光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法
【專利摘要】提供一種與以往相比能夠提高特性和可靠性的光電轉(zhuǎn)換元件和光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法。光電轉(zhuǎn)換元件具備基體(10)、電極部(20)以及反射部(30)，其中所述基體(10)具有：半導(dǎo)體基板(1)；第一i型半導(dǎo)體膜(2)，設(shè)置于半導(dǎo)體基板(1)的一個(gè)表面的一部分；第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜(3)，設(shè)置于第一i型半導(dǎo)體膜(2)上；第二i型半導(dǎo)體膜(4)，設(shè)置于表面的另一部分；以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜(5)，設(shè)置于第二i型半導(dǎo)體膜(4)上，所述電極部(20)具有：第一電極層(21)，設(shè)置于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜(3)上；以及第二電極層(22)，設(shè)置于第1第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜(5)上，所述反射部(30)設(shè)置于被第一電極層(21)和第二電極層(22)夾著的間隙區(qū)域(A)。
【專利說明】
光電轉(zhuǎn)換元件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換元件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，特別是根據(jù)地球環(huán)境問題的觀點(diǎn)，以將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的太陽能電池作為下一代能源的期待急劇變高。在太陽能電池中，存在使用化合物半導(dǎo)體或者有機(jī)材料的太陽能電池等各種種類的太陽能電池，但當(dāng)前，成為主流的是使用硅晶體的太陽能電池。
[0003]在太陽能電池中，存在在作為太陽光入射一側(cè)的面的受光面以及與受光面相反的一側(cè)的背面分別形成有電極的構(gòu)造(雙面電極構(gòu)造)的太陽能電池、以及僅在背面形成有電極的構(gòu)造(背面電極構(gòu)造)的太陽能電池。背面電極構(gòu)造的太陽能電池在受光面沒有電極，相應(yīng)地能夠增加入射的太陽光的量，在這一點(diǎn)上是有利的。
[0004]例如，在專利文獻(xiàn)I中記載了背面電極構(gòu)造的太陽能電池。根據(jù)專利文獻(xiàn)I中記載的太陽能電池，在半導(dǎo)體基板的背面分別形成in結(jié)和ip結(jié)，在in結(jié)上形成η側(cè)電極，在ip結(jié)上形成P側(cè)電極。在該太陽能電池中，太陽光從半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)热肷?，從而在半?dǎo)體基板的內(nèi)部生成載流子，該載流子從P側(cè)電極和η側(cè)電極被取出到外部。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)I:日本特開2010-80887號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]然而，近年來，在太陽能電池等光電轉(zhuǎn)換元件的技術(shù)領(lǐng)域中，強(qiáng)烈要求提高特性和可靠性，正推進(jìn)其研究。
[0010]鑒于上述情形，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠提高特性和可靠性的光電轉(zhuǎn)換元件和光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法。
[0011 ]用于解決課題的技術(shù)方案
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一方式，能夠提供一種光電轉(zhuǎn)換元件，具備基體、電極部以及反射部，其中基體具有:半導(dǎo)體基板;第一 i型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面的一部分;第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于第一 i型半導(dǎo)體膜上;第二 i型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于表面的另一部分；以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于第二 i型半導(dǎo)體膜上，電極部具有:第一電極層，設(shè)置于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜上；以及第二電極層，設(shè)置于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜上，反射部設(shè)置于被第一電極層和第二電極層夾著的間隙區(qū)域。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種與以往相比能夠提高特性和可靠性的光電轉(zhuǎn)換元件。
【附圖說明】
[0015]圖1是實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的示意性的剖視圖。
[0016]圖2是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0017]圖3是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0018]圖4是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0019]圖5是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0020]圖6是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0021]圖7是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0022]圖8是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0023]圖9是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0024]圖10是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0025]圖11是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0026]圖12是對(duì)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0027]圖13是實(shí)施方式2的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的示意性的剖視圖。
[0028]圖14是實(shí)施方式3的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的示意性的剖視圖。
[0029]圖15是對(duì)實(shí)施方式3的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例進(jìn)行圖解的示意性的剖視圖。
[0030]圖16是實(shí)施方式4的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的示意性的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下，說明作為本發(fā)明的一例的實(shí)施方式。此外，在實(shí)施方式的說明中使用的附圖中，設(shè)為相同的附圖標(biāo)記表示相同部分或者相當(dāng)部分。
[0032][實(shí)施方式I]
[0033]〈光電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)〉
[0034]在圖1中，示出作為本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換元件的一例的實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的示意性的剖視圖。
[0035]實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池具備基體10、電極部20和由絕緣層構(gòu)成的反射部30。
[0036]基體10具備由η型單晶硅基板構(gòu)成的半導(dǎo)體基板1、設(shè)置于半導(dǎo)體基板I的一個(gè)表面(背面)的一部分的第一 i型半導(dǎo)體膜2以及設(shè)置于第一 i型半導(dǎo)體膜2上的由P型非晶硅膜構(gòu)成的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3。另外，基體10具備設(shè)置于半導(dǎo)體基板I的背面的另一部分的第二 i型半導(dǎo)體膜4以及設(shè)置于第二 i型半導(dǎo)體膜4上的由η型非晶硅膜構(gòu)成的第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5。
[0037]基體10還具備設(shè)置于半導(dǎo)體基板I的另一個(gè)表面(受光面)的第三i型半導(dǎo)體膜6、設(shè)置于第三i型半導(dǎo)體膜6上的第2第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜7以及設(shè)置于第2第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜7上的防反射膜8。
[0038]S卩，如圖1所示，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3和第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5位于基體10的一個(gè)表面(背面)，防反射膜8位于基體10的另一個(gè)表面(受光面)。
[0039]電極部20具備設(shè)置于基體10的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3上的第一電極層21以及設(shè)置于第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5上的第二電極層22。
[0040]反射部30由設(shè)置于被第一電極層21和第二電極層22夾著的間隙區(qū)域A的絕緣層構(gòu)成。更具體地說，在實(shí)施方式I中，反射部30設(shè)置于作為間隙區(qū)域A的、被第一電極層21和第二電極層22的相互面對(duì)的面以及位于第一電極層21和第二電極層22之間的基體10的背面包圍的區(qū)域中。
[0041]作為半導(dǎo)體基板I，能夠合適地使用η型單晶硅基板，但不限定于η型單晶硅基板，也能夠使用例如以往公知的半導(dǎo)體基板。半導(dǎo)體基板I的厚度沒有特別限定，能夠設(shè)為例如50μηι以上且300μηι以下，優(yōu)選能夠設(shè)為ΙΟΟμπι以上且200μηι以下。另外，半導(dǎo)體基板I的電阻率也沒有特別限定，能夠設(shè)為例如0.1 Ω._以上且10Ω.cm以下。另外，η型雜質(zhì)的雜質(zhì)濃度能夠設(shè)為例如I X 115個(gè)/cm3以上且I X 116個(gè)/cm3。
[0042]作為第一i型半導(dǎo)體膜2，能夠合適地使用i型非晶硅膜，但不限定于i型非晶硅膜，也能夠使用例如以往公知的i型半導(dǎo)體膜。第一 i型半導(dǎo)體膜2的厚度沒有特別限定，能夠設(shè)為例如5nm以上且50nm以下。
[0043]此外，在本說明書中，“i型”不僅表示完全本征的狀態(tài)，只要濃度足夠低(η型雜質(zhì)濃度低于I X 115個(gè)/cm3，并且P型雜質(zhì)濃度低于I X 115個(gè)/cm3)，則還包括混入有η型或者P型的雜質(zhì)的狀態(tài)。η型雜質(zhì)濃度和P型雜質(zhì)濃度能夠通過二次離子質(zhì)量分析法(SIMS;Secondary 1n Mass Spectrometry)來測(cè)定。
[0044]另外，在本說明書中，設(shè)為在“非晶娃”中，不僅包括硅原子的懸空鍵(懸掛鍵)沒有以氫封端的非晶硅，還包括氫化非晶硅等硅原子的懸空鍵以氫封端的非晶硅。
[0045]作為第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3，能夠合適地使用P型非晶硅膜，但不限定于P型非晶硅膜，例如也能夠使用以往公知的P型半導(dǎo)體膜。此外，作為第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3中包括的P型雜質(zhì)，能夠使用例如硼，P型雜質(zhì)的濃度能夠設(shè)為例如5X 119個(gè)/cm3左右。第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3的厚度沒有特別限定，能夠設(shè)為例如5nm以上且50nm以下。
[0046]作為第二i型半導(dǎo)體膜4，能夠合適地使用i型非晶硅膜，但不限定于i型非晶硅膜，例如也能夠使用以往公知的i型半導(dǎo)體膜。第二 i型半導(dǎo)體膜4的厚度沒有特別限定，能夠設(shè)為例如5nm以上且50nm以下。
[0047]作為第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5，能夠合適地使用η型非晶硅膜，但不限定于η型非晶硅膜，例如也能夠使用以往公知的η型半導(dǎo)體膜。此外，作為第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5中包括的η型雜質(zhì)，能夠使用例如磷。第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5的厚度沒有特別限定，能夠設(shè)為例如5nm以上且50nm以下。
[0048]作為第三i型半導(dǎo)體膜6，能夠合適地使用i型非晶硅膜，但不限定于i型非晶硅膜，例如也能夠使用以往公知的i型半導(dǎo)體膜。第三i型半導(dǎo)體膜6的厚度沒有特別限定，能夠設(shè)為例如5nm以上且50nm以下。
[0049]作為第2第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜7，能夠合適地使用η型非晶硅膜，但不限定于η型非晶硅膜，例如也能夠使用以往公知的η型半導(dǎo)體膜。此外，作為第2第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜7中包括的η型雜質(zhì)，能夠使用例如磷，η型雜質(zhì)的濃度能夠設(shè)為例如5Χ 119個(gè)/cm3左右。另夕卜，第2第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜7的厚度沒有特別限定，能夠設(shè)為例如5nm以上且50nm以下。
[0050]作為防反射膜8，例如能夠使用氧化物層和氮化物層中的至少一方。作為氧化物層，能夠使用例如氧化硅層等。另外，作為氮化物層，能夠使用例如氮化硅層等。因此，作為防反射膜8，例如能夠使用氧化硅層的單層、氮化硅層的單層或者氧化硅層與氮化硅層的層疊體等。防反射膜8的厚度能夠設(shè)為例如10nm以上且800nm以下。
[0051]作為第一電極層21和第二電極層22，沒有特別的限定，能夠使用具有導(dǎo)電性的材料，其中，優(yōu)選使用鋁和銀中的至少一方。另外，第一電極層21和第二電極層22的厚度沒有特別限定，能夠設(shè)為例如0.5μπι以下。
[0052]作為絕緣層的反射部30是用于使從基體10的受光面?zhèn)认虮趁鎮(zhèn)鹊墓庵械牡竭_(dá)第一電極層21和第二電極層22之間的光再次入射到基體10內(nèi)的反射材料。此處的絕緣層表示具有如下程度的絕緣性的層，即在絕緣層的一部分與第一電極層21相接觸、絕緣層的另一部分與第二電極層22相接觸的情況下也不使它們短路的程度。一般來說，只要薄層電阻值為1000 Ω /□以上，則能夠抑制上述那樣的短路。
[0053]反射部30還具有反射性。反射部30的反射性表示以下特性:由于反射部30的存在，與不存在反射部30的情況相比，能夠提高到達(dá)第一電極層21和第二電極層22之間的光的反射率。因此，例如，反射部30具有與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3和第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5不同的折射率即可，另外，優(yōu)選具有比第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3和第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5的折射率低的折射率。在這種情況下，能夠有效地提高上述光的反射率。
[0054]作為滿足這樣的絕緣性和反射性的反射部30的材料，能夠列舉樹脂、氮化物、氧化物等。作為樹脂，優(yōu)選為乙烯醋酸乙烯酯等，作為氮化物，優(yōu)選為氮化硅等，作為氧化物，優(yōu)選為氧化硅等。
[0055]反射部30的厚度沒有特別限定，只要是能夠反射光的厚度、換言之不發(fā)生由量子效應(yīng)引起的光的穿過的程度的厚度以上即可。在基體10的背面的面內(nèi)方向(圖1中左右方向和貫穿紙面的表面背面的方向)上，反射部30的厚度也可以不同，最薄的位置(例如，在圖1中，在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3與第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5重疊的區(qū)域上)的厚度優(yōu)選為5nm以上，更優(yōu)選為20nm以上，進(jìn)一步優(yōu)選為50nm以上。在該厚度低于5nm的情況下，存在反射部30的反射效果變低的傾向。另外，考慮模塊化的容易性，反射部30的厚度優(yōu)選為0.5μπι以下。
[0056]〈光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法〉
[0057]以下，參照?qǐng)D2?圖11的示意性的剖視圖，說明實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的制造方法的一例。
[0058]首先，如圖2所示，在半導(dǎo)體基板I的整個(gè)受光面形成第三i型半導(dǎo)體膜6，在第三i型半導(dǎo)體膜6的整個(gè)受光面形成第2第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜7。
[0059]第三i型半導(dǎo)體膜6的形成方法和第2第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜7的形成方法沒有特別限定，能夠使用例如等離子體CVD(Chemical Vapor Deposit1n，化學(xué)氣相沉積)法。
[0060]此外，當(dāng)在半導(dǎo)體基板I的受光面形成第三i型半導(dǎo)體膜6之前，也可以在半導(dǎo)體基板I的受光面形成凹凸。例如能夠當(dāng)在半導(dǎo)體基板I的整個(gè)背面形成紋理掩模之后，對(duì)半導(dǎo)體基板I的受光面進(jìn)行紋理蝕刻，從而形成這樣的凹凸。作為紋理掩模，例如能夠使用氮化硅或者氧化硅。另外，作為紋理蝕刻中使用的蝕刻劑，例如能夠使用可溶解硅的堿溶液。
[0061]接下來，如圖3所示，在半導(dǎo)體基板I的整個(gè)背面形成第一i型半導(dǎo)體膜2，在第一 i型半導(dǎo)體膜2上形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3。第一 i型半導(dǎo)體膜2和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3的形成方法沒有特別限定，能夠使用例如等離子體CVD法。
[0062]接下來，如圖4所示，在半導(dǎo)體基板I的背面，僅在殘留第一i型半導(dǎo)體膜2與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3的層疊體51的部分形成光致抗蝕劑等蝕刻掩模12。
[0063]接下來，如圖5所示，將蝕刻掩模12作為掩模，在厚度方向上對(duì)第一i型半導(dǎo)體膜2與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3的層疊體51的一部分進(jìn)行濕法蝕刻。由此，使半導(dǎo)體基板I的表面露出。此外，也可以不通過將蝕刻掩模12用作掩模的蝕刻，而是通過例如激光的照射來去除層疊體51的一部分。
[0064]接下來，如圖6所示，從第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3完全去除蝕刻掩模12。
[0065]接下來，如圖7所示，以覆蓋半導(dǎo)體基板I的背面?zhèn)鹊穆冻霾糠值姆绞叫纬傻诙型半導(dǎo)體膜4，在第二 i型半導(dǎo)體膜4上形成第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5。第二 i型半導(dǎo)體膜4和第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5的形成方法沒有特別限定，能夠使用例如等離子體CVD法。
[0066]接下來，如圖8所示，僅在半導(dǎo)體基板I的背面?zhèn)鹊臍埩舻诙型半導(dǎo)體膜4與第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5的層疊體52的部分形成光致抗蝕劑等蝕刻掩模13。
[0067]接下來，如圖9所示，將蝕刻掩模13作為掩模，在厚度方向上蝕刻由第二i型半導(dǎo)體膜4和第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5構(gòu)成的層疊體52的一部分，其后完全去除蝕刻掩模13，從而使第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3的一部分露出。
[0068]接下來，如圖10所示，以覆蓋第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3和第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5各自的背面的全部的方式形成金屬層14。金屬層14的形成方法沒有特別限定，能夠使用例如濺射法或者蒸鍍法等。
[0069]接下來，如圖11所示，去除金屬層14的一部分，形成第一電極層21和第二電極層22。
[0070]金屬層14的去除方法沒有特別限定，例如，在第一電極層21和第二電極層22上配置蝕刻掩模，在金屬層14的厚度方向上進(jìn)行干法蝕刻，從而能夠去除第一電極層21和第二電極層22以外的金屬層14。另外，例如也可以通過激光的照射來形成第一電極層21和第二電極層22。
[0071]接下來，如圖12所示，在間隙區(qū)域A中的、被第一電極層21和第二電極層22的相互面對(duì)的面以及位于第一電極層21和第二電極層22之間的基體10的背面包圍的區(qū)域中，形成由絕緣層構(gòu)成的反射部30。
[0072]反射部30的形成方法沒有特別限定，能夠根據(jù)構(gòu)成反射部30的材料而適當(dāng)選擇。例如，在反射部30由樹脂構(gòu)成的情況下，也可以使用刮刀等來將樹脂涂覆于間隙區(qū)域A。另夕卜，例如在反射部30由氮化硅等氮化物構(gòu)成的情況下，例如使用等離子體CVD法、常壓CVD法等，能夠容易地形成反射部30。另外，例如在反射部30由氧化硅等氧化物構(gòu)成的情況下，例如，能夠使用等離子體CVD法、常壓CVD法等。
[0073]接下來，如圖1所示，在第2第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜7上形成防反射膜8。
[0074]防反射膜8的形成方法沒有特別限定，能夠使用例如蒸汽氧化法、常壓CVD法、SOG的涂覆/燒成、等離子體CVD法或者常壓CVD法。具體地說，例如通過蒸汽氧化法、常壓CVD法、SOG的涂覆/燒成，能夠容易地形成氧化硅層，通過等離子體CVD法或者常壓CVD法，能夠容易地形成氮化硅層。
[0075]根據(jù)以上所述，完成結(jié)構(gòu)如圖1所示的實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池。
[0076]〈作用效果〉
[0077]在實(shí)施方式I中，在被第一電極層21和第二電極層22夾著的間隙區(qū)域A設(shè)置由絕緣層構(gòu)成的反射部30。由此，實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特性和可靠性提高。關(guān)于這一點(diǎn)，一邊與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比較一邊進(jìn)行說明。
[0078]關(guān)于異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池，如專利文獻(xiàn)I所公開的那樣，在配置于半導(dǎo)體基板的背面的η側(cè)電極與P側(cè)電極之間，in結(jié)、ip結(jié)向外部露出。即，在光電轉(zhuǎn)換元件中，位于被η側(cè)電極和P側(cè)電極夾著的間隙區(qū)域中的是半導(dǎo)體基板、in結(jié)和ρη結(jié)這樣的硅半導(dǎo)體。
[0079]硅半導(dǎo)體的光透射率與構(gòu)成電極的金屬的光透射率相比極高，所以，未配置電極的間隙區(qū)域不具有反射從受光面?zhèn)韧ㄟ^光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)而來的光的功能。因此，在從受光面?zhèn)热肷涞焦怆娹D(zhuǎn)換元件內(nèi)的光到達(dá)光電轉(zhuǎn)換元件的背面時(shí)，在其位置是間隙區(qū)域的情況下，該光的幾乎全部從光電轉(zhuǎn)換元件穿過，這是現(xiàn)狀。
[0080]與此相對(duì)地，根據(jù)實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池，在間隙區(qū)域A中設(shè)置有反射部30，所以能夠反射從基體10的受光面?zhèn)鹊竭_(dá)基體10的位于間隙區(qū)域A的背面?zhèn)鹊墓?。即，能夠通過反射部30而使將從間隙區(qū)域A穿過的光向基體10內(nèi)反射。因此，實(shí)施方式I的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池與以往相比，能夠更高效地利用光，所以，作為其結(jié)果，能夠具有高的光電轉(zhuǎn)換效率，由此，異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特性和可靠性提高。
[0081]在實(shí)施方式I中，反射部30優(yōu)選為設(shè)置于整個(gè)間隙區(qū)域Α。即，反射部30優(yōu)選設(shè)置于位于第一電極層21和第二電極層22之間的基體10的整個(gè)背面。由此，能夠進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率。
[0082]在實(shí)施方式I中，反射部30優(yōu)選與位于間隙區(qū)域A的基體10相接。即，反射部30優(yōu)選在與位于間隙區(qū)域A的基體10的背面之間不介有空氣層等空間而直接接觸。由此，能夠提高光的反射效果。這是由于，在空氣層等包含氣體的空間介于2個(gè)物質(zhì)之間的情況下，在空間內(nèi)光存在衰減的傾向。
[0083][實(shí)施方式2]
[0084]〈光電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)〉
[0085]圖13中示出作為本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換元件的一例的實(shí)施方式2的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的示意性的剖視圖。
[0086]實(shí)施方式2的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特征在于，具有在向光電轉(zhuǎn)換元件的背面?zhèn)嚷冻龅拿婢哂信_(tái)階的反射部31來代替實(shí)施方式I的反射部30。此外，關(guān)于反射部31，其形狀以外的特征與實(shí)施方式I相同，所以不重復(fù)其說明。
[0087]〈光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法〉
[0088]實(shí)施方式2的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池能夠使用在實(shí)施方式I中說明的制造方法，在設(shè)置反射部30的工序中通過控制反射部31的厚度來制造。例如，如圖12所示，在基體10的背面具有臺(tái)階的形狀的情況下，使用等離子體CVD法等來形成恒定的厚度的膜，從而能夠形成反映了基體10的背面的形狀的具有臺(tái)階的反射部31。
[0089]〈作用效果〉
[0090]在實(shí)施方式2中，在被第一電極層21和第二電極層22夾著的間隙區(qū)域A設(shè)置由絕緣層構(gòu)成的反射部31，特別是，在反射部31中的向光電轉(zhuǎn)換元件的背面?zhèn)嚷冻龅拿婢哂信_(tái)階。由此，實(shí)施方式2的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特性和可靠性提高。
[0091]S卩，根據(jù)實(shí)施方式2的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池，與實(shí)施方式I同樣地，在間隙區(qū)域A中設(shè)置有反射部31，所以能夠反射從基體10的受光面?zhèn)鹊竭_(dá)基體10的位于間隙區(qū)域A的背面?zhèn)鹊墓?。進(jìn)一步地，反射部31中的向光電轉(zhuǎn)換元件的背面?zhèn)嚷冻龅拿婢哂信_(tái)階，所以通過該臺(tái)階構(gòu)造能夠?qū)崿F(xiàn)光的漫反射。因此，由于反射部31的反射效果進(jìn)一步提高，從而異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特性和可靠性進(jìn)一步提高。
[0092]此外，實(shí)施方式2除了具有反射部31來代替反射部30以外，與實(shí)施方式I相同，所以不重復(fù)同樣的說明。
[0093][實(shí)施方式3]
[0094]〈光電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)〉
[0095]圖14中示出作為本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換元件的一例的實(shí)施方式3的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的示意性的剖視圖。
[0096]實(shí)施方式3的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特征在于，具有設(shè)置于位于間隙區(qū)域A的基體1a的背面的由凹凸構(gòu)成的反射部32來代替反射部30。
[0097]在實(shí)施方式3中，上述凹凸只要是被設(shè)置于位于在間隙區(qū)域A中的基體1a的背面?zhèn)鹊牟考⒓窗雽?dǎo)體基板41的背面、第一 i型半導(dǎo)體膜2、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3、第二 i型半導(dǎo)體膜4和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5中的某一方的凹凸即可。但是，考慮制造的容易性，如圖14所示，優(yōu)選為設(shè)置于半導(dǎo)體基板41的背面的紋理構(gòu)造。
[0098]此外，在圖14中，位于設(shè)置于半導(dǎo)體基板41的紋理構(gòu)造上的各膜也具有同樣的紋理構(gòu)造，這是由于，在通過一般的制膜方法來形成各膜的情況下，各膜的形狀反映位于其正下方的半導(dǎo)體基板41的背面的形狀。
[0099]凹凸的構(gòu)造沒有特別限定，例如，能夠設(shè)為圖14所示的三角形狀的凹凸連續(xù)的形狀。此外，在圖14中，僅示出剖面形狀，在3維上，能夠設(shè)為例如集合了多個(gè)三角錐的形狀。
[0100]另外，構(gòu)成反射部32的凹凸的深度也沒有特別限定，至少在SEM觀察等電子顯微鏡觀察中，具有基體1a中的位于間隙區(qū)域A的部分比其他部分粗糙的表面形狀即可。此處，凹凸的深度表示凹凸中的、最為向基體I Oa的內(nèi)部側(cè)(基體I Oa的厚度方向的中心側(cè))突出的內(nèi)側(cè)前端部和最為向與內(nèi)側(cè)前端部相反的方向突出的外側(cè)前端部的距離(基體1a的厚度方向上的距離)。上述距離當(dāng)在半導(dǎo)體基板41形成有凹凸的情況下，是半導(dǎo)體基板41中的、最為向內(nèi)部側(cè)突出的內(nèi)側(cè)前端部和最為向與內(nèi)側(cè)前端部相反的方向突出的外側(cè)前端部的距離。
[0101]關(guān)于半導(dǎo)體基板41，其形狀以外的特征與實(shí)施方式I相同，所以不重復(fù)其說明。
[0102]〈光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法〉
[0103]實(shí)施方式3的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池能夠通過采用在實(shí)施方式I中使用圖15所示的半導(dǎo)體基板41來說明的制造方法(其中，去掉設(shè)置反射部30的工序)來制造。
[0104]圖15所示的半導(dǎo)體基板41能夠通過在實(shí)施方式I的半導(dǎo)體基板I的背面中的、由配置第一電極層21的位置和配置第二電極層22的位置夾著的間隙區(qū)域A形成紋理構(gòu)造53來準(zhǔn)備。
[0105]例如在實(shí)施方式I的半導(dǎo)體基板I的整個(gè)受光面形成紋理掩模，進(jìn)一步地，當(dāng)在半導(dǎo)體基板I的背面中的不形成紋理構(gòu)造53的區(qū)域中形成紋理掩模之后，對(duì)半導(dǎo)體基板I的背面進(jìn)行紋理蝕刻，從而能夠形成紋理構(gòu)造53。作為紋理掩模，例如能夠使用氮化硅或者氧化硅。另外，作為在紋理蝕刻中使用的蝕刻劑，例如能夠使用可溶解硅的堿溶液。另外，也能夠通過對(duì)間隙區(qū)域A局部地照射激光而形成。
[0106]在使用半導(dǎo)體基板41而在其背面形成有第一i型半導(dǎo)體膜2、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜3、第二 i型半導(dǎo)體膜4和第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜5的情況下，在形成有紋理構(gòu)造53的區(qū)域上形成的各膜的形狀反映紋理構(gòu)造53的形狀。因此，最終完成結(jié)構(gòu)如圖14所示的實(shí)施方式3的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池。
[0107]〈作用效果〉
[0108]在實(shí)施方式3中，在被第一電極層21和第二電極層22夾著的間隙區(qū)域A中設(shè)置由凹凸構(gòu)成的反射部32。由此，實(shí)施方式3的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特性和可靠性提高。
[0109]S卩，根據(jù)實(shí)施方式3的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池，在間隙區(qū)域A中設(shè)置有反射部32，所以，能夠反射從基體1a的受光面?zhèn)鹊竭_(dá)基體1a的位于間隙區(qū)域A的背面?zhèn)鹊墓?。更具體地說，能夠使從光電轉(zhuǎn)換元件的受光面?zhèn)热肷涞交wI Oa內(nèi)而到達(dá)該凹凸的光發(fā)生漫反射，所以，能夠抑制光從間隙區(qū)域A穿出。因此，實(shí)施方式3的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池與以往相比，能夠更高效地利用光，所以，作為其結(jié)果，能夠具有高的光電轉(zhuǎn)換效率，由此異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特性和可靠性提高。
[0110]在實(shí)施方式3中，反射部32優(yōu)選設(shè)置于整個(gè)間隙區(qū)域A。即，優(yōu)選設(shè)置于位于第一電極層21和第二電極層22之間的基體1a的整個(gè)背面。由此，能夠進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率。
[0111]另外，根據(jù)實(shí)施方式3，與實(shí)施方式I和實(shí)施方式2相比，構(gòu)成部件較少(不需要對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換元件增添構(gòu)件)，所以能夠降低制造成本。
[0112]此外，實(shí)施方式3除了具有反射部32來代替反射部30以外，與實(shí)施方式I相同，所以不重復(fù)同樣的說明。
[0113][實(shí)施方式4]
[0114]〈光電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)〉
[0115]圖16中示出作為本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換元件的一例的實(shí)施方式4的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的示意性的剖視圖。
[0116]實(shí)施方式4的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特征在于，具有由絕緣層構(gòu)成的反射部30和由凹凸構(gòu)成的反射部32。即，實(shí)施方式4的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池具有實(shí)施方式I的反射部30和實(shí)施方式3的反射部32。
[0117]〈光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法〉
[0118]實(shí)施方式4的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池能夠通過采用在實(shí)施方式I中使用圖15所示的半導(dǎo)體基板41來說明的制造方法來制造。
[0119]〈作用和效果〉
[0120]在實(shí)施方式4中，在被第一電極層21和第二電極層22夾著的間隙區(qū)域A中，設(shè)置由絕緣層構(gòu)成的反射部30和由凹凸構(gòu)成的反射部32。更具體地說，在實(shí)施方式4中，在作為間隙區(qū)域A的、被第一電極層21和第二電極層22的相互面對(duì)的面和位于第一電極層21和第二電極層22之間的基體1a的背面包圍的區(qū)域中設(shè)置反射部30。進(jìn)一步地，設(shè)置在位于間隙區(qū)±或八的半導(dǎo)體基板41的背面?zhèn)仍O(shè)置的由凹凸構(gòu)成的反射部32。由此，能夠通過反射部32和反射部30來反射從基體1a的受光面?zhèn)鹊竭_(dá)基體1a的位于間隙區(qū)域A的背面?zhèn)鹊墓?，由此?shí)施方式4的異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特性和可靠性進(jìn)一步提高。
[0121]以上，在實(shí)施方式I?實(shí)施方式4中，說明了將第一導(dǎo)電類型設(shè)為P型、將第二導(dǎo)電類型設(shè)為η型的情況，但只要第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型是相反的導(dǎo)電類型即可，在第一導(dǎo)電類型為η型的情況下，第一導(dǎo)電類型為P型。
[0122][附記]
[0123](I)根據(jù)本發(fā)明的第一方式，能夠提供一種光電轉(zhuǎn)換元件，具備基體、電極部以及反射部，其中基體具有:半導(dǎo)體基板;第一 i型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面的一部分;第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于第一 i型半導(dǎo)體膜上;第二 i型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于表面的另一部分；以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于第二i型半導(dǎo)體膜上，電極部具有:第一電極層，設(shè)置于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜上；以及第二電極層，設(shè)置于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜上，反射部設(shè)置于被第一電極層和第二電極層夾著的間隙區(qū)域。在本發(fā)明的第一方式中，在間隙區(qū)域中設(shè)置有反射部，所以能夠反射從基體的受光面?zhèn)鹊竭_(dá)基體的位于間隙區(qū)域的背面?zhèn)鹊墓?。因此，異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池的特性和可靠性提高。
[0124](2)在本發(fā)明的第一方式中，反射部優(yōu)選是設(shè)置于間隙區(qū)域的絕緣層。由此，能夠提高間隙區(qū)域中的光的反射效果。
[0125](3)在本發(fā)明的第一方式中，反射部優(yōu)選是設(shè)置于位于間隙區(qū)域的基體的一個(gè)表面的凹凸，由此能夠使間隙區(qū)域中的光發(fā)生漫反射。
[0126](4)在本發(fā)明的第一方式中，凹凸優(yōu)選是設(shè)置于半導(dǎo)體基板的紋理構(gòu)造。由此，能夠容易地形成期望的形狀的凹凸。
[0127]如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但將上述各實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)適當(dāng)組合也在最初的預(yù)計(jì)范圍內(nèi)。
[0128]應(yīng)該理解本次公開的實(shí)施方式在所有方面都是示例性的而非限制性的。本發(fā)明的范圍不通過上述說明而通過權(quán)利要求書來表示，旨在包括與權(quán)利要求書等同的意義和范圍內(nèi)的所有變更。
[0129]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0130]本發(fā)明能夠用于光電轉(zhuǎn)換元件和光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，特別是能夠合適地用于異質(zhì)結(jié)型背接觸單電池等太陽能電池及其制造方法。
[0131]標(biāo)號(hào)說明
[0132]1、41半導(dǎo)體基板
[0133]2第一 i型半導(dǎo)體膜
[0134]3第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜
[0135]4第二 i型半導(dǎo)體膜
[0136]5第I第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜
[0137]6第三i型半導(dǎo)體膜
[0138]7第2第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜
[0139]8防反射膜
[0140]10、1a基體
[0141]12、13蝕刻掩模
[0142]14金屬層
[0143]20電極部
[0144]21第一電極層
[0145]22第二電極層
[0146]30、31、32反射部
[0147]51、52層疊體
[0148]53紋理構(gòu)造。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，具備:基體；電極部；以及反射部，所述基體具有:半導(dǎo)體基板；第一 i型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于所述半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面的一部分；第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于所述第一 i型半導(dǎo)體膜上；第二 i型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于所述表面的另一部分；以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜，設(shè)置于所述第二 i型半導(dǎo)體膜上，所述電極部具有:第一電極層，設(shè)置于所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜上；以及第二電極層，設(shè)置于所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體膜上，所述反射部設(shè)置于被所述第一電極層和所述第二電極層夾著的間隙區(qū)域。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，所述反射部是設(shè)置于所述間隙區(qū)域的絕緣層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，所述絕緣層與位于所述間隙區(qū)域的所述基體的一個(gè)表面相接。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，所述反射部是設(shè)置于位于所述間隙區(qū)域的所述基體的一個(gè)表面的凹凸。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，所述凹凸是設(shè)置于所述半導(dǎo)體基板的紋理構(gòu)造。
【文檔編號(hào)】H01L31/0747GK106062972SQ201580012467
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日 公開號(hào)201580012467.0, CN 106062972 A, CN 106062972A, CN 201580012467, CN-A-106062972, CN106062972 A, CN106062972A, CN201580012467, CN201580012467.0, PCT/2015/53803, PCT/JP/15/053803, PCT/JP/15/53803, PCT/JP/2015/053803, PCT/JP/2015/53803, PCT/JP15/053803, PCT/JP15/53803, PCT/JP15053803, PCT/JP1553803, PCT/JP2015/053803, PCT/JP2015/53803, PCT/JP2015053803, PCT/JP201553803
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