[发明专利]太阳能电池单元的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池单元的制造方法，进一步详细来说，涉及一种可以降低由作为半导体基板的多晶硅中内部存在的结晶缺陷或晶界中的电子-空穴再结合所引起的光电转换损失、多晶硅太阳能电池单元的内部应力及由此产生的电池的弯曲，提高电池-模块制造工序中的成品率的技术。

背景技术

使用图4对以往的多晶硅太阳能电池单元的制造工序进行说明。在图4(1)中，在掺杂硼的p型半导体基板10中，用20％苛性钠除去在从铸锭上切片时产生的硅表面的损伤层。然后利用1％苛性钠和10％异丙醇的混合液进行蚀刻，形成绒面结构。太阳能电池单元通过在受光面(表面)侧形成绒面结构，从而促进陷光效果，实现高效率化。在图4(2)中，接着，涂布包含P₂O₅的液体，800～900℃下处理数十分钟，或者在三氯氧化磷(POCl₃)、氮、氧的混合气体气氛中，在800～900℃下处理数十分钟，同样地形成n型层22。此时，在使用三氯氧化磷气氛的方法中，磷的扩散还涉及侧面以及背面，n型层不仅在表面，还在侧面、背面形成。因此，在图4(3)中，为了除去侧面的n型层，实施侧蚀。进而，在图4(4)中，在n型层表面上形成同样的厚度的由氮化硅膜构成的防反射膜16。

例如氮化硅膜是通过以SiH₄和NH₃的混合气体为原料的等离子体CVD法而形成。此时，氢扩散于结晶中，未参与硅原子键的轨道、即悬键和氢进行键合，使结晶缺陷失活。将这样用于修正结晶缺陷的操作称作氢钝化，例如在专利文献1中有其的记载。另外，关于缺陷的失活，也提出使用了氢化非晶硅的方法，在专利文献2中有其的记载。

然后，在图4(5)中，用丝网印刷法涂布表面电极用银糊剂并使其干燥，形成表面电极18。此时，表面电极18形成在防反射膜上。然后，在背面侧也和表面侧同样地印刷涂布背面用铝糊剂并使其干燥，形成背面电极20。此时，为了模块工序中的单电池间的连接，背面中一部分也设置银电极形成用银糊剂。进而，在图4(6)中，对电极进行烧成制作完成太阳能电池单元。在600～900℃的温度范围内，烧成数分钟时，在表面侧，由于银糊剂中所含的玻璃材料而熔融作为绝缘膜的防反射膜和硅的一部分，使得银与硅可以欧姆接触。该情况被称为烧穿。另一方面，在背面侧，在如上所述背面也为n型层的位置，铝糊剂中的铝与背面侧的硅进行反应而形成p型层，形成改善发电能力的BSF(Back Surface Field)层。

如上所述，在形成n型层时，特别是在使用三氯氧化磷的气相反应中，不仅在原本需要n型层的单面(通常受光面＝表面)，而且在另一面(非受光面＝背面)或侧面上也形成n型层。因此，为了作为元件具有pn结的结构，必须进行侧面蚀刻，以及在非受光面中将n型层再转化为p型层。在上述情况下，在以往的多晶硅太阳能电池单元的制造工序中，在背面涂布作为IIIA族元素的铝的糊剂并进行烧成，将n型层再次转化为p型层。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭59-136926号公报

专利文献2：日本特开2008-251726号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述的多晶硅太阳能电池单元的制造工序中，成为基板的多晶硅包含许多来自晶界的结晶缺陷。这些结晶缺陷作为由太阳光等光照射产生的电子以及空穴的载体的再结合中心，成为电力损失的原因。特别是在多晶硅太阳能电池单元的制造工序中，在背面上印刷铝糊剂，将其烧成，使n型层变为p型层，同时得到欧姆接触。但是，由于铝糊剂的导电率低，因此必须降低片电阻，通常在背面整面对铝层进行烧成后，必须形成10～20μm左右的厚度。进而，由于硅和铝的热膨胀率大不相同，在烧成以及冷却的过程中，在硅基板中产生较大的内部应力，成为弯曲的原因。

该内部应力以及弯曲在单元本身的特性中或在之后的模块制造工序中均不理想。即，由于该应力对多结晶的晶界造成损伤，使所述再结合中心增长，增大电力损失。另外，在模块工序中的单元的搬运及与被称为极耳线(日语：タブ線)的铜线的连接中，弯曲容易使单元破损。最近，由于切片技术的提高，多晶硅基板的厚度薄达170μm，进而在不久的将来会变得更薄型化，有比现有更容易破裂的趋势。

为了减少这样的内部应力，通常认为避免使用背面的铝糊剂，但是在以往的制造工序中，如上所述为了将n型层再转化为p型层，保持单元的特性，难于避免使用铝糊剂。