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    本發明涉及一種太陽能電池的製備方法，包括以下步驟：提供一矽基板，所述矽基板具有一第一表面以及與該第一表面相對設置的一第二表面；在所述矽基板的第二表面設置一圖案化的掩膜層，所述圖案化的掩膜層包括複數並排延伸的條形凸起結構，相鄰的條形凸起結構之間形成一溝槽；蝕刻所述矽基板，使所述掩膜層中相鄰的複數條形凸起結構依次兩兩閉合，形成複數三維奈米結構預製體；去除所述掩膜層，形成複數M形三維奈米結構；在所述三維奈米結構表面形成一摻雜矽層；在所述摻雜矽層設置一上電極；以及設置一背電極與所述矽基板歐姆接觸。
    公开号:TW201318194A
    申请号:TW100139675
    申请日:2011-10-31
    公开日:2013-05-01
    发明作者:Zheng-Dong Zhu；Qun-Qing Li；Shou-Shan Fan
    申请人:Hon Hai Prec Ind Co Ltd；
    IPC主号:H01L31-00
    专利说明:
    太陽能電池的製備方法
    本發明涉及一種太陽能電池的製備方法。
    太陽能為當今最清潔的能源之一，取之不盡、用之不竭。太陽能的利用方式包括光能-熱能轉換、光能-電能轉換和光能-化學能轉換。太陽能電池為光能-電能轉換的典型例子，為利用半導體材料的光生伏特原理製成的。根據半導體光電轉換材料種類不同，太陽能電池可分為矽基太陽能電池、砷化鎵太陽能電池、有機薄膜太陽能電池等。
    目前，太陽能電池以矽基太陽能電池為主。先前技術中的太陽能電池包括：一背電極、一矽片襯底、一摻雜矽層和一上電極。所述太陽能電池中矽片襯底和摻雜矽層形成P-N結，所述P-N結在太陽光的激發下產生複數電子-空穴對(激子)，所述電子-空穴對在靜電勢能作用下分離並分別向所述背電極和上電極移動。如果在所述太陽能電池的背電極與上電極兩端接上負載，就會有電流通過外電路中的負載。
    然，先前技術之太陽能電池的製備方法中，製備的摻雜矽層的表面為一平整的平面結構，其表面積較小，因此，使所述太陽能電池的取光面積較小，所述太陽能電池對光線的利用率較低。
    有鑒於此，提供一種能夠提高所述太陽能電池的取光面積的製備方法實為必要。
    一種太陽能電池的製備方法，包括以下步驟：提供一矽基板，所述矽基板具有一第一表面以及與該第一表面相對設置的一第二表面；在所述矽基板的第二表面設置一圖案化的掩膜層，所述圖案化的掩膜層包括複數並排延伸的條形凸起結構，相鄰的條形凸起結構之間形成一溝槽，所述矽基板通過該溝槽暴露出來；蝕刻所述矽基板，使所述掩膜層中相鄰的複數條形凸起結構依次兩兩閉合，形成複數三維奈米結構預製體；去除所述掩膜層，在所述矽基板的第二表面形成複數M形三維奈米結構；在所述三維奈米結構表面形成一摻雜矽層；在所述摻雜矽層的至少部份表面設置一上電極；以及設置一背電極與所述矽基板歐姆接觸。
    一種太陽能電池的製備方法，包括以下步驟：提供一矽基板，所述矽基板具有一第一表面以及與該第一表面相對設置的一第二表面；在所述矽基板的第二表面設置一圖案化的掩膜層，所述圖案化的掩膜層包括複數並排延伸的條形凸起結構，相鄰的條形凸起結構之間形成一溝槽，所述矽基板通過該溝槽暴露出來；蝕刻所述矽基板，使所述掩膜層中相鄰的複數條形凸起結構依次兩兩閉合，形成複數三維奈米結構預製體；去除所述掩膜層，在所述矽基板的第二表面形成複數M形三維奈米結構；在所述三維奈米結構表面形成一摻雜矽層；在所述摻雜矽層的表面形成一金屬層；在所述金屬層的至少部份表面設置一上電極；以及設置一背電極與所述矽基板歐姆接觸。
    相較於先前技術，本發明提供的太陽能電池的製備方法通過在所述矽片襯底的表面設置複數M形的三維奈米結構，從而使所述摻雜矽層形成複數三維奈米結構，進而可以提高所述太陽能電池的取光面積，減少光線的反射，從而可以進一步提高所述太陽能電池對光線的利用率。
    下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
    請參閱圖1，本發明第一實施例提供一種太陽能電池10，所述太陽能電池10包括：一上電極130、一摻雜矽層120、一矽片襯底110依次層疊設置於所述背電極100表面，並且所述矽片襯底110與所述背電極100接觸設置，太陽光從所述上電極130的一側入射。
    所述矽片襯底110具有一第一表面112以及與該第一表面112相對設置的一第二表面114，所述第二表面114為所述矽片襯底110靠近所述上電極130的表面，即靠近太陽光入射方向一側的表面。所述矽片襯底110的第二表面114設置有複數三維奈米結構113，該三維奈米結構113為M形結構；所述背電極100設置於所述矽片襯底110的第一表面112，並與該第一表面112歐姆接觸；所述摻雜矽層120形成於所述三維奈米結構113的表面；所述上電極130設置於所述摻雜矽層120的至少部份表面。
    請參閱圖2及圖3，所述矽片襯底110為一P型矽片襯底，該P型矽片襯底的材料可為單晶矽、多晶矽或其他的P型半導體材料。本實施例中，所述矽片襯底110為一P型單晶矽片。所述矽片襯底110的厚度為20微米~30微米。
    所述複數三維奈米結構113以陣列形式設置在所述矽片襯底110上的第二表面114。所述三維奈米結構113為一凸起結構，所述凸起結構為從所述矽片襯底110的表面向遠離所述矽片襯底110的方向突出的實體凸起。所述三維奈米結構113與所述矽片襯底110為一體成型結構。所述複數三維奈米結構113為形成於矽片襯底110表面的複數條形凸起結構。
    所述複數三維奈米結構113可在矽片襯底110表面以直線、折線或曲線的形式並排延伸，延伸方向平行於所述矽片襯底110表面。所述“並排”為指所述相鄰的兩個三維奈米結構113在延伸方向的任一相對位置具有相同的間距，該間距範圍為0奈米~200奈米。所述複數三維奈米結構113的延伸方向可為固定的，也可為變化的。當所述延伸方向固定時，所述複數三維奈米結構113以直線形式並排延伸，在垂直於該延伸方向上，所述複數三維奈米結構113的橫截面均為形狀、面積一致的M形；當所述延伸方向變化時，所述複數三維奈米結構113可以折線或曲線的形式並排延伸，在所述延伸方向上的任意一點位置處，所述複數三維奈米結構113在該點的橫截面均為形狀、面積一致的M形。
    請參閱圖4，在本實施例中，所述三維奈米結構113為一條形凸起結構，所述條形凸起結構以直線的形式沿同一方向延伸。所述複數三維奈米結構113在矽片襯底110表面以一維陣列形式分佈，即所述複數條形凸起結構基本沿同一方向延伸且彼此平行設置於所述矽片襯底110表面，形成所述三維奈米結構陣列。所述複數三維奈米結構113均勻分佈於所述矽片襯底110表面，從而使得所述三維奈米結構陣列整體上形成一對稱圖形。定義該複數條形凸起結構的延伸方向為X方向，垂直於所述凸起結構的延伸方向為Y方向。則在X方向上，所述條形凸起結構的兩端分別延伸至所述矽片襯底110相對的兩個邊緣，具體的，在Y方向上，所述三維奈米結構113為一雙峰凸棱結構，所述複數條形凸起並排排列，且所述條形凸起的橫截面的形狀為M形，即所述三維奈米結構113為一M形三維奈米結構。具體地，每一所述M形三維奈米結構113包括一第一凸棱1132及一第二凸棱1134，所述第一凸棱1132與第二凸棱1134的延伸方向相同且均沿X方向並排延伸。所述第一凸棱1132具有相交的兩棱面，即一第一棱面1132a及一第二棱面1132b，所述第一棱面1132a與第二棱面1132b相交形成所述第一凸棱1132的棱角。所述第一棱面1132a及第二棱面1132b可分別為平面，曲面或折面。本實施例中，所述第一棱面1132a及第二棱面1132b分別為平面。所述第一棱面1132a與所述矽片襯底110的表面形成一定角度α，所述α大於0度小於等於90度，優選的，所述α大於等於80度小於等於90度。所述第一棱面1132a具有相對的兩端，一端與所述矽片襯底110的表面相交接；另一端以α角向遠離矽片襯底110的方向延伸，並與所述第二棱面1132b相交。所述第二棱面1132b與所述矽片襯底110表面所形成的角度β大於0度小於等於90度，可與α相同或不同。所述第二棱面1132b具有相對的兩端，一端與所述第二凸棱1134相交，另一端向遠離矽片襯底110的方向延伸並與所述第一棱面1132a相交，形成所述第一凸棱1132的棱角θ。所述棱角θ大於零度小於180度，優選的，所述棱角θ大於等於30度小於等於60度。
    同樣，所述第二凸棱1134的結構與第一凸棱1132基本相同，包括一第一棱面1134a與第二棱面1134b，所述第一棱面1134a與第二棱面1134b分別向遠離矽片襯底110的方向延伸，並相交形成所述第二凸棱1134的棱角。所述第二凸棱1134的所述第一棱面1134a一端與所述矽片襯底110的表面相交接，另一端以角度α向遠離矽片襯底110的方向延伸。所述第二棱面1134b具有相對的兩端，一端與所述第一凸棱1132中第二棱面1132b的一端在靠近矽片襯底110的表面相交，從而形成三維奈米結構113的第一凹槽1136，另一端與所述第一棱面1134a相交於第二凸棱1134的棱角。所述複數三維奈米結構113在矽片襯底110的表面並排排列，相鄰的三維奈米結構113之間形成一第二凹槽1138，故一個三維奈米結構113中的第二凸棱1134的第二棱面1134b和與其相鄰的另一個三維奈米結構113的第一凸棱1132的第一棱面1132a在所述矽片襯底110的表面相交接形成所述第二凹槽1138。
    所述第一凸棱1132與第二凸棱1134從矽片襯底110表面向遠離該矽片襯底110表面突出的高度不限，所述高度為指從矽片襯底110的表面至所述第一凸棱1132或所述第二凸棱1134的最高點之間的距離，所述第一凸棱1132與第二凸棱1134的高度可以相等或不相等，所述第一凸棱1132與第二凸棱1134的高度可為150奈米~200奈米。所述第一凸棱1132或所述第二凸棱1134的最高點的集合體可為直線形或非直線形線，如折線或曲線等，也即所述第一凸棱1132中所述第一棱面1132a與第二棱面1132b相交形成的線可為直線、折線或曲線等，同樣所述第二凸棱1134的所述第一棱面1134a與第二棱面1134b相交形成的線也可為直線、折線或曲線等。同一個三維奈米結構113中，第一凸棱1132的最高點與所述第二凸棱1134最高點之間的距離可為20奈米~100奈米。本實施例中，所述第一凸棱1132與第二凸棱1134的高度相同，均為180奈米，且最高點的集合形成一直線。所述第一凸棱1132及第二凸棱1134沿X方向延伸，在Y方向上，所述第一凸棱1132及第二凸棱1134橫截面的形狀可為梯形或錐形。本實施例中，所述第一凸棱1132及第二凸棱1134的橫截面為錐形，所述第一凸棱1132與第二凸棱1134形成一雙峰凸棱結構，所述第一凸棱1132與第二凸棱1134交界處形成一交接線。所述第二凸棱1134與第一凸棱1132橫截面的形狀可完全相同或不同，當所述第二凸棱1134與第一凸棱1132橫截面的形狀相同時，所述第二凸棱1134與第一凸棱1132形成一對稱結構，所述對稱結構為指所述第二凸棱1134與第一凸棱1132的橫截面對於兩者之間的交接線呈鏡面對稱分佈。可以理解，所述第二凸棱1134與第一凸棱1132也可為非對稱結構。本實施例中，所述第一凸棱1132與第二凸棱1134為一對稱結構。所述第一凸棱1132、第二凸棱1134及矽片襯底110為一體成型結構，即所述第一凸棱1132與所述第二凸棱1134之間無間隙或間隔，且與所述矽片襯底110無間隙的結合。可以理解，由於工藝的限制及其他因素的影響，所述第一凸棱1132的第一棱面1132a與第二棱面1132b並非絕對的平面，可存在一定的誤差，如部份表面為弧面、折面等，因此第一棱面1132a與第二棱面1132b相交形成的棱角θ也並非一絕對的尖角，可能為一弧形角等其他形式，但所述棱角的具體形狀並不影響所述第一凸棱1132的整體結構，屬於本發明的保護範圍。同理，所述第二凸棱1134的棱角亦為如此。
    同一個M形三維奈米結構113中的所述第一凸棱1132與第二凸棱1134之間，形成的所述第一凹槽1136，所述第一凸棱1132中第二棱面1132b與所述第二凸棱1134中的第二棱面1134b作為第一凹槽1136的兩個側面，兩個側面相交處形成所述第一凹槽1136的底部。所述第一凹槽1136的延伸方向與所述第一凸棱1132或第二凸棱1134的延伸方向相同。所述第一凹槽1136橫截面形狀為V形，且所述複數第一凹槽1136深度h1均相等，即所述三維奈米結構113為一條形凸起結構，所述每個條形凸起結構具有一V形凹槽，所述V形凹槽設置於所述條形凸起結構遠離矽片襯底110的表面，且沿所述條形凸起結構的延伸方向延伸，所述V形凹槽的深度小於所述條形凸起結構的高度。定義第一凹槽1136的深度h1為所述第一凸棱1132或第二凸棱1134的最高點與所述第一凹槽1136底部之間的距離，即所述第一凹槽1136向矽片襯底110內部凹進的距離。在矽片襯底110表面，所述複數三維奈米結構113彼此平行且等間距排列，相鄰的M形三維奈米結構113之間形成的所述第二凹槽1138，所述第二凹槽1138的延伸方向與所述三維奈米結構113的延伸方向相同。所述第二凹槽1138的橫截面為V形或倒梯形，在X方向上，所述橫截面的形狀及大小均基本相同。可以理解，由於工藝的限制或其他外界因素的影響，所述第一凹槽1136及第二凹槽1138橫截面的形狀、大小、深度並非絕對的相同，可存在一定的誤差，但該誤差並不影響所述橫截面的整體形狀及總體趨勢。所述第二凹槽1138的深度h2均相等，定義第二凹槽1138的深度h2為所述第一凸棱1132或第二凸棱1134的最高點與矽片襯底110表面之間的距離，即所述第二凹槽1138向矽片襯底110內部方向凹進的距離。所述第二凹槽1138的深度h2與第一凹槽1136的深度h1不同。所述延伸的深度不限，可根據實際需要進行選擇。所述第二凹槽1138的深度h2大於所述第一凹槽1136的深度h1，進一步的，所述第一凹槽1136的深度h1與第二凹槽1138的深度h2的比值滿足：1:1.2≤h1:h2≤1:3。所述第一凹槽1136的深度h1可為30奈米~120奈米，所述第二凹槽1138的深度h2可為100奈米~200奈米。本實施例中，所述第一凹槽1136的深度h1為80奈米，所述第二凹槽1138的深度h2為180奈米。所述第一凸棱1132與第二凸棱1134之間的距離以及其深度之間的關係，可根據實際需要進行選擇，以滿足不同器件的具體要求。
    所述M形三維奈米結構113的寬度λ可為100奈米~300奈米。所述三維奈米結構113的“寬度”為指所述M形三維奈米結構113在Y方向上延伸的最大長度。並且在遠離矽片襯底110的方向上，該長度逐漸減小，也即每一三維奈米結構中，第一凸棱1132與第二凸棱1134的最高點之間的距離，小於該三維奈米結構的寬度。所述複數三維奈米結構113可間隔分佈，任意兩個相鄰的三維奈米結構113之間具有相同的間距。所述間隔即形成所述第二凹槽1138。定義相鄰兩第二凹槽1138之間的間距為相鄰的兩個第二凹槽1138向矽片襯底110內部延伸的最深點之間的距離，則所述相鄰兩第二凹槽1138之間的距離等於所述三維奈米結構113的寬度。所述第二凹槽1138可為一倒梯形結構或V形結構。不同的相鄰兩個三維奈米結構113之間，所述相鄰三維奈米結構之間的間距λ0可相等或不等。所述間距λ0隨所述第一凸棱1132或第二凸棱1134高度的增加而增加，隨其高度的減小而減小。在Y方向上，所述λo也可逐漸變化，如逐漸變大或逐漸變小或週期性變化。相鄰兩三維奈米結構113之間的間距λ0可為0奈米~200奈米。當所述λ0為0時，所述第二凹槽1138橫截面的形狀為V形；當λ0大於0時，所述第二凹槽1138橫截面的形狀為倒梯形。在Y方向上，所述複數三維奈米結構113彼此平行設置於所述矽片襯底110的表面，並且呈週期性分佈。所述三維奈米結構113的週期P可為100奈米~500奈米。進一步的，所述週期P、三維奈米結構113的寬度λ以及相鄰兩三維奈米結構113之間的間距λ0滿足如下關係：
    P＝λ＋λ0。
    所述週期P、三維奈米結構113的寬度λ以及相鄰兩三維奈米結構113之間的間距λ0的單位均為奈米。所述週期P可為一固定值，此時當所述λ0增加時，則λ相應減小；當λ0減小時，所述λ相應增加。進一步的，所述複數三維奈米結構113可以複數週期形成於所述矽片襯底110表面，即部份三維奈米結構113以週期P排列，另一部份以週期P′（P′≠P）分佈。所述三維奈米結構113以多週期分佈時，可進一步增加光入射量，可進一步提高所述太陽能電池的效率。在本實施例中，所述P約為200奈米，所述λ約為190奈米，所述λ0約為10奈米。本實施例中，所述三維奈米結構113與所述矽片襯底110為一體成型結構，因此該三維奈米結構陣列具有更加優良的性能。
    所述摻雜矽層120形成於所述三維奈米結構113的表面，該摻雜矽層120的材料為一N型摻雜矽層。該摻雜矽層120可以通過向所述矽片襯底110的第二表面114及設置於所述矽片襯底110的第二表面114上的複數三維奈米結構113注入過量的如磷或者砷等N型摻雜材料製備而成。所述N型摻雜矽層120的厚度為10奈米~1微米。所述摻雜矽層120與所述矽片襯底110形成P-N結結構，從而實現所述太陽能電池10中光能到電能的轉換。可以理解，在所述矽片襯底110的第二表面114設置複數三維奈米結構113可以使所述矽片襯底110的第二表面114具有較大的P-N結的介面面積，使所述太陽能電池具有較大的取光面積；此外，所述複數三維奈米結構113具有光子晶體的特性，因此，可以增加光子在所述三維奈米結構113的滯留時間以及所述三維奈米結構113的吸收光的頻率範圍，從而提高所述太陽能電池10的吸光效率，進而提高所述太陽能電池10的光電轉換效率。
    另，當光線照射到所述三維奈米結構113的側面（如第一棱面1132a）時，該照射的光線一部份被吸收一部份被反射，被反射的光線中大部份光線再一次入射至相鄰的三維奈米結構113，被該相鄰的三維奈米結構113吸收和反射，因此所述照射的光線在所述的三維奈米結構113中發生多次反射及吸收，也就為說，光線第一次照射到所述三維奈米結構113的側面時，被反射的光線大部份被再次利用，從而可以進一步提高所述太陽能電池10對光線的利用率。
    所述背電極100的材料可為鋁、鎂或者銀等金屬。該背電極100的厚度為10微米~30微米。本實施例中，所述背電極100為一厚度約為20微米的鋁箔。
    所述上電極130可以與所述摻雜矽層120部份接觸或完全接觸。可以理解，所述上電極130可以通過所述複數三維奈米結構113部份懸空設置，並與所述摻雜矽層120形成部份接觸；所述上電極130也可以包覆於所述摻雜矽層120表面，並與所述摻雜矽層120形成完全接觸。該上電極130可以選自具有良好的透光性能以及導電性能的銦錫氧化物結構或奈米碳管結構，以使所述太陽能電池10具有較高的光電轉換效率、較好的耐用性以及均勻的電阻，從而提高所述太陽能電池10的性能。所述銦錫氧化物結構可為一氧化銦錫層，該銦錫氧化物層可以均勻地包覆於所述摻雜矽層120表面，並與所述摻雜矽層120完全接觸。所述奈米碳管結構可由複數奈米碳管組成一個自支撐結構，該奈米碳管結構可為奈米碳管膜或奈米碳管線，所述奈米碳管膜或奈米碳管線可以通過所述複數三維奈米結構113部份懸空設置，並與所述摻雜矽層120形成部份接觸。所述自支撐結構為指該奈米碳管結構可無需基底支撐而保持其整體結構，或將所述奈米碳管結構放置於間隔設置的兩支撐體上，中間位置處的奈米碳管結構懸空設置。本實施例中，所述上電極130為一奈米碳管膜，該奈米碳管膜為由複數奈米碳管組成的自支撐結構。該奈米碳管膜通過所述複數三維奈米結構113部份懸空設置，並與所述摻雜矽層120部份接觸，該奈米碳管膜用於收集所述P-N結中通過光能向電能轉換而產生的電流。
    可以理解，所述太陽能電池10可以進一步包括一本質隧道層（圖中未示），該本質隧道層設置於所述矽片襯底110及摻雜矽層120之間，該本質隧道層的材料為二氧化矽或者氮化矽。該本質隧道層的厚度為1埃~30埃。所述本質隧道層的設置可以降低所述電子-空穴對在所述矽片襯底110和摻雜矽層120接觸面的複合速度，從而進一步提高所述太陽能電池10的光電轉換效率。
    所述太陽能電池10中的矽片襯底110和摻雜矽層120的接觸面形成有P-N結。在接觸面上摻雜矽層120中的多餘電子趨向矽片襯底110中的P型矽片襯底移動，並形成一個由摻雜矽層120指向矽片襯底110的內電場。太陽光從所述太陽能電池10的上電極130一側入射，當所述P-N結在太陽光的激發下產生複數電子-空穴對時，所述複數電子-空穴對在內電場作用下分離，N型摻雜材料中的電子向所述上電極130移動，P型矽片襯底中的空穴向所述背電極100移動，然後分別被所述背電極100和上電極130收集，形成電流。
    請參閱圖5，本發明進一步提供一種所述太陽能電池10的製備方法，包括以下步驟：
    S10，提供一矽基板1101，所述矽基板1101具有一第一表面（未標識）以及與該第一表面相對設置的一第二表面（未標識）；
    S11，在所述矽基板1101的第二表面設置複數M形的三維奈米結構113，形成所述矽片襯底110；
    S12，在所述三維奈米結構表面形成一摻雜矽層120；
    S13，在所述摻雜矽層120的至少部份表面設置一上電極130；
    S14，設置一背電極100與所述矽片襯底110歐姆接觸。
    在步驟S10中，所述矽基板1101包括一第一表面以及與該第一表面相對的第二表面。該矽基板1101為一P型矽片，該P型矽片的材料可為單晶矽、多晶矽或其他的P型半導體材料。本實施例中，所述矽基板1101為一P型單晶矽片。所述矽基板1101的厚度為20微米~30微米。所述矽基板1101的大小、厚度和形狀不限，可以根據實際需要選擇。
    請參閱圖6，在步驟S11中，在所述矽基板1101的表面形成所述複數三維奈米結構113的方法具體包括以下步驟：
    步驟S111，在所述矽基板1101的表面設置一掩膜層103；
    步驟S112，奈米壓印並蝕刻所述掩膜層103，使所述掩膜層103圖案化；
    步驟S113，蝕刻所述矽基板1101，使所述矽基板1101的表面圖案化，形成複數三維奈米結構預製體1131；
    步驟S114，去除所述掩膜層103，形成所述複數三維奈米結構113。
    在步驟111中，所述掩膜層103可為一單層結構或複合層結構。當所述掩膜層103為一單層結構時，所述單層掩膜的材料可為ZEP520A、HSQ（hydrogen silsesquioxane）、PMMA（Polymethylmethacrylate）、PS（Polystyrene）、SOG（Silicon on glass）或其他有機矽類低聚物等材料，所述單層掩膜用於保護其覆蓋位置處的矽基板1101。所述單層掩膜的厚度可根據實際需要進行選擇，如需要蝕刻的深度等。本實施例中，所述掩膜層103為一複合掩膜層，所述複合掩膜層包括一第一掩膜層1032及一第二掩膜層1034，所述第一掩膜層1032及第二掩膜層1034依次層疊設置於所述矽基板1101表面，所述第二掩膜層1034覆蓋所述第一掩膜層1032。所述第一掩膜層1032及一第二掩膜層1034的材料不限，可以根據實際需要及蝕刻所需要的氣氛進行選擇，所述第一掩膜層1032的材料可為ZEP520、PMMA（Polymethylmethacrylate）、PS（Polystyrene）、SAL 601或ARZ 720等，所述第二掩膜層1034可為HSQ、SOG（Silicon on glass）或其他有機矽類低聚物等等。本實施例中，所述第一掩膜層1032的材料為ZEP520A，第二掩膜層1034的材料為HSQ。所述第一掩膜層1032及第二掩膜層1034可通過在矽基板1101表面沈積然後烘乾的方式形成。所述第一掩膜層1032及第二掩膜層1034可以採用絲網印刷法或旋塗法沈積於所述矽基板1101表面。由於所述第二掩膜層1034易於機械壓印，因此可保證後續蝕刻第一掩膜層1032中形成的奈米圖形的精度，進而可保證所述整個掩膜層103的精度，進而保證蝕刻形成的三維奈米結構113具有優良的性能。
    具體的，所述掩膜層103的製備包括以下步驟：
    步驟S111，形成所述第一掩膜層1032。本實施例中，所述第一掩膜層1032的製備方法包括以下步驟：首先，清洗所述矽基板1101表面；其次，在矽基板1101的表面旋塗ZEP520，旋塗轉速為500轉/分鐘~6000轉/分鐘，時間為0.5分鐘~1.5分鐘；其次，在140℃~180℃溫度下烘烤3~5分鐘，從而在所述矽基板1101表面形成該第一掩膜層1032。該第一掩膜層1032的厚度為100奈米~500奈米。
    步驟S112，形成所述第二掩膜層1034，所述第二掩膜層1034的製備方法包括以下步驟：首先，在所述第一掩膜層1032的表面旋塗所述抗蝕劑HSQ，旋塗轉速為2500轉/分鐘~7000轉/分鐘，旋塗時間為0.5分鐘~2分鐘，該抗蝕劑HSQ的旋塗在高壓下進行。該第二掩膜層1034的厚度為100奈米~500奈米，優選的為100奈米~300奈米。其次，固化所述抗蝕劑HSQ形成所述第二掩膜層1034。該第二掩膜層1034具有可在室溫下壓印、結構穩定性較佳、以及壓印解析度可達到10nm以下之高解析度等特性。
    進一步的，在步驟S111與步驟S112之間可以進一步包括一在所述第一掩膜層1032的表面形成一過渡層（圖未示）的步驟，所述過渡層可通過濺射法或沈積法形成，所述過渡層的材料不限，可根據實際需要進行選擇，本實施例中，所述過渡層為二氧化矽。所述過渡層用於在蝕刻第二掩膜層1034時，保護第一掩膜層1032的完整性。
    在步驟S112中，通過奈米壓印及蝕刻使所述掩膜層103圖案化的方法具體包括以下步驟：
    步驟S112a，提供一表面具有奈米圖形的模板200。
    所述模板200的材料可為硬性材料，如鎳、矽或者二氧化矽。該模板200的材料也可為柔性材料，如PET、PMMA、PS、PDMS等。該模板200的表面形成有奈米圖形，所述奈米圖形可為複數條形凸部間隔形成的一維陣列，也可為同心圓環形凸起結構，或同心回形凸起結構，不管為任何形狀的條形凸起結構其相鄰的凸部之間均形成一凹槽。本實施例中，所述複數凸部為沿同一方向延伸的條形凸起結構，相鄰的條形凸起結構之間形成所述凹槽。所述條形凸起結構的兩端沿同一方向分別延伸至所述模板200相對的兩邊緣，在垂直於該延伸方向上，所述條形凸起結構的寬度不限，可根據需要進行選擇。本實施例中，該模板200的材料為二氧化矽，所述條形凸起結構及所述凹槽的寬度可相等或不相等，且均為50奈米~200奈米。
    步驟S112b，將模板200具有奈米圖形的表面與所述第二掩膜層1034貼合，並在常溫下擠壓所述模板200與矽基板1101後，脫模。
    在常溫下，可以通過模板200向矽基板1101施加壓力，使得所述模板200上的奈米圖形轉移到第二掩膜層1034。具體地，使模板200形成有奈米圖形的表面與所述矽基板1101上的第二掩膜層1034貼合，並在真空度為1×10-1mbar~1×10-5mbar，施加壓力為2磅/平方英尺~100磅/平方英尺（Psi）的壓印條件下，保持2~30分鐘，最後將模板200與矽基板1101分離，從而該模板200表面的奈米圖形複製到所述第二掩膜層1034。在所述第二掩膜層1034形成的奈米圖形包括並排延伸的複數條形凸起結構，相鄰的凸起結構之間形成一凹槽，且所述第二掩膜層1034中凹槽的大小及形狀與模板200中的凸部相對應，所述第二掩膜層1034中條形凸起結構的大小及形狀與模板200中的凹槽相對應。在施加壓力的過程中，與模板200對應位置處的第二掩膜層1034被所述模板200的凸部壓縮而變薄，在第二掩膜層1034中形成一凹槽。凹槽底部位置處的第二掩膜層1034形成一薄層，貼附於第一掩膜層1032表面。
    步驟S112c，通過蝕刻去除所述凹槽底部的第二掩膜層1034，露出第一掩膜層1032。
    所述凹槽底部的第二掩膜層1034可以通過電漿蝕刻的方法去除。本實施例中，所述凹槽底部殘留的第二掩膜層1034可以採用碳氟(CF4)反應性電漿蝕刻去除，以露出第一掩膜層1032。具體地，可將上述形成有奈米圖形的矽基板1101放置於一反應性電漿蝕刻系統中，該反應性電漿蝕刻系統的一感應功率源產生CF4電漿，CF4電漿以較低的離子能量從產生區域擴散並漂移至所述矽基板1101的第二掩膜層1034，此時該凹槽底部的第二掩膜層1034被所述CF4電漿蝕刻。CF4電漿系統的功率可為10瓦~150瓦，所述CF4電漿的通入速率可為2~100標況毫升每分 (standard-state cubic centimeter per minute，sccm)，形成的氣壓可為1~15帕，採用CF4電漿蝕刻時間可為2秒~4分鐘。本實施例中，所述電漿蝕刻的條件為：電漿系統的功率為40W，電漿的通入速率為26sccm，氣壓為2Pa，蝕刻時間為10秒。通過上述方法，凹槽底部的第二掩膜層1034被蝕刻掉，露出第一掩膜層1032，且所述第二掩膜層1034的凸部也同時被蝕刻變薄。所述第二掩膜層1034奈米圖形的完整形態依然保持完整。
    步驟S112d，去除與所述第二掩膜層1034的凹槽對應的部份第一掩膜層1032，露出矽基板1101，形成圖案化的所述掩膜層103。
    凹槽底部的第一掩膜層1032可以在一氧電漿系統中採用氧電漿去除。所述氧電漿系統的功率可為10瓦~150瓦，氧電漿的通入速率可為2~100sccm，形成的氣壓可為0.5帕~15帕，採用氧電漿蝕刻時間可為5秒~5分鐘。本實施例中，所述電漿系統的功率為40W，電漿的通入速率為40sccm，氣壓為2Pa，蝕刻時間為120秒。通過上述方法，凹槽底部的第一掩膜層1032被去除，露出矽基板1101。採用氧電漿蝕刻第一掩膜層1032過程中，與凹槽對應的第一掩膜層1032被氧化而蝕刻掉，所述第二掩膜層1034對所述第一掩膜層1032中與凹槽對應部份以外的區域起到良好的掩膜作用，進而蝕刻過程中有效保持第一掩膜層1032的解析度。通過蝕刻將所述第二掩膜層1034中的奈米圖形複製到第一掩膜層1032中，從而使所述整個掩膜層103圖案化。所述“圖案化”為指所述掩膜層103在矽基板1101的表面形成複數凸起結構1031，以分散的形式覆蓋所述矽基板1101的部份表面，相鄰的凸起結構1031之間形成一溝槽1033，與溝槽1033對應區域的矽基板1101的表面暴露出來，所述凸起結構1031覆蓋此區域之外矽基板1101的表面。通過控制所述蝕刻氣體的總的流動速率及蝕刻方向，可使蝕刻結束後形成凸起結構1031的側壁陡直，進而可保證後續蝕刻所述矽基板1101中，形成的三維奈米結構預製體1131的形狀的一致性及均勻性。
    在步驟S113中，蝕刻所述矽基板1101，使所述矽基板1101的表面圖案化，並形成複數三維奈米結構預製體1131。
    所述蝕刻方法可通過將上述矽基板1101放置在一感應耦合電漿系統中，利用蝕刻氣體對所矽基板1101進行蝕刻。在蝕刻的過程中，與掩膜層103中溝槽1033對應的部份矽基板1101被氣體所蝕刻去除，從而在矽基板1101的表面形成一凹槽。
    所述矽基板1101蝕刻過程主要包括以下步驟：
    第一步驟，對未被掩膜層103覆蓋的矽基板1101表面進行蝕刻，使矽基板1101表面形成複數凹槽，所述凹槽的深度基本相同；
    第二步驟，在所述電漿的轟擊作用下，所述掩膜層103中相鄰的兩個條形凸起結構1031逐漸相向傾倒，使所述兩個條形凸起結構1031的頂端逐漸兩兩靠在一起而閉合，所述電漿對該閉合位置內所述矽基板1101的蝕刻速率逐漸減小，從而在矽基板1101的表面形成所述第一凹槽1136，在未發生閉合的兩個條形凸起結構之間，形成第二凹槽1138，且形成的所述第二凹槽1138的深度大於所述第一凹槽1136的深度。
    在第一步驟中，所述蝕刻氣體對未被掩膜層103覆蓋的矽基板1101表面進行蝕刻，形成複數凹槽，所述凹槽的深度基本相同。在蝕刻的過程中，所述氣體會與矽基板1101反應，從而在蝕刻表面形成一保護層，阻礙氣體的進一步蝕刻，使得蝕刻面逐漸減小，即形成所述凹槽的寬度沿蝕刻方向逐漸減小，進而使得形成的所述凹槽的內壁並非垂直於所述矽基板1101的表面，而為形成一定角度。同時，所述氣體對所述掩膜層103中所述凸起結構1031的頂端（即遠離矽基板1101表面的一端）進行蝕刻從而使得所述凸起結構1031頂端的寬度逐漸變窄。
    在第二步驟中，主要包括以下幾個過程：
    第一過程，在氣體蝕刻的過程中，在所述電漿氣體的轟擊作用下，相鄰的條形凸起結構1031之間依次兩兩閉合，即相鄰的兩個條形凸起結構1031逐漸相向傾倒，使所述兩個條形凸起結構1031的頂端逐漸兩兩靠在一起。
    第二過程，由於相鄰的兩個條形凸起結構1031逐漸閉合，所述蝕刻氣體對該閉合位置內所述矽基板1101的蝕刻速率逐漸減小，即在該位置處形成凹槽的寬度沿蝕刻深度進一步減小，進而形成一V形結構的凹槽，且該凹槽的深度較淺。而未閉合的凸起結構1031之間，由於所述蝕刻氣體可繼續以相同的蝕刻速率對該位置處的矽基板1101進行蝕刻，因此該位置處相對於閉合位置處形成的凹槽的深度較深。
    第三過程，所述條形凸起結構1031兩兩閉合後，使所述蝕刻氣體無法再對該閉合位置處的矽基板1101的表面進行蝕刻，從而在矽基板1101的表面形成所述第一凹槽1136。在蝕刻的過程中，由於閉合位置處蝕刻氣體對矽基板1101的蝕刻速度逐漸減小，從而使該位置處的蝕刻速度小於未閉合位置處的蝕刻速度。同時，當所述條形凸起結構1031兩兩閉合之後，在未發生閉合的兩個條形凸起結構1031之間，所述蝕刻氣體可以繼續對所述矽基板1101進行蝕刻，形成第二凹槽1138。因此該位置處第二凹槽1138的深度，大於矽基板1101中閉合的條形凸起結構1031之間形成的第一凹槽1136的深度，從而形成所述三維奈米結構預製體1131。
    本實施例中，所述蝕刻氣體為混合氣體，所述混合氣體包括Cl2、BCl3、O2及Ar2氣體。所述電漿系統的功率可為10瓦~150瓦，所述混合氣體的通入速率可為8~150sccm，其形成的氣壓可為0.5帕~15帕，蝕刻時間可為5秒~5分鐘。其中，所述Cl2的通入速率可為2~60sccm，所述BCl3的通入速率可為2~30sccm，所述O2的通入速率可為3~40sccm，所述Ar2的通入速率為1~20sccm。優選的，所述混合氣體的通入速率為40~100sccm，以保證所述蝕刻的速度及精確度。本實施例中，所述電漿系統的功率為70W，所述電漿的通入速率為40sccm，氣壓為2Pa，蝕刻時間為120秒，其中，所述Cl2的通入速率為26sccm，所述BCl3的通入速率為16sccm，所述O2的通入速率為20sccm，所述Ar2的通入速率為10sccm。
    可以理解，所述掩膜層103及所述蝕刻氣體並不限於以上所舉，可根據實際需要進行選擇，可為單一氣體，也可為混合氣體，只要保證在蝕刻的過程中，使所述掩膜層103中的條形凸起結構1031兩兩閉合即可。所述氣體的通入速率、氣壓、蝕刻時間、氣體之間的比例等可根據需要形成的三維奈米結構113的大小、尺寸等進行選擇。
    在步驟S114中，所述掩膜層103可通過有機溶劑如四氫呋喃（THF）、丙酮、丁酮、環己烷、正己烷、甲醇或無水乙醇等無毒或低毒環保容劑作為剝離劑，溶解所述掩膜等方法去除，從而形成所述複數三維奈米結構113。本實施例中，所述有機溶劑為丁酮，所述掩膜層103溶解在所述丁酮中，從而與所述矽基板1101脫離。去除所述掩膜層103之後，形成如前所述之矽片襯底110以及形成於矽片襯底110一表面的複數三維奈米結構113，所述三維奈米結構113與所述矽片襯底110形成一體結構。
    可以理解，本實施例中所述奈米壓印並蝕刻所述掩膜層103形成複數條形凸起結構及凹槽的方法僅為一具體實施例，所述掩膜層103的處理並不限於以上製備方法，只要保證所述圖案化的掩膜層103包括複數條形凸起結構，相鄰的凸起結構之間形成凹槽，設置於矽基板1101後，所述矽基板1101表面通過該凹槽暴露出來即可。如也可以通過先在其他介質或基底表面形成所述圖案化的掩膜層，然後再轉移到該矽基板1101表面的方法形成。
    在步驟S12中，所述摻雜矽層120為通過向所述三維奈米結構113的表面注入過量的如磷或者砷等N型摻雜材料製備而成。所述摻雜矽層120的厚度為10奈米~1微米。所述摻雜矽層120與所述矽片襯底110形成P-N結結構，從而實現所述太陽能電池10中光能到電能的轉換。
    可以理解，在所述步驟S110之前，還可以進一步包括在所述三維奈米結構113的表面及相鄰三維奈米結構113之間的矽片襯底110的第二表面114形成一本質隧道層，該本質隧道層的材料可為二氧化矽或者氮化矽，該步驟為可選步驟。
    步驟S13，提供一上電極130，並將所述上電極130設置於所述摻雜矽層120的至少部份表面。
    可以理解，將所述上電極130設置於所述摻雜矽層120的表面，該上電極130可以與所述摻雜矽層120部份接觸或完全接觸。所述上電極130可以通過所述複數三維奈米結構113部份懸空設置，並與所述摻雜矽層120部份接觸；所述上電極130也可以包覆於所述摻雜矽層120表面，並與所述摻雜矽層120完全接觸。該上電極130可以選自具有良好的透光性能以及導電性能的銦錫氧化物結構及奈米碳管結構，以使所述太陽能電池10具有較高的光電轉換效率、較好的耐用性以及均勻的電阻，從而提高所述太陽能電池10的性能。本實施例中，所述上電極130為一奈米碳管結構，該奈米碳管結構通過所述三維奈米結構113部份懸空設置，並與所述摻雜矽層120部份接觸，該奈米碳管結構用於收集所述P-N結中通過光能向電能轉換而產生的電流。
    步驟S14，提供一背電極100，將所述背電極100設置於所述矽片襯底110的第一表面112，使所述背電極100與所述矽片襯底110的第一表面112歐姆接觸。
    所述背電極100的材料可為鋁、鎂或者銀等金屬。該背電極100的厚度為10微米~30微米。可以理解，將所述背電極100設置於所述矽片襯底110的第一表面112，該背電極100可以與所述矽片襯底110的第一表面112形成歐姆接觸。
    本發明提供的太陽能電池的製備方法，具有以下有益效果，其一，通過奈米壓印及蝕刻的方法在所述太陽能電池的光入射面上設置三維奈米結構陣列，其可在室溫下進行壓印，且模板無須預先處理，使得該方法工藝簡單，成本低。其二，對所述矽片襯底進行蝕刻並使所述掩膜層中的凸起結構兩兩閉合，可方便的製備大面積週期性的M形三維奈米結構，形成一大面積的三維奈米結構陣列，從而提高了所述太陽能電池的產率。
    請參閱圖7，本發明第二實施例提供一種太陽能電池20，所述太陽能電池20包括：一上電極130、一摻雜矽層120、一矽片襯底110及一背電極100，所述矽片襯底110與所述背電極100接觸設置，太陽光從所述上電極130的一側入射。所述太陽能電池20與本發明第一實施例中的太陽能電池10的結構基本相同，不同之處在於，本實施例中的太陽能電池20進一步包括一奈米級的金屬層140包覆於所述摻雜矽層120的表面。所述金屬層140為由複數奈米級的金屬顆粒鋪展而成的單層層狀結構或多層層狀結構，該金屬層140的厚度為2nm~20nm，所述金屬層140的材料選自金、銀、銅、鐵或鋁等金屬材料。本實施例中，所述金屬層140為一厚度為50奈米左右的奈米金顆粒層。
    所述上電極130也可以與所述金屬層140部份接觸或完全接觸。本實施例中，所述上電極130通過所述複數三維奈米結構113部份懸空設置，並與所述金屬層140至少部份接觸。
    可以理解，在所述摻雜矽層120的表面包覆一層奈米級的金屬層140，當入射光線透過所述上電極130照射到所述金屬層140時，金屬層140的表面電漿被激發，從而增加了位於金屬層140附近的摻雜矽層120對光子的吸收。此外，金屬層140的表面電漿產生的電磁場也有利於在太陽光的激發下P-N節結構中產生的複數電子-空穴對的分離。
    請參閱圖8，本發明進一步提供一種所述太陽能電池20的製備方法，所述製備方法主要包括以下步驟：
    S20，提供一矽基板1101，所述矽基板1101具有一第一表面（未標識）以及與該第一表面相對設置的一第二表面（未標識）；
    S21，在所述矽基板1101的第二表面設置複數M形的三維奈米結構113，形成所述矽片襯底110；
    S22，在所述三維奈米結構113的表面形成一摻雜矽層120；
    S23，在所述摻雜矽層120的表面設置一金屬層140；
    S24，在所述金屬層140的至少部份表面設置一上電極130；以及
    S25，設置一背電極100與所述矽片襯底110歐姆接觸。
    本實施例中所述提供的太陽能電池20的製備方法與本發明第一實施例中的太陽能電池10的製備方法基本相同，不同之處在於，在所述三維奈米結構113的表面形成一摻雜矽層120之後，進一步在所述摻雜矽層120的表面形成一金屬層140。所述金屬層140可以通過電子束蒸發法塗覆於所述摻雜矽層120的表面。
    本發明實施例的太陽能電池具有以下優點：首先，在所述矽片襯底的表面設置複數M形的三維奈米結構，可以提高所述太陽能電池的取光面積；其次，所述M形三維奈米結構可以使入射的太陽光在所述M形凸起結構或M形凹陷結構發生多次反射及吸收，從而增加了所述摻雜矽層的吸光性能以及所述太陽能電池對各個方向的光吸收效率，因此，可以提高所述太陽能電池對光線的利用率；再次，在所述摻雜矽層的表面包覆一層奈米級的金屬層，當入射光線透過所述太陽能電池的上電極照射到所述金屬層時，由於金屬層的表面電漿效應，可以增加所述金屬層附近的摻雜矽層對光子的吸收性能，並有利於在太陽光的激發下P-N節結構中產生的複數電子-空穴對的分離；最後，所述M形的三維奈米結構還具有光子晶體的特性，可以增加光子在所述三維奈米結構的滯留時間以及三維奈米結構的吸收太陽光的頻率範圍，進而提高所述太陽能電池的光電轉換效率。
    本發明實施例所述太陽能電池的製備方法，該方法通過掩膜層和反應性蝕刻氣體相結合的方法，可以在所述矽片襯底的第二表面形成M形的三維奈米結構以增加所述太陽能電池的取光面積，且該方法簡單，成本低廉。
    綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
    10，20．．．太陽能電池
    100．．．背電極
    103．．．掩膜層
    110．．．矽片襯底
    112．．．第一表面
    113．．．三維奈米結構
    114．．．第二表面
    120．．．摻雜矽層
    130．．．上電極
    140．．．金屬層
    1032．．．第一掩膜層
    1034．．．第二掩膜層
    1101．．．矽基板
    1131．．．三維奈米結構預製體
    1132．．．第一凸棱
    1134．．．第二凸棱
    1136．．．第一凹槽
    1138．．．第二凹槽
    1132a，1134a．．．第一棱面
    1132b，1134b．．．第二棱面
    200．．．模板
    圖1為本發明第一實施例提供的太陽能電池的結構示意圖。
    圖2為本發明第一實施例提供的太陽能電池中矽片襯底的結構示意圖。
    圖3為圖2所述的矽片襯底的掃描電鏡照片。
    圖4為圖2所示的三維奈米結構陣列沿IV-IV線的剖視圖。
    圖5為本發明第一實施例提供的太陽能電池的製備方法的流程圖。
    圖6為圖5所示製備方法中形成複數三維奈米結構的製備方法的流程圖。
    圖7為本發明第二實施例提供的太陽能電池的結構示意圖。
    圖8為本發明第二實施例提供的太陽能電池的製備方法的流程圖。
    10．．．太陽能電池
    100．．．背電極
    110．．．矽片襯底
    113．．．三維奈米結構
    120．．．摻雜矽層
    130．．．上電極
    1101．．．矽基板
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] 一種太陽能電池的製備方法，包括以下步驟：提供一矽基板，所述矽基板具有相對設置的一第一表面以及一第二表面；在所述矽基板的第二表面設置一圖案化的掩膜層，所述圖案化的掩膜層包括複數並排延伸的條形凸起結構，相鄰的條形凸起結構之間形成一溝槽，所述矽基板通過該溝槽暴露出來；蝕刻所述矽基板，使所述掩膜層中相鄰的複數條形凸起結構依次兩兩閉合，形成複數三維奈米結構預製體；去除所述掩膜層，在所述矽基板的第二表面形成複數M形三維奈米結構；在所述三維奈米結構表面形成一摻雜矽層；在所述摻雜矽層的至少部份表面設置一上電極；以及設置一背電極與所述矽基板歐姆接觸。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述蝕刻襯底的過程中，相鄰兩個條形凸起結構的頂端逐漸靠在一起，使所述複數條形凸起結構兩兩閉合。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述的太陽能電池的製備方法，其中，在所述相鄰兩個條形凸起結構閉合的過程中，對應閉合位置處的矽基板被蝕刻的速度小於未閉合位置處矽基板被蝕刻的速度。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述閉合的兩個條形凸起結構之間的矽基板表面形成第一凹槽，未閉合的相鄰的兩個凸起結構之間的矽基板表面形成第二凹槽，且所述第一凹槽的深度小於第二凹槽的深度。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述蝕刻矽基板的方法為電漿蝕刻，具體包括以下步驟：對未被掩膜層覆蓋的矽基板表面進行蝕刻，使矽基板表面形成複數凹槽，所述凹槽的深度基本相同；在所述電漿的轟擊作用下，所述掩膜中相鄰的兩個條形凸起結構逐漸相向傾倒，使所述兩個條形凸起結構的頂端逐漸兩兩靠在一起而閉合，所述電漿對該閉合位置內所述矽基板的蝕刻速率逐漸減小，從而在矽基板的表面形成第一凹槽，在未發生閉合的兩個條形凸起結構之間的矽基板表面形成第二凹槽，且形成的所述第二凹槽的深度大於所述第一凹槽的深度。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述矽基板的蝕刻方法為在一感應耦合電漿系統中通過電漿蝕刻的方法。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述電漿蝕刻中的蝕刻氣體包括Cl2、BCl3、O2及Ar2氣體。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述混合氣體的通入速率為8sccm~150sccm，形成的氣壓為0.5帕~15帕，蝕刻時間為5秒~5分鐘。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述Cl2的通入速率為2sccm～60sccm，所述BCl3的通入速率為2sccm～30sccm，所述O2的通入速率為3sccm～40sccm，所述Ar2的通入速率為1sccm～20sccm。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述電漿系統的功率為70W，氣壓為2Pa，蝕刻時間為120秒，所述Cl2的通入速率為26sccm，所述BCl3的通入速率為16sccm，所述O2的通入速率為20sccm，所述Ar2的通入速率為10sccm。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述的太陽能電池的製備方法，其中，形成所述第一凹槽的深度為30奈米～120奈米，形成所述第二凹槽的深度為100奈米～200奈米。
    [12] 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述掩膜包括一第一掩膜及第二掩膜依次層疊設置於矽基板表面。
    [13] 如申請專利範圍第12項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述第一掩膜的厚度為100奈米～500奈米，所述第二掩膜的厚度為100奈米～500奈米，所述第一掩膜的材料為ZEP520A，所述第二掩膜的材料為HSQ。
    [14] 如申請專利範圍第12項所述的太陽能電池的製備方法，其中，所述掩膜層的奈米壓印及蝕刻包括以下步驟：提供一表面具有奈米圖形的模板；將模板形成有奈米圖形的表面與所述第二掩膜貼合；在常溫下擠壓所述模板與矽基板後並脫模，在第二掩膜中形成複數凹槽；通過蝕刻去除所述凹槽底部的部份第二掩膜，露出第一掩膜；蝕刻凹槽底部的第一掩膜，露出矽基板。
    [15] 一種太陽能電池的製備方法，包括以下步驟：提供一矽基板，所述矽基板具有相對設置的一第一表面以及一第二表面；在所述矽基板的第二表面設置一圖案化的掩膜層，所述圖案化的掩膜層包括複數並排延伸的條形凸起結構，相鄰的條形凸起結構之間形成一溝槽，所述矽基板通過該溝槽暴露出來；蝕刻所述矽基板，使所述掩膜層中相鄰的複數條形凸起結構依次兩兩閉合，形成複數三維奈米結構預製體；去除所述掩膜層，在所述矽基板的第二表面形成複數M形三維奈米結構；在所述三維奈米結構表面形成一摻雜矽層；在所述摻雜矽層的表面形成一金屬層；在所述金屬層的至少部份表面設置一上電極；以及設置一背電極與所述矽基板歐姆接觸。
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    TWI506806B|2015-11-01|
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