[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，特别是涉及一种在金属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

以硅作为主要原料的太阳能电池，根据其结晶性，分类成单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。其中，单晶硅太阳能电池，是利用线锯将由晶体提拉而形成的单晶晶锭切成晶片状，加工成100～200μm厚度的晶片，然后在此晶片上形成pn结、电极、保护膜等，作成太阳能电池板(电池单体)。

多晶硅，并不是利用晶体提拉，而是利用铸模使熔融金属硅晶体化而制造多晶晶锭，将此晶锭与单晶硅太阳能电池同样地利用线锯切成晶片状，同样地作成100～200μm厚度的晶片，然后与单晶硅基板同样地形成pn结、电极、保护膜等，作成太阳能电池板。

非晶硅太阳能电池，例如是利用等离子体CVD法，将硅烷气体在气相中利用放电而分解，由此，在基板上形成非晶的氢化硅膜，在此添加二硼烷、膦等，作为掺杂气体，同时堆积，而同时进行pn结和成膜工序，形成电极、保护膜而作成太阳能电池板。非晶硅太阳能电池，其非晶硅作为直接变换型，由于会吸收入射光，其光吸收系数与单晶硅及多晶硅的光吸收系数相比，大约高出一位数(非专利文献1)，因而与晶体硅的太阳能电池相比，具有非晶硅层的厚度只要大约百分之一的膜厚也就是1μm左右便足够的优点。近年来，太阳能电池的全球生产量，一年已超过十亿瓦特，预期今后生产量更增加，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，并无法利用与晶体类太阳能电池所必须的膜厚的单纯的比较，来决定资源的有效利用率。另外，相对于晶体类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，进行了利用晶体类硅材料来开发薄膜太阳能电池的各种尝试(非专利文献2)。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，仅依此则变换效率低，为提高变换效率，需要进行带域熔融以改善结晶性(例如，参照专利文献1)。但是，即使进行如此的带域熔融方法，也有晶体边界中的漏电流以及因寿命降低造成的长波长区域中的光电流响应特性降低等的问题。

专利文献1：日本专利特开2004-342909号公报

非专利文献1：高桥清、浜川圭弘、后川昭雄编著，《太阳光发电》，森北出版，1980，第233页

非专利文献2：高桥清、浜川圭弘、后川昭雄编著，《太阳光发电》，森北出版，1980年，217页

发明内容

本发明是鉴于上述问题而开发出来，其目的是针对硅太阳能电池，将为了有效活用其原料硅而将光变换层作成薄膜、同时变换性优异且由于光照射而造成的劣化少的薄膜单晶硅太阳能电池，作成具有在相同膜厚下能尽量提高效率的光封闭型结构的太阳能电池；以及提供一种该太阳能电池的制造方法。

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，是用以制造出其金属基板，作为光变换层的单晶硅层和透明保护膜被层积在一起，并以上述透明保护膜侧作为受光面的单晶硅太阳能电池的方法，其特征为，至少包含：

准备金属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的至少其中一种，注入上述单晶硅基板，来形成离子注入层的工序；在上述金属基板上形成透明绝缘性层的工序；于上述单晶硅基板的离子注入面与上述金属基板上的透明绝缘性层表面的至少其中一方，进行表面活化处理的工序；将上述单晶硅基板的离子注入面与上述金属基板上的透明绝缘性层表面贴合的工序；对上述离子注入层施予冲击，机械性剥离上述单晶硅基板，来作成单晶硅层的工序；在上述单晶硅层的上述剥离面侧，形成多个与上述第一导电型相异的导电型也就是第二导电型的扩散区域，至少在面方向形成多个pn结，并作成在上述单晶硅层的上述剥离面，存在多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的工序；在上述单晶硅层的上述多个第一导电型区域上，分别形成多个第一个别电极，而在上述多个第二导电型区域上，分别形成多个第二个别电极的工序；形成用以连结上述多个第一个别电极的第一集电电极与用以连结上述多个第二个别电极的第二集电电极的工序；以及形成用以覆盖上述多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的透明保护膜的工序。