本发明涉及一种叠层的形成方法及太阳能电池的制造方法，尤其涉及一种硅基叠层的形成方法及硅基太阳能电池的制造方法。
背景技术：
硅为地球上蕴含量第二丰富的元素。由于硅在半导体工业的发展上已具有深厚的基础，因此，目前太阳能电池大多以硅为主要材料。太阳能电池的基本构造是运用p型与n型半导体接合而成，在n型半导体与p型半导体结合处，会产生一个由n指向p的内建电场。当太阳光照射进来时，光子提供能量，所产生的电子将会受电场作用而移动至n型半导体处，空穴则移动至p型半导体处，以导线连接在两侧累积的电荷，即可输出电流。
然而，目前硅基材料(例如单晶硅基板或非晶硅层)的表面存在许多缺陷，例如高活性的悬键(danglingbond)，致使电子和空穴易产生复合(recombination)而导致载子的生命周期降低。传统上使用加热退火制程以改善硅基材料表面的缺陷，但传统的加热方式是从外到内加热，使得加热不均匀且花费时间较长。
技术实现要素：
本发明提供一种硅基叠层的形成方法，其可快速且均匀地改善硅基叠硅基叠层之间的界面缺陷密度。
本发明提供一种硅基太阳能电池的制造方法，其可快速且均匀地改善硅基板与上下叠层之间的界面缺陷密度，以提高载子的生命周期，使得硅基太阳能电池具有良好的光电转换效率。
本发明提出一种硅基叠层的形成方法，其包括提供硅基板，其中硅基板具有相对的第一表面与第二表面。于第一表面上形成第一薄膜层。于第二表面上形成第二薄膜层。对硅基板、第一薄膜层及第二薄膜层进行微波制程，以钝化第一薄膜层及第二薄膜层。
在本发明的一实施例中，上述的硅基叠层的形成方法中，第一薄膜层的材料包括本质硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化铪，第二薄膜层的材料包括本质硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化铪。
在本发明的一实施例中，上述的硅基叠层的形成方法中，微波制程的微波频率例如是介于850mhz～3ghz之间。
在本发明的一实施例中，上述的硅基叠层的形成方法中，微波制程的单位面积的功率密度例如是介于10mw/cm2～1000mw/cm2之间，微波制程的时间例如是介于10分钟～90分钟之间。
在本发明的一实施例中，上述的硅基叠层的形成方法中，微波制程的单位面积的功率密度例如是介于180～220mw/cm2之间，微波制程的微波频率例如是介于2.3ghz～2.5ghz之间，微波制程的时间例如是介于25分钟～30分钟之间。
在本发明的一实施例中，上述的硅基叠层的形成方法中，微波制程的单位面积的功率密度例如是介于140mw/cm2～160mw/cm2之间，微波制程的微波频率例如是介于900mhz～930mhz之间，微波制程的时间例如是介于25分钟～30分钟之间。
本发明提出一种硅基太阳能电池的制造方法，其包括提供半导体基板，具有第一导电方式、相对的第一表面与第二表面。于第一表面上形成第一薄膜层。于第二表面上形成第二薄膜层。对半导体基板、第一薄膜层及第二薄膜层进行微波制程处理，以钝化第一薄膜层及第二薄膜层。
在本发明的一实施例中，上述的硅基太阳能电池的制造方法中，第一薄膜层的材料包括本质硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化铪，第二薄膜层的材料包括本质硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化铪。
在本发明的一实施例中，上述的硅基太阳能电池的制造方法中，微波制程的微波频率例如是介于850mhz～3ghz之间。
在本发明的一实施例中，上述的硅基太阳能电池的制造方法中，微波制程的单位面积的功率密度例如是介于10mw/cm2～1000mw/cm2之间，微波制程的时间例如是介于10分钟～90分钟之间。
在本发明的一实施例中，上述的硅基太阳能电池的制造方法中，微波制程的单位面积的功率密度例如是介于180～220mw/cm2之间，微波制程的微波频率例如是介于2.3ghz～2.5ghz之间，微波制程的时间例如是介于25分钟～30分钟之间。
在本发明的一实施例中，上述的硅基太阳能电池的制造方法中，微波制程的单位面积的功率密度例如是介于140mw/cm2～160mw/cm2之间，微波制程的微波频率例如是介于900mhz～930mhz之间，微波制程的时间例如是介于25分钟～30分钟之间。
在本发明的一实施例中，上述的硅基太阳能电池的制造方法中，还包括于钝化后的第一薄膜层上形成第一半导体层，第一半导体层具有不同于第一导电方式的第二导电方式。于钝化后的第二薄膜层上形成第二半导体层，第二半导体层具有与半导体基板相同的第一导电方式。
在本发明的一实施例中，上述的硅基太阳能电池的制造方法中，还包括于第一半导体层上形成第一透明导电膜。于第二半导体层上形成第二透明导电膜。
在本发明的一实施例中，上述的硅基太阳能电池的制造方法中，还包括于第一透明导电膜上形成第一电极。于第二透明导电膜上形成第二电极。
在本发明的一实施例中，上述的硅基太阳能电池的制造方法中，其中第一薄膜层具有不同于第一导电方式的第二导电方式。
在本发明的一实施例中，上述的硅基太阳能电池的制造方法中，还包括于第一薄膜层上形成第三电极。于第二薄膜层上形成第四电极。
基于上述，在本发明所提出的硅基叠层的形成方法中，对硅基板、第一薄膜层及第二薄膜层进行微波制程，以快速且均匀地钝化第一薄膜层及第二薄膜层，如此可避免悬键与空气中的其他原子键结(例如碳原子或是氧原子)，以改善硅基板与第一薄膜层及第二薄膜层之间的界面缺陷密度。另外，在本发明所提出的硅基太阳能电池的制造方法中，对半导体基板、第一薄膜层及第二薄膜层进行微波制程处理，以快速且均匀地钝化第一薄膜层及第二薄膜层。如此一来，可改善基板材料之间的界面缺陷密度，使得硅基太阳能电池具有良好的转换效率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1a是依据本发明一实施例的硅基叠层的形成方法的流程图。
图1b是依据本发明一实施例的硅基叠层的形成方法的剖面示意图。
图2是依据本发明一实施例的硅基太阳能电池的制造方法的流程图。
图3是依据本发明一实施例的硅基太阳能电池的剖面示意图。
图4是依据本发明另一实施例的硅基太阳能电池的剖面示意图。
图5是现有太阳能电池的硅基板、第一薄膜层及第二薄膜层经传统退火的方式钝化后的载子生命周期图。
图6是依据本发明一实施例的硅基太阳能电池的硅基板、第一薄膜层及第二薄膜层经微波的方式钝化后的载子生命周期图。
附图标记说明：
100：硅基板；
102：第一表面；
104：第二表面；
110、210、310：第一薄膜层；
120、220、320：第二薄膜层；
200、300：半导体基板；
200a：第一半导体层；
200b：第二半导体层；
230：第一透明导电膜；
240：第二透明导电膜；
250：第一电极；
260：第二电极；
330：第三电极；
340：第四电极。
具体实施方式
以下将参照本实施例的附图以更全面地阐述本发明。然而，本发明也可以各种不同的形式体现，而不应限于本文中所述的实施例。附图中的层与区域的厚度会为了清楚起见而放大。相同或相似的参考号码表示相同或相似的元件，以下段落将不再一一赘述。另外，实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
一般硅基叠层在制作时容易发生表面缺陷的问题，下面将提供一种硅基叠层的形成方法来均匀且快速地降低硅基叠层的界面之间的缺陷。
图1a是依据本发明一实施例的硅基叠层的形成方法的流程图。图1b是依据本发明一实施例的硅基叠层的形成方法的剖面示意图。请参照图1a及图1b，首先，提供硅基板100(步骤s11)。硅基板100的材料例如是单晶硅、多晶硅、非晶硅或其组合，举例来说，硅基板100可为n型单晶硅基板、p型单晶硅基板、本质型非晶硅薄膜、n型非晶硅薄膜或p型非晶硅薄膜。
从图1b可以看到硅基板100具有相对的第一表面102与第二表面104。接着，于第一表面102上形成第一薄膜层110(步骤s13)，在本实施例中，第一薄膜层110的材料包括本质硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化铪。当然，第一薄膜层110的材料不以此为限制。
接着，于第二表面104上形成第二薄膜层120(步骤s15)。在本实施例中，第二薄膜层120的材料包括本质硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化铪。当然，第二薄膜层120的材料不以此为限制。要说明的是，步骤s13与步骤s15在制作上的顺序也可以相反。也就是说，在一实施例中，也可以是先进行步骤s15之后再进行步骤s13。或者，在一实施例中，步骤s13与步骤s15可以是同时进行。
在步骤s13与步骤s15中，薄膜层形成的方法可以是化学气相沉积法、物理气相沉积法或原子层沉积法。在本实施例中，薄膜层形成的方法是使用化学气相沉积法制作而成，制程压力例如是400毫托(mtorr)，射频功率例如是500mw/cm2，基板温度例如是150℃，薄膜厚度例如是20纳米，但步骤s13与步骤s15并不以此为限。
沉积完薄膜后，接着对硅基板100、第一薄膜层110及第二薄膜层120进行微波制程处理(步骤s17)。微波制程的微波频率例如是介于850mhz～3ghz之间。微波制程的单位面积的功率密度例如是介于10mw/cm2～1000mw/cm2之间。微波制程的时间例如是介于10分钟～90分钟之间。
在本实施例中，微波频率优选是2.4ghz，微波制程的单位面积的功率密度优选是200mw/cm2，微波制程的时间优选是30分钟，但本发明并不以此为限。在另一实施例中，微波制程的微波频率优选是915mhz，微波制程的单位面积的功率密度优选是150mw/cm2，微波制程的时间优选是30分钟。
本发明利用硅材料是非常好的微波吸收体的特性，通过微波制程产生电磁波并穿透物体产生极化震荡的全均匀性加热，其所花费的时间较短，且能达到节能的目的，以改善传统退火制程是由外到内加热，容易加热不均匀且耗时的缺点。
当硅基板100、第一薄膜层110及第二薄膜层120在经过微波制程之后，位于硅基板100的悬键失去活性，以避免悬键与其他原子产生键结(例如碳原子或是氧原子)，进而产生钝化效应，藉此改善硅基板100与第一薄膜层110之间的界面缺陷密度，以及改善硅基板100与第二薄膜层120之间的界面缺陷密度。
本发明的硅基叠层的形成方法具有快速省时且能够均匀的加热的优势，还能达到节能的目的。在本实施例中，相较于传统以退火制程进行钝化，以微波制程来进行钝化能够达到节能约20％。
上述硅基叠层的形成方法可以应用于硅基太阳能电池的制作，例如是硅基异质接面太阳能电池的制作。下面将对此进行说明。
图2是依据本发明一实施例的硅基太阳能电池的制造方法的流程图。图3是依据本发明一实施例的硅基太阳能电池的剖面示意图，其中硅基太阳能电池例如是硅基异质接面太阳能电池。请参照图2及图3，首先，提供半导体基板200(步骤s21)，半导体基板200例如是硅基板，通过掺杂三价原子或五价原子，分别可为p型硅基板或n型硅基板。在此实施例中，半导体基板200是以n型硅基板为例来进行说明，但本发明并不以此为限。在另一实施例中，半导体基板200可为p型硅基板。
接着，半导体基板200具有相对的第一表面201与第二表面202。于第一表面201上形成第一薄膜层210(步骤s23)。在本实施例中，第一薄膜层210的材料可以是非晶硅、非晶氮化硅、非晶氧化硅、非晶氧化铝或其组合。当然，第一薄膜层210的材料不以此为限制。
接着，于第二表面202上形成第二薄膜层220(步骤s25)。第二薄膜层220的材料可以是非晶硅、非晶氮化硅、非晶氧化硅、非晶氧化铝或其组合。当然，第二薄膜层220的材料不以此为限制。同样地，步骤s23与步骤s25没有顺序上的限制。薄膜层的形成方法可以是化学气相沉积法、物理气相沉积法或原子层沉积法。
然后，对半导体基板200、第一薄膜层210及第二薄膜层220进行微波制程处理(步骤s27)。在本实施例中，微波制程的微波频率例如是介于850mhz～3ghz之间。微波制程的单位面积的功率密度例如是介于10mw/cm2～1000mw/cm2之间。微波制程的时间例如是介于10分钟～90分钟之间。
半导体基板200、第一薄膜层210及第二薄膜层220在经过微波制程之后，位于半导体基板200的悬键失去活性，避免悬键与其他原子产生键结(例如碳原子或是氧原子)，进而产生钝化效应。
再来，于第一薄膜层210上形成第一半导体层200a。半导体基板200具有第一导电方式，而第一薄膜层210具有不同于第一导电方式的第二导电方式。在此实施例中，第一半导体层200a是以p型非晶硅层为例来进行说明。第一半导体层200a的形成方法例如是化学气相沉积法、物理气相沉积法或原子层沉积法。
接着，于第二薄膜层220上形成第二半导体层200b，第二半导体层200b具有与半导体基板200相同的第一导电方式。在此实施例中，第二半导体层200b是以n型非晶硅层为例来进行说明。第二半导体层200b的形成方法例如是化学气相沉积法、物理气相沉积法或原子层沉积法。
再来，如图3所示，于第一半导体层200a上形成第一透明导电膜230，使得电流的收集效率能够提高。第一透明导电膜230的材料可以是透明导电氧化物(transparentconductiveoxide，tco)，例如铟锡氧化物(ito)等金属氧化物。第一透明导电膜230的形成方法例如是蒸镀或溅镀。
此外，于第二半导体层200b上形成第二透明导电膜240，使得电流的收集效率能够提升。第二透明导电膜240的材料可以是透明导电氧化物(transparentconductiveoxide，tco)，例如铟锡氧化物(ito)等金属氧化物。第二透明导电膜240的形成方法例如是蒸镀或溅镀。当然，第一透明导电膜230与第二透明导电膜240的形成顺序并不被限制。
而后，于第一透明导电膜230上形成第一电极250。第一电极250可用于导出硅基异质接面太阳能电池所产生的电力。第一电极250的材料例如是铝、金、银或铜。
最后，于第二透明导电膜240上形成第二电极260，以形成硅基异质接面太阳能电池。第二电极260可用于导出硅基异质接面太阳能电池所产生的电力。第二电极260的材料例如是铝、金、银或铜。同样地，第一电极250与第二电极260的形成顺序并不被限制。
在本实施例的硅基异质接面太阳能电池的制造方法中，由于对半导体基板200、第一薄膜层210及第二薄膜层220进行微波制程处理，以避免悬键与其他原子产生键结，进而改善半导体基板200与第一薄膜层210之间的界面缺陷密度，以及半导体基板200与第二薄膜层220之间的界面缺陷密度，可以使硅基异质接面太阳能电池具有良好的光电转换效率。并且，微波处理具有快速且均匀化的效果。
图2的硅基太阳能电池的制造方法也可以应用于例如是背电极钝化电池(passivatedemitterandrearcontactsolarcell,perc)的制作。图4是依据本发明另一实施例的硅基太阳能电池的剖面示意图，其中硅基太阳能电池例如是背电极钝化电池。请参照图2及图4，首先，提供半导体基板300(步骤s21)，半导体基板300例如是硅基板，通过掺杂三价原子或五价原子，分别可为p型硅基板或n型硅基板。在此实施例中，半导体基板300是以n型硅基板为例来进行说明，但本发明并不以此为限。在另一实施例中，半导体基板300可为p型硅基板。
半导体基板300具有相对的第一表面301与第二表面302。第一表面301具有织构化(texture)结构，例如是锯齿状或是其他可以让第一表面301粗糙化的结构。
接着，于第一表面301上形成第一薄膜层310(步骤s23)。第一薄膜层310的材料例如是氧化硅，可以作为太阳能电池的射极(emitter)。半导体基板300具有第一导电方式。而第一薄膜层310通过掺杂三价原子或五价原子，具有不同于第一导电方式的第二导电方式。举例来说，在一些实施例中，当半导体基板300为p型掺杂半导体时，第一薄膜层310可以是n型掺杂半导体。在另一些实施例中，当半导体基板300为n型掺杂半导体时，第一薄膜层310可以是p型掺杂半导体。
接着，于第二表面302上形成第二薄膜层320(步骤s25)。第二薄膜层320的材料例如是氧化硅或氧化铝。
然后，对半导体基板300、第一薄膜层310及第二薄膜层320进行微波制程处理(步骤s27)。在本实施例中，微波制程的微波频率例如是介于850mhz～3ghz之间。微波制程的单位面积的功率密度例如是介于10mw/cm2～1000mw/cm2之间。微波制程的时间例如是介于10分钟～90分钟之间。
半导体基板300、第一薄膜层310及第二薄膜层320在经过微波制程之后，位于半导体基板300的悬键失去活性，避免悬键与其他原子产生键结(例如碳原子或是氧原子)，进而产生钝化效应。
接着，将第三电极330设置在第一薄膜层310上，且第三电极330电性连接第一薄膜层310。第三电极330的材料例如是铝、金、银或铜。此外，将第四电极340设置在第二薄膜层320的开口上。第四电极340的材料例如是铝、金、银或铜。
基于上述实施例可知，对半导体基板300、第一薄膜层310及第二薄膜层320进行微波制程处理，可以避免悬键与其他原子产生键结，而可快速且均匀地改善半导体基板300与第一薄膜层310之间的界面缺陷密度，以及半导体基板300与第二薄膜层320之间的界面缺陷密度，可以使背电极钝化电池(passivatedemitterandrearcontactsolarcell,perc)具有良好的光电转换效率。
图5是现有太阳能电池的硅基板、第一薄膜层及第二薄膜层经传统退火的方式钝化后的载子生命周期图。图6是依据本发明一实施例的硅基太阳能电池的硅基板、第一薄膜层及第二薄膜层经微波的方式钝化后的载子生命周期图。请参照图5及图6，经由实验结果可得，传统退火制程后的载子生命周期为940μs，而经过微波制程后的载子生命周期为1220μs。由此可知，将半导体基板、第一薄膜层及第二薄膜层进行微波制程处理，确实可有效地增加载子生命周期。
综上所述，本发明的硅基叠层的形成方法中，通过对硅基板、第一薄膜层及第二薄膜层，进行微波制程处理，以快速且均匀地钝化第一薄膜层及第二薄膜层，如此可避免悬键与其他原子(例如碳原子或是氧原子)产生键结，以改善硅基板与第一薄膜层之间的界面缺陷密度，以及硅基板与第二薄膜层之间的界面缺陷密度。另外，在本发明的硅基太阳能电池的制造方法中，对半导体基板、第一薄膜层及第二薄膜层进行微波制程处理，以快速且均匀地钝化第一薄膜层及第二薄膜层，如此可避免悬键与其他原子(例如碳原子或是氧原子)产生键结，以改善半导体基板与第一薄膜层之间的界面缺陷密度，以及半导体基板与第二薄膜层之间的界面缺陷密度，使硅基太阳能电池具有良好的转换效率。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。
1.一种硅基叠层的形成方法，其特征在于，包括：
提供硅基板，其中所述硅基板具有相对的第一表面与第二表面；
于所述第一表面上形成第一薄膜层；
于所述第二表面上形成第二薄膜层；以及
对所述硅基板、所述第一薄膜层及所述第二薄膜层进行微波制程，以钝化所述第一薄膜层及所述第二薄膜层。
2.根据权利要求1所述的硅基叠层的形成方法，其特征在于，所述第一薄膜层的材料包括本质硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化铪，所述第二薄膜层的材料包括本质硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化铪。
3.根据权利要求1所述的硅基叠层的形成方法，其特征在于，所述微波制程的微波频率介于850mhz～3ghz之间。
4.根据权利要求1所述的硅基叠层的形成方法，其特征在于，所述微波制程的单位面积的功率密度介于10mw/cm2～1000mw/cm2之间，所述微波制程的时间介于10分钟～90分钟之间。
5.根据权利要求1所述的硅基叠层的形成方法，其特征在于，所述微波制程的单位面积的功率密度介于180～220mw/cm2之间，所述微波制程的微波频率介于2.3ghz～2.5ghz之间，微波制程的时间介于25分钟～30分钟之间。
6.根据权利要求1所述的硅基叠层的形成方法，其特征在于，所述微波制程的单位面积的功率密度介于140mw/cm2～160mw/cm2之间，所述微波制程的微波频率介于900mhz～930mhz之间，所述微波制程的时间介于25分钟～30分钟之间。
7.一种硅基太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：
提供半导体基板，具有第一导电方式、相对的第一表面与第二表面；
于所述第一表面上形成第一薄膜层；
于所述第二表面上形成第二薄膜层；以及
对所述半导体基板、所述第一薄膜层及所述第二薄膜层进行微波制程处理，以钝化所述第一薄膜层及所述第二薄膜层。
8.根据权利要求7所述的硅基太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述第一薄膜层的材料包括本质硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化铪，所述第二薄膜层的材料包括本质硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化铪。
9.根据权利要求7所述的硅基太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述微波制程的微波频率介于850mhz～3ghz之间。
10.根据权利要求7所述的硅基太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述微波制程的单位面积的功率密度介于10mw/cm2～1000mw/cm2之间，所述微波制程的时间介于10分钟～90分钟之间。
11.根据权利要求7所述的硅基太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述微波制程的单位面积的功率密度介于180mw/cm2～220mw/cm2之间，所述微波制程的微波频率介于2.3ghz～2.5ghz之间，微波制程的时间介于25分钟～30分钟之间。
12.根据权利要求7所述的硅基太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述微波制程的单位面积的功率密度介于140mw/cm2～160mw/cm2之间，所述微波制程的微波频率介于900mhz～930mhz之间，微波制程的时间介于25分钟～30分钟之间。
13.根据权利要求7所述的硅基太阳能电池的制造方法，其特征在于，还包括：
于钝化后的所述第一薄膜层上形成第一半导体层，所述第一半导体层具有不同于所述第一导电方式的第二导电方式；
于钝化后的所述第二薄膜层上形成第二半导体层，所述第二半导体层具有与所述半导体基板相同的所述第一导电方式；
于所述第一半导体层上形成第一透明导电膜；于所述第二半导体层上形成第二透明导电膜；
于所述第一透明导电膜上形成第一电极；以及
于所述第二透明导电膜上形成第二电极。
技术总结