JPWO2017018300A1 - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る太陽電池の受光面側の外観を示す平面図であり、図2は、図1の断面図である。図3は、実施の形態1の太陽電池の高濃度ボロン拡散層を模式的に示す図である。実施の形態1にかかる太陽電池100は、第1の拡散層としてのp型拡散層2が、第1の拡散深さを持つ第1領域R1と、半導体基板の周縁部に沿って帯状に設けられ、第1領域R1を囲み、第1の不純物の拡散深さが、第1領域R1よりも深い第2領域R2とを有する。第1領域R1は、拡散深さの浅い低濃度ボロン拡散層11で構成される。第2領域R2は、拡散深さが、第1領域R1よりも深い高濃度ボロン拡散層12で構成される。なお、図2においては、中央部の受光面電極4は省略されている。
実施の形態2の太陽電池は、受光面1A側のp型拡散層2であるボロン拡散層の形成方法に特徴があり、図10は太陽電池の製造方法を示すフローチャート、図11(a)から(f)に工程断面図を示したものである。実施の形態1の太陽電池の製造方法との差は、3番目の工程で常圧CVDを用いて高濃度にボロンを含有する高濃度ボロン含有BSG(Boron Silicate Glass:ボロンシリケートガラス)膜12Pと低濃度にボロンを含有する低濃度ボロン含有BSG膜11Pを成膜し、アニールステップS204Sでアニールすることで基板中にボロンを拡散することにある。またこの方法では、受光面のみに低濃度ボロン拡散層11および高濃度ボロン拡散層12を形成することができるため、裏面拡散層エッチングステップS105が不要である。以下、図10および図11を用いて各工程を詳細に説明する。
実施の形態3では、逆バイアスリークを抑制しながら、さらに太陽電池特性を向上させる例を説明する。図15に示すように実施の形態3の太陽電池101では、基板周縁部の第2領域R2が、より深い位置にまで拡散された高濃度ボロン拡散層22で構成される。実施の形態1で説明したように、逆バイアスリークはp+/n+界面に逆バイアスが加わる場合に発生する。この考え方に従えば表面へのリン回り込み拡散部において図19に、深さと不純物濃度との関係を示す曲線で示したように深さ方向全域を高濃度のp+型拡散層とする必要はなく、n型基板と接する領域を高濃度のp+型拡散層にさえすればよい。これにより逆バイアスはp+/n基板界面にかかり、n型単結晶シリコン基板の空乏層の厚さからリーク電流は低く抑えられる。一方n型単結晶シリコン基板表面のボロン拡散量は増加させる必要はないため、再結合によるJsc低下、Voc低下を抑制することができ、実施の形態1および2よりも太陽電池特性を向上させることができる。より深い位置にまで拡散された高濃度ボロン拡散層22は、表面ボロン濃度は低濃度ボロン拡散層21と同程度であるが、拡散深さがリンの深さプロファイルb1よりも深い。
図20は、実施の形態4の太陽電池の製造方法を示すフローチャート、図21(a)から(g)は、実施の形態4の太陽電池の製造方法を示す工程断面図である。実施の形態4では、逆バイアスリークを抑制しながら、さらに太陽電池特性を向上させることのできるセル構造を、より簡便に形成する方法について説明する。実施の形態2においては、基板周縁部にはボロン濃度の高い高濃度ボロン含有BSG膜12P、中央部を含む内側領域にはボロン濃度の低い低濃度ボロン含有BSG膜11Pを形成した後、基板をアニールすることで、基板周縁部に高濃度ボロン拡散層12、中央部には低濃度ボロン拡散層11を形成した。これにより、基板周縁部でボロン拡散深さは、基板の中央部をはじめとする内側領域よりも深くなるため逆バイアスリークを低く抑えることができる。これに対し実施の形態4の太陽電池の製造方法では、表面にさらに低濃度層を形成することで、再結合によるJsc低下、Voc低下をさらに抑制することができる。以下にその詳細を説明する。
Claims (16)
- 第1導電型の半導体基板の第1主面に形成された、第2導電型を呈する第1の不純物を含有する第1の拡散層と、
前記第1主面に対向する第2主面に形成された、第1導電型を呈する第2の不純物を含有する第2の拡散層と、
前記第1の拡散層に接続された第1の集電電極と、
前記第2の拡散層に接続された第2の集電電極と、
を有し、
前記第1の拡散層は、第1領域と、前記第1領域を囲み、前記半導体基板の周縁部に沿って帯状に設けられた第2領域とで構成され、
前記第2領域は、前記第1の不純物の拡散深さが、前記第1領域よりも深いことを特徴とする太陽電池。 - 前記拡散深さは、前記第1の不純物の不純物濃度が1×1016atm/cm3となる第1主面表面からの深さであり、
前記第2領域は、第1主面のうち基板端縁から5mm幅の領域に位置し、前記第2領域内での拡散深さが、前記第1領域内での平均拡散深さよりも大きい、ことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 - 前記第2領域での前記第1の不純物の表面濃度が、前記第1領域での第1の不純物の表面濃度よりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池。
- 前記半導体基板は、n型シリコン基板であり、
前記第1の不純物はボロンであり、前記第2の不純物はリンであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の太陽電池。 - 第1導電型の半導体基板の第1主面に、第2導電型を呈する第1の不純物を含有する第1の拡散層を形成する第1の拡散工程と、
前記第1主面に対向する第2主面に、第1導電型を呈する第2の不純物を含有する第2の拡散層を形成する第2の拡散工程と、
前記第1の拡散層に第1の集電電極を形成する工程と、
前記第2の拡散層に第2の集電電極を形成する工程とを含み、
前記第1の拡散工程が、
第1領域と、前記第1領域を囲み、前記半導体基板の周縁部に沿って帯状に設けられた第2領域とで構成された第1の拡散層を形成する工程であり、
前記第2領域は、前記第1の不純物の拡散深さが、前記第1領域よりも深いことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記第1の拡散工程が、
前記半導体基板の周縁部に沿って帯状に前記第1の不純物を含有するドーパントペーストを塗布する工程と、
前記半導体基板表面に第1の不純物を含む拡散源を供給し、前記半導体基板表面に第1の拡散層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項5に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記塗布する工程後、
前記ドーパントペーストを拡散源として前記半導体基板の前記第1主面の前記第1領域を形成する工程と、
前記拡散源を除去する工程とを含み、
前記第1の拡散工程は、
前記除去する工程後に、前記半導体基板表面に前記第1領域を形成するとともに前記第2領域の拡散深さを深くする工程を含むことを特徴とする請求項6に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第1の拡散工程が、
前記半導体基板の前記第1主面に、周縁部に沿って帯状に設けられ前記第1の不純物を高濃度で含有する高濃度不純物含有層と、前記高濃度不純物含有層よりも不純物濃度の低い低濃度不純物含有層とからなる第1の不純物含有層を成膜する第1の成膜工程と、
前記第1の不純物含有層から、第1の不純物を前記半導体基板表面に拡散させる加熱工程とを含むことを特徴とする請求項5に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第1の成膜工程は、
前記半導体基板表面が、前記周縁部で、前記周縁部の内側領域よりも高温であることを特徴とする請求項8に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第1の成膜工程は、前記半導体基板の前記周縁部を選択的に加熱する補助加熱工程を含むことを特徴とする請求項9に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第1の成膜工程は、CVD法によりBSG膜を成膜する工程であることを特徴とする請求項10に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第1の拡散工程が、
前記第1の不純物の拡散された前記半導体基板の前記第1主面に、周縁部に沿って帯状に設けられ前記第1の不純物を低濃度で含有する低濃度不純物含有層と、前記低濃度不純物含有層よりも不純物濃度の高い高濃度不純物含有層とからなる第2の不純物含有層を成膜する第2の成膜工程と、
前記第2の不純物含有層から、第1の不純物を前記半導体基板表面に拡散させる加熱工程とをさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第2の成膜工程は、
前記半導体基板表面が、前記周縁部で、前記周縁部の内側領域よりも低温であることを特徴とする請求項12に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第2の成膜工程は、前記半導体基板の前記周縁部の内側領域を選択的に加熱する補助加熱工程を含むことを特徴とする請求項13に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第2の成膜工程は、CVD法によりBSG膜を成膜する工程であることを特徴とする請求項14に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記半導体基板は、n型シリコン基板であり、
前記第1の不純物はボロンであり、前記第2の不純物はリンであることを特徴とする請求項5から15のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
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