[發明專利]單晶硅太陽能電池的制造方法及單晶硅太陽能電池

有效

• 申請號: 200810090977.1
• 申請日: 2008-04-08
• 公開（公告）號: CN101286537A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 伊藤厚雄;秋山昌次;川合信;田中好一;飛坂優二;久保田芳宏
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/068;H01L31/036
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳小瑛;劉春生

技術領域

本發明涉及一種單晶硅太陽能電池的制造方法及單晶硅太陽能電池，特別是涉及一種在金屬基板上形成單晶硅層的單晶硅太陽能電池的制造方法及單晶硅太陽能電池。

背景技術

以硅作為主要原料的太陽能電池，根據其結晶性，分類成單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池。其中，單晶硅太陽能電池，是利用線鋸將由晶體提拉而形成的單晶晶錠切成晶片狀，加工成100～200μm厚度的晶片，然后在此晶片上形成pn結、電極、保護膜等，作成太陽能電池板(電池單體)。

多晶硅，并不是利用晶體提拉，而是利用鑄模使熔融金屬硅晶體化而制造多晶晶錠，將此晶錠與單晶硅太陽能電池同樣地利用線鋸切成晶片狀，同樣地作成100～200μm厚度的晶片，然后與單晶硅基板同樣地形成pn結、電極、保護膜等，作成太陽能電池板。

非晶硅太陽能電池，例如是利用等離子體CVD法，將硅烷氣體在氣相中利用放電而分解，由此，在基板上形成非晶的氫化硅膜，在此添加二硼烷、膦等，作為摻雜氣體，同時堆積，而同時進行pn結和成膜工序，形成電極、保護膜而作成太陽能電池板。非晶硅太陽能電池，其非晶硅作為直接變換型，由于會吸收入射光，其光吸收系數與單晶硅及多晶硅的光吸收系數相比，大約高出一位數(非專利文獻1)，因而與晶體硅的太陽能電池相比，具有非晶硅層的厚度只要大約百分之一的膜厚也就是1μm左右便足夠的優點。近年來，太陽能電池的全球生產量，一年已超過十億瓦特，預期今后生產量更增加，對于可有效利用資源的薄膜非晶硅太陽能電池有極大的期待。

但是，非晶硅太陽能電池的制造中，原料是使用硅烷、乙硅烷等的高純度氣體原料，而且由于在等離子體CVD裝置內，也有堆積在基板以外的地方，因此，其氣體原料的有效利用率，并無法利用與晶體類太陽能電池所必須的膜厚的單純的比較，來決定資源的有效利用率。另外，相對于晶體類太陽能電池的變換效率約15％左右，非晶硅太陽能電池約10％左右，再者，光照射下的輸出特性劣化的問題依然存在。

對此，進行了利用晶體類硅材料來開發薄膜太陽能電池的各種嘗試(非專利文獻2)。例如于氧化鋁基板、石墨基板等，利用三氯硅烷氣體、四氯硅烷氣體等堆積多晶薄膜。此堆積膜中的結晶缺陷多，僅依此則變換效率低，為提高變換效率，需要進行帶域熔融以改善結晶性(例如，參照專利文獻1)。但是，即使進行如此的帶域熔融方法，也有晶體邊界中的漏電流以及因壽命降低造成的長波長區域中的光電流響應特性降低等的問題。

專利文獻1：日本專利特開2004-342909號公報

非專利文獻1：高橋清、浜川圭弘、后川昭雄編著，《太陽光發電》，森北出版，1980，第233頁

非專利文獻2：高橋清、浜川圭弘、后川昭雄編著，《太陽光發電》，森北出版，1980年，217頁

發明內容

本發明是鑒于上述問題而開發出來，其目的是針對硅太陽能電池，將為了有效活用其原料硅而將光變換層作成薄膜、同時變換性優異且由于光照射而造成的劣化少的薄膜單晶硅太陽能電池，作成具有在相同膜厚下能盡量提高效率的光封閉型結構的太陽能電池；以及提供一種該太陽能電池的制造方法。

為了達成上述目的，本發明提供一種單晶硅太陽能電池的制造方法，是用以制造出其金屬基板，作為光變換層的單晶硅層和透明保護膜被層積在一起，并以上述透明保護膜側作為受光面的單晶硅太陽能電池的方法，其特征為，至少包含：

準備金屬基板與第一導電型的單晶硅基板的工序；將氫離子或稀有氣體離子的至少其中一種，注入上述單晶硅基板，來形成離子注入層的工序；在上述金屬基板上形成透明絕緣性層的工序；于上述單晶硅基板的離子注入面與上述金屬基板上的透明絕緣性層表面的至少其中一方，進行表面活化處理的工序；將上述單晶硅基板的離子注入面與上述金屬基板上的透明絕緣性層表面貼合的工序；對上述離子注入層施予沖擊，機械性剝離上述單晶硅基板，來作成單晶硅層的工序；在上述單晶硅層的上述剝離面側，形成多個與上述第一導電型相異的導電型也就是第二導電型的擴散區域，至少在面方向形成多個pn結，并作成在上述單晶硅層的上述剝離面，存在多個第一導電型區域與多個第二導電型區域的工序；在上述單晶硅層的上述多個第一導電型區域上，分別形成多個第一個別電極，而在上述多個第二導電型區域上，分別形成多個第二個別電極的工序；形成用以連結上述多個第一個別電極的第一集電電極與用以連結上述多個第二個別電極的第二集電電極的工序；以及形成用以覆蓋上述多個第一導電型區域與多個第二導電型區域的透明保護膜的工序。