[发明专利]太阳能电池的制造装置、太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池的制造装置、太阳能电池以及太阳能电池的制造方法。

背景技术

随着化石能源的燃烧所致的二氧化碳（CO₂）气体的增加，太阳能发电系统作为21世纪的保护地球环境的清洁能源而被期待，其生产量在全世界爆发性地增加。

使用厚度为200μm左右的p型晶体硅基板，在该基板的表面侧依次形成提高光吸收率的表面纹理、n型杂质扩散层、反射防止膜以及表面电极（例如，梳型Ag电极），并且通过丝网印刷而在该基板的背面侧形成了背面电极（例如，Al电极）之后，对它们进行烧成，从而制造当前的一般的晶体硅太阳能电池。

在上述烧成中，表面电极以及背面电极的溶剂部分挥发，并且在该基板的受光面侧，梳型Ag电极捅破反射防止膜而与n型杂质扩散层连接，另外，在该基板的背面侧，Al电极的一部分Al扩散到该基板而形成背面电场层（BSF：Back Surface Field）。该BSF层具有如下效果：在与该硅基板的接合面形成内部电场而将在BSF层附近产生的少数载流子推回到硅基板内部，抑制Al电极附近处的载流子再结合。但是，关于该扩散所致的接合、BSF层的膜厚，如果使用具有适度的掺杂物浓度的热工艺来形成，则成为几百nm~几μm厚的膜厚，发生层内的再结合所致的开路电压降低、光吸收所致的短路电流的降低。

因此，开发了在晶体硅基板的背面隔着薄的本征半导体薄膜（i层）而形成由掺杂硅层（impurity-doped silicon layer）构成的接合或者BSF层的异质结（hetero junction）太阳能电池。

在异质结太阳能电池中，利用薄膜来形成背面侧的掺杂硅层从而能够自由地设定掺杂硅层的杂质浓度分布，另外由于杂质层薄，所以能够抑制膜中的载流子的再结合、光吸收，可得到大的短路电流。另外，在之间插入的本征半导体层能够抑制接合间的杂质扩散，形成具有陡峭的杂质分布的接合，所以能够通过形成良好的接合界面而得到高的开路电压。

而且，在异质结太阳能电池中，背面侧的本征半导体薄膜以及掺杂硅层是在200℃左右的低温下形成的，所以即使基板的厚度薄，也能够降低由于热而在基板中产生的应力（stress）、基板的翘曲。另外，能够期待对于由于热而易于劣化的晶体硅基板也能够抑制基板质量的降低。

在异质结太阳能电池的制造中，在例如使用n型晶体硅基板的情况下，在表面侧，使本征半导体薄膜（i层）和p型掺杂硅层成膜，在背面侧，使本征半导体薄膜（i层）和n型掺杂硅层成膜。

另一方面，在专利文献1中记载有如下内容：在光电动势装置中的具备PIN结的半导体活性层的制造中，在硅烷（silane）和甲烷（methane）的混合气体中添加乙硼烷（diborane）来形成P型的杂质层，在硅化合物气体中强制地混入氮源气体和氧源气体而形成本征层，在硅烷中添加磷化氢（phosphine）来形成N型的杂质层。由此，根据专利文献1，通过使本征层中强制地同时含有氮以及氧，能够抑制长时间照射强光导致的光电转换效率的劣化比例。

另外，作为使层叠了多种膜而成的半导体薄膜的层叠体成膜的装置，已知串联地连接多个反应室而成的内联（in-line）型的CVD装置。

在专利文献2中记载了如下内容：在用于形成pin构造的连续分离等离子体装置中，串联地具备装料室、第1反应室、第2反应室、第3反应室以及取出室，在将玻璃基板依次搬运到各室的过程中，依次进行p型、i型、n型非晶质半导体膜的成膜，从而形成光电动势装置。在该连续分离等离子体装置的第2反应室中，设定成上侧放电电极与下侧放电电极的间隔在沿着玻璃基板的行进方向逐渐变宽之后逐渐变窄。由此，根据专利文献2，能够沿着基板的行进方向而使放电功率密度正确地变化，所以能够在反应室中移动的多个玻璃基板的每一个中形成具有期望的带隙（band gap）构造的i层。

专利文献1：日本特开昭61-222277号公报

专利文献2：日本特开平6-151917号公报

发明内容

专利文献1以及专利文献2记载的技术都以仅在玻璃基板（绝缘性基板）中的2个主面中的一方进行成膜为前提。因此，在专利文献1以及专利文献2中，关于如何高效地实施向用于制造异质结太阳能电池的半导体基板（例如，硅基板）中的2个主面形成不同的膜的成膜处理，没有任何记载。