TWI451586B - 太陽能電池之矽基板表面處理方法及太陽能電池之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種太陽能電池，特別是太陽能電池之矽基板的表面處理方法及太陽能電池之製造方法。
通常，太陽能電池可透過將一種光伏特效應，即光電動勢效應而產生電動勢。
其中，可按基板的材料將太陽能電池分為：矽基太陽能電池、化合物半導體太陽能電池及化合物/層疊式太陽能電池。此處，可將矽基太陽能電池分為：晶態矽太陽能電池，如：單晶矽太陽能電池與多晶矽太陽能電池；以及非晶矽太陽能電池。
其中，可透過基板之反射率等一些因素確定太陽能電池之能效，同時透過使光入射面上的光反射，即反射率達到最小化而使太陽能電池之能效達到最大。
在具有較低製造成本的晶態矽太陽能電池的方面，人們已經提出了許多用於使光的反射達到最小化之方法，藉以提高太陽能電池之效能。
因此，本發明之目的在於提供一種太陽能電池之矽基板的表面處理方法及一種太陽能電池的製造方法，藉以最大化地減小太陽能電池之表面上的光反射。
為了達到本發明的目的，這裡對本發明進行具體而概括地敘述，本發明之一方面提供了一種太陽能電池之矽基板的表面處理方法，這種方法包含有：第一表面處理步驟，係對用酸性溶液從矽鑄塊上切割下之矽基板進行蝕刻，藉以在矽基板之外表面上形成複數個第一凸起部分；以及第二表面處理步驟，係用於在將要形成抗反射膜之處透過乾式蝕刻於矽基板之外表面上，即在具有透過第一表面處理步驟在上面形成了第一凸起部分之矽基板的外表面中形成尺寸小於第一凸起部分的複數個第二凸起部分。
在此第一表面處理步驟中，酸性溶液包含有硝酸與氫氟酸，在這種酸性溶液中硝酸與氫氟酸的重量比為1:1~5.5:1。
其中，可透過滾筒將此矽基板傳送至包含有酸性溶液的蘸濕台，藉以透過對此矽基板進行蝕刻來執行第一表面處理步驟，此處在可6℃～10℃的溫度中執行1～10分鐘的蝕刻製程。
同時，還可以透過將基板浸泡於包含有酸性溶液的蘸濕台而對此矽基板進行蝕刻的浸泡法執行此第一表面處理步驟，其中可在6℃～10℃的溫度中執行20分鐘蝕刻製程。
在第一表面處理步驟之前，此方法還可包含：基板損傷處理步驟，藉以透過酸性溶液或鹼性溶液去除從矽鑄塊上切割下之矽基板上的損傷。
在第一表面處理步驟之後，這種方法還可包含：第一第一清洗步驟，係用於移除在第一表面處理步驟中所產生的雜質；第二蝕刻步驟，係用於透過鹼性化合物部分地對殘留在矽基板之外表面上的多孔矽氧化物進行蝕刻；第二清洗步驟，係用於在第二蝕刻步驟之後移除殘留在矽基板之外表面上的雜質；以及乾燥步驟，藉以在第二清洗步驟之後對矽基板進行乾燥。
而在此第一表面處理步驟之後與第二表面處理步驟之前，或是僅在第二表面處理步驟之後，這種方法還可包含有：矽基板中凸起部分之背面的移除步驟，藉以透過對矽基板之背面進行乾式蝕刻，移除形成於矽基板之背面的第一凸起部分以及形成於在第一表面處理步驟中所形成之第一凸起部分的外表面中形成由抗反射膜之表面的相對面上的第一凸起部分。
其中第二凸起部分具有三角形橫截面，同時，第二凸起部分朝向第一凸起部分之頂部的側面比第二凸起部分之另一側面短。
其中，矽基板係為單晶矽基板或多晶矽基板。
其中，在進行第一表面處理步驟之後，當矽基板之外表面中將要形成抗反射膜之外表面的面積為理想面積時，在第一表面處理步驟中接受蝕刻之表面的實際面積與理想面積間之比率介於1.2:1~3.2:1的範圍內。
為了獲得本發明的這些目的和其他特徵，現依照本發明之目的對本發明作具體化和概括性地描述，此處還提供了一種太陽能電池的製造方法，係包含上述太陽能電池之矽基板的表面處理方法。
因此，本發明具有下列優點：首先，可透過濕式蝕刻在第一表面處理步驟中形成多個第一凸起部分，並透過乾式蝕刻在第二表面處理步驟中形成多個第二凸起部分。因此，可顯著地減小矽基板之反射率，進而提供太陽能電池的能效。
具體而言，可在低溫下透過酸性溶液執行第一表面處理步驟，而不是在高溫下透過鹼性溶液執行此第一表面處理步驟。因此，可提高製程的產率及可靠性。
其次，在第一表面處理步驟中進行蝕刻的矽基板表面之實際面積與理想面積之間比率係為1.2:1~3.2:1。因此，可透過這種表面處理最大化地減小反射率。
第三，可透過濕式蝕刻進行用於形成凸出部分的第一表面處理步驟。並可縮短透過乾式蝕刻進行的用處形成小型凸起部分的處理時間。
第四，可透過濕式蝕刻進行用於形成凸出部分的第一表面處理步驟。因此，在第二表面處理步驟之對複數個矽基板進行蝕刻之狀況中，可減小位於邊緣處之矽基板的色差。
本發明之前述及其他的目的、特徵、形態及優點將結合圖示部分在如下的本發明之詳細說明中更清楚地加以闡述。
下面，將接合附圖對本發明實施例進行詳盡的描述。
此處，將接合附圖具體地對本發明實施例之太陽能電池之矽基板的表面處理方法進行描述。
「第1圖」為本發明實施例之太陽能電池之結構的剖面圖，「第2圖」為「第1圖」所示之太陽能電池之製造方法的流程圖。
如「第1圖」所示，本發明實施例之太陽能電池包含有：矽基板1，係具有PN接面結構；正面電極2，係形成於接收光照之矽基板1的上表面(即，光接收面，下文簡稱〞正面〞)上；背面電極3，係形成於底面(下文簡稱〞基板的背面〞)上；以及抗反射膜4，係形成於矽基板1之表面上。
其中，矽基板1係由晶態矽材料形成，具體而言，是由多晶矽形成的。為了增大光接收面積，可不在太陽能電池之光接收面上形成電極，而是僅在基板的背面上形成電極。
如「第2圖」所示，這種太陽能電池的製造方法包含有下列步驟：基板處理步驟(S10)，透過線鋸對矽鑄塊進行切割，藉以對矽基板1進行處理；表面處理步驟(S20)，藉以在基板處理步驟(S10)之後，執行在矽基板1之表面上形成凸出部分；摻雜步驟(S30)，藉以在表面處理步驟(S20)後形成PN接面結構；抗反射膜形成步驟(40)，藉以在摻雜步驟(S30)後，在矽基板1之表面上形成抗反射膜4；以及電極形成步驟(S50)，藉以分別於矽基板1之正面與背面形成正面電極2與背面電極3。
同時，依照本發明實施例之太陽能電池的製造方法，也可於摻雜步驟(S30)之前執行電極形成步驟(S50)。同時，可單獨地執行基板處理步驟(S10)，或是與包含有表面處理步驟(S20)之多個後續步驟一同執行此基板處理步驟。
同時，還可按其它方式執行這種太陽能的製造方法，下文不再進行贅述。此處，將參照表面處理步驟(S20)對本發明實施例中用於太陽能電池之矽基板的表面處理方法進行描述。
「第3圖」為本發明實施例之太陽能電池之矽基板的表面處理方法的流程圖。
如「第3圖」所示，這種太陽能電池之矽基板的表面處理方法包含有：第一表面處理步驟(S210)，透過對用酸的水溶液對從矽鑄塊上切下的基板進行蝕刻，藉以於矽基板1之外表面上形成複數個第一凸起部分10；以及第二表面處理步驟(S230)，藉以在透過第一表面處理步驟(S210)在其上形成第一凸起部分10的矽基板1之外表面中對將要形成抗反射膜4之處的表面進行蝕刻，藉以形成複數個第二凸起部分。
在第一表面處理步驟(S210)中，可透過酸性溶液對從矽鑄塊上切下的基板進行蝕刻，藉以於此矽基板1之外表面上形成複數個第一凸起部分10。具體而言，如「第4A圖」所示，執行此第一表面處理步驟(S210)，藉以於矽基板1之外表面上形成複數個第一凸起部分10。
在於此第一表面處理步驟(S210)中使用酸性水溶液之狀況下，將要形成抗反射膜4處矽基板1之表面的反射率低於使用鹼性水溶液之狀況。因此，可增大光的接收量，進而提高太陽能電池的性能。
當於此第一表面處理步驟(S210)中使用鹼性溶液時，第一表面處理步驟(S210)在很大程度上依賴於矽基板1的材料。但是在使用酸性溶液時，會減小對矽基板1之材料的依賴性。
在第一表面處理步驟(S210)中，最好在矽基板1的光接收面(即，表面)上形成第一凸起部分10。為了防止在光接收面(即，基板的背面)之相對表面上形成第一凸起部分10，可在矽基板1的背面上執行用於形成光罩的光罩形成步驟，藉以防止於矽基板1的背面形成這些第一凸起部分。
而當在第一表面處理步驟(S210)中使用酸性溶液時，可使用包含有硝酸與氫氟酸的水溶液。此處，這種溶液之重量配比與濃度等參數取決於蝕刻溫度、蝕刻深度等條件。
在第一表面處理步驟(S210)中，最好透過重量比為1:1~5.5:1的硝酸與氫氟酸混合成這種酸性溶液。同時，這種酸性溶也可還包含有表面活性劑與催化劑。
當使用酸性溶液時，可使用包含有：硝酸、氫氟酸基乙酸(或去離子水)的水溶液。
同時，在第一表面處理步驟(S210)中，蝕刻深度(蝕刻高度)最好是1微米至10微米。
同時，還可透過內聯法(inline method)執行第一表面處理步驟(S210)，藉以透過由滾筒將矽基板1轉移至包含有酸性溶液的蘸濕台，進而對矽基板1進行蝕刻，而此蝕刻製程可在6℃～10℃的溫度中執行1～10分鐘。
此外，還可透過使矽基板1浸泡於包含有酸性溶液之蘸濕台中對此矽基板1進行蝕刻，進而執行第一表面處理步驟(S210)，而此蝕刻製程可在6℃～10℃的溫度中執行15～25分鐘。
在這種第一表面處理步驟(S210)中，可透過酸性溶液執行濕式蝕刻。因此，這種太陽能電池的製造方法還包含有至少一種後續製程，如：用於對經蝕刻處理後之矽基板1之表面進行乾燥的製程。
具體而言，在第一表面處理步驟(S210)後，這種太陽能電池的製造方法還包含：第一清洗步驟(S212)，藉以移除在第一表面處理步驟(S210)中所產生的顆粒；第二蝕刻步驟(S213)，藉以透過鹼性化合物(氫氧化納或氫氧化鉀)來分部分地對殘留於矽基板1之外表面上之多孔二氧化矽(SiO2)進行蝕刻；第二清洗步驟(S214)，藉以在第二蝕刻步驟(S213)之後移除殘留在矽基板1之外表面上的雜質；以及乾燥步驟(S215)，藉以在第二清洗步驟(S214)之後對矽基板1進行乾燥處理。
其中，可執行第一清洗步驟(S212)與第二清洗步驟(S214)藉以移除矽基板1之表面上所殘留的雜質。此外，還可依據雜質的種類及特性在一個階段或多個階段中執行第一清洗步驟(S212)與第二清洗步驟(S214)。
「第4A圖」為透過「第3圖」所示之表面處理中第一表面處理步驟進行首次處理之基板的部分剖面圖，「第4B圖」與「第4C圖」分別示出了接受第一表面處理步驟之基板面積比率小於1.2或大於3.2的部分剖面圖。此處，「第4A圖」至「第5圖」為簡單示出了基板的示意圖。因此，蝕刻深度、頂端高度與尺寸都會出現誤差。大體上，此截面可具有不規則形狀以及各種形狀。
此處，假設矽基板1的外表面中將要形成於其中的抗反射膜4之面積為實際面積Sr，其中可透過第一表面處理步驟(S210)中對矽基板1所進行之蝕刻，藉以使矽基板1之外表面上具有複數個第一凸起部分10。同時，還假設完全平坦的表面面積為理想面積Si。在上述這些假設的前提下，如「第4A圖」與「第5圖」所示，在執行了第一表面處理步驟(S210)之後，此矽基板1之實際面積Sr與理想面積Si間之比率位於1.2:1～3.2:1範圍內。
如「第4B圖」所示，當面積比率小於1.2時，第一表面處理步驟(S210)所形成較少的第一凸起部分10，會使之反射率降低。
如「第4C圖」所示，當面積比率大於3.2時，此時，在第二表面處理(S230)步驟中透過電漿進行之反應並不劇烈，因此會削弱表面處理效果。此外，當此面積比率大於3.2時，在太陽能電池的製造方法之後續製程中，會阻礙電極形成步驟(S50)中用於形成電極的金屬材料之擴散。進而，會對後續製程產生不利影響，如：會形成空氣間隙。
在第一表面處理步驟(S210)之前，這種製造方法還包含：基板損傷處理步驟(S11)，係用於透過酸性溶液或鹼性溶液去除從矽鑄塊上切下的矽基板1之損傷。
在使用酸性溶液時，可用硝酸與氫氟酸、硝酸、氫氟酸及乙酸(或去離子水)的混合水溶液。此處，硝酸與氫氟酸的重量比為7:1，同時這種混合水溶液中水的重量比是由本技術領域中具有通常知識者所確定的。
而在使用鹼性溶液之狀況中，可在80℃～90℃的溫度中執行15～25分鐘之條件下執行基板損傷處理步驟(S11)。當使用鹼性溶液時，可使用氫氧化鈉或氫氧化鉀，同時還可額外地加入2-異丙醇(2-isopropyl-alcohol)。
在基板損傷處理步驟(S11)中，最好在矽基板為單晶矽時使用鹼性溶液。但是，當此矽基板為多晶矽時，最好使用酸性溶液。
此處，可以聯合使用基板損傷處理步驟(S11)與第一表面處理步驟(S210)。
「第6圖」為經本發明實施例之第一表面處理步驟與第二表面處理步驟處理後之基板的剖面圖。
此處，第二表面處理步驟(S230)係為用於形成微小凸起部分(紋理)，即第二凸起部分20之步驟，其中可對具有經第一表面處理步驟(S210)處理表面並將要形成抗反射膜4的矽基板1之外表面進行乾式蝕刻。特別的是，如「第6圖」所示，第二表面處理步驟(S210)係用於在矽基板1之表面上形成複數個第二凸起部分20(紋理)。此處，第二凸起部分20係為尺寸小於第一凸起部分10的微小凸起。其中，第一凸起部分10的寬度約為2微米至20微米，而其高度約為1微米至10微米，最好為球狀(理想狀況)。因此，此第一凸起部分之寬度可對應於直徑，而其高度(蝕刻深度)可對應於半徑。另一方面，此第二凸起部分20之尺寸大約為100微米至800微米。
其中，透過反應離子蝕刻或是透過應用可保持預定真空壓力狀態的真空室誘導耦合電漿在第二表面處理步驟(S230)中執行乾式蝕刻。
同時，在進行乾式蝕刻時，可使用Cl2/CF4/O2、SF6/O2、CHF3/SF6/O2、NF3、F2及上述氣體之混合氣體作為蝕刻氣體。其中，執行這種乾式蝕刻的時間為幾秒至幾分鐘。
為了透過反應離子蝕刻執行乾式蝕刻，可於矽基板1的上方安裝具有複數個孔洞的平板，藉以協助形成微小凸起，即第二凸起部分20。
同時，可透過乾式蝕刻設備之基板支撐板上裝載有複數個矽基板1的托盤對基板進行轉移，藉以執行乾式蝕刻。
進而，可透過第二表面處理步驟(S230)使經過表面處理的矽基板1具有如「第6圖」所示之表面。
在第二表面處理步驟(S230)中，可於矽基板1上形成複數個第二凸起部分20，而這些第二凸起部分20小於透過第一表面處理步驟(S210)所形成的第一凸起部分10之尺寸。
如「第6圖」所示，此第二凸起部分20具有三角形的橫截面，並且此第二凸起部分朝向第一凸起部分10之頂面的側面比這個側面的相對面短。
在第一表面處理步驟(S21)中，可於包含有形成了抗反射膜4的全部外表面、與外表面相對的矽基板之背面以及側面上形成第一凸起部分10。
其中，形成於矽基板1之外表面上的第一凸起部分10可透過降低光反射率而增強光接收率。但是，這些第一凸起部分10會在電極形成步驟(S50)，即在形成此第一凸起部分10以後的後續製程中造成不便，具體而言，這些第一凸起部分10會在製造具有較高能效的太陽能電池之基板時造成不便。
因此，最好僅在矽基板1之外表面中的表面(光接收面)上形成第一凸起部分10。此處，可於其它表面上形成此第一凸起部分10，而需要移除的光接收面上形成此第一凸起部分10。
為了使透過屏蔽圖案於矽基板之外表面上形成電極的電極圖案形成過程更為簡便，需要對矽基板1之外表面進行反蝕刻。因此，在執行第一表面處理步驟(S210)之後與第二表面處理步驟(S230)之前，或是僅在執行第二表面處理步驟(S230)之後，這種太陽能電池的製造方法還包含有：基板凸起部分之背面移除步驟(S220)，藉以移除形成於矽基板背面上的第一凸起部分10，其中在形成了此第一凸起部分10之相對面上將要透過對矽基板之背面進行乾式蝕刻而於第一表面處理步驟(S210)中形成抗反射膜4。
在基板凸起部分之背面移除步驟(S220)中，可在矽基板1之背面處於向上的狀態下在第一表面處理步驟(S210)後透過將矽基板1裝載於乾式蝕刻識別中對此矽基板1進行反蝕刻，而後使用反應離子蝕刻或感應耦合電漿蝕刻對矽基板1進行蝕刻，藉以使其厚度為3微米至10微米。此處，可透過在矽基板1上方安裝具有複數個孔洞的平板來執行這一製程。
在基板凸起部分之背面移除步驟(S220)中所使用的蝕刻氣體包含有：SF6/O2、SF6/N2、NF3、CF4、NF3、ClF3、F2或者上述氣體的混合氣體。此處，執行蝕刻的時間約為幾秒鐘至幾分鐘。
由於可透過乾式蝕刻執行基板凸起部分之背面移除步驟(S220)，所以當進行濕式蝕刻時，無須分別對此矽基板之背面進行乾式蝕刻步驟、圖案形成步驟以及移除步驟。此處，可執行圖案形成過程與移除過程，藉以防止在矽基板之背面上形成凸起部分。進而，可縮短矽基板的表面處理時間。
具體而言，若執行圖案形成過程與移除過程，則當製造矽基板之背面沒有凸起部分的矽基板1時，需防止在第一表面處理之前於矽基板1之背面形成凸起部分。接下來，可對此矽基板進行蝕刻，進而可移除矽基板1之背面上所形成的圖案。因此，可僅於矽基板1之表面上形成凸出部分。
由於在使用乾式蝕刻之本發明實施例的製造方法中無須透過濕式蝕刻執行圖案製程與移除製程，所以由於當透過乾式蝕刻執行基板凸起部分之背面移除步驟(S220)時，可降低成本並縮短製造時間，同時獲得矽基板之經蝕刻後的背表面。
實例
A. 第一表面處理
以2:1的比例對硝酸與氫氟酸進行混合，藉以獲得酸性溶液。
蝕刻時間：內聯法(inline method)持續1到10分鐘
蝕刻溫度：約為6℃～10℃
B. 第二表面處理(乾式蝕刻：反應離子蝕刻)
在50毫托之反應氣壓下，CHF3約為12標準立方米/分鐘，Cl2約為72標準立方米/分鐘，O2約為72標準立方米/分鐘，SF6為65標準立方米/分鐘。而第二表面處理係在500瓦特之射頻功率之電漿中執行5秒至10秒。
C. 較佳實施例與比較實施例間之比較
如「表1」所示，透過本發明之方法進行處理的矽基板1所體現的反射率遠遠小於透過習知方法進行處理的基板表面之反射率。
其中，依據本發明實施例，在進行了第一表面處理與第二表面處理之後透過電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)所形成的具有抗反射膜4之矽基板的反射率為1.40。
此處，本發明之前述實施例及優點僅是示範性的並且不對本發明之揭露構成限制。而本發明所教示之內容也可便利地用於其它類型的設備。同時，以上描述旨在對本發明進行說明，而無意於限定本發明請求保護之主題的範圍。同時，本技術領域中具有通常知識者可以理解本發明之替換手段、調整實例及變化方式。此外，當結合任意一個實施例對指定特徵、結構或特性進行描述時，經由本領域之技術人員結合另外一些實施例也可以達到相同之效果。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1．．．矽基板
2．．．正面電極
3．．．面電極
4．．．抗反射膜
10．．．第一凸起部分
Sr．．．實際面積
Si．．．理想面積
第1圖為太陽能電池之結構的剖面圖；
第2圖為用於說明第1圖所示之太陽能電池之製造方法的流程圖；
第3圖為用於說明本發明實施例之太陽能電池的矽基板之表面處理方法的流程圖；
第4A圖為透過第3圖所示的表面處理方法之第一表面處理步驟對其表面進行處理之基板的部分剖面圖；
第4B圖至第4C圖分別為經過第一表面處理後基板之面積比率小於1.2及大於3.2的部分剖面圖；
第5圖為透過第3圖所示之表面處理方法形成凸起部分之狀態的原理圖；以及
第6圖為經過本發明實施例之表面處理方法之第一表面處理與第二表面處理的矽基板之部分剖面圖。
Claims (12)
- 一種太陽能電池之矽基板的表面處理方法，係包含：第一表面處理步驟，係對用一酸性溶液從一矽鑄塊上切割下之一矽基板進行蝕刻，藉以在該矽基板之外表面上形成複數個第一凸起部分；以及第二表面處理步驟，係用於在將要形成一抗反射膜之處透過乾式蝕刻於該矽基板之外表面上，即在具有透過第一表面處理步驟在上面形成了該等第一凸起部分之矽基板的外表面中形成尺寸小於該等第一凸起部分的複數個第二凸起部分；其中，在進行該第一表面處理步驟之後，當該矽基板之外表面中將要形成該抗反射膜之外表面的面積為一理想面積時，在該第一表面處理步驟中接受蝕刻之表面的實際面積與該理想面積間之一比率介於1.2：1~3.2：1的範圍內。
- 如請求項第1項所述之太陽能電池之矽基板的表面處理方法，在第一表面處理步驟中，該酸性溶液包含有：硝酸與氫氟酸。
- 如請求項第2項所述之太陽能電池之矽基板的表面處理方法，其中透過按1：1~5.5：1之重量比率對硝酸與氫氟酸進行混合，藉以獲得該酸性溶液。
- 如請求項第1項所述之太陽能電池之矽基板的表面處理方法，其中在透過滾筒對該矽基板進行傳送的同時，在6℃~10℃的溫度中對該矽基板進行15~25分鐘的蝕刻。
- 如請求項第1項所述之太陽能電池之矽基板的表面處理方法，其中透過將該矽基板浸泡於包含有酸性溶液之蘸濕台而對該矽基板進行蝕刻的一浸泡方法執行該第一表面處理步驟，同時在6℃~10℃的溫度中執行20分鐘的蝕刻製程。
- 如請求項第1項所述之太陽能電池之矽基板的表面處理方法，在該第一表面處理步驟之前，還包含：基板缺陷處理步驟，藉以透過酸性溶液或鹼性溶液去除從一矽鑄塊上切下的該矽基板之缺陷。
- 如請求項第1項所述之太陽能電池之矽基板的表面處理方法，在該第一表面處理步驟之前，還包含：第一清洗步驟，係用於移除在該第一表面處理步驟中所產生的雜質；第二蝕刻步驟，係用於透過鹼性化合物部分地對殘留在該矽基板之外表面上的多孔矽氧化物進行蝕刻；第二清洗步驟，係用於在第二蝕刻步驟之後移除殘留在該矽基板之外表面上的雜質；以及乾燥步驟，藉以在該第二清洗步驟之後對該矽基板進行乾燥。
- 如請求項第1項所述之太陽能電池之矽基板的表面處理方法，在執行該第一表面處理步驟之後及第二表面處理步驟之前，或是在該第二表面處理步驟之前，這種表面處理方法還包含：該 矽基板中該等凸起部分之背面的移除步驟，藉以透過對該矽基板之背面進行乾式蝕刻，移除形成於該矽基板之背面的該等第一凸起部分以及形成於在該第一表面處理步驟中所形成之該等第一凸起部分的外表面中形成由該抗反射膜之表面的相對面上的該等第一凸起部分。
- 如請求項第1項所述之太陽能電池之矽基板的表面處理方法，其中該等第二凸起部分具有一三角形橫截面，同時，該等第二凸起部分朝向該等第一凸起部分之頂部的側面比該等第二凸起部分之另一側面短。
- 如請求項第1項所述之太陽能電池之矽基板的表面處理方法，其中該矽基板係為一單晶矽基板或一多晶矽基板。
- 一種太陽能電池的製造方法，包含有透過請求項第1項至第10項中之任意一項所述之太陽能電池之矽基板的表面處理方法。
- 如請求項第11項所述之太陽能電池的製造方法，其中，在進行該第一表面處理步驟之後，當該矽基板之外表面中將要形成該抗反射膜之外表面的面積為一理想面積時，在該第一表面處理步驟中接受蝕刻之表面的實際面積與該理想面積間之一比率介於1.2：1~3.2：1的範圍內。
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| KR20190068352A (ko) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지 셀 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050086223A (ko) * | 2004-02-25 | 2005-08-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지용 실리콘 기판 및 실리콘 기판 텍스처링 방법과그 장치 |
| KR20100013649A (ko) * | 2008-07-31 | 2010-02-10 | 삼성전자주식회사 | 광전소자 및 이의 제조 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20050086223A (ko) * | 2004-02-25 | 2005-08-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지용 실리콘 기판 및 실리콘 기판 텍스처링 방법과그 장치 |
| KR20100013649A (ko) * | 2008-07-31 | 2010-02-10 | 삼성전자주식회사 | 광전소자 및 이의 제조 방법 |
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