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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】P2025026350
(43)【公開日】2025-02-21
(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 10/166 20250101AFI20250214BHJP
【ＦＩ】
H01L31/06 455
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024115714
(22)【出願日】2024-07-19
(31)【優先権主張番号】202311007485.2
(32)【優先日】2023-08-10
(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】任 勇
(72)【発明者】
【氏名】方 超炎
(72)【発明者】
【氏名】陳 徳爽
【テーマコード（参考）】
5F251
【Ｆターム（参考）】
5F251AA02
5F251AA05
5F251CB18
5F251CB24
5F251CB25
5F251CB29
5F251DA07
5F251GA04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】太陽電池及びその製造方法である。
【解決手段】該太陽電池（１００）の製造方法では、第１側のトンネル酸化物層（１２０）に非晶質シリコン層を形成し、拡散ドーピング処理によって第１過程でドープトポリシリコン層（１３０）を形成し、第２過程でドープトポリシリコン層にドープ酸化物層を形成する。ドープ酸化物層を形成した後、レーザードーピングプロセスにより第１側に選択的再ドーピングを行い、高濃度ドープ領域に選択的エミッタ電極を形成する。
【選択図】図１
【解決手段】該太陽電池（１００）の製造方法では、第１側のトンネル酸化物層（１２０）に非晶質シリコン層を形成し、拡散ドーピング処理によって第１過程でドープトポリシリコン層（１３０）を形成し、第２過程でドープトポリシリコン層にドープ酸化物層を形成する。ドープ酸化物層を形成した後、レーザードーピングプロセスにより第１側に選択的再ドーピングを行い、高濃度ドープ領域に選択的エミッタ電極を形成する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板の第１側にトンネル酸化物層を形成する工程と、
前記トンネル酸化物層に非晶質シリコン層を形成する工程と、
非晶質シリコン層に対して拡散ドーピング処理を行う工程であって、前記非晶質シリコン層にドープトポリシリコン層と、前記ドープトポリシリコン層上にあるドープ酸化物層とが形成されるように、拡散チャンバーにドーピング源及び酸素源を注入し、前記非晶質シリコン層を加熱する第１過程と、前記ドーピング源の注入を停止し、そのまま酸素源を注入して、前記ドープ酸化物層の厚さを増加する第２過程と、を含む工程と、
レーザードーピングプロセスによって前記ドープトポリシリコン層に高濃度ドープ領域を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
シリコン基板の第１側にトンネル酸化物層を形成する工程と、
前記トンネル酸化物層に非晶質シリコン層を形成する工程と、
非晶質シリコン層に対して拡散ドーピング処理を行う工程であって、前記非晶質シリコン層にドープトポリシリコン層と、前記ドープトポリシリコン層上にあるドープ酸化物層とが形成されるように、拡散チャンバーにドーピング源及び酸素源を注入し、前記非晶質シリコン層を加熱する第１過程と、前記ドーピング源の注入を停止し、そのまま酸素源を注入して、前記ドープ酸化物層の厚さを増加する第２過程と、を含む工程と、
レーザードーピングプロセスによって前記ドープトポリシリコン層に高濃度ドープ領域を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項2】
前記製造方法は、以下の特徴（１）～（２）の少なくとも一つに合致し、
（１）前記第１過程で、プロセス温度は８２０～８８０℃であり、
（２）前記第２過程で、プロセス温度は８５０～９２０℃である
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
（１）前記第１過程で、プロセス温度は８２０～８８０℃であり、
（２）前記第２過程で、プロセス温度は８５０～９２０℃である
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項3】
前記第２過程で、前記ドープ酸化物層の厚さを８０～１２０ｎｍとして制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項4】
前記製造方法は、以下の特徴（１）～（２）の少なくとも一つに合致し、
（１）前記トンネル酸化物層の厚さは０．５～２ｎｍであり、
（２）前記非晶質シリコン層の厚さは１５～４０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
（１）前記トンネル酸化物層の厚さは０．５～２ｎｍであり、
（２）前記非晶質シリコン層の厚さは１５～４０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項5】
前記製造方法は、以下の特徴（１）～（３）の少なくとも一つに合致し、
（１）前記レーザードーピングプロセスで用いられる光源波長は３５０～７００ｎｍであり、
（２）前記レーザードーピングプロセスで形成されたライトスポットの幅は６０～１２０ｎｍであり、
（３）前記高濃度ドープ領域のドープ濃度は２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～２×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、
（４）前記高濃度ドープ領域のシート抵抗は１０～２５ｏｈｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
（１）前記レーザードーピングプロセスで用いられる光源波長は３５０～７００ｎｍであり、
（２）前記レーザードーピングプロセスで形成されたライトスポットの幅は６０～１２０ｎｍであり、
（３）前記高濃度ドープ領域のドープ濃度は２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～２×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、
（４）前記高濃度ドープ領域のシート抵抗は１０～２５ｏｈｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項6】
前記レーザードーピングプロセスの後、前記製造方法は、
熱酸化プロセスによって背面に熱酸化層を形成する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
熱酸化プロセスによって背面に熱酸化層を形成する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項7】
前記製造方法は、以下の特徴（１）～（３）の少なくとも一つに合致し、
（１）前記熱酸化プロセスの温度は１０００～１２００℃であり、
（２）前記熱酸化プロセスの時間は４０００～１００００秒であり、
（３）前記熱酸化層の厚さは６０～２００ｎｍである
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
（１）前記熱酸化プロセスの温度は１０００～１２００℃であり、
（２）前記熱酸化プロセスの時間は４０００～１００００秒であり、
（３）前記熱酸化層の厚さは６０～２００ｎｍである
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項8】
前記製造方法は、
前記シリコン基板の第２側にエミッタ電極を形成する工程であって、前記第２側が前第１側と対向して設けられる工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
前記シリコン基板の第２側にエミッタ電極を形成する工程であって、前記第２側が前第１側と対向して設けられる工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項9】
前記製造方法は、
前記高濃度ドープ領域に接触する第１電極を製造する工程、及び／または、
前記エミッタ電極に接触する第２電極を製造する工程をさらに含む
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。
前記高濃度ドープ領域に接触する第１電極を製造する工程、及び／または、
前記エミッタ電極に接触する第２電極を製造する工程をさらに含む
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】
太陽電池であって、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の製造方法で製造された
ことを特徴とする太陽電池。
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の製造方法で製造された
ことを特徴とする太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、太陽光発電の技術分野に関し、特に太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
太陽光発電の技術分野で、ＴＯＰＣｏｎ電池（トンネル酸化物層不動態化接触セル，Ｔｕｎｎｅｌ Ｏｘｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔｃｅｌｌ）の前面は、一般的なＰＥＲＣ電池（エミッタ電極背面不動態化セル，Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｅｍｉｔｔｅｒａｎｄ Ｒｅａｒ Ｃｅｌｌ）と類似し、ＴＯＰＣｏｎ電池の特徴としては、背面に一層のトンネル酸化物層が設けられ、トンネル酸化物層に一層のドープトポリシリコン層が設けられ、両者がともに不動態化接触構造を形成し、シリコンウェーハの背面に優れた界面不動態化を提供する。
【0003】
ＳＥ（ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＥｍｉｔｔｅｒ）プロセスは選択的エミッタ電極技術で、グリッドとシリコンウェーハとの接触位置で高濃度ドーピング（即ち高濃度ドーピング）を行い、電極以外の領域で低濃度ドーピング（即ち低濃度ドーピング）を行う技術である。選択的エミッタ電極技術は、一方で、シリコンウェーハとグリッドとの間の接触抵抗を低減させ、電池の直列抵抗を低下させることができ、他方で、低濃度ドーピング領域は、表面複合を低下させ、少数キャリアの寿命を延ばし、よって電池の短絡電流及び開回路電圧を向上させることができる。
【0004】
関連技術において、まず低濃度ドーピングの第１シリコン層を蒸着し、さらにこの上で、高濃度ドーピングの第２シリコン層を蒸着し、その後、メタライゼーションパターンに応じて非メタライゼーションパターン領域の第２シリコン層を除去する。第２シリコン層及び第１シリコン層は、本質的にいずれもシリコンであるが、相違としてはドープ濃度の違いのみであるため、第２シリコン層の除去に使用される方法に関係なく、プロセスウィンドウはいずれも制御しにくく、第１シリコン層も除去しやすく、シリコン基板を露出し、背面不動態化構造がなくなる。
【発明の概要】
【0005】
これにより、関連プロセスでシリコン層を除去し、シリコン基板を露出し、背面の不動態化構造を失うことが容易になる問題を解決する太陽電池及びその製造方法を提供する必要がある。
【0006】
太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板の第１側にトンネル酸化物層を形成する工程と、
前記トンネル酸化物層に非晶質シリコン層を形成する工程と、
拡散ドーピング処理を行う工程であって、前記非晶質シリコン層にドープトポリシリコン層と、前記ドープトポリシリコン層上にあるドープ酸化物層とが形成されるように、前記拡散チャンバーにドーピング源及び酸素源を注入し、前記非晶質シリコン層を加熱する第１過程と、前記ドーピング源の注入を停止し、そのまま酸素源を注入して、前記ドープ酸化物層の厚さを増加する第２過程と、を含む工程と、
レーザードーピングプロセスによって前記ドープトポリシリコン層に高濃度ドープ領域を形成する工程と、を含む。
シリコン基板の第１側にトンネル酸化物層を形成する工程と、
前記トンネル酸化物層に非晶質シリコン層を形成する工程と、
拡散ドーピング処理を行う工程であって、前記非晶質シリコン層にドープトポリシリコン層と、前記ドープトポリシリコン層上にあるドープ酸化物層とが形成されるように、前記拡散チャンバーにドーピング源及び酸素源を注入し、前記非晶質シリコン層を加熱する第１過程と、前記ドーピング源の注入を停止し、そのまま酸素源を注入して、前記ドープ酸化物層の厚さを増加する第２過程と、を含む工程と、
レーザードーピングプロセスによって前記ドープトポリシリコン層に高濃度ドープ領域を形成する工程と、を含む。
【0007】
一実施例において、前記製造方法は、下記の特徴（１）～（２）のうちの少なくとも一つに合致し、
（１）前記第１過程で、プロセス温度は８２０～８８０℃であり、
（２）前記第２過程で、プロセス温度は８５０～９２０℃である。
（１）前記第１過程で、プロセス温度は８２０～８８０℃であり、
（２）前記第２過程で、プロセス温度は８５０～９２０℃である。
【0008】
一実施例において、前記製造方法は、下記の特徴（１）～（２）のうちの少なくとも一つに合致し、
（１）ドープトポリシリコン層のドープ濃度は１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～３×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、ドープトポリシリコン層のドープ濃度は１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～３×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、
（２）ドープトポリシリコン層のシート抵抗は２５～４５ｏｈｍである。
（１）ドープトポリシリコン層のドープ濃度は１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～３×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、ドープトポリシリコン層のドープ濃度は１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～３×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、
（２）ドープトポリシリコン層のシート抵抗は２５～４５ｏｈｍである。
【0009】
一実施例において、前記第２過程で、前記ドープ酸化物層の厚さを８０～１２０ｎｍとして制御する。
【0010】
一実施例において、前記製造方法は、下記の特徴（１）～（２）のうちの少なくとも一つに合致し、
（１）前記トンネル酸化物層の厚さは０．５～２ｎｍであり、
（２）前記非晶質シリコン層の厚さは１５～４０ｎｍである。
（１）前記トンネル酸化物層の厚さは０．５～２ｎｍであり、
（２）前記非晶質シリコン層の厚さは１５～４０ｎｍである。
【0011】
一実施例において、前記製造方法は、下記の特徴（１）～（３）の少なくとも一つに合致し、
（１）前記レーザードーピングプロセスで用いられる光源波長は３５０～７００ｎｍであり、
（２）前記レーザードーピングプロセスで形成されたライトスポットの幅は６０～１２０ｎｍであり、
（３）前記高濃度ドープ領域のドープ濃度は２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～２×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、
（４）前記高濃度ドープ領域のシート抵抗は１０～２５ｏｈｍである。
（１）前記レーザードーピングプロセスで用いられる光源波長は３５０～７００ｎｍであり、
（２）前記レーザードーピングプロセスで形成されたライトスポットの幅は６０～１２０ｎｍであり、
（３）前記高濃度ドープ領域のドープ濃度は２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～２×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、
（４）前記高濃度ドープ領域のシート抵抗は１０～２５ｏｈｍである。
【0012】
一実施例において、前記レーザードーピングプロセスの後、前記製造方法は、
熱酸化プロセスによって背面に熱酸化層を形成する工程をさらに含む。
熱酸化プロセスによって背面に熱酸化層を形成する工程をさらに含む。
【0013】
一実施例において、前記製造方法は、下記の特徴（１）～（３）の少なくとも一つに合致し、
（１）前記熱酸化プロセスの温度は１０００～１２００℃であり、
（２）前記熱酸化プロセスの時間は４０００～１００００秒であり、
（３）前記熱酸化層の厚さは６０～２００ｎｍである。
（１）前記熱酸化プロセスの温度は１０００～１２００℃であり、
（２）前記熱酸化プロセスの時間は４０００～１００００秒であり、
（３）前記熱酸化層の厚さは６０～２００ｎｍである。
【0014】
一実施例において、前記製造方法は、
前記シリコン基板の第２側にエミッタ電極を形成する工程であって、前記第２側が前記第１側と対向して設けられる工程をさらに含む。
前記シリコン基板の第２側にエミッタ電極を形成する工程であって、前記第２側が前記第１側と対向して設けられる工程をさらに含む。
【0015】
一実施例において、前記製造方法は、
前記高濃度ドープ領域に接触する第１電極を製造する工程、及び／または、
前記エミッタ電極に接触する第２電極を製造する工程をさらに含む。
前記高濃度ドープ領域に接触する第１電極を製造する工程、及び／または、
前記エミッタ電極に接触する第２電極を製造する工程をさらに含む。
【0016】
太陽電池であって、上記いずれか一つの実施例に記載の製造方法で製造されたものである。
【0017】
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】
【0018】
本出願の実施例又は関連技術における技術案をより明確に説明するために、以下に実施例又は関連技術の説明に必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下に説明する図面は本発明の実施例に過ぎなく、当業者にとって、創造的労働をしない前提で、開示される図面に基づいて他の図面を取得することもできる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
本発明の説明において、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」等の用語に指示される向き又は位置関係は、添付図面に示すものに基づく向き又は位置関係で、本発明の説明を容易にし簡略化するためのものに過ぎなく、指摘された装置又は素子が特定の向きを有し、特定の向きで構築され操作しなければならないことを指示又は示唆するものではないので、本発明を限定すると理解されることができない。
【0022】
また、「第１」、「第２」の用語は単に目的を説明するために用いられ、相対的な重要性を指示し或いは暗示し、或いは指示された技術的特徴の数を暗示すると理解されることができない。これにより、「第１」、「第２」が限定された特徴は少なくとも一つの当該特徴を含むと明示し或いは暗示することができる。本発明の説明において、「複数」とは少なくとも２つという意味であり、特に明確な具体的な限定がない限り、例えば２つ、３つなどである。
【0023】
本発明において、明確な規定及び限定がない限り、「取り付け」、「繋がり」、「接続」、「固定」等の用語は広く理解されるべきであり、特に明確な限定がない限り、例えば、固定接続であってもよいし、取り外し可能に接続されてもよいし、又は一体であってもよく、機械的接続であってもよいし、電気的接続であってもよく、直接的に接続されてもよいし、中間媒体を介して間接的に接続されてもよく、２つの素子内部の連通又は２つの素子の相互作用関係であってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本実用新案における具体的な意味を理解してもよい。
【0024】
【0025】
本出願の一実施例の太陽電池１００の製造方法は下記の工程を含む。
【0026】
シリコン基板１１０の第１側にトンネル酸化物層１２０を形成する。
【0027】
トンネル酸化物層１２０に非晶質シリコン層を形成する。
【0028】
拡散ドーピング処理を行う工程であって、非晶質シリコン層にドープトポリシリコン層１３０と、ドープトポリシリコン層１３０上にあるドープ酸化物層と１３１が形成されるように、拡散チャンバーにドーピング源及び酸素源を注入し、非晶質シリコン層を加熱する第１過程と、ドーピング源の注入を停止し、そのまま酸素源を注入して、ドープ酸化物層１３１の厚さを増加する第２過程と、を含む。
【0029】
レーザードーピングプロセスによってドープトポリシリコン層１３０に高濃度ドープ領域１４０を形成する。
【0030】
上記太陽電池１００の製造方法では、背面トンネル酸化物層１２０に非晶質シリコン層を形成し、拡散ドーピング処理によって第１過程でドープトポリシリコン層１３０を形成し、第２過程でドープトポリシリコン層１３０にドープ酸化物層１３１を形成する。ドープ酸化物層１３１を形成した後、レーザードーピングプロセスによって背面の選択的再ドーピングを実現し、高濃度ドープ領域１４０は、選択的エミッタ電極を形成する。一方で、ドープ酸化物層１３１は、十分な不純イオンを提供してＳＥドーピングすることができ、他方で、ドープ酸化物層１３１は、トンネル酸化物層１２０を保護し、トンネル酸化物層１２０がレーザードーピングＳＥ過程で破壊されることを低減、または回避し、優れた不動態化効果を奏させることができる。
【0031】
また、ドープ酸化物層１３１の保護作用があるため、ドープトポリシリコン層１３０を薄くすることに有利であり、ドープトポリシリコン層１３０の厚さを低減させると、長波長帯域の寄生吸収を大幅に低減させ、太陽電池１００の短絡電流を増加させることができる。
【0032】
一例の製造方法では、シリコン基板１１０の第２側にエミッタ電極１５０を形成し、第２側を第１側に対向して設ける。
【0033】
エミッタ電極１５０は、第２側に不純イオンをドーピングすることによって形成されることができ、エミッタ電極１５０とシリコン基板１１０との間にはＰＮ接合が形成される。例えば、シリコン基板１１０はＮ型シリコンであり、エミッタ電極１５０はボロン拡散プロセスによって形成されたＰ＋ドーピング層であってもよい。
【0034】
一例において、エミッタ電極１５０を形成する前に、シリコン基板１１０をテクスチャ洗浄し、第２側にスエード構造を形成し、反射防止効果を奏することができる。
【0035】
一例の製造方法では、エミッタ電極１５０に第１不動態化層１６０を形成する。一例において、第１不動態化層１６０は、酸化アルミニウム層１６１及び第１窒化ケイ素層１６２を含み、酸化アルミニウム層１６１はエミッタ電極１５０と第１窒化ケイ素層１６２との間に位置している。
【0036】
太陽電池１００の背面の非晶質シリコン層に高濃度ドーピングすると、大きい寄生吸収を引き起こすため、ドープトポリシリコン層１３０を薄くする必要があるが、同時に、スラリーの焼結ウィンドウの焼き抜きの防止を兼ねる必要もある。従って、関連蒸着プロセス、拡散プロセス及びレーザーパラメータは、太陽電池１００の背面ＳＥ技術の鍵となる。
【0037】
一例において、トンネル酸化物層１２０は、ＣＶＤプロセスを用いて蒸着して形成され、一例において、ＬＰＣＶＤ（低圧化学蒸着，Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスを用いて蒸着して形成される。理解できるように、トンネル酸化物層１２０の前駆体としては、Ｏ２が用いられてもよい。
【0038】
一例において、トンネル酸化物層１２０の蒸着プロセスパラメータとして、圧力は７４０～７８０ｔｏｒｒであり、一例において、７５５～７６５ｔｏｒｒであり、一例において、より好ましくは７６０ｔｏｒｒである。温度は５５０～６５０℃であり、一例において、５９０～６１０℃であり、一例において、６００℃である。酸素源のフローは２００００～４００００ｓｃｃｍであり、一例において、２５０００～３５０００ｓｃｃｍであり、一例において、３００００ｓｃｃｍである。時間は５００～１５００秒であり、一例において、９００～１１００秒であり、一例において１０００秒である。
【0039】
一例において、トンネル酸化物層１２０の厚さは０．５～２ｎｍである。一例において、トンネル酸化物層１２０の厚さは１．５ｎｍである。
【0040】
一例において、非晶質シリコン層は、ＣＶＤプロセスを用いて蒸着して形成され、一例において、ＬＰＣＶＤプロセスを用いて蒸着して形成される。理解できるように、非晶質シリコン層の前駆体としては、ＳｉＨ４が用いられてもよい。
【0041】
一例において、非晶質シリコン層の蒸着プロセスパラメータとして、圧力は０．１～１ｔｏｒｒであり、一例において０．２～０．４ｔｏｒｒであり、一例において０．３ｔｏｒｒである。温度は５５０～６５０℃であり、一例において５９０～６１０℃であり、一例において６００℃である。ＳｉＨ４フローは５００～２０００ｓｃｃｍであり、一例において、１３００～１５００ｓｃｃｍであり、一例において、１４００ｓｃｃｍである。時間は１５０～４００秒であり、一例において、１８０～２２０秒であり、一例において、２００秒である。
【0042】
一例において、非晶質シリコン層の厚さは１５ｎｍ以上であり、例えば１５～４０ｎｍである。研究した結果、厚さが約１５ｎｍである非晶質シリコン層は、電池の不動態化要求を満たすことができ、非晶質シリコン層の厚さを増加すると、メタライゼーション過程で非晶質シリコン層を焼き抜くことを避けることができる。一例において、非晶質シリコン層の厚さは１５～２０ｎｍである。一例において、非晶質シリコン層の厚さは２０ｎｍである。本例では、非晶質シリコン層の厚さを１５～４０ｎｍの範囲で設定し、長波長帯域の寄生吸収を大幅に低減させ、太陽電池１００の短絡電流を増加させることができる。
【0043】
拡散ドーピング処理の第１過程では、ドーピング源及び酸素源を注入し蒸着し、熱拡散を行って、非晶質シリコン層をドーピングし、ドープトポリシリコン層１３０を形成する。
【0044】
一例において、ドーピング源は、リン源、例えばオキシ塩化リンであり、非晶質シリコン層に対してリンドーピングを行う。
【0045】
第１過程では、ドーピング源を注入する方式としては、窒素を注入し、窒素によってソースボトル内の液体ドーピング源、例えばオキシ塩化リンをファーネスチューブ内に導入することである。
【0046】
一例において、第１過程でのプロセス温度は、８２０～８８０℃であり、一例において、８６０～８８０℃であり、一例において、８７０℃である。本例では、通常のプロセスよりも、拡散温度を低減させ、非晶質シリコン層が薄くなる時にドーピング源の内部膨張が深刻すぎて、不動態化構造が破壊されることを防止する。
【0047】
一例において、第１過程のプロセスパラメータとして、
窒素フローは５００～１５００ｓｃｃｍであり、一例において、８００～１２００ｓｃｃｍであり、一例において、１０００ｓｃｃｍである。酸素源のフローは５００～１５００ｓｃｃｍであり、一例において、９００～１１００ｓｃｃｍであり、一例において、１０００ｓｃｃｍである。圧力は１００～５００ｔｏｒｒであり、一例において、１５０～２５０ｔｏｒｒであり、一例において、２００ｔｏｒｒである。時間は４００～２０００秒であり、一例において、６００～１０００秒であり、一例において、８００秒である。
窒素フローは５００～１５００ｓｃｃｍであり、一例において、８００～１２００ｓｃｃｍであり、一例において、１０００ｓｃｃｍである。酸素源のフローは５００～１５００ｓｃｃｍであり、一例において、９００～１１００ｓｃｃｍであり、一例において、１０００ｓｃｃｍである。圧力は１００～５００ｔｏｒｒであり、一例において、１５０～２５０ｔｏｒｒであり、一例において、２００ｔｏｒｒである。時間は４００～２０００秒であり、一例において、６００～１０００秒であり、一例において、８００秒である。
【0048】
拡散ドーピング処理の第２過程では、酸素源を注入して、ドープトポリシリコン層１３０にドープ酸化物層１３１を形成する。第２過程で、ドーピング源を注入しなくなり、厚いドープ酸化物層１３１を形成することを主要目的とする。
【0049】
例えば、上記ドーピング源がリン源、具体的にオキシ塩化リンであると、形成されたドープ酸化物層１３１は、リンケイ酸ガラス層（ＰＳＧ層）である。
【0050】
一例において、第２過程のプロセスパラメータとしては、温度が８５０～９２０℃であり、一例において、８６５～８７５℃であり、一例において、８７０℃である。酸素源のフローは１０００～４０００ｓｃｃｍであり、一例において、１５００～２５００ｓｃｃｍであり、一例において、２０００ｓｃｃｍである。圧力は１００～５００ｔｏｒｒであり、一例において、３５０～４５０ｔｏｒｒであり、一例において、４００ｔｏｒｒである。時間は２０００～５０００秒であり、一例において、２５００～３５００秒であり、一例において、３０００秒である。
【0051】
一例において、ドープ酸化物層１３１の厚さは８０～１２０ｎｍである。一例において、ドープ酸化物層１３１の厚さは９０～１１０ｎｍである。一例において、ドープ酸化物層１３１の厚さは１００ｎｍである。一方で、厚いドープ酸化物層１３１は、十分な不純イオンを提供してレーザードーピングし、ＳＥ電池片を形成することができ、他方で、該厚さのドープ酸化物層１３１は、レーザードーピング過程でトンネル酸化物層１２０が破壊されないように保護し、優れた不動態化効果を奏させることができる。
【0052】
一例において、ドープトポリシリコン層１３０のドープ濃度は１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～３×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、一例において、１．５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～２．５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、一例において、２×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。
【0053】
一例において、ドープトポリシリコン層１３０のシート抵抗は２５～４５ｏｈｍであり、一例において、３２～３８ｏｈｍであり、一例において、３５ｏｈｍである。
【0054】
ドープ酸化物層１３１を形成した後、レーザーの方式を用いてシリコン基板の背面の選択的再ドーピングを実現し、高濃度ドープ領域１４０は、選択的エミッタ電極を形成する。
【0055】
一例において、レーザードーピングプロセスで用いられる光源波長は３５０～７００ｎｍである。一例において、レーザードーピングプロセスで用いられる光源波長は５３２ｎｍ（緑色の光）である。一例において、レーザードーピングプロセスで用いられる光源波長は３５５ｎｍ（紫色の光）である。
【0056】
一例において、レーザードーピングプロセスで形成されたライトスポットの幅は６０～１２０ｎｍである。一例において、レーザードーピングプロセスで形成されたライトスポットは幅８０ｎｍの四角スポットである。
【0057】
一例において、高濃度ドープ領域１４０のドープ濃度は２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～２×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、一例において、６×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、一例において、８×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。
【0058】
一例において、高濃度ドープ領域１４０のシート抵抗は１０～２５ｏｈｍであり、一例において、１３～１７ｏｈｍであり、一例において、１５ｏｈｍである。
【0059】
一例の製造方法で、レーザードーピングプロセスの後、熱酸化プロセスによりシリコン基板の背面に熱酸化層を形成する工程をさらに含む。
【0060】
上記例において、背面ＳＥを基に熱酸化して一層の熱酸化層１７０を生成し、一方で、該熱酸化層１７０は、金属スラリーのバリア層とし、ドープトポリシリコン層１３０の焼き抜きを回避することができる一方、熱酸素により成長した熱酸化層１７０も、優れた不動態化材料であり、不動態化の補助効果を奏することができる。
【0061】
一例において、熱酸化プロセスのプロセスパラメータとしては、温度が１０００～１２００℃、時間が４０００～１００００秒である。
【0062】
熱酸化層は、一定の厚さを有し、ドープトポリシリコン層１３０は、焼き切れないように保証する。一例において、熱酸化層の厚さは６０～２００ｎｍであり、一例において、７０～１００ｎｍであり、一例において８０ｎｍである。
【0063】
一例の製造方法では、エッチング洗浄プロセスによって、シリコン基板１１０の第２側及び側面のドープ酸化物層１３１とドープトポリシリコン層１３０を除去する。エッチング洗浄プロセスは、上記レーザードーピングプロセスの後、或いは上記熱酸化プロセスの後に行われてもよい。
【0064】
一例の製造方法では、背面に第２不動態化層１８０を蒸着する。一例において、第２不動態化層１８０は第２窒化ケイ素層を含む。第２不動態化層１８０を蒸着する工程は、上記レーザードーピングプロセスの後、或いは上記熱酸化プロセスの後、或いはエッチング洗浄プロセスの後であってもよい。
【0065】
上記太陽電池１００は、ＴＯＰＣｏｎ電池であってもよいが、これに限定しない。
【0066】
上記太陽電池１００の製造方法では、背面トンネル酸化物層１２０に非晶質シリコン層を形成し、拡散ドーピング処理によって第１過程でドープトポリシリコン層１３０を形成し、第２過程でドープトポリシリコン層１３０にドープ酸化物層１３１を形成する。ドープ酸化物層１３１を形成した後、レーザードーピングプロセスによって背面の選択的再ドーピングを実現し、高濃度ドープ領域１４０は、選択的エミッタ電極を形成する。一方で、ドープ酸化物層１３１は、十分な不純イオンを提供してレーザードーピングすることができ、他方で、ドープ酸化物層１３１は、トンネル酸化物層１２０を保護し、トンネル酸化物層１２０がレーザードーピング過程で破壊されることを低減、または回避し、優れた不動態化効果を奏させることができる。
【0067】
また、ドープ酸化物層１３１の保護作用があるため、ドープトポリシリコン層１３０を薄くすることに有利であり、ドープトポリシリコン層１３０の厚さを低減させると、長波長帯域の寄生吸収を大幅に低減させ、太陽電池１００の短絡電流を増加させることができる。
【0068】
本出願は、工程が簡単、過程を制御しやすく、上記製造過程も複雑なマスクまたは関連するグラフィカル工程に関わらず、量産要件を満たし、効率を向上させると同時に、生産コストを大幅に低減させることができる。
【0069】
更には、本出願では、上記いずれか一つの例の製造方法で製造された太陽電池がさらに提供される。
【0070】
以下、具体的な実施例を提供して本出願をさらに説明する。
実施例１
実施例１
【0071】
本実施例では、下記の工程を含む太陽電池の製造方法が提供される。
【0072】
テクスチャ洗浄Ｓ１：Ｎ型シリコンウェーハを提供し、アルカリ洗浄プロセスにより、Ｎ型シリコンウェーハの前面にピラミッドテクスチャーを形成する。
【0073】
ボロン拡散Ｓ２：Ｎ型シリコンウェーハの前面にボロン拡散プロセスを行い、エミッタ電極を製造し、ＰＮ接合を形成する。
【0074】
バックエッチングＳ３：Ｎ型シリコンウェーハ背面のＰＮ接合メッキを洗浄し、Ｎ型シリコンウェーハの背面を研磨する。
【0075】
ＬＰＣＶＤ Ｓ４：ＬＰＣＶＤの方式によってトンネル酸化シリコン層及び非晶質シリコン層を順に蒸着する。
【0076】
トンネル酸化シリコン層を蒸着する場合に、プロセスパラメータとして、圧力が７６０ｔｏｒｒ、温度が６００℃、酸素フローが３００００ｓｃｃｍ、時間が１０００秒である。
【0077】
形成されたトンネル酸化物層の厚さは１．５ｎｍである。
【0078】
非晶質シリコン層を蒸着する場合に、プロセスパラメータとしては、圧力が０．３ｔｏｒｒ、温度が６００℃、ＳｉＨ４フローが１４００ｓｃｃｍ、時間が２００秒である。
【0079】
形成された非晶質シリコン層の厚さは２０ｎｍである。
リン拡散Ｓ５：Ｎ型シリコンウェーハの背面にリン拡散プロセスを行い、Ｎ型ドープトポリシリコン層（ｎ－ｐｏｌｙ）を形成する。
リン拡散Ｓ５：Ｎ型シリコンウェーハの背面にリン拡散プロセスを行い、Ｎ型ドープトポリシリコン層（ｎ－ｐｏｌｙ）を形成する。
【0080】
リン拡散は主に第１過程と第２過程に分けられる。
【0081】
第１過程で、リン源及び酸素を注入して蒸着すると同時に、高温でリンドーピングを推進する。リン源の注入は、窒素によってソースボトル内の液体オキシ塩化リンをファーネスチューブ内に導入することである。
【0082】
第１過程のプロセスパラメータとしては、蒸着温度が８６０℃、窒素フローが１０００ｓｃｃｍ、酸素フローが１０００ｓｃｃｍ、圧力が２００ｔｏｒｒ、時間が８００秒である。
【0083】
第２過程で、酸素を注入し、リン源を注入せず、厚いＰＳＧ層を形成することを主要目的とする。
【0084】
第２過程のプロセスパラメータとしては、蒸着温度が８７０℃、酸素フローが２０００ｓｃｃｍ、圧力が４００ｔｏｒｒ、時間が３０００秒である。
【0085】
このリン拡散工程で形成されたＰＳＧ層は、厚さが１００ｎｍ、ドープ濃度が２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、シート抵抗が３５ｏｈｍである。
【0086】
バックレーザーＳＥ Ｓ６：レーザーにより、バックグリッドに再ドーピングして選択的エミッタ電極を形成する。
【0087】
プロセスでは、５３２ｎｍグリーンレーザーを用いる。ライトスポットは幅８０ｎｍの四角スポットである。高濃度ドープ領域のドープ濃度は８×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。高濃度ドープ領域のシート抵抗は１５ｏｈｍである。
【0088】
熱酸化Ｓ７：管状熱酸化ファーネスチューブにより、Ｎ型シリコンウェーハの背面に一層の熱酸化層を成長させる。
【0089】
プロセスパラメータとしては、温度が１１００℃、時間が８０００秒である。
【0090】
熱酸化層の厚さは８０ｎｍである。
【0091】
エッチング洗浄Ｓ８：チェーンの研磨方法と溝の研磨方法により、前面、側面のＰＳＧ層及び非晶質シリコン層を洗浄、除去する。
【0092】
塗装Ｓ９：Ｎ型シリコンウェーハの前面に酸化アルミニウム層及び第１窒化ケイ素層を順に蒸着し、背面に第２窒化ケイ素層を蒸着する。
【0093】
メタライゼーションＳ１０：Ｎ型シリコンウェーハの前面に銀アルミペーストを印刷し、背面に銀ペーストを印刷し、高温焼結による金属化で、グリッドラインを得る。
実施例２
実施例２
【0094】
本実施例では、
単結晶シリコンウェーハを提供し、アルカリ洗浄プロセスにより、単結晶シリコンウェーハ前面にピラミッドテクスチャーを形成するテクスチャ洗浄Ｓ１と、
単結晶シリコンウェーハの前面にボロン拡散プロセスを行い、エミッタ電極を製造し、ＰＮ接合を形成するボロン拡散Ｓ２と、
単結晶シリコンウェーハの背面のＰＮ接合メッキを洗浄し、単結晶シリコンウェーハの背面を研磨するバックエッチングＳ３と、
ＬＰＣＶＤの方式によってトンネル酸化シリコン層及び非晶質シリコン層を順に蒸着するＬＰＣＶＤ Ｓ４と、を含む太陽電池の製造方法が提供される。
単結晶シリコンウェーハを提供し、アルカリ洗浄プロセスにより、単結晶シリコンウェーハ前面にピラミッドテクスチャーを形成するテクスチャ洗浄Ｓ１と、
単結晶シリコンウェーハの前面にボロン拡散プロセスを行い、エミッタ電極を製造し、ＰＮ接合を形成するボロン拡散Ｓ２と、
単結晶シリコンウェーハの背面のＰＮ接合メッキを洗浄し、単結晶シリコンウェーハの背面を研磨するバックエッチングＳ３と、
ＬＰＣＶＤの方式によってトンネル酸化シリコン層及び非晶質シリコン層を順に蒸着するＬＰＣＶＤ Ｓ４と、を含む太陽電池の製造方法が提供される。
【0095】
トンネル酸化シリコン層を蒸着する場合に、プロセスパラメータとして、圧力が７６０ｔｏｒｒ、温度が６００℃、酸素フローが３００００ｓｃｃｍ、時間が１０００秒である。
【0096】
形成されたトンネル酸化物層の厚さは１．５ｎｍである。
【0097】
非晶質シリコン層を蒸着する場合に、プロセスパラメータとしては、圧力が０．３ｔｏｒｒ、温度が６００℃、ＳｉＨ４フローが１４００ｓｃｃｍ、時間が２００秒である。
【0098】
形成された非晶質シリコン層の厚さは２０ｎｍである。
【0099】
リン拡散Ｓ５：単結晶シリコンウェーハの背面にリン拡散プロセスを行い、Ｎ型ドープトポリシリコン層（ｎ－ｐｏｌｙ）を形成する。
【0100】
リン拡散は主に第１過程と第２過程に分けられる。
【0101】
第１過程で、リン源及び酸素を注入して蒸着すると同時に、高温でリンドーピングを推進する。リン源の注入は、窒素によってソースボトル内の液体オキシ塩化リンをファーネスチューブ内に導入することである。
【0102】
第１過程のプロセスパラメータとしては、蒸着温度が８６０℃、窒素フローが１０００ｓｃｃｍ、酸素フローが１０００ｓｃｃｍ、圧力が２００ｔｏｒｒ、時間が８００秒である。
【0103】
第２過程で、酸素を注入し、リン源を注入せず、厚いＰＳＧ層を形成することを主要目的とする。
【0104】
第２過程のプロセスパラメータとしては、蒸着温度が８７０℃、酸素フローが２０００ｓｃｃｍ、圧力が４００ｔｏｒｒ、時間が１０００秒である。
【0105】
このリン拡散工程で形成されたＰＳＧ層は、厚さが１００ｎｍ、ドープ濃度が２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、シート抵抗が３５ｏｈｍである。
【0106】
バックレーザーＳＥ Ｓ６：レーザーにより、バックグリッドに再ドーピングして選択的エミッタ電極を形成する。
【0107】
プロセスでは、５３２ｎｍグリーンレーザーを用いる。ライトスポットは幅８０ｎｍの四角スポットである。高濃度ドープ領域のドープ濃度は８×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。高濃度ドープ領域のシート抵抗は１５ｏｈｍである。
【0108】
熱酸化Ｓ７：管状熱酸化ファーネスチューブにより、単結晶シリコンウェーハの背面に一層の熱酸化層を成長させる。
【0109】
プロセスパラメータとしては、温度が１１００℃、時間が８０００秒である。
【0110】
熱酸化層の厚さは８０ｎｍである。
【0111】
エッチング洗浄Ｓ８：チェーンの研磨方法と溝の研磨方法により、前面、側面のＰＳＧ層及び非晶質シリコン層を洗浄、除去する。
【0112】
塗装Ｓ９：前面に酸化アルミニウム層及び第１窒化ケイ素層を順に蒸着し、背面に第２窒化ケイ素層を蒸着する。
【0113】
メタライゼーションＳ１０：前面に銀アルミペーストを印刷し、背面に銀ペーストを印刷し、高温焼結による金属化で、グリッドを得る。
比較例１
比較例１
【0114】
本比較例の太陽電池の製造方法は、下記の工程を含む。
【0115】
テクスチャ洗浄Ｓ１：単結晶シリコンウェーハを提供し、アルカリ洗浄プロセスにより、単結晶シリコンウェーハの前面にピラミッドテクスチャーを形成する。
【0116】
ボロン拡散Ｓ２：単結晶シリコンウェーハの前面にボロン拡散プロセスを行い、エミッタ電極を製造し、ＰＮ接合を形成する。
【0117】
バックエッチングＳ３：単結晶シリコンウェーハの背面のＰＮ接合メッキを洗浄し、単結晶シリコンウェーハの背面を研磨する。
【0118】
ＬＰＣＶＤ Ｓ４：ＬＰＣＶＤの方式によってトンネル酸化シリコン層及び非晶質シリコン層を順に蒸着する。
【0119】
トンネル酸化シリコン層を蒸着する場合に、プロセスパラメータとして、圧力が７６０ｔｏｒｒ、温度が６００℃、酸素フローが３００００ｓｃｃｍ、時間が１０００秒である。
【0120】
形成されたトンネル酸化物層の厚さは１．５ｎｍである。
【0121】
非晶質シリコン層を蒸着する場合に、プロセスパラメータとしては、圧力が０．３ｔｏｒｒ、温度が６００℃、ＳｉＨ４フローが１４００ｓｃｃｍ、時間が１２００秒である。
【0122】
形成された非晶質シリコン層の厚さは１２０ｎｍである。
【0123】
リン拡散Ｓ５：Ｎ型シリコンウェーハの背面にリン拡散プロセスを行い、Ｎ型ドープトポリシリコン層（ｎ－ｐｏｌｙ）を形成する。
【0124】
リン拡散は主に第１過程と第２過程に分けられる。
【0125】
第１過程で、リン源及び酸素を注入して蒸着すると同時に、高温でリンドーピングを推進する。リン源の注入は、窒素によってソースボトル内の液体オキシ塩化リンをファーネスチューブ内に導入することである。
【0126】
第１過程のプロセスパラメータとしては、蒸着温度が８６０℃、窒素フローが１０００ｓｃｃｍ、酸素フローが１０００ｓｃｃｍ、圧力が２００ｔｏｒｒ、時間が８００秒である。
【0127】
第２過程で、酸素を注入し、リン源を注入しない。
【0128】
第２過程のプロセスパラメータとしては、蒸着温度が８７０℃、酸素フローが２０００ｓｃｃｍ、圧力が４００ｔｏｒｒ、時間が１０００秒である。
【0129】
このリン拡散工程で形成されたＰＳＧ層は、厚さが１００ｎｍ、ドープ濃度が２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、シート抵抗が３５ｏｈｍである。
【0130】
エッチング洗浄Ｓ６：チェーンの研磨方法と溝の研磨方法により、前面、側面のＰＳＧ層及び非晶質シリコン層を洗浄、除去する。
【0131】
塗装Ｓ７：前面に酸化アルミニウム層及び第１窒化ケイ素層を順に蒸着し、背面に第２窒化ケイ素層を蒸着する。
【0132】
メタライゼーションＳ８：前面に銀アルミペーストを印刷し、背面に銀ペーストを印刷し、高温焼結による金属化で、グリッドを得る。
比較例２
比較例２
【0133】
本比較例の太陽電池の製造方法は、下記の工程を含む。
【0134】
テクスチャ洗浄Ｓ１：単結晶シリコンウェーハを提供し、アルカリ洗浄プロセスにより、単結晶シリコンウェーハの前面にピラミッドテクスチャーを形成する。
【0135】
ボロン拡散Ｓ２：単結晶シリコンウェーハの前面にボロン拡散プロセスを行い、エミッタ電極を製造し、ＰＮ接合を形成する。
【0136】
バックエッチングＳ３：単結晶シリコンウェーハの背面のＰＮ接合メッキを洗浄し、単結晶シリコンウェーハの背面を研磨する。
【0137】
ＬＰＣＶＤ Ｓ４：ＬＰＣＶＤの方式によってトンネル酸化シリコン層及び非晶質シリコン層を順に蒸着する。
【0138】
トンネル酸化シリコン層を蒸着する場合に、プロセスパラメータとして、圧力が７６０ｔｏｒｒ、温度が６００℃、酸素フローが３００００ｓｃｃｍ、時間が１０００秒である。
【0139】
形成されたトンネル酸化物層の厚さは１．５ｎｍである。
【0140】
非晶質シリコン層を蒸着する場合に、プロセスパラメータとしては、圧力が０．３ｔｏｒｒ、温度が６００℃、ＳｉＨ４フローが１４００ｓｃｃｍ、時間が２００秒である。
【0141】
形成された非晶質シリコン層の厚さは２０ｎｍである。
【0142】
リン拡散Ｓ５：単結晶シリコンウェーハの背面にリン拡散プロセスを行い、Ｎ型ドープトポリシリコン層（ｎ－ｐｏｌｙ）を形成する。
【0143】
リン拡散は主に第１過程と第２過程に分けられる。
【0144】
第１過程で、リン源及び酸素を注入して蒸着すると同時に、高温でリンドーピングを推進する。リン源の注入は、窒素によってソースボトル内の液体オキシ塩化リンをファーネスチューブ内に導入することである。
【0145】
第１過程のプロセスパラメータとしては、蒸着温度が８６０℃、窒素フローが１０００ｓｃｃｍ、酸素フローが１０００ｓｃｃｍ、圧力が２００ｔｏｒｒ、時間が８００秒である。
【0146】
第２過程で、酸素を注入し、リン源を注入しない。
【0147】
第２過程のプロセスパラメータとしては、蒸着温度が８７０℃、酸素フローが２０００ｓｃｃｍ、圧力が４００ｔｏｒｒ、時間が１０００秒である。
【0148】
このリン拡散工程で形成されたＰＳＧ層は、厚さが１００ｎｍ、ドープ濃度が２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、シート抵抗が３５ｏｈｍである。
【0149】
エッチング洗浄Ｓ６：チェーン式および槽式洗浄により前面、側面のＰＳＧ層及び非晶質シリコン層を除去する。
【0150】
塗装Ｓ７：前面に酸化アルミニウム層及び第１窒化ケイ素層を順に蒸着し、背面に第２窒化ケイ素層を蒸着する。
【0151】
メタライゼーションＳ８：前面に銀アルミペーストを印刷し、背面に銀ペーストを印刷し、高温焼結による金属化で、グリッドを得る。
比較例３
比較例３
【0152】
本比較例の太陽電池の製造方法は、下記の工程を含む。
【0153】
テクスチャ洗浄Ｓ１：単結晶シリコンウェーハを提供し、アルカリ洗浄プロセスにより、単結晶シリコンウェーハの前面にピラミッドテクスチャーを形成する。
【0154】
ボロン拡散Ｓ２：単結晶シリコンウェーハの前面にボロン拡散プロセスを行い、エミッタ電極を製造し、ＰＮ接合を形成する。
【0155】
バックエッチングＳ３：単結晶シリコンウェーハの背面のＰＮ接合メッキを洗浄し、単結晶シリコンウェーハの背面を研磨する。
【0156】
ＬＰＣＶＤ Ｓ４：ＬＰＣＶＤの方式によってトンネル酸化シリコン層及び非晶質シリコン層を順に蒸着する。
【0157】
トンネル酸化シリコン層を蒸着する場合に、プロセスパラメータとして、圧力が７６０ｔｏｒｒ、温度が６００℃、酸素フローが３００００ｓｃｃｍ、時間が１０００秒である。
【0158】
形成されたトンネル酸化物層の厚さは１．５ｎｍである。
【0159】
非晶質シリコン層を蒸着する場合に、プロセスパラメータとしては、圧力が０．３ｔｏｒｒ、温度が６００℃、ＳｉＨ４フローが１４００ｓｃｃｍ、時間が２００秒である。
【0160】
形成された非晶質シリコン層の厚さは２０ｎｍである。
【0161】
リン拡散Ｓ５：単結晶シリコンウェーハの背面にリン拡散プロセスを行い、Ｎ型ドープトポリシリコン層（ｎ－ｐｏｌｙ）を形成する。
【0162】
リン拡散は主に第１過程と第２過程に分けられる。
【0163】
第１過程で、リン源及び酸素を注入して蒸着すると同時に、高温でリンドーピングを推進する。リン源の注入は、窒素によってソースボトル内の液体オキシ塩化リンをファーネスチューブ内に導入することである。
【0164】
第１過程のプロセスパラメータとしては、蒸着温度が８６０℃、窒素フローが１０００ｓｃｃｍ、酸素フローが１０００ｓｃｃｍ、圧力が２００ｔｏｒｒ、時間が８００秒である。
【0165】
第２過程で、酸素を注入し、リン源を注入しない。
【0166】
第２過程のプロセスパラメータとしては、蒸着温度が８７０℃、酸素フローが２０００ｓｃｃｍ、圧力が４００ｔｏｒｒ、時間が１０００秒である。
【0167】
このリン拡散工程で形成されたＰＳＧ層は、厚さが１００ｎｍ、ドープ濃度が２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、シート抵抗が３５ｏｈｍである。
【0168】
熱酸化Ｓ６：管状熱酸化ファーネスチューブにより、背面に一層の熱酸化層を成長させる。
【0169】
プロセスパラメータとしては、温度が１１００℃、時間が８０００秒である。
【0170】
熱酸化層の厚さは８０ｎｍである。
【0171】
エッチング洗浄Ｓ８：チェーン式および槽式洗浄により前面、側面のＰＳＧ層及び非晶質シリコン層を除去する。
【0172】
塗装Ｓ９：前面に酸化アルミニウム層及び第１窒化ケイ素層を順に蒸着し、背面に第２窒化ケイ素層を蒸着する。
【0173】
メタライゼーションＳ１０：前面に銀アルミペーストを印刷し、背面に銀ペーストを印刷し、高温焼結による金属化で、グリッドを得る。
【0174】
上記実施例１～２及び比較例１～３の相違を表１に示す。
表１ 実施例１～２及び比較例１～３の相違
表１ 実施例１～２及び比較例１～３の相違
【0175】
上記実施例１～２及び比較例１～３の製造した太陽電池に対して電気的性能試験を行い、結果を表２に示す。試験方法については、国際電気標準会議が制定・発行したＩＥＣＴＳ６３２０２－３Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｃｅｌｌｓ－Ｐａｒｔ３：Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｃｕｒｒｅｎｔ－ｖｏｌｔａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｉｃｉａｌｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｃｅｌｌｓを参照して行う。
【0176】
表２ 実施例１～２及び比較例１～３の製造した太陽電池の電気的性能
【0177】
表２の試験結果から分かるように、比較例１は、比較例２よりも、ドープトポリシリコン層の厚さが厚くなるため、寄生吸収が厳しくなり、短絡電流が低くなる。比較例２では、薄いドープトポリシリコン層の厚さを形成するが、比較例１よりも、開回路電圧が深刻に低下し、これは、単純にドープトポリシリコン層が薄くなり、電流ゲインが比較的大きいが、背面の銀ペーストがドープトポリシリコン層を焼き抜いてシリコン基板に直接的に接触することによって多量の複合を引き起こし、さらに開回路電圧を低減するからである。
【0178】
比較例３は、比較例２よりも、ドープトポリシリコン層に一層の厚い熱酸化層を成長させ、高密度の熱酸化層が優れたバリア及び不動態化の効果を奏するため、高い電流増幅を得ると同時に、高い開回路電圧を維持することができる。
【0179】
実施例１及び実施例２では、いずれもドープトポリシリコン層にＰＳＧ層を形成し、并レーザードーピングプロセスを実行する。電気的結果から見ると、実施例１及び実施例２は、比較例１～３よりも、開回路電圧が明らかに向上し、少なくとも７ｍＶ以上向上する。実施例１が実施例２に比べると、実施例２は、ＰＳＧ層を形成してドープトポリシリコン層に一定の保護作用を発揮するが、その厚さが薄いため、レーザードーピングプロセス過程でレーザーは、トンネル酸化シリコン層にまだ一定の損傷が存在し、よって実施例２の開回路電圧を相対的に低くする。
【0180】
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。
【0181】
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、本発明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】
【0182】
１００、太陽電池
１１０、シリコン基板
１２０、トンネル酸化物層
１３０、ドープトポリシリコン層
１３１、ドープ酸化物層
１４０、高濃度ドープ領域
１５０、エミッタ電極
１６０、第１不動態化層
１６１、酸化アルミニウム層
１６２、第１窒化ケイ素層
１７０、熱酸化層
１８０、第２不動態化層
１９１、第１電極
１９２、第２電極
１１０、シリコン基板
１２０、トンネル酸化物層
１３０、ドープトポリシリコン層
１３１、ドープ酸化物層
１４０、高濃度ドープ領域
１５０、エミッタ電極
１６０、第１不動態化層
１６１、酸化アルミニウム層
１６２、第１窒化ケイ素層
１７０、熱酸化層
１８０、第２不動態化層
１９１、第１電極
１９２、第２電極
【図1】
【図2】
【手続補正書】
【提出日】2024-11-12
【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】
太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板の第１側にトンネル酸化物層を形成する工程と、
前記トンネル酸化物層に非晶質シリコン層を形成する工程と、
非晶質シリコン層に対して拡散ドーピング処理を行う工程であって、前記非晶質シリコン層としてドープトポリシリコン層が形成され、前記ドープトポリシリコン層上にドープ酸化物層が形成されるように、拡散チャンバーにドーピング源及び酸素源を注入し、前記非晶質シリコン層を加熱する第１過程と、前記ドーピング源の注入を停止し、そのまま酸素源を注入して、前記ドープ酸化物層の厚さを増加する第２過程と、を含み、前記第２過程で、前記ドープ酸化物層の厚さを８０～１２０ｎｍとして制御する工程と、
レーザードーピングプロセスによって前記ドープトポリシリコン層に高濃度ドープ領域を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
シリコン基板の第１側にトンネル酸化物層を形成する工程と、
前記トンネル酸化物層に非晶質シリコン層を形成する工程と、
非晶質シリコン層に対して拡散ドーピング処理を行う工程であって、前記非晶質シリコン層としてドープトポリシリコン層が形成され、前記ドープトポリシリコン層上にドープ酸化物層が形成されるように、拡散チャンバーにドーピング源及び酸素源を注入し、前記非晶質シリコン層を加熱する第１過程と、前記ドーピング源の注入を停止し、そのまま酸素源を注入して、前記ドープ酸化物層の厚さを増加する第２過程と、を含み、前記第２過程で、前記ドープ酸化物層の厚さを８０～１２０ｎｍとして制御する工程と、
レーザードーピングプロセスによって前記ドープトポリシリコン層に高濃度ドープ領域を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項2】
前記製造方法は、以下の特徴（１）～（２）の少なくとも一つに合致し、
（１）前記第１過程で、プロセス温度は８２０～８８０℃であり、
（２）前記第２過程で、プロセス温度は８５０～９２０℃である
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
（１）前記第１過程で、プロセス温度は８２０～８８０℃であり、
（２）前記第２過程で、プロセス温度は８５０～９２０℃である
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項3】
前記製造方法は、以下の特徴（１）～（２）の少なくとも一つに合致し、
（１）前記トンネル酸化物層の厚さは０．５～２ｎｍであり、
（２）前記非晶質シリコン層の厚さは１５～４０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
（１）前記トンネル酸化物層の厚さは０．５～２ｎｍであり、
（２）前記非晶質シリコン層の厚さは１５～４０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項4】
前記製造方法は、以下の特徴（１）～（４）の少なくとも一つに合致し、
（１）前記レーザードーピングプロセスで用いられる光源波長は３５０～７００ｎｍであり、
（２）前記レーザードーピングプロセスで形成されたライトスポットの幅は６０～１２０ｎｍであり、
（３）前記高濃度ドープ領域のドープ濃度は２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～２×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、
（４）前記高濃度ドープ領域のシート抵抗は１０～２５ｏｈｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
（１）前記レーザードーピングプロセスで用いられる光源波長は３５０～７００ｎｍであり、
（２）前記レーザードーピングプロセスで形成されたライトスポットの幅は６０～１２０ｎｍであり、
（３）前記高濃度ドープ領域のドープ濃度は２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３～２×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、
（４）前記高濃度ドープ領域のシート抵抗は１０～２５ｏｈｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項5】
前記レーザードーピングプロセスの後、前記製造方法は、
熱酸化プロセスによって背面に熱酸化層を形成する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に前記の太陽電池の製造方法。
熱酸化プロセスによって背面に熱酸化層を形成する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に前記の太陽電池の製造方法。
【請求項6】
前記製造方法は、以下の特徴（１）～（３）の少なくとも一つに合致し、
（１）前記熱酸化プロセスの温度は１０００～１２００℃であり、
（２）前記熱酸化プロセスの時間は４０００～１００００秒であり、
（３）前記熱酸化層の厚さは６０～２００ｎｍである
ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池の製造方法。
（１）前記熱酸化プロセスの温度は１０００～１２００℃であり、
（２）前記熱酸化プロセスの時間は４０００～１００００秒であり、
（３）前記熱酸化層の厚さは６０～２００ｎｍである
ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項7】
前記製造方法は、
前記シリコン基板の第２側にエミッタ電極を形成する工程であって、前記第２側が前第１側と対向して設けられる工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に前記の太陽電池の製造方法。
前記シリコン基板の第２側にエミッタ電極を形成する工程であって、前記第２側が前第１側と対向して設けられる工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に前記の太陽電池の製造方法。
【請求項8】
前記製造方法は、
前記高濃度ドープ領域に接触する第１電極を製造する工程、及び／または、
前記エミッタ電極に接触する第２電極を製造する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
前記高濃度ドープ領域に接触する第１電極を製造する工程、及び／または、
前記エミッタ電極に接触する第２電極を製造する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池の製造方法。