特表 2024-542919 半導体基板及びその処理方法、太陽電池及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-19

(54)【発明の名称】半導体基板及びその処理方法、太陽電池及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0236 20060101AFI20241112BHJP

   H01L 31/0747 20120101ALI20241112BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 280

H01L31/06 455

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024510515

(86)(22)【出願日】2022-12-23

(85)【翻訳文提出日】2024-02-20

(86)【国際出願番号】 CN2022141509

(87)【国際公開番号】W WO2024092989

(87)【国際公開日】2024-05-10

(31)【優先権主張番号】202211378975.9

(32)【優先日】2022-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524004179

【氏名又は名称】安徽▲華▼晟新能源科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＡＮＨＵＩ ＨＵＡＳＵＮ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ９９ Ｑｉｎｇｌｉｕ Ｒｏａｄ， Ｘｕａｎｃｈｅｎｇ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ， Ｘｕａｎｃｈｅｎｇ， Ａｎｈｕｉ， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】周▲錫▼▲偉▼

(72)【発明者】

【氏名】▲張▼良

(72)【発明者】

【氏名】▲張▼景

(72)【発明者】

【氏名】▲趙▼▲澤▼

【テーマコード（参考）】

5F251

【Ｆターム（参考）】

5F251AA01

5F251AA02

5F251AA05

5F251CB20

5F251CB21

5F251CB24

5F251FA02

5F251FA04

5F251GA04

5F251GA15

(57)【要約】

本願は、太陽電池の技術分野に関し、具体的には、半導体基板及びその処理方法、太陽電池及びその製造方法に関する。半導体基板の処理方法は、半導体基板の少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を形成するステップを含み、平滑面領域の面積はテクスチャ面領域の面積以上である。本願は、半導体基板の少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を形成し、透明導電性膜が平滑面領域のみに位置し、透明導電性膜の半導体基板とは反対側の少なくとも一部の領域にグリッド線を形成することにより、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板の処理方法であって、
前記半導体基板の少なくとも片面に平滑面領域及び前記平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を形成するステップを含み、
前記平滑面領域の面積は前記テクスチャ面領域の面積以上である、ことを特徴とする半導体基板の処理方法。

【請求項2】

前記平滑面領域の面積と前記テクスチャ面領域の面積との比は１：１～１．２：１である、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の処理方法。

【請求項3】

前記半導体基板の任意の一面に平滑面領域及び前記平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を形成するステップは、
前記半導体基板の任意の一方側の面に保護層を形成するステップと、
前記保護層の前記半導体基板とは反対側の面にパターン化されたカバー層を設置するステップであって、前記カバー層は中空領域を有し、前記保護層は、前記中空領域の底部に位置する第１領域及び前記カバー層によって遮蔽された第２領域を含むステップと、
前記カバー層を利用して前記保護層の前記第１領域を厚くするステップと、
前記保護層の前記第１領域を厚くした後に、前記カバー層を除去するステップと、
前記カバー層を除去した後の前記保護層の前記第１領域を保護として、前記保護層の前記第２領域をエッチングして除去するステップと、
前記第２領域を除去した後の前記保護層から露出された前記半導体基板の一側に対してテクスチャ化処理を行うことにより、前記保護層から露出された前記半導体基板の一側が前記テクスチャ面領域を形成するようにするステップと、
前記テクスチャ面領域を形成した後に、前記保護層に対応する前記第１領域をエッチングして除去することにより、前記半導体基板の一側の面の一部が前記平滑面領域を形成するようにするステップと、を含み、
好ましくは、前記中空領域は間隔をあけて開けられた複数の帯状開口を少なくとも含み、且つ帯状開口は互いに平行である、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の処理方法。

【請求項4】

前記半導体基板の任意の一側に保護層を形成するステップは、
前記半導体基板の任意の一側の全体に下地膜をコーティングするステップと、
前記下地膜に対して拡散焼鈍処理を行うことにより、前記下地膜と前記半導体基板の一方側の面とが反応してイオンがドープされた前記保護層を形成し、前記半導体基板内の不純物を前記保護層に移動させるステップと、を含み、
好ましくは、前記保護層の前記第１領域を厚くするステップは、前記カバー層をマスクとし、前記第１領域の表面に表層膜をコーティングするステップと、前記表層膜に対して拡散焼鈍処理を行うことで、前記表層膜を前記保護層の一部にすることにより、前記第１領域の厚さを増加させるステップと、を含み、
好ましくは、前記カバー層は石英材料を含み、
好ましくは、前記下地膜と前記表層膜は液体ソースフィルムであり、
好ましくは、前記下地膜と前記表層膜はリン含有液体ソースフィルムであり、前記表層膜のリン濃度は前記下地膜のリン濃度よりも大きく、
好ましくは、前記表層膜の拡散焼鈍処理の時間は前記下地膜の拡散焼鈍処理の時間よりも長く、
好ましくは、前記表層膜の拡散焼鈍処理の温度は前記下地膜の拡散焼鈍処理の温度よりも高く、
好ましくは、前記保護層の前記第１領域をエッチングして除去するステップ、及び前記保護層の前記第２領域をエッチングして除去するステップの両方におけるパラメータについては、用いられるエッチング液はフッ化水素酸水溶液、塩酸水溶液及び水溶剤の混合物であり、前記フッ化水素酸水溶液の濃度は３５質量％～５０質量％、前記塩酸水溶液の濃度は３０質量％～５０質量％、前記フッ化水素酸水溶液の体積割合は１％～４％、前記塩酸水溶液の体積割合は１％～３％、エッチング時間は１００ｓ～３００ｓである、請求項３に記載の半導体基板の処理方法。

【請求項5】

少なくとも片面に平滑面領域及び前記平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を有し、前記平滑面領域の面積は前記テクスチャ面領域の面積以上である、ことを特徴とする半導体基板。

【請求項6】

前記平滑面領域の面積と前記テクスチャ面領域の面積との比は１：１～１．２：１である、ことを特徴とする請求項５に記載の半導体基板。

【請求項7】

半導体基板を提供するステップと、
前記半導体基板の少なくとも片面に平滑面領域及び前記平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を有させるように、請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体基板の処理方法により前記半導体基板を処理するステップと、
前記半導体基板の前記平滑面領域及び前記テクスチャ面領域を有する側に、前記平滑面領域のみに位置する透明導電性膜を形成するステップと、
前記透明導電性膜の前記半導体基板とは反対側の少なくとも一部の領域にグリッド線を形成するステップと、を含む、ことを特徴とする太陽電池の製造方法。

【請求項8】

前記透明導電性膜を形成する前に、前記半導体基板の前記平滑面領域及び前記テクスチャ面領域を有する側に、前記半導体基板と前記透明導電性膜との間に位置するドーピング半導体層を形成するステップをさらに含み、
好ましくは、前記ドーピング半導体層を形成する前に、前記半導体基板の前記平滑面領域及び前記テクスチャ面領域を有する側に、前記半導体基板と前記ドーピング半導体層との間に位置する真性半導体層を形成する、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。

【請求項9】

少なくとも片面に平滑面領域及び前記平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を有し、前記平滑面領域の面積は前記テクスチャ面領域の面積以上である半導体基板と、
前記半導体基板の前記平滑面領域及び前記テクスチャ面領域を有する側に位置し、且つ前記平滑面領域のみに位置する透明導電性膜と、
前記透明導電性膜の前記半導体基板とは反対側の少なくとも一部の領域に位置するグリッド線と、を含む、ことを特徴とする太陽電池。

【請求項10】

前記半導体基板と前記透明導電性膜との間に位置するドーピング半導体層をさらに含み、
好ましくは、前記半導体基板と前記ドーピング半導体層との間に位置する真性半導体層をさらに含む、ことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２２年１１月４日に中国特許庁に提出された、出願番号が２０２２１１３７８９７５．９、発明の名称が「半導体基板及びその処理方法、太陽電池及びその製造方法」である中国特許出願の優先権を主張しており、その全内容は引用により本明細書に組み込まれている。

【0002】

本願は、太陽電池の技術分野に関し、具体的には、半導体基板及びその処理方法、並びに太陽電池及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

太陽電池（Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ）は、太陽光を吸収し、光電効果又は光化学効果を通じて太陽放射エネルギーを電気エネルギーに直接又は間接的に変換する装置である。太陽電池は、クリーンエネルギー電池であり、生活や生産に幅広く応用されている。

【0004】

太陽電池で一般的に用いられる半導体基板の１つは、シリコン基板である。太陽電池の光吸収能力を高めるために、通常、シリコン基板の表面にテクスチャ化処理を行ってテクスチャ面を形成することにより、シリコン基板の光トラッピング能力を高め、それにより太陽電池の光電変換効率を向上させる。しかしながら、テクスチャ化処理の後に、シリコン基板の表面に密集して配置されたピラミッド構造が形成され、これらのピラミッド構造の高さが通常１μｍ～２μｍに達するため、その後の工程において形成された他の材料層の均一性が悪くなり、太陽電池の開回路電圧が低下し、また、各材料層の間の接触も悪くなり、キャリアの輸送が制限され、直列抵抗が大きくなり、その結果、太陽エネルギーの光電変換性能が低下する。

【0005】

これから明らかなように、太陽電池の光電変換効率の向上方法は、太陽電池分野において急に解決すべき問題である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、本願が解決しようとする技術的課題は、従来技術における太陽電池の光電変換効率が低いという問題を克服することにより、半導体基板及びその処理方法、太陽電池及びその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願の第１態様では、半導体基板の少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を形成するステップを含み、平滑面領域の面積はテクスチャ面領域の面積以上である、半導体基板の処理方法を提供する。

【0008】

選択可能に、平滑面領域の面積とテクスチャ面領域の面積との比は１：１～１．２：１である。

【0009】

選択可能に、半導体基板の任意の一面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を形成するステップは、半導体基板の任意の一方側の面に保護層を形成するステップと、保護層の半導体基板とは反対側の面にパターン化されたカバー層を設置するステップであって、カバー層は中空領域を有し、保護層は、中空領域の底部に位置する第１領域及びカバー層によって遮蔽された第２領域を含むステップと、カバー層を利用して保護層の第１領域を厚くするステップと、保護層の第１領域を厚くした後に、カバー層を除去するステップと、カバー層を除去した後の保護層の第１領域を保護として、保護層の第２領域をエッチングして除去するステップと、第２領域を除去した後の保護層から露出された半導体基板の一側に対してテクスチャ化処理を行うことにより、保護層から露出された半導体基板の一側がテクスチャ面領域を形成するようにするステップと、テクスチャ面領域を形成した後に、保護層に対応する第１領域をエッチングして除去することにより、半導体基板の一側の面の一部が平滑面領域を形成するようにするステップと、を含む。

【0010】

選択可能に、前記中空領域は間隔をあけて開けられた複数の帯状開口を少なくとも含み、且つ帯状開口は互いに平行である。

【0011】

選択可能に、半導体基板の任意の一側に保護層を形成するステップは、半導体基板の任意の一側の全体に下地膜をコーティングするステップと、下地膜に対して拡散焼鈍処理を行うことにより、下地膜と半導体基板の一方側の面とが反応してイオンがドープされた保護層を形成し、半導体基板内の不純物を保護層に移動させるステップと、を含む。

【0012】

選択可能に、保護層の第１領域を厚くするステップは、カバー層をマスクとし、第１領域の表面に表層膜をコーティングするステップと、表層膜に対して拡散焼鈍処理を行うことで、表層膜を保護層の一部にすることにより、第１領域の厚さを増加させるステップと、を含む。

【0013】

選択可能に、カバー層は石英材料を含む。

【0014】

選択可能に、下地膜と表層膜は液体ソースフィルムである。

【0015】

選択可能に、下地膜と表層膜はリン含有液体ソースフィルムであり、表層膜のリン濃度は下地膜のリン濃度よりも大きい。

【0016】

選択可能に、表層膜の拡散焼鈍処理の時間は下地膜の拡散焼鈍処理の時間よりも長い。

【0017】

選択可能に、表層膜の拡散焼鈍処理の温度は下地膜の拡散焼鈍処理の温度よりも高い。

【0018】

選択可能に、保護層の第１領域をエッチングして除去するステップ、及び保護層の第２領域をエッチングして除去するステップの両方におけるパラメータについては、用いられるエッチング液はフッ化水素酸水溶液、塩酸水溶液及び水溶剤の混合物であり、フッ化水素酸水溶液の濃度は３５質量％～５０質量％、塩酸水溶液の濃度は３０質量％～５０質量％、フッ化水素酸水溶液の体積割合は１％～４％、塩酸水溶液の体積割合は１％～３％、エッチング時間は１００ｓ～３００ｓである。

【0019】

本願の第２態様では、少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を有し、平滑面領域の面積はテクスチャ面領域の面積以上である半導体基板を提供する。

【0020】

選択可能に、平滑面領域の面積とテクスチャ面領域の面積との比は１：１～１．２：１である。

【0021】

本願の第３態様では、半導体基板を提供するステップと、半導体基板の少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を有させるように、上記半導体基板の処理方法により半導体基板を処理するステップと、半導体基板の平滑面領域及びテクスチャ面領域を有する側に、平滑面領域のみに位置する透明導電性膜を形成するステップと、透明導電性膜の半導体基板とは反対側の少なくとも一部の領域にグリッド線を形成するステップと、を含む太陽電池の製造方法を提供する。

【0022】

選択可能に、太陽電池の製造方法は、透明導電性膜を形成する前に、半導体基板の平滑面領域及びテクスチャ面領域を有する側に、半導体基板と透明導電性膜との間に位置するドーピング半導体層を形成するステップをさらに含む。

【0023】

選択可能に、ドーピング半導体層を形成する前に、半導体基板の平滑面領域及びテクスチャ面領域を有する側に、半導体基板とドーピング半導体層との間に位置する真性半導体層を形成する。

【0024】

本願の第４態様では、少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を有し、平滑面領域の面積はテクスチャ面領域の面積以上である半導体基板と、半導体基板の平滑面領域及びテクスチャ面領域を有する側に位置し、且つ平滑面領域のみに位置する透明導電性膜と、透明導電性膜の半導体基板とは反対側の少なくとも一部の領域に位置するグリッド線と、を含む太陽電池を提供する。

【0025】

選択可能に、太陽電池は、半導体基板と透明導電性膜との間に位置するドーピング半導体層をさらに含む。

【0026】

選択可能に、太陽電池は、半導体基板とドーピング半導体層との間に位置する真性半導体層をさらに含む。

【発明の効果】

【0027】

本願の技術的解決手段は以下の有益な効果を実現することができる。
１．本願は、半導体基板の少なくとも一方側の面が平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を含むように半導体基板を処理し、テクスチャ面領域が優れた光トラッピング効果を提供でき、平滑面領域の表面が滑らかであることにより、該領域での他の材料層の均一な堆積に有利であり、それにより、より良好な材料膜層の均一性を得ることができ、光電変換効率の向上、電池効率の向上に有利である。
２．本願は、半導体基板の表面に保護層を形成し、拡散焼鈍により、半導体基板内の不純物イオンを保護層に移動させることができ、半導体基板の欠陥を低減することに有利である。その後、カバー層を利用して保護層の第１領域を厚くすることにより、半導体基板の不純物イオンは保護層の第１領域に拡散し続けることができ、半導体基板の保護層の第１領域に対応する領域の欠陥をさらに低減することに有利である。その後、第２領域をエッチングして除去する際に、保護層の第１領域の少なくとも一部の厚みを残すことができ、テクスチャ化処理の際に、半導体基板の保護層の第２領域に対応する領域がテクスチャ面領域を形成することが確保され、保護層の第１領域は半導体基板の対応する領域がエッチングされないようにすることができ、その後、保護層の第１領域をエッチングして除去し、半導体基板の保護層の第１領域に対応する領域が平坦な表面を有する平滑面領域を形成し、且つ半導体基板の平滑面領域の不純物イオンの濃度が低いため、半導体基板の欠陥密度が低い。
３．本願において使用されるカバー層は耐高温の石英材料であり、コストが低く、洗浄後に再利用でき、また、カバー層は拡散焼鈍処理の過程で半導体基板を保護し、シリコンウェーハの破損リスクを軽減することができる。
４．本願に係る太陽電池では、透明導電性膜及びグリッド線はいずれも平滑面領域のみに位置し、平滑面領域の表面が滑らかであるため、平滑面領域での透明導電性膜、グリッド線の均一な堆積に有利であり、平坦的平滑面領域は、透明導電性膜、グリッド線の間の十分な接触、直列抵抗の低減に有利であり、テクスチャ面領域は優れた光トラッピング効果を提供することができる。本願に係る太陽電池は、光トラッピング効果及び低直列抵抗を両立させることができ、太陽電池の光電変換効率の向上に有利である。

【0028】

本願の具体的な実施形態又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下では、具体的な実施形態又は従来技術の説明に使用する必要がある図面について簡単に説明するが、以下の説明における図面は本願の一部の実施形態であり、当業者にとって創造的な労力を払うことなく、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本願の実施形態に係る半導体基板の一側に平滑面領域及びテクスチャ面領域を形成する例示的なフローチャートである。

【図2】本願の実施形態に係る半導体基板の処理過程中の構造概略図である。

【図3】本願の実施形態に係る半導体基板の処理過程中の構造概略図である。

【図4】本願の実施形態に係る半導体基板の処理過程中の構造概略図である。

【図5】本願の実施形態に係る半導体基板の処理過程中の構造概略図である。

【図6】本願の実施形態に係る半導体基板の処理過程中の構造概略図である。

【図7】本願の実施形態に係る半導体基板の処理過程中の構造概略図である。

【図8】本願の実施形態に係る半導体基板の処理過程中の構造概略図である。

【図9】本願の実施形態に係る半導体基板の処理過程中の構造概略図である。

【図10】本願の実施形態に係る半導体基板の処理過程中の構造概略図である。

【図11】本願の実施形態に係るカバー層の構造概略図である。

【図12】本願の実施形態に係る太陽電池の製造過程中の構造概略図である。

【図13】本願の実施形態に係る太陽電池の製造過程中の構造概略図である。

【図14】本願の実施形態に係る太陽電池の製造過程中の構造概略図である。

【図15】本願の実施形態に係る太陽電池の製造過程中の構造概略図である。

【図16】本願の実施形態に係る太陽電池の製造過程中の構造概略図である。

【図17】本願の実施形態に係る太陽電池の製造過程中の構造概略図である。

【図18】本願の実施形態に係る太陽電池の製造過程中の構造概略図である。

【図19】本願の実施形態に係る太陽電池の製造過程中の構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下では、図面を参照して、本願の技術的解決手段を明確かつ完全に説明するが、説明される実施形態は、本願の一部の実施形態であり、全ての実施形態ではないことは明らかである。本願の実施形態に基づいて、当業者が創造的な労働を行わずに取得した他のすべての実施形態は、本願の保護範囲に属する。

【0031】

なお、本願の説明において、「上」や「下」、「左」、「右」などの用語が示す方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、単に本願の説明を容易にし、説明を簡略化するためのものであり、係る装置又は素子が必ず特定の方位を有したり、特定の方位で構成され、動作したりしなければならないことを指示又は暗示するものではなく、したがって本願を限定するものとは理解されない。さらに、「第１」、「第２」という用語は、説明の目的のためだけに使用され、相対的重要性を示すもの又は暗示するものとして理解されることはない。

【0032】

また、以下に説明する本願の各実施形態に係る技術的特徴は、相互に矛盾しない限り、相互に組み合わせられてもよい。

【0033】

本願の１つ又は複数の実施形態は、半導体基板の少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を形成するステップを含み、平滑面領域の面積はテクスチャ面領域の面積以上である、半導体基板の処理方法を提供する。

【0034】

本願は、半導体基板の少なくとも一方側の面が平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を含むように半導体基板を処理し、テクスチャ面領域が優れた光トラッピング効果を提供でき、平滑面領域の表面が滑らかであることにより、該領域での他の材料層の均一な堆積に有利であり、光電変換効率の向上、電池効率の向上に有利である。

【0035】

１つの実施形態では、平滑面領域の面積とテクスチャ面領域の面積との比は、１：１～１．２：１である。例えば、平滑面領域の面積とテクスチャ面領域の面積との比は、１：１、１．１２：１、１．１５：１、１．１７：１又は１．２：１である。

【0036】

１つの実施形態では、半導体基板の任意の一面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を形成するステップは、
半導体基板の任意の一側に保護層を形成するステップＳ１００と、
保護層の半導体基板とは反対側の面にパターン化されたカバー層を設置するステップＳ２００であって、カバー層は、中空領域を有し、保護層は、中空領域の底部に位置する第１領域及びカバー層によって遮蔽された第２領域を含む、ステップＳ２００と、
パターン化されたカバー層を設置した後に、保護層の第１領域を厚くするステップＳ３００と、
保護層の第１領域を厚くした後に、カバー層を除去するステップＳ４００と、
カバー層を除去した後に、保護層の第１領域を保護として保護層の第２領域をエッチングして除去するステップＳ５００と、
保護層の第２領域をエッチングして除去した後に、保護層から露出された半導体基板の一側に対してテクスチャ化処理を行うことにより、保護層から露出された半導体基板の一側がテクスチャ面領域を形成するようにするステップＳ６００と、
テクスチャ面領域を形成した後に、保護層の第１領域をエッチングして除去することにより、半導体基板の一側の面の一部が平滑面領域を形成するようにするステップＳ７００と、を含む。

【0037】

本願は、半導体基板の表面に保護層を形成することにより、半導体基板内の不純物イオンを保護層に移動させることができ、半導体基板の欠陥を低減することに有利である。その後、カバー層を利用して保護層の第１領域を厚くすることにより、半導体基板の不純物イオンは保護層の第１領域に拡散し続けることができ、半導体基板の保護層の第１領域に対応する領域の欠陥をさらに低減することに有利である。その後、第２領域をエッチングして除去する際に、保護層の第１領域の少なくとも一部の厚みを残すことができ、テクスチャ化処理の際に、半導体基板の保護層の第２領域に対応する領域がテクスチャ面領域を形成し、保護層の第１領域は半導体基板の対応する領域がエッチングされないようにすることができ、その後、保護層の第１領域をエッチングして除去し、半導体基板の保護層の第１領域に対応する領域が平滑面領域を形成し、且つ半導体基板の平滑面領域の不純物イオンの濃度が低いため、半導体基板の欠陥密度が低い。

【0038】

本願の１つの実施形態では、前記中空領域は間隔をあけて開けられた複数の帯状開口を少なくとも含み、且つ帯状開口は互いに平行である。このときの前記中空領域は、主グリッドを製造し、副グリッド電極のない構造を形成することに用いることができる。

【0039】

１つの実施形態では、半導体基板の任意の一側に保護層を形成するステップは、半導体基板の任意の一側の全体に下地膜をコーティングするステップと、下地膜に対して拡散焼鈍処理を行うことにより、下地膜と半導体基板の一方側の面とが反応してイオンがドープされた保護層を形成し、半導体基板内の不純物を保護層に移動させるステップと、を含む。

【0040】

理解できるように、下地膜に対して拡散焼鈍処理を行うことにより、半導体基板内の不純物イオンが保護層に拡散するのを速くし、反応をより十分にすることができる。

【0041】

１つの実施形態では、保護層の第１領域を厚くするステップは、カバー層をマスクとし、第１領域の表面に表層膜をコーティングするステップと、表層膜に対して拡散焼鈍処理を行うことにより、第１領域の厚さを増加させるステップと、を含む。

【0042】

理解できるように、カバー層は表層膜のコーティング位置及び面積を制限することができ、特定の応用シナリオに応じて、異なる形状や構造を有するカバー層が使用される。本願の実施形態は、カバー層の形状や構造を具体的に制限しない。

【0043】

１つの実施形態では、カバー層は石英材料を含む。本願の実施形態は、カバー層が高温条件で溶解又は変形しない限り、これを具体的に制限しない。

【0044】

１つの実施形態では、下地膜及び表層膜は液体ソースフィルムである。他の実施形態では、下地膜及び表層膜は気相堆積によって形成されてもよい。

【0045】

１つの実施形態では、下地膜と表層膜はリン含有液体ソースフィルムであり、表層膜のリン濃度は下地膜のリン濃度よりも大きい。

【0046】

理解できるように、保護層は疎構造を有し、表層膜は下地膜からなる保護層に浸透し、半導体基板の表面と接触して反応することができ、また、表層膜のリン濃度は下地膜のリン濃度よりも大きく、表層膜内のリン元素が下地膜からなる保護層に拡散するのに有利であり、下地膜からなる保護層は半導体基板と反応し続けることができる。

【0047】

１つの実施形態では、表層膜の拡散焼鈍処理の時間は下地膜の拡散焼鈍処理の時間よりも長い。

【0048】

１つの実施形態では、表層膜の拡散焼鈍処理の温度は下地膜の拡散焼鈍処理の温度よりも高い。

【0049】

１つの実施形態では、保護層の第１領域をエッチングして除去するステップ、及び保護層の第２領域をエッチングして除去するステップの両方におけるパラメータについては、用いられるエッチング液はフッ化水素酸水溶液、塩酸水溶液及び水溶剤の混合物であり、フッ化水素酸水溶液の濃度は３５質量％～５０質量％、塩酸水溶液の濃度は３０質量％～５０質量％、フッ化水素酸水溶液の体積割合は１％～４％、塩酸水溶液の体積割合は１％～３％、エッチング時間は１００ｓ～３００ｓである。

【0050】

本願の１つ又は複数の実施形態では、半導体基板の少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を形成するステップは、半導体基板の一側に第１平滑面領域及び第１平滑面領域に隣接する第１テクスチャ面領域を形成するステップであって、第１平滑面領域の面積は第１テクスチャ面領域の面積以上であるステップ、及び／又は、半導体基板の他側に第２平滑面領域及び第２平滑面領域に隣接する第２テクスチャ面領域を形成するステップであって、第２平滑面領域の面積は第２テクスチャ面領域の面積以上であるステップを含む。以下では、半導体基板の一方側の面に第１平滑面領域及び第１テクスチャ面領域を形成し、且つ他方の側面に第２平滑面領域及び第２テクスチャ面領域を形成することを例として説明することにより、本願の半導体基板の処理方法を詳細に説明する。

【0051】

以下、図２～図１０を参照しながら半導体基板の処理過程を具体的に説明する。

【0052】

図２は、本願の実施形態の未処理の半導体基板１００を示している。

【0053】

半導体基板１００の材料は単結晶シリコンを含む。他の実施形態では、半導体基板の材料は、ゲルマニウム又はシリコンゲルマニウム等の他の半導体材料である。半導体基板の材料はさらに他の半導体材料であってもよい。

【0054】

本実施形態では、半導体基板１００の導電タイプはＮ型であり、半導体基板は太陽電池の製造に用いられる。

【0055】

図３を参照すると、半導体基板１００の一側に第１保護層を形成する。

【0056】

具体的には、半導体基板１００の一側の全体に第１下地膜をコーティングし、第１拡散焼鈍処理を行うことにより、第１下地膜と半導体基板の一側とが反応してイオンがドープされた第１保護層を形成するようにし、半導体基板内の不純物を第１保護層に移動させる。

【0057】

具体的には、第１下地膜は液体ソースフィルムである。１つの実施形態では、第１下地膜はリン含有液体ソースフィルムである。

【0058】

具体的には、第１拡散焼鈍処理は高温焼鈍処理の過程である。第１下地膜がコーティングされた半導体基板１００をオーブン又はホットステージに置いてベーク処理し、第１下地膜内のリンを半導体基板１００に十分に拡散させて、半導体基板１００内の不純物と反応させ、疎構造を有する第１保護層２１０を形成する。ベーク処理の温度は、６５０℃～９００℃、例えば、６５０℃、７００℃、８００℃、８５０℃又は９００℃であり、ベーク処理の時間は、１２０ｓ～１２００ｓ、例えば、１２０ｓ、１５０ｓ、２００ｓ、２５０ｓ、３００ｓ、３５０ｓ、４００ｓ、４５０ｓ、５００ｓ、６００ｓ、７００ｓ、８００ｓ、９００ｓ、９５０ｓ、１０００ｓ、１０５０ｓ、１１００ｓ、１１５０ｓ又は１２００ｓである。

【0059】

図４を参照すると、半導体基板１００の他側に第２保護層を形成する。

【0060】

具体的には、半導体基板１００の他側の全体に第２下地膜をコーティングし、第３拡散焼鈍処理を行うことにより、第２下地膜と半導体基板の他側と反応させてイオンがドープされた第２保護層を形成し、半導体基板内の不純物を第２保護層に移動させる。

【0061】

具体的には、第２下地膜は液体ソースフィルムであり、第１下地膜と同じ又は異なる。１つの実施形態では、第２下地膜と第１下地膜は同じである。

【0062】

具体的には、第３拡散焼鈍処理は高温焼鈍処理の過程である。理解できるように、第３拡散焼鈍処理のプロセス方法及び効果は第１拡散焼鈍処理と基本的に同様であり、ここで繰り返し説明しない。

【0063】

図５を参照すると、第１保護層２１０の半導体基板１００とは反対側の面にパターン化された第１カバー層を設置し、第１カバー層は複数の平行な帯状開口の第１中空領域を有し、第１保護層２１０は第１中空領域の底部に位置する第１領域３１０及び第１カバー層によって遮蔽される第２領域を含み、パターン化された第１カバー層を設置した後に、第１保護層２１０の第１領域３１０を厚くする。

【0064】

具体的には、図１１を参照すると、第１カバー層は第１カバー本体８１０及び第１中空領域８２０を含む。本実施形態では、第１中空領域８２０は第１カバー本体８１０に均一に分布する複数の帯状開口の中空構造である。他の実施形態では、第１中空領域８２０は他の形状を有してもよく、例えば、第１中空領域は第１カバー本体８１０に規則的に配列された網目状の中空構造であり、この場合、主グリッド及び副グリッドを含むグリッド電極構造の形成に適し、複数の主グリッドは互いに平行し、主グリッドと主グリッドは平行に設置され、主グリッドと副グリッドは垂直に設置され又は任意の角度で設置され、副グリッドの幅及び高さはそれぞれ主グリッドの幅及び高さよりも小さく、また、第１中空領域はさらに第１カバー本体８１０に不規則に配列された中空構造又は異なる形状を有する中空構造であってもよく、この場合、特殊なパターンを有するグリッド線の形成に適する。第１中空領域８２０の形状及びレイアウトは、最終的に形成された太陽電池のグリッド線の形状及びレイアウトに一致し、どのような中空構造を有するカバー層を用いるかについては、ここで限定されない。

【0065】

具体的には、第１領域３１０の表面に第１表層膜をコーティングし、第２拡散焼鈍処理を行うことによって、第１表層膜を第１保護層２１０の一部にすることにより、第１領域３１０の厚さを増加させる。第１表層膜と第１下地膜の成分は同じである。なお、第１表層膜のリン濃度は第１下地膜のリン濃度よりも大きく、第１表層膜のリンが第１保護層２１０を十分に透過して半導体基板１００内の不純物と反応することに有利である。

【0066】

上記実施形態では、第１保護層２１０が疎構造であるため、第１表層膜は第１保護層２１０の第１領域３１０を通って半導体基板１００の表面に直接浸透し、且つ半導体基板１００に拡散し、半導体基板１００内の不純物と反応することができ、また、第１保護層２１０の第１領域３１０の内部のリンは依然としてゲッタリング反応に参加し、高濃度の第１表層膜を提供し、第１保護層２１０の第１領域３１０にリンを補うことができ、それにより、第１保護層２１０の第１領域３１０は半導体基板１００内の不純物と反応し続けることができ、最終的に、第１保護層２１０の第１領域３１０の厚さを増加させる。理解できるように、第１表層膜の一部は第１保護層２１０の第２領域に浸透できるが、該領域に浸透した第１表層膜の量が非常に少なく、第１保護層２１０の第１領域３１０に比べて無視できる。

【0067】

具体的には、第２拡散焼鈍処理は高温焼鈍処理の過程である。第２拡散焼鈍処理のプロセス方法は第１拡散焼鈍処理と同様であり、温度及び時間が異なるだけである。第２拡散焼鈍処理の温度は第１拡散焼鈍処理の温度よりも高く、第２拡散焼鈍処理の時間は第１拡散焼鈍処理の時間よりも長く、第１表層膜のリンが第１保護層２１０を十分に透過して半導体基板１００内の不純物と反応することに有利であり、且つ、第１表層膜のリン及び第１保護層２１０内のリンと半導体基板内の不純物との反応活性を向上させることができる。

【0068】

１つの実施形態では、第１カバー層は石英材料である。石英材料の第１カバー層のコストが低く、洗浄後に再利用でき、また、第２拡散焼鈍処理の過程で緩衝の役割を果たして、半導体基板１００を保護し、シリコンウェーハの破損リスクを軽減することができる。

【0069】

具体的には、第１保護層を形成した後に、第１保護層の半導体基板１００とは反対側の面に第１カバー層を設置する。その後の第２拡散焼鈍処理の過程で、第１カバー層が存在するため、半導体基板１００を保護することができる。

【0070】

図６を参照すると、第２保護層２２０の半導体基板１００とは反対側の面にパターン化された第２カバー層を設置し、第２カバー層は第２中空領域を有し、第２保護層２２０は、第２中空領域の底部に位置する第３領域３２０及び第２カバー層によって遮蔽された第４領域を含み、パターン化された第２カバー層を設置した後に、第２保護層２２０の第３領域３２０を厚くする。

【0071】

具体的には、特定の応用シナリオに応じて、第２カバー層は第１カバー層と同じ又は異なる。第２カバー層の第２中空領域の形状及びレイアウトは最終的に形成された太陽電池のグリッド線の形状及びレイアウトに一致する。

【0072】

具体的には、第３領域３２０の表面に第２表層膜をコーティングし、第４拡散焼鈍処理を行うことによって、第２表層膜を第２保護層の一部にすることにより、厚さを増加させて第３領域３２０を形成する。第２表層膜と第２下地膜の成分は同じである。なお、第２表層膜のリン濃度は第２下地膜のリン濃度よりも大きく、第２表層膜のリンが第２保護層２２０を十分に透過して半導体基板１００内の不純物と反応することに有利である。

【0073】

上記実施形態では、第２保護層２２０が疎構造であるため、第２表層膜は第２保護層２２０の第３領域３２０を通って半導体基板１００の表面に直接浸透し、且つ半導体基板１００に拡散し、半導体基板１００内の不純物と反応することができ、また、第２保護層２２０の第３領域３２０の内部のリンは依然としてゲッタリング反応に参加し、高濃度の第２表層膜を提供し、第２保護層２２０の第３領域３２０にリンを補うことができ、それにより、第２保護層２２０の第３領域３２０は半導体基板１００内の不純物と反応し続けることができ、最終的に、第２保護層２２０の第３領域３２０の厚さを増加させる。理解できるように、第２表層膜の一部は第２保護層２２０の第４領域に浸透できるが、該領域に浸透した第２表層膜の量が非常に少なく、第２保護層２２０の第３領域３２０に比べて無視できる。

【0074】

具体的には、第４拡散焼鈍処理は高温焼鈍処理の過程である。第４拡散焼鈍処理のプロセス方法は第３拡散焼鈍処理と同様であり、温度及び時間が異なるだけである。第４拡散焼鈍処理の温度は第３拡散焼鈍処理の温度よりも高く、第４拡散焼鈍処理の時間は第３拡散焼鈍処理の時間よりも長く、第２表層膜のリンが第２保護層２２０を十分に透過して半導体基板１００内の不純物と反応することに有利であり、且つ、第２表層膜のリン及び第２保護層２２０内のリンと半導体基板内の不純物との反応活性を向上させることができる。

【0075】

１つの実施形態では、第２カバー層は石英材料である。石英材料の第２カバー層のコストが低く、洗浄後に再利用でき、また、第４拡散焼鈍の過程で緩衝の役割を果たして、半導体基板１００を保護し、シリコンウェーハの破損リスクを軽減することができる。

【0076】

本実施形態では、第２拡散焼鈍処理の後に、第２保護層の表面に第２カバー層を設置し、第４拡散焼鈍処理を行う過程で、第２カバー層は除去されず、緩衝の役割を果たし続け、半導体層基板１００を保護し、シリコンウェーハの破損リスクを軽減することができる。

【0077】

図７を参照すると、第１保護層２１０の第１領域３１０を厚くした後に、第１カバー層を除去し、第１カバー層を除去した後に、第１保護層２１０の第１領域３１０を保護として第１保護層２１０の第２領域をエッチングして除去する。

【0078】

具体的には、第１保護層２１０の第２領域をエッチングして除去するためのパラメータについては、用いられるエッチング液はフッ化水素酸水溶液、塩酸水溶液及び水溶剤の混合物であり、フッ化水素酸水溶液の濃度は３５質量％～５０質量％、塩酸水溶液の濃度は３０質量％～５０質量％、フッ化水素酸水溶液の体積割合は１％～４％、塩酸水溶液の体積割合は１％～３％、エッチング時間は１００ｓ～３００ｓである。例えば、第１保護層２１０の第２領域をエッチングして除去するためのパラメータについては、エッチング液は４８％のフッ化水素酸水溶液と３７％の塩酸水溶液であり、フッ化水素酸水溶液の体積割合は３％、塩酸水溶液の体積割合は２％、エッチング時間は１５０ｓである。

【0079】

図８を参照すると、第２保護層２２０の第３領域３２０を厚くした後に、第２カバー層を除去し、第２カバー層を除去した後に、第２保護層２２０の第３領域３２０を保護として第２保護層２２０の第４領域を除去する。

【0080】

具体的に、第２保護層２２０の第４領域をエッチングして除去し、第２保護層２２０の第４領域をエッチングして除去するためのパラメータは上記第１保護層２１０の第２領域をエッチングして除去するためのパラメータと同様であり、ここで繰り返し説明しない。

【0081】

本実施形態では、半導体基板１００の第１保護層２１０の第２領域をエッチングして除去した後に半導体基板１００の第２保護層２２０の第４領域をエッチングして除去する。別の実施形態では、半導体基板１００の第２保護層２２０の第４領域をエッチングして除去した後に半導体基板１００の第１保護層２１０の第２領域をエッチングして除去する。さらに別の実施形態では、半導体基板１００の第１保護層２１０の第２領域と半導体基板１００の第２保護層２２０の第４領域を同時にエッチングして除去する。

【0082】

図９を参照すると、第１領域３１０から露出された半導体基板１００に対してテクスチャ化処理を行い、半導体基板１００の第１テクスチャ面領域１１１を形成し、第３領域３２０から露出された半導体基板１００に対してテクスチャ化処理を行い、半導体基板１００の第２テクスチャ面領域１２１を形成する。１つの実施形態では、まず第１領域３１０から露出された半導体基板１００に対してテクスチャ化処理を行い、半導体基板１００の第１テクスチャ面領域１１１を形成し、次に第３領域３２０から露出された半導体基板１００に対してテクスチャ化処理を行い、半導体基板１００の第２テクスチャ面領域１２１を形成する。別の実施形態では、まず第３領域３２０から露出された半導体基板１００に対してテクスチャ化処理を行い、半導体基板１００の第２テクスチャ面領域１２１を形成し、次に第１領域３１０から露出された半導体基板１００に対してテクスチャ化処理を行い、半導体基板１００の第１テクスチャ面領域１１１を形成する。さらに別の実施形態では、第１領域３１０から露出された半導体基板１００に対してテクスチャ化処理を行い、半導体基板１００の第１テクスチャ面領域１１１を形成するステップと、第３領域３２０から露出された半導体基板１００に対してテクスチャ化処理を行い、半導体基板１００の第２テクスチャ面領域１２１を形成するステップと、を同時に行う。

【0083】

具体的には、テクスチャ化処理はテクスチャ化剤による処理を含む。１つの実施形態では、テクスチャ化剤は２％～５％の水酸化カリウム水溶液、例えば、テクスチャ化剤は、２％の水酸化カリウム水溶液、３％の水酸化カリウム水溶液、４％の水酸化カリウム水溶液又は５％の水酸化カリウム水溶液であり、テクスチャ化処理の時間は、１５０ｓ～３００ｓ、例えば、１５０ｓ、１８０ｓ、２００、２５０ｓ、２８０ｓ又は３００ｓであり、温度は、６０℃～７０℃、例えば、６０℃、６２℃、６５℃、６７℃又は７０℃である。

【0084】

図１０を参照すると、第１領域３１０をエッチングして除去し、半導体基板１００の第１平滑面領域１１２を形成し、第３領域３２０をエッチングして除去し、半導体基板１００の第２平滑面領域１２２を形成する。１つの実施形態では、第１領域３１０をエッチングして除去し、半導体基板１００の第１平滑面領域１１２を形成した後に、第３領域３２０をエッチングして除去し、半導体基板１００の第２平滑面領域１２２を形成する。別の実施形態では、第３領域３２０をエッチングして除去し、半導体基板１００の第２平滑面領域１２２を形成した後に、第１領域３１０をエッチングして除去し、半導体基板１００の第１平滑面領域１１２を形成する。さらに別の実施形態では、第１領域３１０をエッチングして除去し、半導体基板１００の第１平滑面領域１１２を形成するステップ、及び第３領域３２０をエッチングして除去し、半導体基板１００の第２平滑面領域１２２を形成するステップを同時に行う。

【0085】

具体的には、第１領域３１０及び第３領域３２０をエッチングして除去する。第１領域３１０及び第３領域３２０をエッチングして除去するためのパラメータは、第１保護層２１０の第２領域をエッチングして除去するためのパラメータ及び第２保護層２２０の第４領域をエッチングして除去するためのパラメータと同様であり、ここで繰り返し説明しない。

【0086】

本願の他の実施形態では、半導体基板１００の一側を処理し、第１平滑面領域１１２及び第１平滑面領域１１２に隣接する第１テクスチャ面領域１１１を形成した後に、半導体基板１００の他側を処理し、第２平滑面領域１２２及び第２平滑面領域１２２に隣接する第２テクスチャ面領域１２１を形成する。

【0087】

具体的には、半導体基板１００の一側に第１保護層２１０の第１領域３１０及び第２領域を形成し、第１保護層２１０の第１領域３１０を保護として、第１保護層２１０の第２領域をエッチングして除去し、第１保護層２１０の第１領域３１０から露出された半導体基板１００に対してテクスチャ化処理を行い、第１テクスチャ面領域１１１を形成し、第１保護層２１０の第１領域３１０をエッチングして除去し、第１平滑面領域１１２を形成する。その後、半導体基板１００の他側に第２保護層２２０の第３領域３２０及び第４領域を形成し、第２保護層２２０の第３領域３２０を保護として、第２保護層２２０の第４領域をエッチングして除去し、第２保護層２２０の第３領域３２０から露出された半導体基板１００に対してテクスチャ化処理を行い、第２テクスチャ面領域１２１を形成し、第２保護層２２０の第３領域３２０をエッチングして除去し、第２平滑面領域１２２を形成する。

【0088】

本願の１つ又は複数の実施形態は、少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を有し、平滑面領域の面積がテクスチャ面領域の面積以上である半導体基板をさらに提供する。

【0089】

図１０を参照すると、１つの実施形態では、半導体基板１００の一側は第１平滑面領域１１２及び第１平滑面領域１１２に隣接する第１テクスチャ面領域１１１を有し、及び／又は、半導体基板１００の他側は第２平滑面領域１２２及び第２平滑面領域１２２に隣接する第２テクスチャ面領域１２１を有する。

【0090】

理解できるように、上記実施形態における半導体基板１００は上記半導体基板の処理方法で製造され、同様な有益な効果を有し、ここで繰り返し説明しない。

【0091】

１つの実施形態では、第１平滑面領域１１２の面積は第１テクスチャ面領域１１１の面積以上であり、例えば、第１平滑面領域１１２の面積と第１テクスチャ面領域１１１の面積との比は１：１～１．２：１であり、例えば、第１平滑面領域１１２の面積と第１テクスチャ面領域１１１の面積との比は１：１、１．０５：１、１．１：１、１．１５：１又は１．２：１であり、及び／又は、第２平滑面領域１２２の面積は第２テクスチャ面領域１２１の面積以上であり、例えば、第２平滑面領域１２２の面積と第２テクスチャ面領域１２１の面積との比は１：１～１．２：１であり、例えば、第２平滑面領域１２２の面積と第２テクスチャ面領域１２１の面積との比は１：１、１．０５：１、１．１：１、１．１５：１又は１．２：１である。

【0092】

理解できるように、太陽電池において、第１平滑面領域１１２又は第２平滑面領域１２２は透明導電性膜及びグリッド線に対応し、第１平滑面領域１１２の面積又は第２平滑面領域１２２の面積を増加させることにより、上記各機能層は十分に接触することができ、太陽電池の直列抵抗の低減、電流の増大、不要な電力損失の低減、太陽電池の光電変換性能の向上に有利である。また、第１平滑面領域１１２及び第２平滑面領域１２２はいずれも平坦な表面を有し、該領域での他の材料層の均一な堆積に有利であり、且つ、第１平滑面領域１１２及び第２平滑面領域１２２の内部の不純物イオンの濃度が低く、光生成キャリアが半導体基板で欠陥に捕獲される確率を低減させ、さらに光電変換効率を向上させることに有利である。

【0093】

本願の１つ又は複数の実施形態は、半導体基板を提供するステップと、半導体基板の少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を有させるように、上記半導体基板の処理方法で半導体基板を処理するステップと、半導体基板の平滑面領域及びテクスチャ面領域を有する側に、平滑面領域のみに位置する透明導電性膜を形成するステップと、透明導電性膜の半導体基板とは反対側の少なくとも一部の領域にグリッド線を形成するステップと、を含む太陽電池の製造方法をさらに提供する。

【0094】

具体的には、透明導電性膜は平滑面領域に対向して設置され、つまり、テクスチャ面領域における透明導電性膜の正投影の面積が０である。

【0095】

１つの実施形態では、太陽電池の製造方法は、透明導電性膜を形成する前に、半導体基板の平滑面領域及びテクスチャ面領域を有する側に、半導体基板と透明導電性膜との間に位置するドーピング半導体層を形成するステップをさらに含む。

【0096】

１つの実施形態では、ドーピング半導体層を形成する前に、半導体基板の平滑面領域及びテクスチャ面領域を有する側に、半導体基板とドーピング半導体層との間に位置する真性半導体層を形成する。

【0097】

本願に係る太陽電池では、透明導電性膜及びグリッド線はいずれも平滑面領域のみに位置し、平滑面領域の表面が滑らかであるため、平滑面領域での透明導電性膜、グリッド線の均一な堆積に有利であり、平坦的平滑面領域は、透明導電性膜、グリッド線の間の十分な接触、直列抵抗の低減に有利であり、テクスチャ面領域は優れた光トラッピング効果を提供することができる。本願に係る太陽電池は、光トラッピング効果及び低直列抵抗を両立させることができ、太陽電池の光電変換効率の向上に有利である。

【0098】

理解できるように、半導体基板の任意の一方側の面のみに平滑面領域及びテクスチャ面領域を形成し、さらに太陽電池を製造してもよいし、半導体基板の両側の面に平滑面領域及びテクスチャ面領域を形成し、さらに太陽電池を製造してもよい。以下では、半導体基板の両側に太陽電池を同時に形成することを例にして、本願の太陽電池の製造方法を詳細に説明する。

【0099】

以下、図１２～図１９を参照しながら太陽電池の製造過程を具体的に説明する。

【0100】

図１２及び図１３を参照すると、半導体基板１０１の第１平滑面領域及び第１テクスチャ面領域を有する側に第１真性半導体層４１０を形成し、半導体基板１０１の第２平滑面領域及び第２テクスチャ面領域を有する側に第２真性半導体層４２０を形成する。例えば、第１真性半導体層４１０及び第２真性半導体層４２０はアモルファスシリコン又は微結晶シリコンを含み、パッシベーションの役割を果たす。

【0101】

理解できるように、第１平滑面領域が平坦な表面を有するため、第１真性半導体層４１０は第１平滑面領域で均一に堆積することができ、それにより、第１真性半導体層４１０の均一性が向上し、さらにパッシベーションの効果が向上し、最終的に太陽電池の光電変換効率を向上させる目的が達成される。

【0102】

図１４及び図１５を参照すると、第１真性半導体層４１０の半導体基板１０１とは反対側に第１ドーピング半導体層５１０を形成し、第２真性半導体層４２０の半導体基板１０１とは反対側に第２ドーピング半導体層５２０を形成する。例えば、第１ドーピング半導体層５１０はＮ型ドープアモルファスシリコン又はＮ型ドープ微結晶シリコンであり、第２ドーピング半導体層５２０はＰ型ドープアモルファスシリコン又はＰ型ドープ微結晶シリコンであり、またその逆でもよい。

【0103】

図１６及び図１７を参照すると、第１ドーピング半導体層５１０の第１平滑面領域とは反対側の一部の領域に、第１平滑面領域のみに位置する第１透明導電性膜６１０を形成し、第２ドーピング半導体層５２０の第２平滑面領域とは反対側の一部の領域に、第２平滑面領域のみに位置する第２透明導電性膜６２０を形成する。例えば、第１透明導電性膜６１０及び第２透明導電性膜６２０はインジウムドープ酸化スズである。

【0104】

具体的には、第１透明導電性膜６１０は第１平滑面領域に対向して設置され、第１テクスチャ面領域における第１透明導電性膜６１０の正投影の面積が０である。第２透明導電性膜６２０は第２平滑面領域に対向して設置され、第２テクスチャ面領域における第２透明導電性膜６２０の正投影の面積が０である。

【0105】

図１８及び図１９を参照すると、第１透明導電性膜６１０の第１ドーピング半導体層５１０とは反対側に第１グリッド線７１０を形成し、第２透明導電性膜６２０の第２ドーピング半導体層５２０とは反対側に第２グリッド線７２０を形成する。例示的に、第１グリッド線７１０及び第２グリッド線７２０は銀である。

【0106】

他の実施形態では、太陽電池の製造方法は、半導体基板１０１の第１平滑面領域１１２及び第１テクスチャ面領域１１１を有する側に、第１真性半導体層４１０、第１ドーピング半導体層５１０、第１透明導電性膜６１０及び第１グリッド線７１０を順に形成した後に、半導体基板１０１の第２平滑面領域１２２及び第２テクスチャ面領域１２１を有する側に、第２真性半導体層４２０、第２ドーピング半導体層５２０、第２透明導電性膜６２０及び第２グリッド線７２０を順に形成するステップを含む。

【0107】

具体的には、本実施形態における太陽電池の製造方法は、上記実施形態における太陽電池の製造方法と、半導体基板１０１の両側に各機能層を形成する順序が異なるだけで、他のパラメータが同じであり、ここで繰り返し説明しない。

【0108】

本願の１つ又は複数の実施形態は、少なくとも片面に平滑面領域及び平滑面領域に隣接するテクスチャ面領域を有し、平滑面領域の面積はテクスチャ面領域の面積以上である半導体基板と、半導体基板の平滑面領域及びテクスチャ面領域を有する側に位置し、且つ平滑面領域のみに位置する透明導電性膜と、透明導電性膜の半導体基板とは反対側の少なくとも一部の領域に位置し、且つ透明導電性膜のみに位置するグリッド線と、を含む太陽電池をさらに提供する。

【0109】

１つの実施形態では、半導体基板は、半導体基板の一側に位置する第１平滑面領域及び第１平滑面領域に隣接する第１テクスチャ面領域、及び／又は、半導体基板の他側に位置する第２平滑面領域及び第２平滑面領域に隣接する第２テクスチャ面領域と、半導体基板と透明導電性膜との間に位置するドーピング半導体層と、を含む。選択的に、太陽電池は、半導体基板とドーピング半導体層との間に位置する真性半導体層をさらに含む。上記構造は光生成キャリアを生成するための重要な構造となる。

【0110】

本願の１つの具体的な例では、太陽電池は、第１真性半導体層及び第２真性半導体層であって、第１真性半導体層は、第１ドーピング半導体層と半導体基板の第１平滑面領域及び第１テクスチャ面領域を有する側との間に位置し、第２真性半導体層は、第２ドーピング半導体層と半導体基板の第２平滑面領域及び第２テクスチャ面領域を有する側との間に位置する第１真性半導体層及び第２真性半導体層と、第１ドーピング半導体層及び第２ドーピング半導体層であって、第１ドーピング半導体層は第１真性半導体層の半導体基板とは反対側に位置し、第２ドーピング半導体層は第２真性半導体層の半導体基板とは反対側に位置する第１ドーピング半導体層及び第２ドーピング半導体層と、第１透明導電性膜及び第２透明導電性膜であって、第１透明導電性膜は第１ドーピング半導体層の第１真性半導体層とは反対側に位置し、且つ第１透明導電性膜が第１平滑面領域のみに位置し、第２透明導電性膜は第２ドーピング半導体層の第２真性半導体層とは反対側に位置し、且つ第２透明導電性膜が第２平滑面領域のみに位置する第１透明導電性膜及び第２透明導電性膜と、第１グリッド線及び第２グリッド線であって、第１グリッド線は第１透明導電性膜の第１ドーピング半導体層とは反対側に位置し、第１グリッド線が第１平滑面領域のみに位置し、且つ第１グリッド線の面積が第１透明導電性膜の面積以下であり、第２グリッド線は第２透明導電性膜の第２ドーピング半導体層とは反対側に位置し、第２グリッド線が第２平滑面領域のみに位置し、且つ第２グリッド線の面積が第２透明導電性膜の面積以下である第１グリッド線及び第２グリッド線と、を含む。

【0111】

理解できるように、上記実施形態の太陽電池は上記実施形態で得られた半導体基板を含み、従って、上記半導体基板と同様な有益な効果を実現することができ、ここで繰り返し説明しない。

【0112】

以下では、具体的な実施形態の試験例及び比較例を参照しながら本願の太陽電池を説明する。

【0113】

試験例：
半導体基板を提供し、半導体基板の材料は単結晶シリコンであり、厚さが１００μｍ～１８０μｍであり、半導体基板の一側は第１平滑面領域及び第１平滑面領域に隣接する第１テクスチャ面領域を有し、半導体基板の他側は第２平滑面領域及び第２平滑面領域に隣接する第２テクスチャ面領域を有した。半導体基板の第１平滑面領域及び第１テクスチャ面領域を有する側に第１真性半導体層を形成し、第１真性半導体層の材料はアモルファスシリコンであり、厚さが５ｎｍ～１０ｎｍであり、半導体基板の第２平滑面領域及び第２テクスチャ面領域を有する側に第２真性半導体層を形成し、第２真性半導体層の材料はアモルファスシリコンであり、厚さが５ｎｍ～１０ｎｍであった。第１真性半導体層に第１ドーピング半導体層を形成し、第１ドーピング半導体層の材料はＮ型ドープアモルファスシリコンであり、厚さが５ｎｍ～１５ｎｍであり、第２真性半導体層に第２ドーピング半導体層を形成し、第２ドーピング半導体層の材料はＰ型ドープアモルファスシリコンであり、厚さが５ｎｍ～１５ｎｍであった。第１ドーピング半導体層に第１透明導電性膜を形成し、第１透明導電性膜の材料はＩＴＯであり、厚さが８０ｎｍ～１００ｎｍであり、第１透明導電性膜は第１平滑面領域に対向して設置され、且つ第１テクスチャ面領域における正投影の面積が０であり、第２ドーピング半導体層に第２透明導電性膜を形成し、第２透明導電性膜の材料はＩＴＯであり、厚さが８０ｎｍ～１００ｎｍであり、第２透明導電性膜は第２平滑面領域に対向して設置され、且つ第２テクスチャ面領域における正投影の面積が０であった。第１透明導電性膜に銀ペーストを堆積して第１グリッド線を形成し、厚さが１０μｍ～２０μｍであり、第２透明導電性膜に銀ペーストを堆積して第２グリッド線を形成し、厚さが１０μｍ～２０μｍであった。

【0114】

比較例：
半導体基板の両側の面がいずれもテクスチャ面である以外、本比較例の他の製造方法及びパラメータは試験例と同様である。

【0115】

上記試験例及び比較例で製造された太陽電池に対して光電変換性能の転化試験を行い、表１のデータを得た。

【表1】

【0116】

ここで、Ｉ_ＳＣ：短絡電流、Ｕ_ＯＣ：開回路電圧、ＦＦ：曲線因子、Ｅ_ｔａ：光電変換効率、Ｒ_ｓｅｒ：直列抵抗、Ｒ_{ｓｈｕｎｔ}：並列抵抗。

【0117】

表１のデータから、比較例における従来の両面テクスチャ面を有する半導体基板を使用した太陽電池に比べて、試験例における太陽電池の曲線因子は０．８４％高く、短絡電流は５ｍＡ増加し、開回路電圧は１ｍＶ増加し、直列抵抗は０．５６ｍΩ減少し、光電変換効率は０．２６０４％増加することが分かった。

【0118】

これから明らかなように、試験例では、表面が平滑面領域及びテクスチャ面領域を有する半導体基板が使用され、第１グリッド線及び第１透明導電性膜が第１平滑面領域に対向して設置され、且つ第１テクスチャ面領域を被覆しないように設計され、第２グリッド線及び第２透明導電性膜が第２平滑面領域に対向して設置され、且つ第２テクスチャ面領域を被覆しないように設計されることにより、各機能層の堆積はより均一になり、直列抵抗の低減及び開回路電圧の増加に有利であり、また、研磨領域（平滑面領域）と金属化電極との接触抵抗がより低くなり、直列抵抗（Ｒ_ｓｅｒ）も大幅に低減され、さらに、第１グリッド線及び第２グリッド線による光生成キャリアの取り出し効率の向上に有利であり、テクスチャ面領域の面積が小さくなっても、短絡電流は依然として増加でき、最終的に太陽電池の光電変換効率を改善し、電池効率を向上させることができる。

【0119】

明らかに、上記の試験例は、単に明確に説明するための例示にすぎず、実施形態を限定するものではない。当業者にとっては、上述した説明に基づいて、他の様々な形態の変化又は変更を行うことができる。ここでは、すべての実施形態を網羅する必要はなく、また、網羅することもできない。そして、このようにして導出された自明な変化又は変更も、本発明の保護範囲内にある。

【符号の説明】

【0120】

１００ 半導体基板
１０１ 半導体基板
２１０ 第１保護層
２２０ 第２保護層
３１０ 第１領域
３２０ 第３領域
１１１ 第１テクスチャ面領域
１１２ 第１平滑面領域
１２１ 第２テクスチャ面領域
１２２ 第２平滑面領域
４１０ 第１真性半導体層
４２０ 第２真性半導体層
５１０ 第１ドーピング半導体層
５２０ 第２ドーピング半導体層
６１０ 第１透明導電性膜
６２０ 第２透明導電性膜
７１０ 第１グリッド線
７２０ 第２グリッド線
８１０ 第１カバー本体
８２０ 第１中空領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【国際調査報告】