太陽能電池的制法及通過其得到的太陽能電池的制作方法
【專利摘要】將含有聚乙烯醇系樹脂和摻雜化合物的摻雜物擴散用水系涂布液通過絲網印刷部分涂布于半導體基板(1)的一個面后，進行熱處理，在上述基板(1)的一個面上，將進行了上述涂布的半導體基板(1)的表層部分作為摻雜物高濃度擴散部(11a)，將未進行上述涂布的半導體基板(1)的表層部分作為摻雜物低濃度擴散部(11b)，在半導體基板(1)上形成由上述摻雜物高濃度擴散部(11a)及摻雜物低濃度擴散部(11b)構成的選擇性發(fā)射極層(11)。通過該工序，能夠高效地制造光電轉換效率高的高性能太陽能電池。
【專利說明】太陽能電池的制法及通過其得到的太陽能電池【技術領域】[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池的制法及通過其得到的太陽能電池，詳細而言，涉及pn結 型太陽能電池的制法及通過其得到的太陽能電池?！颈尘凹夹g】[0002]pn結型太陽能電池具有將P型半導體與η型半導體接合而成的結構。而且，由于 照射到該接合面的光而產生光電子(內部光電效果)，由于半導體的整流作用上述光電子 向一定方向移動，因此通過將其從電極取出至外部，能夠獲得電(電流)。作為形成如上所 述的pn結結構的方法，例如廣泛使用如下的方法:在半導體基板的一個面上涂布含有磷、 硼等摻雜物(雜質)的液態(tài)材料，在形成涂膜后，進行熱處理，從而使上述摻雜物在半導體 基板的表層部分擴散，根據該摻雜物的種類形成P型或η型的半導體層。[0003]特別是在通過上述方法形成pn結型太陽能電池的發(fā)射極層時，如果將上述發(fā)射 極層的、金屬電極正下方的部分以摻雜物濃度變高的方式設置，將上述發(fā)射極層的除此之 外的部分以摻雜物濃度降低的方式設置，則能夠提高光電轉換效率。這種摻雜物濃度局部 地不同的發(fā)射極層被稱為選擇性發(fā)射極層。此外，通過形成如上所述結構的選擇性發(fā)射極 層，能夠降低金屬電極與半導體之間的接觸電阻，除金屬電極部分之外的摻雜物濃度降低， 能夠使太陽能電池單元的短波長光側的量子效率良好。[0004]目前，上述選擇性發(fā)射極層的圖案形成通常通過如下方法進行:將含有摻雜物的 液態(tài)材料通過旋涂法均勻地涂布到半導體基板上后，進行蝕刻的方法；在半導體基板上形 成圖案掩模后，涂布上述液態(tài)材料的方法等。[0005]此外，近年來，也提出了:通過膠版印刷、絲網印刷等將摻雜物濃度高的液態(tài)材料 局部地涂布于半導體基板的一個面后，通過旋涂法在上述基板的一個面的整面上涂布摻雜 物濃度低的液態(tài)材料，進行熱處理，從而在半導體基板的一個面上形成摻雜物濃度局部地 不同的選擇性發(fā)射極層的方法等(參照專利文獻I?3)。[0006]現有技術文獻 _7] 專利文獻[0008]專利文獻1:日本特開2006-310373號公報[0009]專利文獻2:W02009/116569 公報[0010]專利文獻3:日本特開2010-109201號公報
【發(fā)明內容】
[0011]發(fā)明要解決的問題[0012]然而，在大范圍內進行如上所述的利用旋涂法的涂膜形成時，難以形成均勻厚度 的涂膜，因此例如難以適用于為了削減制造成本而大型化了的(特別是直徑4英寸以上的) 半導體晶圓。[0013]此外，對于如上所述的利用蝕刻、圖案掩模等的圖案形成，隨著該蝕刻、圖案掩模的形成等，作業(yè)工序增加，因此需要工序數少且高效的制法。
[0014]此外，對于通過對上述涂膜進行熱處理而獲得的選擇性發(fā)射極層，其表面碳殘渣越少，摻雜物高濃度擴散部與摻雜物低濃度擴散部的表面電阻值的差越大，越能夠提高光電轉換效率。因此，需要能夠高效地制造具備這種可提高光電轉換效率的選擇性發(fā)射極層的太陽能電池的制法。
[0015]本發(fā)明是鑒于這種情況而做出的，其目的在于提供能夠高效地制造光電轉換效率高的高性能太陽能電池的太陽能電池的制法以及通過其得到的太陽能電池。
[0016]用于解決問題的方案
[0017]為了實現上述目的，本發(fā)明的第一主旨為一種太陽能電池的制法，該太陽能電池具備在一個面上具有摻雜物濃度局部地不同的選擇性發(fā)射極層的半導體基板，其中，將含有聚乙烯醇系樹脂和摻雜化合物的摻雜物擴散用水系涂布液通過絲網印刷局部地涂布于半導體基板的一個面后，進行熱處理，在上述基板的一個面上，將進行了上述涂布的半導體基板的表層部分作為摻雜物高濃度擴散部，將未進行上述涂布的半導體基板的表層部分作為摻雜物低濃度擴散部，在半導體基板上形成上述選擇性發(fā)射極(selective emitter)層。
[0018]此外，本發(fā)明的第二主旨為通過上述第一主旨的制法得到的太陽能電池。
[0019]S卩，本發(fā)明人等為了解決前述課題反復進行了深入的研究。在該研究過程中，本發(fā)明人等進行了如下的實驗:在作為太陽能電池的構成部件的半導體基板的一個面上形成選擇性發(fā)射極層時，將含有聚乙烯醇系樹脂和摻雜化合物(具有磷、硼等摻雜物的化合物)的摻雜物擴散用水系涂布液通過絲網印刷局部地涂布于半導體基板的一個面，然后直接進行熱處理而未進行利用旋涂法的整面涂布，結果發(fā)現，上述絲網印刷的涂布面正下方的半導體基板的表層部分成為摻雜物高濃度擴散部，未進行上述絲網印刷的半導體基板的表層部分成為摻雜物低濃度擴散部，由此能夠形成選擇性發(fā)射極層。
[0020]如此，打破現有的技術常識，即使不進行利用旋涂法的整面涂布也形成了上述摻雜物低濃度擴散部，對此可推測，熱處理時(擴散時)，從進行了絲網印刷的部分(涂覆部分)揮發(fā)出的摻雜物經由氣相被吸附于未進行上述絲網印刷的半導體基板的表層部分，并擴散，從而形成摻雜物低濃度擴散部；或者，由直接從上述涂覆部分擴散的少許摻雜物形成摻雜物低濃度擴散部。其中，由于上述摻雜物高濃度擴散部為上述絲網印刷的涂布面正下方的半導體基板的表層部分，因此摻雜物的擴散濃度變高。
[0021]而且，由此發(fā)現，變得無需如前述專利文獻I?3所述的、在上述半導體基板的一個面上重復進行利用旋涂法的整面涂布這樣的作業(yè)，能夠更高效地形成選擇性發(fā)射極層，進而，通過該方法形成的選擇性發(fā)射極層在熱處理后的表面碳殘渣也少，其摻雜物高濃度擴散部與摻雜物低濃度擴散部的表面電阻值的差也大，因此能夠達成期望的目的，從而完成了本發(fā)明。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]如此，本發(fā)明的太陽能電池的制法具備如下的工序:將含有聚乙烯醇系樹脂和摻雜化合物的摻雜物擴散用水系涂布液通過絲網印刷局部地涂布于半導體基板的一個面后，進行熱處理，在上述基板的一個面上，將進行了上述涂布的半導體基板的表層部分作為摻雜物高濃度擴散部，將未進行上述涂布的半導體基板的表層部分作為摻雜物低濃度擴散部，從而在半導體基板上形成選擇性發(fā)射極層。因此，與需要利用旋涂法的涂膜形成的現有的太陽能電池的制法相比，能夠簡化作業(yè)工序。此外，在本發(fā)明的太陽能電池的制法中，通過僅應用絲網印刷而不進行利用旋涂法的涂膜形成來形成選擇性發(fā)射極層，所以也能夠適用于大范圍內的選擇性發(fā)射極層的形成，因此例如也能夠有效地適用于為了削減制造成本而大型化了的半導體晶圓。而且，通過該方法形成的選擇性發(fā)射極層在熱處理后的表面碳殘渣也少，其摻雜物高濃度擴散部與摻雜物低濃度擴散部的表面電阻值的差也大，因此本發(fā)明的太陽能電池的制法能夠實現光電轉換效率高的高性能太陽能電池的高效制造。[0024]特別是上述熱處理包括在700~1000°C的溫度條件下進行5~60分鐘的擴散工序時，使選擇性發(fā)射極層中的摻雜物低濃度擴散部的形成更有效，能夠制造光電轉換效率更高的太陽能電池。[0025]此外，上述摻雜物擴散用水系涂布液中所含的聚乙烯醇系樹脂為具有下述通式 (I)所示的1，2-二醇結構單元的聚乙烯醇系樹脂時，能夠進一步減少選擇性發(fā)射極層的表面碳殘渣，能夠使摻雜物高濃度擴散部的表面電阻值進一步降低，因此能夠制造摻雜物高濃度擴散部與摻雜物低濃度擴散部的表面電阻值的差更大的、光電轉換效率高的太陽能電池。[0026]
【權利要求】
1.一種太陽能電池的制法，其特征在于，該太陽能電池具備在一個面上具有摻雜物濃度局部地不同的選擇性發(fā)射極層的半導體基板，其中，將含有聚乙烯醇系樹脂和摻雜化合物的摻雜物擴散用水系涂布液通過絲網印刷局部地涂布于半導體基板的一個面后，進行熱處理，在所述基板的一個面上，將進行了所述涂布的半導體基板的表層部分作為摻雜物高濃度擴散部，將未進行所述涂布的半導體基板的表層部分作為摻雜物低濃度擴散部，從而在半導體基板上形成所述選擇性發(fā)射極層。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池的制法，其中，所述熱處理包括在700~1000°C的溫度條件下進行5~60分鐘的擴散工序。
3.根據權利要求1或2所述的太陽能電池的制法，其中，所述摻雜物擴散用水系涂布液中所含的聚乙烯醇系樹脂為具有下述通式(I)所示的1，2-二醇結構單元的聚乙烯醇系樹月旨，

4.一種太陽能電池，其特征在于，其是通過權利要求1~3中的任一項所述的制法得到的。
【文檔編號】H01L31/18GK103503169SQ201280021403
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年8月9日 優(yōu)先權日:2011年8月11日
【發(fā)明者】勝間勝彥, 佐藤弘章, 加藤邦泰, 堤由佳 申請人:日本合成化學工業(yè)株式會社