TWI650874B - 高光電變換效率太陽電池及其製造方法 - Google Patents

高光電變換效率太陽電池及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI650874B
TWI650874B TW106110870A TW106110870A TWI650874B TW I650874 B TWI650874 B TW I650874B TW 106110870 A TW106110870 A TW 106110870A TW 106110870 A TW106110870 A TW 106110870A TW I650874 B TWI650874 B TW I650874B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
conductivity type
region
protective film
diffusion layer
Prior art date
Application number
TW106110870A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201830718A (zh
Inventor
三田怜
渡部武紀
大寛之
Original Assignee
日商信越化學工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商信越化學工業股份有限公司 filed Critical 日商信越化學工業股份有限公司
Publication of TW201830718A publication Critical patent/TW201830718A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI650874B publication Critical patent/TWI650874B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本發明之課題在於提供可以容易地、廉價地、而且生產率佳地製造之背面電極型高光電變換效率太陽電池。
解決手段之本發明的高光電變換效率太陽電池，在第1導電型的半導體基板之非受光面亦即背面，具備第1導電型的不純物被擴散之第1導電型擴散層、第2導電型的不純物被擴散之第2導電型擴散層、以及被形成於第1導電型擴散層與第2導電型擴散層之間的高電阻層或真性半導體層。

Description

高光電變換效率太陽電池及其製造方法
本發明係關於背面電極型高光電變換效率太陽電池、其製造方法、太陽電池模組及太陽光發電系統。
一般而言，太陽電池胞，由大小為邊長100~150mm的正方形，厚度為0.1~0.3mm的板狀多晶矽或單晶矽等所構成，以被摻雜硼等p型不純物的p型的半導體基板為主材。於此太陽電池胞，在接受太陽光的受光面被形成n型擴散層(射極層)與防反射膜，同時電極以接於射極層的方式被形成為貫通防反射膜
於太陽電池胞，電極對於取出藉由光電變換而得的電流是必要而不可欠缺的，但是在受光面的被形成電極的部位會因為該電極的遮蔽而使太陽光不能射入，所以電極面積越大變換效率就越低，電流會減少。設於受光面的電極所導致的這樣的電流損失稱為陰影損失。
對此，背面電極型太陽電池胞，在受光面沒有電極所以沒有陰影損失，除了以防反射膜所無法徹底抑制的些微反射光以外，幾乎可以100%取入入射的太陽 光。因此，原理上可以期待實現很高的變換效率。
一般的背面電極型太陽電池胞100具有圖1所示的剖面構造。背面電極型太陽電池胞100，具備半導體基板101、射極層104、BSF(背面電場，Back Surface Field)層106、防反射膜兼鈍化膜107及108、以及電極109及110。
半導體基板101為背面電極型太陽電池胞100的主材料，由單晶矽或多晶矽等所構成。可以為p型或n型之任一，多使用被摻雜磷等n型不純物的n型矽基板。以下，以使用n型矽基板的場合為例進行說明。半導體基板101，大小為邊長100~150mm之正方形，厚度0.1~0.3mm的板狀為適切，一方主表面作為受光面使用，另一方主表面作為非受光面(背面)使用。
於受光面，形成供封入光線之用的凹凸構造。凹凸構造，藉由把半導體基板101浸漬在酸性或鹼性溶液一定時間而得。一般而言凹凸構造被稱為紋理(texture)。
於背面被形成被摻雜硼等p型不純物的p型擴散層之射極層104，與被摻雜磷等n型不純物的n型擴散層之BSF層106。
在被形成紋理的受光面，與被形成射極層104及BSF層106的背面，進而分別形成由氮化矽(SiN)等構成的防反射膜兼鈍化膜107、108。
接著，以使電極109被連接於射極層104的方式形成，把電極110連接於BSF層106的方式形成。這些電極，以蝕刻糊等開口出接點，另有以濺鍍等方式形成的場合，也有使用網版印刷法形成的場合。使用網版印刷法的場合，以燒成(firing)後分別被連接於射極層104、BSF層106的方式，把包含玻璃料(frit)等的導電性銀糊印刷於防反射膜兼鈍化膜108的2處所而進行乾燥。藉著燒成(firing)這些導電性銀糊，分別形成貫通防反射膜兼鈍化膜107、108，被連接於射極層104的電極109，與被連接於BSF層106的電極110。電極109、110，由把在背面電極型太陽電池胞100產生的光生成電流取出至外部的匯流條(bus bar)電極，與被連接於這些匯流條電極的集電用的指狀電極所構成(省略圖示)。
於圖1所示的構造的背面電極型太陽電池胞，p型擴散層之射極層與n型擴散層之BSF層鄰接的長度在背面總長如果太長，動作狀態，亦即對順向施加電壓時，由於穿隧效應或是透過不純物能態容易有洩漏電流流通，難以提高變換效率。
此外，射極層與BSF層鄰接的話，在一方之層形成電極時，會有形成位置偏移使電極也接觸到另一層，導致並聯電阻降低之虞。此問題之發生，在與射極層相比一般以狹窄寬幅形成的BSF層上形成電極時會特別顯著。
這些問題，藉由使射極層與BSF層跨背面內 隔著一定間隔地形成的話，就可以迴避掉。此時，射極層與BSF層之間隔以適度狹窄為佳。但是要把間隔控制在數個μm到數十個μm的數量級的話，製造成本很高，而且生產性也低，缺乏現實性。另一方面，把間隔擴大到數百個μm之數量級的話，無法使射極層的面積相對縮小，因此少數的載體的收集效率降低而電流減少。也就是說，變換效率變差。
在此，射極層與BSF層之間藉由雷射等來挖出溝渠，使兩層在空間上分離的方法被提出來(參照專利文獻1、非專利文獻1)。但是，這樣的加工，對於半導體基板本體造成損傷有降低變換效率的危險，而且會由於加工工程的追加而使製造成本增加。此外，兩層的分離不完全而殘留一部分未被分離的處所的話，在太陽電池胞被施加逆向電壓的場合，未被分離的處所，漏電流會集中。例如，太陽電池胞被模組化的場合模組的一部分在陰影下，位在該陰影處的太陽電池胞被施加逆向電壓，洩漏電流會集中。這樣的洩漏電流集中之處，局部變成高溫而有起火的危險。
太陽電池胞或模組的製造商為了排除這樣的危險，採取的對策是把旁通二極體組裝入模組內，同時測定被施加逆向電壓時之胞的洩漏電流，超過規格值者不被出貨為製品。但是，於背面電極型太陽電池胞，p型擴散層之射極層與n型擴散層之BSF層之邊界與一般的太陽電池胞相比算非常長，所以要解決規格值的課題難以達 成。因此，重視性能或安全性而嚴格適用規格值的話會使生產率變差，而重視生產率的話會有性能或安全性變低的問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2013-521645號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1] Ngwe Zin et al., “LASER-ASSISTED SHUNT REMOVAL ON HIGH-EFFICIENCY SILICON SOLAR CELLS,” 27th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition
本發明係為了解消前述問題而完成之發明，目的在於提供可以容易地、廉價地、而且生產率佳地製造之背面電極型高光電變換效率太陽電池、其製造方法、太陽電池模組及太陽光發電系統。
(1)本發明的高光電變換效率太陽電池，在 第1導電型的半導體基板之非受光面亦即背面，具備第1導電型的不純物被擴散之第1導電型擴散層、第2導電型的不純物被擴散之第2導電型擴散層、以及被形成於第1導電型擴散層與第2導電型擴散層之間的高電阻層或真性半導體層。(2)此時具備被連接於第1導電型擴散層的第1電極與被連接於第2導電型擴散層的第2電極之某一方，也被連接於高電阻層或真性半導體層亦可。
如此，因為是僅僅把相當於BSF層與射極層的第1導電型擴散層與第2導電型擴散層，以高電阻層或真性半導體層隔開的簡單的構造，可以容易、廉價而且生產率佳地進行製造。此外，藉由高電阻層或真性半導體層隔開射極層與BSF層，在動作狀態亦即順向被施加電壓的場合，洩漏電流被遮斷而並聯電阻不會降低，所以可得變換效率佳的背面電極型之太陽電池。此外，在逆向被施加電壓的場合，不會在胞的面內一樣地有電流洩漏而局部變熱，不會產生起火等致命的損傷，所以信賴性提高。進而，在射極層或BSF層形成電極時，即使形成位置偏移也只是接觸到高電阻層或真性半導體層而已，可以防止並聯電阻的降低。
(3)亦可於半導體基板的背面設階差，由上方看背面時，把第1導電型擴散層及第2導電型擴散層之某一方形成於上段，另一方形成於下段，高電阻層或前述真性半導體層形成於上段。藉此，電極形成時，特別是在下段之一方之導電型擴散層藉由燒成貫通(fire through) 形成電極時，變得難以被連接於上段，所以加上在上段的近端被形成高電阻層或真性半導體層，會更難被連接於另一方之導電型擴散層。
(4)由上方看背面時，高電阻層或真性半導體層，例如使第1導電型擴散層與第2導電型擴散層被形成為以1μm以上100μm以下的間隔隔開之寬幅為佳。藉此，可以更為確實地得到洩漏電流的遮斷導致變換效率提高的效果。
(5)高電阻層，例如可以藉由擴散第1導電型的不純物與第2導電型的不純物雙方而容易地形成。
(6)本發明之高光電變換效率太陽電池之製造方法，係具備第1區域至第3區域的第1導電型的半導體基板之非受光面亦即背面之第1區域上形成第2導電型的不純物被擴散之第2導電型擴散層，第2區域上形成第1導電型的不純物被擴散之第1導電型擴散層，在第1區域與第2區域之間的第3區域，形成第1導電型的不純物與第2導電型的不純物被擴散之高電阻層；執行：在半導體基板的背面的全面使第2導電型的不純物擴散而形成第2導電型擴散層之第2不純物擴散步驟；在第2導電型擴散層形成保護膜的保護膜形成步驟；使保護膜之覆蓋前述第3區域的部份的厚度，從與覆蓋第1區域的部分之邊界起朝向與覆蓋第2區域的部分之邊界，以成膜厚度幾乎為0的方式連續薄化，同時除去保護膜之覆蓋第2區域的部分之第1保護膜除去步驟；除去保護膜被除去而露出的第 2導電型擴散層使第2區域露出的第2導電型擴散層除去步驟；在第2區域與透過保護膜連續變薄的部分而在第3區域，藉由使第1導電型的不純物擴散，分別形成第1導電型擴散層與高電阻層之第1不純物擴散步驟；以及除去殘存的保護膜之第2保護膜除去步驟。
(7)本發明高光電變換效率太陽電池之其他的製造方法，係具備第1區域、第1區域及第3區域的第1導電型的半導體基板之非受光面亦即背面之第1區域上形成第2導電型的不純物被擴散之第2導電型擴散層，第2區域上形成第1導電型的不純物被擴散之第1導電型擴散層，在第1區域與第2區域之間的第3區域，形成第1導電型的不純物與第2導電型的不純物被擴散之高電阻層；其特徵為執行：在半導體基板的背面的全面使第1導電型的不純物擴散而形成第1導電型擴散層之第1不純物擴散步驟；在第1導電型擴散層形成保護膜的保護膜形成步驟；使保護膜之覆蓋第3區域的部份的厚度，從與覆蓋第1區域的部分之邊界起朝向與覆蓋第2區域的部分之邊界，以成膜厚度幾乎為0的方式連續薄化，同時除去保護膜之覆蓋第2區域的部分之第1保護膜除去步驟；除去保護膜被除去而露出的第1導電型擴散層使第2區域露出的第1導電型擴散層除去步驟；在第2區域與透過保護膜連續變薄的部分而在第3區域，藉由使第2導電型的不純物擴散，分別形成第2導電型擴散層與高電阻層之第2不純物擴散步驟；以及除去殘存的保護膜之第2保護膜除去步 驟。
藉由這些製造方法所製造的太陽電池，使射極層之第2導電型擴散層與BSF層之第1導電型擴散層之間，隔著能夠容易地而且生產率佳地形成之高電阻層或真性半導體層，在動作狀態亦即順向被施加電壓的場合，洩漏電流被遮斷而並聯電阻不會降低，所以可得變換效率高的太陽電池。此外，在逆向被施加電壓的場合，不會在胞的面內一樣地有電流洩漏而局部變熱，不會產生起火等致命的損傷，所以信賴性提高。進而，在射極層或BSF層形成電極時，即使形成位置偏移也只是接觸到高電阻層或真性半導體層而已，可以防止並聯電阻的降低。
(8)第1保護膜除去步驟之保護膜的除去及薄化，例如，可以藉由往覆蓋保護膜的第2區域之部分適用蝕刻膏或者藉由雷射的照射而進行。往覆蓋第2區域的部分適用蝕刻糊或者進行雷射的照射，由蝕刻糊流出的蝕刻液或雷射的能量，被傳遞到覆蓋鄰接於第2區域的第3區域的部分，由最遠的傳遞位置起到第3區域與第2區域的邊界，到達的能量會連續地增高。因此，不僅除去第2區域的保護膜，對於第3區域的保護膜，也能夠以成膜厚度幾乎成為0的方式連續薄化而進行部分除去。
(9)保護膜亦可為氧化矽膜、氮化矽膜、含不純物玻璃層、或者是層積這些之中的2種以上之層積體。因此，例如使被形成於不純物擴散時的玻璃層直接殘留作為保護膜利用，可以省掉除去玻璃層的步驟，可更容 易且經濟地進行製造。
(10)亦可連接複數個本發明之高光電變換效率太陽電池構成太陽電池模組。
(11)亦可使用連接複數個本發明之太陽電池構成的太陽電池模組來構成太陽光發電系統。
101‧‧‧半導體基板
102‧‧‧保護膜
103‧‧‧抗蝕劑膏
104‧‧‧射極層
105‧‧‧玻璃層
106‧‧‧BSF層
107,108‧‧‧防反射膜兼鈍化膜
109,110‧‧‧電極
201‧‧‧蝕刻膏
202‧‧‧高電阻層
圖1係顯示從前的背面電極型太陽電池胞的構成之一例之圖。
圖2係顯示本發明之背面電極型太陽電池胞的構成之圖。
圖3係顯示本發明之背面電極型太陽電池胞的製造方法之流程圖。
圖4係顯示本發明之背面電極型太陽電池胞的構成之其他圖。
圖5係顯示本發明之背面電極型太陽電池胞的製造方法之其他流程圖。
圖6係顯示使用本發明的背面電極型太陽電池胞構成的太陽電池模組的構成例之概略圖。
圖7係顯示圖6所示的太陽電池模組的背面的構成例之概略圖。
圖8係顯示圖6所示的太陽電池模組的剖面的構成例之概略圖。
圖9係顯示使用圖6所示的太陽電池模組構成的太陽光發電系統的構成例之概略圖。
以下，說明本發明之實施型態。包含使用於背景技術的說明的圖式，對於各圖式之共同的構成要素賦予相同符號。
(第1實施型態)
本發明之背面電極型太陽電池胞200的構成顯示於圖2(a)。背面電極型太陽電池胞200，具備半導體基板101、射極層104、BSF(背面電場)層106、防反射膜兼鈍化膜107及108、及電極109及110、以及高電阻層202。背面電極型太陽電池胞200，係在圖1所示的從前的背面電極型太陽電池胞100之射極層104與BSF層106之間形成了高電阻層202者。以下，參照圖3說明背面電極型太陽電池胞200之製造步驟。
半導體基板101為背面電極型太陽電池胞200的主材料，由單晶矽或多晶矽等所構成。雖說p型與n型之任一方皆可，在此處以包含磷等不純物，比電阻為0.1~4.0Ω‧cm的n型矽基板的場合為例進行說明。半導體基板101，大小為邊長100~150mm之正方形，厚度0.05~0.30mm的板狀為適切，一方主表面作為受光面使用，另一方主表面作為非受光面(背面)使用。
在製造背面電極型太陽電池胞200之前，把半導體基板101浸漬於酸性溶液等進行損傷蝕刻，除去切片等所導致的表面的損傷，進行洗淨、乾燥。
在損傷蝕刻後之半導體基板101的背面形成射極層104(S1)。首先，把氧化矽膜等保護膜102形成於半導體基板101的全面(S1-1)。具體而言，藉由例如在氧化氛圍下的800~1100℃的高溫中設置半導體基板101的熱氧化法，形成膜厚30~300nm程度的氧化矽膜。接著，在半導體基板101的覆蓋了背面的形成射極層104的區域以外之區域的保護膜102的部分，以網版印刷塗布抗蝕劑膏而使其硬化(S1-2)。接著，使浸漬於氟酸水溶液而除去覆蓋住形成射極層104的區域的保護膜102(S1-3)，進而浸漬於丙酮等除去抗蝕劑膏103(S1-4)。接著，於保護膜102被除去的區域，例如藉由熱擴散法使p型不純物元素擴散，形成p型擴散層亦即射極層104與玻璃層105(S1-5)。具體而言，藉由把例如此半導體基板101設置於含有BBr3的800~1100℃的高溫氣體中，在未被形成保護膜102的處所使硼擴散，形成薄膜電阻20~300Ω/□程度的射極層104與玻璃層105。接著，把剩餘的保護膜102與玻璃層105，藉由浸漬於例如稀釋的氟酸溶液等藥品而除去，以純水洗淨(S1-6)。藉此，於半導體基板101的背面的所要的處所，形成p型不純物被擴散之射極層104。
其次，在半導體基板101的背面把BSF層 106與高電阻層202以如下所述方式形成(S2)。
把氧化矽膜等保護膜102形成於被形成射極層104的半導體基板101的全面(S2-1)。具體而言，藉由例如在氧化氛圍下的800~1100℃的高溫中設置半導體基板101的熱氧化法，形成膜厚30~300nm程度的氧化矽膜。
接著，在半導體基板101的背面之保護未被形成射極層104的區域的保護膜102的部分，把蝕刻保護膜102的蝕刻糊201以網版印刷塗布，加熱使其乾燥(S2-2)。
此時，由印刷之後到加熱中會從印刷處滲出蝕刻液。因此，如此把被塗布蝕刻糊201的半導體基板101，浸漬於氫氧化鉀水溶液等除去蝕刻糊201的話，不僅使印刷了蝕刻糊201處的保護膜102的厚度成為幾乎為0，而且鄰接於印刷了蝕刻糊201處的射極層104上的保護膜102也由成膜厚度起連續地變薄(S2-3)。亦即，由印刷處滲出的蝕刻液到達的射極層104上的最遠位置起一直到蝕刻糊201被塗布的位置為止，蝕刻液的到達量徐徐增加，所以藉此可以形成保護膜102的厚度由成膜厚度起變成幾乎為0之連續變薄的部分。
接著，藉由蝕刻糊201的除去而在保護膜102的厚度幾乎成為0處以及連續變薄之處，例如藉由熱擴散法使n型不純物元素擴散。具體而言，例如將此半導體基板101設置於含有POCl3等之850~1100℃的高溫氣體 中。藉此，於保護膜102的厚度幾乎成為0之處，被形成薄膜電阻為30~300Ω/□程度的n型擴散層之BSF層106與玻璃層105。此外，同時在保護膜102的厚度連續變薄之處，被形成事前為了形成射極層104而擴散的硼，與突破變薄的保護膜102而擴散來的磷混合之高電阻層202(S2-4)。如此形成的高電阻層202的薄膜電阻，要正確測定是困難的，隨著不純物的混雜程度有所不同，具推定為數百至數千Ω/□，或者是更高。
形成於射極層104與BSF層106之間的高電阻層202的寬幅，可以藉由使蝕刻糊201的黏度改變調節滲透量而進行控制。高電阻層202的寬幅，由防止射極層104與BSF層106之間有洩漏電流流通的觀點來看，以及從吸收電極形成位置的偏移的觀點來看，至少必須要1μm，另一方面由確保射極層104所要求的必要最小限度的面積的觀點來看以100μm以下為適切。
接著，把剩餘的保護膜102與玻璃層105，藉由浸漬於例如稀釋的氟酸溶液等藥品而除去，以純水洗淨(S2-5)。藉此，在半導體基板101之背面之未被形成射極層104的區域，被形成n型不純物被擴散之BSF層106，同時在射極層104與BSF層106之間，被形成n型不純物與p型不純物雙方都被擴散之高電阻層202。
接著，在半導體基板101的受光面形成被稱為紋理(texture)的凹凸構造(S3)。紋理(凹凸構造)，可藉由把半導體基板101浸漬在酸性或鹼性溶液一 定時間而得。例如，以網版印刷在半導體基板101的背面全面塗布抗蝕劑膏使其硬化之後，以氫氧化鉀水溶液等進行化學蝕刻再洗淨、乾燥而形成。藉著形成紋理，從受光面入射的光在半導體基板101內多重反射而被封閉在內，所以實效上可以減低反射率，提高變換效率。其後，藉著浸漬於丙酮等而除去被塗布於半導體基板101的背面全面的抗蝕劑膏。又，紋理放在形成射極層104與BSF層106之前進行亦可。此外，於半導體基板101的背面也形成紋理亦可。而且，在半導體基板101的受光面進而形成FSF(前面電場，Front Surface Field)層亦可。
接著，在半導體基板101的兩面，分別形成由氮化矽(SiN)等構成的防反射膜兼鈍化膜107、108(S4)。氮化矽膜的場合，例如藉由以N2稀釋SiH4與NH3之混合氣體，以輝光放電(glow discharge)分解使電漿化而使其堆積之電漿CVD法等來形成。形成時，考慮到與半導體基板101之折射率差等，以使折射率成為1.8~2.3程度的方式，此外使厚度成為50~100nm程度的方式來形成。此膜，防止光在半導體基板101的表面反射，具有有效把光取入半導體基板101內的機能，同時也作為對n型擴散層具有鈍化效果的鈍化膜而發揮機能，達到提高太陽電池胞的電氣特性的效果。又，防反射膜兼鈍化膜107、108，亦可為氧化矽、碳化矽、非晶質矽、氧化鋁、氧化鈦等單層膜或組合這些而成的層積膜。此外，在半導體基板101的受光面與背面使用不同的膜亦可。
接著，形成電極109、110(S5)。電極，例如亦可以蝕刻糊等在防反射膜兼鈍化膜108設開口部而藉由濺鍍形成，亦可藉由網版印刷法形成。根據網版印刷法的場合，首先分別在防反射膜兼鈍化膜108之形成被連接於射極層104的電極109的部分與形成被連接於BSF層106的電極110的部分，網版印刷以例如包含銀粉末、玻璃料(frit)及清漆(varnish)等的導電性糊，使其乾燥。接著，使印刷的導電性糊在500℃~950℃程度的溫度下燒成(firing)1~60秒程度，使防反射膜兼鈍化膜108貫通(燒成貫通，fire through)。藉此，燒結的銀粉末與射極層104或BSF層106導通，形成電極109、110。又，電極形成時的燒成(firing)，可以進行一次，也可以分為複數次。此外，適用於射極層104上的導電性糊與適用於BSF層106上的導電性糊，亦可為不同的。
各電極，由把在太陽電池胞產生的光生成電流取出至外部的匯流條(bus bar)電極，與被連接於這些匯流條電極的集電用的指狀電極所構成。
由以上之說明可知，高電阻層202可以容易地、以廉價地而且生產率佳地形成。接著，藉此，藉隔開射極層104與BSF層106之間，在動作狀態亦即順向被施加電壓的場合，洩漏電流被遮斷而並聯電阻不會降低的緣故，可得變換效率高的太陽電池。此外，在逆向被施加電壓的場合，不會在胞的面內一樣地有電流洩漏而局部變熱，不會產生起火等致命的損傷，所以信賴性提高。
進而，藉由高電阻層202的存在，對於射極層104與BSF層106之任一方之層形成電極109、110時，即使形成位置偏移也如圖2(b)所示那樣只是被連接至高電阻層202而已，可以防止電極109、110也被連接到另一方之層而產生的並聯電阻的降低。
如以上所述，根據本發明之背面電極型太陽電池的構造及製造方法，能夠以比具有從前的構造的背面電極型太陽電池的製造方法以更少的步驟容易地、廉價地、而且生產率佳地提供變換效率優異的背面電極型太陽電池。
又，保護膜的厚度連續變薄的部分，替代適用蝕刻糊的方法而藉由照射雷射的方法也可以形成。亦即，於前述之實施型態，對半導體基板101之覆蓋形成BSF層106的區域的保護膜102的部分照射雷射，對該部分的保護膜102注入能量，同時能量也會傳遞到鄰接於雷射照射處所的覆蓋射極層104的保護膜102的部分。能量的傳遞強度，由被照射的能量的最遠到達位置跨被照射的處所連續地變高，所以因此可以形成保護膜102的厚度連續變薄的部分。又，覆蓋形成BSF層106的區域的保護膜102的部分被照射強的通量(fluence)的雷射，覆蓋形成高電阻層202的區域的保護膜102的部分被照射相對弱的通量的雷射，可以更為精密地控制膜的厚度。
藉由採用以雷射照射除去保護膜的方法，可以省去煩雜且高成本的進行蝕刻糊的印刷、加熱、以及乾 燥的步驟。亦即，於圖3之製造步驟，可以把S2-2與S2-3之兩個步驟，改以照射雷射之一個步驟來進行。因此，可以更為削減製造成本。
(第2實施型態)
在第1實施型態的製造方法，在把射極層形成於半導體基板的背面的一部分之後，在背面之未被形成射極層的區域形成BSF層，但是把射極層一旦形成於半導體基板的背面全面之後，藉由鹼性蝕刻等除去要形成BSF層的處所之射極層，在除去之處所形成BSF層亦可。藉由第2實施型態之製造方法所製造之背面電極型太陽電池胞200的構成顯示於圖4(a)，製造步驟顯示於圖5。
半導體基板101，與第1實施型態同樣可以是n型與p型之任一種。在此，以n型矽基板的場合為例進行說明。首先，在背面全體如以下所述形成射極層104(S6)。在損傷蝕刻後的半導體基板101的全面形成保護膜102(S6-1)，除去背面全體的保護膜(S6-2)。接著，在背面全體使p型不純物擴散，形成p型擴散層亦即射極層104與玻璃層105(S6-3)，除去保護膜102與玻璃層105(S6-4)。藉此，可以在半導體基板101的背面全體形成射極層104。
其次，在半導體基板101的背面把BSF層106與高電阻層202以如下所述方式形成(S7)。首先，於背面全體被形成射極層104的半導體基板101的兩面形 成保護膜102(S7-1)。
接著，在覆蓋形成BSF層106的區域之保護膜102的部分，把蝕刻糊201以網版印刷塗布，加熱使其乾燥(S7-2)。此時，由印刷之後到加熱中會從印刷處滲出蝕刻液。
因此，如此把被塗布蝕刻糊201的半導體基板101，浸漬於氫氧化鉀水溶液等除去蝕刻糊201的話，不僅使印刷了蝕刻糊201處的保護膜102的厚度成為幾乎為0，而且鄰接於印刷了蝕刻糊201處的射極層104上的保護膜102也由成膜厚度起連續地變薄(S7-3)。亦即，由印刷處滲出的蝕刻液到達的射極層104上的最遠位置起一直到蝕刻糊201被塗布的位置為止，蝕刻液的到達量徐徐增加，所以藉此可以形成保護膜102的厚度由成膜厚度起變成幾乎為0之連續變薄的部分。
接著，把被形成於半導體基板101之形成BSF層106的區域之射極層104，藉由鹼性蝕刻等方法除去(S7-4)。接著，在半導體基板101之射極層104被除去的區域及保護膜102連續變薄之處，例如藉由熱擴散法使n型不純物擴散。藉此，在射極層104被除去的區域被形成n型擴散層之BSF層106與玻璃層105。此外，同時在保護膜102連續變薄之處，被形成事前為了形成射極層104而擴散的硼，與突破變薄的保護膜102而擴散來的磷混合之高電阻層202(S7-5)。接著，除去剩下的保護膜102與玻璃層105(S7-6)。藉此，在半導體基板101之 背面之未被形成射極層104的區域，被形成n型不純物被擴散之BSF層106，同時在射極層104與BSF層106之間，被形成n型不純物與p型不純物雙方都被擴散之高電阻層202。
根據第2實施型態的方法的話，不需要圖案化供部分形成射極層之抗蝕劑的步驟，可以比第1實施型態的方法更為削減步驟，可以更為削減製造成本。
此外，在此方法，一度把射極層形成於半導體基板的全面，再除去形成BSF層的部分的射極層，所以如圖4(a)所示，在被除去射極層的區域(亦即BSF層被形成的區域)與未被除去的區域(亦即被形成射極層與高電阻層的區域)會產生階差。具體而言，由上方俯視背面時，上段被形成射極層與高電阻層，鄰接於高電阻層在下段形成BSF層。如此藉著被形成階差，電極形成時，特別是在下段之BSF層藉由燒成貫通(fire through)形成電極時，變得難以被連接於上段，所以加上由BSF層來看在上段的近端被形成高電阻層，會更難被連接於射極層(參照圖4(b))。
又，在此例示了在把射極層一度形成於半導體基板的背面全面之後，除去要形成BSF層的處所的射極層，在除去處所形成BSF層之方法，但是亦可把BSF層一度形成於半導體基板的背面全面之後，除去要形成射極層的處所之BSF層，在除去之處所形成射極層。在此場合，由上方俯視背面時，上段被形成BSF層與高電阻 層，鄰接於高電阻層在下段形成射極層。
〔變形例〕
在前述各實施型態中半導體基板採用n型矽基板，但採用p型矽基板的場合，射極層以n型擴散層構成，BSF層以p型擴散層構成亦可。
在前述各實施型態，例示了在射極層與BSF層之間形成高電阻層的場合，但替代高電阻層而設真性半導體層亦可。真性半導體層的載體密度非常低，所以與設高電阻層的場合同樣，可以防止在射極層與BSF層之間有洩漏電流流通。此外，藉由真性半導體層的存在，對於射極層與BSF層之任一方之層形成電極時，即使形成位置偏移也只是被連接至真性半導體層而已，可以防止電極也被連接到另一方之層而產生的並聯電阻的降低。
在前述各實施型態，例示保護膜為氧化矽膜的場合，但沒有必要一定是氧化矽膜，例如也可以是氮化矽膜，或被形成在事前的擴散時之含有不純物的玻璃層，或是這些的層積體。保護膜為氮化矽膜的場合，例如以電漿CVD法形成的話則不必施加高溫，所以可防止施加高溫的場合產生的壽命殺手的污染。此外，把不純物擴散時形成的玻璃層直接作為保護膜使用的話，可以省掉形成保護膜的步驟，可以更為削減製造成本。
依照前述各實施型態而製作的背面電極型太陽電池胞，可以使用於太陽電池模組。圖6係顯示太陽電 池模組300的構成例之概略圖。太陽電池模組300，具備背面電極型太陽電池胞200被磁磚狀全面鋪上複數個的構造。複數個背面電極型太陽電池胞200，係相互鄰接的數片~數十片被導電串聯連接，構成被稱為串(string)之串聯電路。串(string)之概觀顯示於圖7。圖7相當於通常人眼所不會看到的太陽電池模組300的內部背面側的模式圖。又，在圖7為了使記載更為明瞭，省略了指狀電極或匯流條的圖示。為了構成串聯電路，以導線320連接相互鄰接的背面電極型太陽電池胞200之P匯流條與N匯流條。圖8顯示太陽電池模組300的剖面模式圖。如前所述串係藉著把導線320連接至匯流條(bus bar)310而構成複數之背面電極型太陽電池胞200。串(string)，通常以乙烯醋酸乙烯酯(EVA)等透光性填充劑330密封，非受光面(背面)側以聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等耐候性樹脂膜340覆蓋，受光面以鈉鈣玻璃等透光性且機械強度強的受光面保護材料350覆蓋著。做為填充劑3350，除了EVA以外，可以使用聚烯烴、聚矽氧等。
進而，也可以連接複數個太陽電池模組而構成太陽光發電系統。圖9係顯示連接複數個使用複數個本發明之背面電極型太陽電池胞200構成的太陽電池模組300的太陽光發電系統400的構成例之概略圖。太陽光發電系統400，係複數個太陽電池模組300藉由配線410被串聯連接，經過反相器420對外部負荷電路430供給發電電力。在圖9未有顯示，但太陽光發電系統進而具備蓄積 發電的電力之2次電池亦可。
此外，本發明並不以前述實施型態或變形例為限定。實施型態僅為例示，與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想具有實質上相同的構成，可以發揮同樣的作用效果者，不論如何變更都被包含於本發明的技術範圍。
[實施例]
利用以下的比較例以及實施例所示的方法所製造的製品，評估本發明的效果。
準備由被摻雜磷，切片為厚度0.2mm所製作的比電阻為約1Ω‧cm的n型單晶矽所構成的n型矽基板，進行外徑加工使一邊為15cm的正方形板狀。接著，將此基板在硝酸溶液中浸漬15秒進行了損傷蝕刻之後，以純水洗淨使其乾燥。
<比較例1>
在比較例1藉由從前的方法製造了背面電極型太陽電池胞。具體而言係實施了以下的步驟之後，實施了後述的第1、第2共通步驟。
藉由把損傷蝕刻後之n型矽基板，在氧氣氛圍中在1000℃的溫度下120分鐘的條件進行熱氧化，在基板的兩面形成厚度70nm的氧化矽膜。接著，被形成於基板的背面的氧化矽膜之BSF層預定形成處之上，網版 印刷抗蝕劑膏，以100℃的溫度加熱使其乾燥。此處，射極層為寬幅800μm，BSF層為寬幅200μm，以射極層與BSF層交互被形成而成為交指式背面電極(Interdigitated Back Contact；IBC)胞的構造圖案形成了網版印刷用版。作為抗蝕劑膏，使用了LEKTRACHEM公司製造的185糊漿。藉著將此基板浸漬於2%氟酸水溶液，把殘留於BSF層形成預定處之上的氧化矽膜予以部分除去之後，使浸漬於丙酮，除去抗蝕劑膏之後，以純水洗淨，使其乾燥。其次，對基板的背面，在BBr3氣體氛圍中，以900℃的溫度20分鐘的條件進行熱擴散處理，藉此在基板的背面形成射極層之p型擴散層與玻璃層。形成的p型擴散層的薄膜電阻約為70Ω/□，擴散深度為0.5μm。其後，將此基板浸漬於25%的氟酸水溶液之後，以純水洗淨，使其乾燥，除去氧化矽膜與玻璃層。
如前所述藉由把被形成射極層的基板，在氧氣氛圍中在1000℃的溫度下120分鐘的條件進行熱氧化，在基板的兩面形成厚度70nm的氧化矽膜。接著，被形成於基板的背面的氧化矽膜之射極層的形成處之上，網版印刷抗蝕劑膏，以100℃的溫度加熱使其乾燥。此處，作為抗蝕劑膏，使用了LEKTRACHEM公司製造的185糊漿。藉著將該基板浸漬於2%氟酸水溶液，殘留形成了射極層的處所之上，將氧化矽膜予以部分除去之後，使浸漬於丙酮，除去抗蝕劑膏。
<實施例1>
在實施例1藉由第1實施型態之方法製造了背面電極型太陽電池胞。具體而言係實施了以下的步驟之後，實施了後述的第1、第2共通步驟。
如比較例1那樣藉由把被形成射極層的基板，在氧氣氛圍中在1000℃的溫度下120分鐘的條件進行熱氧化，在基板的兩面形成厚度70nm的氧化矽膜。接著，被形成於基板的背面的氧化矽膜之未被形成射極層的BSF層形成預定處之上，網版印刷蝕刻糊，以300℃的溫度加熱使其乾燥。此處，作為蝕刻糊，使用了Merck公司製造的SolarEtch(登錄商標)BES Type10糊漿。接著，把基板浸漬於含有1%氫氧化鉀的溶液，除去蝕刻糊。藉由此手法，在印刷了蝕刻糊的正下方，也就是未被形成射極層的BSF層的形成預定處，氧化矽膜被除去，膜厚成為幾乎為0nm。此外，藉由從印刷的蝕刻糊滲出的蝕刻液，由印刷部起兩端跨30μm，射極層上的氧化矽膜的厚度由70nm連續薄化到0nm為止。
<實施例2>
在實施例2藉由第2實施型態之方法製造了背面電極型太陽電池胞。具體而言係實施了以下的步驟之後，實施了後述的第1、第2共通步驟。
在損傷蝕刻後的n型矽基板的背面全體，在BBr3氣體氛圍中，以900℃的溫度20分鐘的條件進行熱擴散處 理，形成了射極層之p型擴散層與玻璃層。形成的p型擴散層的薄膜電阻約為70Ω/□，擴散深度為0.5μm。將此基板浸漬於25%的氟酸水溶液之後，以純水洗淨，使其乾燥，除去玻璃層。藉由把除去玻璃層之基板，在氧氣氛圍中在1000℃的溫度下120分鐘的條件進行熱氧化，在基板的兩面形成厚度70nm的氧化矽膜。接著，被形成於基板的背面的氧化矽膜之要形成BSF層之處，網版印刷蝕刻糊，以300℃的溫度加熱使其乾燥。此處，作為蝕刻糊，使用了Merck公司製造的SolarEtch(登錄商標)BES Type10糊漿。接著，把基板浸漬於含有1%氫氧化鉀的溶液，除去蝕刻糊。將此基板浸漬於含25%的氫氧化鉀的70℃的溶液中5分鐘，藉由化學蝕刻除去殘存於要形成BSF層的處所之p型擴散層之後，以純水洗淨，使其乾燥。藉由此手法，在印刷了蝕刻糊的正下方，也就是形成BSF層之處所，形成了氧化矽膜的厚度為0nm，進而比射極層形成處所變得更低，形成階差。此外，藉由從印刷後的蝕刻糊滲出的蝕刻液，由蝕刻糊印刷部起兩端跨30μm，射極層上的氧化矽膜的厚度由70nm連續薄化到0nm為止。
<實施例3>
在實施例3，係在除去第2實施型態的保護膜的步驟，替代適用蝕刻糊的方法而採用照射雷射的方法製造了背面電極型太陽電池胞。具體而言係實施了以下的步驟之 後，實施了後述的第1、第2共通步驟。
在損傷蝕刻後的n型矽基板的背面全體，在BBr3氣體氛圍中，以900℃的溫度20分鐘的條件進行熱擴散處理，形成了射極層之p型擴散層與玻璃層。形成的p型擴散層的薄膜電阻約為70Ω/□，擴散深度為0.5μm。將此基板浸漬於25%的氟酸水溶液之後，以純水洗淨，使其乾燥，除去玻璃層。藉由把除去玻璃層之基板，在氧氣氛圍中在1000℃的溫度下120分鐘的條件進行熱氧化，在基板的兩面形成厚度70nm的氧化矽膜。接著，在被形成於基板的背面之氧化矽膜的要形成BSF層的處所，以通量2J/cm2照射雷射。此處，作為雷射照射設備，使用了Rofin公司製造的Powerline E25/SHG。將雷射照射後的基板浸漬於含25%的氫氧化鉀的70℃的溶液中5分鐘，藉由化學蝕刻除去殘存於要形成BSF層的處所之p型擴散層之後，以純水洗淨，使其乾燥。藉由此手法，照射了雷射的正下方，也就是預定形成BSF層之處所，氧化矽膜的厚度為0nm，進而比射極層形成處所更低，形成階差。此外，藉由從雷射照射部正下方所傳播的能量，由雷射照射部起兩端跨30μm，射極層上的氧化矽膜的厚度由70nm連續薄化到0nm為止。
<比較例2>
比較例2，除了以通量0.6J/cm2照射雷射以外，與實施例3相同。照射雷射的結果，藉由從雷射照射部正下方 所傳播的能量，由雷射照射部起兩端跨0.5μm，射極層上的氧化矽膜的厚度由70nm連續薄化到0nm為止。
<實施例4>
實施例4，除了以通量0.9J/cm2照射雷射以外，與實施例3相同。照射雷射的結果，藉由從雷射照射部正下方所傳播的能量，由雷射照射部起兩端跨1μm，射極層上的氧化矽膜的厚度由70nm連續薄化到0nm為止。
<實施例5>
實施例5，除了以通量4J/cm2照射雷射以外，與實施例3相同。照射雷射的結果，藉由從雷射照射部正下方所傳播的能量，由雷射照射部起兩端跨100μm，射極層上的氧化矽膜的厚度由70nm連續薄化到0nm為止。
<比較例3>
比較例3，除了以通量5.5J/cm2照射雷射以外，與實施例3相同。照射雷射的結果，藉由從雷射照射部正下方所傳播的能量，由雷射照射部起兩端跨150μm，射極層上的氧化矽膜的厚度由70nm連續薄化到0nm為止。
<實施例6>
實施例6在形成射極層之後不除去玻璃層而形成氧化矽膜以外，與實施例2相同。具體而言係實施了以下的步 驟之後，實施了後述的第1、第2共通步驟。
在損傷蝕刻後的n型矽基板的背面全體，在BBr3氣體氛圍中，以900℃的溫度20分鐘的條件進行熱擴散處理，在基板的背面形成了射極層之p型擴散層與玻璃層。其後，不接著把基板從加熱爐取出，僅置換氣體使成為氧氣氛圍，藉由在1000℃的溫度下120分鐘的條件進行熱氧化，在玻璃層上進而形成氧化矽膜。形成的p型擴散層的薄膜電阻約為80Ω/□，擴散深度為1.0μm，作為保護膜發揮作用的玻璃層與氧化矽膜以總膜厚100nm形成層積體。接著，被形成於基板的背面的玻璃層與氧化矽膜之層積體的要形成BSF層的處所之上，網版印刷蝕刻糊，以300℃的溫度加熱使其乾燥。此處，作為蝕刻糊，使用了Merck公司製造的SolarEtch(登錄商標)BES Type10糊漿。接著，把基板浸漬於含有1%氫氧化鉀的溶液，除去蝕刻糊。將此基板浸漬於含25%的氫氧化鉀的70℃的溶液中5分鐘，藉由化學蝕刻除去殘存於要形成BSF層的處所之p型擴散層之後，以純水洗淨，使其乾燥。藉由此手法，在印刷了蝕刻糊的正下方，也就是形成BSF層之處所，形成了玻璃層與氧化矽膜的層積體的厚度為0nm，進而比射極層形成處所變得更低，形成階差。此外，藉由從印刷後的蝕刻糊滲出的蝕刻液，由蝕刻糊印刷部起兩端跨30μm，射極層上的玻璃層與氧化矽膜的層積體的厚度由100nm連續薄化到0nm為止。
<第1共通步驟>
經過前述比較例1~3及實施例1~6所示的步驟而得的各基板的背面，在POCl3氣體氛圍中，以930℃的溫度20分鐘的條件進行熱擴散處理，藉此在除去氧化矽膜的處所使磷擴散形成BSF層之n型擴散層與玻璃層。被形成的n型擴散層的薄膜電阻約為30Ω/□，擴散深度為0.5μm。此外，於各實施例1至實施例6，磷也從連續地使氧化矽膜的厚度變薄的部分往射極層擴散，藉此被形成硼與磷混雜的高電阻層。此高電阻層的薄膜電阻，無法正確測定，但在1000Ω/□以上。其後，將這些基板浸漬於25%的氟酸水溶液之後，以純水洗淨，使其乾燥，除去氧化矽膜與玻璃層。
<實施例7>
實施例7，以與實施例3同樣的程序進行製造，但實施例3在形成射極層後形成BSF層與高電阻層，相對於此，實施例7在形成BSF層之後形成了射極層與高電阻層這一點有所不同。具體而言係實施了以下的步驟之後，實施了後述的第2共通步驟。
在損傷蝕刻後的n型矽基板的背面全體，在POCl3氣體氛圍中，以930℃的溫度20分鐘的條件進行熱擴散處理，形成了BSF層之n型擴散層與玻璃層。被形成的n型擴散層的薄膜電阻約為30Ω/□，擴散深度為0.5μm。其後，將此基板浸漬於25%的氟酸水溶液之後， 以純水洗淨，使其乾燥，除去氧化矽膜與玻璃層。藉由把除去玻璃層之基板，在氧氣氛圍中在1000℃的溫度下120分鐘的條件進行熱氧化，在基板的兩面形成厚度70nm的氧化矽膜。接著，在被形成於基板的背面之氧化矽膜的要形成射極層的處所，以通量2J/cm2照射雷射。此處，作為雷射照射設備，使用了Rofin公司製造的Powerline E25/SHG。將雷射照射後的基板浸漬於含25%的氫氧化鉀的70℃的溶液中5分鐘，藉由化學蝕刻除去殘存於要形成射極層的處所之n型擴散層之後，以純水洗淨，使其乾燥。藉由此手法，照射了雷射的正下方，也就是要形成射極層之處所，氧化矽膜的厚度為0nm，進而比BSF層形成處所更低，形成階差。此外，藉由從雷射照射部正下方所傳播的能量，由雷射照射部起兩端跨30μm，BSF層上的氧化矽膜的厚度由70nm連續薄化到0nm為止。接著在基板的背面，在BBr3氣體氛圍中，以930℃的溫度20分鐘的條件進行熱擴散處理，藉此在除去氧化矽膜的處所使硼擴散形成射極層之p型擴散層與玻璃層。形成的p型擴散層的薄膜電阻約為80Ω/□，擴散深度為1.0μm。此外，硼也從連續地使氧化矽膜的厚度變薄的部分往BSF層擴散，藉此被形成硼與磷混雜的高電阻層。其後，將此基板浸漬於25%的氟酸水溶液之後，以純水洗淨，使其乾燥，除去氧化矽膜與玻璃層。
<第2共通步驟>
藉由比較例1~3及實施例1~7所示的步驟被形成射極層、BSF層、及高電阻層的分別的機板的背面全面網版印刷抗蝕劑膏，以100℃的溫度加熱使其乾燥。此處，作為抗蝕劑膏，使用了LEKTRACHEM公司製造的185糊漿。將此基板，以含有2%的氫氧化鉀與2%的IPA之70℃的溶液化學蝕刻5分鐘之後，以純水洗淨，使其乾燥，在基板的受光面形成紋理構造。其後，使基板浸漬於丙酮，除去抗蝕劑膏。
其次，藉由使用了SiH4與NH3、N2之電漿CVD法，在基板的受光面及背面，以100nm之厚度形成成為防反射膜兼鈍化膜之氮化矽膜。
在施以到此為止的處理的基板之射極層上，使用網版印刷法，印刷導電性銀糊，在150℃使其乾燥。接著，在基板之BSF層上，使用網版印刷法，印刷導電性銀糊，在150℃使其乾燥。在此場合，於比較例1、2，確認到電極由BSF層往射極層偏移而伸出之處。另一方面，於實施例1~7，確認到電極在BSF層與射極層之間的高電阻層上偏移而伸出之處。在此，作為導電性銀糊使用Heraeus公司製造的SOL9383M。把如此印刷的導電性糊，在最高溫度800℃進行5秒的燒成(firing)，製作了分別的相關於比較例及實施例的背面電極型太陽電池胞。
<實施結果>
以前述比較例1~3之方法與實施例1~7之方法分別 製作100片之背面電極型太陽電池胞的平均變換效率、平均短路電流密度、平均開放電壓、及平均曲線因子顯示於表1。
如表1所示，與從前的構造之比較例1相比，具有本發明的構造其他例在任一特性值都得到較高的值。話雖如此，比較高電阻層的寬幅分別不同的實施例3~5以及比較例2、3之各特性值的話，如比較例2那樣高電阻層的寬幅比1μm更窄的話，無法抑制並列電阻的降低而使曲線因子降低，相反的，如比較例3那樣比100μm還要寬的話，會因為射極層的面積減少使短路電流減少而變換效率變差。因此，要得到本發明的背面電極型太陽電池所期待的優異變換效率，把高電阻層的寬幅設計為1μm以上100μm以下為佳。

Claims (9)

  1. 一種高光電變換效率太陽電池，其特徵為在第1導電型的半導體基板之非受光面亦即背面，具備第1導電型的不純物被擴散之第1導電型擴散層、第2導電型的不純物被擴散之第2導電型擴散層、以及被形成於前述第1導電型擴散層與前述第2導電型擴散層之間的高電阻層或真性半導體層；前述第1導電型的不純物及前述第2導電型的不純物之一方，透過連續變薄的保護膜，擴散至前述高電阻層。
  2. 如申請專利範圍第1項之高光電變換效率太陽電池，其中具備被連接於前述第1導電型擴散層的第1電極、與被連接於前述第2導電型擴散層的第2電極；前述第1電極與前述第2電極之某一方，也被連接於前述高電阻層或前述真性半導體層。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之高光電變換效率太陽電池，其中於前述背面具有階差，由上方看前述背面時，上段具備前述第1導電型擴散層及前述第2導電型擴散層之某一方，下段具備另一方，前述上段具備前述高電阻層或前述真性半導體層。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之高光電變換效率太陽電池，其中由上方看前述背面時，前述高電阻層或前述真性半導 體層，使前述第1導電型擴散層與前述第2導電型擴散層被形成為以1μm以上100μm以下的間隔隔開之寬幅。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之高光電變換效率太陽電池，其中前述高電阻層，係第1導電型的不純物與第2導電型的不純物雙方都被擴散。
  6. 一種高光電變換效率太陽電池之製造方法，係具備第1區域、第2區域及第3區域的第1導電型的半導體基板之非受光面亦即背面之前述第1區域上形成第2導電型的不純物被擴散之第2導電型擴散層，前述第2區域上形成第1導電型的不純物被擴散之第1導電型擴散層，在前述第1區域與前述第2區域之間的第3區域，形成前述第1導電型的不純物與前述第2導電型的不純物被擴散之高電阻層；其特徵為執行：在前述半導體基板的前述背面的全面使前述第2導電型的不純物擴散而形成第2導電型擴散層之第2不純物擴散步驟；在前述第2導電型擴散層形成保護膜的保護膜形成步驟；使前述保護膜之覆蓋前述第3區域的部份的厚度，從與覆蓋前述第1區域的部分之邊界起朝向與覆蓋前述第2區域的部分之邊界，以成膜厚度幾乎為0的方式連續薄化，同時除去前述保護膜之覆蓋前述第2區域的部分之第1保護膜除去步驟；除去前述保護膜被除去而露出的前述第2導電型擴散層使前述第2區域露出的第2導電型擴散層除去步驟；在前述第2區域與透過前述保護膜 連續變薄的部分而與在前述第3區域，藉由使前述第1導電型的不純物擴散，分別形成前述第1導電型擴散層與前述高電阻層之第1不純物擴散步驟；以及除去殘存的前述保護膜之第2保護膜除去步驟。
  7. 一種高光電變換效率太陽電池之製造方法，係具備第1區域、第2區域及第3區域的第1導電型的半導體基板之非受光面亦即背面之前述第1區域上形成第2導電型的不純物被擴散之第2導電型擴散層，前述第2區域上形成第1導電型的不純物被擴散之第1導電型擴散層，在前述第1區域與前述第2區域之間的前述第3區域，形成前述第1導電型的不純物與前述第2導電型的不純物被擴散之高電阻層；其特徵為執行：在前述半導體基板的前述背面的全面使前述第1導電型的不純物擴散而形成第1導電型擴散層之第1不純物擴散步驟；在前述第1導電型擴散層形成保護膜的保護膜形成步驟；使前述保護膜之覆蓋前述第3區域的部份的厚度，從與覆蓋前述第1區域的部分之邊界起朝向與覆蓋前述第2區域的部分之邊界，以成膜厚度幾乎為0的方式連續薄化，同時除去前述保護膜之覆蓋前述第2區域的部分之第1保護膜除去步驟；除去前述保護膜被除去而露出的前述第1導電型擴散層使前述第1區域露出的第2導電型擴散層除去步驟；在前述第2區域與透過前述保護膜連續變薄的部分而在前述第3區域，藉由使前述第2導電型的不純物擴散，分別形成前述第2導電型擴散層與前述 高電阻層之第2不純物擴散步驟；以及除去殘存的前述保護膜之第2保護膜除去步驟。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之高光電變換效率太陽電池之製造方法，其中前述第1保護膜除去步驟之前述保護膜的除去及薄化，係藉由往覆蓋前述保護膜的前述第2區域之部分適用蝕刻膏或者藉由雷射的照射而進行的。
  9. 如申請專利範圍第6或7項之高光電變換效率太陽電池之製造方法，其中前述保護膜係氧化矽膜、氮化矽膜、含不純物玻璃層、或者是層積這些之中的2種以上之層積體。
TW106110870A 2016-11-15 2017-03-30 高光電變換效率太陽電池及其製造方法 TWI650874B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??PCT/JP2016/083811 2016-11-15
PCT/JP2016/083811 WO2018092189A1 (ja) 2016-11-15 2016-11-15 高光電変換効率太陽電池、その製造方法、太陽電池モジュール及び太陽光発電システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201830718A TW201830718A (zh) 2018-08-16
TWI650874B true TWI650874B (zh) 2019-02-11

Family

ID=61020721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106110870A TWI650874B (zh) 2016-11-15 2017-03-30 高光電變換效率太陽電池及其製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11201253B2 (zh)
EP (1) EP3355364B1 (zh)
JP (1) JP6266176B1 (zh)
KR (1) KR102674778B1 (zh)
CN (1) CN110073504B (zh)
TW (1) TWI650874B (zh)
WO (1) WO2018092189A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190207041A1 (en) * 2017-12-29 2019-07-04 Sunpower Corporation Solar cells having differentiated p-type and n-type architectures fabricated using an etch paste
US11824126B2 (en) 2019-12-10 2023-11-21 Maxeon Solar Pte. Ltd. Aligned metallization for solar cells
EP4096232B1 (en) * 2020-01-20 2024-05-29 Panasonic Intellectual Property Corporation of America Attack detection method, attack detection system and program
CN113284961B (zh) * 2021-07-22 2021-09-28 浙江爱旭太阳能科技有限公司 一种太阳能电池及其钝化接触结构、电池组件及光伏系统
CN118156342B (zh) * 2024-05-10 2024-08-20 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种具有耐酸绝缘隔离区的背接触电池及其制作和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059644A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Toyota Motor Corp 光起電力素子
CN105390558A (zh) * 2014-08-20 2016-03-09 Lg电子株式会社 太阳能电池及其制造方法
US20160276515A1 (en) * 2015-03-17 2016-09-22 Lg Electronics Inc. Solar cell

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1321660C (en) * 1985-11-05 1993-08-24 Hideo Yamagishi Amorphous-containing semiconductor device with high resistivity interlayer or with highly doped interlayer
JP3186298B2 (ja) * 1993-02-15 2001-07-11 富士電機株式会社 Ｍｏｓ型半導体素子の製造方法
DE10021440A1 (de) 2000-05-03 2001-11-15 Univ Konstanz Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle und nach diesem Verfahren hergestellte Solarzelle
JP2003124483A (ja) 2001-10-17 2003-04-25 Toyota Motor Corp 光起電力素子
EP1835548B1 (en) * 2004-12-27 2012-11-28 Naoetsu Electronics Co., Ltd. Process for producing a back junction solar cell
US20080173347A1 (en) * 2007-01-23 2008-07-24 General Electric Company Method And Apparatus For A Semiconductor Structure
JP5226255B2 (ja) * 2007-07-13 2013-07-03 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法
US8349644B2 (en) * 2007-10-18 2013-01-08 e-Cube Energy Technologies, Ltd. Mono-silicon solar cells
US20110000532A1 (en) * 2008-01-30 2011-01-06 Kyocera Corporation Solar Cell Device and Method of Manufacturing Solar Cell Device
US20100108130A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Crystal Solar, Inc. Thin Interdigitated backside contact solar cell and manufacturing process thereof
US8790957B2 (en) 2010-03-04 2014-07-29 Sunpower Corporation Method of fabricating a back-contact solar cell and device thereof
JP5408022B2 (ja) * 2010-04-21 2014-02-05 信越化学工業株式会社 太陽電池セル及びその製造方法
KR20110135609A (ko) * 2010-06-11 2011-12-19 삼성전자주식회사 태양 전지 제조 방법
WO2013017616A1 (en) 2011-08-04 2013-02-07 Imec Interdigitated electrode formation
KR101186529B1 (ko) * 2011-10-26 2012-10-08 엘지전자 주식회사 태양 전지
KR101363141B1 (ko) * 2012-06-29 2014-02-18 주식회사 신성솔라에너지 태양전지의 제조방법
KR102044466B1 (ko) * 2013-01-16 2019-11-13 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101613843B1 (ko) * 2013-04-23 2016-04-20 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR101622089B1 (ko) 2013-07-05 2016-05-18 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR101627204B1 (ko) 2013-11-28 2016-06-03 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR102140068B1 (ko) 2014-01-13 2020-07-31 엘지전자 주식회사 태양 전지의 제조 방법
JP6245087B2 (ja) * 2014-06-18 2017-12-13 富士電機株式会社 逆阻止ｉｇｂｔおよびその製造方法
KR101661807B1 (ko) * 2014-07-28 2016-09-30 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059644A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Toyota Motor Corp 光起電力素子
CN105390558A (zh) * 2014-08-20 2016-03-09 Lg电子株式会社 太阳能电池及其制造方法
US20160276515A1 (en) * 2015-03-17 2016-09-22 Lg Electronics Inc. Solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
EP3355364B1 (en) 2024-08-07
WO2018092189A1 (ja) 2018-05-24
CN110073504A (zh) 2019-07-30
JPWO2018092189A1 (ja) 2018-11-15
KR102674778B1 (ko) 2024-06-12
EP3355364A4 (en) 2018-08-01
KR20190082743A (ko) 2019-07-10
US20190013423A1 (en) 2019-01-10
TW201830718A (zh) 2018-08-16
CN110073504B (zh) 2023-04-28
JP6266176B1 (ja) 2018-01-24
US11201253B2 (en) 2021-12-14
EP3355364A1 (en) 2018-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI650874B (zh) 高光電變換效率太陽電池及其製造方法
JP5025184B2 (ja) 太陽電池素子及びこれを用いた太陽電池モジュール、並びに、これらの製造方法
CN102222726B (zh) 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺
EP2662903B1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
JP2014179649A (ja) 太陽電池、その製造方法及び太陽電池の不純物部形成方法
JP6525583B2 (ja) 太陽電池素子および太陽電池モジュール
KR102646477B1 (ko) 고광전변환효율 태양전지 및 고광전변환효율 태양전지의 제조 방법
KR20120087513A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
JP6670808B2 (ja) 高光電変換効率太陽電池、その製造方法、太陽電池モジュール及び太陽光発電システム
KR102581702B1 (ko) 고광전변환효율 태양전지 및 고광전변환효율 태양전지의 제조방법
KR20110045979A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
TWI648865B (zh) 高效率背面電極型太陽電池胞、太陽電池模組及太陽光發電系統
CN110800114B (zh) 高效背面电极型太阳能电池及其制造方法
JP6371894B2 (ja) 高効率裏面電極型太陽電池セル、太陽電池モジュール、及び太陽光発電システム
CN108886068B (zh) 太阳能电池、太阳能电池组件和太阳能电池的制造方法
CN118053931A (zh) 太阳能电池及其制造方法、光伏组件