DE112013007234T5 - Solarzellenherstellungsverfahren - Google Patents

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Takahiro Hiramatsu
Takahiro Shirahata
Toshiyuki Kawaharamura
Shizuo Fujita
Hiroyuki Orita
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Kyoto University
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte. Eine Lösung (14), die Aluminiumelemente enthält, wird zu einem Nebel geformt. Die zu einem Nebel geformte Lösung (14) wird in der Atmosphäre auf die Hauptoberfläche des p-Typ-Siliciumsubstrats (4) gesprüht, um hierdurch einen Aluminiumoxidfilm (5) zu bilden. Dann wird eine Solarzelle unter Verwendung des p-Typ-Siliciumsubstrats, einschließlich des hierauf gebildeten Aluminiumoxidfilms (5), hergestellt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellen, und spezifischer ein Verfahren zum Bilden eines Passivierungsfilms auf einem Siliciumsubstrat.
  • STAND DER TECHNIK
  • Im Gebiet der auf kristallinem Silicium basierenden Solarzellen sind Siliciumsubstrate bezüglich der Dicke verringert worden, um die Menge des verwendeten Siliciums zu verringern und die Umwandlungseffizienz von Siliciumsubstraten zu verbessern. Unglücklicherweise weisen dünnere Siliciumsubstrate eine bemerkenswerte niedrigere Umwandlungseffizienz auf. Dies ist weil z. B. eine große Anzahl von Defekten in der Frontoberfläche des Siliciumsubstrats mit Leitfähigkeit hauptsächlich eine Verringerung der Lebensdauer von Minoritätsladungsträgern (z. B., Elektronen in einem p-Typ-Substrat), die durch Bestrahlung mit Licht generiert werden, verursachen. Somit verbessert eine Verringerung des Verlusts von Minoritätsladungsträgern letztlich die Umwandlungseffizienz von Solarzellen.
  • Um die Verringerung der Lebensdauer von Ladungsträgern zu regulieren wird im Allgemeinen ein Passivierungsfilm auf der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats gebildet. Ein Aluminiumoxidfilm, welcher eine von einer Vielzahl von Arten von Passivierungsfilmen ist, hat wegen seiner höheren Passivierungswirkung (die Funktion zum Regulieren der Verringerung der Lebensdauer) auf einem Siliciumsubstrat vom p-Typ als vorstehend beschriebener Passivierungsfilm Aufmerksamkeit erregt.
  • Die Aluminiumoxidfilme umfassen negative, fixierte Ladungen, und es ist bekannt, dass sie einen Passivierungseffekt herbeiführen, der aus dem Feldeffekt resultiert, der durch die fixierte Elektrifizierung verursacht wird. Somit wird der Aluminiumoxidfilm, der negative, fixierte Ladungen enthält, auf der Frontseitenoberfläche des Siliciums vom p-Typ gebildet, um die Diffusion von Elektronen, die Minoritätsladungsträger sind, in die Oberfläche des Substrats zu regulieren, wodurch der Verlust von Ladungsträgern vermieden wird.
  • Der Aluminiumoxidfilm, der der Passivierungsfilm ist, wird auf dem Siliciumsubstrat vom p-Typ durch chemische Dampfphasenabscheidung (chemical vapor deposition, CVD) gebildet (siehe z. B. Patentdokument 1).
  • DOKUMENT DES STANDES DER TECHNIK
  • Patentdokument
    • Patentdokument 1: Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-33538
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Von der Erfindung zu lösende Probleme
  • Unglücklicherweise erfordert die Bildung eines Aluminiumoxidfilms durch CVD ein Material, wie z. B. Trimethylaluminium (TMA), das teuer und schwierig zu handhaben ist. In der CVD muss ein Filmbildungsbereich einer Vakuumverarbeitung unterzogen werden, was eine Erhöhung der Kosten der Filmbildung verursacht. In der Bildung eines Aluminiumoxidfilms durch Plasma-CVD könnte das Siliciumsubstrat durch Plasma beschädigt werden.
  • Alternativ kann ein Aluminiumoxidfilm auf dem Siliciumsubstrat durch Atomschichtablagerung (atomic layer deposition, ALD) gebildet werden. Unglücklicherweise erfordert die ALD auch TMA sowie eine Vakuumverarbeitung, was in höheren Herstellungskosten resultiert. Darüber hinaus könnte die signifikant langsamere Filmbildung durch ALD zu einer schlechten Produktionseffizienz führen. Die Plasmaassistierte ALD könnte möglicherweise angewandt werden, um die Geschwindigkeit der Filmbildung zu verbessern. Unglücklicherweise könnte das Siliciumsubstrat in der Plasmaassistierten ALD beschädigt werden.
  • Die vorliegende Erfindung hat es daher zum Ziel, ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellen bereitzustellen, das die Bildung eines Aluminiumoxidfilms, der ein Passivierungsfilm ist, mit einem hohen Grad an Produktionseffizienz bei niedrigeren Herstellungskosten ermöglicht, ohne eine Beschädigung eines Siliciumsubstrats herbeizuführen.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Solarzellen den Schritt (A) Vorbereiten eines Siliciumsubstrats mit p-Typ-Leitfähigkeit, (B) Bilden eines Passivierungsfilms auf einer Hauptoberfläche des Siliciumsubstrats und (C) Herstellen einer Solarzelle unter Verwendung des Siliciumsubstrats, das den hierauf gebildeten Passivierungsfilm umfasst. Der Schritt (B) umfasst die Schritte (B-1) Zerstäuben einer Lösung, die Aluminiumelemente enthält, und (B-2) Sprühen der zerstäubten Lösung auf die Hauptoberfläche des Siliciumsubstrats in der Atmosphäre, um den Passivierungsfilm zu bilden, der ein Aluminiumoxidfilm ist.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Solarzellen umfasst den Schritt (A) Vorbereiten des Siliciumsubstrats mit p-Typ-Leitfähigkeit, (B) Bilden des Passivierungsfilms auf der Hauptoberfläche des Siliciumsubstrats und (C) Herstellen der Solarzelle unter Verwendung des Siliciumsubstrats, das den hierauf gebildeten Passivierungsfilm umfasst. Der Schritt (B) umfasst die Schritte (B-1) Zerstäuben der Lösung, die Aluminiumelemente enthält, und (B-2) Sprühen der zerstäubten Lösung auf die Hauptoberfläche des Siliciumsubstrats in der Atmosphäre, um den Passivierungsfilm zu bilden, der ein Aluminiumoxidfilm ist.
  • Dies ermöglicht die Bildung eines Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilms, der aus einem Aluminiumoxidfilm gebildet ist, auf dem Siliciumsubstrat vom p-Typ unter Verwendung eines Materials, das kostengünstig und leicht handhabbar ist. Das Verfahren eliminiert die Notwendigkeit für z. B. eine Vakuumverarbeitung, und ermöglicht somit eine Verringerung der Herstellungskosten. Die Filmbildungsverarbeitung verursacht keine Beschädigung des Siliciumsubstrats vom p-Typ. Das Verfahren erreicht auch eine Verbesserung der Herstellungseffizienz.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung stärker ersichtlich werden, wenn sie im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • [1] Eine Querschnittsansicht einer Konfiguration einer Solarzelle.
  • [2] Eine Ansicht einer Konfiguration einer Filmbildungsvorrichtung zum Implementieren eines Filmbildungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform 1.
  • [3] Eine Ansicht einer Konfiguration einer Filmbildungsvorrichtung zum Implementieren eines Filmbildungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform 2.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer grundlegenden Konfiguration einer Solarzelle.
  • Wie in 1 gezeigt, ist eine Siliciumschicht (3) (nachstehend als Siliciumschicht vom n-Typ (3) bezeichnet) mit n-Typ-Leitfähigkeit in der oberen Oberfläche (der Frontoberfläche) eines Siliciumsubstrats (4) (nachstehend als Siliciumsubstrat vom p-Typ (4) bezeichnet) mit p-Typ-Leitfähigkeit gebildet. Auf der oberen Oberfläche (der Frontoberfläche) der Siliciumschicht vom n-Typ (3) ist ein Frontoberflächen-Passivierungsfilm (wie z. B. ein Siliciumoxidfilm oder ein Siliciumnitridfilm) (2), der transparent ist, gebildet. In dem Frontoberflächen-Passivierungsfilm (2) ist eine Frontoberflächenelektrode (1), die mit der Siliciumschicht vom n-Typ (3) verbunden ist, gebildet.
  • Ein Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilm (5) ist auf der unteren Oberfläche (der Rückseitenoberfläche) des Siliciumsubstrats vom p-Typ (4) gebildet. Ein Aluminiumoxidfilm (AlOx) wird als Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilm (5) verwendet. Eine Rückseitenoberflächenelektrode (6), die mit dem Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ verbunden ist, ist auf dem Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilm (5) gebildet.
  • In der in 1 gezeigten Solarzelle erreicht Licht, das von der Seite des Frontoberflächen-Passivierungsfilm (2) einscheint, eine p-n-Schnittstelle (p-n junction) zwischen dem Siliciumsubstrat (3) und dem Siliciumsubstrat (4), um Ladungsträger zu generieren, so dass Elektrizität produziert wird, und dann wird die produzierte Elektrizität durch die Elektroden 1 und 6 abgeführt.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden die Passivierungsfilme (2) und (5) gebildet, um die Verringerung der Lebensdauer von Ladungsträgern zu regulieren. In den Hauptoberflächen des Siliciumsubstrats (3) und des Siliciumsubstrats (4) treten eine große Anzahl von Defekten (wie Gitterdefekte) auf, und somit werden Minoritätsladungsträger, die durch die Bestrahlung mit Licht generiert werden, durch die Defekte rekombiniert. Die Passivierungsfilme (2) und (5) werden auf den Hauptoberflächen des Siliciumsubstrats (3) und des Siliciumsubstrats (4) gebildet, um die Rekombination von Ladungsträgern zu regulieren, wodurch die Lebensdauer der Ladungsträger verbessert werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden eines Aluminiumoxidfilms (5) als ein Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilm (5) auf dem p-Typ-Siliciumsubstrat (4). Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die Ausführungsformen hiervon veranschaulichen.
  • <Ausführungsform 1>
  • 2 ist eine Ansicht einer schematischen Konfiguration einer Filmbildungsvorrichtung, die in der Lage ist, das Verfahren zum Bilden des Aluminiumoxidfilms (5) gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu implementieren.
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst die Filmbildungsvorrichtung einen Reaktor (11), eine Erwärmungsvorrichtung (13), einen Lösungsbehälter (15) und eine Nebelbildungsvorrichtung (16).
  • In der Filmbildungsvorrichtung wird eine gegebene Lösung (14), die zerstäubt bzw. zu einem Nebel geformt worden ist, auf die Rückseitenoberfläche des p-Typ-Siliciumsubstrats (4) gesprüht, wodurch der Aluminiumoxidfilm (5) auf der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ gebildet wird.
  • Während das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ auf der Erwärmungsvorrichtung (13) platziert ist, wird Nebel (die wässrige Lösung (14) mit kleinem Partikeldurchmesser) zu dem Reaktor (11) in der Atmosphäre zugeführt, und dann wird der Aluminiumoxidfilm (5) auf der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ als Ergebnis einer gegebenen Reaktion gebildet. Man beachte, dass die Vorderseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ auf der Erwärmungsvorrichtung (13) platziert ist.
  • Die Erwärmungsvorrichtung (13) kann z. B. eine Erwärmungsvorrichtung sein, die das Siliciumsubstrat (4) erwärmen kann, das auf der Erwärmungsvorrichtung (13) platziert ist. Bei der Bildung des Films wird die Erwärmungsvorrichtung (13) durch eine externe Kontrollvorrichtung auf eine Temperatur erwärmt, die zum Bilden des Aluminiumoxidfilms (5) erforderlich ist.
  • Der Lösungsbehälter (15) ist mit der Ausgangsmateriallösung (nachstehend als Lösung bezeichnet) (14) zum Bilden des Aluminiumoxidfilms (5) gefüllt. Die Lösung (14) enthält Aluminium(Al)-elemente als Metallquelle.
  • Z. B. kann eine Ultraschall-Atomisiervorrichtung als Nebelbildungsvorrichtung (16) verwendet werden. Die Nebelbildungsvorrichtung (16), die die Ultraschall-Atomisiervorrichtung ist, wendet Ultraschallwellen an die Lösung (14) in dem Lösungsbehälter (15) an, wodurch die Lösung (14) in dem Lösungsbehälter (15) zerstäubt/zu einem Nebel geformt wird. Die zerstäubte Lösung (14) läuft durch einen Kanal (L1), der zu der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ in den Reaktor (11) führt.
  • Die zerstäubte Lösung (14) wird zu dem Reaktor (11) zugeführt, und dann geht die Lösung (14) eine Reaktion auf dem einem Erwärmen in der Atmosphäre unterzogenen Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ ein, wodurch der Aluminiumoxidfilm (5) auf der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ gebildet wird. Die Lösung (14), die in dem Reaktor (11) unreagiert verbleibt, wird aus dem Reaktor (11) über die gesamte Zeit (auf kontinuierliche Weise) durch einen Kanal (L3) abgeführt.
  • Das Folgende beschreibt ein Verfahren zum Bilden eines Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilms (5) (des Aluminiumoxidfilms (5)) gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
  • Zunächst wird eine gegebene Verunreinigung in ein Siliciumsubstrat eingeführt, um ein Siliciumsubstrat (das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ) mit p-Typ-Leitfähigkeit herzustellen. Dann wird das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ auf der Erwärmungsvorrichtung (13) in dem Reaktor (11) platziert. Zu diesem Zeitpunkt ist die Platzierungsoberfläche die Frontoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ, und das Innere des Reaktors (11) ist bei Atmosphärendruck.
  • Die Erwärmungsvorrichtung (13) erwärmt das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ, das auf der Erwärmungsvorrichtung (13) platziert ist, auf eine Filmbildungstemperatur, bei der der Aluminiumoxidfilm (5) gebildet werden soll. Das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ wird bei der Filmbildungstemperatur gehalten.
  • Zwischenzeitlich wird in dem Lösungsbehälter (15) die Lösung (14) durch die Nebelbildungsvorrichtung (16) zu einem Nebel geformt. Die zu einem Nebel geformte Lösung (14) (die Lösung (14) mit einem kleinen Partikeldurchmesser) läuft durch den Kanal (L1), wird einer Flussanpassung unterzogen, und wird zu dem Reaktor (11) zugeführt. Die Lösung (14) enthält Aluminium als Metallquelle.
  • Die zu einem Nebel geformte Lösung (14), die der Flussanpassung unterzogen worden ist, wird zu der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ unter Anwendung von Wärme in der Atmosphäre zugeführt. Die zu einem Nebel geformte Lösung (14) wird auf das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ unter Anwendung von Wärme gesprüht, und dann wird der Aluminiumoxidfilm (5) auf der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ gebildet.
  • Danach wird die Solarzelle mit der in 1 gezeigten Konfiguration unter Verwendung des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ, einschließlich des hierauf gebildeten Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilms (5) (des Aluminiumoxidfilms (5)), hergestellt. Im Allgemeinen wird der Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilm (5) nach der Bildung der Siliziumschicht (3) vom n-Typ gebildet.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform des Verfahrens zum Bilden des Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilms (5) (des Aluminiumoxidfilms (5)) das Nebelbildungs-/Zerstäubungsverfahren eingesetzt (das Verfahren zum Bilden eines Films durch Sprühen der wässrigen Lösung (15) in die Atmosphäre), um den Aluminiumoxidfilm (5) auf der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ zu bilden.
  • In z. B. der CVD oder ALD wird der Aluminiumoxidfilm (5) durch Zuführen des verdampften Ausgangsmaterials zu dem Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ gebildet. Hingegen wird erfindungsgemäß der Aluminiumoxidfilm (5) durch Sprühen der zerstäubten wässrigen Lösung (14) auf das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ gebildet. Wie vorstehend beschrieben, enthält die Lösung (14) Aluminiumelemente. Somit kann der Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilm (5), der aus einem Aluminiumoxidfilm hergestellt ist, auf dem Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ gebildet werden, wobei ein Material verwendet wird, das kostengünstig und leicht zu handhaben ist, anstelle der Verwendung eines Materials wie TMA, das teuer und schwierig zu handhaben ist.
  • Die vorliegende Erfindung, die eine Filmbildungsverarbeitung in der Atmosphäre ist, eliminiert die Notwendigkeit für eine Vakuumverarbeitung und dergleichen, was eine Verringerung der Herstellungskosten ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die zerstäubte Lösung (14) auf das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ gesprüht, um die Filmbildungsverarbeitung durchzuführen. Somit wird in der Filmbildungsverarbeitung das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ nicht durch z. B. Bestrahlung mit Plasma beschädigt.
  • Der Aluminiumoxidfilm (5) wird durch das Zerstäubungsverfahren mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 15 nm/min gebildet, welches die fünffache oder höhere Geschwindigkeit ist als die Geschwindigkeit, mit der der Aluminiumoxidfilm durch z. B. ALD gebildet wird. Somit kann der Einsatz des erfindungsgemäßen Filmbildungsverfahrens auch die Herstellungseffizienz verbessern.
  • <Ausführungsform 2>
  • Die Erfinder haben eine Anzahl von verschiedenen Experimenten, Analysen und dergleichen gründlich durchgeführt, wodurch sie erfolgreich das Verfahren zum Bilden des Aluminiumoxidfilms (5) gefunden haben, das die Lebensdauer von Ladungsträgern signifikant verbessern kann. D. h., die Erfinder haben erfolgreich Filmbildungsbedingungen zum Erhöhen der passivierenden Wirkungen des Aluminiumoxidfilms (5) gefunden. Im Folgenden wird das Filmbildungsverfahren beschrieben.
  • 3 ist eine Ansicht eines schematischen Aufbaus einer Filmbildungsvorrichtung, mit der das Verfahren zum Bilden des Aluminiumoxidfilms (5) gemäß der vorliegenden Ausführungsform implementiert werden kann.
  • Wie aus einem Vergleich zwischen 2 und 3 ersichtlich ist, besitzt die Filmbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration in 2 und umfasst zusätzlich einen Ozongenerator (17). Im Folgenden wird der Teil beschrieben, der sich von der Konfiguration in 2 unterscheidet.
  • Der Ozongenerator (17) ist in der Lage, Ozon zu generieren. Z. B. wird im Ozongenerator (17) eine hohe Spannung zwischen den parallelen Elektroden angelegt, die parallel angeordnet sind, und Sauerstoff wird zwischen den Elektroden hindurchgeführt, um Sauerstoffmoleküle zu zersetzen, die dann mit anderen Sauerstoffmolekülen rekombinieren, um Ozon zu bilden.
  • Wie in 3 gezeigt, sind der Ozongenerator (17) und der Reaktor (11) miteinander durch einen Kanal (L2) verbunden, der separat vom Kanal (L1) ist. Somit wird das vom Ozongenerator (17) generierte Ozon durch den Kanal (L2) geleitet, um zu der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ im Reaktor (11) zugeführt zu werden.
  • Die Konfiguration außer den vorstehenden Details ist die gleiche, die in der Konfiguration in der Ausführungsform 1 beschrieben ist, und auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wird verzichtet.
  • Das Verfahren zum Bilden des Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilms (5) (des Aluminiumoxidfilms (5)) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nachstehend angegeben.
  • Das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ wird auf der Erwärmungsvorrichtung (13) in dem Reaktor (11) bei Atmosphärendruck platziert. Das auf der Erwärmungsvorrichtung (13) platzierte p-Typ-Siliciumsubstrat (4) wird auf die Filmbildungstemperatur (z. B. etwa 360°C) erwärmt, bei der der Aluminiumoxidfilm (5) gebildet werden soll, und das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ wird bei der Filmbildungstemperatur gehalten.
  • Zwischenzeitlich wird in dem Lösungsbehälter (15) die Lösung (14) durch die Nebelbildungsvorrichtung (16) zu einem Nebel geformt/zerstäubt. Die zu einem Nebel geformte Lösung (14) (die wässrige Lösung (14) mit kleinem Partikeldurchmesser) läuft durch den Kanal (L1), wird einer Flussanpassung unterzogen, und wird zu dem Reaktor (11) zugeführt. Die Lösung (14) enthält Aluminiumelemente als Metallquelle. Z. B. kann als Lösung (14) eine Methanollösung verwendet werden, die Aluminiumacetylacetonat hierin gelöst enthält. In der vorliegenden Ausführungsform wird Ozon durch den Ozongenerator (17) generiert, und das generierte Ozon wird durch den Kanal (L2) geführt, um es in den Reaktor (11) zu leiten.
  • Die zu einem Nebel geformte Lösung (14), die einer Flussanpassung unterzogen worden ist, wird unter Anwendung von Wärme in der Atmosphäre auf die Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ gesprüht, und dann wird Ozon zugeführt, so dass der Aluminiumoxidfilm (5) auf der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ gebildet wird. Die Lösung (14) und Ozon, die in dem Reaktor (11) unreagiert verbleiben, werden über die ganze Zeit aus dem Reaktor (11) (auf kontinuierliche Weise) durch den Kanal (L3) ausgeführt.
  • Dann wird die Solarzelle mit der in 1 gezeigten Konfiguration unter Verwendung des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ, einschließlich des hierauf gebildeten Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilms (5) (des Aluminiumoxidfilms (5)), hergestellt.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Verfahren zum Bilden des Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilms (5) (des Aluminiumoxidfilms (5)) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Lösung (14) in den Reaktor (11) durch das Zerstäubungsverfahren gesprüht, und dann wird Ozon zu dem Reaktor (11) zugeführt, so dass der Aluminiumoxidfilm (5) auf der Rückseitenoberfläche des Siliciumsubstrats (4) vom p-Typ gebildet wird.
  • Somit weist die Solarzelle, die durch das in der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Filmbildungsverfahren hergestellt ist, im Vergleich zu der Solarzelle, die durch das in Ausführungsform 1 beschriebene Filmbildungsverfahren hergestellt ist, eine erhöhte Verbesserung der Lebensdauer von Ladungsträgern auf. D. h., die Zugabe von Ozongas bei der Bildung des Aluminiumoxidfilms (5) kann die Passivierungswirkung des Aluminiumoxidfilms (5) erhöhen.
  • Das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ wurde durch die Verwendung einer ”Float Zone”-(FZ)-Technologie hergestellt. Das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ weist einen spezifischen Widerstand von 3 Ω-cm auf. Das Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ wies eine Dicke von 280 μm auf.
  • Das Filmbildungsverfahren gemäß der Ausführungsform 1 wurde auf einem Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ implementiert, wodurch ein Aluminiumoxidfilm (Al2O3) mit einer Filmdicke von 60 nm auf dem einen Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ gebildet wurde. Das Filmbildungsverfahren gemäß der Ausführungsform 2 wurde auf einem anderen Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ implementiert, wodurch ein Aluminiumoxidfilm (Al2O3) mit einer Filmdicke von 60 nm auf dem anderen Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ gebildet wurde. Beide dieser Filmbildungsverfahren wiesen die gleichen Filmbildungsbedingungen auf, außer bezüglich der Gegenwart oder Abwesenheit einer Ozonzuführung.
  • Dann wurde das Mikrowellen-Foto-Leitfähigkeits-Abklingverfahren (μ-PCD) auf dem einen Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ, einschließlich des hierauf gebildeten Al2O3, und auf dem anderen Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ, einschließlich des hierauf gebildeten Al2O3, implementiert, um die Lebensdauer von Ladungsträgern zu messen.
  • Es wurde schließlich gefunden, dass die Lebensdauer von Ladungsträgern in dem anderen Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ vier- bis fünfmal länger war als die Lebensdauer von Ladungsträgern in dem einen Siliciumsubstrat (4) vom p-Typ. In anderen Worten wurde eine signifikante Verbesserung der Lebensdauer von Ladungsträgern experimentell verifiziert, die aus der Ozonzuführung bei der Bildung des Aluminiumoxidfilms (5) resultiert.
  • Während die Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorstehende Beschreibung in allen ihren Aspekten veranschaulichend und nicht beschränkend. Es ist daher ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 4
    Siliciumsubstrat vom p-Typ
    5
    Rückseitenoberflächen-Passivierungsfilm (Aluminiumoxidfilm)
    11
    Reaktor
    13
    Erwärmungsvorrichtung
    14
    (Ausgangsmaterial) Lösung
    15
    Lösungsbehälter
    16
    Nebelbildungsvorrichtung
    17
    Ozongenerator
    L1, L2, L3
    Kanal

Claims (2)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, umfassend die Schritte: (A) Vorbereiten eines Siliciumsubstrats mit p-Typ-Leitfähigkeit (4); (B) Bilden eines Passivierungsfilms (5) auf einer Hauptoberfläche des Siliciumsubstrats; und (C) Herstellen einer Solarzelle unter Verwendung des Siliciumsubstrats, einschließlich des hierauf gebildeten Passivierungsfilms, worin der Schritt (B) die Schritte umfasst: (B-1) Formen einer Lösung (14), die Aluminiumelemente enthält, zu einem Nebel; und (B-2) Sprühen der zu einem Nebel geformten Lösung auf die Hauptoberfläche des Siliciumsubstrats in der Atmosphäre, um den Passivierungsfilm zu bilden, der ein Aluminiumoxidfilm ist.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß Anspruch 1, worin in dem Schritt (B-2) Ozon zu dem Siliciumsubstrat zugeführt wird, um den Passivierungsfilm zu bilden.
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