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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025023825
(43)【公開日】2025-02-17
(54)【発明の名称】太陽電池及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H10F 10/174 20250101AFI20250207BHJP
H10F 10/00 20250101ALI20250207BHJP
【ＦＩ】
H01L31/06 520
H01L31/04 240
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024114358
(22)【出願日】2024-07-17
(31)【優先権主張番号】202310975523.7
(32)【優先日】2023-08-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】517366220
【氏名又は名称】横店集団東磁股▲ふん▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】方 超炎
(72)【発明者】
【氏名】黄 剛鋒
(72)【発明者】
【氏名】杜 清閃
(72)【発明者】
【氏名】馬 嵐嵐
(72)【発明者】
【氏名】王 文睿
(72)【発明者】
【氏名】陳 徳爽
(72)【発明者】
【氏名】任 勇
【テーマコード（参考）】
5F251
【Ｆターム（参考）】
5F251AA02
5F251AA07
5F251CB11
5F251CB22
5F251CB24
5F251CB30
5F251DA04
5F251DA10
5F251FA06
5F251GA04
5F251GA15
5F251HA20
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電極と輸送層との間の良い電気接触効果を実現し、さらに高いの光電変換効率を実現することができるＩＢＣ太陽電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板１０と、第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層２１及び電子輸送層４０であって、正孔輸送層２１の材料が酸化バナジウムを含み、電子輸送層４０の材料が酸化チタンを含む正孔輸送層２１及び電子輸送層４０と、正孔輸送層２１の半導体基板１０から離れる表面に位置している第１不動態化層２２と、第１不動態化層２２の半導体基板１０から離れる表面と、電子輸送層４０の半導体基板１０から離れる表面と、第１表面とを覆う第２不動態化層５０と、を備える。
【選択図】図８
【解決手段】対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板１０と、第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層２１及び電子輸送層４０であって、正孔輸送層２１の材料が酸化バナジウムを含み、電子輸送層４０の材料が酸化チタンを含む正孔輸送層２１及び電子輸送層４０と、正孔輸送層２１の半導体基板１０から離れる表面に位置している第１不動態化層２２と、第１不動態化層２２の半導体基板１０から離れる表面と、電子輸送層４０の半導体基板１０から離れる表面と、第１表面とを覆う第２不動態化層５０と、を備える。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽電池であって、
対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板と、
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む正孔輸送層及び電子輸送層と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層と、
材料が前記第１不動態化層の材料と異なり、前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、前記第１表面とを覆う第２不動態化層と、を備える
ことを特徴とする太陽電池。
対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板と、
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む正孔輸送層及び電子輸送層と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層と、
材料が前記第１不動態化層の材料と異なり、前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、前記第１表面とを覆う第２不動態化層と、を備える
ことを特徴とする太陽電池。
【請求項2】
前記正孔輸送層の厚さは２０～３０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項3】
前記電子輸送層の厚さは４５～５５ｎｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項4】
前記第１不動態化層の材料は酸化アルミニウムを含み、
且つ／或いは、前記第２不動態化層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び酸窒化ケイ素の少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
且つ／或いは、前記第２不動態化層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び酸窒化ケイ素の少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項5】
前記第２表面はスエードである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池。
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項6】
前記第２表面には第３不動態化層が設けられる
ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
【請求項7】
前記第３不動態化層の前記半導体基板から離れる表面には第４不動態化層がさらに設けられ、前記第４不動態化層及び前記第３不動態化層は材料が異なる
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
【請求項8】
対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板を提供する工程と、
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層を製造する工程であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む工程と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層を製造する工程と、
前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、前記第１表面とを覆う第２不動態化層を製造する工程と、を含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層を製造する工程であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む工程と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層を製造する工程と、
前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、前記第１表面とを覆う第２不動態化層を製造する工程と、を含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項9】
前記正孔輸送層を製造する工程は、
原子層を用いて１２０～１３０℃で蒸着してバナジウム源及び第１酸化剤により前記正孔輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でバナジウム源及び第２酸化剤により前記正孔輸送層を製造する工程を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
原子層を用いて１２０～１３０℃で蒸着してバナジウム源及び第１酸化剤により前記正孔輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でバナジウム源及び第２酸化剤により前記正孔輸送層を製造する工程を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項10】
前記電子輸送層を製造する工程は、具体的に、
原子層蒸着を用いて１００～１６０℃でチタン源及び第１酸化剤により前記電子輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でチタン源及び第２酸化剤により前記電子輸送層を製造する工程を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
原子層蒸着を用いて１００～１６０℃でチタン源及び第１酸化剤により前記電子輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でチタン源及び第２酸化剤により前記電子輸送層を製造する工程を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、太陽電池の技術分野に関し、特に太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
インターダイジテッドバックコンタクト太陽電池（ＩＢＣ太陽電池）は、エミッター背面不動態化電池（ＰＥＲＣ電池）及びヘテロ接合電池（ＨＪＴ電池）に比べて、その前面にグリッド線がなく、正負電極として交差配置の方法で電池の背面に製造され、太陽電池において前面のグリッド線による遮光損失を避けることができる。従来のＩＢＣ太陽電池において、拡散の方式で千鳥状に配置されたｎ型ドープ半導体領域とｐ型ドープ半導体領域を形成し、さらに誘電体層に孔を開いて電極と発射領域との電気的接触による接続を実現する。該従来のＩＢＣ太陽電池において、電極と半導体領域との間の電気的接触の品質が低く、ＩＢＣ太陽電池の光電変換効率のさらなる向上を規制する。
【発明の概要】
【0003】
本出願の様々な実施例によれば、太陽電池及びその製造方法が提供される。
【0004】
第１態様では、本出願は、
対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板と、
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む正孔輸送層及び電子輸送層と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層と、
前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、第１表面とを覆う第２不動態化層と、を備える太陽電池が提供される。
対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板と、
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む正孔輸送層及び電子輸送層と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層と、
前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、第１表面とを覆う第２不動態化層と、を備える太陽電池が提供される。
【0005】
いくつかの実施例において、前記正孔輸送層の厚さは２０～３０ｎｍである。
【0006】
いくつかの実施例において、前記電子輸送層の厚さは４５～５５ｎｍである。
【0007】
いくつかの実施例において、前記第１不動態化層の材料は酸化アルミニウムを含む。
【0008】
いくつかの実施例において、前記第２不動態化層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び酸窒化ケイ素の少なくとも一つを含む。
【0009】
いくつかの実施例において、前記第２表面はスエードである。
【0010】
いくつかの実施例において、前記第２表面には第３不動態化層が設けられる。
【0011】
いくつかの実施例において、前記第３不動態化層の前記半導体基板から離れる表面には第４不動態化層がさらに設けられ、前記第４不動態化層及び前記第３不動態化層は材料が異なる。
【0012】
第２態様では、本出願は、
対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板を提供する工程と、
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層を製造する工程であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む工程と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層を製造する工程と、
前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、前記第１表面とを覆う第２不動態化層を製造する工程と、を含む上記いずれか一項に記載の太陽電池の製造方法が提供される。
対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板を提供する工程と、
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層を製造する工程であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む工程と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層を製造する工程と、
前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、前記第１表面とを覆う第２不動態化層を製造する工程と、を含む上記いずれか一項に記載の太陽電池の製造方法が提供される。
【0013】
いくつかの実施例において、正孔輸送層を製造する工程は、
原子層蒸着を用いて１２０～１３０℃でバナジウム源及び第１酸化剤により前記正孔輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でバナジウム源及び第２酸化剤により前記正孔輸送層を製造する工程を含む。
原子層蒸着を用いて１２０～１３０℃でバナジウム源及び第１酸化剤により前記正孔輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でバナジウム源及び第２酸化剤により前記正孔輸送層を製造する工程を含む。
【0014】
いくつかの実施例において、電子輸送層を製造する工程は、
原子層蒸着を用いて１００～１６０℃でチタン源及び第１酸化剤により前記電子輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でチタン源及び第２酸化剤により前記電子輸送層を製造する工程を含む。
原子層蒸着を用いて１００～１６０℃でチタン源及び第１酸化剤により前記電子輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でチタン源及び第２酸化剤により前記電子輸送層を製造する工程を含む。
【0015】
本出願の１つ又は複数の実施例の詳細は、下記の図面及び説明で提出される。本出願の他の特徴、目的及び利点については、明細書、図面及び特許請求の範囲から明確になる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
ここで開示している発明の実施例及び／又は例をよりよく記載し説明するために、一つ又は複数の図面を参照してもよい。図面を説明するための追加の詳細または例は、開示された発明、現在説明されている実施例および／または例、並びに現在理解されているこれらの発明の最適的形態のいずれかの範囲を限定するものとみなされるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の上記目的、特徴及び利点をより明らかにするために、以下に図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。以下の説明において、本発明を十分に理解するように、多くの具体的な詳細を説明する。しかしながら、本発明は、ここで説明するものと異なる多くの方式で実施されることができ、当業者は本発明の内容に反しない状況で類似する改良を行うことができるので、本発明は以下に開示される具体的な実施例に限定されるものではない。
【0018】
特別な定義がない限り、本明細書に使用される全ての技術及び科学的用語は、本出願の技術分野に属する技術者が一般的に理解する意味と同じである。本明細書において本出願の明細書に使用される用語は具体的な実施例を説明する目的だけであり、本出願を限定するものではない。本明細書で使用される用語「及び／又は」は一つ又は複数の関連する列挙された項目の任意の全部又は全ての組み合わせを含む。
【0019】
本出願の一実施例では、対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板１０と、第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層２１及び電子輸送層４０であって、正孔輸送層２１の材料が酸化バナジウムを含み、電子輸送層４０の材料が酸化チタンを含む正孔輸送層２１及び電子輸送層４０と、正孔輸送層２１の半導体基板１０から離れる表面に位置している第１不動態化層２２と、第１不動態化層２２の半導体基板１０から離れる表面と、電子輸送層４０の半導体基板１０から離れる表面と、第１表面とを覆う第２不動態化層５０と、を備える太陽電池が提供される。
【0020】
上記太陽電池において、正孔輸送層２１の材料は、酸化バナジウムを含み、酸化バナジウムは、正孔選択タイプの状態を呈する。電子輸送層４０の材料は酸化チタンを含み、酸化チタンは電子選択の状態を呈する。本出願における正孔輸送層２１及び電子輸送層４０は互いに合わさって、且つ両者と電極との間の接触バリアが小さく、光生成キャリアの伝導効果を実現できる。同時に、正孔輸送層２１の表面に、異なる２つの材料の蒸着不動態化を行い、不動態化後の正孔輸送層２１と電極との間の表面接触効果をよく改良することができる。該太陽電池は、電極と正孔輸送層２１、電子輸送層４０との間の良い電気接触効果を実現し、さらに高いＩＢＣ太陽電池の光電変換効率を実現することができる。
【0021】
いくつかの実施例において、正孔輸送層２１の材料は酸化バナジウムである。
【0022】
いくつかの実施例において、電子輸送層４０の材料は酸化チタンである。
【0023】
いくつかの実施例において、正孔輸送層２１の厚さは２０～３０ｎｍである。該正孔輸送層２１の厚さの範囲で、正孔輸送層２１の膜形成品質がよく、得られた電池の選択的接触の効果がよくなる。好ましくは、正孔輸送層２１の厚さは、２０ｎｍ、２１ｎｍ、２２ｎｍ、２３ｎｍ、２４ｎｍ、２５ｎｍ、２６ｎｍ、２７ｎｍ、２８ｎｍ、２９ｎｍまたは３０ｎｍである。
【0024】
いくつかの実施例において、電子輸送層４０の厚さは、４５～５５ｎｍである。該電子輸送層４０の厚さの範囲で、電子輸送層４０の膜形成品質がよく、得られた電池の選択的接触の効果がよくなる。好ましくは、電子輸送層４０の厚さは、４５ｎｍ、４６ｎｍ、４７ｎｍ、４８ｎｍ、４９ｎｍ、５０ｎｍ、５１ｎｍ、５２ｎｍ、５３ｎｍ、５４ｎｍまたは５５ｎｍである。
【0025】
いくつかの実施例において、第１不動態化層２２の材料は酸化アルミニウムを含む。酸化アルミニウム及びｎ型半導体材料のマッチング効果がよく、正孔輸送層２１をよく不動態化することができ、接触効果がよい太陽電池を取得する。
【0026】
いくつかの実施例において、第１不動態化層２２の材料は酸化アルミニウムである。
【0027】
いくつかの実施例において、第２不動態化層５０の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び酸窒化ケイ素の少なくとも一つを含む。
【0028】
いくつかの実施例において、第２表面はスエードである。理解できることとして、スエードは異なるパターンのテクスチャーであってもよい。例として、スエードは、ピラミッドテクスチャーであってもよい。
【0029】
いくつかの実施例において、第２表面には第３不動態化層６１がさらに設けられる。電池の前面を鈍化すると、太陽電池の光電性能をさらに向上させることができる。
【0030】
いくつかの実施例において、第３不動態化層６１の材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び酸窒化ケイ素の少なくとも１つを含む。
【0031】
いくつかの実施例において、第３不動態化層６１の半導体基板１０から離れる表面には第４不動態化層６２がさらに設けられ、第４不動態化層６２及び第３不動態化層６１は材料が異なる。電池の前面を蒸着して不動態化すると、太陽電池の光電性能をさらに向上させることができる。
【0032】
いくつかの実施例において、第４不動態化層６２の材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び酸窒化ケイ素の少なくとも一つを含む。
【0033】
いくつかの実施例において、第３不動態化層６１及び第４不動態化層６２は材料が異なる。
【0034】
いくつかの実施例において、半導体基板１０の材料は、ｎ型単結晶シリコンウェーハである。
【0035】
いくつかの実施例において、太陽電池は、第１不動態化層２２を覆う、第２不動態化層５０の半導体基板１０から離れる表面に位置している第１電極７１と、電子輸送層４０を覆う、第２不動態化層５０の半導体基板１０から離れる表面に位置している第２電極７２とをさらに備える。
【0036】
本出願の別の一実施例では、対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板１０を提供する工程と、第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層２１及び電子輸送層４０を製造する工程であって、正孔輸送層２１の材料が酸化バナジウムを含み、電子輸送層４０の材料が酸化チタンを含む工程と、正孔輸送層２１の半導体基板１０から離れる表面に位置している第１不動態化層２２を製造する工程と、第１不動態化層２２の半導体基板１０から離れる表面と、電子輸送層４０の半導体基板１０から離れる表面と、第１表面とを覆う第２不動態化層５０を製造する工程と、を含む上記いずれ一項の太陽電池の製造方法が提供される。
【0037】
該実施例のいくつかの例において、太陽電池の製造方法は工程Ｓ１００～工程Ｓ５００を含み、具体的に、下記の通りである。
【0038】
Ｓ１００：対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板１０を提供する。
【0039】
いくつかの実施例において、半導体基板１０表面の不純物を除去するように、半導体基板１０を洗浄する工程をさらに含む。
【0040】
いくつかの実施例において、半導体基板１０を洗浄する工程は、水酸化カリウム溶液と過酸化水素溶液との混合溶液を用いて半導体基板１０を洗浄する工程を含む。
【0041】
いくつかの実施例において、洗浄された半導体基板１０をテクスチャー加工して、半導体基板１０の表面にスエードを形成する工程をさらに含む。
【0042】
いくつかの実施例において、洗浄された半導体基板１０をテクスチャー加工する工程は、エッチング液を用いて半導体基板１０に対して異方性エッチングを行い、半導体基板１０の表面にピラミッドテクスチャーを形成する工程を含む。
【0043】
いくつかの実施例において、エッチング液は水酸化カリウム溶液を含む。
【0044】
Ｓ２００：第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層２１及び電子輸送層４０を製造し、正孔輸送層２１の材料が酸化バナジウムを含み、電子輸送層４０の材料が酸化チタンを含む。
【0045】
いくつかの実施例において、正孔輸送層２１を製造する工程は、原子層蒸着を用いて１２０～１３０℃でバナジウム源及び第１酸化剤により正孔輸送層２１を製造する工程を含む。該原子層蒸着の温度の範囲で、蒸着して膜形成効果、及び密度が高い正孔輸送層２１を取得すると同時に、低い蒸着温度は、高温度による不動態化の安定性の破壊を低減させることができる。好ましくは、原子層蒸着の温度は１２０℃、１２１℃、１２２℃、１２３℃、１２４℃、１２５℃、１２６℃、１２７℃、１２８℃、１２９℃または１３０℃である。例として、原子層蒸着のバナジウム源は、テトラエチルメチルアミノバナジウム（ＶＴＩＰ）を含む。例として、原子層蒸着の第１酸化剤は脱イオン水を含む。
【0046】
いくつかの実施例において、原子層蒸着のサイクル数は１６０～２４０回である。該原子層蒸着のサイクル数内で、厚さが適当である正孔輸送層２１を取得することができる。好ましくは、原子層蒸着のサイクル数は１６０回、１７０回、１８０回、１９０回、２００回、２１０回、２２０回、２３０回または２４０回である。
【0047】
いくつかの実施例において、正孔輸送層２１を製造する工程は、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でバナジウム源及び第２酸化剤により正孔輸送層２１を製造する工程を含む。該プラズマ強化化学蒸着の温度の範囲で、蒸着して膜形成効果、及び密度が高い正孔輸送層２１を取得すると同時に、低い蒸着温度は、高温度による不動態化の安定性の破壊を低減させることができる。好ましくは、プラズマ強化化学蒸着の温度は、３８０℃、３８５℃、３９０℃、３９５℃、４００℃、４０５℃、４１０℃、４１５℃または４２０℃である。例として、プラズマ強化化学蒸着のバナジウム源はＶＴＩＰを含む。プラズマ強化化学蒸着の第２酸化剤はＮ２Ｏを含む。
【0048】
いくつかの実施例において、電子輸送層４０を製造する工程は、原子層蒸着を用いて１００～１６０℃でチタン源及び第１酸化剤により電子輸送層４０を製造する工程を含む。
【0049】
いくつかの実施例において、電子輸送層４０を製造する工程は、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でチタン源及び第２酸化剤により電子輸送層４０を製造する工程を含む。
【0050】
Ｓ３００：正孔輸送層２１の半導体基板１０から離れる表面に位置している第１不動態化層２２を製造する。
【0051】
いくつかの実施例において、図１乃至図５を参照すると、図１は半導体基板１０の表面に正孔輸送層２１及び第１不動態化層２２を製造する構造概略図であり、図２は図１に示す構造を基に第１マスク層３１及び第２マスク層３２を製造する構造概略図であり、図３は図２に示す構造を基に一部の正孔輸送層２１及び誘電体層を除去した構造概略図であり、図４は、図３に示す構造を基に第１マスク層３１を除去した構造概略図であり、図５は図４に示す構造を基に電子輸送層４０を製造する構造概略図であり、正孔輸送層２１、電子輸送層４０及び第１不動態化層２２を製造する工程は、半導体基板１０に、順に積層される正孔輸送層２１及び第１不動態化層２２を製造する工程と、第１不動態化層２２の表面に第１マスク層３１及び第２マスク層３２を製造する工程であって、第１マスク層３１が現像液で除去されることができず、第２マスク層３２が現像液で除去されることができる工程と、第２マスク層３２を除去し、露出した第１不動態化層２２及び正孔輸送層２１をエッチングする工程と、第１マスク層３１を除去し、半導体基板１０の表面に電子輸送層４０を製造する工程と、を含む。
【0052】
いくつかの実施例において、第１マスク層３１の材料は、感光性ポリイミドを含む。いくつかの実施例において、第２マスク層３２の材料は、感光性ポリイミドを含む。
【0053】
Ｓ４００：第１不動態化層２２の半導体基板１０から離れる表面と、電子輸送層４０の半導体基板１０から離れる表面と、第１表面とを覆う第２不動態化層５０を製造する。
【0054】
図６は図５に示す構造を基に第１不動態化層２２を製造する構造概略図であり、図６に示すように、第２不動態化層５０は第１不動態化層２２の半導体基板１０から離れる表面と、電子輸送層４０の半導体基板１０から離れる表面と、第１表面とを覆う。
【0055】
Ｓ５００：第１不動態化層２２を覆う、第２不動態化層５０の半導体基板１０から離れる表面に位置している第１電極７１と、電子輸送層４０を覆う、第２不動態化層５０の半導体基板１０から離れる表面に位置している第２電極７２とを製造する。
【0056】
図８は図６に示す構造を基に第１電極７１及び第２電極７２を製造する構造概略図である。図８に示すように、第１電極７１は、第１不動態化層２２を覆う、第２不動態化層５０の半導体基板１０から離れる表面に位置しており、第２電極７２は、電子輸送層４０を覆う、第２不動態化層５０の半導体基板１０から離れる表面に位置している。
【0057】
いくつかの実施例において、第１電極７１及び第２電極７２の材料は、それぞれ独立して当分野でのすべての利用可能な金属電極から選ばれる。例として、第１電極７１の材料は銀電極である。例として、第２電極７２の材料はニッケルとアルミニウムを含む。
【0058】
いくつかの実施例において、第２表面に第３不動態化層６１を製造する工程をさらに含む。
【0059】
いくつかの実施例において、第３不動態化層６１の表面に第４不動態化層６２を製造する工程をさらに含む。
【0060】
図７は、図６に示す構造を基に第３不動態化層６１及び第４不動態化層６２を製造する構造概略図である。図７に示すように、第３不動態化層６１は半導体基板１０の第２表面に設けられ、第４不動態化層６２は第３不動態化層６１の半導体基板１０から離れる表面に設けられる。
【0061】
以下は、具体的な実施例である。
実施例１
実施例１
【0062】
【0063】
（１）７０℃で、水酸化カリウム溶液と過酸化水素溶液との混合溶液を用いて半導体基板１０に対して時間が約９０秒である洗浄を行って、シリコンウェーハ表面の不純物を除去する。
【0064】
（２）７８℃で、水酸化カリウム溶液と添加剤を用いてシリコンウェーハの前面に対して約４５０秒のチェーンテクスチャー加工を行い、シリコンウェーハの正表面にピラミッドパターンのテクスチャーを光閉じ込め構造として形成する。
【0065】
（３）１２０～１３０℃の条件で、ＡＬＤ機器を用いて、ＶＴＩＰ及び脱イオン水を前駆体及び酸化剤として採用し、１６０～２４０回のサイクルを行い、厚さ２０～３０ｎｍの酸化バナジウムフィルムを正孔輸送層２１として製造する。
【0066】
（４）１９０～２１０℃で、ＡＬＤ機器を用いて、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）及び脱イオン水を前駆体及び酸化剤として採用し、４５０～５５０回のサイクルを行い、厚さ４５～５５ｎｍの酸化アルミニウムフィルムを第１不動態化層２２として製造する。
【0067】
（５）感光性ポリイミドを用いてパターン化マスク層の製造を行い、光化学反応により、第１マスク層３１及び第２マスク層３２をそれぞれ取得し、ドライエッチングによって第２マスク層３２の覆う正孔輸送層２１及び第１不動態化層２２を除去する。
【0068】
（６）第１マスク層３１を除去する。
【0069】
（７）１００～１６０℃で、ＡＬＤ機器を用いて、チタンテトライソプロポキシド及び脱イオン水を前駆体及び酸化剤として採用し、２２５～２７５回のサイクルを行い、厚さ２２．５～２７．５ｎｍの酸化チタンフィルムを電子輸送層４０として製造する。
【0070】
（８）シラン及びメタンをシリコンソース及び炭素源とし、Ｈ２をキャリアガスとし、積層厚さが２０ｎｍである炭化ケイ素フィルムを第２不動態化層５０とする。
【0071】
（９）工程（４）及び工程（８）と同一の条件を用いてシリコンウェーハの前面に酸化アルミニウムフィルムを第３不動態化層６１とし、炭化ケイ素フィルムを第４不動態化層６２として製造する。
【0072】
（１０）３８０～４２０℃で１０分間アニーリングし、表面不動態化を活性化する。
【0073】
（１１）銀の第１電極７１及びニッケルアルミニウムの第２電極７２をそれぞれ製造する。
実施例２
実施例２
【0074】
本実施例において、太陽電池の製造方法は、実施例１とほぼ同じであるが、相違は、下記の通りである。
【0075】
工程（３）では、４００℃の条件で、プラズマ強化化学蒸着機器を用いて、ＶＴＩＰ及びＮ２Ｏを前駆体及び酸化剤として用い、厚さ２０～３０ｎｍの酸化バナジウムフィルムを正孔輸送層２１として製造する。
【0076】
工程（７）では、４００℃で、ＡＬＤ機器を用いて、プラズマ強化化学蒸着機器を用い、チタンテトライソプロポキシド及びＮ２Ｏを前駆体及び酸化剤として用い、厚さ２２．５～２７．５ｎｍの酸化チタンフィルムを電子輸送層４０として製造する。
比較例１
比較例１
【0077】
（１）７０℃で、水酸化カリウム溶液と過酸化水素溶液との混合溶液を用いて半導体基板１０に対して時間が約９０秒である洗浄を行って、シリコンウェーハ表面の不純物を除去する。
【0078】
（２）７８℃で、水酸化カリウム溶液と添加剤を用いてシリコンウェーハの前面に対して約４５０秒のチェーンテクスチャー加工を行い、シリコンウェーハの正表面にピラミッドパターンのテクスチャーを光閉じ込め構造として形成する。
【0079】
（３）６００℃で、シリコンウェーハの背面に低圧化学蒸着により一層の真性アモルファスシリコン層を蒸着する。
【0080】
（４）１０００℃で、ボロン拡散を行い、Ｐ型ポリシリコンをＰエリアとして形成し、即ち正孔輸送層２１となる。
【0081】
（５）感光性ポリイミドを用いてパターン化マスク層の製造を行い、光化学反応により、第１マスク層３１及び第２マスク層３２をそれぞれ取得し、ドライエッチングによって第２マスク層３２の覆う正孔輸送層２１を除去する。
【0082】
（６）第１マスク層３１を除去する。
【0083】
（７）９００℃でリン拡散を行い、Ｎ型ポリシリコンをＮエリアとして形成し、即ち電子輸送層４０となる。
【0084】
（８）シラン及びメタンをシリコンソース及び炭素源とし、Ｈ２をキャリアガスとし、積層厚さが２０ｎｍである炭化ケイ素フィルムを第２不動態化層５０とする。
【0085】
（９）実施例１において工程（４）及び工程（８）と同一の条件を用いてシリコンウェーハの前面に酸化アルミニウムフィルムを第３不動態化層６１とし、炭化ケイ素フィルムを第４不動態化層６２として製造する。
【0086】
（１０）３８～４２０℃で１０分間アニーリングし、表面不動態化を活性化する。
【0087】
（１１）銀の第１電極７１及びニッケルアルミニウムの第２電極７２をそれぞれ製造する。
【0088】
実施例１、２及び比較例１で製造された太陽電池に対してそれぞれ性能試験を行い、開回路電圧Ｕｏｃ、短絡電流Ｉｓｃ、フィルファクターＦＦ及び変換効率Ｅｔａを含めて、試験結果を下記の表１に示す。
【0089】
これによってわかるように、実施例１及び２における太陽電池の光電変換効率及び開回路電圧は、比較例１よりも高い。同時に、実施例１及び２の収率も比較例１よりも高く、高温プロセスがシリコンウェーハの反りに影響するので、比較例１における収率が低いことが表される。更には、実施例２において、太陽電池は、実施例１よりも、開回路電圧が比較的小さく、プラズマ強化化学蒸着で成長したフィルムは密度が足りないため、不働態化の効果は、実施例１において原子層蒸着で製造されたフィルムほど、よくない。
【0090】
上記前述した実施例の各技術的特徴は任意の組み合わせを行うことができ、説明を簡潔にするために、上記実施例における各技術的特徴のすべての可能な組み合わせについて説明していないが、これらの技術的特徴の組み合わせに矛盾がない限り、いずれも本明細書に記載の範囲であると考えられるべきである。
【0091】
上記した実施例は本発明のいくつかの実施形態のみを示し、その説明は具体的で詳細であるが、これによって本発明の特許範囲を限定するものと理解すべきではない。指摘すべきこととして、当業者にとって、本出願の思想から逸脱することなく、さらにいくつかの変形及び改良を行うことができ、これらはいずれも本出願の保護範囲に属する。したがって、本出願の特許の保護範囲は添付する特許請求の範囲を基準とするべきであり、明細書及び図面は請求項の内容を説明するために用いられる。
【符号の説明】
【0092】
１０、半導体基板
２１、正孔輸送層
２２、第１不動態化層
３１、第１マスク層
３２、第２マスク層
４０、電子輸送層
５０、第２不動態化層
６１、第３不動態化層
６２、第４不動態化層
７１、第１電極
７２、第２電極
２１、正孔輸送層
２２、第１不動態化層
３１、第１マスク層
３２、第２マスク層
４０、電子輸送層
５０、第２不動態化層
６１、第３不動態化層
６２、第４不動態化層
７１、第１電極
７２、第２電極
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2024-11-06
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽電池であって、
対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板と、
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む正孔輸送層及び電子輸送層と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層と、
材料が前記第１不動態化層の材料と異なり、前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、前記第１表面とを覆う第２不動態化層と、
前記第１不動態化層を覆う、前記第２不動態化層の前記半導体基板から離れる表面に位置して、前記正孔輸送層と接触しない第１電極と、
前記電子輸送層を覆う、前記第２不動態化層の前記半導体基板から離れる表面に位置して、前記電子輸送層と接触しない第２電極と、を備える
ことを特徴とする太陽電池。
対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板と、
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む正孔輸送層及び電子輸送層と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層と、
材料が前記第１不動態化層の材料と異なり、前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、前記第１表面とを覆う第２不動態化層と、
前記第１不動態化層を覆う、前記第２不動態化層の前記半導体基板から離れる表面に位置して、前記正孔輸送層と接触しない第１電極と、
前記電子輸送層を覆う、前記第２不動態化層の前記半導体基板から離れる表面に位置して、前記電子輸送層と接触しない第２電極と、を備える
ことを特徴とする太陽電池。
【請求項2】
前記正孔輸送層の厚さは２０～３０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項3】
前記電子輸送層の厚さは４５～５５ｎｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項4】
前記第１不動態化層の材料は酸化アルミニウムを含み、
且つ／或いは、前記第２不動態化層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び酸窒化ケイ素の少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
且つ／或いは、前記第２不動態化層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び酸窒化ケイ素の少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項5】
前記第２表面はスエードである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池。
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項6】
前記第２表面には第３不動態化層が設けられる
ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
【請求項7】
前記第３不動態化層の前記半導体基板から離れる表面には第４不動態化層がさらに設けられ、前記第４不動態化層及び前記第３不動態化層は材料が異なる
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
【請求項8】
対向して設けられる第１表面及び第２表面を有する半導体基板を提供する工程と、
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層を製造する工程であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む工程と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層を製造する工程と、
前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、前記第１表面とを覆う第２不動態化層を製造する工程と、
第１電極及び第２電極を製造する工程であって、前記第１電極が、前記第１不動態化層を覆う、前記第２不動態化層の前記半導体基板から離れる表面に位置して、前記正孔輸送層と接触せず、前記第２電極が、前記電子輸送層を覆う、前記第２不動態化層の前記半導体基板から離れる表面に位置して、前記電子輸送層と接触しない工程と、を含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
前記第１表面に間隔をあけて設けられる正孔輸送層及び電子輸送層を製造する工程であって、前記正孔輸送層の材料が酸化バナジウムを含み、前記電子輸送層の材料が酸化チタンを含む工程と、
前記正孔輸送層の前記半導体基板から離れる表面に位置している第１不動態化層を製造する工程と、
前記第１不動態化層の前記半導体基板から離れる表面と、前記電子輸送層の前記半導体基板から離れる表面と、前記第１表面とを覆う第２不動態化層を製造する工程と、
第１電極及び第２電極を製造する工程であって、前記第１電極が、前記第１不動態化層を覆う、前記第２不動態化層の前記半導体基板から離れる表面に位置して、前記正孔輸送層と接触せず、前記第２電極が、前記電子輸送層を覆う、前記第２不動態化層の前記半導体基板から離れる表面に位置して、前記電子輸送層と接触しない工程と、を含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項9】
前記正孔輸送層を製造する工程は、
原子層を用いて１２０～１３０℃で蒸着してバナジウム源及び第１酸化剤により前記正孔輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でバナジウム源及び第２酸化剤により前記正孔輸送層を製造する工程を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
原子層を用いて１２０～１３０℃で蒸着してバナジウム源及び第１酸化剤により前記正孔輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でバナジウム源及び第２酸化剤により前記正孔輸送層を製造する工程を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項10】
前記電子輸送層を製造する工程は、具体的に、
原子層蒸着を用いて１００～１６０℃でチタン源及び第１酸化剤により前記電子輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でチタン源及び第２酸化剤により前記電子輸送層を製造する工程を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
原子層蒸着を用いて１００～１６０℃でチタン源及び第１酸化剤により前記電子輸送層を製造し、あるいは、プラズマ強化化学蒸着を用いて３８０～４２０℃でチタン源及び第２酸化剤により前記電子輸送層を製造する工程を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。