专利名称：太阳能电池的制造方法
太阳能电池的制造方法技术区域本发明涉及背面接合型的太阳能电池的制造方法。
背景技术：
太阳能电池，由于能够将绿色且取之不尽地供给的太阳光直接转换为电力，因此作为新能源被寄予期待。在现有技术中提案有基板的背面上具备多个P侧电极和多个η侧电极，即所谓的背面接合型的太阳能电池(例如参照专利文献1)。专利文献1中所记载的太阳能电池由以下方法制造。首先，清洗基板的背面。然后在基板的背面设置规定图案的第一掩膜，依次形成i型半导体层、P型半导体层和P侧电极。然后除去第一掩膜，以从基板的背面上至P侧电极上的方式依次形成i型半导体层和 η型半导体层。然后在η型半导体层上设置第二掩膜，形成η侧电极。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2005-101151号公报(第
段，图2)
发明内容
此处，为了抑制在基板背面的载流子的复合，优选在依次形成i型半导体层和η型半导体层之前，在基板的背面之中设置有第一掩膜的区域实施清洗处理。但是，当在P侧电极形成后进行例如湿式蚀刻处理这样的清洗处理时，因被离子化的P侧电极的构成物质而导致基板的背面被污染。另外，如果在P侧电极形成前进行清洗处理，在P侧电极形成时，导致基板的背面被P侧电极的构成物质污染。因此，在专利文献1所记载的方法中，充分抑制基板背面的载流子的复合是困难的。本发明是鉴于上述状况而完成的，本发明的目的在于提供能够抑制载流子的复合的太阳能电池的制造方法。本发明的特征的太阳能电池的制造方法的要旨是，具备在半导体基板的一个主面的第一区域上，形成具有第一导电型的第一半导体层的工序A ；清洗上述一个主面的第二区域的工序B ；和从上述一个主面的上述第二区域上至上述第一半导体层上，形成具有第二导电型的第二半导体层的工序C。根据本发明的特征的太阳能电池的制造方法，能够在清洗一个主面之中的第二区域上之后，在第二区域上形成第二半导体层。由此在半导体基板的一个主面与第二半导体层的界面能够抑制载流子的复合。在本发明的特征的太阳能电池的制造方法中，上述工序A含有在上述一个主面的大致整个面，形成具有上述第一导电型的第三半导体层的工序；用抗蚀剂膜覆盖在上述第三半导体层之中形成在上述第一区域上的部分的工序；除去在上述第三半导体层之中从上述抗蚀剂膜露出的部分的工序；和除去上述抗蚀剂膜的工序。
在本发明的特征的太阳能电池的制造方法中，可以在上述工序A和上述工序B之间，还具备在上述第一半导体层上形成复合层的工序，在上述工序C中，从上述第二区域上至上述复合层上，形成上述第二半导体层。在本发明的特征的太阳能电池的制造方法中，上述半导体基板可以具有第一导电型。在本发明的特征的太阳能电池的制造方法中，上述复合层是具有第一导电型的半导体层，上述半导体层含有的第一导电型的杂质的量，比上述第一半导体层含有的第一导电型的杂质的量多。在本发明的特征的太阳能电池的制造方法中，上述复合层可以是将异种元素混入上述第一半导体层而形成的层。在本发明的特征的太阳能电池的制造方法中，上述复合层，可以是微晶半导体层， 上述第一半导体层和上述第二半导体层是非晶质半导体层。在本发明的特征的太阳能电池的制造方法中，上述复合层的厚度可以为1 IOnm0根据本发明，能够提供能抑制载流子的复合的太阳能电池的制造方法。
[图1]图1是涉及本发明第一实施方式的太阳能电池100的背面侧的平面图。[图2]图2是图1的A-A线的扩大截面图。[图3]图3是用于说明本发明的第一实施方式的太阳能电池10的制造方法的附图。[图4]图4是用于说明本发明的第一实施方式的太阳能电池10的制造方法的附图。[图5]图5是用于说明本发明的第一实施方式的太阳能电池10的制造方法的附图。[图6]图6是用于说明本发明的第一实施方式的太阳能电池10的制造方法的附图。[图7]图7是用于说明本发明的第二实施方式的太阳能电池100的扩大截面图。[图8]图8是用于说明本发明的第二实施方式的太阳能电池10的制造方法的附图。[图9]图9是用于说明本发明的第二实施方式的太阳能电池10的制造方法的附图。[图10]图10是用于说明本发明的第二实施方式的太阳能电池10的制造方法的附图。[图11]图11是用于说明本发明的第二实施方式的太阳能电池10的制造方法的附图。
具体实施例方式在下面使用附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，对相同或类似的部分，附加相同或类似的符号。附图是示意图，应当留意各尺寸的比例等与现实情况不同。因此，对于具体的尺寸等，应当参考以下说明进行判断。另外在附图相互之间当然也包含相互间的尺寸关系、比例不同的部分。[第一实施方式](太阳能电池的结构)对于本发明的第一实施方式的太阳能电池的结构，参照图1和图2进行说明。图 1是本发明第一实施方式的太阳能电池100的背面侧的平面图。图2是图1的A-A线的扩大截面图。如图1和图2所示，太阳能电池100具备n型结晶硅基板IOrui型非晶质半导体层lli、P型非晶质半导体层lip、i型非晶质半导体层12i、η型非晶质半导体层12η、ρ侧电极20ρ和η侧电极20η。η型结晶硅基板10η，由薄板状的单结晶硅或多结晶硅构成。η型结晶硅基板IOn 具有接受太阳光的受光面，和在受光面的相反侧设置的背面。η型结晶硅基板10η，由于在受光面受光而生成光生载流子。光生载流子是光被η型结晶硅基板IOn吸收而生成的空穴和电子。并且，虽然未图示但应留意在η型结晶硅基板IOn的受光面中没有形成遮蔽光的入射的结构体(例如电极等)，能够在受光面的整个面受光。i型非晶质半导体层lli，沿第一方向形成在η型结晶硅基板IOn的背面上。i型非晶质半导体层Ili以不必积极地导入杂质的方式形成。i型非晶质半导体Ili的厚度为不在实质上对发电起作用的程度、例如数A 250A左右。ρ型非晶质半导体层Ilp沿第一方向形成在i型非晶质半导体层Ili上。P型非晶质半导体层Ilp具有P型的导电型。P型非晶质半导体层Ilp的厚度例如为IOnm左右。并且，虽然不形成i型非晶质半导体层Ili也可以，但是根据在η型结晶硅基板 IOn上依次形成i型非晶质半导体层Ili和ρ型非晶质半导体层Ilp的结构(所谓的“HIT 结构”)，由于能够改善pn结特性而作为优选。i型非晶质半导体层12i，以从η型结晶硅基板IOn的背面上至ρ型非晶质半导体层Ilp上的方式形成。在第一实施方式中，i型非晶质半导体层12i以覆盖η型结晶硅基板IOn的背面的大致整个面的方式形成。i型非晶质半导体层12i以不必积极地导入杂质的方式形成。i型非晶质半导体层12i的厚度例如为数A 250A左右。η型非晶质半导体层12η形成在i型非晶质半导体层12i上。在第一实施方式中， η型非晶质半导体层12η以覆盖i型非晶质半导体层12i的方式形成。η型非晶质半导体层12η具有与ρ型非晶质半导体层Ilp不同的η型的导电型。η型非晶质半导体层12η的厚度例如为IOnm左右。并且，根据在η型结晶硅基板IOn上形成η型非晶质半导体层12η的结构(所谓的“BSF结构”)，能够抑制在η型结晶硅基板IOn的背面与非晶质半导体层的界面中的少数载流子的复合。并且，根据在η型结晶硅基板IOn的背面与η型非晶质半导体层12η之间插入(存在)薄的i型非晶质半导体层12i的结构，能够改善η型结晶硅基板IOn的背面与η型非晶质半导体层12η之间的特性。此处，i型非晶质半导体层lli、i型非晶质半导体层12i、p型非晶质半导体层Ilp和η型非晶质半导体层12η，分别能够由含有硅的非晶质半导体构成。作为这样的非晶质半导体，虽然能够例举非晶质硅、非晶质碳化硅、或非晶质硅锗(〉U 二 > 7 二々Λ ) 等，但不仅限于此，也可以使用其它的非晶质半导体。另外，i型非晶质半导体层lli、i型非晶质半导体层12i、p型非晶质半导体层Ilp和η型非晶质半导体层12η，可以各自由1种非晶质半导体构成，另外也可以由2种以上非晶质半导体组合而成。ρ侧电极20ρ是收集载流子的集电极。ρ侧电极20ρ隔着i型非晶质半导体层12i 和η型非晶质半导体层12η，形成在ρ型非晶质半导体层Ilp上。因此，ρ侧电极20ρ沿着第一方向形成为线状。η侧电极20η是收集载流子的集电极。η侧电极20η隔着i型非晶质半导体层12i 和η型非晶质半导体层12η，形成在η型结晶硅基板IOn的背面上。因此，η侧电极20η在一个P侧电极20ρ与其它的ρ侧电极20ρ之间，沿着第一方向形成为线状。并且，ρ侧电极20ρ和η侧电极20η，可以是单层结构，也可以是多层的叠层结构。 另外，在叠层结构的情况下，在η型非晶质半导体层12η侧可以设置透明导电层。作为透明导电层，例如能够使用氧化铟、氧化锡或氧化锌等的透明导电性氧化物。另外，ρ侧电极20ρ和η侧电极20η，也可以分别以覆盖ρ型非晶质半导体层Ilp 或η型非晶质半导体层12η的大致整个面的方式形成。由此，即使在ρ型非晶质半导体层 Ilp或η型非晶质半导体层12η的片电阻(〉一卜抵抗)没有那么小的情况下，也能够通过 P侧电极20ρ和η侧电极20η收集足够的载流子。(太阳能电池的制造方法)下面，对于太阳能电池100的制造方法，参照太阳能电池100的截面图进行说明。首先，如图3所示，使用CVD (化学汽相淀积)法，在η型结晶硅基板IOn的背面的整个面，依次形成i型非晶质半导体层Iii和P型非晶质半导体层lip。然后，如图4所示，在ρ型非晶质半导体层Ilp上，以规定的图案涂敷抗蚀剂膜30。 规定的图案对应于形成有P侧电极20p的区域，例如，以图1的点划线为基准而设定。接着，通过实施湿式蚀刻处理，除去i型非晶质半导体层Ili和P型非晶质半导体层Ilp之中从抗蚀剂膜30露出的露出区域Rl。由此，i型非晶质半导体层Ili和ρ型非晶质半导体层 IlP被图案化。然后，如图5所示，除去抗蚀剂膜30后，通过实施湿式蚀刻处理和氢等离子体处理，清洗η型结晶硅基板IOn的背面之中露出的露出区域R2。并且，在此情况下，优选使在 P型非晶质半导体层IlP的表面实施湿式蚀刻处理和氢等离子体处理的程度减小。然后，如图6所示，使用CVD法，从η型结晶硅基板IOn的背面上至ρ型非晶质半导体层Ilp上，依次形成i型非晶质半导体层12i和η型非晶质半导体层12η。然后，使用CVD法、溅射法、蒸镀法、电镀法或印刷法等，在η型非晶质半导体层12η 上以规定图案形成P侧电极20ρ和η侧电极20η。(作用和效果)在第一实施方式的太阳能电池100的制造方法中，在i型非晶质半导体层Ili和 P型非晶质半导体层Ilp的图案化工序之后，在i型非晶质半导体层I2i的形成工序前，具备η型结晶硅基板IOn的背面之中露出区域R2的清洗工序。因此，能够抑制在η型结晶硅基板IOn的背面和i型非晶质半导体层12i的界面的载流子的复合。另外，在第一实施方式的太阳能电池100的制造方法中，在露出区域R2的清洗工序之后，依次形成i型非晶质半导体层12i和η型非晶质半导体层12η。因此，没有必要通过掩膜等对i型非晶质半导体层12i和η型非晶质半导体层12η进行图案化。因此，能够改善太阳能电池100的生产性。[第二实施方式]以下，对于第二实施方式的太阳能电池100，参照附图进行说明。以下，主要针对与第一实施方式的不同点进行说明。具体而言，在第二实施方式的太阳能电池100中，具有在 P型非晶质半导体层Ilp与i型非晶质半导体层12i之间插入(存在)的复合层R。(太阳能电池的结构)对本发明的第二实施方式的太阳能电池的结构，参照图7说明。图7是第二实施方式的太阳能电池100的截面图。如图7所示，太阳能电池100，具有ρ型非晶质半导体层Ilp上形成的复合层R。复合层R用于抑制与通过η型结晶硅基板IOrui型非晶质半导体层Ili和ρ型非晶质半导体层lip而形成的电场反向的电场通过Ρ型非晶质半导体层iip、i型非晶质半导体层12i和η型非晶质半导体层12η而形成的情况。因此，在本实施方式中，通过插入复合层R，实现有P侧电极20ρ与ρ型非晶质半导体层Ilp之间的低阻(低抵抗)化。并且，为了抑制电阻成分的增大，复合层R的厚度，优选在0. 1 20nm之间，进一步优选在1 IOnm之间。具有以上这种特性的复合层R，由(1)在能带中存在的多个能隙内存在能级的半导体材料、或( 与P型非晶质半导体层Iip欧姆性接触的金属材料形成。(1)在能带中多个能隙内存在能级的半导体材料在使用这种半导体材料的情况下，通过利用在能带中经过(隔着)多个能隙内能级的载流子的复合，能够经过(隔着)p型非晶质半导体层Ilp取出在η型结晶硅基板IOn 生成的载流子。因此，即使在P型非晶质半导体层IlP的表面形成复合层R，两层的接触也近似于低阻、即欧姆性接触。另外，如上所述，由于在复合层R的表面形成的i型非晶质半导体层12i的厚度极其薄，作为针对载流子的屏障作用极其小。如上所述，通过实现在ρ侧电极20p与ρ型非晶质半导体层Ilp之间的低阻化，能够很好地从P侧电极20p取出载流子。此处，作为构成复合层R的半导体材料，能够使用(i)含有多量的杂质的半导体材料、或(ii)含有多个晶格缺陷(缺口)的半导体材料。并且，能够使用含有比P型非晶质半导体层IlP多量的P型杂质的P型半导体材料、并且，作为上述(i)的材料，含有比P型非晶质半导体层Ilp多量的P型杂质的P性材料、含有比η型非晶质半导体层12η多量的 η型杂质的η型半导体材料等。另外，作为上述(ii)的材料，能够使用例如，在非晶质硅中混入碳或锗等的异种元素使晶格缺陷增大而得到的半导体材料(非晶质碳化硅、非晶质锗硅)、P型或η型的微晶硅等。并且，在复合层R的导电型为ρ型的情况下，因为能够使用与非晶质半导体层12ρ 相同的原料来形成复合层R，所以能够抑制制造费用的增加。
(2)与ρ型非晶质半导体层Ilp欧姆性接触的金属材料在使用这种金属材料的情况下，即使在ρ型非晶质半导体层Ilp的表面形成复合层R，两层的接触也近似于低阻、即欧姆性接触。因此，通过实现在P侧电极20p与ρ型非晶质半导体层Ilp之间的低阻化，能够从P侧电极20p很好地取出载流子。并且，作为这种金属材料，能够使用钛(Ti)、钨(W)等。(太阳能电池的制造方法)下面，对于第二实施方式的太阳能电池100的制造方法，参照太阳能电池100的截面图进行说明。首先，如图8所示，使用CVD法，在η型结晶硅基板IOn的背面的整个面，依次形成 i型非晶质半导体层lli、P型非晶质半导体层IlP后，形成复合层R。在通过半导体材料形成复合层R的情况下，使用CVD法等，在通过金属材料形成复合层R的情况下，能够使用溅射法、蒸镀法。然后，如图9所示，在复合层R上，以规定的图案涂敷抗蚀剂膜30。规定的图案对应于形成有P侧电极20p的区域，例如以图1的点划线为基准而设定。然后，如图10所示，通过实施湿式蚀刻，除去在i型非晶质半导体层lli、p型半导体层Ilp和复合层R之中的从抗蚀剂膜30露出的露出区域R1。由此，i型非晶质半导体层lli、ρ型半导体层Ilp和复合层R被图形化。接着，除去抗蚀剂膜30后，通过实施湿式蚀刻处理和氢等离子体处理，清洗η型结晶硅基板IOn的背面之中露出的露出区域R2。这时，在复合层R的表面也可以实施湿式蚀刻处理和氢等离子体处理。然后，如图11所示，使用CVD法，从η型结晶硅基板IOn的背面上至复合层R上， 依次形成i型非晶质半导体层12i和η型非晶质半导体层12η。然后，使用CVD法、溅射法、蒸镀法、电镀法或印刷法等，在η型非晶质半导体层12η 上以规定图案形成P侧电极20ρ和η侧电极20η。(作用和效果)在第二实施方式的太阳能电池100的制造方法中，具有在ρ型非晶质半导体层Ilp 上形成复合层R的工序。i型非晶质半导体层12i和η型非晶质半导体层12η以从η型结晶硅基板IOn的背面上至复合层R上方式形成。这样，太阳能电池100具有在ρ型非晶质半导体层Ilp与η型非晶质半导体层12η 之间插入(存在)的复合层R。P型非晶质半导体层Ilp与复合层R低阻接触。因此，与通过η型结晶硅基板10η、i型非晶质半导体层Ili和ρ型非晶质半导体层Ilp而形成的电场反向的电场，通过P型非晶质半导体层lip、i型非晶质半导体层I2i 和η型非晶质半导体层12η而形成的情况被抑制。因此，由于能够实现ρ侧电极20ρ与ρ 型非晶质半导体层IlP之间的低阻化，所以能够从P侧电极20ρ很好地取出载流子。其结果是，由于能够降低载流子的收集损失，所以能够改善太阳能电池100的特性。另外，在第二实施方式的太阳能电池100的制造方法中，由于P型非晶质半导体层 Iip的表面被复合层R覆盖，对P型非晶质半导体层Ilp的表面不实施清洗处理。因此，能够抑制清洗处理对P型非晶质半导体层Ilp的表面的影响。其结果是能够改善太阳能电池的特性。(其它实施方式)
本发明根据上述实施方式进行了记载，但作为该公开内容的一部分的论述和附图不应当理解为对本发明的限定。根据该公开内容，本行业的技术人员能够明了各种各样的替代实施方式、实施例和运用技术。例如，在本实施方式中，作为太阳能电池100的基板，使用η型结晶硅基板10η，但不仅限于此。例如，太阳能电池100的基板也可以具有P型的导电型。另外，太阳能电池 100的基板，可以由含有多结晶Si、微晶Si等的结晶系半导体材料，GaAs, InP等的化合物半导体材料的一般的半导体材料构成。另外，在上述实施方式中，在η型结晶硅基板IOn的背面上形成ρ型非晶质半导体层llp，之后再形成η型非晶质半导体层12η，但不仅限于此。例如，ρ型非晶质半导体层Ilp 和η型非晶质半导体层12η的形成顺序可以颠倒。即，也可以在η型结晶硅基板IOn的背面上形成η型非晶质半导体层12η，之后再形成ρ型非晶质半导体层lip。另外，虽然在上述实施方式中没有特别说明，但在使用ρ型基板的情况下，优选以与上述实施方式相反的方式形成P型非晶质半导体层Ilp和η型非晶质半导体层12η。即， 形成为η型非晶质半导体层12η覆盖i型非晶质半导体层Ili的结构。这种情况下，一般来说，由于η型非晶硅比ρ型非晶硅电阻大，能够进一步抑制在ρ侧电极20ρ与η侧电极20η 之间发生漏泄的情况。另外，上述实施方式中，i型非晶质半导体层Ili和i型非晶质半导体层12i，以不必积极地导入杂质的方式形成，但也可以含有微量的掺杂剂。另外，虽然在上述实施方式中没有特别地进行说明，但在η型结晶硅基板IOn的背面上，也可以不形成i型非晶质半导体层13i。在这种情况下，能够进一步降低η型结晶硅基板IOn的背面侧的电阻。另外，上述实施方式中，复合层R具有一层结构，但不仅限于此。复合层R也可以还具有能够保持与P型非晶质半导体层IIp的欧姆接触性的其它的层。另外，在上述实施方式中P型非晶质半导体层Ilp具有一层构造，但不仅限于此。 ρ型非晶质半导体层Iip也可以进一步具有能够保持与复合层R的欧姆接触性的其它的层。此外，日本国专利申请第2009-44435号(2009年2月沈日申请)的全部内容，作为参照组合在本申请的说明书中。产业上的可利用性如上所述，本发明的太阳能电池的制造方法由于能够提供能抑制载流子的复合的太阳能电池，因而在太阳能电池的制造领域是有用的。符号说明
10太阳能电池
IOnη型结晶硅基板
Ilii型非晶质半导体层
IlPP型非晶质半导体层
R复合层
12ii型非晶质半导体层
12ηη型非晶质半导体层
20ηη侧电极
20p p 侧电极30 抗蚀剂膜100太阳能电池
权利要求
1.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，具备在半导体基板的一个主面的第一区域上，形成具有第一导电型的第一半导体层的工序A；清洗所述一个主面的第二区域的工序B ；和从所述一个主面的所述第二区域上至所述第一半导体层上，形成具有第二导电型的第二半导体层的工序C。
2.如权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于所述工序A含有在所述一个主面的大致整个面，形成具有所述第一导电型的第三半导体层的工序；用抗蚀剂膜覆盖在所述第三半导体层之中形成在所述第一区域上的部分的工序； 除去在所述第三半导体层之中从所述抗蚀剂膜露出的部分的工序；和除去所述抗蚀剂膜的工序。
3.如权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于在所述工序A和所述工序B之间，还具备在所述第一半导体层上形成复合层的工序， 在所述工序C中，从所述第二区域上至所述复合层上，形成所述第二半导体层。
4.如权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于 所述半导体基板具有第一导电型。
5.如权利要求3所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于 所述复合层是具有第一导电型的半导体层，所述半导体层含有的第一导电型的杂质的量，比所述第一半导体层含有的第一导电型的杂质的量多。
6.如权利要求3所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于 所述复合层是将异种元素混入所述第一半导体层而形成的层。
7.如权利要求3所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于 所述复合层是微晶半导体层，所述第一半导体层和所述第二半导体层是非晶质半导体层。
8.如权利要求3所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于 所述复合层的厚度为1 10nm。
全文摘要
在太阳能电池(100)的制造方法中，在i型非晶质半导体层(11i)和p型非晶质半导体层(11p)的图像化工序之后，i型非晶质半导体层(12i)的形成工序之前，具备n型结晶硅基板(10n)的背面中露出区域(R2)的清洗工序。
文档编号H01L31/04GK102334192SQ20108000922
公开日2012年1月25日 申请日期2010年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者小野雅义, 村上洋平, 森博幸, 高滨豪 申请人:三洋电机株式会社