JP5754411B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
PR構造の特徴は、非受光面をパッシベーション効果の高い第2誘電体膜107で覆い、更に反射膜108として、反射率の高い銀やアルミニウムといった金属で第2誘電体膜107を覆っている点である。
一方、第2電極109は、第2誘電体膜107のパッシベーション効果をなるべく損なわないように、基板101との接触面積を最小限にするように形成される。
〔1〕
第1導電型を有する結晶シリコン基板の受光面に、前記基板と電気的に逆極性となる第2導電型を発現させる不純物のうち少なくとも1つの不純物を前記基板に導入して第2導電型領域を形成する工程と、前記受光面を少なくとも部分的に覆う第1誘電体膜を形成する工程と、非受光面を少なくとも部分的に覆う第2誘電体膜を形成する工程と、前記第2誘電体膜に含まれる金属元素を主成分とする反射膜で前記第2誘電体膜を覆う工程と、前記第2導電型領域と接触させて成る第1電極を形成する工程と、前記反射膜で第2誘電体膜を覆った後に前記基板と接触させて成る第2電極を形成する工程と、を備えた太陽電池の製造方法であって、前記第2誘電体膜として酸化アルミニウム膜がアルミニウム単体又はアルミニウム化合物と酸化剤との化学反応によって形成され、続いてこの第2誘電体膜成膜工程における酸化種の導入割合を減少させる又はなくすことにより前記反射膜が形成される太陽電池の製造方法。
〔2〕
前記第2誘電体膜と反射膜は、化学気相堆積法又はスパッタ法のいずれかの方法により形成される〔1〕に記載の太陽電池の製造方法。
〔3〕
前記アルミニウム化合物は、アルキルアルミニウム又は塩化アルミニウムのいずれかである〔1〕又は〔2〕に記載の太陽電池の製造方法。
〔4〕
前記酸化剤は、酸素、オゾン、二酸化炭素、亜酸化窒素、水のいずれかである〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
次にオキシ塩化リンを用いて、800〜950℃で気相拡散法により第2導電型領域102を形成する。第2導電型領域102は受光面にのみ形成する必要があり、これを達成するために非受光面を2枚を向かい合わせて重ねた状態で拡散したり、非受光面に窒化シリコンなどの拡散バリアを形成したりして、非受光面にリンが拡散されないように工夫を施す必要がある。拡散後、表面にできたガラスをフッ酸などで除去する。
この場合、好ましくは臭化ホウ素を用いて900〜1,000℃で気相拡散を行う。BSF層105は、図3に示すように、非受光面全面に形成してもよいし、またあるいは第2電極109の形成箇所に合わせて局所的に形成してもよい。一般的なシリコン太陽電池はBSF層105を非受光面にのみ形成する必要があり、これを達成するために基板2枚の受光面を向かい合わせた状態で2枚重ね合わせて拡散したり、受光面側に窒化シリコンなどの拡散バリアを形成したりして、受光面にホウ素が拡散しないような工夫を施す必要がある。また臭化ホウ素の他、スクリーン印刷やスピンコートが可能なホウ素化合物や、窒化ホウ素のような固体拡散源を使用してもよい。またアルミニウムペーストを非受光面に例えばスクリーン印刷し、シリコンとアルミニウムの共融点(577℃)以上の熱処理を行った後、アルミニウム及びアルミニウムとシリコンの混晶層の全部又は一部をそれぞれ王水、酸、アルカリ溶液などで除去してもよい。
CVD法の場合、酸化アルミニウム膜は、アルミニウム前駆体と酸化剤の化学反応により得られる。アルミニウム前駆体はアルキルアルミニウム又は塩化アルミニウムのいずれかが利用できる。また酸化剤には、酸素(O2)、二酸化炭素(CO2)、水(H2O)、オゾン(O3)又は亜酸化窒素(N2O)などのガスが使用できる。CVD成膜室へのアルミニウム前駆体供給は、アルゴンや窒素又は水素を液相のアルミニウム前駆体に通し、バブリングすることによって行ってもよいし、液相のアルミニウム前駆体を適度に加熱して気化した後、上記のキャリアガスと混合させて行ってもよい。
酸化アルミニウム膜が所望の膜厚に達したら、反応ガスの供給を停止し、スパッタガスの圧力を例えば0.05〜50Pa程度とすることで、金属アルミニウムが好適に成膜される。次いで上記基板の受光面に第1電極104を形成する。第1電極104の形成方法は特に限定されないが、コストの面から、銀粉末とガラスフリットを有機バインダーと混合した銀ペーストを受光面に印刷し、1〜30分間、700〜850℃程度の温度で焼成することにより形成するのがよい。この熱処理により第1誘電体膜が銀ペーストに侵食され、第1電極と第2導電型領域が電気的に接触する。
基板厚さ250μm、比抵抗1Ω・cmの、ボロンドープ{100}p型アズカットシリコン基板に、熱濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去後、水酸化カリウム/2−プロパノール水溶液中に浸漬し、テクスチャ形成を行い、引き続き塩酸/過酸化水素混合溶液中で洗浄を行った。
次に、臭化ホウ素雰囲気下、1,000℃で受光面同士を重ねた状態で熱処理し、非受光面に第1導電型領域を形成した。続けて、オキシ塩化リン雰囲気下、850℃で裏面同士を重ねた状態で熱処理し、受光面に第2導電型領域を形成した。拡散後、フッ酸にてガラス層を除去し、純水洗浄の後、乾燥させた。次に、第1誘電体膜として、厚さ100nmの窒化シリコン膜を、平行平板型プラズマCVD装置により、受光面全面に成膜した。続いて、平行平板型プラズマCVD装置に、アルゴン200ml/minをキャリアガスとしてトリメチルアルミニウム100ml/minと酸素1,000ml/minを供給し、圧力350Pa、基板温度250℃として酸化アルミニウム膜を上記基板の裏面に30nm形成し、続いて温度と圧力を一定に保ったまま酸素の供給を停止し、金属アルミニウム膜を3μm形成した。次に、Nd:YAGレーザーを用い、レーザー光(波長1,064nm、出力15W)をアルミニウム成膜面に照射し、直径約50μmのポイントコンタクトを0.5mm間隔で形成した。最後に、受光面にスクリーン印刷でエッチングペーストを塗布して窒化シリコン膜にくし型電極パターンの開口を設け、そこへ樹脂硬化型銀ペーストをスクリーン印刷で形成し、大気中で150℃の熱処理をした後、キセノンランプ光源の擬似太陽光により出力特性を測定した。
実施例1と同様の基板の受光面に同様に窒化シリコン膜を形成し、また第1導電型領域を形成した非受光面にマグネトロンスパッタ装置を用い、アルミニウムターゲットと酸素での反応性スパッタ法により、酸素:アルゴン流量比1:1、圧力0.1Paにて酸化アルミニウム膜を30nm形成した。その後、酸素供給を停止し、圧力0.1Paにてアルミニウム膜を3μm形成した。次に、Nd:YAGレーザーを用い、レーザー光(波長1,064nm、出力15W)をアルミニウム成膜面に照射し、直径約50μmのポイントコンタクトを0.5mm間隔で形成した。最後に、受光面にスクリーン印刷でエッチングペーストを塗布して窒化シリコン膜にくし型電極パターンの開口を設け、そこへ樹脂硬化型銀ペーストをスクリーン印刷で形成し、大気中で150℃の熱処理をした後、キセノンランプ光源の擬似太陽光により出力特性を測定した。
上記拡散及び洗浄後の基板非受光面に、スクリーン印刷によりアルミニウムペーストを基板裏面全面に塗布し、150℃で乾燥した後、ベルト炉にて810℃で5秒間焼成した以外は実施例1と同様に操作し、最後に、キセノンランプ光源の擬似太陽光により出力特性を測定した。
102・・・第2導電型領域
103・・・第1誘電体膜
104・・・第1電極
105・・・BSF層
107・・・第2誘電体膜
108・・・反射膜
109・・・第2電極
Claims (4)
- 第1導電型を有する結晶シリコン基板の受光面に、前記基板と電気的に逆極性となる第2導電型を発現させる不純物のうち少なくとも1つの不純物を前記基板に導入して第2導電型領域を形成する工程と、前記受光面を少なくとも部分的に覆う第1誘電体膜を形成する工程と、非受光面を少なくとも部分的に覆う第2誘電体膜を形成する工程と、前記第2誘電体膜に含まれる金属元素を主成分とする反射膜で前記第2誘電体膜を覆う工程と、前記第2導電型領域と接触させて成る第1電極を形成する工程と、前記反射膜で第2誘電体膜を覆った後に前記基板と接触させて成る第2電極を形成する工程と、を備えた太陽電池の製造方法であって、前記第2誘電体膜として酸化アルミニウム膜がアルミニウム単体又はアルミニウム化合物と酸化剤との化学反応によって形成され、続いてこの第2誘電体膜成膜工程における酸化種の導入割合を減少させる又はなくすことにより前記反射膜が形成される太陽電池の製造方法。
- 前記第2誘電体膜と反射膜は、化学気相堆積法又はスパッタ法のいずれかの方法により形成される請求項1に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記アルミニウム化合物は、アルキルアルミニウム又は塩化アルミニウムのいずれかである請求項1又は2に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記酸化剤は、酸素、オゾン、二酸化炭素、亜酸化窒素、水のいずれかである請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
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