雜質(zhì)擴(kuò)散層形成組合物,n型、p型擴(kuò)散層形成組合物、太陽能電池元件及它們的制造方法
【專利說明】雜質(zhì)擴(kuò)散層形成組合物，η型、P型擴(kuò)散層形成組合物、太陽能電池元件及它們的制造方法
[0001 ] 本發(fā)明是申請?zhí)枮?011800307885的專利申請的分案申請，母案申請日為2011年6月24日，優(yōu)先權(quán)日為2010年6月24日，母案發(fā)明名稱為“雜質(zhì)擴(kuò)散層形成組合物、η型擴(kuò)散層形成組合物、η型擴(kuò)散層的制造方法、P型擴(kuò)散層形成組合物、P型擴(kuò)散層的制造方法以及太陽能電池元件的制造方法”。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及太陽能電池元件的η型擴(kuò)散層形成組合物、η型擴(kuò)散層的制造方法、P型擴(kuò)散層形成組合物、P型擴(kuò)散層的制造方法、以及太陽能電池元件的制造方法，更詳細(xì)而言，涉及能夠在作為半導(dǎo)體基板的硅基板的特定的部分形成η型擴(kuò)散層的技術(shù)、以及能夠使作為半導(dǎo)體基板的硅基板的內(nèi)部應(yīng)力減小、抑制結(jié)晶晶界的損傷、抑制結(jié)晶缺陷增長并且抑制翹曲的P型擴(kuò)散層形成技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0003]對以往的硅太陽能電池元件的制造工序進(jìn)行說明。
[0004]首先，為了促進(jìn)陷光效果而實(shí)現(xiàn)高效率化，準(zhǔn)備在受光面形成有紋理結(jié)構(gòu)的P型硅基板，接著，在含施主元素化合物即氧氯化磷(POCI3)、氮?dú)?、氧氣的混合氣體氣氛中在800?900°C下進(jìn)行數(shù)十分鐘的處理，在基板上均勻地形成η型擴(kuò)散層。在該以往的方法中，使用混合氣體進(jìn)行磷的擴(kuò)散，因此不僅表面形成η型擴(kuò)散層，而且在側(cè)面、背面也形成η型擴(kuò)散層。因此，為了除去側(cè)面的η型擴(kuò)散層而進(jìn)行側(cè)蝕刻。此外，背面的η型擴(kuò)散層需要變換為P+型擴(kuò)散層，在背面的η型擴(kuò)散層上賦予鋁糊劑，將其燒成，通過鋁的擴(kuò)散使其從η型擴(kuò)散層變換為P+型擴(kuò)散層。
[0005]另一方面，在半導(dǎo)體的制造領(lǐng)域中，例如像日本特開2002-75894號公報(bào)那樣，提出了通過涂布含有五氧化二磷(P2O5)或磷酸二氫銨(NH4H2PO4)等磷酸鹽作為含施主元素化合物的溶液來形成η型擴(kuò)散層的方法。但是，在該方法中，由于施主元素或含有其的化合物從作為擴(kuò)散源的溶液中飛散，因此與使用上述混合氣體的氣相反應(yīng)法同樣，在形成擴(kuò)散層時(shí)磷的擴(kuò)散也遍布側(cè)面及背面，在涂布過的部分以外也形成η型擴(kuò)散層。
[0006]此外，在賦予上述的鋁糊劑而從η型擴(kuò)散層變換為P+型擴(kuò)散層的方法中，鋁糊劑的電導(dǎo)率低，為了降低薄膜電阻，通常形成在整個(gè)背面的鋁層在燒成后必須具有ΙΟμπι?20 μm左右的厚度。進(jìn)而，如果形成這樣厚的鋁層，則由于硅和鋁的熱膨脹系數(shù)大大不同，因此在燒成和冷卻的過程中在硅基板中產(chǎn)生大的內(nèi)部應(yīng)力，有時(shí)成為結(jié)晶晶界的損傷、結(jié)晶缺陷增長和翹曲的原因。
[0007]為了解決該問題，有使糊劑組合物的涂布量減少、使背面電極層變薄的方法。但是，如果減少糊劑組合物的涂布量，則從P型硅半導(dǎo)體基板的表面向內(nèi)部擴(kuò)散的鋁的量變得不足。其結(jié)果，由于不能實(shí)現(xiàn)所需的BSF (Back Surface Field，背場)效果(由于p+型擴(kuò)散層的存在而提高生成載流子的收集效率的效果)，因此產(chǎn)生太陽能電池的特性降低的冋題。
[0008]因此，例如，日本特開2003-223813號公報(bào)中提出了一種糊劑組合物，其含有:鋁粉末；有機(jī)質(zhì)載體；熱膨脹系數(shù)比鋁小并且熔融溫度、軟化溫度和分解溫度的任一者比鋁的熔點(diǎn)高的無機(jī)化合物粉末。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]如上所述，在η型擴(kuò)散層形成時(shí)，使用氧氯化磷的氣相反應(yīng)中，不僅原本需要η型擴(kuò)散層的一面(通常為受光面或表面)形成η型擴(kuò)散層，在另一面(非受光面或背面)和側(cè)面也形成η型擴(kuò)散層。此外，在涂布含有磷酸鹽的溶液進(jìn)行熱擴(kuò)散的方法中，與氣相反應(yīng)法同樣，在表面以外也形成η型擴(kuò)散層。因此，作為元件為了具有的ρη結(jié)結(jié)構(gòu)，不得不在側(cè)面進(jìn)行蝕刻、在背面將η型擴(kuò)散層變換為P型擴(kuò)散層。一般而言，在背面涂布作為第13族元素的鋁的糊劑，并進(jìn)行燒成，將η型擴(kuò)散層變換為P型擴(kuò)散層。
[0011]本發(fā)明鑒于以上以往的問題而完成，其課題在于提供在使用了硅基板的太陽能電池元件的制造工序中不會形成不需要的η型擴(kuò)散層、能夠在短時(shí)間內(nèi)在特定的部分形成η型擴(kuò)散層的η型擴(kuò)散層形成組合物、η型擴(kuò)散層的制造方法、及太陽能電池元件的制造方法。
[0012]此外，即使在使用上述日本特開2003-223813號公報(bào)中記載的用于從η型擴(kuò)散層向P+型擴(kuò)散層變換的糊劑組合物的情況下，有時(shí)也無法充分地抑制翹曲。因此，本發(fā)明的課題在于提供在使用了硅基板的太陽能電池元件的制造工序中抑制硅基板中的內(nèi)部應(yīng)力、抑制基板的翹曲的發(fā)生，同時(shí)能夠在短時(shí)間內(nèi)形成P型擴(kuò)散層的P型擴(kuò)散層形成組合物、P型擴(kuò)散層的制造方法、及太陽能電池元件的制造方法。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]解決上述課題的手段如下。
[0015]<1> 一種雜質(zhì)擴(kuò)散層形成組合物，其含有:含施主元素或受主元素的玻璃粉末和分散介質(zhì)，
[0016]上述玻璃粉末的含有比率為I質(zhì)量％以上且90質(zhì)量％以下的范圍。
[0017]〈2>—種η型擴(kuò)散層形成組合物，其含有:含施主元素的玻璃粉末和分散介質(zhì)，
[0018]上述玻璃粉末的含有比率為I質(zhì)量％以上且90質(zhì)量％以下的范圍。
[0019]<3>根據(jù)上述〈2>所述的η型擴(kuò)散層形成組合物，其中上述施主元素為選自P (磷)及Sb(銻)中的至少I種。
[0020]<4>根據(jù)上述〈2>或〈3>所述的η型擴(kuò)散層形成組合物，其中，上述含施主元素的玻璃粉末含有:選自P203、P2O5及Sb 203中的至少I種的含施主元素物質(zhì)和選自S1 2、K2O,Na2O, Li20、BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, SnO, ZrO2、及 MoO3中的至少 I 種玻璃成分物質(zhì)。
[0021]<5>根據(jù)上述〈2>?〈4>中任一項(xiàng)所述的η型擴(kuò)散層形成組合物，其還含有選自Ag、S1、Cu、Fe、Zn及Mn中的至少I種金屬。
[0022]<6>根據(jù)上述<5>所述的η型擴(kuò)散層形成組合物，其中，上述金屬為Ag(銀)。
[0023]<7> 一種η型擴(kuò)散層的制造方法，其具有:
[0024]在半導(dǎo)體基板上涂布上述〈2>?〈6>中任一項(xiàng)所述的η型擴(kuò)散層形成組合物的工序；以及
[0025]實(shí)施熱擴(kuò)散處理的工序。
[0026]<8> 一種太陽能電池元件的制造方法，其具有:
[0027]在半導(dǎo)體基板上涂布上述〈2>?〈6>中任一項(xiàng)所述的η型擴(kuò)散層形成組合物的工序;
[0028]實(shí)施熱擴(kuò)散處理而形成η型擴(kuò)散層的工序；以及
[0029]在所形成的η型擴(kuò)散層上形成電極的工序。
[0030]<9> 一種P型擴(kuò)散層形成組合物，其含有:含受主元素的玻璃粉末和分散介質(zhì)，
[0031]上述玻璃粉末的含有比率為I質(zhì)量％以上且90質(zhì)量％以下。
[0032]<10>根據(jù)上述〈9>所述的P型擴(kuò)散層形成組合物，其中，上述受主元素為選自B(硼)、Α1(鋁)及Ga(鎵)中的至少I種。
[0033]<11>根據(jù)上述〈9>或〈10>所述的P型擴(kuò)散層形成組合物，其中，上述含受主元素的玻璃粉術(shù)含有:選自Β203、Α1203及Ga2O3中的至少I種的含受主元素物質(zhì)和選自Si02、K20、Na2O, Li2O' BaO、SrO, CaO, MgO, BeO、ZnO、PbO、CdO, Tl2O, SnO, ZrO2、及 MoO3中的至少 I 種的玻璃成分物質(zhì)。
[0034]<12> 一種P型擴(kuò)散層的制造方法，其具有:
[0035]在半導(dǎo)體基板上涂布上述〈9>?〈11>中任一項(xiàng)所述的P型擴(kuò)散層形成組合物的工序；以及
[0036]實(shí)施熱擴(kuò)散處理的工序。
[0037]〈13>—種太陽能電池元件的制造方法，其具有:
[0038]在半導(dǎo)體基板上涂布上述〈9>?〈11>中任一項(xiàng)所述的P型擴(kuò)散層形成組合物的工序；
[0039]實(shí)施熱擴(kuò)散處理而形成P型擴(kuò)散層的工序；以及
[0040]在所形成的P型擴(kuò)散層上形成電極的工序。
[0041]發(fā)明效果
[0042]根據(jù)本發(fā)明，在使用了硅基板的太陽能電池元件的制造工序中不會形成不需要的η型擴(kuò)散層、能夠在短時(shí)間內(nèi)在特定的部分形成η型擴(kuò)散層。
[0043]此外，根據(jù)本發(fā)明，在使用了硅基板的太陽能電池元件的制造工序中能夠抑制硅基板中的內(nèi)部應(yīng)力、抑制基板的翹曲，同時(shí)能夠在短時(shí)間內(nèi)形成P型擴(kuò)散層。
【附圖說明】
[0044]圖1是示意性地表示本發(fā)明的太陽能電池元件的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。
[0045]圖2中的㈧是從表面觀看太陽能電池元件的平面圖，⑶是放大㈧的一部分的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]本發(fā)明為一種雜質(zhì)擴(kuò)散層形成組合物，其含有:含施主元素或受主元素的玻璃粉末和分散介質(zhì)，并且上述玻璃粉末的含有比率為I質(zhì)量％以上且90質(zhì)量％以下的范圍。在雜質(zhì)擴(kuò)散層形成組合物為η型擴(kuò)散層形成組合物時(shí)，上述玻璃粉末含有施主元素，在雜質(zhì)擴(kuò)散層形成組合物為P型擴(kuò)散層形成組合物時(shí)，上述玻璃粉末含有受主元素。
[0047]在η型擴(kuò)散層形成組合物及P型擴(kuò)散層形成組合物中含有的玻璃粉末的含有率為I質(zhì)量％以上且90質(zhì)量％以下時(shí)，能夠在短時(shí)間內(nèi)除去形成在η型擴(kuò)散層或P型擴(kuò)散層的上的玻璃層。此外，通過施主元素或受主元素的擴(kuò)散，從而充分地進(jìn)行η型擴(kuò)散層或P型擴(kuò)散層的形成。因此，根據(jù)本發(fā)明的η型擴(kuò)散層形成組合物及P型擴(kuò)散層形成組合物，能夠在短時(shí)間內(nèi)在特定的部分形成η型擴(kuò)散層或P型擴(kuò)散層。
[0048]首先，對本發(fā)明的η型擴(kuò)散層形成組合物及P型擴(kuò)散層形成組合物進(jìn)行說明，接著，對使用η型擴(kuò)散層形成組合物的η型擴(kuò)散層的制造方法、使用P型擴(kuò)散層形成組合物的P型擴(kuò)散層的制造方法、及太陽能電池元件的制造方法進(jìn)行說明。
[0049]另外，本說明書中“工序”這一用語不僅是指獨(dú)立的工序，如果在與其它工序不能明確地區(qū)分的情況下也能實(shí)現(xiàn)該工序所預(yù)期的作用，則也包含在本用語中。此外，本說明書中“?”表示包含其前后記載的數(shù)值分別作為最小值及最大值的范圍。
[0050]<η型擴(kuò)散層形成組合物>
[0051]本發(fā)明的η型擴(kuò)散層形成組合物至少含有含施主元素的玻璃粉末(以下有時(shí)簡稱為“玻璃粉末”)和分散介質(zhì)，進(jìn)而考慮到涂布性等，可根據(jù)需要含有其它添加劑。
[0052]在此，所謂η型擴(kuò)散層形成組合物是指:含有含施主元素的