[发明专利]光电转换装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造在单晶硅基板上具有异质结的结晶硅系光电转换装置的方法。

背景技术

具备结晶硅基板的结晶硅系光电转换装置的光电转换效率高而通常作为太阳光发电系统广泛地付诸实用。其中，在单晶硅基板的表面上具有具备与单晶硅不同的带隙的导电型非晶硅系层的结晶硅系光电转换装置被称为异质结太阳能电池。

在异质结太阳能电池中，在导电型非晶硅系层与结晶硅基板之间具有本征的非晶硅系层的异质结太阳能电池作为转换效率最高的结晶硅系光电转换装置的形式之一而已知。通过在结晶硅基板与导电型非晶硅系层之间将本征非晶硅系层制膜，从而可以减少由将导电型非晶硅系层制膜而导致的缺陷能级的产生，且存在于结晶硅基板表面的缺陷（主要为硅的未结合位点）被氢终端化处理（钝化）。另外，由于本征非晶硅系层的存在，也能够防止导电型非晶硅系层制膜时载流子导入杂质向结晶硅基板表面的扩散。

作为使这种异质结太阳能电池的转换效率提高的尝试，专利文献1中提出：在结晶硅基板上将本征非晶硅系层制膜前，对结晶硅基板表面进行氢等离子体处理，从而将基板表面清洁化。

专利文献2中提出：通过使非晶硅系层制膜时的氢稀释比多阶段地变化而控制非晶硅系层的膜中氢浓度剖视图。在专利文献2中记载了以下主旨：通过控制氢浓度剖视图，膜中硅的未结合位点被终端，载流子再结合受到抑制，由此提高转换特性。另外，作为与薄膜硅系光电转换装置有关的技术，专利文献3中提出反复进行膜厚低于1nm的非晶硅系薄膜的制膜与氢等离子体处理。这样反复进行制膜与氢等离子体处理的方法也称为“化学退火”。利用化学退火，可以减少非晶硅系层的膜中缺陷。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2841335号公报

专利文献2：日本专利第4171428号公报

专利文献3：日本特公平6-105691号公报

发明内容

如上述专利文献1所记载，本发明人等尝试了利用对硅基板表面进行等离子体处理的方法来改善光电转换特性，但不能实现足够的特性提高。推测这是由于：通过氢等离子体处理虽获得结晶硅基板表面的清洁化效果，但另一面基板表面受到等离子体损坏，因此，作为结果，没有减少结晶硅基板与本征非晶硅系层的界面缺陷。

基于上述专利文献2的方法中，虽然硅系薄膜其本身的膜质得到改善，但难以减少结晶硅基板与本征非晶硅系层的界面缺陷。另外，对于膜中的氢浓度剖视图而言，除受到制膜时的氢稀释倍率的影响以外，还强烈地受到温度历程等其它工序条件的影响。因此，也存在难以稳定地控制氢浓度剖视图来使转换特性提高的课题。

利用像上述专利文献3这样的化学退火，硅系薄膜的膜质可以得到改善。然而，利用化学退火而改善膜质的仅是从处理表面起低于1nm的范围。另一方面，在异质结太阳能电池中，为了防止导电型杂质向硅基板表面扩散、发挥缺陷的钝化效果，必须本征非晶硅系层的膜厚为至少3nm左右。因此，为了利用化学退火来改善本征非晶硅系层的膜质，需要反复进行多次制膜和氢等离子体处理，从而存在生产率较差的问题。

鉴于上述情况，本发明的目的在于，在结晶硅系光电转换装置中，使单晶硅基板与硅系薄膜层的界面缺陷减少，使光电转换特性提高。

鉴于上述课题研究的结果，本发明人等发现：在结晶硅系光电转换装置的制造方法中，改善本征非晶硅系层的形成方法，由此能够提高光电转换特性，从而完成了本发明。

本发明涉及制造以下的结晶硅系光电转换装置的方法：所述结晶硅系光电转换装置在一导电类型单晶硅基板的一个面上依次具有一导电类型层侧本征硅系层和一导电类型硅系层，在上述一导电类型单晶硅基板的另一个面上依次具有相反导电类型层侧本征硅系层和相反导电类型硅系层。优选：上述一导电类型层侧本征硅系层的形成工序、和上述相反导电类型层侧本征硅系层的形成工序中的至少一者依次具有下述的第1本征硅系薄膜层形成工序、等离子体处理工序、以及第2本征硅系薄膜层形成工序。

第1本征硅系薄膜层形成工序：在上述一导电类型单晶硅基板上形成具有1nm～10nm膜厚的第1本征硅系薄膜层的工序。

等离子体处理工序：对形成有上述第1本征硅系薄膜层的一导电类型单晶硅基板在以氢为主成分的气体气氛中进行等离子体处理的工序。

第2本征硅系薄膜层形成工序：在上述第1本征硅系薄膜层上形成第2本征硅系薄膜层的工序。

在本发明中，优选上述第1本征硅系薄膜层的膜厚与上述第2本征硅系薄膜层的膜厚的合计为16nm以下。