[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，特别涉及实现高效化的太阳能电池单元及其制造方法。

背景技术

以往，堆积型太阳能电池单元一般通过以下那样的方法来制作。首先，例如作为第1导电类型的基板准备p型硅基板。然后，对于在硅基板中从铸造铸锭切割时发生的硅表面的损伤层，例如利用几wt%~20wt%的苛性钠、碳酸苛性钠来去除10μm~20μm厚。之后，利用在同样的碱性低浓度液中添加了IPA（异丙醇）的溶液来进行各向异性蚀刻，并以使硅（111）面露出的方式形成纹理。另外，在纹理的形成中，无需一定通过湿处理进行，例如还能够通过干蚀刻来形成（例如，参照专利文献1）。

接下来，作为扩散处理，在例如三氯氧磷（POCl₃）、氮、氧的混合气体气氛下，例如以800℃~900℃，对p型硅基板处理几十分钟，在表面前面均匀地形成n型层作为第2导电类型的杂质层。通过将均匀地形成在硅表面的n型层的薄层电阻设为30~80Ω/□左右，从而得到良好的太阳能电池电气特性。之后，将基板浸渍到氢氟酸水溶液，对在扩散处理中沉积在表面的玻璃质（PSG）进行蚀刻去除。

接下来，去除形成在基板的背面等不需要的区域中的n型层。为了保护形成在基板的受光面侧的n型层，通过网板印刷法在基板的受光面侧附着高分子抗蚀剂膏并使其干燥之后，例如在20wt%氢氧化钾溶液中将基板浸渍几分钟，从而去除n型层。之后，用有机溶剂来去除抗蚀剂。作为去除该基板的背面等的n型层的其他方法，还有在工序的最后通过激光、干蚀刻进行端面分离的方法。

接下来，作为以防反射为目的的绝缘膜（防反射膜），在n型层的表面，以一样的厚度，形成氧化硅膜、氮化硅膜、氧化钛膜等绝缘膜。在作为防反射膜形成氮化硅膜的情况下，例如通过等离子体CVD法，以硅烷（SiH₄）气体以及氨（NH₃）气体为原材料，在300℃以上、减压下的条件下进行成膜形成。防反射膜的折射率是2.0~2.2左右，最佳的膜厚是70nm~90nm左右。另外，应注意这样形成的防反射膜是绝缘体，仅仅是在其上形成表面侧电极，则不会作为太阳能电池发挥作用。

接下来，使用栅电极形成用以及汇流电极形成用的掩模，在防反射膜上，通过网板印刷法，按照栅电极以及汇流电极的形状涂敷作为表面侧电极的银膏并使其干燥。

接下来，在基板的背面，通过网板印刷法，分别按照背面铝电极的形状以及背面银汇流电极的形状涂敷作为背面铝电极的背面铝电极膏、以及作为背面银汇流电极的背面银膏并使其干燥。

接下来，将涂敷在硅基板的表背面的电极膏同时以在600℃~900℃左右焙烧几分钟。由此，在防反射膜上作为表面侧电极形成栅电极以及汇流电极，在硅基板的背面作为背面侧电极形成背面铝电极以及背面银汇流电极。在此，在硅基板的表面侧，通过包含在银膏中的玻璃材料而防反射膜熔融的期间，银材料与硅接触并再凝固。由此，确保表面侧电极与硅基板（n型层）的导通。这样的工艺被称为穿火（fire through）法。另外，背面铝电极膏也与硅基板的背面反应，在背面铝电极的正下方形成p+层。

为了提高如上方式形成的堆积型太阳能电池单元的效率，重要的是基板的受光面侧的表面的凹凸形状、即纹理的形状的最佳化。以往，关于该凹凸形状，将针对一个参数成为最佳的形状应用于单元的整面。例如，在专利文献1中，公开了如下方案：在通过干蚀刻形成凹凸形状的情况下，将入射到太阳能电池的入射光的反射率作为参数而使凹凸形状最佳化。这是因为，通过选择入射光的反射率变得更低的条件，由此作为太阳能电池的电气特性之一的短路电流密度会提高。另外，关于纹理的形成方法，例如在专利文献2中公开了实施多阶段的干蚀刻的方法。另外，该形成方法的目的在于在单元的整面得到均匀的凹凸形状。

专利文献1：日本特开2005－150614号公报

专利文献2：日本特开2003－197940号公报

发明内容

但是，通过本发明者的研究知道了：在单元的整面采用了短路电流密度变高时的纹理构造的堆积型太阳能电池中，太阳能电池的其他电气特性未必呈现良好的特性。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于得到一种电气特性的平衡良好且光电变换效率优良的太阳能电池单元及其制造方法。