形成p型擴散層的組合物和方法，及制備光伏電池的方法
【專利摘要】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。
【專利說明】形成P型擴散層的組合物和方法，及制備光伏電池的方法
[0001] 本申請是國家申請?zhí)枮?01110031097.9并且發(fā)明名稱為"形成P型擴散層的組合 物和方法，及制備光伏電池的方法"的申請的分案申請。
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0002] 本發(fā)明設(shè)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)明設(shè)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娃基板的內(nèi)應(yīng)力，從而可W抑制對晶體晶粒間界 的損害，并且可W抑制晶體缺陷的增加和翅曲。
[【背景技術(shù)】]
[0003] W下描述娃光伏電池的相關(guān)技術(shù)程序。
[0004] 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型娃基板，并且隨后將該P型娃基板在S氯氧化憐(P0C13)、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n型擴散層。 根據(jù)此相關(guān)技術(shù)方法，由于憐的擴散使用混合氣體進行，因此n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。由于運些原因，需要側(cè)面蝕刻工藝來移除在側(cè)面上的n型 擴散層。此外，需要將后表面的n型擴散層轉(zhuǎn)變成P+型擴散層，因此，將侶膏涂敷到后表面的 n型擴散層上，然后燒結(jié)，W實現(xiàn)n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。
[0005] 然而，侶膏具有低的電導率，因此通常必須在燒結(jié)W后在整個后表面上形成約10 至20WI1的厚侶層，W減小薄膜電阻。此外，侶的熱膨脹系數(shù)與娃的熱膨脹系數(shù)顯著不同，因 此運種差別導致在燒結(jié)和冷卻工藝中在娃基板中產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力，運促進了對晶體晶粒間 界的損害，晶體缺陷的增加，W及翅曲。
[0006] 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型娃基板的表面擴散到內(nèi)部部分的侶 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。
[0007] 由于運些原因，例如，已經(jīng)提出了一種包含侶粉末、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)低于侶的熱膨脹系數(shù)，并且其烙融溫度、 軟化溫度和分解溫度中的至少一項低于侶的烙融溫度(例如，參見專利文獻1)。
[000引[現(xiàn)有技術(shù)文獻]
[0009] [專利文獻]
[0010] [專利文獻1]日本專利申請公開(JP-A)2003-223813 [
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0011] [本發(fā)明要解決的問題]
[0012] 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?基板的翅曲。
[0013] 本發(fā)明是考慮到由【背景技術(shù)】提出的W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，該組合物在使用娃基板制備光伏電池的工藝過程中能 夠形成P型擴散層，而不引起娃基板中的內(nèi)應(yīng)力和基板的翅曲；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。
[0014] [用于解決問題的手段]
[0015] 上述問題通過下列手段解決。
[0016] <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)。
[0017] <2〉根據(jù)<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棚 (B)、侶(Al)和嫁(Ga)中的至少一種受體元素。
[0018] <3〉根據(jù)<1〉或<2〉所述的用于形成P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B2化，Ab化和Ga2化中的至少一種含受體元素的材料，和選自Si化，K20，化2〇， Li2〇，BaO，SrO，CaO，MgO，BeO，ZnO，PbO，CdO，V2〇5，SnO，化 〇2 和 Mo〇3 中的至少一種玻璃組分材 料。
[0019] <4〉一種用于形成P型擴散層的方法，所述方法包括：
[0020] 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P型擴散層的組合 物;和
[0021] 進行熱擴散處理。
[0022] <於一種用于制備光伏電池的方法，所述方法包括：
[0023] 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P型擴散層的組合 物；
[0024] 對所述基板進行熱擴散處理W形成P型擴散層;和
[0025] 在所述P型擴散層上形成電極。
[00%][發(fā)明效果]
[0027] 本發(fā)明使得在使用娃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 引起娃基板中的內(nèi)應(yīng)力和基板的翅曲。
[【具體實施方式】]
[0028] 首先，將描述根據(jù)本發(fā)明的用于形成P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W形成P型擴散層的方法和制備光伏電池的方法。
[0029] 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。
[0030] 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。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的用于形成P型擴散層的組合物至少包含含受體元素的玻璃粉末（W 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W含有其 它添加劑。
[0032] 如本文中所使用的，術(shù)語"用于形成P型擴散層的組合物"是指運樣的一種材料: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娃基板上W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W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W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W在抑制娃基板中的內(nèi)應(yīng)力和 基板翅曲的同時形成P型擴散層。
[0033] 因此，當使用根據(jù)本發(fā)明的用于形成P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)的娃基板中的內(nèi)應(yīng)力和基板翅曲，所述常規(guī)廣泛使用的方法即為運樣的方 法:其中將侶膏涂敷到n型擴散層上，然后燒結(jié)W將n型擴散層轉(zhuǎn)變成P+型擴散層，同時還形 成歐姆接觸。
[0034] 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W外的區(qū)域中的形成。
[0035] 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。
[0036] 如在本文中使用的，術(shù)語"受體元素"是指能夠通過將其在娃基板上滲雜而形成P 型擴散層的元素。作為受體元素，可W使用周期表的第XIII族元素。受體元素的實例包括B (棚）、侶(Al)和嫁(Ga)。
[0037] 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B2化，Ab化和 6曰2〇3。優(yōu)選使用選自I?2〇3，Al2〇3和Ga2〇3中的至少一種。
[0038] 此外，必要時，可W通過調(diào)節(jié)組分比來控制含受體元素的玻璃粉末的烙融溫度，軟 化點，玻璃化點，化學耐久性等。此外，玻璃粉末優(yōu)選含有W下所述玻璃組分材料。
[0039] 玻璃組分材料的實例包括 Si〇2，K2〇,化2〇，Li2〇，BaO，SrO，CaO，MgO，BeO，ZnOJbO， CdO，V2O 日，SnO，化 〇2，W〇3，Mo〇3，MnO，La2〇3，抓2〇 日，Ta2〇 日，Y2O3，T i〇2，Ge〇2，Te〇2 和 Lu2〇3。優(yōu)選使 用選自下列各項中的至少一項：Si〇2，K2〇,化 20，Li20，Ba0，Sr0，Ca0，Mg0，Be0，Zn0Jb0，Cd0， V2O5，SnO，Zr 化和 M0O3。
[0040] 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B203作為受體元素的B203系玻璃，例如B2〇3-Si〇2(含受體元素 的材料和玻璃組分材料依次列出，并且W相同的順序在W下列出）系玻璃，B2化-ZnO系玻璃， B2化-PbO系玻璃，單獨B2化系玻璃;包含Al2〇3作為受體元素的Al2〇3系玻璃，例如Al2〇3-Si化系 玻璃;和包含Ga2〇3作為受體元素的Ga2〇3系玻璃，例如，Ga2〇3-Si〇2系玻璃。
[0041] 含受體元素的玻璃粉末可W包含兩種W上的含受體元素的材料，例如AI2O3-B2O3， 6曰2〇3-化〇3等。
[0042] 盡管在W上示出了含有一種或兩種組分的復合玻璃，但是含有=種W上的組分的 復合玻璃如B2化-Si〇2-Na2〇也是可W的。
[0043] 玻璃組分材料在玻璃粉末中的含量優(yōu)選考慮烙融溫度、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％。
[0044] 考慮到在擴散處理過程中的擴散性W及滴落，玻璃粉末的軟化點優(yōu)選在20(TC至 1000°C的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在300°C至900°C的范圍內(nèi)。
[0045] 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- 1化e)形狀等。考慮到涂布性質(zhì)和均勻分散性質(zhì)，優(yōu)選球形形狀，扁平形狀，或板形狀。
[0046] 玻璃粉末的粒徑優(yōu)選為SOwiiW下。當使用粒徑為SOwiiW下的玻璃粉末時，可W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皿W下。粒徑的下限不受特別限 審Ij，并且優(yōu)選為O.OlWnW上。
[0047] 玻璃粉末的粒徑是指平均粒徑，并且可W通過激光散射粒度分析儀測量。
[0048] 含受體元素的玻璃粉末根據(jù)下列程序制備。
[0049] 首先，將原料稱重并且放入相蝸中。相蝸可W由銷，銷-錠，銀，氧化侶，石英，碳或 類似物制成，其考慮到烙融溫度，氣氛，與烙融材料的反應(yīng)性等而適當?shù)剡x擇。
[0050] 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) 選施加攬拌W使溶液變得均勻。
[0051] 隨后，使所述溶液在氧化錯或碳板或類似物上流動W導致溶液的玻璃固化。
[0052] 最后，將玻璃粉碎成粉末。所述粉碎可W通過使用已知方法例如噴射磨、珠磨或球 磨進行。
[0053] 含受體元素的玻璃粉末在所述用于形成P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％。
[0054] W下，將描述分散介質(zhì)。
[0055] 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)。
[0056] 例如，粘合劑可W適當?shù)剡x自：聚乙締醇，聚丙締酷胺類，聚乙締基酷胺類，聚乙締 基化咯燒酬，聚環(huán)氧乙燒類，聚橫酸，丙締酷胺烷基橫酸，纖維素酸類，纖維素衍生物，簇甲 基纖維素，徑乙基纖維素，乙基纖維素，明膠，淀粉和淀粉衍生物，藻酸鋼類，蒼耳燒，瓜耳膠 和瓜耳膠衍生物，硬葡聚糖，黃著膠，或糊精衍生物，（甲基)丙締酸類樹脂，（甲基)丙締酸醋 類樹脂(例如，（甲基)丙締酸烷基醋樹脂，（甲基)丙締酸二甲基氨基乙醋樹脂，等等），下二 締類樹脂，苯乙締類樹脂，它們的共聚物，硅氧烷樹脂，等等。運些化合物可W單獨使用或W 它們的兩種W上的組合使用。
[0057] 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)?調(diào)節(jié)。
[0058] 溶劑的實例包括:酬溶劑，例如丙酬，甲基乙基酬，甲基正丙基酬，甲基-異丙基酬， 甲基-正下基酬，甲基-異下基酬，甲基-正戊基酬，甲基-正己基酬，二乙基酬，二丙基酬，二- 異下基酬，立甲基壬酬，環(huán)己酬，環(huán)戊酬，甲基環(huán)己酬，2,4-戊二酬，丙酬基丙酬，丫-下內(nèi)醋 和丫-戊內(nèi)醋;酸溶劑，例如二乙基酸，甲基乙基酸，甲基正丙基酸，二-異丙基酸，四氨巧喃， 甲基四氨巧喃，二Pll燒，二甲基二ill燒，乙二醇二甲基酸，乙二醇二乙基酸，乙二醇二正丙 基酸，乙二醇二下基酸，二甘醇二甲基酸，二甘醇二乙基酸，二甘醇甲基乙基酸，二甘醇甲基 正丙基酸，二甘醇甲基正下基酸，二甘醇二正丙基酸，二甘醇二正下基酸，二甘醇甲基正己 基酸，=甘醇二甲基酸，=甘醇二乙基酸，=甘醇甲基乙基酸，=甘醇甲基正下基酸，=甘醇 二正下基酸，=甘醇甲基正己基酸，四甘醇二甲基酸，四甘醇二乙基酸，四甘醇甲基乙基酸， 四甘醇甲基正下基酸，二甘醇二正下基酸，四甘醇甲基正己基酸，四甘醇二正下基酸，丙二 醇二甲基酸，丙二醇二乙基酸，丙二醇二正丙基酸，丙二醇二下基酸，一縮二丙二醇二甲基 酸，一縮二丙二醇二乙基酸，一縮二丙二醇甲基乙基酸，一縮二丙二醇甲基正下基酸，一縮 二丙二醇二正丙基酸，一縮二丙二醇二正下基酸，一縮二丙二醇甲基正己基酸，=丙二醇二 甲基酸，=丙二醇二乙基酸，=丙二醇甲基乙基酸，=丙二醇甲基正下基酸，=丙二醇二正 下基酸，=丙二醇甲基正己基酸，四丙二醇二甲基酸，四丙二醇二乙基酸，四丙二醇甲基乙 基酸，四丙二醇甲基正下基酸，一縮二丙二醇二正下基酸，四丙二醇甲基正己基酸和四丙二 醇二正下基酸;醋溶劑，例如乙酸甲醋，乙酸乙醋，乙酸正丙醋，乙酸異丙醋，乙酸正下醋，乙 酸異下醋，乙酸仲下醋，乙酸正戊醋，乙酸仲戊醋，乙酸3-甲氧基下醋，乙酸甲基戊醋，乙酸 2-乙基下醋，乙酸2-乙基己醋，乙酸2-(2-下氧基乙氧基）乙醋，乙酸節(jié)醋，乙酸環(huán)己醋，乙酸 甲基環(huán)己醋，乙酸壬醋，乙酷乙酸甲醋，乙酷乙酸乙醋，二甘醇單甲基酸乙酸醋，二甘醇單乙 基酸乙酸醋，二甘醇單正下基酸乙酸醋，一縮二丙二醇單甲基酸乙酸醋，一縮二丙二醇單乙 基酸乙酸醋，乙二醇二乙酸醋，甲氧基S甘醇乙酸醋，丙酸乙醋，丙酸正下醋，丙酸異戊醋， 草酸二乙醋和草酸二-正下醋;酸乙酸醋溶劑，例如，乙二醇甲基酸丙酸醋，乙二醇乙基酸丙 酸醋，乙二醇甲基酸乙酸醋，乙二醇乙基酸乙酸醋，二甘醇甲基酸乙酸醋，二甘醇乙基酸乙 酸醋，二甘醇-正下基酸乙酸醋，丙二醇甲基酸乙酸醋，丙二醇乙基酸乙酸醋，丙二醇丙基酸 乙酸醋，一縮二丙二醇甲基酸乙酸醋和一縮二丙二醇乙基酸乙酸醋；非質(zhì)子溶劑，例如乙 臘，N-甲基化咯燒酬，N-乙基化咯燒酬，N-丙基化咯燒酬，N-下基化咯燒酬，N-己基化咯燒 酬，N-環(huán)己基化咯燒酬，N，N-二甲基甲酯胺，N，N-二甲基乙酷胺，N，N-二甲亞諷;醇溶劑，例 如甲醇，乙醇，正丙醇，異丙醇，正下醇，異下醇，仲下醇，叔下醇，正戊醇，異戊醇，2-甲基下 醇，仲戊醇，叔戊醇，3-甲氧基下醇，正己醇，2-甲基戊醇，仲己醇，2-乙基下醇，仲庚醇，正辛 醇，2-乙基己醇，仲辛醇，正壬醇，正癸醇，仲十一燒醇，=甲基壬醇，仲十四燒醇，仲十屯燒 醇，苯酪，環(huán)己醇，甲基環(huán)己醇，節(jié)醇，乙二醇，1，2-丙二醇，1，3-下二醇，二甘醇，一縮二丙二 醇，=甘醇和=丙二醇；二醇單酸溶劑，例如乙二醇甲基酸，乙二醇乙基酸，乙二醇單苯基 酸，二甘醇單甲基酸，二甘醇單乙基酸，二甘醇單正下基酸，二甘醇單正己基酸，乙氧基=甘 醇，四甘醇單正下基酸，丙二醇單甲基酸，一縮二丙二醇單甲基酸，一縮二丙二醇單乙基酸， 和=丙二醇單甲基酸；醋溶劑，例如乳酸甲醋，乳酸乙醋，乳酸正下醋和乳酸正戊醋；祗溶 劑，例如，a-祗品締，a-祗品醇（terpineno 1)，月桂締，別羅勒締，巧樣素（imonene)，二聚戊 締，Q-二聚戊締，e-二聚戊締，祗品醇，香芹酬，羅勒締和水芹締;水，等。運些材料可W單獨 使用或W它們的兩種W上的組合使用。
[0059] 分散介質(zhì)在所述用于形成P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。
[0060] W下，將描述根據(jù)本發(fā)明的用于制備P型擴散層和光伏電池的方法。
[0061] 首先，將堿性溶液涂敷于作為P型半導體基板的娃基板，由此移除受損層，并且通 過蝕刻得到紋理結(jié)構(gòu)。
[0062] 具體地，在從錠料切下時所致的娃表面的受損層通過使用20質(zhì)量％的苛性鋼移 除。然后，通過用I質(zhì)量％的苛性鋼與IO質(zhì)量％的異丙醇的混合物進行蝕刻W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)W促進光學限制效應(yīng)，從而光伏電池獲得高的效 率。
[0063] 接著，通過在S氯氧化憐(POCb)、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n型擴散層。此時，根據(jù)使用=氯氧化憐的方法， 由于憐雙向擴散，因此n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 運些原因，需要側(cè)面蝕刻工藝來移除側(cè)面的n型擴散層。
[0064] 此外，將用于形成P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n 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W使用印刷法，旋涂法，巧U 涂，噴涂，刮刀法，漉涂機法，噴墨法等。
[0065] 用于形成P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 W為0.01g/m2至lOOg/V，并且優(yōu)選0.0 lg/V 至 lOOg/nA
[0066] 此外，取決于用于形成P型擴散層的組合物的組成，必要時，在其涂敷W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。由于運 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。
[0067] 對涂敷了用于形成P型擴散層的組合物的半導體基板在600至120(TC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W 使用已知的連續(xù)爐、間歇爐或類似裝置進行。
[0068] 由于在P+型擴散層的表面上形成了由憐酸玻璃或類似物構(gòu)成的玻璃層，因此通過 蝕刻移除憐酸玻璃。蝕刻可W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 酸如氨氣酸中的方法，將目標物浸入到堿如苛性鋼中的方法，等。
[0069] 在常規(guī)制備方法中，將侶膏涂敷到后表面上，然后燒結(jié)，從而將n型擴散層轉(zhuǎn)變成P +型擴散層，同時還形成歐姆接觸。然而，由于侶膏具有低的電導率，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)W后為約10至20WI1的厚侶層。而且，侶的熱膨脹系 數(shù)與娃的熱膨脹系數(shù)顯著不同，因此運種差別導致在燒結(jié)和冷卻工藝過程中在娃基板中產(chǎn) 生大的內(nèi)應(yīng)力，運促進了娃基板的翅曲。
[0070] 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。翅曲使得光伏 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)使得娃基板的厚度變更薄，從而電 池更容易破裂。
[0071] 然而，根據(jù)本發(fā)明的制備方法，采用用于形成P型擴散層的組合物將n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 侶。例如，還可W使用Ag(銀），Cu(銅）或類似物，從而后表面的電極的厚度可W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W抑制在燒結(jié)和冷 卻工藝中在娃基板中形成內(nèi)應(yīng)力W及翅曲。
[0072] 在n型擴散層上形成抗反射膜?？狗瓷淠ねㄟ^使用已知技術(shù)形成。例如，當抗反射 膜是氮化娃膜時，抗反射膜通過使用SiH4和N曲的混合氣體作為原料的等離子體CVD方法形 成。在此情況下，氨擴散到晶體中，和擴散到?jīng)]有貢獻于娃原子的結(jié)合的軌道中，即懸空鍵 與氨結(jié)合，運使得缺陷不活潑(氨純化）。
[0073] 更具體地，抗反射膜在下列條件下形成：0.05至1.0的混合氣體畑3/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100曲zW上的等離子體放電頻率。
[0074] 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W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。
[0075] 然后，在P+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W通過下列方法形成:涂敷含 有金屬如侶、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W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。
[0076] 將電極燒結(jié)W完成光伏電池。當燒結(jié)在600至90(TC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烙融，運歸因于在電極形成金屬膏中含有的玻璃 粒子，并且娃表面也部分烙融，由此所述膏中的金屬粒子(例如，銀粒子)形成與娃基板的接 觸，隨后固化。W此方式，在形成的表面電極和娃基板之間形成電傳導。運種方法稱為燒透 (fire-through)。
[0077] W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。
[0078] 表面電極可W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 鍛敷，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W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。
[0079] 在用于制備P型擴散層和光伏電池的W上方法中，為了在用作P型半導體基板的娃 上形成n型擴散層，使用S氯氧化憐(POCb)、氮氣和氧氣的混合氣體。然而，可W將用于形 成n型擴散層的組合物用于形成n型擴散層。用于形成n型擴散層的組合物含有周期表的第 XV族的元素如憐(P)，錬(Sb)或類似元素作為給體元素。
[0080] 在使用用于形成n型擴散層的組合物的方法中，為了形成n型擴散層，首先，將用于 形成n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120(TC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W形成n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W形成P+型擴散層。除運些方法W外，根據(jù)與上述方法中相同的方法 制備光伏電池。
[實施例]
[0081] W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％"。
[0082] [實施例。
[0083] 將20g粒子形狀為近似球形、平均粒徑為4.9皿并且軟化點為56rC的B2化-Si〇2- R20(R:化，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-下氧基乙氧基）乙醋用自動研鉢捏合機混合并 制成膏狀物，W制備用于形成P型擴散層的組合物。
[0084] 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,由化tachi 化曲-Technologies Co巧oration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Beckman Coulter，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 GravimetiT Differential Thermal AnalyzerK商品名：DTG-60H，由細IMADZU CORPORATION制造）的差示熱分析(DTA)曲線測 量。
[0085] 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n-型層的P型娃基板表 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，將基板浸入氨氣酸中5分鐘，隨后用流水洗涂。
[0086] 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190 Q/□的薄膜電 阻和通過B(棚）的擴散形成P型擴散層。
[0087] 薄膜電阻是使用低電阻計（商品名：Loresta-EP MCP-T360，由Mi tsubi shi Qiemical Anal}ftech Co. ,Ltd.制造)通過四探針法測量的。
[008引[實施例2]
[0089] 除了將玻璃粉末改變?yōu)榱Ｗ有螤顬榍蛐?、平均粒徑?.2皿并且軟化點為815°C的 82〇3-51〇2-1?0(1?:]\1邑，〔曰，5'，8曰）系玻璃粉末（商品名稱：1]\?-603，由1'〇4曰111曰16'1曰1 Technology Co. ,Ltd.生產(chǎn)）之外，W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35Q/□的薄膜電阻和通過B(棚）的擴散 形成P型擴散層。
[0090] [實施例3]
[0091] 除了將玻璃粉末改變?yōu)榱Ｗ有螤顬榍蛐?、平均粒徑?.1皿并且軟化點為808°C的 82〇3-51〇2-1?0(1?:]\1邑，〔曰，5'，8曰）系玻璃粉末（商品名稱：1]\?-403，由1'〇4曰111曰16'1曰1 Technology Co. ,Ltd.生產(chǎn)），W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45 Q/□的薄膜電阻和通過B(棚）的擴散形成 P型擴散層。
[0092] [實施例4]
[0093] 將20g粒子形狀為球形、平均粒徑為3.1皿并且軟化點為416°C的P2化-Zn〇2-R2〇(R: 化，K，Li)系玻璃粉末（商品名稱：TMX-203,由Tokan Material Technology Co. ,Ltd.生 產(chǎn)），〇.3g乙基纖維素和7g乙酸2-(2-下氧基乙氧基）乙醋用自動研鉢捏合機混合并制成膏 狀物，W制備用于形成n型擴散層的組合物。將所制備的膏狀物涂敷到P型娃基板表面上。
[0094] 隨后，將20g的82〇3-51〇2-30化1邑，〔曰，5'，8曰）系玻璃粉末（商品名稱^1乂-603，由 Tokan Material Technology Co. ,Ltd.生產(chǎn)），0.5g乙基纖維素和IOg乙酸2-(2-下氧基乙 氧基）乙醋混合并制成膏狀物，W制備用于形成P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n型擴散層的組合物的P型娃基板表面上，并且在電熱 板上在150°C干燥5分鐘。
[00M]接著，在電爐中在IOOCTC進行熱擴散處理10分鐘。然后，為了移除玻璃層，將基板 浸入氨氣酸中5分鐘，隨后用流水洗涂。
[0096]在涂敷了用于形成n型擴散層的組合物的那一側(cè)的表面表現(xiàn)出35 Q/□的薄膜電 阻和通過P(憐）的擴散形成n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47Q/□的薄膜電阻和通過B(棚）的擴散形成P型擴散層。
【主權(quán)項】
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(A1)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p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，AI2O3和Ga2〇3中的至少一種含受體兀素的材料，和 選自 Si〇2，K20，Na20，Li20，BaO，SrO，CaO，MgO，BeO，ZnO，PbO，CdO，V 2〇5，SnO，Zr〇2和Mo03中 的至少一種玻璃組分材料。4. 一種用于形成p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p型擴散層的組合 物;和 進行熱擴散處理。5. -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p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。
【文檔編號】H01L21/223GK105977143SQ201610524236
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2011年1月25日
【發(fā)明人】町井洋, 町井洋一, 吉田誠人, 野尻剛, 岡庭香, 巖室光則, 足立修郎, 足立修一郎
【申請人】日立化成工業(yè)株式會社