專利名稱：一種太陽能電池的制造方法以及太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池的制造方法以及太陽能電池，特別涉及一種低成本、高效率的太陽能電池的制造方法，以及以該方法制造而成的太陽能電池。

背景技術(shù)：
現(xiàn)今，降低成本為民生用太陽能電池制造方法的一重要課題，因此，一般是采用組合熱擴散法與網(wǎng)版印刷法的方法。其詳細為如下的例示。
首先，將一以切克勞斯基(CZ)法拉上的單晶硅錠、或以鑄造法制成的多結(jié)晶硅錠，通過線切割法切片而得P型硅基板。其次，以堿性溶液除去表面的切片損傷之后，在表面上形成最大高度約10μm的微細凹凸(紋路)，再以熱擴散法形成n型擴散層。再者，在受光面上，堆積例如約70nm厚的二氧化鈦或氮化硅，形成反射防止膜。其次，在受光面的背面整面，印刷、燒結(jié)以鋁為主要成分的材料，形成背面電極。另一方面，將以銀為主成分的材料印刷、燒結(jié)成例如寬度約100～200μm的梳狀，形成受光面電極。
此一手法的優(yōu)點在于，雖然在構(gòu)成裝置方面，僅有最少程度的工藝數(shù)，但仍有提高特性的各種效果。例如，熱擴散通過除氣作用改善容積內(nèi)少數(shù)載子的擴散長度。又，印刷在背面的鋁的燒結(jié)是于形成電極同時，在背面上形成p+高濃度層成為電場層(BSFBack surface field)。再者，反射防止膜除了有光學性效果(減低反射率)外，還可減低在硅表面附近發(fā)生的載子再結(jié)合速度。
通過最少限度的工藝以及一些有用的效果，謀求降低民生用太陽能電池的成本。
然而，此一手法無法預期轉(zhuǎn)換效率的更大的改善。例如，利用硅單結(jié)晶基板的太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率約16％已達頂點。為了充分降低受光面電極的接觸電阻，有必要將擴散層的磷等摻雜劑的表面濃度設(shè)定在約2.0～3.0×1020cm-2。表面成為此高濃度時，表面電平變得非常地高而會促進受光面附近的載子再結(jié)合，短路電流、開路電壓受到限制，轉(zhuǎn)換效率因而到達頂點。
因此，曾有先前技術(shù)活用組合上述熱擴散法與網(wǎng)版印刷法的方法，利用減低受光面的擴散層表面濃度來改善轉(zhuǎn)換效率，例如關(guān)于此方法的美國專利第6180869號說明書，已成為公知。根據(jù)該文獻，即使擴散層表面濃度約在1.0×1020cm-2或其以下，也可形成低歐姆接觸。這是通過在包含于電極漿料中的銀填充物周圍添加含有摻雜劑的化合物而達成此效果。由此，燒結(jié)電極時，摻雜劑會在電極下方形成高濃度層。
然而，在包含于電極漿料中的銀填充物周圍添加含有摻雜劑的化合物的方法，由于無法穩(wěn)定地形成接觸，因此有填充系數(shù)偏低且可靠度偏低的問題。
又，作為僅在電極下方形成含有高濃度摻雜劑的高濃度擴散層(射極層)，降低受光面的其它部分擴散層的表面濃度，也即形成二段式射極，使轉(zhuǎn)換效率提高的方法，是例如日本特開2004-273826號公報所示的“光電變換裝置及其制造方法”。該方法是將日本特開平8-37318號公報及日本特開平8-191152號公報所揭示的埋入式電極太陽能電池的電極形成方法，從電解電鍍法變更為網(wǎng)版印刷法。由此，使制造管理容易，并使制造成本減低。
然而，這樣的埋入式電極太陽能電池制造方法，最少要進行二次的擴散工藝，不僅煩雜且增加成本。
此外，也有其它通過形成二段射極使轉(zhuǎn)換效率提高的方法，例如“太陽能電池的制造方法”(日本特開2004-221149號公報)。在此文獻中，以噴墨方式同時進行數(shù)種涂劑的區(qū)分涂布，以簡單的工藝來作出摻雜劑濃度與摻雜劑種類不同的區(qū)域。
然而，通過此種噴墨方式制作涂布摻雜劑的太陽能電池板，使用磷酸等作為摻雜劑時，必須有腐蝕對策，裝置因此變得復雜，維護也變得煩雜。
又，作為僅在電極下方形成高濃度擴散層，降低受光面的其它部分的擴散層表面濃度，使轉(zhuǎn)換效率提高的其它方法，例如“太陽能電池的制造方法”(日本特開2004-281569號公報)。
然而，在該方法中，根據(jù)特開2004-281569號公報的說明書，需要進行兩次熱處理，并不簡便。若僅進行一次熱處理，由于自動摻雜，使受光面的電極下方以外的部分也有高濃度的摻雜劑，則會變得沒有高轉(zhuǎn)換效率。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能電池的制造方法以及太陽能電池，通過一邊得到歐姆接觸一邊抑制受光面的電極以外部分的表面再結(jié)合以及射極內(nèi)的再結(jié)合，能以簡便容易的方法便宜地制造出提高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。
為了達成上述目的，本發(fā)明提供一種太陽能電池的制造方法，是于第一導電型半導體基板上形成pn結(jié)而制造出太陽能電池的方法，其特征為至少包含下列步驟在該第一導電型半導體基板上，涂布含有摻雜劑的第一涂布劑，然后同時形成一第一擴散層以及一第二擴散層；該第一擴散層是利用氣相擴散熱處理而形成于該第一涂布劑的涂布區(qū)域；該第二擴散層是利用氣相擴散以連接第一擴散層的方式而形成，其導電率低于第一擴散層。
如此，通過在第一導電型半導體基板上涂布含有摻雜劑的第一涂布劑，然后同時形成一第一擴散層以及一第二擴散層；該第一擴散層是利用氣相擴散熱處理而形成于該第一涂布劑的涂布區(qū)域；該第二擴散層是利用氣相擴散以連接第一擴散層的方式而形成，其導電率低于第一擴散層。由此，目前為止的以形成擴散掩模等的煩雜的方式來制造由高濃度擴散層與低濃度擴散層所組成的二段式射極的工藝，會變得非常地簡便，使得制造成本降低。又，由于在成為高濃度層區(qū)域的第一擴散層中，保有充分的表面濃度，因而可容易地形成低歐姆接觸，能一邊維持高水平的制造合格率一邊性能無參差不齊地制造出高性能的太陽能電池。
又，本發(fā)明提供一種太陽能電池的制造方法，是于第一導電型半導體基板上形成pn結(jié)而制造出太陽能電池的方法，其特征為至少包含下列步驟在該第一導電型半導體基板上，涂布含有摻雜劑的第二涂布劑，然后同時形成一第二擴散層以及一第一擴散層；該第二擴散層是利用氣相擴散熱處理而形成于該第二涂布劑的涂布區(qū)域；該第一擴散層是利用氣相擴散以連接第二擴散層的方式而形成，其導電率高于該第二擴散層。
如此，即使是以氣相擴散來形成高濃度擴散層，以涂布擴散來形成低濃度度擴散層，也可以制造高合格率地制造出性能無參差不齊、低成本的高性能太陽能電池。
又，第一涂布劑或第二涂布劑優(yōu)選是使用含有硅化物的涂布劑。
如此，若使用含有硅化合物的第一涂布劑或第二涂布劑，即可抑制摻雜劑的向外擴散(外方擴散)，由此，在二段式射極中，可極為確實地形成高濃度擴散層與低濃度擴散層間的表面濃度差。
又，上述硅化合物優(yōu)選是硅膠或硅氧化物前驅(qū)物。
如此，若以硅膠或硅氧化物前驅(qū)物作為硅化合物，將可有效地控制涂布劑的粘度，并可抑制摻雜劑的向外擴散。由此，在二段式射極中，可極為確實地形成高濃度擴散層與低濃度擴散層間的表面濃度差。
又，優(yōu)選是將含有硅化合物的第三涂布劑，涂布覆蓋于第一涂布劑或第二涂布劑上部，之后進行該擴散熱處理。
如此，若將含有硅化合物的第三涂布劑，涂布覆蓋第一涂布劑或第二涂布劑上部，之后進行該擴散熱處理，將還可抑制向外擴散與自動摻雜。由此，在二段式射極中，可極為確實地形成高濃度擴散層與低濃度擴散層間的表面濃度差。
又，優(yōu)選是將擴散熱處理而形成的擴散層表面，進行回蝕(etch back)。
如此，若將擴散熱處理而形成的擴散層表面進行回蝕，特別會削掉低濃度擴散層的表面電平多的區(qū)域，能提高太陽能電池的性能。
又，優(yōu)選是將擴散熱處理而形成的擴散層表面進行氧化。
如此，即使將擴散熱處理而形成的擴散層表面進行氧化，因后續(xù)玻璃蝕刻工藝削掉表面電平多的區(qū)域，因而能提高太陽能電池的性能。
又，能在半導體基板的受光面與受光面的背面的至少其中一方，形成第一擴散層與第二擴散層。
如此，通過在半導體基板的受光面與受光面的背面的至少其中一方，形成第一擴散層與第二擴散層，將可容易地制造出公知結(jié)構(gòu)的太陽能電池，并可容易地在背面的全部或部分上形成BSF層。
又，本發(fā)明提供一種以上述任一種制造方法制成的太陽能電池，包含形成于半導體基板的受光面上的第一擴散層及第二擴散層；該第一擴散層是與半導體基板所具有的第一導電型相反的相反導電型；該第二擴散層的導電率低于該相反導電型的第一擴散層。
如此，只要在半導體基板的受光面上，形成第一擴散層及第二擴散層，該第一擴散層是與半導體基板所具有的第一導電型相反的相反導電型；該第二導電層的導電率低于該相反導電型的第一擴散層；即為具有與公知技術(shù)相同的結(jié)構(gòu)、低成本、制造合格率高、具有二段射極的高性能太陽能電池。
此情況，優(yōu)選是還至少包含形成于該受光面的背面，與第一導電型相同導電型的擴散層。
如此，若是包含至少形成在受光面的背面，與第一導電型為相同導電型的擴散層，即成為背面全部或部分地形成BSF層的太陽能電池。
根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的制造方法，目前為止的以形成擴散掩模等的煩雜的方式來制造由高濃度擴散層與低濃度擴散層所組成的二段式射極的工藝，會變得非常地簡便，使得制造成本降低。又，由于在成為高濃度層區(qū)域的第一擴散層中，保有充分的表面濃度，因而可容易地形成低歐姆接觸，能一邊維持高水平的制造合格率一邊性能無參差不齊地制造出高性能的太陽能電池。
又，本發(fā)明的太陽能電池為低成本、制造合格率高、且具有二段式射極的高性能太陽能電池。



圖1是表示本發(fā)明的一實施形態(tài)的太陽能電池的剖面構(gòu)造圖； 圖2(a)是表示本發(fā)明的第一實施形態(tài)的太陽能電池制造方法的流程圖； 圖2(b)是使用掩模來形成二段式射極的公知太陽能電池制造方法的一示例流程圖； 圖3是說明圖2(a)所示的太陽能電池制造方法的說明圖； 圖4是表示單結(jié)晶太陽能電池的反射防止構(gòu)造(隨機紋理)的圖示； 圖5是本發(fā)明的第二實施形態(tài)的太陽能電池制造方法的說明圖； 圖6是表示本發(fā)明的另一實施形態(tài)的太陽能電池剖面構(gòu)造的圖示；以及 圖7是表示實施例2、3、4中的外部量子效率的圖示。
其中，附圖標記說明如下 1半導體基板 1a受光面 1b背面 2高濃度射極層 3低濃度射極層4保護膜兼反射防止膜 6BSF層 6背面電極 7表面梳狀電極8、8’擴散漿料 10局部性BSF層11背面保護膜 14高濃度BSF層15低濃度BSF層 100太陽能電池
具體實施例方式 以下，對于本發(fā)明的實施形態(tài)作具體說明，然而本發(fā)明并不限定于此。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一實施形態(tài)的一示例的剖面構(gòu)造。
此太陽能電池100，在半導體基板1的受光面1a上，形成與半導體基板1的第一導電型相反導電型的第一擴散層也就是高濃度射極層2以及導電率低于高濃度射極層2的第二擴散層也就是低濃度射極層3；優(yōu)選為至少在受光面的背面1b上形成與第一導電型相同導電型的擴散層也就是BSF層5。
以下，說明圖1所示的太陽能電池的制造流程。圖2(a)是本發(fā)明的第一實施形態(tài)的太陽能電池制造方法的流程圖。圖2(b)是使用掩模形成二段式射極的公知太陽能電池制造方法的一示例流程圖。再者，圖3是說明圖2(a)所示太陽能電池制造方法的說明圖。
首先，準備第一導電型的半導體基板1。半導體基板1的特性不特別限定，例如可使用如結(jié)晶面方位(100)、15cm四方形、厚250μm、切片后的電阻系數(shù)為2Ω.cm(摻雜劑濃度為7.2×1015cm-3)、摻雜鎵、且第一導電型為p型的單結(jié)晶硅基板。將其浸入一例如40重量百分比的氫氧化納水溶液中，通過蝕刻除去損傷層?；?可采用CZ法或浮動區(qū)熔(FZ)法。基板的電阻系數(shù)例如以0.1～20Ω.cm為優(yōu)選，尤其是0.5～2.0Ω.cm者還適于作成高性能的太陽能電池。又，雖然為了除去基板1的損傷而使用氫氧化納水溶液，但也可使用氫氧化鉀等的強堿性水溶液。以氟硝酸等酸性水溶液也可達成同樣的目的。
太陽能電池一般在表面上形成凹凸形狀較佳。其理由是為減低可視光域的反射率，必需盡可能在受光面上進行二次以上的反射。因此，將蝕刻損傷后的基板，浸入添加異丙醇的例如3重量百分比的氫氧化納而成的水溶液中，以濕蝕刻于兩表面形成如圖4所示的隨機紋理。這些紋理的每一山狀的尺寸約1～20μm。其它代表性表面凹凸構(gòu)造有例如V溝、U溝等。這些可利用切削機來形成。又，制作隨機性凹凸構(gòu)造時，也可使用酸蝕刻或反應(yīng)性離子蝕刻法等作為替代方法。并且，由于形成于基板兩表面(受光面1a、背面1b)的紋理構(gòu)造相當細微，因此圖1中省略繪示。
接著，洗凈基板后，如圖3(a)所示，在基板的受光面1a上，以印刷機印刷涂布出一層擴散漿料8作為第一涂布劑，此擴散漿料8是含有磷酸等的摻雜劑，以及優(yōu)選者是含有硅膠或烷氧基硅烷等的硅氧化物前驅(qū)物的硅化合物。此時的印刷可為條紋狀的線形圖樣或是點狀圖樣，例如線形圖樣時的印刷圖樣可為2mm間距、150μm寬的線形。印刷后的基板在700℃烘焙30分鐘，之后，將制作的樣本基板放入熱處理爐中，于POCl3等氣相擴散源環(huán)境下，以880℃保持30分鐘，進行氣相擴散熱處理再予以取出。由此，可同時形成以涂布方式形成的第一擴散層2(也稱為高濃度擴散層或高濃度射極層)、以及其導電率低于氣相擴散形成的第一擴散層的第二擴散層3(也稱為低濃度擴散層或低濃度射極層)，而形成pn接面。低濃度射極層也就是擴散漿料印刷部以外的部位，也即僅進行氣相擴散的部位的片電阻，可為80至110Ω/□。又，印刷擴散漿料的部分的摻雜劑表面濃度可為約2×1020cm-2。
并且，如圖3(b)所示的另一實施例，也可在基板的受光面1a上，以網(wǎng)版印刷機印刷涂布其摻雜劑濃度比前述第一涂布劑低的擴散漿料8’作為第二涂布劑，之后，除了將氣相擴散源設(shè)定為高濃度之外，利用與前述相同的工藝，通過氣相擴散熱處理，同時形成通過涂布而形成的第二擴散層、以及其導電率高于通過氣相擴散而形成的第二擴散層的第一擴散層。
此時，形成低濃度射極層3的擴散漿8’中所包含的硅膠等的硅化合物，除了抑制漿料中的摻雜劑的向外擴散外，并防止氣相擴散源的摻雜劑擴散至低濃度射極層3。本制法具有可確實地形成二段式射極的特征。
其次，使用等離子體蝕刻器進行接合分離。為防止等離子體或是自由基侵入受光面1a或背面1b，此步驟中，于堆疊多片的樣本基板的狀態(tài)下，將基板端面削減約數(shù)μm。
接著，以氟酸蝕刻形成于表面的磷玻璃之后，使用具有13.56MHz頻率的直接等離子體CVD裝置，如圖1所示，在射極層上沉積例如氮化膜作為表面保護膜(保護膜)兼反射防止膜4。該保護膜兼反射防止膜4，由于也兼作反射防止膜，厚度以70nm至100nm為優(yōu)選。其它可作為反射防止膜的有氧化膜、二氧化鈦膜、氧化鋅膜、氧化錫膜等可作為替代。又，除了上述形成方法以外，也有遠程等離子體CVD法、披覆法、真空蒸鍍法等，由經(jīng)濟性觀點來看，如上所述，以等離子體CDV法來形成氮化膜較適當。再者，總反射率變得最小的條件下，于上述反射防止膜上，形成折射率在1至2之間的膜層例如二氟化鎂膜，則反射率更低，所生成的電流密度也變高。
其次，使用網(wǎng)版印刷裝置等，在背面1b上涂布例如鋁組成的漿料，并使之干燥。再者，也于受光面1a上使用網(wǎng)版印刷裝置等，以梳狀電極圖樣印刷版，印刷例如寬度80μm的銀電極，并使之干燥。此時，利用對準機構(gòu)，印刷梳狀電極位于高濃度射極層2之上。對準方法可舉例如由高濃度擴散層的顏色直接決定電極位置的方法，或是預先在基板上作記號，再以此為標記印刷擴散漿料與電極的方法。
之后，以預定的熱程序進行燒結(jié)，形成BSF層5、背面電極6以及表面梳狀電極7。這些電極的形成不止可用上述印刷法，也可用真空蒸鍍法、濺鍍法等。
另一方面，以圖2(b)來說明使用掩模形成二段式射極的公知太陽能電池制造流程。
首先，與本發(fā)明的第一實施形態(tài)相同地，準備例如15cm四方形切片后的摻雜鎵p型單結(jié)晶硅基板等半導體基板，并進行蝕刻損傷、隨機紋理的形成等。
洗凈基板后，通過氧化在表面上形成氧化膜以作為擴散掩模。為作為擴散掩模，該氧化膜的厚度至少為100nm。
接著，為形成間距2mm的線狀高濃度擴散層，必需在擴散掩模上作出線狀開口。其方法是通過光致抗蝕劑印刷，將不作為開口的部位予以覆蓋，欲作為開口的部位則以氟酸蝕刻。本例中是利用切割機，將氧化膜切成線狀而作出開口。此時，雖然切削氧化層時也切削部分的半導體基板，但由于在接點附近，所以不影響特性。
掩模的部分開口之后，進行洗凈，并進行POCl3氣相擴散，使擴散部分的片電阻成為例如40Ω/□以下，形成高濃度擴散層(例如n++層)。接著，進行掩模蝕刻，其次，進行POCl3氣相擴散，使受光面整面擴散部分的片電阻成為例如100Ω/□，形成低濃度擴散層(例如n+層)。以形成二段式射極。
下一工藝的接合分離以及其后的工藝，是如圖2(a)所示，能與上述第一實施形態(tài)的工藝相同地進行。
上述公知例的具有二段式射極的太陽能電池的制法，雖是一種極為正統(tǒng)的方法，但若比較圖2(a)、(b)，工藝步驟壓倒性地少的圖2(a)所揭示的本發(fā)明制造方法，大幅地減少制造成本，較為優(yōu)異。
再者，若擴散漿料中含有硅膠或烷氧基硅烷，雖可抑制摻雜劑的向外擴散，但實際上無法百分之百地抑制，反而會有某種程度的再擴散。但是，氣相擴散熱處理時，因樣本配置在充分充滿摻雜劑的氣相擴散源環(huán)境下，即使由擴散漿料向外擴散的摻雜劑再擴散，也可使其均勻，不會產(chǎn)生擴散層濃度的表面內(nèi)分布，而可提供性能參差度少的太陽能電池。
像這樣，通過本發(fā)明的制造方法，在太陽能電池市場上，將可生產(chǎn)競爭力強的制品。
上述工藝中，若使含有硅膠等硅化合物的第三涂布劑，涂布覆蓋在第一涂布劑或第二涂布劑的上部，之后進行該擴散熱處理，還可抑制向外擴散與自動摻雜，由此，可更確實地形成二段式射極中的高濃度擴散層與低濃度擴散層間的表面濃度差。
圖5是本發(fā)明第二實施形態(tài)的太陽能電池制造方法的說明圖。
在圖5(a)所示處理A中，除圖2(a)的制造流程中的氣相擴散熱處理之外，在擴散熱處理之后，將其浸入氨與過氧化氫水混合液中，將表層的射極層中認為界面電平密度高的部分，也即，厚度約數(shù)nm的部分，加以蝕刻(回蝕(etch back))。其后的反射防止膜形成工藝以后，則進行與圖2(a)相同的處理，如此將更減少低濃度擴散層的表面電平，提高太陽能電池的性能。
除了使用氨和過氧化氫水溶液，也可通過氟硝酸或弱堿進行表層蝕刻，也可得到相同效果。
又，圖5(b)所示的處理B中，是于圖2(a)工藝中擴散熱處理之后，不使其降溫，僅流通干氧并在爐內(nèi)保持10分鐘。由此，氧化最表面的界面電平密度高的區(qū)域，使得接合分離后以稀氟酸進行的玻璃蝕刻，即可容易地進行蝕刻。此時，其后的反射防止膜形成工藝以后，也進行與圖2(a)相同的處理，還可減少低濃度擴散層的表面電平，提高太陽能電池的性能。
圖6是表示本發(fā)明另一實施形態(tài)的太陽能電池剖面構(gòu)造。
如圖1所示，一般網(wǎng)版印刷技術(shù)作成的太陽能電池是背面整面覆蓋由鋁形成的BSF層5的構(gòu)造。如縮小該BSF層的面積，并以高質(zhì)量的保護膜來覆蓋背面其它區(qū)域，則可提高開路電壓，其結(jié)果已知可增大輸出。
圖6所示的太陽能電池是縮小了BSF層面積，圖6(a)所示的實施例(以下稱為樣本(A))僅于背面梳狀電極12接觸點正下方附近，形成與基板1相同導電型的局部BSF層10。圖6(b)所示的實施例(以下稱為樣本(B))則僅于背面梳狀電極12接觸點下方附近，形成與基板1相同導電型的高濃度BSF層14，并于背面全面形成與基板1相同導電型的低濃度BSF層15。
如前所述，至此，在表面內(nèi)某些部分形成擴散層時必需有擴散掩模，然而根據(jù)本發(fā)明的制造方法可簡單地作成預定的構(gòu)造而不需要。
以下，說明制造上述太陽能電池的本發(fā)明第三實施形態(tài)的太陽能電池制造方法。
首先，準備結(jié)晶面方位(100)、15cm四方形、厚250μm、切片后的電阻系數(shù)為0.5Ω.cm(摻雜劑濃度為3.26×1016cm-3)、摻雜鎵、導電型為P型的單結(jié)晶硅基板，作為半導體基板1。利用與圖2(a)所示工藝相同的方法，進行兩面合計約30μm的蝕刻損傷蝕刻，再于表面上形成反射防止構(gòu)造用的紋理。
接著，洗凈基板后，以在受光面?zhèn)壬献鞒龆问缴錁O為目的，在制作高濃度擴散層的區(qū)域中，印刷擴散漿料，之后在POCl3等氣相擴散源環(huán)境下，以880℃保持30分鐘，僅受光面?zhèn)冗M行氣相擴散熱處理，再予以取出。
其次，以含有比例0.1g/ml與基板1相同導電型摻雜劑的氧化硼的漿料，在背面?zhèn)扔∷⒗?mm的間距、200μm寬度的線圖樣。經(jīng)過至此為止的程序的樣本中，將一半以此狀態(tài)于700℃烘烤30分鐘，接著在背面上以3000rpm進行15秒鐘的條件下，旋轉(zhuǎn)涂布含有烷氧基硅烷的涂布劑，將此設(shè)定為樣本(A)。另一方面，將經(jīng)過前述程序的樣本中，接著全面印刷含有氧化硼與二氧化硅的漿料，于700℃烘烤30分鐘，設(shè)定為樣本(B)。
接著，將這些樣本(A)、(B)放入熱處理爐中，在980℃下保持10分鐘，然后取出。
其次，與圖2(a)所示的工藝相同，使用等離子體蝕刻器進行接合分離，之后以氟酸蝕刻形成于表面的磷與硼玻璃。
之后，使用直接等離子體CVD裝置，在兩面沉積例如厚85nm的氮化膜等的保護膜兼反射防止膜4以及背面保護膜11。若將背面保護膜11沉積在厚70nm至110nm之間，可供作為兩面受光板。
其次，使用具有對準機構(gòu)的網(wǎng)版印刷裝置，對照兩面的高濃度擴散層，使用銀組成的電極漿料印刷梳狀電極圖樣。電極漿料干燥后，以預定的熱程序進行燒結(jié)，制作如圖6所示的太陽能電池。
本實施形態(tài)中，將BSF領(lǐng)域限制在整面的接觸點下方附近，由此，與圖1所示的太陽能電池相比較，開路電壓大幅提升。又，短路電流因背面附近的光吸收減少而增大。又，因背面使用柵狀電極，基板的翹曲減少，也即易于薄型化。
上述實施形態(tài)，雖可通過調(diào)節(jié)擴散漿料中的摻雜劑量而來形成樣本(B)的低濃度BSF層，但不添加摻雜劑而通過減少硅膠的含量，通過向外擴散的摻雜劑從用以形成高濃度BSF層的擴散漿料的再擴散，也可形成和樣本(B)相同的構(gòu)造。
又，在沉積氮化膜等的反射防止膜兼保護膜之前，如通過氧化附著膜厚5～30nm的氧化膜，還可提高開路電壓，提升發(fā)電效率。
以下，以本發(fā)明的實施例與比較例更具體地說明，但本發(fā)明不限定于此。
(實施例1、2、比較例1) 實施例1、2，根據(jù)圖2(a)的工藝，是使用CZ法制成，結(jié)晶面方位(100)、15cm四方形、厚250μm、切片后的電阻系數(shù)為2Ω.cm(摻雜劑濃度為7.2×1015cm-3)、摻雜鎵、第一導電型為P型的單結(jié)晶硅基板，將其浸入40重量百分比的氫氧化鈉水溶液中，蝕刻除去損傷層。其次，將該基板浸入添加異丙醇至3重量百分比的氫氧化納中而成的水溶液中，以濕蝕刻，在表面上形成隨機紋理。
接著，洗凈基板后，至此為止的程序的樣本中，在一半的基板受光面上，以網(wǎng)版印刷機印刷并涂布含有磷酸的擴散漿料。此時的印刷圖樣是2mm間距、150μm寬的線形圖樣。印刷后的基板在700℃下烘焙30分鐘，之后，將此制作的樣本基板放入熱處理爐中，于POCl3環(huán)境下，以880℃保持30分鐘，進行氣相擴散熱處理，再予以取出。由此，于印刷有擴散漿料的部分形成高濃度射極層，于僅進行氣相擴散的部分形成低濃度射極層。將此定為樣本(a)(實施例1)。
另一方面，將剩下一半的基板，在其受光面上，以網(wǎng)版印刷機印刷涂布含有磷酸的擴散漿料。此時的印刷圖樣是不印刷于上述樣本(a)的印刷的線形圖樣部分上。將印刷后的基板在700℃烘焙30分鐘，之后，將制作的樣本基板放入熱處理爐中，于POCl3環(huán)境下以880℃保持30分鐘，進行氣相擴散熱處理，再予以取出。由此，于印刷擴散漿料的部分形成低濃度射極層，于僅進行氣相擴散的部分形成高濃度射極層。將此定為樣本(b)(實施例2)。
測量上述樣本(a)、(b)的低濃度射極層的片電阻，得到為80至110Ω/□。以散布電阻(SR)法確認擴散輪廓，得知在高濃度射極層中，摻雜劑表面濃度為2×1020cm-2。
其次，使用等離子體蝕刻器進行接合分離，以氟酸來蝕刻形成于接續(xù)表面上的磷玻璃后，使用具有13.56MHz頻率的直接等離子體CVD裝置，于射極上沉積厚度70nm的氮化膜。
其次，使用網(wǎng)版印刷裝置等，在背面上涂布鋁所組成的漿料，并使其干燥。再者，也于受光面?zhèn)壬侠镁W(wǎng)版印刷裝置等，以梳狀電極圖樣印刷版，印刷寬度80μm的銀電極，并使其干燥。此時，利用對準機構(gòu)，將梳狀電極加印于高濃度射極層上。
之后，通過預定的熱程序進行燒結(jié)，形成背面電極與表面梳狀電極，制成太陽能電池。
另一方面，比較例1是采用與實施例1、2相同的15cm四方形、切片后的摻雜鎵P型單結(jié)晶硅基板，依圖2(b)的工藝，制作太陽能電池。
將制作的15cm四方形太陽能電池，置于25℃的環(huán)境中，太陽光仿真器(光強度1kW/m2，光譜AM1.5 global)下，測量其電流電壓特性。表1顯示出測量結(jié)果的平均值以及不齊情形的標準偏差。
[表1] 表內(nèi)的()表示標準偏差。
如表1所示，實施例1、2的太陽能電池，與公知制法制成的比較例1的太陽能電池相比較，工藝步驟皆壓倒性地少，制造成本較低，但性能也無差異。而且，若參考括號內(nèi)的標準偏差可發(fā)現(xiàn)實施本實施例的制法，標準偏差較為減輕。也即，性能上的不齊，因本發(fā)明所揭示的制法而獲得改善。因而，通過利用本發(fā)明所揭示的制法，在太陽能電池市場中將可以產(chǎn)出競爭力強的制品。
(實施例3、4) 依據(jù)圖5所示的處理A、B所為工藝，在印刷擴散漿料的部分形成低濃度射極層，在僅進行氣相擴散的部分形成高濃度射極層，制成太陽能電池(實施例3、4)。依本實施例而得的太陽能電池的各種特性，顯示于表2中。實施例2的太陽能電池的各種特性也顯示于其中作為比較。分光感度特性(外部量子效率)是如圖7所示。
[表2] 施以本實施例的處理A、B的兩樣本都進行熱處理后，與未進行射極回蝕的實施例2相較，短路電流、開路電壓兩方面都有較高的值。但是，由于接觸點部的表面濃度些許降低，因此填充系數(shù)(fill factor)也減少。
短路電流的增加，是如圖7所示，在射極回蝕之后，短波長域的量子效率增加。如本實施例所述，通過擴散層表層部的改質(zhì)，降低界面電平密度，進而改善太陽能電池的性能。
(實施例5、6) 制作如圖6(a)、(b)所示的太陽能電池。
具體地，準備一結(jié)晶面方位(100)、15cm四方形、厚250μm、切片后的電阻系數(shù)為0.5Ω.cm(摻雜劑濃度為3.26×1016cm-3)、摻雜鎵、導電型為p型的單結(jié)晶硅基板、利用與圖2(a)所示的工藝的相同方法，進行兩面合計約30μm的蝕刻損傷，再利用與圖2(a)相同的方法，于表面上形成反射防止構(gòu)造的紋理。
接著，洗凈基板后，為于受光面?zhèn)壬现谱鞫问缴錁O，通過與圖2(a)相同的方法，于要制作高濃度擴散層的區(qū)域中，印刷擴散漿料，之后在POCl3的氣相擴散源環(huán)境下，以880℃保持30分鐘，僅受光面?zhèn)冗M行氣相擴散熱處理，再予以取出。
其次，在背面?zhèn)壬?，以例?mm的間距、200μm寬度的線圖樣，印刷含有0.1g/ml比例的氧化硼的漿料。經(jīng)過至此為止的程序的樣本中，將一半以此狀態(tài)于700℃烘烤30分鐘，接著在背面上以3000rpm進行15秒鐘的條件下，旋轉(zhuǎn)涂布含有烷氧基硅烷的涂布劑，將此設(shè)定為樣本(A)(實施例5)。另一方面，將剩下一半的樣本，全面印刷含有氧化硼與二氧化硅的漿料，于700℃烘烤30分鐘，將此設(shè)定為樣本(B)(實施例6)。
接著，將這些樣本放入熱處理爐中，在980℃保持10分鐘，然后取出。其次，如圖2(a)所示，使用等離子體蝕刻器進行接合分離之后，再以氟酸蝕刻形成于表面的磷與硼玻璃。
之后，使用直接等離子體CVD裝置，在兩表面上沉積厚度85nm的氮化膜。其次，使用具有對準機構(gòu)的網(wǎng)版印刷裝置，對照兩表面的高濃度擴散層，使用銀組成的電極漿料印刷梳狀電極圖樣。電極漿料干燥后，以預定的熱程序進行燒結(jié)，制作如圖6(a)、(b)所示的太陽能電池。
將制作的15cm四方形太陽能電池，置于25℃的環(huán)境中，太陽光仿真器(光強度1kW/m2，光譜AM1.5global)下，測量其電流電壓特性。表3顯示出實施例5、6與實施例1的太陽能電池各種特性。
[表3] 在本實施例中，將高濃度的BSF層限制在整面的接觸點下方附近，由此，與實施例1的結(jié)果相比較，開路電壓大幅提高。又，短路電流因背面附近的光吸收減少而增大。又，因背面使用柵狀電極，基板的翹曲減少，也即易于薄型化。
又，本發(fā)明并非被限定于上述實施形態(tài)，上述實施形態(tài)僅為示例，凡是具有和本發(fā)明權(quán)利要求書中所記載的技術(shù)思想實質(zhì)相同的構(gòu)成，可達到同樣的作用效果的，都包含在本發(fā)明的技術(shù)思想中。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池的制造方法，是于第一導電型半導體基板上形成pn結(jié)而制造出太陽能電池的方法，其特征為至少包含下列步驟
在該第一導電型半導體基板上，涂布含有摻雜劑的第一涂布劑，然后同時形成一第一擴散層以及一第二擴散層；
該第一擴散層是利用氣相擴散熱處理而形成于該第一涂布劑的涂布區(qū)域；
該第二擴散層是利用氣相擴散以連接第一擴散層的方式而形成，其導電率低于該第一擴散層。
2.一種太陽能電池制造方法，是于第一導電型半導體基板上形成pn結(jié)而制造出太陽能電池的方法，其特征為至少包含下列步驟
在該第一導電型半導體基板上，涂布含有摻雜劑的第二涂布劑，然后同時形成一第二擴散層以及一第一擴散層；
該第二擴散層是利用氣相擴散熱處理而形成于該第二涂布劑的涂布區(qū)域；
該第一擴散層是利用氣相擴散以連接第二擴散層的方式而形成，其導電率高于該第二擴散層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池的制造方法，其特征為該第一涂布劑或第二涂布劑含有硅化物。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能電池的制造方法，其特征為該硅化合物是硅膠或硅氧化物前驅(qū)物。
5.如權(quán)利要求1～4中任一所述的太陽能電池的制造方法，其特征為還包含
將含有硅化合物的第三涂布劑，涂布覆蓋于該第一涂布劑或該第二涂布劑上部，之后進行該擴散熱處理的步驟。
6.如權(quán)利要求1至5中任一所述的太陽能電池的制造方法，其特征為還包含
回蝕由該擴散熱處理所形成的擴散層表面的步驟。
7.如權(quán)利要求1至6中任一所述的太陽能電池的制造方法，其特征為還包含
氧化由該擴散熱處理所形成的擴散層表面的步驟。
8.如權(quán)利要求1至7中任一所述的太陽能電池的制造方法，其特征為在該半導體基板的受光面與該受光面的背面的至少其中一方，形成第一擴散層與第二擴散層。
9.一種太陽能電池，是以權(quán)利要求1至8中任一的制造方法所制成，包含形成于該半導體基板的受光面上的第一擴散層及第二擴散層；
該第一擴散層是與該半導體基板所具有的第一導電型相反的相反導電型；
該第二擴散層的導電率低于該相反導電型的該第一擴散層。
10.一種太陽能電池，是針對權(quán)利要求9所述的太陽能電池，還至少包含一擴散層，該擴散層形成于該受光面的背面，與該第一導電型相同的導電型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能電池的制造方法及太陽能電池，該制造方法是于第一導電型半導體基板上形成pn結(jié)而制造出太陽能電池的方法，其特征為至少包含下列步驟在第一導電型半導體基板上，涂布含有摻雜劑的第一涂布劑，然后同時形成一第一擴散層以及一第二擴散層；該第一擴散層是利用氣相擴散熱處理而形成于該第一涂布劑的涂布區(qū)域；該第二擴散層是利用氣相擴散以連接第一擴散層的方式而形成，其導電率低于該第一擴散層。由此可一邊得到歐姆接觸一邊通過抑制受光面的電極以外部分的表面再結(jié)合以及射極內(nèi)的再結(jié)合，而能夠提供一種太陽能電池的制造方法及太陽能電池，可以簡便容易的方法便宜地制造出提高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。
文檔編號H01L31/04GK101164173SQ20068001391
公開日2008年4月16日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者大塚寬之, 石川直揮, 高橋正俊 申請人:信越半導體股份有限公司, 信越化學工業(yè)株式會社