CN109891604A - 高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法 - Google Patents

高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种太阳能电池的制造方法，具有：在具有第一导电型的半导体基板的两主表面形成凹凸的步骤，在半导体基板的第一主表面，形成基底层的步骤，在基底层上形成扩散屏蔽的步骤，将扩散屏蔽图案状地除去的步骤，在除去第一主表面的扩散屏蔽的处所，形成射极层的步骤，除去残存的扩散屏蔽的步骤，于第一主表面上形成介电体膜的步骤，于基底层上形成基底电极的步骤，以及在前述射极层上形成射极电极的步骤。由此，提供削减工序数目同时呈现高的光电变换效率的太阳能电池的制造方法。

Description

高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的 制造方法
技术领域
本发明有关高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法。
背景技术
作为采用单结晶或多结晶半导体基板的具有比较高的光电变换效率的太阳能电池构造之一，有将正负的电极全部设在非受光面(背面)的背面电极型太阳能电池。图10显示背面电极型太阳能电池1000的背面的概观。在基板1010的背面，射极层1012及基底层1013交互地被配列，且沿着各个层上设置电极(集电电极)(射极电极1022、基底电极1023)。进而，设置把从该等电极得到的电流进而集电用的汇流条电极(发射用汇流条电极1032、基底用汇流条电极1033)。功能上，汇流条电极大多与集电电极正交。射极层1012的幅宽是数mm～数百μm，基底层1013的幅宽则是数百μm～数十μm。此外，集电电极(射极电极1022、基底电极1023)的幅宽一般上为数百～数十μm左右，该电极多被称呼为指状电极。
图11显示背面电极型太阳能电池1000的剖面构造的模式图。在基板的背面的最表层附近形成射极层1012及基底层1013。射极层1012及基底层1013的各层厚最多为1μm左右。在各层上设置指状电极1022、1023，非电极区域(电极并未被形成的区域)的表面是由氮化硅膜或氧化硅膜等的介电体膜(背面保护膜1044)所覆盖。太阳能电池1000的受光面侧在减低反射损失的目的下，设置防反射膜1045。
具有前述构造的太阳能电池的制造方法的一例在专利文献1属公知。工程的概略流程显示于图9(b)。据此，对于除去切片损伤的N型基板，首先，仅于背面形成纹理屏蔽，仅于单面(受光面)形成纹理。除去屏蔽后，于背面形成扩散屏蔽，开口为图案状。于开口部使硼等P型掺杂物扩散，以HF(氢氟酸)等除去屏蔽及扩散时形成的玻璃。其次，再度形成扩散屏蔽而开口，于开口部使磷等N型掺杂物扩散，除去屏蔽及玻璃。经过这一连串的步骤，于背面形成基底层及射极层。其后，进行保护膜形成及开口、集电电极及汇流条(bus bar)电极的形成。
此外，作为其他制造方法的一例，揭示了专利文献2。工程的概略流程显示于图9(c)。在专利文献2，对于除去了切片损伤的N型基板，进行射极层及屏蔽形成、屏蔽开口、蚀刻、基底层及屏蔽形成、受光面屏蔽开口、纹理形成、保护膜形成、保护膜开口及集电电极及汇流条电极的形成。如此，专利文献2的方法也至少必须要2次的屏蔽形成及开口步骤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-167260号公报
专利文献2：美国专利第7,339,110号说明书
专利文献3：日本特开2015-118979号公报
发明内容
发明所要解决的问题
如前所述的习知方法有着工序数目太多的问题。屏蔽形成步骤与开口步骤必定成对出现，会使制造成本增加。进而，把基板暴露于高温的热处理步骤很多，会成为使基板的少数载流子寿命降低的主要原因。
此外，任一方法都有必要仅在基板的单面形成纹理，所以仅在单面有形成屏蔽的必要。有必要于单面形成氮化硅膜等，或者是于双面形成氧化硅膜之后，于背面全面形成抗蚀剂而进行HF浸渍仅在受光面除去氧化硅膜，有着不只是工序数目多，连使用的材料也很多的问题。进而，使屏蔽厚度为必要最低限度的话，会有在面内均匀地形成屏蔽变得困难的问题。
此外，任一方法都在使背面为平坦的状态形成射极层及基底层，所以变成不易取得与电极的导电连接，基板与集电电极的接触电阻会增大，结果会有变换效率变低的问题。
对于这样的问题，在专利文献3，揭示了工序数目比较少，而且也改善基底层的导电接触的有效的方法。然而，于此方法，也存在着仅于受光面除去氧化硅膜(亦即仅单面形成屏蔽)的步骤，会产生如前所述的问题。
本发明是有鉴于前述问题点而完成者，目的在于提供削减工序数目的同时也呈现高的光电变换效率的太阳能电池的制造方法。此外，本发明的目的在于提供可减低接触电阻提高光电变换效率的太阳能电池。
供解决问题的手段
为了达成前述目的，本发明提供一种太阳能电池的制造方法，其特征为具有：在具有第一导电型的半导体基板的两主表面形成凹凸的步骤，
在前述半导体基板的第一主表面，形成具有前述第一导电型，且具有比前述半导体基板更高的掺杂物浓度的基底层的步骤，
在该基底层上形成扩散屏蔽的步骤，
将前述扩散屏蔽图案状地除去，使除去的处所以外的扩散屏蔽残存的步骤，
在除去前述第一主表面的前述扩散屏蔽的处所，形成具有与前述第一导电型相反的导电型的第二导电型的射极层的步骤，
除去前述残存的扩散屏蔽的步骤，
于前述第一主表面上形成介电体膜的步骤，
于前述基底层上形成基底电极的步骤，以及
在前述射极层上形成射极电极的步骤。
通过本发明的方法，扩散屏蔽形成以及开口步骤被削减为1次。进而，步骤的最初形成了细微的凹凸(例如纹理(texture))，所以没有必要仅单面形成屏蔽。此外，通过本发明的方法制造的太阳能电池，于基底层区域(基底层)被形成纹理等细微的凹凸，所以可以实现与基底层连接的电极(亦即基底电极)的低接触电阻，变换效率提高。
此外，在图案状地除去前述扩散屏蔽的步骤之后、且在形成前述射极层的步骤之前，将除去了前述扩散屏蔽的处所的半导体基板表面予以蚀刻为佳。
如此，借着蚀刻开口部(屏蔽除去处所)的基底层后再形成射极层而提高变换效率。
此外，使前述射极层形成后的该射极层上的氧化硅膜厚度为95nm以下亦可。
在本发明的方法，射极层形成后不需要形成屏蔽，所以在射极层形成后不形成氧化硅亦可。
此外，前述第一导电型为P型，前述第二导电型为N型，于形成前述基底层的步骤，在形成前述基底层之际，同时于前述第一主表面上形成玻璃层，于形成前述扩散屏蔽的步骤，残留前述玻璃层的状态下在前述基底层上形成扩散屏蔽为佳。
如此，残留著作为基底层形成P型导电型层时所同时形成的玻璃层的状态下形成扩散屏蔽的话，能够把基板的少数载流子寿命保持在高的状态。
此外，前述第一导电型为P型，前述第二导电型为N型，前述介电体膜形成后，不除去该介电体膜而形成前述基底电极及前述射极电极亦可。
如此，在被形成纹理的部分形成P型的基底层，可以不把介电体膜开口而在基底(P型)层与集电电极间实现低的接触电阻。
此外，前述第一导电型为N型，前述第二导电型为P型，使形成前述介电体膜的步骤，为以覆盖前述基底层及前述射极层的方式形成氧化铝膜，于该氧化铝膜上形成氮化硅膜的步骤为佳。
于背面电极型太阳能电池，通常，背面的大半部为射极层，射极层为P型的场合，作为P型的保护层以有效的氧化铝膜覆盖背面，可以是简便的步骤同时呈现高光电变换效率。
此外，于形成前述基底层的步骤，将前述基底层形成于前述第一主表面的全面为佳。
若是这样的太阳能电池的制造方法，可以容易地制造基底层及射极层邻接的太阳能电池。
此外，使前述凹凸为纹理(texture)为佳。
这样的太阳能电池的制造方法，生产性良好。
进而，本发明为一种太阳能电池，具备具有第一导电型的半导体基板，于该基板的第一主表面，具备具有前述第一导电型，且具有比前述半导体基板更高的掺杂物浓度的基底层及与前述第一导电型相反的导电型的第二导电型的射极层，于前述基底层上及前述射极层上具备介电体膜，具备与前述基底层导电连接的基底电极，具备与前述射极层导电连接的射极电极，
至少于前述射极电极与前述基底层的接触接口，在前述半导体基板表面被形成凹凸，
于前述第一主表面上图案状地具有表面为平坦的凹部，前述射极层被形成于该凹部内表面。
如此，借着在与基底区域的电极的接触部分被形成细微的凹凸(例如纹理)，可以不把介电体膜开口而在基底层与集电电极间实现低的接触电阻。结果，可得到可减低接触电阻提高光电变换效率的太阳能电池。此外，如前所述，本发明的太阳能电池，射极区域表面比周围低洼，此外，其表面变得平坦。借着使表面平坦，在表面的少数载体的再结合速度变小，对于光电变换效率的提高有所贡献。又，这样的构造，如前所述，可以借着图案状地除去扩散屏蔽，将屏蔽除去处所的基底层予以蚀刻之后再形成射极层而制作。
此外，前述第一导电型为N型，前述第二导电型为P型，前述介电体膜为氧化铝膜与氮化硅膜的层积构造，前述氧化铝膜与前述第一主表面相接为佳。
于背面电极型太阳能电池，通常，背面的大半部为射极层，射极层为P型的场合，作为P型的保护层以有效的氧化铝膜覆盖背面，可以是简便的步骤同时呈现高光电变换效率。
此外，前述基底层及前述射极层以邻接为佳。
这样的太阳能电池，可以容易地制作。
此外，前述半导体基板的第二主表面被形成凹凸为佳。
若是这样的太阳能电池，可以使第二主表面的反射率更为降低。
此外，前述凹凸为纹理(texture)为较佳。
这样的太阳能电池，可以容易地制作。
进而，本发明提供一种太阳能电池模块，其特征为内藏前述本发明的太阳能电池。
以此方式，本发明的太阳能电池可以内藏于太阳能电池模块。
进而，本发明提供一种太阳能光电发电***，其特征在于，具有前述本发明的太阳能电池模块。
如此，内藏了本发明的太阳能电池的太阳能电池模块，可以使用于太阳能光电发电***。
发明的效果
通过本发明的方法，即使大幅削减工序数目，也可制造具有高的光电变换效率的太阳能电池。由此，可以廉价地制造具有高的光电变换效率的背面电极型太阳能电池。此外，本发明的太阳能电池，接触电阻很低，变换效率优异。
附图说明
图1是显示关于本发明的背面电极型太阳能电池的制造方法的一例的剖面模式图。
图2是显示关于本发明的背面电极型太阳能电池的制造方法的一例的模式图。
图3是关于本发明的背面电极型太阳能电池的概观图。
图4是关于本发明的背面电极型太阳能电池的剖面模式图。
图5是显示关于本发明的太阳能电池模块的一例的概观图。
图6是显示关于本发明的太阳能电池模块的一例的背面内部模式图。
图7是显示关于本发明的太阳能电池模块的一例的剖面模式图。
图8是显示关于本发明的太阳能光电发电***的一例的模式图。
图9是相关于本发明的太阳能电池制造步骤的流程图(a)，与从前的太阳能电池制造步骤的流程图(b，c)。
图10是关于本发明的一般的背面电极型太阳能电池的概观图。
图11是关于本发明的一般的背面电极型太阳能电池的剖面模式图。
具体实施方式
以下，更详细说明本发明。
如前所述，市场上寻求着削减工序数目同时呈现高的光电变化效率的太阳能电池的制造方法。
本案发明人等为了达成前述目的而进行了锐意的检讨。结果，发现了具有：在具有第一导电型的半导体基板的两主表面形成凹凸的步骤，在前述半导体基板的第一主表面，形成具有前述第一导电型，且具有比前述半导体基板更高的掺杂物浓度的基底层的步骤，在该基底层上形成扩散屏蔽的步骤，将前述扩散屏蔽图案状地除去，使除去的处所以外的扩散屏蔽残存的步骤，在除去前述第一主表面之前述扩散屏蔽的处所，形成具有与前述第一导电型相反的导电型的第二导电型的射极层的步骤，除去前述残存的扩散屏蔽的步骤，于前述第一主表面上形成介电体膜的步骤，于前述基底层上形成基底电极的步骤，以及在前述射极层上形成射极电极的步骤的太阳能电池的制造方法，可以解决前述问题，从而完成本发明。
进而，如前所述，市场上寻求可减低接触电阻提高光电变换效率的太阳能电池。
本案发明人等为了达成前述目的而进行了锐意的检讨。结果，发现了具备：具有第一导电型的半导体基板，于该基板的第一主表面，具备具有前述第一导电型，且具有比前述半导体基板更高的掺杂物浓度的基底层及与前述第一导电型相反的导电型的第二导电型的射极层，于前述基底层上及前述射极层上具备介电体膜，具备与前述基底层导电连接的基底电极，具备与前述射极层导电连接的射极电极的太阳能电池，至少于前述基底电极与前述基底层的接触接口，在前述半导体基板表面被形成凹凸，于前述第一主表面上图案状地具有表面为平坦的凹部，前述射极层被形成于该凹部内表面的太阳能电池，可以解决前述问题，从而完成本发明。
在以下详细的说明，为了提供本发明的全体理解、及在特定具体例怎样实施，而说明许多特定的细部。然而，本发明应该被理解为无论该等特定的细部也可以实施。以下，对于公知的方法、程序、及技术并没有详细地显示，因为不会使本发明因而不明了。本发明，针对特定的具体例，虽参照特定的图式同时加以说明，但本发明并不以此为限。在此包含而记载的图式仅是模式显示，本发明的范围并不此以为限。此外，在图式中，为了图示目的会有几个要素的大小被夸张化，因此不是按照比例尺所绘。
太阳能电池
以下，针对本发明的太阳能电池使用图式进行说明，但本发明并不受限于此。图3是关于本发明的背面电极型太阳能电池的概观图。此外，图4是关于本发明的背面电极型太阳能电池的剖面模式图。如图4所示，本发明的太阳能电池300，具备具有第一导电型的半导体基板110。此外，于半导体基板110的第一主表面，形成具有第一导电型，且具有比半导体基板110更高的掺杂物浓度的基底层113以及与第一导电型相反的导电型的第二导电型的射极层112。此外，于基底层113上及射极层112上具备介电体膜(背面保护膜)144。此外，具备与基底层113导电连接的基底电极123。此外，具备与射极层112导电连接的射极电极122。
此外，如图3所示，本发明的太阳能电池300，通常具备为了从与基底层113导电连接的基底电极123所得到的电流更为集电之用的基底用汇流条电极(基底电极用汇流条)233。此外，通常，具备为了从与射极层112导电连接的射极电极122所得到的电流更为集电之用的射极用汇流条电极(射极电极用汇流条)232。功能上，汇流条电极232、233大多与集电电极(射极电极122、基底电极123)正交。又，汇流条电极与集电电极的位置不限定于图3所示的位置，例如，后述的图2(c)所示那样，通过设置绝缘膜405，使汇流条电极与集电电极为立体构造亦可。
此外，如后述的图1(a)所示，于本发明的太阳能电池的半导体基板110的第二主表面多被形成凹凸169(为了简化，在图4并未图示)。此外，如图4所示，于第二主表面上，多设有防反射膜145。若是这样的太阳能电池，可以使第二主表面的反射率更为降低。
除以前述构造，在本发明的太阳能电池，如后述的图1(h)所示，至少于基底电极123与基底层113的接触接口，于半导体基板表面被形成凹凸168(为了简化，于图4并未图示)。如此，借着在与基底区域的电极的接触部分被形成细微的凹凸，可以不把介电体膜开口而在基底层与集电电极间实现低的接触电阻。结果，可得到可减低接触电阻提高光电变换效率的太阳能电池。
进而，在本发明的太阳能电池，于第一主表面上图案状地具有表面为平坦的凹部(参照后述的图1(e)的图案状凹部158)，前述射极层112被形成于该凹部内表面。如前所述，本发明的太阳能电池，射极区域表面比周围低洼，此外，其表面变得平坦。借着使表面平坦，在表面的少数载体的再结合速度变小，对于光电变换效率的提高有所贡献。又，这样的构造，如同后述，可以借着图案状地除去扩散屏蔽，将屏蔽除去处所的基底层予以蚀刻之后再形成射极层而制作。
凹凸的高度没有特别限定，例如可以为1～50μm。若是1～50μm的范围，防反射效果很大，而且也可以比较容易地形成。
此外，凹凸168、169为纹理(texture)是较佳的。若是这样的太阳能电池，可以容易地制作。
此外，第一导电型为N型，第二导电型为P型，介电体膜144为氧化铝膜与氮化硅膜的层积构造，氧化铝膜与第一主表面相接为佳。于背面电极型太阳能电池，通常，背面的大半部为射极层，射极层为P型的场合，作为P型的保护层以有效的氧化铝膜覆盖背面，可以是简便的步骤同时呈现高光电变换效率。
作为N型掺杂物，可以举出P(磷)、Sb(锑)、As(砷)、Bi(铋)等。作为P型掺杂物，可以举出B(硼)、Ga(镓)、Al(铝)、In(铟)等。
具有第一导电型的半导体基板110的掺杂物浓度没有特别限定，例如，可以为8×1014atoms/cm3以上1×1017atoms/cm3以下。半导体基板110的厚度没有特别限定，例如可以为100～300μm厚。基底层113的掺杂物浓度比半导体基板110高越多越好，例如，可以为1.0×1018atoms/cm3以上2.0×1021atoms/cm3以下。射极层112的掺杂物浓度没有特别限定，例如，可以为1.0×1018atoms/cm3以上7.0×1020atoms/cm3以下。
此外，基底层113及射极层112以邻接为佳。这样的太阳能电池，可以容易地制作。
太阳能电池的制造方法
本发明的方法的步骤的概略流程显示于图9(a)。以下，以N型基板的场合为例，用图1来说明具体的本发明的太阳能电池制造方法。
首先，在高纯度硅里掺杂磷、砷、或锑之类的5价元素，准备比电阻0.1～5Ω·cm的原切割(as-cut)单晶{100}N型硅基板。单晶硅基板，亦可通过CZ法、FZ法的任一种方法来制作。基板未必是单晶硅，多晶硅亦可。
其次，如图1(a)所示，于半导体基板110两主表面进行被称作纹理(texture)的微小凹凸168、169的形成。纹理是供降低太阳能电池的反射率的有效的方法。纹理(texture)，是通过在加热的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠等碱溶液(浓度1～10％、温度60～100℃)中，浸渍10分钟到30分钟左右而制作出。在前述溶液中，亦可溶解指定量的2-丙醇，促进反应进行。
将以前述方式形成纹理的半导体基板110，在盐酸、硫酸、硝酸、氟酸等，或者这些的混合液的酸性水溶液中进行洗净。亦可混合过氧化氢使清净度提高。
其次，在此半导体基板110的第一主表面，如图1(b)所示，形成基底层113。在基底层113的形成可以使用用***的气相扩散法。将基板以2枚一组在重叠的状态下载置于热处理炉内，通过在830～950℃、***与氮及氧混合气体氛围下进行热处理半导体基板110，成为基底层113的磷扩散层(N+层)被形成于第一主表面上。气相扩散法之外，通过将含有磷的材料或旋转涂布、或印刷之后进行热处理的方法也可以形成。
又，于图1(b)的步骤，将基底层113形成于第一主表面的全面为佳。若是这样的太阳能电池的制造方法，可以容易地制造基底层及射极层邻接的太阳能电池。
基底层113形成后，如图1(c)所示，把进行下一步骤的射极层形成用的扩散屏蔽(又称为障壁膜，以下亦简称为“屏蔽”)156形成在两主表面上。作为扩散屏蔽156是可以使用氧化硅膜或者氮化硅膜等。若采用CVD法，则通过适宜选择所导入的气体种类，亦可形成任何膜。氧化硅膜的场合，也可以将半导体基板110热氧化而形成。通过将半导体基板110在例如氧氛围中进行950～1100℃、30分钟～4小时热处理，形成100～250nm的硅热氧化膜。此热处理亦可在供前述基底层113形成用的热处理之后于同一真空室内实施。
其次，如图1(d)所示，把成为发射领域的部分的屏蔽予以开口(屏蔽开口部157)。具体而言，以开口幅为400～1150μm、0.6～2.0mm程度的周期并行线状地开口。开口可以是用光蚀刻法或蚀刻糊之类的化学性方法，采用任何激光或切块机之类的物理性方法亦可。进而，亦可采用以蚀刻糊来开口大面积部分，以激光开口细部的复合方法。
在开口屏蔽之后，其次，如图1(e)所示，将半导体基板110浸渍于加热至50～90℃的高浓度(比形成纹理时的浓度更高的浓度为佳，例如为10～30％、更佳为20～30％)的氢氧化钾、氢氧化钠等的碱水溶液中1～30分钟，去除(蚀刻)位置于开口部157的不要的射极层112亦可。亦即，在图1(d)的步骤之后，且在后述的图1(f)所示的形成射极层的步骤之前，将除去了扩散屏蔽的处所(屏蔽开口部157)的半导体基板表面予以蚀刻为佳。如此，借着蚀刻开口部(屏蔽除去处所)的基底层后再形成射极层而提高变换效率。又，图1(e)的步骤的碱水溶液的温度也以比形成纹理时的温度为高者较佳。借着以高温高浓度的碱水溶液蚀刻半导体基板表面，蚀刻处所容易变得平坦。
前述扩散屏蔽156，于本步骤(图1(e))也作为碱蚀刻的屏蔽而发挥功能。蚀刻的话，如图1(e)那样于基板表面被形成凹部(图案状凹部158)。凹部的深度，由基底层的深度来决定，为0.5～10μm程度。借着除去开口部的N型掺杂物，变得容易抑制射极层的掺杂物浓度。此外，于受光面侧也被形成屏蔽的缘故，受光面的纹理不会被蚀刻。
又，如图1(e)所示，图案状凹部158的位置(高度)，在以背面侧的凹凸168的凹部位置为基准时，可以是比该基准位置更低(深)的位置。此外，此图案状凹部158的平坦性，例如可以是PV值(移位的最大值与最小值的差)未满1μm。
其次，如图1(f)所示，于开口部形成射极层112。射极层是与半导体基板110相反的导电型(此场合为P型)而厚度为0.05～1μm程度。射极层112可以通过使用BBr3等的气相扩散而形成。在热处理炉内载置半导体基板110，导入BBr3与氧的混合气体，在950～1050℃下进行热处理。作为运载气体以氮或氩为佳。此外，以将含有硼源的涂布剂在第一主表面全面加以涂布、在950～1050℃下进行热处理的方法也能形成。作为涂布剂，例如，可以使用含有作为硼源的硼酸1～4％、作为增黏剂的聚乙烯醇0.1～4％的水溶液。于受光面侧被形成屏蔽，所以热处理时硼不会自动掺杂于受光面侧。此外，在以下的步骤屏蔽是不需要的，没有必要把基板氧化到必要程度以上，或是进行多余的制膜。亦即，供该射极层形成之用的热处理结束时间点，射极层112上的氧化硅膜厚亦可为95nm以下。又，经前述蚀刻步骤(图1(e))的场合，如图1(f)那样于凹部内表面被形成射极层112。
扩散层形成之后，将扩散屏蔽156及被形成在表面的玻璃用氟酸等去除(参照图1(f))。
其次，如图1(g)所示，在半导体基板110的第一主表面上形成介电体膜144。此时，也可以同时、或者作为前或后的步骤，在第二主表面形成防反射膜145。
作为第二主表面的防反射膜145，可以利用氮化硅膜或氧化硅膜等。氮化硅膜的场合使用等离子CVD装置、进行约100nm制膜。作为反应气体，多混合使用单硅烷(SiH4)及氨(NH3)，也可以替代NH3而使用氮，此外，为了制程压力的调整、反应气体的稀释，进而在基板使用多晶硅的场合为了要促进基板的块状钝化效果，亦会在反应气体混合氢气。氧化硅膜的场合，也能以CVD法形成，但利用热氧化法所得到的膜可以得到较高的特性。为了提高表面的保护效果，也可以先在基板表面形成氧化铝膜之后，再形成氮化硅膜或氧化硅膜等。
在第一主表面，作为表面保护膜可以利用氮化硅膜或氧化硅膜等的介电体膜144。介电体膜144的膜厚最好是作成50～250nm。与第二主表面(受光面)侧同样地，可以在氮化硅膜的场合用CVD法、氧化硅膜的场合用热氧化法或CVD法来形成。此外，如此例在基板为N型的场合，作为P型层的保护层预先于基板表面形成有效的氧化铝膜之后，形成氮化硅膜、氧化硅膜等亦可。例如，于图1的方法，亦可将图1(g)的步骤，改为以覆盖基底层113及射极层112的方式形成氧化铝膜，于该氧化铝膜上形成氮化硅膜的步骤。在此场合，于背面电极型太阳能电池，通常，背面的大半部为射极层，所以射极层为P型的场合，作为P型的保护层以有效的氧化铝膜覆盖背面，可以达成步骤简便同时呈现高光电变换效率。又，在此场合，于基底(N型)层上也被形成氧化铝膜，但表面的大半部为射极(P型)层，所以其所导致的特性降低是很轻微的。
其次，如图1(h)所示，将于基底层113上以例如网版印刷法形成基底电极123。例如，先准备具有开口幅30～100μm、0.6～2.0mm间隔的并行线图案的制版，将混合了银粉末与玻璃料、与有机物结合剂的银膏沿着基底层113进行印刷。同样地，于射极层112上印刷银膏作为射极电极122。基底电极用银膏与射极电极用银膏可以是相同的，也可使用不同的。于射极电极的与基板的接触部，接触电阻下降，所以事先除去第一主表面上的保护膜亦可。于该保护膜除去步骤也可以使用激光或蚀刻糊。又，在基底电极的与基板的接触部被形成有纹理，所以该保护膜不一定要除去。
以上的电极印刷之后，进行热处理(烧成)，促进电极的烧结以及基板与电极的导通。烧成，通常是通过在温度700～850℃处理1～5分钟来进行的。又，基底层用电极及射极层用电极的烧成也可以分别地进行。
其次针对形成汇流条电极的步骤，参照图2加以说明。图2(a)是前述图1(h)的步骤后的半导体基板110的俯视图。分别在射极领域(射极层112)上形成射极电极122、在基底领域(基底层113)上形成基底电极123。在该半导体基板110将绝缘材料(使之硬化后会成为绝缘膜405)涂布为图案状。此时，以N汇流条(该场合与基底电极连接的基底用汇流条电极)不与射极电极导通的方式，再者，P汇流条(该场合与射极电极连接的射极用汇流条电极)不与基底电极导通的方式，于例如图2(b)之类的图案进行涂布即可。涂布可以采用网版印刷法等。作为绝缘材料，可以使用由含有从聚硅氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺-亚酰胺树脂、氟树脂、苯酚树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、聚氨基甲酸酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂及聚乙烯醇树脂选择出一个以上的树脂的材料所构成的。将以上之类的绝缘材料在采用例如网版印刷法等加以涂布之后，使之于100～400℃下硬化1～60分钟左右。
最后，形成基底用汇流条电极223及发射器用汇流条电极232。如图2(c)，N汇流条(基底用汇流条电极)233是与基底电极123连接、P汇流条(射极用汇流条电极)232是与射极电极122连接，而N汇流条233与射极电极122及P汇流条232与基底电极123是作成介着绝缘层的构成。作为汇流条材料，可以使用低温硬化型的导电性糊。具体而言，可以使用由含有从Ag、Cu、Au、Al、Zn、In、Sn、Bi、Pb选择出的1种以上的导电性物质，与再从环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、苯酚树脂、聚硅氧树脂选择出的1种以上的树脂的材料所构成之物。将以上之类的材料在采用例如网版印刷法或投放器等图案状地涂布之后，使之于100～400℃下硬化1～60分钟左右。增加汇流条的话，可以缩短邻接的汇流条间距离，可达成指状电极的细线化，可以削减指状电极的材料费。可以借着随汇流条数目增加而增加的材料费与指状电极细线化导致的材料费减少之间的取舍来决定适当的汇流条数目，但以4～20为佳。
如前所述的图1及图9(a)所示的本发明的方法，与图9(b)、(c)所示的从前的方法相比，可以削减步骤数目。以上，以基板为N型的场合为例进行了说明，但基板为P型的场合也可以适用本发明的方法。亦即，作为基底层设P型层，作为射极层设N型层即可。于P型层形成，可以使用如前所述的硼的热扩散。于热扩散后在基板表面形成玻璃，但特别是在基底层为P型，以热氧化进行次一步骤的屏蔽形成的场合，以在热氧化前不除去该玻璃者为佳。亦即，第一导电型为P型，第二导电型为N型的场合，于图1(b)的步骤，形成基底层113时同时于第一主表面上形成玻璃层，于图1(c)的步骤，残留玻璃层的状态下在基底层113上形成扩散屏蔽为佳。在此场合，不进行除去玻璃层的步骤，所以不会增加工序数目。此外，残留著作为基底层形成P型导电型层时所同时形成的玻璃层的状态下形成扩散屏蔽的话，能够把基板的少数载流子寿命保持再高的状态。玻璃层应该具有吸气效果。此外，基底层为P型的场合，在被形成纹理的部分被形成基底(P型)层，所以可以不除去保护膜而实现低接触电阻。亦即，在本发明的方法，第一导电型为P型，第二导电型为N型的场合，介电体膜144形成后，不除去该介电体膜144而形成基底电极123及射极电极122亦可。
此外，如前所述，本发明的方法，可以不需要仅在单面形成屏蔽的步骤，所以与专利文献3的方法相比，能够以更低的成本来制造太阳能电池。此外，专利文献3的太阳能电池，射极层112对基底层113突出，但在本发明的方法，如图1(h)所示，可以制造基底层113对射极层112突出的太阳能电池。亦即，于具有图1(h)所示的构造的太阳能电池，被形成基底层113的区域的半导体基板110的厚度，比被形成射极层112的区域的半导体基板110的厚度还要厚。如专利文献3那样把基底层形成于凹部的话，以网版印刷法形成基底电极时，变得无法使印刷制版密接于基板(基底区域)，电极材料会进入制版与基板间的间隙而有基底电极***的问题，但根据本发明的方法，是基底区域突出，所以可使制版与基板完全密接，不会发生基底电极***的问题。此外，具有这样的图1(h)所示的构造的太阳能电池，与专利文献3的太阳能电池相比，能够以更少的工序数目来制作，减少制造时受到污染的机会，可以把基板的少数载流子寿命维持于较高，所以变换效率优异。具体而言，基板的少数载流子寿命，在专利文献3的场合为300～600μs，但通过本发明的方法可改善为500～900μs。
利用前述方法被制造出的太阳能电池，可以用于太阳能电池模块的制造。将内藏利用前述方法制造的太阳能电池的太阳能电池模块的一例的概观显示于图5。利用前述方法被制作出的太阳能电池500，是在太阳能电池模块560内作成磁砖状被全面铺上的构造。
在太阳能电池模块560内，邻接的太阳能电池500数枚～数10枚电性地串联地被连接，构成被称作串(string)的串行电路。串(string)的概观显示于图6。图6是相当于并非通常人眼所能触及的模块内部背面侧的模式图。此外，指状电极或汇流条电极并未图示出来。为了进行串联连接，如图6所示，邻接的太阳能电池500的P汇流条(在接合在基板的P型层的指状电极连接着的汇流条电极)与N汇流条(在接合在基板的N型层的指状电极连接着的汇流条电极)彼此以导线561等连接着。
将太阳能电池模块560的剖面模式图显示于图7。如前所述，串(string)通过将多个太阳能电池500、导线561连接在汇流条电极732而被构成。该串(string)，通常用EVA(乙烯醋酸乙烯酯)等透光性充填剂772密封，非受光面侧是由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等耐候性树脂膜773覆盖、受光面是由钠钙玻璃等的透光性且机械性强度强的受光面保护材料771所覆盖。作为充填剂772，上述EVA之外，可以使用聚烯烃、聚硅氧等。
进而，也可以是使用该太阳能电池模块来制造、构成太阳能光电发电***。图8是图标链接本发明的模块的太阳能光电发电***的基本构成。多个太阳能电池模块16用配线15串联地被连接，经由反相器17而对外部负载电路18供给发电电力。虽在图8未图标，该***亦可进而具备储蓄已发电的电力的2次电池。
实施例
以下，显示实施例及比较例更具体地说明本发明，但本发明并不限于下列实施例。
(实施例1)
采用本发明的方法进行太阳能电池的制作。
首先，准备了厚度200μm、比电阻1Ω·cm的、磷掺杂{100}N型原切割硅基板8枚。对此硅基板，在72℃的2％氢氧化钾与2-丙醇水溶液中浸渍进行纹理形成而在基板双面形成纹理。接着，在加热到75℃的盐酸/过氧化氢混合溶液中进行洗净(参照图1(a))。
其次，在***氛围下，在870℃下使受光面彼此重叠的状态下进行40分钟热处理，形成磷扩散层(基底层)(参照图1(b))。以四探针法测定的结果，基底层的薄膜电阻为15Ω。
将此在1000℃、3小时氧氛围中热氧化后形成屏蔽(参照图1(c))。
将背面的屏蔽以激光开口(参照图1(d))。激光源使用Nd：YVO4的第二谐波。开口图案为周期1.2mm，宽幅约1mm的带状。
将此浸渍于80℃浓度24％的氢氧化钾(KOH)水溶液去除开口部的基底层(参照图1(e))。
其次，将基板以2枚一组在重叠的状态下载置于热处理炉，导入溴化硼(BBr3)与氧与氩的混合气体于1000℃下进行10分钟热处理。由此，形成射极层(参照图1(f))。此后，藉由浸渍于浓度25％的氟酸以去除表面玻璃及屏蔽。
其次，将基板以2枚一组在重叠的状态下载置于热处理炉，导入溴化硼(BBr3)与氧与氩的混合气体于1000℃下进行10分钟热处理。藉此，形成射极层(参照图1(f))。此后，通过浸渍于浓度25％的氟酸以去除表面玻璃及屏蔽。
其次，使用网版印刷机，将银膏印刷在基底层上并予以干燥。射极层上沿着前述氧化铝/氮化硅膜开口区域印刷而干燥(参照图1(h))。将此在780℃的空气氛围下予以烧成。由此，作为集电电极(指状电极)，于基底层上形成基底电极，于射极层上形成射极电极。
在该基板，使用网版印刷机、将绝缘材料图案状地印刷。作为绝缘材料，使用信越化学工业(股)公司制的聚硅氧。以200℃的带式炉使硬化5分钟。
最后，将低温硬化型的银膏，以正交于已设的指状电极的方式以网版印刷机直线状地印刷6支，使之于300℃的带式炉硬化30分钟、作成汇流条。
(实施例2)
于实施例1，直到激光开口为止都进行与实施例1同样的处理，不实施浸渍于80℃氢氧化钾(KOH)水溶液的步骤，硼扩散步骤以下进行与实施例1同样的处理，进行了太阳能电池的制作。
(实施例3)
于实施例1，直到激光开口、80℃氢氧化钾(KOH)水溶液浸渍步骤为止，进行与实施例1同样的处理之后，在溴化硼(BBr3)与氧与氩的混合气体氛围下，于1000℃把受光面彼此重叠的状态下进行10分钟热处理，进而在氧气氛围下在1000℃进行氧化处理，于开口部形成了硼扩散层及氧化硅膜100nm。根据25％氟酸浸渍的表面玻璃除去步骤以后，与实施例1同样地进行。
(实施例4)
对于硼掺杂{100}P型硅基板适用了本发明的方法。于基板两面形成纹理、洗净之后，将基板在作成2枚一组以重叠的状态载置于热处理炉，导入溴化硼(BBr3)与氧与氩的混合气体后于1000℃下进行10分钟热处理，接着在1000℃氧气氛围中热氧化3小时形成了屏蔽。
以激光开口背面的屏蔽后，浸渍于氢氧化钾(KOH)水溶液除去开口部的硼扩散层。
其次，在***氛围下，在870℃进行40分钟热处理，在开口部形成磷的扩散层。
氟酸浸渍除去表面的玻璃后，于双面形成了氮化硅膜。
电极形成步骤与实施例1同样地进行。
(实施例5)
于实施例4，直到双面形成氮化硅膜为止与实施例4同样地进行处理之后，电极形成时不实施射极电极接触区域的氮化硅膜开口而进行电极形成。
(比较例)
为了比较用途，进行了在基底层表面不具有纹理的太阳能电池的制作。
最初以70℃25％的氢氧化钾(KOH)水溶液蚀刻基板的切片损伤，洗净之后，使用CVD装置作为纹理屏蔽把氮化硅膜仅在单面成膜约50nm。
与实施例同样进行了纹理形成后，以25％氟酸水溶液除去氮化硅膜，进行了洗净。以目视确认了仅在单面被形成纹理。以下，由***的扩散步骤起，与实施例1同样地进行。
针对上述作法得到的实施例1～5以及比较例的太阳能电池的样本，采用山下电装(股)公司制太阳光仿真器于AM1.5频谱、照射强度100mW/cm2、25℃的条件下，测定电流电压特性且求出光电变换效率。所得到的结果的平均值显示于表1。
[表1]
如表1所示，与比较例相比，缩短了工序数目的实施例1变换效率很高。借着于基底电极下存在着纹理，改善基底层与电极的接触电阻，形状因子变高。此外，借着减少工序数目减少受到污染的机会，改善寿命也是一个因素。
实施例2与实施例1的变换效率约为同等。即使不实施开口后的蚀刻也可以显示高的变换效率。
实施例1，与实施例3的变换效率为同等。即使射极层形成后的氧化膜厚较薄，变换效率也不降低。
与比较例相比，实施例4变换效率很高。根据本发明的方法，于P型基板也可以显示出高的变换效率。
实施例5与实施例4的变换效率约为同等。P型基板的场合，通过基底电极接触部的纹理的存在，可以不开口背面保护膜而实现低接触电阻、高变换效率。
又，本发明并不以前述实施型态为限定。前述实施形态仅为例示，与本发明的申请专利范围所记载的技术思想具有实质上相同的构成，可以发挥同样的作用效果者，均被包含于本发明的技术范围。

Claims (15)

1.一种太阳能电池的制造方法，其特征为具有：
在具有第一导电型的半导体基板的两主表面形成凹凸的步骤，
在前述半导体基板的第一主表面，形成具有前述第一导电型，且具有比前述半导体基板更高的掺杂物浓度的基底层的步骤，
在该基底层上形成扩散屏蔽的步骤，
将前述扩散屏蔽图案状地除去，使除去的处所以外的扩散屏蔽残存的步骤，
在除去前述第一主表面之前述扩散屏蔽的处所，形成具有与前述第一导电型相反的导电型的第二导电型的射极层的步骤，
除去前述残存的扩散屏蔽的步骤，
于前述第一主表面上形成介电体膜的步骤，
于前述基底层上形成基底电极的步骤，以及
在前述射极层上形成射极电极的步骤。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其中，
在图案状地除去前述扩散屏蔽的步骤之后、且在形成前述射极层的步骤之前，将除去了前述扩散屏蔽的处所的半导体基板表面予以蚀刻。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其中，
使前述射极层形成后的该射极层上的氧化硅膜厚度为95nm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能电池的制造方法，其中，
前述第一导电型为P型，前述第二导电型为N型，于形成前述基底层的步骤，在形成前述基底层之际，同时于前述第一主表面上形成玻璃层，于形成前述扩散屏蔽的步骤，残留前述玻璃层的状态下在前述基底层上形成扩散屏蔽。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池的制造方法，其中，
前述第一导电型为P型，前述第二导电型为N型，前述介电体膜形成后，不除去该介电体膜而形成前述基底电极及前述射极电极。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能电池的制造方法，其中，
前述第一导电型为N型，前述第二导电型为P型，使形成前述介电体膜的步骤，为以覆盖前述基底层及前述射极层的方式形成氧化铝膜，于该氧化铝膜上形成氮化硅膜的步骤。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的太阳能电池的制造方法，其中，
于形成前述基底层的步骤，将前述基底层形成于前述第一主表面的全面。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的太阳能电池的制造方法，其中，
使前述凹凸为纹理(texture)。
9.一种太阳能电池，其特征在于：
具备具有第一导电型的半导体基板；于该基板的第一主表面，具备具有前述第一导电型，且具有比前述半导体基板更高的掺杂物浓度的基底层及与前述第一导电型相反的导电型的第二导电型的射极层；于前述基底层上及前述射极层上具备介电体膜，具备与前述基底层导电连接的基底电极，具备与前述射极层导电连接的射极电极；
至少于前述基底电极与前述基底层的接触接口，在前述半导体基板表面被形成凹凸，
于前述第一主表面上图案状地具有表面为平坦的凹部，前述射极层被形成于该凹部内表面。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，
前述第一导电型为N型，前述第二导电型为P型，前述介电体膜为氧化铝膜与氮化硅膜的层积构造，前述氧化铝膜与前述第一主表面相接。
11.根据权利要求9或10所述的太阳能电池，其中，
前述基底层及前述射极层邻接。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的太阳能电池，其中，
前述半导体基板的第二主表面被形成凹凸。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的太阳能电池，其中，
前述凹凸为纹理(texture)。
14.一种太阳能电池模块，其特征在于，
内藏权利要求9至13中任一项所述的太阳能电池。
15.一种太阳能光电发电***，其特征在于，
具有权利要求14所述的太阳能电池模块。
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