太阳能电池及其制造方法

太阳能电池及其制造方法
【专利摘要】目的在于得到一种抑制缺陷的产生、光电变换效率高的太阳能电池。该太阳能电池具备形成有金字塔状的凹凸部P的n型单晶硅基板1的单晶体等的硅基板、和在该单晶硅基板上形成的非晶质或者微晶半导体层，在所述单晶硅基板的表面设置的金字塔状的凹凸部P的谷部形成了平坦部F。通过该结构，能够使由大致(111)面形成的70～85°的陡峭的凹部角度广角化为115～135°。因此，能够消除由倒角形状所引起的原子台阶状的形状变化，能够抑制非晶质或者微晶半导体层中的外延生长以及缺陷。
【专利说明】太阳能电池及其制造方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池及其制造方法，特别涉及使用了具有构成防反射构造的纹 理构造的晶体系的硅基板的太阳能电池及其制造方法。

【背景技术】
[0002] 在将入射的光通过光电变换部变换为电的太阳能电池中，如果表面的光反射大， 则入射到太阳能电池内部的光减少，得到的电力也变少。因此，为了提高太阳能电池的光电 变换效率，重要的是降低表面的光反射率，取入更大量的光。为了降低光反射率，有效的是 在例如太阳能电池的表面设置反射防止膜。
[0003] 然而，即使使用反射防止膜，也产生入射光的几％的反射所致的损失，所以还在太 阳能电池的表面形成被称为纹理的微小的凹凸，实现由于陷光效应（optical confinement effect)所致的反射率降低。
[0004] 例如，关于单晶硅，通过使用碱性溶液来进行各向异性蚀刻，能够容易地形成随机 的金字塔形状的凹凸构造作为纹理。通过这些方法，能够大幅降低太阳能电池的表面的光 反射率，但作为实现进一步降低反射率的方法，已知规则地配置有金字塔型的开口部的纹 理构造。作为金字塔型的开口部的制造方法，已知在单晶硅的表面形成蚀刻掩模，隔着该蚀 刻掩模进行各向异性蚀刻的方法。这样，通过在受光面规则地设置金字塔型的纹理，相比于 随机地设置的纹理，能够进一步提高多重散射所致的陷光效应。
[0005] 以往，在使用单晶硅基板等晶体系硅基板的太阳能电池中，通过各向异性蚀刻对 硅（100)基板的表面进行蚀刻，从而形成起因于（111)面的金字塔状的凹凸形状（纹理）。
[0006] 另一方面，公开了在单晶硅基板上层叠非晶硅层或者微晶硅层，形成了 PN结的异 质结型太阳能电池技术（专利文献1)。然而，在这样的异质结构造中，存在在异质结界面大 量地产生缺陷、得不到高变换效率这样的问题。因此，公开了在单晶硅基板与非晶硅基板之 间夹持薄的本征非晶硅层，而降低了异质结界面中的缺陷的构造的太阳能电池技术（专利 文献2)。
[0007] 在上述那样的太阳能电池构造中，由于形成于硅基板的金字塔状的陡峭的凹凸形 状，存在在基板上形成的非晶硅层产生缺陷、或者产生膜厚的不均匀性这样的问题，导致输 出特性降低。因此，在专利文献3中，公开了对带金字塔状凹凸的基板实施各向同性蚀刻处 理，对谷部设置倒角，从而解决上述问题的技术。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开昭59-175170号公报
[0011] 专利文献2 :日本特公平7-95603号公报
[0012] 专利文献3 :日本专利第3271990号公报


【发明内容】

[0013] 发明所要解决的技术问题
[0014] 然而，作为深入研究的结果，发现即使如专利文献3那样对纹理的谷附加倒角，有 时也不能提高性能。这是由于通过对纹理的谷的底部形状附加倒角，出现原子台阶（step) 上的形状变化，所以在纹理底部，非晶硅层易于外延生长。另外，认为由于在底部出现（100) 面，所以非晶硅层易于外延生长，易于形成缺陷。因此，本发明的目的在于得到一种能够再 现性良好地降低纹理构造的谷的形状所引起的特性劣化的太阳能电池及其制造方法。
[0015] 解决技术问题的技术方案
[0016] 为了解决上述课题并达到目的，本发明提供一种晶体系太阳能电池，在第一导电 类型的晶体系硅基板的表面形成第二导电类型的半导体层，其中在该第一导电类型的晶体 系硅基板的表面形成有大量金字塔状的凹凸部，该太阳能电池的特征在于，在所述晶体系 硅基板的表面设置的金字塔状的凹凸部的谷部具有平坦部。
[0017] 发明效果
[0018] 根据本发明，由于使得在金字塔状的凸部的谷部具有平坦部，所以起到能够比以 现有的技术提高开路电压（Voc)以及曲线因子（F.F.)、能够降低晶体太阳能电池的谷的形 状所引起的特性劣化、提高输出特性这样的效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0019] 图1是本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的概略结构图。
[0020] 图2-1是本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的η型单晶硅基板的截面影 像图。
[0021] 图2-2是本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的η型单晶硅基板的平面影 像图。
[0022] 图3是示出本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的η型单晶硅基板的谷部 截面TEM像的图。
[0023] 图4是说明本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形成 具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的流程图。
[0024] 图5-1是说明本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形 成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。
[0025] 图5-2是说明本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形 成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。
[0026] 图5-3是说明本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形 成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。
[0027] 图5-4是说明本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形 成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。
[0028] 图6-1是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶硅基板的本发明的实施方式1的 晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。
[0029] 图6-2是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶硅基板的本发明的实施方式1的 晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。
[0030] 图6-3是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶硅基板的本发明的实施方式1的 晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。
[0031] 图6-4是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶硅基板的本发明的实施方式1的 晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。
[0032] 图6-5是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶硅基板的本发明的实施方式1的 晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。
[0033] 图7是通过各向异性蚀刻实施了凹凸加工的晶体硅基板的平面影像图。
[0034] 图8是示出通过各向异性蚀刻形成的金字塔状凹凸部的谷部截面TEM像的图。
[0035] 图9是示出在通过各向异性蚀刻形成的金字塔状凹凸部实施了各向同性蚀刻的 情况下的谷部截面TEM像的图。
[0036] 图10-1是不出本发明的实施方式1的归一化反射率和归一化Voc的关系的曲线 图。
[0037] 图10-2是示出本发明的实施方式1的谷部平坦部长和归一化Voc的关系的曲线 图。
[0038] 图11-1是示出使用了具有该纹理构造的ρ型单晶硅基板的本发明的实施方式2 的晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。
[0039] 图11-2是示出使用了具有该纹理构造的ρ型单晶硅基板的本发明的实施方式2 的晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。
[0040] 图11-3是示出使用了具有该纹理构造的P型单晶硅基板的本发明的实施方式2 的晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。
[0041] 图12-1是本发明的实施方式3的晶体系硅太阳能电池的η型单晶硅基板的截面 影像图。
[0042] 图12-2是本发明的实施方式3的晶体系硅太阳能电池的η型单晶硅基板的平面 影像图。
[0043] 图13是说明本发明的实施方式3的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形 成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的流程图。
[0044] 图14-1是说明本发明的实施方式3的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于 形成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。
[0045] 图14-2是说明本发明的实施方式3的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于 形成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。
[0046] 图14-3是说明本发明的实施方式3的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于 形成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。
[0047] 图14-4是说明本发明的实施方式3的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于 形成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。
[0048] 图14-5是说明本发明的实施方式3的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于 形成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。
[0049] 图14-6是说明本发明的实施方式3的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于 形成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。
[0050] 符号说明
[0051] I :η型单晶娃基板；Ip :ρ型单晶娃基板；2a、2b :i型非晶娃层；3 :ρ型非晶娃层； 3d :n型娃扩散层；4 :n型非晶娃层；5a、5b :透光性电极；6 :集电极；7 :背面电极；8 :电介体 膜；P :凹凸部；F :平坦部；S :侧面；15 :p型娃扩散层；16 :受光面侧电极；17 :背面电极。

【具体实施方式】
[0052] 以下，根据附图，详细说明本发明的太阳能电池及其制造方法的实施方式。另外， 本发明不限于以下的记述，能够在不脱离本发明的要点的范围内适当地变更。另外，在以下 所示的附图中，为易于理解，各部件的比例尺有时与实际不同。在各附图之间也是同样的。
[0053] 实施方式1.
[0054] 图1是示出本发明的太阳能电池的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的概略结构 的图。图2-1、图2-2是示出作为构成该太阳能电池的晶体系硅基板的、η型单晶硅基板1 的截面影像图、以及平面影像图的图。在该硅太阳能电池中，作为晶体系的硅基板，使用了 电阻率是1?10 Ω · cm，主表面由（100)面构成，厚度是50 μ m以上且300 μ m以下的η型 单晶硅基板1。在该η型单晶硅基板1的表面，随机地排列了大量谷部的顶点构成平坦部F 的金字塔状的凹凸部Ρ。该凹凸部P成为在谷部具有平坦部F的金字塔状，成为在金字塔形 状具有的4个底边中的3边以上具有平坦部F的结构。S表示金字塔状的凸部的侧面。该 η型单晶硅基板1的表面具有凹凸部Ρ，但实际上，可以认为是在（100)表面重叠地配置了 金字塔状的凸部的结构。
[0055] 另外，在形成了该纹理的η型单晶硅基板1的两侧的表面，形成了 i型的非晶硅层 2a、2b。在i型非晶硅层2a上，形成厚度为约5nm的p型非晶硅层3。在i型非晶硅层2b 上，形成厚度为约5nm的η型非晶硅层4。此处，i型非晶硅层2a、2b对修复基板表面的缺 陷来提高光电变换效率发挥作用。另外，隔着i型非晶硅层2b形成的η型非晶硅4是用于 高效地捕获产生的载流子的BSF(Back Surface Field,背面电场）层,但不是一定必须形成 这些i型非晶硅层2a、2b以及η型非晶硅4。另外，关于纹理构造，也可以仅形成于受光面 侧。
[0056] 另外，在ρ型非晶硅层3上，形成了厚度为约70nm的ITO(氧化铟锡）等透光性电 极5a，在所述透光性电极5a上，形成了由银（Ag)构成的厚度为约60 μ m的集电极6。另一 方面，在η型非晶硅层4上，隔着透光性电极5b，在整个面形成了厚度约300nm的由银（Ag) 构成的背面电极7。
[0057] 图2-1示出本发明的实施方式1的经凹凸加工的η型单晶硅基板1的截面影像图， 图2-2示出平面影像图。另外，图3示出该η型单晶硅基板1的谷部的截面TEM像。如图 2-1以及图2-2所示，可知在大致所有的、以四角锥为基本的纹理构造的凹凸部P的谷部的 底部之间的间隙，形成微细的宽度的平坦部F，换言之，可知大部分的纹理的谷部的4边被 细的平坦部包围。此处，平坦部F是用粗线表示的区域。另外，根据图3能够确认，通过在η 型单晶硅基板（硅基板）1的谷部形成平坦部F，凹部角度被广角化为115?135°，并且， 未形成原子台阶状的形状变化。另外，此处，M是观察用的保护膜。
[0058] 接下来，说明本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法。图4是说 明本发明的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形成具有纹理构造的η 型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的流程图。图5-1?图5-4是说明本发明的实施方式 1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理 形成工序的步骤的工序截面图。图6-1?图6-5是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶 娃基板的晶体系娃太阳能电池的制造工序的工序截面图。
[0059] 在本实施方式的太阳能电池的制造方法中，不形成抗蚀刻膜，而直接在第一导电 类型的晶体系硅基板的（100)表面实施蚀刻，形成在（100)表面重叠地配置了金字塔状的 凸部的纹理。即，其特征在于，形成纹理构造的工序包括：第一工序（步骤S30)，对硅基板 的表面实施各向异性蚀刻，形成多个金字塔型的凹凸部；第二工序（步骤S40)，实施各向同 性蚀刻，对金字塔型的凹凸部的角部附加倒角；以及第三工序（步骤S50)，接下来实施各向 异性蚀刻，在所述金字塔型的凹凸部的谷部形成平坦部。
[0060] 首先，作为基板，准备主面的晶面取向（crystal face orientation)为（100)的η 型单晶硅基板I (图5-1)。η型单晶硅基板1是从掺杂成期望的浓度的η型的单晶硅锭用 多线锯切片而得到的。
[0061] 接下来，对η型单晶硅基板1的受光面侧的表面实施各向异性蚀刻。在该各向异 性蚀刻中，例如，将包含适量的有机物的碱性溶液供给到η型单晶硅基板1的表面。作为碱 性溶液，使用例如氢氧化钠（NaOH)水溶液、氢氧化钾（KOH)水溶液等。这些水溶液的浓度 根据添加的有机物的种类而适当地变更，而例如碱浓度优选为1重量％以上且10重量％以 下，作为有机物，也可以使用例如异丙醇（IPA)等醇、有机磺酸、有机酯等，也可以添加界面 活性剂、醚等。另外，蚀刻时的这些水溶液的温度优选为70°C以上且90°C以下。蚀刻时间 优选为20?40分钟。通过添加磺酸，能够实现表面的平滑化。
[0062] 如果通过碱性水溶液对η型单晶硅基板1的表面进行各向异性蚀刻，则在蚀刻速 度快的（100)面等中蚀刻进展，如果形成仅由蚀刻速度极其慢的（111)面构成的凹凸部Ρ， 则蚀刻的进展变慢。这样，形成金字塔型的凹凸部P(步骤S30、图5-2)。图5-2示出形成 了具有晶面取向为（111)的斜面的金字塔型的凹凸部P的状态。
[0063] 该金字塔型的凹凸部P具有晶面取向为（111)的斜面。金字塔型的凹凸部P是在 将η型单晶硅基板1的受光面设为上侧时形成四角锥形状的突出部的结构，俯视时成为正 方形形状，也被称为金字塔型构造。各金字塔型的凹凸部P是4个斜面交叉而形成的，其底 部形成凹部形状的最深部Ε。
[0064] 像这样，如图5-2所示，进行表面加工，以使得在η型单晶硅基板1的表面具有由 被称为纹理的大致（111)面形成的金字塔状的凹凸部Ρ。图7示出此时的经凹凸加工的η 型单晶硅基板1的平面影像图，图8示出纹理谷部的TEM像。此时，由（111)面构成70? 85°的陡峭的截面V字状的槽。在蚀刻中，也可以搅拌蚀刻溶液。另外，在该例子中，在η 型单晶硅基板1的受光面侧以及背面侧这两面形成了凹凸部Ρ，但也可以仅在受光面侧形 成凹凸部Ρ。另外，还有根据纹理，形成被称为逆金字塔构造的凹凸部P的方法，本实施方 式的方法对于带逆金字塔构造的纹理的基板也是有效的。另一方面，也可以在形成凹凸部 P之前，为了抑制蚀刻不均，实施基板的收纳清洗（initial cleaning)。进而，也可以实施 用使用了酸性或者碱性溶液的湿法蚀刻来去除切片时的基板表面的损伤层的工序。另外， 在损伤层去除工序之后，期望为了提高性能而实施基板内杂质的吸气处理。作为吸气处理， 使用磷扩散处理等。
[0065] 接下来，如图5-3 (步骤S40)所示，对形成有凹凸部P的η型单晶硅基板1实施各 向同性蚀刻，在谷部形成倒角。图9示出此时的纹理谷部的TEM像。平面影像图与图2-2 相同。作为各向同性蚀刻溶液，能够使用氢氟酸（HF)和硝酸（HNO3)的混合液、或者氢氟酸 (HF)、硝酸（HNO3)以及醋酸（CH3COOH)的混合液等。由于通过调整浓度或者处理时间，能够 控制谷部倒角形状，所以对浓度或者处理时间的条件不作限定。在将例如氢氟酸（HF)和硝 酸（HNO 3)以1 :10?I :100的比例混合的水溶液中，将形成有所述凹凸部P的η型单晶硅 基板1浸渍10秒?5分钟为好。在蚀刻中，也可以搅拌蚀刻溶液。另外，各向同性蚀刻不 限于湿法蚀刻，还能够通过干法蚀刻进行。
[0066] 进而，对形成有谷部被倒角了的凹凸部P的η型单晶硅基板1，实施短时间的各向 异性蚀刻处理，在谷部形成平坦部F (步骤S50)。像这样，得到如图5-4所示形成有在谷部 具有平坦部F的凹凸部P的η型单晶硅基板1。
[0067] 在本实施方式中，新发现如下这样的现象：通过进行碱性蚀刻，倒角了的谷部成为 平坦形状。作为各向异性蚀刻溶液，期望使用氢氧化钠（NaOH)以及氢氧化钾（KOH)等碱金 属氢氧化物的水溶液、碳酸钠（Na2CO3)以及碳酸钾（K2CO 3)等碱金属碳酸盐的水溶液。例 如，在常温的0. 1?15wt%的氢氧化钠（NaOH)水溶液中，将带有谷部被倒角了的凹凸部的 η型单晶硅基板1浸渍5?60秒。在蚀刻中，也可以搅拌蚀刻溶液。由此，蚀刻的进展变得 均匀。
[0068] 像这样，在形成了在谷部具有平坦部F的凹凸部P之后，如图6-1所示，在η型单 晶硅基板1的单面，使用化学气相生长（CVD)法，依次形成i型非晶硅层2a、ρ型非晶硅层 3。i型非晶硅层2a、p型非晶硅层3各自的膜厚是5nm。在本实施方式中，将膜厚设为5nm， 但根据层的形成条件，也可以是3nm以上且IOnm以下的范围的膜厚。作为CVD，优选使用等 离子体CVD、热CVD法等。为了针对作为光电变换层的η型单晶硅基板1产生充分的内置 电场，P型非晶硅层3的带隙、活性化能量分别需要I. 7eV以上、0. 4eV以下。另外，也可以 代替i型非晶硅层2a，而使用i型非晶质碳化硅层、i型非晶质氧化硅层或者层叠了它们的 多层膜。另外，也可以代替P型非晶硅层4而使用ρ型非晶质碳化硅层、ρ型非晶质氧化硅 层、P型微晶硅层或者层叠了它们的多层膜等。
[0069] 由此，由（111)面构成了70?85°的陡峭的截面V字状的槽的凹凸部P的底部通 过构成平坦部F而能够广角化为115?135°。因此，相比于使槽的底部倒角了的基板，能 够将（100)面降低10?20%。
[0070] 这样，在η型单晶硅基板1的单面形成了 i型非晶硅层2a、ρ型非晶硅层3之后， 如图6-2所示，在η型单晶硅基板1的受光面的相反侧，使用化学气相生长（CVD)法，依次形 成i型非晶硅层2b、n型非晶硅层4。i型非晶硅层2b、n型非晶硅层4各自的膜厚是5nm。 在本实施方式中，将膜厚设为5nm，但根据层的形成条件，也可以是3nm以上且20nm以下的 范围的膜厚。作为CVD，优选使用等离子体CVD、热CVD法等。为了针对作为光电变换层的η 型单晶硅基板1产生充分的内置电场，η型非晶硅层4的带隙、活化能量分别需要I. 7eV以 上、0. 3eV以下。另外，也可以代替i型非晶硅层2b而使用i型非晶质碳化硅层、i型非晶 质氧化硅层或者将它们层叠而成的多层膜。另外，也可以代替η型非晶硅层4而使用η型 非晶质碳化硅层、η型非晶质氧化硅层、η型微晶硅层或者将它们层叠而成的多层膜等。
[0071] 也可以在η型单晶硅基板1的单面形成了 i型非晶硅层2b、n型非晶硅层4之后， 为了降低i型非晶硅层和η型单晶硅基板1的界面缺陷，在惰性气体或者用惰性气体稀释 了的氢气中，实施热退火处理。期望退火温度为200°C以下。
[0072] 在热退火处理之后，如图6-3所示，在p型非晶硅层3、η型非晶硅层4上，用溅射 法或者蒸镀法形成透光性电极5a、5b。关于透光性电极5a、5b的膜厚，根据降低反射率的观 点，期望为约7〇nm。作为透光性电极材料，使用氧化铟锡（IT0:Indium Tin Oxide)、或者氧 化铟（In2O3 :Indium Oxide)等透光性导电膜（TCO:Transparent Conductive Oxide)。另 夕卜，期望透光性电极5a、5b的电阻率低，但如果承担导电性的载流子密度高，则光吸收率会 增加。因此，用作透光性电极5a、5b的材料必须是高移动度。为了以70nm的膜厚达到充分 低的电阻率，期望移动度为lOOcmVVs以上。另外，作为下层侧的透光性电极材料，也可以 使用添加了错（Al)、镓（Ga)等的氧化锌（ZnO :Zinc Oxide)。
[0073] 在η型非晶硅层4上形成了透光性电极5b之后，如图6-4所示，在透光性电极5b 上用溅射法或者蒸镀法形成由Ag构成的背面电极7。背面电极7的膜厚是约300nm，作为 材料使用Ag。也可以不是形成背面电极7,而是在透光性电极5b上用丝网印刷法或者电镀 法等形成由Ag构成的集电极。关于背面电极7的材料，期望具有高反射率以及导电性，也 可以代替Ag而使用铝（Al)、金（Au)、铜（Cu)等。
[0074] 在p型非晶硅层3上形成了透光性电极5a之后，如图6-5所示，在透光性电极5a 上用丝网印刷法形成由Ag构成的集电极6。另外，关于构成集电极6的栅格电极（grid electrode)的宽度，为了抑制遮光，越窄越好，但电阻会增加。因此，关于栅格电极，期望宽 度窄，且膜厚大。在本实施方式中，将宽度设为50μπι，将膜厚设为60μπι。另外，除了丝网 印刷以外，还可以用电镀法等来形成集电极6。在印刷了集电极6之后，在200°C以下进行 烧制。关于这样形成的晶体系硅太阳能电池的凹凸构造的谷部形状，通过TEM观察确认到： 从图8所示的比较例1的晶体系硅太阳能电池 Ref-I以及图9所示的比较例2的晶体系硅 太阳能电池 Ref-II的形状，变成具有图3所示那样的平坦部F的形状。
[0075] 接下来，表1示出准备根据上述方法制造的晶体系硅太阳能电池、比较例1的晶体 系硅太阳能电池 Ref-I和比较例2的晶体系硅太阳能电池 Ref-II，测定太阳能电池特性的 结果，其中比较例1的晶体系硅太阳能电池 Ref-I是在η型单晶硅基板1仅形成金字塔状 的凹凸且按照与本实施方式的太阳能电池相同的条件制作的，比较例2的晶体系硅太阳能 电池 Ref-II是在η型单晶硅基板1形成谷部被倒角了的凹凸部P且按照与本发明相同的 条件制作的。
[0076] [表 1]
[0077]

【权利要求】
1. 一种晶体系太阳能电池，在第一导电类型的晶体系硅基板的表面形成有第二导电类 型的半导体层，其中在该第一导电类型的晶体系硅基板的表面形成有大量金字塔状的凹凸 部，该太阳能电池的特征在于， 在所述晶体系硅基板的表面设置的金字塔状的凹凸部的谷部具有平坦部。
2. 根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于， 所述金字塔状的凹凸部是在第一导电类型的晶体系硅基板的（100)表面重叠地配置 金字塔状的凸部而构成的。
3. 根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于， 所述金字塔状的凹凸部是规则地排列逆金字塔状的凹部而构成的。
4. 根据权利要求1?3中的任意一项所述的太阳能电池，其特征在于， 所述晶体系硅基板是单晶硅基板。
5. 根据权利要求1?4中的任意一项所述的太阳能电池，其特征在于， 所述第二导电类型的半导体层是非晶质或者微晶半导体层。
6. 根据权利要求1?5中的任意一项所述的太阳能电池，其特征在于， 所述凹凸部的谷部的平坦部的一边为600nm以下。
7. 根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于， 所述第二导电类型的半导体层是通过CVD法形成的非晶质或者微晶半导体层。
8. 根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于， 所述第二导电类型的半导体层是通过杂质扩散形成的， 在所述第二导电类型的半导体层的表面形成了电介体层。
9. 根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于， 所述电介体层由氮化硅、氧化硅、或氧化铝中的某一个、或者包含至少一个的材料构 成。
10. -种太阳能电池的制造方法，包括： 在第一导电类型的晶体硅系基板表面形成纹理构造的工序；以及 在所述晶体系硅基板表面形成第二导电类型的半导体层的工序， 其特征在于， 形成所述纹理构造的工序包括： 第一工序，实施各向异性蚀刻，形成所述金字塔型的凹凸部； 第二工序，实施各向同性蚀刻，对所述金字塔型的凹凸部的角部附加倒角；以及 第三工序，实施各向异性蚀刻，在所述金字塔型的凹凸部的谷部形成平坦部。
11. 根据权利要求10所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于， 形成所述纹理构造的工序是 不形成抗蚀刻膜，而直接对第一导电类型的晶体系硅基板的（100)表面实施蚀刻，形 成重叠地配置了金字塔状的凸部的凹凸部的工序。
12. 根据权利要求10所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于， 形成所述纹理构造的工序包括： 在所述晶体系硅基板的表面，形成具有以一定间隔规则地排列的开口部的抗蚀刻膜的 工序； 第一工序，将所述抗蚀刻膜作为掩模，实施各向异性蚀刻，形成多个逆金字塔型的凹凸 部； 第二工序，实施各向同性蚀刻，对逆金字塔型的凹凸部的角部附加倒角；以及 第三工序，实施各向异性蚀刻，在所述逆金字塔型的凹凸部的谷部形成平坦部。
13. 根据权利要求10?12中的任意一项所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于， 所述晶体硅系基板是单晶硅基板。
14. 根据权利要求10?13中的任意一项所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于， 形成所述第二导电类型的半导体层的工序是在具有所述纹理构造的基板表面形成非 晶质或者微晶半导体层的工序。
15. 根据权利要求10?14中的任意一项所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于， 所述第三工序是进行各向异性蚀刻以使所述凹凸部的谷部的平坦部的一边成为600nm 以下的工序。
16. 根据权利要求10所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于， 所述第二工序是将至少包含氢氟酸和硝酸的混合溶液用作蚀刻液的蚀刻工序， 所述第三工序是将碱性水溶液用作蚀刻液的蚀刻工序。
17. 根据权利要求14所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于， 形成所述第二导电类型的半导体层的工序是通过CVD法形成非晶质或者微晶半导体 层的工序。
18. 根据权利要求15所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于， 形成所述第二导电类型的半导体层的工序是杂质扩散工序， 还包括在所述第二导电类型的半导体层的表面形成电介体层的工序。
19. 根据权利要求18所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于， 形成所述电介体层的工序是包括CVD工序，形成由窒化硅、氧化硅、或氧化铝中的某一 个、或者包含至少一个的材料构成的膜的工序。
【文档编号】H01L31/074GK104350607SQ201280073884
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2012年10月15日 优先权日:2012年6月13日
【发明者】西山绫, 渕上宏幸, 时冈秀忠 申请人:三菱电机株式会社