TW201724547A - Hbc型結晶系太陽電池及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之HBC型結晶系太陽電池具備：基板，其具有供光入射之第1面、及位於與上述第1面為相反側之第2面，且包含表現光電轉換功能之第一導電型之結晶系矽；及i型非晶Si層，其以覆蓋上述基板之上述第2面之方式配置。以內置於上述非晶Si層且於上述非晶Si層之外表面側露出一部分之方式，相互隔開地配置有導電型與上述第一導電型相同之第1部位及導電型與上述第一導電型不同之第2部位。
Description
本發明係關於一種可謀求製造步驟之簡化之HBC型結晶系太陽電池、及HBC型結晶系太陽電池之製造方法。
先前，關於將結晶系矽用作基板之太陽電池(HBC型結晶系太陽電池)，眾所周知於背接觸型太陽電池可獲得較高之發電效率。其中，於異質型之背接觸型(HBC(Heterojunction back contact，異質接面背接觸)型)HBC型結晶系太陽電池中，確認到世界最高之發電效率，受到多方面關注。 於此種HBC型結晶系太陽電池中，包含n型非晶Si層之部位與包含p型非晶Si層之部位介隔i型非晶Si層分別局部存在地配置且相互隔開地構成於矽基板之背面(位於光入射面之相反側之面)。已知為了獲得此種構成，HBC型結晶系太陽電池係經過如圖9A～圖9J所示般之步驟而製造(例如，日本專利特開2012-243797號公報所揭示之先前技術等)。 圖9A～圖9J係表示先前之HBC型結晶系太陽電池之製造方法之一例之模式性剖視圖。具體而言，於圖9A中，對矽1001之單面成膜i型非晶Si層1002及n型非晶Si層1003。於圖9B中，於n型非晶Si層1003上形成具有所期望之圖案之抗蝕劑1004。於圖9C中，使用抗蝕劑1004，對i型非晶Si層1002及n型非晶Si層1003進行蝕刻。於圖9D中，於蝕刻後，將抗蝕劑1004剝離。於圖9E中，形成蝕刻終止層1005。將蝕刻終止層1005作為遮罩，對未形成n型非晶Si層之間隔部之蝕刻終止層1005進行蝕刻。進而，於蝕刻終止層1005上，於矽1001之整個區域成膜i型非晶Si層1006及p型非晶Si層1007。 於圖9F中，於間隔部形成抗蝕劑1008。於圖9G中，使用抗蝕劑1008，對i型非晶Si層1006及p型非晶Si層1007進行蝕刻。於圖9H中，於蝕刻後，將抗蝕劑1008剝離。於圖9I中，將蝕刻終止層1005剝離。於圖9J中，於i型非晶Si層1002彼此之間隔部及n型非晶Si層1003與p型非晶Si層1007之間隔部，成膜i型非晶Si層1009。 亦即，於先前之HBC型結晶系太陽電池之製造方法中，藉由經過上述多個步驟(圖9A～圖9J)，可首先製作包含n型非晶Si層1003及p型非晶Si層1007之特定之圖案區域。為了形成上述特定之圖案區域，必須進行多次光微影或蝕刻等方法。然而，若利用此種方法進行圖案化，則如圖9A～圖9J所示般步驟之數量增加，而導致生產線之成本提高，進而，難以削減太陽電池之製造成本。
本發明係鑒於上述情況而完成者，其目的在於提供一種能夠大幅度削減製造步驟之數量之HBC型結晶系太陽電池、及HBC型結晶系太陽電池之製造方法。 本發明之第1態樣之HBC型結晶系太陽電池具備：基板，其具有供光入射之第1面、及位於與上述第1面為相反側之第2面，且包含表現光電轉換功能之第一導電型之結晶系矽；及i型非晶Si層，其以覆蓋上述基板之上述第2面之方式配置。以內置於上述非晶Si層且於上述非晶Si層之外表面側露出一部分之方式，相互隔開地配置有導電型與上述第一導電型相同之第1部位(部位A)及導電型與上述第一導電型不同之第2部位(部位B)。 本發明之第2態樣之HBC型結晶系太陽電池之製造方法係使用具有供光入射之第1面、及位於與上述第1面為相反側之第2面且包含第一導電型之結晶系矽的基板，以覆蓋上述基板之上述第2面之方式，形成i型非晶Si層，以內置於上述非晶Si層且於上述非晶Si層之外表面側露出一部分之方式，藉由利用遮罩之雜質導入法，而於相互隔開之位置形成導電型與上述第一導電型相同之第1部位(部位A)及導電型與上述第一導電型不同之第2部位(部位B)，並且於藉由上述雜質導入法將雜質導入至上述非晶Si層之後，對上述非晶Si層進行退火處理。 於本發明之第2態樣之HBC型結晶系太陽電池之製造方法中，亦可於藉由上述雜質導入法將雜質導入至上述非晶Si層時，亦對上述非晶Si層導入氫。 [發明之效果] 本發明之第1態樣之HBC型結晶系太陽電池至少具備：基板，其包含第一導電型之結晶系矽；及i型非晶Si層，其設置於上述基板之背面(作為位於光入射面(第1面)之相反側之面之另一面(第2面))。以內置於上述非晶Si層且於上述非晶Si層之外表面側露出一部分之方式，相互隔開地配置有導電型與上述第一導電型相同之第1部位(部位A)及導電型與上述第一導電型不同之第2部位(部位B)。根據該構成，藉由對非晶Si層實施用以分別製作部位A及部位B之雜質導入處理，便可形成部位A及部位B。因此，根據該構成，即便於形成部位A及部位B之後，非晶Si層之外表面亦維持平坦之分佈。因此，可保持於後續步驟中形成之電極膜之平坦性。因此，亦可謀求為了使電極膜以重疊於部位A及部位B之各者之方式殘留而進行之圖案化(光微影)處理之穩定化。 因此，本發明之第1態樣有助於提供能夠大幅度削減生產線之步驟之數量之HBC型結晶系太陽電池。 本發明之第2態樣之HBC型結晶系太陽電池之製造方法依序具備如下步驟：使用包含第一導電型之結晶系矽之基板，以覆蓋上述基板之背面(作為位於光入射面(第1面)之相反側之面之另一面(第2面))之方式形成i型非晶Si層；藉由雜質導入法而於相互隔開之位置形成導電型與上述第一導電型相同之第1部位(部位A)及導電型與上述第一導電型不同之第2部位(部位B)；及於藉由上述雜質導入法將雜質導入至上述非晶Si層之後，對上述非晶Si層進行退火處理。本發明之第2態樣之製造方法藉由進行如上所述之步驟，便可製作上述構成之HBC型結晶系太陽電池。又，於利用上述雜質導入法將雜質導入至上述非晶Si層時，亦將氫一併導入至上述非晶Si層，藉此，非晶Si層之構造缺陷得以修復，到達至部位A或部位B之電子或電洞之總量增加，因此，亦可謀求發電效率之提高。 因此，本發明之第2態樣之製造方法可藉由與先前之製造方法相比極少之步驟數而製作HBC型結晶系太陽電池，故而有助於構築低成本之生產線。
以下，基於圖式對本發明之實施形態之異質型之背接觸型(HBC型)HBC型結晶系太陽電池之一實施形態進行說明。 圖1係對本發明之實施形態之HBC型結晶系太陽電池100D(100)之構成進行說明之圖。 於本發明之實施形態之HBC型結晶系太陽電池100D(100)中，下述之「n+
部位及p+
部位」係以覆蓋基板之背面(光入射面之相反側：於圖1中為下表面)之方式形成，且藉由離子布植法而形成於i型非晶Si層內部之背面附近(靠近背面之區域)。 再者，於本實施形態中，為了形成n+
部位及p+
部位而使用非質量分離型之離子布植法(電漿摻雜法)，但本發明並不限定該方法。只要為將雜質原子以離子之狀態導入至非晶Si層之方法，則雜質導入法並不限定於非質量分離型之離子布植法，利用質量分離型之離子布植法等亦能夠將雜質導入至非晶Si層。於以下之說明中，作為雜質導入法之代表例，使用非質量分離型之離子布植法進行詳細敍述，為了簡便起見，將非質量分離型之離子布植表達為「離子布植」。 本發明之實施形態之HBC型結晶系太陽電池100D具備基板101，該基板101具有供光(圖1所示之箭頭)入射之第1面101a、及位於與第1面101a為相反側之第2面101b，且包含表現光電轉換功能之第一導電型(例如，n型半導體)之結晶系矽。進而，HBC型結晶系太陽電池100D具備以覆蓋基板101之第2面101b之方式配置之i型非晶Si層102。 又，於HBC型結晶系太陽電池100D中，以內置於非晶Si層102且於上述非晶Si層102之外表面側露出一部分之方式，相互隔開地配置有與上述第一導電型相同之導電型(例如，n+
型)之部位(A)103及與上述第一導電型不同之導電型之部位(B)104。於圖1中，部位(C)表示部位(A)103與部位(B)104之間隔部。部位(A)103相當於本發明之第1部位(部位A)。部位(B)104相當於本發明之第2部位(部位B)。 即，本發明之實施形態之HBC型結晶系太陽電池100D表示部位(A)103及部位(B)104分別為對基板101之表層部布植所期望之元素而形成之局部存在區域的情形。 於圖1中，符號d1表示非晶Si層102之厚度，符號d2表示部位(A)103及部位(B)104之深度。作為上述非晶Si層102之厚度d1之一例，可列舉約20 nm。部位(A)103及部位(B)104係藉由下述之離子布植法而形成。 根據該方法，藉由對非晶Si層102實施用以分別製作部位(A)103及部位(B)104之離子布植處理，便可形成部位(A)103及部位(B)104。因此，該構成係即便於形成部位(A)103及部位(B)104之後，非晶Si層之外表面亦維持平坦之分佈，故而可保持於後續步驟中形成之電極膜之平坦性。因此，亦可謀求為了使電極膜以重疊於部位A及部位B之各者之方式殘留而進行之圖案化(光微影)處理之穩定化。 再者，亦可採用於基板101之第1面101a視需要配置未圖示之抗反射層(Anti Reflection Layer：AR層)之構成。作為抗反射層(未圖示)，例如，可較佳地使用絕緣性之氮化膜、氮化矽膜、氧化鈦膜、氧化鋁膜等。 (製造方法) 對圖1所示之本發明之實施形態之HBC型結晶系太陽電池100D(100)之製造方法進行說明。圖2A～圖2D係表示製造圖1所示之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。以下，將「非晶Si」略記為「a-Si」。 對用以製造本發明之實施形態之HBC型結晶系太陽電池100之各步驟詳細進行說明。首先，於組織形成步驟中，對基板101進行例如將氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)用作蝕刻劑之濕式蝕刻處理。然後，使用硝氟酸將殘存於處理後之基板101之有機物及金屬污染物去除。藉此，以成為具有組織之形狀之方式對第1面101a(主面)進行加工(第一步驟：圖2A)。 於具有加工成上述具有組織之形狀之第1面101a之基板101之第2面101b，以特定之條件，藉由例如CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法而成膜i型a-Si層102(第二步驟：圖2B)。 其次，於i型a-Si層102之外表面102b之附近區域(靠近外表面102b之部分)，介隔遮罩M局部地布植磷(P)離子等n型離子，藉此形成n+
部位(A)103(第三步驟：圖2C)。 繼而，於i型a-Si層102之外表面102b之附近區域且n+
部位(A)103彼此之間且不與n+
部位(A)103重疊之位置，局部地布植硼(B)離子等p型離子。藉此，形成p+
部位(B)104(第四步驟：於圖2C中藉由變更遮罩M之位置而進行)。 藉此，形成HBC型結晶系太陽電池100D，該HBC型結晶系太陽電池100D係以內置於i型a-Si層102且於上述a-Si層102之外表面側露出一部分之方式，相互隔開地配置與基板101之第一導電型相同之導電型(例如，n+
型)之部位(A)103及與上述第一導電型不同之導電型之部位(B)104而成(圖2D)。 此處，如圖2B所示，i型a-Si層102自最初起便於厚度方向及面內方向上形成為單一之膜。因此，即便於已藉由在第二步驟之後進行之第三步驟及第四步驟而於i型a-Si層102之外表面102b之附近區域形成n+
部位(A)103及p+
部位(B)104的情形時，作為間隔部之部位(C)、即未進行離子布植之區域亦沿厚度方向以單一之膜之形式存在於i型a-Si層102內。 進而，藉由對作為單一之膜之i型a-Si層102以不到達至基板101之第2面101b之方式形成n+
部位(A)103及p+
部位(B)104而以相接之方式存在於基板101之第2面101b上的i型a-Si層102係以遍及基板101之面內方向連續之單一之膜之形式存在。 如此，圖2D所示之i型a-Si層102於n+
部位(A)103及p+
部位(B)104以外之區域以「單一之膜」之形式存在(此處，所謂「單一之膜」係指於i型a-Si層102之內部不存在界面)，藉此，維持i型a-Si層102之作為鈍化膜之功能。 相對於此，於圖9J所示之先前之構成中，為了形成n型a-Si層1003及p型a-Si層1007，而形成於該等層1003、1007與基板1001之間之i型a-Si層1002藉由蝕刻而遍及基板之面方向暫時形成間隔部(圖9C及圖9G所示之狀態)。最終，如圖9J所示般，獲得於該間隔部成膜i型a-Si層1009而將間隔部埋入之構造。因此，於圖9J所示之i型a-Si層，於基板之面內方向存在界面(圖9J所示之符號1002與符號1009之間之虛線相當於界面)。因此種界面之存在而導致於基板之面內方向膜變得不連續，而有i型a-Si層無法作為鈍化膜有效地發揮功能之虞。 圖4係表示硼(B)之離子能量(Ion Energy)與停止距離(Stopping Range)之關係之曲線圖。 停止距離係表示所布植之離子能夠於膜之深度方向上進入至膜之何處之指標。 根據該曲線圖，可知離子能量與停止距離處於若離子能量增加則離子被布植之深度變大之正比例之關係。 因此，可藉由選擇特定之離子能量而改變對i型a-Si層102離子布植硼(B)時以特定之深度停留之位置。藉由利用該關係，可再現性良好地形成圖1所示之p+
部位(B)104。 若表示一例，則可藉由選擇3 keV作為離子能量，而獲得具有15 nm左右之深度之p+
部位(B)104。於該情形時，若將圖1所示之i型a-Si層102之厚度d1設為20 nm，則未布植硼(B)離子而殘留之離子非布植部之厚度成為圖1中之(d1－d2)所示之值。具有該d1－d2之厚度之部分係遍及基板101之面內方向以單一之膜之形式存在於i型a-Si層102內。 作為離子布植時之離子能量，係如上述例般根據形成n+
部位(A)103及p+
部位(B)104之i型a-Si層102之厚度d1、作為鈍化膜所必需之i型a-Si層102之局部之厚度(d1－d2)、進而作為n+
部位(A)103及p+
部位(B)104所必需之厚度d2而選擇恰當之值。然而，若離子能量變大，則有如下問題，即，作為處理對象之i型a-Si層102之表面變粗糙，而無法保持平坦性。 因此，於對i型a-Si層102進行處理之情形時，作為離子能量(keV)，較佳為20以下，進而，若考慮i型a-Si層102之膜厚(即，i型a-Si層之厚度與希望作為鈍化膜而殘留之厚度之關係)，則可認為較佳為5以下。若離子能量(keV)為5以下，則成為利用更低能量之處理，因此，可保持i型a-Si層102之表面之平坦性。 再者，關於磷(P)，亦確認到上述硼(B)之離子能量與停止距離之關係成立。因此，可藉由利用該關係，而再現性良好地形成圖1所示之n+
部位(A)103。進而，關於磷(P)，就作為形成n+
部位(A)103之對象之i型a-Si層102之膜厚等條件、及i型a-Si層102之表面之平坦性之確保之用意而言，亦與硼(B)之情形同樣地，可藉由選擇20以下、進而5以下作為離子能量(keV)，而獲得與硼(B)之情形相同之效果。 圖5係表示改變磷(P)之離子能量而於基板之深度方向觀測到之磷(P)濃度之分佈的曲線圖。 根據該曲線圖，確認到如下內容，即，於將進行離子布植時之離子能量(keV)改變為3、6、15之情形時，磷濃度(原子/cm3
)成為10+18
之基板之深度方向之位置(nm)大概成為30(nm)、43(nm)、78(nm)。藉此，能夠以於上述深度之各個位置成為特定之磷濃度之方式於基板內於深度方向形成n+
部位(A)103。 關於硼(B)，亦確認到與上述磷(P)之於基板之深度方向觀測到之磷(P)濃度之分佈相同之關係成立。因此，可藉由利用該關係，而以成為特定之硼濃度之方式於基板內於深度方向形成圖1所示之p+
部位(B)104。 上述第三步驟或第四步驟中之離子之布植係使用例如圖6所示之離子布植裝置1200而進行。 圖6係本發明之實施形態中於n型離子布植步驟(第三步驟)及p型離子布植步驟(第四步驟)中使用之離子布植裝置1200之剖視圖。離子布植裝置1200具備：真空槽1201；電漿產生部，其利用使用永久磁鐵1205、RF(Radio Frequency，射頻)導入線圈1206、及RF導入窗(石英)1212之ICP(Inductively Coupled Plasma，感應耦合電漿)放電；及真空排氣部(未圖示)。真空槽1201之內部係藉由具有複數個開口之電極1208、1209而分離成電漿產生室及電漿處理室。於電漿處理室配置有基板支持台1204，該基板支持台1204支持作為被處理體之基板1203(相當於組織形成步驟後之基板101)。再者，電極1208之電位設為浮動電位，電極1208具有使電漿1207之電位穩定之功能。又，電極1209被施加負電位，具有自電漿1207引出正離子之功能。 將真空槽1201內減壓，而將包含對基板1203布植之雜質原子之氣體導入至電漿產生室。然後，使用電漿產生部使電漿1207激發，藉此，可使雜質原子離子化，並使經由電極1208、1209而引出之p型或n型之離子布植至基板1203。 此處，p型離子之布植量或n型離子之布植量係根據下述之退火處理後之p+
部位(B)104之薄片電阻、及n+
部位(A)103之薄片電阻與HBC型結晶系太陽電池之光電轉換效率的關係，而決定為於製造HBC型結晶系太陽電池100方面之最佳值。其中，n+
部位(A)103中之n型離子之濃度係設定為至少高於基板101中之n型離子之濃度。 再者，於對基板1203進行上述p型離子之布植或n型離子之布植時，亦能以如下方式設定條件，即，使用於包含雜質原子之氣體(例如，BF3
等)中添加有氫之處理氣體，對上述非晶Si層離子布植氫。藉由在離子布植時亦將氫一併離子布植至非晶Si層，而非晶Si層之構造缺陷得以修復，載子之再結合之抑制效果提高，到達至部位(A)或部位(B)之電子或電洞之總量增加，因此，可謀求發電效率之提高。 作為對非晶Si層有效地布植氫之方法，可列舉非質量分離型離子布植之採用。與僅將n型離子、p型離子(例如，P離子、B離子)分離而布植之質量分離型離子布植不同，於非質量分離型離子布植時，使用PH3
、BH2
等包含氫之氣體作為包含雜質原子之氣體。藉此，於非質量分離型離子布植時，即便不如上述般使用添加有氫之處理氣體，亦能夠對基板與n型離子、p型離子同時地亦布植氫。進而，於非質量分離型離子布植時，無需將離子分離之機構，因此，亦有於裝置構造中佔據面積變小之優點。 藉由如此般向處理氣體中添加氫或者選擇非質量分離型離子布植而與n型離子、p型離子同時布植至非晶Si層的氫係於非晶Si層之深度方向上具有濃度分佈。 其次，經過第四步驟而進行之退火處理係使用例如圖7所示之退火處理裝置1300而進行。圖7所示之退火處理裝置1300採用立式加熱爐，以批次式於1個匣盒(cassette)內設置1片基板(藉由第三步驟及第四步驟進行n型及p型離子布植步驟後之基板)，能夠對複數片該匣盒同時進行熱處理。 圖7之退火處理裝置1300包含加熱室1310及前室1320，且加熱室1310之內部空間1312與前室1320之內部空間1322可藉由閘閥1317而遮斷。 於前室1320之內部空間1322，將呈多層重疊有複數片匣盒1301之匣盒支架(cassette rack)1303配置於匣盒基座(cassette base)1302上，上述匣盒1301係以成為基板之正面及背面露出之狀態之方式保持基板之外周部。 於將加熱室1310之內部空間1312開放至大氣壓環境之狀態下打開閘閥1317，並藉由未圖示之移動裝置使配置有匣盒支架1303之匣盒基座1302自前室1320之內部空間1322上升至加熱室1310之內部空間1312(朝上箭頭)。其後，將閘閥1317關閉，並使用排氣裝置(P)1314，將加熱室1310之內部空間1312設為減壓環境。再者，亦可不將加熱室1310之內部空間1312減壓，而於大氣壓環境下進行大氣壓退火。 於將加熱室1310之內部空間1312減壓之後，將退火氣體導入至加熱室1310之內部空間1312，並於經管理之環境下，藉由特定之溫度分佈進行退火處理。此處，導入至加熱室1310之內部空間1312之氣體係氧氣、氮氣、或者包含氧氣及氮氣之兩者之氣體。於將氮氣用作退火氣體之情形時，亦可於氮氣中添加氫氣而使用。藉由如此般於退火氣體中添加氫，能夠對在第三、第四步驟中布植至i型a-Si層之氫因加熱而自基板脫離之情況進行彌補。作為一例，利用相對於氮氣添加有3%以下之氫之退火氣體。 於將基板溫度設為特定之溫度以下之後，停止上述氣體之導入，將加熱室1310之內部空間1312設為開口於大氣之狀態並將閘閥1317打開。其後，藉由未圖示之移動裝置使匣盒基座1302自加熱室1310之內部空間1312下降至前室1320之內部空間1322(朝下箭頭)。 藉由以上之次序，進行本發明之實施形態之退火處理。此時，退火處理之條件係決定為與基板內部之n型離子及p型離子之擴散係數對應之最佳條件。例如，退火處理之溫度理想的是600℃以下。此係為了防止包含n+
部位(A)103及p+
部位(B)104之i型a-Si層102結晶化而導致i型a-Si層之作為鈍化膜之功能下降。進而，退火處理之溫度更理想的是400℃以下。此係為了抑制於離子布植時與n型離子、p型離子同時布植之氫自i型a-Si層脫離。又，退火處理所花費之時間理想的是30分鐘～60分鐘左右。 其次，作為電極形成步驟，以覆蓋包含n+
部位(A)103及p+
部位(B)104之i型a-Si層之外表面102b之整個區域之方式，形成金屬膜(例如，Cu膜)。金屬膜係藉由實施所期望之圖案化處理而被用作電極。作為金屬膜，除了Cu膜以外，亦可較佳地使用Ag膜等。但是，電極並不限定於金屬膜，亦可代替金屬膜而使用透明導電膜。 形成上述金屬膜時，例如使用圖8所示之往復(inter-back)式濺鍍裝置1400。 於圖8所示之濺鍍裝置1400中，基板1458(相當於形成有部位(A)103及部位(B)104之基板101)可藉由未圖示之搬送裝置而於裝入取出室(L/UL)1451之內部、加熱室(H)1452之內部、及成膜室(S1)1453之內部移動。 於上述各室1451、1452、1453，個別地配置有用以使其內部空間能夠減壓之排氣裝置1451P、1452P、1453P。 首先，將基板1458自製造裝置之外部(大氣環境)導入至已設為大氣壓之裝入取出室1451。其後，將裝入取出室1451使用排氣裝置1451P而減壓(減壓環境)。繼而，將基板1458自經減壓之裝入取出室1451搬送至加熱室1452，並藉由加熱裝置1459實施所期望之熱處理。 其次，將熱處理後之基板1458自加熱室1452搬送至成膜室1453，並使其通過包含Cu之靶1462之前方，藉此，於基板1458上形成Cu膜。此時，藉由溫度調整裝置1461，而基板1458之溫度成為所期望之溫度。 於成膜室1453，靶1462載置於背襯板1463。於進行濺鍍時自氣體供給源1465將所期望之處理氣體導入至成膜室1453之內部，並且自電源1464將所期望之電力供給至背襯板1463。 然後，將形成有Cu膜之基板1458自成膜室1453搬送至裝入取出室1451，並自製造裝置取出至外部(大氣環境)。 繼而，藉由實施所期望之圖案化處理，而獲得以分別覆蓋n+
部位(A)103及p+
部位(B)104之方式局部存在之電極。 以上，作為電極形成步驟，對使用濺鍍裝置之金屬膜之成膜進行了說明，但亦可利用印刷法一面進行圖案化一面形成電極。 圖3A係表示先前例之太陽電池之製造步驟(圖9A～圖9J)之流程圖。圖3B係表示本發明之實施形態之太陽電池之製造步驟(圖2A～圖2D)之流程圖。先前例與本發明之實施形態係於以下詳細敍述之「α(a)」及「α(b)」方面不同。 如圖3A所示，先前之HBC型結晶系太陽電池中之部位(A)及部位(B)係經過圖9A～圖9J之步驟流程(圖3A所示之α(a))而首先形成。即，藉由依序進行包含「i型a-Si成膜，n型a-Si成膜，抗蝕劑塗佈、圖案化，蝕刻，抗蝕劑剝離，蝕刻終止層成膜、圖案化，i型a-Si成膜，p型a-Si成膜，抗蝕劑塗佈、圖案化，蝕刻，抗蝕劑剝離，蝕刻終止層剝離，僅於間隔部成膜i型a-Si」之13個處理步驟而製造。 相對於此，如圖3B所示般，本發明之實施形態之HBC型結晶系太陽電池中之部位(A)及部位(B)係藉由圖2B～圖2C之步驟流程(圖3B所示之α(b))而形成，必需之處理步驟之數量僅為4個。 另一方面，根據本發明之實施形態之製造方法，可藉由與先前之製造方法相比極少之步驟數而製作HBC型結晶系太陽電池。尤其是，根據圖3A所示之製造方法中之α(a)與圖3B所示之製造方法中之α(b)之比較可明確，本發明之實施形態之HBC型結晶系太陽電池無需先前之步驟中之「高價之光微影步驟或蝕刻步驟」。因此，根據圖3B所示之本發明之實施形態，可削減先前所必需之複雜之步驟，故而能夠於更穩定之步驟管理下進行製造。即，根據本發明之實施形態，無需高價之製造裝置，因此，本發明有助於提供廉價之HBC型結晶系太陽電池。 如圖3A及圖3B所示，後段之各處理步驟(電極膜形成、圖案化(光微影)、絕緣膜形成)係於先前之步驟(β(a))與本發明之實施形態之步驟(β(b))中無較大之差異。然而，會受退火之影響之「n+
部位(A)103」及「p+
部位(B)104」係於本發明之實施形態中存在於「i型a-Si層102」之內部。因此，必須考慮退火條件。 具體而言，退火處理時之溫度如上文所敍述般，為了防止i型a-Si層之作為鈍化膜之功能下降，而較佳為600℃以下，進而，為了抑制氫自i型a-Si層脫離，而較佳為400℃以下。 對本發明之較佳之實施形態進行說明，應理解為雖於上述內容中進行了說明，但該等係本發明之例示性者，不應考慮為限定者。只要不脫離本發明之範圍則可進行追加、省略、替換、及其他變更。因此，本發明不應視為由上述說明限定，而由申請專利範圍限制。 [產業上之可利用性] 本發明可廣泛應用於HBC型結晶系太陽電池。此種HBC型結晶系太陽電池可較佳地用作例如可提高每單位面積之發電效率並且於運轉狀況下要求輕量化的太陽電池。
100‧‧‧HBC型結晶系太陽電池
100D‧‧‧HBC型結晶系太陽電池
101‧‧‧基板(包含第一導電型之結晶系矽之基板)
101a‧‧‧第1面
101b‧‧‧第2面
102‧‧‧非晶Si層
102b‧‧‧外表面(非晶Si層之外表面)
103‧‧‧部位(A)(第1部位、導電型與第一導電型相同之部位)
104‧‧‧部位(B)(第2部位、導電型與第一導電型不同之部位)
1001‧‧‧矽(基板)
1002‧‧‧i型非晶Si層
1003‧‧‧n型非晶Si層
1004‧‧‧抗蝕劑
1005‧‧‧蝕刻終止層
1006‧‧‧i型非晶Si層
1007‧‧‧p型非晶Si層
1008‧‧‧抗蝕劑
1009‧‧‧i型非晶Si層
1200‧‧‧離子布植裝置
1201‧‧‧真空槽
1203‧‧‧基板
1204‧‧‧基板支持台
1205‧‧‧永久磁鐵
1206‧‧‧RF導入線圈
1207‧‧‧電漿
1208‧‧‧電極
1209‧‧‧電極
1212‧‧‧RF導入窗(石英)
1300‧‧‧退火處理裝置
1301‧‧‧匣盒
1302‧‧‧匣盒基座
1303‧‧‧匣盒支架
1310‧‧‧加熱室
1312‧‧‧內部空間
1314‧‧‧排氣裝置
1317‧‧‧閘閥
1320‧‧‧前室
1322‧‧‧內部空間
1400‧‧‧濺鍍裝置
1451‧‧‧裝入取出室
1451P‧‧‧排氣裝置
1452‧‧‧加熱室
1452P‧‧‧排氣裝置
1453‧‧‧成膜室
1453P‧‧‧排氣裝置
1458‧‧‧基板
1459‧‧‧加熱裝置
1461‧‧‧溫度調整裝置
1462‧‧‧靶
1463‧‧‧背襯板
1464‧‧‧電源
1465‧‧‧氣體供給源
d1‧‧‧非晶Si層102之厚度
d2‧‧‧部位(A)103及部位(B)104之深度
H‧‧‧加熱室
L/UL‧‧‧裝入取出室
M‧‧‧遮罩
P‧‧‧排氣裝置
S1‧‧‧成膜室
(A)‧‧‧導電型與第一導電型相同之部位
(B)‧‧‧導電型與第一導電型不同之部位
(C)‧‧‧作為間隔部之部位
100D‧‧‧HBC型結晶系太陽電池
101‧‧‧基板(包含第一導電型之結晶系矽之基板)
101a‧‧‧第1面
101b‧‧‧第2面
102‧‧‧非晶Si層
102b‧‧‧外表面(非晶Si層之外表面)
103‧‧‧部位(A)(第1部位、導電型與第一導電型相同之部位)
104‧‧‧部位(B)(第2部位、導電型與第一導電型不同之部位)
1001‧‧‧矽(基板)
1002‧‧‧i型非晶Si層
1003‧‧‧n型非晶Si層
1004‧‧‧抗蝕劑
1005‧‧‧蝕刻終止層
1006‧‧‧i型非晶Si層
1007‧‧‧p型非晶Si層
1008‧‧‧抗蝕劑
1009‧‧‧i型非晶Si層
1200‧‧‧離子布植裝置
1201‧‧‧真空槽
1203‧‧‧基板
1204‧‧‧基板支持台
1205‧‧‧永久磁鐵
1206‧‧‧RF導入線圈
1207‧‧‧電漿
1208‧‧‧電極
1209‧‧‧電極
1212‧‧‧RF導入窗(石英)
1300‧‧‧退火處理裝置
1301‧‧‧匣盒
1302‧‧‧匣盒基座
1303‧‧‧匣盒支架
1310‧‧‧加熱室
1312‧‧‧內部空間
1314‧‧‧排氣裝置
1317‧‧‧閘閥
1320‧‧‧前室
1322‧‧‧內部空間
1400‧‧‧濺鍍裝置
1451‧‧‧裝入取出室
1451P‧‧‧排氣裝置
1452‧‧‧加熱室
1452P‧‧‧排氣裝置
1453‧‧‧成膜室
1453P‧‧‧排氣裝置
1458‧‧‧基板
1459‧‧‧加熱裝置
1461‧‧‧溫度調整裝置
1462‧‧‧靶
1463‧‧‧背襯板
1464‧‧‧電源
1465‧‧‧氣體供給源
d1‧‧‧非晶Si層102之厚度
d2‧‧‧部位(A)103及部位(B)104之深度
H‧‧‧加熱室
L/UL‧‧‧裝入取出室
M‧‧‧遮罩
P‧‧‧排氣裝置
S1‧‧‧成膜室
(A)‧‧‧導電型與第一導電型相同之部位
(B)‧‧‧導電型與第一導電型不同之部位
(C)‧‧‧作為間隔部之部位
圖1係表示本發明之實施形態之HBC型結晶系太陽電池之一實施形態的模式剖視圖。 圖2A係表示製造圖1所示之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖2B係表示製造圖1所示之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖2C係表示製造圖1所示之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖2D係表示製造圖1所示之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖3A係表示製造先前例之HBC型結晶系太陽電池之步驟之流程圖。 圖3B係表示製造本發明之實施形態之HBC型結晶系太陽電池之步驟的流程圖。 圖4係表示硼(B)之離子能量與停止距離之關係之曲線圖。 圖5係表示改變磷(P)之離子能量而於基板之深度方向觀測到之磷(P)濃度之分佈的曲線圖。 圖6係離子布植裝置之模式剖視圖。 圖7係退火處理裝置之模式剖視圖。 圖8係用於形成電極膜之成膜裝置之模式剖視圖。 圖9A係表示製造先前之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖9B係表示製造先前之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖9C係表示製造先前之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖9D係表示製造先前之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖9E係表示製造先前之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖9F係表示製造先前之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖9G係表示製造先前之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖9H係表示製造先前之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖9I係表示製造先前之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。 圖9J係表示製造先前之HBC型結晶系太陽電池之次序之模式剖視圖。
100‧‧‧HBC型結晶系太陽電池
100D‧‧‧HBC型結晶系太陽電池
101‧‧‧基板(包含第一導電型結晶系矽之基板)
101a‧‧‧第1面
101b‧‧‧第2面
102‧‧‧非晶Si層
102b‧‧‧外表面(非晶Si層之外表面)
103‧‧‧部位(A)(第1部位、導電型與第一導電型相同之部位)
104‧‧‧部位(B)(第2部位、導電型與第一導電型不同之部位)
d1‧‧‧非晶Si層102之厚度
d2‧‧‧部位(A)103及部位(B)104之深度
(A)‧‧‧導電型與第一導電型相同之部位
(B)‧‧‧導電型與第一導電型不同之部位
(C)‧‧‧作為間隔部之部位
Claims (3)
- 一種HBC型結晶系太陽電池，其具備： 基板，其具有供光入射之第1面、及位於與上述第1面為相反側之第2面，且包含表現光電轉換功能之第一導電型之結晶系矽；及 i型非晶Si層，其以覆蓋上述基板之上述第2面之方式配置；且 以內置於上述非晶Si層且於上述非晶Si層之外表面側露出一部分之方式，相互隔開地配置有導電型與上述第一導電型相同之第1部位及導電型與上述第一導電型不同之第2部位。
- 一種HBC型結晶系太陽電池之製造方法，其係 使用具有供光入射之第1面、及位於與上述第1面為相反側之第2面且包含第一導電型之結晶系矽的基板， 以覆蓋上述基板之上述第2面之方式，形成i型非晶Si層， 以內置於上述非晶Si層且於上述非晶Si層之外表面側露出一部分之方式，藉由利用遮罩之雜質導入法，於相互隔開之位置形成導電型與上述第一導電型相同之第1部位及導電型與上述第一導電型不同之第2部位，並且 於藉由上述雜質導入法將雜質導入至上述非晶Si層之後，對上述非晶Si層進行退火處理。
- 如請求項2之HBC型結晶系太陽電池之製造方法，其中於藉由上述雜質導入法將雜質導入至上述非晶Si層時，亦對上述非晶Si層導入氫。
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