CN102971859A - 背面电极型太阳能电池及背面电极型太阳能电池的制造方法 - Google Patents

背面电极型太阳能电池及背面电极型太阳能电池的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种背面电极型太阳能电池及其制造方法。该背面电极型太阳能电池（1，14）具有：第一导电型硅基板（4）、设置于与硅基板（4）的受光面相反一侧的面即背面的第一导电型用电极（2）及第二导电型用电极（3）、设置于硅基板（4）背面的第一导电型杂质扩散层（9）及第二导电型杂质扩散层（10），第一导电型杂质扩散层（9）与第二导电型杂质扩散层（10）相邻设置，在硅基板（4）背面的外周边缘设有第一导电型杂质扩散层（9）。

Description

背面电极型太阳能电池及背面电极型太阳能电池的制造方法
技术领域
本发明涉及背面电极型太阳能电池及背面电极型太阳能电池的制造方法。
背景技术
近年来，特别从保护地球环境的观点出发，将太阳能直接转换为电能的太阳能电池作为新一代能源的期待急剧提高。作为太阳能电池，有使用化合物半导体或有机材料的太阳能电池等各种太阳能电池，但目前以使用硅晶的太阳能电池为主流。
目前，制造并销售最多的太阳能电池具有在太阳光射入侧的一面（受光侧）及与受光面相反侧的一面（背面）上分别形成有电极的结构。
在太阳能电池的受光面上形成电极的情况下，因为太阳光被电极吸收，所以，电极的形成面积使得向太阳能电池的受光面射入的太阳光的量减少。因此，开发了只在太阳能电池的背面上形成电极的背面电极型太阳能电池。
图8表示专利文献1（日本特表2008-532311号公报）所公开的现有背面电极型太阳能电池的剖面示意图。
在图8所示的现有背面电极型太阳能电池101的受光面上，形成有n型前面侧扩散区域106，从而形成FSF（Front Surface Field：前面场）结构。而且，背面电极型太阳能电池101的受光面为凹凸形状105，在凹凸形状105上，从n型硅晶片104侧依次形成有含有二氧化硅的介质钝化层108和含有氮化硅的防止反射涂层107。
而且，在n型硅晶片104的背面上交替形成有掺杂了n型杂质的n+区域110和掺杂了p型杂质的p+区域111，在n型硅晶片104的背面上形成有氧化物层109。然后，在n型硅晶片104背面的n+区域110上形成有n型用金属接点102，在p+区域111上形成有p型用金属接点103。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：（日本）特表2008-532311号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在串联或并联有多个背面电极型太阳能电池的背面电极型太阳能电池模块中，如果在工作时背面电极型太阳能电池模块的一部分出现未照射到太阳光的阴影，则因与其他背面电极型太阳能电池的关系而向出现阴影部分的背面电极型太阳能电池施加反向偏置电压。
此时，如专利文献1所述，在背面电极型太阳能电池101背面的外周边缘形成有与n型硅晶片104的导电型不同的导电型区域即p+区域的情况下，当向背面电极型太阳能电池101施加反向偏置电压时，通过其外周边缘易于产生漏电流。
本发明是鉴于上述课题而提出的，目的在于提供能够在施加有反向偏置电压时抑制产生漏电流的背面电极型太阳能电池及背面电极型太阳能电池的制造方法。
本发明为一种背面电极型太阳能电池，其具有：第一导电型硅基板、设置于与硅基板的受光面相反一侧的面即背面的第一导电型用电极和第二导电型用电极、设置于硅基板背面的第一导电型杂质扩散层和第二导电型杂质扩散层，第一导电型杂质扩散层与第二导电型杂质扩散层相邻设置，在硅基板背面的外周边缘设有第一导电型杂质扩散层。
在此，在本发明的背面电极型太阳能电池中，在硅基板背面中，第一导电型杂质扩散层的面积总和优选小于第二导电型杂质扩散层的面积总和。
而且，在本发明的背面电极型太阳能电池中，第一导电型优选为n型。
而且，在本发明的背面电极型太阳能电池中，优选在硅基板的受光面上设有受光面扩散层，该受光面扩散层所含有的第一导电型杂质的浓度高于硅基板所含有的第一导电型杂质的浓度。
而且，在本发明的背面电极型太阳能电池中，优选在受光面扩散层上设有受光面钝化膜，在受光面钝化膜上设有防止反射膜，防止反射膜是含有第一导电型杂质的二氧化钛。
而且，在本发明的背面电极型太阳能电池中，优选受光面钝化膜的膜厚为15nm~200nm。
而且，在本发明的背面电极型太阳能电池中，防止反射膜中所含有的杂质优选为磷氧化物，该磷氧化物含有防止反射膜的15质量%~35质量%。
而且，在本发明的背面电极型太阳能电池中，第二导电型杂质扩散层优选被第一导电型杂质扩散层包围。
而且，在本发明的背面电极型太阳能电池中，第二导电型杂质扩散层优选形成为岛状。
在此，在本发明的背面电极型太阳能电池中，第一导电型杂质扩散层优选形成一个扩散层区域。
另外，本发明为一种背面电极型太阳能电池的制造方法，包括：在第一导电型硅基板背面的一部分上形成第一导电型杂质扩散层的工序；在硅基板的背面上通过热氧化法形成氧化硅膜的工序；利用硅基板背面中形成有第一导电型杂质扩散层的区域上的氧化硅膜膜厚与未形成有第一导电型杂质扩散层的区域上的氧化硅膜膜厚的膜厚差，在硅基板的背面上形成第二导电型杂质扩散层的工序；在第一导电型杂质扩散层上形成第一导电型用电极的工序；在第二导电型杂质扩散层上形成第二导电型用电极。
在此，本发明的背面电极型太阳能电池的制造方法优选在形成第二导电型杂质扩散层的工序之前，还包括对氧化硅膜的一部分进行蚀刻的工序。
而且，在本发明的背面电极型太阳能电池的制造方法中，在对氧化硅膜的一部分进行蚀刻的工序中，优选只在第一导电型杂质扩散层上残留氧化硅膜。
而且，在本发明的背面电极型太阳能电池的制造方法中，只在第一导电型杂质扩散层上残留的氧化硅膜的膜厚优选为60nm以上。
另外，在本发明的背面电极型太阳能电池的制造方法中，优选在形成第一导电型杂质扩散层的工序中，第一导电型杂质扩散层的第一导电型杂质浓度为5×1019个/cm3以上。
根据本发明，能够提供在施加反向偏置电压时能够抑制产生漏电流的背面电极型太阳能电池及背面电极型太阳能电池的制造方法。
附图说明
图1是第一实施方式的背面电极型太阳能电池背面的俯视示意图；
图2（a）是沿图1的II-II的剖面示意图，（b）是（a）所示的n型硅基板受光面的一部分的剖面放大示意图，（c）是图解（a）所示的n++层与p+层的厚度关系的剖面放大示意图；
图3是从第一实施方式的背面电极型太阳能电池除去n型用电极、p型用电极及背面钝化膜时的n型硅基板背面的俯视示意图；
图4（a）~（h）是对第一实施方式的背面电极型太阳能电池的制造方法的一例进行图解的剖面示意图；
图5（a）是第二实施方式的背面电极型太阳能电池的剖面示意图，（b）是（a）所示的n型硅基板受光面的一部分的剖面放大示意图，（c）是图解（a）所示的n++层与p+层的厚度关系的剖面放大示意图；
图6（a）~（l）是对第二实施方式的背面电极型太阳能电池的制造方法的一例进行图解的剖面示意图；
图7（a）~（l）是对第三实施方式的背面电极型太阳能电池的制造方法进行图解的剖面示意图；
图8是专利文献1所公开的现有背面电极型太阳能电池的剖面示意图。
具体实施方式
下面说明本发明的实施方式。需要说明的是，在本发明的实施方式的附图中，相同的标记表示相同的部分或相应的部分。
〈第一实施方式〉
图1表示第一实施方式的背面电极型太阳能电池的背面的俯视示意图。图1所示的背面电极型太阳能电池1在与n型硅基板4的受光面相反一侧的背面具有带状n型用电极2和带状p型用电极3，n型用电极2与p型用电极3在n型硅基板4的背面上交替排列。
图2（a）表示沿图1的II-II的剖面示意图，图2（b）表示图2（a）所示的n型硅基板4受光面的一部分的剖面放大示意图；图2（c）表示对图2（a）所示的n++层与p+层的厚度之差进行图解的剖面放大示意图。如图2（a）及图2（b）所示，在n型硅基板4的受光面上形成凹凸形状5（纹理结构）。凹凸形状5的凹凸例如为μm级。
如图2（a）及图2（b）所示，在凹凸形状5上形成受光面钝化膜6。受光面钝化膜6由氮化硅膜形成。而且，受光面钝化膜6的厚度为10nm以下。
如图2（a）及图2（b）所示，在受光面钝化膜6上形成防止反射膜7。防止反射膜7也由氮化硅膜形成。而且，防止反射膜7的厚度为50nm~100nm。
在此，防止反射膜7的氮化硅膜的氮含有率高于受光面钝化膜6的氮化硅膜。而且，受光面钝化膜6的氮化硅膜的折射率高于防止反射膜7的氮化硅膜。另外，受光面钝化膜6也可以是氧化硅膜。
而且，在n型硅基板4的背面交替相邻形成作为n型杂质扩散层的n++层9与作为p型杂质扩散层的p+层10。这样，通过交替相邻形成n++层9与p+层10，出现如下现象：当向背面电极型太阳能电池1施加反向偏压（反向偏置电压）时，与普通的二极管同样，在达到击穿电压之前几乎没有电流流动，当施加大于击穿电压的电压时，流动较大的电流（击穿电流），背面电极型太阳能电池1不被施加其以上的电压。因为该击穿电流流动在n++层9与p+层10相邻的区域，所以，在n++层9与p+层10交替相邻的背面电极型太阳能电池1中，电流在背面电极型太阳能电池1的整个背面流动。因此，在背面电极型太阳能电池1上不会局部地施加电压，能够避免因局部的漏电流而导致发热。
如图2（c）所示，n++层9的表面位于只比p+层10的表面浅深度A的位置，n型硅基板4背面的n++层9的表面比n型硅基板4背面的除n++层9以外的其他区域的表面更凹陷，n++层9与p+层10以形成凹状的方式被配置。需要说明的是，深度A例如为数十nm级。进而，在n++层9上形成n型用电极2，在p+层10上形成p型用电极3。
而且，在n型硅基板4背面的一部分形成由氧化硅膜形成的背面钝化膜8。在此，如图2（a）所示，在n++层9上的背面钝化膜8的膜厚与p+层10上的背面钝化膜8的膜厚之间存在膜厚差，n++层9上的背面钝化膜8的膜厚厚于p+层10上的背面钝化膜8的膜厚。
图3表示从背面电极型太阳能电池1除去n型用电极2、p型用电极3及背面钝化膜8时的n型硅基板4的背面的俯视示意图。在此，在第一实施方式的背面电极型太阳能电池1中，在n型硅基板4背面的外周边缘形成n++层9。
因为在n型硅基板4背面的外周边缘形成与n型硅基板4背面的导电型即n型相同的导电型即n型的杂质扩散层n++层9，所以，即使在n型硅基板4背面外周边缘的n++层9的表面受到某种影响而被削去以露出n型硅基板4的硅面的情况下，或者在n型硅基板4的侧面及/或受光面被n++层9包裹的情况下等，n++层9也与相同导电型的面相接。因为在相接所述相同导电型的面的位置上未产生漏电流，所以，在向背面电极型太阳能电池1施加反向的偏压（反向偏置电压）时，能够抑制产生漏电流。
需要说明的是，因为不存在如果在n型硅基板4背面的整个外周边缘不形成n++层9就会使背面电极型太阳能电池1的特性大幅降低的问题，所以也可以在n型硅基板4背面的外周边缘的局部形成导电型与n型硅基板4不同的导电型即p型的杂质扩散层p+层10。
而且，如图3所示，从n型硅基板4的边缘至p+层10的距离（与p+层10的长度方向正交的方向上的距离）在n型硅基板4的右侧为C，在n型硅基板4的左侧为D，且C＞D。因此，n型硅基板4右侧的外周边缘的n++层9的宽度C与n型硅基板4左侧的外周边缘的n++层9的宽度D不同。在本实施方式中，如图2（a）所示，在n型硅基板4右侧外周边缘的宽度为C的n++层9上，也与夹在p+层10之间的n++层9同样，形成n型用电极2。
而且，如图3所示，在n型硅基板4的背面，n++层9的所有区域相连而形成一个扩散层区域。p+层10分别形成为岛状，各个岛状p+层10的周围被n++层9围住。
进而，n型硅基板4背面的n++层9的面积总和优选小于p+层10的面积总和。在该情况下，在背面电极型太阳能电池1发电时，具有能够得到短路电流密度更大的短路电流的倾向。
在上述说明中，也可以在n++层9的至少一个位置，n++层9在与p+层10的纵长度方向正交的方向上分离。在该情况下，在分离的n++层9之间形成p+层10。
而且，在上述说明中，也可以在p+层10的至少一个位置，p+层10在与p+层10的长度方向正交的方向上分离。在该情况下，在分离的p+层10之间形成n++层9。
下面参照图4（a）~图4（h）的剖面示意图，对第一实施方式的背面电极型太阳能电池的制造方法的一例进行说明。
首先，如图4（a）所示，在作为n型硅基板4受光面的一面（n型硅基板4的受光面）的相反一侧的面即背面（n型硅基板4的背面）形成纹理掩模21。在此，作为纹理掩模21，例如可以使用氮化硅膜等。而且，纹理掩模21可以通过例如CVD（Chemical Vapor Deposition：化学气相沉淀）法或溅射法等形成。
接着，如图4（b）所示，在n型硅基板4的受光面上形成例如纹理结构等凹凸形状5。例如，能够利用在氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液等碱性溶液中添加异丙醇并加热至70℃以上80℃以下的溶液，对n型硅基板4的受光面进行蚀刻而形成凹凸形状5。
然后，如图4（c）所示，在n型硅基板4背面的一部分形成n++层9。另外，在图4（c）中，n型硅基板4的背面为上侧。在此，n++层9例如能够通过如下方式形成。
首先，除去n型硅基板4背面的纹理掩模21。接着，在n型硅基板4的受光面上形成例如氧化硅膜等扩散掩模22。然后，在n型硅基板4背面的除n++层9形成区域以外的其他区域涂布掩模膏（マスキングペ一スト）后，对掩模膏进行热处理，由此形成扩散掩模23。之后，通过使用POCl3的气相掺杂，使磷扩散到从扩散掩模23向露出n型硅基板4背面的部位，由此形成n++层9。
需要说明的是，作为掩模膏，例如可以使用含有溶剂、增粘剂及氧化硅前体的掩模膏等。而且，作为掩模膏的涂布方法，例如可以使用喷墨印刷法或丝网印刷法等。
接着，如图4（d）所示，在n型硅基板4的背面上形成氧化硅膜24。在此，例如在经过氢氟酸处理除去形成于n型硅基板4的扩散掩模22、扩散掩模23及通过向扩散掩模22，23扩散磷所形成的玻璃层后，再用氧或水蒸气进行热氧化而能够形成氧化硅膜24。需要说明的是，用氧或水蒸气对n型硅基板4进行的热氧化是能够通过在氧气氛或水蒸气气氛中设置n型硅基板4的状态下进行热处理来进行的。
此时，如图4（d）所示，能够在n型硅基板4背面中使形成有n++层9的区域上的氧化硅膜24（n++层9上的氧化硅膜24）的膜厚厚于未形成有n++层9的区域上的氧化硅膜24（n++层9以外的其他区域上的氧化硅24）的膜厚。作为能够形成这种形状的氧化硅膜24的情况的一例，在900℃下用水蒸气进行热氧化而形成氧化硅膜24的情况下，能够使n++层9上的氧化硅膜24的膜厚设为250nm~350nm，使n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24的膜厚设为70nm~90nm。在此，热氧化前的n++层9表面的磷浓度为5×1019个/cm3以上，作为热氧化的处理温度范围，用氧进行热氧化时为800℃~1000℃，用水蒸气进行热氧化时为800℃~950℃。
需要说明的是，因为作为后述的p+层10形成时的n++层9的扩散掩模膜厚优选为60nm以上，所以，n++层9上的氧化硅膜24的膜厚与n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24的膜厚之差优选为60nm以上。
而且，在通过热氧化形成氧化硅膜24时，能够随着向n型硅基板4背面扩散的杂质种类与浓度不同，使通过热氧化所形成的氧化硅膜24的生长速度不同，特别是在n型硅基板4的背面中n型杂质浓度较高的情况下，能够增大氧化硅膜24的生长速度。因此，n型杂质浓度高于n型硅基板4的n++层9上的氧化硅膜24的膜厚能够厚于n型杂质浓度低于n++层9的n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24的膜厚。
需要说明的是，氧化硅膜24在热氧化时通过硅与氧的键合而形成。
接着，如图4（e）所示，在n型硅基板4背面的一部分形成p+层10。在此，p+层10例如能够按照如下方式形成。
首先，通过蚀刻除去n型硅基板4的受光面的氧化硅膜24及背面的n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24。在此，因为n型硅基板4背面的n++层9上的氧化硅膜24的膜厚形成得厚于n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24的膜厚，所以，能够只在n型硅基板4背面的n++层9上保留氧化硅膜24。利用n++层9上的氧化硅膜24与n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24的蚀刻速率之差，能够使n++层9上的氧化硅膜24的膜厚为120nm左右。
例如，在用900℃的水蒸气进行30分钟的热氧化形成氧化硅膜24，并且为除去n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24而进行氢氟酸处理的情况下，能够使n++层9上的氧化硅膜24的膜厚为120nm左右。需要说明的是，如上所述，在n++层9上的氧化硅膜24的膜厚为60nm以上的情况下，氧化硅膜24能够作为形成p+层10时的扩散掩模合适地发挥作用。
之后，在n型硅基板4的受光面上形成氧化硅膜等扩散掩模25，在n型硅基板4的背面，涂布在乙醇溶液中溶液了硼化合物与有机高分子发生反应而生成的聚合物的溶液，使之干燥后进行热处理，由此向n++层9以外的其他区域扩散硼，从而形成p+层10。
接着，如图4（f）所示，在n型硅基板4的背面上形成背面钝化膜8。在此，例如能够按照如下方式形成背面钝化膜8。
首先，通过氢氟酸处理除去形成于n型硅基板4的氧化硅膜24、扩散掩模25及向氧化硅膜24及扩散掩模25扩散硼而形成的玻璃层。
然后，通过例如用氧或水蒸气进行热氧化，在n型硅基板4的背面上形成由氧化硅膜形成的背面钝化膜8，并且在n型硅基板4的受光面上形成氧化硅膜30。在此，在n型硅基板4背面的n++层9上形成的背面钝化膜8的膜厚与在p+层10上形成的背面钝化膜8的膜厚之间形成膜厚差，形成于n++层9上的背面钝化膜8的膜厚厚于形成于p+层10上的背面钝化膜8的膜厚。例如如图2（a）所示，该背面钝化膜8的膜厚差一直存在，直至背面电极型太阳能电池1形成后。之后，除去n型硅基板4的受光面的氧化硅膜30。
接着，如图4（g）所示，在n型硅基板4的受光面上形成由氮化硅膜形成的受光面钝化膜6，在受光面钝化膜6上形成防止反射膜7。受光面钝化膜6及防止反射膜7分别能够通过例如CVD法形成。在此，构成防止反射膜7的氮化硅膜的氮含有率低于构成受光面钝化膜6的氮化硅膜。而且，构成受光面钝化膜6的氮化硅膜的折射率高于构成防止反射膜7的氮化硅膜。
受光面钝化膜6也可以是氧化硅膜，在受光面钝化膜6为氧化硅膜的情况下，也可以不除去图4（f）所示的氧化硅膜30而直接作为受光面钝化膜6加以使用。
之后，如图4（g）所示，除去背面钝化膜8的一部分，从背面钝化膜8分别露出n++层9的一部分及p+层10的一部分。在此，例如在背面钝化膜8的一部分上通过丝网印刷法等涂布蚀刻膏后对蚀刻膏进行加热等，由此能够除去背面钝化膜8的一部分。之后，例如通过在超声波清洗后进行酸处理，能够除去蚀刻膏。作为蚀刻膏，例如能够使用作为蚀刻成分含有由磷酸、氟化氢、氟化铵及氟化氢铵组成的群中所选择的至少一种并且含有水、有机溶剂及增粘剂的蚀刻膏等。
接着，如图4（h）所示，在n++层9上形成n型用电极2，并且在p+层10上形成p型用电极3。在此，例如在n型硅基板4背面的背面钝化膜8的规定位置，通过丝网印刷涂布银膏后使之干燥，之后对银膏进行烧制，由此能够形成n型用电极2及p型用电极3。由此，能够制造出第一实施方式的背面电极型太阳能电池1。
如上所述，在本实施方式的背面电极型太阳能电池1的制造方法中，如图4（d）所示，利用在形成有n型硅基板4背面的n++层9后的n型硅基板4背面上通过热氧化而形成的氧化硅膜24的膜厚差，能够形成用来形成p+层10的扩散掩模。因此，因为不需要用来形成p+层10的扩散掩模的构图工序，所以能够减少工序，又因为不需要更多的设备，所以背面电极型太阳能电池1的生产性提高。
而且，根据本实施方式的背面电极型太阳能电池1的制造方法，能够抑制n型硅基板4背面中的n++层9与p+层10的形成位置的偏离，从而能够分别形成n++层9及p+层10。
进而，根据本实施方式的背面电极型太阳能电池1的制造方法，由于使用利用n++层9形成后通过热氧化所形成的氧化硅膜24的膜厚差形成的扩散掩模形成p+层10，所以，在n型硅基板4的背面上形成n++层9和p+层10中的任一层的杂质扩散层。
〈第二实施方式〉
图5（a）表示第二实施方式的背面电极型太阳能电池的剖面示意图，图5（b）表示图5（a）所示的n型硅基板4受光面的一部分的剖面放大示意图，图5（c）表示图解图5（a）所示的n++层与p+层的厚度之差的剖面放大示意图。如图5（a）及图5（b）所示，在n型硅基板4的受光面上形成凹凸形状5（纹理结构）。凹凸形状5的凹凸例如为μm级。
第二实施方式的背面电极型太阳能电池14具有如下方面的特征：形成向n型硅基板4的受光面的整个面扩散n型杂质所形成的受光面扩散层即n+层11作为FSF（Front Surface Field：前面场）层，在n+层11上形成受光面钝化膜13，在受光面钝化膜13的一部分形成防止反射膜12。
在n型硅基板4的受光面上作为受光面扩散层形成的n+层11为具有导电型与n型硅基板4相同的n型导电型的层，n+层11的n型杂质浓度高于n型硅基板4的n型杂质浓度。
受光面钝化膜13由氧化硅膜形成。而且，受光面钝化膜13的膜厚为15nm~200nm，优选为15nm~60nm。
防止反射膜12由含有导电型与n型硅基板4相同的n型导电型的n型杂质，例如由作为n型杂质含有磷的二氧化钛膜形成。防止反射膜12的膜厚为30~500nm，但具有通过蚀刻除去防止反射膜12的一部分而露出受光面钝化膜13的表面的部位。
而且，防止反射膜12中磷作为磷氧化物含有防止反射膜12的15质量%~35质量%。需要说明的是，所谓“作为磷氧化物含有防止反射膜12的15质量%~35质量%”，表示防止反射膜12中的磷氧化物的含有量为防止反射膜12整体的15质量%~35质量%。
而且，与第一实施方式同样，在n型硅基板4的背面上交替地相邻形成n++层（n型杂质扩散层）9与p+层（p型杂质扩散层）10，n型硅基板4背面的n++层9的表面比n型硅基板4背面的n++层9以外的其他区域的表面凹陷，n++层9与p+层10以形成凹状的方式配置。
如图5（c）所示，n++层9的表面位于比p+层10的表面只浅深度B的位置，深度B例如为数十nm级。进而在n++层9上形成n型用电极2，在p+层10上形成p型用电极3。
在第二实施方式的背面电极型太阳能电池14中，因为在n型硅基板4的背面上也交替地相邻形成n++层9与p+层10，所以，与第一实施方式同样，不会对背面电极型太阳能电池1局部施加电压，能够避免由于局部的漏电流而导致发热。
在第二实施方式的背面电极型太阳能电池14中，n型硅基板4的背面中的n++层9及p+层10的形状也分别与第一实施方式同样，具有图3所示那样的形状，在n型硅基板4背面的外周边缘上形成n++层9。由此，与第一实施方式同样，能够抑制在向背面电极型太阳能电池1施加反向的偏压（反向偏置电压）时产生漏电流。
需要说明的是，因为不存在如果在n型硅基板4背面的所有外周边缘上不形成n++层9就会使背面电极型太阳能电池14的特性大幅降低的问题，所以，也可以在n型硅基板4背面的外周边缘上局部地形成导电型与n型硅基板4不同的导电型即p型杂质扩散层的p+层10。
而且，与第一实施方式同样，如图3所示，从n型硅基板4的边缘至p+层10的距离（与p+层10的长度方向正交的方向上的距离）为，n型硅基板4右侧的外周边缘中n++层9的宽度C宽于n型硅基板4左侧的外周边缘中n++层9的宽度D，与夹于p+层10之间的n++层9同样，在n型硅基板4右侧外周边缘的宽度较宽的n++层9上也形成n型用电极2。
而且，如图3所示，在n型硅基板4的背面，n++层9的所有区域相连而形成一个扩散层区域。然后，p+层10分别形成为岛状，各岛状的p+层10的周围由n++层9包围。
进而，n型硅基板4背面的n++层9面积总和优选小于p+层10面积总和。在该情况下，当背面电极型太阳能电池14发电时，具有能够得到更大短路电流密度的短路电流的倾向。
在上述说明中，也可以在n++层9的至少一个位置，n++层9在与p+层10的长度方向正交的方向上分离。在该情况下，在分离的n++层9之间形成p+层10。
而且，在上述说明中，也可以在p+层10的至少一个位置，p+层10在与p+层10的长度方向正交的方向上分离。在该情况下，在分离的p+层10之间形成n++层9。
另外，在第二实施方式的背面电极型太阳能电池14中，因为作为受光面扩散层的n+层11的导电型也是与n型硅基板4相同导电型的n型，所以，即使n++层9在n型硅基板4的侧面与作为受光面扩散层的n+层11接触，也不会对太阳能电池的特性产生影响。
下面参照图6（a）~图6（l）的剖面示意图，对第二实施方式的背面电极型太阳能电池14的制造方法的一例进行说明。在此，因为图6（a）~图6（e）所示的制造工序与图4（a）~图4（e）所示的制造工序相同，所以，在此省略其说明，从图6（f）所示的制造工序开始进行说明。
如图6（f）所示，在n型硅基板4的背面上形成氧化硅膜等扩散掩模26。在此，例如如图6（e）所示，在通过氢氟酸处理除去形成于n型硅基板4的氧化硅膜24、扩散掩模25及向氧化硅膜24及扩散掩模25扩散硼而形成的玻璃层后，在n型硅基板4的背面通过CVD法或溅射法等形成氧化硅膜等，由此能够制作出扩散掩模26。
接着，如图6（f）所示，在n型硅基板4的受光面上，通过旋涂等涂布至少含有磷化合物、钛醇盐及乙醇的混合液27并使之干燥。在此，为了在n型硅基板4的受光面上形成作为受光面扩散层的n+层11，并且形成成为防止反射膜12的二氧化钛膜而涂布混合液27。而且，作为混合液27的磷化合物，例如可以使用五氧化二磷，作为钛醇盐，例如可以使用钛酸四异丙酯，并且作为乙醇，例如能够使用异丙醇。
然后，如图6（g）及图6（k）所示，在n型硅基板4的受光面上形成n+层11及防止反射膜12。在此，通过对涂布于n型硅基板4的受光面并被干燥的混合液27进行热处理，能够分别形成n+层11及防止反射膜12。通过该热处理，向n型硅基板4的受光面扩散作为n型杂质的磷，由此，在n型硅基板4的整个受光面上形成n+层11，并且形成成为防止反射膜12的含有磷的二氧化钛膜。热处理后的n+层11的薄层阻值例如为30~100Ω/口，优选为50±10Ω/口。
在此，通过在例如850℃以上、1000℃以下的温度下对受光面上涂布有混合液27的n型硅基板4进行热处理，能够形成n+层11及防止反射膜12。即，通过该加热，从混合液27向n型硅基板4的受光面扩散磷，从而形成n+层11，并且形成由含有磷的二氧化钛膜形成的防止反射膜12。
接着，如图6（h）及图（l）所示，在n型硅基板4的背面上形成背面钝化膜8，并且在n型硅基板4受光面的n+层11上形成受光面钝化膜13。在此，背面钝化膜8及受光面钝化膜13例如能够分别按照如下的方法形成。
首先，通过氢氟酸处理除去形成于n型硅基板4的背面的扩散掩模26。此时，防止反射膜12的一部分也通过氢氟酸进行蚀刻，使n型硅基板4的受光面的一部分露出。在此，因为防止反射膜12由含有磷的二氧化钛膜形成，所以其耐氢氟酸性高。由此，如图6（l）所示，只露出防止反射膜12减薄的n型硅基板4受光面的凹凸形状5的凸部。
然后，用氧或水蒸气对n型硅基板4进行热氧化。由此，在n型硅基板4的背面上形成成为氧化硅膜的背面钝化膜8，并且在n型硅基板4的受光面上也形成由氧化硅膜形成的受光面钝化膜13。此时，如图6（l）所示，与n型硅基板4露出的受光面的凹凸形状5的凸部一起，在n型硅基板4受光面的n+层11与防止反射膜12之间也形成受光面钝化膜13。作为在n+层11与防止反射膜12之间形成受光面钝化膜13的理由，可以认为是受光面的凹凸形状5的凹部中的防止反射膜12的膜厚增厚，导致在防止反射膜12上产生裂纹，从产生该裂纹的位置侵入氧或水蒸气，从而使作为受光面钝化膜13的氧化硅膜生长。
在此，在n型硅基板4背面的n++层9上形成的背面钝化膜8的膜厚与形成于p+层10上的背面钝化膜8的膜厚之间形成膜厚差，形成于n++层9上的背面钝化膜8的膜厚厚于形成于p+层10上的背面钝化膜8的膜厚。例如如图5（a）所示，该背面钝化膜8的膜厚差一直存在，直至形成背面电极型太阳能电池14后。
接着，如图6（i）所示，除去背面钝化膜8的一部分，从背面钝化膜8中分别露出n++层9的一部分及p+层10的一部分。在此，例如在背面钝化膜8的一部分通过丝网印刷法等涂布蚀刻膏后，对蚀刻膏进行加热等，由此能够除去背面钝化膜8的一部分。之后，例如通过在进行超声波清洗后进行酸处理，能够除去蚀刻膏。作为蚀刻膏，例如能够使用作为蚀刻成分含有由磷酸、氟化氢、氟化铵及氟化氢铵组成的群中所选择的至少一种并且含有水、有机溶剂及增粘剂的蚀刻膏等。
接着，如图6（j）所示，在n++层9上形成n型用电极2，并且在p+层10上形成p型用电极3。在此，例如在n型硅基板4背面的背面钝化膜8的规定位置，通过丝网印刷涂布银膏后使之干燥，之后对银膏进行烧制，由此能够形成n型用电极2及p型用电极3。由此，能够制造出第二实施方式的背面电极型太阳能电池14。
如上所述，在本实施方式的背面电极型太阳能电池14的制造方法中，如图6（d）所示，利用在n型硅基板4背面的形成有n++层9后的n型硅基板4的背面上通过热氧化所形成的氧化硅膜24的膜厚差，能够形成用来形成p+层10的扩散掩模。因此，因为不需要用来形成p+层10的扩散掩模的构图工序，所以能够减少工序，还因为不需要更多的设备，所以背面电极型太阳能电池14的生产性提高。
而且，根据本实施方式的背面电极型太阳能电池14的制造方法，能够抑制n型硅基板4的背面中的n++层9与p+层10的形成位置的偏离，能够分别形成n++层9及p+层10。
进而，根据本实施方式的背面电极型太阳能电池14的制造方法，因为使用利用n++层9形成后通过热氧化所形成的氧化硅膜24的膜厚差形成的扩散掩模形成p+层10，所以，在n型硅基板4的背面上形成n++层9和p+层10中任一层的杂质扩散层。
在本实施方式的背面电极型太阳能电池14的制造方法中，能够在一个工序中形成n+层11及防止反射膜12，进而也能够在一个工序中形成受光面钝化膜13及背面钝化膜8，所以能够减少工序，还因为不需要更多的设备，所以，背面电极型太阳能电池14的生产性提高。
〈第三实施方式〉
下面参照图7（a）~图7（l）的剖面示意图，对第三实施方式的背面电极型太阳能电池的制造方法进行说明。第三实施方式的特征在于，在一个工序中形成p+层10和作为受光面扩散层的n+层11。在此，因为图7（a）~图7（b）所示的制造工序与图6（a）~图6（b）所示的制造工序相同，所以，在此省略其说明，从图7（c）所示的制造工序开始进行说明。
如图7（c）所示，除去形成于n型硅基板4背面的纹理掩模21后，在n型硅基板4背面的形成n++层9的部位以外的其他位置形成扩散掩模23，在n++层9的形成部位涂布磷墨28。
在此，例如在n型硅基板4背面的除形成n++层9的部位以外的其他位置，通过喷墨法或丝网印刷法等涂布例如含有溶剂、增粘剂及氧化硅前体的掩模膏后，对掩模膏进行热处理，由此形成扩散掩模23。
然后，例如在形成扩散掩模23后，为了覆盖n型硅基板4背面的要形成n++层9的部位，能够通过喷墨法或凹版胶印印刷法等涂布磷墨28。磷墨28含有磷，还含有除磷以外的例如溶剂、增粘剂及氧化硅前体等。
接着，如图7（d）所示，在n型硅基板4的背面上形成n++层9。在此，对涂布于n型硅基板4背面上的磷墨28进行热处理，并从磷墨28向n型硅基板4的背面扩散磷，由此形成n++层9。之后，通过氢氟酸处理除去形成于n型硅基板4的扩散掩模23、向扩散掩模23扩散磷而形成的玻璃层及热处理后的磷墨28。
接着，如图7（e）所示，在n型硅基板4的受光面及背面上分别形成氧化硅膜24。在此，例如通过用氧或水蒸气对n++层9形成后的n型硅基板4进行热氧化，能够形成氧化硅膜24。
在此，如图7（e）所示，n型硅基板4背面的n++层9上的氧化硅膜24的膜厚厚于n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24的膜厚。作为能够形成这种形状的氧化硅膜24的情况的一例，在900℃下用水蒸气进行热氧化而形成氧化硅膜24的情况下，能够使n++层9上的氧化硅膜24的膜厚设为250nm~350nm，使n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24的膜厚设为70nm~90nm。在此，热氧化前的n++层9表面的磷浓度为5×1019个/cm3以上，作为热氧化的处理温度范围，用氧进行热氧化的温度范围为800℃~1000℃，用水蒸气进行热氧化的温度范围为800℃~950℃。
在此，与第一实施方式及第二实施方式同样，作为后述的p+层10形成时n++层9的扩散掩模的膜厚，优选为60nm以上，所以，n++层9上的氧化硅膜24的膜厚与n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24的膜厚的膜厚差优选为60nm以上。
而且，如上所述，能够使n型杂质浓度高于n型硅基板4的n++层9上的氧化硅膜24的膜厚厚于n型杂质浓度低于n++层9的n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24的膜厚。因此，n型硅基板4背面的n++层9的区域表面形成得比n型硅基板4背面的n++层9以外的其他区域即p+层10区域的表面凹陷，n++层9与p+层10以形成凹状的方式配置。
接着，如图7（f）所示，通过蚀刻除去n型硅基板4受光面的氧化硅膜24及背面的n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24。如上所述，在n型硅基板4背面的氧化硅膜24中，因为n++层9上的氧化硅膜24形成得其厚度比n++层9以外的其他区域上的氧化硅膜24厚，所以，残存于n++层9上的氧化硅膜24的膜厚例如为120nm左右。如上所述，在n++层9上的氧化硅膜24的膜厚为60nm以上的情况下，作为p+层10形成时的扩散掩模合适地发挥作用。
然后，为了覆盖n型硅基板4背面的要形成p+层10的位置，例如通过喷墨法或凹版胶印印刷法等涂布含有硼的硼墨29。作为硼墨29，例如可以使用含有硼并且含有硼以外的例如溶剂、增粘剂及氧化硅前体的硼墨。之后，对涂布于n型硅基板4背面的硼墨29进行烧制。
然后，在n型硅基板4的受光面上，通过旋涂等涂布至少含有磷化合物、钛醇盐及乙醇的混合液27，并使之干燥。在此，为了在n型硅基板4的受光面上形成作为受光面扩散层的n+层11，并且形成成为防止反射膜12的二氧化钛膜而涂布混合液27。而且，作为混合液27的磷化合物例如可以使用五氧化二磷，作为钛醇盐可以使用例如钛酸四异丙酯，作为乙醇可以使用例如异丙醇。
接着，如图7（g）及图7（k）所示，在n型硅基板4的受光面上形成作为防止反射膜12及受光面扩散层的n+层11，并且在n型硅基板4的背面上形成p+层10。在此，通过对涂布于n型硅基板4的受光面并被干燥的混合液27进行热处理，能够分别形成n+层11及防止反射膜12。通过该热处理，作为n型杂质的磷向n型硅基板4的受光面扩散，由此，在n型硅基板4的整个受光面上形成n+层11，并且形成成为防止反射膜12的含有磷的二氧化钛膜。热处理后的n+层11的薄层阻值例如为30~100Ω/口，优选为50±10Ω/口。
此时，因为n型硅基板4背面的硼墨29也被热处理，所以通过该热处理，作为p型杂质的硼从硼墨29向n型硅基板4的背面扩散，由此在n型硅基板4的背面上形成p+层10。
接着，如图7（h）及图7（l）所示，在n型硅基板4的背面上形成背面钝化膜8，并且在n型硅基板4的受光面的n+层11上形成受光面钝化膜13。在此，背面钝化膜8及受光面钝化膜13例如能够按照如下式分别形成。
即，用氧或水蒸气对n型硅基板4进行热氧化，由此在n型硅基板4的背面上形成由氧化硅膜形成的背面钝化膜8，并且在n型硅基板4的受光面上也形成由氧化硅膜形成的受光面钝化膜13。此时，如图7（l）所示，与n型硅基板4所露出的受光面的凹凸形状5的凸部一起，在n型硅基板4受光面的n+层11与防止反射膜12之间也形成受光面钝化膜13。作为在n+层11与防止反射膜12之间形成受光面钝化膜13的理由，可以认为是受光面的凹凸形状5的凹部中的防止反射膜12的膜厚增厚，导致在防止反射膜12上产生裂纹，从产生该裂纹的位置侵入氧或水蒸气，从而使作为受光面钝化膜13的氧化硅膜生长。
在此，在n型硅基板4背面的n++层9上形成的背面钝化膜8的膜厚与形成于p+层10上的背面钝化膜8的膜厚之间形成膜厚差，形成于n++层9上的背面钝化膜8的膜厚厚于形成于p+层10上的背面钝化膜8的膜厚。例如如图5（a）所示，该背面钝化膜8的膜厚差一直存在，直至形成背面电极型太阳能电池14后。
接着，如图7（i）所示，除去背面钝化膜8的一部分，从背面钝化膜8中分别露出n++层9的一部分及p+层10的一部分。在此，例如在背面钝化膜8的一部分通过丝网印刷法涂布蚀刻膏后，对蚀刻膏进行加热等，由此能够除去背面钝化膜8的一部分。之后，例如通过在进行超声波清洗后进行酸处理，能够除去蚀刻膏。作为蚀刻膏，例如可以使用作为蚀刻成分含有由磷酸、氟化氢、氟化铵及氟化氢铵组成的群中所选择的至少一种并且含有水、有机溶剂及增粘剂的蚀刻膏等。
接着，如图7（j）所示，在n++层9上形成n型用电极2，并且在p+层10上形成p型用电极3。在此，例如在n型硅基板4背面的背面钝化膜8的规定位置，通过丝网印刷涂布银膏后使之干燥，之后对银膏进行烧制，能够形成n型用电极2及p型用电极3。由此，能够制造出第三实施方式的背面电极型太阳能电池14。
如上所述，在本实施方式的背面电极型太阳能电池14的制造方法中，利用在形成有n型硅基板4背面的n++层9后的n型硅基板4的背面上通过热氧化所形成的氧化硅膜24的膜厚差，能够形成用来形成p+层10的扩散掩模。因此，因为不需要用来形成p+层10的扩散掩模的构图工序，所以能够减少工序，还因为不需要更多的设备，所以背面电极型太阳能电池14的生产性提高。
而且，根据本实施方式的背面电极型太阳能电池14的制造方法，能够抑制n型硅基板4的背面中的n++层9与p+层10的形成位置的偏离，分别形成n++层9及p+层10。
进而，根据本实施方式的背面电极型太阳能电池14的制造方法，因为使用利用n++层9形成后通过热氧化所形成的氧化硅膜24的膜厚差形成的扩散掩模形成p+层10，所以，在n型硅基板4的背面上形成n++层9和p+层10中的任一层的杂质扩散层。
在本实施方式的背面电极型太阳能电池14的制造方法中，与第二实施方式同样，能够在一个工序中形成n+层11及防止反射膜12，进而也能够在一个工序中形成受光面钝化膜13及背面钝化膜8，所以，能够减少工序，还因为不需要更多的设备，所以，背面电极型太阳能电池14的生产性提高。
需要说明的是，在上述第一至第三实施方式中，虽然记载了使用n型硅基板的情况，但也可以使用p型硅基板。此时，当受光面扩散层存在时，成为使用了p型杂质的p+层，防止反射膜成为含有p型杂质的膜，其他结构与记载的n型硅基板的上述结构相同。
而且，在使用p型硅基板的情况下，为了得到更高的短路电流，优选使导电型与硅基板导电型的p型不同的导电型的n+层的面积总和大于p++层的面积总和。在该情况下，相邻的p+层也可以在与长度方向正交的方向上分离。此时，在分离的p++层之间形成n+层。而且，在与长度方向正交的方向上分离n+层的情况下，在分离的n+层之间形成p++层。
进而，在本发明的背面电极型太阳能电池的概念中，不但包括只在半导体基板的一侧表面（背面）上形成p型用电极及n型用电极两种电极的背面电极型太阳能电池，还包括MWT（Metal Wrap Through：金属贯穿）式（在设置于半导体基板的贯通孔配置有电极的一部分的太阳能电池）等的太阳能电池。
工业实用性
本发明的背面电极型太阳能电池及背面电极型太阳能电池的制造方法能够广泛应用于所有的背面电极型太阳能电池及背面电极型太阳能电池的制造方法。
附图标记说明
1，14  背面电极型太阳能电池；2  n型用电极；3  p型用电极；4  n型硅基板；5  凹凸形状；6，13  受光面钝化膜；7，12  防止反射膜；8背面钝化膜；9  n++层；10  p+层；11  n+层；21  纹理掩模；22，23，25，26  扩散掩模；24，30  氧化硅膜；27  混合液；28  磷墨（リンインク）；29  硼墨（ボロンインク）；101  背面电极型太阳能电池；102  n型用金属接点；103  p型用金属接点；104  n型硅晶片；105  凹凸形状；106  n型前面侧扩散区域；107  防止反射涂层；108  介质钝化层；109  氧化物层；110  n+区域；111  p+区域。

Claims (15)

1.一种背面电极型太阳能电池（1，14），其特征在于，具有：
第一导电型硅基板（4）、
设置在与所述硅基板（4）的受光面相反一侧的面即背面上的第一导电型用电极（2）和第二导电型用电极（3）、
设置在所述硅基板（4）的所述背面上的第一导电型杂质扩散层（9）和第二导电型杂质扩散层（10），
所述第一导电型杂质扩散层（9）与所述第二导电型杂质扩散层（10）相邻设置，
在所述硅基板（4）的所述背面的外周边缘设有所述第一导电型杂质扩散层（9）。
2.如权利要求1所述的背面电极型太阳能电池（1，14），其特征在于，在所述硅基板（4）的所述背面中，所述第一导电型杂质扩散层（9）的面积总和小于所述第二导电型杂质扩散层（10）的面积总和。
3.如权利要求1或2所述的背面电极型太阳能电池，其特征在于，所述第一导电型为n型。
4.如权利要求1至3中任一项所述的背面电极型太阳能电池（1，14），其特征在于，在所述硅基板（4）的受光面上设有受光面扩散层（11），该受光面扩散层（11）所含有的第一导电型杂质的浓度高于所述硅基板（4）所含有的第一导电型杂质的浓度。
5.如权利要求4所述的背面电极型太阳能电池，其特征在于，在所述受光面扩散层（11）上设有受光面钝化膜（6），
在所述受光面钝化膜（6）上设有防止反射膜（7），
所述防止反射膜（7）为含有第一导电型杂质的二氧化钛。
6.如权利要求5所述的背面电极型太阳能电池，其特征在于，所述受光面钝化膜（6）的膜厚为15nm~200nm。
7.如权利要求5或6所述的背面电极型太阳能电池，其特征在于，所述防止反射膜（7）所含有的杂质为磷氧化物，含有所述防止反射膜（7）的15质量%~35质量%。
8.如权利要求1至7中任一项所述的背面电极型太阳能电池（1，14），其特征在于，所述第二导电型杂质扩散层（10）被所述第一导电型杂质扩散层（9）包围。
9.如权利要求1至8中任一项所述的背面电极型太阳能电池（1，14），其特征在于，所述第二导电型杂质扩散层（10）形成为岛状。
10.如权利要求8或9所述的背面电极型太阳能电池，其特征在于，所述第一导电型杂质扩散层（9）形成一个扩散层区域。
11.一种背面电极型太阳能电池（1，14）的制造方法，其特征在于，包括：
在第一导电型硅基板（4）背面的一部分上形成第一导电型杂质扩散层（9）的工序；
在所述硅基板（4）的所述背面上，通过热氧化法形成氧化硅膜（24）的工序；
利用所述硅基板（4）的所述背面中形成有所述第一导电型杂质扩散层（9）的区域上的所述氧化硅膜（24）膜厚与未形成有所述第一导电型杂质扩散层（9）的区域上的所述氧化硅膜（24）膜厚的膜厚差，在所述硅基板（4）的所述背面上形成第二导电型杂质扩散层（10）的工序；
在所述第一导电型杂质扩散层（9）上形成第一导电型用电极（2）的工序；
在所述第二导电型杂质扩散层（10）上形成第二导电型用电极（3）的工序。
12.如权利要求11所述的背面电极型太阳能电池（1，14）的制造方法，其特征在于，在形成所述第二导电型杂质扩散层（10）的工序之前，还包括对所述氧化硅膜（24）的一部分进行蚀刻的工序。
13.如权利要求12所述的背面电极型太阳能电池（1，14）的制造方法，其特征在于，在对所述氧化硅膜（24）的一部分进行蚀刻的工序中，只在所述第一导电型杂质扩散层（9）上残留所述氧化硅膜（24）。
14.如权利要求13所述的背面电极型太阳能电池（1，14）的制造方法，其特征在于，只在所述第一导电型杂质扩散层（9）上残留的所述氧化硅膜（24）的膜厚为60nm以上。
15.如权利要求11至14中任一项所述的背面电极型太阳能电池（1，14）的制造方法，其特征在于，在形成所述第一导电型杂质扩散层（9）的工序中，所述第一导电型杂质扩散层（9）的第一导电型杂质浓度为5×1019个/cm3以上。
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