鈍化層形成用組合物、帶鈍化層的半導體基板及其制造方法、以及太陽能電池元件及其制 ...的制作方法
【專利摘要】本發明的鈍化層形成用組合物包含：至少一種通式(I)所示的烷醇鹽；選白鈦化合物、鋯化合物及烷醇硅中的至少一種化合物；溶劑；和樹脂。通式(I)中，M包含選白Nb、Ta、V、Y及Hf中的至少一種金屬元素。R1表示碳數1～8的烷基或碳數6～14的芳基。m表示1～5的整數。M(OR1)m (I)。
【專利說明】鈍化層形成用組合物、帶鈍化層的半導體基板及其制造方 法、以及太陽能電池元件及其制造方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及鈍化層形成用組合物、帶鈍化層的半導體基板及其制造方法、以及太 陽能電池元件及其制造方法。

【背景技術】
[0002] 對以往的硅太陽能電池元件的制造工序進行說明。
[0003] 首先，為了促進陷光效應而實現高效率化，準備在受光面側形成有紋理結構的P 型硅基板。接著，在氧氯化磷（POCl3)、氮氣及氧氣的混合氣體氣氛中在800°C?900°C下進 行數十分鐘的處理，均勻地形成η型擴散層。在該以往的方法中，由于使用混合氣體進行磷 的擴散，因此不僅在表面形成η型擴散層，而且在側面及背面也形成η型擴散層。因此，為 了除去側面的η型擴散層而需要進行側蝕刻。此外，形成于背面的η型擴散層需要變換為 P+型擴散層，在整個背面涂布包含鋁粉末及粘合劑的鋁糊劑并對其進行熱處理（燒成）而 形成鋁電極，由此使η型擴散層成為P +型擴散層，同時得到歐姆接觸。
[0004] 由鋁糊劑形成的鋁電極的電導率低。因此，為了降低薄膜電阻，通常形成于整個背 面的鋁電極在熱處理（燒成）后必須具有IOym?20 μπι左右的厚度。進而，由于硅與鋁 的熱膨脹率大不相同，因此，在熱處理（燒成）和冷卻的過程中，使硅基板中產生較大的內 部應力，從而造成晶界損傷（damage)、結晶缺陷增長及翹曲。
[0005] 為了解決該問題，有減少鋁糊劑的涂布量而使背面電極層變薄的方法。但是，如果 減少鋁糊劑的涂布量，則從P型硅半導體基板的表面擴散至內部的鋁量變得不充分。結果： 無法實現所需的BSF (Back Surface Field，背場）效應（因 P+型擴散層的存在而使生成載 流子的收集效率提高的效應），因此產生太陽能電池的特性降低的問題。
[0006] 基于上述情況，提出了通過在硅基板表面的一部分賦予鋁糊劑而局部地形成P+層 和鋁電極的點接觸的方法（例如參照日本專利第3107287號公報）。
[0007] 此種在與受光面相反的一側（以下也稱為"背面側"）具有點接觸結構的太陽能電 池的情況下，需要在除鋁電極以外的部分的表面抑制少數載流子的再結合速度。作為用于 該用途的背面側用的鈍化層（以下也簡稱為"鈍化層"），提出了 SiO2膜等（例如參照日本 特開2004-6565號公報）。作為因形成此種氧化物的膜所產生的鈍化效果，包括將硅基板的 背面表層部的硅原子的未結合鍵封端，從而使引起再結合的表面能級密度降低的效果。
[0008] 此外，作為抑制少數載流子的再結合的其它方法，包括利用鈍化層內的固定電荷 所產生的電場來降低少數載流子密度的方法。這樣的鈍化效果通常被稱為電場效應，并提 出了氧化鋁（Al 2O3)膜等作為具有負固定電荷的材料（例如參照日本專利第4767110號公 報）。
[0009] 這樣的鈍化層通常通過ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沉積）法或 CVD (Chemical Vapor Depositon，化學氣相沉積）法等方法形成（例如參照Journal of Applied Physics，104(2008)，113703-1 ?113703-7)。此外，作為在半導體基板上形成 氧化鋁膜的簡便的方法，提出了利用溶膠凝膠法的方法（例如參照Thin Solid Films， 517 (2009)，6327-6330 ;Chinese Physics Letters，26 (2009)，088102-1 ?088102-4 ;以及 Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujitsu Ronbunshi，97(1989)369-399)〇
[0010] 另一方面，若在硅基板的受光面側形成折射率大且鈍化效果也大的膜，則能夠抑 制陷光效應和少數載流子的再結合速度，并且能夠提高太陽能電池的發電效率。例如還提 出了通過利用溶膠凝膠法形成使鈦等金屬與鋁復合所得的氧化膜來增大膜的折射率的方 法（例如參照 Japanese Journal of Applied Physics、45 (2006)、5894_5901) 〇


【發明內容】

[0011] 發明要解決的課題
[0012] Journal of Applied Physics、104(2008)、113703-1 ?113703-7 中記載的方 法包含蒸鍍等復雜的制造工序，所以存在難以提高生產率的情況。此外，在用于Thin Solid Films，517(2009)，6327-6330 ;Chinese Physics Letters，26(2009)，088102-1 ? 088102-4;及 Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujitsu Ronbunshi，97(1989)369_399 所記 載的方法的鈍化層形成用組合物中，會經時性地產生凝膠化等不良情況，保存穩定性還難 以稱得上充分。進而，對于由 Japanese Journal of Applied Physics、45 (2006)、5894_5901 中記載的方法得到的鈍化層而言，其折射率還難以稱得上充分大，存在源自氧化鈦的光催 化作用的擔憂，可能對太陽能電池元件的密封樹脂賦予損傷。
[0013] 本發明鑒于以上的以往問題而完成，其課題在于提供能夠以簡便的方法形成所需 形狀且折射率充分大的鈍化層、并且保存穩定性優異的鈍化層形成用組合物。此外，本發明 的課題還在于提供具有使用該鈍化層形成用組合物所得的、折射率充分大的鈍化層的帶鈍 化層的半導體基板及其制造方法、以及太陽能電池元件及其制造方法。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 用于解決上述課題的具體手段如下所述。
[0016] 〈1> 一種鈍化層形成用組合物，其包含：至少一種下述通式（I)所示的烷醇鹽；選 自鈦化合物、鋯化合物及烷醇硅中的至少一種化合物；溶劑；和樹脂。
[0017] 【化1】
[0018] M(OR1)Hi (I)
[0019] [通式（I)中，M包含選自Nb、Ta、V、Y及Hf中的至少一種金屬元素。R1表示碳數 1?8的烷基或碳數6?14的芳基。m表示1?5的整數。]
[0020] 〈2>根據〈1>所述的鈍化層形成用組合物，其中，至少一種上述通式（I)所示的烷 醇鹽為M包含Nb的烷醇鹽。
[0021] 〈3>根據〈1>所述的鈍化層形成用組合物，其中，至少一種上述通式（I)所示的烷 醇鹽為M包含Ta、V、Y或Hf的烷醇鹽。
[0022] 〈4>根據上述〈1>?〈3>中任一項所述的鈍化層形成用組合物，其還包含至少一種 下述通式（II)所示的鋁化合物。
[0023] 【化2】
[0024]

【權利要求】
1. 一種鈍化層形成用組合物，其包含：至少一種下述通式（I)所示的烷醇鹽；選自鈦化 合物、鋯化合物及烷醇硅中的至少一種化合物；溶劑；和樹脂， M(OR1)Hi (I) 通式⑴中，M包含選自Nb、Ta、V、Y及Hf中的至少一種金屬元素，R1表示碳數1?8 的烷基或碳數6?14的芳基，m表示1?5的整數。
2. 根據權利要求1所述的鈍化層形成用組合物，其中，至少一種所述通式（I)所示的烷 醇鹽為M包含Nb的烷醇鹽。
3. 根據權利要求1所述的鈍化層形成用組合物，其中，至少一種所述通式（I)所示的烷 醇鹽為M包含Ta、V、Y或Hf的烷醇鹽。
4. 根據權利要求1?3中任一項所述的鈍化層形成用組合物，其還包含至少一種下述 通式（II)所示的鋁化合物，
通式（Π)中，R2分別獨立地表示碳數1?8的烷基，η表示0?3的整數，X2及X3分 別獨立地表示氧原子或亞甲基，R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或碳數1?8的烷基。
5. 根據權利要求1?4中任一項所述的鈍化層形成用組合物，其中，所述選自鈦化合 物、鋯化合物及烷醇硅中的至少一種化合物至少包含所述鈦化合物，所述鈦化合物為選自 甲醇鈦、乙醇鈦、異丙醇鈦、正丙醇鈦、正丁醇鈦、叔丁醇鈦、異丁醇鈦、二異丙氧基雙乙酰丙 酮鈦及四（2-乙基-1-己醇）鈦中的至少一種。
6. 根據權利要求1?5中任一項所述的鈍化層形成用組合物，其中，所述選自鈦化合 物、鋯化合物及烷醇硅中的至少一種化合物至少包含所述鋯化合物，所述鋯化合物為選自 乙醇鋯、異丙醇鋯、正丙醇鋯、正丁醇鋯、叔丁醇鋯、乙酰丙酮鋯、三氟乙酰丙酮鋯及六氟乙 酰丙酮鋯中的至少一種。
7. 根據權利要求1?6中任一項所述的鈍化層形成用組合物，其中，所述選自鈦化合 物、鋯化合物及烷醇硅中的至少一種化合物至少包含所述烷醇硅，所述烷醇硅為下述通式 (III)所示的烷醇硅， (R6O) (4_m)SiR7m (III) 通式（III)中，R6及R7分別獨立地表示碳數1?8的烷基，m表示0?3的整數。
8. 根據權利要求1?7中任一項所述的鈍化層形成用組合物，其中，在所述鈍化層形 成用組合物的總質量中，至少一種通式（I)所示的化合物、選自鈦化合物、鋯化合物及烷醇 硅中的至少一種化合物以及至少一種通式（II)所示的化合物的含有率為0. 1質量％?80 質量％。
9. 根據權利要求1?8中任一項所述的鈍化層形成用組合物，其中，所述溶劑及樹脂的 總含有率在所述鈍化層形成用組合物的總質量中為5質量％?98質量％。
10. 根據權利要求1?9中任一項所述的鈍化層形成用組合物，其用于在半導體基板上 的整面或一部分形成鈍化層。
11. 一種帶鈍化層的半導體基板，其具有半導體基板和設置于所述半導體基板上的整 面或一部分的、權利要求1?10中任一項所述的鈍化層形成用組合物的熱處理物層。
12. -種帶鈍化層的半導體基板的制造方法，其包括： 對半導體基板上的整面或一部分賦予權利要求1?10中任一項所述的鈍化層形成用 組合物而形成組合物層的工序；和 對所述組合物層進行熱處理而形成鈍化層的工序。
13. -種太陽能電池元件，其具有： 將P型層及η型層進行pn接合而成的半導體基板； 設置于所述半導體基板上的整面或一部分的鈍化層，所述鈍化層為權利要求1?10中 任一項所述的鈍化層形成用組合物的熱處理物層；和 設置于所述P型層及η型層中的至少一方的層上的電極。
14. 一種太陽能電池元件的制造方法，其包括： 對將P型層及η型層進行pn接合而成的半導體基板的整面或一部分，賦予權利要求 1?10中任一項所述的鈍化層形成用組合物而形成組合物層的工序； 對所述組合物層進行熱處理而形成鈍化層的工序；和 在所述P型層及η型層中的至少一方的層上形成電極的工序。
【文檔編號】H01L31/0216GK104471719SQ201380038176
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月19日 優先權日:2012年7月19日
【發明者】足立修一郎, 吉田誠人, 野尻剛, 倉田靖, 田中徹, 織田明博, 早坂剛, 服部孝司, 松村三江子, 渡邊敬司, 森下真年, 濱村浩孝 申請人:日立化成株式會社