[发明专利]单晶硅太阳能电池的制造方法及单晶硅太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶硅太阳能电池的制造方法及单晶硅太阳能电池，特别是涉及一种在透明绝缘性基板上形成单晶硅层的单晶硅太阳能电池的制造方法及单晶硅太阳能电池。

背景技术

以硅为主要原料的太阳能电池，根据其结晶性可区分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、以及非晶硅太阳能电池。其中，单晶硅太阳能电池是将拉晶而成的单晶锭以线锯切割成晶片状，加工成100～200μm厚的晶片，然后于此形成pn结、电极、保护膜等而成为太阳能电池单体。

多晶硅的情况时，不是以拉晶的方式，而是利用铸模来使溶融金属硅结晶来制造多晶锭，与单晶硅太阳能电池相同地，将此以线锯切割成晶片状，相同地成为100～200μm厚的晶片，与单晶硅基板相同地形成pn结、电极、保护膜而成为太阳能电池单体。

非晶硅太阳能电池中，例如通过等离子体化学气相沉积(CVD)法，以硅烷气体于气相中放电、分解，于基板上形成非晶质的氢化硅膜，并添加作为掺杂气体的乙硼烷、膦等于此，同时堆积，由此同时进行pn结与成膜工序，形成电极、保护膜，来制成太阳能电池单体。非晶硅太阳能电池中，因非晶硅为直接转换型而吸收入射光，其光吸收系数与单晶以及多晶硅相比，大约高出一位数(高桥清、浜川圭弘、后川昭雄编着，「太阳光发电」，森北出版，1980年，233页)，因此，与结晶系的太阳能电池相较，具有如下优点，即，非晶硅层的厚度，其膜厚只要1/100的约1μm即可。近年来，世界上的太阳能电池的生产量，年内超过十亿瓦特，预期今后生产量将进一步增加，对于可有效利用资源的薄膜非晶硅太阳能电池有极大的期待。

但是，非晶硅太阳能电池的制造中，原料是使用硅烷、乙硅烷等的高纯度气体原料，而且由于在等离子体CVD装置内，也有堆积在基板以外的地方，因此，其气体原料的有效利用率，并无法利用与结晶系太阳能电池所必须的膜厚进行的单纯的比较，来决定资源的有效利用率。另外，相对于结晶系太阳能电池的变换效率约15％左右，非晶硅太阳能电池约10％左右，再者，光照射下的输出特性劣化的问题依然存在。

对此，进行了利用结晶系硅材料来开发薄膜太阳能电池的各种尝试(高桥清、浜川圭弘、后川昭雄编着，「太阳光发电」，森北出版，1980年，217页)。例如于氧化铝基板、石墨基板等，利用三氯硅烷气体、四氯硅烷气体等堆积多晶薄膜。此堆积膜中的结晶缺陷多，仅由此则变换效率低，为提高变换效率，有必要进行区域熔融以改善结晶性(例如参照日本专利公开公报特开2004-342909号)。但是，即使进行如此的区域熔融方法，也有结晶界面中的漏电流以及因寿命降低造成的长波长域中的光电流响应特性降低等的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而开发出来，其目的是提供一种单晶硅太阳能电池，是针对硅太阳能电池，为了有效地活用其原料(硅)而将光变换层制成薄膜，且变换特性优异，并且因光照射所造成的劣化少；因而提供一种可使用作为住宅等的采光窗材料，受光的可见光中的一部分可透过的透视型太阳能电池及其制造方法。

为了达成上述目的，本发明提供一种单晶硅太阳能电池的制造方法，是用以制造出在透明绝缘性基板上配置有作为光变换层的单晶硅层的单晶硅太阳能电池的方法，其特征为至少包含：准备透明绝缘性基板与第一导电型的单晶硅基板的工序；将氢离子或稀有气体离子中的至少一种，注入该单晶硅基板，来形成离子注入层的工序；以该离子注入面作为贴合面，经由透明导电性粘结剂，粘合该单晶硅基板与该透明绝缘性基板的工序；固化该透明导电性粘结剂成为透明导电性膜，并贴合该单晶硅基板与该透明绝缘性基板的工序；对该离子注入层施予冲击，机械性剥离该单晶硅基板，来形成单晶硅层的工序；在该单晶硅层，形成与该第一导电型相异的导电型也就是第二导电型的扩散层，来形成pn结的工序；以及形成电极于该单晶硅层上的工序。

通过包含如此工序的单晶硅太阳能电池的制造方法，即可制造出在透明绝缘性基板上配置单晶硅层来作为光变换层的单晶硅太阳能电池。

又，因单晶硅基板与透明绝缘性基板是利用透明导电性粘结剂贴合，所以可牢固地贴合两者。因此，即使不施以提高结合力的高温热处理，也可充分地牢固接合。另外，因接合面如此地牢固接合，可于之后对离子注入层施以冲击，机械性剥离单晶硅基板，而在透明绝缘性基板上形成薄的单晶硅层。因此，即使不进行剥离的热处理，也可将单晶硅层薄膜化。