[发明专利]钝化层形成用组合物、带钝化层的半导体基板、带钝化层的半导体基板的制造方法、太阳能电池元件、太阳能电池元件的制造方法及太阳能电池

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、带钝化层的半导体基板的制造方法、太阳能电池元件、太阳能电池元件的制造方法及太阳能电池。

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，为了促进光局限(optical confinement)效应而谋求高效率化，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)、氮气及氧气的混合气体气氛中在800℃～900℃下进行数十分钟的处理而均匀地形成n型扩散层。在该以往的方法中，由于使用混合气体来进行磷的扩散，所以不仅在作为受光面的表面形成n型扩散层，而且在侧面及背面也形成n型扩散层。因此，进行用于除去形成于侧面的n型扩散层的侧蚀刻。此外，形成于背面的n型扩散层需要转换成p⁺型扩散层。因此，通过在整个背面赋予铝糊剂，并对其进行热处理(烧成)，从而将n型扩散层转换成p⁺型扩散层，同时形成铝电极而获得欧姆接触。

然而，由铝糊剂形成的铝电极的导电率低。因此为了降低薄膜电阻，通常形成于背面整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，所以在形成有铝电极的硅基板中，在热处理(烧成)及冷却的过程中，使硅基板中产生较大的内部应力，成为晶界的损伤、结晶缺陷的增长及翘曲的原因。

为了解决该问题，有减少铝糊剂的赋予量而使背面电极层的厚度变薄的方法。然而，若减少铝糊剂的赋予量，则从p型硅半导体基板的表面扩散至内部的铝的量变得不充分。其结果是，无法达成所期望的BSF(Back Surface Field，背场)效果(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果)，因此产生太阳能电池的特性降低的问题。

基于上述情况，提出了在硅基板表面的一部分上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)。

这样的在与受光面相反的一面(以下，也称为“背面”)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)。作为因形成这样的SiO₂膜而产生的钝化效果，有将硅基板的背面的表层部的硅原子的未键合点封端，从而使成为再结合的原因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他方法，有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)膜等作为具有负的固定电荷的材料(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、CVD(Chemical Vapor Deposition，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、及Chinese Physics Letters，26(2009)，088102-1～088102-4)。

发明内容

发明所要解决的课题

Journal of Applied Physics，104(2008)，113703-1～113703-7中记载的方法由于包含蒸镀等复杂的制造工序，所以有时难以提高生产率。此外，就Thin Solid Films，517(2009)，6327-6330、及Chinese Physics Letters，26(2009)，088102-1～088102-4中记载的方法中使用的钝化层形成用组合物而言，经时地发生凝胶化等不良情况，保存稳定性难以称得上充分。进而，关于使用包含除铝以外的金属元素的氧化物而具有优异的钝化效果的钝化层的研究迄今为止并未充分进行。