[发明专利]具有硼扩散层的硅太阳能电池单元及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅太阳能电池单元和其制造方法。

背景技术

首先，参照图1～图3，对作为最普通的硅太阳能电池单元的n⁺-p-p⁺ Al-BSF型进行说明。该类型的太阳能电池单元象图1的剖视说明图所示的那样，在于p型硅衬底1的表面上具有通过磷（P）扩散而形成的n⁺层2，在背面上具有通过铝（Al）电极7的烘焙而形成的p⁺层3的，所谓的n⁺-p-p⁺结构的硅上，在表面（感光面）上形成钝化氧化膜4，在其上形成作为反射防止膜的硅氧化膜（SiN_x）5，另外，形成作为用于取出电的电极的，表面电极6和背面电极7。

表面电极6象图2所示的那样，为由指状电极61和母线电极62构成的栅型（梳形）电极，其材质为银（Ag）。另一方面，背面电极7象图3所示的那样，由背面Al电极7和银铝（AgAl）合金的背面焊盘电极8构成。这些电极通过借助丝网印刷·干燥机，采用膏状材料而印刷，在干燥后，通过烘焙炉而烘焙的方式形成。烘焙在峰值温度为740～780℃的条件下进行，但是，印刷于背面的几乎整个面上的Al膏中的Al原子在再结晶化时扩散于硅中，形成产生背面场（Back Surface Field；简称为BSF））的p⁺层3。在该p⁺层3中，Al浓度为10¹⁸/cm³的等级，深度在4～5μm的范围内，形成良好的BSF。

作为用于减小通过光照射而产生的少数载流子（在p型硅的场合，为电子）的表面再结合速度的钝化法，在通过氟酸（HF）溶液，对磷玻璃（在下面称为“PSG”）膜进行蚀刻后， 通过PE—CVD装置，于感光面上形成构成反射防止膜的Si N _x膜5（膜厚约为80nm）的方法是普遍的。另外，对于该太阳能电池单元，在上述磷扩散时，产生磷吸杂（gettering），在电极烘焙过程中，产生Al吸杂，由此，谋求硅锭内部的少数载流子的存在期提高，获得较高性能（批量生产件的平均转换效率在单结晶单元的场合，在16～17%的范围内，在多晶体单元的场合，在15～16%的范围内）。象这样，该类型的太阳能电池单元的制造方法为非常合理的方法。

但是，在该类型的太阳能电池单元中，在减小硅衬底1的厚度的场合，在电极烘焙时的冷却过程中，因硅衬底1和形成于背面的几乎整个面上的背面Al电极7（烘焙后的膜厚在15～20μm的范围内）的热膨胀系数的差，产生单元的弯曲，产生开裂，裂缝造成的合格率的降低。另外，还产生无法通过肉眼而观察的微裂缝，而在模块化步骤，使用中，还导致该微裂缝显著，引起开裂的结果。于是，硅衬底1的薄形化具有限制，实质上为200μm。另外，在该类型的太阳能电池单元中，作为解决上述课题的方法，还具有代替于背面整个面上形成Al-BSF层的方式，而形成高膜厚的部分Al电极的烘焙的部分Al-BSF层的开发例子（专利文献4）等。另外，该太阳能电池单元的转换效率的提高也是有限制的，目前的状况是，开发的重点专门放置在高价格的工艺的纹理结构的改进等方面。

下面对与本发明相同或类似形式的太阳能电池单元的，下述的具有n⁺-p-p⁺结构或p⁺-n-n⁺结构的硅型太阳能电池单元进行说明，在该结构中，在p型或n型硅衬底中的一个面上形成硅扩散的n⁺层，在其相反面上形成硼（B）扩散的p⁺层。

该类型的太阳能电池单元为双面感光型太阳能电池单元，其中，背面也构成与表面相同的栅型电极，由此，将通过来自两个表面的感光而发电，从1980年起，有许多的研究报告（非专利文献1，2），但是，由于要求具有高寿命的品质良好的硅衬底；其制造工艺复杂等的理由，故无法量产。然而，最近，人们进行了该类型的双面感光型太阳能电池单元的制造技术的改进和其应用技术的开发，其量产（专利文献3，非专利文献3、4）也开始。在通过硼扩散（p型衬底的场合）或磷扩散（n型衬底的场合）而形成BSF的场合，由于即使在硅衬底薄的情况下，仍不产生弯曲，故也可进行厚度小于160μm的薄形化处理。