[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2017085126A - 半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池 - Google Patents

半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2017085126A
JP2017085126A JP2016238300A JP2016238300A JP2017085126A JP 2017085126 A JP2017085126 A JP 2017085126A JP 2016238300 A JP2016238300 A JP 2016238300A JP 2016238300 A JP2016238300 A JP 2016238300A JP 2017085126 A JP2017085126 A JP 2017085126A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffusion layer
type
impurity
semiconductor substrate
atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016238300A
Other languages
English (en)
Inventor
鉄也 佐藤
Tetsuya Sato
鉄也 佐藤
吉田 誠人
Masato Yoshida
誠人 吉田
野尻 剛
Takeshi Nojiri
剛 野尻
洋一 町井
Yoichi Machii
洋一 町井
岩室 光則
Mitsunori Iwamuro
光則 岩室
明博 織田
Akihiro Oda
明博 織田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Publication of JP2017085126A publication Critical patent/JP2017085126A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0236Special surface textures
    • H01L31/02363Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2254Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
    • H01L21/2255Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer comprising oxides only, e.g. P2O5, PSG, H3BO3, doped oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/36Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the concentration or distribution of impurities in the bulk material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)

Abstract

【課題】光変換効率に優れる半導体基板及びその製造方法、並びにそれを用いて形成される太陽電池素子及び太陽電池を提供する。
【解決手段】半導体層と、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、V、Sn、Zr、Mo、La、Nb、Ta、Y、Ti、Zr、Ge、Te及びLuからなる群より選ばれる金属原子の少なくとも1種、並びにn型不純物原子及びp型不純物原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の不純物原子を含む不純物拡散層と、を有する半導体基板。
【選択図】なし

Description

本発明は、半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池に関する。
従来のシリコン太陽電池素子のn型拡散層の製造工程について説明する。
まず、光閉じ込め効果を促して高効率化を図るよう、テクスチャー構造を形成したp型シリコン基板を準備し、続いてオキシ塩化リン(POCl)、窒素、酸素の混合ガス雰囲気において800℃〜900℃で数十分の処理を行って一様にn型拡散層を形成する。この従来の方法では、シリコン表面が酸化されるとともに、PSG(phosphosilicate glass)の非晶質膜が形成され、シリコン基板中にはリン原子のみが拡散し、リン原子が高濃度に存在するn型拡散層が形成される。
また、半導体の製造分野では、五酸化リン(P)あるいはリン酸二水素アンモニウム(NHPO)等のリン酸塩を含有する溶液の塗布によってn型拡散層を形成する方法が提案されている(例えば、特開2002−75894号公報参照)。この方法でも上記混合ガスを用いる気相反応法と同様にn型拡散層が形成される。
さらに上記、何れの方法において、リンの拡散が側面及び裏面にもおよび、表面のみならず、側面、裏面にもn型拡散層が形成される。
裏面のn型拡散層は、p型拡散層へ変換する必要がある。そのため裏面のn型拡散層の上に第13族元素であるアルミニウムを含むアルミニウムペーストを付与した後、熱処理して、アルミニウムの拡散によってn型拡散層からp型拡散層に変換するのと同時に、オーミックコンタクトを得ていた。
アルミニウムの替わりにホウ素化合物を拡散源として用いる手法が提案されている(例えば、特開2002−539615号公報参照)。さらに、有機溶剤に分散されたB、Al又はPを含む拡散剤組成物が提案されている(例えば、特開2011−71489号公報参照)。
上述のように、n型拡散層及びp型拡散層の形成では、n型不純物原子であるリン原子等やp型不純物原子であるホウ素原子等が、シリコン原子と置換してシリコン基板中へ拡散される。特にリン原子及びホウ素原子は、その原子半径がシリコン原子の原子半径よりも著しく小さいために、高濃度にシリコン原子と置換することが可能である。しかしリン原子又はホウ素原子の置換に伴って、格子ひずみ(格子欠陥)が多量に生じ、それによって塑性変形の程度も大きくなる。太陽電池素子においてはこの欠陥が、光生成したキャリアの再結合を引き起こし、光変換特性が低下しうる。
本発明は、以上の従来の問題点に鑑みなされたものであり、光変換効率に優れる半導体基板及びその製造方法、並びにそれを用いて形成される太陽電池素子及び太陽電池を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りであり、本発明は以下の態様を包含する。
<1> 半導体層と、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、V、Sn、Zr、Mo、La、Nb、Ta、Y、Ti、Zr、Ge、Te及びLuからなる群より選ばれる金属原子の少なくとも1種、並びにn型不純物原子及びp型不純物原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の不純物原子を含む不純物拡散層と、を有する半導体基板である。
<2> 前記不純物拡散層の表面における前記金属原子の含有量が1×1017atoms/cm以上である前記<1>に記載の半導体基板である。
<3> 前記n型不純物原子は、P(リン)及びSb(アンチモン)から選択される少なくとも1種である前記<1>又は<2>に記載の半導体基板である。
<4> 前記p型不純物原子は、B(ホウ素)及びGa(ガリウム)から選択される少なくとも1種である前記<1>又は<2>に記載の半導体基板である。
<5> 前記不純物拡散層はn型不純物原子を含み、前記半導体層の少なくとも一方の面上に付与された、P、P及びSbから選択される少なくとも1種のn型不純物含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOからなる群より選択される少なくとも1種のガラス成分物質とを含有するガラス粉末を熱処理して形成される前記<1>〜<3>のいずれか1つに記載の半導体基板である。
<6> 前記不純物拡散層はp型不純物原子を含み、前記半導体層の少なくとも一方の面上に付与されたB及びGaから選択される少なくとも1種のp型不純物含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOから選択される少なくとも1種のガラス成分物質とを含有するガラス粉末を熱処理して形成される前記<1>、<2>又は<4>に記載の半導体基板である。
<7> 前記<1>〜<6>のいずれか1つに記載の半導体基板と、前記不純物拡散層上に配置された電極と、を備える太陽電池素子である。
<8> 前記<7>に記載の太陽電池素子と、前記電極上に配置されたタブ線配線材料と、を備える太陽電池である。
<9> 半導体層の少なくとも一方の面上に、n型不純物原子及びp型不純物原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の不純物原子を含むガラス粉末と、分散媒とを含有する不純物拡散層形成組成物を付与する工程と、前記付与された不純物拡散層形成組成物を熱拡散処理して不純物拡散層を形成する工程と、を有する前記<1>〜<6>のいずれか1つに記載の半導体基板の製造方法である。
本発明によれば、光変換効率に優れた半導体基板及びその製造方法、並びにそれを用いて形成される太陽電池素子及び太陽電池を提供することができる。
本発明にかかる太陽電池素子の製造工程の一例を概念的に示す断面図である。 本発明にかかる太陽電池素子を表面から見た平面図である。 図2Aに示す太陽電池素子の一部を拡大して示す斜視図である。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。さらに組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
<半導体基板>
本発明の半導体基板は、半導体層と、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、V、Sn、Zr、Mo、La、Nb、Ta、Y、Ti、Zr、Ge、Te及びLuからなる群(以下、「特定金属原子群」ともいう)より選ばれる金属原子の少なくとも1種、並びにn型不純物原子及びp型不純物原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の不純物原子を含む不純物拡散層とを有する。特定金属原子群より選ばれる少なくとも1種の金属原子を不純物拡散層中に含むことで、光変換効率に優れる半導体基板を構成することができる。これは例えば不純物拡散層におけるひずみが緩和されるため、優れた光変換特性を発現できると考えることができる。
さらにまた、高効率を目的とし、不純物の濃度が異なる2種の不純物拡散層を備え、不純物濃度の高い不純物拡散層上に電極が形成されたいわゆる選択エミッタ構造や、裏面にn型とp型の両方の拡散層が形成されたバックコンタクト構造を有する太陽電池素子が現在開発されている。このとき従来の方法では、不純物拡散層が形成された領域の識別が困難である。そのため不純物濃度の高い不純物拡散層上や、同じ面に形成されたn型とp型の2種の不純物拡散層に形成される電極の位置合わせが困難となり、結果的に特性の低下を引き起こす場合があった。
しかし、本発明の半導体基板においては、不純物拡散層が特定金属原子群より選ばれるすくなくとも1種の金属原子(以下、単に「特定金属原子」ともいう)を含むことで、拡散層が形成された領域の識別が可能となる。従って前記半導体基板における不純物拡散層上に優れた位置合わせ精度で容易に電極を形成することができる。すなわち前記半導体基板を用いることで選択エミッタ構造およびバックコンタクト構造を有する太陽電池素子を、特性の低下を招くことなく効率よく製造することができる。
前記半導体層は、p型半導体層及びn型半導体層のいずれであってもよい。中でもp型半導体層であることが好ましく、p型シリコン層であることがより好ましい。
前記半導体基板の不純物拡散層は、前記特定金属原子群より選ばれる少なくとも1種の金属原子を含むが、中でもひずみ緩和と識別性の観点から、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Zn、Pb、Cd、V、Sn、Zr、Mo、La、Nb、Ta、Y、Ti、Ge、Te及びLuからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子を含むことが好ましく、K、Na、Li、Ba、Ca、Mg、Zn、Sn、Ti、Te、V、及びPbからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子を含むことがより好ましく、Ca及びMgからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子を含むことがさらに好ましい。
また前記不純物拡散層に含まれる特定金属原子の含有量は、本発明の効果が得られる限り特に制限されない。中でも、ひずみ緩和と識別性の観点から、不純物拡散層の表面における含有量が1×1017atoms/cm以上であることが好ましく、1×1017atoms/cm〜1×1020atoms/cmであることがより好ましい。
なお、不純物拡散層における特定金属原子の種類と含有量は、IMS−7F(CAMECA社製)を用いて、常法により二次イオン分析(SIMS分析)を行うことで測定することができる。
具体的には、測定対象となる所定面積の領域を深さ方向に削りながら二次イオン分析を行って特定金属原子の種類と濃度とを測定する。但し、表面における特定金属原子の含有量については、表面から測定を開始して深さ0.025μmに達した時点で測定される特定金属原子の濃度とする。
また前記半導体基板は、例えば、以下に説明する半導体基板の製造方法で製造することができる。
[半導体基板の製造方法]
本発明の半導体基板の製造方法は、半導体層の少なくとも一方の面上にn型不純物原子及びp型不純物原子より選ばれる少なくとも1種の不純物原子を含むガラス粉末並びに分散媒を含有する不純物拡散層形成組成物を付与する工程と、前記付与された不純物拡散層形成組成物を熱拡散処理して不純物拡散層を形成する工程とを有し、必要に応じてその他の工程を有して構成される。
前記半導体基板の製造方法においては、n型不純物原子(以下、「ドナー元素」ともいう)及びp型不純物原子(以下、「アクセプタ元素」ともいう)からなる群より選ばれる少なくとも1種の不純物原子を含むガラス粉末(以下、単に「ガラス粉末」と称する場合がある)と、分散媒とを含有する不純物拡散層形成組成物を用いる。前記不純物拡散層形成組成物は更に塗布性などを考慮してその他の添加剤を必要に応じて含有してもよい。
ここで、不純物拡散層形成組成物とは、n型不純物原子及びp型不純物原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の不純物原子を含有し、半導体基板に塗布した後にこれらの不純物原子を熱拡散することで不純物拡散層を形成することが可能な材料をいう。本発明の不純物拡散層形成組成物を適用すれば、従来広く採用されている気相反応法では必須のサイドエッチング工程が不要となり、工程が簡易化される。また、例えばp型半導体基板に気相法でn型拡散層を形成する場合、裏面に形成されたn型拡散層をp型拡散層へ変換する工程も不要となる。そのため、裏面のp型拡散層の形成方法や、裏面電極の材質、形状及び厚さが制限されず、適用する製造方法や材質、形状の選択肢が広がる。またp型拡散層の形成にp型の不純物拡散層形成組成物を適用すれば、裏面電極の厚さに起因した半導体基板内の内部応力の発生が抑えられ、半導体基板の反りも抑えられる。
なお、前記不純物拡散層形成組成物に含有されるガラス粉末は焼成により溶融し、不純物拡散層の上にガラス層を形成する。しかし従来の気相反応法やリン酸塩含有の溶液を塗布する方法においても不純物拡散層の上にガラス層が形成されている。よって本発明において生成したガラス層は、従来の方法と同様に、エッチングにより除去することができる。したがって前記不純物拡散層形成組成物を用いる方法は、従来の方法と比べても不要な生成物を発生させず、工程を増やすこともない。
また、ガラス粉末中の不純物原子は焼成中でも揮散しないため、揮散ガスの発生によって表面のみでなく裏面や側面にまで不純物拡散層が形成されるということが抑制される。この理由として不純物原子が、ガラス粉末中の他の成分元素と結合しているか、又はガラス中に取り込まれているため、揮散しにくいものと考えられる。
このように、前記不純物拡散層形成組成物は、所望の部位に所望の濃度の不純物拡散層を形成することが可能であることから、不純物濃度の高い選択的な領域を形成することが可能となる。一方、不純物拡散層の一般的な方法である気相反応法や、リン酸またはホウ素酸塩含有溶液を用いる方法によって不純物濃度の高い選択的な領域を形成することは一般的には困難である。
前記n型不純物原子及びp型不純物原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の不純物原子を含むガラス粉末について、詳細に説明する。
前記不純物原子を含むガラス粉末は、不純物原子を含む物質と、前記特定金属原子を含む物質とを含み、必要に応じてその他のガラス成分物質を含むことが好ましい。ここでガラス成分物質は、前記特定金属原子を含む物質であってもよい。
n型不純物原子とは、半導体基板中に拡散(ドーピング)させることによってn型拡散層を形成することが可能な元素である。n型不純物原子としては第15族の元素が使用でき、P(リン)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)、As(ヒ素)等が挙げられる。安全性、ガラス化の容易さ等の観点から、P又はSbが好適である。
n型不純物原子をガラス粉末に導入するために用いるn型不純物含有物質としては、P、P、Sb、Bi及びAsが挙げられ、P、P及びSbから選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
p型不純物原子とは、シリコン基板中に拡散(ドーピング)させることによってp型拡散層を形成することが可能な元素である。p型不純物原子としては第13族の元素が使用でき、B(ほう素)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)等が挙げられる。
p型不純物原子をガラス粉末に導入するために用いるp型不純物含有物質としては、B、Al、及びGaが挙げられ、B、Al及びGaから選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
また、ガラス粉末は、前記不純物含有物質に加えて、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、V、Sn、Zr、Mo、La、Nb、Ta、Y、Ti、Zr、Ge、Te及びLuからなる群より選ばれる特定金属原子を含む物質の少なくとも1種を含むことが好ましい。前記特定金属原子を含む物質としては例えば、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO、MoO、La、Nb、Ta、Y、TiO、ZrO、GeO、TeO、Lu等が挙げられる。
前記特定金属原子としては、不純物原子がリン原子またはホウ素原子のようにシリコン原子より原子半径の小さい場合には、原子半径の大きいものを選択することが好ましい。これにより拡散層中で生じる格子ひずみをより効果的に緩和できる。
ガラス粉末中の特定金属原子を含む物質の含有比率は特に制限されない。一般には、0.1質量%以上95質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上90質量%以下であることがより好ましい。
またガラス粉末は、必要に応じて成分比率を調整することによって、溶融温度、軟化点、ガラス転移点、化学的耐久性等を制御することが可能である。更に以下に記す成分を含むことが好ましい。
ガラス成分物質としては、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOが挙げられ、これらから選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
また前記ガラス粉末は、半導体基板においてキャリアの再結合を促進するキラー元素となる重金属原子や、n型拡散層形成組成物であれば、p型不純物原子を、p型拡散層形成組成物であれば、n型不純物原子を含まないことが好ましい。キラー元素となる重金属原子としては、Fe、Co、Ni、Mn、W、Cu、Cr等が挙げられる。またp型不純物原子としては、第13族の元素が挙げられ、n型不純物原子としては、第15族の元素が挙げられる。
n型不純物原子を含むガラス粉末の具体例としては、前記n型不純物含有物質と前記ガラス成分物質の双方を含む系が挙げられ、P−KO系、P−NaO系、P−LiO系、P−BaO系、P−SrO系、P−CaO系、P−MgO系、P−BeO系、P−ZnO系、P−CdO系、P−PbO系、P−V系、P−SnO系、P−GeO2系、P−TeO系等のn型不純物含有物質としてPを含む系、前記のPを含む系のPの代わりにn型不純物含有物質としてSbを含む系のガラス粉末が挙げられる。
上記では2成分を含む複合ガラスを例示したが、P−SiO−CaO、P−SiO−MgO等必要に応じて3種類以上成分を含む複合ガラスでもよい。
p型不純物原子を含むガラス粉末の具体例としては、前記p型不純物含有物質と前記ガラス成分物質の双方を含むが挙げられ、B−ZnO系、B−PbO系、B単独系等のp型不純物含有物質としてBを含む系、Al−SiO系等のp型不純物含有物質としてAlを含む系などのガラス粉末が挙げられる。
上記では2成分を含む複合ガラスを例示したが、B−SiO−NaO等、3成分以上の物質を含むガラス粉末でもよい。
ガラス粉末中のガラス成分物質の含有比率は、溶融温度、軟化温度、ガラス転移温度、化学的耐久性を考慮して適宜設定することが好ましく、一般には、0.1質量%以上95質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上90質量%以下であることがより好ましい。
ガラス粉末の軟化点は、拡散処理時の拡散性、液だれの観点から、200℃〜1000℃であることが好ましく、300℃〜900℃であることがより好ましい。
ガラス粉末の形状としては、略球状、扁平状、ブロック状、板状、鱗片状等が挙げられ、拡散層形成組成物とした場合の基板への塗布性や均一拡散性の点から、略球状、扁平状又は板状であることが望ましい。ガラス粉末の平均粒径は、100μm以下であることが望ましい。100μm以下の平均粒径を有するガラス粉末を用いた場合には、平滑な塗膜が得られやすい。更に、ガラス粉末の平均粒径は50μm以下であることがより望ましい。なお、下限は特に制限されないが、0.01μm以上であることが好ましい。
ここで、ガラスの平均粒径は、体積平均粒子径を表し、レーザー散乱回折法粒度分布測定装置等により測定することができる。
不純物原子を含むガラス粉末は、以下の手順で作製される。
最初に原料、例えば、前記不純物含有物質とガラス成分物質を秤量し、るつぼに充填する。るつぼの材質としては白金、白金―ロジウム、イリジウム、アルミナ、石英、炭素等が挙げられるが、溶融温度、雰囲気、溶融物質との反応性等を考慮して適宜選ばれる。
次に、電気炉でガラス組成に応じた温度で加熱し融液とする。このとき融液が均一となるよう攪拌することが望ましい。
続いて得られた融液をジルコニア基板やカーボン基板等の上に流し出して融液をガラス化する。
最後にガラスを粉砕し粉末状とする。粉砕にはジェットミル、ビーズミル、ボールミル等公知の方法が適用できる。
不純物拡散層形成組成物中の不純物原子を含むガラス粉末の含有比率は、塗布性、不純物の拡散性を考慮し決定される。一般には、不純物拡散層形成組成物中のガラス粉末の含有比率は、0.1質量%以上95質量%以下であることが好ましく、1質量%以上90質量%以下であることがより好ましく、1.5質量%以上85質量%以下であることがさらに好ましく、2質量%以上80質量%以下が特に好ましい。
次に、分散媒について説明する。
分散媒とは、不純物拡散層形成組成物中において上記ガラス粉末を分散させる媒体である。具体的に分散媒としては、バインダーや溶剤が採用される。
バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルアミド樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリエチレンオキサイド樹脂、ポリスルホン酸樹脂、アクリルアミドアルキルスルホン酸樹脂、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース等のセルロースエーテル、セルロース誘導体、ゼラチン、澱粉及び澱粉誘導体、アルギン酸ナトリウム及びその誘導体、キサンタン及びキサンタン誘導体、グア及びグア誘導体、スクレログルカン及びスクレログルカン誘導体、トラガカント及びトラガカント誘導体、デキストリン及びデキストリン誘導体、(メタ)アクリル酸樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂(例えば、アルキル(メタ)アクリレート樹脂、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート樹脂等)、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、又はこれらの共重合体、他にも、シロキサン樹脂を適宜選択しうる。これらは1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
バインダーの分子量は特に制限されず、不純物拡散層形成組成物としての所望の粘度を鑑みて適宜調整することが好ましい。例えば、重量平均分子量を1万〜50万とすることができ、5万〜30万であることが好ましい。
不純物拡散層形成組成物におけるバインダーの含有率は特に制限されず、組成物としての所望の粘度や、インクジェット方式における吐出性を鑑みて適宜調整することができる。例えば不純物拡散層形成組成物中に0.5質量%〜10質量%とすることができ、2質量%〜8質量%であることが好ましい。
溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等のケトン溶剤;ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチル−n−プロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラジエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のエーテル溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸ジエチレングリコールメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸イソアミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、エチレングリコールメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のエステル溶剤;アセトニトリル、N−メチルピロリジノン、N−エチルピロリジノン、N−プロピルピロリジノン、N−ブチルピロリジノン、N−ヘキシルピロリジノン、N−シクロヘキシルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、イソペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のアルコール溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノエーテル溶剤;α−テルピネン、α−テルピネオール、ミルセン、アロオシメン、リモネン、ジペンテン、α−ピネン、β−ピネン、ターピネオール、カルボン、オシメン、フェランドレン等のテルペン系溶剤;水が挙げられる。これらは1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
不純物拡散層形成組成物とした場合、基板への塗布性の観点から、α−テルピネオール、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル及び酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチルからなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。
不純物拡散層形成組成物中の分散媒の含有比率は、塗布性、n型不純物またはp型不純物の濃度を考慮し決定される。
不純物拡散層形成組成物の粘度は、塗布性を考慮して、10mPa・s以上1000000mPa・S以下であることが好ましく、50mPa・s以上500000mPa・s以下であることがより好ましい。
更に、不純物拡散層形成組成物は、その他の添加剤を含有してもよい。その他の添加剤としては、例えば、界面活性剤、シリコン等の金属粒子、増粘剤等を挙げることができる。
前記増粘剤としては、例えば前記バインダーと同様のものを挙げることができる。また増粘剤を含む場合の増粘剤の含有率は、不純物拡散層形成組成物としての粘度が、例えば20Pa・s以上1000Pa・s以下となるように適宜選択することができる。
不純物拡散層形成組成物としての粘度が前記範囲となるように増粘剤を含むことで半導体層への付与性が向上し、例えば細線再現性に優れる。
次に、本発明の半導体基板の製造方法の具体例として、太陽電池素子の製造方法について、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の太陽電池素子の製造工程の一例を概念的に表す模式断面図である。以降の図面においては、共通する構成要素に同じ符号を付す。
図1(1)では、p型半導体基板10であるシリコン基板にアルカリ溶液を付与してダメージ層を除去し、テクスチャー構造をエッチングにて得る。
詳細には、インゴットからスライスした際に発生するシリコン表面のダメージ層を20質量%苛性ソーダで除去する。次いで1質量%苛性ソーダと10質量%イソプロピルアルコールの混合液によりエッチングを行い、テクスチャー構造を形成する(図中ではテクスチャー構造の記載を省略する)。太陽電池素子は、受光面(表面)側にテクスチャー構造を形成することにより、光閉じ込め効果が促され、高効率化が図られる。
図1(2)では、p型半導体基板10の表面すなわち受光面となる面に、不純物拡散層形成組成物としてn型拡散層形成組成物11を塗布する。塗布方法には特に制限はない。例えば、印刷法、スピン法、刷毛塗り、スプレー法、ドクターブレード法、ロールコーター法、インクジェット法等公知の塗布方法から適宜選択できる。
上記n型拡散層形成組成物の塗布量としては特に制限は無い。例えば塗布量は、ガラス粉末量として0.01g/m〜100g/mとすることができ、0.1g/m〜10g/mであることが好ましい。
なお、不純物拡散層形成組成物の組成によっては、塗布後に、不純物拡散層形成組成物中に含まれる溶剤を揮発させるための乾燥工程を必要に応じて設ける。この場合には、80℃〜300℃程度の温度で、ホットプレートを使用する場合は1分〜10分、乾燥機などを用いる場合は10分〜30分程度で乾燥させる。この乾燥条件は、不純物拡散層形成組成物の溶剤組成に依存しており、本発明では特に上記条件に限定されない。
さらにn型拡散層形成組成物を塗布したp型半導体基板10を、酸素を含む雰囲気下、又は酸素を含むガスを流しながら(例えば大気を流しながら)、例えば、200℃〜800℃で熱処理することが好ましい。熱処理の温度は、好ましくは300℃〜800℃、より好ましくは400℃〜700℃、更に好ましくは400℃〜600℃である。この熱処理により、大部分の分散媒(好ましくはバインダー)を除去することができ、より良好な特性のn型拡散層を形成することができる。
熱処理時間は特に制限されず、n型拡散層形成組成物の構成等に応じて適宜選択できる。例えば1分〜30分とすることができる。
また、本発明の製造方法を用いる場合には、裏面のp型拡散層(高濃度電界層)14の製造方法はアルミニウムによるn型拡散層からp型拡散層への変換による方法に限定されることなく、従来公知のいずれの方法も採用でき、製造方法の選択肢が広がる。例えば、不純物拡散層形成組成物であるp型拡散層形成組成物13を付与し、p型拡散層(高濃度電界層)14を形成することができる。
p型拡散層形成組成物13をp型半導体基板10の裏面に付与する方法は、既述のn型拡散層形成組成物をp型半導体基板上に塗布する方法と同様である。
裏面に付与されたp型拡散層形成組成物13を、後述するn型拡散層形成組成物11における熱拡散処理と同様に熱拡散処理することで、裏面にp型拡散層(高濃度電界層)14を形成することができる。なお、p型拡散層形成組成物13の熱拡散処理は、n型拡散層形成組成物11の熱拡散処理と同時に行なうことが好ましい。
次いで、上記n型拡散層形成組成物層11を形成したp型半導体基板10を、600℃〜1200℃で熱拡散処理する。この熱拡散処理により、図1(3)に示すようにp型半導体基板10中へn型不純物原子が拡散し、n型拡散層12が形成される。またこのとき、上記n型拡散層形成組成物11に含まれる特定金属原子がn型拡散層12中に拡散する。これにより、高濃度にn型不純物原子(例えば、リン原子)が拡散した領域で生じる塑性変形による格子ひずみを緩和し、欠陥の発生が抑制される。
n型拡散層に拡散する特定金属原子は、n型拡散層の表層において1×1017atoms/cm以上の濃度範囲で含まれることが好ましい。格子欠陥の減少によるn型不純物原子の拡散抑制の観点から、高濃度になりすぎないように1×1017atoms/cm〜1×1020atoms/cmの範囲がより好ましい。
熱拡散処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。また、熱拡散処理時の炉内雰囲気は、空気、酸素、窒素等に適宜調整することもできる。
また熱拡散処理時間は、n型拡散層形成組成物に含まれるn型不純物原子の含有率に応じて適宜選択することができる。例えば、1分〜60分とすることができ、2分〜30分であることがより好ましい。
形成されたn型拡散層12の表面には、リン酸ガラス等のガラス層(不図示)が形成されているため、このリン酸ガラスをエッチングにより除去する。エッチングとしては、ふっ酸等の酸に浸漬する方法、苛性ソーダ等のアルカリに浸漬する方法等公知の方法が適用できる。
図1(2)及び(3)に示される、前記n型拡散層形成組成物11を用いてn型拡散層12を形成するn型拡散層の形成方法では、所望の部位にn型拡散層12が形成され、裏面や側面には不要なn型拡散層が形成されない。
したがって、従来広く採用されている気相反応法によりn型拡散層を形成する方法では、側面に形成された不要なn型拡散層を除去するためのサイドエッチング工程が必須であったが、本発明の製造方法によれば、サイドエッチング工程が不要となり、工程が簡易化される。
また、従来の製造方法では、裏面に形成された不要なn型拡散層をp型拡散層へ変換する必要があり、この変換方法としては、裏面のn型拡散層に、第13族元素であるアルミニウムのペーストを塗布、焼成し、n型拡散層にアルミニウムを拡散させてp型拡散層へ変換する方法が採用されている。この方法においてp型拡散層への変換を充分なものとし、更にp型拡散層である高濃度電界層を形成するためには、ある程度以上のアルミニウム量が必要であることから、アルミニウム層を厚く形成する必要があった。しかしながら、アルミニウムの熱膨張率は、半導体基板として用いるシリコンの熱膨張率と大きく異なることから、焼成及び冷却の過程でシリコン基板中に大きな内部応力を発生させ、シリコン基板の反りの原因となっていた。
この内部応力は、結晶の結晶粒界に損傷を与え、電力損失が大きくなるという課題があった。また、反りは、モジュール工程における太陽電池素子の搬送や、タブ線と呼ばれる銅線との接続において、素子を破損させ易くしていた。近年では、スライス加工技術の向上から、シリコン基板の厚みが薄型化されつつあり、更に素子が割れ易い傾向にある。
しかし本発明の製造方法によれば、裏面に不要なn型拡散層が形成されないことから、n型拡散層からp型拡散層への変換を行う必要がなくなり、アルミニウム層を厚くする必然性がなくなる。その結果、半導体基板内の内部応力の発生や反りを抑えることができる。結果として、電力損失の増大や、素子の破損を抑えることが可能となる。
また、本発明の製造方法を用いる場合には、裏面のp型拡散層(高濃度電界層)14の製造方法はアルミニウムによるn型拡散層からp型拡散層への変換による方法に限定されることなく、いずれの方法も採用でき、製造方法の選択肢が広がる。
例えば、p型拡散層形成組成物13をp型半導体基板10の裏面(n型拡散層形成組成物を塗布した面とは反対側の面)に塗布し、焼成処理することで、裏面にp型拡散層(高濃度電界層)14を形成することが好ましい。またこのとき、上記p型拡散層形成組成物13に含まれる特定金属原子がp型拡散層14中に拡散する。これにより、高濃度にp型不純物原子(例えば、ホウ素原子)が拡散した領域で生じる塑性変形による格子ひずみを緩和し、欠陥の発生が抑制される。p型拡散層に拡散する特定金属原子は、p型拡散層の表層において1×1017atoms/cm以上の濃度範囲で含まれることが好ましい。格子欠陥の減少によるp型不純物原子の拡散抑制の観点から、高濃度になりすぎないように1×1017atoms/cm〜1×1020atoms/cmの範囲がより好ましい。
また後述するように、裏面の表面電極20に用いる材料は第13族のアルミニウムに限定されず、例えばAg(銀)又はCu(銅)等を適用することができ、裏面の表面電極20の厚さも従来のものよりも薄く形成することが可能となる。
図1(4)では、n型拡散層12の上に反射防止膜16を形成する。反射防止膜16は公知の技術を適用して形成される。例えば、反射防止膜16がシリコン窒化膜の場合には、SiHとNHの混合ガスを原料とするプラズマCVD法により形成する。このとき、水素が結晶中に拡散し、シリコン原子の結合に寄与しない軌道、即ちダングリングボンドと水素が結合し、欠陥を不活性化(水素パッシベーション)する。
より具体的には、上記混合ガス流量比NH/SiHが0.05〜1.0、反応室の圧力が13.3Pa(0.1Torr)〜266.6Pa(2Torr)、成膜時の温度が300℃〜550℃、プラズマの放電のための周波数が100kHz以上の条件下で形成される。
図1(5)では、表面(受光面)の反射防止膜16上に、表面電極用金属ペーストをスクリーン印刷法で印刷塗布乾燥させ、表面電極用金属ペースト層17を形成する。表面電極用金属ペーストは、(1)金属粒子と(2)ガラス粒子とを必須成分とし、必要に応じて(3)樹脂バインダー、(4)その他の添加剤を含む。
上記裏面のp型拡散層(高濃度電界層)14上にも裏面電極20を形成する。前述のように、本発明では裏面電極20の材質や形成方法は特に限定されない。例えば、アルミニウム、銀、銅等の金属を含む裏面電極用ペーストを塗布し、乾燥させて、裏面電極20を形成してもよい。このとき、裏面にも、モジュール工程における素子間の接続のために、一部に銀電極形成用銀ペーストを設けてもよい。
図1(6)では、電極を焼成して、太陽電池素子を完成させる。600℃〜900℃の範囲で数秒〜数分間焼成すると、表面側では電極用金属ペーストに含まれるガラス粒子によって絶縁膜である反射防止膜16が溶融し、更にシリコン10表面も一部溶融して、ペースト中の金属粒子(例えば銀粒子)がシリコン基板10と接触部を形成し凝固する。これにより、形成した表面電極18とシリコン基板10とが導通される。これはファイアースルーと称されている。
表面電極18の形状について説明する。表面電極18は、バスバー電極30、及び該バスバー電極30と交差しているフィンガー電極32で構成される。図2(A)は、表面電極18を、バスバー電極30、及び該バスバー電極30と交差しているフィンガー電極32からなる構成とした太陽電池素子を表面から見た平面図であり、図2(B)は、図2(A)の一部を拡大して示す斜視図である。
このような表面電極18は、例えば、上述の金属ペーストのスクリーン印刷、又は電極材料のメッキ、高真空中における電子ビーム加熱による電極材料の蒸着等の手段により形成することができる。バスバー電極30とフィンガー電極32とからなる表面電極18は受光面側の電極として一般的に用いられていて周知であり、受光面側のバスバー電極及びフィンガー電極の公知の形成手段を適用することができる。
上記では、表面にn型拡散層、裏面にp型拡散層を形成し、更にそれぞれの層の上に表面電極及び裏面電極を設けた太陽電池素子について説明したが、パターニングが可能な上記の不純物拡散層形成組成物を用いて製造した半導体基板を用いれば選択エミッタ構造を有する太陽電池素子を作製することも可能である。
高効率化を目的とした選択エミッタ構造を有する太陽電池素子は、不純物濃度が異なる2種のn型拡散層を有してなり、電極直下のn型拡散層は不純物濃度が高く、他の領域である受光領域では不純物濃度が低い構造となっている。上記n型の不純物拡散層形成組成物は電極直下の高濃度拡散層の形成にも用いることができる。
選択エミッタ構造を有する太陽電池素子においては、前記熱拡散処理で形成されるn型拡散層のp型半導体基板の深さ方向0.10μm〜1.0μmの距離にn型不純物濃度が1.00×1020atoms/cm以上である高濃度領域が存在することが好ましい。また、深さ方向0.12μm〜1.0μmの距離に高濃度領域が存在することがより好ましく、深さ方向0.15μm〜1.0μmの距離に高濃度領域が存在することがさらに好ましい。一般に、不純物の拡散濃度は基板表層から深さ方向に渡って低下していく。そのため高濃度領域が前記範囲の深さに存在すると、n型拡散層上に形成される電極の電極形成材料中のガラス成分による基板表層の浸食があった場合でも、十分に不純物濃度の高い領域で電極との良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
なお、半導体基板の深さ方向の不純物濃度は、既述のようにIMS−7F(CAMECA社製)を用いて、常法により二次イオン分析(SIMS分析)を行うことで測定することができる。
さらに前記太陽電池素子においては、n型拡散層の表面におけるシート抵抗値が20Ω/□〜40Ω/□である場合に、表面から深さ方向0.1μmまでのn型不純物の濃度勾配が−9.00×1021atoms/(cm・μm)以上であることが好ましく、−8.00×1021atoms/(cm・μm)以上であることがより好ましい。表面から深さ0.1μmまでのn型不純物の濃度勾配が前記範囲であることで、キャリア収集効率がより向上する傾向にある。
なお、表面から深さ0.1μmまでのn型不純物の濃度勾配は、表面からの深さ0.1μmにおけるn型不純物濃度から表面におけるn型不純物濃度を差し引いたn型不純物濃度差を、距離0.1μmで除して算出される。
このように表面から深い位置にまで不純物が高濃度に拡散したn型拡散層を形成する方法として、前記n型不純物拡散層形成組成物を用いた場合、n型拡散層の表面のシート抵抗値は、20Ω/□〜60Ω/□であることが好ましく、20Ω/□〜40Ω/□であることがより好ましい。
なお、シート抵抗値は、例えば三菱化学(株)製Loresta−EP MCP−T360型低抵抗率計を用いて25℃で四探針法により測定することができる。本発明においては25点のシート抵抗値を測定し、その算術平均値としてシート抵抗値を評価する。
さらに、該n型拡散層の層厚(すなわち接合深さ)は0.5μm〜3μmの範囲であることが好ましく、0.6μm〜2μmの範囲であることがより好ましい。
ここでn型拡散層の層厚(接合深さ)は、上記と同様にして半導体基板の深さ方向に不純物濃度を測定し、不純物濃度が1.00×1016atoms/cm以下となる深さとして求められる。
選択エミッタ型構造を有する太陽電池素子の製造方法においては、前記シリコン基板の不純物濃度の高いn型拡散層(以下、「第一のn型拡散層」ともいう)以外の領域に不純物濃度の低いn型拡散層(以下、「第二のn型拡散層」ともいう)を形成する。第二のn型拡散層の形成する方法としては、例えば前記n型不純物拡散層形成組成物を付与して熱拡散処理する方法、及びn型不純物を含む雰囲気中で熱処理して形成する方法を挙げることができる。
第二のn型拡散層を、n型不純物拡散層形成組成物を用いて形成する場合には、不純物の濃度が低いn型不純物拡散層形成組成物を用いることが好ましい。不純物濃度の異なる二種のn型不純物拡散層形成組成物を付与する方法では、電極形成予定領域は高い不純物濃度を有するn型不純物拡散層形成組成物でn型拡散層を形成し、受光領域は低い不純物濃度を有するn型不純物拡散層形成組成物でn型拡散層を形成できる。
またこの場合、n型拡散層とn型拡散層はそれぞれ熱拡散処理して形成してもよいが、一度の熱拡散処理で同時に形成することが好ましい。
一方、第二のn型拡散層を、n型不純物を含む雰囲気中で熱処理して形成する方法におけるn型不純物を含む雰囲気はn型不純物を含んでいれば特に制限されない。例えば、オキシ塩化リン(POCl)、窒素、酸素の混合ガス雰囲気などが挙げられる。
また熱処理条件は上記と同様である。
前記第二のn型拡散層ではその表面のシート抵抗値が100Ω/□程度であることが好ましい。またその表面における不純物濃度が1.00×1018atoms/cm〜1.00×1020atoms/cmの範囲であって、層厚(接合深さ)が0.2μm〜0.3μmであることが好ましい。これにより、光照射により生成するキャリアの再結合を抑制でき、第一のn型拡散層で効率よくキャリアを収集できる。
一方で、n型不純物拡散層形成組成物とp型不純物拡散層形成組成物の両方を用いて製造した半導体基板を用いればバックコンタクト型の太陽電池素子を作製することも可能である。
高効率化を目的としたバックコンタクト型の太陽電池素子は、受光面とならない裏面にn型拡散層とp型拡散層とが交互に配置され、それぞれの不純物拡散層上に電極を形成した構造となっている。上記p型不純物拡散層形成組成物を用いることで選択的に特定の領域にp型拡散層を形成できる。
不純物拡散層の形成に上記不純物拡散層形成組成物を用いる場合、不純物拡散層形成組成物中の特定金属原子も不純物拡散層中に拡散する。特に最表層の濃く特定金属原子が拡散した領域では僅かな表面の粗面化が生じる。これは例えば特定金属原子を含むシリコンのフッ酸に対する溶解度が向上するためと考えることができる。
そのため、形成された不純物拡散層の識別が容易となり、電極を形成する際に、電極と不純物拡散層の位置ずれを引き起こすことが抑制される。
またこの表面の粗面化は、凹状の窪みとして観察され、平均深さは0.004μm〜0.1μmの範囲で極浅く、発電特性に影響を与えない程度である。さらにこの表面の粗面化は算術平均粗さRaとして測定すると、0.004μm〜0.1μm程度となる。
なお、この表面の粗面化は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察することが可能である。また算術平均粗さは形状測定レーザーマイクロスコープVK−9700(キーエンス社製)を用いて、JISB0601の方法に準じて測定することができる。
<太陽電池>
本発明の太陽電池は、前記太陽電池素子の少なくとも1つを含み、太陽電池素子の電極上に配線材料(タブ線)が配置されて構成される。太陽電池はさらに必要に応じて、配線材料を介して複数の太陽電池素子が連結され、さらに封止材で封止されて構成されていてもよい。
前記配線材料及び封止材としては特に制限されず、当業界で通常用いられているものから適宜選択することができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、「%」は質量基準である。
[実施例1]
粒子形状が略球状で、平均粒径が1.0μm、軟化温度が700℃のP−SiO−CaOガラス(P:50%、SiO:43%、CaO:7%)粉末10gとエチルセルロース6.8g、テルピネオール83.2gを、自動乳鉢混練装置を用いて混合してペースト化し、n型不純物拡散層形成組成物を調製した。
次に、調製したペーストをスクリーン印刷によってp型シリコン基板表面の全面に塗布し、150℃で10分間乾燥させ、続いて、400℃で3分間脱バインダー処理を行った。次に、大気中、900℃で10分間熱処理し、n型不純物原子をシリコン基板中に拡散させ、n型拡散層を形成して、p型半導体層とn型拡散層とを有する半導体基板を得た。
続いて、シリコン基板の表面に残存したガラス層をフッ酸によって除去した。
n型不純物拡散層形成組成物を塗布した側の表面のシート抵抗値は35Ω/□であり、P(リン)が拡散しn型拡散層が形成されていた。裏面のシート抵抗値は1000000Ω/□以上で測定不能であり、n型拡散層は実質的に形成されていないと判断された。
なお、シート抵抗値は、三菱化学(株)製Loresta−EP MCP−T360型低抵抗率計を用い25℃で、四探針法により25点測定し、その算術平均値を算出して求めた。
また、二次イオン分析(SIMS分析)でn型拡散層中に存在するn型不純物原子以外の元素を確認した結果、n型拡散層中においてCaの表面における含有量は1×1017atoms/cmであった。
なお、二次イオン分析(SIMS分析)は、IMS−7F(CAMECA社製)を用いて、常法により行なった。
[実施例2]
熱拡散処理時間を30分とした以外は実施例1と同様にn型拡散層形成を行って、p型半導体層とn型拡散層とを有する半導体基板を得た。
n型不純物拡散層形成組成物を塗布した側の表面のシート抵抗は24Ω/□であり、P(リン)が拡散しn型拡散層が形成されていた。裏面のシート抵抗は1000000Ω/□以上で測定不能であり、n型拡散層は実質的に形成されていないと判断された。
また、n型拡散層中においてCaの表面における含有量は1×1019atoms/cmであった。
[実施例3]
粒子形状が略球状で、平均粒径が1.0μm、軟化温度が700℃のP−SiO−MgOガラス(P:50%、SiO:43%、MgO:7%)粉末を用いた以外は実施例1と同様にn型拡散層形成を行って、p型半導体層とn型拡散層とを有する半導体基板を得た。
n型不純物拡散層形成組成物を塗布した側の表面のシート抵抗は30Ω/□であり、P(リン)が拡散しn型拡散層が形成されていた。裏面のシート抵抗は1000000Ω/□以上で測定不能であり、n型拡散層は実質的に形成されていないと判断された。
また、n型拡散層中においてMgの表面における含有量は1×1019atoms/cmであった。
[太陽電池素子の作製]
実施例1〜3で得られたn型拡散層が形成された半導体基板を用い、常法により、受講面に反射防止膜を、表面の電極形成領域に表面電極を、裏面に裏面電極をそれぞれ形成して、太陽電池素子をそれぞれ作製した。
得られたいずれの太陽電池素子も、従来のオキシ塩化リンを用いた気相拡散でn型拡散層を形成した太陽電池素子と比較して、0.1%の変換効率の向上が見られた。
[実施例4]
[選択エミッタ構造を有する太陽電池素子の作製]
p型シリコン基板の表面に実施例1のn型不純物拡散層形成組成物をスクリーン印刷により150μm幅でフィンガー状に、そして1.5mm幅でバスバー状に塗布し、150℃で10分間乾燥させた。
次に、大気中、900℃で10分間熱処理し、n型不純物をシリコン基板中に拡散させ、電極形成予定領域にn型拡散層(第一のn型拡散層)を形成した。次いで、オキシ塩化リン(POCl)、窒素、及び酸素の混合ガス雰囲気大気中で、830℃で10分間熱処理し、n型不純物をシリコン基板中に拡散させ、受光領域に第二のn型拡散層を形成した。続いて、シリコン基板の表面に残存したガラス層をフッ酸によって除去した。
型拡散層(第一のn型拡散層)の表面のシート抵抗値の平均値は35Ω/□、それ以外のn型拡散層(第二のn型拡散層)の表面のシート抵抗値の平均値は102Ω/□であった。
また、二次イオン分析(SIMS分析)でn型拡散層中に存在するn型不純物原子以外の元素を確認した結果、n型拡散層中においてCaの表面における含有量は1×1017atoms/cmであった。
上記で第一のn型拡散層(n型拡散層)が形成された領域について、IMS−7F(CAMECA社製)を用いて、常法により二次イオン分析(SIMS分析)を行って、深さ方向のP(リン)原子(n型不純物原子)の濃度を測定した。
型拡散層の表面から深さ0.020μmの位置におけるn型不純物濃度(以下、「表面におけるn型不純物濃度」という)は1.01×1021atoms/cmであり、深さ0.1μmにおけるn型不純物濃度は1.46×1020atoms/cmであった。従って表面から深さ0.1μmまでのn型不純物原子の濃度勾配は−8.64×1021atoms/(cm・μm)であった。
またn型拡散層では、n型不純物濃度が1.00×1020atoms/cm以上である領域が、表面から深さ0.13μmにまで形成されていた。
形成した第一のn型拡散層の表面は粗面化されて凹状の窪みが形成されていた。また形状測定レーザーマイクロスコープVK−9700(キーエンス社製)を用いて算術平均粗さRaを測定したところ、Raは0.05μmであった。なお、算術平均粗さRaは、JISB0601の方法に準じて測定した。測定対象物はシリコン基板表面のテクスチャーの一部であり、高さが5μm、底辺が20μm程度からなる四角錘の一つの面である三角面上である。この領域は微小であるため、測定長さは5μmとした。評価長さは5μmより長くても構わないが、この場合はn型拡散層の表面のテクスチャーの凹凸を、カットオフにより除去する必要がある。なお、測定に際しては、測定前にミツトヨ製粗さ標準片No.178−605等を用いて、測定値の較正を行った。
同様にして第二のn型拡散層が形成された領域について深さ方向のn型不純物濃度を測定した。
第二のn型拡散層の表面におけるn型不純物濃度は1.00×1021atoms/cmであり、深さ0.1μmおけるn型不純物濃度は2.79×1018atoms/cmであった。従って表面から深さ0.1μmまでのn型不純物濃度の勾配は−9.97×1021atoms/(cm・μm)であった。
また第二のn型拡散層では、n型不純物濃度が1.00×1020atoms/cm以上である領域は、表面から深さ0.02μmにまで形成されていた。
上記で得られた受光面側に第一及び第二のn型拡散層が形成されたシリコン基板を用い、常法により、受光面に反射防止膜を、電極形成予定領域に表面電極を、裏面に裏面電極をそれぞれ形成して、太陽電池素子を作製した。なお、ここで形成した受光面電極のフィンガーは100μm幅で、バスバーは1.1mm幅で形成した。具体的にはCCDカメラ制御位置づけシステムを搭載したスクリーン印刷機を用いて、電極ペーストを塗布する領域と第一のn型拡散層が形成された領域との位置あわせを行なって、電極ペーストを塗布した後、熱処理する方法で行なった。
上記のようにして受光面電極が形成された部分を顕微鏡で観察し、電極形成領域と第一のn型拡散層の領域と比較したところ、位置ずれはなく、フィンガー部において第一のn型拡散層が電極に対して両端それぞれ幅25μmずつ広いことを確認した。
得られた太陽電池セルは、高濃度のn型拡散層が形成された電極形成領域(選択エミッタ)を有しない太陽電池セルに比べて、変換効率が0.5%向上していた。
[実施例5]
粒子形状が略球状で、平均粒子径が4.9μm、軟化点561℃のB−SiO−NaOガラス粉末(商品名:TMX−404、東罐マテリアル・テクノロジー(株)社製)20gと、エチルセルロース0.5gと、テルピネオール10gとを、自動乳鉢混練装置を用いて混合してペースト化し、p型不純物拡散層形成組成物を調製した。
次に、調製したペーストをスクリーン印刷によって表面にn型拡散層が形成されたp型シリコン基板裏面に塗布し、150℃のホットプレート上で5分間乾燥させ、続いて400℃で3分間脱バインダー処理を行った。次に、大気中、950℃で30分間熱処理し、p型不純物原子をシリコン基板中に拡散させ、p型拡散層を形成して半導体基板を得た。
続いて、シリコン基板の表面に残存したガラス層をフッ酸によって除去した。
p型不純物拡散層形成組成物を塗布した側の表面のシート抵抗値は60Ω/□であり、B(ほう素)が拡散しp型拡散層が形成されていた。
また、二次イオン分析(SIMS分析)でp型拡散層中に存在するp型不純物原子以外の元素を確認した結果、p型拡散層中においてNaの表面における含有量は1×1017atoms/cmであった。
[実施例6]
熱拡散処理を1000℃10分とした以外は実施例5と同様にp型拡散層形成を行って半導体基板を得た。
p型拡散層形成組成物を塗布した側の表面のシート抵抗は40Ω/□であり、B(ホウ素)が拡散しp型拡散層が形成されていた。
また、p型拡散層中においてNaの表面における含有量は1×1019atoms/cmであった。
[実施例7]
粒子形状が略球状で、平均粒子径が5.1μm、軟化点808℃のB−SiO−CaOガラス粉末(商品名:TMX−403、東罐マテリアル・テクノロジー(株)社製)を用いた以外は実施例5と同様にp型拡散層形成を行って、半導体基板を得た。
p型拡散層形成組成物を塗布した側の表面のシート抵抗は65Ω/□であり、B(ホウ素)が拡散しp型拡散層が形成されていた。
また、p型拡散層中においてCaの表面における含有量は1×1017atoms/cmであった。
[太陽電池素子の作製]
実施例5〜7で得られたp型拡散層が形成された半導体基板を用い、常法により、表面に反射防止膜を、表面の電極形成領域に表面電極を、裏面に裏面電極をそれぞれ形成して、太陽電池素子をそれぞれ作製した。得られたいずれの太陽電池素子も、従来のホウ素化合物を含むp型不純物拡散層形成物を用いた太陽電池素子と比較して、0.07%の変換効率の向上が見られた。
[実施例8]
実施例5で調製したp型不純物拡散層形成組成物を、n型シリコン基板の表面に、スクリーン印刷機を用いて150μm幅でフィンガー状に、そして1.5mm幅でバスバー状に、パターニング塗布したこと以外は実施例1と同様にしてパターニングされたp型拡散層を形成した。
形成されたp型拡散層の表面をSEM(10000倍)にて観察したところ、粗面化されて凹状の窪みが形成されていた。また算術平均粗さRaを測定したところ、Raは0.06μmであった。
またp型拡散層の表面のシート抵抗値の平均値は65Ω/□を示した。
また、二次イオン分析(SIMS分析)でp型拡散層中に存在するp型不純物原子以外の元素を確認した結果、p型拡散層中においてNaの表面における含有量は1×1017atoms/cmであった。
形成されたp型拡散層上にフィンガー部が100μm幅、バスバー部が1.1mm幅となるように電極を形成した。具体的にはCCDカメラ制御位置づけシステムを搭載したスクリーン印刷機を用いて電極ペーストを塗布する位置と形成されたp型拡散層の位置あわせを行った後、塗布された電極ペーストを熱処理することで電極を形成した。
形成された電極とp型拡散層の領域とを顕微鏡で観察し、比較したところ、位置ずれはなく、p型拡散層が電極のフィンガー部に対して両端それぞれ幅25μmずつ広いことを確認した。
[比較例1]
実施例1において、ガラス粉末として鉄(Fe)を1%含むP−SiOガラス粉末を用いてn型不純物拡散層形成組成物を調製したこと以外は実施例1と同様にn型拡散層形成を行って、半導体基板を得た。
n型拡散層形成組成物を塗布した側の表面のシート抵抗は34Ω/□であり、P(リン)が拡散しn型拡散層が形成されていた。裏面のシート抵抗は1000000Ω/□以上で測定不能であり、n型拡散層は実質的に形成されていないと判断された。
また、n型拡散層中においてFeの表面における含有量は1×1017atoms/cmであった。
上記で得られたn型拡散層が形成されたシリコン基板を用い、常法により、表面に反射防止膜を、電極形成領域に表面電極を、裏面に裏面電極をそれぞれ形成して、太陽電池素子を作製した。得られた太陽電池素子は、従来のオキシ塩化リンを用いた気相拡散でn型拡散層を形成した太陽電池素子と比較して、光変換特性が低下した。
[比較例2]
実施例5において、ガラス粉末として鉄(Fe)を1%含むB−SiOガラス粉末を用いてp型拡散層形成組成物を調製したこと以外は、実施例5と同様にp型拡散層形成を行って半導体基板を得た。
p型拡散層形成組成物を塗布した側の表面のシート抵抗は63Ω/□であり、B(ホウ素)が拡散しp型拡散層が形成されていた。
また、p型拡散層中においてFeの表面における含有量は1×1017atoms/cmであった。
上記で得られた半導体基板を用い、常法により、表面に反射防止膜を、電極形成領域に表面電極を、裏面に裏面電極をそれぞれ形成して、太陽電池素子を作製した。得られた太陽電池素子は、従来のホウ素化合物を含むp型拡散層形成物を用いた太陽電池セルと比較して、光変換特性が有意に低下した。
日本国特許出願2011−162646号、日本国特許出願2011−162647号及び日本国特許出願2011−162645号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。

Claims (9)

  1. 半導体層と、
    K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、V、Sn、Zr、Mo、La、Nb、Ta、Y、Ti、Zr、Ge、Te及びLuからなる群より選ばれる金属原子の少なくとも1種、並びにn型不純物原子及びp型不純物原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の不純物原子を含む不純物拡散層と、
    を有する半導体基板。
  2. 前記不純物拡散層の表面における前記金属原子の含有量が1×1017atoms/cm以上である請求項1に記載の半導体基板。
  3. 前記n型不純物原子は、P(リン)及びSb(アンチモン)から選択される少なくとも1種である請求項1又は請求項2に記載の半導体基板。
  4. 前記p型不純物原子は、B(ホウ素)及びGa(ガリウム)から選択される少なくとも1種である請求項1又は請求項2に記載の半導体基板。
  5. 前記不純物拡散層はn型不純物原子を含み、前記半導体層の少なくとも一方の面上に付与された、P、P及びSbから選択される少なくとも1種のn型不純物含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOからなる群より選択される少なくとも1種のガラス成分物質とを含有するガラス粉末を熱処理して形成される請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の半導体基板。
  6. 前記不純物拡散層はp型不純物原子を含み、前記半導体層の少なくとも一方の面上に付与されたB及びGaから選択される少なくとも1種のp型不純物含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOから選択される少なくとも1種のガラス成分物質とを含有するガラス粉末を熱処理して形成される請求項1、請求項2又は請求項4に記載の半導体基板。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の半導体基板と、前記不純物拡散層上に配置された電極と、を備える太陽電池素子。
  8. 請求項7に記載の太陽電池素子と、前記電極上に配置された配線材料と、を備える太陽電池。
  9. 半導体層の少なくとも一方の面上に、n型不純物原子及びp型不純物原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の不純物原子を含むガラス粉末と、分散媒とを含有する不純物拡散層形成組成物を付与する工程と、
    前記付与された不純物拡散層形成組成物を熱拡散処理して不純物拡散層を形成する工程と、
    を有する請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の半導体基板の製造方法。
JP2016238300A 2011-07-25 2016-12-08 半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池 Pending JP2017085126A (ja)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011162645 2011-07-25
JP2011162647 2011-07-25
JP2011162647 2011-07-25
JP2011162646 2011-07-25
JP2011162646 2011-07-25
JP2011162645 2011-07-25

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015172574A Division JP2016015511A (ja) 2011-07-25 2015-09-02 半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017085126A true JP2017085126A (ja) 2017-05-18

Family

ID=47596222

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013525728A Pending JPWO2013015284A1 (ja) 2011-07-25 2012-07-24 半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池
JP2015172574A Pending JP2016015511A (ja) 2011-07-25 2015-09-02 半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池
JP2016238300A Pending JP2017085126A (ja) 2011-07-25 2016-12-08 半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013525728A Pending JPWO2013015284A1 (ja) 2011-07-25 2012-07-24 半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池
JP2015172574A Pending JP2016015511A (ja) 2011-07-25 2015-09-02 半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池

Country Status (7)

Country Link
US (3) US20130025670A1 (ja)
EP (1) EP2728624A4 (ja)
JP (3) JPWO2013015284A1 (ja)
KR (2) KR101719885B1 (ja)
CN (2) CN105448677A (ja)
TW (1) TWI502753B (ja)
WO (1) WO2013015284A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018203190A (ja) * 2017-06-09 2018-12-27 横浜ゴム株式会社 空気入りタイヤ
WO2024163356A1 (en) * 2023-01-31 2024-08-08 Lawrence Livermore National Security, Llc DIFFUSED β-Ga2O3 PHOTOCONDUCTIVE DEVICES

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2743967A4 (en) * 2011-07-19 2015-06-03 Hitachi Chemical Co Ltd COMPOSITION FORMING AN N-TYPE DIFFUSION LAYER, METHOD FOR MANUFACTURING AN N-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR MANUFACTURING A PHOTOVOLTAIC CELL ELEMENT
JP6232993B2 (ja) * 2013-12-12 2017-11-22 日立化成株式会社 半導体基板の製造方法、半導体基板、太陽電池素子の製造方法及び太陽電池素子
CN105830200A (zh) * 2013-12-20 2016-08-03 日立化成株式会社 半导体基板的制造方法、半导体基板、太阳能电池元件的制造方法及太阳能电池元件
WO2016136474A1 (ja) * 2015-02-25 2016-09-01 東レ株式会社 p型不純物拡散組成物、それを用いた半導体素子の製造方法ならびに太陽電池およびその製造方法
JP6366840B2 (ja) * 2015-07-02 2018-08-01 三菱電機株式会社 太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法
US10593948B2 (en) * 2015-09-30 2020-03-17 Zeon Corporation Binder composition for non-aqueous secondary battery electrode, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrode, electrode for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery
JP6838399B2 (ja) * 2015-12-07 2021-03-03 東レ株式会社 半導体素子の製造方法および太陽電池の製造方法
JP6614348B2 (ja) * 2016-07-04 2019-12-04 三菱電機株式会社 太陽電池セルの評価用基板および太陽電池セルの評価方法
CN106835286B (zh) * 2016-12-28 2019-01-22 东方环晟光伏(江苏)有限公司 一种太阳能电池的双面扩散工艺
EP3746696A4 (en) * 2018-01-30 2021-10-13 BrightView Technologies, Inc. MICROSTRUCTURES FOR CONVERTING LIGHT WITH LAMBERTSCHER DISTRIBUTION INTO BAT DISTRIBUTIONS

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS321180B1 (ja) * 1955-06-28 1957-02-19
JPS5252569A (en) * 1975-10-25 1977-04-27 Toshiba Corp Method of imprity diffusion for semiconductor substrate
JP2009530845A (ja) * 2006-03-20 2009-08-27 フエロ コーポレーション アルミニウム−ボロン太陽電池コンタクト
JP2009200276A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 電極形成用導電性組成物及び太陽電池の形成方法
JP2010533379A (ja) * 2007-07-09 2010-10-21 フエロ コーポレーション アルミニウムと、ホウ素、チタン、ニッケル、錫、銀、ガリウム、亜鉛、インジウム、及び銅のうち少なくとも1種とを含有する太陽電池コンタクト
JP2011082247A (ja) * 2009-10-05 2011-04-21 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 拡散剤組成物、不純物拡散層の形成方法、および太陽電池

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4019924A (en) * 1975-11-14 1977-04-26 Mobil Tyco Solar Energy Corporation Solar cell mounting and interconnecting assembly
US4124410A (en) * 1977-11-21 1978-11-07 Union Carbide Corporation Silicon solar cells with low-cost substrates
US4239554A (en) * 1978-07-17 1980-12-16 Shunpei Yamazaki Semiconductor photoelectric conversion device
US4235651A (en) * 1979-03-19 1980-11-25 Hughes Aircraft Company Fabrication of GaAs-GaAlAs solar cells
JPS57132372A (en) * 1981-02-09 1982-08-16 Univ Tohoku Manufacture of p-n junction type thin silicon band
US5096505A (en) * 1990-05-21 1992-03-17 The Boeing Company Panel for solar concentrators and tandem cell units
JP3578539B2 (ja) * 1996-02-08 2004-10-20 三菱電機株式会社 太陽電池の製造方法および太陽電池構造
US6339013B1 (en) * 1997-05-13 2002-01-15 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Method of doping silicon, metal doped silicon, method of making solar cells, and solar cells
DE19910816A1 (de) * 1999-03-11 2000-10-05 Merck Patent Gmbh Dotierpasten zur Erzeugung von p,p+ und n,n+ Bereichen in Halbleitern
IT249780Y1 (it) * 2000-03-17 2003-05-28 Artemide Spa Dispositivo di illuminazione polivalente
JP2002075894A (ja) 2000-09-01 2002-03-15 Sanken Electric Co Ltd 液状不純物源材料及びこれを使用した半導体装置の製造方法
US6524880B2 (en) * 2001-04-23 2003-02-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Solar cell and method for fabricating the same
JP4726354B2 (ja) * 2001-08-22 2011-07-20 東洋アルミニウム株式会社 ペースト組成物およびそれを用いた太陽電池
JP4481869B2 (ja) * 2005-04-26 2010-06-16 信越半導体株式会社 太陽電池の製造方法及び太陽電池並びに半導体装置の製造方法
JP4541243B2 (ja) * 2005-07-22 2010-09-08 日本合成化学工業株式会社 ホウ素拡散用塗布液
JP4998923B2 (ja) * 2006-08-10 2012-08-15 国立大学法人 筑波大学 シリコンベースの高効率太陽電池およびその製造方法
FR2906405B1 (fr) * 2006-09-22 2008-12-19 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation de regions dopees dans un substrat et de cellule photovoltaique
US7825329B2 (en) * 2007-01-03 2010-11-02 Solopower, Inc. Thin film solar cell manufacturing and integration
US20090004486A1 (en) * 2007-06-27 2009-01-01 Sarah Arsenault Corrosion inhibiting additive
US20090194157A1 (en) * 2008-02-01 2009-08-06 Guardian Industries Corp. Front electrode having etched surface for use in photovoltaic device and method of making same
JP2011035024A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Toyo Aluminium Kk ペースト組成物およびそれを用いた太陽電池素子
JP5815215B2 (ja) 2009-08-27 2015-11-17 東京応化工業株式会社 拡散剤組成物、および不純物拡散層の形成方法
JP4868079B1 (ja) * 2010-01-25 2012-02-01 日立化成工業株式会社 n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法
US20110212564A1 (en) * 2010-02-05 2011-09-01 Hitachi Chemical Company, Ltd. Method for producing photovoltaic cell
JP2011162647A (ja) 2010-02-09 2011-08-25 Toray Ind Inc 多分岐ポリエステルおよびその組成物
JP2011162646A (ja) 2010-02-09 2011-08-25 Asahi Kasei Chemicals Corp 硬化性組成物
JP2011162645A (ja) 2010-02-09 2011-08-25 Asahi Kasei Chemicals Corp 多孔質構造体

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS321180B1 (ja) * 1955-06-28 1957-02-19
US2794846A (en) * 1955-06-28 1957-06-04 Bell Telephone Labor Inc Fabrication of semiconductor devices
JPS5252569A (en) * 1975-10-25 1977-04-27 Toshiba Corp Method of imprity diffusion for semiconductor substrate
JP2009530845A (ja) * 2006-03-20 2009-08-27 フエロ コーポレーション アルミニウム−ボロン太陽電池コンタクト
JP2010533379A (ja) * 2007-07-09 2010-10-21 フエロ コーポレーション アルミニウムと、ホウ素、チタン、ニッケル、錫、銀、ガリウム、亜鉛、インジウム、及び銅のうち少なくとも1種とを含有する太陽電池コンタクト
JP2009200276A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 電極形成用導電性組成物及び太陽電池の形成方法
JP2011082247A (ja) * 2009-10-05 2011-04-21 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 拡散剤組成物、不純物拡散層の形成方法、および太陽電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018203190A (ja) * 2017-06-09 2018-12-27 横浜ゴム株式会社 空気入りタイヤ
WO2024163356A1 (en) * 2023-01-31 2024-08-08 Lawrence Livermore National Security, Llc DIFFUSED β-Ga2O3 PHOTOCONDUCTIVE DEVICES

Also Published As

Publication number Publication date
CN103718309B (zh) 2018-05-18
TWI502753B (zh) 2015-10-01
TW201310662A (zh) 2013-03-01
US20140076396A1 (en) 2014-03-20
EP2728624A1 (en) 2014-05-07
US20160035915A1 (en) 2016-02-04
JP2016015511A (ja) 2016-01-28
KR101719885B1 (ko) 2017-03-24
US20130025670A1 (en) 2013-01-31
KR20140041797A (ko) 2014-04-04
CN103718309A (zh) 2014-04-09
CN105448677A (zh) 2016-03-30
JPWO2013015284A1 (ja) 2015-02-23
KR20150143868A (ko) 2015-12-23
WO2013015284A1 (ja) 2013-01-31
EP2728624A4 (en) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2017085126A (ja) 半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子、並びに太陽電池
WO2011090216A1 (ja) n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法
JP5447397B2 (ja) p型拡散層形成組成物、p型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法
JP2014146808A (ja) n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
JP5958485B2 (ja) n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
WO2011162394A1 (ja) 不純物拡散層形成組成物、n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、p型拡散層形成組成物、p型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
JP5176159B1 (ja) n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
JP5935254B2 (ja) 不純物拡散層形成組成物、不純物拡散層の製造方法、太陽電池素子の製造方法および太陽電池の製造方法
JP5541358B2 (ja) n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
JP5176158B1 (ja) n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法及び太陽電池素子の製造方法
JP5541359B2 (ja) p型拡散層形成組成物、p型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
JP5834578B2 (ja) n型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
JP5626340B2 (ja) p型拡散層形成組成物、p型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
JP2013026477A (ja) n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
JP2013026472A (ja) n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
JP2016006893A (ja) n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法
JP2012231013A (ja) n型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170804

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170905

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20171106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171227

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180605