[發明專利]具有硼擴散層的硅太陽能電池單元及其制造方法

無效

• 申請號: 201080068105.0
• 申請日: 2010-10-08
• 公開（公告）號: CN103026494A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 上下利男
• 申請（專利權）人: 希拉克電池株式會社
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

技術領域

本發明涉及硅太陽能電池單元和其制造方法。

背景技術

首先，參照圖1～圖3，對作為最普通的硅太陽能電池單元的n⁺-p-p⁺?Al-BSF型進行說明。該類型的太陽能電池單元象圖1的剖視說明圖所示的那樣，在于p型硅襯底1的表面上具有通過磷（P）擴散而形成的n⁺層2，在背面上具有通過鋁（Al）電極7的烘焙而形成的p⁺層3的，所謂的n⁺-p-p⁺結構的硅上，在表面（感光面）上形成鈍化氧化膜4，在其上形成作為反射防止膜的硅氧化膜（SiN_x）5，另外，形成作為用于取出電的電極的，表面電極6和背面電極7。

表面電極6象圖2所示的那樣，為由指狀電極61和母線電極62構成的柵型（梳形）電極，其材質為銀（Ag）。另一方面，背面電極7象圖3所示的那樣，由背面Al電極7和銀鋁（AgAl）合金的背面焊盤電極8構成。這些電極通過借助絲網印刷·干燥機，采用膏狀材料而印刷，在干燥后，通過烘焙爐而烘焙的方式形成。烘焙在峰值溫度為740～780℃的條件下進行，但是，印刷于背面的幾乎整個面上的Al膏中的Al原子在再結晶化時擴散于硅中，形成產生背面場（Back?Surface?Field；簡稱為BSF））的p⁺層3。在該p⁺層3中，Al濃度為10¹⁸/cm³的等級，深度在4～5μm的范圍內，形成良好的BSF。

作為用于減小通過光照射而產生的少數載流子（在p型硅的場合，為電子）的表面再結合速度的鈍化法，在通過氟酸（HF）溶液，對磷玻璃（在下面稱為“PSG”）膜進行蝕刻后，?通過PE—CVD裝置，于感光面上形成構成反射防止膜的Si?N?_x膜5（膜厚約為80nm）的方法是普遍的。另外，對于該太陽能電池單元，在上述磷擴散時，產生磷吸雜（gettering），在電極烘焙過程中，產生Al吸雜，由此，謀求硅錠內部的少數載流子的存在期提高，獲得較高性能（批量生產件的平均轉換效率在單結晶單元的場合，在16～17%的范圍內，在多晶體單元的場合，在15～16%的范圍內）。象這樣，該類型的太陽能電池單元的制造方法為非常合理的方法。

但是，在該類型的太陽能電池單元中，在減小硅襯底1的厚度的場合，在電極烘焙時的冷卻過程中，因硅襯底1和形成于背面的幾乎整個面上的背面Al電極7（烘焙后的膜厚在15～20μm的范圍內）的熱膨脹系數的差，產生單元的彎曲，產生開裂，裂縫造成的合格率的降低。另外，還產生無法通過肉眼而觀察的微裂縫，而在模塊化步驟，使用中，還導致該微裂縫顯著，引起開裂的結果。于是，硅襯底1的薄形化具有限制，實質上為200μm。另外，在該類型的太陽能電池單元中，作為解決上述課題的方法，還具有代替于背面整個面上形成Al-BSF層的方式，而形成高膜厚的部分Al電極的烘焙的部分Al-BSF層的開發例子（專利文獻4）等。另外，該太陽能電池單元的轉換效率的提高也是有限制的，目前的狀況是，開發的重點專門放置在高價格的工藝的紋理結構的改進等方面。

下面對與本發明相同或類似形式的太陽能電池單元的，下述的具有n⁺-p-p⁺結構或p⁺-n-n⁺結構的硅型太陽能電池單元進行說明，在該結構中，在p型或n型硅襯底中的一個面上形成硅擴散的n⁺層，在其相反面上形成硼（B）擴散的p⁺層。

該類型的太陽能電池單元為雙面感光型太陽能電池單元，其中，背面也構成與表面相同的柵型電極，由此，將通過來自兩個表面的感光而發電，從1980年起，有許多的研究報告（非專利文獻1，2），但是，由于要求具有高壽命的品質良好的硅襯底；其制造工藝復雜等的理由，故無法量產。然而，最近，人們進行了該類型的雙面感光型太陽能電池單元的制造技術的改進和其應用技術的開發，其量產（專利文獻3，非專利文獻3、4）也開始。在通過硼擴散（p型襯底的場合）或磷擴散（n型襯底的場合）而形成BSF的場合，由于即使在硅襯底薄的情況下，仍不產生彎曲，故也可進行厚度小于160μm的薄形化處理。