CN101188258B - 单结晶硅太阳能电池的制造方法及单结晶硅太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单结晶硅太阳能电池的制造方法及单结晶硅太阳能电池，该方法包含：将氢离子或稀有气体离子注入单结晶硅基板的工艺；对单结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性化处理的工艺；以进行表面活性化处理后的面作为贴合面，来贴合单结晶硅基板的离子注入面与透明绝缘性基板的工艺；对离子注入层施予冲击，机械性剥离单结晶硅基板，来形成单结晶硅层的工艺；在单结晶硅层的剥离面侧形成多个第二导电型的扩散区域，并作成在单结晶硅层的剥离面存在多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的工艺；以及形成覆盖多个第一与第二导电型区域的光反射膜工艺。由此可以提供一种光封闭型单结晶硅太阳能电池。

Description

单结晶硅太阳能电池的制造方法及单结晶硅太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种单结晶硅太阳能电池的制造方法及单结晶硅太阳能电池。 
背景技术
以硅作为主要原料的太阳能电池，根据其结晶性，分类成单结晶硅太阳能电池、多结晶硅太阳能电池、非晶质硅太阳能电池。其中，单结晶硅太阳能电池，是利用线锯将由结晶提拉而形成的单结晶晶锭切成晶片状，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，作成太阳能电池板(电池单体)。 
多结晶硅，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结晶晶锭，将此晶锭与单结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～μm厚度的晶片，然后与单结晶硅基板同样形成pn结、电极、保护膜等，作成太阳能电池板。 
非晶质硅太阳能电池，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，藉此，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p接合和成膜工艺，形成电极、保护膜而作成太阳能电池板。非晶质硅太阳能电池，其非晶质硅作为直接变换型，由于会吸收入射光，其光吸收系数比单结晶与多结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，具有非晶质硅层的厚度只要大约百分之一的膜厚也就是1μm左右便足够的优点。近年来，太阳能电池的全球生产量，一年已超过十亿瓦特，预期今后生产量更增加，对于可有效利用资源的薄膜非晶质硅太阳能电池有极大的期待。 
但是，非晶质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，非晶质硅太阳能电池约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结晶的薄膜。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，必要进行带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，即使进行如此的带域熔融方法，也有结晶粒界中的漏电流以及因寿命降低造成的长波长区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点而开发出来，其目的是针对硅太阳能电池，将谋求原料(硅)的有效活用同时变换性优异且因光照射所造成的劣化少的薄膜单结晶硅太阳能电池，作成具有能尽量提高效率(与相同膜厚比较)的光封闭型构造的太阳能电池；以及提供一种该太阳能电池的制造方法。 
为了达到上述目的，本发明提供一种单结晶硅太阳能电池的制造方法，是用以制造出其光反射膜、作为光变换层的单结晶硅层、和透明绝缘性基板被沉积在一起，并以上述透明绝缘性基板侧作为受光面的单结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结晶硅基板的工艺；将氢离子或稀有气体离子的至少其中一种，注入上述单结晶硅基板，来形成离子注入层的工艺；对上述单结晶硅基板的离子注入面与上述透明绝缘性基板的至少其中一方的表面之中的至少一方，进行表面活性化处理的工艺；以上述进行表面活性化处理后的面作为贴合面，来贴合上述单结晶硅基板的离子注入面与上述透明绝缘性基板的工艺；于上述透明绝缘性基板的背面密接第一辅助基板，并于上述单结晶硅基板的背面密接第二辅助基板，对上述离子注入层施予冲击，机械性剥离上述单结晶硅基板，来形成 单结晶硅层的工艺；在上述单结晶硅层的上述剥离面侧，形成多个与上述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，并作成在上述单结晶硅层的上述剥离面，存在多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的工艺；在上述单结晶硅层的上述多个第一导电型区域上，分别形成多个第一个别电极，而在上述多个第二导电型区域上，分别形成多个第二个别电极的工艺；形成用以连接上述多个第一个别电极的第一集电电极与用以连接上述多个第二个别电极的第二集电电极的工艺；以及形成用以覆盖上述多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的光反射膜的工艺。 
为了达到上述目的，本发明提供一种单结晶硅太阳能电池的制造方法，是用以制造出其光反射膜、作为光变换层的单结晶硅层、和透明绝缘性基板被沉积在一起，并以上述透明绝缘性基板侧作为受光面的单结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结晶硅基板的工艺；将氢离子或稀有气体离子的至少其中一种，注入上述单结晶硅基板，来形成离子注入层的工艺；对上述单结晶硅基板的离子注入面与上述透明绝缘性基板的至少其中一方的表面之中的至少一方，进行表面活性化处理的工艺；以上述进行表面活性化处理后的面作为贴合面，来贴合上述单结晶硅基板的离子注入面与上述透明绝缘性基板的工艺；对上述离子注入层施予冲击，在室温下机械性剥离上述单结晶硅基板，来形成单结晶硅层的工艺；在上述单结晶硅层的上述剥离面侧，形成多个与上述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，并作成在上述单结晶硅层的上述剥离面存在多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的工艺；在上述单结晶硅层的上述多个第一导电型区域上分别形成多个第一个别电极，而在上述多个第二导电型区域上分别形成多个第二个别电极的工艺；形成用以连接上述多个第一个别电极的第一集电电极与用以连接上述多个第二个别电极的第二集电电极的工艺；以及形成用以覆盖上述多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的光反射膜的工艺。 
通过包含如此工艺的单结晶硅太阳能电池的制造方法，即可制造出一种薄膜单结晶硅太阳能电池，具有作为光变换层的薄膜单结晶硅层，并作成在  其受光面的相反侧具有光反射膜的光封闭型构造。此薄膜单结晶硅太阳能电池，由于是将光变换层设成单结晶硅层的太阳能电池，所以在相同膜厚的情况，变换效率高，并能作成一种因光照射所造成的劣化少的太阳能电池。 
而且，若根据包含如此的工艺的单结晶硅太阳能电池的制造方法，由于是通过将单结晶硅基板剥离来形成作为光变换层的单结晶硅层，所以能够提高该单结晶硅层的结晶性。结果，能够更提高太阳能电池的变换效率。 
此外，因单结晶硅基板与透明绝缘性基板是在表面活性化处理后进行贴合，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，机械性剥离单结晶硅基板，而在透明绝缘性基板上形成薄的单结晶硅层。因此，即使不进行剥离的热处理，也可将单结晶硅层作成薄膜化。 
此外，不通过加热而通过机械性剥离来进行用以形成单结晶硅层的单结晶硅基板的剥离，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。 
此外，由于作成薄硅层的薄膜太阳能电池，可节约、有效利用硅原料。 
此外，由于没有在受光面侧形成电极，所以能更提高作为光变换层的单结晶硅层中的光吸收效率，结果，能更提高作为太阳能电池的变换效率。 
此情况，该表面活性化处理，优选为设为等离子体处理或臭氧处理的至少其中一种。 
如此，若将表面活性化处理，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性化，因而能够牢固地贴合单结晶硅基板与透明绝缘性基板。 
此外，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，可容易制造出其受光面侧为透明的光封闭型薄膜单结晶硅太阳能电池。 
此外，上述透明绝缘性基板，优选为作成在其内部或与上述单结晶硅基板贴合面的相反侧的面具有光散射性。 
如此，若将透明绝缘性基板作成在其内部或与上述单结晶硅基板贴合面的相反侧的面具有光散射性，则入射至作为光变换层的单结晶硅层中的光的路径长度，能够更加地延长，而能够制造出一种具有光封闭型构造的薄膜单结晶硅太阳能电池，可通过作为光变换层的单结晶硅层来吸收更多的光。其结果是能够更提高变换效率。 
此外，上述离子注入的深度，优选为设成从离子注入面算起2μm以上、50μm以下。 
如此，离子注入的深度为从离子注入面算起2μm以上、50μm以下，藉此，作为所制造的单结晶硅太阳能电池的光变换层的单结晶硅层的厚度，能够设成约2μm以上、50μm以下。而且，若为具有如此厚度的单结晶硅层的单结晶硅太阳能电池，薄膜单结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。 
此外，本发明提供一种单结晶硅太阳能电池，是依上述任一种单结晶硅太阳能电池的制造方法制造出来的单结晶硅太阳能电池。 
如此，若是依上述任一单结晶硅太阳能电池的制造方法制造出来的单结晶硅太阳能电池，则通过从单结晶硅基板剥离以形成作为光变换层的单结晶硅层，不通过加热而是通过机械性剥离来进行形成单结晶硅层的单结晶硅基板的剥离，所以可作出结晶性高的单结晶硅层。因此，与膜厚相比(与相同膜厚比较)，可作出变换效率高的薄膜太阳能电池。 
此外，本发明提供一种单结晶硅太阳能电池，其特征为： 
一种单结晶硅太阳能电池，其特征为：是至少沉积光反射膜、单结晶硅层和透明绝缘性基板；上述单结晶硅层，在上述光反射膜侧的面，形成多个第一导电型区域和多个第二导电型区域，至少在面方向，形成多个pn结；在上述单结晶硅层的上述多个第一导电型区域上，分别形成多个第一个别电极；在上述多个第二导电型区域上，分别形成多个第二个别电极；并形成有用以连接上述多个第一个别电极的第一集电电极以及用以连接上述多个第二个别电极的第二集电电极。 
此外，本发明提供一种单结晶硅太阳能电池，是通过权利要求1中记载的单结晶硅太阳能电池的制造方法来制造出来的，其特征为：至少沉积光反射膜、单结晶硅层和透明绝缘性基板；上述单结晶硅层，在上述光反射膜侧  的面形成多个第一导电型区域和多个第二导电型区域，至少在面方向形成多个pn结；在上述单结晶硅层的上述多个第一导电型区域上分别形成多个第一个别电极；在上述多个第二导电型区域上分别形成多个第二个别电极；并形成有用以连接上述多个第一个别电极的第一集电电极以及用以连接上述多个第二个别电极的第二集电电极。 
具有如此构造的单结晶硅太阳能电池，具有作为光变换层的薄膜单结晶硅层，是在受光面的相反侧作成具有光反射膜的光封闭型构造的薄膜单结晶硅太阳能电池。此薄膜单结晶硅太阳能电池，是一种其光变换层是单结晶硅层的太阳能电池，所以在相同膜厚的情况下，其变换效率高，能作成因光照射造成的劣化少的太阳能电池。 
此外，由于没有在受光面侧形成电极，所以能更提高作为光变换层的单结晶硅层中的光吸收效率，结果，能更提高作为太阳能电池的变换效率。 
此情况，上述透明绝缘性基板，优选为石英玻璃、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，由于这些玻璃为光学特性良好的透明绝缘性基板，能够提高受光面的透明度，因而能够增加在作为光变换层的单结晶硅层中所吸收的光量。 
此外，上述透明绝缘性基板，是在其内部或与上述单结晶硅基板贴合面的相反侧的面，具有光散射性。 
如此，透明绝缘性基板，若是在其内部或与上述单结晶硅基板贴合面的相反侧的面，具有光散射性，则入射至作为光变换层的单结晶硅层中的光的路径长度，能够更加地延长，而能够作出一种具有光封闭型构造的薄膜单结晶硅太阳能电池，可通过作为光变换层的单结晶硅层来吸收更多的光。其结果，能够更提高变换效率。 
此外，上述单结晶硅层的膜厚，优选为2μm以上、50μm以下。 
如此，若单结晶硅层的膜厚为2μm以上、50μm以下，则薄膜单结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。 
若依本发明的单结晶硅太阳能电池的制造方法，则可制造出一种光封闭  型薄膜太阳能电池，其将结晶性良好、变换效率高的单结晶硅层作为光变换层。 
此外，若依本发明的单结晶硅太阳能电池，则为将光变换层设成单结晶硅层的光封闭型太阳能电池，所以在相同膜厚的情况下，可作成变换效率高的太阳能电池。 
附图说明
图1是表示本发明的单结晶硅太阳能电池的制造方法的一例的工艺图。 
图2是表示本发明的单结晶硅太阳能电池的一例的概略剖面图；(a)是省略各集电电极的概略剖面图，(b)是模式地表示各集电电极的结线形态的概略剖面图。 
并且，上述附图中的各附图标记说明如下： 
11单结晶硅基板    12透明绝缘性基板 
13离子注入面      14离子注入层 
17单结晶硅层      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    27密封层 
28光反射膜        29受光面 
31单结晶硅太阳能电池 
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，本发明人对此课题进行研究，结果发现在将单结晶硅基板和透明绝缘性基板贴合后，通过将该单结晶硅基板薄膜化，可提高作为光变换层的硅层的结晶性。并且，也想出：在将单结晶硅基板与透明绝缘性基板贴合前，通过使两者的表面活性化，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，所以可保持单结晶硅层的良好结晶性。此外，也想出：当将此种薄膜的单结晶硅层作为光变  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力的构造；以及若作成如此的构造，在受光面侧不需要形成电极，而能利用光变换层来吸收更多的光，而完成本发明。 
以下，具体地说明有关本发明的实施形态，但是本发明并未被限定于这些实施形态。 
图1是表示本发明的单结晶硅太阳能电池的制造方法的一例的工艺图。 
首先，准备单结晶硅基板11与透明绝缘性基板12(工艺a)。 
作为单结晶硅基板，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结晶加以切片而得到，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。厚度也没有特别限定，例如能够采用10～1000μm程度的基板。 
此外，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，但是优选为对于单结晶硅的吸收光的透明度高的材料。其它，也可以是白板玻璃、强化玻璃等。此外，在将透明绝缘性基板设为泛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出与扩散的缓冲膜的机能，所以是优选的。 
并且，单结晶硅基板11与透明绝缘性基板12，在后述的工艺d的贴合工艺时，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，注入单结晶硅基板11，形成离子注入层14(工艺b)。 
例如，将单结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所希望的单结晶硅层的厚度的深度，例如在2μm以上50μm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。 
此外，如在单结晶硅基板的表面，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，在单结晶硅基板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，进行表面活性化处理(工艺c)。 
此表面活性化处理，是为了在次一工艺d的贴合工艺中，牢固贴合单结晶硅基板11与透明绝缘基板12，其目的在于对要贴合侧的表面(在单结晶硅基板11，是离子注入面13)，进行活性化处理。此外，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结晶硅基板11及/或透明绝缘性基板12，导入等离子体用气体后，于约100W的高周波等离子体中暴露约5～10秒，至少将要在工艺d中贴合侧的表面，也就是单结晶硅基板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，处理单结晶硅基板时，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结晶硅基板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，产生高周波等离子体，将大气中的氧变换为臭氧，至少将上述要进行表面活性化处理的表面，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均可。 
通过此等离子体处理、臭氧处理等的表面活性化处理，氧化除去单结晶硅基板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性化。单结晶硅基板11和透明绝缘性基板12的表面，两者均进行此表面活性化处理更佳，也可以仅其中一方进行。 
接着，以在上述工艺c中已经进行表面活性化处理后的面作为贴合面，来贴合单结晶硅基板11的离子注入面13与透明绝缘性基板12的表面(工  艺d)。 
在工艺c中，单结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，经表面活性化处理，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，仅使其密接，便能以可承受其后的工艺中的机械性剥离的强度牢固地接合。 
此贴合工艺是于室温至约250℃左右为止的温度条件下进行，不进行300℃以上的热处理。如单结晶硅基板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，直到下述工艺e的单结晶硅基板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，机械性剥离上述单结晶硅基板11，作成单结晶硅层17(工艺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，但是对于通过冲击来产生机械性剥离的方法并无特别限定。 
此外，单结晶硅基板的机械性剥离时，以于透明绝缘性基板的背面密接第一辅助基板，并于上述单结晶硅基板的背面密接第二辅助基板，来进行单结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结晶层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。 
此外，进行单结晶硅基板的剥离转印之后，也可以进行热处理，以修复单结晶硅层17的表面附近的离子注入损伤。此时，由于单结晶硅基板11已经被剥离转印，而成为薄膜的单结晶硅层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。此外，此处理情况在以后的工艺中也是同样的。 
接着，在单结晶硅层17的剥离面侧，形成多个第二导电型的扩散区域  22，其导电型是与在工艺a中所准备的单结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，至少具有朝向单结晶硅层17的面方向的成分)，使得在单结晶硅层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(工艺f)。 
在工艺a所准备的单结晶硅基板11是p型单结晶硅的情况下，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，单结晶硅基板11是n型单结晶硅的情况，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。在工艺a所准备的单结晶硅基板11是p型的情况，在单结晶硅层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、或是照射在单结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)的活性化处理，能够形成多个pn结。此时，为了不使多个n型扩散区域重叠而成为单一的区域，优选为适当地调节离子注入量、扩散时间与扩散温度等。此外，如此的多个pn结的形成，也可以先作成糊状的组成物(含有形成施体的磷)，并通过网版印刷法等，将此组成物涂布在单结晶硅层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、或是照射在单结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，来进行该组成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结晶硅层17的与透明绝缘性基板12的接合界面为止。 
此外，形成多个第二导电型的扩散区域，另一方面，在所述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，并进行活性化处理，来形成多个p+区域。 
接着，在单结晶硅层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(工艺g)。 
例如，在单结晶硅层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。此外，也可以是通过印刷法等，将含有金属等的糊状的个别电极形成用组成物(浆料)涂布在上述规定的区域，然后通过热处理使其硬化的方法等，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，工艺f的扩散区域形成工艺和工艺g的个别电极形成工艺，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成物涂布在规定的区域，然后通过热处理，使多个电极硬化形成，并使掺杂剂扩散的形态。此情形的热处理，能够通过上述的闪光灯退火、或是照射在单结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。 
各自的个别电极形成用组成物的涂布间隔，能够设成10μm以上，也能够设成100μm以上。有关本发明的单结晶硅层17并没有结晶粒界，光生成载体的移动度与寿命，与通常的单结晶硅基板相等，所以可以将个别电极形成用组成物的间隔扩张成比多结晶硅薄膜与非晶质硅薄膜的间隔宽。 
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(工艺h)。 
此时的结线态样并没有特别地限定，第一集电电极25是作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是作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。 
接着，形成光反射膜28，用以覆盖多个第一导电型区域21与多个第二导电型区域22(工艺i)。 
此光反射膜28的形成，是以使得第一个别电极23与第一集电电极25、以及第二个别电极24与第二集电电极26不会发生短路的方式来形成。当将光反射膜设为铝等的金属的情况，则先以填埋已形成于单结晶硅层17上的各种电极的方式，来形成二氧化硅或氮化硅等的透明密封层27，然后在密封  层27上，形成金属膜来作为光反射膜28。光反射膜的材料，当设为绝缘性材料的情况，也能以填埋已形成于单结晶硅层17上的各种电极的方式来形成光反射膜28。另外，在图1(i)中，省略第一集电电极25和第二集电电极26的图示。 
并且，作为光反射膜28，优选为采用可见光的反射率为80％以上程度的光反射膜。 
此外，形成密封层27或光反射膜28的方法，并没有特别限定。例如，能够通过溅镀法等的沉积法，形成密封层27后，通过蒸镀而在该密封层27上形成金属膜或是通过接合金属薄片来形成光反射膜28。 
而且，通过工艺a～i制造出来的单结晶硅太阳能电池，在制造时，不会发生热歪曲(热应变)、剥离、裂痕等，厚度薄且具有良好的膜厚均匀性，是具有结晶性优异的单结晶硅层的薄膜单结晶硅太阳能电池31。另外，受光面29是透明绝缘性基板12侧。 
如此，透明绝缘性基板12成为光入射侧。为了要提高太阳能电池的变换效率，其中一种手段，是在光入射侧作成会产生光散射的构造。在本发明中，如上所述，透明绝缘性基板12的主表面之中，其要在工艺d中与单结晶硅基板11贴合的面，由于要尽可能地平坦化，所以并不希望将此面作成粗面来附加光散射性。因此，优选为：在工艺d中要与单结晶硅基板11贴合的面的相反侧的面作成具有光散射性；或是在透明绝缘性基板12的内部作成具有光散射性。 
例如，将透明绝缘性基板12的在工艺d中要与单结晶硅基板11贴合的面的相反侧的面，例如作成具有1μm程度以上的凹凸的粗面。形成此种粗面的方法并没有特别限定。此外，形成此粗面的阶段也没有特别限定，例如在工艺a，准备透明绝缘性基板12的阶段，便可以准备其一面是粗面，而另一面则经过上述般地研磨后的基板，也可以在工艺a～i的各工艺中，形成上述粗面。 
此外，也可以在透明绝缘性基板12上形成透明材料层(含有例如0.1μm程度以上折射率的相异的微小透明粒子)，来作成光散射层。 
其它，在透明绝缘性基板12的内部，例如通过形成0.1μm程度以上的折射率相异的微小区域，能够附加光散射性。 
此外，在工艺e中，将单结晶硅层17剥离转印后的残留的单结晶硅基板，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，藉此可以再度作为单结晶硅基板11来使用。本发明的单结晶硅太阳能电池的制造方法，在从离子注入工艺至剥离工艺，由于不需要将单结晶硅基板加热至300℃以上，所以氧诱导缺陷不会有被导入单结晶硅基板中的可能性。因此，在最初使用厚度比1mm小的单结晶硅基板的情况下，将单结晶硅层17的膜厚设为5μm时，可以剥离转印100次以上，即使是将膜厚设为50μm时，也可以重复剥离转印10次以上。 
通过此种制造方法制造出来的单结晶硅太阳能电池31，在图2(a)中表示其概略的构造，而在图2(b)中模式地表示电极的结线图案，依序沉积光反射膜28、单结晶硅层17和透明绝缘性基板12，单结晶硅层17在光反射膜28侧的面(剥离面)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，至少具有朝向单结晶硅层17的面方向的成分)，且在单结晶硅层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，并形成有用以连接多个第一个别电极23的第一集电电极25以及用以连接多个第二个别电极24的第二集电电极26。 
另外，在图2中，受光面29朝上显示，与图1(i)所示的情况，上下相反。 
此外，二氧化硅或氮化硅等的密封层27，也能以填埋各种电极的方式来形成。 
根据上述方法，若作成其单结晶硅层17是2μm以上50μm以下的单结晶硅太阳能电池，则作为薄膜单结晶硅太阳能电池，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。 
此外，单结晶硅太阳能电池31在受光面29的相反侧由于具有光反射膜28，所以从受光面29入射进来的光线，即使没有被单结晶硅层17吸收而透过，也会通过光反射膜28再度通过单结晶硅层17内，而能够提高全体的光吸收效率。作为光变换层，使用其光吸收率比非晶硅低很多的单结晶硅层，在作成非常薄的薄膜单结晶硅太阳能电池中，为了提高变换效率，此种背面反射膜等的所谓的光封闭构造是有效的。 
进而，根据上述的方法，若在透明绝缘性基板12的内部或是与单结晶  硅层17相反侧的面(受光面29)预先作成具有光散射性的构造，则通过光被散射，入射至单结晶硅层17中的光的路径长度能够更加地延长，而能够作出可通过单结晶硅层17来吸收大量的光的光封闭构造。其结果，能够提高太阳能电池的变换效率。 
实施例 
(实施例1) 
准备一单结晶硅基板，其直径200mm(8英寸)、结晶面(100)、p型、电阻率15Ω·cm，来作为单结晶硅基板11。此外，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(工艺a)。另外，两者基板的各自其中一面是通过化学机械研磨(CMP)来进行研磨表面，并以在原子间力显微镜(Atomic Force Microscope；AFM)10μm×10μm的扫描下可以获得平均粗度0.3纳米(nm)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，将氢阳离子注入单结晶硅基板11的已进行上述研磨的表面(工艺b)。离子注入层14的深度距离子注入面13约3μm。 
接着，对于单结晶硅基板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，暴露于氮等离子体中15秒，进行表面活性化处理(工艺c)。 
接着，将进行上述表面活性化处理后的表面作为贴合面，牢固地贴合单结晶硅基板11与石英玻璃基板12(工艺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，于离子注入层附近以高压氮气喷吹后，从该喷吹面开始剥离，进行剥起单结晶硅基板的机械性剥离(工艺e)。此时，使辅助基板从背面吸住单结晶硅基板与石英玻璃基板后，进行剥离。此外，通过闪光灯退火法，以表面瞬间成为700℃以上的条件，将剥离转印后的单结晶硅层17进行热处理，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间隔涂布于单结晶硅层17的表面，形成线宽50μm的图样。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(工艺f)。藉此，在单结晶硅层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、丙酮和异丙醇除去以及洗净此扩散浆料后，通过真空蒸镀法与图样成形法，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(工艺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，来连接多个第一个别电极23，并形成第二集电电极26，来连接多个第二个别电极24(工艺h)。 
接着，除了取出电极部分以外的表面，通过反应性溅镀法形成氮化硅的保护皮膜来作为密封层27。进而，以聚乙烯醇缩丁醛作为粘着剂，将用来作为光反射膜28的已施行氧化铝膜处理后的铝膜接合在密封层27上(工艺i)。 
以如此的方式，如图2(a)与(b)所示，制造出一种薄膜单结晶硅太阳能电池31，沉积铝的光反射膜28、氮化硅的密封层27、单结晶硅层17和石英玻璃基板12；单结晶硅层17在石英玻璃基板12侧的面的相反侧的面形成多个p型区域21和n型区域22，至少在面方向形成多个pn结；在单结晶硅层17的多个p型区域21上分别形成多个第一个别电极23；在多个n型区域22上分别形成多个第二个别电极24；并形成有用以连接多个第一个别电极23的第一集电电极25以及用以连接多个第二个别电极24的第二集电电极26。 
对如此地制造出来的单结晶硅太阳能电池，从石英玻璃基板12侧的受光面29，以太阳光模拟仪照射光谱AM1.5、100mW/cm2的光来测量变换效率。其变换效率为13％，未随时间发生变化。 
即使是其光变换层为3μm的非常薄的薄膜单结晶硅太阳能电池，也可以得到高变换效率。光变换层(硅层)是结晶性良好的单结晶硅，因而被认为通过作成光封闭构造可以得到如此高的变换效率。 
(实施例2) 
对于在实施例1中制造出来的单结晶硅太阳能电池，进而如下述般地在石英玻璃基板12的受光面29上形成光散射层。也就是，将含有60重量百分比的折射率为2.4、平均粒子直径为0.3μm的氧化锆粒子，并以盐酸作为触媒而加水分解缩聚后的烷基三烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷的缩聚树脂溶  于异丙醇的溶剂中，作成透明树脂材料，然后将此材料以2μm的厚度涂布在石英玻璃基板12上。 
如此地在石英玻璃基板12的受光面29侧附加有光散射性的单结晶硅太阳能电池，与实施例1同样地测量其变换效率。结果，其变换效率为16％，未随时间发生变化。 
通过将光封闭构造做更进一步的改善，与实施例1相比，可以更提高变换效率。 
(比较例) 
通过与实施例1同样的方法，进行至工艺i的形成氮化硅的密封层27的阶段。接着，取代铝膜而将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂，并以聚乙烯醇缩丁醛作为粘着剂接合在密封层27上。 
如此地制造出来的单结晶硅太阳能电池，与实施例同样地测量其变换效率。结果，其变换效率为11％。 
与实施例1、2比较，其变换效率较低，因此可知在薄膜单结晶硅太阳能电池中，通过作成如本发明般的光封闭构造，将有助于提高变换效率。 
并且，本发明不限定于上述实施形态。上述实施形态仅为例示。与本发明的权利要求范围中记载的技术思想实质上具有相同的构成，产生相同效果的，不论为如何的形态，均应包含于本发明的技术思想内。 

Claims (9)

1.一种单结晶硅太阳能电池的制造方法，是用以制造出其光反射膜、作为光变换层的单结晶硅层、和透明绝缘性基板被沉积在一起，并以上述透明绝缘性基板侧作为受光面的单结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结晶硅基板的工艺；
将氢离子或稀有气体离子的至少其中一种，注入上述单结晶硅基板，来形成离子注入层的工艺；
对上述单结晶硅基板的离子注入面与上述透明绝缘性基板的至少其中一方的表面之中的至少一方，进行表面活性化处理的工艺；
以上述进行表面活性化处理后的面作为贴合面，来贴合上述单结晶硅基板的离子注入面与上述透明绝缘性基板的工艺；
于上述透明绝缘性基板的背面密接第一辅助基板，并于上述单结晶硅基板的背面密接第二辅助基板，对上述离子注入层施予冲击，在室温下机械性剥离上述单结晶硅基板，来形成单结晶硅层的工艺；
在上述单结晶硅层的上述剥离面侧，形成多个与上述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，并作成在上述单结晶硅层的上述剥离面存在多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的工艺；
在上述单结晶硅层的上述多个第一导电型区域上分别形成多个第一个别电极，而在上述多个第二导电型区域上分别形成多个第二个别电极的工艺；
形成用以连接上述多个第一个别电极的第一集电电极与用以连接上述多个第二个别电极的第二集电电极的工艺；以及
形成用以覆盖上述多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的光反射膜的工艺。
2.如权利要求1所述的单结晶硅太阳能电池的制造方法，其中上述表面活性化处理是设为等离子体处理或臭氧处理的至少其中一种。
3.如权利要求1所述的单结晶硅太阳能电池的制造方法，其中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。
4.如权利要求2所述的单结晶硅太阳能电池的制造方法，其中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。
5.如权利要求1所述的单结晶硅太阳能电池的制造方法，其中将上述透明绝缘性基板作成在其内部或与上述单结晶硅基板贴合面的相反侧的面具有光散射性。
6.如权利要求2所述的单结晶硅太阳能电池的制造方法，其中将上述透明绝缘性基板作成在其内部或与上述单结晶硅基板贴合面的相反侧的面具有光散射性。
7.如权利要求3所述的单结晶硅太阳能电池的制造方法，其中将上述透明绝缘性基板作成在其内部或与上述单结晶硅基板贴合面的相反侧的面具有光散射性。
8.如权利要求4所述的单结晶硅太阳能电池的制造方法，其中将上述透明绝缘性基板作成在其内部或与上述单结晶硅基板贴合面的相反侧的面具有光散射性。
9.如权利要求1～8中任一项所述的单结晶硅太阳能电池的制造方法，其中上述离子注入的深度设成从离子注入面算起2μm以上、50μm以下。
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