TW201733144A - 太陽電池之製造方法 - Google Patents
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Abstract
太陽電池之製造方法係包含：在n型矽晶圓之某一邊之面，形成p型擴散層之步驟；在n型矽晶圓之其他邊之面，形成n型擴散層之步驟；在p型擴散層之外側，設置藉由銀和鋁而構成之p型側糊膏之步驟；在n型擴散層之外側，設置藉由銀而構成之n型側糊膏之步驟；以及，使得設置p型側糊膏和n型側糊膏之n型矽晶圓之溫度，成為550℃開始至700℃為止之範圍內之溫度，在以任何一個溫度來作為基準而由基準開始之上下20℃之區域內之溫度，經過及保持在20秒以上之期間X，然後，加熱n型矽晶圓而成為超過700℃之溫度，燒成p型側糊膏和n型側糊膏之步驟。
Description
本發明係關於一種光能轉換成為電力之太陽電池之製造方法。
為了以高效率，來轉換光能，成為電力，因此，在專利文獻1，提議具有n型矽晶圓之雙面受光型太陽電池。在具有n型矽晶圓之太陽電池，射極係p型擴散層。
【專利文獻1】國際公開第2014/098016號
在具有n型矽晶圓之太陽電池，為了提高由光能轉換至電力之轉換效率，因此，降低成為射極之p型擴散層之不純物濃度係變得重要。具體地說，為了提高轉換效率，因此，p型擴散層之不純物濃度成為5×1019(atoms/cm3)以下係變得重要。接觸到p型擴散層之p型側電極係藉由銀和鋁之合金而形成，但是，不容易使得前述之不純物濃度變低之p型擴散層和p型側電極呈良好地接觸。在p型擴散層和p型側電極之間之接觸呈不充分之時，降低轉換效率。
本發明係有鑑於上述而形成，以得到提高不純物濃度變低之p型擴散層和p型側電極之間之接觸性之太陽電池之製造方法為目的。
為了解決前述之課題而達成目的，因此，本發明，其特徵為包含：在n型矽晶圓之某一邊之面，形成p型擴散層之步驟；在前述n型矽晶圓之其他邊之面，形成n型擴散層之步驟；在前述p型擴散層之外側，設置藉由銀和鋁而構成之p型側糊膏之步驟；在前述n型擴散層之外側，設置藉由銀而構成之n型側糊膏之步驟；以及，使得設置前述p型側糊膏和前述n型側糊膏之前述n型矽晶圓之溫度，成為550℃開始至700℃為止之範圍內之溫度，在以任何一個溫度來作為基準而由前述基準開始之上下20℃之區域內之溫度，經過及保持在20秒以上之期間，然後，加熱前述n型矽晶圓而成為超過700℃之溫度，燒成前述p型側糊膏和前述n型側糊膏之步驟。
如果是藉由本發明的話，則達到所謂可以得到提高不純物濃度變低之p型擴散層和p型側電極之間之接觸性之太陽電池之製造方法之效果。
1‧‧‧矽晶圓
2‧‧‧p型擴散層
3‧‧‧摻雜糊膏
4‧‧‧n型擴散層
5‧‧‧高濃度n型擴散層
6‧‧‧p型側鈍化膜
7‧‧‧n型側鈍化膜
8‧‧‧p型側糊膏
9‧‧‧n型側糊膏
10‧‧‧燒成對象物
11‧‧‧p型側電極
12‧‧‧n型側電極
20‧‧‧太陽電池
40‧‧‧燒成裝置
41‧‧‧處理室
42‧‧‧加熱器
圖1係顯示實施形態1之太陽電池之製造方法之程序概略之流程圖。
圖2係用以更加詳細地說明實施形態1之太陽電池之製造
方法之圖。
圖3係顯示在實行燒成製程之際之時間和燒成溫度之關係之圖。
圖4係用以將燒成對象物予以燒成之燒成裝置之剖面圖。
在以下，根據圖式而詳細地說明本發明之實施形態之太陽電池之製造方法。此外，並非由於該實施形態而限定本發明。
圖1係顯示實施形態1之太陽電池之製造方法之程序概略之流程圖。正如圖1所示，首先，準備n型矽晶圓(S1)。接著，在矽晶圓之某一邊之面側，形成p型擴散層(S2)。接著，在矽晶圓之其他邊之面，以形成n型擴散層，來作為目的，藉由印刷而塗糊包含n型成分不純物之摻雜糊膏(S3)。然後，藉由保護薄膜而覆蓋p型擴散層。接著，加熱矽晶圓，使得包含於摻雜糊膏之n型成分不純物，擴散至矽晶圓之其他邊之面側。藉此而在矽晶圓之其他邊之面側，形成n型擴散層(S4)。
接著，藉由p型側鈍化膜而覆蓋p型擴散層，同時，藉由n型側鈍化膜而覆蓋n型擴散層(S5)。接著，在p型側鈍化膜之上，藉由印刷而設置用以形成p型側電極之p型側糊膏，同時，在n型側鈍化膜之上，藉由印刷而設置用以形成n型側電極之n型側糊膏(S6)。最後，燒成p型側糊膏和n型側糊膏(S7)，由p型側糊膏來形成p型側電極，同時，
由n型側糊膏來形成n型側電極。
使用圖1，說明實施形態1之太陽電池之製造方法之程序概略，但是，使用圖2而更加詳細地說明實施形態1之太陽電池之製造方法。圖2係用以更加詳細地說明實施形態1之太陽電池20之製造方法之圖。更進一步地說，圖2係顯示關於太陽電池20之製造方法之複數個製程之各個之太陽電池20之製造途中之物件之剖面或製造結束後之物件之剖面。
首先，正如圖2(A)所示，準備n型矽晶圓1。接著，為了減低入射至矽晶圓1之光反射率，因此，在矽晶圓1之兩邊之表面，形成凹凸。具體地說，在藉由鹼溶液和添加物而構成之溶液，蝕刻矽晶圓1。藉此而在矽晶圓1之兩邊之表面，形成隨機稜錐體構造之凹凸。鹼溶液之一例係氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉溶液。添加物之一例係異丙醇。此外，在圖2(A)，為了簡單地進行說明，因此，無顯示凹凸。
接著，正如圖2(B)所示，在矽晶圓1之某一邊之面側，形成p型擴散層2。藉由氣相擴散法、固相擴散法和離子注入法之任何一種而形成p型擴散層2。藉由形成p型擴散層2而形成pn接合。為了得到由光能轉換成為電力之高轉換效率，因此，p型擴散層2之不純物濃度成為5×1019(atoms/cm3)以下。p型擴散層2之不純物濃度之下限係1×1018(atoms/cm3)。p型擴散層2之不純物之一例係硼原子。
接著，正如圖2(C)所示，在矽晶圓1之無形成p型擴散層2之側面，也就是在矽晶圓1之其他邊之面，藉由
印刷而塗糊包含n型成分不純物之摻雜糊膏3。n型成分不純物之一例係磷原子。然後，藉由保護薄膜而覆蓋p型擴散層2。此外，在圖2(C)，為了簡單地進行說明，因此，無顯示保護薄膜。
接著，將矽晶圓1放入至熱擴散爐，導入不純物氣體至熱擴散爐，同時，加熱矽晶圓1，在矽晶圓1之其他邊之面側，擴散包含於摻雜糊膏3之n型成分不純物。藉此而正如圖2(D)所示，在矽晶圓1之其他邊之面側，形成n型擴散層4。在n型擴散層4中之接觸到摻雜糊膏3之部位係n型成分不純物之濃度還更加高於該部位周邊之高濃度n型擴散層5。此外，n型擴散層4係可以藉由使用摻雜糊膏3之方法以外之方法而形成。n型擴散層4之不純物之一例係磷原子。
接著，正如圖2(E)所示，藉由p型側鈍化膜6而覆蓋p型擴散層2，同時，藉由n型側鈍化膜7而覆蓋n型擴散層4。p型側鈍化膜6係藉由氧化鋁、二氧化矽或氮化矽而構成之膜。
接著，正如圖2(F)所示，在以p型側鈍化膜6作為基準而相反於p型擴散層2位處之側之相反側，藉由印刷而設置以銀和鋁來構成之p型側糊膏8。也就是說，在p型擴散層2之外側，設置藉由銀和鋁而構成之p型側糊膏8。此外，在以n型側鈍化膜7作為基準而相反於n型擴散層4位處之側之相反側，藉由印刷而設置以銀來構成之n型側糊膏9。也就是說，在n型擴散層4之外側，設置藉由銀而構成之n型側糊膏9。為了簡單地進行說明，因此，將圖2(F)所示之設置p
型側糊膏8和n型側糊膏9之矽晶圓1，定義成為「燒成對象物10」。
接著，將燒成對象物10予以燒成，正如圖2(G)所示，由p型側糊膏8來形成p型側電極11，同時，由n型側糊膏9來形成n型側電極12。藉此而結束太陽電池20之製造。在將燒成對象物10予以燒成之際，為了使得藉由銀和鋁而構成之p型側電極11及矽晶圓1呈良好地接觸，因此，首先，成為550℃開始至700℃為止之範圍內之溫度，在以任何一個溫度來作為基準而由基準開始之上下20℃之區域內之溫度，經過20秒以上之期間，燒成p型側糊膏8和n型側糊膏9。
也就是說，在由550℃開始至700℃為止之範圍內之一定溫度，經過20秒以上之期間，燒成p型側糊膏8和n型側糊膏9。在換句話說時，在由550℃開始至700℃為止之範圍內之一定溫度，經過20秒以上之期間，保持燒成對象物10之溫度，將燒成對象物10予以燒成。一定溫度係以任何一個溫度來作為基準而由基準開始之上下20℃之區域內之溫度。藉此而由p型側糊膏8，來形成接合於p型擴散層2之p型側電極11。此外，在用以形成p型側電極11而進行之燒成，正如前面之敘述，經過20秒以上之期間，在由550℃開始至700℃為止之範圍內之一定溫度，燒成p型側糊膏8，但是，保持一定溫度之期間係60秒以下。
然後，使得燒成對象物10之溫度，成為超過700℃之溫度而加熱燒成對象物10。也就是說，在更加高於由p
型側糊膏8來形成p型側電極11之際之溫度之高溫度，為了形成n型側電極12而將燒成對象物10予以燒成。藉此而由n型側糊膏9，來形成接合於n型擴散層4之n型側電極12。在將燒成對象物10予以燒成之際之最高溫度係用以形成藉由銀而構成之n型側電極12之溫度，例如800℃。
圖3係顯示在實行燒成製程之際之時間和燒成溫度之關係之圖。燒成製程係將燒成對象物10予以燒成之製程。燒成溫度係在將燒成對象物10予以燒成之際之燒成對象物10之溫度。正如圖3所示，在形成n型側電極12之步驟N之前，還先進行形成p型側電極11之步驟P。在形成p型側電極11之步驟P，在由550℃開始至700℃為止之範圍內之一定溫度，經過20秒以上之期間X，將燒成對象物10予以燒成。可以藉此而提高以銀及鋁來構成之p型側電極11和p型擴散層2之間之接觸性。
在燒成p型側糊膏8而形成p型側電極11之狀態下，習知之燒成溫度係由750℃開始至850℃之比較高之溫度，但是，實施形態1之燒成溫度係由550℃開始至700℃為止之範圍之溫度。在p型側糊膏8無包含鋁之狀態下，有p型擴散層2和p型側電極11之間之接觸呈不充分之狀態發生。認為在成為由550℃開始至700℃為止之範圍內之一定溫度而燒成包含鋁之p型側糊膏8之狀態下，藉由鋁和p型擴散層2中之矽，發生反應，結合鋁原子和矽原子，而提高p型擴散層2和p型側電極11之間之接觸性。
在燒成p型側糊膏8而形成p型側電極11之狀態
下，在向來，使用加熱器而急速地進行加熱，因此，包含於p型側糊膏8之鋁和p型擴散層2中之矽係無法充分地發生反應，所以，減弱鋁原子和矽原子之結合力。相對於此，在實施形態1，在由550℃開始至700℃為止之範圍內之一定溫度，經過20秒以上之期間X，燒成p型側糊膏8。因此，認為提高鋁原子和矽原子之結合力，進而提高p型擴散層2和p型側電極11之間之接觸性。
在使用加熱器而燒成p型側糊膏8之狀態下，在p型側糊膏8位處於加熱器之附近時，很可能會由於來自用以燒成p型側糊膏8之加熱器之熱能而損傷p型側鈍化膜6。因此，在使用加熱器而將燒成對象物10予以燒成之狀態下，配置燒成對象物10而使得n型側糊膏9，比起p型側糊膏8，還更加位處在加熱器之附近。
圖4係用以將燒成對象物10予以燒成之燒成裝置40之剖面圖。正如圖4所示，燒成裝置40係具有處理室41和加熱器42，加熱器42係設置在處理室41之內部鉛直上方之壁面。在使用圖4之燒成裝置40而將燒成對象物10予以燒成之狀態下，配置燒成對象物10而使得p型側糊膏8，比起n型側糊膏9，還更加地位處在鉛直下方。可以藉此而減小來自加熱器42之熱能對於p型側鈍化膜6之影響，進而可以降低損傷p型側鈍化膜6之可能性。
正如前面之敘述，在實施形態1，在由550℃開始至700℃為止之範圍內之一定溫度，經過20秒以上之期間\，燒成p型側糊膏8。一定溫度係以任何一個溫度來作為基準而
由基準開始之上下20℃之區域內之溫度。可以藉此而提高由p型側糊膏8來形成之p型側電極11和p型擴散層2之間之接觸性。結果，可以提高由光能轉換成為電力之轉換效率。
此外，在實施形態1，在使用加熱器42而將燒成對象物10予以燒成之狀態下，使得p型側糊膏8，比起n型側糊膏9，還更加位處在離開加熱器42之位置。例如在加熱器42設置於處理室41之內部鉛直上方之壁面之狀態下，使得p型側糊膏8，比起n型側糊膏9，還更加地位處在鉛直下方。可以藉此而降低損傷p型側鈍化膜6之可能性。
以上之實施形態之所顯示之構造係顯示本發明內容之一例，也可以組合於其他之先前技術，並且，也可以在無脫離本發明要旨之範圍內，省略或變更構造之一部分。
Claims (2)
- 一種太陽電池之製造方法，其特徵為包含：在n型矽晶圓之某一邊之面，形成p型擴散層之步驟；在前述n型矽晶圓之其他邊之面，形成n型擴散層之步驟；在前述p型擴散層之外側，設置藉由銀和鋁而構成之p型側糊膏之步驟；在前述n型擴散層之外側，設置藉由銀而構成之n型側糊膏之步驟；以及，使得設置前述p型側糊膏和前述n型側糊膏之前述n型矽晶圓之溫度，成為550℃開始至700℃為止之範圍內之溫度，在以任何一個溫度來作為基準而由前述基準開始之上下20℃之區域內之溫度，經過及保持在20秒以上之期間，然後，加熱前述n型矽晶圓而成為超過700℃之溫度，燒成前述p型側糊膏和前述n型側糊膏之步驟。
- 如申請專利範圍第1項之太陽電池之製造方法，其中，在燒成前述p型側糊膏和前述n型側糊膏之步驟，使用加熱器而進行燒成，使得前述之p型側糊膏，位處在比起前述之n型側糊膏而還更加地離開前述加熱器之位置。
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