n型扩散层形成用组合物、n型扩散层的制造方法以及太阳能电池元件的制造方法
【专利说明】η型扩散层形成用组合物、η型扩散层的制造方法以及太阳能电池元件的制造方法
[0001 ]本发明是申请号为201280031501.5的发明专利的分案申请，母案申请日为2012年7月3日，母案发明名称与上述名称相同。
技术领域
[0002]本发明涉及一种太阳能电池元件的η型扩散层形成用组合物、η型扩散层的制造方法以及太阳能电池元件的制造方法，更详细而言，本发明涉及一种可在作为半导体基板的硅的特定区域形成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，为了促进光陷落效应来谋求高效率化，准备在受光面形成有纹理结构的P型硅基板，接下来，在作为含施主元素的化合物的氧氯化磷(POCl3)、氮气、氧气的混合气体环境下，以800°C?900°C进行几十分钟的处理而同样地形成η型扩散层。在该以往的方法中，因使用混合气体来进行磷的扩散，所以不仅在表面形成η型扩散层，而且在侧面、背面也形成η型扩散层。因此，需要用于去除侧面的η型扩散层的侧蚀工序。另外，背面的η型扩散层必须转换成P+型扩散层，在背面的η型扩散层上赋予铝糊剂，通过铝的扩散而由η型扩散层转换成P+型扩散层。
[0005]另一方面，在半导体的制造领域中，提出了如下的方法:作为含施主元素的化合物，涂布含有五氧化二磷(P2O5)或磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等磷酸盐的溶液，由此形成η型扩散层(例如参照日本特开2002-75894号公报)。另外，为了形成扩散层，将含有磷作为施主元素的糊剂作为扩散源涂布于硅基板表面上，并进行热扩散来形成扩散层的技术也为人所知(例如参照日本专利第4073968号公报)。
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]但是，在这些方法中，施主元素或含有其的化合物从作为扩散源的溶液、或糊剂中飞散，因此与使用上述混合气体的气相反应法相同，在形成扩散层时磷也扩散至侧面及背面，因而在所涂布的部分以外也形成η型扩散层。另外，通常在太阳能电池中所使用的硅基板等半导体基板的上表面，具有凸部与凹部的高低差为5μπι左右的纹理结构。由于涂布于这样的纹理结构的面上，所以有时η型扩散层形成得不均匀。
[0008]这样，当形成η型扩散层时，在使用氧氯化磷的气相反应中，不仅在原本需要η型扩散层的一面(通常为受光面或表面)形成η型扩散层，而且在另一面(非受光面或背面)或侧面也形成η型扩散层。另外，在涂布包含含有磷的化合物的溶液、或糊剂并进行热扩散的方法中，与气相反应法相同，在表面以外也形成η型扩散层。因此，为使元件具有ρη结结构，必须在侧面进行蚀刻，在背面将η型扩散层转换成P型扩散层。通常，在背面涂布作为第13族元素的铝的糊剂，并进行烧成，从而将η型扩散层转换成p型扩散层。另外，在涂布溶液时磷不均匀地扩散，而形成不均匀的η型扩散层，导致太阳能电池整体的转换效率下降。进而，在先前为人所知的将含有磷等施主元素的糊剂作为扩散源进行涂布的方法中，含有施主元素的化合物挥散气化，也朝需要扩散的区域以外扩散，因此难以选择性地在特定的区域形成扩散层。
[0009]本发明是鉴于以上的以往的问题点而完成的发明，其课题在于提供一种η型扩散层形成用组合物、η型扩散层的制造方法以及太阳能电池元件的制造方法，上述η型扩散层形成用组合物可应用于使用半导体基板的太阳能电池元件，不在不需要的区域形成η型扩散层，且可在特定的区域在短时间内形成均匀的η型扩散层。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]解决上述课题的技术方案如下。
[0012]〈1> 一种η型扩散层形成用组合物，其包括:含有施主元素且软化温度为500°C以上且900°C以下，平均粒径为5μπι以下的玻璃粉末；以及分散介质。
[0013]〈2>如上述〈1>所述的η型扩散层形成用组合物，其中，上述玻璃粉末的d90为20μπι以下。
[0014]〈3>如〈1>或〈2>所述的η型扩散层形成用组合物，其中，上述施主元素为选自P(磷)及Sb(锑)中的至少I种。
[0015]〈4>如〈1>?〈3>中任一项所述的η型扩散层形成用组合物，其中，含有上述施主元素的玻璃粉末包含:选自由ρ2ο3、ρ2ο5及Sb2O3所组成的组中的至少I种含施主元素的物质，以及选自由 S i02、K2O、Na2O、Li 20、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、SnO、ZrO2 及 MoO3 所组成的组中的至少I种玻璃成分物质。
[0016]〈5>—种η型扩散层的制造方法，其包括:在半导体基板上赋予〈I >?〈4>中任一项所述的η型扩散层形成用组合物的工序；以及对上述赋予后的半导体基板实施热扩散处理的工序。
[0017]〈6>—种太阳能电池元件的制造方法，其包括:在半导体基板上赋予〈1>?〈4>中任一项所述的η型扩散层形成用组合物的工序;对上述赋予后的半导体基板实施热扩散处理，而形成η型扩散层的工序；以及在所形成的上述η型扩散层上形成电极的工序。
[0018]〈7>〈1>?〈4>中任一项所述的η型扩散层形成用组合物在制造η型扩散层中的应用。
[0019]〈8>〈1>?〈4>中任一项所述的η型扩散层形成用组合物在制造包括半导体基板、η型扩散层、以及电极的太阳能电池元件中的应用。
[0020]发明的效果
[0021]根据本发明，可提供一种η型扩散层形成用组合物、η型扩散层的制造方法以及太阳能电池元件的制造方法，上述η型扩散层形成用组合物可应用于使用半导体基板的太阳能电池元件，其在不需要的区域不形成η型扩散层，且可在特定的区域在短时间内形成均匀的η型扩散层。
【附图说明】
[0022]图1是概念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。
[0023]图2A是自表面所观察到的太阳能电池元件的平面图。
[0024]图2B是将图2A的一部分放大表不的立体图。
【具体实施方式】
[0025]首先，对本发明的η型扩散层形成用组合物进行说明，然后对使用η型扩散层形成用组合物的η型扩散层及太阳能电池元件的制造方法进行说明。
[0026]此外，在本说明书中，“工序”这一用语不仅是指独立的工序，当无法与其他工序明确地加以区分时，只要达成该工序的预期的作用，则也包含在本用语中。另外，在本说明书中，“?”表示包括其前后所记载的数值分别作为最小值及最大值的范围。进而，在本说明书中，就组合物中的各成分的量而言，当在组合物中存在多种相当于各成分的物质时，只要事先无特别说明，则表示组合物中所存在的该多种物质的合计量。
[0027]本发明的η型扩散层形成用组合物包括至少含有施主元素且软化温度为500°C以上且900°C以下、平均粒径为5μπι以下的玻璃粉末(以下，有时仅称为“玻璃粉末”)，以及分散介质;进而考虑组合物的赋予适应性(涂布性)等，根据需要也可含有其他添加剂。
[0028]这里，所谓η型扩散层形成用组合物，是指如下的材料:包括含有施主元素且软化温度为500°C以上且900°C以下，平均粒径为5μπι以下的玻璃粉末，将其赋予至半导体基板上后使该施主元素热扩散，由此可形成η型扩散层。
[0029]通过使用包括含有施主元素且软化温度为500°C以上且900°C以下，平均粒径为5μm以下的玻璃粉末的η型扩散层形成用组合物，从而使热扩散处理时的玻璃的粘度不会变得过低，另外，使玻璃粉末在短时间内熔融。由此，在所期望的部位形成η型扩散层，而不在背面或侧面形成不需要的η型扩散层。
[0030]因此，若应用本发明的η型扩散层形成用组合物，则不需要先前广泛采用的气相反应法中所必需的侧蚀工序，从而使工序简单化。另外，也不需要将形成在背面的η型扩散层转换成P+型扩散层的工序。因此，背面的P+型扩散层的形成方法，或者背面电极的材质、形状及厚度并无限制，所应用的制造方法或材质、形状的选择自由度扩大。另外，由背面电极的厚度所引起的半导体基板内的内部应力的产生得到抑制，半导体基板的翘曲也得到抑制，详细情况将后述。
[0031]此外，通过烧成而使本发明的η型扩散层形成用组合物中所含有的玻璃粉末熔融，从而在η型扩散层上形成玻璃层。但是，在先前的气相反应法或者赋予含有磷酸盐的溶液或糊剂的方法中，也在η型扩散层上形成玻璃层，因此，本发明中所生成的玻璃层可与先前的方法同样地通过蚀刻来去除。因此，即使与先前的方法相比，本发明的η型扩散层形成用组合物也不产生不需要的产物，也不增加工序。
[0032]另外，玻璃粉末中的施主成分在烧成中也不易挥散，因此η型扩散层因挥散气体的产生而不仅形成在表面且还形成在背面或侧面的情况得以抑制。
[0033]作为其理由，可认为施主成分在玻璃中与作为构成元素的其他元素牢固地结合，因此不易挥发。