作为基材，首先除去晶片表面的缺陷及使晶片表面制绒化(surface texturization)(步骤101)。接着，形成p-n接面(步骤102)，即藉由高温磷扩散形成表面均匀的n-type射极层(emitter layer)。然后，进行湿式化学制程除去表面磷硅玻璃(Phosphosilicate Glass；PSG)(步骤103)，原因是在高温炉管内进行的磷扩散(POCl3 doping & diffusion)工艺时，POCl3及硅的反应会在晶片表面产生厚度约有20～100纳米(nm)厚度的磷硅玻璃(PSG)的绝缘层，所以后续必须去除PSG层。其后，进行p-n接面(p-njunction)边缘隔绝(edge isolation)(步骤104)，除去晶片边缘(即侧面，edges)及晶片背面因为磷扩散形成的n型寄生结构(parasitic n-type layer)，以防止制成太阳能电池后会经由边缘漏电流而造成正面与背面的两面短路(short circuited)，而使光电转换效率大幅降低。然后，形成钝化层(passivation layer)和/或抗反射层(步骤105)，例如藉由等离子体化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)镀膜形成钝化层和/或抗反射层。最后，形成上下电极的一连串步骤(步骤106)，例如藉由网印机(stencil printer)涂布电极涂层，印刷电极图型层后，进行烧结(co-firing)等步骤，而制成太阳能电池。其它硅晶片太阳能电池的制造方法，可参考例如美国法定发明登记(Statutory Invention Registration，SIR)H2207H以及美国专利第4,070,689号。

此外，德国专利申请案DE10313127B4(德国瑞纳公司(RENA Sondermaschinen GmbH))揭露一种防止硅晶片的两面短路的方法，其包含除去晶片的背面的掺杂有磷的寄生结构层(parasitic layer)。该方法是先进行湿蚀刻边缘隔绝及同时去除背面的磷硅玻璃，然后除去晶片双面(或正面)的磷硅玻璃。依据上述，硅晶片太阳能电池的制造方法，可如图2所示的流程，各步骤的流程为111→112→113→114→115→116，与图1的流程不同之处，在于先进行边缘隔绝(edge isolation，步骤113)，然后除去晶片双面的磷硅玻璃(步骤114)，步骤111与图1的步骤101相同，步骤112与图1的步骤102相同，步骤115与图1的步骤105相同，以及步骤116与图1的步骤106相同。由于该方法在进行边缘隔绝步骤前，磷硅玻璃仍存在于晶片上，所以此时边缘隔绝步骤，较佳需要使用含氢氟酸的酸性蚀刻液，例如硝酸与氢氟酸(HNO₃+HF)的混合酸性溶液，以便同时蚀刻硅层与(磷硅玻璃)氧化层。再者，美国专利第7,943,526号揭露使用一液槽对硅晶圆进行一个面的湿式化学处理的方法，藉由控制该硅晶圆的不处理的顶面总是定位在该液体的水平面上，而认为无需保护其不处理的顶面，然而若蚀刻液喷溅或溢流时，蚀刻液仍有可能接触该不处理的顶面而造成该不处理的顶面损伤。

然而于上述图2所示边缘隔绝(步骤113)制造方法中，因为需同时去除晶片背面(或背面与侧面)的硅层与磷硅玻璃，若使用的蚀刻溶液若接触(例如喷溅或溢流)到晶片正面或正面外缘(periphery)，亦会对晶片正面的硅层造成蚀刻而局部破坏晶片正面的制绒结构(texture structure)，使太阳能电池的光电转换效率略为下降。另于图1所示边缘隔绝(步骤104)制造方法中，由于晶片正面的磷硅玻璃已去除(步骤103)，若使用的硅层蚀刻溶液若接触到晶片正面或正面外缘，亦会对晶片正面的硅层造成蚀刻而局部破坏晶片正面的制绒结构，同样使太阳能电池的光电转换效率略为下降。以上两例为图1及图2所示的传统流程中边缘隔绝制造方法所会遭遇的问题。