[发明专利]太阳能电池单元及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池单元及其制造方法，特别涉及即使在实现了基板的薄板化的情况下也能降低太阳能电池的弯曲且具有良好的特性的太阳能电池单元、以及可以高效地制造这样的太阳能电池单元的太阳能电池单元的制造方法。

背景技术

以往，作为太阳能电池等光电动势装置的背面铝电极而使用的铝膏(aluminum paste)具有可以通过网板印刷等方法简便地形成电极这样的优点。另外，铝膏具有可以容易地形成所谓BSF(Back Surface Field：背面场)层这样的优点，即，通过加热处理容易地形成使铝扩散到硅基板内而使p型杂质高浓度地扩散了的p+层，并在光电动势装置内部生成针对少数载流子的势垒电场，从而提高多数载流子的收集效率。

此处，对当前广泛使用的太阳能电池的制造工艺进行简单说明。

(101)首先，准备将在切片时所形成的损坏层进行了去除的p型硅基板，利用碱性水溶液对该p型硅基板进行蚀刻，从而在该p型硅基板的表面形成被称为纹理的微细的凹凸构造。

(102)在p型硅基板的受光面侧使三氯氧磷(POCl₃)、磷酸等扩散而形成了n型杂质扩散层之后，去除以表面的玻璃为主成分的膜，进而去除端面和背面侧的n型杂质扩散层。

(103)在p型硅基板的形成了n型杂质扩散层的受光面侧形成反射防止膜。

(104)在p型硅基板的与受光面相反一侧的面(背面)的一部分，将包含银、玻璃的膏(paste)涂敷成背面集电电极的形状。

(105)在p型硅基板的背面没有形成背面集电电极的部分，涂敷背面铝电极形成用的包含铝、玻璃的膏。

(106)在p型硅基板的受光面，将包含银、玻璃的膏涂敷成受光面电极的形状。

(107)通过在大气中以规定的温度进行焙烧，得到背面集电电极、背面铝电极以及受光面电极，并且从背面铝电极使铝扩散到硅基板中，形成BSF层。同时从受光面电极通过所的射穿(fire through)而使银突破反射防止膜从而与n型杂质扩散层电连接，完成太阳能电池单元。

在所述工艺中，由于可以通过一次的焙烧形成各电极，所以该方法在当前被更广泛地应用。

另一方面，针对今后预见的硅太阳能电池的急剧的普及，担心硅原料的不足。作为其对策，通过使硅基板的厚度比以往的200μm程度更薄，可以高效地利用硅原料，降低太阳能电池的制造成本，增加生产数。

但是，在使硅基板的厚度变薄的情况下，在所述工艺中，在用于形成电极的焙烧处理时，在焙烧处理的后段的冷却时因铝与硅的线膨胀系数的差异而产生弯曲，使制造工艺中的太阳能电池单元的破损率急剧增加。

此处，通过使所涂敷的铝膏的厚度变薄，可以降低所述太阳能电池单元中产生的弯曲。但是，如果使铝膏的厚度过薄，则存在通过焙烧处理而形成的BSF层的厚度也变薄而无法维持太阳能电池单元的特性这样的问题。

另外，随着硅基板的厚度变薄，为了将吸收系数小的长波长域的光充分地利用于发电中，需要在硅基板内部产生多重反射，延长光路长。但是，利用铝来形成的背面铝电极相对长波长域的光的反射率较低，所以存在利用效率降低而使电流的产生量减少这样的问题。

因此，考虑如下方法：代替使对铝膏进行加热处理而形成的BSF层变薄，而利用使硅基板的背面的缺陷变非活性化的背面钝化膜，来抑制硅基板的弯曲并且维持良好的太阳能电池单元的特性。具体而言，公开了如下方法：在硅基板的背面形成氮化硅、硅氧化膜等背面钝化膜，并在该背面钝化膜中形成接触孔，使背面铝电极与硅基板电连接(例如，参照专利文献1)。

但是，在专利文献1的方法中，需要如下工序：为了形成接触孔而对背面钝化膜进行激光开口的工序、以及使背面铝电极正确地与激光开口部对位的工序。而且，由于进行了几次的焙烧，所以与如上所述的当前广泛采用的方法相比时，工序大幅增加。以下，说明利用激光对背面钝化膜进行开口、并使硅基板与背面电极电连接的太阳能电池的制造工艺的代表性的方法。另外，直至在p型硅基板的受光面侧形成n型杂质扩散层和反射防止膜的工序(111)～(113)，与所述以往的方法的(101)～(103)相同。

(111)首先，准备将在切片时所形成的损坏层进行了去除的p型硅基板，并用碱性水溶液对该p型硅基板进行蚀刻，从而在该p型硅基板的表面形成被称为纹理的微细的凹凸构造。

(112)在p型硅基板的受光面侧使三氯氧磷(POCl₃)、磷酸等扩散而形成了n型杂质扩散层之后，去除以表面的玻璃为主成分的膜，进而去除端面和背面侧的n型杂质扩散层。