光电转换元件制造技术

本发明专利技术提供抑制硼的扩散，并能使转换效率提高的光电转换元件及光电转换模块。光电转换元件(10)包括：半导体基板(1)；在半导体基板(1)上形成的本征非晶态半导体层(3)；在本征非晶态半导体层(3)上形成的包含磷作为掺杂物的n型非晶态半导体层(4)；以及在面内方向上与n型非晶态半导体层(4)相邻地形成的包含硼作为掺杂物的p型非晶态半导体层(5)。n型非晶态半导体层(4)在与p型非晶态半导体层(5)相邻的面具有膜厚减少区域TD(n)，p型非晶态半导体层(5)在与n型非晶态半导体层(4)相邻的面具有膜厚减少区域TD(p)。p型非晶态半导体层(5)的膜厚减少区域TD(p)的倾斜角度比n型非晶态半导体层(4)的膜厚减少区域TD(n)的倾斜角度更陡峭。

Photoelectric conversion element, solar cell module including the photoelectric conversion element and solar photovoltaic power generation system

The invention provides a photoelectric conversion element and a photoelectric conversion module which can inhibit the diffusion of boron and improve conversion efficiency. The photoelectric conversion element (10) includes: a semiconductor substrate (1); an intrinsic amorphous semiconductor layer (3) formed on the semiconductor substrate (1); a n amorphous semiconductor layer (4) containing phosphorus as a dopant on the intrinsic amorphous semiconductor layer (3); and a package formed adjacent to the n amorphous semiconductor layer (4) in the direction of the surface. P amorphous semiconductor layer (5) containing boron as dopant. The N amorphous semiconductor layer (4) has a film thickness reduction region TD (n) in the mask adjacent to the P amorphous semiconductor layer (5), and the P amorphous semiconductor layer (5) in the mask adjacent to the N amorphous semiconductor layer (4) has a film thickness reduction region TD (P). The slant angle of the film thickness reduction region TD (P) in the P amorphous semiconductor layer (5) is steeper than that of the N amorphous semiconductor layer (4), which reduces the slope angle of the region TD (n).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电转换元件、包括该光电转换元件的太阳能电池模块及太阳光发电系统
本专利技术涉及光电转换元件、包括该光电转换元件的太阳能电池模块及太阳光发电系统。
技术介绍
以往，已知使本征(i型)的非晶硅介于n型的结晶硅基板和p型的非晶硅层之间，降低界面处的缺陷，使异质结界面处的特性改善的光电转换装置。该光电转换装置被称为异质结型太阳能电池。国际公开第2013/133005号册子中，公开了在受光面的相反侧的背面形成有n型非晶态半导体层及p型非晶态半导体层，并在n型非晶态半导体层及p型非晶态半导体层上分别形成有n电极和p电极的异质结型太阳能电池(以下，称为背面异质结型太阳能电池)。
技术实现思路
在背面异质结型太阳能电池的制作中，有使用金属掩模等荫罩(Shadowmask)，通过化学气相沉积法，在本征非晶态半导体层上形成n型非晶态半导体层及p型非晶态半导体层的情况。这种情况中，在形成p型非晶态半导体层时作为掺杂物使用的硼容易绕进荫罩的开口部以外的区域。因此，硼扩散到n型非晶态半导体层与p型非晶态半导体层之间的间隙区域。由于硼扩散到间隙区域，因而在本征非晶态半导体层中将悬空键封端的氢原子被吸引，钝化性降低，光电转换效率降低。本专利技术提供抑制硼的扩散并使转换效率提高的光电转换元件及光电转换模块、以及太阳光发电系统。本专利技术的一实施方式的光电转换元件包括：半导体基板；n型非晶态半导体层，其形成于所述半导体基板上，并包含磷作为掺杂物；以及p型非晶态半导体层，其在所述半导体基板上的面内方向上与所述n型非晶态半导体层相邻地形成，并包含硼作为掺杂物，当在所述半导体基板上成膜的一薄膜上，将膜厚最大的点设为第一点，将在该一薄膜的面内方向上该薄膜的膜厚的减少率从第一减少率变化到大于所述第一减少率的第二减少率的点、或者在该一薄膜的面内方向上该一薄膜的膜厚的变化率的符号从负变化到正的点设为第二点，并将该一薄膜的面内方向上从所述第一点到所述第二点的区域定义为膜厚减少区域时，所述n型非晶态半导体层在与所述p型非晶态半导体层相邻的面具有所述膜厚减少区域，所述p型非晶态半导体层在与所述n型非晶态半导体层相邻的面具有所述膜厚减少区域，所述p型非晶态半导体层的所述膜厚减少区域的倾斜角度比所述n型非晶态半导体层的所述膜厚减少区域的倾斜角度更陡峭。根据本专利技术的实施方式，能够抑制硼的扩散，使转换效率提高。附图说明图1是示出基于本专利技术的实施方式1的光电转换元件的结构的剖视图。图2的(a)是示出图1所示的n型非晶态半导体层的详细构造的剖视图。图2的(b)是示出图1所示的p型非晶态半导体层的详细构造的剖视图。图3是示出图1所示的n型非晶态半导体层的其他的详细构造的剖视图。图4的(a)是在图1所示的n型非晶态半导体层上形成的电极及保护膜的放大图。图4的(b)是在图1所示的p型非晶态半导体层上形成的电极及保护膜的放大图。图5是示出图1所示的光电转换元件的制造方法的第一工序图。图6是示出图1所示的光电转换元件的制造方法的第二工序图。图7是示出图1所示的光电转换元件的制造方法的第三工序图。图8是示出图1所示的光电转换元件的制造方法的第四工序图。图9是示出图1所示的光电转换元件的制造方法的第五工序图。图10的(a)是在形成实施方式1的n型非晶态半导体层时使用的荫罩的概略俯视图，图10的(b)是图10的(a)所示的荫罩的I-I线剖视图。图11的(a)是在形成实施方式1的p型非晶态半导体层时使用的荫罩的概略俯视图，图11的(b)是图11的(a)所示的荫罩的II-II线剖视图。图12A是示出膜厚减少区域的倾斜角度与n型非晶态半导体层相同的p型非晶态半导体层、和其硼浓度的图。图12B是示出实施方式1的p型非晶态半导体层和其硼浓度的图。图13是示出间隙区域的宽度与光电转换元件的串联电阻的关系的图。图14是示出n型非晶态半导体层与p型非晶态半导体层重合的情况、及n型非晶态半导体层与p型非晶态半导体层不重合的情况的反向电流密度的图。图15是从图1所示的光电转换元件的背面侧观察到的俯视图。图16是布线板的俯视图。图17是示出基于实施方式2的光电转换元件的结构的剖视图。图18是对制作基于实施方式2的半导体基板的制造工序进行说明的图。图19是用于说明形成有纹理的半导体基板与荫罩之间的空隙区域的图。图20是从背面侧观察实施方式3的光电转换元件的概略俯视图。图21A是图20所示的光电转换元件的III-III线的剖视图。图21B是图20所示的光电转换元件的IV-IV线的剖视图。图22的(a)是在实施方式3中形成p型非晶态半导体层时使用的荫罩的概略俯视图。图22的(b)是图22的(a)所示的荫罩的V-V线的剖视图。图22的(c)是图22的(a)所示的荫罩的VI-VI线的剖视图。图23是从背面侧观察实施方式4的光电转换元件的概略俯视图。图24是在实施方式4中形成n型非晶态半导体层时使用的荫罩的概略俯视图。图25是从背面侧观察实施方式5的光电转换元件的概略俯视图。图26A是在形成图25所示的n型非晶态半导体层时使用的荫罩的概略俯视图。图26B是在形成图25所示的p型非晶态半导体层时使用的荫罩的概略俯视图。图27是示出包括基于实施方式6的光电转换元件的光电转换模块的结构的概略图。图28是示出包括基于实施方式7的光电转换元件的太阳光发电系统的结构的概略图。图29是示出图28所示的光电转换模块阵列的结构的概略图。图30是示出包括基于实施方式7的光电转换元件的其他的太阳光发电系统的结构的概略图。图31是示出包括基于实施方式8的光电转换元件的太阳光发电系统的结构的概略图。图32是示出包括基于实施方式8的光电转换元件的其他的太阳光发电系统的结构的概略图。具体实施方式本专利技术的一实施方式的光电转换元件包括：半导体基板；n型非晶态半导体层，其在所述半导体基板上形成，并包含磷作为掺杂物；以及p型非晶态半导体层，其在所述半导体基板上的面内方向上与所述n型非晶态半导体层相邻地形成，并包含硼作为掺杂物，当在所述半导体基板上成膜的一薄膜上，将膜厚最大的点设为第一点，将在该一薄膜的面内方向上该薄膜的膜厚的减少率从第一减少率变化到大于所述第一减少率的第二减少率的点、或者在该一薄膜的面内方向上该一薄膜的膜厚的变化率的符号从负变化到正的点设为第二点，并将该一薄膜的面内方向上从所述第一点到所述第二点的区域定义为膜厚减少区域时，所述n型非晶态半导体层在与所述p型非晶态半导体层相邻的面具有所述膜厚减少区域，所述p型非晶态半导体层在与所述n型非晶态半导体层相邻的面具有所述膜厚减少区域，所述p型非晶态半导体层的所述膜厚减少区域的倾斜角度比所述n型非晶态半导体层的所述膜厚减少区域的倾斜角度更陡峭(第一结构)。根据第一结构，p型非晶态半导体层的膜厚减少区域的倾斜角度比n型非晶态半导体层的膜厚减少区域的倾斜角度更陡峭。也就是说，p型非晶态半导体层的膜厚减少区域的的宽度比n型非晶态半导体层的膜厚减少区域的宽度小。膜厚减少区域的宽度越大，掺杂物的扩散区域就变得越大，而在本结构中，p型非晶态半导体层的膜厚减少区域的的宽度比n型非晶态半导体层的膜厚减少区域的宽度小。因此，作为p型非晶态半导体层的掺杂物包含的硼难以扩散到n型非晶态半导体层与p型非晶态半导体层之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，其特征在于，包括：半导体基板；n型非晶态半导体层，其形成于所述半导体基板上，并包含磷作为掺杂物；以及p型非晶态半导体层，其在所述半导体基板上的面内方向上与所述n型非晶态半导体层相邻地形成，并包含硼作为掺杂物，当在所述半导体基板上成膜的一薄膜上，将膜厚最大的点设为第一点，将在该一薄膜的面内方向上该薄膜的膜厚的减少率从第一减少率变化到大于所述第一减少率的第二减少率的点、或者在该一薄膜的面内方向上该一薄膜的膜厚的变化率的符号从负变化到正的点设为第二点，并将该一薄膜的面内方向上从所述第一点到所述第二点的区域定义为膜厚减少区域时，所述n型非晶态半导体层在与所述p型非晶态半导体层相邻的面具有所述膜厚减少区域，所述p型非晶态半导体层在与所述n型非晶态半导体层相邻的面具有所述膜厚减少区域，所述p型非晶态半导体层的所述膜厚减少区域的倾斜角度比所述n型非晶态半导体层的所述膜厚减少区域的倾斜角度更陡峭。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.14 JP 2015-1804101.一种光电转换元件，其特征在于，包括：半导体基板；n型非晶态半导体层，其形成于所述半导体基板上，并包含磷作为掺杂物；以及p型非晶态半导体层，其在所述半导体基板上的面内方向上与所述n型非晶态半导体层相邻地形成，并包含硼作为掺杂物，当在所述半导体基板上成膜的一薄膜上，将膜厚最大的点设为第一点，将在该一薄膜的面内方向上该薄膜的膜厚的减少率从第一减少率变化到大于所述第一减少率的第二减少率的点、或者在该一薄膜的面内方向上该一薄膜的膜厚的变化率的符号从负变化到正的点设为第二点，并将该一薄膜的面内方向上从所述第一点到所述第二点的区域定义为膜厚减少区域时，所述n型非晶态半导体层在与所述p型非晶态半导体层相邻的面具有所述膜厚减少区域，所述p型非晶态半导体层在与所述n型非晶态半导体层相邻的面具有所述膜厚减少区域，所述p型非晶态半导体层的所述膜厚减少区域的倾斜角度比所述n型非晶态半导体层的所述膜厚减少区域的倾斜角度更陡峭。2.如权利要求1所述的光电转换元件，其特征在于，相...

【专利技术属性】
技术研发人员：国吉督章，东贤一，神川刚，原田真臣，酒井敏彦，辻埜和也，邹柳民，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP