TWI452707B - 太陽電池的製造方法 - Google Patents

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Masato Yoshida
Takeshi Nojiri
Kaoru Okaniwa
Mitsunori Iwamuro
Shuuichirou Adachi
Akihiro Orita
Tetsuya Satou
Keiko Kizawa
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Description

太陽電池的製造方法
本發明是有關於一種太陽電池的製造方法。
在習知的具有pn接合的太陽電池單元的製造中，例如藉由在矽等的n型半導體基板上，使p型雜質擴散而形成p型擴散層，從而形成pn接合。
尤其，作為以提高轉換效率為目的的太陽電池單元的結構，已知有與電極正下方的雜質濃度相比，降低電極正下方以外的部分的區域中的雜質濃度的選擇性射極結構(例如，參照L.Debarge、M.Schott、J.C.Muller、R.Monna所發表的太陽能材料與太陽電池74(2002)71-75(Solar Energy Materials & Solar Cells 74(2002)71-75))。該結構中，由於在電極正下方形成有雜質濃度高的區域(以下亦將該區域稱為「選擇性射極」)，故而可降低金屬電極與矽的接觸電阻。另一方面，在金屬電極部分以外，雜質濃度降低，可提高太陽電池的轉換效率。
為了形成如上所述的選擇性射極結構，需要將多次的擴散與藉由遮蔽的部分蝕刻等組合而成的複雜步驟(例如參照日本專利特開2004-193350號公報)。
另外，提出有將多種雜質濃度的擴散劑分別塗佈於利用噴墨法的基板上，使雜質擴散的方法(例如，參照日本專利特開2004-221149號公報)。
然而，日本專利特開2004-193350號公報所記載的方法中，為了形成選擇性射極結構而需要用於圖案形成或蝕刻的步驟，存在步驟數增多的傾向。另外，日本專利特開2004-221149號公報所記載的噴墨法中，需要具有多個噴墨頭的專用裝置，對從各噴墨頭中進行噴射的控制亦變得複雜。
本發明的課題在於提供一種可不需要複雜的裝置而利用簡便的方法來製造具有選擇性射極結構的太陽電池的太陽電池的製造方法。
本發明包括以下態樣。
〈1〉一種太陽電池的製造方法，包括：在半導體基板的其中一面上的部分區域賦予第一p型擴散層形成組成物的步驟，該第一p型擴散層形成組成物含有包含p型雜質的玻璃粉末以及分散介質；在上述半導體基板的被賦予上述第一p型擴散層形成組成物的面上且為至少上述部分區域以外的區域，賦予第二p型擴散層形成組成物的步驟，該第二p型擴散層形成組成物含有包含p型雜質的玻璃粉末以及分散介質，且較上述第一p型擴散層形成組成物而言，p型雜質濃度低；將上述被賦予第一p型擴散層形成組成物以及第二p型擴散層形成組成物的半導體基板進行熱處理而形成p型擴散層的步驟；以及在上述部分區域上形成電極的步驟。
〈2〉如上述〈1〉所述之太陽電池的製造方法，其中上述p型雜質包含選自B(硼)、Al(鋁)及Ga(鎵)中 的至少1種元素。
〈3〉如上述〈1〉或〈2〉所述之太陽電池的製造方法，其中上述包含p型雜質的玻璃粉末含有：選自B2O3、Al2O3及Ga2O3中的至少1種含p型雜質的物質；以及選自SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2、TiO2及MoO3中的至少1種玻璃成分物質。
依據本發明，可提供一種可不需要複雜的裝置而利用簡便的方法來製造具有選擇性射極結構的太陽電池的太陽電池的製造方法。
本說明書中稱為「步驟」的詞語不僅包括獨立的步驟，即便是無法與其他步驟明確區別的情況，只要達成該步驟的所期望的作用，則亦包括在本用語中。另外，本說明書中使用「~」來表示的數值範圍是表示包含「~」的前後所記載的數值分別作為最小值以及最大值的範圍。進而，本說明書中，組成物中的各成分的量在組成物中存在多種符合各成分的物質的情況，只要無特別說明，則是指組成物中所存在的該多種物質的合計量。
本發明的太陽電池的製造方法包括：在半導體基板的其中一面上的部分區域賦予第一p型擴散層形成組成物的步驟，該第一p型擴散層形成組成物含有包含p型雜質的玻璃粉末以及分散介質；在被賦予上述第一p型擴散層形成組成物的半導體基板的面上且為至少上述部分區域以外 的區域，賦予第二p型擴散層形成組成物的步驟，該第二p型擴散層形成組成物含有包含p型雜質的玻璃粉末以及分散介質，且較上述第一p型擴散層形成組成物而言，p型雜質濃度低；將上述被賦予第一p型擴散層形成組成物以及第二p型擴散層形成組成物的半導體基板進行熱處理而形成p型擴散層的步驟；以及在上述部分區域上形成電極的步驟；並且包括視需要的其他步驟而構成。
首先，對本發明中的第一p型擴散層形成組成物、以及第二p型擴散層形成組成物(以下，亦合併而僅稱為「p型擴散層形成組成物」)進行說明，然後對使用該些p型擴散層形成組成物的選擇性射極結構的形成方法進行說明。
上述p型擴散層形成組成物含有包含p型雜質的玻璃粉末的至少1種、及分散介質的至少1種，進而考慮到塗佈性等，亦可視需要含有其他添加劑。
此處，所謂p型擴散層形成組成物，是指含有p型雜質，且可藉由在塗佈於矽基板上之後，使該p型雜質進行熱擴散而形成p型擴散層的材料。藉由使用p型擴散層形成組成物，而在所需的部位形成p型擴散層。
另外，玻璃粉末中的p型雜質在煅燒中亦難以昇華，因此藉由昇華氣體的產生，而不僅在被賦予p型擴散層形成組成物的部分，甚至在背面或側面亦形成p型擴散層的情況得到抑制。一般認為其原因為，p型雜質由於與玻璃粉末中的元素結合，或者併入至玻璃中，故而難以昇華。
(玻璃粉末)
上述玻璃粉末中包含的所謂p型雜質，是指可藉由在矽基板中擴散而形成p型擴散層的元素。p型雜質可使用第13族元素，例如可列舉B(硼)、Al(鋁)、及Ga(鎵)等。
含p型雜質的物質可列舉B2O3、Al2O3及Ga2O3，較佳為使用選自B2O3、Al2O3及Ga2O3中的至少1種。
另外，玻璃粉末可藉由視需要調整成分比率來控制熔融溫度、軟化點、玻璃轉移點、化學耐久性等。尤佳為包含以下所記載的玻璃成分物質。
玻璃成分物質可列舉：SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、Tl2O、V2O5、SnO、WO3、MoO3、MnO、La2O3、Nb2O5、Ta2O5、Y2O3、TiO2、ZrO2、GeO2、TeO2以及Lu2O3等，較佳為使用選自SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2、TiO2以及MoO3中的至少1種。
包含p型雜質的玻璃粉末的具體例可列舉包含上述含p型雜質的物質與上述玻璃成分物質兩者的系列，可列舉：B2O3-SiO2系(以含p型雜質的物質-玻璃成分物質的順序記載，以下相同)、B2O3-ZnO系、B2O3-PbO系、B2O3單獨系等包含B2O3作為含p型雜質的物質的系列；Al2O3-SiO2系等包含Al2O3作為含p型雜質的物質的系列；Ga2O3-SiO2系等包含Ga2O3作為含p型雜質的物質的系列等的玻璃粉末。
另外，亦可為如Al2O3-B2O3系、Ga2O3-B2O3系等包含2種以上含p型雜質的物質的玻璃粉末。
上文中，雖已例示1成分玻璃或者包含2成分的複合玻璃，但亦可為B2O3-SiO2-Na2O等包含3成分以上的物質的玻璃粉末。
玻璃粉末中的玻璃成分物質的含有比率較理想為考慮到熔融溫度、軟化點、玻璃轉移點、化學耐久性等來適當設定，通常較佳為0.1質量%以上95質量%以下，更佳為0.5質量%以上90質量%以下。
就擴散處理時的擴散性、滴液的觀點而言，玻璃粉末的軟化點較佳為200℃~1000℃，更佳為300℃~900℃。
玻璃粉末的形狀可列舉大致球狀、扁平狀、方塊狀、板狀及鱗片狀等，就製成p型擴散層形成組成物時對基板的塗佈性或均勻擴散性的方面而言，較佳為大致球狀、扁平狀或者板狀。玻璃粉末的平均粒徑較佳為100μm以下。於使用具有100μm以下的平均粒徑的玻璃粉末的情況，容易獲得平滑的塗膜。進而，玻璃粉末的平均粒徑更佳為50μm以下，尤佳為10μm以下。此外，下限並無特別限制，較佳為0.01μm以上。
此處，玻璃的平均粒徑表示體積平均粒徑，可利用雷射散射繞射法粒度分布測定裝置等進行測定。
包含p型雜質的玻璃粉末是以如下順序來製作。
首先，稱量原料，填充於坩堝中。坩堝的材質可列舉：鉑、鉑-銠、銥、氧化鋁、石英、碳等，可考慮到熔融溫度、 氣體環境、與熔融物質的反應性、雜質的混入等來適當選擇。
然後，在電爐中以依據玻璃組成的溫度進行加熱而形成熔液。此時較佳為進行攪拌以使熔液變得均勻。
繼而，將所得的熔液流出至氧化鋯基板或碳基板等上，使熔液形成玻璃。
最後，將玻璃粉碎而形成粉末狀。粉碎時可應用噴射磨機、珠磨機、球磨機等公知的方法。
p型擴散層形成組成物中的包含p型雜質的玻璃粉末的含有比率是考慮到塗佈性、p型雜質的擴散性等來決定。通常，p型擴散層形成組成物中的玻璃粉末的含有比率較佳為0.1質量%以上95質量%以下，更佳為1質量%以上90質量%以下，尤佳為1.5質量%以上85質量%以下，特佳為2質量%以上80質量%以下。
(分散介質)
以下，對分散介質進行說明。
所謂分散介質，是指在組成物中使上述玻璃粉末分散的介質。具體而言，分散介質可採用黏合劑或溶劑等。
-黏合劑-
作為黏合劑，例如可適當選擇：聚乙烯醇、聚丙烯醯胺類、聚乙烯醯胺類、聚乙烯吡咯啶酮、聚(甲基)丙烯酸類、聚環氧乙烷類、聚磺酸、丙烯醯胺烷基磺酸、纖維素醚類、纖維素衍生物、羧基甲基纖維素、羥基乙基纖維素、乙基纖維素、明膠、澱粉以及澱粉衍生物、海藻酸鈉類、 三仙膠(xanthan)以及三仙膠衍生物、膠豆(guar)以及膠豆衍生物、硬葡聚糖(scleroglucan)以及硬葡聚糖衍生物、黃蓍膠(tragacanth)以及黃蓍膠衍生物、糊精(dextrin)以及糊精衍生物、(甲基)丙烯酸樹脂、(甲基)丙烯酸酯樹脂(例如：(甲基)丙烯酸酯烷基酯樹脂、(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯樹脂等)、丁二烯樹脂、苯乙烯樹脂、以及它們的共聚物、以及矽氧烷樹脂等。該些黏合劑可單獨使用1種或者將2種以上組合使用。
黏合劑的分子量並無特別限制，較佳為鑒於作為組成物的所需黏度來適當調整。
-溶劑-
作為溶劑，例如可列舉：丙酮、甲基乙酮、甲基正丙酮、甲基異丙酮、甲基正丁酮、甲基異丁酮、甲基正戊酮、甲基正己酮、二乙酮、二丙酮、二異丁酮、三甲基壬酮、環己酮、環戊酮、甲基環己酮、2,4-戊二酮、丙酮基丙酮等酮系溶劑；二乙醚、甲基乙醚、甲基正丙醚、二異丙醚、四氫呋喃、甲基四氫呋喃、二噁烷、二甲基二噁烷、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二正丙醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙醚、二乙二醇甲基正丙醚、二乙二醇甲基正丁醚、二乙二醇二正丙醚、二乙二醇二正丁醚、二乙二醇甲基正己醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、三乙二醇甲基乙醚、三乙二醇甲基正丁醚、三乙二醇二正丁醚、三乙二醇甲基正己醚、四乙二醇二甲醚、四乙二醇二乙醚、四乙二醇甲 基乙醚、四乙二醇甲基正丁醚、二乙二醇二正丁醚、四乙二醇甲基正己醚、四乙二醇二正丁醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、丙二醇二正丙醚、丙二醇二丁醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇甲基乙醚、二丙二醇甲基正丁醚、二丙二醇二正丙醚、二丙二醇二正丁醚、二丙二醇甲基正己醚、三丙二醇二甲醚、三丙二醇二乙醚、三丙二醇甲基乙醚、三丙二醇甲基正丁醚、三丙二醇二正丁醚、三丙二醇甲基正己醚、四丙二醇二甲醚、四丙二醇二乙醚、四丙二醇甲基乙醚、四丙二醇甲基正丁醚、二丙二醇二正丁醚、四丙二醇甲基正己醚、四丙二醇二正丁醚等醚系溶劑；乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸第二丁酯、乙酸正戊酯、乙酸第二戊酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸甲基戊酯、乙酸2-乙基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯、乙酸苄酯、乙酸環己酯、乙酸甲基環己酯、乙酸壬酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙酸二乙二醇甲醚、乙酸二乙二醇乙醚、乙酸二丙二醇甲醚、乙酸二丙二醇乙醚、二乙酸甘醇、乙酸甲氧基三甘醇、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸異戊酯、乙二酸二乙酯、乙二酸二正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯、乳酸正戊酯、乙二醇甲醚丙酸酯、乙二醇乙醚丙酸酯、乙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯等酯系溶劑；丙烯腈、N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、N-丙基吡咯啶 酮、N-丁基吡咯啶酮、N-己基吡咯啶酮、N-環己基吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸等非質子性極性溶劑；甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第二丁醇、第三丁醇、正戊醇、異戊醇、2-甲基丁醇、第二戊醇、第三戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、第二己醇、2-乙基丁醇、第二庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、第二辛醇、正壬醇、正癸醇、第二-十一烷基醇、三甲基壬醇、第二-十四烷基醇、第二-十七烷基醇、苯酚、環己醇、甲基環己醇、苄醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇等醇系溶劑；乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單苯醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單正丁醚、二乙二醇單正己醚、乙氧基三甘醇、四乙二醇單正丁醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、三丙二醇單甲醚等甘醇單醚系溶劑；α-萜品烯(α-terpinene)、α-萜品醇(α-terpineol)、月桂烯(myrcene)、別羅勒烯(alloocimene)、檸檬烯(limonene)、雙戊烯(dipentene)、α-蒎烯(α-pinene)、β-蒎烯(β-pinene)、松油醇、碳、羅勒烯(ocimene)、水芹烯(phellandrene)等萜烯(terpene)系溶劑；水。該些溶劑可單獨使用1種或者將2種以上組合使用。於製成p型擴散層形成組成物的情況，就對基板的塗佈性的觀點而言，較佳為α-萜品醇、二乙二醇單正丁醚、乙酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯。
p型擴散層形成組成物中的分散介質的含有比率是考 慮到塗佈性、p型雜質濃度來決定。
考慮到塗佈性，p型擴散層形成組成物的黏度較佳為10mPa‧s以上1000000mPa‧s以下，更佳為50mPa‧s以上500000mPa‧s以下。
本發明中，使用p型雜質濃度不同的至少2種p型擴散層形成組成物。本發明中，例如將p型雜質濃度高的第一p型擴散層形成組成物賦予至半導體基板的其中一面上的電極形成區域，且將p型雜質濃度低的第二p型擴散層形成組成物賦予至同一面的電極形成區域以外的區域或者整個面。然後，藉由加熱處理，使p型擴散層形成組成物中的p型雜質在半導體基板中擴散而形成p型擴散層，由此可在電極形成區域有效率地形成p型雜質濃度高的選擇性射極。
上述第一p型擴散層形成組成物以及第二p型擴散層形成組成物中的p型雜質的濃度，只要是第一p型擴散層形成組成物中的p型雜質的濃度較大，則並無特別限制。就高濃度p型擴散層(選擇性射極)的形成效率、光發電效率的觀點而言，第一p型擴散層形成組成物中的p型雜質濃度相對於第二p型擴散層形成組成物中的p型雜質濃度的比(第一p型擴散層形成組成物/第二p型擴散層形成組成物)較佳為1.1~50，更佳為1.2~20。
此外，p型擴散層形成組成物中的p型雜質濃度可藉由適當選擇玻璃粉末的含有率、玻璃粉末中所含的p型雜質的含有率等來調整。
(太陽電池的製造方法)
首先，對位於矽基板的表面的損傷層，使用酸性或者鹼性的溶液進行蝕刻而去除。
然後，在矽基板的一表面形成包含矽的氧化物膜或者矽的氮化物膜的保護膜。此處，矽的氧化物膜可利用例如使用矽烷氣體及氧的常壓化學氣相沈積(chemical vapor deposition，CVD)法來形成。另外，矽的氮化物膜可利用例如使用矽烷氣體、氨氣及氮氣的電漿CVD法來形成。
然後，在矽基板的未形成保護膜之側的表面形成被稱為紋理結構的微細凹凸結構。紋理結構例如可藉由使形成有保護膜的矽基板浸漬於包含氫氧化鉀及異丙醇(isopropyl alcohol，IPA)的約80℃左右的溶液中而形成。
繼而，藉由使矽基板浸漬於氫氟酸中，將保護膜蝕刻去除。
然後，在n型矽基板上形成p型擴散層而形成pn接合。本發明的特徵在於：藉由在形成有受光面電極的電極形成區域(電極形成預定區域)賦予p型擴散層形成組成物，而使電極形成區域中的雜質濃度高於電極形成區域以外的雜質濃度。
本發明中，雜質濃度高的電極形成區域的形狀以及大小可根據所構成的太陽電池的結構來適當選擇。作為形狀，例如可形成線狀等。
本發明中，藉由在n型矽基板上的形成有受光面電極的電極形成區域賦予上述第一p型擴散層形成組成物的步 驟、以及至少在上述電極形成區域以外的區域賦予上述第二p型擴散層形成組成物的步驟，而在n型矽基板上形成p型擴散層形成組成物層。
在上述電極形成區域，可僅賦予第一p型擴散層形成組成物，亦可賦予第一p型擴散層形成組成物以及第二p型擴散層形成組成物的兩者。
另外，賦予第一p型擴散層形成組成物以及第二p型擴散層形成組成物的順序並無特別限制。即，可將第一p型擴散層形成組成物賦予至電極形成區域後，將第二p型擴散層形成組成物賦予至整個受光面或者電極形成區域以外的區域，另外，亦可將第二p型擴散層形成組成物賦予至整個受光面或者電極形成區域以外的區域後，將第一p型擴散層形成組成物賦予至電極形成區域。
第一p型擴散層形成組成物以及第二p型擴散層形成組成物的賦予方法並無特別限制，可使用通常所使用的方法。例如，可使用絲網印刷法、凹版印刷法等印刷法，旋轉法、刷塗法、噴霧法、刮刀法、輥塗佈法、噴墨法等來進行。而且，第一p型擴散層形成組成物以及第二p型擴散層形成組成物的賦予方法可分別相同，亦可不同。
上述第一p型擴散層形成組成物以及第二p型擴散層形成組成物的賦予量並無特別限制。例如，可將玻璃粉末量設為0.01g/m2~100g/m2，較佳為0.1g/m2~10g/m2。另外，第二p型擴散層形成組成物的賦予量相對於第一p型擴散層形成組成物的賦予量的比(第二p型擴散層形成 組成物/第一p型擴散層形成組成物)並無特別限制，能夠以所形成的p型擴散層達到所需的雜質濃度的方式適當選擇。
在矽基板上賦予p型擴散層形成組成物後，可設置將分散介質的至少一部分去除的加熱步驟。加熱步驟中，例如可藉由在100℃~200℃下進行加熱處理而使溶劑的至少一部分揮發。另外，例如亦可藉由在200℃~500℃下進行加熱處理而去除黏合劑的至少一部分。
然後，藉由對被賦予p型擴散層形成組成物的矽基板進行熱處理而形成p型擴散層。藉由熱處理，p型雜質從p型擴散層形成組成物中向矽基板中擴散，在形成有受光面電極的電極形成區域形成高濃度的p型擴散層，且在其以外的區域形成低濃度的p型擴散層。
此處，熱處理溫度較佳為800℃以上1100℃以下，尤佳為850℃以上1100℃以下，更佳為900℃以上1100℃以下。
在如上所述形成有p型擴散層的矽基板上殘存有玻璃層，該玻璃層較佳為被去除。玻璃層的去除可應用浸漬於氫氟酸等酸中的方法、浸漬於苛性鈉等鹼中的方法等公知的方法。
然後，在形成有p型擴散層的受光面上形成抗反射膜。此處，抗反射膜可使用例如利用電漿CVD法而形成的氮化物膜。
然後，在基板背面以及受光面形成電極。電極的形成 可無特別限制地使用通常所使用的方法。
例如，受光面電極(表面電極)可藉由以在上述電極形成區域上形成所需形狀的方式賦予包含金屬粒子及玻璃粒子的表面電極用金屬膠(paste)，對其進行煅燒處理，從而在形成有高濃度p型擴散層的電極形成區域上形成表面電極。
上述表面電極用金屬膠例如可使用該技術領域中常用的銀膠等。
另外，背面電極例如可藉由塗佈包含鋁、銀或銅等金屬的背面電極用膠，使其乾燥，對其進行煅燒處理而形成。此時，亦可在背面，為了模組步驟中的單元間的連接，而在一部分上設置銀電極形成用銀膠。
[實例]
以下，利用實例來對本發明進行具體說明，但本發明並不限定於該些實例。此外，只要無特別說明，則化學品全部使用試劑。另外，「份」及「%」為質量基準。
[實例1]
將粒子形狀為大致球狀、平均粒徑為1.5μm且軟化溫度約為810℃的玻璃粉末(以B2O3、SiO2、CaO、MgO、BaO為主成分，分別為30%、40%、10%、10%、10%)20g，乙基纖維素8g、萜品醇72g進行混合而形成膠，來製備第一p型擴散層形成組成物(組成物A)。另外，將粒子形狀為大致球狀、平均粒徑為1.5μm且軟化溫度約為810℃的玻璃粉末(以B2O3、SiO2、CaO、MgO、BaO為 主成分，分別為30%、40%、10%、10%、10%)5g，乙基纖維素6g、萜品醇89g進行混合而形成膠，來製備第二p型擴散層形成組成物(組成物B)。
此外，玻璃粒子形狀是使用日立高科技(Hitachi High-Technologies)(股)製造的TM-1000型掃描型電子顯微鏡進行觀察來判定。玻璃的平均粒徑是使用Beckman Coulter(股)製造的LS 13 320型雷射散射繞射法粒度分布測定裝置(測定波長：632nm)來算出。玻璃的軟化點是使用(股)島津製作所製造的DTG-60H型熱差熱重同時測定裝置，根據熱差(DTA)曲線來求出。
然後，在n型矽基板的表面的一部分，藉由絲網印刷將組成物A塗佈成線狀，在150℃下使其乾燥10分鐘，繼而，在矽基板的相同表面的整個面，藉由絲網印刷來塗佈組成物B，在150℃下使其乾燥10分鐘。然後，在350℃下進行3分鐘脫黏合劑處理。
然後，在大氣中、950℃下進行10分鐘熱處理，使p型雜質在矽基板中擴散而形成p型擴散層。繼而，利用氫氟酸將殘存於矽基板表面的玻璃層去除。
塗佈有組成物A的部分(電極形成區域)的薄片電阻的平均值為58Ω/□，其以外的部分的薄片電阻的平均值為127Ω/□，塗佈有組成物A的部分選擇性地低電阻化。此外，薄片電阻是使用三菱化學(股)製造的Loresta-EP MCP-T360型低電阻率計，藉由四探針法來測定。
[太陽電池的製作]
使用上述所得的形成有p型擴散層的矽基板，利用常法，分別在表面形成抗反射膜，在電極形成區域形成表面電極，且在背面形成背面電極，來製作太陽電池單元。所得的太陽電池單元與不具有形成有高濃度p型擴散層的電極形成區域(選擇性射極)的太陽電池單元相比，表現出良好的光轉換特性。
日本專利申請案2010-157169號揭示的全文併入本說明書中以作參照。本說明書所記載的所有文獻、專利申請案、以及技術規格是與將各文獻、專利申請案、以及技術規格作為參照而併入的內容具體且分別記載的情況相同程度地併入本說明書中以作參照。

Claims (3)

  1. 一種太陽電池的製造方法，包括：在半導體基板的其中一面上的部分區域賦予第一p型擴散層形成組成物的步驟，上述第一p型擴散層形成組成物含有包含p型雜質的玻璃粉末以及分散介質；在上述半導體基板的被賦予上述第一p型擴散層形成組成物的上述面上且為至少上述部分區域以外的區域，賦予第二p型擴散層形成組成物的步驟，上述第二p型擴散層形成組成物含有包含上述p型雜質的上述玻璃粉末以及上述分散介質，且較上述第一p型擴散層形成組成物而言，p型雜質濃度低；將被賦予上述第一p型擴散層形成組成物以及上述第二p型擴散層形成組成物的上述半導體基板進行熱處理而形成p型擴散層的步驟；以及在上述部分區域上形成電極的步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方法，其中上述p型雜質包含選自B(硼)、Al(鋁)及Ga(鎵)中的至少1種元素。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的製造方法，其中包含上述p型雜質的上述玻璃粉末含有：選自B2O3、Al2O3及Ga2O3中的至少1種含p型雜質的物質；以及選自SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2、TiO2及MoO3中的至少1種玻璃成分物質。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012067118A1 (ja) * 2010-11-17 2012-05-24 日立化成工業株式会社 太陽電池の製造方法
JP6379461B2 (ja) * 2013-09-02 2018-08-29 日立化成株式会社 ｐ型拡散層を有するシリコン基板の製造方法、太陽電池素子の製造方法及び太陽電池素子
JP6472936B1 (ja) * 2018-02-02 2019-02-20 新電元工業株式会社 半導体不純物液体ソース、半導体不純物液体ソースの製造方法および半導体装置の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040112426A1 (en) * 2002-12-11 2004-06-17 Sharp Kabushiki Kaisha Solar cell and method of manufacturing the same
TW201007770A (en) * 2008-06-06 2010-02-16 Du Pont Glass compositions used in conductors for photovoltaic cells

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5718339B2 (zh) * 1973-03-27 1982-04-16
JPS58117A (ja) * 1981-06-25 1983-01-05 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPH06105696B2 (ja) * 1988-12-15 1994-12-21 シャープ株式会社 半導体装置の製造方法
JP2004221149A (ja) 2003-01-10 2004-08-05 Hitachi Ltd 太陽電池の製造方法
US7335555B2 (en) * 2004-02-05 2008-02-26 Advent Solar, Inc. Buried-contact solar cells with self-doping contacts
JP4481869B2 (ja) * 2005-04-26 2010-06-16 信越半導体株式会社 太陽電池の製造方法及び太陽電池並びに半導体装置の製造方法
JP5236914B2 (ja) * 2007-09-19 2013-07-17 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法
US20090092745A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Luca Pavani Dopant material for manufacturing solar cells
JP2009117729A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Nippon Electric Glass Co Ltd ドーパントホストおよびその製造方法
JP5283171B2 (ja) 2008-12-27 2013-09-04 キヤノンマーケティングジャパン株式会社 情報処理装置、印刷制御方法及びプログラム
US8053343B2 (en) * 2009-02-05 2011-11-08 Snt. Co., Ltd. Method for forming selective emitter of solar cell and diffusion apparatus for forming the same
CN101814535A (zh) * 2009-02-19 2010-08-25 上海交大泰阳绿色能源有限公司 一种选择性发射极晶体硅太阳能电池用浆料及其制备方法
WO2012067118A1 (ja) * 2010-11-17 2012-05-24 日立化成工業株式会社 太陽電池の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040112426A1 (en) * 2002-12-11 2004-06-17 Sharp Kabushiki Kaisha Solar cell and method of manufacturing the same
TW201007770A (en) * 2008-06-06 2010-02-16 Du Pont Glass compositions used in conductors for photovoltaic cells

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