(57)【要約】【課題】新規の太陽電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、対向に設置された正面１１０ａ及び裏面１１０ｂを有する半導体基板１１０と、裏面１１０ｂの下方における半導体基板１１０内に位置するホウ素裏面電界層１２０と、ホウ素裏面電界層１２０の上方に位置するとともに、自体を貫通する開口１２０ａを有するパッシベーション層１３０と、開口１２０ａ内に位置する裏面電極層１４０と、開口１２０ａの下方における半導体基板１１０内に位置するとともに、ホウ素裏面電界層１２０及び裏面電極層１４０と接触するアルミニウム局所裏面電界層１５０と、を含む太陽電池及びその製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向に設置された正面及び裏面を有する半導体基板と、
前記裏面の下方における前記半導体基板内に位置するホウ素裏面電界層と、
前記ホウ素裏面電界層の上方に位置するとともに、自体を貫通する開口を有するパッシベーション層と、
前記開口内に位置する裏面電極層と、
前記開口の下方における前記半導体基板内に位置するとともに、前記ホウ素裏面電界層及び前記裏面電極層と接触するアルミニウム局所裏面電界層と、を含む太陽電池。
【請求項２】
前記裏面電極層は、更に前記パッシベーション層を被覆する請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記パッシベーション層は、前記裏面電極層により完全に被覆されていない請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記ホウ素裏面電界層は、前記パッシベーション層の前記開口と位置を合わせる開口を有する請求項１に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記パッシベーション層は、
前記ホウ素裏面電界層と接触するとともに、アルミナ、酸化ケイ素、窒素酸化ケイ素又はそれらの組み合わせを含む第１パッシベーション層と、
前記第１パッシベーション層の上方に位置するとともに、窒化ケイ素を含む第２パッシベーション層と、
を備える請求項１に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記正面の下方における前記半導体基板内に位置する第１ドープ層と、
前記正面の下方における前記半導体基板内に位置するとともに、前記第１ドープ層と隣接し、導電型が前記第１ドープ層と同じであり、ドーパント濃度が前記第１ドープ層のドーパント濃度よりも大きい第２ドープ層と、
前記第２ドープ層と接触する正面電極層と、
を更に含む請求項１に記載の太陽電池。
【請求項７】
対向に設置された正面及び裏面を有する半導体基板を提供することと、
ホウ素裏面電界層を前記裏面の下方における前記半導体基板内に形成することと、
パッシベーション層を前記ホウ素裏面電界層の上方に形成することと、
前記パッシベーション層を貫通する開口を形成することと、
アルミニウムペーストを前記開口内に設置することと、
前記アルミニウムペーストを焼結して、アルミニウム局所裏面電界層を前記開口の下方における前記半導体基板内に形成することと、
を含む太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記ホウ素裏面電界層を前記裏面の下方における前記半導体基板内に形成する工程は、拡散又はイオン注入により、ホウ素を前記裏面の下方における前記半導体基板内に入れる請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記ホウ素裏面電界層を前記裏面の下方における前記半導体基板内に形成する工程は、
ホウ素及びパッシベーション材料を含むホウ素含有パッシベーション材料層を前記半導体基板の前記裏面の上方に形成することと、
前記ホウ素含有パッシベーション材料層の前記ホウ素を前記裏面の下方における前記半導体基板内に拡散させて、前記ホウ素裏面電界層を形成することと、
を備える請求項７に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記ホウ素含有パッシベーション材料層の前記ホウ素を前記裏面の下方における前記半導体基板内に拡散させる工程と前記アルミニウムペーストを焼結する工程とは、同時に行われる請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記ホウ素裏面電界層を前記裏面の下方における前記半導体基板内に形成する工程は、
ホウ素ソース層を前記半導体基板の前記裏面の上方に形成することと、
前記ホウ素ソース層のホウ素を前記裏面の下方における前記半導体基板内に拡散させて、前記ホウ素裏面電界層を形成することと、
前記ホウ素ソース層を除去することと、
を含む請求項７に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記ホウ素ソース層は、ホウ素ペースト、ホウケイ酸ガラス又はそれらの組み合わせを含む請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
リンを前記正面の下方における前記半導体基板内に拡散させることを更に含む請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記ホウ素ソース層の前記ホウ素を前記裏面の下方における前記半導体基板内に拡散させる工程と、前記リンを前記正面の下方における前記半導体基板内に拡散させる工程とは、同一回の熱処理プロセスにおいて行われる請求項１３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン系太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、環境に優しいエネルギーであり、直接太陽光を電気エネルギーに変換することができる。発電の過程において、二酸化炭素などの温室効果ガスが発生しないので、環境を汚染することがない。光が太陽電池に照射する際、そのオプトエレクトロニクス半導体の特性により、光子と導体又は、半導体における自由電子とが作用して電流を発生する。従来の太陽電池は、主材料によってシリコン系半導体太陽電池、色素増感太陽電池及び有機材料太陽電池に分けられることができる。そのうち、シリコン系半導体太陽電池の光電変換効率がより良いが、まだ改善の余地がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シリコン系半導体太陽電池は、一般的に、全面にアルミニウム裏面電界層（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｉｅｌｄ；ＢＳＦ）を有する。しかしながら、このようなシリコン系太陽電池のアルミニウム裏面電界層は、再結合速度が速すぎて、電池変換効率の低下を引き起こす。この問題を解決するために、局所裏面電界層を有するシリコン系太陽電池が開発された。しかし、このようなシリコン系太陽電池は、裏面導電率が悪い。このため、現在、上記の問題を改善するための新規の太陽電池及びその製造方法が望まれている。
【０００４】
本発明の目的は、上記の問題を改善するための新規の太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、対向に設置された正面及び裏面を有する半導体基板と、裏面の下方における半導体基板内に位置するホウ素裏面電界層と、ホウ素裏面電界層の上方に位置するとともに、自体を貫通する開口を有するパッシベーション層と、開口内に位置する裏面電極層と、開口の下方における半導体基板内に位置するとともに、ホウ素裏面電界層及び裏面電極層と接触するアルミニウム局所裏面電界層と、を含む太陽電池を提供する。
【０００６】
本発明の一実施例によれば、裏面電極層は、更にパッシベーション層を被覆する。
【０００７】
本発明の一実施例によれば、パッシベーション層は、裏面電極層により完全に被覆されていない。
【０００８】
本発明の一実施例によれば、ホウ素裏面電界層は、パッシベーション層の開口と位置を合わせる開口を有する。
【０００９】
本発明の一実施例によれば、パッシベーション層は、ホウ素裏面電界層と接触するとともに、アルミナ、酸化ケイ素、窒素酸化ケイ素又はそれらの組み合わせを含む第１パッシベーション層と、第１パッシベーション層の上方に位置するとともに、窒化ケイ素を含む第２パッシベーション層と、を備える。
【００１０】
本発明の一実施例によれば、太陽電池は、正面の下方における半導体基板内に位置する第１ドープ層と、正面の下方における半導体基板内に位置するとともに、第１ドープ層と隣接し、導電型が第１ドープ層と同じであり、ドーパント濃度が第１ドープ層のドーパント濃度よりも大きい第２ドープ層と、第２ドープ層と接触する正面電極層と、を更に含む。
【００１１】
本発明は、対向に設置された正面及び裏面を有する半導体基板を提供することと、ホウ素裏面電界層を裏面の下方における半導体基板内に形成することと、パッシベーション層をホウ素裏面電界層の上方に形成することと、パッシベーション層を貫通する開口を形成することと、アルミニウムペーストを開口内に設置することと、アルミニウムペーストを焼結して、アルミニウム局所裏面電界層を開口の下方における半導体基板内に形成することと、を含む太陽電池の製造方法を更に提供する。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、ホウ素裏面電界層を裏面の下方における半導体基板内に形成する工程は、拡散又はイオン注入により、ホウ素を裏面の下方における半導体基板内に入れる。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、ホウ素裏面電界層を裏面の下方における半導体基板内に形成する工程は、ホウ素及びパッシベーション材料を含むホウ素含有パッシベーション材料層を半導体基板の裏面の上方に形成することと、ホウ素含有パッシベーション材料層のホウ素を裏面の下方における半導体基板内に拡散させて、ホウ素裏面電界層を形成することと、を備える。
【００１４】
本発明の一実施例によれば、ホウ素含有パッシベーション材料層のホウ素を裏面の下方における半導体基板内に拡散させる工程とアルミニウムペーストを焼結する工程とは、同時に行われる。
【００１５】
本発明の一実施例によれば、ホウ素裏面電界層を裏面の下方における半導体基板内に形成する工程は、ホウ素ソース層を半導体基板の裏面の上方に形成することと、ホウ素ソース層のホウ素を裏面の下方における半導体基板内に拡散させて、ホウ素裏面電界層を形成することと、ホウ素ソース層を除去することと、を含む。
【００１６】
本発明の一実施例によれば、ホウ素ソース層は、ホウ素ペースト、ホウケイ酸ガラス又はそれらの組み合わせを含む。
【００１７】
本発明の一実施例によれば、製造方法は、リンを正面の下方における半導体基板内に拡散させることを更に含む。
【００１８】
本発明の一実施例によれば、ホウ素ソース層のホウ素を裏面の下方における半導体基板内に拡散させる工程と、リンを正面の下方における半導体基板内に拡散させる工程とは、同一回の熱処理プロセスにおいて行われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ホウ素裏面電界層、アルミニウム局所裏面電界層及びパッシベーション層を含む太陽電池及びその製造方法である。ホウ素裏面電界層及びアルミニウム局所裏面電界層は、裏面導電率を向上させるとともにキャリアの収集効率を効果的に増加させることができる。パッシベーション層は、裏面パッシベーション効果を向上させることができ、更に太陽電池の電池変換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例による太陽電池の断面模式図である。
【図２】本発明の別の実施例による太陽電池の断面模式図である。
【図３Ａ】本発明の一実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図３Ｄ】本発明の一実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図３Ｅ】本発明の一実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図３Ｆ】本発明の一実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図４Ａ】本発明の別の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図４Ｂ】本発明の別の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図４Ｃ】本発明の別の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図４Ｄ】本発明の別の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図４Ｅ】本発明の別の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図４Ｆ】本発明の別の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図５Ａ】本発明の更に他の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図５Ｂ】本発明の更に他の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図５Ｃ】本発明の更に他の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図５Ｄ】本発明の更に他の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図５Ｅ】本発明の更に他の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【図５Ｆ】本発明の更に他の実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本開示内容の記述をより詳細化し充実させるために、下記で本発明の実施態様と具体的な実施例について、説明的な記述を掲示するが、これは本発明を実施し又は運用する唯一の形式ではない。以下に開示した各実施例は、有益な場合、互いに組合又は代替されてもよく、一実施例に他の実施例を付加してもよく、更なる記載又は説明はする必要がない。
【００２２】
本文に使用される「約」、「おおよそ」、及び「大体」は、いずれも軽微に変更可能な数量を修飾することに用いられるが、このような軽微な変更は、その本質を変更することがない。実施形態に特別な説明がない場合、「約」、「おおよそ」、及び「大体」で修飾された数値の誤差範囲は、一般的に２０％未満、好ましくは１０％未満、更に好ましくは５％未満が許可されることを表す。
【００２３】
従来の技術に述べたように、全面のアルミニウム裏面電界層を有するシリコン系太陽電池は、再結合速度が速すぎるので、電池変換効率が低いことを引き起こし、局所裏面電界層を有するシリコン系太陽電池の裏面導電率が悪い。このため、本発明は、ホウ素裏面電界層、アルミニウム局所裏面電界層及びパッシベーション層を含む太陽電池を提供する。ホウ素裏面電界層及びアルミニウム局所裏面電界層は、裏面導電率を向上させるとともにキャリアの収集効率を効果的に増加させることができ、パッシベーション層は、裏面パッシベーション効果を向上させることができ、更に太陽電池の電池変換効率を向上させ、それにより、全面的に従来の技術に存在する問題を解決する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施例による太陽電池の断面模式図である。太陽電池は、半導体基板１１０、ホウ素裏面電界層１２０、パッシベーション層１３０、裏面電極層１４０及びアルミニウム局所裏面電界層１５０を含む。
【００２５】
半導体基板１１０は、対向に設置された正面１１０ａ及び裏面１１０ｂを有する。本文において、図１に示すような裏面１１０ｂの半導体基板１１０に向かっている側が裏面１１０ｂの下方と定義され、裏面１１０ｂの半導体基板１１０と反対する側が裏面１１０ｂの上方と定義され、それにより、後続にホウ素裏面電界層１２０、パッシベーション層１３０、裏面電極層１４０及びアルミニウム局所裏面電界層１５０の相対位置を明確に定義する。
【００２６】
半導体基板１１０は、シリコン基板、例えば単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板又は非晶質シリコン基板であってもよい。一実施例において、半導体基板１１０は、Ｐ型シリコン基板である。一実施例において、半導体基板１１０の正面１１０ａは、粗化表面であり、それにより入射光の反射率を低下させる。
【００２７】
ホウ素裏面電界層１２０は、裏面１１０ｂの下方における半導体基板１１０内に位置する。本実施例において、ホウ素裏面電界層１２０は、自体を貫通する開口１２０ａを有する。勿論、ホウ素裏面電界層１２０は、互いに分離してホウ素裏面電界層１２０を貫通する複数の開口１２０ａを有してもよい。一実施例において、ホウ素裏面電界層１２０は、高温拡散又はイオン注入により形成される。一実施例において、ホウ素裏面電界層１２０のドーパント濃度は、約１０１５原子／ｃｍ３〜約５×１０２２原子／ｃｍ３である。一実施例において、ホウ素裏面電界層１２０の電気抵抗は、約１０Ｏｈｍ／ｓｑ〜約２００Ｏｈｍ／ｓｑである。
【００２８】
パッシベーション層１３０は、ホウ素裏面電界層１２０の上方に位置する。パッシベーション層１３０は、パッシベーション層１３０を貫通する開口１３０ａを有する。勿論、パッシベーション層１３０は、それぞれ分離するとともにパッシベーション層１３０を貫通する複数の開口１３０ａを有してもよい。本実施例において、パッシベーション層１３０の開口１３０ａは、大体ホウ素裏面電界層１２０の開口１２０ａと位置を合わせる。一実施例において、パッシベーション層１３０の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素酸化ケイ素、アルミナ、他の適当な材料又は上記の組み合わせを含む。
【００２９】
一実施例において、パッシベーション層１３０は、第１パッシベーション層１３２及び第２パッシベーション層１３４を含む。第１パッシベーション層１３２がホウ素裏面電界層１２０と接触し、第１パッシベーション層１３２がアルミナ、酸化ケイ素又はそれらの組み合わせを含む。第２パッシベーション層１３４は、第１パッシベーション層１３２の上方に位置し、窒化ケイ素を含む。第１パッシベーション層１３２及び第２パッシベーション層１３４は、それぞれ開口１３２ａ及び開口１３４ａを有してもよく、開口１３２ａ及び開口１３４ａが開口１３０ａを構成する。第２パッシベーション層１３４は、第１パッシベーション層１３２が裏面電極層１４０と接触して変質又は腐食されることを避けるように、第１パッシベーション層１３２を保護することに用いられてもよい。なお、第２パッシベーション層１３４は、光学反射の機能を有してもよく、例えば長波長の光線を反射し戻すことができる。
【００３０】
裏面電極層１４０は、開口１３０ａ内に位置する。本実施例において、裏面電極層１４０は、開口１３０ａ及び開口１２０ａ内に位置する。一実施例において、裏面電極層１４０は、いずれの適当な金属材料、例えばアルミニウムを含む。一実施例において、裏面電極層１４０は、アルミニウムペーストより焼結されてなる。注意すべきなのは、本実施例において、パッシベーション層１３０は、裏面電極層１４０により完全に被覆されていないので、太陽電池に大きい受光面積を持たせ、光線の吸収を増加することができる。
【００３１】
アルミニウム局所裏面電界層１５０が開口１２０ａの下方における半導体基板１１０内に位置するとともに、ホウ素裏面電界層１２０と裏面電極層１４０と接触する。一実施例において、裏面電極層１４０は、アルミニウムを含み、アルミニウムイオンが高温で半導体基板１１０におけるシリコンとアルミニウムシリコン合金を形成して、アルミニウム局所裏面電界層１５０を形成する。一実施例において、アルミニウム局所裏面電界層１５０のドーパント濃度がホウ素裏面電界層１２０のドーパント濃度よりも大きい。一実施例において、アルミニウム局所裏面電界層１５０のドーパント濃度は、約１０１５原子／ｃｍ３〜約５×１０２２原子／ｃｍ３である。
【００３２】
本文において、半導体基板１１０の正面１１０ａの半導体基板１１０に向かっている側が正面１１０ａの下方と定義され、半導体基板１１０の正面１１０ａの半導体基板１１０と反対する側が正面１１０ａの上方と定義される。一実施例において、太陽電池は、第１ドープ層１６２、第２ドープ層１６４及び正面電極層１７０を更に含む。第１ドープ層１６２は、正面１１０ａの下方における半導体基板１１０内に位置する。第２ドープ層１６４は、正面１１０ａの下方における半導体基板１１０内に位置するとともに、第１ドープ層１６２と隣接する。第１ドープ層１６２と第２ドープ層１６４の導電型は、同じである。一実施例において、第１ドープ層１６２及び第２ドープ層１６４の導電型と半導体基板１１０の導電型が反対である。一実施例において、正面電極層１７０は、いずれの適当な金属材料、例えば銀を含む。一実施例において、正面電極層１７０は、銀ペーストにより焼結されてなる。
【００３３】
一実施例において、第２ドープ層１６４のドーパント濃度は、第１ドープ層１６２のドーパント濃度よりも大きい。一実施例において、第１ドープ層１６２のドーパント濃度は、約１０１５原子／ｃｍ３〜約５×１０２２原子／ｃｍ３である。一実施例において、第２ドープ層１６４のドーパント濃度は、約１０１５原子／ｃｍ３〜約５×１０２２原子／ｃｍ３である。一実施例において、第１ドープ層１６２の電気抵抗は、約１０Ｏｈｍ／ｓｑ〜約２００Ｏｈｍ／ｓｑである。一実施例において、第２ドープ層１６４の電気抵抗は、約１０Ｏｈｍ／ｓｑ〜約２００Ｏｈｍ／ｓｑである。第２ドープ層１６４の電気抵抗が第１ドープ層１６２よりも低いので、正面電極層１７０は、第２ドープ層１６４と接触することにより、接触電気抵抗を低下させることができる。
【００３４】
一実施例において、太陽電池は、第１ドープ層１６２及び第２ドープ層１６４の上方に設置された反射防止層１８０を更に含み、それにより入射光の反射率を低下させる。一実施例において、反射防止層１８０の材料は、窒化ケイ素を含む。
【００３５】
図２は、本発明の別の実施例による太陽電池の断面模式図である。図２と図１の差異は、図２の太陽電池の裏面電極層１４０が更にパッシベーション層１３０を被覆することにある。換言すれば、裏面電極層１４０は、全面的にパッシベーション層１３０を被覆する。
【００３６】
以下、上記太陽電池を製造する多種の方法を説明する。図３Ａ〜３Ｆは、本発明の一実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。まず、図３Ａに示すように、対向に設置された正面１１０ａ及び裏面１１０ｂを有する半導体基板１１０を提供する。
【００３７】
その後、図３Ｂに示すように、ホウ素を拡散又はイオン注入により裏面１１０ｂの下方における半導体基板１１０内に入れて、ホウ素裏面電界層１２０を形成する。ホウ素を拡散させ又はイオン注入する前に、ホウ素が正面１１０ａの下方における半導体基板１１０内に進入することを避けるように、先に正面１１０ａを被覆するマスク（未図示）を形成してもよい。ホウ素裏面電界層１２０を形成した後、それに従って形成されたホウケイ酸ガラス（未図示）及びマスクを除去してもよい。
【００３８】
図３Ｃに示すように、正面１１０ａに対して粗化プロセスを行い、その後、ドープ層１６０を正面１１０ａの下方における半導体基板１１０内に形成する。より具体的には、粗化プロセスを行う前に、ホウ素裏面電界層１２０を保護するように、先に裏面１１０ｂを被覆するマスク（未図示）を形成してもよい。その後、粗化プロセスを行うことにより、粗い正面１１０ａを形成する。更にドーパントを正面１１０ａの下方における半導体基板１１０内に拡散させてドープ層１６０を形成する。ドーパントは、例えばリン又は他の適当なドーパントであってもよい。
【００３９】
図３Ｄに示すように、パッシベーション層１３０をホウ素裏面電界層１２０の上方に形成する。本実施例において、ホウ素裏面電界層１２０の上方に、順次に第１パッシベーション層１３２及び第２パッシベーション層１３４を形成する。一実施例において、第１パッシベーション層１３２がアルミナ、酸化ケイ素又はそれらの組み合わせを含み、第２パッシベーション層１３４が窒化ケイ素を含むが、これに限定されたものではない。第１パッシベーション層１３２及び第２パッシベーション層１３４は、化学蒸着により形成されてもよい。また、反射防止層１８０をドープ層１６０の上方に形成することにより、入射光の反射率を低下させることができる。一実施例において、反射防止層１８０の材料は、窒化ケイ素を含む。
【００４０】
図３Ｅに示すように、パッシベーション層１３０を貫通する開口Ｏを形成する。より具体的には、開口Ｏは、第１パッシベーション層１３２、第２パッシベーション層１３４及びホウ素裏面電界層１２０を貫通する。例えばレーザー又は他の適当な方法で開口Ｏを形成してもよい。
【００４１】
図３Ｆに示すように、アルミニウムペースト１４２を開口Ｏ内に設置する。アルミニウムペースト１４２の形成の前又は後、銀ペースト１７２を反射防止層１８０に形成してもよい。最後に、焼結工程を行い、アルミニウムペースト１４２と銀ペースト１７２とを焼結して、それにより、図２に示すようなアルミニウム局所裏面電界層１５０、裏面電極層１４０及び正面電極層１７０を形成して、アルミニウム局所裏面電界層１５０が開口１３０ａ、１２０ａの下方における半導体基板１１０内に位置する。
【００４２】
図４Ａ〜４Ｆは、本発明の一実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。まず、図４Ａに示すように、対向に設置された正面１１０ａ及び裏面１１０ｂを有する半導体基板１１０を提供する。
【００４３】
その後、図４Ｂに示すように、正面１１０ａを粗化プロセスし、更にホウ素ソース層（ｂｏｒｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ  ｌａｙｅｒ）ＢＳＬを半導体基板１１０の裏面１１０ｂの上方に形成する。一実施例において、ホウ素ソース層ＢＳＬは、ホウ素ペースト、ホウケイ酸ガラス又はそれらの組み合わせを含む。ホウ素ペーストは、コーティング又は印刷により形成されてもよい。ホウケイ酸ガラスは、化学蒸着、例えば常圧化学蒸着（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＰＣＶＤ）により形成されてもよい。
【００４４】
次に、図４Ｂ〜４Ｃに示すように、ホウ素ソース層ＢＳＬのホウ素を裏面１１０ｂの下方における半導体基板１１０内に拡散させて、ホウ素裏面電界層１２０を裏面１１０ｂの下方における半導体基板１１０内に形成する。ホウ素裏面電界層１２０を形成した後、ホウ素ソース層ＢＳＬを除去する。一実施例において、ホウ素ソース層ＢＳＬのホウ素を裏面１１０ｂの下方における半導体基板１１０内に拡散させる工程と、リンを正面１１０ａの下方における半導体基板１１０内に拡散させてドープ層１６０を形成する工程とは、同一回の熱処理プロセスにおいて行われる。このように、プロセス工程を減少することができる。具体的には、図４Ｂに示すような構造を高温炉管に置き、更に塩化ホスホリル（ＰＯＣl３）と酸素を導入し、それにより、正面１１０ａの下方における半導体基板１１０内にドープ層１６０を形成し、裏面１１０ｂの下方における半導体基板１１０内にホウ素裏面電界層１２０を形成する。最後にホウ素ソース層ＢＳＬ、及びリンを拡散させる際発生するリンシリコンガラス（未図示）を除去する。
【００４５】
図４Ｄに示すように、パッシベーション層１３０をホウ素裏面電界層１２０の上方に形成する。本実施例において、順次に第１パッシベーション層１３２及び第２パッシベーション層１３４をホウ素裏面電界層１２０の上方に形成する。また、入射光の反射率を低下させるように、反射防止層１８０をドープ層１６０の上方に形成してもよい。一実施例において、反射防止層１８０は、窒化ケイ素を含む。
【００４６】
図４Ｅに示すように、パッシベーション層１３０を貫通する開口Ｏを形成する。より具体的には、開口Ｏは、第１パッシベーション層１３２、第２パッシベーション層１３４及びホウ素裏面電界層１２０を貫通する。例えばレーザー又は他の適当な方法で開口Ｏを形成してもよい。
【００４７】
図４Ｆに示すように、アルミニウムペースト１４２を開口Ｏ内に設置する。銀ペースト１７２を反射防止層１８０に形成してもよい。最後に、焼結工程を行い、アルミニウムペースト１４２と銀ペースト１７２を焼結することにより、図２に示すようなアルミニウム局所裏面電界層１５０、裏面電極層１４０及び正面電極層１７０を形成して、アルミニウム局所裏面電界層１５０が開口１３０ａ、１２０ａの下方における半導体基板１１０内に位置する。
【００４８】
図５Ａ〜５Ｆは、本発明の一実施例による太陽電池の製造方法の各プロセス段階の模式図である。まず、図５Ａに示すように、対向に設置された正面１１０ａ及び裏面１１０ｂを有する半導体基板１１０を提供する。
【００４９】
その後、図５Ｂに示すように、正面１１０ａに粗化プロセスを行い、更にドープ層１６０を正面１１０ａの下方における半導体基板１１０内に形成する。例えば高温拡散により、ドーパントを正面１１０ａの下方における半導体基板１１０内に拡散させて、ドープ層１６０を形成する。
【００５０】
図５Ｃに示すように、ホウ素含有パッシベーション材料層（ｂｏｒｏｎ-ｃｏｎｔａｉｎｅｄ  ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）ＢＰＬを半導体基板１１０の裏面１１０ｂの上方に形成し、その後、第２パッシベーション層１３４をホウ素含有パッシベーション材料層ＢＰＬの上方に形成する。ホウ素含有パッシベーション材料層ＢＰＬは、ホウ素及びパッシベーション材料を含む。一実施例において、コーティングプロセス、例えばスプレー塗布（ｓｐｒａｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）により、ホウ素含有パッシベーション材料層ＢＰＬを裏面１１０ｂの上方に形成する。一実施例において、パッシベーション材料は、アルミナ、酸化ケイ素、窒素酸化ケイ素又はそれらの組み合わせを含むが、これに限定されたものではない。一実施例において、第２パッシベーション層１３４は、窒化ケイ素を含む。また、入射光の反射率を低下させるように、反射防止層１８０をドープ層１６０の上方に形成してもよい。
【００５１】
図５Ｄに示すように、第２パッシベーション層１３４及びホウ素含有パッシベーション材料層ＢＰＬを貫通する開口Ｏを形成する。例えばレーザー又は他の適当な方法で開口Ｏを形成してもよい。
【００５２】
図５Ｅに示すように、アルミニウムペースト１４２を開口Ｏ内に設置する。銀ペースト１７２を反射防止層１８０に形成してもよい。その後、焼結工程を行い、アルミニウムペースト１４２と銀ペースト１７２を焼結して、図５Ｆに示すようなアルミニウム局所裏面電界層１５０、裏面電極層１４０及び正面電極層１７０を形成して、アルミニウム局所裏面電界層１５０が開口Ｏの下方における半導体基板１１０内に位置する。注意すべきことは、アルミニウムペースト１４２と銀ペースト１７２を焼結する際、図５Ｅに示すようなホウ素含有パッシベーション材料層ＢＰＬのホウ素が裏面１１０ｂの下方における半導体基板１１０内に拡散して、図５Ｆに示すホウ素裏面電界層１２０を形成する。ホウ素含有パッシベーション材料層ＢＰＬのホウ素が放出された後、図５Ｆに示すような第１パッシベーション層１３２を形成する。即ち、本実施例において、別にホウ素含有パッシベーション材料層ＢＰＬを除去する必要がないので、プロセス工程を減少することができる。
【００５３】
以上から分かるように、本発明の製造方法は、いずれも半導体プロセスのフォトリソエッチング技術を応用することなく、ホウ素裏面電界層及びアルミニウム局所裏面電界層を製造することができる。このため、フォトリソエッチング技術を応用して太陽電池を形成する製造方法に対して、本発明の製造方法は、大幅にプロセスのコストを低下させることができ、極めて実用性を有する。
【００５４】
本発明を実施形態で前述の通り開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
【符号の説明】
【００５５】
１１０  半導体基板
１１０ａ  正面
１１０ｂ  裏面
１２０  ホウ素裏面電界層
１２０ａ  開口
１３０  パッシベーション層
１３０ａ  開口
１３２  第１パッシベーション層
１３２ａ  開口
１３４  第２パッシベーション層
１３４ａ  開口
１４０  裏面電極層
１４２  アルミニウムペースト
１５０  アルミニウム局所裏面電界層
１６０  ドープ層
１６２  第１ドープ層
１６４  第２ドープ層
１７０  正面電極層
１７２  銀ペースト
１８０  反射防止層
ＢＰＬ  ホウ素含有パッシベーション材料層
ＢＳＬ  ホウ素ソース層
Ｏ  開口
【図１】
2016086149.tif 000003
【図２】
2016086149.tif 000004
【図３Ａ】
2016086149.tif 000005
【図３Ｂ】
2016086149.tif 000006
【図３Ｃ】
2016086149.tif 000007
【図３Ｄ】
2016086149.tif 000008
【図３Ｅ】
2016086149.tif 000009
【図３Ｆ】
2016086149.tif 000010
【図４Ａ】
2016086149.tif 000011
【図４Ｂ】
2016086149.tif 000012
【図４Ｃ】
2016086149.tif 000013
【図４Ｄ】
2016086149.tif 000014
【図４Ｅ】
2016086149.tif 000015
【図４Ｆ】
2016086149.tif 000016
【図５Ａ】
2016086149.tif 000017
【図５Ｂ】
2016086149.tif 000018
【図５Ｃ】
2016086149.tif 000019
【図５Ｄ】
2016086149.tif 000020
【図５Ｅ】
2016086149.tif 000021
【図５Ｆ】
2016086149.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月4日(2016.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向に設置された正面及び裏面を有する半導体基板を提供することと、
ホウ素裏面電界層を前記裏面の下方における前記半導体基板内に形成することと、
パッシベーション層を前記ホウ素裏面電界層の上方に形成することと、
前記パッシベーション層を貫通する開口を形成することと、
アルミニウムペーストを前記開口内に設置することと、
前記アルミニウムペーストを焼結して、アルミニウム局所裏面電界層を前記開口の下方における前記半導体基板内に形成することと、
を含む太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記ホウ素裏面電界層を前記裏面の下方における前記半導体基板内に形成する工程は、拡散又はイオン注入により、ホウ素を前記裏面の下方における前記半導体基板内に入れる請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記ホウ素裏面電界層を前記裏面の下方における前記半導体基板内に形成する工程は、
ホウ素及びパッシベーション材料を含むホウ素含有パッシベーション材料層を前記半導体基板の前記裏面の上方に形成することと、
前記ホウ素含有パッシベーション材料層の前記ホウ素を前記裏面の下方における前記半導体基板内に拡散させて、前記ホウ素裏面電界層を形成することと、
を備える請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記ホウ素含有パッシベーション材料層の前記ホウ素を前記裏面の下方における前記半導体基板内に拡散させる工程と前記アルミニウムペーストを焼結する工程とは、同時に行われる請求項３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記ホウ素裏面電界層を前記裏面の下方における前記半導体基板内に形成する工程は、
ホウ素ソース層を前記半導体基板の前記裏面の上方に形成することと、
前記ホウ素ソース層のホウ素を前記裏面の下方における前記半導体基板内に拡散させて、前記ホウ素裏面電界層を形成することと、
前記ホウ素ソース層を除去することと、
を含む請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記ホウ素ソース層は、ホウ素ペースト、ホウケイ酸ガラス又はそれらの組み合わせを含む請求項５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
リンを前記正面の下方における前記半導体基板内に拡散させることを更に含む請求項５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記ホウ素ソース層の前記ホウ素を前記裏面の下方における前記半導体基板内に拡散させる工程と、前記リンを前記正面の下方における前記半導体基板内に拡散させる工程とは、同一回の熱処理プロセスにおいて行われる請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、シリコン系太陽電池の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
シリコン系半導体太陽電池は、一般的に、全面にアルミニウム裏面電界層（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｉｅｌｄ；ＢＳＦ）を有する。しかしながら、このようなシリコン系太陽電池のアルミニウム裏面電界層は、再結合速度が速すぎて、電池変換効率の低下を引き起こす。この問題を解決するために、局所裏面電界層を有するシリコン系太陽電池が開発された。しかし、このようなシリコン系太陽電池は、裏面導電率が悪い。このため、現在、上記の問題を改善するための新規の太陽電池の製造方法が望まれている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明の目的は、上記の問題を改善するための新規の太陽電池の製造方法を提供することにある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、対向に設置された正面及び裏面を有する半導体基板を提供することと、ホウ素裏面電界層を裏面の下方における半導体基板内に形成することと、パッシベーション層をホウ素裏面電界層の上方に形成することと、パッシベーション層を貫通する開口を形成することと、アルミニウムペーストを開口内に設置することと、アルミニウムペーストを焼結して、アルミニウム局所裏面電界層を開口の下方における半導体基板内に形成することと、を含む太陽電池の製造方法を提供する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明は、ホウ素裏面電界層、アルミニウム局所裏面電界層及びパッシベーション層を含む太陽電池の製造方法である。ホウ素裏面電界層及びアルミニウム局所裏面電界層は、裏面導電率を向上させるとともにキャリアの収集効率を効果的に増加させることができる。パッシベーション層は、裏面パッシベーション効果を向上させることができ、更に太陽電池の電池変換効率を向上させることができる。