晶体硅太阳能电池的制造方法、及太阳能电池模块的制造方法技术

本发明专利技术的制造方法依次具有如下工序：在单晶硅基板(1)的表面上形成纹理的工序；利用臭氧清洗单晶硅基板的表面的工序；在单晶硅基板的纹理上制膜本征硅层(2)的工序；在本征硅层上制膜导电型硅层(3)的工序。制膜本征硅层前的单晶硅基板(1)的纹理大小低于5μm。优选纹理凹部的曲率半径低于5nm。制膜本征硅层的至少一部分之后、制膜导电型硅层之前，在以氢气为主成分的气体氛围中，对本征硅层进行等离子体处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】晶体硅太阳能电池的制造方法、及太阳能电池模块的制造方法
本专利技术涉及晶体硅太阳能电池的制造方法、及太阳能电池模块的制造方法及。
技术介绍
在单晶硅基板的表面上具备具有与单晶硅不同的带隙的导电型非晶硅层的晶体硅太阳能电池称为异质结太阳能电池。在异质结太阳能电池中，在导电型非晶硅层和单晶硅基板之间具有本征的非晶硅层的电池作为光电转换效率最高的晶体硅太阳能电池的一种形态被大家熟知。在异质结太阳能电池等晶体硅太阳能电池中，通常在结晶硅基板的表面上形成有被称为纹理的角锥状(金字塔状)的凹凸结构。如果在基板表面形成有纹理，则射入结晶硅基板的光被散射，因此，结晶硅基板内的光路长度变大，太阳能电池的电流密度提高。在结晶硅基板表面形成纹理之后、在结晶硅基板上形成非晶硅层之前，进行以调整纹理形状及清洗表面为目的的处理。例如，专利文献1及专利文献2中公开了如下内容：通过各向异性蚀刻在结晶硅基板表面上形成金字塔状之后、进行表面清洗处理之前，在碱或氧化性水溶液中浸渍，由此，对基板表面进行各向同性蚀刻，除去纹理的尖锐部分并使谷部分(凹部)圆形化。另外，在专利文献2中，作为形成纹理后的硅基板的清洗方法，提出在臭氧水中浸渍基板之后，在氢氟酸水溶液中浸渍，除去通过臭氧氧化所形成的表面氧化膜的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：专利第3271990号公报专利文献2：WO2009/120631号国际公开手册
技术实现思路
专利技术要解决的课题在专利文献1、2中记载了如下内容：通过除去结晶硅基板纹理的尖锐部分使凹部变圆滑，使纹理上形成的本征硅层的膜厚均匀化；通过防止本征硅层的开裂等，能够提高太阳能电池的开路电压及填充因子。但是，纹理凹部变圆滑后，反射率提高，短路电流降低。因此，开路电压及填充因子的提高效果因短路电流的降低而消除，难以提高太阳能电池的转换效率。鉴于以上内容，本专利技术的目的在于，提供晶体硅太阳能电池，该晶体硅太阳能电池在基板表面形成纹理，且在纹理上形成本征硅层，从而改善开路电压、填充因子及短路电流，具有高转换效率。用于解决课题的技术方案本专利技术涉及制造晶体硅太阳能电池的方法，该晶体硅太阳能电池在单晶硅基板的一主面依次具有本征硅层、导电型硅层及透明导电层。本专利技术的晶体硅太阳能电池的制造方法依次具有如下工序：在单晶硅基板表面形成纹理的工序；利用臭氧清洗单晶硅基板的表面的工序；在单晶硅基板的纹理上制膜本征硅层的工序；在本征硅层上制膜导电型硅层的工序。制膜本征硅层之前，纹理的大小低于5μm。在本专利技术的晶体硅太阳能电池的制造方法中，通过各向异性蚀刻在基板表面形成纹理之后，利用臭氧清洗基板表面。优选形成纹理之后，不进行用于使纹理凹部圆形化的各向同性蚀刻处理，而直接使用臭氧清洗基板表面。通过利用臭氧清洗基板表面，经各向异性蚀刻所形成的纹理保持尖锐形状，纹理凹部不会过度圆滑。具体而言，可以使制膜本征硅层之前的纹理凹部的曲率半径低于5nm。在本专利技术的晶体硅太阳能电池的制造方法中，制膜本征硅层的至少一部分之后、制膜导电型硅层之前，在以氢气为主成分的气体氛围中对本征硅层进行等离子体处理(下面，也称为“氢等离子体处理”)。通过对本征硅层进行氢等离子体处理，单晶硅基板的钝化效果提高，可以减少单晶硅基板和本征硅层的界面缺陷。一般认为，由于制膜本征硅层时的压缩应力等，纹理凹部比凸部更容易产生缺陷。在本专利技术中，硅基板的纹理尺寸低于5μm，因此即使不对凹部进行圆形化，也能够抑制纹理上所形成的本征硅层的膜厚不均及产生的缺陷。另外，由于纹理较小，可以对纹理凹部上形成的本征硅层充分地进行氢等离子体处理。即，由于可以对本征硅层均匀地进行氢等离子体处理，因此，能够进一步减少单晶硅基板和本征硅层的界面缺陷。因此，可以通过氢等离子体处理显著提高开路电压及填充因子。本专利技术还涉及太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，连接多个由上述方法制造的晶体硅太阳能电池，利用密封材料密封。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供晶体硅太阳能电池，该晶体硅太阳能电池的开路电压、填充因子及短路电流得到改善，具有高转换效率。附图说明图1是表示本专利技术一实施方式中的晶体硅太阳能电池的示意剖面图。图2是表示单晶硅基板表面上形成的纹理的一例的示意剖面图。图3是单晶硅基板表面的扫描型电子显微镜图像。图4是单晶硅基板表面的扫描型电子显微镜图像。标记说明1单晶硅基板2、4本征硅层3p型硅层5n型硅层6、8透明导电层7、9集电极具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。图1是一实施方式的晶体硅太阳能电池的示意剖面图。图1所示的晶体硅太阳能电池为异质结太阳能电池，单晶硅基板1的一个主面上形成有第一本征硅层2、另一个主面上形成有第二本征硅层4。在第一本征硅层2及第二本征硅层4各自的表面上形成有p型硅层3及n型硅层5。在p型硅层3及n型硅层5各自的表面上形成有第一透明导电层6及第二透明导电层8。至少在光射入侧的透明导电层上形成集电极。在图1中，在光射入侧及背面侧这两者上形成有集电极7、9。在本说明书中，未特别区分p型硅层及n型硅层的情况下表示为“导电型硅层”。使用绳锯等将例如利用提拉法等制成的硅锭切割为规定厚度，制作单晶硅基板。本专利技术中使用的单晶硅基板1为一导电型单晶硅基板。一导电型单晶硅基板含有向硅供给电荷的杂质，具有导电性。本说明书中的“一导电型”是指n型或p型中任意一种。作为含有导电型杂质的单晶硅基板，具有：n型单晶硅基板，其包含向Si原子导入电子的杂质(例如，磷原子)；p型单晶硅基板，其包含向Si原子导入空穴的杂质(例如，硼原子)。在将一导电型单晶硅基板用于异质结太阳能电池的情况下，优选吸收到射入单晶硅基板的光最多的射入侧的异质结为反向结。如果光射入侧的异质结为反向结，则设有强电场，可以有效分离回收电子空穴对。比较空穴和电子时，一般而言，有效质量及散射截面积较小的电子的迁移率大。从以上观点考虑，优选一导电型单晶硅基板1为n型单晶硅基板。作为使用n型单晶硅基板时的异质结太阳能电池的构成例，可以举出：自光射入侧起依次具有集电极7/透明导电层6/p型硅层3/本征硅层2/n型单晶硅基板1/本征硅层4/n型硅层5/透明导电层8/集电极9。在该方式中，优选将n型硅层(也称为n层)侧作为背面侧。在本专利技术的制造方法中，在单晶硅基板的表面形成纹理(凹凸结构)。为了在表面形成纹理，优选以射入面为(100)面的方式切割单晶硅基板。以(100)面切割的单晶硅基板可以通过利用(100)面和(111)面的蚀刻速率差的各向异性蚀刻，容易地形成纹理结构。纹理可以通过将单晶硅基板浸渍在包含碱及用于各向异性蚀刻的添加剂的蚀刻液中的各向异性蚀刻而形成。作为碱，例如，可以举出：氢氧化钠、氢氧化钾等。用于各向异性蚀刻的添加剂是为了防止进行各向异性蚀刻时的反应中产生的氢气附着在单晶硅基板上而添加的。作为用于各向异性蚀刻的添加剂，优选使用具有能够降低表面张力的作用的物质，例如，可以举出：异丙醇(2-丙醇)等醇类及表面活性剂等。一般而言，基板表面上形成的纹理的尺寸具有蚀刻越进行其变得越大的倾向。例如，通过提高蚀刻液的碱浓度、或提高蚀刻温度等方法，蚀刻速度增大，进一步提高蚀刻程度。另外，蚀刻时间越长，蚀刻程度越高。可以通过变更用于各向异性蚀刻的添加剂的种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅太阳能电池的制造方法，该晶体硅太阳能电池在单晶硅基板的一主面上依次具有本征硅层、导电型硅层及透明导电层，所述制造方法依次具有如下工序：在所述单晶硅基板表面形成纹理的工序；利用臭氧清洗所述单晶硅基板表面的工序；在所述单晶硅基板的所述纹理上制膜所述本征硅层的工序；在所述本征硅层上制膜所述导电型硅层的工序，其中，制膜所述本征硅层之前，所述纹理的凹部的曲率半径低于5nm，且所述纹理的大小低于5μm，制膜所述本征硅层的至少一部分之后、制膜所述导电型硅层之前，在以氢气为主成分的气体氛围中，对所述本征硅层进行等离子体处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.30 JP 2014-2024301.一种晶体硅太阳能电池的制造方法，该晶体硅太阳能电池在单晶硅基板的一主面上依次具有本征硅层、导电型硅层及透明导电层，所述制造方法依次具有如下工序：在所述单晶硅基板表面形成纹理的工序；利用臭氧清洗所述单晶硅基板表面的工序；在所述单晶硅基板的所述纹理上制膜所述本征硅层的工序；在所述本征硅层上制膜所述导电型硅层的工序，其中，制膜所述本征硅层之前，所述纹理的凹部的曲率半径低于5nm，且所述纹理的大小低于5μm，制膜所述本征硅层的至少一部分之后、制膜所述导电型硅层之前，在以氢气为主成分的气体氛围中，对所述本征硅层进行等离子体处理。2.一种晶体硅太阳能电池的制造方法，该晶体硅太阳能电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇都俊彦，足立大辅，
申请(专利权)人：株式会社钟化，
类型：发明
国别省市：日本,JP