JP7025580B1 - 選択エミッタ太陽電池およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、選択エミッタ太陽電池の製造方法および選択エミッタ太陽電池を提供する。【解決手段】半導体基板の表面における第１領域及び第２領域に、半導体基板の厚さ方向における断面形状が台形または台形様形状である複数の突起を有するテクスチャー面が形成されることと、突起の少なくとも一部の領域を拡散処理して第１ドープ層を形成し、第１領域のみを覆う第１酸化層を形成することと、第１酸化層をマスクとして半導体基板の表面を再エッチングすることにより、第２領域に位置する突起をエッチングしてピラミッド構造を形成し、第２領域における第１ドープ層をエッチングして第１ドープ層よりもドーピング濃度の小さい第２ドープ層を形成することと、を含む。本発明の実施例により提供される選択エミッタ太陽電池およびその製造方法は、選択エミッタ太陽電池の適用時の再結合損失を低減することができる。【選択図】図１０

Description

本発明は、光起電力新エネルギーの分野に関し、特に選択エミッタ太陽電池およびその製造方法に関する。
光起電力産業の発展に伴い、モジュールからの高効率電池に対する需要量がますます大きくなり、特に高開放電圧セルへの需要が高まっており、高効率電池の工業的生産において、選択エミッタ太陽電池が広く利用されている。選択エミッタ太陽電池の構造的特徴は、メタルグリッド線コンタクト領域に高ドープ深拡散領域を形成し、非コンタクト領域に低ドープ浅拡散領域を形成し、エミッタ領域を選択的にドープすることにより、グリッド線コンタクト領域と非コンタクト領域とで異なる拡散効果を実現し、直列抵抗の低減を実現し、電池効率の向上を図ることである。
従来、選択エミッタ太陽電池の製造過程において、半導体基板のグリッド線コンタクト領域と非コンタクト領域を拡散して拡散効果の異なるドーピング層を形成する前に、半導体基板の表面におけるグリッド線コンタクト領域と非コンタクト領域とをエッチングして、幾つかのピラミッド構造を有するテクスチャー面を光閉じ込め構造 (ｌｉｇｈｔ ｔｒａｐｐｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)として形成して、光閉じ込め作用を高めるのが一般的である。この場合、半導体基板のグリッド線コンタクト領域と非コンタクト領域とを拡散して拡散効果の異なるドーピング層を形成するとき、グリッド線コンタクト領域のドーピング元素のドーピング濃度が高く、かつドーピング元素がピラミッド構造欠陥箇所（すなわち、ピラミッド構造の尖頂箇所）で激しく集まりやすく、さらに選択エミッタ太陽電池を適用する際に大きな再結合損失を与えてしまう。
このため、選択エミッタ太陽電池が適用される際の再結合損失を低減する選択エミッタ太陽電池及びその製造方法を提供することが望まれている。
本発明は、選択エミッタ太陽電池が適用される際の再結合損失を低減する選択エミッタ太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の実施例は、選択エミッタ太陽電池の製造方法を提供し、半導体基板の表面における第１領域及び第２領域をエッチングし、半導体基板の表面における第１領域及び第２領域に、半導体基板の厚さ方向における断面形状が台形または台形様形状である複数の突起を有するテクスチャー面が形成されることと、突起の少なくとも一部の領域を拡散処理して、Ｐ型ドープ元素またはＮ型ドープ元素を含む第１ドープ層を形成し、第１領域のみを覆う第１酸化層を形成することと、第１酸化層をマスクとして半導体基板の表面を再エッチングすることにより、第２領域に位置する突起をエッチングしてピラミッド構造を形成し、第２領域における第１ドープ層をエッチングして第１ドープ層よりもドーピング濃度の小さい第２ドープ層を形成することと、第１領域の第１ドープ層を残すように第１酸化層を除去し、第１領域の第１ドープ層と第２領域の第２ドープ層とが選択エミッタを構成することと、を含む。
また、本発明の実施例は、選択エミッタ太陽電池をさらに提供し、半導体基板を備えた選択エミッタ太陽電池であって、半導体基板には選択エミッタが設けられ、選択エミッタと半導体基板の他の部分とは、ＰＮ接合構造を形成しており、そのうち、半導体基板の表面は、第１領域および第２領域を有し、第１領域は複数の突起を含み、突起は、半導体基板の厚さ方向における断面形状が台形または台形様形状であり、突起の少なくとも一部の領域が、Ｐ型ドープ元素またはＮ型ドープ元素がドーピングされた第１ドープ層であり、第２領域は複数のピラミッド構造を含み、複数のピラミッド構造の少なくとも一部の領域は、Ｐ型ドープ元素またはＮ型ドープ元素がドーピングされた第２ドープ層であり、第１ドープ層のドーピング濃度は、第２ドープ層のドーピング濃度より大きく、第１ドープ層と第２ドープ層とは、選択エミッタを構成している。
関連技術に比べて言うと、本発明の実施例により提供される選択エミッタ太陽電池およびその製造方法は、第１領域が複数の突起を含み、突起の少なくとも一部の領域が、Ｐ型ドープ元素またはＮ型ドープ元素がドーピングされた第１ドープ層であり、突起の半導体基板の厚さ方向における断面形状が台形または台形様形状であるように設置することにより、突起には欠陥箇所がなく、さらに突起内にドープ元素が集まることを回避し、選択エミッタ太陽電池の適用時の再結合損失を低減し、さらに、第２領域が複数のピラミッド構造を含み、複数のピラミッド構造の少なくとも一部の領域が、Ｐ型ドープ元素またはＮ型ドープ元素がドーピングされた第２ドープ層であるように設置することによって、さらに第２領域の光閉じ込め作用を増強させ、選択エミッタの短絡電流を高める。
また、上記の選択エミッタ太陽電池の製造方法において、突起の少なくとも一部の領域を拡散処理して第１ドープ層を形成し、第１領域のみを覆う第１酸化層を形成することは、具体的には、突起の少なくとも一部の領域を拡散処理して第１ドープ層を形成し、テクスチャー面を覆う第２酸化層を形成することと、第２酸化層に、第１領域のみを覆うマスク層が形成されることと、マスク層をマスクとして、半導体基板が露出するまで第２酸化層をエッチングし、第２酸化層が、第１領域のみを覆う第１酸化層を形成するようにエッチングされることと、マスク層を除去することと、を含む。
また、上記の選択エミッタ太陽電池の製造方法において、半導体基板の厚さ方向における第２酸化層の厚さ寸法は、５０ｎｍ～１５０ｎｍである。半導体基板の厚さ方向における第２酸化層の厚さ寸法が５０ｎｍ～１５０ｎｍであることにより、第２酸化層がエッチングされる時間を短縮し、さらに選択エミッタ太陽電池の製造時間を下げる。
また、上記の選択エミッタ太陽電池の製造方法において、半導体基板の表面における第１領域及び第２領域をエッチングすることは、具体的には、半導体基板を温度６５℃～８５℃の第１テクスチャリングソリューション中に置き、半導体基板の表面における第１領域および第２領域をエッチングすることを含み、そのうち、第１テクスチャリングソリューションは、テクスチャリング添加剤、過酸化水素水、及び水酸化カリウムを含む。半導体基板を温度６５℃～８５℃の第１テクスチャリングソリューション中に置き、半導体基板の表面における第１領域および第２領域をエッチングし、第１テクスチャリングソリューションがテクスチャリング添加剤、過酸化水素水及び水酸化カリウムを含むように設置することによって、半導体基板の表面における第１領域及び第２領域をエッチングするエッチングレートを遅くして、半導体基板の表面における第１領域及び第２領域に複数の突起を有するテクスチャー面を形成する。
また、上記の選択エミッタ太陽電池の製造方法において、第１テクスチャリングソリューションにおけるテクスチャリング添加剤、過酸化水素水、及び水酸化カリウムの体積比は、２：８：３である。
また、上記の選択エミッタ太陽電池の製造方法において、第１酸化層をマスクとして半導体基板の表面を再エッチングすることは、具体的には、半導体基板を温度７５℃～８５℃の第２テクスチャリングソリューション中に置き、第１酸化層をマスクとして半導体基板の表面を再エッチングすることを含み、そのうち、第２テクスチャリングソリューションは、テクスチャリング添加剤および水酸化カリウムを含む。半導体基板を温度７５℃～８５℃の第２テクスチャリングソリューション中に置き、第１酸化層をマスクとして半導体基板の表面を再エッチングし、第２テクスチャリングソリューションがテクスチャリング添加剤および水酸化カリウムを含むように設置することによって、半導体基板の表面における第２領域のエッチングレートを上げ、選択エミッタ太陽電池の製造時間をさらに下げる。
また、上記の選択エミッタ太陽電池の製造方法において、第２テクスチャリングソリューションにおけるテクスチャリング添加剤と水酸化カリウムの体積比は、１：３である。
また、上記の選択エミッタ太陽電池において、第１ドープ層のシート抵抗が６０Ω／ｓｑ～１２０Ω／ｓｑである。
また、上記の選択エミッタ太陽電池において、第２ドープ層のシート抵抗が１５０Ω／ｓｑよりも大きい。
一つ又は複数の実施例は、対応する添付の図面における図で例示的に説明されるが、これらの例示的な説明は、実施例を限定するものではなく、添付の図面において同じ符号で示す部品は類似する部品であり、特に断りのない限り、添付の図面における図は縮尺に制限されない。
図１は、本発明の実施例１に係る選択エミッタ太陽電池の製造方法のフローチャートである。 図２は、本発明の実施例１に係る半導体基板の表面における第１領域及び第２領域をエッチングすることに対応する断面図である。 図３は、本発明の実施例１に係る、半導体基板の表面における第１領域及び第２領域をエッチングすることに対応する断面図である。 図４は、本発明の実施例１に係る、突起の少なくとも一部の領域を拡散処理して第１ドープ層を形成し、テクスチャー面を覆う第２酸化層を形成することに対応する断面図である。 図５は、図４におけるＡの部分拡大図である。 図６は、本発明の実施例１に係る、第２酸化層に第１領域のみを覆うマスク層を形成したことに対応する断面図である。 図７は、本発明の実施例１に係る、マスク層をマスクとして、半導体基板が露出するまで第２酸化層をエッチングすることに対応する断面図である。 図８は、本発明の実施例１に係る、マスク層を除去することに対応する断面図である。 図９は、本発明の実施例１に係る、第１酸化層をマスクとして半導体基板の表面を再エッチングすることに対応する断面図である。 図１０は、本発明の実施例１に係る、第１領域における第１ドープ層が残るように第１酸化層を除去することに対応する断面図である。 図１１は、本発明の実施例１に係る、パッシベーション酸化層の成長、反射防止膜のめっき、及び第１領域にグリッド線をスクリーン印刷することに対応する断面図である。 図１２は、本発明の実施例１に係る、印刷後のグリッド線を焼結することに対応する断面図である。
本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下に本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、当業者にとっては、読者に本願をよりよく理解させるために、本発明の各実施形態において多数の技術的細部が提案されているが、以下の各実施形態に基づく種々の変更や修正によっても、本願が保護を要求している技術方案を実現することができることが理解できる。
本発明の実施例１は、一種の選択エミッタ太陽電池の製造方法に関し、この選択エミッタ太陽電池の製造方法において、半導体基板の表面における第１領域及び第２領域に、半導体基板の厚さ方向における断面形状が台形または台形様形状である複数の突起を有するテクスチャー面が形成されることと、突起の少なくとも一部の領域を拡散処理して第１ドープ層を形成し、第１領域のみを覆う第１酸化層を形成することと、第１酸化層をマスクとして半導体基板の表面を再エッチングすることにより、第２領域に位置する突起をエッチングしてピラミッド構造を形成し、第２領域における第１ドープ層をエッチングして第１ドープ層よりもドーピング濃度の小さい第２ドープ層を形成することと、を含む。第１領域が複数の突起を含み、突起の少なくとも一部の領域が、Ｐ型ドープ元素またはＮ型ドープ元素がドーピングされた第１ドープ層であり、突起の半導体基板の厚さ方向における断面形状が台形または台形様形状であるように設置することにより、突起には欠陥箇所がなく、さらに突起内にドープ元素が集まることを回避し、選択エミッタ太陽電池の適用時の再結合損失を低減する。
以下、本実施形態の詳細について具体的に説明するが、以下の内容は、理解を容易にするために提供される実現用細部のみであり、本技術案を実施する必須ではない
図１を参照して、本発明の実施例１に係る選択エミッタ太陽電池の製造方法は、以下のステップが含まれている。
Ｓ１０１：半導体基板の表面における第１領域及び第２領域をエッチングする。
さらに、図２及び図３を参照して、第１領域１１１は、選択エミッタ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ；略称：ＳＥ）太陽電池がメタルグリッド線コンタクト領域に形成しようとする高ドープ深拡散領域であり、第２領域１１２は、ＳＥ太陽電池が非コンタクト領域に形成しようとする低ドープ浅拡散領域である。当該ステップは、半導体基板１１を温度６５℃～８５℃（摂氏度）の第１テクスチャリングソリューションに置き、半導体基板１１の表面における第１領域１１１および第２領域１１２をエッチングする。
具体的には、本実施例において、半導体基板１１はＮ型半導体（すなわち電子型半導体）であり、半導体基板１１を温度７０℃の第１テクスチャリングソリューション中に置いて半導体基板１１の表面をエッチングする。第１テクスチャリングソリューションは、テクスチャリング添加剤、過酸化水素水、及び水酸化カリウムを含み、水酸化カリウムで半導体基板１１の表面における第１領域１１１及び第２領域１１２のケイ素と化学反応することによって、半導体基板１１の表面における第１領域１１１及び第２領域１１２をエッチングする。テクスチャリング添加剤は、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を含み、テクスチャリング添加剤によって、第１テクスチャリングソリューションと半導体基板１１表面との濡れ性が改善され、且つ、テクスチャリング添加剤は、水酸化カリウムにおける水酸化イオンが水酸化カリウム溶液から半導体基板１１の表面へ輸送される過程において緩衝機能を果たすので、半導体基板１１の表面を大量にエッチングする際、溶液中での水酸化カリウムの含有量が広いプロセス範囲を有し、製品プロセスの加工品質の安定性の向上に有利となる。第１テクスチャリングソリューションに過酸化水素水を添加することは、水酸化カリウムと、半導体基板１１の表面における第１領域１１１及び第２領域１１２に位置するケイ素との反応速度を低減させることができ、これにより、半導体基板１１の表面における第１領域１１１および第２領域１１２に、複数の突起１１３を有するテクスチャー面１１４を形成し、かつ突起１１３の、半導体基板１１の厚さ方向（すなわち図示したＸ方向）における断面形状を台形とする。
さらに、前記第１テクスチャリングソリューションにおけるテクスチャリング添加剤と、過酸化水素水と、水酸化カリウムとの体積比は、２：８：３である。さらに、７ｍｉｎ～１０ｍｉｎ（ｍｉｎ：分）内に、半導体基板１１の表面における第１領域１１１および第２領域１１２に、複数の突起１１３を有するテクスチャー面１１４を形成し、かつ突起１１３の半導体基板１１の厚さ方向における断面形状を台形とすることを確保する。
なお、他の実施例では、第１テクスチャリングソリューションの成分を変更してもよく、例えば、水酸化カリウムの代わりに水酸化ナトリウムを用いる。第１テクスチャリングソリューション中の各成分の体積比を調整することで、半導体基板の表面をエッチングするエッチングレートを調整することができるため、第１テクスチャリングソリューション中の各成分の体積比を調整すると、第１テクスチャリングソリューション中に半導体基板を置く時間、及び第１テクスチャリングソリューションの温度を対応的調整することができ、これにより、半導体基板の表面における第１領域及び第２領域にエッチングを行って、複数の突起を有するテクスチャー面が形成される。半導体基板は、表面から離反する底面を備え、エッチングにより形成された突起の半導体基板の厚さ方向における断面形状は、台形または台形様形状（ｔｒａｐｅｚｏｉｄ ｌｉｋｅ ｓｈａｐｅ）である。そのうち、半導体基板の厚さ方向における断面形状が台形様形状の突起であり、底面から離れる方向において突起の横断面形状が徐々に小さくなっており、半導体基板の表面をエッチングするときに、半導体基板の表面における各箇所のエッチングレートに部分的な違いがあるので、エッチング後に形成された突起の半導体基板の厚さ方向における厚さ寸法に部分的な違いが生じ、半導体基板の厚さ方向における突起の断面形状が台形様形状となる。一例において、突起の半導体基板の厚さ方向における断面形状は、台形様形状であり、突起における半導体基板の底面から離れた上面は、曲面である。別の例において、突起の半導体基板の厚さ方向における断面形状は、台形様形状であり、突起における半導体基板の底面から離れた上面は、平面であり、突起の半導体基板の厚さ方向における厚さ寸法は、漸増又は漸減している。
Ｓ１０２：突起の少なくとも一部の領域を拡散処理して第１ドープ層を形成し、テクスチャー面を覆う第２酸化層を形成する。
さらに、図４及び図５を参照して、突起１１３の少なくとも一部の領域に対して、高温拡散またはイオン注入によりＰ型のドープ元素をドーピングして第１ドープ層１１５を形成し、第１ドープ層１１５のシート抵抗（ｓｈｅｅｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が６０Ω／ｓｑより大きく１２０Ω／ｓｑより小さく、ドープ元素のドーピング深さが０．８μｍ～１．５μｍ（マイクロメートル）であり、ドープ元素のドーピング濃度が、１平方センチメートルあたり３×１０２０～５×１０２０個のドープ元素を含むことである。突起１１３の少なくとも一部の領域に対してドーピングを行う場合、ドーピングしたＰ型のドープ元素は突起１１３の外面から突起１１３の内部へ拡散するため、突起１１３の表面に近い一部の領域（すなわち、図示した１１３ａ）におけるドープ元素のドーピング濃度が高く、突起１１３の内部にある一部の領域（すなわち、図示した１１３ｂ）におけるドープ元素のドーピング濃度が低いことが理解できる。
具体的には、本実施例では、ドープ元素がホウ素であり、突起１１３の少なくとも一部の領域に対して高温拡散によりホウ素をドーピンし、ホウ素をドーピンする過程において、ホウ素原子を先に堆積させ、半導体基板１１および堆積後のホウ素原子を昇温して、幾つかのシリコン原子が十分に高いエネルギーを得て格子位置から離れ、空格子点を残すように半導体基板１１のシリコン原子の熱移動を激しくさせると共に、ホウ素原子を放電チャンバーによりイオン化してホウ素イオンとし、さらにホウ素イオンを半導体基板１１内にイオン注入して、半導体基板１１の突起１１３の少なくとも一部の領域に対してホウ素元素をドーピングすることを達成する。第１ドープ層１１５において半導体基板１１の他の部分と接触してＰＮ接合構造を形成している。
上記のドーピング過程において、半導体基板１１の表面にホウ素元素を被覆するように薄層クロマトグラフィー技術を用いる必要があり、この場合、半導体基板１１の表面を覆っている一部のホウ素原子が半導体基板１１と化学反応し、さらに半導体基板の厚さ方向における厚さ寸法が７０ｎｍ（ナノメートル）となるホウケイ酸ガラスを生成しており、ホウケイ酸ガラスの化学的性質が酸化ケイ素と類似しているため、ホウケイ酸ガラスをテクスチャー面を覆う第２酸化層１１６として採用している。突起１１３の少なくとも一部の領域を拡散処理して第１ドープ層１１５を形成するとともに、テクスチャー面を覆う第２酸化層１１６を形成する。
なお、他の変更可能な実施例では、突起の少なくとも一部の領域を拡散処理した後、化学気相成長または他の方式により、半導体基板の表面にテクスチャー面を覆う第２酸化層を形成してもよい。第２酸化層の半導体基板の厚さ方向における厚さ寸法は、５０ｎｍ～１５０ｎｍである。
また、高温拡散の方式を用いて突起１１３の少なくとも一部の領域に対してホウ素をドーピングする場合、半導体基板の表面により大きなダメージが形成されにくくなるとともに、ＳＥ太陽電池がグリッド線コンタクト領域において高いドーピング濃度を形成する必要があるという要求も満足できる。なお、その他の変更可能な実施例において、ステップＳ１０１における半導体基板がＰ型半導体である場合、ステップＳ１０２におけるドープ元素は、Ｎ型のドープ元素である必要がある。
Ｓ１０３：第２酸化層に、第１領域のみを覆うマスク層を形成する。
さらに、図６を参照して、第２酸化層１１６に、印刷または３Ｄ印刷により、第１領域１１１のみを覆うマスク層１１７を形成し、このマスク層１１７は、アルカリ溶液に溶解し、酸性溶液に溶解せず、かつ、半導体基板１１の厚さ方向における厚さ寸法が４０ｎｍより大きく、本実施例において、マスク層１１７の材料はパラフィンワックスである。
Ｓ１０４：マスク層をマスクとして、半導体基板が露出するまで第２酸化層をエッチングする。
さらに、図６及び図７を参照して、マスク層１１７付き半導体基板１１を酸性溶液に通して、第２領域１１２の第２酸化層１１６を除去し、さらに第２酸化層１１６をエッチングして、第１領域１１１のみを覆う第１酸化層１１８を形成する。
本実施例では、酸性溶液の主成分がフッ酸であり、マスク層１１７が酸に不溶であるため、マスク層１１７は、マスク層１１７の下にある第２酸化層１１６と酸性溶液の接触を遮断し、マスク層１１７の下にある第２酸化層１１６がフッ酸溶液に溶け込まないようにすることで、第２酸化層１１６を、第１領域１１１のみを覆う第１酸化層１１８を形成するようにエッチングする。第２酸化層１１６がフッ酸溶液に溶けやすいため、第１領域１１１を覆う第２酸化層１１６がフッ酸溶液に溶解することを回避するために、マスク層１１７付き半導体基板１１をフッ酸溶液に速やかに通過させる。
Ｓ１０５：マスク層を除去する。
さらに、図７及び図８を参照して、マスク層１１７及び第１酸化層１１８を有する半導体基板１１を、アルカリ溶液によりマスク層１１７を除去する。本実施例では、アルカリ溶液の主成分が水酸化ナトリウムである。
Ｓ１０６：第１酸化層をマスクとして半導体基板の表面を再エッチングする。
さらに、図９及び図１０を参照して、本ステップでは、半導体基板１１を温度７５℃～８５℃の第２テクスチャリングソリューションに置き、半導体基板１１の表面における第２領域１１２をエッチングする。
具体的には、本実施例では、半導体基板１１を温度８０℃の第２テクスチャリングソリューションに置き、第２テクスチャリングソリューションは、テクスチャリング添加剤および水酸化カリウムを含む。第１領域１１１上に第１酸化層１１８が覆われているため、第２テクスチャリングソリューションで半導体基板１１をエッチングするときに、第２領域１１２内の突起１１３をエッチングするエッチングレートよりも、第１酸化層１１８をエッチングするエッチングレートがはるかに小さく、さらに、本ステップでは半導体基板１１の表面をエッチングする際、第２領域１１２内の突起１１３へのエッチングが完了した後、第１酸化層１１８へのエッチングがまだ終了していないため、第２テクスチャリングソリューションによる第１領域１１１内の突起１１３へのエッチングが回避される。
さらに、第２テクスチャリングソリューションにおけるテクスチャリング添加剤と水酸化カリウムの体積比は、１：３であり、エッチング時間は、１００Ｓ～３００Ｓ（秒）である。なお、第２テクスチャリングソリューションにおけるテクスチャリング添加剤と水酸化カリウムの体積比を変更することで、さらにエッチング時間を増加または減少させることができ、エッチング過程において、第２領域内の突起と水酸化カリウムとが化学反応し、第２領域内の突起がエッチングされるため、テクスチャリング添加剤の質量が一定の場合には、水酸化カリウムの質量を増加させると、エッチングレートを向上させ、さらにエッチング時間を減少させることができる。
同時に、図５を参照して、第２領域１１２内の突起１１３がエッチングされてピラミッド構造１１９を形成する場合、突起１１３の表面に近い一部の領域（即ち、図示した１１３ａ）におけるドープ元素のドーピング濃度が高く、突起１１３の内部にある一部の領域（即ち、図示した１１３ｂ）におけるドープ元素のドーピング濃度が低く、第２領域１１２内の突起１１３をエッチングするときに、突起１１３の表面に近い一部の領域がエッチングされた後、ドーピング濃度が低くかつ突起１１３の内部に位置する一部の領域しか残されないため、第２領域１１２内の突起１１３がエッチングされてピラミッド構造１１９を形成したとき、ピラミッド構造１１９のドーピング濃度が、エッチング前の第２領域１１２内の突起１１３のドーピング濃度よりも低く、これにより、第２領域１１２の第１ドープ層１１５がエッチングによって、第１領域１１１の第１ドープ層１１５よりもドーピング濃度の小さい第２ドープ層１２０を形成する。第１領域１１１の第１ドープ層１１５と第２領域１１２の第２ドープ層１２０とは、選択エミッタ構造を構成している。
このとき、第２ドープ層１２０のシート抵抗は、１５０Ω／ｓｑより大きく、ドープ元素のドーピング深さは、０．７μｍより小さく、ドープ元素のドーピング濃度は、１平方センチメートルあたり５×１０１８～２×１０１９個のドープ元素を含むことである。第２領域１１２のピラミッド構造１１９を二次エッチングするので、第２領域１１２のピラミッド構造１１９はより小さく、かつ分布がより均一で、さらにピラミッド構造１１９の光閉じ込め効果を高め、ＳＥ太陽電池の短絡電流および変換効率を向上させる。
Ｓ１０７：第１領域の第１ドープ層を残すように、第１酸化層を除去する。
さらに、図９及び図１０を参照して、第１酸化層１１８を持った半導体基板１１を酸性溶液に通して第１酸化層１１８を除去することにより、半導体基板１１の表面における第１領域１１１に突起１１３を複数個含み、突起１１３の半導体基板１１の厚さ方向における断面形状が、台形であり、突起１１３の少なくとも一部の領域が、ホウ素元素をドーピングした第１ドープ層１１５である。第２領域１１２は、複数のピラミッド構造１１９を含み、複数のピラミッド構造１１９の少なくとも一部の領域は、ホウ素元素をドーピングした第２ドープ層１２０である。第１ドープ層１１５のドーピング濃度は、第２ドープ層１２０のドーピング濃度より大きく、第１ドープ層１１５と第２ドープ層１２０とは、選択エミッタを構成している。
本実施例では、酸性溶液の主成分がフッ酸であり、半導体基板１１とフッ酸との化学反応を回避するために、第１酸化層１１８を除去する際に、半導体基板１１をフッ酸溶液に速やかに通過させる。
Ｓ１０８：パッシベーション酸化層を成長させる。
図１１を参照して、ＳＥ太陽電池の開放電圧を高めるために、プラズマ励起化学気相成長またはその他の方法により、半導体基板１１の第１領域１１１および第２領域１１２に、厚さ寸法が１２０ｎｍ以上のパッシベーション酸化層１２１を成長させる。また、突起１１３の半導体基板１１の厚さ方向における断面形状が台形または台形様形状であるので、突起１１３の再結合損失が比較的小さく、パッシベーションがより容易になる。
Ｓ１０９：反射防止膜をめっきする。
引き続き図１１を参照して、具体的には、ＳＥ太陽電池による太陽光の反射を低減し、ＳＥ太陽電池の電流を上げるために、半導体基板１１の第１領域１１１および第２領域１１２に反射防止膜１２２をめっきする。本実施例において、反射防止膜１２２の厚さ寸法は、７５ｎｍ～９０ｎｍである。
Ｓ１１０：第１領域にグリッド線をスクリーン印刷する。
引き続き図１１を参照して、具体的には、第１領域１１１の複数の突起１１３の表面に銀またはアルミニウムを含むペースト１２３が残るように、第１領域１１１をスクリーン印刷する。
Ｓ１１１：印刷後のグリッド線を焼結する。
図１２を参照して、具体的には、ステップＳ１１０における銀またはアルミニウムを含むペースト１２３を固化まで乾燥させた後、焼結する。突起１１３が半導体基板１１の厚さ方向において台形状であるため、焼結過程に突起１１３と金属とが接する面積が比較的大きく、良好な金属コンタクト１２４の形成に有利であり、ＳＥ太陽電池を形成する抵抗がより小さいので、ＳＥ太陽電池の曲線因子を向上させ、さらにＳＥ太陽電池の効率を向上させることができる。
関連技術に比べて言うと、関連技術では、第１領域（すなわち、高ドーピング領域）にピラミッド構造を設け、ピラミッド構造尖頂箇所でグリッド線をスクリーン印刷するときに、ピラミッド構造とペーストとの接触が悪く、かつ、印刷後のグリッド線を焼結するときに、ペースト中の金属が半導体基板に拡がり、ピラミッド構造にダメージを与えてしまい、これにより、ＳＥ太陽電池の再結合損失が増大し、パッシベーション効果が低下し、電池効率が低下する。
本発明の実施例２は、一種の選択エミッタ（ＳＥ）太陽電池に関し、引き続き図１０を参照して、選択エミッタ太陽電池は、前記実施例１の選択エミッタ太陽電池の製造方法により得られた太陽電池である。
具体的には、ＳＥ太陽電池は、半導体基板１１を備えており、半導体基板１１には、選択エミッタが設けられ、選択エミッタと半導体基板１１の他の部分とは、ＰＮ接合構造を形成しており、そのうち、半導体基板１１の表面は、第１領域１１１および第２領域１１２を有し、第１領域１１１は複数の突起１１３を含み、突起１１３は、半導体基板１１の厚さ方向における断面形状が台形または台形様形状であり、突起１１３の少なくとも一部の領域は、Ｐ型ドープ元素またはＮ型ドープ元素がドーピングされた第１ドープ層１１５であり、第２領域１１２は、複数のピラミッド構造１１９を含み、複数のピラミッド構造１１９の少なくとも一部の領域は、Ｐ型ドープ元素またはＮ型ドープ元素がドーピングされた第２ドープ層１２０であり、第１ドープ層１１５のドーピング濃度は、第２ドープ層１２０のドーピング濃度より大きく、第１ドープ層１１５と第２ドープ層１２０とは、選択エミッタを構成している。
突起１１３の半導体基板１１の厚さ方向における断面形状が台形または台形様形状であるため、突起１１３には欠陥箇所がなく、さらに突起１１３内にドープ元素が集まることを回避し、選択エミッタ太陽電池の適用時の再結合損失を低減し、さらに、第２領域１１２が複数のピラミッド構造１１９を含み、複数のピラミッド構造１１９の少なくとも一部の領域が、Ｐ型ドープ元素またはＮ型ドープ元素がドーピングされた第２ドープ層１２０であるように設置することによって、さらに第２領域１１２の光閉じ込め作用を増強させ、選択エミッタの短絡電流を高める。
さらに、第１ドープ層１１５のシート抵抗は、６０Ω／ｓｑより大きく１２０Ω／ｓｑより小さく、ドープ元素のドーピング深さは、０．８μｍ～１．５μｍ（マイクロメートル）であり、ドープ元素のドーピング濃度は、１平方センチメートルあたり３２０～５２０個のドープ元素を含むことであり、第２ドープ層１２０のシート抵抗は、１５０Ω／ｓｑより大きく、ドープ元素のドーピング深さは、０．７μｍより小さく、ドープ元素のドーピング濃度は、１平方センチメートル当たり５×１０１８～２×１０１９個のドープ元素を含むことである。第２領域１１２のピラミッド構造１１９を二次エッチングするので、第２領域１１２のピラミッド構造１１９はより小さく、かつ分布がより均一で、さらにピラミッド構造１１９の光閉じ込め効果を高め、ＳＥ太陽電池の短絡電流および変換効率を向上させる。
当業者であれば、前記各実施形態は、本発明を実現する具体的な実施例であり、実用上では、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、形態及び細部において様々な変更を実施できることが理解できる。いずれの当業者は、本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、それぞれ変更及び修正を加えることが可能であるため、本発明の保護範囲は請求の範囲に限定された範囲を基準にすべきである。

Claims (7)

  1. 半導体基板の表面における第１領域及び第２領域をエッチングし、前記半導体基板の表面における第１領域及び第２領域に、前記半導体基板の厚さ方向における断面形状が台形または台形様形状である複数の突起を有するテクスチャー面が形成されることと、
    前記突起の少なくとも一部の領域を拡散処理して、Ｐ型ドープ元素またはＮ型ドープ元素を含む第１ドープ層を形成し、前記第１領域のみを覆う第１酸化層を形成することと、
    前記第１酸化層をマスクとして前記半導体基板の表面を再エッチングすることにより、前記第２領域に位置する突起をエッチングしてピラミッド構造を形成し、前記第２領域における第１ドープ層をエッチングして前記第１ドープ層よりもドーピング濃度の小さい第２ドープ層を形成することと、
    前記第１領域の第１ドープ層を残すように前記第１酸化層を除去し、前記第１領域の第１ドープ層と前記第２領域の第２ドープ層とが選択エミッタを構成することと、
    を含むことを特徴とする選択エミッタ太陽電池の製造方法。
  2. 前記突起の少なくとも一部の領域を拡散処理して第１ドープ層を形成し、前記第１領域のみを覆う第１酸化層を形成することは、
    前記突起の少なくとも一部の領域を拡散処理して第１ドープ層を形成し、前記テクスチャー面を覆い、前記第１領域のみを覆うマスク層が形成された第２酸化層を形成すること、前記マスク層をマスクとして、前記第１領域のみを覆う第１酸化層を形成するように前記半導体基板が露出するまで前記第２酸化層をエッチングすること、及び、前記マスク層を除去すること、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の選択エミッタ太陽電池の製造方法。
  3. 前記半導体基板の厚さ方向における前記第２酸化層の厚さ寸法は、５０ｎｍ～１５０ｎｍである、
    ことを特徴とする請求項２に記載の選択エミッタ太陽電池の製造方法。
  4. 前記半導体基板の表面における第１領域及び第２領域をエッチングすることは、具体的には、前記半導体基板を温度６５℃～８５℃の第１テクスチャリングソリューション中に置き、前記半導体基板の表面における第１領域および第２領域をエッチングすることを含み、
    そのうち、前記第１テクスチャリングソリューションは、テクスチャリング添加剤、過酸化水素水、及び水酸化カリウムを含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載の選択エミッタ太陽電池の製造方法。
  5. 前記第１テクスチャリングソリューションにおけるテクスチャリング添加剤、過酸化水素水、及び水酸化カリウムの体積比は、２：８：３である、
    ことを特徴とする請求項４に記載の選択エミッタ太陽電池の製造方法。
  6. 前記第１酸化層をマスクとして前記半導体基板の表面を再エッチングすることは、具体的には、前記半導体基板を温度７５℃～８５℃の第２テクスチャリングソリューション中に置き、前記第１酸化層をマスクとして前記半導体基板の表面を再エッチングすることを含み、
    そのうち、前記第２テクスチャリングソリューションは、テクスチャリング添加剤および水酸化カリウムを含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載の選択エミッタ太陽電池の製造方法。
  7. 前記第２テクスチャリングソリューションにおけるテクスチャリング添加剤と水酸化カリウムの体積比は、１：３である、
    ことを特徴とする請求項６に記載の選択エミッタ太陽電池の製造方法。
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