n型擴(kuò)散層形成用組合物、n型擴(kuò)散層的制造方法以及太陽(yáng)能電池元件的制造方法
【專利說(shuō)明】η型擴(kuò)散層形成用組合物、η型擴(kuò)散層的制造方法以及太陽(yáng)能電池元件的制造方法
[0001 ]本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?01280031501.5的發(fā)明專利的分案申請(qǐng)，母案申請(qǐng)日為2012年7月3日，母案發(fā)明名稱與上述名稱相同。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池元件的η型擴(kuò)散層形成用組合物、η型擴(kuò)散層的制造方法以及太陽(yáng)能電池元件的制造方法，更詳細(xì)而言，本發(fā)明涉及一種可在作為半導(dǎo)體基板的硅的特定區(qū)域形成η型擴(kuò)散層的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0003]對(duì)以往的硅太陽(yáng)能電池元件的制造工序進(jìn)行說(shuō)明。
[0004]首先，為了促進(jìn)光陷落效應(yīng)來(lái)謀求高效率化，準(zhǔn)備在受光面形成有紋理結(jié)構(gòu)的P型硅基板，接下來(lái)，在作為含施主元素的化合物的氧氯化磷(POCl3)、氮?dú)?、氧氣的混合氣體環(huán)境下，以800°C?900°C進(jìn)行幾十分鐘的處理而同樣地形成η型擴(kuò)散層。在該以往的方法中，因使用混合氣體來(lái)進(jìn)行磷的擴(kuò)散，所以不僅在表面形成η型擴(kuò)散層，而且在側(cè)面、背面也形成η型擴(kuò)散層。因此，需要用于去除側(cè)面的η型擴(kuò)散層的側(cè)蝕工序。另外，背面的η型擴(kuò)散層必須轉(zhuǎn)換成P+型擴(kuò)散層，在背面的η型擴(kuò)散層上賦予鋁糊劑，通過(guò)鋁的擴(kuò)散而由η型擴(kuò)散層轉(zhuǎn)換成P+型擴(kuò)散層。
[0005]另一方面，在半導(dǎo)體的制造領(lǐng)域中，提出了如下的方法:作為含施主元素的化合物，涂布含有五氧化二磷(P2O5)或磷酸二氫銨(NH4H2PO4)等磷酸鹽的溶液，由此形成η型擴(kuò)散層(例如參照日本特開(kāi)2002-75894號(hào)公報(bào))。另外，為了形成擴(kuò)散層，將含有磷作為施主元素的糊劑作為擴(kuò)散源涂布于硅基板表面上，并進(jìn)行熱擴(kuò)散來(lái)形成擴(kuò)散層的技術(shù)也為人所知(例如參照日本專利第4073968號(hào)公報(bào))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的課題
[0007]但是，在這些方法中，施主元素或含有其的化合物從作為擴(kuò)散源的溶液、或糊劑中飛散，因此與使用上述混合氣體的氣相反應(yīng)法相同，在形成擴(kuò)散層時(shí)磷也擴(kuò)散至側(cè)面及背面，因而在所涂布的部分以外也形成η型擴(kuò)散層。另外，通常在太陽(yáng)能電池中所使用的硅基板等半導(dǎo)體基板的上表面，具有凸部與凹部的高低差為5μπι左右的紋理結(jié)構(gòu)。由于涂布于這樣的紋理結(jié)構(gòu)的面上，所以有時(shí)η型擴(kuò)散層形成得不均勻。
[0008]這樣，當(dāng)形成η型擴(kuò)散層時(shí)，在使用氧氯化磷的氣相反應(yīng)中，不僅在原本需要η型擴(kuò)散層的一面(通常為受光面或表面)形成η型擴(kuò)散層，而且在另一面(非受光面或背面)或側(cè)面也形成η型擴(kuò)散層。另外，在涂布包含含有磷的化合物的溶液、或糊劑并進(jìn)行熱擴(kuò)散的方法中，與氣相反應(yīng)法相同，在表面以外也形成η型擴(kuò)散層。因此，為使元件具有ρη結(jié)結(jié)構(gòu)，必須在側(cè)面進(jìn)行蝕刻，在背面將η型擴(kuò)散層轉(zhuǎn)換成P型擴(kuò)散層。通常，在背面涂布作為第13族元素的鋁的糊劑，并進(jìn)行燒成，從而將η型擴(kuò)散層轉(zhuǎn)換成p型擴(kuò)散層。另外，在涂布溶液時(shí)磷不均勻地?cái)U(kuò)散，而形成不均勻的η型擴(kuò)散層，導(dǎo)致太陽(yáng)能電池整體的轉(zhuǎn)換效率下降。進(jìn)而，在先前為人所知的將含有磷等施主元素的糊劑作為擴(kuò)散源進(jìn)行涂布的方法中，含有施主元素的化合物揮散氣化，也朝需要擴(kuò)散的區(qū)域以外擴(kuò)散，因此難以選擇性地在特定的區(qū)域形成擴(kuò)散層。
[0009]本發(fā)明是鑒于以上的以往的問(wèn)題點(diǎn)而完成的發(fā)明，其課題在于提供一種η型擴(kuò)散層形成用組合物、η型擴(kuò)散層的制造方法以及太陽(yáng)能電池元件的制造方法，上述η型擴(kuò)散層形成用組合物可應(yīng)用于使用半導(dǎo)體基板的太陽(yáng)能電池元件，不在不需要的區(qū)域形成η型擴(kuò)散層，且可在特定的區(qū)域在短時(shí)間內(nèi)形成均勻的η型擴(kuò)散層。
[0010]用于解決課題的手段
[0011]解決上述課題的技術(shù)方案如下。
[0012]〈1> 一種η型擴(kuò)散層形成用組合物，其包括:含有施主元素且軟化溫度為500°C以上且900°C以下，平均粒徑為5μπι以下的玻璃粉末；以及分散介質(zhì)。
[0013]〈2>如上述〈1>所述的η型擴(kuò)散層形成用組合物，其中，上述玻璃粉末的d90為20μπι以下。
[0014]〈3>如〈1>或〈2>所述的η型擴(kuò)散層形成用組合物，其中，上述施主元素為選自P(磷)及Sb(銻)中的至少I種。
[0015]〈4>如〈1>?〈3>中任一項(xiàng)所述的η型擴(kuò)散層形成用組合物，其中，含有上述施主元素的玻璃粉末包含:選自由ρ2ο3、ρ2ο5及Sb2O3所組成的組中的至少I種含施主元素的物質(zhì)，以及選自由 S i02、K2O、Na2O、Li 20、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、SnO、ZrO2 及 MoO3 所組成的組中的至少I種玻璃成分物質(zhì)。
[0016]〈5>—種η型擴(kuò)散層的制造方法，其包括:在半導(dǎo)體基板上賦予〈I >?〈4>中任一項(xiàng)所述的η型擴(kuò)散層形成用組合物的工序；以及對(duì)上述賦予后的半導(dǎo)體基板實(shí)施熱擴(kuò)散處理的工序。
[0017]〈6>—種太陽(yáng)能電池元件的制造方法，其包括:在半導(dǎo)體基板上賦予〈1>?〈4>中任一項(xiàng)所述的η型擴(kuò)散層形成用組合物的工序;對(duì)上述賦予后的半導(dǎo)體基板實(shí)施熱擴(kuò)散處理，而形成η型擴(kuò)散層的工序；以及在所形成的上述η型擴(kuò)散層上形成電極的工序。
[0018]〈7>〈1>?〈4>中任一項(xiàng)所述的η型擴(kuò)散層形成用組合物在制造η型擴(kuò)散層中的應(yīng)用。
[0019]〈8>〈1>?〈4>中任一項(xiàng)所述的η型擴(kuò)散層形成用組合物在制造包括半導(dǎo)體基板、η型擴(kuò)散層、以及電極的太陽(yáng)能電池元件中的應(yīng)用。
[0020]發(fā)明的效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明，可提供一種η型擴(kuò)散層形成用組合物、η型擴(kuò)散層的制造方法以及太陽(yáng)能電池元件的制造方法，上述η型擴(kuò)散層形成用組合物可應(yīng)用于使用半導(dǎo)體基板的太陽(yáng)能電池元件，其在不需要的區(qū)域不形成η型擴(kuò)散層，且可在特定的區(qū)域在短時(shí)間內(nèi)形成均勻的η型擴(kuò)散層。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是概念性地表示本發(fā)明的太陽(yáng)能電池元件的制造工序的一例的剖面圖。
[0023]圖2A是自表面所觀察到的太陽(yáng)能電池元件的平面圖。
[0024]圖2B是將圖2A的一部分放大表不的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]首先，對(duì)本發(fā)明的η型擴(kuò)散層形成用組合物進(jìn)行說(shuō)明，然后對(duì)使用η型擴(kuò)散層形成用組合物的η型擴(kuò)散層及太陽(yáng)能電池元件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0026]此外，在本說(shuō)明書中，“工序”這一用語(yǔ)不僅是指獨(dú)立的工序，當(dāng)無(wú)法與其他工序明確地加以區(qū)分時(shí)，只要達(dá)成該工序的預(yù)期的作用，則也包含在本用語(yǔ)中。另外，在本說(shuō)明書中，“?”表示包括其前后所記載的數(shù)值分別作為最小值及最大值的范圍。進(jìn)而，在本說(shuō)明書中，就組合物中的各成分的量而言，當(dāng)在組合物中存在多種相當(dāng)于各成分的物質(zhì)時(shí)，只要事先無(wú)特別說(shuō)明，則表示組合物中所存在的該多種物質(zhì)的合計(jì)量。
[0027]本發(fā)明的η型擴(kuò)散層形成用組合物包括至少含有施主元素且軟化溫度為500°C以上且900°C以下、平均粒徑為5μπι以下的玻璃粉末(以下，有時(shí)僅稱為“玻璃粉末”)，以及分散介質(zhì);進(jìn)而考慮組合物的賦予適應(yīng)性(涂布性)等，根據(jù)需要也可含有其他添加劑。
[0028]這里，所謂η型擴(kuò)散層形成用組合物，是指如下的材料:包括含有施主元素且軟化溫度為500°C以上且900°C以下，平均粒徑為5μπι以下的玻璃粉末，將其賦予至半導(dǎo)體基板上后使該施主元素?zé)釘U(kuò)散，由此可形成η型擴(kuò)散層。
[0029]通過(guò)使用包括含有施主元素且軟化溫度為500°C以上且900°C以下，平均粒徑為5μm以下的玻璃粉末的η型擴(kuò)散層形成用組合物，從而使熱擴(kuò)散處理時(shí)的玻璃的粘度不會(huì)變得過(guò)低，另外，使玻璃粉末在短時(shí)間內(nèi)熔融。由此，在所期望的部位形成η型擴(kuò)散層，而不在背面或側(cè)面形成不需要的η型擴(kuò)散層。
[0030]因此，若應(yīng)用本發(fā)明的η型擴(kuò)散層形成用組合物，則不需要先前廣泛采用的氣相反應(yīng)法中所必需的側(cè)蝕工序，從而使工序簡(jiǎn)單化。另外，也不需要將形成在背面的η型擴(kuò)散層轉(zhuǎn)換成P+型擴(kuò)散層的工序。因此，背面的P+型擴(kuò)散層的形成方法，或者背面電極的材質(zhì)、形狀及厚度并無(wú)限制，所應(yīng)用的制造方法或材質(zhì)、形狀的選擇自由度擴(kuò)大。另外，由背面電極的厚度所引起的半導(dǎo)體基板內(nèi)的內(nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生得到抑制，半導(dǎo)體基板的翹曲也得到抑制，詳細(xì)情況將后述。
[0031]此外，通過(guò)燒成而使本發(fā)明的η型擴(kuò)散層形成用組合物中所含有的玻璃粉末熔融，從而在η型擴(kuò)散層上形成玻璃層。但是，在先前的氣相反應(yīng)法或者賦予含有磷酸鹽的溶液或糊劑的方法中，也在η型擴(kuò)散層上形成玻璃層，因此，本發(fā)明中所生成的玻璃層可與先前的方法同樣地通過(guò)蝕刻來(lái)去除。因此，即使與先前的方法相比，本發(fā)明的η型擴(kuò)散層形成用組合物也不產(chǎn)生不需要的產(chǎn)物，也不增加工序。
[0032]另外，玻璃粉末中的施主成分在燒成中也不易揮散，因此η型擴(kuò)散層因揮散氣體的產(chǎn)生而不僅形成在表面且還形成在背面或側(cè)面的情況得以抑制。
[0033]作為其理由，可認(rèn)為施主成分在玻璃中與作為構(gòu)成元素的其他元素牢固地結(jié)合，因此不易揮發(fā)。