提升太陽能電池效率的方法，就是必須想辦法降低任何降低效率的因子，一般來說太陽能電池的損耗大概可以分成:光學反射上的損失(Reflection loss)、表面復合的損失(Surface recombination loss)、半導體內部的復合損失(Bulk recombination loss)。為了改善上述的損失，我們可以做氧化層、氮化層的鈍化(Passivation)、表面粗糙化(Textured)，到後來的結構改變或將晶圓做一個通氫環境下的處理(FGA)，例如:埋藏式電極的結構[2](Buried Contact，BC)、射極鈍化背面局部擴散[4](Passivated-Emitter and Rear Locally diffused，PERL)。而在這裡我們將使用感應耦合式電漿蝕刻系統(ICP)對矽晶圓做非等向性的蝕刻來製備埋藏式電極，在利用感應耦合式電漿蝕刻系統蝕刻後的Hard mask去做選擇性射極(Selective Emitter)的擴散阻擋層(Diffusion Barrier)，藉此我們可做出具有選擇性射極的埋藏式電極太陽能電池。用乾蝕刻的方式來蝕刻矽晶圓時，可以改善用雷射燒結溝槽時所產生的大量微粒，同時也可以利用蝕刻溝槽時的hard mask做一次擴散，此外我們利用感應耦合式電漿蝕刻系統可以蝕刻出方形或圓弧型的形狀，如此一來金屬與半導體的接觸面積可以有效的增加，可以增加載子的收集率，降低其復合速率，同時也可以降低接觸電阻。
利用乾蝕刻的方式所做出的埋藏式電極太陽能電池在未做表面粗糙化的情況下，相對平面的reference片效率12.1%，埋藏式電極的整體效率可提高~3%，短路電流可達到34.92 mA/cm2，而開路電壓可達到0.598(V)，效率達到15.91%。

目錄
摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
致謝…………………………………………………………………………………Ⅱ
目錄…………………………………………………………………………………Ⅲ圖目錄………………………………………………………………………………Ⅵ
表目錄………………………………………………………………………………Ⅹ
第一章 序論………………………………………………………………………1
1-1 研究背景…………………………………………………………………1
1-2 太陽能電池的現況………………………………………………………1
1-3文獻回顧…………………………………………………………………2
1-4 研究動機…………………………………………………………………5
1-5 本論文架構………………………………………………………………6
第二章 基本理論……………………………………………………………………7
2-1 太陽能電池…………………………………………………………………6
2-1-1太陽能電池簡介…………………………………………………6
2-1-2太陽光譜…………………………………………………………6
2-2半導體基本簡介…………………………………………………………9
2-2-1光的吸收…………………………………………………………9
2-2-2載子復合…………………………………………………………11
IV
2-2-3 p-n接面…………………………………………………………13
2-2-4 p-n的照光特性…………………………………………………16
2-3太陽能電池的基本參數與特性………………………………………17
2-3-1效率極限………………………………………………………21
2-3-2效率損失………………………………………………………22
2-4磷擴散…………………………………………………………………23
2-4-1 摻質的固態溶解度……………………………………………24
2-4-2死層……………………………………………………………24
2-5蝕刻…………………………………………………………………25
2-5-1電漿……………………………………………………………25
2-5-2 高密度電漿…………………………………………………26
2-5-3電漿蝕刻機制………………………………………………27
第三章 實驗方法與流程……………………………………………………………30
3-1實驗流程圖與元件結構圖……………………………………………30
3-2 製程步驟與製程機台概述……………………………………………32
3-3 量測機台簡介…………………………………………………………39
第四章 實驗結果與討論……………………………………………………………42
4-1 lifetime的量測………………………………………………………42
4-2 diffusion的SRP與效率量測…………………………………………43
V
4-3 不同深度的效率比較………………………………………………51
4-4 select emitter的SRP與效率比較………………………………60
第五章 結論………………………………………………………………………67
參考文獻……………………………………………………………………………68
VI
圖目錄
圖1-1 各式太陽能電池效率轉換圖………………………………………………2
圖1-2 埋藏式太陽能電池結構示意圖……………………………………………3
圖1-3 射極鈍化背面局部擴散太陽能電池示意圖………………………………4
圖2-1 Air Mass示意圖……………………………………………………………8
圖2-2 黑體輻射的輻射頻譜………………………………………………………8圖2-3 直接能隙半導體的E-K圖………………………………………………10
圖2-4 間接能隙半導體的E-K圖………………………………………………10
圖2-5 歐傑復合的示意圖…………………………………………………………11
圖2-6 熱平衡下SRH模型圖……………………………………………………12
圖2-7 表面缺陷在在導體中造成表面態的示意圖………………………………13圖2-8 n型半導體與p型半導體示意圖…………………………………………14圖2-9 p-n介面能帶圖……………………………………………………………14
圖2-10 太陽能電池的等效電路模型……………………………………………18圖2-11 照光下太陽能電池的電流-電壓關係圖…………………………………19圖2-12 AM1.5下，理論最大效率與半導體能隙關係圖………………………22
圖2-13 高溫石英爐管示意圖……………………………………………………23圖2-14 死層示意圖………………………………………………………………25圖2-15 電容式電漿源示意圖……………………………………………………26
VII
圖2-16 ICP示意圖………………………………………………………………27
圖3-1元件結構與流程示意圖……………………………………………………31
圖3-2 APCVD示意圖………………………………………………………………33圖3-3 步進式曝光系統……………………………………………………………34圖3-4 ICP機台示意圖……………………………………………………………35圖3-5 擴散爐管示意圖……………………………………………………………36圖3-6 電子槍金屬蒸鍍系統示意圖………………………………………………37圖3-7 金屬快速退火爐……………………………………………………………38圖3-8 展阻量測簡圖………………………………………………………………40圖3-9 四點探針圖…………………………………………………………………41圖4-1 雷射挖溝SEM圖…………………………………………………………42
圖4-2 ICP蝕刻晶圓的Effective Lifetime條狀圖…………………………43
圖4-3 ICP蝕刻晶圓的Effective Lifetime的平均值與表面分佈圖………43
圖4-4 擴散條件為950℃持溫2hr與900℃持溫30min的SRP圖……………44
圖4-5 擴散條件為950℃持溫1hr與900℃持溫30min的SRP圖……………45
圖4-6 擴散條件為950℃持溫30min與900℃持溫30min的SRP圖…………45
圖4-7 三種擴散條件的SRP比較圖………………………………………………46圖4-8 擴散條件為950℃持溫2hr與900℃持溫30min的I-V圖………… 47
圖4-9 擴散條件為950℃持溫1hr與900℃持溫30min的I-V圖……………47
VIII
圖4-10 擴散條件為950℃持溫30min與900℃持溫30min的I-V圖………48
圖4-11 三種不同擴散條件的I-V圖……………………………………………48
圖4-12 不同擴散參數下，效率、短路電流的變化圖…………………………49
圖4-13 砷原子所形成的非活化結構圖…………………………………………50圖4-14 死層示意圖………………………………………………………………50圖4-15 溝槽深度為5μm的SEM圖……………………………………………52
圖4-16 溝槽深度為20μm的SEM圖……………………………………………52
圖4-17 溝槽深度為40μm的SEM圖……………………………………………53
圖4-18 深度為40μm電極finger與busbar交界處的SEM圖………………53
圖4-19 溝槽深度為5μm的I-V圖……………………………………………54
圖4-20 溝槽深度為20μm的I-V圖……………………………………………55
圖4-21 溝槽深度為40μm的I-V圖……………………………………………55
圖4-22 不同溝槽深度的I-V圖…………………………………………………56
圖4-23 不同溝槽深度下，效率、短路電流變化圖……………………………56
圖4-24 不同波長在矽中的吸收係數圖…………………………………………57圖4-25 太陽光譜強度圖…………………………………………………………58圖4-26 裸矽的反射率圖…………………………………………………………58圖4-27沉積抗反射膜後矽的反射率圖…………………………………………59
圖4-28 oxide厚度為500Å的SRP圖…………………………………………60
IX
圖4-29 oxide厚度為700Å的SRP圖…………………………………………61
圖4-30 oxide厚度為900Å的SRP圖…………………………………………61
圖4-31 oxide厚度為1200Å的SRP圖………………………………………62
圖4-32 不同oxide厚度的SRP圖…………………………………………62
圖4-33 矽中摻質之擴散係數圖……………………………………………63
圖4-34 有無selective emitter與reference的I-V比較圖…………65
圖4-35有無selective emitter的EQE比較圖……………………………65
X
表目錄
表1-1 BP Solar製作埋藏式電極太陽能電池流程表……………………………5表2-1 濕式蝕刻與乾式蝕刻比較表………………………………………………25表2-2 不同的蝕刻機制比較表……………………………………………………29表3-1 ICP製作BCSC的實驗流程表………………………………………………30表3-2 RCA Clean的溶液配置表…………………………………………………32表3-3 PECVD沉積氮化矽製程參數表……………………………………………39表4-1 不同擴散時間下，太陽能電池的各個參數比較表……………………51
表4-2 不同溝槽深度的效率比較表……………………………………………59
表4-3 一般常用摻質在氧化層與矽中的擴散係數(600℃)……………………63表4-4 不同oxide厚度下的接面深度與片電阻值表…………………………64
表4-5 有無selective emitter與reference的效率比較表………………66

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