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TW201351672A - 太陽能電池及其製造方法 - Google Patents

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TW201351672A
TW201351672A TW102105395A TW102105395A TW201351672A TW 201351672 A TW201351672 A TW 201351672A TW 102105395 A TW102105395 A TW 102105395A TW 102105395 A TW102105395 A TW 102105395A TW 201351672 A TW201351672 A TW 201351672A
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Takenori Watabe
Hiroyuki Otsuka
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Shinetsu Chemical Co
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Abstract

一種製造太陽能電池之方法，其包含下列步驟：在n-型半導體基板的第二主表面上形成SiNx薄膜；在該SiNx薄膜形成步驟之後，在該n-型半導體基板的第一主表面上形成p-型擴散層；及在該p-型擴散層上形成SiO2薄膜或氧化鋁薄膜。

Description

太陽能電池及其製造方法
本發明係關於一種製造在半導體基板之兩側上分別具有鈍化膜的太陽能電池之方法，和一種藉由該方法製造的太陽能電池。
在最近幾年結晶矽太陽能電池具有pn接合型光二極體結構，一般在基板的一側上配置有p-型半導體及在另一側上配置有n-型半導體。大部分該類太陽能電池具有一配置，其中在半導體基板之導電型(p型)對面的導電型(n型)之擴散層係提供於受光側上，並在擴散層上形成SiNx薄膜作為抗反射膜。
圖1顯示根據先前技術的太陽能電池之剖面配置的例子，其中使用p-型半導體基板。
如圖1中所示，p-型半導體基板104之導電型對面的導電型(n型)之薄擴散層103係提供於受光表面側上，並在其上形成氮化矽(SiNx)薄膜作抗反射膜102。此外，用於收集光激發的載子之電極101係以幾個毫米的間隔(約 0.1至5mm的間隔)提供於抗反射膜102上。另一方面，集電電極107係以幾個毫米的間隔提供於背側上。從導電性的觀點考慮，通常已使用銀(Ag)作為這些電極101和107之材料。此外，因為太陽能電池必須以低成本來製造，所以其常藉由印刷法施加電極形狀的導電性含金屬糊，接著藉由在高溫下燒結實行來形成電極。
此外，彼等在p-型半導體基板104之背側上的區(p-型區)，其為電極107以外的區，係以由氧化矽(SiO2)薄膜組成之鈍化膜105保護(鈍化)。其中在背側上形成SiO2薄膜作為鈍化膜之該類結構係描述於例如JP-A H09-097916中。
此外，SiO2薄膜常藉由熱氧化形成。關於這一點，JP-A H08-078709揭示一種方法，其中藉由化學處理形成展現良好鈍化效應之SiO2薄膜。進一步地，JP-A 2003-347567和JP-A 2004-006565各描述一種方法，其中藉由塗佈形成SiO2薄膜。
此外，WO 2008/065918揭示：氧化鋁薄膜也有效作為p-型區之鈍化膜。
此外，JP-A H10-229211揭示一種配置，其中形成氮化矽薄膜作為半導體基板上之鈍化膜。
同時，近年來，已研究使用n-型半導體基板作為用於增強晶矽太陽能電池之效率的裝置(參見，例如，JP-A 2005-327871)。在使用該類n-型半導體基板的情況下，需要光電轉換效率之進一步增強。
發明概述
本發明已對上述情況進行考慮。因此，本發明的一個目的是提供一種製造太陽能電池之方法，和藉由該太陽能電池製造方法製造之太陽能電池，藉由該方法可獲得足夠鈍化效應和高光電轉換效率而沒有增加製造步驟的數量。
為了增強晶矽太陽能電池的光電轉換效率，基板的面側和背側上之表面的鈍化(不活化)是很重要的。太陽能電池基板之鈍化膜可為(例如)SiNx薄膜、SiO2薄膜、氧化鋁薄膜或類似者。這些示例性的鈍化膜當中，SiNx薄膜用於n型半導體之鈍化性能極佳。其原因被認為在於SiNx薄膜是帶正電。
因此，雖然在半導體基板為n型之情況下，在半導體基板之受光表面側上形成p-型擴散層，在其上形成SiNx薄膜如圖1中之鈍化膜105將不會導致SiNx薄膜足夠充當p-型擴散層之鈍化膜。
另一方面，SiO2薄膜和氧化鋁薄膜據說是有效達成p-型半導體的鈍化。
根據這些發現，本發明人進行了廣泛和深入研究，且結果，創作本發明如下。
特別是，為了達成上述目的，根據本發明，有提供一種製造太陽能電池之方法和一種藉由該方法製造的太陽能電池如下。
[1]一種製造太陽能電池之方法，其包含下列步驟： 在n-型半導體基板的第二主表面上形成SiNx薄膜；在該SiNx薄膜形成步驟之後，在該n-型半導體基板的第一主表面上形成p-型擴散層；及在該p-型擴散層上形成由SiO2薄膜或氧化鋁薄膜所組成之鈍化膜。
[2]根據第[1]項之方法，其中該SiNx薄膜之厚度為至少50nm。
[3]根據第[1]或[2]項之方法，其可進一步包括在該SiNx薄膜形成步驟之後及在該擴散層形成步驟之前，在該n-型半導體基板的第一主表面上形成紋理(texture)之步驟。
[4]根據第[1]至[3]項中任一項之方法，其可進一步包括在該鈍化膜上形成抗反射膜之步驟。
[5]一種製造太陽能電池之方法，其包括下列步驟：在p-型半導體基板的第二主表面上形成n-型擴散層；在該n-型擴散層上形成SiNx薄膜；及在該SiNx薄膜形成步驟之後，在該p-型半導體基板的第一主表面上形成由SiO2薄膜或氧化鋁薄膜所組成之鈍化膜。
[6]根據第5項之方法，其中該SiNx薄膜之厚度為至少50nm。
[7]根據第[5]或[6]項之方法，其可進一步包括在該SiNx薄膜形成步驟之後及在該鈍化膜形成步驟之前，在 該p-型半導體基板的第一主表面上形成紋理之步驟。
[8]根據第[5]至[7]項中任一項之方法，其可進一步包括在該鈍化膜上形成抗反射膜之步驟。
[9]一種太陽能電池，其包括：在n-型半導體基板的第二主表面上形成之SiNx薄膜；在該n-型半導體基板的第一主表面上形成之p-型擴散層；及在該p-型擴散層上形成且由SiO2薄膜或氧化鋁薄膜所組成之鈍化膜，該太陽能電池係藉由根據第[1]至[4]項中任一項之太陽能電池製造方法所製造。
[10]一種太陽能電池，其包括：在p-型半導體基板的第二主表面上形成之n-型擴散層；在該n-型擴散層上形成之SiNx薄膜；及在該p-型半導體基板的第一主表面上形成且由SiO2薄膜或氧化鋁薄膜所組成之鈍化膜，該太陽能電池係藉由根據第[5]至[8]項中任一項之太陽能電池製造方法所製造。
根據本發明的製造太陽能電池之方法，最後變成鈍化膜之SiNx薄膜充當有關在製造方法中形成p-型擴散層之 擴散遮罩。再者，SiNx薄膜充當有關形成SiO2薄膜或氧化鋁薄膜之氧化遮罩。因此，可能製造一種在基板之面側和背側上分別具有適當鈍化膜的太陽能電池，而不需要額外的特殊步驟。此應許增強的光電轉換效率。
較佳具體實例之說明
現在，將描述根據本發明之製造太陽能電池的方法和太陽能電池的配置於下。
第一具體實例
圖2為顯示根據本發明之太陽能電池的第一具體實例中之配置的剖面圖，在該情況下，半導體基板為n型。
如圖2中所示，太陽能電池具有一種之結構，其中p-型擴散層(p+1層)203、SiO2薄膜或氧化鋁薄膜206和抗反射膜202係以此順序相繼地提供於n-型半導體基板204之受光表面(也稱為"第一主表面")上。此外，SiNx薄膜205係提供於背面(也稱為"第二主表面"或"非受光表面")上。另外，對應於太陽能電池的正和負極之集電電極201和207係分別提供於n-型半導體基板204的面側和背側上。
在此，抗反射膜202係由SiNx薄膜組成。
具有如上述之該類剖面結構的太陽能電池因為SiNx薄膜205和SiO2或氧化鋁薄膜206分別充當在背側和面側上之鈍化膜而呈現高光電轉換效率。
如圖2中所示配置之太陽能電池係(例如)藉由圖3中所示之步驟製造。現在，將參考圖3A至3F步驟說明於下。順便提及，在圖3A至3F中，對應於圖2的太陽能電池之元件的層係以圖2中所用的相同參考符號表示。
[步驟1]
藉由以第V族元素諸如砷或銻摻雜高純度矽且調整至具有之0.1至5Ω．cm電阻係數而獲得之原切割(as-cut)單晶{100}n-型矽基板(下文簡稱為"基板")204在其表面上具有切割損害。藉由使用高濃度鹼溶液諸如具有濃度為5至60wt%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，或氫氟酸和硝酸的混合酸，或類似者將基板的表面上的切割損害進行蝕刻處理。單晶矽基板可藉由任何CZ法(柴可斯基法(Czochralski)法)和FZ法(浮區法)製造。再者，也可使用多晶矽基板，而不會有任何問題(圖3A)。
[步驟2]
在基板204之非受光表面(背面)上形成SiNx薄膜205(圖3B)。SiNx薄膜205不僅充當鈍化膜也充當用於反射基板內的入射光之反射膜及充當後續步驟中的擴散遮罩及/或氧化遮罩。
SiNx薄膜205之厚度較佳為50至250nm。當SiNx薄膜205之厚度低於50nm，不可能得到鈍化效果或掩蔽效果。另一方面，若厚度大於250nm，則SiNx薄膜作為 用於反射基板內之入射光的反射膜之效果可被降低。順便提及，SiNx薄膜205和類似者之厚度可以橢圓偏光計、電子驗電器或類似者測量。此外，在某種程度上也可以色調的目視檢測估計薄膜厚度。
此外，藉由使用電漿加強CVD系統或類似者之CVD(化學蒸氣沉積)法形成SiNx薄膜205。作為CVD方法中之反應物氣體，通常使用單矽烷(SiH4)和氨(NH3)之混合物，但也可使用氮替代NH3。此外，為了控制方法壓力及/或稀釋該反應物氣體，和在其中使用多晶矽作為基板204的情況下，為了進一步促進基板204的大量鈍化效應，反應物氣體可與氫混合。作為在CVD方法中激發反應物氣體之方法，不僅可使用上述電漿加強CVD也可使用熱CVD、光增強之CVD、等等。
形成SiNx薄膜之後，較佳進行所謂紋理之分鐘耐用性(minute ruggedness)的形成。在此情況下，SiNx薄膜205之保護防止在基板204之背側上形成紋理。因此，基板204之背面的表面積係小於在背面被紋理化的情況。此有效抑制光電轉換特性因重組而降低。
紋理形成為一種用於降低太陽能電池的反射率之有效方法。紋理可藉由將基板浸入氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉或類似物之加熱鹼溶液(濃度：1至10wt%，溫度：60至100℃)中經約10至30分鐘而產生。通常將預定量的2-丙醇溶解在鹼溶液中以便加速反應。順便提及，如果需要，該紋理形成可在形成SiNx薄膜之 前進行。
[步驟3]
形成SiNx薄膜205之後，在基板204之受光表面側的紋理表面上形成p-型擴散層203(圖3C)。p-型擴散層203之形成係藉由使用一種使用BBr3作為擴散源之汽相擴散法進行。具體而言，控制載體氣體之流率以使BBr3之濃度將為0.1至5vol%，及進一步地，也以與形成硼玻璃類似的濃度混合氧。在此氣體氛圍中，在850至1050℃下進行熱處理5至60分鐘。在此情況下，因為SiNx薄膜205已在基板204的背側上形成，所以此薄膜充當擴散遮罩，藉此防止在背側上形成p-型擴散層。
此外，p-型擴散層203之形成也可藉由一種其中在該基板204的整個表面積上形成含硼塗層作為擴散源之方法實施。具體而言，藉由刷塗、噴墨印刷、網板印刷、旋轉塗佈或類似者形成塗層，接著在類似於上述條件之條件下進行熱處理，藉此可形成p-型擴散層203。
隨後，藉由使用氫氟酸或類似物移除在為了擴散已進行熱處理基板204之表面上所形成之玻璃，接著，在鹽酸、硫酸、硝酸、或氫氟酸之酸性水溶液，或其混合物中洗滌。從經濟和效率的觀點考慮，用鹽酸溶液洗滌為較佳。為了加強清潔，該洗滌可藉由摻混鹽酸溶液與0.5至5wt%的過氧化氫且在60至90℃下加熱進行。
[步驟4]
在經洗滌之基板的p-型擴散層203上形成厚度為約5至50nm之SiO2薄膜或氧化鋁薄膜206(圖3D)。SiO2薄膜206可藉由熱氧化法、CVD法、氧化物薄膜塗佈法、或類似者形成，這些方法當中，為了獲得極佳鈍化特性，熱氧化法為較佳。具體而言，將已進行步驟1至3之處理的基板204放在備有氧氛圍於700至1,000℃下之爐中，並於此條件下進行熱處理5至60分鐘，藉此形成高品質SiO2薄膜。在這種情況下，因為在基板204之背側上形成SiNx薄膜205，所以可防止在背側上形成SiO2薄膜。
另一方面，例如，藉由蒸氣沉積法、濺射法、CVD法或類似者可形成氧化鋁薄膜206。尤其，ALD(原子層沉積)法(其為CVD法之一)為較佳，因為藉此可獲得極佳鈍化特性。雖然ALD法因此為較佳，但此缺點在於覆蓋效率太高而使材料至所要薄膜形成表面以外的其他區域之逆轉出現至非常高的程度。然而，在本發明中，在基板204的背側上所形成之SiNx薄膜205可防止在背側上形成氧化鋁薄膜。
[步驟5]
接著，在基板204之受光表面側上的SiO2薄膜或氧化鋁薄膜206上形成抗反射膜202(圖3E)。在此，如在背側上形成SiNx薄膜205的情況，使用電漿加強CVD系統以形成厚度為50至80nm之SiNx薄膜或類似者作為抗反 射膜202。
[步驟6]
隨後，在基板204之背側上且在SiNx薄膜205之間形成集電電極207，和在受光表面側上且在抗反射膜202和SiO2薄膜或氧化鋁薄膜206之間形成集電電極201(圖3F)。集電電極201和207可藉由蒸氣沉積法、濺射法、印刷法、或類似者形成。這些方法之中，從經濟角度考慮較佳為印刷法諸如噴墨印刷和網板印刷。具體而言，在已進行步驟1至5中之處理的基板204之背面側和受光表面側，藉由以電極圖案印刷而施加藉由將金屬諸如Ag顆粒分散在有機溶劑製備之導電性糊料，然後進行乾燥。至於電極圖案的形狀，較佳者為在受光表面側上之集電電極201以梳齒狀形成。另一方面，在背面側上之集電電極207可具有任何形狀；例如，可形成集電電極207以覆蓋基板背面之整個面積，或可以與在受光表面側上之集電電極201相同的梳齒形形成，或可形成為網格狀。印刷係接著在大約600至900℃下熱處理，藉此燒結Ag和造成銀粒子滲透到(燒穿)抗反射膜202、SiNx薄膜205和SiO2薄膜或氧化鋁薄膜206，藉此建立構成基板204的電極和矽之間的傳導。順便提及，集電電極201和207可分開燒結或可同時燒結。
根據如上所述之本發明的製造方法，可能製造一種如圖2中所示之太陽能電池，其在基板204背側和面側上具 有分別充當適當鈍化膜之SiNx薄膜205和SiO2薄膜或氧化鋁薄膜206；且，可能達成增強的光電轉換效率。此外，在製造過程的早期階段形成最後變成鈍化膜之SiNx薄膜205。因此，SiNx薄膜205可在後來進行之紋理形成期間充當處理遮罩。此使其可能抑制所完成之太陽能電池的光電轉換特性因重組而降低。且，在步驟3中SiNx薄膜205在p-型擴散層之形成期間充當擴散遮罩。此外，在步驟4中SiNx薄膜205在形成SiO2薄膜或氧化鋁薄膜206期間充當氧化遮罩。此確保可容易地製造太陽能電池。
順便提及，在根據此具體實例之製造太陽能電池的方法中，在步驟2之前，可在基板204之受光表面側的相反側(背側)上形成n+-型擴散層208，且接著可進行步驟2和後續步驟中之處理。結果，可獲得具有高光電轉換效率的太陽能電池，其中p-型擴散層203係提供於n-型半導體基板204之受光表面側上，而n+-型擴散層208係提供於在背側上，如圖4中所示。
第二具體實例
圖5為顯示根據本發明之太陽能電池的第二具體實例之配置的剖面圖，表示其中半導體基板為p型之情形。
如圖5中所示，SiO2薄膜或氧化鋁薄膜406和抗反射膜402係以此順序堆疊在p-型半導體基板404之受光表面(也稱為"第一主表面")上。此外，n-型擴散層(n+層)403和SiNx薄膜405係提供於p-型半導體基板404之背面(也 稱為"第二主表面"或"非受光表面")上。再者，對應於太陽能電池的正和負極之集電電極401和407係分別提供於p型半導體基板404的面側和背側上。
在此，該抗反射膜402係由SiNx薄膜組成。
在具有上述剖面結構之太陽能電池中，SiNx薄膜405和SiO2薄膜或氧化鋁薄膜406分別充當在背側和面側上之鈍化膜。因此，太陽能電池顯示高光電轉換效率。
藉由圖6A至6F中所示之步驟製造如圖5中所示配置之太陽能電池。現在，將參考圖6A至6F描述該等步驟，其中對應於圖5中所示之太陽能電池的層係以圖5中所使用的相同參考符號表示。
[步驟i]
藉由化學蝕刻移除原切割(as-cut)P-型半導體基板(下文稱為"基板")404上之切割損害。具體而言，使用高濃度鹼溶液諸如氫氧化鈉或氫氧化鉀的5至60wt%溶液、氫氟酸和硝酸的混合溶液或類似物將基板404進行蝕刻處理(圖6A)。
[步驟ii]
接著，在基板404之受光表面的相反側(背側)上形成n-型擴散層403(圖6B)。藉由使用氧氯化磷作為擴散源之汽相擴散法形成n-型擴散層403。具體而言，控制載體氣體之流率以使氧氯化磷濃度為0.1至5vol%，及進一步， 也以與形成磷玻璃類似的數量混合氧。在此氣體氛圍中於750至950℃下進行熱處理經5至60分鐘。在此情況下，二片基板404可以彼等之面側彼此接觸的堆疊狀態的方式進行熱處理，藉此n-型擴散層403只可在二片基板404之背側上形成。
n-型擴散層403可藉由塗佈法形成，其中塗層，使用磷作為擴散源，係提供在基板表面之整個面積上。具體而言，藉由刷塗、噴墨印刷、網板印刷、旋轉塗佈或類似者形成塗層，接著藉由與上述相同的條件之熱處理，藉此可形成n-型擴散層403。順便提及，藉由使用氫氟酸或類似物移除所形成之磷玻璃，其後藉由氫氟酸或類似物移除在為了擴散已進行熱處理之基板404的表面上所形成之玻璃。
[步驟iii]
藉由電漿加強CVD法或類似者在n-型擴散層403上形成SiNx薄膜405(圖6C)。SiNx薄膜405不僅充當鈍化膜也充當用於反射基板內的入射光之反射膜及在後來要進行之步驟中充當擴散遮罩及/或氧化遮罩。
SiNx薄膜405之厚度較佳為50至250nm。若SiNx薄膜405之厚度小於50nm，不可能得到鈍化效果或掩蔽效果。另一方面，當厚度大於250nm，SiNx薄膜405作為上述用於反射基板內之入射光的反射膜之效果可能被降低。
形成SiNx薄膜405之後，較佳進行所謂紋理之分鐘耐用性(minute ruggedness)的形成。在此情況下，不僅可防止在基板404之背側上形成紋理，且也移除在步驟ii中無意中在受光表面上形成相當大程度之n-型擴散層而同時以SiNx薄膜405保護在背側上的n-型擴散層403。因此，此步驟在獲得高光電轉換特性方面是非常有效的。
紋理形成可藉由將基板404浸入氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉或類似物之加熱鹼溶液(濃度：1至10wt%，溫度：60至100℃)中經約10至30分鐘來進行。在許多情況下，藉由將預定量的2-丙醇溶解在鹼溶液中而加速此處理中的反應。順便提及，如果需要，該紋理形成可在形成n-擴散層403之前進行。
接著，將基板404在鹽酸、硫酸、硝酸、或氫氟酸之酸性水溶液，或其混合溶液中洗滌。這些酸性水溶液當中，酸性水溶液，從經濟和效率是的觀點考慮較佳為鹽酸溶液。為了加強清潔，該洗滌可藉由摻混鹽酸溶液與0.5至5wt%的過氧化氫和在60至90℃下加熱進行。
[步驟iv]
隨後，在基板404之受光表面上形成具有10至50nm之厚度的SiO2薄膜或氧化鋁薄膜406(圖6D)。SiO2薄膜406可藉由熱氧化法、CVD法、氧化物薄膜塗佈法、或類似者形成。這些方法當中，為了獲得極佳鈍化特性，熱氧化法為較佳。具體而言，將已進行步驟i至iii之處 理的基板404放在備有氧氛圍於700至1,000℃下之爐中，並進行熱處理經5至60分鐘，藉此形成高品質SiO2薄膜。在此情況下，因為SiNx薄膜405已在背側上形成，所以可防止在基板404之背側上形成SiO2薄膜。另一方面，例如，藉由蒸氣沉積法、濺射法、CVD法或類似者可形成氧化鋁薄膜406。尤其，ALD法為較佳，因為藉此可獲得極佳鈍化特性。在本發明中，因為在基板404之背側上形成SiNx薄膜405，所以可防止在背側上形成氧化鋁薄膜。
[步驟v]
接著，在基板404之受光表面側上的SiO2薄膜或氧化鋁薄膜406上形成抗反射膜402(圖6E)。在此，像在SiNx薄膜405在背側上之情況，藉由使用漿加強CVD系統或類似者形成厚度為50至80nm之SiNx薄膜作為抗反射膜402。
[步驟vi]
最後，在基板404之背側上且在SiNx薄膜405之間形成集電電極407，和在受光表面側上且在抗反射膜402和SiO2薄膜或氧化鋁薄膜406之間形成集電電極401(圖6F)。集電電極401和407可藉由蒸氣沉積法、濺射法、印刷法、或類似者形成。
根據如上所述之本發明的製造方法，可能製造一種如 圖5中所示之太陽能電池，其分別在基板404背側和面側上具有充當適當鈍化膜之SiNx薄膜405和SiO2薄膜或氧化鋁薄膜406；且，可能獲得增強的光電轉換效率。此外，在製造過程的早期階段形成最後變成鈍化膜之SiNx薄膜405。因此，SiNx薄膜405可在後來進行之紋理形成期間充當處理遮罩。此使其可能抑制所完成之太陽能電池的光電轉換特性因重組而降低。此外，SiNx薄膜405在步驟iv中形成SiO2薄膜或氧化鋁薄膜406期間充當氧化遮罩。此確保可容易地製造太陽能電池。
順便提及，在根據此具體實例之製造太陽能電池的方法中，在步驟iv之前，可在基板404之受光表面側上形成p+-型擴散層408，且接著可進行步驟iv和後續步驟中之處理。結果，可獲得具有高光電轉換效率的太陽能電池，其中p+-型擴散層408係提供於p-型半導體基板404之受光表面側上，而n-型擴散層403係提供於在背側上，如圖7中所示。
101、107‧‧‧電極
102‧‧‧抗反射膜
103‧‧‧擴散層
104‧‧‧p-型半導體基板
105‧‧‧鈍化膜
201和207‧‧‧集電電極
202‧‧‧抗反射膜
203‧‧‧p-型擴散層
204‧‧‧n-型半導體基板
205‧‧‧SiNx薄膜
206‧‧‧SiO2薄膜或氧化鋁薄膜
401和407‧‧‧集電電極
402‧‧‧抗反射膜
403‧‧‧n-型擴散層
404‧‧‧p型半導體基板
405‧‧‧SiNx薄膜
406‧‧‧SiO2薄膜或氧化鋁薄膜
圖1為顯示根據相關技術的太陽能電池之配置例的剖面圖；圖2為顯示根據本發明之太陽能電池的第一具體實例中之配置例的剖面圖；圖3A至3F為顯示根據本發明之太陽能電池製造方法的第一具體實例中之製造步驟的示意剖面圖，其中圖 3A顯示n-型半導體基板製備步驟，圖3B顯示SiNx薄膜形成步驟，圖3C顯示p-型擴散層形成步驟，圖3D顯示SiO2薄膜或氧化鋁薄膜形成步驟，圖3E顯示抗反射膜形成步驟，和圖3F顯示電極形成步驟；圖4為顯示根據本發明之太陽能電池的第一具體實例中的配置之變型的剖面圖；圖5為顯示根據本發明之太陽能電池的第二具體實例中之配置例的剖面圖；圖6A至6F為顯示根據本發明之太陽能電池製造方法的第二具體實例中之製造步驟的示意剖面圖，其中圖6A顯示p-型半導體基板製備步驟，圖6B顯示n-型擴散層形成步驟，圖6C顯示SiNx薄膜形成步驟，圖6D顯示SiO2薄膜或氧化鋁薄膜形成步驟，圖6E顯示抗反射膜形成步驟，和圖6F顯示電極形成步驟；及圖7為顯示根據本發明之太陽能電池的第二具體實例中的配置之變型的剖面圖。
實例
現在，下文將描述本發明的一個實例。然而，應指出本發明並不侷限於該實例。
實例1
為了確認本發明的有效性，在下列條件A下製造一種 具有圖2中所示的剖面結構之太陽能電池，並進行評估。
(製造步驟和條件)
首先，作為半導體基板，製造六片測量100mm×100mm、厚度為250μm、及具有1Ω．cm之電阻係數的摻磷{100}n-型原切割(as-cut)矽基板。藉由使用氫氧化鉀的加熱水溶液移除矽基板的受損層。
接著，藉由電漿加強CVD法只在各矽基板之一側上形成SiNx薄膜205。在此情況下，使用單矽烷和氨的混合氣體作為反應物氣體，薄膜厚度為150nm，及折射率為2.1。然後，藉由將基板浸入含有氫氧化鉀和2-丙醇之水溶液中而將彼等進行紋理形成。在此情況下，該SiNx薄膜用作遮罩，使得各基板只在其上已形成SiNx薄膜之側的相反側上形成紋理。
接著，進行p-型擴散層203之形成。具體而言，一對矽基板以彼等之背側接觸的方式彼此堆疊，然後將該類三對置於藉由摻混氮與0.8vol%的BBr3和0.8vol%的氧所得之氣體氛圍中，並在1,000℃下進行熱處理15分鐘。隨後，使用氫氟酸移除在矽基板之表面上所形成之硼玻璃。在這種情況下，該等矽基板顯示43Ω之片電阻。
接著，藉由將該等矽基板在氧氛圍中於1,000℃下處理十分鐘而將彼等進行熱氧化。藉由此處理，對每一個矽基板，在其上已形成SiNx薄膜205之側的相反側上形成熱氧化物薄膜(SiO2薄膜)206。
隨後，在SiO2薄膜206上形成由SiNx薄膜組成之抗反射膜202。在此情況下，亦，使用電漿加強CVD法，且薄膜厚度為75nm和折射率為2.1。
最後，藉由網板印刷將Ag糊料以梳齒狀圖案施加於各矽基板之背側和受光側，然後進行乾燥。Ag糊料為一種藉由將具有幾奈米至幾十奈米之粒徑的Ag顆粒分散於有機溶劑中製得之糊料。其後，將已進行上述處理之矽基板在空氣氛圍中於750℃下加熱處理約十秒以燒結Ag顆粒，因而完成太陽能電池。
比較例1
為了比較，以下列條件B製造根據相關技術之太陽能電池並付諸評估。
(製造步驟及條件)
首先，作為半導體基板，製造六片測量100mm×100mm、厚度為250μm、及具有1Ω．cm之電阻係數的摻磷{100}n-型原切割(as-cut)矽基板。藉由使用氫氧化鉀的加熱水溶液移除矽基板的受損層。
接著，藉由將矽基板浸入含有氫氧化鉀和2-丙醇之水溶液中而將彼等進行紋理形成。
隨後，在與實例1相同的條件下進行p-型擴散層之形成。
接著，藉由將該等矽基板在氧氛圍中於1,000℃下處 理十分鐘而將彼等進行熱氧化。藉由此處理，在各矽基板之二側上形成熱氧化物薄膜(SiO2薄膜)。
隨後，在各矽基板之二側上的熱氧化物薄膜上分別形成由SiNx薄膜組成之抗反射膜。在此情況下，亦，使用電漿加強CVD法，且薄膜厚度為75nm和折射率為2.1。
最後，藉由網板印刷將與實例1相同的Ag糊料以梳齒狀圖案施加於各矽基板之背側和受光側，接著乾燥。其後，將已進行上述處理之矽基板在空氣氛圍中於750℃下加熱處理約十秒以燒結Ag顆粒，從而完成太陽能電池。
(評估法)
藉由使用Yamashita Denso公司製造之太陽模擬器在AM1.5的光譜、100mW/cm2的照度和25℃的溫度之條件下將如上述獲得得之太陽能電池樣品進行太陽能電池特性的測量。測量結果的平均值載列於下表1中。
從上述結果，發現：如與比較例1中所製造之太陽能電池比較，實例1中所製造之太陽能電池顯示大幅增加之開路電壓和增加之最大輸出。此被認為是歸因於實例1中 的太陽能電池結構，其中直接用SiNx薄膜205使矽基板的背側失去活性，及進一步，藉由存在SiNx薄膜205而省卻在矽基板之背側上形成紋理。此外，可獲得根據本發明之太陽能電池的這些效果而不增加製造步驟的數量。
202‧‧‧抗反射膜
203‧‧‧p-型擴散層
204‧‧‧n-型半導體基板
205‧‧‧SiNx薄膜
206‧‧‧SiO2薄膜或氧化鋁薄膜

Claims (10)

  1. 一種製造太陽能電池之方法，其包含下列步驟：在n-型半導體基板的第二主表面上形成SiNx薄膜；在該SiNx薄膜形成步驟之後，在該n-型半導體基板的第一主表面上形成p-型擴散層；及在該p-型擴散層上形成由SiO2薄膜或氧化鋁薄膜所組成之鈍化膜。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該SiNx薄膜之厚度為至少50nm。
  3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含在該SiNx薄膜形成步驟之後及在該擴散層形成步驟之前，在該n-型半導體基板的第一主表面上形成紋理(texture)之步驟。
  4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含在該鈍化膜上形成抗反射膜之步驟。
  5. 一種製造太陽能電池之方法，其包含下列步驟：在p-型半導體基板的第二主表面上形成n-型擴散層；在該n-型擴散層上形成SiNx薄膜；及在該SiNx薄膜形成步驟之後，在該p-型半導體基板的第一主表面上形成由SiO2薄膜或氧化鋁薄膜所組成之鈍化膜。
  6. 根據申請專利範圍第5項之方法，其中該SiNx薄膜之厚度為至少50nm。
  7. 根據申請專利範圍第5項之方法，其進一步包含在該SiNx薄膜形成步驟之後及在該鈍化膜形成步驟之前，在該p-型半導體基板的第一主表面上形成紋理之步驟。
  8. 根據申請專利範圍第5項之方法，其進一步包含在該鈍化膜上形成抗反射膜之步驟。
  9. 一種太陽能電池，其包含：在n-型半導體基板的第二主表面上形成之SiNx薄膜；在該n-型半導體基板的第一主表面上形成之p-型擴散層；及在該p-型擴散層上形成且由SiO2薄膜或氧化鋁薄膜所組成之鈍化膜，該太陽能電池係藉由根據申請專利範圍第1項之太陽能電池製造方法所製造。
  10. 一種太陽能電池，其包含：在p-型半導體基板的第二主表面上形成之n-型擴散層；在該n-型擴散層上形成之SiNx薄膜；及在該p-型半導體基板的第一主表面上形成且由SiO2薄膜或氧化鋁薄膜所組成之鈍化膜，該太陽能電池係藉由根據申請專利範圍第5項之太陽能電池製造方法所製造。
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