n型扩散层形成组合物、n型扩散层的制造方法和太阳能电池元件的制造方法
【专利说明】η型扩散层形成组合物、η型扩散层的制造方法和太阳能电池元件的制造方法
[0001 ] 本发明是申请号为201180020190.8的专利申请的分案申请，母案申请日为2011年4月22日，母案发明名称同上。
技术领域
[0002]本发明涉及太阳能电池元件的η型扩散层形成组合物、η型扩散层的制造方法和太阳能电池元件的制造方法，更详细地说，涉及能够在作为半导体基板的硅基板的特定的部分形成η型扩散层的技术。
【背景技术】
[0003]对以往的硅太阳能电池元件的制造工序进行说明。
[0004]首先，为了促进光封闭效果实现高效率化，准备形成了纹理结构的P型硅基板，接着在氧氯化磷(POCl3)、氮气、氧气的混合气体气氛中在800?900°C下进行数十分钟的处理，在基板上均匀地形成η型扩散层。对于该以往的方法，由于使用混合气体进行磷的扩散，因此不仅表面而且在侧面、背面也形成η型扩散层。因此，用于将侧面的η型扩散层除去的侧蚀刻工序是必要的。此外，背面的η型扩散层必须变换为P+型扩散层，在背面的η型扩散层上赋予铝糊剂，通过铝的扩散，从η型扩散层变换为P+型扩散层。
[0005]另一方面，在半导体的制造领域中，例如日本特开2002-75894号公报中公开那样，提出了通过含有五氧化磷(P2O5)或磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等磷酸盐的溶液的涂布来形成η型扩散层的方法。但是，由于在该方法中使用溶液，与使用上述混合气体的气相反应法同样地，在侧面和背面也形成磷的扩散，以及不仅表面而且在侧面、背面也形成η型扩散层O
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]如上所述，η型扩散层形成时，对于使用了氧氯化磷的气相反应，不仅在本来需要η型扩散层的一面(通常为受光面、表面)，而且在另一面(非受光面、背面)、侧面也形成η型扩散层。此外，对于涂布含有磷酸盐的溶液并使其热扩散的方法，与气相反应法同样地，在表面以外也形成η型扩散层。因此，为了作为元件具有ρη结结构，在侧面必须进行蚀刻，在背面必须将η型扩散层变换为P型扩散层。一般地，在背面涂布作为第13族元素的铝的糊剂，进行烧成，将η型扩散层变换为P型扩散层。
[0008]本发明鉴于以上的以往的问题而研发的，其课题在于提供η型扩散层形成组合物、η型扩散层的制造方法和太阳能电池元件的制造方法，该η型扩散层形成组合物在使用了硅基板的太阳能电池元件的制造工序中，能够在没有形成不需要的η型扩散层的情况下，在特定的部分形成η型扩散层，在具有由此得到的η型扩散层的基板中载流子的寿命没有大幅度降低。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]解决上述课题的手段如下所述。
[0011]<1> 一种η型扩散层形成组合物，其含有:含给体元素，且寿命扼杀剂元素的总量为100ppm以下的玻璃粉末；和分散介质。
[0012]<2>上述〈1>所述的η型扩散层形成组合物，其中，所述给体元素为从P(磷)和Sb(锑)中选择的至少I种。
[0013]<3>上述〈1>或〈2>所述的η型扩散层形成组合物，其中，含所述给体元素的玻璃粉末含有从PA、P2O5和Sb2O3中选择的至少I种的含有给体元素的物质和从Si02、K20、Na20、Li2O, BaO, SrO, CaO、MgO, BeO、ZnO, PbO、CdO, SnO, ZrOjP MoO 3 中选择的至少 I 种的玻璃成分物质。
[0014]<4>上述〈1>?〈3>中的任一项所述的η型扩散层形成组合物，其中，还含与所述玻璃粉末反应而结晶化的金属元素。
[0015]<5>上述〈4>所述的η型扩散层形成组合物，其中，与所述玻璃粉末反应而结晶化的所述金属元素为从Ag(银)、Si(硅)和Zn(锌)中选择的至少I种。
[0016]<6>上述<1>?<5>中的任一项所述的η型扩散层形成组合物，其中，所述寿命扼杀剂元素为从Fe (铁)、Cu(铜)、Ni (镍)、Mn(锰)、Cr (铬)、W(钨)和Au(金)中选择的至少I种。
[0017]<7> 一种η型扩散层的制造方法，其具有:涂布上述〈1>?〈6>中的任一项所述的η型扩散层形成组合物的工序；和实施热扩散处理的工序。
[0018]〈8>—种太阳能电池元件的制造方法，其具有:在半导体基板上涂布上述〈1>?<6>中的任一项所述的η型扩散层形成组合物的工序；实施热扩散处理，形成η型扩散层的工序；和在已形成的所述η型扩散层上形成电极的工序。
[0019]发明的效果
[0020]根据本发明，在使用了硅基板的太阳能电池元件的制造工序中，能够在没有形成不需要的η型扩散层的情况下在特定的部分形成η型扩散层，形成了 η型扩散层的基板中的载流子的寿命没有大幅度地降低。
【附图说明】
[0021]图1为示意性地表示本发明的太阳能电池元件的制造工序的一例的剖面图。
[0022]图2Α为从表面观察太阳能电池元件的俯视图。
[0023]图2Β为将图2Α的一部分放大表示的立体图。
【具体实施方式】
[0024]首先，对本发明的η型扩散层形成组合物进行说明，其次，对使用η型扩散层形成组合物的η型扩散层和太阳能电池元件的制造方法进行说明。
[0025]需要说明的是，本说明书中“工序”的用语不仅是指独立的工序，即使在与其他工序不能明确地区分的情况下如果能实现该工序的所期望的作用的情况，则也包含在本用语中。
[0026]此外，本说明书中“?”，表示包含其前后记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。
[0027]此外，本说明书中提及组合物中的各成分的量的情况下，在组合物中存在多种与各成分相当的物质的情况下，只要无特别说明，则意味着组合物中存在的该多种物质的合计量。
[0028]本发明的η型扩散层形成组合物含有:至少含给体元素且寿命扼杀剂元素的总量为100ppm以下的玻璃粉末(以下有时简称为“玻璃粉末”)和分散介质，进而考虑涂布性等，可根据需要含有其他的添加剂。
[0029]其中，所谓η型扩散层形成组合物，是指如下材料:含有给体元素，例如，通过在硅基板涂布后进行热扩散处理(烧成)，从而能够使该给体元素热扩散，形成η型扩散层的材料。通过使用本发明的η型扩散层形成组合物，从而只在赋予了 η型扩散层形成组合物的所需的部位形成η型扩散层，在没有赋予η型扩散层形成组合物的背面、侧面不会形成不需要的η型扩散层。
[0030]因此，如果应用本发明的η型扩散层形成组合物，则以往广泛采用的气相反应法中必需的侧蚀刻工序变得不需要，使工序变得简单。此外，将在背面形成的η型扩散层变换为P+型扩散层的工序也变得不需要。因此，对背面的P +型扩散层的形成方法，背面电极的材质、形状和厚度没有限制，应用的制造方法、材质、形状的选择范围变宽。此外，详细情况将后述，因背面电极的厚度而造成在硅基板内产生内部应力的情况得到抑制，硅基板的翘曲也得以抑制。
[0031]此外，本发明的η型扩散层形成组合物，由于其中所含的玻璃粉末中的寿命扼杀剂元素的总量为100ppm以下，因此形成了 η型扩散层的基板中的载流子的寿命不会大幅度降低。寿命扼杀剂元素的详细情况将后述。
[0032]需要说明的是，本发明的η型扩散层形成组合物中含有的玻璃粉末通过烧成而熔融，在η型扩散层上形成玻璃层。但是，在以往的气相反应法、涂布含有磷酸盐的溶液的方法中也在η型扩散层上形成了玻璃层。因此，本发明中生成的玻璃层与以往的方法同样地，能够采用蚀刻除去。因此，本发明的η型扩散层形成组合物与以往的方法相比，没有产生不需要的生成物，也没有使工序增加。
[0033]此外，玻璃粉末中的给体成分在烧成中也难以挥散，因此由于挥散气体的发生而造成使η型扩散层不仅在表面形成而且甚至在背面、侧面也形成的情况得以抑制。
[0034]作为其理由，认为是给体成分与玻璃粉末中的元素结合，或者进入玻璃中，因此难以挥散。
[0035]这样，本发明的η型扩散层形成组合物，能够在所需的部位形成所需的浓度的η型扩散层，因此能够形成η型掺杂剂浓度高的选择性区域。另一方面，采用作为η型扩散层的一般的方法的气相反应法、使用含有磷酸盐的溶液的方法，一般难以形成η型掺杂剂浓度高的选择性区域。
[0036]对本发明涉及的含有给体元素的玻璃粉末，详细地说明。
[0037]所谓给体元素，是指通过在硅基板中掺杂而能够形成η型扩散层的元素。作为给体元素，能够使用第15族的元素，可列举例如P(磷)、Sb(锑)、Bi (铋)和As(砷)等。从安全性、玻璃化的容易性等的观点出发，优选P或Sb。
[0038]作为用于将给体元素导入玻璃粉末的含有给体元素的物质，可列举Ρ203、Ρ205、Sb2O3' Bi2O3和As 203，优选使用从P203、P2O5和Sb 203中选择的至少I种。
[0039]此外，对于玻璃粉末，通过根据需要调节成分比率，能够控制熔融温度、软化点、玻璃化转变温度、化学耐久性等。优选还含有以下所述的成分。
[0040]作为玻璃成分物质，可列举Si02、K20、Na20、Li20、Ba0、Sr0、Ca0、Mg0、Be0、Zn0、Pb0、CdO、V2O5、SnO、ZrO2、MoO3、La2O3、Nb2O5、Ta2O5、Y2O3、Ti02、ZrO2、GeO2、TeO2和 Lu 203等，优选使用从 S12、K2O, Na2O, Li20、BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, SnO, ZrO2^P MoO 3中选择的至少I种。
[0041]作为含给体元素的玻璃粉末的具体例，可列举含上述含有给体元素的物质和上述玻璃成分物质这两者的体系，可列举P2o5-s12€ (按含有给体元素的物质-玻璃成分物质的顺序记载，下同)、ρ205-κ20 系、P2O5-Na2O 系、P2O5-Li2O 系、P