[發明專利]高光電轉換效率太陽能電池的制造方法及高光電轉換效率太陽能電池

有效

• 申請號: 201680090735.5
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN110121788B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 橋上洋;渡部武紀;大塚寬之
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H01L31/068
• 分類號: H01L31/068;H01L21/324;H01L31/18;H01L31/02;H01L21/67;C30B35/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發明為一種太陽能電池的制造方法，其是使用單結晶硅基板制造單結晶硅太陽能電池的太陽能電池的制造方法，并且包含將單結晶硅基板在800℃以上1200℃以下熱處理的高溫熱處理步驟，該高溫熱處理步驟具有：將單結晶硅基板裝填至熱處理裝置的搬運步驟；將單結晶硅基板加熱的加熱步驟；將單結晶硅基板保持在800℃以上1200℃以下的既定溫度的保溫步驟；及將單結晶硅基板冷卻的冷卻步驟，在高溫熱處理步驟之中，將通過搬運步驟及加熱步驟使單結晶硅基板的溫度成為400℃以上650℃以下的時間定為5分鐘以內。由此可提供一種太陽能電池的制造方法，可制造出光電轉換效率高、基板面內特性均勻的太陽能電池。

技術領域

本發明關于一種高光電轉換效率太陽能電池的制造方法及高光電轉換效率太陽能電池。

背景技術

圖2表示以往太陽能電池其中一個形態的兩面受光型太陽能電池的模式圖。另外，圖3表示以往太陽能電池另一個形態的單面受光型太陽能電池的模式圖。在圖2及圖3所示的太陽能電池100、200中，在基板101、201分別形成了射極層102、202。射極層102、202可根據基板的導電類型，通過磷或硼的熱擴散而形成。另外，背面電場(BSF)層103、203，如果是n型基板，則是通過磷擴散所形成，如果是p型基板，則是通過硼擴散、或硅與鋁的合金化形成。此外，在射極層102、202上分別形成鈍化層104、204，在背面電場層103上也形成鈍化層104。另外，在太陽能電池100設置了與射極層102接觸的電極105、以及在與具有射極層102的主表面相反的主表面且與BSF層103接觸的電極106。另一方面，在太陽能電池200設置了與射極層202接觸的電極205、以及在與具有射極層202的主表面相反的主表面(形成背面電場層203的主表面)且與BSF層203接觸的電極206。

磷的熱擴散，是通過使用氯氧化磷等的氣相擴散源或磷酸基底的涂布型擴散源以及在800℃至950℃的熱處理來進行。另外，硼的熱擴散，是通過使用溴化硼等的氣相擴散源或硼酸基底的涂布型擴散源以及在950℃至1200℃的熱處理來進行。

另外，雖然在圖中并未表示，在僅于基板的單面進行上述擴散的情況等，會有在妨礙擴散的一面形成膜厚50nm至400nm左右的熱氧化膜的情形。此情況下，是在氧或水蒸氣環境下進行800℃至1100℃的熱處理。

另外，基板101、201一般而言使用通過柴可拉斯基(CZ)法所得到的單結晶硅(CZ-Si)。

然而，對CZ-Si實施如上述般的熱處理時，少數載流子壽命降低，太陽能電池特性降低的狀況常常發生，而逐漸成為問題。造成此特性降低的缺陷，一般被稱為漩渦紋，在基板的中心附近呈同心圓狀分布，由此看來與結晶成長時的硅固液界面形狀、氧或碳等的雜質濃度，甚至空孔等的結晶缺陷密度有關，認為在后續的太陽能電池制造步驟中的熱處理步驟中主要是因為氧析出所產生。因此，一般是通過對以往使用的基板的初期氧濃度設置上限來避免缺陷的產生。

另一方面，例如在專利文獻1揭示了一種方法，為了抑制氧析出，將硅基板在1150℃以上的氧氣氣體環境下熱處理，然后以20℃/秒鐘至5℃/秒鐘使基板急速冷卻至950℃。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利第6,336,968B1號說明書

發明內容

發明所要解決的問題

但是，因為對基板的初期氧濃度設置上限，結晶硅錠的利用率會降低，或者使用通過MCZ法(磁場柴可拉斯基法)得到的結晶硅等，會有基板的成本變高的問題。

另外，如專利文獻1中所述般的熱處理，會有難以適用于太陽能電池的制造步驟的問題。尤其太陽能電池為了提高生產性，一般是將多枚基板批處理，因此從熱容量的關系上看來，會有無法急速冷卻的技術問題。