特許 7604613 光起電力電池およびその製造方法、光起電力モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】光起電力電池およびその製造方法、光起電力モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/068 20120101AFI20241216BHJP

【ＦＩ】

H01L31/06 300

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023222014

(22)【出願日】2023-12-27

(65)【公開番号】P2024119032

(43)【公開日】2024-09-02

【審査請求日】2024-01-29

(31)【優先権主張番号】202310145791.6

(32)【優先日】2023-02-21

(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】519095522

【氏名又は名称】ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド

(73)【特許権者】

【識別番号】512083920

【氏名又は名称】晶科能源股分有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＪＩＮＫＯ ＳＯＬＡＲ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１，Ｊｉｎｋｏ Ｒｏａｄ， Ｓｈａｎｇｒａｏ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ Ｊｉａｎｇｘｉ ３３４１００ ＣＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100199819

【弁理士】

【氏名又は名称】大行 尚哉

(74)【代理人】

【識別番号】100087859

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 秀治

(72)【発明者】

【氏名】金井昇

(72)【発明者】

【氏名】廖光明

(72)【発明者】

【氏名】楊楠楠

【審査官】山本 元彦

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５３８００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０８９６１１７（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０８９０４４３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１７１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０４００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１８１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４３２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５１１２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２２／１９９８８３（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／０２－３１／０７８

Ｈ０１Ｌ ３１／１８－３１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコンウェーハを提供することと、
前記シリコンウェーハの第１面にトンネル酸化層を形成し、前記トンネル酸化層にＰ型アモルファスシリコン層を形成することと、
前記Ｐ型アモルファスシリコン層の前記シリコンウェーハから離れた側にＮ型ドーパントを間隔をおいて形成し、前記Ｎ型ドーパントにはリン原子が含まれ、前記Ｎ型ドーパントの厚さの範囲は１μｍ～５０μｍであることと、
前記Ｎ型ドーパントに対してレーザ処理を行い、前記Ｐ型アモルファスシリコン層における前記Ｎ型ドーパントと接触する部分に前記Ｎ型ドーパントにおける一部のリン原子を混入させ、前記Ｐ型アモルファスシリコン層をＰ型アモルファスシリコンとＮ型アモルファスシリコンが交互に配列されるアモルファスシリコン層に変換させることと、
前記アモルファスシリコン層の表面における前記Ｎ型ドーパントの残りの部分を除去し、前記アモルファスシリコン層の前記表面に保護層を形成することと、
前記保護層と前記アモルファスシリコン層に対してレーザ処理を行い、トレンチと突起を形成することであって、前記突起のレーザ照射方向に垂直な幅の範囲は、１００μｍ～５００μｍであり、前記トレンチのレーザ照射方向に垂直な幅の範囲は、１００～３００μｍであることと、
前記シリコンウェーハを処理し、前記シリコンウェーハをさらに処理する過程において、前記トレンチの深さが増加し、前記トレンチが前記シリコンウェーハに入り込む深さの範囲は０．２μｍ～２μｍであることと、
前記保護層を除去することと、
前記シリコンウェーハに対して高温処理を行い、前記アモルファスシリコン層を多結晶シリコン層に変換させることと、を含む、
ことを特徴とする光起電力電池の製造方法。

【請求項2】

前記Ｎ型ドーパントに対してレーザ処理を行った後、前記Ｎ型ドーパントと接触する前記Ｐ型アモルファスシリコン層中のリン原子の含有量は、ホウ素原子の含有量よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池の製造方法。

【請求項3】

前記シリコンウェーハは、前記第１面に対向する第２面を有し、前記方法は、前記シリコンウェーハをさらに処理するときに、前記シリコンウェーハの前記第２面にテクスチャ構造を形成することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池の製造方法。

【請求項4】

前記シリコンウェーハに対して高温処理を行い、前記アモルファスシリコン層を多結晶シリコン層に変換させた後、さらに、
前記シリコンウェーハの第１面と第２面に同時にパッシベーション層を形成することと、
前記シリコンウェーハの第１面に電極を形成することと、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池の製造方法。

【請求項5】

前記Ｎ型ドーパントは、含燐シリコンガラスまたはリン含有ワックスであり、ここで、含燐シリコンガラス中のリン原子の濃度が１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であり、リン含有ワックス中のリン原子の質量分率が０．２％～２％である、
ことを特徴とする請求項２に記載の光起電力電池の製造方法。

【請求項6】

前記Ｎ型ドーパントを除去することは、トラフ型装置を利用して、水酸化カリウムとジエチレングリコールブチルエーテルの混合液でＮ型ドーパントを除去し、ここで、水酸化カリウムの濃度範囲が０．１％～０．５％であり、ジエチレングリコールブチルエーテルの濃度範囲が０．１％～０．３％であることを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池の製造方法。

【請求項7】

前記Ｐ型アモルファスシリコン層中のホウ素原子のドーピング濃度範囲は、３．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～３．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池の製造方法。

【請求項8】

前記シリコンウェーハをさらに処理した後、前記トレンチの深さは、前記多結晶シリコン層と前記トンネル酸化層の総厚さよりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池の製造方法。

【請求項9】

前記シリコンウェーハをさらに処理するときに、トラフ型装置を利用して、水酸化カリウム、添加剤および脱イオン水を用い、ここで、水酸化カリウムの濃度範囲は、１％～１．５％で、添加剤の濃度範囲は、０．５％～１％である、
ことを特徴とする請求項３に記載の光起電力電池の製造方法。

【請求項10】

前記保護層を除去することは、トラフ型装置を利用して、フッ化水素溶液をで前記保護層を除去し、ここで、フッ化水素の濃度範囲は、１０％～２０％であることを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池の製造方法。

【請求項11】

高温処理を行う過程において、高温の温度範囲は、８５０℃～９５０℃である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施例は、光起電力の技術分野に関し、特に、光起電力電池およびその製造方法、光起電力モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

光起電力電池は太陽電池とも呼ばれ、光起電力効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスである。光起電力電池は多種多様で、単結晶シリコン電池、多結晶シリコン電池、アモルファスシリコン電池と化合物電池のいくつかの種類に分けられる。１９７５年、アメリカのパデュー大学は、ＩＢＣ電池と略称されたインターディジテッドバックコンタクト光起電力電池（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ Ｂａｃｋ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ）を提案した。ＩＢＣ電池の製造過程において、リン、ホウ素の局所拡散工程では、シリコンウェーハ基板に対してドープする必要があり、この時、一定の再結合を引き起こすとともに、ドープして形成されたキャリアの選択的な輸送性能は、理想的なものではない。また、従来のＩＢＣ電池は、製造工程が複雑で、従来の結晶シリコン電池の製造ラインと組み合わせることができなく、大掛りな量産ができないなどの問題がある。

【0003】

したがって、Ｎ型ドーパントを用いてＰ型多結晶シリコンをＮ型多結晶シリコンに変換し、ドープして形成されたキャリアの選択的な輸送性能を高め、光起電力電池の製造工程を簡略化かつ改良し、従来の結晶シリコン電池製造ラインと組み合わせることができるようにし、大掛りな量産を実現する光起電力電池の製造方法を提供する必要がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記に鑑みて、本発明の実施例には、光起電力電池の製造方法が提供され、この光起電力電池の製造方法は、シリコンウェーハを提供することと、シリコンウェーハの第１面にトンネル酸化層を形成し、トンネル酸化層にＰ型アモルファスシリコン層を形成することと、Ｐ型アモルファスシリコン層のシリコンウェーハから離れた側にＮ型ドーパントを間隔をおいて形成し、Ｎ型ドーパントにはリン原子が含まれることと、Ｎ型ドーパントに対してレーザ処理を行い、Ｐ型アモルファスシリコン層におけるＮ型ドーパントと接触する部分にＮ型ドーパントにおける一部のリン原子を混入させ、Ｐ型アモルファスシリコン層をＰ型アモルファスシリコンとＮ型アモルファスシリコンが交互に配列されるアモルファスシリコン層に変換させることと、アモルファスシリコン層の表面におけるＮ型ドーパントの残りの部分を除去し、アモルファスシリコン層の表面に保護層を形成することと、保護層とアモルファスシリコン層に対してレーザ処理を行い、トレンチと突起を形成することと、シリコンウェーハを処理し、シリコンウェーハを処理する過程において、トレンチの深さが増加することと、保護層を除去することと、シリコンウェーハに対して高温処理を行い、アモルファスシリコン層を多結晶シリコン層に変換させることと、を含む。

【0005】

選択できるように、Ｎ型ドーパントに対してレーザ処理を行った後、Ｎ型ドーパントと接触するＰ型アモルファスシリコン層中のリン原子の含有量は、ホウ素原子の含有量よりも大きい。

【0006】

選択できるように、前記シリコンウェーハは、前記第１面に対向する第２面を有し、前記方法は、シリコンウェーハのをさらに処理するときに、シリコンウェーハの第２面にテクスチャ構造を形成することを含む。

【0007】

選択できるように、シリコンウェーハに対して高温処理を行い、アモルファスシリコン層を多結晶シリコン層に変換させた後、さらに、
シリコンウェーハの第１面と第２面に同時にパッシベーション層を形成することと、
シリコンウェーハの第１面に電極を形成することと、を含む。

【0008】

選択できるように、Ｎ型ドーパントは、含燐シリコンガラスまたはリン含有ワックスであり、ここで、含燐シリコンガラス中のリン原子の濃度が１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であり、リン含有ワックス中のリン原子の質量分率が０．２％～２％である。

【0009】

選択できるように、アモルファスシリコン層の表面におけるＮ型ドーパントの残りの部分を除去することは、トラフ型装置を利用して、水酸化カリウムとジエチレングリコールブチルエーテルの混合液でＮ型ドーパントを除去し、ここで、水酸化カリウムの濃度範囲が０．１％～０．５％であり、ジエチレングリコールブチルエーテルの濃度範囲が０．１％～０．３％であることを含む。

【0010】

選択できるように、Ｐ型アモルファスシリコン層中のホウ素原子のドーピング濃度範囲は、３．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～３．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。

【0011】

選択できるように、さらに処理した後、トレンチの深さは、多結晶シリコン層とトンネル酸化層の総厚さよりも大きい。

【0012】

選択できるように、トラフ型装置を利用して、水酸化カリウム、添加剤および脱イオン水でシリコンウェーハをさらに処理し、ここで、水酸化カリウムの濃度範囲は、１％～１．５％で、添加剤の濃度範囲は、０．５％～１％である。

【0013】

選択できるように、保護層を除去することは、トラフ型装置を利用して、フッ化水素溶液をで保護層を除去し、ここで、フッ化水素の濃度範囲は、１０％～２０％であることを含む。

【0014】

選択できるように、高温処理を行う過程において、高温の温度範囲は、８５０℃～９５０℃である。

【0015】

本発明の実施例には、光起電力電池がさらに提供され、この光起電力電池は、上記の光起電力電池の製造方法で製造された光起電力電池を含む。

【0016】

本発明の実施例には、、光起電力モジュールがさらに提供され、この光起電力モジュールは、上記の光起電力電池を含む。

【発明の効果】

【0017】

従来技術と比べて、本発明の実施例で提供される光起電力電池及びその製造方法、光起電力モジュールは、少なくとも以下のような有益な効果を達成している。

【0018】

本発明の実施例は、光起電力電池およびその製造方法、光起電力モジュールを提供している。この光起電力電池の製造方法は、光起電力電池の製造工程を簡略化かつ改良し、Ｎ型ドーパントを利用してＰ型多結晶シリコンをＮ型多結晶シリコンに変換し、ドープして形成されたキャリアの選択的な輸送性能を向上させ、この種類の光起電力電池が従来の結晶シリコン電池生産ラインと組み合わせて大掛りに生産されることができるだけでなく、光起電力電池の光電変換効率を大幅に高めることができる。

【0019】

もちろん、本発明の実施例を実施する任意の製品は、特に上述の全ての技術的効果を同時に達成する必要はない。

【0020】

以下の添付図面を参照して本発明の例示的な実施例を詳細に説明することで、本発明の他の特徴及びその利点が明瞭になる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

明細書に組み込まれかつ明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施例を示し、それらの説明と共に、本発明の原理を解釈するために使用される。

【図1】図１は、本発明の実施例に係る光起電力電池の製造方法のフローチャートである。

【図2】図２は、本発明の実施例に係る光起電力電池の１つの選択可能な実施形態のフローチャートである。

【図3】図３は、本発明の実施例で提供されるＮ型ドーパントのレーザ処理前のＰ型アモルファスシリコン層とＮ型ドーパントにおける原子の構造を示す図である。

【図4】図４は、本発明の実施例で提供されるＮ型ドーパントのレーザ処理後のアモルファスシリコン層とＮ型ドーパントにおける原子の構造を示す図である。

【図5】図５は、本発明に係る別の光起電力電池の製造方法のフローチャートである。

【図6】図６は、本発明に係る光起電力電池の別の選択可能な実施形態のフローチャートである。

【図7】図７は、本発明に係る光起電力電池の構造を示す図である。

【図8】図８は、本発明に係る光起電力モジュールの構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照して本発明の各例示的な実施例について詳しく説明する。なお、特に明記されていない限り、これらの実施例に記載された部材とステップに対応する配置、数式及び数値は、本発明の範囲を限定するものではない。

【0023】

以下の少なくとも１つの例示的な実施例についての説明は、実際には例示的なものに過ぎず、本発明及びその応用又は使用に対するいかなる限定とするものではない。

【0024】

当業者の周知した技術、方法及び装置は、詳しく説明されないかもしれないが、適切な場合、前記技術、方法及び装置は、明細書の一部とみなされるべきである。

【0025】

ここで示され、検討されたすべての例において、いかなる具体的な数値は、単なる例示として解釈され、制限として解釈されるべきではない。したがって、例示的な実施例の他の例は、異なる数値を持ってもよい。

【0026】

なお、類似した記号と文字は、下記の図面で類似した項目を示している。このゆえに、ある項目が１つの図面で定義されると、次の図面ではそれ以上検討する必要がない。

【0027】

図１～図４を参照すると、図１は、本発明の実施例に係る光起電力電池の製造方法のフローチャートであり、図２は、本発明に係る光起電力電池の１つの選択可能な実施形態のフローチャートであり、図３は、本発明で提供されるＮ型ドーパントのレーザ処理前のＰ型アモルファスシリコン層とＮ型ドーパントにおける原子の構造を示す図であり、図４は、本発明で提供されるＮ型ドーパント３０のレーザ処理後のアモルファスシリコン層とＮ型ドーパントにおける原子の構造を示す図である。本実施例では、光起電力電池の製造方法が提供され、この光起電力電池の製造方法は、以下のステップを含む。

【0028】

Ｓ１：シリコンウェーハ００を提供する。

【0029】

具体的には、図２における（ａ）に示すように、シリコンウェーハ００は、Ｎ型単結晶シリコンであり、その抵抗率が１ｏｈｍ・ｃｍ～１０ｏｈｍ・ｃｍであり、シリコンウェーハ００の厚さ範囲が８０μｍ～１８０μｍであり、シリコンウェーハ００の厚さが８０μｍ未満であると、製造プロセスにおける破片率が高く、歩留まりが低くなり、シリコンウェーハ００の厚さが１８０μｍを超えると、シリコンウェーハ００の抵抗とコストを増やすことになる。したがって、シリコンウェーハ００の厚さ範囲を８０μｍ～１８０μｍに設定することで、製造プロセスにおける破片率が高く、歩留まりが低いことを避けるとともに、シリコンウェーハ００の電気抵抗とコストの増加を避けることができる。選択できるように、シリコンウェーハ００の厚さは８０μｍ、１００μｍ、１２０μｍ、１４０μｍ、１６０μｍまたは１８０μｍであってもよい。

【0030】

シリコンウェーハ００の長さ範囲は、１５６ｍｍ～２２０ｍｍであり、シリコンウェーハ００の長さが１５６ｍｍ未満であると、生産能力が低く、コストが高くなり、シリコンウェーハ００の長さが２２０ｍｍを超えると、破片率が高く、工程均一性の難易度が大きくなる。したがって、シリコンウェーハ００の長さ範囲を１５６ｍｍ～２２０ｍｍに設定することで、生産能力が低く、コストが高いことを回避するだけでなく、破片率が高く、工程均一性の難易度が大きくなることを避けることができる。選択できるように、シリコンウェーハ００の長さは、１５６ｍｍ、１７０ｍｍ、１８５ｍｍ、２００ｍｍ、２１０ｍｍまたは２２０ｍｍであってもよい。

【0031】

なお、この時のシリコンウェーハ００は、すでに表面の有機表面膜、不純物イオン、金属汚染物などの不純物が取り除かれたクリーンなシリコンウェーハ００であり、その洗浄方法が既存の技術を利用しているため、ここでは説明を割愛する。

【0032】

Ｓ２：シリコンウェーハ００の第１面０１にトンネル酸化層１０を形成し、トンネル酸化層１０にＰ型アモルファスシリコン層２０を形成する。

【0033】

具体的には、図２における（ａ）に示すように、シリコンウェーハ００の第１面０１は、シリコンウェーハ００の太陽光が当らない面（即ち裏面）であり、トンネル酸化層１０とＰ型アモルファスシリコン層２０の材質がいずれもＳｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＳｉＯＮ_ｘのいずれか１種である。

【0034】

トンネル酸化層１０は、光起電力電池の裏面のパッシベーションに使われ、優れた表面パッシベーションとキャリアの選択的収集を実現し、光起電力電池の変換効率を高めることができる。

【0035】

トンネル酸化層１０の厚さ範囲は、１ｎｍ～１．５ｎｍである。トンネル酸化層１０の厚さが１ｎｍ未満であると、トンネル酸化層１０が薄すぎて、光起電力電池のパッシベーション効果に影響する。トンネル酸化層１０の厚さが１．５ｎｍを超えると、トンネル酸化層１０が厚すぎて、キャリアのトンネル効果に影響する。したがって、トンネル酸化層１０の厚さ範囲を１ｎｍ～１．５ｎｍに設定することで、光起電力電池のパッシベーション効果に影響することを回避するだけでなく、キャリアのトンネル効果に影響することも避けることができる。選択できるように、トンネル酸化層１０の厚さは、１ｎｍ、１．１ｎｍ、１．２ｎｍ、１．３ｎｍ、１．４ｎｍまたは１．５ｎｍであってもよい。

【0036】

このトンネル酸化層１０を製造する方法は、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）装置を用いて熱酸化方式でトンネル酸化層１０を形成する方法であり、その工程パラメータが、温度範囲５５０℃～６５０℃と、酸素流量範囲２０ｓｃｃｍ～４０ｓｃｃｍと、時間範囲４００ｓ～６００ｓと、ファーナスチューブ内のガス圧５００，０００ｍＴｏｒｒ～８００，０００ｍＴｏｒｒ（即ち、６６５００Ｐａ～１０６４００Ｐａ）とを含む。注意すべきこととして、温度が５５０℃未満であると、トンネル酸化層１０が薄すぎ、温度が６５０℃を超えると、トンネル酸化層１０の形成速度が速すぎて制御されにくくなる。酸素流量が２０ｓｃｃｍ未満であると、トンネル酸化層１０の形成速度が遅くて不均一になり、酸素流量が４０ｓｃｃｍを超えると、トンネル酸化層１０の形成にはあまり寄与せず、コストを浪費する。時間が４００ｓ未満であると、トンネル酸化層１０が薄すぎて、光起電力電池のパッシベーション効果に影響し、時間が６００ｓを超えると、トンネル酸化層１０が厚すぎて、キャリアのトンネル効果に影響する。ファーナスチューブ内のガス圧が５００，０００ｍＴｏｒｒより低いと、圧力が低すぎて、トンネル酸化層１０の形成速度が遅くなり、ファーナスチューブ内のガス圧が８００，０００ｍＴｏｒｒを超えると、圧力が高すぎて酸素原子の平均自由行程に影響し、トンネル酸化層１０の均一性が悪くなる。

【0037】

Ｐ型アモルファスシリコン層２０は、フィールドパッシベーション層として、シリコンウェーハ００の表面にバンドベンディングを形成し、キャリアの選択的輸送を実現し、再結合損失を低減する。

【0038】

Ｐ型アモルファスシリコン層２０の厚さ範囲は、６０ｎｍ～３００ｎｍであり、Ｐ型アモルファスシリコン層２０の厚さが６０ｎｍ未満であると、Ｐ型アモルファスシリコンのドープ難易度が高く、金属化マッチング難易度も高くなり、Ｐ型アモルファスシリコン層２０の厚さが３００ｎｍを超えると、Ｐ型アモルファスシリコンの吸光状況が深刻になる。したがって、Ｐ型アモルファスシリコン層２０の厚さ範囲を６０ｎｍ～３００ｎｍに設定することで、Ｐ型アモルファスシリコンのドープ難易度が高く、金属化マッチング難易度が高くなることを回避するだけでなく、Ｐ型アモルファスシリコンの吸光が深刻になることも避けることができる。選択できるように、Ｐ型アモルファスシリコン層２０の厚さは、６０ｎｍ、１１０ｎｍ、１６０ｎｍ、２１０ｎｍ、２６０ｎｍまたは３００ｎｍであってもよい。

【0039】

このＰ型アモルファスシリコン層２０の製造は、
低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）装置を用いてアモルファスシリコン層を堆積し、その工程パラメータは、ファーナステールと炉口の両方にモノシラン（化学式ＳｉＨ_４）ガスを流し込み、ファーナステールのガス流量範囲が１，５００ｓｃｃｍ～２，０００ｓｃｃｍで、炉口のガス流量範囲が１００ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍで、温度範囲が５９０℃～６１０℃で、ガス圧力範囲が１００ｍｔｏｒｒ～５００ｍｔｏｒｒ（即ち、１３．３Ｐａ～６６．５Ｐａ）であり、注意すべきこととして、ファーナステールのガス流量が１，５００ｓｃｃｍ未満であると、ファーナステール位置のアモルファスシリコンが薄くなり、ファーナステールのガス流量が２，０００ｓｃｃｍを超えると、ファーナステール位置のアモルファスシリコンが厚くなり、炉口のガス流量が１００ｓｃｃｍ未満であると、炉口位置のアモルファスシリコンが薄くなり、炉口のガス流量が２００ｓｃｃｍを超えると、炉口位置のアモルファスシリコンが厚くなり、温度が５９０℃未満であると、アモルファスシリコン層２０が薄くなり、温度が６１０℃を超えると、アモルファスシリコン層が厚くなり、ガス圧が１００ｍｔｏｒｒ未満であると、アモルファスシリコン層が薄くなり、ガス圧が５００ｍｔｏｒｒを超えると、アモルファスシリコン層が厚くなり、均一性が悪くなるステップ１と、
拡散装置を用いてアモルファスシリコン層に対してホウ素をエクスサイチュでドープするステップ２と、を含む。

【0040】

Ｓ３：Ｐ型アモルファスシリコン層２０のシリコンウェーハ００から離れた側にＮ型ドーパント３０を間隔をおいて形成し、Ｎ型ドーパントにはリン原子が含まれる。

【0041】

具体的には、図２における（ａ）に示すように、Ｐ型アモルファスシリコン層２０のシリコンウェーハ００から離れた側にＮ型ドーパント３０を間隔をおいて形成することは、
印刷機とステンシルを利用してＰ型アモルファスシリコン層２０のシリコンウェーハ００から離れた側にＮ型ドーパント３０を印刷するステップ１と、
チェーン乾燥炉を利用してＮ型ドーパント３０を乾燥させ、その工程パラメータが乾燥温度範囲１５０℃～２５０℃と乾燥時間範囲１～３ｍｉｎとを含み、注意すべきこととして、乾燥温度が１５０℃未満であると、乾燥効果が普通であり、乾燥温度が２５０℃を超えると、Ｎ型ドーパント３０が脱落しやすくなり、乾燥時間が１ｍｉｎ未満であると、乾燥効果が普通であり、乾燥時間が３ｍｉｎを超えると、Ｎ型ドーパント３０が脱落しやすくなるステップ２と、を含む。

【0042】

Ｎ型ドーパント３０の厚さ範囲は１μｍ～５０μｍであり、Ｎ型ドーパント３０の厚さが１μｍ未満であると、ドーピング源が不足になり、Ｎ型ドーパント３０の厚さが５０μｍを超えると、乾燥効果が悪くて、マテリアルを浪費する。したがって、Ｎ型ドーパント３０の厚さを１μｍ～５０μｍに設定することで、ドーピング源の不足を回避するだけでなく、乾燥効果の低下及びマテリアルの浪費を避けることができる。選択できるように、Ｎ型ドーパント３０の厚さは、１μｍ、１５μｍ、３０μｍ、４５μｍまたは５０μｍであってもよい。

【0043】

Ｓ４：Ｎ型ドーパント３０に対してレーザ処理を行い、Ｐ型アモルファスシリコン層２０におけるＮ型ドーパント３０と接触する部分にＮ型ドーパント３０における一部のリン原子を混入させ、Ｐ型アモルファスシリコン層２０をＰ型アモルファスシリコン４１とＮ型アモルファスシリコン４２が交互に配列されるアモルファスシリコン層４０に変換させる。

【0044】

具体的には、図２における（ｂ）、図３～図４に示すように、Ｎ型ドーパント３０に対してレーザ処理を行う方法は、ナノ秒レーザ装置を利用してＮ型ドーパント３０を照射することであり、その工程パラメータは、レーザ波長範囲３００ｎｍ～１，０００ｎｍと、レーザ線幅範囲５０μｍ～１２０μｍと、レーザエネルギー範囲５Ｗ～２０Ｗと、隣接するスポットの重なり面積範囲１０％～３０％とを含む。注意すべきこととして、レーザ波長が３００ｎｍ未満であると、光源作用深さが浅くてドーピング効果に影響し、レーザ波長が１，０００ｎｍを超えると、ドーピング効果に影響すると同時に、レーザが大きなダメージを引き起こす。レーザ線幅が５０μｍ未満であると、レーザの生産能力が小さすぎ、レーザ線幅が１２０μｍを超えると、スポットのエネルギー分布の均一性が悪くなる。レーザエネルギーが５Ｗ未満であると、リン原子のドーピング濃度が不足になり、レーザエネルギーが２０Ｗを超えると、Ｎ型ドーパント３０とＰ型アモルファスシリコン層２０へのダメージが大きくなる。隣接するスポットの重なり面積が１０％未満であると、スポット交差箇所におけるリン原子のドーピング濃度が不十分になり、隣接するスポットの重なり面積が３０％を超えると、エネルギー交差箇所のＮ型ドーパント３０の受けるダメージが大きい。

【0045】

Ｓ５：Ｎ型ドーパント３０を除去し、アモルファスシリコン層４０のシリコンウェーハ００から離れた側に保護層５０を形成する。

【0046】

具体的には、図２における（ｃ）に示すように、まず、アモルファスシリコン層の表面におけるＮ型ドーパント３０の残りの部分を除去し、次に、アモルファスシリコン層４０のシリコンウェーハ００から離れた側に保護層５０を形成し、保護層５０の材質がＳｉＯ_ｘ、ＳｉＯＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘのいずれか１種であり、保護層５０が前記アモルファスシリコン層４０の非開口領域を保護する役割を果たす。

【0047】

保護層５０の厚さは、２ｎｍ以上であり、保護層５０の厚さが２ｎｍ未満であると、保護層５０の保護効果が低下してしまう。

【0048】

保護層５０を形成する方法は、まず、チェーン型装置のフィードエンドにオゾン（化学式Ｏ_３）発生器と加熱装置を設置して薄い保護層５０を生成し、次に、トラフ型装置の末端に過酸化水素溶液（過酸化水素水と称する）で保護層５０を厚くすることである。ここで、加熱装置の加熱温度範囲が６０℃～８０℃であり、加熱温度が６０℃未満であると、保護層５０の厚さが薄くなり、加熱温度が８０℃を超えると、装置に対する要求が高く、工程の難易度を増やしており、過酸化水素溶液の濃度範囲が１％～２％である。過酸化水素溶液の濃度が１％未満であると、保護層５０の厚さが薄くなり、過酸化水素溶液の濃度が２％を超えると、過酸化水素溶液の揮発が速くなり、コストを浪費し、トラフ型装置の温度が８０℃で、時間が１２０ｓである。

【0049】

Ｓ６：保護層５０とアモルファスシリコン層４０に対してレーザ処理を行い、トレンチ６１と突起６２を形成する。

【0050】

具体的には、図２における（ｄ）に示すように、ピコ秒レーザ装置で保護層５０とアモルファスシリコン層４０を照射し、交互に配列されたトレンチ６１と突起６２を形成し、その工程パラメータは、レーザ波長範囲３００ｎｍ～１，０００ｎｍと、レーザスポットの大きさ範囲５０μｍ～１２０μｍと、レーザエネルギー範囲２Ｗ～１５Ｗと、隣接するスポットの重なり面積範囲１０％～３０％とを含み、注意すべきこととして、レーザ波長が３００ｎｍ未満であると、光源作用深さが浅くてドーピング効果に影響し、レーザ波長が１，０００ｎｍを超えると、ドーピング効果に影響すると同時に、レーザが大きなダメージをもたらす。レーザスポットが５０μｍ未満であると、レーザの生産能力が低すぎ、レーザスポットが１２０μｍを超えると、保護層５０を均一に除去することができない。レーザエネルギーが２Ｗ未満であると、保護層５０を均一に除去することができなく、レーザエネルギーが１５Ｗを超えると、レーザの保護層５０とアモルファスシリコン層４０へのダメージが大きくなる。隣接するスポットの重なり面積が１０％未満であると、保護層５０を均一に除去することができなく、隣接するスポットの重なり面積が３０％を超えると、レーザの保護層５０とアモルファスシリコン層４０へのダメージが大きい。

【0051】

突起６２のレーザ照射方向に垂直な幅（即ち、隣接するトレンチ６１間の距離）は、１００μｍ～５００μｍであり、突起６２のレーザ照射方向に垂直な幅が１００μｍ未満であると、金属化位置合わせの難易度が大きく、突起６２のレーザ照射方向に垂直な幅が５００μｍを超えると、キャリアの吸収に影響する。したがって、突起６２のレーザ照射方向に垂直な幅を１００μｍ～５００μｍに設定することで、金属化位置合わせの難易度を下げるだけでなく、キャリアの吸収に影響することを避けることができる。選択できるように、突起６２のレーザ照射方向に垂直な幅が１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍまたは５００μｍであってもよい。

【0052】

トレンチ６１のレーザ照射方向に垂直な幅（即ち隣接する突起６２間の距離）は、１００～３００μｍであり、トレンチ６１のレーザ照射方向に垂直な幅が１μｍ未満であると、漏電のリスクがあり、トレンチ６１のレーザ照射方向に垂直な幅が５０μｍを超えると、キャリアの吸収に影響する。したがって、トレンチ６１のレーザ照射方向に垂直な幅を１００～３００μｍに設定することで、漏電のリスクを回避するだけでなく、キャリアの吸収に影響することを避けることができる。選択できるように、トレンチ６１のレーザ照射方向に垂直な幅が１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍまたは３００μｍであってもよい。

【0053】

Ｓ７：シリコンウェーハ００を処理し、シリコンウェーハ００をさらに処理する過程において、トレンチ６１の深さが増加する。

【0054】

具体的には、図２における（ｅ）に示すように、シリコンウェーハ００の第１面０１を処理する方式は、トラフ型装置でシリコンウェーハ００をエッチングすることであり、その工程パラメータは、薬液温度範囲８０℃～８５℃と、浸漬時間範囲２００ｓ～５００ｓとを含む。注意すべきこととして、薬液温度が８０℃より低いと、エッチング速度が遅く、薬液温度が８５℃を超えると、エッチング速度が速すぎる。浸漬時間が２００ｓ未満であると、エッチング後のトレンチの深さが十分ではなく、浸漬時間が５００ｓを超えると、エッチング後のトレンチの深さがほとんど変わらず、レーザに照射されない領域の保護層５０とアモルファスシリコン層４０を損なってしまう。

【0055】

シリコンウェーハ００の第１面０１を処理した後のトレンチ６１の深さが保護層５０とアモルファスシリコン層４０をレーザ処理した後のトレンチ６１の深さより大きいことを要求するのは、トレンチ６１がＰ型アモルファスシリコン４１とＮ型アモルファスシリコン４２を離隔して、両者の接続箇所に隙間を形成し、光起電力電池の性能、例えば電流、開放電圧などを高めるためである。

【0056】

Ｓ８：保護層５０を除去する（図２における（ｆ）に示すように、このステップについては、下記の実施例で説明するため、ここでは説明を割愛する）。

【0057】

Ｓ９：シリコンウェーハ００に対して高温処理を行い、アモルファスシリコン層４０を多結晶シリコン層７０に変換させる。

【0058】

具体的には、図２における（ｇ）に示すように、シリコンウェーハ００の第１面０１を高温処理する方法は、チューブ式炉高温装置を利用してアモルファスシリコン層４０を多結晶シリコン層７０に変換することであり、その工程パラメータは、温度範囲８５０℃～９５０℃と、チューブ内気圧範囲１００ｍｔｏｒｒ～８００ｍｔｏｒｒと、流し込まれる窒素ガス（Ｎ_２）と酸素ガス（Ｏ_２）の混合ガスにおける窒素ガスと酸素ガスの流量比１：１～５：１とを含む。

【0059】

ここで、温度が８５０℃より低いと、アモルファスシリコン層４０から多結晶シリコン層７０への変換率が低く、温度が９５０℃より高いと、多結晶シリコン層７０の界面準位密度が増加する。チューブ内気圧が１００ｍｔｏｒｒより低いと、高温処理過程におけるアニーリングが不十分で、チューブ内気圧が８００ｍｔｏｒｒより高いと、生成する多結晶シリコン層７０の均一性が悪くなる。窒素ガスと酸素ガスのガス流量比が１：１より低いと、酸素ガスの消費量が多く、窒素ガスと酸素ガスのガス流量比が５：１を超えると、高温処理過程におけるアニーリングが不十分になる。

【0060】

多結晶シリコン層７０は、エミッタ層として、光生成キャリアの輸送をさらに強め、光起電力電池のバッキングファクタ、短絡電流及び開放電圧などの性能を高めることができる。

【0061】

本実施例で提供される光起電力電池の製造方法は、従来技術と比べて、少なくとも下記のような有益な効果を奏している。

【0062】

本実施例は、光起電力電池の製造工程を簡略化かつ改良し、Ｎ型ドーパントを利用してＰ型多結晶シリコンをＮ型多結晶シリコンに変換し、ドープして形成されたキャリアの選択的輸送性能を高めており、この種類の光起電力電池が従来の結晶シリコン電池生産ラインと組み合わせて大掛りに生産されることができるだけでなく、光起電力電池の光電変換効率を大幅に向上させることができる光起電力電池の製造方法を提供する。

【0063】

１つの選択可能な実施例では、図３～４に示すように、Ｎ型ドーパント３０に対してレーザ処理を行った後、Ｎ型ドーパント３０と接触するＰ型アモルファスシリコン層２０中のリン原子３１の含有量は、ホウ素原子２１の含有量よりも大きい。

【0064】

具体的には、リン原子３１のドーピング濃度は、２×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であることが要求されており、リン原子３１のドーピング濃度が２×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３より低いと、接触抵抗に影響するだけでなく、フィールドパッシベーション効果も低下する。

【0065】

一般的に４探針プローブシート抵抗測定器と拡散濃度測定器／接合深さ測定器（ＥＣＶ測定器と略称）でドーピング濃度と曲線をモニタリングし、少数キャリア寿命パッシベーションモニタリング手段でドーピング効果の確認にさらに寄与する。

【0066】

１つの選択可能な実施例では、図５は、本発明で提供される別の光起電力電池の製造方法のフローチャートであり、図６は、本発明で提供される光起電力電池の別の選択可能な実施形態のフローチャートである。図５～図６に示すように、シリコンウェーハ００の第１面０１に対して処理を行うと同時に、シリコンウェーハ００の第２面０２に対して処理を行い、シリコンウェーハ００の第２面０２にテクスチャ構造を形成させる（図示せず）。

【0067】

具体的には、シリコンウェーハ００の第２面０２（前面）に対してテクスチャリング処理を行うことで、シリコンウェーハの吸収する光線の数量を増やし、光起電力電池の光電変換効率を高めることができる。ここで、テクスチャ構造は、一般的にピラミッドであり、その形態の大きさ範囲が通常１μｍ～３μｍで、高さ範囲が通常０．５μｍ～２μｍである。具体的には、形態の大きさが３μｍより大きくなったり、高さが０．５μｍより低くなったりすると、いずれもシリコンウェーハ００の表面反射率が低下することを招き、形態の大きさが１μｍより小さくなったり、高さが２μｍより高くなったりすると、いずれもシリコンウェーハ００の表面パッシベーションが悪くなることを招く。

【0068】

１つの選択可能な実施例では、図５～図６に示すように、シリコンウェーハ００の第１面０１に対して高温処理を行い、アモルファスシリコン層４０を多結晶シリコン層７０に変換させた後、さらに、
シリコンウェーハ００の第１面０１と第２面０２に同時にパッシベーション層８０を形成するステップと、
シリコンウェーハ００の第１面０１に電極９０を形成するステップと、を含む。

【0069】

具体的に、本実施例で提供される光起電力電池の製造方法は、以下のステップをさらに含む。

【0070】

Ｓ１０：シリコンウェーハ００の第１面０１と第２面０２に同時にパッシベーション層８０を形成する。

【0071】

パッシベーション層８０は、２層または３層であってもよい。本実施例では２層が好ましい。

【0072】

パッシベーション層８０には、シリコンウェーハ００第１面０１に位置する第１パッシベーション層８１、第３パッシベーション層８３と、シリコンウェーハ００第２面０２に位置する第２パッシベーション層８２、第４パッシベーション層８４と、を含み、第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２がいずれもシリコンウェーハ００に近い膜層であり、第３パッシベーション層８３と第４パッシベーション層８４がいずれもシリコンウェーハ００から離れた膜層である。

【0073】

図６における（ｈ）に示すように、第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２の材料は、ＳｉＯ_ｘまたはＡｌＯ_ｘであり、その役割が光起電力電池の再結合速度を下げ、少数キャリア寿命を向上させ、光起電力電池の効率を高めることである。

【0074】

第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２の厚さ範囲は、５ｎｍ～２０ｎｍであり、第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２の厚さが５ｎｍ未満であると、光起電力電池のパッシベーション効果が悪くなり、第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２の厚さが２０ｎｍを超えると、この後電極９０を製造する時に使用されるペーストが焼き込まれにくくなり、電極とシリコンウェーハ００との接触効果が悪くなる。したがって、第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２の厚さ範囲を５ｎｍ～２０ｎｍに設定することで、光起電力電池のパッシベーション効果が悪くなることを回避するだけでなく、電極とシリコンウェーハ００との接触効果が悪くなることも回避することができる。選択できるように、第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２の厚さは、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍまたは２０ｎｍであってもよい。

【0075】

第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２の製造方法は、以下の２つに分けられることができる。

【0076】

方法１：Ｓ５で保護層５０を形成する方法と同じであるため、ここでは説明を割愛する。

【0077】

方法２：高温チューブ式炉装置を利用して、窒素ガス（Ｎ_２）と酸素ガス（Ｏ_２）の混合ガスを流し込んでシリコンウェーハ００を酸化し、その工程パラメータは、窒素ガスと酸素ガスのガス流量比範囲１：１～５：１と、温度範囲６５０℃～７５０℃と、時間範囲１０ｍｉｎ～２０ｍｉｎとを含み、なお、窒素ガスと酸素ガスのガス流量比が１：１未満であると、酸素ガスの割合が低くなり、第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２が薄くて緻密でないことを招き、窒素ガスと酸素ガスのガス流量比が５：１を超えると、酸素ガスの割合が高すぎてマテリアルを浪費し、温度が６５０℃より低いと、第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２が薄くて緻密でないことを招き、温度が７５０℃より高いと、パッシベーション効果にあまり寄与せず、コストを増加させ、時間が１０ｍｉｎ未満であると、第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２が薄くて緻密でないことを招き、時間が２０ｍｉｎを超えると、第１パッシベーション層８１と第２パッシベーション層８２が厚くて電池セルの効率に影響する。

【0078】

図６における（ｉ）に示すように、第３パッシベーション層８３と第４パッシベーション層８４の材料は、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘとＳｉＯＮ_ｘおよびＳｉＯ_ｘとの混合物、ＳｉＮ_ｘとＳｉＯＮ_ｘの混合物、ＳｉＮ_ｘとＳｉＯ_ｘの混合物のいずれか１種であってもよく、その役割が反射防止層として、シリコンウェーハ００の光吸収量を増やし、光電変換効率を高めることである。

【0079】

第３パッシベーション層８３の厚さ範囲は、７５ｎｍ～８５ｎｍであり、第４パッシベーション層８４の厚さ範囲は、７０ｎｍ～８０ｎｍであり、第３パッシベーション層８３の厚さが７５ｎｍ未満であり、第４パッシベーション層８４の厚さが７０ｎｍ未満であると、最適な反射防止透過増加効果に達することができない。第３パッシベーション層８３の厚さが８５ｎｍを超え、第４パッシベーション層８４の厚さが８０ｎｍを超えると、必要な工程時間が長く、効率が低くなるとともに、材料を浪費し、コストを増やす。したがって、第３パッシベーション層８３の厚さ範囲を７５ｎｍ～８５ｎｍに、第４パッシベーション層８４の厚さ範囲を７０ｎｍ～８０ｎｍに設定することで、最適な反射防止透過増加効果を確保できるだけでなく、必要な工程時間が長く、効率が低く、材料を浪費し、コストを増やすなどの問題を避けることができる。選択できるように、第３パッシベーション層８３の厚さは７５ｎｍ、７７ｎｍ、７９ｎｍ、８１ｎｍ、８３ｎｍまたは８５ｎｍであってもよく、第４パッシベーション層８４の厚さは７０ｎｍ、７２ｎｍ、７４ｎｍ、７６ｎｍ、７８ｎｍまたは８０ｎｍであってもよい。

【0080】

第３パッシベーション層８３と第４パッシベーション層８４の製造方法は、いずれもプラズマ強化化学気相成長法であり、第３パッシベーション層８３と第４パッシベーション層８４を製造する時、両者の工程パラメータは、温度を除いて他いずれも同じであり、他のパラメータは、モノシラン（ＳｉＨ_４）とアンモニア（ＮＨ_３）の混合ガスのガス流量比範囲１：１０～３：１０と、気圧範囲１，０００ｍｔｏｒｒ～２，０００ｍｔｏｒｒとを含む。なお、ガス流量比が１：１０未満であると、生成されたパッシベーション層の屈折率が低く、パッシベーション効果が悪く、ガス流量比が３：１０を超えると、パッシベーション層の屈折率が高く、接触効果が悪くなる。気圧が１，０００ｍｔｏｒｒ未満であると、コーディング速度が遅く、気圧が２，０００ｍｔｏｒｒを超えると、生成された膜層の均一性が悪い。

【0081】

第３パッシベーション層８３を製造する温度範囲は、５００℃～５７０℃であり、第３パッシベーション層８３を製造する温度が５００℃未満であると、コーディング速度が遅く、第３パッシベーション層８３を製造する温度が５７０℃を超えると、生成された膜層の均一性が悪くなる。

【0082】

第４パッシベーション層８４を製造する温度範囲は、４６０℃～５００℃であり、第４パッシベーション層８４を製造する温度が４６０℃未満であると、コーディング速度が遅く、第４パッシベーション層８４を製造する温度が５００℃を超えると、生成された膜層の均一性が悪くなる。

【0083】

なお、パッシベーション層８０の製造方法は、上記の方法のほか、本実施例で説明された膜層を形成することができる原子層堆積法（ＡＬＤと略す）、反応性スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法（物理蒸着ＰＶＤのうちの一種）なども含むが、これらに限定されるものではない。

【0084】

Ｓ１１：シリコンウェーハ００の第１面０１に電極９０を形成する。

【0085】

図６における（ｊ）に示すように、従来のシルクスクリーン印刷法と従来のペーストを利用してシリコンウェーハ００の第１面０１に電極９０を形成することができる。選択できるように、Ｐ型アモルファスシリコン４１と接触する電極９０は、銀アルミニウムペーストが好ましく、ここで、銀（Ａｇ）成分の割合範囲が８０％～９０％で、アルミニウム（Ａｌ）成分の割合が１％～３％であり、電極９０の幅範囲が２０μｍ～４０μｍである。Ｎ型アモルファスシリコン４２と接触する電極９０は、銀ペーストが好ましく、ここで、銀（Ａｇ）成分の割合範囲が８２％～９２％であり、電極９０の幅範囲が２０μｍ～４０μｍである。銀アルミニウムペーストと銀ペーストは、高温焼結過程でパッシベーション層８０を腐食し、シリコンウェーハ００の裏面の多結晶シリコン層７０と良好なオーミック接触を形成する。

【0086】

また、電極９０は、アルミニウムペースト、銀張銅などを選ぶこともできる。

【0087】

なお、電極９０の製造方法は、上記の方法のほか、本実施例で記載された電極９０を形成できる金属蒸着法、電気メッキ法なども含むが、これらに限定されるものではない。

【0088】

電極９０のレーザ照射方向に垂直な幅範囲は、１０μｍ～８０μｍであり、電極９０のレーザ照射方向に垂直な幅が１０μｍ未満であると、キャリアの輸送に影響し、工程の難易度を高めており、電極９０のレーザ照射方向に垂直な幅が８０μｍを超えると、コストが高くなる。したがって、電極９０のレーザ照射方向に垂直な幅範囲を１０μｍ～８０μｍに設定することで、キャリアの輸送に影響して工程の難易度を上げることを回避するだけでなく、コストが高くなることを回避することができる。選択できるように、電極９０のレーザ照射方向に垂直な幅は、１０μｍ、２５μｍ、４０μｍ、６５μｍまたは８０μｍであってもよい。

【0089】

電極９０の多結晶シリコン層７０に入り込む深さ範囲は、１０ｎｍ～１００ｎｍであり、電極９０の多結晶シリコン層７０に入り込む深さが１０ｎｍ未満であると、接触抵抗が悪くなり、電極９０の多結晶シリコン層７０に入り込む深さが１００ｎｍを超えると、パッシベーション効果に影響する。したがって、電極９０の多結晶シリコン層７０に入り込む深さ範囲を１０ｎｍ～１００ｎｍに設定することで、接触抵抗が悪くなることを回避するだけでなく、パッシベーション効果に影響することも回避することができる。選択できるように、電極９０の多結晶シリコン層７０に入り込む深さは、１０ｎｍ、３０ｎｍ、５０ｎｍ、７０ｎｍまたは１００ｎｍであってもよい。

【0090】

１つの選択可能な実施例では、Ｎ型ドーパント３０は、含燐シリコンガラスまたはリン含有ワックスであり、ここで、含燐シリコンガラス中のリン原子３１の濃度が１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であり、リン含有ワックス中のリン原子３１の質量分率が０．２％～２％である。

【0091】

具体的には、含燐シリコンガラス中のリン原子３１濃度が１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であり、あるいは、リン含有ワックス中のリン原子３１の質量分率が０．２％～２％であることを満たすことができないと、Ｐ型アモルファスシリコン層２０中のリン原子３１のドーピング濃度が低くなり、Ｐ型アモルファスシリコン層２０におけるＰ型アモルファスシリコン４１がＮ型アモルファスシリコン４２に変換されることに寄与せず、高集光条件での電圧飽和効果を解消し、光起電力電池の直列抵抗を下げることができない。したがって、含燐シリコンガラス中のリン原子３１の濃度を１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上に設定したり、リン含有ワックス中のリン原子３１の質量分率を０．２％～２％に設定したりすることで、Ｐ型アモルファスシリコン層２０におけるＰ型アモルファスシリコン４１がＮ型アモルファスシリコン４２に変換されることに寄与するとともに、高集光条件下での電圧飽和効果を解消し、光起電力電池の直列抵抗を下げることができる。選択できるように、含燐シリコンガラス中のリン原子３１の濃度は、１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、２×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、３×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、４×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３または５×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であってもよく、リン含有ワックス中のリン原子３１の質量分率は、０．２％、０．６％、１％、１．５％または２％であってもよい。

【0092】

１つの選択可能な実施例では、Ｎ型ドーパント３０を除去することは、トラフ型装置を利用して、水酸化カリウムとジエチレングリコールブチルエーテルの混合液でＮ型ドーパント３０を除去し、ここで、水酸化カリウムの濃度範囲が０．１％～０．５％であり、ジエチレングリコールブチルエーテルの濃度範囲が０．１％～０．３％であることを含む。

【0093】

具体的には、Ｎ型ドーパント３０は、光起電力電池の構造ではなく、Ｐ型アモルファスシリコン層２０をＰ型アモルファスシリコン４１とＮ型アモルファスシリコン４２が交互に配列されたアモルファスシリコン層４０に変換するために使われ、使用後にＮ型ドーパント３０を除去する必要がある。Ｎ型ドーパント３０を除去する方法は、トラフ型装置を採用することを含み、トラフ型装置の場合、常温条件（一般的には２５℃）に制御する必要があり、時間が６０ｓである。水酸化カリウムとジエチレングリコールブチルエーテルの混合液でＮ型ドーパント３０を除去し、ここで、水酸化カリウムの濃度範囲が０．１％～０．５％であり、ジエチレングリコールブチルエーテルの濃度範囲が０．１％～０．３％である。水酸化カリウムの濃度が０．１％未満であると、Ｎ型ドーパント３０を完全に除去することができず、後続の光起電力電池膜層の製造に影響し、最終的に光起電力電池全体の構造と発電効率に影響を与える。水酸化カリウムの濃度が０．５％を超えると、エッチング速度が速くてコントロールが困難になり、アモルファスシリコン層４０を損傷しやすくなり、光起電力電池の構造と発電効率に影響する。ジエチレングリコールブチルエーテルの濃度が０．１％未満であると、Ｎ型ドーパント３０を完全に除去することができず、後続の光起電力電池膜層の製造に影響し、最終的に光起電力電池全体の構造と発電効率に影響する。ジエチレングリコールブチルエーテルの濃度が０．３％を超えると、エッチング速度にあまり影響しないとともに、材料の浪費を招きやすい。したがって、水酸化カリウムの濃度範囲を０．１％～０．５％に設定し、ジエチレングリコールブチルエーテルの濃度範囲を０．１％～０．３％に設定することで、Ｎ型ドーパント３０を完全に除去し、後続の光起電力電池膜層の製造及び光起電力電池の構造と発電効率に影響しないことを確保することができるだけでなく、エッチング速度を制御し、材料の浪費を避けることができる。選択できるように、水酸化カリウムの濃度は、０．１％、０．２％、０．３％、０．４％または０．５％であってもよく、ジエチレングリコールブチルエーテルの濃度は、０．１％、０．１５％、０．２％、０．２５％または０．３％であってもよい。

【0094】

１つの選択可能な実施例では、Ｐ型アモルファスシリコン層２０中のホウ素原子２１のドーピング濃度範囲は、３．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～３．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。

【0095】

具体的には、Ｐ型アモルファスシリコン層２０中のホウ素原子２１のドーピング濃度が３．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満であると、電極９０とＰ型アモルファスシリコンとの接触及びフィールドパッシベーション効果が悪くなり、Ｐ型アモルファスシリコン層２０中のホウ素原子２１のドーピング濃度が３．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３を超えると、コストと時間を浪費する。したがって、Ｐ型アモルファスシリコン層２０中のホウ素原子２１のドーピング濃度範囲を３．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～３．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３に設定することで、電極９０とＰ型アモルファスシリコンとの接触及びフィールドパッシベーション効果に影響しないだけでなく、コストや時間の浪費を避けることができる。選択できるように、Ｐ型アモルファスシリコン層２０中のホウ素原子２１のドーピング濃度は、３．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、１．５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、３．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であってもよい。

【0096】

１つの選択可能な実施例では、図２における（ｄ）～（ｅ）に示すように、シリコンウェーハ００の第１面０１を処理した後、トレンチ６１の深さは、多結晶シリコン層７０とトンネル酸化層１０の総厚さよりも大きい。

【0097】

具体的には、シリコンウェーハ００の第１面０１を処理した後、トレンチ６１の深さは、多結晶シリコン層７０とトンネル酸化層１０の総厚さよりも大きく、これは、トレンチ６１がシリコンウェーハ００に入り込んでいるのと同じである。これにより、Ｐ型アモルファスシリコン４１とＮ型アモルファスシリコン４２は、完全に遮断され、漏電現象を防止することができる。

【0098】

ここで、トレンチ６１がシリコンウェーハ００に入り込む深さ範囲は、０．２μｍ～２μｍであり、トレンチ６１がシリコンウェーハ００に入り込む深さが０．２μｍ未満であると、トレンチ６１は、良好な絶縁効果を発揮できず、漏電のリスクがあり、トレンチ６１がシリコンウェーハ００に入り込む深さが２μｍを超えると、パッシベーション効果に影響する。したがって、トレンチ６１がシリコンウェーハ００に入り込む深さ範囲を０．２μｍ～２μｍに設定することで、トレンチ６１が良好な絶縁効果を発揮し、漏電のリスクを回避するだけでなく、パッシベーション効果に影響することを避けることができる。選択できるように、トレンチ６１がシリコンウェーハ００に入り込む深さは、０．２μｍ、０．６μｍ、１μｍ、１．４μｍ、１．８μｍまたは２μｍであってもよい。

【0099】

１つの選択可能な実施例では、図５に示すように、シリコンウェーハ００の第１面０１を処理すると同時に、シリコンウェーハ００の第２面０２を処理することは、トラフ型装置を利用して、水酸化カリウム、添加剤および脱イオン水でシリコンウェーハ００の第１面０１と第２面０２を同時に処理し、ここで、水酸化カリウムの濃度範囲は、１％～１．５％で、添加剤の濃度範囲は、０．５％～１％であることを含む。

【0100】

具体的には、水酸化カリウムの濃度が１％未満であると、反応速度が遅すぎて、時間を浪費する。水酸化カリウムの濃度が１．５％を超えると、反応速度が速すぎて、過程をコントロールしにくくなる。したがって、水酸化カリウムの濃度範囲を１％～１．５％に設定することで、反応速度が遅すぎて時間を浪費することを回避するとともに、反応速度が速すぎて過程をコントロールしにくいことを避けることができる。選択できるように、水酸化カリウムの濃度は、１％、１．１％、１．２％、１．３％、１．４％または１．５％であってもよい。

【0101】

添加剤の主成分は、水、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、弱酸塩および界面活性剤を含む。添加剤の濃度が０．５％未満であると、反応速度が速すぎて、過程をコントロールしにくくなる。添加剤の濃度が１％を超えると、反応速度が遅すぎて、時間を浪費する。したがって、添加剤の濃度範囲を０．５％～１％に設定することで、反応速度が速すぎて過程をコントロールしにくいことを回避するとともに、反応速度が遅すぎて時間を浪費することを避けることができる。選択できるように、添加剤の濃度は、０．５％、０．６％、０．７％、０．８％、０．９％または１％であってもよい。

【0102】

１つの選択可能な実施例では、図２における（ｅ）－ｆ）に示すように、保護層５０を除去することは、トラフ型装置を利用して、フッ化水素溶液をで保護層５０を除去し、ここで、フッ化水素の濃度範囲は、１０％～２０％であることを含む。

【0103】

具体的には、フッ化水素の濃度が１０％未満であると、保護層５０を完全に除去することができず、除去時間が長すぎる。フッ化水素の濃度が２０％を超えると、マテリアルの浪費を招く。したがって、フッ化水素の濃度範囲を１０％～２０％に設定することで、保護層５０を完全に除去できず、除去時間が長すぎることを回避するとともに、マテリアルの浪費を避けることができる。選択できるように、フッ化水素の濃度は、１０％、１２％、１４％、１６％、１８％または２０％であってもよい。

【0104】

１つの選択可能な実施例では、シリコンウェーハ００の第１面０１に対して高温処理を行う場合、高温処理の温度範囲は、８５０℃～９５０℃である。

【0105】

具体的には、高温処理の温度が８５０℃より低いと、アモルファスシリコン層４０から多結晶シリコン層７０への変換率が低くなる。高温処理の温度が９５０℃より高いと、多結晶シリコン層７０の界面準位密度が増加する。したがって、高温処理の温度範囲を８５０℃～９５０℃に設定することで、アモルファスシリコン層４０から多結晶シリコン層７０への変換率を確保できるとともに、多結晶シリコン層７０の界面準位密度が増加することを避けることができる。選択できるように、高温の温度は、８５０℃、８７０℃、８９０℃、９１０℃、９３０℃または９５０℃であってもよい。

【0106】

１つの選択可能な実施例では、図７は、本発明の実施例で提供される光起電力電池の構造を示す図である。図７に示すように、光起電力電池１００は、上記のいずれかの光起電力電池の製造方法で製造された光起電力電池を含む。

【0107】

具体的には、光照射方向に垂直な方向に沿って、光起電力電池１００は、トレンチ領域１３０と、それぞれトレンチ領域１３０の両側に位置する第１電極領域１１０及び第２電極領域１２０と、を含む。光照射方向に沿って、トレンチ領域１３０は、第４パッシベーション層８４、第２パッシベーション層８２、シリコンウェーハ００、第１パッシベーション層８１及び第３パッシベーション層８３を順次含み、第１電極領域１１０は、第４パッシベーション層８４、第２パッシベーション層８２、シリコンウェーハ００、トンネル酸化層１０、Ｎ型多結晶シリコン７２、第１パッシベーション層８１、第３パッシベーション層８３及び電極９０を順次含み、第２電極領域１２０は、第４パッシベーション層８４、第２パッシベーション層８２、シリコンウェーハ００、トンネル酸化層１０、Ｐ型多結晶シリコン７１、第１パッシベーション層８１、第３パッシベーション層８３及び電極９０を順次含む。

【0108】

１つの選択可能な実施例では、図８は、本発明で提供される光起電力モジュールの構造を示す図である。図８に示すように、光起電力モジュール２００は、上記のいずれかの光起電力電池の製造方法で製造された光起電力電池１００を含む。

【0109】

具体的には、本実施例で提供される光起電力モジュール２００は、積層部材２１０と、積層部材２１０の周囲に被覆された光起電力モジュールフレーム２２０と、を含み、積層部材２１０は、光照射方向に沿って、前面板２１１、第１封止用接着フィルム２１２、少なくとも１セットのセルストリング２１３、第２封止用接着フィルム２１４及び裏面板２１５を順次含む。ここで、セルストリング２１３は、上記のいずれかの光起電力電池の製造方法で製造された光起電力電池１００を含み、その他がいずれも従来の構造であるため、ここでは説明を割愛する。

【0110】

上記の実施例からわかるように、本発明の実施例で提供される光起電力電池及びその製造方法、光起電力モジュールは、少なくとも以下のような有益な効果を達成している。

【0111】

本発明は、光起電力電池およびその製造方法、光起電力モジュールを提供している。この光起電力電池の製造方法は、光起電力電池の製造工程を簡略化かつ改良し、Ｎ型ドーパントを利用してＰ型多結晶シリコンをＮ型多結晶シリコンに変換し、ドープして形成されたキャリアの選択的な輸送性能を向上させ、この種類の光起電力電池が従来の結晶シリコン電池生産ラインと組み合わせて大掛りに生産されることができるだけでなく、光起電力電池の光電変換効率を大幅に高めることができる。

【0112】

例によって、本発明のいくつかの特定の実施例を詳しく説明したが、上記の例は、説明するためのものだけであり、本発明の範囲を限定するためのものではないことを当業者は理解すべきである。当業者は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、上記の実施例を変更することができることを理解すべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって限定されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】