太陽能電池的製造方法和太陽能電池的製作方法

2023-05-07 12:41:26 3

專利名稱：太陽能電池的製造方法和太陽能電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及背面結型的太陽能電池的製造方法和太陽能電池。
背景技術：
太陽能電池由於能夠將乾淨且無窮盡地供給的太陽光直接轉換為電，所以作為新能源被期待。目前，提案有在η型半導體基板的背面上具有多個ρ側電極和多個η側電極的所謂背面結(接合)型的太陽能電池(例如參照專利文獻1)。具體而言，專利文獻1中記載的太陽能電池包括覆蓋η型半導體基板的背面的i 型半導體層；在i型半導體層上沿著規定的方向形成的多個P型半導體層；和覆蓋i型半導體層和多個P型半導體層的η型半導體層。各P側電極隔著η型半導體層，形成在各ρ型半導體層上。各η側電極形成於兩個P側電極之間。根據這樣的結構，由於在形成η型半導體層的工序中，不需要用掩模來覆蓋ρ型半導體層，所以能夠實現太陽能電池的製作工序的簡化。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2005-101151號公報(
段落、圖2)

發明內容
然而，在專利文獻1記載的結構中，η側電極和ρ側電極相互形成在η型半導體層上。因此，具有容易在η側電極和P側電極之間產生漏電流，太陽能電池特性降低的問題。本發明是鑑於上述問題而完成的，其目的在於提供能夠提高太陽能電池特性的背面結型的太陽能電池的製造方法和太陽能電池。本發明的太陽能電池的製造方法，其特徵在於，包括在半導體基板的一個主面的第一區域上，形成具有第一導電型的第一半導體層的工序A ；從上述一個主面的上述第二區域上跨過上述第一半導體層上方，形成具有第二導電型的第二半導體層的工序B;在上述第二半導體層上形成電極層的工序C;在上述電極層中的與上述第一區域和上述第二區域對應的區域上施加保護膜的工序D ；將上述電極層中的從上述保護膜露出的部分除去的工序E ；和將上述保護膜除去的工序F，其中，在上述工序F中，將上述第二半導體層中的從上述掩模露出的部分的至少一部分與上述保護膜一併除去。根據本發明的太陽能電池的製造方法，能夠使第二半導體層的厚度在電極層之間變小。因此，不利用掩模等對第二半導體層進行圖案化，就能抑制電極層之間的漏電流。其結果是，能夠提高太陽能電池的特性。本發明的太陽能電池，其特徵在於，包括半導體基板；在半導體基板的一個主面上的第一區域上形成、並具有第一導電型的第一半導體層；在半導體基板的一個主面上的第二區域上形成、並具有第二導電型的第二半導體層；在第一區域上形成在第一半導體層上的第一電極；和在第二區域上形成在第二半導體層上的第二電極，第二半導體層從第二區域上跨過第一半導體層上方地形成，第二半導體層，在從第一電極和第二電極露出的部分，具有與第二半導體層中的被第一電極和第二電極覆蓋的部分相比厚度小的部分。在本發明的太陽能電池中，第二半導體層的導電型也可以是η型。在本發明的太陽能電池中，半導體基板也可以是結晶矽基板。在本發明的太陽能電池中，半導體基板也可以具有ρ型導電型。在本發明的太陽能電池中，第一半導體層和第二半導體層也可以由非晶質半導體構成。根據本發明，能夠提供一種能夠提高太陽能電池特性的背面結型的太陽能電池的製造方法和太陽能電池。


圖1是本發明的第一實施方式的太陽能電池100的背面側的俯視圖。圖2是圖1的A-A線的放大截面圖。圖3是用於說明本發明的第一實施方式的太陽能電池10的製造方法的圖。圖4是用於說明本發明的第一實施方式的太陽能電池10的製造方法的圖。圖5是用於說明本發明的第一實施方式的太陽能電池10的製造方法的圖。圖6是用於說明本發明的第一實施方式的太陽能電池10的製造方法的圖。圖7是用於說明本發明的第一實施方式的太陽能電池10的製造方法的圖。圖8是本發明的第二實施方式的太陽能電池100的背面側的俯視圖。圖9是圖8的B-B線的放大截面圖。圖10是表示本發明的實施方式的太陽能電池100的結構的截面圖。
具體實施例方式接著，使用附圖，對本發明的實施方式進行說明。在以下的附圖的記載中，對相同或類似的部分附加相同或類似的標記。其中，應注意圖面是示意性的，各尺寸的比率等與現實的不同。因此，應參照以下的說明來判斷具體的尺寸等。另外，即使在附圖相互之間包含有相互的尺寸的關係和比率不同的部分也是不言而喻的。[第一實施方式](太陽能電池的結構)參照圖1和圖2，對本發明的第一實施方式的太陽能電池的結構進行說明。圖1是本發明的第一實施方式的太陽能電池100的背面側的俯視圖。圖2是圖1的A-A線的放大截面圖。如圖1和圖2所示，太陽能電池100包括η型結晶矽基板IOrui型非晶質半導體層lli、P型非晶質半導體層lip、i型非晶質半導體層12i、η型非晶質半導體層12η、ρ側電極20ρ和η側電極20η。η型結晶矽基板IOn由薄板狀的單晶矽或多晶矽構成。η型結晶矽基板IOn具有 接受太陽光的受光面和設置在受光面的相反一側的背面。η型結晶矽基板IOn通過受光面的受光而生成載流子(電子和空穴)。另外，雖然未圖示，但是應注意並未形成遮擋光入射到η型結晶矽基板IOn的受光面的結構體(例如金屬電極等)，能夠在受光面整個面進行受光。i型非晶質半導體層lli，在η型結晶矽基板IOn的背面上沿著第一方向形成。i 型非晶質半導體層Ili並非積極導入雜質地形成。i型非晶質半導體層Ili的厚度是實質上對發電沒有貢獻的程度，例如數A 250A左右。P型非晶質半導體層llp，在i型非晶質半導體層Ili上沿著第一方向形成。如後文所述，P型非晶質半導體層Iip通過圖案化而形成有多個。P型非晶質半導體層Iip具有 P型導電型。P型非晶質半導體層Ilp的厚度例如是IOnm左右。另外，根據在η型結晶矽基板IOn上依次形成有i型非晶質半導體層Ili和P型非晶質半導體層Ilp的結構(即，「HIT」(註冊商標，三洋電極株式會社)結構)，能夠提高 Pn結特性。i型非晶質半導體層12i形成為，從η型結晶矽基板IOn的背面上跨過ρ型非晶質半導體層Ilp上方。在第一實施方式中，i型非晶質半導體層12i以覆蓋η型結晶矽基板 IOn的背面整個面的方式形成。i型非晶質半導體層12i並非積極導入雜質地形成。i型非晶質半導體層12i的厚度例如是數A 250A左右。η型非晶質半導體層12η形成在i型非晶質半導體層12i上。在第一實施方式中， η型非晶質半導體層12η以覆蓋i型非晶質半導體層12i的方式形成。即，η型非晶質半導體層12η以跨過已圖案化的多個ρ型非晶質半導體層Ilp上方的方式形成。η型非晶質半導體層12η具有與ρ型非晶質半導體層Ilp不同的η型導電型。另外，根據在η型結晶矽基板IOn上形成有η型非晶質半導體層12η的結構(所謂的「BSF結構」)，能夠抑制η型結晶矽基板IOn的背面和非晶質半導體層的界面上的少數載流子的再結合。另外，根據在η型結晶矽基板IOn的背面和η型非晶質半導體層12η之間插入有薄的i型非晶質半導體層12i的結構，能夠使η型結晶矽基板IOn的背面和η型非晶質半導體層12η之間的特性提高。另外，i型非晶質半導體層lli、i型非晶質半導體層12i、p型非晶質半導體層Ilp 和η型非晶質半導體層12η各自能夠由含矽的非晶質半導體構成。作為這樣的非晶質半導體，可以列舉非晶質矽、非晶質碳化矽或無定形鍺矽(amorphous silicon germanium)等， 但是並不限定於此，也可以使用其他的非晶質半導體。另外，i型非晶質半導體層lli、i型非晶質半導體層12i、p型非晶質半導體層Ilp和η型非晶質半導體層12η各自既可以由1 種非晶質半導體構成，另外，也可以由2種以上的非晶質半導體組合而成。ρ側電極20ρ是收集載流子的收集電極。ρ側電極20ρ由Ag、Al或導電性膏等的金屬層構成。P側電極20ρ隔著i型非晶質半導體層12i和η型非晶質半導體層12η，形成在P型非晶質半導體層Ilp上。因此，P側電極20ρ沿著第一方向形成為線狀。另外，雖然未圖示，但是也可以在P側電極20ρ和η型非晶質半導體層12η之間，插入有例如由銦錫氧化物(ITO)、氧化錫、氧化鋅等構成的透明電極層。η側電極20η是收集載流子的收集電極。η側電極20η由Ag、Al或導電性膏等的金屬層構成。η側電極20η隔著i型非晶質半導體層12i和η型非晶質半導體層12η，形成在η型結晶矽基板IOn的背面上。因此，η側電極20η在一個ρ側電極20ρ和其他的ρ側電極20p之間，沿著第一方向形成為線狀。另外，雖然未圖示，但是也可以在η側電極20η和 η型非晶質半導體層12η之間，插入有上述的透明電極層。在此，如圖2所示，在本實施方式中，η型非晶質半導體層12η中從ρ側電極20ρ 和η側電極20η露出的部分的厚度α，小於η型非晶質半導體層12η中被ρ側電極20ρ或 η側電極20η覆蓋的部分的厚度β。即，η型非晶質半導體層12η，在ρ側電極20ρ和η側電極20η之間較薄地形成。另外，雖然在本實施方式中，厚度α是數(幾)nm左右，厚度β 是IOnm左右，但並不限定於此。(太陽能電池的製造方法)接著，參照圖3至圖7，對太陽能電池100的製造方法進行說明。另外，各圖(a)是從背面側觀看η型結晶矽基板IOn時的俯視圖，各圖(b)是各圖(a)的截面圖。首先，如圖3所示，採用CVD法，在η型結晶矽基板IOn的背面的整個面，依次形成 i型非晶質半導體層Ui和P型非晶質半導體層lip。接著，如圖4所示，在ρ型非晶質半導體層Ilp上以規定的圖案塗敷抗蝕劑膜30。 規定的圖案與形成P側電極20p的區域對應地設定。接著，通過實施溼蝕刻處理，將i型非晶質半導體層Ili和P型非晶質半導體層Ilp中從抗蝕劑膜30露出的區域Rl除去。由此，i型非晶質半導體層Ili和P型非晶質半導體層Ilp被圖案化，並且露出η型結晶矽基板IOn的大致一半。接著，在將抗蝕劑膜30除去之後，通過實施溼蝕刻處理和氫等離子體處理，對η型結晶矽基板IOn露出的區域進行清潔(清洗)。接著，如圖5所示，採用CVD法，從η型結晶矽基板IOn的背面上跨過ρ型非晶質半導體層Ilp上方，依次形成i型非晶質半導體層12i和η型非晶質半導體層12η。接著，使用CVD法、濺射法、蒸鍍法、電鍍法或印刷法等，在η型非晶質半導體層12η 上形成電極層40。接著，在電極層40上塗敷光致抗蝕劑膜(保護膜)，並且以規定的圖案進行曝光，對光致抗蝕劑膜進行圖案化。由此，如圖6所示，在電極層40上之中的形成ρ型非晶質半導體層IlP的區域上和其以外的區域上，實施已被圖案化的抗蝕劑膜50 (保護膜)。接著，如圖7所示，例如通過氫氧化鈉溶液等，將電極層40中的從抗蝕劑膜50露出的部分除去。由此，形成P側電極20ρ和η側電極20η，並且露出η型非晶質半導體層12η 的一部分。接著，通過實施溼蝕刻處理，將抗蝕劑膜50除去，並將η型非晶質半導體層12η的一部分除去。由此，η型非晶質半導體層12η中的從抗蝕劑膜50露出的部分的厚度變小。(作用和效果)第一實施方式的太陽能電池100的製造方法具備如下工序將抗蝕劑膜50除去， 並將η型非晶質半導體層12η的一部分除去。因此，η型非晶質半導體層12η中的從ρ側電極20ρ和η側電極20η露出的部分的厚度α，形成為小於η型非晶質半導體層12η中的被ρ側電極20ρ或η側電極20η覆蓋的部分的厚度β。即，η型非晶質半導體12η，在從ρ側電極20ρ和η側電極20η露出的部分，包括具有比η型非晶質半導體12η中的被ρ側電極20ρ和η側電極20η覆蓋的部分的厚度β小的厚度α的部分。由此，在P側電極20ρ和η側電極20η之間，能夠使得η型非晶質半導體層12η的電阻變大。因此，不利用掩模等對η型非晶質半導體層12η進行圖案化，而能夠抑制P側電極20p和η側電極20η之間的漏電流。其結果是，能夠提高太陽能電池100的特性。[第二實施方式]以下，參照附圖，對第二實施方式的太陽能電池100進行說明。以下，主要對與第一實施方式的不同點進行說明。參照附圖，對本發明的第二實施方式的太陽能電池的結構進行說明。圖8是從背面側觀看太陽能電池100的俯視圖。圖9是圖8的B-B線的放大截面圖。 如圖8和圖9所示，在ρ側電極20ρ和η側電極20η之間，i型非晶質半導體層12 和η型非晶質半導體層12η被除去。在ρ側電極20ρ和η側電極20η之間，η型結晶矽基板IOn的背面露出。具體而言，在將上述的抗蝕劑膜50除去時，使用非晶質半導體層的蝕刻速率較高的蝕刻液。由此，能夠將抗蝕劑膜50除去，並且不僅將η型非晶質半導體層12η除去，還能夠將i型非晶質半導體層12i除去。(作用和效果)第二實施方式的太陽能電池100的製造方法具有如下工序將抗蝕劑膜50除去， 並將i型非晶質半導體層12i和η型非晶質半導體層12η除去。因此，不利用掩模等對i型非晶質半導體層12i和η型非晶質半導體層12η進行圖案化，而能夠抑制P側電極20ρ和η側電極20η之間的漏電流。其結果是，能夠提高太陽能電池100的特性。(其他實施方式)本發明由上述實施方式進行記載，但是不應當理解為構成該公開的一部分的論述和附圖用於限定本發明。根據該公開，對本領域技術人員而言，各種替代實施方式、實施例和運用技術變得明確。例如，在上述實施方式中，作為太陽能電池100的基板，使用η型結晶矽基板10η， 但是並不限定於此。例如，太陽能電池100的基板也可以具有P型的導電型。另外，太陽能電池100的基板也可以由多晶矽(Si)、微晶矽(Si)等結晶類半導體材料或含有GaAs、InP 等化合物半導體材料的一般的半導體材料構成。另外，在上述實施方式中並未特別提及，但在使用ρ型基板的情況下，將P型非晶質半導體層Ilp和η型非晶質半導體層12η與上述實施方式相反地形成。即，ρ型非晶質半導體層IlP以跨在已被圖案化的多個η型非晶質半導體層12η上的方式形成。該情況下， 一般地，由於P型非晶質半導體與η型非晶質半導體相比，電阻容易變大，所以能夠進一步抑制在P側電極20ρ和η側電極20η之間產生漏電流。另外，在上述第一實施方式中，以跨過已被圖案化的多個P型非晶質半導體層Ilp 上方的方式形成η型非晶質半導體層12η，但是非晶質半導體層的導電型也可以是相反的。 具體而言，也可以如圖10所示，在η型結晶矽基板IOn的背面上，以跨過已被圖案化的多個 η型非晶質半導體層12η上方的方式形成有ρ型非晶質半導體層lip。該情況下，一般地， 由於P型非晶矽與η型非晶矽相比電阻容易變大，所以能夠進一步抑制在ρ側電極20ρ和 η側電極20η之間產生漏電流。另外，在上述實施方式中，i型非晶質半導體層Ili和i型非晶質半導體層12i是並非積極地導入雜質而形成的，但是也可以含有微量的摻雜劑(dopant)。另外，在上述實施方式中並未特別提及，但是在η型結晶矽基板IOn的背面上，也可以不形成i型非晶質半導體層13i。該情況下，能夠進一步降低η型結晶矽基板IOn的背面側的電阻。另外，在上述第二實施方式中，將i型非晶質半導體層12i和η型非晶質半導體層 12η —並除去，但是也可以在基板上殘留i型非晶質半導體層12i的至少一部分。即使僅將 η型非晶質半導體層12η除去，也能夠提高漏電流抑制效果。另外，日本專利申請第2009-57173號(2009年3月10日申請)的全部內容，通過參照被編入本申請說明書中。產業上的可利用性如上所述，由於本發明的太陽能電池的製造方法和太陽能電池，能夠提供可提高太陽能電池特性的背面結型的太陽能電池的製造方法和太陽能電池，所以在太陽能電池的製造領域是有用的。附圖標記說明
10太陽能電池
IOnη型結晶矽基板
Ilii型非晶質半導體層
IlPP型非晶質半導體層
12ii型非晶質半導體層
12ηη型非晶質半導體層
20ηη側電極
20ρP側電極
30、50抗蝕劑膜
40電極層
100太陽能電池
權利要求
1.一種太陽能電池的製造方法，其特徵在於，包括在半導體基板的一個主面的第一區域上，形成具有第一導電型的第一半導體層的工序A；從所述一個主面的所述第二區域上跨過所述第一半導體層上方，形成具有第二導電型的第二半導體層的工序B;在所述第二半導體層上形成電極層的工序C ；在所述電極層中的與所述第一區域和所述第二區域對應的區域上施加保護膜的工序D ；將所述電極層中的從所述保護膜露出的部分除去的工序E ；和將所述保護膜除去的工序F，其中在所述工序F中，將所述第二半導體層中的從所述掩模露出的部分的至少一部分與所述保護膜一併除去。
2.一種太陽能電池，其特徵在於，包括 半導體基板；在所述半導體基板的一個主面上的第一區域上形成，並具有第一導電型的第一半導體層；在所述半導體基板的所述一個主面上的第二區域上形成，並具有第二導電型的第二半導體層；在所述第一區域上形成在所述第一半導體層上的第一電極；和在所述第二區域上形成在所述第二半導體層上的第二電極， 所述第二半導體層從所述第二區域上跨過所述第一半導體層上方地形成， 所述第二半導體層，在從所述第一電極和所述第二電極露出的部分，具有與所述第二半導體層中的被所述第一電極和所述第二電極覆蓋的部分相比厚度小的部分。
3.如權利要求2所述的太陽能電池，其特徵在於 所述第二半導體層的導電型是P型。
4.如權利要求2或3所述的太陽能電池，其特徵在於 所述半導體基板是結晶矽基板。
5.如權利要求2或3所述的太陽能電池，其特徵在於 所述半導體基板具有η型導電型。
6.如權利要求4所述的太陽能電池，其特徵在於所述第一半導體層和所述第二半導體層由非晶質半導體構成。
全文摘要
本發明涉及一種太陽能電池(100)的製造方法，包括將抗蝕劑膜(50)除去並將n型非晶質半導體層(12n)的一部分除去的工序。
文檔編號H01L31/075GK102349166SQ201080011200
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月10日 優先權日2009年3月10日
發明者小野雅義, 村上洋平, 森博幸, 高濱豪 申請人:三洋電機株式會社