CN110392936A - 太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题之一在于提供一种太阳能电池，不受或实质上不易受UV光的照射历史记录的影响，不存在或实质上不存在使用寿命的劣化。一种将特定条件下的UV劣化防止层设置为层结构要素之一的太阳能电池。UV劣化防止层以使有助于半导体极性的半导体杂质在该UV劣化防止层的层厚方向上进行浓度分布并且在该UV劣化防止层的内部具有浓度分布的极大值(CDMax)的方式含有该半导体杂质，该UV劣化防止层的层厚(d1+d2)在2nm～60nm的范围内，极大值(CDMax)在以下范围内，1×1019个/cm3≤极大值(CDMax)≤4×1020个/cm3···式(1)；极大值(CDMax)的半值(b1)的位置位于从UV劣化防止层的光入射侧的表面起的深度位置(A1)处，该深度位置(A1)在极大值(CDMax)的深度位置(A0)<(“深度位置(A1)”)≤20nm···式(3)的范围内。

Description

太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池。
背景技术
通过接收自然光或人造光而产生光伏并对外部供电的所谓太阳能电池为利用光伏效应(Photovoltaic effect)将光能转换为电力的电力设备，太阳能电池作为在降低环境负荷方面优异的再生能量电力设备的期望度越来越高。
当前一般的太阳能电池存在具有将P型与N型的半导体进行接合的构造(PN结型太阳能电池)的硅系、化合物系的太阳能电池(专利文献1、2)。
在本申请中，除非另有说明，否则以后所使用的“太阳能电池(Solar battery)”的术语以如下的意思被使用：除了指单个单电池(单个Solar cell)以外，还指多个单电池、将多个单电池串并联连接以得到所需的电压和电流的面板状的产品单体(被称为太阳能电池板或太阳能电池模组、太阳能电池阵列)中的任一个或多个。
另一方面，作为在太阳能电池内部高效地吸收入射光这样的尝试，例如提出了将利用机械加工法、反应离子蚀刻法、不依赖于结晶面方向的纹理(微细凹凸)构造形成法、电化学反应法、化学蚀刻法等形成的多孔硅构造用作纹理构造的方法(专利文献1～9)。
在上述提出的构造中均尝试通过微细凹凸构造将照射光多次反射来在太阳能电池内部高效地吸收照射光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平08-204220号公报
专利文献2：日本特开平10-078194号公报
专利文献3：日本特开2002-299661号公报
专利文献4：日本特开2008-05327号公报
专利文献5：日本特开2012-104733号公报
专利文献6：日本特开2014-033046号公报
专利文献7：日本特开2014-229576号公报
专利文献8：日本特开平05-2218469号公报
专利文献9：WO2013/186945号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，即使如上述那样在结构上想办法提高照射光的利用效率来提高发电效率(以后，有时也称为光伏产生效率。或稍广意思上有时还称为光电转换效率)，也存在以下几点问题。
即，太阳光除了包括可见光以外还包括紫外光(UV光)，但是该UV光、尤其是350nm左右以下的光波长的UV光的能量高(大约超过3.5eV)，因此当UV光照射到太阳能电池时，在形成于太阳能电池内部的硅层表面的氧化膜(自然氧化膜)中、或氧化膜/硅层界面处产生固定电荷、界面能级。该固定电荷、界面能级残留(蓄积)于上述氧化膜中或上述界面处，因此这些残留量与UV光的照射历史记录一起增加。
这样当固定电荷、界面能级持续增加时，在硅层的表面下附近产生使由光照射产生的电子或空穴(在硅层为P型的情况下为电子，在N型的情况下为空穴)在硅层表面移动的内部电场，由此由光照射产生的电子或空穴通过所形成的内部电场在硅层表面移动，与蓄积于硅层表面的电子或空穴再次耦合(光产生电子与蓄积空穴耦合，光产生空穴与蓄积电子耦合)而湮灭并耗尽，因此由光照射产生的电子或空穴无助于发电电流。
因此，太阳能电池的发电效率的下降与UV光的照射历史记录一起发生，从而最终成为经不起实用的太阳能电池。这缩短了太阳能电池的使用寿命。具有讽刺意味的是，由照射该UV光引起的太阳能电池的劣化越是在赤道等照射光量大的设置场所越显著，使用寿命也会缩短从而投资效率变差。
为了抑制这种由UV光引起的劣化，存在一种使用包含紫外线吸收剂等耐候剂、光稳定剂等的密封材料来覆盖并密封太阳能电池单元的技术。
但是，该技术偏离了有效地利用UV光来提高发电效率的观点，并且成为使太阳能电池单元的制造工序数量以及成本增加的主要原因。
以下示出本申请所使用的UV光。
关于紫外线(UV光)，有时根据分类方法不同而波长区域有些不同，像以下那样对所分类的各波长区域的紫外线分别附加名称。
·近紫外线(波长380nm～200nm)
·UV-A(波长380nm～315nm)
·UV-B(波长315nm～280nm)
·UV-C(波长280nm～200nm)
·远紫外线(far UV：FUV)或真空紫外线(vacuum UV：VU V)(以后统称为远紫外线)(波长200nm～10nm)
·极紫外线或极端紫外线(extreme UV、EUV或XUV)(波长10nm～1nm)，其中，在光刻、激光技术中，远紫外线(deep UV：DUV)是指与上述FUV不同的、波长300nm以下的紫外线。
本发明是鉴于上述点而专心研究完成的，其目的之一在于，提供一种不受或实质上不易受UV光的照射历史记录的影响且不存在或实质上不存在使用寿命的劣化的太阳能电池。
本发明的另一目的在于，提供一种不引起使用劣化而能够维持预期的发电效率的太阳能电池。
本发明的又一目的在于，提供一种能够期待抗UV光性良好并且有效地利用UV光使发电效率提高的太阳能电池。
用于解决问题的方案
本发明的一个侧面是一种太阳能电池，具有：
n型或p型的硅(Si)半导体基体；
半导体层，其具有与该半导体基体的极性(I)相反的极性(II)，与所述半导体基体形成半导体结；以及
UV劣化防止层，其直接设置于该半导体层上，具有与所述极性(II)相反的极性(III)，以使所述UV劣化防止层内含有的该极性(III)的半导体杂质中的、有助于极性(III)的半导体杂质在所述UV劣化防止层的层厚方向上进行浓度分布、并且在所述UV劣化防止层的内部具有浓度分布的极大值(CDMax)的方式含有所述有助于极性(III)的半导体杂质，所述UV劣化防止层的层厚(d1+d2)在2nm～60nm的范围内，
所述极大值(CDMax)在以下范围内，
1×1019个/cm3≤极大值(CDMax)≤4×1020个/cm3···式(1)
所述极大值(CDMax)的半值(b1)的位置位于从所述UV劣化防止层的光入射侧的表面起的深度位置(A1)，
该深度位置(A1)在以下范围内：
所述极大值(CDMax)的深度位置(A0)<(“深度位置(A1)”)≤20nm···式(3)。
本发明的另一侧面是一种太阳能电池，具备：
光伏产生层，其具备半导体结；以及
UV劣化防止层，其直接设置于该光伏产生层上，
其中，在所述UV劣化防止层的层内含有半导体杂质，所述UV劣化防止层以使该半导体杂质中的、有助于该UV劣化防止层的半导体极性的半导体杂质在该UV劣化防止层的层厚方向上进行浓度分布、并且在该UV劣化防止层的内部具有浓度分布的极大值(CDMax)的方式含有所述有助于该UV劣化防止层的半导体极性的半导体杂质，所述UV劣化防止层的层厚(d1+d2)在2nm～60nm的范围内，
所述极大值(CDMax)在以下范围内，
1×1019个/cm3≤极大值(CDMax)≤4×1020个/cm3···式(1)
所述极大值(CDMax)的半值(b1)的位置位于从所述UV劣化防止层的光入射侧的表面起的深度位置(A1)，
该深度位置(A1)在以下范围内：
所述极大值(CDMax)的深度位置(A0)<(“深度位置(A1)”)≤20nm···式(3)。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种不受或实质上不易受UV光的照射历史记录的影响且不存在或实质上不存在使用寿命的劣化的太阳能电池。并且还能够提供一种不会引起使用劣化而能够维持预期的发电效率的太阳能电池。
另外，还能够提供一种能够期待抗UV光性良好并且有效地利用UV光使发电效率提高的太阳能电池。
通过参照附图的以下说明，能够更加明确本发明的其它特征以及优点。此外，在附图中，对相同或同样的结构附加相同的参照编号。
附图说明
附图包含在说明书中，构成其一部分，表示本发明的实施方式，与说明书的描述一起用于说明本发明的原理。
图1A是用于说明本发明的太阳能电池的优选实施方式例的一例的结构的示意性结构说明图。
图1B是表示图1A示出的太阳能电池的光伏产生部中含有的有效半导体杂质分布浓度(CD)的优选例之一的图表。
图1C是表示图1A示出的太阳能电池的光伏产生部中含有的有效半导体杂质分布浓度(CD)的优选例之一的图表。
图1D是表示图1A示出的太阳能电池的光伏产生部中含有的有效半导体杂质分布浓度(CD)的优选例之一的图表。
图1E是表示图1A示出的太阳能电池的光伏产生部中含有的有效半导体杂质分布浓度(CD)的优选例之一的图表。
图1F是表示图1A示出的太阳能电池的光伏产生部中含有的有效半导体杂质分布浓度(CD)的优选例之一的图表。
图1G是表示图1A示出的太阳能电池的光伏产生部中含有的有效半导体杂质分布浓度(CD)的优选例之一的图表。
图1H是表示图1A示出的太阳能电池的光伏产生部中含有的有效半导体杂质分布浓度(CD)的优选例之一的图表。
图1I是表示图1A示出的太阳能电池的光伏产生部中含有的有效半导体杂质分布浓度(CD)的优选例之一的图表。
图2是用于说明本发明的太阳能电池的优选实施方式例的另一例的结构的示意性结构说明图。
图2A是图2示出的太阳能电池的示意性俯视图。
图2B是用于说明本发明的太阳能电池的优选实施方式例的又一例的结构的示意性结构说明图。
图3是表示本发明的实施例的光谱灵敏度特性的一例的图表。
图4是表示比较例的光谱灵敏度特性的一例的图表。
具体实施方式
图1A示出的太阳能电池100具备基体101、光伏产生部100a、中间层113、钝化层114。
光伏产生部100a具备光伏产生层102、UV(紫外线)劣化防止层109。
光伏产生层102包括由半导体构成的层区域(1)103、层区域(2)104。
在层区域(1)103、层区域(2)104中含有半导体杂质而附加有规定的半导体极性。
例如，优选典型例的一例是：在层区域(1)103为n型极性的情况下，将层区域(2)104设为p型极性。
在本申请中，层区域为n型极性或p型极性的技术意思是指：含有有助于层区域的半导体极性的量(有效半导体杂质含量)的n型或p型的半导体杂质而对层区域附加了n型或p型的半导体极性。
UV劣化防止层109由层区域(3)110和层区域(4)111构成，并且含有半导体杂质而附加有规定的半导体极性。UV劣化防止层109中含有的半导体杂质是以在UV劣化防止层109的层厚方向(从UV劣化防止层109的上部表面107起的层深度方向)上进行浓度分布的方式被含有的。该情况下的浓度分布是指有助于UV劣化防止层109的半导体极性的半导体杂质的浓度(以后，有时还称为“有效半导体杂质浓度”)的分布(以后，有时还称为“有效半导体杂质浓度分布”)。而且，以后，有时还将从表面107起的深度(D)处的有效半导体杂质浓度称为有效半导体杂质分布浓度(CD)。
在本发明中，通过将该有效半导体杂质浓度分布设为如以后所说明那样的分布，能够有效地防止或实质上防止太阳能电池100被照射紫外线所引起的光伏发电力的劣化。
在本发明中，层区域(4)111在层的深度方向上具备高浓度的有效半导体杂质浓度(CD)的区域，并且设置有有效半导体杂质分布浓度(CD)的极大值(CDMax)。即，如图1B所图示的那样在层区域(4)111内的极大值位置108处设置有有效半导体杂质分布浓度(CD)的极大值(CDMax)。
极大值(CDMax)和极大值(CDMax)所处的深度(Dmax)(＝“位置A0的深度”)的数值范围对于最大限度地防止太阳能电池100被照射紫外线的历史记录所引起的光伏发电力的劣化而言为重要的技术因素。
在本发明中，理想的是，优选的极大值(CDMax)和深度(Dmax)处于以下的数值范围内。
1×1019个/cm3≤极大值(CDMax)≤4×1020个/cm3···式(1)
通过将极大值(CDMax)设为式(1)的范围，即使在太阳能电池内部的硅层表面所形成的氧化膜(自然氧化膜)中或在氧化膜/硅层界面上通过照射UV光而生成固定电荷、界面能级，通过层区域(4)111中的载流子或杂质离子，能够将电力线与固定电荷进行耦合，因此实质上不会使内部电场发生变化，另外，能够设为非活性使得界面能级不会成为再次耦合中心。当极大值(CDMax)不在式(1)的范围内时，难以有效地得到上述效果，因此是不理想的。
0<深度(Dmax)≤4nm····式(2)
通过将极大值(CDMax)的位置A0(＝“深度(Dmax)”)的范围设为式(2)的范围，能够提高针对UV光的发电效率。
当极大值(CDMax)的位置A0(＝“深度(Dmax)”)超过4nm时，在比极大值的位置更接近硅表面的一侧进行了光电转换的光电荷变得难以到达光伏产生层102。即，通过照射硅层中的侵入长度较短的紫外(UV)光所产生的光电荷通过再次耦合而湮灭的概率提高，因此进行了光电转换的光电荷变得难以对光伏的发电有帮助，因此呈现发电效率的下降趋势。
层区域(4)111的层厚(d1)(nm)优选被设为：
(“位置(A0)的深度D(A0)”108或“深度(Dmax)”)<d1＝(“位置(A1)的深度D(A1)”)≤20nm····式(3)
“其中，“位置(A1)的深度D(A1)”被定义为有效杂质分布浓度(CD)为极大值(CDMax)的1/2的位置的深度。”
通过将层厚(d1)设为上述范围，能够使层区域(4)111中包含的有效杂质的总数大于通过照射UV光而生成的固定电荷数和界面能级数。
当层厚(d1)超过20nm时，由于通过照射UV光所生成的固定电荷和界面能级而导致内部电场发生变化，发电效率下降，从而并不理想。
UV劣化防止层109的层厚(d1+d2)优选为以下范围。
2nm≤(d1+d2)≤60nm····式(4)
当层厚(d1+d2)小于2nm时，层区域(4)中包含的有效杂质的总数小于通过照射UV光而生成的固定电荷数和界面能级数，由此导致发电效率下降，另外，当超过60nm时，由PN结形成的耗尽层的内部电场变得难以在硅表面附近形成，因此难以将光电荷输送至光伏产生层，从而并不理想。
此外，在图1A示出的太阳能电池100中，省略了用于将电力取出到外部的电极(例如受光面电极、背面电极)。
在UV劣化防止层109上还设置其它层的情况下，当将该其它层直接设置在UV劣化防止层109上时，根据情况而在UV劣化防止层109与该其它层的界面或该界面的UV劣化防止层109侧附近处形成表面能级或本地能级，成为使发电效率下降的原因。为了避免这一点，使用适当的材料在适当的制法和条件下形成中间层113。
另外，除了以上述目的而设置中间层112以外，还能够使中间层112具有防反射功能而设为防反射膜。
被称为覆盖层或密封层的表面层113例如出于以下目的而被设置：使太阳能电池100具有防水性、防雨性、耐污染性等来避免发电能力下降，从而防止耐用年限的减少。
图1B示出光伏产生部100a中含有的半导体杂质的有效分布浓度(“有效半导体杂质分布浓度(CD)”)的优选例之一。在图1B中，横轴为距表面107的深度，纵轴为有效半导体杂质分布浓度(CD)的对数显示。
以后的图1C～图1I中的横轴、纵轴也相同。
图1B示出的半导体杂质的有效分布浓度的曲线具有三个峰(“Pmax(1)、Pmax(2)、Pmax(3)”)，能够按每个峰来分为三个区域。
图1B清楚地示出的太阳能电池100具备层区域(1)103、层区域(2)104、UV劣化防止层109这三个区域，在各区域中，设置有有效半导体杂质分布浓度(CD)的极大值(峰)。即，设太阳能电池100具备分别在层区域(1)103中深度D1的位置处、在层区域(1)103中深度D2的位置处、在UV劣化防止层109中深度108的位置处设置有极大值(峰)的有效半导体杂质分布浓度(CD)。
图1B示出的有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线在位置(点)B1(“如果用坐标显示来示出则为(B1,0)”)，C1(“如果用坐标显示来示出则为(C1,0)”)处具有拐点。
在层区域(1)103与层区域(2)104之间的接触面、层区域(2)104与UV劣化防止层109之间的接触面上分别形成有半导体结105(1)、105(2)。
在本发明中，特别是在技术上重要的是UV劣化防止层109中的半导体杂质的有效分布浓度的曲线的形状与横轴/纵轴的值。
在本发明中，为了有效地达到目的，根据从我们发明人的设备制作与设备特性的测量/验证/仿真这一系列大量的试验结果中通过归纳法导出的结果，优选的是，UV劣化防止层109中的峰Pmax(3)(极大点)以表面107为基准，处于直到UV劣化防止层109的层内4nm为止的层厚内，并且其值(有时还称为“峰值”或“极大值”)至少为1×1019个/cm3。上限优选为4×1020个/cm3。而且，优选从峰Pmax(3)起左侧(“层区域(2)104”侧)的半导体杂质的有效分布浓度的曲线急剧减少。
根据本申请的发明人们的大量的试验结果可知，当将从表面107起的峰位置设为A0(108)时，更优选的是，在距表面107的深度位置A1处，期望至少减少至极大值(CDMax)的半值(个/cm3)。即，如果用图1B的示例进行说明，则在深度位置A1处优选为：
b1＝极大值(CDMax)的半值(个/cm3)···式(5)。
根据试验结果可知，在技术上重要的是将峰Pmax(3)尽可能设置于表面107附近来作为深度位置A1。
因此，在本发明中，理想的是优选设计成满足式(3)。
当深度位置A1变为深度位置(A0)108以下(“峰Pmax(3)”不存在于“层区域(4)111”内)时层区域(4)111中包含的有效杂质总数小于通过照射UV光而生成的固定电荷数和界面能级数，由此导致发电效率下降。当超过20nm时由于有效半导体杂质分布浓度(CD)的深度方向的变化而产生的内部电场减小，因此难以将由侵入长度短的UV光产生的光电荷输送到光伏产生层。总之，在本发明中，深度位置(A1)在式(3)中的范围之外是不理想的。
在图1B的示例中，例如，如果层区域103为n型，则层区域104为p型，层区域109为n型。在本发明的情况下，能够容易地想到即使设为将各层区域的该n型、p型替换得到的极性也没有关系这一情况，属于本发明的范畴。
在图1B的示例中，在层区域103、104的情况下，在浓度分布曲线中也在从表面107起的深度位置(D1)106(1)、深度位置(D2)106(2)处分别设置峰Pmax(1)、Pmax(2)。
在图1C的例子的情况下，除了层区域103中的半导体杂质的有效浓度分布大致变平以外，实质上与图1B的情况相同。
在图1D的情况下，除了层区域(4)111中的半导体杂质的有效浓度分布如图所示不同以外，实质上与图1C的情况相同。
在图1B、图1C的情况下，峰Pmax(3)的图中左侧的半导体杂质的有效分布浓度曲线在呈减少趋势的状态下到达纵轴，但是在图1D的情况下，在暂时减少并到达极小点Pmin(3)之后再次增加并到达纵轴上的点a1。点a1的分布浓度值为与峰Pmax(3)的分布浓度值相同或更大的值。
在图1E中示出另外一个优选例。
除了UV劣化防止层109中的分布浓度曲线不同以外，图1E实质上与图1D的情况相同。
在图1E的情况下，在暂时减少并到达极小点Pmin(3)之后再次增加并到达纵轴上的点a1。点a1的分布浓度值为与峰Pmax(3)的分布浓度值相同或更大的值。
在图1F中示出另一个优选例。
图1F示出的太阳能电池100F的有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线与图1C的情况下的有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线的不同之处在于以下的点。
即，图1F示出的太阳能电池的有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线与图1C的情况同样地具有三个拐点，但是处于位置B1的拐点被设置于坐标点(B1、y1)而并未设置于横轴上。如图所示，层区域(1)103、层区域(2)104、UV劣化防止层109的半导体极性为n/p/p或p/n/n。
在图1G中示出又一例的优选例。
图1G示出的太阳能电池100G的有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线与图1F的情况下的有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线的不同之处在于以下的点。
即，图1G示出的太阳能电池的有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线与图1F的情况不同，仅有一个或实质上仅有一个拐点。
在层区域(2)104与UV劣化防止层109的边界，有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线连续地发生变化。而且，层区域(2)104与UV劣化防止层109的半导体极性为相同极性。即，图1G示出的太阳能电池具有从与太阳光的入射侧相反一侧起为n/p/p或p/n/n的半导体极性的层构造。
在图1H中示出再一例的优选例。
在图1H示出的太阳能电池100H的有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线的UV劣化防止层109的部分中，除了如图1E的情况那样具有极大峰Pmax(3)和极小峰Pmin(3)以外，实质上与图1G的情况相同。
在图1I示出再又一例的优选例。
在图1I示出的太阳能电池100I的有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线的UV劣化防止层109的部分中，除了如图1D的情况那样具有极大峰Pmax(3)和极小峰Pmin(3)以外，实质上与图1G的情况相同。
在图2中示出本发明的另一个优选实施方式例。
在图2中示意性地示出太阳能电池200的构造。
在图2示出的太阳能电池100中，光照射侧的层构造具有锯齿状、金字塔状或波纹状的凹凸构造。通过设置这种凹凸构造，能够利用多重反射效果将照射光高效地取入到太阳能电池200内。
太阳能电池200具备晶体性半导体部201。晶体性半导体部201由单晶、多晶、微/纳米晶体中的任一种的硅(Si)半导体材料等半导体材料构成，但是理想的是优选由单晶硅(Si)半导体材料构成。
晶体性半导体部201在内部具有光伏产生层202和UV劣化防止层205、背面高浓度层207。
光伏产生层202具有层区域(1)203和层区域(2)204。在层区域(1)203与层区域(2)204的接触面上形成有半导体结。例如将层区域(1)203和层区域(2)204中的任一个设为某种半导体极性，将另一个设为与该极性不同的半导体极性，由此形成该半导体结。具体地说，将层区域(1)203和层区域(2)204中的任一个设为P型，将另一个设为N型。
晶体性半导体部201在光照射侧(图的上侧)具备防反射层206和受光面电极208，在与光照射侧相反的一侧(图的下侧)具备背面电极209。
背面高浓度层207是为了尽可能减小或实质上消除层区域(1)203与背面电极209之间的电阻、并尽可能高效地进行光伏的取出而设置的。为此目的，在背面高浓度层207中含有高浓度的期望的半导体极性的半导体杂质。具体地说，例如在晶体性半导体部201由Si半导体材料构成的情况下，由P+型或N+型的Si半导体材料构成。
以同样的目的设置的是设置于受光面电极208的下部的上表面高浓度层210。
背面电极209例如由铝(Al)等构成。
在太阳能电池200中，UV劣化防止层205并未设置于被遮光的受光面电极208的下部，但是从制造效率方面来看，设置于遮光的受光面电极208的下部也没有关系。
UV劣化防止层205中的半导体杂质的浓度分布采用图1B至图1I示出的浓度分布曲线的任一图案。
图2A是示意性地示出太阳能电池200的上表面(从图2的上方侧观察到的面)的图。
如图所示，受光面电极208配置于太阳能电池200的周围和入射面211的周围，使得受光面电极208的表面212成为光照射侧。受光面电极208例如由银(Ag)等构成。
在图2B中作为图2示出的太阳能电池200的变形例而示出本发明的另一个优选实施方式例。
图2B示出的太阳能电池200B的层构造和有效半导体杂质分布浓度(CD)的曲线类似于图1G至图1I示出的太阳能电池的情况。
接着，具体地描述本发明所涉及的太阳能电池的典型制造例之一。
以下是在图1F中示出有效浓度分布的具有p+pn型元件构造的本发明的太阳能电池的主要部分的优选制造例。
元件构造的极性即使是相反极性也包括在本发明的范畴内，这在本技术领域中是显而易见的。
本发明的太阳能电池能够通过通常的半导体制造技术而形成。因而，在以下工序中进行的说明中省略对本领域技术人员而言显而易见的部分，简要说明要点。
·工序(1)：准备Si晶圆(半导体基体)。在此，准备n型的杂质浓度为1×1014cm-3的n型Si晶圆。
由于Si晶圆的杂质浓度越低则长光波长范围的灵敏度越高，因此是优选的，但是也不拒绝使用1×1014cm-3以外的杂质浓度。另外，也可以使用p型的Si晶圆。
·工序(2)：在半导体基体(n型Si晶圆)表面形成7nm的SiO2膜。在此进行750℃的水分氧化，但是也可以使用化学气相沉积法。
另外，在该工序之前，也可以使用湿蚀刻工序等来形成用于抑制入射光的反射的表面纹理构造。
·工序(3)：进行用于形成埋入p型的半导体区域的离子注入。
离子注入条件设为离子种类为B+，注入能量为20keV，剂量为4×1012cm-2。
·工序(4)：为了将在工序(4)中注入的杂质原子激活，进行热处理。
在此，在氮气环境下进行5秒钟的1000℃的热处理。
·工序(5)：进行用于形成UV劣化阻止层的离子注入。
离子注入条件设为离子种类为BF2 +，注入能量为8keV，剂量为8.0×1013cm-2。
·工序(6)：形成布线层间绝缘膜，在此，使用化学气相沉积法来形成300nm的SiO2膜。
·工序(7)：形成用于连接埋入p型的半导体区域与布线的接触孔开口。
在此，通过湿蚀刻对布线层间绝缘膜进行蚀刻。
·工序(8)：进行用于在接触孔开口区域内形成p+半导体层的离子注入。
在此，离子种类为BF2 +，能量为35keV，剂量为3.0×1015cm-2。
·工序(9)：为了对在工序(5)和工序(8)中注入的杂质原子进行激活，进行热处理。在此，在氮气环境下进行1秒钟的950℃的热处理。
·工序(10)：为了形成Al布线，使用溅射法形成500nm厚的Al膜。
·工序(11)：为了形成Al布线，通过干蚀刻对Al的局部区域进行蚀刻并图案化。
·工序(12)：在Si晶圆背面形成用于与基体相连接的Al电极。
如上述那样制作的本发明的太阳能电池对200nm～1100nm的光波长范围具有高灵敏度，尤其是对200nm～900nm的光波长范围具有理想的量子效率，并且，可知即使照射使用超高压水银灯作为光源的强紫外光，也不会引起灵敏度的劣化。
图3是表示本发明所涉及的太阳能电池的受光灵敏度的一个典型例的图表。
实施例以及比较例
以下，示出本发明中的实施例和比较例。
以下描述的实施例为本发明所涉及的典型示例，但是并不唯一地限定本发明，示出本发明的优越性。
制作出仅改变上述工序(5)的剂量条件的试样(1)～(4)。在试样(1)(本例1)中，将剂量设为2.0×1013cm-2，在试样(2)(本例2)中，将剂量设为8.0×1014cm-2，在试样(3)(比较例1)中，将剂量设为1.0×1013cm-2，在试样(4)(比较例2)中，将剂量设为1.6×1015cm-2。
其它工序的条件与上述工序相同。制作出的试样的CDMax在试样(1)中为1×1019cm-3，在试样(2)中为4×1020cm-3，在试样(3)中为5×1018cm-3，在试样(4)中为8×1020cm-3。
另外，在试样(1)～(4)中均是A0为2nm、A1为8nm，在试样(1)～(4)中均满足式(3)的条件。试样(1)满足式(1)的下限，试样(2)满足式(2)的上限，试样(3)不满足式(1)的下限，试样(4)不满足式(1)的上限。
为了进一步比较，制作出试样(5)(比较例3)。在试样(5)中，在上述工序(5)中，离子种类为BF2 +，注入能量为25keV，剂量为3.0×1013cm-2。
在制作出的试样(5)中，CDMax为1×1019cm-3，A1为25nm，尽管满足式(1)的条件，但是不满足式(3)的条件。
试样(1)和(2)得到了与图3相同的特性。另一方面，在试样(3)中，初始特性得到了与图3相同的特性，但是照射紫外光之后的紫外光范围中的灵敏度的劣化大，从而无法得到良好的特性。另外，在试样(4)中，被导入固体溶解度以上的杂质的结果是，暗电流高而无法得到良好的特性。另外，在试样(5)中，初始特性得到了与图3相同的特性，但是照射紫外光之后的紫外光范围中的灵敏度的劣化大，从而无法得到良好的特性。
接着，另外作为比较而描述不具有本发明所涉及的UV劣化层的太阳能电池的制造例和受光灵敏度的特性。
·工序(1A)：准备Si晶圆(半导体基体)。在此，准备p型的杂质浓度为1×1014cm-3的p型Si晶圆。
·工序(2A)：通过将半导体基体(p型Si晶圆)表面暴露在大气中来形成1nm左右的自然氧化膜。另外，在该工序之前，通过湿蚀刻工序形成用于抑制入射光的反射的表面纹理构造。
·工序(3A)：为了形成光伏产生层而与p型的半导体基体形成pn结，进行用于形成n型的半导体区域的离子注入。
离子注入条件设为离子种类为As+，注入能量为35keV，剂量为3×1015cm-2。
·工序(4A)：为了对在工序(3A)中注入的杂质原子进行激活，进行热处理。
在此，在氮气环境下进行5秒钟的1000℃的热处理。
·工序(5A)：为了形成Al布线，使用溅射法形成500nm厚的Al膜。
·工序(6A)：为了形成Al布线，通过干蚀刻对Al的局部区域进行蚀刻并图案化。
·工序(7A)：在Si晶圆背面形成用于与基体相连接的Al电极。
图4是表示在上述工序中制作出的太阳能电池(比较试样4)的受光灵敏度的一例的图表。从制作初始阶段起在光波长450nm以下的波长范围中一直低于理想的灵敏度特性。这是由于，尤其不存在将由侵入长度短的光波长产生的光电荷高效地输送到光伏产生层的内部电场。另外，在照射超高压水银灯之后380nm以下的光波长范围中的灵敏度大幅劣化，另外，即使在600nm以下的波长范围中灵敏度也从初始特性起发生了劣化。其结果，太阳光的发电效率与初始值相比劣化了8％左右。
以上，使用图1A至图3说明的本发明的实施方式的几个优选例以及它们的变形例均示出是优异的太阳能电池这一情况，通过目前的描述更加明确本发明并不限定于这些例子而得到。
本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够进行各种变更和变形。因而，附加权利要求书以公开本发明的范围。
附图标记说明
100、200、200B：太阳能电池；100a：光伏产生部；102、202、202B：光伏产生层；103、203、203B：层区域(1)；104、204、204B：层区域(2)；105(1)、105(2)：半导体结；106(1)、106(2)：浓度分布曲线的峰位置；107：表面；108：极大值位置；109、205、205B：UV劣化防止层；110：层区域(3)；111：层区域(4)；112：中间层；113：表面层；201、201B：晶体性半导体部；206、206B：防反射膜；207、207B：背面高浓度层；208、208B：受光面电极；209、209B：背面电极；210、210B：上表面高浓度层；211、211B：入射面；212、212B：电极表面。

Claims (2)

1.一种太阳能电池，其特征在于，具备：
n型或p型的硅半导体基体即Si半导体基体；
半导体层，其具有与该半导体基体的极性I相反的极性II，与所述半导体基体形成半导体结；以及
UV劣化防止层，其直接设置于该半导体层上，具有与所述极性II相反的极性III，以使所述UV劣化防止层的层内含有的该极性III的半导体杂质中的、有助于极性III的半导体杂质在所述UV劣化防止层的层厚方向上进行浓度分布、并且在所述UV劣化防止层的内部具有浓度分布的极大值CDMax的方式含有所述有助于极性III的半导体杂质，所述UV劣化防止层的层厚d1+d2在2nm～60nm的范围内，
其中，所述极大值CDMax在以下范围内，
1×1019个/cm3≤极大值CDMax≤4×1020个/cm3···式(1)
所述极大值CDMax的半值b1的位置位于从所述UV劣化防止层的光入射侧的表面起的深度位置A1，
该深度位置A1在以下范围内：
所述极大值CDMax的深度位置A0<深度位置A1≤20nm···式(3)。
2.一种太阳能电池，其特征在于，具备：
光伏产生层，其具备半导体结；以及
UV劣化防止层，其直接设置于该光伏产生层上，
其中，在所述UV劣化防止层的层内含有半导体杂质，所述UV劣化防止层以使该半导体杂质中的、有助于该UV劣化防止层的半导体极性的半导体杂质在该UV劣化防止层的层厚方向上进行浓度分布、并且在该UV劣化防止层的内部具有浓度分布的极大值CDMax的方式含有所述有助于该UV劣化防止层的半导体极性的半导体杂质，所述UV劣化防止层的层厚d1+d2在2nm～60nm的范围内，
所述极大值CDMax在以下范围内，
1×1019个/cm3≤极大值CDMax≤4×1020个/cm3···式(1)
所述极大值CDMax的半值b1的位置位于从所述UV劣化防止层的光入射侧的表面起的深度位置A1，
该深度位置A1在以下范围内：
所述极大值CDMax的深度位置A0<深度位置A1≤20nm···式(3)。
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