TWI584486B - Solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

太陽能電池單元及其製造方法

本發明是有關太陽能電池單元及其製造方法。

太陽能電池單元是將光能轉換成電能的半導體元件，具有p-n接合型、pin型、肖特基型等，尤其p-n接合型最被廣泛使用。又，太陽能電池若以該基板材料為基準分類的話，大致分成矽結晶系太陽能電池、非晶質(amorphous)矽系太陽能電池、化合物半導體系太陽能電池三類。矽結晶系太陽能電池，更分類成單結晶系太陽能電池和多結晶系太陽能電池。太陽能電池用矽結晶基板比較容易製造，故矽結晶系太陽能電池最普及。

太陽能電池作為綠能源於近年需求提高，隨之而來的太陽能電池單元之需求也提高。又，由能量效率的觀點來看，希望儘可能提高太陽能電池單元由光能轉換成電能的轉換效率(以下亦簡記為轉換效率)。進而，為了有效進行對電能的轉換，故希望太陽能電池大型化，太陽能電池大型化之際，太陽能電池單元也必須大型化。

於非專利文獻1、2揭示一種使用轉換效率為表面21.3%、背面19.8%的p型矽單結晶基板的1cm角的太陽能電池單元，更揭示一種使用轉換效率為表面16.3%、背面15.0%的p型矽單結晶基板的125mm角的太陽能電池單元。

〔先行技術文獻〕 〔非專利文獻〕

[非專利文獻1]由日本平成12年4月28日日立製作所NEWS RIRSU NEDO(新能源產業技術綜合開發機構)通過PVTEC(太陽光發電技術研究組合)委託的「應用型新構造薄膜太陽能電池之製造技術開發」

[非專利文獻2]日本機械學會NEWS LETTER POWER&ENERGYSYSTEM第35號2007年11月

但有關上記非專利文獻1記載的太陽能電池單元，轉換效率為表面21.3%、背面19.8%，故具有太陽能電池單元的大小僅能製造例如：1cm×1cm左右之小型尺寸以下的單元之問題，而有關例如12.5cm×12.5cm左右之大型化的太陽能電池單元，具有轉換效率僅能提高到表面16.3%、背面15.0%的情形。(參照上記非專利文獻1)

因此，有鑑於上記情形，本發明之目的在於提供一種可實現足夠之轉換效率的大型太陽能電池單元及其製造方法。

為達成前記目的，根據本發明提供一種太陽能電池單元，針對由：n型之矽單結晶基板；形成在前記矽單結晶 基板之一方的面之p型擴散層；形成在前記矽單結晶基板之另一方的面之n型擴散層；部分形成在前記p型擴散層的一個或複數個受光面柵極電極及匯流排電極；和部分形成在前記n型擴散層的一個或複數個受光面柵極電極及匯流排電極構成的太陽能電池單元，其特徵為：在前記p型擴散層形成有：複數個高濃度p型擴散領域；和位於該些高濃度p型擴散領域間的低濃度p型擴散領域，在前記n型擴散層形成有：複數個高濃度n型擴散領域；和位於該些高濃度n型擴散領域間的低濃度n型擴散領域，前記受光面柵極電極及匯流排電極是鄰接形成在前記高濃度p型擴散領域及高濃度n型擴散領域，表面發電能力為轉換效率18%以上，形成有n型擴散層之另一方的面的轉換效率是形成有p型擴散層之一方的面的轉換效率的93%以上。

根據本發明提供一種太陽能電池單元，針對由：n型之矽單結晶基板；形成在前記矽單結晶基板之一方的面之p型擴散層；形成在前記矽單結晶基板之另一方的面之全面均勻的n型擴散層；部分形成在前記p型擴散層的一個或複數個受光面柵極電極及匯流排電極；和部分形成在前記n型擴散層的一個或複數個受光面柵極電極及匯流排電極構成的太陽能電池單元，其特徵為：在前記p型擴散層形成有：複數個高濃度p型擴散領域；和位於該些高濃度p型擴散領域間的低濃度p型擴散領域，前記受光面柵極電極及匯流排電極是鄰接形成在前記高濃度p型擴散領域，表面發電能力為轉換效率18%以上，形成有n型擴散層 之另一方的面的轉換效率是形成有p型擴散層之一方的面的轉換效率的93%以上。

又，在上記太陽能電池單元中，前記矽單結晶基板的比電阻亦可為1~14Ω．cm。前記高濃度p型擴散領域及前記低濃度p型擴散領域是藉由硼擴散形成，前記高濃度p型擴散領域的薄片電阻是20~100Ω/□，且前記低濃度p型擴散領域的薄片電阻是30~150Ω/□。前記高濃度n型擴散領域及前記低濃度n型擴散領域是藉由磷擴散形成，前記高濃度n型擴散領域的薄片電阻是20~100Ω/□，且前記低濃度n型擴散領域的薄片電阻是30~150Ω/□。又，前記全面均勻的n型擴散層是藉由磷擴散形成，其薄片電阻是30~150Ω/□。

又，前記p型擴散層及n型擴散層可以利用保護用絕緣膜覆蓋，前記p型擴散層及n型擴散層也可以利用反射防止膜覆蓋再者，在前記p型擴散層及前記n型擴散層和反射防止膜之間也可以有保護用絕緣膜。

又，前記受光面柵極電極及前記匯流排電極，可為二層重疊形成第1電極層和第2電極層。在此，前記第1電極層，與第2電極層相比，與矽單結晶基板的接觸電阻低，且與矽單結晶基板的接著強度強為佳，前記第2電極層，與第1電極層相比，亦可為體積特定電阻值低。又，前記受光面柵極電極及前記匯流排電極，也可以利用網版印刷形成。再者，前記受光面柵極電極及前記匯流排電極，也可以僅由第1電極層之一層構成。

又，根據由另外的觀點所觀看的本發明提供一種太陽能電池單元之製造方法，其特徵為具備：由：在n型之矽單結晶基板之一方的面，形成複數個高濃度p型擴散領域與位於該些高濃度p型擴散領域間的低濃度p型擴散領域所成的p型擴散層的製程；在n型之矽單結晶基板之另一方的面，形成複數個高濃度n型擴散領域與位於該些高濃度n型擴散領域間的低濃度n型擴散領域所成的n型擴散層的製程；和形成鄰接在前記高濃度p型擴散領域及高濃度n型擴散領域的受光面柵極電極及匯流排電極的製程。

又，根據本發明提供一種太陽能電池單元之製造方法，其特徵為具備：由：在n型之矽單結晶基板之一方的面，形成複數個高濃度p型擴散領域與位於該些高濃度p型擴散領域間的低濃度p型擴散領域所成的p型擴散層的製程；在n型之矽單結晶基板之另一方的面，形成全面均勻的n型擴散層的製程；和形成鄰接在前記高濃度p型擴散領域及全面均勻的n型擴散層的受光面柵極電極及匯流排電極的製程。

在上記太陽能電池單元之製造方法中，前記矽單結晶基板的比電阻亦可為1~14Ω．cm。又，前記p型擴散層及n型擴散層，亦可預先將含有對應p型擴散層的硼元素的液體或固體與含有對應n型擴散層的磷元素的液體或固體，塗佈或附著在矽單結晶基板，然後施行熱處理所同時形成。

又，前記p型擴散層及n型擴散層，亦可將含有對應 p型擴散層的硼元素的液體或固體，塗佈或附著在矽單結晶基板，進行熱處理，其次，將含有對應n型擴散層的磷元素的液體或固體，塗佈或附著在矽單結晶基板，然後施行熱處理，各別形成前記p型擴散層及n型擴散層。

又，為了同時形成高濃度p型擴散領域或高濃度n型擴散領域，亦可改變將含有硼元素的液體或固體，分別塗佈或附著在高濃度p型擴散領域與低濃度p型擴散領域的量，或者塗佈硼元素量等不相同的液體(或固體)，或改變將含有磷元素的液體或固體，分別塗佈或附著在高濃度n型擴散領域與低濃度n型擴散領域的量，或者塗佈磷元素量等不同的液體(或固體)，同時進行熱處理，形成高濃度p型擴散領域與低濃度p型擴散領域、高濃度n型擴散領域與低濃度n型擴散領域。

又，為了同時形成前記高濃度p型擴散領域及高濃度n型擴散領域，亦可在形成前記低濃度p型擴散領域及低濃度n型擴散領域的領域，兩面進行利用網版印刷的遮罩製程。反之，為了同時形成前記低濃度p型擴散領域及低濃度n型擴散領域，亦可在形成前記高濃度p型擴散領域及高濃度n型擴散領域的領域，兩面進行利用網版印刷的遮罩製程。

又，利用硼擴散的前記p型擴散層的形成與利用磷擴散的前記n型擴散層的形成是各別進行，在硼擴散時是對形成前記矽單結晶基板之p型擴散層的面進行利用網版印刷的遮罩製程，在磷擴散時是對形成前記矽單結晶基板之 n型擴散層的面進行利用網版印刷的遮罩製程亦可。

又，同時形成高濃度p型擴散領域或高濃度n型擴散領域的方法，亦可同時燒成具有自身摻雜(Self doping)效果的導電糊，藉此形成擴散領域。或者，別各形成高濃度p型擴散領域或高濃度n型擴散領域的方法，亦可分別燒成具有自身摻雜效果的導電糊，藉此形成擴散領域。

又，各別形成高濃度p型擴散領域或高濃度n型擴散領域的方法，亦可利用雷射摻雜法形成擴散層。

又，使用於前記遮罩製程的遮罩劑也可具有耐氟酸性及耐硝酸性，且可利用鹼性水溶液剝離。該遮罩劑的形成方法，也可利用網版印刷方法。

又，在形成前記n型擴散層的製程中，也可為以能利用形成在p型擴散層之表面的氟酸水溶液去除的膜作為遮罩劑使用。在此，所使用的遮罩劑，以可利用氟酸水溶液去除的硼矽酸鹽玻璃膜或磷酸玻璃膜、熱氧化膜或硼磷矽酸鹽玻璃膜、氧化鈦膜或矽氮化膜等為佳。該遮罩劑的形成方法，可為熱處理或熱CVD處理、電漿CVD法之任一種方法。

又，在形成前記受光面柵極電極及前記匯流排電極的製程中，前記受光面柵極電極及前記匯流排電極可為二層重疊形成第1電極層和第2電極層。前記第1電極層，與第2電極層相比，可為與矽單結晶基板的接觸電阻低，且與矽單結晶基板的接著強度強，且前記第2電極層，與第1電極層相比，可為特定電阻值低。又，前記受光面柵極 電極及前記匯流排電極，也可以利用網版印刷形成。

再者，前記受光面柵極電極及前記匯流排電極，也可以僅由第1電極層之一層構成。

藉由本發明提供一種可實現足夠之轉換效率的大型太陽能電池單元及其製造方法。

以下針對本發明之實施形態參照圖面做說明。再者，於本說明書及圖面中，在實質上具有相同機能構成的構成要素，附上相同的符號藉此省略重複說明。

第1圖(a)~(m)是使用n型的矽單結晶基板之半導體基板W(以下亦簡稱為基板W)來製造太陽能電池單元A之製程的說明圖。首先，如第1圖(a)所示，準備例如：利用CZ法(晶體生長提拉法：Czochralski method)製作的結晶性方位(100)、15.6cm角、厚度100~300μm、電阻比1~14.0Ω．cm的矽單結晶基板的n型半導體基板W。

其次，使半導體基板W浸漬在高濃度(例如10wt%)的氫氧化納水溶液，除掉損傷層。並且使基板W浸漬在低濃度(例如2wt%)的氫氧化納水溶液，在基板W的表面全體形成紋理構造。然後進行基板W的洗淨。

形成上記紋理構造的理由，是因為太陽能電池一般在 表面形成凹凸形狀為佳，為了藉由該紋理構造的形成，減低可視光域的反射率，故必須儘量利用受光面進行2次以上的反射。因此，使損傷層除去後的半導體基板W浸漬於例如在2wt%的氫氧化納水溶液加入異丙醇的水溶液，進行濕式蝕刻，藉此在半導體基板W表面隨意形成紋理構造。在此，該紋理構造的一個個之山的尺寸為0.3~20μm左右。其它代表性的表面凹凸構造，列舉有：V形溝、U形溝，該些形狀使用研磨機就能形成。又，為了形成隨意的凹凸構造，除了上述之方法外，也可使用例如酸蝕刻或離子反應蝕刻等。

接著，如第1圖(b)所示，在含有氧的環境氣中，藉由980℃的加熱處理在基板W的表面、背面之兩方形成氧化膜5。再者，也可取代氧化膜5形成氮化膜。

其次，如第1圖(c)所示，在氧化膜5的表面10，光阻膜7以既定的圖案塗佈例如10~30μm的厚度。然後，如第1圖(d)所示，以光阻膜7為遮罩，施行使用例如10% HF水溶液的濕式蝕刻，表面10的氧化膜5被蝕刻成既定的圖案。此時，氧化膜5被蝕刻成形成在光阻膜7的既定圖案。

其次，如第1圖(e)所示，藉由利用鹼性水溶液的剝離去除表面、背面之兩方的光阻膜7。

其次，在設定成1000℃的擴散爐中，在含有三溴化硼(BBr₃)氣體的環境氣下，如第1圖(f)所示，以蝕刻成既定圖案的氧化膜5為遮罩，在基板W之表面10的露 出部分施行硼擴散。依此，複數個高濃度p型擴散領域15被條紋狀形成在基板W的表面10。再者，高濃度p型擴散領域15的薄片電阻以20~60Ω/□(ohm/square)為佳。又，硼擴散之方法雖是在三溴化硼(BBr₃)氣體的環境氣下之塗佈擴散方式為例示之，但並不限於此，可使用例如三氯化硼(BCl₃)氣體或氧化硼(B₂O₅)氣體，也能以噴霧方式使其擴散。再者，硼擴散亦可使用以BN(氮化硼)為源極的方式，或者網版印刷、噴墨、噴霧、旋轉塗佈等的方式。

其次，如第1圖(g)所示，表面10的氧化膜5是藉由例如使用10% HF水溶液的濕式蝕刻去除。而且，在設定成930℃的擴散爐中，在含有三溴化硼(BBr₃)氣體的環境氣下，對基板W的表面10全體施行硼擴散。依此，在基板W的表面10中，如第1圖(h)所示，在複數個高濃度p型擴散領域15彼此之間形成低濃度p型擴散領域16。縱使在此，仍可在基板W的表面、背面之兩方形成有硼矽酸鹽玻璃膜(圖未表示)。再者，低濃度p型擴散領域16的薄片電阻以30~150Ω/□(ohm/square)為佳。

接著，在表面10利用網版印刷法來印刷遮罩劑，在180℃的熱風乾燥爐中施行乾燥。藉由該遮罩劑的印刷，保護形成在基板W的表面10之硼矽酸鹽玻璃膜(圖未表示)。該遮罩劑是使用像是具有耐氟酸性及耐硝酸性，且可利用鹼性水溶液剝離的材料為佳。

其次，使得在表面10印刷著遮罩劑之狀態(乾燥後)的基板W，浸漬於例如氟硝酸水溶液或氟酸水溶液，去除利用未印刷遮罩劑的基板W之另一方的面(以下稱背面20)的硼矽酸鹽玻璃膜(圖未表示)或外擴散(out-diffusion)形成的高濃度p型擴散領域。然後，遮罩劑18是使用例如氫氧化納水溶液去除，施行基板W的洗淨、乾燥。

其次，在設定成870℃的電氣擴散爐中，在含有氧氯化磷(POCl₃)氣體的環境氣下，以蝕刻成利用與上記表面10之情形相同的方法形成的既定圖案的氧化膜5為遮罩，在基板W之背面20的露出部分施行磷擴散。再者，縱使在該背面20的磷擴散中，仍與上記表面10上的硼擴散相同，圖案形成氧化膜5、光阻膜7，施行擴散領域的形成，但有關該氧化膜5、光阻膜7的形成或磷擴散後的氧化膜5、光阻膜7的去除，由於是與上記第1圖(b)~(f)等說明的情形相同的方法，故在此的說明省略。

依此，如第1圖(i)所示，複數個高濃度n型擴散領域25被條紋狀形成在基板W的背面20。再者，高濃度n型擴散領域25的薄片電阻以20~60Ω/□(ohm/square)為佳。又，磷擴散是以噴墨方式或噴霧、旋轉塗佈、雷射摻雜法等施行。

而且，在設定成830℃的電氣擴散爐中，在含有氧氯化磷(POCl₃)氣體的環境氣下，對基板W的背面20全體施行磷擴散。依此，如第1圖(j)所示，在基板W的 背面20中，在複數個高濃度n型擴散領域25彼此之間形成低濃度n型擴散領域26。此時，在基板W的表面、背面之兩方形成有磷酸玻璃膜(圖未表示)。再者，低濃度p型擴散領域26的薄片電阻以30~150Ω/□(ohm/square)為佳。

其次，利用電漿蝕刻器(plasma etcher)施行基板W周邊部的PN接合分離，在上述的製程中，藉由使用氟酸水溶液的蝕刻來去除形成在基板W的表面10、背面20的硼矽酸鹽玻璃膜(圖未表示)和磷酸玻璃膜(圖未表示)。然後，利用電漿化學氣相沉積(plasma CVD)裝置，在表面10、背面20全體形成例如氮化膜(SiNx膜)的反射防止膜35。在此，其它種類的反射防止膜35，列舉有例如：二氧化鈦膜、氧化鋅膜、氧化鍚膜等，且可替代。又，反射防止膜35的形成是藉由利用上記電漿CVD裝置的直接型電漿(direct plasma)CVD法施行，但也可使用例如遠距離電漿(remote plasma)CVD法、真空蒸鍍法等。但由經濟上的觀點來看，藉由電漿CVD法形成氮化膜最適合。進而，欲在反射防止膜35上使全反射率變最小，形成例如：氟化鎂膜之折射率為1~2之間的膜，促使反射率減低，提高生成電流密度。又，也可在基板W與反射防止膜35之間形成保護用絕緣膜。

接著，如第1圖(1)所示，使用網版印刷機，將例如：由含銀(Ag)的導電糊製成的第1電極層40，以既定的圖案印刷在基板W的背面20之高濃度n型擴散領域 25表面(圖中下方)，然後進行乾燥。而且，例如：由含銀的導電糊製成的第2電極層42，利用網版印刷而印刷於形成在高濃度n型擴散領域25上的第1電極層40的表面(圖中下方)，且施行乾燥。層積該第1電極層40和第2電極層42是成為受光面柵極電極及匯流排(bus bar)電極(以下統稱電極45)。再者，印刷在高濃度n型擴散領域25表面的第1電極層40，也可以包含磷元素，且在燒成製程(calcination process)具有自身摻雜(Self doping)效果的導電糊形成。又，在本實施形態中，電極45是藉由第1電極層40和第2電極層構成，但電極45也可以利用單層的導電糊形成。

其次，如第1圖(m)所示，與上記第1圖(1)所示的情形相同，將例如：由含銀(Ag)的導電糊製成的第1電極層40，以既定的圖案印刷在高濃度p型擴散領域15表面(圖中上方)，然後進行乾燥。而且，例如：由含銀(Ag)的導電糊製成的第2電極層42，利用網版印刷而印刷於形成在高濃度p型擴散領域15上的第1電極層40的表面(圖中上方)，施行乾燥。再者，印刷在高濃度p型擴散領域15表面的第1電極層40，也可以包含硼元素，且在燒成製程具有自身摻雜效果的導電糊形成。又，在本實施形態中，電極45是藉由第1電極層40和第2電極層構成，但電極45也可以利用單層的導電糊形成。

在此，第1電極層40，與第2電極層42相比，以像是與矽單結晶基板(半導體基板W)的接觸電阻低，且與 矽單結晶基板(半導體基板W)的接著強度強的材料形成為佳。又，第2電極層42與第1電極層40相比，體積特定電阻值低，且導電性優為佳。電極45具有效率良好的取出在基板W產生之電子的目的。因此，希望提高電極45的高度，或降低電極45與基板W接觸之界面的接觸電阻、電極45之體積特定電阻值低的等等。該些課題，使用電極45的構造為由第1電極層40和第2電極層42製成的二層構造，提高電極45的高度，在配置於與基板W接觸之位置的第1電極層40中，降低與基板W的接觸電阻，於第2電極層42中，由於未與基板W接觸，故體積特定電阻值比第1電極層40還低。

並且，施行電極45形成在表面10之高濃度p型擴散領域上和背面20之高濃度n型擴散領域上之基板W的鍜燒，製作成太陽能電池單元A。

第2圖是由斜上方觀看太陽能電池單元A的概略說明圖。再者，第2圖是放大表示太陽能電池單元A的一部分，太陽能電池單元A的概略斷面亦以圖示之。如第2圖所示，製作像是在半導體基板W的表面10配置高濃度p型擴散領域，在其正上面形成由2層(第1電極層40、第2電極層42)製成的電極45，且在背面20配置高濃度n型擴散領域，在其正下面以上述的製程形成由2層製成的電極45，充分確保薄片電阻的面內均勻性，太陽能電池單元A的表面、背面的各個發電能力，轉換效率為18%以上的太陽能電池單元。

進而，製作像是相對於太陽能電池單元A之表面的背面之轉換效率之比(Bifaciality)為93%以上之例如：尺寸15.6cm角的大型化之太陽能電池單元A。

除此之外，製作電極45為層積第1電極層40和第2電極層42的構造，能夠效率良好的取出在基板W產生之電子的太陽能電池單元A。

以上，說明本發明之實施形態之一例，但本發明並不限於圖示之形態。為該業者，即知在專利請求範圍所記載的思想範疇內，得以思及各種變更例或修正例，可理解連有關該等當然亦屬於本發明之技術範圍。

在上記實施形態中，雖是在形成高濃度擴散領域(p型、n型兩者)之後，形成低濃度擴散領域(p型、n型)的製程進行擴散，但擴散層之形成方法未必限定於此方法。例如，在半導體基板W的受光面形成高濃度擴散領域(p型、n型)和低濃度擴散領域(p型、n型)的方法，也可為在半導體基板W的受光面全面形成低濃度擴散領域之後，在應成為高濃度擴散領域的部分殘留磷酸玻璃膜(或硼矽酸鹽玻璃膜)，且進行追加的熱處理，形成高濃度擴散領域的方法。

又，硼擴散、磷擴散的方法，也可考慮預先將含有各種元素的液體或固體塗佈在基板W的表面(表面、背面)，然後施行熱處理藉此同時形成高濃度p型擴散領域及高濃度n型擴散領域的方法。因此，以下參照第3圖針對同時進行對基板W的硼擴散、磷擴散的情形做說明。再 者，有關施加於硼擴散及磷擴散之製程以外的製程，於第1圖中，因與上述之製程相同的方法，故於第3圖僅記載進行硼擴散、磷擴散之製程的說明圖。

如第3圖(a)、(b)所示，在基板W的表面10塗佈或附著含硼元素之液體或固體之後，使其乾燥，在基板W的背面20塗佈或附著含磷元素之液體或固體之後，且使其乾燥後，例如利用設定在900℃的爐中進行熱處理，在表面10的全面形成高濃度p型擴散領域15，在背面20的全面形成高濃度n型擴散領域25。

其次，如第3圖(c)所示，在形成有高濃度p型擴散領域15的表面10，光阻膜7以既定的圖案塗佈例如10~30μm的厚度之後，在180℃的熱風乾燥爐施行乾燥。其次，在高濃度n型擴散領域25，光阻膜7以既定的圖案塗佈例如10~30μm的厚度之後，在180℃的熱風乾燥爐施行乾燥。使用像是具有耐氟酸性及耐硝酸性，且可利用鹼性水溶液剝離的材料為佳。

其次，使得在表面10和背面20印刷光阻膜7之狀態的基板W，浸漬在例如氟硝酸水溶液，且蝕刻未印刷光阻膜7的基板W之面的高濃度p型擴散領域15和高濃度n型擴散領域25，如第3圖(d)所示，形成低濃度p型擴散領域16和低濃度n型擴散領域26。

其次，將光阻膜藉由利用鹼性水溶液的剝離去除表面、背面之兩方的光阻膜7，如第3圖(e)所示，同時形成高濃度p型擴散領域及高濃度n型擴散領域。

又，在上記實施形態中，雖是針對在基板W之表面10、背面20之兩方形成高濃度擴散領域的情形做說明，但本發明並不限於此。亦可考慮例如：在基板W之背面20中，形成全面均勻的n型擴散層，且僅在基板W的表面10形成高濃度擴散領域、低濃度擴散領域。

第4圖是在基板W的背面20形成全面均勻的n型擴散層26’之情形的太陽能電池單元A的說明圖。再者，第4圖所示的太陽能電池單元A，除了背面20的n型擴散層26’之構成以外，均為與上述實施形態說明相同的構成。

如第4圖所示，在背面20形成全面均勻的n型擴散層26，，削減光阻印刷製程、光阻除去製程藉此就能達成更大幅度的成本降低。進而，也能夠達成因削減熱處理製程，減低對基板W的熱損傷。

〔實施例〕 (實施例1)

實施例1，準備利用CZ法製作的結晶性方位(100)、15.6cm角、厚度200μm、電阻比2.8Ω．cm的矽單結晶基板的n型半導體基板，使半導體基板浸漬在10wt%的氫氧化納水溶液，除去損傷層。並且使基板浸漬在2wt%的氫氧化納水溶液，在基板的表面全體形成紋理構造。然後進行基板的洗淨。

其次，進行1000℃的乾式氧化，對受光面全面形成氧化膜。然後，以形成低濃度p型擴散領域的部分為遮罩， 利用網版印刷機來印刷光阻劑，使其在180℃的熱風乾燥爐乾燥。乾燥後，使其浸漬到10wt%的氫氟酸水溶液，除去高濃度p型擴散部分的氧化膜之後，利用2wt%的氫氧化納水溶液除去光阻劑，使基板洗淨、乾燥。然後，將基板利用BBr₃氣體擴散，進行硼擴散，形成高濃度p型擴散領域。

其次，使基板浸漬到10wt%的氫氟酸水溶液，除去低濃度p型擴散部分的氧化膜，且乾燥後，再度將基板，在930℃的電氣擴散爐內，利用BBr₃氣體擴散，進行硼擴散，形成低濃度p型擴散領域。

其次，在形成高濃度p型擴散領域與低濃度p型擴散領域之面的全面，利用網版印刷機來印刷光阻劑，使其在180℃的熱風乾燥爐乾燥。乾燥後，使其浸漬在氟硝酸水溶液，除去形成高濃度n型擴散領域與低濃度n型擴散領域之面的硼矽酸鹽玻璃膜或p型擴散領域。然後，利用氫氧化納水溶液除去光阻劑，且使基板洗淨、乾燥。

其次，進行1000℃的乾式氧化，對受光面全面形成氧化膜。然後，以形成低濃度n型擴散領域的部分為遮罩，利用網版印刷機來印刷光阻劑，使其在180℃的熱風乾燥爐乾燥。乾燥後，使其浸漬到10wt%的氫氟酸水溶液，除去高濃度n型擴散部分的氧化膜之後，利用2wt%的氫氧化納水溶液除去光阻劑，使基板洗淨、乾燥。然後，將基板在含氧氯化磷的環境氣之電氣擴散爐內進行擴散，形成高濃度n型擴散領域。

其次，使基板浸漬到10wt%的氫氟酸水溶液，除去低濃度n型擴散部分的氧化膜，且乾燥後，再度將基板，在含氧氯化磷的環境氣之830℃的電氣擴散爐內進行擴散，形成低濃度n型擴散領域。

其次，利用電漿蝕刻施行基板周邊部的PN接合分離，接著利用氫氟酸水溶液除去形成在基板表面的磷酸玻璃膜或硼矽酸鹽玻璃膜，或硼磷矽酸鹽玻璃膜之後，形成保護用絕緣膜，利用電漿CVD裝置，使氮化膜堆積在基板兩面，形成反射防止膜。

其次，使用網版印刷機，在背面的高濃度n型擴散領域上印刷柵極銀(Ag)電極和匯流排電極，且使其乾燥。在柵極銀(Ag)電極和匯流排電極之上方，印刷相同電極圖案，使其乾燥，形成2層電極。進而，使用網版印刷機，在表面的高濃度p型擴散領域上印刷柵極銀(Ag)電極和匯流排電極，且使其乾燥。在柵極銀(Ag)電極和匯流排電極之上方，印刷相同電極圖案，使其乾燥，形成2層電極。然後，施行燒成，形成柵極電極和匯流排電極，製作成太陽能電池單元。於表1及第5圖表示該太陽能電池單元的表面和背面之IV特性結果。

又，第6圖是表示進行硼擴散之後，在15.6cm角基 板之薄片電阻面內分佈之測定結果的說明圖。基板之大型化的課題，舉例來說硼擴散的面內均勻化很困難。了解到在本發明中，是提升硼擴散的面內均勻性，來解決課題。

又，有關變更基板之電阻比時的轉換效率(Eff)的變化，於圖第7圖顯示結果。有關對變更基板之電阻比時的表面轉換效率的背面轉換率之比(於座標圖記載為Bifaciality)的變化，於圖第8圖顯示結果。

如第7圖和第8圖所示，了解到電阻比在1~14Ω．cm的範圍，可維持表面的轉換效率為18%以上，Bifaciality為93%以上。

〔產業上的可利用性〕

本發明可適用於太陽能電池單元及其製造方法。

5‧‧‧氧化膜

7‧‧‧光阻膜

10‧‧‧表面

15‧‧‧高濃度p型擴散領域

16‧‧‧低濃度p型擴散領域

20‧‧‧裏面

25‧‧‧高濃度n型擴散領域

26‧‧‧低濃度n型擴散領域

26’‧‧‧全面均勻的n型擴散層

30‧‧‧氧化膜

35‧‧‧反射防止膜

40‧‧‧第1電極層

42‧‧‧第2電極層

45‧‧‧電極

A‧‧‧太陽電池單元

W‧‧‧半導體基板

第1圖是製造太陽能電池單元之製程的說明圖。

第2圖是由斜上方觀看太陽能電池單元的概略說明圖。

第3圖是針對同時進行對基板W硼擴散、磷擴散的情形的說明圖。

第4圖是由斜上方觀看在背面形成全面均勻的n型擴散層之情形的太陽能電池單元的概略說明圖。

第5圖是表示太陽能電池單元的表面和背面之IV特性結果的座標圖。

第6圖是表示薄片電阻面內分佈之測定結果的說明圖。

第7圖是表示表面和背面之轉換效率與基板比電阻之關係的座標圖。

第8圖是表示背面轉換效率之比(Bifaciality)與基板電阻比之關係的座標圖。

W‧‧‧半導體基板

5‧‧‧氧化膜

7‧‧‧光阻膜

10‧‧‧表面

15‧‧‧高濃度p型擴散領域

16‧‧‧低濃度p型擴散領域

20‧‧‧裏面

25‧‧‧高濃度n型擴散領域

26‧‧‧低濃度n型擴散領域

30‧‧‧氧化膜

35‧‧‧反射防止膜

40‧‧‧第1電極層

42‧‧‧第2電極層

45‧‧‧電極

Claims (19)

1. 一種太陽能電池單元，針對由：n型之矽單結晶基板；形成在前記矽單結晶基板之一方的面之p型擴散層；形成在前記矽單結晶基板之另一方的面之n型擴散層；部分形成在前記p型擴散層的一個或複數個受光面柵極電極及匯流排電極；和部分形成在前記n型擴散層的一個或複數個受光面柵極電極及匯流排電極構成的太陽能電池單元，其特徵為：在前記p型擴散層形成有：複數個高濃度p型擴散領域；和位於該些高濃度p型擴散領域間的低濃度p型擴散領域，在前記n型擴散層形成有：複數個高濃度n型擴散領域；和位於該些高濃度n型擴散領域間的低濃度n型擴散領域，前記受光面柵極電極及匯流排電極是鄰接形成在前記高濃度p型擴散領域及高濃度n型擴散領域，表面發電能力為轉換效率18%以上，形成有n型擴散層之另一方的面的轉換效率是形成有p型擴散層之一方的面的轉換效率的93%以上；前記矽單結晶基板的電阻比為1~14Ω．cm；前記高濃度p型擴散領域及前記低濃度p型擴散領域是藉由硼擴散形成，前記高濃度p型擴散領域的薄片電阻是20~100Ω/□，且前記低濃度p型擴散領域的薄片電阻是30~150Ω/□；前記高濃度n型擴散領域及前記低濃度n型擴散領域是藉由磷擴散形成，前記高濃度n型擴散領域的薄片電阻是20~100Ω/□，且前記低濃度n型擴散領域的薄片電阻 是30~150Ω/□；前記全面均勻的n型擴散層是藉由磷擴散形成，其薄片電阻是30~150Ω/□。
2. 一種太陽能電池單元，針對由：n型之矽單結晶基板；形成在前記矽單結晶基板之一方的面之p型擴散層；形成在前記矽單結晶基板之另一方的面之全面均勻的n型擴散層；部分形成在前記p型擴散層的一個或複數個受光面柵極電極及匯流排電極；和部分形成在前記n型擴散層的一個或複數個受光面柵極電極及匯流排電極構成的太陽能電池單元，其特徵為：在前記p型擴散層形成有：複數個高濃度p型擴散領域；和位於該些高濃度p型擴散領域間的低濃度p型擴散領域，前記受光面柵極電極及匯流排電極是鄰接形成在前記高濃度p型擴散領域，表面發電能力為轉換效率18%以上，形成有n型擴散層之另一方的面的轉換效率是形成有p型擴散層之一方的面的轉換效率的93%以上；前記矽單結晶基板的電阻比為1~14Ω．cm；前記高濃度p型擴散領域及前記低濃度p型擴散領域是藉由硼擴散形成，前記高濃度p型擴散領域的薄片電阻是20~100Ω/□，且前記低濃度p型擴散領域的薄片電阻是30~150Ω/□；前記高濃度n型擴散領域及前記低濃度n型擴散領域是藉由磷擴散形成，前記高濃度n型擴散領域的薄片電阻是20~100Ω/□，且前記低濃度n型擴散領域的薄片電阻 是30~150Ω/□；前記全面均勻的n型擴散層是藉由磷擴散形成，其薄片電阻是30~150Ω/□。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的太陽能電池單元，其中，前記p型擴散層及n型擴散層是利用保護用絕緣膜覆蓋。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的太陽能電池單元，其中，前記p型擴散層及n型擴散層是利用反射防止膜覆蓋。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的太陽能電池單元，其中，前記受光面柵極電極及前記匯流排電極，是二層重疊形成第1電極層和第2電極層。
6. 如申請專利範圍第5項所記載的太陽能電池單元，其中，前記第1電極層，與第2電極層相比，與矽單結晶基板的接觸電阻低，且與矽單結晶基板的接著強度強。
7. 如申請專利範圍第5項所記載的太陽能電池單元，其中，前記第2電極層，與第1電極層相比，其體積特定電阻值低。
8. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的太陽能電池單元，其中，前記受光面柵極電極及前記匯流排電極，是利用網版印刷形成。
9. 一種太陽能電池單元之製造方法，其特徵為具備：由：在n型之矽單結晶基板之一方的面，形成複數個 高濃度p型擴散領域與位於該些高濃度p型擴散領域間的低濃度p型擴散領域所成的p型擴散層的製程；在n型之矽單結晶基板之另一方的面，形成複數個高濃度n型擴散領域與位於該些高濃度n型擴散領域間的低濃度p型擴散領域所成的n型擴散層的製程；和形成鄰接在前記高濃度p型擴散領域及高濃度n型擴散領域的受光面柵極電極及匯流排電極的製程。
10. 一種太陽能電池單元之製造方法，其特徵為具備：由：在n型之矽單結晶基板之一方的面，形成複數個高濃度p型擴散領域與位於該些高濃度p型擴散領域間的低濃度p型擴散領域所成的p型擴散層的製程；在n型之矽單結晶基板之另一方的面，形成全面均勻的n型擴散層的製程；和形成鄰接在前記高濃度p型擴散領域及全面均勻的n型擴散層的受光面柵極電極及匯流排電極的製程。
11. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載的太陽能電池單元之製造方法，其中，前記矽單結晶基板的電阻比為1~14Ω．cm。
12. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載的太陽能電池單元之製造方法，其中，前記p型擴散層及n型擴散層，是預先將含有對應p型擴散層的硼元素的液體或固體與含有對應n型擴散層的磷元素的液體或固體，塗佈或附著在矽單結晶基板，然後施行熱處理所同時形成。
13. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載的太陽能電池單元之製造方法，其中，各別進行利用硼擴散的前 記p型擴散層的形成與利用磷擴散的前記n型擴散層的形成，在硼擴散時是對形成前記矽單結晶基板之p型擴散層的面進行利用網版印刷的遮罩製程，在磷擴散時是對形成前記矽單結晶基板之n型擴散層的面進行利用網版印刷的遮罩製程。
14. 如申請專利範圍第13項所記載的太陽能電池單元之製造方法，其中，使用於前記遮罩製程的遮罩劑具有耐氟酸性及耐硝酸性，可利用鹼性水溶液剝離。
15. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載的太陽能電池單元之製造方法，其中，在形成前記n型擴散層的製程中，以能利用形成在p型擴散層之表面的氟酸水溶液去除的膜作為阻障膜使用。
16. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載的太陽能電池單元之製造方法，其中，在形成前記受光面柵極電極及前記匯流排電極的製程中，前記受光面柵極電極及前記匯流排電極為二層重疊形成第1電極層和第2電極層。
17. 如申請專利範圍第16項所記載的太陽能電池單元之製造方法，其中，前記第1電極層，與第2電極層相比，與矽單結晶基板的接觸電阻低，且與矽單結晶基板的接著強度強。
18. 如申請專利範圍第16項所記載的太陽能電池單元之製造方法，其中，前記第2電極層，與第1電極層相比，其體積特定電阻值低。。
19. 如申請專利範圍第9項或第10項記載的太陽能 電池單元之製造方法，其中，前記受光面柵極電極及前記匯流排電極，是利用網版印刷形成。