太陽能電池元件及其制造方法、以及太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種太陽能電池元件，其包含：具有受光面及與上述受光面相反一側的背面且在上述背面具有含有p型雜質的p型擴散區(qū)域及含有n型雜質的n型擴散區(qū)域的半導體基板、設置于上述半導體基板的背面的一部分或全部的區(qū)域中且含有選自由Nb2O5、Ta2O5、V2O5、Y2o3及HfO2組成的組中的1種以上的鈍化層、設置于上述p型擴散區(qū)域的至少一部分中的第一金屬電極、和設置于上述n型擴散區(qū)域的至少一部分中的第二金屬電極。
【專利說明】太陽能電池元件及其制造方法、從及太陽能電池模塊

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及太陽能電池元件及其制造方法、W及太陽能電池模塊。

【背景技術】
[0002] 對W往的娃太陽能電池元件的制造工序進行說明。
[0003] 首先，為了促進光局限（optical confinement)效應而謀求高效率化，準備在受光 面?zhèn)刃纬捎屑y理結構的P型娃基板，接著在氧氯化磯（POCI3)、氮氣及氧氣的混合氣體氣氛 中在800°C?900°C下進行數(shù)十分鐘的處理而均勻地形成n型擴散層。在該W往的方法中， 由于使用混合氣體來進行磯的擴散，所W不僅在作為受光面的表面形成n型擴散層，而且 在側面及背面也形成n型擴散層。因此，進行用于除去形成于側面的n型擴散層的側蝕刻。 此外，形成于背面的n型擴散層需要轉換成P+型擴散層。因此，通過對整個背面賦予包含 侶粉末、玻璃料、分散介質及有機粘合劑等的侶糊劑，并對其進行熱處理（燒成）而形成侶 電極，從而將n型擴散層變成P+型擴散層，進而得到歐姆接觸。
[0004] 然而，由侶糊劑形成的侶電極的導電率低。因此為了降低薄膜電阻，通常形成于整 個背面的侶電極在熱處理后必須具有10 ym?20 ym左右的厚度。進而，由于娃與侶的熱 膨脹率大不相同，所W在熱處理及冷卻的過程中，使娃基板中產(chǎn)生較大的內部應力，成為晶 界的損傷、結晶的缺陷的增長及翅曲的原因。
[0005] 為了解決該問題，有減少侶糊劑的賦予量而使背面電極層的厚度變薄的方法。然 而，若減少侶糊劑的賦予量，則從P型娃半導體基板的表面擴散至內部的侶的量變得不充 分。其結果是，無法達成所期望的BSF炬ack Surface Field,背場）效應（因P+型擴散層 的存在而使生成載流子的收集效率提高的效果），因此產(chǎn)生太陽能電池的特性降低的問題。
[0006] 基于上述情況，提出了在娃基板表面的一部分上賦予侶糊劑而局部地形成P+型擴 散層和侶電極的點接觸的方法（例如參照日本專利第3107287號公報）。
[0007] 該樣的在與受光面相反一側（W下，也稱為背面）具有點接觸結構的太陽能電池 的情況下，需要在除侶電極W外的部分的表面抑制少數(shù)載流子的再結合速度。作為用于該 用途的背面用的半導體基板純化層（W下，也簡稱為"純化層")，提出了 Si〇2層等（例如參 照日本特開2004-6565號公報）。作為由形成Si〇2層所產(chǎn)生的純化效果，有將娃基板的背 面的表層部的娃原子的未鍵合點封端，從而使成為再結合的原因的表面能級密度降低的效 果。
[000引此外，作為抑制少數(shù)載流子的再結合的其他方法，有利用純化層內的固定電荷所 產(chǎn)生的電場來降低少數(shù)載流子密度的方法。該樣的純化效果通常被稱為電場效應，作為具 有負的固定電荷的材料提出了氧化侶（A12化）等（例如參照日本專利第4767110號公報）。 [0009] 該樣的純化層通常通過ALD(Atomic Layer Deposition,原子層沉積）法、 CVD (化emical Vapor D巧osition，化學氣相沉積）法等方法形成（例如參照化urnal of Applied化ysics，104(2008)，113703-1?113703-7)。此外，作為在半導體基板上形成 氧化侶層的簡便的方法，提出了利用溶膠凝膠法的方法（例如參照化in Solid Films, 517(2009)，6327 ?6330、Chinese Physics Letters,26(2009)，088102-1 ?088102-4)。


【發(fā)明內容】

[0010] 發(fā)明所要解決的課題
[0011] Journal of Applied 化ysics，104(2008)，113703-1 ?113703-7 中記載的方法 由于包含蒸鍛等復雜的制造工序，所W有時難W提高生產(chǎn)率。此外化in Solid Films, 517 (2009)，6327 ?6330Chinese Physics Letters, 26 (2009)，088102-1 ?088102-4 中記 載的方法中使用的純化層形成用組合物會經(jīng)時地產(chǎn)生凝膠化等不良情況，保存穩(wěn)定性難W 稱得上充分。進而，關于使用包含除侶W外的金屬元素的氧化物來形成具有優(yōu)異的純化效 果的純化層的研究迄今為止并未充分進行。
[0012] 本發(fā)明鑒于W上的W往的問題而完成，其課題在于提供具有優(yōu)異的轉換效率且經(jīng) 時的太陽能電池特性的降低得到抑制的太陽能電池元件及其簡便的制造方法、W及具有優(yōu) 異的轉換效率且經(jīng)時的太陽能電池特性的降低得到抑制的太陽能電池模塊。
[0013] 用于解決課題的方案
[0014] 用于解決上述課題的具體方案如下所述。
[0015] <1〉一種太陽能電池元件，其包含：具有受光面及與上述受光面相反一側的背面 且在上述背面具有含有P型雜質的P型擴散區(qū)域及含有n型雜質的n型擴散區(qū)域的半導體 基板、
[0016] 設置于上述半導體基板的背面的一部分或全部的區(qū)域中且含有選自由佩2〇5、 Ta2〇5、V205、Y2化及HfO 2組成的組中的1種W上的純化層、
[0017] 設置于上述P型擴散區(qū)域的至少一部分中的第一金屬電極、和
[0018] 設置于上述n型擴散區(qū)域的至少一部分中的第二金屬電極。
[0019] <2〉根據(jù)<1〉所述的太陽能電池元件，其中，上述P型擴散區(qū)域與上述n型擴散區(qū) 域隔開配置，且分別具有具備短邊及長邊的多個矩形部分，
[0020] 上述P型擴散區(qū)域所具有的多個矩形部分按照上述多個矩形部分的長邊的方向 沿著上述n型擴散區(qū)域所具有的多個矩形部分的長邊的方向的方式配置，
[0021] 上述P型擴散區(qū)域所具有的多個矩形部分與上述n型擴散區(qū)域所具有的多個矩形 部分交替地配置。
[002引 <3〉根據(jù)<1〉或<2〉所述的太陽能電池元件，其中，上述太陽能電池元件具有背接 觸結構。
[0023] <4〉根據(jù)<1〉?<3〉中任一項所述的太陽能電池元件，其中，上述純化層還含有 AI2O3。
[0024] <5〉根據(jù)<1〉?<4〉中任一項所述的太陽能電池元件，其中，上述純化層為純化層 形成用組合物的熱處理物。
[002引 <6〉根據(jù)<5〉所述的太陽能電池元件，其中，上述純化層形成用組合物包含選自由 Nb205、Ta205、V2化、Y2化、Hf02及下述通式a)所表示的化合物組成的組中的l種W上。
[0026] M(0Ri)m 訊
[0027] [式中，M包含選自由Nb、Ta、V、Y及Hf組成的組中的至少1種金屬元素。Ri分別 獨立地表示碳原子數(shù)為1?8的燒基或碳原子數(shù)為6?14的芳基。m表示1?5的整數(shù)。]
[002引 <7〉根據(jù)<6〉所述的太陽能電池元件，其中，上述純化層形成用組合物還包含選自 由Al203及下述通式（II)所表示的化合物組成的組中的1種W上的侶化合物。
[0029] [化學式U
[0030]

【權利要求】
1. 一種太陽能電池元件，其包含：具有受光面及與所述受光面相反一側的背面且在所 述背面具有含有p型雜質的p型擴散區(qū)域及含有n型雜質的n型擴散區(qū)域的半導體基板、 設置于所述半導體基板的背面的一部分或全部的區(qū)域中且含有選自由Nb205、Ta205、V205、Y203及Hf02組成的組中的1種以上的鈍化層、 設置于所述P型擴散區(qū)域的至少一部分中的第一金屬電極、和 設置于所述n型擴散區(qū)域的至少一部分中的第二金屬電極。
2. 根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池元件，其中，所述p型擴散區(qū)域與所述n型擴散區(qū) 域隔開配置，且分別具有具備短邊及長邊的多個矩形部分， 所述P型擴散區(qū)域所具有的多個矩形部分，按照所述多個矩形部分的長邊的方向沿著 所述n型擴散區(qū)域所具有的多個矩形部分的長邊的方向的方式配置， 所述P型擴散區(qū)域所具有的多個矩形部分與所述n型擴散區(qū)域所具有的多個矩形部分 交替地配置。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的太陽能電池元件，其中，所述太陽能電池元件具有背接觸 結構。
4. 根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層還含有 A1203〇
5. 根據(jù)權利要求1?4中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層為鈍化層形 成用組合物的熱處理物。
6. 根據(jù)權利要求5所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層形成用組合物包含選自 由Nb205、Ta205、V205、Y203、Hf02及下述通式⑴所表示的化合物組成的組中的l種以上， M^R^m(I) 式中，M包含選自由Nb、Ta、V、Y及Hf組成的組中的至少1種金屬元素；R1分別獨立地 表示碳原子數(shù)為1?8的烷基或碳原子數(shù)為6?14的芳基；m表示1?5的整數(shù)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層形成用組合物還包含選 自由A1203及下述通式（II)所表示的化合物組成的組中的1種以上，
式中，R2分別獨立地表示碳原子數(shù)為1?8的烷基；n表示0?3的整數(shù)；X2及X3分別 獨立地表示氧原子或亞甲基；R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或碳原子數(shù)為1?8的烷 基。
8. 根據(jù)權利要求7所述的太陽能電池元件，其中，所述通式（II)中，R2分別獨立地為 碳原子數(shù)為1?4的烷基。
9. 根據(jù)權利要求7或8所述的太陽能電池元件，其中，所述通式（II)中，n為1?3的 整數(shù)，R5分別獨立地為氫原子或碳原子數(shù)為4或5的烷基。
10. 根據(jù)權利要求7?9中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層形成用組 合物包含選自由A1203及所述通式（II)所表示的化合物組成的組中的1種以上的鋁化合 物，所述鈍化層形成用組合物中的所述鋁化合物的含有率為〇. 1質量％?80質量％。
11. 根據(jù)權利要求6?9中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層形成用組 合物包含選自由Nb205及所述通式（I)中M為Nb的化合物組成的組中的1種以上的鈮化合 物，所述鈍化層形成用組合物中的所述鈮化合物的總含有率按Nb205換算計為0. 1質量％? 99.9質量％。
12. 根據(jù)權利要求5?11中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層形成用組 合物包含液態(tài)介質。
13. 根據(jù)權利要求12所述的太陽能電池元件，其中，所述液態(tài)介質包含選自由疏水性 有機溶劑、非質子性有機溶劑、萜溶劑、酯溶劑、醚溶劑及醇溶劑組成的組中的至少一種。
14. 根據(jù)權利要求1?13中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層的密度為 1.Og/cm3?10.Og/cm3〇
15. 根據(jù)權利要求1?14中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層的平均厚 度為5nm?50ym。
16. 根據(jù)權利要求1?15中任一項所述的太陽能電池元件的制造方法，其具有以下工 序：在具有受光面及與所述受光面相反一側的背面且在所述背面具有P型擴散區(qū)域及n型 擴散區(qū)域的半導體基板的所述P型擴散區(qū)域的至少一部分上形成第一金屬電極，在所述n 型擴散區(qū)域的至少一部分上形成第二金屬電極的工序； 對所述半導體基板的背面的一部分或全部的區(qū)域賦予包含選自由Nb205、Ta205、V205、Y203、Hf02及下述通式（I)所表示的化合物組成的組中的1種以上的鈍化層形成用組合物而 形成組合物層的工序、和 對所述組合物層進行熱處理而形成含有選自由他205、了&20 5、￥205、￥203及11?) 2組成的組 中的1種以上的鈍化層的工序， M^R^m(I) 式中，M包含選自由Nb、Ta、V、Y及Hf組成的組中的至少1種金屬元素；R1分別獨立地 表示碳原子數(shù)為1?8的烷基或碳原子數(shù)為6?14的芳基；m表示1?5的整數(shù)。
17. 根據(jù)權利要求16所述的太陽能電池元件的制造方法，其中，所述鈍化層形成用組 合物還包含選自由A1203及下述通式（II)所表示的化合物組成的組中的1種以上，
式中，R2分別獨立地表示碳原子數(shù)為1?8的烷基；n表示0?3的整數(shù)；X2及X3分別 獨立地表示氧原子或亞甲基；R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或碳原子數(shù)為1?8的烷 基。
18. 根據(jù)權利要求16或17所述的太陽能電池元件的制造方法，其中，所述熱處理的溫 度為400°C以上。
19. 根據(jù)權利要求16?18中任一項所述的太陽能電池元件的制造方法，其中，所述形 成組合物層的工序包含通過絲網(wǎng)印刷法或噴墨法賦予所述鈍化層形成用組合物的步驟。
20. -種太陽能電池模塊，其具有權利要求1?15中任一項所述的太陽能電池元件、和 配置在所述太陽能電池元件的電極上的布線材料。
【文檔編號】H01L31/18GK104488088SQ201380037778
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權日:2012年7月19日
【發(fā)明者】織田明博, 吉田誠人, 野尻剛, 倉田靖, 田中徹, 足立修一郎, 早坂剛, 服部孝司, 松村三江子, 渡邊敬司, 森下真年, 濱村浩孝 申請人:日立化成株式會社