n型擴散層形成用組合物、n型擴散層的制造方法以及太陽能電池元件的制造方法
【專利說明】η型擴散層形成用組合物、η型擴散層的制造方法以及太陽能電池元件的制造方法
[0001]本申請是申請號為201280031501.5的專利申請的分案申請，原申請案的申請日為2012年7月3日，發明名稱同上述名稱。
技術領域
[0002]本發明涉及一種太陽能電池元件的η型擴散層形成用組合物、η型擴散層的制造方法以及太陽能電池元件的制造方法，更詳細而言，本發明涉及一種可在作為半導體基板的硅的特定區域形成η型擴散層的技術。
【背景技術】
[0003]對以往的硅太陽能電池元件的制造工序進行說明。
[0004]首先，為了促進光陷落效應來謀求高效率化，準備在受光面形成有紋理結構的P型硅基板，接下來，在作為含施主元素的化合物的氧氯化磷(POCl3)、氮氣、氧氣的混合氣體環境下，以800°C?900°C進行幾十分鐘的處理而同樣地形成η型擴散層。在該以往的方法中，因使用混合氣體來進行磷的擴散，所以不僅在表面形成η型擴散層，而且在側面、背面也形成η型擴散層。因此，需要用于去除側面的η型擴散層的側蝕工序。另外，背面的η型擴散層必須轉換成P+型擴散層，在背面的η型擴散層上賦予鋁糊劑，通過鋁的擴散而由η型擴散層轉換成P+型擴散層。
[0005]另一方面，在半導體的制造領域中，提出了如下的方法:作為含施主元素的化合物，涂布含有五氧化二磷(P2O5)或磷酸二氫銨(NH4H2PO4)等磷酸鹽的溶液，由此形成η型擴散層(例如參照日本特開2002-75894號公報)。另外，為了形成擴散層，將含有磷作為施主元素的糊劑作為擴散源涂布于硅基板表面上，并進行熱擴散來形成擴散層的技術也為人所知(例如參照日本專利第4073968號公報)。

【發明內容】

[0006]發明所要解決的課題
[0007]但是，在這些方法中，施主元素或含有其的化合物從作為擴散源的溶液、或糊劑中飛散，因此與使用上述混合氣體的氣相反應法相同，在形成擴散層時磷也擴散至側面及背面，因而在所涂布的部分以外也形成η型擴散層。另外，通常在太陽能電池中所使用的硅基板等半導體基板的上表面，具有凸部與凹部的高低差為5 μπι左右的紋理結構。由于涂布于這樣的紋理結構的面上，所以有時η型擴散層形成得不均勻。
[0008]這樣，當形成η型擴散層時，在使用氧氯化磷的氣相反應中，不僅在原本需要η型擴散層的一面(通常為受光面或表面)形成η型擴散層，而且在另一面(非受光面或背面)或側面也形成η型擴散層。另外，在涂布包含含有磷的化合物的溶液、或糊劑并進行熱擴散的方法中，與氣相反應法相同，在表面以外也形成η型擴散層。因此，為使元件具有ρη結結構，必須在側面進行蝕刻，在背面將η型擴散層轉換成P型擴散層。通常，在背面涂布作為第13族元素的鋁的糊劑，并進行燒成，從而將η型擴散層轉換成P型擴散層。另外，在涂布溶液時磷不均勻地擴散，而形成不均勻的η型擴散層，導致太陽能電池整體的轉換效率下降。進而，在先前為人所知的將含有磷等施主元素的糊劑作為擴散源進行涂布的方法中，含有施主元素的化合物揮散氣化，也朝需要擴散的區域以外擴散，因此難以選擇性地在特定的區域形成擴散層。
[0009]本發明是鑒于以上的以往的問題點而完成的發明，其課題在于提供一種η型擴散層形成用組合物、η型擴散層的制造方法以及太陽能電池元件的制造方法，上述η型擴散層形成用組合物可應用于使用半導體基板的太陽能電池元件，不在不需要的區域形成η型擴散層，且可在特定的區域在短時間內形成均勻的η型擴散層。
[0010]用于解決課題的手段
[0011]解決上述課題的技術方案如下。
[0012]<1> 一種η型擴散層形成用組合物，其包括:含有施主元素且軟化溫度為500°C以上且900°C以下，平均粒徑為5μπι以下的玻璃粉末；以及分散介質。
[0013]<2>如上述〈1>所述的η型擴散層形成用組合物，其中，上述玻璃粉末的d90為20 μm以下。
[0014]<3>如〈1>或〈2>所述的η型擴散層形成用組合物，其中，上述施主元素為選自P(磷)及Sb(銻)中的至少I種。
[0015]〈4>如〈1>?〈3>中任一項所述的η型擴散層形成用組合物，其中，含有上述施主元素的玻璃粉末包含:選自由P203、P2O5及Sb 203所組成的組中的至少I種含施主元素的物質，以及選自由 Si02、K20、Na20、Li20、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、SnO、ZrO2^MoO3所組成的組中的至少I種玻璃成分物質。
[0016]<5> 一種η型擴散層的制造方法，其包括:在半導體基板上賦予〈1>?〈4>中任一項所述的η型擴散層形成用組合物的工序；以及對上述賦予后的半導體基板實施熱擴散處理的工序。
[0017]<6> 一種太陽能電池元件的制造方法，其包括:在半導體基板上賦予〈1>?〈4>中任一項所述的η型擴散層形成用組合物的工序；對上述賦予后的半導體基板實施熱擴散處理，而形成η型擴散層的工序；以及在所形成的上述η型擴散層上形成電極的工序。
[0018]<7><1>?〈4>中任一項所述的η型擴散層形成用組合物在制造η型擴散層中的應用。
[0019]<8><1>?〈4>中任一項所述的η型擴散層形成用組合物在制造包括半導體基板、η型擴散層、以及電極的太陽能電池元件中的應用。
[0020]發明的效果
[0021]根據本發明，可提供一種η型擴散層形成用組合物、η型擴散層的制造方法以及太陽能電池元件的制造方法，上述η型擴散層形成用組合物可應用于使用半導體基板的太陽能電池元件，其在不需要的區域不形成η型擴散層，且可在特定的區域在短時間內形成均勻的η型擴散層。
【附圖說明】
[0022]圖1是概念性地表示本發明的太陽能電池元件的制造工序的一例的剖面圖。
[0023]圖2A是自表面所觀察到的太陽能電池元件的平面圖。
[0024]圖2B是將圖2A的一部分放大表示的立體圖。
【具體實施方式】
[0025]首先，對本發明的η型擴散層形成用組合物進行說明，然后對使用η型擴散層形成用組合物的η型擴散層及太陽能電池元件的制造方法進行說明。
[0026]此外，在本說明書中，“工序”這一用語不僅是指獨立的工序，當無法與其他工序明確地加以區分時，只要達成該工序的預期的作用，則也包含在本用語中。另外，在本說明書中，“?”表示包括其前后所記載的數值分別作為最小值及最大值的范圍。進而，在本說明書中，就組合物中的各成分的量而言，當在組合物中存在多種相當于各成分的物質時，只要事先無特別說明，則表示組合物中所存在的該多種物質的合計量。
[0027]本發明的η型擴散層形成用組合物包括至少含有施主元素且軟化溫度為500°C以上且900°C以下、平均粒徑為5 μπι以下的玻璃粉末(以下，有時僅稱為“玻璃粉末”)，以及分散介質；進而考慮組合物的賦予適應性(涂布性)等，根據需要也可含有其他添加劑。
[0028]這里，所謂η型擴散層形成用組合物，是指如下的材料:包括含有施主元素且軟化溫度為500°C以上且900°C以下，平均粒徑為5 μ m以下的玻璃粉末，將其賦予至半導體基板上后使該施主元素熱擴散，由此可形成η型擴散層。
[0029]通過使用包括含有施主元素且軟化溫度為500°C以上且900°C以下，平均粒徑為5ym以下的玻璃粉末的η型擴散層形成用組合物，從而使熱擴散處理時的玻璃的粘度不會變得過低，另外，使玻璃粉末在短時間內熔融。由此，在所期望的部位形成η型擴散層，而不在背面或側面形成不需要的η型擴散層。
[0030]因此，若應用本發明的η型擴散層形成用組合物，則不需要先前廣泛采用的氣相反應法中所必需的側蝕工序，從而使工序簡單化。另外，也不需要將形成在背面的η型擴散層轉換成P+型擴散層的工序。因此，背面的P +型擴散層的形成方法，或者背面電極的材質、形狀及厚度并無限制，所應用的制造方法或材質、形狀的選擇自由度擴大。另外，由背面電極的厚度所引起的半導體基板內的內部應力的產生得到抑制，半導體基板的翹曲也得到抑制，詳細情況將后述。
[0031]此外，通過燒成而使本發明的η型擴散層形成用組合物中所含有的玻璃粉末熔融，從而在η型擴散層上形成玻璃層。但是，在先前的氣相反應法或者賦予含有磷酸鹽的溶液或糊劑的方法中，也在η型擴散層上形成玻璃層，因此，本發明中所生成的玻璃層可與先前的方法同樣地通過蝕刻來去除。因此，即使與先前的方法相比，本發明的η型擴散層形成用組合物也不產生不需要的產物，也不增加工序。
[0032]另外，玻璃粉末中的施主成分在燒成中也不易揮散，因此η型擴散層因揮散氣體的產生而不僅形成在表面且還形成在背面或側面的情況得以抑制。
[0033]作為其理由，可認為施主成分在玻璃中與作為構成元素的其他元素牢固地結合，因此不易揮