[发明专利]钝化层形成用组合物、带钝化层的半导体基板及其制造方法、太阳能电池元件及其制造方法、以及太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及钝化层形成用组合物、带钝化层的半导体基板及其制造方法、太阳能电池元件及其制造方法、以及太阳能电池。

背景技术

对以往的硅太阳能电池元件的制造工序进行说明。

首先，为了促进陷光效应而实现高效率化，准备在受光面侧形成有纹理结构的p型硅基板，接着，在氧氯化磷(POCl₃)、氮气、氧气的混合气体气氛中在800℃～900℃下进行数十分钟的处理，均匀地形成n型扩散层。

在该以往的方法中，由于使用混合气体进行磷的扩散，因此不仅在受光面的表面形成n型扩散层，而且在侧面及背面也形成n型扩散层。因此，为了除去形成于侧面的n型扩散层而进行侧蚀刻。此外，形成于背面的n型扩散层需要变换为p⁺型扩散层。因此，在整个背面涂布包含铝粉末及粘合剂的铝糊剂并对其进行热处理(烧成)而形成铝电极，由此使n型扩散层成为p⁺型扩散层，同时得到欧姆接触。

但是，由铝糊剂形成的铝电极的电导率低。因此，为了降低薄膜电阻，通常形成于整个背面的铝电极在热处理(烧成)后必须具有10μm～20μm左右的厚度。进而，由于硅与铝的热膨胀率大不相同，因此，在热处理(烧成)和冷却的过程中，形成有铝电极的硅基板中产生较大的内部应力，从而造成晶界损伤(damage)、结晶缺陷增长及翘曲。

为了解决该问题，有减少铝糊剂的涂布量而使背面电极层的厚度变薄的方法。但是，如果减少铝糊剂的涂布量，则从p型硅半导体基板的表面扩散至内部的铝量变得不充分。结果：无法实现所需的BSF(Back Surface Field，背场)效应(因p⁺型扩散层的存在而使生成载流子的收集效率提高的效应)，因此产生太阳能电池的特性降低的问题。

基于上述情况，提出了通过在硅基板表面的一部分赋予铝糊剂而局部地形成p⁺型扩散层和铝电极的点接触的方法(例如参照日本专利第3107287号公报)。

此种在与受光面相反的一侧(以下也称为“背面侧”)具有点接触结构的太阳能电池的情况下，需要在除铝电极以外的部分的表面抑制少数载流子的再结合速度。作为用于该用途的背面侧用的钝化层(以下也简称为“钝化层”)，提出了SiO₂膜等(例如参照日本特开2004-6565号公报)。作为因形成此种氧化膜所产生的钝化效果，包括将硅基板的背面表层部的硅原子的未结合键封端，从而使引起再结合的表面能级密度降低的效果。

此外，作为抑制少数载流子的再结合的其它方法，包括利用钝化层内的固定电荷所产生的电场来降低少数载流子密度的方法。这样的钝化效果通常被称为电场效应，并提出了氧化铝(Al₂O₃)膜等作为具有负固定电荷的材料(例如参照日本专利第4767110号公报)。

这样的钝化层通常通过ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)法或CVD(Chemical Vapor Depositon，化学气相沉积)法等方法形成(例如参照Journal of Applied Physics，104(2008)，113703-1～113703-7.)。此外，作为在半导体基板上形成氧化铝膜的简便的方法，提出了利用溶胶凝胶法的方法(例如参照Thin Solid Films，517(2009)，6327-6330以及Chinese Physics Letters，26(2009)，088102-1～088102-4.)。

另一方面，若在硅基板的受光面侧形成折射率大且钝化效果也大的层，则能够抑制陷光效应的提高和少数载流子的再结合速度，并且能够提高太阳能电池的发电效率。例如提出了通过利用溶胶凝胶法形成使钛等金属与铝复合所得的氧化膜来增大膜的折射率的方法(例如参照Japanese Journal of Applied Physics、45(2006)、5894～5901.)。

发明内容

发明要解决的课题