特許 7486654 太陽電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-09

(45)【発行日】2024-05-17

(54)【発明の名称】太陽電池

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/18 20060101AFI20240510BHJP

   H01L 31/068 20120101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 440

H01L31/06 300

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023185271

(22)【出願日】2023-10-30

【審査請求日】2023-11-07

(31)【優先権主張番号】202310072596.5

(32)【優先日】2023-02-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523303633

【氏名又は名称】天合光能股分有限公司

(73)【特許権者】

【識別番号】523410595

【氏名又は名称】天合光能（宿遷）光電有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】劉 成法

(72)【発明者】

【氏名】呉 暁鵬

(72)【発明者】

【氏名】張 雅倩

(72)【発明者】

【氏名】鄒 楊

(72)【発明者】

【氏名】陸 玉剛

(72)【発明者】

【氏名】張 帥

(72)【発明者】

【氏名】陳 紅

(72)【発明者】

【氏名】陳 達明

(72)【発明者】

【氏名】陳 奕峰

【審査官】桂城 厚

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３７２１８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１３８０９２０１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１５６４２２０２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２９８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１５５１９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０８０３４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１５１２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２２９６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／００－３１／０７８

Ｈ０１Ｌ ３１／１８－３１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池であって、
第１表面及び第２表面を有するＮ型シリコン基体と、
前記第１表面に形成されたトンネルパッシベーション構造及び第１パッシベーション反射防止膜と、
前記第２表面に形成されたホウ素ドーピングエミッタ構造層と、
前記ホウ素ドーピングエミッタ構造層に形成された第２パッシベーション反射防止膜と、
第１電極と、
第２電極と、を備え、
前記ホウ素ドーピングエミッタ構造層は、第１エミッタ層及び第２エミッタ領域を含み、ここで、前記第１エミッタ層の接合深さは、前記第２エミッタ領域の接合深さよりも小さく、前記第１エミッタ層の最高ホウ素ドーピング濃度は、前記第２エミッタ領域の最高ホウ素ドーピング濃度よりも大きく、前記第１エミッタ層のホウ素の総ドーピング量は、前記第２エミッタ領域のホウ素の総ドーピング量よりも小さい、
前記第１電極は、前記第２エミッタ領域に電気的に接触するように配置され、
前記第２電極は、前記トンネルパッシベーション構造と電気的に接触するように配置され、
前記第１エミッタ層のＥＣＶドーピング曲線における第１エミッタ層表面からの深さが０．０２～０．６μｍの範囲において、前記第１エミッタ層における最高ホウ素ドーピング濃度と最低ホウ素ドーピング濃度との差異は１桁より大きく、
前記第２エミッタ領域のＥＣＶドーピング曲線における第２エミッタ領域表面からの深さが０．０５～０．７μｍの範囲において、前記第２エミッタ領域における最高ホウ素ドーピング濃度と最低ホウ素ドーピング濃度との差異は１桁未満である。

【請求項2】

前記トンネルパッシベーション構造は、トンネル酸化物層と、パッシベーション接触材料層とを含み、前記トンネル酸化物層は、前記Ｎ型シリコン基体と前記パッシベーション接触材料層との間に設けられている
請求項１に記載の太陽電池。

【請求項3】

前記パッシベーション接触材料層の構成材料は、ドーピングアモルファスシリコン、ドーピングド多結晶シリコン、炭化ケイ素から選択される１つ又は複数である
請求項２に記載の太陽電池。

【請求項4】

前記第２電極は、前記パッシベーション接触材料層と電気的に接触するように配置されている
請求項２に記載の太陽電池。

【請求項5】

前記第１エミッタ層の接合深さは、０．７μｍ以下である
請求項１に記載の太陽電池。

【請求項6】

前記第２エミッタ領域の接合深さは、０．８μｍ以上である
請求項１に記載の太陽電池。

【請求項7】

前記第２エミッタ領域のホウ素ドーピング濃度は２×１０１９ａｔｍ／ｃｍ３以下である
請求項１に記載の太陽電池。

【請求項8】

前記第１エミッタ層のＥＣＶドーピング曲線における最高点は、第１エミッタ層の表面からの深さが０．０５～０．５μｍの内部位置にある
請求項７に記載の太陽電池。

【請求項9】

前記第１エミッタ層のシート抵抗は、前記第２エミッタ領域のシート抵抗より大きい
請求項１に記載の太陽電池。

【請求項10】

前記第１エミッタ層のシート抵抗は１５０ｏｈｍ／ｓｑ以上であり、前記第２エミッタ領域のシート抵抗は１５０ｏｈｍ／ｓｑ以下である
請求項９に記載の太陽電池。

【請求項11】

前記第１電極の幅は、前記第２エミッタ領域の幅よりも小さい
請求項１に記載の太陽電池。

【請求項12】

前記第１パッシベーション反射防止膜と前記第２パッシベーション反射防止膜の材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素から選ばれる１種又は複数種の組み合わせである、請求項１に記載の太陽電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、太陽電池に関する。

【背景技術】

【0002】

ＴＯＰＣｏｎ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｏｘｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ）太陽電池は、パッシベーション層構造として極薄酸化層を用いた太陽電池である。Ｎ型ＴＯＰＣｏｎ電池は、２０２２年に大規模な量産を迎え、構築規模が４０ＧＷを超えており、徐々にｐ型の代わりに市場の主導を占めていく。現在、Ｎ型ＴＯＰＣｏｎ電池は通常、ホウ素ドーピング方式を採用してエミッタ構造を形成し、エミッタは通常均一な接合を採用し、その金属接触再結合、短波応答及び再結合速度などは往々にして最適ではない。より低い金属接触再結合を実現するために、ホウ素ドーピングの接合深さは一般に０．７μｍ以上必要である。しかし、ホウ素原子自体が比較的ドーピングされにくいので、０．７μｍ以上の接合深さに達するには、９７０度以上の温度と３ｈ以上の時間が必要で、電池製造の消費電力、設備損失がいずれも高く、且つ高温時間が長いことは、ウェハーへの品質要求もより高くなり、これらはいずれも１ｋＷｈあたりの発電コストを大幅に増加させる。この方法で製造されたホウ素エミッタの電気化学容量－電圧（ＥＣＶ）ドーピング濃度－深さ曲線（ＥＣＶドーピング曲線）は図３に示される（図３における従来のホウ素エミッタはホウ素エミッタのＥＣＶドーピング曲線を表す）。よって、Ｎ型ＴＯＰＣｏｎ電池の構造をさらに最適化する必要がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本願の太陽電池は、
第１表面及び第２表面を有するＮ型シリコン基体と、
前記第１表面に形成されたトンネルパッシベーション構造及び第１パッシベーション反射防止膜と、
前記第２表面に形成されたホウ素ドーピングエミッタ構造層と、
前記エミッタ構造層に形成された第２パッシベーション反射防止膜と、
第１電極と、
第２電極と、を備え、
前記エミッタ構造層は、第１エミッタ層及び第２エミッタ領域を含み、ここで、前記第１エミッタ層の接合深さは、前記第２エミッタ領域の接合深さよりも小さく、前記第１エミッタ層のホウ素の総ドーピング量は、前記第２エミッタ領域のホウ素の総ドーピング量よりも小さく、
前記第１電極は、前記第２エミッタ領域に電気的に接触するように配置され、
前記第２電極は、前記トンネルパッシベーション構造と電気的に接触するように配置される。

【0004】

本願の太陽電池は、選択的なエミッタ構造を有し、金属接触領域の接合深さが大きいので、金属化の要求を満たすことができる。金属接触領域以外の領域の接合深さが浅いので、光学応答を向上させることができる。ともに、第１エミッタ層のホウ素の総ドーピング量が第２エミッタ領域のホウ素の総ドーピング量よりも小さいので、このような電池構造は、太陽電池の光電変換性能を満たすことができ、製造過程におけるホウ素拡散プロセスの高温時間を大幅に短縮させ、太陽電池の製造コストを低減することができる。

【0005】

一実施形態において、前記トンネルパッシベーション構造は、トンネル酸化物層と、パッシベーション接触材料層とを含み、前記トンネル酸化物層は、前記Ｎ型シリコン基体と前記パッシベーション接触材料層との間に設けられている。

【0006】

一実施形態において、前記パッシベーション接触材料層の構成材料は、ドーピングアモルファスシリコン、ドーピングド多結晶シリコン、炭化ケイ素から選択される１つ又は複数である。

【0007】

一実施形態において、前記第２電極は、前記パッシベーション接触材料層と電気的に接触するように配置されている。

【0008】

一実施形態において、前記第１エミッタ層の接合深さは、０．７μｍ以下である。

【0009】

一実施形態において、前記第２エミッタ領域の接合深さは、０．８μｍ以上である。

【0010】

一実施形態において、前記第２エミッタ領域のホウ素ドーピング濃度は２×１０^１９ａｔｍ／ｃｍ^３以下である。

【0011】

一実施形態において、前記第１エミッタ層のＥＣＶドーピング曲線における最高点は、第１エミッタ層の表面からの深さが０．０５～０．５μｍの内部位置にある。

【0012】

一実施形態において、前記第１エミッタ層のＥＣＶドーピング曲線における第１エミッタ層表面からの深さが０．０２～０．６μｍの範囲において、前記第１エミッタ層における最高ホウ素ドーピング濃度と最低ホウ素ドーピング濃度との差異は１桁より大きい。

【0013】

一実施形態において、前記第２エミッタ領域のＥＣＶドーピング曲線における第２エミッタ領域表面からの深さが０．０５～０．７μｍの範囲において、前記第２エミッタ領域における最高ホウ素ドーピング濃度と最低ホウ素ドーピング濃度との差異は１桁未満である。

【0014】

一実施形態において、前記第１エミッタ層のシート抵抗は、前記第２エミッタ領域のシート抵抗より大きい。

【0015】

一実施形態において、前記第１エミッタ層のシート抵抗は１５０ｏｈｍ／ｓｑ以上であり、前記第２エミッタ領域のシート抵抗は１５０ｏｈｍ／ｓｑ以下である。

【0016】

一実施形態において、前記第１電極の幅は、前記第２エミッタ領域の幅よりも小さい。

【0017】

一実施形態において、前記パッシベーション反射防止膜の材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素から選ばれる１種又は複数種の組み合わせである。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本願の太陽電池の構造模式図である。

【図2】本願の太陽電池を製造する方法のフローチャートである。

【図3】実施例１の太陽電池の第１エミッタ層及び第２エミッタ領域におけるＥＣＶドーピング曲線及び従来のホウ素エミッタのＥＣＶドーピング濃度－深さ曲線である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面と実施例により本願をさらに詳しく説明する。これらの説明により、本願の特徴及び利点は、より明確になる。

【0020】

ここで、用語「例示的」は、「例または実施例として使用される、あるいは説明的」ということを意味する。ここで、「例示的」として説明されるいずれかの実施例は、必ずしも他の実施例より優れていると解釈される必要はない。図面は実施例の種々の態様を示しているが、特に記載のない限り、図面は縮尺通りに描かれている必要はない。

【0021】

また、以下に説明する本願の異なる実施形態に係る技術的特徴は、互いに矛盾しない限り互いに結合することができる。

【0022】

図１に示すように、本願の太陽電池は、第１表面及び第２表面を有するＮ型シリコン基体１と、前記第１表面に形成されたトンネルパッシベーション構造２及び第１パッシベーション反射防止膜６と、前記第２表面に形成されたホウ素ドーピングエミッタ構造層と、前記エミッタ構造層に形成された第２パッシベーション反射防止膜５と、第１電極７と、第２電極８と、を備える。前記エミッタ構造層は、第１エミッタ層３及び第２エミッタ領域４を含む。前記第１エミッタ層３の接合深さは、前記第２エミッタ領域４の接合深さよりも小さい。第１エミッタ層３の最高ホウ素ドーピング濃度は、第２エミッタ領域４の最高ホウ素ドーピング濃度よりも大きい。第１エミッタ層３のホウ素の総ドーピング量は、第２エミッタ領域４のホウ素の総ドーピング量よりも小さい。第１電極７は、第２エミッタ領域４に電気的に接触するように配置され、第２電極８は、トンネルパッシベーション構造２と電気的に接触するように配置される。

【0023】

本願において、正面とは太陽光が入射する面であり、背面とは太陽光が入射する面に対向する面である。図１において、Ｎ型シリコン基体１の上側面が正面（第２表面）であり、下側面が背面（第１表面）である。

【0024】

以下、製造過程を参照して当該太陽電池の構造を説明する。図２に示すように、該太陽電池は以下のように製造することができる。

【0025】

Ｓ１において、Ｎ型シリコン基体を提供する。

【0026】

Ｓ２において、前記Ｎ型シリコン基体の第１表面にトンネルパッシベーション構造を堆積し、前記トンネルパッシベーション構造上にマスク層を堆積する。

【0027】

Ｓ３において、前記Ｎ型シリコン基体の第２表面を洗浄する。

【0028】

Ｓ４において、前記Ｎ型シリコン基体の第２表面に第１エミッタ層が形成され、前記トンネルパッシベーション構造が結晶化されるように、同一環境下で前記Ｎ型シリコン基体の洗浄後の第２表面にホウ素拡散処理を行い、前記トンネルパッシベーション構造に対しアニール処理を行う。

【0029】

Ｓ５において、第１エミッタ層に対してレーザーパターニング処理を行い、第２エミッタ領域を形成する。

【0030】

Ｓ６において、パッシベーション反射防止膜を堆積する。

【0031】

Ｓ７において、前記第２エミッタ領域に電気的に接触するように配置された第１電極と、前記トンネルパッシベーション構造に電気的に接触するように配置された第２電極とを形成する。

【0032】

製造に先立って、次工程の進行のために、Ｎ型シリコン基体を洗浄、研磨処理してもよい。

【0033】

その後、図１に示すように、前記Ｎ型シリコン基体１の第１表面（背面）にトンネルパッシベーション構造２を堆積する。トンネルパッシベーション構造２は、ＴＯＰＣｏｎ電池で使用できるさまざまなトンネルパッシベーション構造であってもよい。例えば、トンネル酸化物層２１と、パッシベーション接触材料層２２とを含み、トンネル酸化物層２１は、Ｎ型シリコン基体１とパッシベーション接触材料層２２との間に配置される。一実施形態において、トンネル酸化物層２１の構成材料は、酸化シリコンなどの材質であってもよい。一実施形態において、前記パッシベーション接触材料層２２の構成材料は、ドーピングアモルファスシリコン、ドーピングド多結晶シリコン、炭化ケイ素材料ＳｉＣｘから選択される１種又は複数種であり、例えば、リンドーピング多結晶シリコン層、炭化ケイ素材料などである。

【0034】

その後、Ｎ型シリコン基体１の第２表面（正面）に対して、当該表面のラップアラウンド（ｗｒａｐ－ａｒｏｕｎｄ）により生じた不要な材料層、例えば多結晶シリコン層等を除去する洗浄工程を行う。洗浄後に、表面面積を増加させ、表面反射率を低下させ、不純物等を除去するように、テクスチャリング工程を行うことにより、テクスチャリングを形成することもできる。

【0035】

その後、前記Ｎ型シリコン基体１の第２表面に第１エミッタ層３を形成し、前記トンネルパッシベーション構造２を結晶化するように、同一環境下で前記Ｎ型シリコン基体１の洗浄後の第２表面にホウ素拡散処理を行い、前記トンネルパッシベーション構造２に対しアニール処理を行う。Ｎ型シリコン基体１の第２表面（正面）にホウ素拡散を行い、ｐ型シリコン層である第１エミッタ層３を形成する。当該同一環境で処理を行う場合、Ｎ型シリコン基体１の第２表面（正面）にホウ素拡散を行い、ｐ型シリコン層（第１エミッタ層３）を形成するほか、予め形成されたトンネルパッシベーション構造２に対してアニール処理を同時に行うことにより、ホウ素拡散高温過程において、パッシベーション接触材料層２２の材料の結晶化及びドーピング元素の再分布を完了させ、これにより、パッシベーション接触構造のパッシベーション能力を向上させることができる。これにより、トンネルパッシベーション構造２に対して単独でアニール処理する工程を必要とせず、アニール処理の高温がシリコンウェハー及びその上の各層に及ぼす悪影響を回避する。一実施形態において、ホウ素拡散処理に用いられるホウ素源は、ＢＣl_３、ＢＢｒ_３などである。本願において、ホウ素拡散処理の温度が低く、時間が短く、且つ形成されたｐ型シリコン層（第１エミッタ層３）の接合深さが比較的浅く、第１エミッタ層３の接合深さが０．７μｍ以下になり、光学応答を向上させることができる。一つの実施形態において、該同一環境の温度は３００～９７０℃であり、且つ８００～９７０℃での処理時間は３時間未満である。一実施形態において、第１エミッタ層３のシート抵抗は１５０ｏｈｍ／ｓｑ以上である。

【0036】

一実施形態において、第１エミッタ層３の接合深さは０．７μｍ以下であってもよく、これにより光学応答を向上させることができる。図１は、第１エミッタ層３の厚さに相当する第１エミッタ層３の接合深さｈ１を示しており、第１エミッタ層３の厚さは、表面から第１エミッタ層３が存在するところまでの距離を意味する。

【0037】

その後、第１エミッタ層３に対してレーザーパターニング処理を行い、第２エミッタ領域４を形成する。レーザーパターニング処理は、紫外光、緑光又は赤外光等の１種又は２種以上の波長のレーザー光を採用し、レーザー光のパルス幅がナノ秒、ピコ秒又はフェムト秒であり、平均パワーが５～２００Ｗであり、例えば、レーザーパワーが３０Ｗであり、波長５３２ｎｍの緑光ナノ秒レーザーを使用できる。図１に示すように、レーザーパターニング処理により、ホウ素ドーピングを進め、第１エミッタ層３とは異なる接合深さ、ドーピング濃度及びシート抵抗を有する第２エミッタ領域４を形成することができる。本願において、第１エミッタ層３の接合深さｈ１は、第２エミッタ領域４の接合深さｈ２よりも小さい。図１は、第２エミッタ領域４の厚さに相当する第２エミッタ領域４の接合深さｈ２を示しており、第２エミッタ領域４の厚さは、表面から第２エミッタ領域４が存在するところまでの距離を意味する。一実施形態において、第２エミッタ領域４の接合深さｈ２は、０．８μｍ以上である。ただし、第２エミッタ領域４の接合深さｈ２は一般的に５μｍを超えることもない。後述するように、第２エミッタ領域４は第１電極７と電気的に接触し、以上の接合深さｈ２は、金属化要求を満たすことができる。第１エミッタ層３と第２エミッタ領域４は、共にエミッタ構造層を構成する。

【0038】

第１エミッタ層３について、ＥＣＶドーピング濃度－深さ曲線（ＥＣＶドーピング曲線）における最高点は、シリコンウェハー表面にあるのではなく、第１エミッタ層表面からの深さが約０．０２～０．５μｍの内部位置にある。また、第１エミッタ層３のドーピング曲線は、相対的に変化幅が大きく、ドーピング濃度が０．０２～０．６μｍの深さ範囲内で大きく変化し、最高ホウ素ドーピング濃度と最低ドーピング濃度との差異が１桁より大きく、例えば、第１エミッタ層３におけるホウ素ドーピング濃度が２×１０^１９～１×１０^１８ａｔｍ／ｃｍ^３、または３×１０^１９～５×１０^１７ａｔｍ／ｃｍ^３などである。第１エミッタ層３の急峻な拡散接合型は、比較的短いホウ素拡散時間で実現でき、製造コストを低減することができる。

【0039】

第２エミッタ領域４については、第２エミッタ領域４におけるＥＣＶドーピング濃度－深さ曲線（ＥＣＶドーピング曲線）がより平坦であり、ドーピング濃度が０．０５～０．７μｍの深さ範囲においてほぼ変化せず、最高ホウ素ドーピング濃度と最低ホウ素ドーピング濃度との差異が１桁未満であり、例えば、第２エミッタ領域４におけるホウ素ドーピング濃度が１×１０^１９～１×１０^１８ａｔｍ／ｃｍ^３、５×１０^１８～５×１０^１９ａｔｍ／ｃｍ^３、または１×１０^１９～１×１０^２０ａｔｍ／ｃｍ^３である。第２エミッタ領域４のより緩やかなドーピング接合型は、良好な金属接触を形成し、接触抵抗率を低下させると同時に、金属領域の再結合電流密度を低下させ、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。

【0040】

一実施形態において、第１エミッタ層３は第２エミッタ領域４よりシート抵抗が大きい。一実施形態において、第１エミッタ層３のシート抵抗は１５０ｏｈｍ／ｓｑ以上であり、第２エミッタ領域４のシート抵抗は１５０ｏｈｍ／ｓｑ以下である。

【0041】

その後、シリコンウェハー表面を洗浄する。該洗浄工程は、背面の前記トンネルパッシベーション構造上のマスク層、及び正面の酸化層などを洗浄することができる。洗浄工程は、アルカリ洗浄及び／又は酸洗の方式を採用することができ、アルカリ洗浄は、例えば、水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液等を洗浄剤として採用することができ、酸洗は、ＨＦ溶液、ＨＣｌ溶液等を洗浄剤として採用することができる。

【0042】

その後、シリコンウェハーの両面にパッシベーション反射防止膜を堆積する。パッシベーション反射防止膜を堆積する方法は、当技術分野で知られている各種の方法を用いることができ、パッシベーション反射防止膜の材料は、よく使われる各種パッシベーション反射防止膜材料、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の材質のうちの１種又は複数種の組み合わせであってもよい。パッシベーション反射防止膜は、単層材料で構成されていてもよいし、多層構造であって多層材料で構成されていてもよい。図１に示すように、第２パッシベーション反射防止膜５は正面に位置し、第１パッシベーション反射防止膜６は背面に位置する。

【0043】

その後、金属電極部分を堆積する。図１に示すように、金属電極部分は、正面に位置し、前記第２エミッタ領域４と電気的に接触するように配置された第１電極７と、第２電極８とを含む。第２電極８は、背面に位置し、前記トンネルパッシベーション構造２、特にパッシベーション接触材料層２２と電気的に接触するように配置される。金属電極の堆積は、スクリーン印刷等の常法により行うことができる。

【0044】

一実施形態では、図１に示すように、第１電極７の幅は、第２エミッタ領域４の幅よりも小さい。図１において、第１電極７の幅ｗ１と第２エミッタ領域４の幅ｗ２は、第１電極７と第２エミッタ領域４のそれぞれのｘ方向の縁の間の距離である。このようにすれば、第１電極領域を第２エミッタ領域４に完全に覆わせることができ、第１電極領域での金属再結合を効果的に低減し、再結合電流密度を低下させ、電池開放電圧を向上させることができるという利点がある。

【実施例1】

【0045】

ｎ型シリコンウェハーに対してウェット化学洗浄を行って表面損傷及び不純物を除去し、アルカリ溶液により表面を研磨し、反射率が３０％より大きく、平坦性が高い表面を形成し、より好適に背面パッシベーション接触構造によるパッシベーション効果を実現する。

【0046】

ＰＥＣＶＤ方法により、シリコンウェハーの背面にトンネル酸化シリコン層及びドーピング多結晶シリコン層を堆積し、ここで、トンネル酸化シリコン層の厚さは０．９～２ｎｍであり、ドーピングト多結晶シリコン層の厚さは７５～１５０ｎｍである。その後、さらに外層に厚さが１０～５０ｎｍである酸化シリコン層マスクを堆積する。

【0047】

ウェット化学洗浄を採用して表面のラップアラウンドによる多結晶シリコン層を除去し、その後、表面にアルカリ性テクスチャリングを行い、シリコンウェハーの正面にピラミッド構造を形成し、背面はマスクの保護で元の構造を保持する。

【0048】

シリコンウェハーを管状拡散炉の管内に入れ、８００℃以上の温度条件下でＢＣｌ_３と酸素ガスを導入し、シリコンウェハーの表面に反応してホウ素原子を形成し、ホウ素が拡散してシリコンウェハーの内部に進入し、第１エミッタを形成する。また、表面にホウ素原子を多く含む酸化ケイ素層、即ち、ホウケイ酸ガラスＢＳＧを生成する。ホウ素拡散の条件は、堆積ステップでは、ＢＣｌ_３の流量が３００ｓｃｃｍ、酸素ガスの流量が２００ｓｃｃｍ、温度が８５０℃、時間が１５ｍｉｎである。その後、昇温して接合を形成するステップでは、温度が９３０℃であり、時間が３０ｍｉｎである。第１エミッタのシート抵抗は１５０～２５０ｏｈｍ／ｓｑであり、第１エミッタの接合深さは０．５μｍであり、ＢＳＧの厚さは１０～１５０ｎｍである。同時に、ホウ素拡散の高い温度及び時間において、背面のドーピングド多結晶シリコン層には、結晶化及びドーピング元素の再分布が完成し、パッシベーション接触構造のパッシベーション能力を向上させる。

【0049】

長パルスレーザー又は短パルスで高オーバーラップ率のレーザーを用いて正面のホウケイ酸ガラスに対してパターニング処理を行い、ここで、レーザーパワーは３０Ｗで、スポットの幅は６０～２００μｍで、スポットの形状は円形、楕円形又は矩形である。レーザー処理後のシート抵抗が１５０ｏｈｍ／ｓｑ以下に低下し、拡散した第２エミッタの接合深さが０．７μｍ以上に深くなり、表面ドーピング濃度が１×１０^１９ｃｍ^－３に低下する。

【0050】

シリコンウェハーの表面をウェット化学洗浄し、正面のＢＳＧ層、レーザー損傷層、及び背面のマスクを除去する。

【0051】

シリコンウェハーの正面にＡＬＤ方式で厚さが２～２０ｎｍの酸化アルミニウムを堆積し、その後、ＰＥＣＶＤ方式で正面に５０～２００ｎｍの酸窒化ケイ素、酸化ケイ素のうちの１種又は複数種以上の組み合わせを堆積することにより、第２パッシベーション反射防止膜を構成する。

【0052】

シリコンウェハーの背面にＰＥＣＶＤ法により背面に厚さが３０～２００ｎｍの酸窒化ケイ素、酸化ケイ素のうちの１種又は複数種以上の組み合わせを堆積することにより、第１パッシベーション反射防止膜を構成する。

【0053】

背面では、スクリーン印刷によってフィンガー電極及びバスバー電極を印刷し、正面では、レーザー加工領域の第２エミッタの上方にスクリーン印刷によってフィンガー電極を印刷し、正面電極の幅は５０μｍより小さい。その後、高温焼結を経て、金属電極とエミッタ電極とをオーミック接触させる。

【0054】

図３は、実施例１で得られた太陽電池の第１エミッタ層及び第２エミッタ領域におけるＥＣＶドーピング曲線（図３において、第１エミッタ層は第１エミッタ層のＥＣＶドーピング曲線を示し、第２エミッタ領域は第２エミッタ領域のＥＣＶドーピング曲線を示す）を示し、ここで、第１エミッタ層は急峻な拡散接合型を有し、第２エミッタ領域はより緩やかなドーピング接合型を有する。

【0055】

ＣＮ１１０２９９４２２Ａの実施例１で製造された太陽電池に対して、本願の実施例１で得られた太陽電池は、第１エミッタの深さがより浅く、接合深さが０．７μｍ未満であり、電池の短波応答がより良く、短絡電流密度がより高く、４０．３ｍＡ／ｃｍ^２から４０．６ｍＡ／ｃｍ^２に向上した。

【0056】

ＣＮ１１０２９９４２２Ａの実施例１で製造された太陽電池に対して、本願の実施例１で得られた太陽電池のレーザドーピング後の第２エミッタの深さは、０．７μｍより深く、電極接触抵抗がより低く、１．５ｏｈｍ／ｃｍ^２から０．９ｏｈｍ／ｃｍ^２に下がった。

【0057】

本願の説明において、「上」、「下」、「内」、「外」、「前」、「後」、「左」、「右」等の用語によって示される方位又は位置関係は、本願の作動状態における方位又は位置関係に基づくものであり、本願の説明及び説明を簡略化するためのものに過ぎず、言及された装置又は部品が特定の方位を有し、特定の方位で構造及び操作されなければならないことを指示又は暗示するものではないので、本願に対する制限と理解できない。

【0058】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

【要約】      （修正有）

【課題】光学応答を向上させることができる太陽電池を提供する。
【解決手段】太陽電池は、第１表面及び第２表面を有するＮ型シリコン基体１と、第１表面に形成されたトンネルパッシベーション構造２及び第１パッシベーション反射防止膜６と、第２表面に形成されたホウ素ドーピングエミッタ構造層と、エミッタ構造層に形成された第２パッシベーション反射防止膜５と、第１電極７と、第２電極８とを備え、エミッタ構造層は、第１エミッタ層３及び第２エミッタ領域４を含む。第１電極７は、第２エミッタ領域４に電気的に接触するように配置され、第２電極８は、トンネルパッシベーション構造２と電気的に接触するように配置される。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】