CN102349166A - 太阳能电池的制造方法和太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池(100)的制造方法，包括：将抗蚀剂膜(50)除去并将n型非晶质半导体层(12n)的一部分除去的工序。

Description

太阳能电池的制造方法和太阳能电池
技术领域
本发明涉及背面结型的太阳能电池的制造方法和太阳能电池。
背景技术
太阳能电池由于能够将干净且无穷尽地供给的太阳光直接转换为电，所以作为新能源被期待。
目前，提案有在n型半导体基板的背面上具有多个p侧电极和多个n侧电极的所谓背面结(接合)型的太阳能电池(例如参照专利文献1)。
具体而言，专利文献1中记载的太阳能电池包括：覆盖n型半导体基板的背面的i型半导体层；在i型半导体层上沿着规定的方向形成的多个p型半导体层；和覆盖i型半导体层和多个p型半导体层的n型半导体层。各p侧电极隔着n型半导体层，形成在各p型半导体层上。各n侧电极形成于两个p侧电极之间。
根据这样的结构，由于在形成n型半导体层的工序中，不需要用掩模来覆盖p型半导体层，所以能够实现太阳能电池的制作工序的简化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-101151号公报([0039]段落、图2)
发明内容
然而，在专利文献1记载的结构中，n侧电极和p侧电极相互形成在n型半导体层上。因此，具有容易在n侧电极和p侧电极之间产生漏电流，太阳能电池特性降低的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于：提供能够提高太阳能电池特性的背面结型的太阳能电池的制造方法和太阳能电池。
本发明的太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：在半导体基板的一个主面的第一区域上，形成具有第一导电型的第一半导体层的工序A；从上述一个主面的上述第二区域上跨过上述第一半导体层上方，形成具有第二导电型的第二半导体层的工序B；在上述第二半导体层上形成电极层的工序C；在上述电极层中的与上述第一区域和上述第二区域对应的区域上施加保护膜的工序D；将上述电极层中的从上述保护膜露出的部分除去的工序E；和将上述保护膜除去的工序F，其中，在上述工序F中，将上述第二半导体层中的从上述掩模露出的部分的至少一部分与上述保护膜一并除去。
根据本发明的太阳能电池的制造方法，能够使第二半导体层的厚度在电极层之间变小。因此，不利用掩模等对第二半导体层进行图案化，就能抑制电极层之间的漏电流。其结果是，能够提高太阳能电池的特性。
本发明的太阳能电池，其特征在于，包括：半导体基板；在半导体基板的一个主面上的第一区域上形成、并具有第一导电型的第一半导体层；在半导体基板的一个主面上的第二区域上形成、并具有第二导电型的第二半导体层；在第一区域上形成在第一半导体层上的第一电极；和在第二区域上形成在第二半导体层上的第二电极，第二半导体层从第二区域上跨过第一半导体层上方地形成，第二半导体层，在从第一电极和第二电极露出的部分，具有与第二半导体层中的被第一电极和第二电极覆盖的部分相比厚度小的部分。
在本发明的太阳能电池中，第二半导体层的导电型也可以是n型。
在本发明的太阳能电池中，半导体基板也可以是结晶硅基板。
在本发明的太阳能电池中，半导体基板也可以具有p型导电型。
在本发明的太阳能电池中，第一半导体层和第二半导体层也可以由非晶质半导体构成。
根据本发明，能够提供一种能够提高太阳能电池特性的背面结型的太阳能电池的制造方法和太阳能电池。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的太阳能电池100的背面侧的俯视图。
图2是图1的A-A线的放大截面图。
图3是用于说明本发明的第一实施方式的太阳能电池10的制造方法的图。
图4是用于说明本发明的第一实施方式的太阳能电池10的制造方法的图。
图5是用于说明本发明的第一实施方式的太阳能电池10的制造方法的图。
图6是用于说明本发明的第一实施方式的太阳能电池10的制造方法的图。
图7是用于说明本发明的第一实施方式的太阳能电池10的制造方法的图。
图8是本发明的第二实施方式的太阳能电池100的背面侧的俯视图。
图9是图8的B-B线的放大截面图。
图10是表示本发明的实施方式的太阳能电池100的结构的截面图。
具体实施方式
接着，使用附图，对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，对相同或类似的部分附加相同或类似的标记。其中，应注意：图面是示意性的，各尺寸的比率等与现实的不同。因此，应参照以下的说明来判断具体的尺寸等。另外，即使在附图相互之间包含有相互的尺寸的关系和比率不同的部分也是不言而喻的。
[第一实施方式]
(太阳能电池的结构)
参照图1和图2，对本发明的第一实施方式的太阳能电池的结构进行说明。图1是本发明的第一实施方式的太阳能电池100的背面侧的俯视图。图2是图1的A-A线的放大截面图。
如图1和图2所示，太阳能电池100包括：n型结晶硅基板10n、i型非晶质半导体层11i、p型非晶质半导体层11p、i型非晶质半导体层12i、n型非晶质半导体层12n、p侧电极20p和n侧电极20n。
n型结晶硅基板10n由薄板状的单晶硅或多晶硅构成。n型结晶硅基板10n具有：接受太阳光的受光面和设置在受光面的相反一侧的背面。n型结晶硅基板10n通过受光面的受光而生成载流子(电子和空穴)。另外，虽然未图示，但是应注意：并未形成遮挡光入射到n型结晶硅基板10n的受光面的结构体(例如金属电极等)，能够在受光面整个面进行受光。
i型非晶质半导体层11i，在n型结晶硅基板10n的背面上沿着第一方向形成。i型非晶质半导体层11i并非积极导入杂质地形成。i型非晶质半导体层11i的厚度是实质上对发电没有贡献的程度，例如数 左右。
p型非晶质半导体层11p，在i型非晶质半导体层11i上沿着第一方向形成。如后文所述，p型非晶质半导体层11p通过图案化而形成有多个。p型非晶质半导体层11p具有p型导电型。p型非晶质半导体层11p的厚度例如是10nm左右。
另外，根据在n型结晶硅基板10n上依次形成有i型非晶质半导体层11i和p型非晶质半导体层11p的结构(即，“HIT”(注册商标，三洋电极株式会社)结构)，能够提高pn结特性。
i型非晶质半导体层12i形成为，从n型结晶硅基板10n的背面上跨过p型非晶质半导体层11p上方。在第一实施方式中，i型非晶质半导体层12i以覆盖n型结晶硅基板10n的背面整个面的方式形成。i型非晶质半导体层12i并非积极导入杂质地形成。i型非晶质半导体层12i的厚度例如是数
Figure BDA0000090206800000043
左右。
n型非晶质半导体层12n形成在i型非晶质半导体层12i上。在第一实施方式中，n型非晶质半导体层12n以覆盖i型非晶质半导体层12i的方式形成。即，n型非晶质半导体层12n以跨过已图案化的多个p型非晶质半导体层11p上方的方式形成。n型非晶质半导体层12n具有与p型非晶质半导体层11p不同的n型导电型。
另外，根据在n型结晶硅基板10n上形成有n型非晶质半导体层12n的结构(所谓的“BSF结构”)，能够抑制n型结晶硅基板10n的背面和非晶质半导体层的界面上的少数载流子的再结合。
另外，根据在n型结晶硅基板10n的背面和n型非晶质半导体层12n之间插入有薄的i型非晶质半导体层12i的结构，能够使n型结晶硅基板10n的背面和n型非晶质半导体层12n之间的特性提高。
另外，i型非晶质半导体层11i、i型非晶质半导体层12i、p型非晶质半导体层11p和n型非晶质半导体层12n各自能够由含硅的非晶质半导体构成。作为这样的非晶质半导体，可以列举非晶质硅、非晶质碳化硅或无定形锗硅(amorphous silicon germanium)等，但是并不限定于此，也可以使用其他的非晶质半导体。另外，i型非晶质半导体层11i、i型非晶质半导体层12i、p型非晶质半导体层11p和n型非晶质半导体层12n各自既可以由1种非晶质半导体构成，另外，也可以由2种以上的非晶质半导体组合而成。
p侧电极20p是收集载流子的收集电极。p侧电极20p由Ag、Al或导电性膏等的金属层构成。p侧电极20p隔着i型非晶质半导体层12i和n型非晶质半导体层12n，形成在p型非晶质半导体层11p上。因此，p侧电极20p沿着第一方向形成为线状。另外，虽然未图示，但是也可以在p侧电极20p和n型非晶质半导体层12n之间，插入有例如由铟锡氧化物(ITO)、氧化锡、氧化锌等构成的透明电极层。
n侧电极20n是收集载流子的收集电极。n侧电极20n由Ag、Al或导电性膏等的金属层构成。n侧电极20n隔着i型非晶质半导体层12i和n型非晶质半导体层12n，形成在n型结晶硅基板10n的背面上。因此，n侧电极20n在一个p侧电极20p和其他的p侧电极20p之间，沿着第一方向形成为线状。另外，虽然未图示，但是也可以在n侧电极20n和n型非晶质半导体层12n之间，插入有上述的透明电极层。
在此，如图2所示，在本实施方式中，n型非晶质半导体层12n中从p侧电极20p和n侧电极20n露出的部分的厚度α，小于n型非晶质半导体层12n中被p侧电极20p或n侧电极20n覆盖的部分的厚度β。即，n型非晶质半导体层12n，在p侧电极20p和n侧电极20n之间较薄地形成。另外，虽然在本实施方式中，厚度α是数(几)nm左右，厚度β是10nm左右，但并不限定于此。
(太阳能电池的制造方法)
接着，参照图3至图7，对太阳能电池100的制造方法进行说明。另外，各图(a)是从背面侧观看n型结晶硅基板10n时的俯视图，各图(b)是各图(a)的截面图。
首先，如图3所示，采用CVD法，在n型结晶硅基板10n的背面的整个面，依次形成i型非晶质半导体层11i和p型非晶质半导体层11p。
接着，如图4所示，在p型非晶质半导体层11p上以规定的图案涂敷抗蚀剂膜30。规定的图案与形成p侧电极20p的区域对应地设定。接着，通过实施湿蚀刻处理，将i型非晶质半导体层11i和p型非晶质半导体层11p中从抗蚀剂膜30露出的区域R1除去。由此，i型非晶质半导体层11i和p型非晶质半导体层11p被图案化，并且露出n型结晶硅基板10n的大致一半。
接着，在将抗蚀剂膜30除去之后，通过实施湿蚀刻处理和氢等离子体处理，对n型结晶硅基板10n露出的区域进行清洁(清洗)。
接着，如图5所示，采用CVD法，从n型结晶硅基板10n的背面上跨过p型非晶质半导体层11p上方，依次形成i型非晶质半导体层12i和n型非晶质半导体层12n。
接着，使用CVD法、溅射法、蒸镀法、电镀法或印刷法等，在n型非晶质半导体层12n上形成电极层40。接着，在电极层40上涂敷光致抗蚀剂膜(保护膜)，并且以规定的图案进行曝光，对光致抗蚀剂膜进行图案化。由此，如图6所示，在电极层40上之中的形成p型非晶质半导体层11p的区域上和其以外的区域上，实施已被图案化的抗蚀剂膜50(保护膜)。
接着，如图7所示，例如通过氢氧化钠溶液等，将电极层40中的从抗蚀剂膜50露出的部分除去。由此，形成p侧电极20p和n侧电极20n，并且露出n型非晶质半导体层12n的一部分。
接着，通过实施湿蚀刻处理，将抗蚀剂膜50除去，并将n型非晶质半导体层12n的一部分除去。由此，n型非晶质半导体层12n中的从抗蚀剂膜50露出的部分的厚度变小。
(作用和效果)
第一实施方式的太阳能电池100的制造方法具备如下工序：将抗蚀剂膜50除去，并将n型非晶质半导体层12n的一部分除去。
因此，n型非晶质半导体层12n中的从p侧电极20p和n侧电极20n露出的部分的厚度α，形成为小于n型非晶质半导体层12n中的被p侧电极20p或n侧电极20n覆盖的部分的厚度β。即，n型非晶质半导体12n，在从p侧电极20p和n侧电极20n露出的部分，包括具有比n型非晶质半导体12n中的被p侧电极20p和n侧电极20n覆盖的部分的厚度β小的厚度α的部分。由此，在p侧电极20p和n侧电极20n之间，能够使得n型非晶质半导体层12n的电阻变大。因此，不利用掩模等对n型非晶质半导体层12n进行图案化，而能够抑制p侧电极20p和n侧电极20n之间的漏电流。其结果是，能够提高太阳能电池100的特性。
[第二实施方式]
以下，参照附图，对第二实施方式的太阳能电池100进行说明。以下，主要对与第一实施方式的不同点进行说明。
参照附图，对本发明的第二实施方式的太阳能电池的结构进行说明。图8是从背面侧观看太阳能电池100的俯视图。图9是图8的B-B线的放大截面图。
如图8和图9所示，在p侧电极20p和n侧电极20n之间，i型非晶质半导体层12i和n型非晶质半导体层12n被除去。在p侧电极20p和n侧电极20n之间，n型结晶硅基板10n的背面露出。
具体而言，在将上述的抗蚀剂膜50除去时，使用非晶质半导体层的蚀刻速率较高的蚀刻液。由此，能够将抗蚀剂膜50除去，并且不仅将n型非晶质半导体层12n除去，还能够将i型非晶质半导体层12i除去。
(作用和效果)
第二实施方式的太阳能电池100的制造方法具有如下工序：将抗蚀剂膜50除去，并将i型非晶质半导体层12i和n型非晶质半导体层12n除去。
因此，不利用掩模等对i型非晶质半导体层12i和n型非晶质半导体层12n进行图案化，而能够抑制p侧电极20p和n侧电极20n之间的漏电流。其结果是，能够提高太阳能电池100的特性。
(其他实施方式)
本发明由上述实施方式进行记载，但是不应当理解为构成该公开的一部分的论述和附图用于限定本发明。根据该公开，对本领域技术人员而言，各种替代实施方式、实施例和运用技术变得明确。
例如，在上述实施方式中，作为太阳能电池100的基板，使用n型结晶硅基板10n，但是并不限定于此。例如，太阳能电池100的基板也可以具有p型的导电型。另外，太阳能电池100的基板也可以由多晶硅(Si)、微晶硅(Si)等结晶类半导体材料或含有GaAs、InP等化合物半导体材料的一般的半导体材料构成。
另外，在上述实施方式中并未特别提及，但在使用p型基板的情况下，将p型非晶质半导体层11p和n型非晶质半导体层12n与上述实施方式相反地形成。即，p型非晶质半导体层11p以跨在已被图案化的多个n型非晶质半导体层12n上的方式形成。该情况下，一般地，由于p型非晶质半导体与n型非晶质半导体相比，电阻容易变大，所以能够进一步抑制在p侧电极20p和n侧电极20n之间产生漏电流。
另外，在上述第一实施方式中，以跨过已被图案化的多个p型非晶质半导体层11p上方的方式形成n型非晶质半导体层12n，但是非晶质半导体层的导电型也可以是相反的。具体而言，也可以如图10所示，在n型结晶硅基板10n的背面上，以跨过已被图案化的多个n型非晶质半导体层12n上方的方式形成有p型非晶质半导体层11p。该情况下，一般地，由于p型非晶硅与n型非晶硅相比电阻容易变大，所以能够进一步抑制在p侧电极20p和n侧电极20n之间产生漏电流。
另外，在上述实施方式中，i型非晶质半导体层11i和i型非晶质半导体层12i是并非积极地导入杂质而形成的，但是也可以含有微量的掺杂剂(dopant)。
另外，在上述实施方式中并未特别提及，但是在n型结晶硅基板10n的背面上，也可以不形成i型非晶质半导体层13i。该情况下，能够进一步降低n型结晶硅基板10n的背面侧的电阻。
另外，在上述第二实施方式中，将i型非晶质半导体层12i和n型非晶质半导体层12n一并除去，但是也可以在基板上残留i型非晶质半导体层12i的至少一部分。即使仅将n型非晶质半导体层12n除去，也能够提高漏电流抑制效果。
另外，日本专利申请第2009-57173号(2009年3月10日申请)的全部内容，通过参照被编入本申请说明书中。
产业上的可利用性
如上所述，由于本发明的太阳能电池的制造方法和太阳能电池，能够提供可提高太阳能电池特性的背面结型的太阳能电池的制造方法和太阳能电池，所以在太阳能电池的制造领域是有用的。
附图标记说明
10  太阳能电池
10n  n型结晶硅基板
11i  i型非晶质半导体层
11p  p型非晶质半导体层
12i  i型非晶质半导体层
12n  n型非晶质半导体层
20n  n侧电极
20p  p侧电极
30、50 抗蚀剂膜
40  电极层
100  太阳能电池

Claims (6)

1.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：
在半导体基板的一个主面的第一区域上，形成具有第一导电型的第一半导体层的工序A；
从所述一个主面的所述第二区域上跨过所述第一半导体层上方，形成具有第二导电型的第二半导体层的工序B；
在所述第二半导体层上形成电极层的工序C；
在所述电极层中的与所述第一区域和所述第二区域对应的区域上施加保护膜的工序D；
将所述电极层中的从所述保护膜露出的部分除去的工序E；和
将所述保护膜除去的工序F，其中
在所述工序F中，将所述第二半导体层中的从所述掩模露出的部分的至少一部分与所述保护膜一并除去。
2.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
半导体基板；
在所述半导体基板的一个主面上的第一区域上形成，并具有第一导电型的第一半导体层；
在所述半导体基板的所述一个主面上的第二区域上形成，并具有第二导电型的第二半导体层；
在所述第一区域上形成在所述第一半导体层上的第一电极；和
在所述第二区域上形成在所述第二半导体层上的第二电极，
所述第二半导体层从所述第二区域上跨过所述第一半导体层上方地形成，
所述第二半导体层，在从所述第一电极和所述第二电极露出的部分，具有与所述第二半导体层中的被所述第一电极和所述第二电极覆盖的部分相比厚度小的部分。
3.如权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于：
所述第二半导体层的导电型是p型。
4.如权利要求2或3所述的太阳能电池，其特征在于：
所述半导体基板是结晶硅基板。
5.如权利要求2或3所述的太阳能电池，其特征在于：
所述半导体基板具有n型导电型。
6.如权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于：
所述第一半导体层和所述第二半导体层由非晶质半导体构成。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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