CN101971358A - 太阳能电池的制造方法、太阳能电池的制造装置以及太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

该太阳能电池的制造方法是在导电型为p型或n型的硅基板(1、21)上形成硅层(22、31)，所述硅层(22、31)包含与所述硅基板(1、21)不同导电型的掺杂物，对所述硅层(22、31)进行热处理，以使包含在所述硅层(22、31)中的掺杂物向所述硅基板(1、21)内扩散。

Description

太阳能电池的制造方法、太阳能电池的制造装置以及太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池的制造方法、太阳能电池的制造装置以及太阳能电池。
更详细而言，本发明涉及能够缩短在硅基板上形成扩散层时的热处理时间、可制造出与现有的太阳能电池具有相同光电转换效率的太阳能电池的太阳能电池的制造方法、太阳能电池的制造装置以及太阳能电池。
本申请基于2008年4月25日申请的特愿2008-115977号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
近年来，伴随着对能源清洁化的要求，针对依靠太阳光而具有高发电能力的太阳能电池，也正在推进各种改良。
作为太阳能电池，一直以来以使用硅系材料制造的太阳能电池为代表，已知有使用单晶硅的单晶硅太阳能电池、使用多晶硅(ポリシリコン)层的多晶硅太阳能电池、使用非晶硅层的非晶硅太阳能电池等。
单晶硅太阳能电池例如具有以下结构：在p型单晶硅基板的表面侧依次形成有作为n型掺杂物的磷(P)向硅单晶中扩散的扩散层、由氮化硅(Si3N4)等构成的防反射膜以及表面电极；在该硅基板的背面侧依次形成有BSF层和背面电极。
在该单晶硅基板的表面，通过纹理蚀刻，形成有防反射用的纹理结构。
另外，扩散层是通过使磷(P)向上述硅基板的表面热扩散而获得的，作为使磷(P)扩散的方法，使用基于气体扩散的方法、基于涂布扩散的方法等(专利文献1、2)。
由于在该扩散层的表面残留有杂质，因此为了去除该杂质，使用氟酸等来清洗扩散层的表面。
因此，在太阳能电池的制造工序中，需要从扩散工序所使用的装置中，将基板临时取出到大气气氛中来清洗，再将洗净后的基板搬入形成防反射膜的真空装置。
另外，作为形成表面电极的方法，使用所谓的烧入(フアイアスル一)工艺，即通过对为形成规定图案而涂布在防反射膜上的银浆进行烧成，以使形成的银电极穿透防反射膜并与扩散层接触(专利文献3～5)。
专利文献1：日本特开平6-29562号公报
专利文献2：日本特开2004-247364号公报
专利文献3：日本特开平5-259488号公报
专利文献4：日本特开平10-233518号公报
专利文献5：日本特开2000-323735号公报
但是，在现有的硅太阳能电池中，存在如下问题：使磷(P)向硅基板的表面热扩散需要长时间的热处理，与表面电极的形成加在一起需要两次以上的热处理，其结果导致制造时间和工序数量增加，制造成本上升。
另外，还存在如下问题：扩散后需要清洗基板，从而导致制造时间和工序数量增加，太阳能电池制造中的生产能力下降。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种太阳能电池的制造方法、太阳能电池的制造装置以及太阳能电池，能够缩短在硅基板上形成扩散层时的热处理时间，进而通过同时进行掺杂物的扩散与表面电极的烧入工序，能够缩短制造时间并削减工序数量，而且能够制造出与以往相比具有相同光电转换效率的太阳能电池。
或者，本发明的目的在于提供一种在扩散工序之后无需在大气中进行清洗工序的太阳能电池的制造方法、太阳能电池的制造装置以及太阳能电池。
本发明人等对硅系太阳能电池进行专心研究后的结果是得出以下的见解。即，本发明人等得出以下内容并完成本发明：如果在硅基板上对包含掺杂物的硅层进行成膜，在成膜后或者与成膜同时，对该硅层进行热处理以使包含在所述硅层中的掺杂物向硅基板内扩散，则在该热处理的过程中，包含在硅层中的掺杂物能够向硅基板内扩散并形成扩散层，而且能够缩短在硅基板上形成扩散层时的热处理时间，得到的太阳能电池的光电转换效率也与现有的太阳能电池相同。
本发明的第一方式的太阳能电池的制造方法是在导电型为p型或n型的硅基板上形成硅层，所述硅层包含与所述硅基板不同导电型的掺杂物(硅层形成工序)，对所述硅层进行热处理以使包含在所述硅层中的掺杂物向所述硅基板内扩散(热处理工序)。
本发明的第二方式的太阳能电池的制造方法是在导电型为p型或n型的硅基板上形成硅层，所述硅层包含与所述硅基板不同导电型的掺杂物，在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的掺杂物向所述硅基板内扩散(硅层形成及热处理工序)。
优选地，在本发明的第一方式的太阳能电池的制造方法中，在形成所述硅层(硅层形成工序)之后，在将所述硅基板保持在真空气氛中的状态下，在所述硅层上形成防反射膜(防反射膜形成工序)。
优选地，在本发明的第一方式的太阳能电池的制造方法中，在形成所述硅层(硅层形成工序)之后，在所述硅层上形成防反射膜(防反射膜形成工序)，在所述防反射膜之上形成表面电极(表面电极形成工序)，当使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散时(热处理工序)，通过对形成有所述硅层、所述防反射膜以及所述表面电极的硅基板进行加热，从而使所述表面电极与所述硅层或所述硅基板导通，使所述掺杂物向所述硅基板扩散。
优选地，在本发明的第一方式的太阳能电池的制造方法中，在形成所述硅层时(硅层形成工序)，在p型硅基板的表面形成包含n型掺杂物的硅层，在形成所述硅层(硅层形成工序)之后，在所述硅基板的背面形成包含铝的背面电极(背面电极形成工序)，当使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散时(热处理工序)，通过对形成有所述硅层以及所述背面电极的硅基板进行加热，从而使所述掺杂物向所述硅基板扩散，使所述背面电极的铝的一部分向所述硅基板扩散。
优选地，在本发明的第一方式和第二方式的太阳能电池的制造方法中，当使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散时(热处理工序)，将加热温度的最高值设定为600℃以上1200℃以下，加热时间为1分钟以上120分钟以下。
优选地，在本发明的第一方式和第二方式的太阳能电池的制造方法中，当在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散时(硅层形成及热处理工序)，将加热温度的最高值设定为600℃以上1200℃以下，加热时间为1分钟以上120分钟以下。
优选地，在本发明的第一方式和第二方式的太阳能电池的制造方法中，在形成所述硅层(硅层形成工序)之前，在真空中将所述硅基板暴露于等离子体中(等离子体处理工序)，在将所述硅基板暴露于等离子体中(等离子体处理工序)之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续形成所述硅层(硅层形成工序)。
优选地，在本发明的第一方式和第二方式的太阳能电池的制造方法中，在执行在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散(硅层形成及热处理工序)之前，在真空中将所述硅基板暴露于等离子体中(等离子体处理工序)，在将所述硅基板暴露于等离子体中(等离子体处理工序)之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续执行在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散(硅层形成及热处理工序)。
优选地，在本发明的第一方式和第二方式的太阳能电池的制造方法中，通过等离子体CVD法对所述硅层进行成膜，使用相同的等离子体CVD装置，将所述硅基板暴露于等离子体中(等离子体处理工序)，形成所述硅层(硅层形成工序)。
优选地，在本发明的第一方式和第二方式的太阳能电池的制造方法中，通过等离子体CVD法对所述硅层进行成膜，使用相同的等离子体CVD装置，将所述硅基板暴露于等离子体中(等离子体处理工序)，在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散(硅层形成及热处理工序)。
优选地，在本发明的第一方式和第二方式的太阳能电池的制造方法中，在形成所述硅层(硅层形成工序)之前，在真空中对所述硅基板的表面进行干法蚀刻来形成纹理(刻蚀工序)，在所述蚀刻之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续形成所述硅层(硅层形成工序)。
优选地，在本发明的第一方式和第二方式的太阳能电池的制造方法中，在执行在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散(硅层形成及热处理工序)之前，在真空中对所述硅基板的表面进行干法蚀刻来形成纹理(刻蚀工序)，在所述蚀刻之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续执行在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散(硅层形成及热处理工序)。
优选地，在本发明的第一方式和第二方式的太阳能电池的制造方法中，在形成所述硅层(硅层形成工序)之前，在真空中对所述硅基板的表面进行干法蚀刻来形成纹理(刻蚀工序)，在所述蚀刻之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续执行将所述硅基板暴露于等离子体中(等离子体处理工序)。
优选地，在本发明的第一方式和第二方式的太阳能电池的制造方法中，在执行在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散(硅层形成及热处理工序)之前，在真空中对所述硅基板的表面进行干法蚀刻来形成纹理(刻蚀工序)，在所述蚀刻之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续执行将所述硅基板暴露于等离子体中(等离子体处理工序)。
另外，本发明的第三方式的太阳能电池的制造装置包括：第一成膜装置，边在基板上导入包含掺杂物的气体边在所述基板上形成硅层；第二成膜装置，在所述硅层上形成防反射膜；电极形成装置，在所述基板上或防反射膜上形成电极；以及加热装置，对所述基板进行加热。
优选地，在本发明的第三方式的太阳能电池的制造装置中，所述第一成膜装置包括对所述基板进行加热的加热部。
优选地，在本发明的第三方式的太阳能电池的制造装置中，所述第一成膜装置包括将所述基板暴露于等离子体中的等离子体处理部。
优选地，在本发明的第三方式的太阳能电池的制造装置中，包括基板搬送机构，按照所述第一成膜装置、所述第二成膜装置、所述电极形成装置以及所述加热装置的顺序来搬送所述基板。
另外，本发明的第四方式的太阳能电池包括：硅基板，导电型为p型或n型；扩散层，形成在所述硅基板内且位于所述硅基板的表面附近，扩散有与所述硅基板不同导电型的掺杂物；以及硅层，层压在所述扩散层上并包含所述掺杂物。
优选地，在本发明的第四方式的太阳能电池中，所述扩散层的掺杂物浓度低于所述硅层的掺杂物浓度。
根据本发明的第一方式的太阳能电池的制造方法，由于具有：硅层形成工序，在导电型为p型或n型的硅基板上，对硅层进行成膜，该硅层包含与该硅基板不同导电型的掺杂物；以及热处理工序，对所述硅层进行热处理以使包含在所述硅层中的掺杂物向所述硅基板内扩散，因此能够使光电转换效率与现有的太阳能电池相同。
另外，与以往相比，能够在短时间内形成扩散层，因此能够实现制造时间的缩短、工序数量的削减以及制造成本的削减。
根据本发明的第二方式的太阳能电池的制造方法，由于具有硅层形成及热处理工序，即在导电型为p型或n型的硅基板上，对硅层进行成膜，该硅层包含与该硅基板不同导电型的掺杂物，并且在形成该硅层期间，对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的掺杂物向所述硅基板内扩散，因此能够使光电转换效率与现有的太阳能电池相同。
另外，与以往相比，能够在短时间内形成扩散层，因此能够实现制造时间的缩短、工序数量的削减以及制造成本的削减。
根据本发明的第三方式的太阳能电池的制造装置，由于包括：第一成膜装置，边在基板上导入包含掺杂物的气体边在所述基板上形成硅层；第二成膜装置，在所述硅层上形成防反射膜；电极形成装置，在所述基板上或防反射膜上形成电极；以及加热装置，对所述基板进行加热，因此与以往相比，能够在短时间内制造出光电转换效率与现有的太阳能电池相同的太阳能电池。因此，能够实现太阳能电池的制造工序中的制造时间的缩短、工序数量的削减以及制造成本的削减。
根据本发明的第四方式的太阳能电池，由于在导电型为p型或n型的硅基板内且位于所述硅基板的表面附近，形成扩散有与所述硅基板不同导电型的掺杂物的扩散层，在该扩散层上层压包含所述掺杂物的硅层，因此与以往相比，能够在短时间内提供光电转换效率与现有的太阳能电池相同且廉价的太阳能电池。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的太阳能电池的剖视图；
图2是示出本发明的第一实施方式的太阳能电池的制造装置的模式图；
图3是示出本发明的第一实施方式的太阳能电池的制造方法的剖视图；
图4是示出本发明的第二实施方式的太阳能电池的制造方法的剖视图。
符号说明
1    硅基板
2    扩散层
3    硅层
4    防反射膜
5    BSF层
6    第一背面电极
7    第二背面电极
8    表面电极
11   第一成膜装置
12   第二成膜装置
13   电极形成装置
14   加热装置
15   加热部
16   等离子体处理部
17   基板搬送机构
21   硅基板
22   硅层
31   硅层
32   加热
具体实施方式
下面，对用于实施本发明的太阳能电池的制造方法、太阳能电池的制造装置以及太阳能电池的最佳方式进行说明。
此外，这些方式是为了更好地理解发明宗旨而具体进行的说明，只要没有特别指定，并不限定本发明。
(第一实施方式)
图1是示出本发明的第一实施方式的太阳能电池的剖视图。在图1中，符号1为硅基板，符号2为扩散层，符号3为硅层，符号4为防反射膜，符号5为BSF层，符号6为第一背面电极，符号7为第二背面电极，符号8为表面电极。
作为硅基板1，按照用途适当选择使用以下基板之中任意一种基板：在单晶硅中使硼(B)、镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)等p型掺杂物扩散的p型单晶硅基板；在单晶硅中使磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等n型掺杂物扩散的n型单晶硅基板。
在该硅基板1的表面，通过纹理蚀刻，形成有微小凹凸的纹理结构(省略图示)。
作为硅基板1，也可以准备形成有纹理的基板，在本实施方式中还可以通过对基板进行干法蚀刻来形成纹理。
在太阳能电池中，使用形成有纹理的硅基板1时，能够提高发电效率。
作为该硅基板1，除了上述单晶硅基板以外，还适于使用多晶体硅(多結晶シリコン)基板，可以按照用途适当选择并使用。
当硅基板1为p型硅基板时，磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等n型掺杂物向硅基板1的表面附近扩散而得到的薄层为扩散层2。
另外，当硅基板1为n型硅基板时，硼(B)、镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)等p型掺杂物向硅基板1的表面附近扩散而得到的薄层为扩散层2。
硅层3是由多晶硅和非晶质(非晶)硅这两者中的任意一种构成的薄层，所述多晶硅是指晶体组织的一部分或全部由多晶体硅构成。在该硅层3中包含有与扩散层2相同导电型的掺杂物，即如果扩散层2为n型，则磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等n型掺杂物包含在硅层3中。另外，如果扩散层2为p型，则硼(B)、镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)等p型掺杂物包含在硅层3中。
该扩散层2是通过对硅层3进行热处理，从而使包含在该硅层3中的掺杂物向硅基板1的表面扩散而得到的区域。确定该扩散层2的掺杂物浓度以使太阳能电池所需的pn结能够产生。例如，扩散层2的掺杂物浓度是根据来自硅层的扩散量来确定的，因此在多数情况下，扩散层2的掺杂物浓度低于扩散后的硅层的掺杂物浓度。通常，形成的硅层3的掺杂物浓度被设定为高于扩散层2所要求的掺杂物浓度。
作为防反射膜4，当使用由层压有高折射率膜与低折射率膜的多层构成的膜时，例如适于使用折射率为1.0～4.0的氮化硅(SiNx)、氧化钛(TiO2)、氧化铌(Nb2O5)、氟化镁(MgF2)、氧化镁(MgO)、氧化硅(SiO2)等作为构成这些膜的材料。此外，在进行烧入工序时，适于使用氮化硅(SiNx)、氧化钛(TiO2)作为上述膜。
BSF层5是构成硅基板1的背面电极等的元素通过热处理向硅基板内扩散而形成的薄层。
例如，在p型硅基板的背面形成包含铝的背面电极，进行热处理使铝向硅基板扩散，从而形成BSF层5。
第一背面电极6、第二背面电极7以及表面电极8为对包含银、铝等导电性金属的浆料进行烧成而得到的金属电极。
第二背面电极7形成在硅基板1的背面上并具有带状图案，被设置为横穿该背面的中央部。
第一背面电极6设置在第二背面电极7的两侧，形成在硅基板1的背面上并具有矩形图案。
表面电极8形成在硅基板1的表面上。表面电极8具有沿第二背面电极7的长度方向形成的、排列有多个(例如50个)带状电极片的结构。
表面电极8通过烧入工序与硅层3或扩散层2连接。
可以分别进行形成上述扩散层2的热处理工序、形成BSF层5的热处理工序以及通过烧入工艺对表面电极8进行热处理的工序。另一方面，如果同时进行任意两个工序或所有工序，则能够缩短制造时间、削减工序数量以及削减装置。
下面，根据附图对本实施方式的太阳能电池的制造方法进行说明。
图2是示出本实施方式的太阳能电池的制造装置的模式图。在图2中，符号11为边在基板上导入包含掺杂物的气体边在基板上形成硅层的第一成膜装置，符号12为在硅层上形成防反射膜的第二成膜装置，符号13为在基板上或防反射膜上形成电极的电极形成装置，符号14为对基板进行加热的加热装置。
在该第一成膜装置11中包括：加热部15，对基板进行加热；以及等离子体处理部16，将基板暴露于等离子体中。在上述第一成膜装置11、第二成膜装置12、电极形成装置13以及加热装置14上，设置有搬送基板的基板搬送机构17以通过这些装置。
第一成膜装置11和第二成膜装置12的内部维持在真空状态，在其内部被设定为规定压力的状态下，使用第一成膜装置11和第二成膜装置12。
电极形成装置13和加热装置14的内部维持在大气压状态，在该大气压下，使用电极形成装置13和加热装置14。
因此，也可以在第二成膜装置12与电极形成装置13之间设置加载互锁(ロ一ドロツク)室(省略图示)。
另外，在第一成膜装置11和第二成膜装置12之间，在维持真空的状态下搬送基板。
另外，在基板的搬送路径中，也可以在第一成膜装置11的上游侧设置进行纹理干法蚀刻的蚀刻装置(省略图示)。
这种情况下，在蚀刻装置、第一成膜装置11及第二成膜装置12之间，在维持真空的状态下搬送基板。
下面，根据图3对使用该制造装置制造本实施方式的太阳能电池的方法进行说明。
如图3(a)所示，将导电型为p型或n型的硅基板21的表面暴露于等离子体中来进行清洗(等离子体处理)。
作为导电型为p型或n型的硅基板21，从单晶硅基板、多晶硅基板之中，按照用途进行选择。而且，选择在硅基板21的表面上形成有纹理结构(省略图示)的导电型为p型或n型的硅基板。
具体而言，将硅基板配置在用于形成硅层的等离子体CVD装置内，对该等离子体CVD装置的内部进行减压，然后边向等离子体CVD装置的内部导入氩气边产生等离子体。据此，基板被暴露于等离子体中，进行基板的清洗(等离子体处理)。
这种等离子体处理也可以使用专用的等离子体产生装置来实施。
此外，在清洗之前，由于在基板的表面上形成有纹理结构，因此也可以在真空中执行干法蚀刻工序。
另外，如果在干法蚀刻之后，在维持真空气氛的条件下，接着在基板上形成硅层，则能够省去将该基板临时取出到大气中来进行清洗的过程。
下面，如图3(b)所示，在该硅基板21的表面上，对硅层22进行成膜，该硅层22包含与该硅基板21不同导电型的掺杂物。
硅层22为多晶硅、非晶硅、微晶硅、或者它们的混合物。
例如，当硅基板21为p型硅基板时，对包含有磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等n型掺杂物的硅层22进行成膜。
另外，当硅基板21为n型硅基板时，对包含有硼(B)、镓(Ga)、铝(Al)等p型掺杂物的硅层22进行成膜。
接着，在硅层22上通过CVD法、磁控溅射法、高频(RF)磁控溅射法等，对由氮化硅(SiNx)、氧化钛(TiO2)、氧化铌(Nb2O5)、氟化镁(MgF2)、氧化镁(MgO)、氧化硅(SiO2)等构成的防反射膜4进行成膜。一边对硅基板21进行加热一边形成该防反射膜4。
接着，如图3(c)所示，在防反射膜4上通过丝网印刷法形成规定形状的银的表面电极8。
接着，在硅基板21的背面通过丝网印刷法形成具有规定形状的第一背面电极6和第二背面电极7。
当硅基板21为p型时，第一背面电极6的材料为铝，第二背面电极7的材料为银。
接着，如图3(d)所示，对形成有该硅层22、防反射膜4、表面电极8、第一背面电极6以及第二背面电极7的硅基板21进行热处理。
该热处理的条件如下：气氛为还原性气氛或惰性气氛，温度为600℃以上1200℃以下，时间为1分钟以上120分钟以下。
通过该热处理，包含在硅层22中的掺杂物向硅基板21内扩散，形成扩散层2。
进而，当硅基板21为p型时，通过该热处理，包含在第一背面电极6中的铝向硅基板21扩散，在硅基板21的背面形成BSF层5。
进而，表面电极8通过烧入工序，穿透防反射膜4，与硅层22或硅基板21连接。
如上所述，能够得到本实施方式的太阳能电池。
根据本实施方式的太阳能电池，由于在p型(或n型)硅基板1的表面附近，形成扩散有n型(或p型)掺杂物的扩散层2，在该扩散层2上层压有包含n型(或p型)掺杂物的硅层3，因此能够得到与现有的太阳能电池相同的光转换效率。
另外，能够同时形成扩散层2与BSF层5，而且与以往相比，能够在短时间内形成。因此，能够缩短用于形成扩散层2和BSF层5的处理时间，因此能够实现制造时间的缩短、工序数量的削减以及制造成本的削减。
进而，能够在一系列的真空装置中执行通过干法蚀刻形成纹理的工序、形成硅层的工序、形成防反射膜的工序等。因此，不用反复进行将真空装置内的气氛从真空状态变更为大气气氛，或者从大气气氛变更为真空状态的操作，能够缩短排气时间，同时能够保持基板清洁。
(第二实施方式)
下面，根据图4对本发明的第二实施方式的太阳能电池的制造方法进行说明。
而且，在图4中对与图3相同的结构单元标注相同的符号，省略说明。
如图4(a)所示，对在表面上形成有纹理结构(省略图示)的p型或n型的导电型硅基板21的表面进行清洗。
接着，如图4(b)所示，在该硅基板21的表面上形成硅层31，该硅层31包含与该硅基板21不同导电型的掺杂物。
作为形成硅层31的方法，使用加热器或红外线照射装置，如符号32所示，通过对处于成膜过程中的硅层31进行加热来实施热处理。
该热处理的条件如下：在大气压的惰性气体(例如N2)气氛下，温度为600℃以上1200℃以下。
据此，如图4(c)所示，包含在硅层31中的掺杂物向硅基板21内扩散。由此，在硅基板21内位于硅层31的界面附近，形成掺杂物浓度低于硅层31的掺杂物浓度的扩散层2，该硅层31变为掺杂物浓度降低的硅层3。
接着，如图4(d)所示，在硅层3上通过CVD法、磁控溅射法、高频(RF)磁控溅射法等，对由氮化硅(SiNx)、氧化钛(TiO2)、氧化铌(Nb2O5)、氟化镁(MgF2)、氧化镁(MgO)、氧化硅(SiO2)等构成的防反射膜4进行成膜。
接着，在防反射膜4上通过丝网印刷法形成规定形状的银的表面电极8。
接着，在硅基板21的背面通过丝网印刷法形成规定形状的第一背面电极6和第二背面电极7。当使用p型硅基板时，第一背面电极6的材料为铝，第二背面电极7的材料为银。
接着，对形成有该硅层3、防反射膜4、表面电极8、第一背面电极6以及第二背面电极7的硅基板21进行热处理。
当使用p型硅基板时，通过该热处理，包含在第一背面电极6中的铝向硅基板21扩散并形成BSF层5，除了该BSF层5以外的部分变为硅基板1。
进而，表面电极8通过烧入工序，穿透防反射膜4，与硅基板连接。
该热处理的温度条件为500℃以上900℃以下。处理时间短于形成扩散层2的热处理的时间(例如，不满1分钟)。
如上所述，能够得到本实施方式的太阳能电池。
在本实施方式中，与第一实施方式同样地，也能够得到与现有的太阳能电池相同的光转换效率。
另外，能够同时形成扩散层2与BSF层5，进而能够与形成硅层32同时地，对该硅层32实施热处理，从而形成该扩散层2。
因此，能够进一步缩短用于形成扩散层2的热处理时间，从而能够进一步实现制造时间的缩短、工序数量的削减以及制造成本的削减。
实施例
以下，通过实施例和比较例对本发明进行具体说明，但本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1)
在通过纹理蚀刻在表面上形成有纹理结构的、厚度为220μm、156mm见方的p型单晶硅基板上，通过CVD法对包含磷(P)的硅层进行成膜。
成膜条件如下：基板温度为300℃，SiH4的气体流量为300标准毫升/分(sccm)，H2稀释的1vol％的PH3的气体流量为360sccm，功率为300W。得到的硅层是在非晶质(非晶)硅中分布有微细的多晶体硅的被称为非晶微晶的物质，其厚度为50纳米(nm)。
接着，在硅层上通过CVD法对由氮化硅(SiNx)构成的防反射膜进行成膜。
成膜条件如下：基板温度为400℃，SiH4的气体流量为30sccm，NH3的气体流量为30sccm，作为载体气体的N2的气体流量为600sccm，功率为300W。
得到的防反射膜的厚度为70nm。
接着，在该硅基板的背面形成第二背面电极7的带状区域中，通过丝网印刷法以20μm的厚度涂布银浆，然后在150℃下干燥10分钟。
接着，在该硅基板的背面除了第二背面电极7以外的整面区域上，通过丝网印刷法以20μm的厚度涂布铝浆，然后在150℃下干燥10分钟。
进而，在该硅基板的表面形成表面电极的区域中，通过丝网印刷法以20μm的厚度涂布银浆，然后在150℃下干燥10分钟。
据此，形成第一背面电极6、第二背面电极7以及表面电极8。
接着，在750℃下对该硅基板进行1分钟的热处理。
据此，在该硅基板的背面形成深度约10μm的BSF层。同时，该表面电极穿透防反射膜，与扩散层接触。另外，包含在硅层中的掺杂物向硅基板内扩散，形成扩散层2。
如此得到的太阳能电池能够获得与通过现有方法形成扩散层的太阳能电池相同的光转换效率。
(实施例2)
在通过纹理蚀刻在表面上形成有纹理结构的、厚度为220μm、156mm见方的n型单晶硅基板上，通过CVD法对包含硼(B)的硅层进行成膜。
成膜条件如下：基板温度为300℃，SiH4的气体流量为300sccm，H2稀释的0.5vol％的B2H6的气体流量为360sccm，功率为300W。
得到的硅层是在非晶质(非晶)硅中分布有微细的多晶体硅的被称为非晶微晶的物质，其厚度为50nm。
接着，在硅层上通过CVD法对由氮化硅(SiNx)构成的防反射膜进行成膜。
成膜条件如下：基板温度为400℃，SiH4的气体流量为30sccm，NH3的气体流量为30sccm，作为载体气体的N2的气体流量为600sccm，功率为300W。
得到的防反射膜的厚度为70nm。
接着，在该硅基板的背面，通过DC磁控溅射法对掺杂了厚度为0.5μm的磷(P)的硅层进行成膜，在该背面形成第二背面电极7的带状区域中，通过丝网印刷法以20μm的厚度涂布银浆，然后在150℃下干燥10分钟。
进而，在该硅基板的表面形成表面电极的区域中，通过丝网印刷法以20μm的厚度涂布银浆，然后在150℃下干燥10分钟。据此形成第二背面电极7和表面电极8。
接着，在750℃下对该硅基板进行1分钟的热处理。
据此，在该硅基板的背面形成深度约10μm的BSF层。同时，该表面电极穿透防反射膜，与扩散层接触。另外，包含在硅层中的掺杂物向硅基板内扩散，形成扩散层2。
如此得到的太阳能电池能够获得与通过现有方法形成扩散层的太阳能电池相同的光转换效率。
(比较例)
在通过纹理蚀刻在表面上形成有纹理结构的、厚度为220μm、156mm见方的p型单晶硅基板的表面上，涂布包含磷(P)的涂料，接着在900℃下实施10分钟的热处理，在该硅基板的表面附近形成厚度约0.5μm的n型扩散层。
接着，使用氢氟酸清洗该扩散层，进而使用超纯水进行水洗，然后在该扩散层上通过CVD法对由氮化硅(SiNx)构成的防反射膜进行成膜。
成膜条件如下：基板温度为300℃，SiH4的气体流量为30sccm，NH3的气体流量为30sccm，作为载体气体的N2的气体流量为600sccm，功率为300W。
得到的防反射膜的厚度为70nm。
接着，在该硅基板的背面形成第二背面电极7的带状区域中，通过丝网印刷法以70μm的厚度涂布银浆，然后在150℃下干燥10分钟。
接着，在该硅基板的背面形成第一背面电极6的矩形区域中，通过丝网印刷法以70μm的厚度涂布铝浆，然后在150℃下干燥2分钟。
进而，在该硅基板的表面形成表面电极的区域中，通过丝网印刷法以20μm的厚度涂布银浆，然后在150℃下干燥10分钟。据此形成第一背面电极6、第二背面电极7以及表面电极。
接着，在750℃下对该硅基板进行3秒钟的热处理。据此，在该硅基板的背面形成深度约10μm的BSF层。同时，该表面电极穿透由氮化硅(SiNx)构成的防反射膜，与扩散层接触。
如此得到的太阳能电池的光电转换效率为12～17％。
但是，在清洗不充分时或在清洗后未将基板保持在干净状态时，会出现光电转换效率降低的情况和品质偏差的情况。
根据以上结果可知，实施例1、2与比较例相比，输出及光电转换效率都相同或有所提高。
另外，实施例1、2能够通过一次热处理同时形成扩散层、BSF层、两个背面电极以及表面电极，与现有的制造方法相比，大幅缩短了制造工序所需的时间。
如以上详述所示，本发明能够缩短在硅基板上形成扩散层时的热处理时间，进而通过同时进行掺杂物的扩散与表面电极的烧入，能够缩短制造时间，削减工序数量，而且对于能够将光电转换效率也与现有的太阳能电池相同的太阳能电池制造出来的太阳能电池的制造方法、太阳能电池的制造装置以及太阳能电池是有用的。

Claims (21)

1.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在导电型为p型或n型的硅基板上形成硅层，所述硅层包含与所述硅基板不同导电型的掺杂物，
对所述硅层进行热处理以使包含在所述硅层中的掺杂物向所述硅基板内扩散。
2.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在导电型为p型或n型的硅基板上形成硅层，所述硅层包含与所述硅基板不同导电型的掺杂物，
在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的掺杂物向所述硅基板内扩散。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在形成所述硅层之后，在将所述硅基板保持在真空气氛中的状态下，在所述硅层上形成防反射膜。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在形成所述硅层之后，
在所述硅层上形成防反射膜，
在所述防反射膜之上形成表面电极，
当使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散时，通过对形成有所述硅层、所述防反射膜以及所述表面电极的硅基板进行加热，从而使所述表面电极与所述硅层或所述硅基板导通，使所述掺杂物向所述硅基板扩散。
5.根据权利要求1、3或4所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在形成所述硅层时，在p型硅基板的表面形成包含n型掺杂物的硅层，
在形成所述硅层之后，在所述硅基板的背面形成包含铝的背面电极，
当使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散时，通过对形成有所述硅层以及所述背面电极的硅基板进行加热，从而使所述掺杂物向所述硅基板扩散，使所述背面电极的铝的一部分向所述硅基板扩散。
6.根据权利要求1至5的任一项所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
当使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散时，将加热温度的最高值设定为600℃以上1200℃以下，加热时间为1分钟以上120分钟以下。
7.根据权利要求1至5的任一项所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
当在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散时，将加热温度的最高值设定为600℃以上1200℃以下，加热时间为1分钟以上120分钟以下。
8.根据权利要求1至7的任一项所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在形成所述硅层之前，在真空中将所述硅基板暴露于等离子体中，
在将所述硅基板暴露于等离子体中之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续形成所述硅层。
9.根据权利要求1至7的任一项所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在执行在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散之前，在真空中将所述硅基板暴露于等离子体中，
在将所述硅基板暴露于等离子体中之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续执行在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
通过等离子体CVD法对所述硅层进行成膜，
使用相同的等离子体CVD装置，将所述硅基板暴露于等离子体中，形成所述硅层。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
通过等离子体CVD法对所述硅层进行成膜，
使用相同的等离子体CVD装置，将所述硅基板暴露于等离子体中，在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散。
12.根据权利要求1至7的任一项所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在形成所述硅层之前，在真空中对所述硅基板的表面进行干法蚀刻来形成纹理，
在所述蚀刻之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续形成所述硅层。
13.根据权利要求1至7的任一项所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在执行在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散之前，在真空中对所述硅基板的表面进行干法蚀刻来形成纹理，
在所述蚀刻之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续执行在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散。
14.根据权利要求8或10所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在形成所述硅层之前，在真空中对所述硅基板的表面进行干法蚀刻来形成纹理，
在所述蚀刻之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续执行将所述硅基板暴露于等离子体中。
15.根据权利要求9或11所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在执行在形成所述硅层期间对所述硅基板进行加热以使包含在所述硅层中的所述掺杂物向所述硅基板内扩散之前，在真空中对所述硅基板的表面进行干法蚀刻来形成纹理，
在所述蚀刻之后，将所述硅基板仍旧保持在真空气氛中，来继续执行将所述硅基板暴露于等离子体中。
16.一种太阳能电池的制造装置，其特征在于，包括：
第一成膜装置，边在基板上导入包含掺杂物的气体边在所述基板上形成硅层；
第二成膜装置，在所述硅层上形成防反射膜；
电极形成装置，在所述基板上或防反射膜上形成电极；以及
加热装置，对所述基板进行加热。
17.根据权利要求16所述的太阳能电池的制造装置，其特征在于，
所述第一成膜装置包括对所述基板进行加热的加热部。
18.根据权利要求16或17所述的太阳能电池的制造装置，其特征在于，
所述第一成膜装置包括将所述基板暴露于等离子体中的等离子体处理部。
19.根据权利要求16至18的任一项所述的太阳能电池的制造装置，其特征在于，包括：
基板搬送机构，按照所述第一成膜装置、所述第二成膜装置、所述电极形成装置以及所述加热装置的顺序来搬送所述基板。
20.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
硅基板，导电型为p型或n型；
扩散层，形成在所述硅基板内且位于所述硅基板的表面附近，扩散有与所述硅基板不同导电型的掺杂物；以及
硅层，层压在所述扩散层上并包含所述掺杂物。
21.根据权利要求20所述的太阳能电池，其特征在于，
所述扩散层的掺杂物浓度低于所述硅层的掺杂物浓度。
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