[发明专利]半导体基板及其制造方法、太阳能电池元件、以及太阳能电池

说明书

本发明提供一种半导体基板，其具有半导体层和杂质扩散层，所述杂质扩散层含有：选自K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、V、Sn、Zr、Mo、La、Nb、Ta、Y、Ti、Zr、Ge、Te及Lu中的至少一种金属原子；以及选自n型杂质原子及p型杂质原子中的至少一种杂质原子。

技术领域

本发明涉及半导体基板及其制造方法、太阳能电池元件、以及太阳能电池。

背景技术

对以往的硅太阳能电池元件的n型扩散层的制造工序进行说明。

首先，为了促进陷光效应而实现高效率化，准备形成有纹理结构的p型硅基板，接下来，在三氯氧磷(POCl3)、氮气、氧气的混合气体气氛中在800℃～900℃下进行数十分钟的处理，均匀地形成n型扩散层。在该以往的方法中，硅表面被氧化，并且形成PSG(phosphosilicate glass，磷硅酸盐玻璃)的非晶质膜，仅磷原子扩散到硅基板中，形成存在高浓度的磷原子的n型扩散层。

另外，在半导体的制造领域中，提出了通过涂布含有五氧化二磷(P2O5)或者磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等磷酸盐的溶液来形成n型扩散层的方法(例如参照日本特开2002-75894号公报)。在该方法中，也可以与上述使用混合气体的气相反应法同样地形成n型扩散层。

进而，在上述的任意一种方法中，磷的扩散还到达侧面以及背面，不仅在表面形成n型扩散层，而且在侧面、背面也形成n型扩散层。

背面的n型扩散层需要转变为p+型扩散层。为此，在背面的n型扩散层上赋予含有作为第13族元素的铝的铝糊剂之后，进行热处理，并通过铝的扩散而从n型扩散层转变成p+型扩散层，同时得到了欧姆接触。

此外，还提出了代替铝而使用硼化合物作为扩散源的方法(例如参照日本特开2002-539615号公报)。进而，提出了被分散在有机溶剂中的含有B2O3、Al2O3或P2O5的扩散剂组合物(例如参照日本特开2011-71489号公报)。

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，在形成n型扩散层及p+型扩散层时，作为n型杂质原子的磷原子等或作为p型杂质原子的硼原子等与硅原子置换而向硅基板中扩散。尤其对于磷原子及硼原子而言，由于其原子半径显著小于硅原子的原子半径，因此能够以高浓度与硅原子置换。但是，随着磷原子或硼原子的置换，大量产生晶格应变(晶格缺陷)，由此塑性变形的程度也增大。在太阳能电池元件中，该缺陷引起光生载流子复合，光转换特性可能下降。

本发明正是鉴于以上的以往问题点而完成的发明，其课题在于，提供光转换效率优异的半导体基板及其制造方法、以及使用该半导体基板而形成的太阳能电池元件及太阳能电池。

用于解决课题的手段

用于解决上述课题的具体手段如下所示，本发明包括以下方案。

<1>一种半导体基板，其具有半导体层和杂质扩散层，所述杂质扩散层含有：选自K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、V、Sn、Zr、Mo、La、Nb、Ta、Y、Ti、Zr、Ge、Te及Lu中的至少一种金属原子；以及选自n型杂质原子及p型杂质原子中的至少一种杂质原子。