[發明專利]太陽能電池單元及其制造方法

有效

• 申請號: 200980161091.4
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN102484148A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 唐木田昇市
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 金春實

技術領域

本發明涉及太陽能電池單元及其制造方法，特別涉及光電變換效率優良的太陽能電池單元及其制造方法。

背景技術

以往，一般通過以下那樣的方法來制作大塊型太陽能電池單元。首先，例如作為第1導電類型的基板準備p型硅基板，在例如使用幾～20wt％苛性鈉、碳酸苛性鈉針對在從鑄造鑄錠切片時產生的硅表面的損傷層去除了10μm～20μm厚度之后，使用對同樣的堿低濃度液添加IPA(異丙醇)而得到的溶液，進行各向異性蝕刻，以使硅(111)面出來的方式，形成紋理。

接下來，例如在氧氯化磷(POCl₃)、氮、氧的混合氣體氣氛中，例如在800～900℃下，進行幾十分鐘處理，在表面前面，均勻地形成n型層，而作為第2導電類型的雜質層。使在硅表面均勻地形成的n型層的薄膜電阻成為30～80Ω/□左右，從而得到良好的太陽能電池的電氣特性。之后，將基板浸漬到氟酸水溶液，對在擴散處理中在表面堆積的玻璃質(PSG)進行蝕刻去除。

接下來，去除基板的背面等不需要的區域中形成的n型層。為了保護在基板的受光面側形成的n型層，通過絲網印刷法在基板的受光面側附著高分子抗蝕劑膏并使其干燥之后，例如向20wt％氫氧化鉀溶液中將基板浸漬幾分鐘，從而去除n型層。之后，使用有機溶劑去除抗蝕劑。作為去除該基板的背面等的n型層的其他方法，還有在工序的最后通過激光、干蝕刻進行端面分離的方法。

接下來，作為以反射防止為目的的絕緣膜(反射防止膜)，在n型層的表面，以均勻的厚度，形成硅氧化膜、硅氮化膜、二氧化鈦膜等絕緣膜。在作為反射防止膜形成硅氮化膜的情況下，例如通過等離子體CVD法，將SiH₄氣體以及NH₃氣體作為原材料，在300℃以上、減壓下的條件下，進行成膜形成。反射防止膜的折射率是2.0～2.2左右，最佳的膜厚是70nm～90nm左右。另外，應注意這樣形成的反射防止膜是絕緣體，僅通過在其上簡單地形成表面側電極，無法作為太陽能電池發揮作用。

接下來，使用柵電極形成用以及匯流電極形成用的掩模，在反射防止膜上，按照柵電極以及匯流電極的形狀，通過絲網印刷法涂敷將成為表面側電極的銀膏并使其干燥。

接下來，在基板的背面，分別按照背鋁電極的形狀以及背銀匯流電極的形狀，通過絲網印刷法涂敷將成為背鋁電極的背鋁電極膏、以及將成為背銀匯流電極的背銀膏并使其干燥。

接下來，以600℃～900℃左右同時對在硅基板的表背面上涂敷的電極膏進行幾分鐘的燒結。由此，在反射防止膜上作為表面側電極形成柵電極以及匯流電極，在硅基板的背面作為背面側電極形成背鋁電極以及背銀匯流電極。此處，在硅基板的表面側由于銀膏中包含的玻璃材料而反射防止膜熔融的期間銀材料與硅接觸并再凝固。由此，確保表面側電極與硅基板(n型層)的導通。這樣的工藝被稱為火穿(fire-through)法。另外，背鋁電極膏也與硅基板的背面反應，而在背鋁電極的正下方形成p+層。

非專利文獻1：J.Lindmayer?&?J.Allison?「AN?IMPROVED?SILICON?SOLAR?CELL?-?THE?VIOLET?CELL」IEEE?Photovoltaic?Specialists?Conference?9th?p.83

發明內容

但是，為了提高如上所述制作的大塊型太陽能電池單元的效率，表面側電極的圖案是重要的。作為表面側電極的圖案設計的參數之一，有形成n型層后的薄膜電阻值。以往，測定n型層的某位置處的薄膜電阻值、或者在n型層的面內的幾點測定了薄膜電阻值的情況下，針對其代表值，設定最佳的柵電極間距離，在太陽能電池單元內的受光面整體中一概地應用了該設定值。

但是，在形成n型層的雜質擴散工序中，針對每個雜質的擴散處理批次，產生雜質的擴散狀況的偏差，并產生薄膜電阻值的偏差。另外，即使在1個太陽能電池單元內，在n型層的面內也產生雜質的擴散狀況的偏差，并產生薄膜電阻值的偏差(面內分布)。

這樣的雜質的擴散狀況的偏差中存在起因于擴散裝置、擴散條件的部分。因此，n型層的面內的薄膜電阻值的偏差(面內分布)針對每個雜質的擴散處理批次呈現同樣的傾向的情況較多。