CN101174596A - 单晶硅太阳能电池的制造方法及单晶硅太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种单晶硅太阳能电池的制造方法，包含：将氢离子或稀有气体离子注入单晶硅基板的工序；对该单晶硅基板的离子注入面与透明绝缘性基板的表面之中的至少一方，进行表面活化处理的工序；以该进行表面活化处理后的面作为贴合面，来贴合该单晶硅基板的离子注入面与该透明绝缘性基板的工序；对该离子注入层施予冲击，机械性剥离该单晶硅基板，来形成单晶硅层的工序；以及在该单晶硅层的该剥离面侧，形成多个第二导电型的扩散区域，并制成在该单晶硅层的该剥离面，存在多个第一导电型区域和多个第二导电型区域的工序。由此提供一种单晶硅太阳能电池，将薄膜的光变换层制成结晶性高的单晶硅层，可提供作为透视型太阳能电池。

Description

单晶硅太阳能电池的制造方法及单晶硅太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种单晶硅太阳能电池的制造方法及单晶硅太阳能电池，特别是涉及一种在透明绝缘性基板上形成单晶硅层的单晶硅太阳能电池的制造方法及单晶硅太阳能电池。
背景技术
以硅作为主要原料的太阳能电池，根据其结晶性，分类成单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。其中，单晶硅太阳能电池，是利用线锯将由结晶提拉而形成的单晶晶锭切成晶片状，加工成100～200μm厚度的晶片，然后在此晶片上形成pn结、电极、保护膜等，制成太阳能电池板(电池单体)。
多晶硅，并不是利用结晶提拉，而是利用铸模使熔融金属硅结晶化而制造多晶晶锭，将此晶锭与单晶硅太阳能电池同样地利用线锯切成晶片状，同样地作成100～200μm厚度的晶片，然后与单晶硅基板同样形成pn结、电极、保护膜等，制成太阳能电池板。
非晶硅太阳能电池，例如是利用等离子体CVD法，将硅烷气体在气相中利用放电而分解，由此，在基板上形成非晶质的氢化硅膜，在此添加乙硼烷、膦等，作为掺杂气体，同时堆积，而同时进行pn结和成膜工序，形成电极、保护膜而作成太阳能电池。非晶硅太阳能电池，其非晶硅作为直接变换型，由于会吸收入射光，其光吸收系数比单晶与多晶硅的光吸收系数相比，大约高出一位数(高桥清、浜川圭弘、后川昭雄编着、「太阳光发电」、森北出版、1980、第233页)，因而与结晶硅的太阳能电池相比，具有下述优点，即，非晶硅层的厚度只要大约百分之一的膜厚也就是1μm左右便足够。近年来，太阳能电池的全球生产量，一年已超过十亿瓦特，预期今后生产量将进一步增加，对于可有效利用资源的薄膜非晶硅太阳能电池有极大的期待。
但是，非晶硅太阳能电池的制造中，原料是使用硅烷、乙硅烷等的高纯度气体原料，而且由于在等离子体CVD装置内，也有堆积在基板以外的地方，因此，其气体原料的有效利用率，并无法利用与结晶系太阳能电池所必须的膜厚的单纯的比较，来决定资源的有效利用率。另外，相对于结晶系太阳能电池的变换效率约15％左右，非晶硅太阳能电池约10％左右，再者，光照射下的输出特性劣化的问题依然存在。
对此，进行了利用结晶系硅材料来开发薄膜太阳能电池的各种尝试(高桥清、浜川圭弘、后川昭雄编着，「太阳光发电」，森北出版，1980年，217页)。例如于氧化铝基板、石墨基板等，利用三氯硅烷气体、四氯硅烷气体等堆积多晶薄膜。此堆积膜中的结晶缺陷多，仅依此则变换效率低，为提高变换效率，必然进行区域熔融以改善结晶性(例如参照日本专利公开公报特开2004-342909号)。但是，即使进行如此的区域熔融方法，也有结晶界面中的漏电流以及因寿命降低造成的长波长域中的光电流响应特性降低等的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而开发出来，其目的是提供一种单晶硅太阳能电池，是针对硅太阳能电池，为了有效地活用其原料(硅)而将光变换层制成薄膜，且变换特性优异，并且因光照射所造成的劣化少；因而提供一种可使用作为住宅等的采光窗材料，受光的可见光中的一部分可透过的透视型太阳能电池及其制造方法。
为了达成上述目的，本发明提供一种单晶硅太阳能电池的制造方法，是用以制造出在透明绝缘性基板上配置有作为光变换层的单晶硅层的单晶硅太阳能电池的方法，其特征为至少包含：准备透明绝缘性基板与第一导电型的单晶硅基板的工序；将氢离子或稀有气体离子中的至少一种，注入该单晶硅基板，来形成离子注入层的工序；对该单晶硅基板的离子注入面与该透明绝缘性基板的至少其中一方的表面之中的至少一方，进行表面活化处理的工序；以该进行表面活化处理后的面作为贴合面，来贴合该单晶硅基板的离子注入面与该透明绝缘性基板的工序；对该离子注入层施予冲击，机械性剥离该单晶硅基板，来形成单晶硅层的工序；在该单晶硅层的该剥离面侧，形成多个与该第一导电型相异的导电型也就是第二导电型的扩散区域，至少在面方向形成多个pn结，并制成在该单晶硅层的该剥离面，存在多个第一导电型区域和多个第二导电型区域的工序；在该单晶硅层的该多个第一导电型区域上，分别形成多个第一个别电极，而在该多个第二导电型区域上，分别形成多个第二个别电极的工序；以及形成用以连结该多个第一个别电极的第一集电电极与用以连结该多个第二个别电极的第二集电电极的工序。
通过包含如此工序的单晶硅太阳能电池的制造方法，即可制造出在透明绝缘性基板上配置单晶硅层来作为光变换层的单晶硅太阳能电池。
又，因单晶硅基板与透明绝缘性基板是在表面活化处理后进行贴合，所以可牢固地贴合两者。因此，即使不施以提高结合力的高温热处理，也可充分地牢固接合。另外，因接合面如此地牢固接合，可于之后对离子注入层施以冲击，机械性剥离单晶硅基板，而在透明绝缘性基板上形成薄的单晶硅层。因此，即使不进行剥离的热处理，也可将单晶硅层薄膜化。
而且，若通过包含如此工序的单晶硅太阳能电池的制造方法，通过进行从单晶硅基板剥离以形成作为光变换层的单晶硅层，可提高该单晶硅层的结晶性。其结果，可提高太阳能电池的变换效率。
又，不通过加热而通过机械性剥离来进行用以形成单晶硅层的单晶硅基板的剥离，因此，可抑制于光变换层发生因热膨胀率相异所造成的龟裂、缺陷等。
又，由于制成薄硅层的薄膜太阳能电池，可节约、有效利用硅原料。
又，由于只在光变换层的一侧形成用以取出电能的电极，所以能够制成电能取出容易的单晶硅太阳能电池。
此情况，该表面活化处理，可设为等离子体处理或臭氧处理的至少其中一种。
如此，若将表面活化处理，设为等离子体处理或臭氧处理的至少其中一种，则能够容易地进行表面活化。
又，上述透明绝缘性基板可为石英玻璃、结晶化玻璃、硼硅酸玻璃、以及碱石灰玻璃中的任一种。
如此，透明绝缘性基板若为石英玻璃、结晶化玻璃、硼硅酸玻璃、以及碱石灰玻璃中的任一种，这些玻璃为光学特性良好的透明绝缘性基板，可容易制造出透视型单晶硅太阳能电池。又，所制造的单晶硅太阳能电池容易与已有的窗玻璃等置换。
再者，优选上述离子注入的深度为距离子注入面0.1μm以上、5μm以下。
如此，离子注入的深度为距离子注入面0.1μm以上、5μm以下，由此，作为所制造的单晶硅太阳能电池的光变换层的单晶硅层的厚度，约可为0.1μm以上、5μm以下。而且，若为具有如此厚度的单晶硅层的单晶硅太阳能电池，薄膜单晶硅太阳能电池可获得实用的效率，且可节约硅原料的使用量。又，若为具有如此厚度的单晶硅层的单晶硅太阳能电池，则可确实地透过一部分的可见光。
又，本发明提供一种单晶硅太阳能电池，是上述任一种单晶硅太阳能电池的制造方法制造出来的单晶硅太阳能电池。
如此，若是根据上述任一单晶硅太阳能电池的制造方法制造出来的单晶硅太阳能电池，则通过进行从单晶硅基板剥离以形成作为光变换层的单晶硅层，不通过加热而是通过机械性剥离来进行形成单晶硅层的单晶硅基板的剥离，所以可作出结晶性高的单晶硅层。因此，与膜厚相较，可作出变换效率高的薄膜太阳能电池。又，因为是单晶硅层的厚度薄的薄膜太阳能电池，故可有效利用硅原料。
又，本发明提供一种单晶硅太阳能电池，其特征为：
是至少积层透明绝缘性基板与单晶硅层；该单晶硅层，在该透明绝缘性基板侧的面的相反侧的面，形成多个第一导电型区域和第二导电型区域，至少在面方向，形成多个pn结；在该单晶硅层的该多个第一导电型区域上，分别形成多个第一个别电极；在该多个第二导电型区域上，分别形成多个第二个别电极；并形成有用以连结该多个第一个别电极的第一集电电极以及用以连结该多个第二个别电极的第二集电电极。
如此，若为一种单晶硅太阳能电池，其至少积层透明绝缘性基板与单晶硅层；该单晶硅层，在该透明绝缘性基板侧的面的相反侧的面，形成多个第一导电型区域和第二导电型区域，至少在面方向，形成多个pn结；在该单晶硅层的该多个第一导电型区域上，分别形成多个第一个别电极；在该多个第二导电型区域上，分别形成多个第二个别电极；并形成有用以连结该多个第一个别电极的第一集电电极以及用以连结该多个第二个别电极的第二集电电极。则成为在透明绝缘性基板上配置有光变换层的硅太阳能电池，由于是以单晶硅层作为光变换层的太阳能电池，因此，与膜厚相较，可制成变换效率高的太阳能电池。又，用以从光变换层取出电能的电极，只形成在光变换层的一侧面，容易取出电能。
此时，优选上述透明绝缘性基板为石英玻璃、结晶化玻璃、硼硅酸玻璃、以及碱石灰玻璃中的任一种。
如此，透明绝缘性基板若为石英玻璃、结晶化玻璃、硼硅酸玻璃、以及碱石灰玻璃中的任一种，因这些玻璃为光学特性良好的透明绝缘性基板，所以可制造出透明度高的透视型单晶硅太阳能电池。又，所制造的单晶硅太阳能电池容易与已有的窗玻璃等置换。
又，优选上述单晶硅层的膜厚为0.1μm以上、5μm以下。
如此，若单晶硅层的膜厚为0.1μm以上、5μm以下，则薄膜单晶硅太阳能电池可获得实用的效率，且可节约硅原料的使用量。又，若为具有如此厚度的单晶硅层的单晶硅太阳能电池，则可确实地透过一部分的可见光。
再者，优选上述任一单晶硅太阳能电池，从一侧面来看时可透视另一侧面。
如此，若为从一侧面来看时可透视另一侧面的透明太阳能电池，则可与已有的窗玻璃等置换，可适应于各种各样的情形。
若根据本发明的单晶硅太阳能电池的制造方法，则可制造出一种透视型薄膜太阳能电池，其将结晶性良好、变换效率高的单晶硅层作为光变换层。又，由于只在光变换层的一侧面形成用以取出电能的电极，而能够作出一种电能取出容易的单晶硅太阳能电池。
又，若根据本发明的单晶硅太阳能电池，则为于透明绝缘性基板上配置光变换层的硅太阳能电池中，以单晶硅层作为光变换层的太阳能电池，因此，与膜厚相较，可制成变换效率高的太阳能电池。
附图说明
图1是表示本发明的单晶硅太阳能电池的制造方法的一例的工序图。
图2是示意性地表示本发明的单晶硅太阳能电池的一例的概要剖面图。
其中，附图标记说明如下：
11：单晶硅基板    12：透明绝缘性基板
13：离子注入面       14：离子注入层
17：单晶硅层         21：第一导电型区域
22：第二导电型区域   23：第一个别电极
24：第二个别电极     25：第一集电电极
26：第二集电电极     31：单晶硅太阳能电池
具体实施方式
如上所述，即使是可节约硅原料的薄膜太阳能电池中，也更追求高的变换效率，因此，不但采用结晶系太阳能电池，且再进一步追求结晶性的改善。
对此，本发明人发现，将单晶硅基板贴合于透明绝缘性基板后，通过将该单晶硅基板薄膜化，可提高作为光变换层的硅层的结晶性。并且，也想出在单晶硅基板与透明绝缘性基板贴合前，通过使两者的表面活化，即使不进行高温热处理，也可提高接合强度，另外，剥离时进行机械性的剥离，因未经高温热处理而剥离，所以可保持单晶硅层的良好结晶性。又，发现当将此种薄膜的单晶硅层作为光变换层时，相对于受光面，并不一定需要使pn结界面平行地形成，也可以将pn结界面相对于受光面，形成于垂直方向，来作出用以取出光致电能的结构。又，若为如此的薄膜太阳能电池，即可使用作为住宅的窗材料，从一表面侧来看时可透视另一表面侧，也即，可作成透视型太阳能电池，进而完成本发明。
以下，具体地说明有关本发明的实施方式，但是本发明并未被限定于这些实施方式。
图1是表示本发明的单晶硅太阳能电池的制造方法的一例的工序图。
首先，准备单晶硅基板11与透明绝缘性基板12(工序a)。
作为单晶硅基板，并没有特别限定，例如能够采用一种基板，其是将由切克劳斯基法育成的单晶加以切片而得到，例如其直径为100～300mm、导电型为p型或n型、电阻率为0.1-20Ω.cm程度。
又，透明绝缘性基板，可以选择石英玻璃、结晶化玻璃、硼硅酸玻璃、碱石灰玻璃等。虽然并不限定于这些材料，但是若考虑透明性、可代替窗玻璃材料性，优选为上述的玻璃材料。又，在将透明绝缘性基板设为广泛使用的碱石灰玻璃来作为玻璃材料时，在其表面上，也可以通过浸涂法形成氧化硅皮膜或氧化锡皮膜(奈塞(nesa)膜)等。这些皮膜具有防止碱石灰玻璃中的碱金属成分向表面溶解析出与扩散的缓冲膜的功能，所以是优选的。
并且，单晶硅基板11与透明绝缘性基板12，在后述的工序d的贴合工序时，为了提高相互之间的接合强度，优选为至少将分别要贴合在一起的表面充分地平坦化。如此的高平坦度的表面，例如能够通过研磨等的手段使表面平坦化来实现。
接着，将氢离子或稀有气体离子的至少其中一种，注入单晶硅基板11，形成离子注入层14(工序b)。
例如，将单晶硅基板的温度设成200-450℃，并以一注入能量，从其表面13注入规定剂量的氢离子或稀有气体离子的至少其中一种，此注入能量能够在对应单晶硅层的厚度的深度，例如在0.1-5μm以下的深度，形成离子注入层14。此情况，由于氢离子质量轻，在相同的加速能量下，可以从离子注入面13更深地注入，所以特别理想。
氢离子的电荷，可以是正或负电荷的任一种，除了原子离子以外，也可以是氢气离子。稀有气体离子的情况，其电荷也可以是正或负电荷的任一种。
又，如在单晶硅基板的表面，预先形成薄的硅氧化膜等的绝缘膜，通过此膜来进行离子注入，可以得到一种可抑制注入离子的穿隧效应(channelling)的效果。
接着，在单晶硅基板11的离子注入面13和透明绝缘性基板12的至少其中一方的表面之中的至少一面，进行表面活化处理(工序c)。
此表面活化处理，是为了在次一工序d的贴合工序中，牢固贴合单晶硅基板11与透明绝缘基板12，其目的在于对要贴合侧的表面(在单晶硅基板11，是离子注入面13)，进行活化处理。又，其方法并没有特别限定，但可通过等离子体处理或臭氧处理的至少其中一种，适当地进行。
以等离子体进行处理时，于真空气室中载置以RCA洗净法等洗净后的单晶硅基板11及/或透明绝缘性基板12，导入等离子体用气体后，于约100W的高频等离子体中曝露约5～10秒，至少将要在工序d中贴合侧的表面，也就是单晶硅基板11的离子注入面13、透明绝缘性基板12的任一方的主表面，进行等离子体处理。等离子体用气体并无特别限定，处理单晶硅基板时，在氧化表面的情况，可采用氧的等离子体，而在不进行氧化的情况，可采用氢气、氩气、或这些的混合气体，或是氢气与氦气的混合气体。处理透明绝缘性基板时，则可以采用任一种气体。
以臭氧进行处理时，于导入大气的气室中载置以RCA洗净法等洗净后的单晶硅基板11及/或透明绝缘性基板12，导入氮气、氩气等的等离子体用气体后，产生高频等离子体，将大气中的氧变换为臭氧，至少将上述要进行表面活化处理的表面，进行臭氧处理。等离子体处理与臭氧处理可进行任一种或两种皆进行。
通过此等离子体处理、臭氧处理等的表面活化处理，氧化除去单晶硅基板11及/或透明绝缘性基板12表面上的有机物，并增加表面的氢氧基而活化。单晶硅基板11和透明绝缘性基板12的表面，两者皆进行此表面活化处理更为优选，也可以仅其中一方进行。
接着，以在上述工序c中已经进行表面活化处理后的面作为贴合面，来贴合单晶硅基板11的离子注入面13与透明绝缘性基板12的表面(工序d)。
在工序c中，单晶硅基板的离子注入面13或透明绝缘性基板12的表面中的至少一方，经表面活化处理，因此，两者例如于减压或常压下，从室温至约250℃，优选是以约为室温的温度下，仅使其粘结，便能以可承受其后的工序中的机械性剥离的强度，牢固地接合。
此贴合工序是于室温至约250℃左右为止的温度条件下进行，不进行300℃以上的热处理。如单晶硅基板11与透明绝缘性基板12于贴合状态下，进行300℃以上的高温热处理，则因两者的热膨胀系数相异，可能会发生热歪曲、裂痕、剥离等。如此，相同地，直到下述工序e的单晶硅基板11的剥离转印结束为止，不进行300℃以上的高温热处理。
接着，对离子注入层14施予冲击，机械性剥离上述单晶硅基板11，作成单晶硅层17(工序e)。
在本发明中，由于是对离子注入层施予冲击来进行机械性剥离，因此没有伴随加热发生热歪曲、裂痕、剥离等的可能性。对离子注入层施予冲击的方法，例如，可连续或间歇地对接合的晶片的侧面，以气体、液体等的流体喷吹，但是对于通过冲击产生机械性剥离的方法并无特别限定。
又，单晶硅基板的机械性剥离时，以于透明绝缘性基板的背面粘结第一辅助基板，并于上述单晶硅基板的背面粘结第二辅助基板，来进行单晶硅基板的剥离为优选。若如此地利用辅助基板来进行机械性剥离，可防止剥离转印的硅单晶层17发生因弯曲造成微小的龟裂以及因此造成的结晶缺陷，防止太阳能电池的变换效率降低。两者的基板厚度薄，为约1mm以下时，此方法的效果显著。例如，透明绝缘性基板为碱石灰玻璃，厚0.7mm时，以同样的碱石灰玻璃作为辅助基板，其总计厚度设成1mm以上，来进行剥离。
又，进行单晶硅基板的剥离转印之后，也可以进行热处理，以修复单晶硅层17的表面附近的离子注入损伤。此时，由于单晶硅基板11已经被剥离转印，而成为薄膜的单晶硅层17，所以即使以300℃以上的温度来进行表面附近的局部热处理，也几乎不会导致龟裂或是伴随着此龟裂而造成的缺陷。又，此处理在以后的工序中也是同样的。
接着，在单晶硅层17的剥离面侧，形成多个第二导电型的扩散区域22，其导电型是与在工序a中所准备的单晶硅基板的导电型也就是第一导电型相异。此时，至少在面方向形成多个pn结(pn结界面的法线，至少具有朝向单晶硅层17的面方向的成分)，使得在单晶硅层17的剥离面部，存在多个第一导电型区域21和多个第二导电型区域22(工序f)。
在工序a所准备的单晶硅基板11是p型单晶硅的情况，第一导电型是p型，并形成n型扩散区域来作为第二导电型。另一方面，单晶硅基板11是n型单晶硅的情况，第一导电型是n型，并形成p型扩散区域来作为第二导电型。多个第二导电型的扩散区域的具体的形成方法，例如能够以下述的方式进行。在工序a所准备的单晶硅基板11是p型的情况，在单晶硅层17的表面，利用离子注入法将磷元素离子注入多个区域(例如多个并行线状的区域)，然后对此处进行闪光灯退火、或是照射在单晶硅层表面中的吸收系数高的紫外线、深紫外线的激光，进行施体(donor)的活化处理，能够形成多个pn结。此时，为了不使多个n型扩散区域重迭而成为单一的区域，优选为适当地调节离子注入量、扩散温度与扩散时间等。又，如此的多个pn结的形成，也可以先作成糊状的组合物(含有形成施体的磷)，并通过网版印刷法等，将此组合物涂布在单晶硅层17表面上的多个区域(例如多个并行线状的区域)，然后通过闪光灯退火、或是照射在单晶硅层表面中的吸收系数高的紫外线、深紫外线的激光、或是利用红外线加热炉等，来进行该组合物的扩散与活性化处理。
另外，第二导电型区域22，也可以形成到达至单晶硅层17的与透明绝缘性基板12的接合界面为止。
又，形成多个第二导电型的扩散区域，另一方面，在该多个第二导电型的扩散区域之间，也可以形成第一导电型的高浓度扩散区域。例如，在上述p型硅基板的多个区域，扩散磷等，形成n型扩散区域的情况，也可以通过同样的手段，将硼等的用以形成受体(acceptor)的元素，扩散在上述多个n型扩散区域之间，并进行活化处理，来形成多个p+区域。
接着，在单晶硅层17的多个第一导电型区域21上，分别形成多个第一个别电极23，而在多个第二导电型区域22上，分别形成多个第二个别电极24(工序g)。
例如，在单晶硅层17的表面上，使用金属或透明导电性材料，通过真空蒸镀法或化学合成溅镀法等，在多个第一导电型区域21上，分别形成多个第一个别电极23，而在多个第二导电型区域22上，分别形成多个第二个别电极24。又，也可以是通过上述印刷法等，将含有金属等的糊状的个别电极形成用组合物(浆料)，涂布在上述规定的区域，然后通过热处理使其固化的方法等，能够采用各种公知的方法。
另外，此时，使第一个别电极23不会接合在第二导电型区域22上，并使第二个别电极24不会接合在第一导电型区域21上。
另外，工序f的扩散区域形成工序和工序g的个别电极形成工序，能够以下述的方式，同时进行。也即，也可以作成通过印刷法或喷墨法，将含有掺杂剂(成为施体或受体)材料的电极形成用组合物，涂布在规定的区域，然后通过热处理，使多个电极固化形成，并使掺杂剂扩散的形态。此情形的热处理，能够通过闪光灯退火、或是照射在单晶硅层表面中的吸收系数高的紫外线、深紫外线的激光、或是利用红外线加热炉等来进行。
又，作为透过型的本发明的太阳能电池，当从一侧面来看时，为了可以透视另一侧面，个别电极形成用组合物的各个涂布间隔，优选为设成10μm以上，更优选为设成100μm以上。本发明的单晶硅层17，并没有结晶界面，光生成载体的移动度与寿命，与通常的单晶硅基板相等，所以可以将个别电极形成用组合物的间隔，扩张成比多晶硅薄膜与非晶硅薄膜的间隔宽，这也将有助于提高本发明的太阳能电池的可见光透过性。
接着，形成用以连接多个第一个别电极23的第一集电电极25、以及形成用以连接多个第二个别电极24的第二集电电极26(工序h)。
此时的接线方式并没有特别地限定，第一集电电极25是制成不会接触第二导电型区域22和第二个别电极24等；第二集电电极26是制成不会接触第一导电型区域21和第一个别电极23等。
利用如此地形成第一集电电极25和第二集电电极26，能够有效率地取出由多个第一个别电极23、第二个别电极24所收集的电子与空穴。
又，形成以上的各种电极之后，也可以在单晶硅层17上，进一步形成氮化硅等的保护膜等。
而且，通过工序a～h制造出来的单晶硅太阳能电池，在制造时，不会发生热歪曲、剥离、裂痕等，厚度薄且具有良好的膜厚均匀性，结晶性优异，是在透明绝缘性基板上具有单晶硅层的单晶硅太阳能电池31。
另外，在工序e中，将单晶硅层17剥离转印后的残留的单晶硅基板，通过研磨剥离后的粗面与离子注入层，进行平滑化与除去处理，并进行重复的离子注入处理，由此可以再度作为单晶硅基板11来使用。本发明的单晶硅太阳能电池的制造方法，在从离子注入工序至剥离工序，由于不需要将单晶硅基板加热至300℃以上，所以氧诱导缺陷不会有被导入单晶硅基板中的可能性。因此，在最初使用厚度比1mm小的单晶硅基板的情况，将单晶硅层17的膜厚设为5μm时，可以剥离转印100次以上。
通过此种制造方法制造出来的单晶硅太阳能电池31，示意性地如图2所示，依次积层透明绝缘性基板12(石英玻璃、结晶化玻璃、硼硅酸玻璃、碱石灰玻璃等)和单晶硅层17；单晶硅层17，是在透明绝缘性基板12侧的面的相反侧的面(剥离面)侧，形成多个第一导电型区域21和多个第二导电型区域22，并至少在面方向，形成多个pn结(pn结界面的法线，至少具有朝向单晶硅层17的面方向的成分)，且在单晶硅层17的多个第一导电型区域21上，分别形成多个第一个别电极23，而在多个第二导电型区域22上，分别形成多个第二个别电极24，并形成有用以连结多个第一个别电极23的第一集电电极25以及用以连结多个第二个别电极24的第二集电电极26。
单晶硅层17，若是0.1μm以上5μm以下，作为薄膜单晶硅太阳能电池，可以得到实用的效率，并能充分地节约所使用的硅原料的量。又，若是具有此种厚度的单晶硅层的单晶硅太阳能电池，则能够确实地使一部份可见光透过而成为透明。
又，本发明的单晶硅太阳能电池31，能够作成当从一侧面来看时，可以透视另一侧面，此情况，受光面可以是透明绝缘性基板12侧和已形成有各种电极的面侧的任一方。
实施例
准备一单晶硅基板来作为单晶硅基板11，其一侧面经镜面研磨、直径200mm(8英寸)、结晶面(100)、p型、电阻率15Ω.cm。又，准备直径200mm(8英寸)、厚2.5mm的石英玻璃基板来作为透明绝缘性基板12(工序a)。另外，两者的基板表面是通过化学机械研磨(CMP)进行研磨，并以在原子力显微镜(Atomic Force Microscope；AFM)10μm×10μm的扫描下，可以获得平均粗度0.3nm以下的镜面的方式，来进行研磨。
接着，以加速电压350keV、剂量1.0×1017/cm2的条件，将氢阳离子注入单晶硅基板11的已进行上述研磨的表面(工序b)。离子注入层14的深度距离子注入面13约3μm。
接着，对于单晶硅基板11的离子注入面13与石英玻璃基板12的已进行上述研磨的表面，通过减压等离子体法，曝露于氮等离子体中15秒，进行表面活化处理(工序c)。
接着，将进行上述表面活化处理后的表面，作为贴合面，牢固地贴合单晶硅基板11与石英玻璃基板12(工序d)。贴合后，使用洁净炉，在大气气氛中，以180℃的温度，进行16小时的贴合热处理。
之后，恢复成室温，于接合界面附近，以高压氮气喷吹后，从该喷吹面开始剥离，进行剥起单晶硅基板的机械性剥离(工序e)。此时，使辅助基板从背面吸住单晶硅基板与石英玻璃基板后，进行剥离。又，通过闪光灯退火法，以表面瞬间成为700℃以上的条件照射剥离转印后的单晶硅基板，来修复氢注入损伤。
通过网版印刷法，将以包含磷玻璃的乙二醇乙醚作为增粘剂的扩散用浆料，以1mm间隔，涂布于单晶硅层17的表面，形成线宽50μm的图案。将此以闪光灯进行照射使其表面瞬间成为600℃以上，形成约0.2μm接合深度的多个n型扩散区域(工序f)。由此，在单晶硅层17的表面，交互地存在p型区域21和n型区域22，而在面方向形成多个pn结。
以氢氟酸以及丙酮、异丙醇，除去、洗净此扩散浆料后，通过真空蒸镀法与图案成形法，以银作为电极材料，在多个p型区域21上，分别形成第一个别电极23，而在多个n型区域22上，分别形成第二个别电极24(工序g)。
之后，更以银作为电极材料，分别使用金属屏蔽，通过真空蒸镀法，形成第一集电电极25，来连结多个第一个别电极23，并形成第二集电电极26，来连结多个第二个别电极24(工序h)。之后，在除了取出电极部分的表面上，通过反应性溅镀法形成氮化硅的保护皮膜。
如此，如图2所示，制造出一种薄膜单晶硅太阳能电池31，积层透明绝缘性基板和透明接着层，单晶硅层，在透明接着层侧的面的相反侧的面，形成多个p型区域和n型区域，至少在面方向，形成多个pn结；在单晶硅层的多个p型区域上，分别形成多个第一个别电极；在多个n型区域上，分别形成多个第二个别电极；并形成有用以连结多个第一个别电极的第一集电电极以及用以连结多个第二个别电极的第二集电电极。
对如此地制造出来的单晶硅太阳能电池，以太阳光模拟仪照射光谱AM1.5、100mW/cm2的光，求取变换效率。其变换效率为8.5％，未随时间发生变化。
又，透过此太阳能电池，晴天时的白天中，可将室外的光线引入，目视室外时，可看见室外的情况。
并且，本发明不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为例示。与本发明的权利要求中记载的技术思想，实质上具有相同的构成，产生相同的效果的实施方式，不论为如何的方式，皆应包含于本发明的技术思想的范围内。

Claims (15)

1.一种单晶硅太阳能电池的制造方法，是用以制造出在透明绝缘性基板上配置有作为光变换层的单晶硅层的单晶硅太阳能电池的方法，其特征为至少包含：
准备透明绝缘性基板与第一导电型的单晶硅基板的工序；
将氢离子或稀有气体离子中的至少一种，注入该单晶硅基板，来形成离子注入层的工序；
对该单晶硅基板的离子注入面与该透明绝缘性基板的至少一个表面之中的至少一方，进行表面活化处理的工序；
以该进行表面活化处理后的面作为贴合面，来贴合该单晶硅基板的离子注入面与该透明绝缘性基板的工序；
对该离子注入层施予冲击，机械地剥离该单晶硅基板，来形成单晶硅层的工序；
在该单晶硅层的该剥离面侧，形成多个与该第一导电型相异的导电型即第二导电型的扩散区域，至少在面方向上形成多个pn结，并制成在该单晶硅层的该剥离面，存在多个第一导电型区域和多个第二导电型区域的工序；
在该单晶硅层的该多个第一导电型区域上，分别形成多个第一个别电极，而在该多个第二导电型区域上，分别形成多个第二个别电极的工序；以及
形成用以连结该多个第一个别电极的第一集电电极与用以连结该多个第二个别电极的第二集电电极的工序。
2.如权利要求1所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，该表面活化处理，是等离子体处理或臭氧处理中的至少一种。
3.如权利要求1所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，该透明绝缘性基板为石英玻璃、结晶化玻璃、硼硅酸玻璃、以及碱石灰玻璃中的任一种。
4.如权利要求2所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，该透明绝缘性基板为石英玻璃、结晶化玻璃、硼硅酸玻璃、以及碱石灰玻璃中的任一种。
5.如权利要求1所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，该离子注入的深度为距离子注入面0.1μm以上、5μm以下。
6.如权利要求2所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，该离子注入的深度为距离子注入面0.1μm以上、5μm以下。
7.如权利要求3所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，该离子注入的深度为距离子注入面0.1μm以上、5μm以下。
8.如权利要求4所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，该离子注入的深度为距离子注入面0.1μm以上、5μm以下。
9.一种单晶硅太阳能电池，是根据权利要求1～8中任一项所述的单晶硅太阳能电池的制造方法制造而成。
10.如权利要求9所述的单晶硅太阳能电池，其中，该单晶硅太阳能电池可从一侧面透视另一侧面。
11.一种单晶硅太阳能电池，其特征为：
是至少积层透明绝缘性基板与单晶硅层；该单晶硅层，在该透明绝缘性基板侧的面的相反侧的面，形成多个第一导电型区域和第二导电型区域，至少在面方向上，形成多个pn结；在该单晶硅层的该多个第一导电型区域上，分别形成多个第一个别电极；在该多个第二导电型区域上，分别形成多个第二个别电极；并形成有用以连结该多个第一个别电极的第一集电电极以及用以连结该多个第二个别电极的第二集电电极。
12.如权利要求11所述的单晶硅太阳能电池，其中，该透明绝缘性基板为石英玻璃、结晶化玻璃、硼硅酸玻璃、以及碱石灰玻璃中的任一种。
13.如权利要求11所述的单晶硅太阳能电池，其中，该单晶硅层的膜厚为0.1μm以上、5μm以下。
14.如权利要求12所述的单晶硅太阳能电池，其中，该单晶硅层的膜厚为0.1μm以上、5μm以下。
15.如权利要求11～14中任一项所述的单晶硅太阳能电池，其中，该单晶硅太阳能电池可从一侧面透视另一侧面。
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