專利名稱：形成p型擴散層的組合物和方法及制備光伏電池的方法
形成P型擴散層的組合物和方法，及制備光伏電池的方法本發(fā)明涉及一種用于形成光伏電池的P型擴散層的組合物，一種用于形成P型擴散層的方法，和一種用于制備光伏電池的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于形成P型擴散層的技術(shù)，其能夠減小用作半導體基板的硅基板的內(nèi)應(yīng)力，從而可以抑制對晶體晶粒間界的損害，并且可以抑制晶體缺陷的增加和翹曲。以下描述硅光伏電池的相關(guān)技術(shù)程序。首先，為了通過促進光學限制效應(yīng)(confinement effect)來實現(xiàn)高效率，制備其上形成有紋理結(jié)構(gòu)的P型硅基板，并且隨后將該P型硅基板在三氯氧化磷(POCl3)、氮氣和氧氣的混合氣體氣氛下，在800至900°C的溫度進行處理幾十分鐘，從而均勻形成η型擴散層。根據(jù)此相關(guān)技術(shù)方法，由于磷的擴散使用混合氣體進行，因此η型擴散層不僅形成在該表面上，而且形成在側(cè)面和后表面上。由于這些原因，需要側(cè)面蝕刻工藝來移除在側(cè)面上的 η型擴散層。此外，需要將后表面的η型擴散層轉(zhuǎn)變成P+型擴散層，因此，將鋁膏涂敷到后表面的η型擴散層上，然后燒結(jié)，以實現(xiàn)η型擴散層至P+型擴散層的轉(zhuǎn)變并且同時還形成歐姆觸接觸。然而，鋁膏具有低的電導率，因此通常必須在燒結(jié)以后在整個后表面上形成約10 至20 μ m的厚鋁層，以減小薄膜電阻。此外，鋁的熱膨脹系數(shù)與硅的熱膨脹系數(shù)顯著不同， 因此這種差別導致在燒結(jié)和冷卻工藝中在硅基板中產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力，這促進了對晶體晶粒間界的損害，晶體缺陷的增加，以及翹曲。為了解決此問題，存在通過減少要涂布的膏狀組合物的量來降低后表面電極的厚度的方法。然而，當減少膏狀組合物的涂布量時，從P型硅基板的表面擴散到內(nèi)部部分的鋁的量不足。結(jié)果，沒有得到期望的BSF(背面電場(Back surface Field))效應(yīng)(其中產(chǎn)生的載流子的收集效率歸因于P+型層的存在而增大的效應(yīng))，從而導致光伏電池性質(zhì)降低的問題。由于這些原因，例如，已經(jīng)提出了一種包含鋁粉末、有機媒介物和無機化合物粉末的膏狀組合物，所述無機化合物粉末的熱膨脹系數(shù)低于鋁的熱膨脹系數(shù)，并且其熔融溫度、 軟化溫度和分解溫度中的至少一項低于鋁的熔融溫度(例如，參見專利文獻1)。[現(xiàn)有技術(shù)文獻][專利文獻][專利文獻1]日本專利申請公開(JP-A)2003-223813 [發(fā)明內(nèi)容][本發(fā)明要解決的問題]然而，當使用在專利文獻1中所述的膏狀組合物時，在一些情況下不能適當?shù)匾种苹宓穆N曲。
本發(fā)明是考慮到由背景技術(shù)提出的以上問題而進行的，并且本發(fā)明的目的是提供一種用于形成P型擴散層的組合物，該組合物在使用硅基板制備光伏電池的工藝過程中能夠形成P型擴散層，而不引起硅基板中的內(nèi)應(yīng)力和基板的翹曲；一種用于形成P型擴散層的方法；和一種用于制備光伏電池的方法。[用于解決問題的手段]上述問題通過下列手段解決。<1> 一種用于形成ρ型擴散層的組合物，所述組合物包含含受體元素的玻璃粉末和分散介質(zhì)。<2>根據(jù)<1>所述的用于形成ρ型擴散層的組合物，其中所述受體元素是選自硼 (B)、鋁(Al)和鎵(Ga)中的至少一種受體元素。<3>根據(jù)<1>或<2>所述的用于形成ρ型擴散層的組合物，其中所述含受體元素的玻璃粉末含有選自化03，Al2O3和Gei2O3中的至少一種含受體元素的材料，和選自SiO2, K2O, Na2O, Li2O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V2O5，SnO, ZrO2 和 MoO3 中的至少一種玻璃組分材料。<4> 一種用于形成ρ型擴散層的方法，所述方法包括在半導體基板上涂敷根據(jù)<1>至<3>中任一項所述的用于形成ρ型擴散層的組合物；和進行熱擴散處理。<5> 一種用于制備光伏電池的方法，所述方法包括在半導體基板上涂敷根據(jù)<1>至<3>中任一項所述的用于形成ρ型擴散層的組合物；對所述基板進行熱擴散處理以形成ρ型擴散層；和在所述ρ型擴散層上形成電極。[發(fā)明效果]本發(fā)明使得在使用硅基板制備光伏電池的工藝過程中能夠形成ρ型擴散層，而不引起硅基板中的內(nèi)應(yīng)力和基板的翹曲。首先，將描述根據(jù)本發(fā)明的用于形成ρ型擴散層的組合物，然后將描述使用所述用于形成P型擴散層的組合物以形成P型擴散層的方法和制備光伏電池的方法。在本說明書中，術(shù)語“方法”不僅是指獨立方法，而且是指不能與其它方法清楚區(qū)別的方法，只要通過所述方法實現(xiàn)目的即可。另外，在本說明書中，“...至...”表示包括在此表述中所描述的值的最小值和最大值中的每一個的范圍。根據(jù)本發(fā)明的用于形成ρ型擴散層的組合物至少包含含受體元素的玻璃粉末(以下，通常簡稱為“玻璃粉末”)和分散介質(zhì)，并且考慮到可涂布性等，根據(jù)需要還可以含有其它添加劑。如本文中所使用的，術(shù)語“用于形成ρ型擴散層的組合物”是指這樣的一種材料 該材料含有含受體元素的玻璃粉末并且能夠在將該材料涂敷到硅基板上以后通過受體元素的熱擴散形成P型擴散層。用于形成P型擴散層的包含含受體元素的玻璃粉末的組合物的使用(其中所述受體元素被包含在玻璃粉末中)確保了將形成P+型擴散層的工藝與形成歐姆接觸的工藝分開，從而拓展了對用于形成歐姆接觸的電極材料的選擇，并且還拓展了對電極結(jié)構(gòu)的選擇。例如，當將低電阻材料如Ag用于電極時，可以得到具有薄的膜厚度和低的電阻的電極。此外，不需要在整個表面上形成電極，因此可以部分地形成電極，例如梳狀電極。如上所述，歸因于形成薄的電極或部分電極如梳狀電極，可以在抑制硅基板中的內(nèi)應(yīng)力和基板翹曲的同時形成P型擴散層。因此，當使用根據(jù)本發(fā)明的用于形成ρ型擴散層的組合物時，抑制了在常規(guī)廣泛使用的方法中出現(xiàn)的硅基板中的內(nèi)應(yīng)力和基板翹曲，所述常規(guī)廣泛使用的方法即為這樣的方法其中將鋁膏涂敷到η型擴散層上，然后燒結(jié)以將η型擴散層轉(zhuǎn)變成P+型擴散層，同時還形成歐姆接觸。此外，由于玻璃粉末中包含的受體元素甚至在燒結(jié)過程中也幾乎不揮發(fā)，因此抑制了 P型擴散層歸因于受體元素揮發(fā)而在除所需區(qū)域以外的區(qū)域中的形成。下面將更詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的含受體元素的玻璃粉末。如在本文中使用的，術(shù)語“受體元素，，是指能夠通過將其在硅基板上摻雜而形成P 型擴散層的元素。作為受體元素，可以使用周期表的第XIII族元素。受體元素的實例包括 B (硼)、鋁(Al)和鎵(Ga)0用于將受體元素引入到玻璃粉末中的含受體元素的材料的實例包括B2O3，Al2O3和 Gei203。優(yōu)選使用選自B2O3, Al2O3和GEI2O3中的至少一種。此外，必要時，可以通過調(diào)節(jié)組分比來控制含受體元素的玻璃粉末的熔融溫度，軟化點，玻璃化點，化學耐久性等。此外，玻璃粉末優(yōu)選含有以下所述玻璃組分材料。玻璃組分材料的實例包括SiO2, K2O, Na2O, Li2O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO，V2O5，SnO，ZrO2, WO3, MoO3, MnO，La2O3, Nb2O5，Ta2O5, Y2O3, TiO2, GeO2, TeO2 和 Lu2O3。優(yōu)選使用選自下列各項中的至少一項:Si02, K2O, Na2O, Li2O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V2O5, SnO，ZrO2 禾口 MoO3。含受體元素的玻璃粉末的具體實例包括同時包含含受體元素的材料和玻璃組分材料的那些，諸如，例如，包含B2O3作為受體元素的化03系玻璃，例如B2O3-SiO2 (含受體元素的材料和玻璃組分材料依次列出，并且以相同的順序在以下列出)系玻璃，B2O3-ZnO ^ 玻璃，B2O3-PbO系玻璃，單獨化03系玻璃；包含Al2O3作為受體元素的Al2O3系玻璃，例如 Al2O3-SiO2系玻璃；和包含Gei2O3作為受體元素的Gei2O3系玻璃，例如，Ga2O3-SiO2系玻璃。含受體元素的玻璃粉末可以包含兩種以上的含受體元素的材料，例如Al2O3-B2O3， Ga2O3-B2O3 等。盡管在以上示出了含有一種或兩種組分的復合玻璃，但是含有三種以上的組分的復合玻璃如B2O3-SiO2-NEi2O也是可以的。玻璃組分材料在玻璃粉末中的含量優(yōu)選考慮熔融溫度、軟化點、玻璃化點和化學耐久性而適當?shù)卦O(shè)置。通常，玻璃組分材料的含量優(yōu)選為0. 1質(zhì)量％至95質(zhì)量％，并且更優(yōu)選為0. 5質(zhì)量％至90質(zhì)量％?？紤]到在擴散處理過程中的擴散性以及滴落，玻璃粉末的軟化點優(yōu)選在200°C至 1000°C的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在300V至900°C的范圍內(nèi)。
玻璃粉末的形狀包括近似球形形狀，扁平形狀，塊體形狀，板形狀，片屑 (scale-like)形狀等?？紤]到涂布性質(zhì)和均勻分散性質(zhì)，優(yōu)選球形形狀，扁平形狀，或板形狀。玻璃粉末的粒徑優(yōu)選為50 μ m以下。當使用粒徑為50 μ m以下的玻璃粉末時，可以容易地得到平滑的涂膜。此外，玻璃粉末的粒徑更優(yōu)選為10 μ m以下。粒徑的下限不受特別限制，并且優(yōu)選為0. 01 μ m以上。玻璃粉末的粒徑是指平均粒徑，并且可以通過激光散射粒度分析儀測量。含受體元素的玻璃粉末根據(jù)下列程序制備。首先，將原料稱重并且放入坩堝中。坩堝可以由鉬，鉬-銠，銥，氧化鋁，石英，碳或類似物制成，其考慮到熔融溫度，氣氛，與熔融材料的反應(yīng)性等而適當?shù)剡x擇。接著，將原料加熱到對應(yīng)于電爐中的玻璃組合物的溫度，從而制備溶液。此時，優(yōu)選施加攪拌以使溶液變得均勻。隨后，使所述溶液在氧化鋯或碳板或類似物上流動以導致溶液的玻璃固化。最后，將玻璃粉碎成粉末。所述粉碎可以通過使用已知方法例如噴射磨、珠磨或球磨進行。含受體元素的玻璃粉末在所述用于形成ρ型擴散層的組合物中的含量考慮到可涂敷性、受體元素的擴散性等而確定。通常，玻璃粉末在所述用于形成P型擴散層的組合物中的含量優(yōu)選為0.1質(zhì)量％至95質(zhì)量％，更優(yōu)選為1質(zhì)量％至90質(zhì)量％，還更優(yōu)選為1. 5 質(zhì)量％至85質(zhì)量％，并且進一步優(yōu)選為為2質(zhì)量％至80質(zhì)量％。以下，將描述分散介質(zhì)。分散介質(zhì)是將玻璃粉末分散在組合物中的介質(zhì)。具體地，將粘合劑、溶劑等用作分散介質(zhì)。例如，粘合劑可以適當?shù)剡x自聚乙烯醇，聚丙烯酰胺類，聚乙烯基酰胺類，聚乙烯基吡咯烷酮，聚環(huán)氧乙烷類，聚磺酸，丙烯酰胺烷基磺酸，纖維素醚類，纖維素衍生物，羧甲基纖維素，羥乙基纖維素，乙基纖維素，明膠，淀粉和淀粉衍生物，藻酸鈉類，蒼耳烷，瓜耳膠和瓜耳膠衍生物，硬葡聚糖，黃蓍膠，或糊精衍生物，(甲基)丙烯酸類樹脂，(甲基)丙烯酸酯類樹脂(例如，(甲基)丙烯酸烷基酯樹脂，(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯樹脂，等等)， 丁二烯類樹脂，苯乙烯類樹脂，它們的共聚物，硅氧烷樹脂，等等。這些化合物可以單獨使用或以它們的兩種以上的組合使用。粘合劑的分子量不受特別限制并且優(yōu)選考慮到所述組合物的所需粘度而適當?shù)卣{(diào)節(jié)。溶劑的實例包括酮溶劑，例如丙酮，甲基乙基酮，甲基正丙基酮，甲基-異丙基酮，甲基-正丁基酮，甲基-異丁基酮，甲基-正戊基酮，甲基-正己基酮，二乙基酮，二丙基酮，二-異丁基酮，三甲基壬酮，環(huán)己酮，環(huán)戊酮，甲基環(huán)己酮，2，4_戊二酮，丙酮基丙酮， Y-丁內(nèi)酯和Y-戊內(nèi)酯；醚溶劑，例如二乙基醚，甲基乙基醚，甲基正丙基醚，二-異丙基醚，四氫呋喃，甲基四氫呋喃，二卩惡烷，二甲基二 _烷，乙二醇二甲基醚，乙二醇二乙基醚， 乙二醇二正丙基醚，乙二醇二丁基醚，二甘醇二甲基醚，二甘醇二乙基醚，二甘醇甲基乙基醚，二甘醇甲基正丙基醚，二甘醇甲基正丁基醚，二甘醇二正丙基醚，二甘醇二正丁基醚，二甘醇甲基正己基醚，三甘醇二甲基醚，三甘醇二乙基醚，三甘醇甲基乙基醚，三甘醇甲基正丁基醚，三甘醇二正丁基醚，三甘醇甲基正己基醚，四甘醇二甲基醚，四甘醇二乙基醚，四甘醇甲基乙基醚，四甘醇甲基正丁基醚，二甘醇二正丁基醚，四甘醇甲基正己基醚，四甘醇二正丁基醚，丙二醇二甲基醚，丙二醇二乙基醚，丙二醇二正丙基醚，丙二醇二丁基醚，一縮二丙二醇二甲基醚，一縮二丙二醇二乙基醚，一縮二丙二醇甲基乙基醚，一縮二丙二醇甲基正丁基醚，一縮二丙二醇二正丙基醚，一縮二丙二醇二正丁基醚，一縮二丙二醇甲基正己基醚，三丙二醇二甲基醚，三丙二醇二乙基醚，三丙二醇甲基乙基醚，三丙二醇甲基正丁基醚， 三丙二醇二正丁基醚，三丙二醇甲基正己基醚，四丙二醇二甲基醚，四丙二醇二乙基醚，四丙二醇甲基乙基醚，四丙二醇甲基正丁基醚，一縮二丙二醇二正丁基醚，四丙二醇甲基正己基醚和四丙二醇二正丁基醚；酯溶劑，例如乙酸甲酯，乙酸乙酯，乙酸正丙酯，乙酸異丙酯， 乙酸正丁酯，乙酸異丁酯，乙酸仲丁酯，乙酸正戊酯，乙酸仲戊酯，乙酸3-甲氧基丁酯，乙酸甲基戊酯，乙酸2-乙基丁酯，乙酸2-乙基己酯，乙酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯，乙酸芐酯， 乙酸環(huán)己酯，乙酸甲基環(huán)己酯，乙酸壬酯，乙酰乙酸甲酯，乙酰乙酸乙酯，二甘醇單甲基醚乙酸酯，二甘醇單乙基醚乙酸酯，二甘醇單正丁基醚乙酸酯，一縮二丙二醇單甲基醚乙酸酯， 一縮二丙二醇單乙基醚乙酸酯，乙二醇二乙酸酯，甲氧基三甘醇乙酸酯，丙酸乙酯，丙酸正丁酯，丙酸異戊酯，草酸二乙酯和草酸二 -正丁酯；醚乙酸酯溶劑，例如，乙二醇甲基醚丙酸酯，乙二醇乙基醚丙酸酯，乙二醇甲基醚乙酸酯，乙二醇乙基醚乙酸酯，二甘醇甲基醚乙酸酯，二甘醇乙基醚乙酸酯，二甘醇-正丁基醚乙酸酯，丙二醇甲基醚乙酸酯，丙二醇乙基醚乙酸酯，丙二醇丙基醚乙酸酯，一縮二丙二醇甲基醚乙酸酯和一縮二丙二醇乙基醚乙酸酯； 非質(zhì)子溶劑，例如乙腈，N-甲基吡咯烷酮，N-乙基吡咯烷酮，N-丙基吡咯烷酮，N- 丁基吡咯烷酮，N-己基吡咯烷酮，N-環(huán)己基吡咯烷酮，N, N- 二甲基甲酰胺，N, N- 二甲基乙酰胺，N， N- 二甲亞砜；醇溶劑，例如甲醇，乙醇，正丙醇，異丙醇，正丁醇，異丁醇，仲丁醇，叔丁醇，正戊醇，異戊醇，2-甲基丁醇，仲戊醇，叔戊醇，3-甲氧基丁醇，正己醇，2-甲基戊醇，仲己醇，
2-乙基丁醇，仲庚醇，正辛醇，2-乙基己醇，仲辛醇，正壬醇，正癸醇，仲i^一烷醇，三甲基壬醇，仲十四烷醇，仲十七烷醇，苯酚，環(huán)己醇，甲基環(huán)己醇，芐醇，乙二醇，1，2_丙二醇，1，
3-丁二醇，二甘醇，一縮二丙二醇，三甘醇和三丙二醇；二醇單醚溶劑，例如乙二醇甲基醚， 乙二醇乙基醚，乙二醇單苯基醚，二甘醇單甲基醚，二甘醇單乙基醚，二甘醇單正丁基醚，二甘醇單正己基醚，乙氧基三甘醇，四甘醇單正丁基醚，丙二醇單甲基醚，一縮二丙二醇單甲基醚，一縮二丙二醇單乙基醚，和三丙二醇單甲基醚；酯溶劑，例如乳酸甲酯，乳酸乙酯，乳酸正丁酯和乳酸正戊酯；萜溶劑，例如，α-萜品烯，α-萜品醇(terpinenol)，月桂烯，別羅勒烯，檸檬素(imonene)，二聚戊烯，α-二聚戊烯，β-二聚戊烯，萜品醇，香芹酮，羅勒烯和水芹烯；水，等。這些材料可以單獨使用或以它們的兩種以上的組合使用。分散介質(zhì)在所述用于形成ρ型擴散層的組合物中的組成和含量考慮到可涂布性和受體濃度而確定。以下，將描述根據(jù)本發(fā)明的用于制備ρ型擴散層和光伏電池的方法。首先，將堿性溶液涂敷于作為ρ型半導體基板的硅基板，由此移除受損層，并且通過蝕刻得到紋理結(jié)構(gòu)。具體地，在從錠料切下時所致的硅表面的受損層通過使用20質(zhì)量％的苛性鈉移除。然后，通過用1質(zhì)量％的苛性鈉與10質(zhì)量％的異丙醇的混合物進行蝕刻以形成紋理結(jié)構(gòu)。通過在受光側(cè)(表面)上形成紋理結(jié)構(gòu)以促進光學限制效應(yīng)，從而光伏電池獲得高的效率。接著，通過在三氯氧化磷(POCl3)、氮氣和氧氣的混合氣體氣氛下，在800至900°C 的溫度進行處理幾十分鐘，從而均勻地形成η型擴散層。此時，根據(jù)使用三氯氧化磷的方法，由于磷雙向擴散，因此η型擴散層不僅形成在表面上，而且還形成在側(cè)面和后表面上。 由于這些原因，需要側(cè)面蝕刻工藝來移除側(cè)面的η型擴散層。此外，將用于形成ρ型擴散層的組合物涂敷在形成于后表面即非光接受表面上的 η型擴散層上。在本發(fā)明中，盡管對涂敷方法沒有限制，但是例如可以使用印刷法，旋涂法， 刷涂，噴涂，刮刀法，輥涂機法，噴墨法等。用于形成ρ型擴散層的組合物的涂布量不受特別限制，并且例如，作為玻璃粉末的量，可以為0. 01g/m2至100g/m2，并且優(yōu)選0. 01g/m2至100g/m2。此外，取決于用于形成ρ型擴散層的組合物的組成，必要時，在其涂敷以后，可能需要使組合物中含有的溶劑揮發(fā)的干燥工藝。在此情況下，干燥在80°C至300°C的溫度進行，當使用電熱板時，進行1至10分鐘，或當使用干燥器或類似裝置時，進行10至30分鐘。 由于這些干燥條件取決于用于形成P型擴散層的組合物的溶劑組成，因此本發(fā)明不特別限于上述條件。對涂敷了用于形成ρ型擴散層的組合物的半導體基板在600至1200°C的溫度進行熱處理。此熱處理導致受體元素向半導體基板中的擴散，從而形成P+型擴散層。熱處理可以使用已知的連續(xù)爐、間歇爐或類似裝置進行。由于在ρ+型擴散層的表面上形成了由磷酸玻璃或類似物構(gòu)成的玻璃層，因此通過蝕刻移除磷酸玻璃。蝕刻可以通過使用已知方法進行，所述已知方法包括將目標物浸入到酸如氫氟酸中的方法，將目標物浸入到堿如苛性鈉中的方法，等。在常規(guī)制備方法中，將鋁膏涂敷到后表面上，然后燒結(jié)，從而將η型擴散層轉(zhuǎn)變成 P+型擴散層，同時還形成歐姆接觸。然而，由于鋁膏具有低的電導率，因此為了降低薄膜電阻，通常必須在整個后表面上形成在燒結(jié)以后為約10至20μπι的厚鋁層。而且，鋁的熱膨脹系數(shù)與硅的熱膨脹系數(shù)顯著不同，因此這種差別導致在燒結(jié)和冷卻工藝過程中在硅基板中產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力，這促進了硅基板的翹曲。內(nèi)應(yīng)力導致對晶體晶粒間界的損害問題，從而導致功率損失增加。翹曲使得光伏電池易于在模塊化處理中的電池的運輸過程中損壞，或在與稱為分支線路(tub line)的銅線連接過程中損壞。最近，歸因于切割技術(shù)的進步，持續(xù)使得硅基板的厚度變更薄，從而電池更容易破裂。然而，根據(jù)本發(fā)明的制備方法，采用用于形成ρ型擴散層的組合物將η型擴散層轉(zhuǎn)變成P+型擴散層，然后作為另一個工藝，在P+層上制備電極。因此，用于后表面的材料不限于鋁。例如，還可以使用Ag(銀)，Cu(銅)或類似物，從而后表面的電極的厚度可以相對于現(xiàn)有技術(shù)進一步減小，并且另外，不需要在整個后表面上形成電極。結(jié)果，可以抑制在燒結(jié)和冷卻工藝中在硅基板中形成內(nèi)應(yīng)力以及翹曲。在η型擴散層上形成抗反射膜。抗反射膜通過使用已知技術(shù)形成。例如，當抗反射膜是氮化硅膜時，抗反射膜通過使用SiH4和NH3的混合氣體作為原料的等離子體CVD方法形成。在此情況下，氫擴散到晶體中，和擴散到?jīng)]有貢獻于硅原子的結(jié)合的軌道中，即懸空鍵與氫結(jié)合，這使得缺陷不活潑(氫鈍化)。
更具體地，抗反射膜在下列條件下形成0. 05至1. 0的混合氣體NH3/SiH4流量比， 0. 1托至2托的反應(yīng)室壓力，300°C至550°C的成膜溫度，和IOOkHz以上的等離子體放電頻率。通過絲網(wǎng)印刷法將用于表面電極的金屬膏印刷并涂敷在表面(受光側(cè))的抗反射膜上，隨后通過干燥以形成表面電極。用于表面電極的金屬膏含有金屬粒子和玻璃粒子作為主要組分，并且任選地，含有樹脂粘合劑、其它添加劑等。然后，在ρ+型擴散層上也形成后表面電極。如之前所述，后表面電極的構(gòu)造材料和形成方法在本發(fā)明中并沒有特別限制。例如，后表面電極還可以通過下列方法形成涂敷含有金屬如鋁、銀或銅的后表面電極膏，隨后干燥。在此情況下，后表面的一部分還可以提供有用于形成銀電極的銀膏，用于在模塊化處理中電池之間的連接。將電極燒結(jié)以完成光伏電池。當燒結(jié)在600至900°C的溫度進行若干秒至若干分鐘時，表面?zhèn)冉?jīng)歷作為絕緣膜的抗反射膜的熔融，這歸因于在電極形成金屬膏中含有的玻璃粒子，并且硅表面也部分熔融，由此所述膏中的金屬粒子(例如，銀粒子)形成與硅基板的接觸，隨后固化。以此方式，在形成的表面電極和硅基板之間形成電傳導。這種方法稱為燒透(fire-through) ο以下，描述表面電極的形狀。表面電極由匯流條電極和與所述匯流條電極交叉的指狀電極(finger electrode)構(gòu)成。表面電極可以例如通過下列方法形成上述的金屬膏的絲網(wǎng)印刷，或電極材料的鍍敷，在高真空下電極材料通過電子束加熱的沉積，或類似方法。由匯流條電極和指狀電極構(gòu)成的表面電極是眾所周知的，因為它被典型用作光接受表面?zhèn)鹊碾姌O，并且可以應(yīng)用用于形成光接受表面?zhèn)鹊膮R流條電極和指狀電極的已知方法。在用于制備ρ型擴散層和光伏電池的以上方法中，為了在用作ρ型半導體基板的硅上形成η型擴散層，使用三氯氧化磷(POCl3)、氮氣和氧氣的混合氣體。然而，可以將用于形成η型擴散層的組合物用于形成η型擴散層。用于形成η型擴散層的組合物含有周期表的第XV族的元素如磷(P)，銻(Sb)或類似元素作為給體元素。在使用用于形成η型擴散層的組合物的方法中，為了形成η型擴散層，首先，將用于形成η型擴散層的組合物涂敷在作為光接受表面的P型半導體基板的前表面上，將用于形成P型擴散層的組合物涂敷在后表面上，然后在600至1200°C進行熱處理。此熱處理導致給體元素擴散到P型半導體基板的前表面中以形成η型擴散層，并且導致受體元素擴散到P型半導體基板的后表面中以形成P+型擴散層。除這些方法以外，根據(jù)與上述方法中相同的方法制備光伏電池。[實施例]以下，將更詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明不限于所述實施例。除非具體指出，否則所使用的化學品全部是試劑級的。除非具體指出，否則“ % ”是指“質(zhì)量％ ”。[實施例1]將20g粒子形狀為近似球形、平均粒徑為4. 9 μ m并且軟化點為561 °C的 B2O3-SiO2-R2O (R :Na, K，Li)系玻璃粉末(商品名稱TMX_404，由 Tokan Material Technology Co.，Ltd.生產(chǎn))，0. 5g乙基纖維素和IOg乙酸2-(2- 丁氧基乙氧基)乙酯用自動研缽捏合機混合并制成膏狀物，以制備用于形成P型擴散層的組合物。
玻璃粉末的粒子形狀通過使用掃描電子顯微鏡(商品名TM-1000，由Hitachi High-Technologies Corporation制造)觀察來判斷。玻璃粉末的粒徑用激光散射粒度分析儀(測量波長632nm，商品名=LS 13320，由BeckmanCoulter，Inc.制造)計算。玻璃粉末的軟化點通過使用熱重差示熱分析儀(Thermo Gravimetry Differential Thermal Analyzer)(商品名DTG_60H，由 SHIMADZU CORPORATION 制造)的差示熱分析(DTA)曲線測量。接著，通過絲網(wǎng)印刷，將所制備的膏狀物涂敷到其上形成有η-型層的ρ型硅基板表面上，并且在電熱板上在150°C干燥5分鐘。隨后，在電爐中在1000°C進行熱擴散處理30 分鐘。然后，為了移除玻璃層，將基板浸入氫氟酸中5分鐘，隨后用流水洗滌。在涂敷了用于形成ρ型擴散層的組合物的那一側(cè)的表面表現(xiàn)出190 Ω / □的薄膜電阻和通過B (硼)的擴散形成ρ型擴散層。薄膜電阻是使用低電阻計(商品名Loresta-EP MCP-T360，由Mitsubishi Chemical Analytech Co.，Ltd.制造)通過四探針法測量的。[實施例2]除了將玻璃粉末改變?yōu)榱Ｗ有螤顬榍蛐?、平均粒徑?. 2 μ m并且軟化點為815°C 的 B203-Si02-R0(R :Mg, Ca, Sr, Ba)系玻璃粉末(商品名稱TMX_603，由 iTokan Material Technology Co.，Ltd.生產(chǎn))之外，以與實施例1中相同的方式形成P型擴散層。在涂敷了用于形成P型擴散層的組合物的那一側(cè)的表面表現(xiàn)出35 Ω / 口的薄膜電阻和通過B (硼) 的擴散形成P型擴散層。[實施例3]除了將玻璃粉末改變?yōu)榱Ｗ有螤顬榍蛐?、平均粒徑?. 1 μ m并且軟化點為808°C 的 B2O3-SiO2-RO(R :Mg, Ca, Sr, Ba)系玻璃粉末(商品名稱:TMX_403，由 Tokan Material Technology Co. ,Ltd.生產(chǎn))，以與實施例1中相同的方式形成ρ型擴散層。在涂敷了用于形成P型擴散層的組合物的那一側(cè)的表面表現(xiàn)出45Ω/ □的薄膜電阻和通過B(硼)的擴散形成P型擴散層。[實施例4]將20g粒子形狀為球形、平均粒徑為3. 1 μ m并且軟化點為416 V的 P2O5-ZnO2-R2O (R :Na，K，Li)系玻璃粉末(商品名稱TMX_203，由 iTokanMaterial Technology Co. ,Ltd.生產(chǎn))，0.3g乙基纖維素和7g乙酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯用自動研缽捏合機混合并制成膏狀物，以制備用于形成η型擴散層的組合物。將所制備的膏狀物涂敷到ρ型硅基板表面上。隨后，將20g 的 B203-Si02-R0(R =Mg, Ca, Sr, Ba)系玻璃粉末(商品名稱TMX_603， 由 Tokan Material Technology Co.，Ltd.生產(chǎn)),0. 5g 乙基纖維素和 IOg 乙酸 2- (2- 丁氧基乙氧基)乙酯混合并制成膏狀物，以制備用于形成ρ型擴散層的組合物。將所制備的膏狀物通過絲網(wǎng)印刷涂敷到?jīng)]有印刷用于形成η型擴散層的組合物的P型硅基板表面上，并且在電熱板上在150°C干燥5分鐘。接著，在電爐中在1000°C進行熱擴散處理10分鐘。然后，為了移除玻璃層，將基板浸入氫氟酸中5分鐘，隨后用流水洗滌。在涂敷了用于形成η型擴散層的組合物的那一側(cè)的表面表現(xiàn)出35Ω/ □的薄膜電阻和通過P(磷)的擴散形成η型擴散層。在涂敷了用于形成P型擴散層的組合物的那一側(cè)的表面表現(xiàn)出47 Ω / 口的薄膜電阻和通過B (硼)的擴散形成ρ型擴散層。
權(quán)利要求
1.一種用于形成P型擴散層的組合物，所述組合物包含含受體元素的玻璃粉末和分散介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于形成P型擴散層的組合物，其中所述受體元素是選自硼 (B)、鋁(Al)和鎵(Ga)中的至少一種受體元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于形成ρ型擴散層的組合物，其中所述含受體元素的玻璃粉末含有選自B2O3，Al2O3和Gei2O3中的至少一種含受體元素的材料，和選自 SiO2, K2O, Na2O, Li2O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V2O5，SnO, ZrO2 和 MoO3 中的至少一種玻璃組分材料。
4.一種用于形成ρ型擴散層的方法，所述方法包括在半導體基板上涂敷根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的用于形成ρ型擴散層的組合物；和進行熱擴散處理。
5.一種用于制備光伏電池的方法，所述方法包括在半導體基板上涂敷權(quán)利要求1至3中任一項所述的用于形成ρ型擴散層的組合物； 對所述基板進行熱擴散處理以形成P型擴散層；和在所述P型擴散層上形成電極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于形成p型擴散層的組合物和方法，以及一種用于制備光伏電池的方法。所述組合物在使用硅基板制備光伏電池的工藝過程中能夠形成p型擴散層，而不引起硅基板中的內(nèi)應(yīng)力和基板的翹曲。根據(jù)本發(fā)明的用于形成p型擴散層的組合物含有含受體元素的玻璃粉末和分散介質(zhì)。p型擴散層和具有p型擴散層的光伏電池通過下列方法制備涂敷用于形成p型擴散層的組合物，隨后進行熱擴散處理。
文檔編號H01B1/22GK102169738SQ20111003109
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者岡庭香, 吉田誠人, 巖室光則, 町井洋一, 足立修一郎, 野尻剛 申請人:日立化成工業(yè)株式會社