太阳能电池及其制造方法技术

目的在于得到一种抑制缺陷的产生、光电变换效率高的太阳能电池。该太阳能电池具备形成有金字塔状的凹凸部P的n型单晶硅基板1的单晶体等的硅基板、和在该单晶硅基板上形成的非晶质或者微晶半导体层，在所述单晶硅基板的表面设置的金字塔状的凹凸部P的谷部形成了平坦部F。通过该结构，能够使由大致(111)面形成的70～85°的陡峭的凹部角度广角化为115～135°。因此，能够消除由倒角形状所引起的原子台阶状的形状变化，能够抑制非晶质或者微晶半导体层中的外延生长以及缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】目的在于得到一种抑制缺陷的产生、光电变换效率高的太阳能电池。该太阳能电池具备形成有金字塔状的凹凸部P的n型单晶硅基板1的单晶体等的硅基板、和在该单晶硅基板上形成的非晶质或者微晶半导体层，在所述单晶硅基板的表面设置的金字塔状的凹凸部P的谷部形成了平坦部F。通过该结构，能够使由大致(111)面形成的70～85°的陡峭的凹部角度广角化为115～135°。因此，能够消除由倒角形状所引起的原子台阶状的形状变化，能够抑制非晶质或者微晶半导体层中的外延生长以及缺陷。【专利说明】
本专利技术涉及，特别涉及使用了具有构成防反射构造的纹 理构造的晶体系的硅基板的。
技术介绍
在将入射的光通过光电变换部变换为电的太阳能电池中，如果表面的光反射大， 则入射到太阳能电池内部的光减少，得到的电力也变少。因此，为了提高太阳能电池的光电 变换效率，重要的是降低表面的光反射率，取入更大量的光。为了降低光反射率，有效的是 在例如太阳能电池的表面设置反射防止膜。 然而，即使使用反射防止膜，也产生入射光的几％的反射所致的损失，所以还在太 阳能电池的表面形成被称为纹理的微小的凹凸，实现由于陷光效应（optical confinement effect)所致的反射率降低。 例如，关于单晶硅，通过使用碱性溶液来进行各向异性蚀刻，能够容易地形成随机 的金字塔形状的凹凸构造作为纹理。通过这些方法，能够大幅降低太阳能电池的表面的光 反射率，但作为实现进一步降低反射率的方法，已知规则地配置有金字塔型的开口部的纹 理构造。作为金字塔型的开口部的制造方法，已知在单晶硅的表面形成蚀刻掩模，隔着该蚀 刻掩模进行各向异性蚀刻的方法。这样，通过在受光面规则地设置金字塔型的纹理，相比于 随机地设置的纹理，能够进一步提高多重散射所致的陷光效应。 以往，在使用单晶硅基板等晶体系硅基板的太阳能电池中，通过各向异性蚀刻对 硅（100)基板的表面进行蚀刻，从而形成起因于（111)面的金字塔状的凹凸形状（纹理）。 另一方面，公开了在单晶硅基板上层叠非晶硅层或者微晶硅层，形成了 PN结的异 质结型太阳能电池技术（专利文献1)。然而，在这样的异质结构造中，存在在异质结界面大 量地产生缺陷、得不到高变换效率这样的问题。因此，公开了在单晶硅基板与非晶硅基板之 间夹持薄的本征非晶硅层，而降低了异质结界面中的缺陷的构造的太阳能电池技术（专利 文献2)。 在上述那样的太阳能电池构造中，由于形成于硅基板的金字塔状的陡峭的凹凸形 状，存在在基板上形成的非晶硅层产生缺陷、或者产生膜厚的不均匀性这样的问题，导致输 出特性降低。因此，在专利文献3中，公开了对带金字塔状凹凸的基板实施各向同性蚀刻处 理，对谷部设置倒角，从而解决上述问题的技术。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开昭59-175170号公报 专利文献2 :日本特公平7-95603号公报 专利文献3 :日本专利第3271990号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题 然而，作为深入研究的结果，发现即使如专利文献3那样对纹理的谷附加倒角，有 时也不能提高性能。这是由于通过对纹理的谷的底部形状附加倒角，出现原子台阶（step) 上的形状变化，所以在纹理底部，非晶硅层易于外延生长。另外，认为由于在底部出现（100) 面，所以非晶硅层易于外延生长，易于形成缺陷。因此，本专利技术的目的在于得到一种能够再 现性良好地降低纹理构造的谷的形状所引起的特性劣化的。 解决技术问题的技术方案 为了解决上述课题并达到目的，本专利技术提供一种晶体系太阳能电池，在第一导电 类型的晶体系硅基板的表面形成第二导电类型的半导体层，其中在该第一导电类型的晶体 系硅基板的表面形成有大量金字塔状的凹凸部，该太阳能电池的特征在于，在所述晶体系 硅基板的表面设置的金字塔状的凹凸部的谷部具有平坦部。 专利技术效果 根据本专利技术，由于使得在金字塔状的凸部的谷部具有平坦部，所以起到能够比以 现有的技术提高开路电压（Voc)以及曲线因子（F.F.)、能够降低晶体太阳能电池的谷的形 状所引起的特性劣化、提高输出特性这样的效果。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的概略结构图。 图2-1是本专利技术的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的η型单晶硅基板的截面影 像图。 图2-2是本专利技术的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的η型单晶硅基板的平面影 像图。 图3是示出本专利技术的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的η型单晶硅基板的谷部 截面TEM像的图。 图4是说明本专利技术的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形成 具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的流程图。 图5-1是说明本专利技术的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形 成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。 图5-2是说明本专利技术的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形 成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。 图5-3是说明本专利技术的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形 成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。 图5-4是说明本专利技术的实施方式1的晶体系硅太阳能电池的制造方法中的用于形 成具有纹理构造的η型单晶硅基板的纹理形成工序的步骤的工序截面图。 图6-1是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶硅基板的本专利技术的实施方式1的 晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。 图6-2是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶硅基板的本专利技术的实施方式1的 晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。 图6-3是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶硅基板的本专利技术的实施方式1的 晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。 图6-4是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶硅基板的本专利技术的实施方式1的 晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。 图6-5是示出使用了具有该纹理构造的η型单晶硅基板的本专利技术的实施方式1的 晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。 图7是通过各向异性蚀刻实施了凹凸加工的晶体硅基板的平面影像图。 图8是示出通过各向异性蚀刻形成的金字塔状凹凸部的谷部截面TEM像的图。 图9是示出在通过各向异性蚀刻形成的金字塔状凹凸部实施了各向同性蚀刻的 情况下的谷部截面TEM像的图。 图10-1是不出本专利技术的实施方式1的归一化反射率和归一化Voc的关系的曲线 图。 图10-2是示出本专利技术的实施方式1的谷部平坦部长和归一化Voc的关系的曲线 图。 图11-1是示出使用了具有该纹理构造的ρ型单晶硅基板的本专利技术的实施方式2 的晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。 图11-2是示出使用了具有该纹理构造的ρ型单晶硅基板的本专利技术的实施方式2 的晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。 图11-3是示出使用了具有该纹理构造的P型单晶硅基板的本专利技术的实施方式2 的晶体系硅太阳能电池的制造工序的工序截面图。 图12-1是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体系太阳能电池，在第一导电类型的晶体系硅基板的表面形成有第二导电类型的半导体层，其中在该第一导电类型的晶体系硅基板的表面形成有大量金字塔状的凹凸部，该太阳能电池的特征在于，在所述晶体系硅基板的表面设置的金字塔状的凹凸部的谷部具有平坦部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：西山绫，渕上宏幸，时冈秀忠，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP