太陽能電池元件、太陽能電池元件的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，其具有：具有受光面及與上述受光面相反側(cè)的背面的半導(dǎo)體基板；配置于上述受光面的一部分且擴散有雜質(zhì)的第1雜質(zhì)擴散區(qū)域；配置于上述受光面且雜質(zhì)濃度比第1雜質(zhì)擴散區(qū)域低的第2雜質(zhì)擴散區(qū)域；配置于上述第1雜質(zhì)擴散區(qū)域的至少一部的受光面電極；配置于上述背面上的背面電極；和配置于上述受光面及背面中的至少一方的面上且包含選自Nb2O5、Ta2O5、V2O5、Y2O3及HfO2中的1種以上化合物的鈍化層。
【專利說明】太陽能電池元件、太陽能電池元件的制造方法以及太陽能 電池模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能電池元件、太陽能電池元件的制造方法以及太陽能電池模塊。

【背景技術(shù)】
[0002] 對以往的硅太陽能電池元件的制造工序進行說明。
[0003] 首先，為了促進陷光效應(yīng)而實現(xiàn)高效率化，準備在受光面?zhèn)刃纬捎屑y理結(jié)構(gòu)的P 型硅基板，接著，在氧氯化磷（P〇Cl3)、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，均勻地形成n型擴散層。在該以往的方法中，由于使用混合氣體進行磷 的擴散，因此不僅在受光面即表面形成n型擴散層，而且在側(cè)面及背面也形成n型擴散層。 因此，為了除去形成于側(cè)面的n型擴散層而需要進行側(cè)蝕刻。此外，形成于背面的n型擴散 層需要變換為P+型擴散層。因此，在整個背面賦予包含鋁粉末、玻璃粉（glassfrit)、分散 介質(zhì)及有機粘合劑的鋁糊劑并對其進行熱處理（燒成）而形成鋁電極，由此使n型擴散層 成為P+型擴散層，進而得到歐姆接觸。
[0004] 但是，由鋁糊劑形成的鋁電極的電導(dǎo)率低。因此，為了降低薄膜電阻，通常形成于 整個背面的鋁電極在熱處理后必須具有10ym?20ym左右的厚度。進而，由于硅與鋁的 熱膨脹率大不相同，因此，在熱處理及冷卻的過程中，使硅基板中產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，從 而造成晶界損傷（damage)、結(jié)晶缺陷增長及翹曲。
[0005] 為了解決該問題，有減少鋁糊劑的賦予量而使背面電極層的厚度變薄的方法。但 是，如果減少鋁糊劑的賦予量，則從P型硅半導(dǎo)體基板的表面擴散至內(nèi)部的鋁量變得不充 分。結(jié)果：無法實現(xiàn)所需的BSF(BackSurfaceField，背場）效應(yīng)（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應(yīng)），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，提出了通過在硅基板表面的一部分賦予鋁糊劑而局部地形成P+型 擴散層和鋁電極的點接觸的方法（例如參照日本專利第3107287號公報）。
[0007] 此種在與受光面相反的一側(cè)（以下也稱為"背面?zhèn)?）具有點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電 池的情況下，需要在除鋁電極以外的部分的表面抑制少數(shù)載流子的再結(jié)合速度。作為用于 該用途的背面用的半導(dǎo)體基板鈍化層（以下也簡稱為"鈍化層"），提出了Si02層等（例如 參照日本特開2004-6565號公報）。作為因形成Si02層所產(chǎn)生的鈍化效果，包括將硅基板 的背面表層部的硅原子的未結(jié)合鍵封端，從而使引起再結(jié)合的表面能級密度降低的效果。
[0008] 此外，作為抑制少數(shù)載流子的再結(jié)合的其它方法，包括利用鈍化層內(nèi)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。這樣的鈍化效果通常被稱為電場效應(yīng)， 并提出了氧化鋁（A1203)等作為具有負固定電荷的材料（例如參照日本專利第4767110 號公報）。這樣的鈍化層通常通過ALD(AtomicLayerDeposition，原子層沉積）法、 CVD(ChemicalVaporDeposition，化學氣相沉積）法等方法形成（例如參照Journalof AppliedPhysics，104(2008)，113703-1 ?113703-7)。此外，作為在半導(dǎo)體基板上形成 氧化鋁層的簡便的方法，提出了利用溶膠凝膠法的方法（例如參照ThinSolidFilms， 517(2009)，6327 ?6330、ChinesePhysicsLetters，26(2009)，088102-1 ?088102-4)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的課題
[0010] JournalofAppliedPhysics，104(2008)，113703-1 ?113703-7 中記載的方法 包含蒸鍍等復(fù)雜的制造工序，所以存在難以提高生產(chǎn)率的情況。此外，在用于ThinSolid Films，517(2009)，6327 ?6330 或ChinesePhysicsLetters，26(2009)，088102-1 ? 088102-4所記載的方法的鈍化層形成用組合物中，會經(jīng)時性地產(chǎn)生凝膠化等不良情況，保 存穩(wěn)定性還難以稱得上充分。進而，迄今為止對于使用包含除鋁以外的金屬元素的氧化物 來形成具有優(yōu)異鈍化效果的鈍化層的研宄還并不充分。
[0011] 本發(fā)明鑒于以上的以往問題而完成，其課題在于提供具有優(yōu)異轉(zhuǎn)換效率且使經(jīng)時 性的太陽能電池特性的降低得到抑制的太陽能電池元件、該太陽能電池元件的簡便的制造 方法、以及具有優(yōu)異轉(zhuǎn)換效率且使經(jīng)時性的太陽能電池特性的降低得到抑制的太陽能電池 模塊。
[0012] 用于解決課題的手段
[0013] 用于解決上述課題的具體手段如下所述。
[0014] 〈1> 一種太陽能電池元件，其具有：
[0015] 具有受光面及與上述受光面相反側(cè)的背面的半導(dǎo)體基板；
[0016] 配置于上述受光面的一部分且擴散有雜質(zhì)的第1雜質(zhì)擴散區(qū)域；
[0017] 配置于上述受光面且雜質(zhì)濃度比第1雜質(zhì)擴散區(qū)域低的第2雜質(zhì)擴散區(qū)域；
[0018] 配置于上述第1雜質(zhì)擴散區(qū)域的至少一部分的受光面電極；
[0019] 配置于上述背面上的背面電極；和
[0020] 配置于上述受光面及背面中的至少一方的面上且包含選自Nb205、Ta205、V205、Y203 及Hf02中的1種以上化合物的鈍化層。
[0021] 〈2>根據(jù)〈1>所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化層還含有A1203。
[0022] 〈3>根據(jù)〈1>或〈2>所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化層的密度為1. 0g/ cm3?10.Og/cm3〇
[0023] 〈4>根據(jù)〈1>?〈3>中任一項所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化層的平均厚 度為5nm?50ym。
[0024] 〈5>根據(jù)〈1>?〈4>中任一項所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化層為鈍化膜 用組合物的熱處理物。
[0025] 〈6>根據(jù)〈5>所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化膜用組合物包含選自Nb205、 Ta205、V205、Y203、Hf02及下述通式（I)所示的化合物中的1種以上。
[0026] M^R^m(I)
[0027][式⑴中，M包含選自Nb、Ta、V、Y及Hf中的至少1種金屬元素。R1分別獨立地 表示碳數(shù)1?8的燒基或碳數(shù)6?14的芳基。m表示1?5的整數(shù)。]
[0028] 〈7>根據(jù)〈6>所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化層形成用組合物還包含選自 A1203及下述通式（II)所示的化合物中的1種以上的鋁化合物。
[0029]【化1】
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電池元件，其具有： 具有受光面及與所述受光面相反側(cè)的背面的半導(dǎo)體基板； 配置于所述受光面的一部分且擴散有雜質(zhì)的第1雜質(zhì)擴散區(qū)域； 配置于所述受光面且雜質(zhì)濃度比第1雜質(zhì)擴散區(qū)域低的第2雜質(zhì)擴散區(qū)域； 配置于所述第1雜質(zhì)擴散區(qū)域的至少一部分的受光面電極； 配置于所述背面上的背面電極；和 配置于所述受光面及背面中的至少一方的面上且包含選自Nb205、Ta205、V205、Y2O3及HfO2中的1種以上化合物的鈍化層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層還含有Al203。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層的密度為l.Og/cm3? 10. 0g/cm3〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層的平均厚度 為 5nm?50ym〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層為鈍化膜用 組合物的熱處理物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化膜用組合物包含選自Nb205、 Ta205、V205、Y203、Hf02及下述通式（I)所示的化合物中的1種以上， M(OR1)In (I) 式（I)中，M包含選自Nb、Ta、V、Y及Hf中的至少1種金屬元素，R1分別獨立地表示碳 數(shù)1?8的烷基或碳數(shù)6?14的芳基，m表示1?5的整數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)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Al2O3及下述通式（II)所示的化合物中的1種以上的鋁化合物，
式（II)中，R2分別獨立地表示碳數(shù)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數(shù)1?8的烷基。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池元件，其中，所述通式（II)中的R2分別獨立地為 碳數(shù)1?4的燒基。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的太陽能電池元件，其中，所述通式（II)中的n為1?3 的整數(shù)、R5分別獨立地為氫原子或者碳數(shù)4或5的烷基。
10. 根據(jù)權(quán)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Al2O3及所述通式（II)所示的化合物中的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總含有率為0. 1質(zhì)量％?80質(zhì)量％。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6?10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Nb2O5及所述通式（I)中的M為Nb的化合物中的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以Nb2O5換算為0. 1質(zhì)量％?99. 9質(zhì) 量％。
12. 根據(jù)權(quán)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 合物包含液狀介質(zhì)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池元件，其中，所述液狀介質(zhì)包含選自疏水性有 機溶劑、非質(zhì)子性有機溶劑、萜溶劑、酯溶劑、醚溶劑及醇溶劑中的至少一種。
14. 一種權(quán)利要求1?13中任一項所述的太陽能電池元件的制造方法，其包括： 在具有受光面及與所述受光面相反側(cè)的背面的半導(dǎo)體基板的所述受光面的一部分形 成第1雜質(zhì)擴散區(qū)域的工序； 在所述受光面形成雜質(zhì)濃度比第1雜質(zhì)擴散區(qū)域低的第2雜質(zhì)擴散區(qū)域的工序； 在所述第1雜質(zhì)擴散區(qū)域的至少一部分形成受光面電極的工序； 在所述背面形成背面電極的工序； 在選自所述受光面及所述背面中的至少1個面上賦予鈍化層形成用組合物而形成組 合物層的工序，所述鈍化層形成用組合物包含選自Nb205、Ta205、V205、Y203、HfO2及下述通式 (I)所示的化合物中的1種以上化合物；以及 對所述組合物層進行熱處理而形成含有選自Nb205、Ta205、V205、Y203及HfO2中的1種以 上化合物的鈍化層的工序， M(OR1)In (I) 式（I)中，M包含選自Nb、Ta、V、Y及Hf中的至少1種金屬元素，R1分別獨立地表示碳 數(shù)1?8的烷基或碳數(shù)6?14的芳基，m表示1?5的整數(shù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14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Al2O3及下述通式（II)所示的化合物中的1種以上的鋁化合物，
式（II)中，R2分別獨立地表示碳數(shù)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數(shù)1?8的烷基。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15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。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14?16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括利用絲網(wǎng)印刷法或噴墨法賦予所述鈍化層形成用組合物的步驟。
18. -種太陽能電池模塊，其具有權(quán)利要求1?13中任一項所述的太陽能電池元件和 配置于所述太陽能電池元件的電極上的布線材料。
【文檔編號】H01L31/0216GK104508831SQ201380038129
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)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