CN107210331B - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

太阳能电池及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107210331B
CN107210331B CN201680004706.2A CN201680004706A CN107210331B CN 107210331 B CN107210331 B CN 107210331B CN 201680004706 A CN201680004706 A CN 201680004706A CN 107210331 B CN107210331 B CN 107210331B
Authority
CN
China
Prior art keywords
type semiconductor
layer
semiconductor layer
protective layer
solar battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680004706.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107210331A (zh
Inventor
河崎勇人
吉河训太
中野邦裕
小西克典
山本宪治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaneka Corp
Original Assignee
Kaneka Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kaneka Corp filed Critical Kaneka Corp
Publication of CN107210331A publication Critical patent/CN107210331A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107210331B publication Critical patent/CN107210331B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/03529—Shape of the potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1892—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates
    • H01L31/1896—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates for thin-film semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

太阳能电池在晶体硅基板的第一主面上具有n型半导体层(6)及p型半导体层(7)。n型半导体层以横跨设置有p型半导体层的p型半导体层形成区域上的一部分和未设置p型半导体层的p型半导体层非形成区域的方式设置。在p型半导体层形成区域上的设置有n型半导体层的区域中，在p型半导体层和n型半导体层之间设置有保护层(8)。保护层具备与p型半导体层相接设置的基底保护层(8b)和设置于基底保护层上的绝缘层(8a)。基底保护层包含本征硅基层及n型硅基层的任一种。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池及其制造方法。
背景技术
一般的晶体硅基太阳能电池是双面电极型，在晶体硅基板的一面具备p型半导体层，在另一面具备n型半导体层，p层侧及n层侧中的任一面为受光面。为了高效地输出电流，在受光面及背面设置有金属电极。在从受光面接收太阳光时，在晶体硅基板内生成电子空穴对，电流通过分别设置于p层上及n层上的电极输出。双面电极型太阳能电池中，受光面侧的金属电极造成的对太阳光的遮蔽(阴影损失)成为降低转换效率的原因。
作为没有金属电极造成的阴影损失的太阳能电池，正在开发
在晶体硅基板的背面侧设置p型半导体层及n型半导体层，在它们之上形成电极的背面电极(背接触)型太阳能电池的开发。背接触型太阳能电池中，因为不需要在受光面侧形成电极，所以可提高太阳光的受光效率，从而提高转换效率。
在背接触型太阳能电池中，需要在背面侧形成p型半导体层及n型半导体层双方。因此，寻求一种有效区域宽，pn间的漏电少，且能够通过简单工序对各层进行构图的方法。
图4是公开于专利文献1的背接触型太阳能电池制作方法的工序示意图。首先，如图4(a)所示，在晶体硅基板1的受光面侧形成本征半导体层2，在背面侧按顺序形成本征半导体层5a及第一导电型半导体层6。接着，如图4(b)所示，在受光面侧的本征半导体层2上形成受光面侧保护层4，在背面侧的第一导电型半导体层6上形成绝缘层8a。
接着，如图4(c)所示，通过蚀刻去除背面侧的绝缘层8a的一部分，接着，如图4(d)所示，通过蚀刻去除第一导电型半导体层6及本征半导体层5a的一部分，使晶体硅基板1露出。
之后，如图4(e)所示，在包含第一导电型半导体层6及绝缘层8a的背面侧的大致整个面形成本征半导体层5b及第二导电型半导体层7。如图4(f)所示，通过蚀刻去除绝缘层8a上的第二半导体层7及本征半导体层5b的一部分后，如图4(g)所示，将第二导电型半导体层7作为掩模对绝缘层8a进行蚀刻，使第一导电型半导体层6露出。通过以上的工序，可在硅基板的背面侧形成图案状的半导体层(p层及n层)(参照图2)。最后，如图4(h)所示，通过在第一导电型半导体层6及第二导电型半导体层7上形成电极，完成背接触型太阳能电池。
绝缘层8a由氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅等构成，通过利用氢氟酸(HF)水溶液等酸性蚀刻剂(蚀刻剤)的蚀刻而去除。第一导电型半导体层6及第二导电型半导体层7例如由导电型硅构成。在绝缘层8a的蚀刻工序中(图4(g))，将第二导电型半导体层7用作蚀刻掩模，在第一导电型半导体层6露出的时刻结束蚀刻，由此可以省略用于对绝缘层8a进行图案蚀刻的掩模层的形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2012－028718号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在通过专利文献1中记载的方法制作背接触型太阳能电池的情况下，通过本发明人们的研究判明了产生以下问题。即，在作为第一导电型半导体层的p型半导体层上形成SiO作为绝缘层，在其上形成作为第二导电型半导体层的n型半导体层后，使用氢氟酸等酸性蚀刻剂去除p型半导体层上的绝缘层，若是这样，就会产生接触电阻增加及开路电压降低等问题。
鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种可抑制构图引起的特性降低的背接触型太阳能电池。
用于解决课题的技术方案
在上述专利文献1的方法中，认为对绝缘层构图时的蚀刻剂与p型半导体层接触而造成的损伤是特性降低的原因。通过在p型半导体层和绝缘层之间设置本征硅基层或/及n型硅基层作为基底层，能够防止用于绝缘层蚀刻的蚀刻剂与p型半导体层的接触。因此，可得到改善了接触电阻及开路电压的背接触型晶体硅基太阳能电池。
本发明涉及在晶体硅基板的第一主面上具备n型半导体层和p型半导体层的太阳能电池及其制造方法。在晶体硅基板的第一主面上，n型半导体层以横跨设置有p型半导体层的p型半导体层形成区域上的一部分和未设置p型半导体层的p型半导体层非形成区域的方式设置。在p型半导体层上的设置有n型半导体层的区域(p型半导体层形成区域和n型半导体层形成区域重叠的区域)，在p型半导体层和n型半导体层之间设置有保护层。优选保护层从p型半导体层侧起按顺序具有基底层和绝缘层，基底层含有本征硅基层及n型硅基层中的至少任一方。
优选地，保护层中的基底层(基底保护层)为本征硅基层。优选地，保护层中的绝缘层为选自氧化硅、氮化硅及氮氧化硅中的至少一种。优选地，p型半导体层为p型硅基层。
本发明的制造方法按顺序具有下述工序：在晶体硅基板的第一主面上形成p型半导体层形成区域和p型半导体层非形成区域的工序(图案层形成工序)，其中，在p型半导体层形成区域，按顺序设置有p型半导体层及保护层，在p型半导体层非形成区域，p型半导体层及保护层均未设置；在晶体硅基板的第一主面上，以覆盖设置有p型半导体层的p型半导体层形成区域和未设置p型半导体层的p型半导体层非形成区域的方式形成n型半导体层的工序(n型半导体层形成工序)；去除p型半导体层上的n型半导体层的一部分，以使p型半导体层上的保护层的一部分露出的工序(n型半导体层构图工序)；去除p型半导体层上的露出的保护层，以使p型半导体层的一部分露出的工序(保护层构图工序)。
在一实施方式中，图案层形成工序按顺序具有：在晶体硅基板的第一主面上形成p型半导体层的工序(p型半导体层形成工序)、在p型半导体层的第一主面上形成保护层的工序(保护层形成工序)、及去除晶体硅基板的第一主面上的p型半导体层的一部分的工序(p型半导体层构图工序)。也可以在p型半导体层上的整个面形成保护层后且在去除p型半导体层前，实施去除保护层的一部分，使p型半导体层在保护层之间露出的工序(p层露出构图工序)。
在保护层构图工序中，优选使用不同的蚀刻剂依次去除绝缘层和基底保护层。绝缘层的蚀刻优选使用对绝缘层的蚀刻率比对基底保护层的蚀刻率大的蚀刻剂。去除绝缘层后的基底保护层的蚀刻优选使用对基底保护层的蚀刻率比对p型半导体层的蚀刻率大的蚀刻剂。用于基底保护层的去除的蚀刻剂，优选其对基底保护层的蚀刻率比对绝缘层的蚀刻率大。
绝缘层优选使用含有氢氟酸等酸性蚀刻剂进行蚀刻。优选地，在去除绝缘层后，使用含有KOH或NaOH等碱性蚀刻剂对基底保护层进行蚀刻。
发明效果
作为p型半导体层的保护层，从p型半导体层侧按顺序设置规定的基底保护层和绝缘层，由此，可通过基底保护层使绝缘层的蚀刻停止。因此，能够防止用于蚀刻绝缘层的蚀刻剂与p型半导体层接触，其结果，能够抑制接触电阻增加及开路电压降低。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的太阳能电池的示意剖视图。
图2是表示背接触型太阳能电池的半导体层形成区域的形状的一例的示意俯视图。
图3是表示本发明一实施方式的制造工序的工序概念图。
图4是表示关联技术的太阳能电池的制造工序的工序概念图。
具体实施方式
以下，对本发明的优选实施方式进行说明。下述实施方式是简单的例示，本发明不受下述实施方式任何限制。
图2是用于说明背接触型太阳能电池中的p型半导体层形成区域及n型半导体层形成区域的形状的示意俯视图，是从第一主面侧观察电极形成前的背接触型太阳能电池的图。图1是本发明一实施方式的背接触型太阳能电池的示意剖视图，相当于图2的左右方向的剖面。图1的箭头表示太阳光的入射方向。即，图1的下侧(第二主面)为接受太阳光的受光面，上侧(第一主面)为太阳能电池的背面。图2中，p型半导体层6的形成区域60和n型半导体层7的形成区域70被设置为相互啮合的梳形。但p型半导体层形成区域及n型半导体层形成区域不要求是梳型，例如也可以是未设置连接梳齿的部分(所谓母线(バスバー)部分)的形状。在p型半导体层形成区域和n型半导体层形成区域重叠的边界区域(保护层形成区域80)，如图1所示设置有保护层8。
在图1所示的背接触型太阳能电池中，在晶体硅基板1的第一主面上设置有本征硅基层5a、5b、p型半导体层6、n型半导体层7、保护层8、第一电极9a、9b、及第二电极10a、10b。对第一主面上的各层进行了构图。
n型半导体层7以横跨设置有p型半导体层6的区域(p型半导体层形成区域60)的一部分即保护层形成区域80、和未设置p型半导体层的区域(p型半导体层非形成区域)的方式设置。即，n型半导体层7以横跨整个p型半导体层非形成区域和与p型半导体层非形成区域邻接的两个p型半导体层形成区域的方式设置。
p型半导体层形成区域60和n型半导体层形成区域70重叠的区域(图2中带阴影的区域)是保护层形成区域80，在p型半导体层6和n型半导体层7之间设置有保护层8。保护层8从p型半导体层7侧起按顺序具有与p型半导体层7相接设置的基底保护层8b、及绝缘层8a。绝缘层8a优选与基底保护层8b相接设置。基底保护层8b含有本征硅基层及n型硅基层中的至少任一方。基底保护层8b也可以具有本征硅基层和n型硅基层的层叠构造。p型半导体层6上设置有p侧电极9a、10a，n型半导体层7上设置有n侧电极9b、10b。
p型半导体层形成区域60的宽度及n型半导体层形成区域70的宽度均没有特别限定，可以相等，也可以不同。另外，这些区域的宽度也可以根据部位而有所不同。保护层形成区域80(p型半导体层形成区域和n型半导体层形成区域重叠的区域)的宽度也没有特别限定。保护层形成区域80的宽度W3例如设定在10～500μm左右。从p型半导体层形成区域60排除了两端的保护层形成区域的区域的宽度W1及从n型半导体层形成区域70排除了两端的保护层形成区域的区域的宽度W2，例如设定在100～1500μm左右。
图3是用于说明图1所示的背接触型太阳能电池的制造工序的工序示意图。以下，参照这些图，说明本发明一实施方式的太阳能电池的制作工序。
首先，准备晶体硅基板1。晶体硅基板可以是单晶体硅及多晶体硅中的任一种。晶体硅基板的导电类型也可以是n型、p型中的任一种。后述的实施例为采用n型单晶硅基板的例子。晶体硅基板1优选在表面形成纹理构造。纹理即可以形成于第一主面及第二主面中的任一面，也可以形成于两面。
[第一主面上的各层的形成及构图]
＜图案层形成工序＞
如图3(d)所示，在晶体硅基板1的第一主面上形成有p型半导体层形成区域和p型半导体层非形成区域，在p型半导体层形成区域，按顺序设置有p型半导体层6及保护层8，在p型半导体层非形成区域，p型半导体层及保护层均未设置。在p型半导体层形成区域，优选在晶体硅基板1和p型半导体层6之间设置有本征硅基层5a。
p型半导体层6是掺杂了p型杂质的层，优选为掺杂了硼的p型硅基层。其中，从抑制杂质扩散或串联电阻降低的观点来看，特别优选p型非晶硅层。在非晶硅基层中，粒径为50nm左右以下的微晶体硅也可以微量析出。p型半导体层6的膜厚没有特别限定，例如设定在3～50nm左右。
本说明书的膜厚是指相对于制膜面垂直方向的厚度。主面为平坦的情况下，是指与主面垂直的方向的厚度，主面具有纹理构造等情况下，是指与纹理的斜面垂直的方向的厚度。各层的膜厚可通过椭偏光谱仪测定。
作为本征硅基层5a，优选由硅和氢构成的本征非晶硅。在晶体硅基板1上通过CVD法形成本征氢化非晶硅膜，由此抑制向晶体硅基板的杂质扩散，同时有效地进行表面钝化。本征硅基层对发电没有直接帮助，所以其厚度设定在可得到钝化效果的范围，优选为1～50nm左右，更优选为1～15nm左右。
作为在p型半导体层形成区域形成层叠有本征硅基层5a、p型半导体层6及保护层8的图案层的方法，可以举出：通过掩模遮挡与p型半导体层非形成区域对应的区域，在p型半导体层形成区域依次形成各层的膜的方法；通过蚀刻，对形成于晶体硅基板1的大致整个面上的各层等进行构图的方法等。以下，参照图3(a)～(d)，对通过蚀刻形成于基板上的大致整个面的各层而形成图案层的方式进行说明。
(p型半导体层形成工序)
如图3(a)所示，在晶体硅基板1的第一主面侧的大致整个面形成p型半导体层6。如上所述，优选在晶体硅基板1和p型半导体层6之间形成本征硅基层5a。在此，“大致整个面”是指主面的90％以上。优选本征硅基层5a及p型半导体层6形成在第一主面上的95％以上的区域，优选形成在整个面。此外，整个面是指除了制膜时的放电异常造成的基板端部的制膜不均或针孔缺陷等极小面积例外的整个区域。
(保护层形成工序)
接着，如图3(b)所示，在p型半导体层6上，从p型半导体层侧按顺序形成基底保护层8b及绝缘层8a作为保护层8。绝缘层8a只要是具有绝缘性且能够抑制p型半导体层形成区域的p型半导体层6和n型半导体层7的漏电，其材料就没有特别限定。由于基于蚀刻的构图容易实施，优选绝缘层8a含有氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等，优选将这些成分中的任一成分作为主成分。此外，在本说明书中，“作为主成分”是指含量大于50重量％。特别优选为70重量％以上，更优选为85重量％以上。绝缘层8a优选由氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或它们的层叠物构成。特别是从蚀刻加工的难易度这一点来看，特别优选氧化硅。
如上所述，本发明中，作为p型半导体层的保护层8，除了绝缘层8a外，还设置有与p型半导体层6相接的基底保护层8b。基底保护层8b具有本征硅基层及n型硅基层中的至少任一方。作为本征硅基层，优选本征非晶硅基层，特别优选本征非晶硅。作为n型硅基层优选n型非晶硅基层，特别优选n型非晶硅。从除了绝缘层8a，还使基底保护层8b也具有p型半导体层形成区域的p型半导体层6和n型半导体层7之间的漏电抑制效果的观点来看，特别优选基底保护层8b为本征硅基层。
基底保护层8b的膜厚只要覆盖p型半导体层6即可，没有特别限定，例如设定在1～50nm左右。保护层8的膜厚(即，基底保护层8b的膜厚和绝缘层8a的总膜厚)只要是通过保护层8能够维持p型半导体层6和n型半导体层7之间的绝缘的范围即可，没有特别限定，例如设定在5～300nm左右。
本征硅基层及n型硅基层均可通过碱性蚀刻剂蚀刻，对于氢氟酸等酸性蚀刻剂具有耐蚀刻性。另一方面，p型半导体层6及绝缘层8a可通过酸性蚀刻剂蚀刻，对于碱性蚀刻剂具有耐蚀刻性。因此，在后述的保护层构图工序中，能够容易地实施对绝缘层8a和基底保护层8b的选择蚀刻。另外，因p型半导体层6对碱性蚀刻剂的耐性高，所以在使用碱性蚀刻剂对基底保护层8b进行蚀刻时，p型半导体层6的耐蚀刻性高，可抑制p型半导体层的劣化。
(p型半导体层构图工序)
如图3(c)所示，通过蚀刻去除保护层8的一部分(p层露出构图工序)。去除了保护层8的区域与p型半导体层非形成区域对应。由此，形成保护层8残存的保护层形成区域和去除了保护层的保护层非形成区域。在保护层非形成区域，p型半导体层露出。作为去除保护层的一部分的方法，例如可举出通过掩模或抗蚀剂等覆盖(保护)应使保护层残存的区域的表面后，对覆盖区域以外(非保护区域)进行蚀刻的方法等。
接着，如图3(d)所示，在去除了保护层8的区域(保护层非形成区域)，通过蚀刻去除在保护层之间露出的p型半导体层6及设置于其下的本征硅基层5a，使晶体硅基板1的第一主面露出。由此，形成p型半导体层6(及本征硅基层5a)残存的p型半导体层形成区域和去除了p型半导体层(及本征硅基层5a)的p型半导体层非形成区域。作为去除保护层8中的绝缘层8a的蚀刻剂，优选使用氢氟酸水溶液等酸性蚀刻剂。作为去除p型半导体层的蚀刻剂，优选含有氢氟酸的蚀刻剂，其中，特别优选使用氢氟酸和硝酸的混合酸。
＜清洗工序＞
如图3(d)所示，在形成层叠了p型半导体层6和保护层8的图案层后，在p型半导体层非形成区域，使晶体硅基板1露出。在通过蚀刻实施了各层的构图的情况下，有可能在p型半导体层形成区域的保护层8表面或p型半导体层非形成区域的晶体硅基板表面附着有通过蚀刻被去除的膜或蚀刻剂等。因此，优选在形成图案层后且在形成n型半导体层前，实施基板的清洗工序。用于清洗工序的清洗液只要能够清洁晶体硅基板表面，就没有特别限定。从对晶体硅基板的高表面清洗效果考虑，作为清洗液优选使用含有氢氟酸的水溶液。在使用含有氢氟酸的水溶液进行清洗的情况下，由于绝缘层8a被氢氟酸蚀刻，所以考虑蚀刻量，优选预先较厚地形成绝缘层8a。
＜n型半导体层形成工序＞
如图3(e)所示，以覆盖p型半导体层形成区域及p型半导体层非形成区域整个面的方式形成n型半导体层7。n型半导体层7优选为掺杂了n型杂质的层，优选为掺杂了磷的n型硅基层。其中，更优选为n型非晶硅基层，特别优选为n型非晶硅。n型半导体层7的膜厚没有特别限定，例如设定在3～50nm左右。优选在晶体硅基板1和p型半导体层6之间设置本征硅基层5b。作为本征硅基层5b，优选由硅和氢构成的本征氢化非晶硅。本征硅基层5b的膜厚及组成可以与设置于p型半导体层6之下的本征硅基层5a相同，也可以不同。
＜n型半导体层构图工序＞
如图3(f)所示，通过蚀刻去除保护层8上的n型半导体层7的一部分。在保护层8和n型半导体层7之间设置有本征硅基层5b的情况下，本征硅基层5b也与n型半导体层7一同被去除。在对n型半导体层进行蚀刻时，通过掩模或抗蚀剂等覆盖应使n型半导体层残存的区域的表面，保护其不受蚀刻剂影响。在n型半导体层7及本征硅基层5b的去除中，优选使用含有KOH或NaOH的碱性蚀刻剂。
在n型半导体层构图工序中，去除设置有p型半导体层6及保护层8的区域(p型半导体层形成区域)的宽度方向中央部的n型半导体层7及本征硅基层5b。由此，在n型半导体层7之间露出保护层8。在p型半导体层形成区域残存着n型半导体层7的区域(即，p型半导体层6和n型半导体层双方均被设置的区域)，因在p型半导体层6和n型半导体层7之间设置有保护层8，所以pn间的漏电被抑制。
＜保护层构图工序＞
在n型半导体层构图工序后，如图3(g)及(h)所示，通过蚀刻去除在去除了n型半导体层的区域露出的保护层8。由此，在n型半导体层7之间露出p型半导体层6。此时，只要p型半导体层6露出且p型半导体层形成区域上的保护层8残存即可。优选地，去除在n型半导体层之间露出的保护层的全部。
首先，如图3(g)所示，通过蚀刻去除绝缘层8a的一部分，使基底保护层8b在绝缘层8a之间露出。接着，如图3(h)所示，通过蚀刻去除在绝缘层8a之间(n型半导体层7之间)露出的基底保护层8b，使p型半导体层6在n型半导体层7之间露出。
用于去除绝缘层8a的蚀刻剂，只要是对在p型半导体层非形成区域露出的n型半导体层7等的损伤少的蚀刻剂即可，作为去除基底保护层8b的蚀刻剂，只要是对设置于其下的p型半导体层6等的损伤少的蚀刻剂即可。作为用于去除绝缘层8a的蚀刻剂，优选使用对绝缘层的蚀刻率比对基底保护层的蚀刻率大，实际上不溶解基底保护层的蚀刻剂。作为用于去除基底保护层8b的蚀刻剂，优选使用对基底保护层的蚀刻率比对p型半导体层的蚀刻率大，实际上不溶解p型半导体层的蚀刻剂。用于去除基底保护层8b的蚀刻剂，优选使用对基底保护层的蚀刻率比对绝缘层的蚀刻率大，实际上不溶解绝缘层的蚀刻剂。
如上所述，在绝缘层8a由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或它们的层叠物构成的情况下，绝缘层8a的去除优选使用氢氟酸等酸性蚀刻剂。对于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等，酸性蚀刻剂的蚀刻率大，NaOH或KOH等碱性蚀刻剂的蚀刻率小。另一方面，对于构成基底保护层8b的本征硅或n型硅，因酸性蚀刻剂的蚀刻率小，所以在酸性蚀刻剂中实际上不被蚀刻。因此，只要使用酸性蚀刻剂对绝缘层8a进行蚀刻，则蚀刻在基底保护层8b露出的时刻停止，能够进行选择蚀刻。
优选地，在对绝缘层8a蚀刻后，使用碱性蚀刻剂对基底保护层8b进行蚀刻。由于碱性蚀刻剂对本征硅或n型硅的蚀刻率大，所以基底保护层8b可利用碱性蚀刻剂容易进行蚀刻。另一方面，对于p型半导体层6，碱性蚀刻剂的蚀刻率小。在使用了碱性蚀刻剂的情况下，蚀刻在p型半导体层6露出的时刻停止，因此，能够在抑制对p型半导体层的损伤的同时，对基底保护层8b进行选择性蚀刻，使p型半导体层露出。
另外，由于碱性蚀刻剂对绝缘层8a的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等的蚀刻率小，所以在基底保护层8b的蚀刻时，能够抑制去除了绝缘层8a的区域扩大。因此，能够在p型半导体层6和n型半导体层7之间使层叠了基底保护层8b和绝缘层8a的保护层8残存，抑制pn间的漏电。
如图3(g)、(h)所示，在保护层构图工序期间，n型半导体层7在p型半导体层非形成区域的表面露出。如果在基底保护层8b的去除中使用了碱性蚀刻剂，有时n型半导体层7也会被蚀刻。为了防止基底保护层8b的蚀刻时n型半导体层7被蚀刻去除的情况，优选以大于基底保护层8b的膜厚形成n型半导体层7，或通过掩模或抗蚀剂等覆盖n型半导体层7进行保护。
＜电极形成工序＞
如上所述，形成半导体层后，如图3(i)所示，在p型半导体层6及n型半导体层7上分别形成电极9a、10a、及电极9b、10b(电极形成工序)。通过以上的工序，完成图1所示的背接触型太阳能电池的第一主面上的各层的形成。
[和相关技术的对比]
如图4所示，在作为与p型半导体层6相接的保护层而设置有绝缘层8a的情况下，在通过蚀刻去除绝缘层时，通过绝缘层的蚀刻而露出的p型半导体层6被暴露在蚀刻剂中(参照图4(g))。如上所述，p型半导体层上的绝缘层8a在图案层形成后使用氢氟酸清洗基板表面时被蚀刻，所以从确保pn间的绝缘性的观点来看，有必要增大成膜厚度。在绝缘层的成膜厚度上存在不均的情况下，因不均导致的膜厚差与成膜厚度成比例地扩大，所以根据不同部位，在蚀刻完成时间上将会产生差异。因此，即使在绝缘层蚀刻完成后立即从蚀刻剂中取出基板，在绝缘层的成膜厚度小的区域，p型半导体层也会长时间曝露在用于绝缘层去除的蚀刻剂中。另外，在绝缘层成膜时发生针孔缺陷的情况下，从针孔渗入的蚀刻剂与p型半导体层接触。如上所述，与本征半导体材料或n型半导体材料相比，p型非晶硅等p型半导体材料对于氢氟酸等酸性蚀刻剂的耐性低，因此，p型半导体层6曝露在用于绝缘层去除的蚀刻剂时，存在太阳能电池的特性降低的倾向。
相比之下，在本发明中，在p型半导体层6和绝缘层8a之间设置有作为基底保护层8b的本征硅基层或/及n型硅基层，所以即使对绝缘层8a进行蚀刻，p型半导体层6也不会露出，能够保护其不受蚀刻剂影响(参照图3(g))。基底保护层8b只要覆盖p型半导体层6的大致整个面，作为蚀刻时的保护层就能够充分发挥其功能，因此膜厚也可以比绝缘层8a小。因此，与绝缘层8a相比时，基底保护层8b受膜厚不均的影响小，蚀刻完成时间的差异也小。因此，能够缩短用于去除基底保护层8b的蚀刻剂和p型半导体层6的接触时间。
另外，在去除基底保护层8b时，与用于去除绝缘层8a的氢氟酸等相比，可以使用对p型半导体层的损伤少的蚀刻剂(例如碱性蚀刻剂)。因此，防止保护层8蚀刻时的p型半导体层6的膜质降低，可制作出高效的太阳能电池。
基底保护层8b由与绝缘层8a不同的材料构成，因此，基底保护层8b通过与绝缘层8a不同的工序成膜。成膜时即使产生了针孔，在绝缘层8a上的与基底保护层8b相同的位置形成针孔的可能性低，所以能够大幅减少经由绝缘层蚀刻时的针孔向p型半导体层6渗入的蚀刻剂。因此，通过在p型半导体层6和绝缘层8a之间设置基底保护层8b，可期待大幅降低针孔引起pn间短路的概率，进一步提高太阳能电池的特性的效果。
[第二主面上的结构]
在背接触型太阳能电池中，作为受光面的第二主面不会直接参与发电及电流输出。因此，第二主面上的结构只要不妨碍太阳光的受光，就没有特别限制。在图1所示的太阳能电池中，在晶体硅基板1的第二主面上按顺序设置有本征硅基层2、导电型半导体层3及受光面侧保护层4。
优选在晶体硅基板1的第二主面上形成本征硅基层2(图3(a))。本征硅基层2优选为含有氢的非晶硅层。通过设置本征硅基层2，能够有效地进行基板表面的钝化。由于本征硅基层2不参与发电，所以优选地，以不妨碍受光并能获得钝化效果的方式设定膜厚。本征硅基层2的膜厚优选为1～50nm左右，更优选为1～15nm左右。在受光面侧进行本征硅基层2的成膜，在背面侧进行本征硅基层5a的成膜的情况下，可以先成膜任一方。
优选地，在本征硅基层2之上形成还作为反射防止层发挥功能的受光面侧保护层4(图3(b))。受光面侧保护层4在太阳能电池的制造工序中能够保护在其下存在的层(例如，本征硅基层2或导电型半导体层3)，而且只要具有光透过性，其材料就没有特别限制。作为受光面侧保护层4的材料，例如优选氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等、它们混合物或层叠结构。其中，从防止反射及对蚀刻剂耐性方面来看，特别优选氮化硅。受光面侧保护层4的膜厚没有特别限定，但优选着眼于赋予防止反射功能而使向晶体硅基板1的光进入量增大的方面设定膜厚，优选为80nm～1μm左右。
在本征硅基层2和受光面侧保护层4之间可以形成导电型半导体层3(图3(b))。优选地，导电型半导体层3具有与晶体硅基板1相同的导电类型。例如，在晶体硅基板为n型晶体硅基板的情况下，优选形成n型半导体层作为导电型半导体层3。优选导电型半导体层3是硅基层，尤其是更优选非晶硅。导电型半导体层3的膜厚例如设定在1～50nm左右。
[各层的形成方法]
作为上述的p型硅基层、n型硅基层、本征硅基层等硅基层的成膜方法，优选等离子体CVD法。在本征硅基层和导电型硅基层均通过等离子体CVD法成膜的情况下，可以将本征硅基层5a和p型半导体层6、本征硅基层5b和n型半导体层7、受光面侧的本征硅基层2和导电型半导体层3分别连续地成膜，因此，可期待简化工序及防止污染。另外，由于等离子体CVD法可根据成膜条件能够较为容易地控制膜质，所以通过调整耐蚀刻性或折射率，可期待作为保护层的效果提高或光学损失的减少。
作为通过等离子体CVD法的硅基层的成膜条件，优选采用基板温度100～300℃、压力20～2600Pa、高频功率密度0.004～0.8W/cm2。作为用于硅基层成膜的原料气体，优选SiH4、Si2H6等含硅气体、或硅基气体和H2的混合气体。作为用于形成p型或n型硅基层的杂质气体，优选使用B2H6或PH3等。P或B等杂质的掺杂量可以是微量的，因此，优选使用事先通过SiH4或H2稀释的混合气体。在导电型硅基层的成膜时，添加含有CH4、CO2、NH3、GeH4等异种元素的气体，通过使硅基薄膜合金化，还可以改变硅基层的能隙。
绝缘层8a的成膜方法没有特别限定。在作为p型半导体层6通过等离子体CVD法将p型硅基层成膜的情况下，从提高生产性及降低杂质的观点来看，优选地，绝缘层8a也通过等离子体CVD法成膜。对于受光面侧保护层4，同样也优选通过等离子体CVD法成膜。
如图1及图3(i)所示，在p型半导体层6上形成有p侧电极，在n型半导体层7上形成有n侧电极。优选p侧电极及n侧电极分别是作为第一电极9a、9b的透明导电膜和作为第二电极10a、10b的金属层的层叠结构。
作为第一电极的透明导电膜优选以导电性氧化物为主成分。作为导电性氧化物，例如可以单独或混合使用氧化锌、氧化铟、氧化锡等。从导电性、光学特性及长期可靠性的观点来看，优选以氧化铟为主成分的铟基氧化物，尤其是更优选使用以氧化铟锡(ITO)为主成分的氧化物。透明导电膜可以是单层，也可以是由多层构成的层叠构造。第一电极9a及9b的膜厚没有特别限定，例如设定在10～100nm左右。
透明导电膜的成膜方法没有特别限定，优选溅射法等物理气相堆积法，或利用了有机金属化合物与氧或水之间的反应的化学气相沉积法(MOCVD)等。在任何成膜方法中，都可以利用热或等离子体放电产生的能量。透明导电膜成膜时的基板温度可适当设定。考虑到非晶硅等硅基层的耐热温度，基板温度优选为200℃以下。
作为第二电极的金属层使用Ag或Cu等金属。金属层通过溅射法、印刷法、电镀法等形成。金属层可以是单层，也可以是由多层构成的层叠构造。金属层的膜厚没有特别限定，例如设定在50nm～3μm左右。
实施例
以下，根据通过图3所示的工序制作图1所示的晶体硅太阳能电池的实施例和通过图4所示的工序制作晶体硅基太阳能电池的比较例间的对比，更具体地说明本发明。此外，本发明不限于下述实施例。
[实施例]
将入射面方位为(100)、厚度为200μm的n型单晶体硅基板浸渍在2重量％的氢氟酸水溶液3分钟，去除表面的氧化硅膜后，进行两次超纯水的洗净。将该基板浸渍在保持于70℃的5/15重量％的KOH/异丙醇水溶液中15分钟，得到(111)面在表面露出的形成有金字塔形纹理的单晶体硅基板。
将纹理形成后的基板导入CVD装置，在受光面(第二主面)侧以10nm的膜厚制备本征非晶硅层作为本征硅基层2。之后，在背面(第一主面)侧以8nm的膜厚制备本征非晶硅层作为本征硅基层5a。这些本征非晶硅层的成膜条件是：基板温度150℃、压力120Pa、SiH4/H2流量比3/10、投入功率密度0.011W/cm2。此外，用椭偏光谱仪(商品名M2000，ジェー·エー·ウーラム社制)测定在玻璃基板上以相同条件成膜的薄膜膜厚，根据所述薄膜膜厚求出成膜速度，利用该成膜速度算出本实施例的薄膜膜厚。
在本征硅基层5a上以7nm的膜厚制备p型非晶硅层作为p型半导体层6。p型非晶硅层的成膜条件是：基板温度为150℃、压力60Pa、SiH4/稀释B2H6流量比为1/3、投入功率密度为0.01W/cm2。上述稀释B2H6气体流量是通过H2将B2H6浓度稀释为5000ppm的气体流量。
接着，在本征硅基层2上以60nm的膜厚制备氮化硅层作为受光面侧保护层4。之后，p型半导体层6上以12nm的膜厚制备本征非晶硅层作为基底保护层8b，在其上以260nm的膜厚制备氧化硅层作为绝缘层8a。氮化硅层的制膜条件是：基板温度140℃、压力80Pa、SiH4/NH3流量比1/4、投入功率密度0.2W/cm2。氧化硅层的制膜条件是：基板温度为150℃、压力60Pa、SiH4/CO2流量比为1/40、投入功率密度为0.04W/cm2。
通过HF水溶液对绝缘层8a的一部分进行蚀刻后，通过KOH水溶液对其下露出的作为基底保护层8b的本征非晶硅层的一部分进行蚀刻将其去除。之后，通过HF和HNO3的混酸对其下露出的p型半导体层6及本征硅基层5a进行蚀刻，使晶体硅基板的第一主面露出。
通过HF水溶液清洗基板表面后将其导入CVD装置，在基板的第一主面侧以8nm的膜厚制备本征非晶硅层作为本征硅基层5b，在其上以12nm的膜厚制备n型非晶硅层作为n型半导体层7。n型非晶硅层的制膜条件是：基板温度为150℃、压力60Pa、SiH4/稀释PH3流量比为1/3、投入功率密度为0.01W/cm2。上述稀释PH3气体流量是通过H2将PH3浓度稀释为5000ppm的气体流量。
通过KOH水溶液对设置于绝缘层8a上的n型半导体层7及本征硅基层5b的一部分进行蚀刻后，通过HF水溶液对在其下露出的绝缘层8a进行蚀刻。之后，通过KOH水溶液对其下露出的作为基底保护层8b的本征非晶硅层进行蚀刻而将其去除，使p型半导体层6的表面露出。
接着，在除第一主面的周缘以外的大致整个面，以80nm的膜厚制备氧化铟锡(ITO)层。使用氧化铟和氧化锡的混合烧结靶材，在基板温度为室温、压力0.2Pa的氩气氛中施加0.5W/cm2的电力进行成膜。使用盐酸蚀刻去除ITO层的一部分进行构图，分离成第一电极9a和9b。
最后，在上述第一电极9a、9b上丝网印刷Ag糊剂，形成第二电极10a及10b。
[比较例]
不形成基底保护层8b(本征非晶硅层)，而是在p型半导体层6上只形成氧化硅层作为保护层8，除省略基底保护层8b的蚀刻工序之外，与实施例同样地制作了晶体硅太阳能电池。
[评价]
测定以上述方式制作的实施例及比较例的晶体硅太阳能电池的转换特性(开路电压Voc、电流密度Isc及曲线因子FF)。实施例的太阳能电池，其Voc是比较例的1.06倍，Isc是比较例的1.02倍，FF是比较例的1.31倍，所有特性都得以改善。根据该结果，可知通过在p型半导体层和绝缘层之间设置基底保护层，可提高背接触型太阳能电池的特性。
与比较例相比，实施例的FF(曲线因子)大幅改善。这被认为是，因为实施例中蚀刻作为绝缘层的氧化硅层时所使用的氢氟酸蚀刻剂不与p型半导体层接触，所以作为p型半导体层的p型非晶硅层和作为第一电极的ITO层的接触得以改善所致。另外认为，因为保护层是作为基底保护层的本征非晶硅层和作为绝缘层的氧化硅层的层叠构造，所以即使pn间的漏电电流降低，也有助于特性提高。
符号说明
1 晶体硅基板
2 本征硅基层
3 导电型半导体层
4 受光面侧保护层
5a、5b 本征硅基层
6 p型半导体层
7 n型半导体层
8 保护层
8a 绝缘层
8b 基底保护层(本征硅基层或/及n型硅基层)
9a、9b 第一电极
10a、10b 第二电极

Claims (14)

1.一种太阳能电池的制造方法，所述太阳能电池在晶体硅基板的第一主面上具备n型半导体层及p型半导体层，其中，所述制造方法按顺序具备下述工序：
图案层形成工序，在晶体硅基板的第一主面上形成p型半导体层形成区域和p型半导体层非形成区域，在所述p型半导体层形成区域，按顺序设置有p型半导体层及保护层，在所述p型半导体层非形成区域，p型半导体层及保护层均未设置；
n型半导体层形成工序，以覆盖所述p型半导体层形成区域和所述p型半导体层非形成区域的方式形成n型半导体层；
n型半导体层构图工序，以所述保护层在所述n型半导体层之间露出的方式去除所述n型半导体层的一部分；及
保护层构图工序，以所述p型半导体层在所述n型半导体层之间露出的方式去除在所述n型半导体层之间露出的所述保护层，
所述保护层具有与所述p型半导体层相接设置的基底保护层和设置于所述基底保护层上的绝缘层，
所述基底保护层具有选自由本征硅基层及n型硅基层构成的组中的一个以上的层。
2.如权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其中，
所述绝缘层含有选自由氧化硅、氮化硅及氮氧化硅构成的组中的一种以上。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其中，
在所述保护层构图工序中，
使用对所述绝缘层的蚀刻率比对所述基底保护层的蚀刻率大的蚀刻剂去除所述绝缘层，
在去除所述绝缘层后，使用对所述基底保护层的蚀刻率比对所述p型半导体层的蚀刻率大的蚀刻剂去除所述基底保护层。
4.如权利要求3所述的太阳能电池的制造方法，其中，
用于所述基底保护层的去除的蚀刻剂，对所述基底保护层的蚀刻率比对所述绝缘层的蚀刻率大。
5.如权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其中，
用于所述绝缘层的去除的蚀刻剂是酸性蚀刻剂。
6.如权利要求5所述的太阳能电池的制造方法，其中，
所述酸性蚀刻剂含有氢氟酸。
7.如权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其中，
用于所述基底保护层的去除的蚀刻剂是碱性蚀刻剂。
8.如权利要求7所述的太阳能电池的制造方法，其中，
所述碱性蚀刻剂包含选自由KOH及NaOH构成的组中的一种以上。
9.如权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其中，
所述基底保护层是本征硅基层。
10.如权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其中，
所述p型半导体层是p型硅基层。
11.如权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其中，
所述图案层形成工序按顺序具有下述工序：
p型半导体层形成工序，在所述晶体硅基板的第一主面上形成p型半导体层；
保护层形成工序，在所述p型半导体层上形成保护层；及
p型半导体层构图工序，去除在所述保护层之间露出的所述p型半导体层。
12.如权利要求11所述的太阳能电池的制造方法，其中，
在所述保护层形成工序和所述p型半导体层构图工序之间还具有p层露出构图工序，所述p层露出构图工序去除所述保护层的一部分，使所述p型半导体层在所述保护层之间露出。
13.一种太阳能电池，在晶体硅基板的第一主面上具备n型半导体层及p型半导体层，其中，
在所述晶体硅基板的第一主面上，所述n型半导体层以横跨p型半导体层形成区域上的一部分和p型半导体层非形成区域的方式设置，在所述p型半导体层形成区域设置有所述p型半导体层，在所述p型半导体层非形成区域未设置有所述p型半导体层，
在所述n型半导体层被设置于所述p型半导体层形成区域上的区域，在所述p型半导体层和n型半导体层之间设置有保护层，
所述保护层具有与所述p型半导体层相接设置的基底保护层和设置于所述基底保护层上的绝缘层，
所述基底保护层具有选自由本征硅基层及n型硅基层构成的组中的一个以上的层。
14.如权利要求13所述的太阳能电池，其中，
所述基底保护层是本征硅基层。
CN201680004706.2A 2015-03-31 2016-03-07 太阳能电池及其制造方法 Active CN107210331B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015074454 2015-03-31
JP2015-074454 2015-03-31
PCT/JP2016/057042 WO2016158226A1 (ja) 2015-03-31 2016-03-07 太陽電池及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107210331A CN107210331A (zh) 2017-09-26
CN107210331B true CN107210331B (zh) 2019-06-28

Family

ID=57004972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680004706.2A Active CN107210331B (zh) 2015-03-31 2016-03-07 太阳能电池及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10854767B2 (zh)
JP (1) JP6692797B2 (zh)
CN (1) CN107210331B (zh)
WO (1) WO2016158226A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018168180A1 (ja) * 2017-03-17 2018-09-20 株式会社カネカ 太陽電池およびその製造方法
CN111095571B (zh) * 2017-10-04 2023-05-12 株式会社钟化 太阳能电池的制造方法、太阳能电池以及太阳能电池模块
WO2019138613A1 (ja) * 2018-01-09 2019-07-18 株式会社カネカ 太陽電池の製造方法
JPWO2021230227A1 (zh) * 2020-05-13 2021-11-18
CN113809188A (zh) * 2021-09-13 2021-12-17 福建金石能源有限公司 一种采用化学蚀刻裸露第一导电区的背接触异质结太阳能电池制造方法
CN114242810B (zh) * 2022-02-24 2022-04-29 广东爱旭科技有限公司 背接触电池的电极结构、电池、组件以及电池系统
CN114944432A (zh) * 2022-05-05 2022-08-26 西安隆基乐叶光伏科技有限公司 一种hbc太阳能电池及制备方法、电池组件
CN117476785A (zh) 2022-06-21 2024-01-30 浙江晶科能源有限公司 背接触太阳能电池及光伏组件
CN115588698A (zh) * 2022-11-07 2023-01-10 隆基绿能科技股份有限公司 背接触太阳能电池及其制备方法、光伏组件

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268683A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Canon Inc 太陽電池の製造方法および太陽電池
JP2007134655A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Sharp Corp 太陽電池およびその製造方法
CN102160192A (zh) * 2008-09-19 2011-08-17 太阳能公司 使用直接图案化的无针孔掩膜层制作太阳能电池的方法
WO2011118685A1 (ja) * 2010-03-25 2011-09-29 三洋電機株式会社 太陽電池及びその製造方法
CN102725858A (zh) * 2010-01-26 2012-10-10 三洋电机株式会社 太阳能电池及其制造方法
JP2013125964A (ja) * 2011-12-13 2013-06-24 Samsung Sdi Co Ltd 光起電力素子及びその製造方法
CN103283033A (zh) * 2010-12-29 2013-09-04 三洋电机株式会社 太阳能电池的制造方法和太阳能电池
TW201340351A (zh) * 2012-03-23 2013-10-01 Sunpower Corp 具有寬能帶間隙半導體材料之射極區的太陽能電池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5383792B2 (ja) * 2009-03-30 2014-01-08 三洋電機株式会社 太陽電池
JP5485060B2 (ja) 2010-07-28 2014-05-07 三洋電機株式会社 太陽電池の製造方法
WO2012132854A1 (ja) 2011-03-25 2012-10-04 三洋電機株式会社 光電変換装置及びその製造方法
WO2012132835A1 (ja) 2011-03-25 2012-10-04 三洋電機株式会社 太陽電池
JP2013026269A (ja) * 2011-07-15 2013-02-04 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池及び太陽電池の製造方法
WO2013146271A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 三洋電機株式会社 太陽電池及びその製造方法
JP2014075526A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Sharp Corp 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
CN102856328B (zh) * 2012-10-10 2015-06-10 友达光电股份有限公司 太阳能电池及其制作方法
US20140166094A1 (en) 2012-12-18 2014-06-19 Paul Loscutoff Solar cell emitter region fabrication using etch resistant film

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268683A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Canon Inc 太陽電池の製造方法および太陽電池
JP2007134655A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Sharp Corp 太陽電池およびその製造方法
CN102160192A (zh) * 2008-09-19 2011-08-17 太阳能公司 使用直接图案化的无针孔掩膜层制作太阳能电池的方法
CN102725858A (zh) * 2010-01-26 2012-10-10 三洋电机株式会社 太阳能电池及其制造方法
WO2011118685A1 (ja) * 2010-03-25 2011-09-29 三洋電機株式会社 太陽電池及びその製造方法
CN103283033A (zh) * 2010-12-29 2013-09-04 三洋电机株式会社 太阳能电池的制造方法和太阳能电池
JP2013125964A (ja) * 2011-12-13 2013-06-24 Samsung Sdi Co Ltd 光起電力素子及びその製造方法
TW201340351A (zh) * 2012-03-23 2013-10-01 Sunpower Corp 具有寬能帶間隙半導體材料之射極區的太陽能電池

Also Published As

Publication number Publication date
CN107210331A (zh) 2017-09-26
JPWO2016158226A1 (ja) 2018-01-25
JP6692797B2 (ja) 2020-05-13
US10854767B2 (en) 2020-12-01
US20180069144A1 (en) 2018-03-08
WO2016158226A1 (ja) 2016-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107210331B (zh) 太阳能电池及其制造方法
CN108807565A (zh) 一种钝化接触电极结构，其适用的太阳能电池及制作方法
KR101248163B1 (ko) 이면 접합형 태양 전지 및 그 제조 방법
US9484485B2 (en) Solar cell, manufacturing method therefor, solar-cell module, and manufacturing method therefor
JP5215330B2 (ja) 裏面電極型太陽電池の製造方法、裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池モジュール
CN103703567A (zh) 太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池模块
CN110190137B (zh) 一种用于正面接触钝化的双层钝化膜及其制备方法
US9224905B2 (en) Photoelectric conversion device and method for producing photoelectric conversion device
JP5595850B2 (ja) 太陽電池の製造方法
CN114038922A (zh) 一种提升绝缘隔离效果的背接触异质结太阳能电池及其制作方法
CN102709338A (zh) 太阳电池结构及其制备方法
US8852990B2 (en) Method of fabricating solar cell
CN102130213A (zh) 具有背面钝化的选择性发射结硅太阳能电池的制备方法
CN105470347A (zh) 一种perc电池的制作方法
TW201937748A (zh) 太陽能電池之製造方法
CN113224179A (zh) 晶体硅太阳能电池钝化层及其制备方法、电池
WO2019242550A1 (zh) 太阳能电池及其制作方法
CN107851672A (zh) 光电转换元件
CN209328908U (zh) 一种p型单晶硅电池正面镀膜结构
TWI532205B (zh) 一種背表面具有分散式接觸電極之矽晶太陽能電池之製造方法及其元件
CN114649438B (zh) 一种n型hibc太阳电池的制备方法
CN109155342A (zh) 太阳能电池及其制造方法、以及太阳能电池面板
CN215955290U (zh) 一种hbc太阳能电池
CN115000243B (zh) 一种晶硅异质结太阳电池的制备方法
CN219937063U (zh) 一种边缘刻蚀的全面积tco覆盖的异质结太阳电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant