高光电转换效率太阳能电池的制造方法及高光电转换效率太阳能电池技术

本发明专利技术为一种太阳能电池的制造方法，其是使用单结晶硅基板制造单结晶硅太阳能电池的太阳能电池的制造方法，并且包含将单结晶硅基板在800℃以上1200℃以下热处理的高温热处理步骤，该高温热处理步骤具有：将单结晶硅基板装填至热处理装置的搬运步骤；将单结晶硅基板加热的加热步骤；将单结晶硅基板保持在800℃以上1200℃以下的既定温度的保温步骤；及将单结晶硅基板冷却的冷却步骤，在高温热处理步骤之中，将通过搬运步骤及加热步骤使单结晶硅基板的温度成为400℃以上650℃以下的时间定为5分钟以内。由此可提供一种太阳能电池的制造方法，可制造出光电转换效率高、基板面内特性均匀的太阳能电池。

Manufacturing Method of Solar Cells with High Photoelectric Conversion Efficiency and Solar Cells with High Photoelectric Conversion Efficiency

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高光电转换效率太阳能电池的制造方法及高光电转换效率太阳能电池
本专利技术关于一种高光电转换效率太阳能电池的制造方法及高光电转换效率太阳能电池。
技术介绍
图2表示以往太阳能电池其中一个形态的两面受光型太阳能电池的模式图。另外，图3表示以往太阳能电池另一个形态的单面受光型太阳能电池的模式图。在图2及图3所示的太阳能电池100、200中，在基板101、201分别形成了射极层102、202。射极层102、202可根据基板的导电类型，通过磷或硼的热扩散而形成。另外，背面电场(BSF)层103、203，如果是n型基板，则是通过磷扩散所形成，如果是p型基板，则是通过硼扩散、或硅与铝的合金化形成。此外，在射极层102、202上分别形成钝化层104、204，在背面电场层103上也形成钝化层104。另外，在太阳能电池100设置了与射极层102接触的电极105、以及在与具有射极层102的主表面相反的主表面且与BSF层103接触的电极106。另一方面，在太阳能电池200设置了与射极层202接触的电极205、以及在与具有射极层202的主表面相反的主表面(形成背面电场层203的主表面)且与BSF层203接触的电极206。磷的热扩散，是通过使用氯氧化磷等的气相扩散源或磷酸基底的涂布型扩散源以及在800℃至950℃的热处理来进行。另外，硼的热扩散，是通过使用溴化硼等的气相扩散源或硼酸基底的涂布型扩散源以及在950℃至1200℃的热处理来进行。另外，虽然在图中并未表示，在仅于基板的单面进行上述扩散的情况等，会有在妨碍扩散的一面形成膜厚50nm至400nm左右的热氧化膜的情形。此情况下，是在氧或水蒸气环境下进行800℃至1100℃的热处理。另外，基板101、201一般而言使用通过柴可拉斯基(CZ)法所得到的单结晶硅(CZ-Si)。然而，对CZ-Si实施如上述般的热处理时，少数载流子寿命降低，太阳能电池特性降低的状况常常发生，而逐渐成为问题。造成此特性降低的缺陷，一般被称为漩涡纹，在基板的中心附近呈同心圆状分布，由此看来与结晶成长时的硅固液界面形状、氧或碳等的杂质浓度，甚至空孔等的结晶缺陷密度有关，认为在后续的太阳能电池制造步骤中的热处理步骤中主要是因为氧析出所产生。因此，一般是通过对以往使用的基板的初期氧浓度设置上限来避免缺陷的产生。另一方面，例如在专利文献1揭示了一种方法，为了抑制氧析出，将硅基板在1150℃以上的氧气气体环境下热处理，然后以20℃/秒钟至5℃/秒钟使基板急速冷却至950℃。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利第6,336,968B1号说明书
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，因为对基板的初期氧浓度设置上限，结晶硅锭的利用率会降低，或者使用通过MCZ法(磁场柴可拉斯基法)得到的结晶硅等，会有基板的成本变高的问题。另外，如专利文献1中所述般的热处理，会有难以适用于太阳能电池的制造步骤的问题。尤其太阳能电池为了提高生产性，一般是将多枚基板批处理，因此从热容量的关系上看来，会有无法急速冷却的技术问题。本专利技术鉴于上述问题点而完成，目的为提供一种太阳能电池的制造方法，在太阳能电池制造步骤中的高温热处理时，通过抑制基板的少数载流子寿命的降低，可安定地制造光电转换效率高且基板面内特性均匀的太阳能电池。另外，本专利技术目的为提供一种光电转换效率高且基板面内特性均匀的太阳能电池。用于解决问题的手段为了达成上述目的，本专利技术提供一种太阳能电池的制造方法，其是使用单结晶硅基板制造单结晶硅太阳能电池的太阳能电池的制造方法，其特征在于包含：将前述单结晶硅基板在800℃以上1200℃以下热处理的高温热处理步骤，该高温热处理步骤具有：将前述单结晶硅基板装填至热处理装置的搬运步骤；及将前述单结晶硅基板加热的加热步骤；及将前述单结晶硅基板保持在800℃以上1200℃以下的既定温度的保温步骤；及将前述单结晶硅基板冷却的冷却步骤，在前述高温热处理步骤之中，将通过前述搬运步骤及前述加热步骤而使前述单结晶硅基板的温度成为400℃以上650℃以下的时间定为5分钟以内。像这样，只要将通过搬运步骤及加热步骤而使单结晶硅基板的温度成为400℃以上650℃以下的时间定在5分钟以内，则可使形成氧析出的前驱物等的400℃以上650℃以下的温度带的热历程在最低限度，可消灭各种缺陷，在后续各种条件下的保温步骤及冷却步骤之中，缺陷的成长会受到抑制。由此可将单结晶硅基板的少数载流子寿命维持得高，可安定地制造出光电转换效率高且基板面内特性均匀的太阳能电池。此时，由前述单结晶硅基板制造出前述太阳能电池的期间，宜将最初的前述高温热处理步骤之中前述单结晶硅基板的温度成为400℃以上650℃以下的时间定为5分钟以内。像这样，在最初的高温热处理步骤之中，通过将单结晶硅基板的温度成为400℃以上650℃以下的时间定为5分钟以内，可制造出光电转换效率较高且基板面内较均匀的太阳能电池。另外，宜在含有惰性气体的气体环境下进行前述高温热处理步骤。像这样，通过在含有惰性气体的气体环境下进行高温热处理步骤，可确实且容易地在单结晶硅基板进行杂质扩散。另外，前述惰性气体宜为氮或氩。像这样，通过惰性气体为氮或氩，可更确实且更容易地在单结晶硅基板进行杂质扩散。另外，宜在含有氧或水的气体环境下进行前述高温热处理步骤。像这样，通过在含有氧或水的气体环境下进行高温热处理步骤，可确实且容易地形成例如作为扩散保护膜使用的氧化硅膜。另外，在前述搬运步骤之中，宜将前述单结晶硅基板在10分钟以内配置于前述热处理装置的加热区。像这样，通过将单结晶硅基板在10分钟以内配置于加热区，可更确实地将单结晶硅基板的温度成为400℃以上650℃以下的时间定在5分钟以内。另外，宜将前述单结晶硅基板定为CZ单结晶硅基板。CZ单结晶硅基板，如前述般，少数载流子寿命容易降低，因此本专利技术的效果特别大。另外，CZ单结晶硅基板廉价，因此可制造出廉价的太阳能电池。另外，可将前述太阳能电池的制造所使用的单结晶硅基板定为初期晶格间氧浓度为12ppma(JEIDA)以上的基板。像这样，即使是初期晶格间氧浓度为12ppma(JEIDA)以上的单结晶硅基板，通过适用本专利技术，也能够较有效地抑制氧析出，因此本专利技术的效果特别大。另外，在前述太阳能电池的制造后，宜将前述单结晶硅基板所含的氧的析出量定在2ppma(JEIDA)以下。像这样，只要将氧的析出量定在2ppma(JEIDA)以下，即可更确实地抑制单结晶硅基板的少数载流子寿命的降低。另外，本专利技术提供一种太阳能电池，其是通过上述太阳能电池的制造方法所制造出的太阳能电池，其特征在于：前述单结晶硅太阳能电池中，前述单结晶硅基板在电致发光或光致发光时没有漩涡纹。只要是这种太阳能电池，即可成为光电转换效率高，且基板面内特性均匀的太阳能电池。另外，为了达成上述目的，本专利技术提供一种太阳能电池，其是具备单结晶硅基板的单结晶硅太阳能电池，其特征在于：前述单结晶硅基板所含的氧的析出量为2ppma(JEIDA)以下，且前述单结晶硅太阳能电池中，前述单结晶硅基板在电致发光或光致发光时没有漩涡纹。像这样，只要是氧的析出量在2ppma(JEIDA)以下，没有漩涡纹的太阳能电池，则可成为光电转换效率高且基板面内特性均匀的太阳能电池。此时，前述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池的制造方法，其是使用单结晶硅基板制造单结晶硅太阳能电池的太阳能电池的制造方法，其特征在于包含：将前述单结晶硅基板在800℃以上1200℃以下热处理的高温热处理步骤，该高温热处理步骤具有：将前述单结晶硅基板装填至热处理装置的搬运步骤；及将前述单结晶硅基板加热的加热步骤；及将前述单结晶硅基板保持在800℃以上1200℃以下的既定温度的保温步骤；及将前述单结晶硅基板冷却的冷却步骤，在前述高温热处理步骤之中，将通过前述搬运步骤及前述加热步骤而使前述单结晶硅基板的温度成为400℃以上650℃以下的时间定为5分钟以内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种太阳能电池的制造方法，其是使用单结晶硅基板制造单结晶硅太阳能电池的太阳能电池的制造方法，其特征在于包含：将前述单结晶硅基板在800℃以上1200℃以下热处理的高温热处理步骤，该高温热处理步骤具有：将前述单结晶硅基板装填至热处理装置的搬运步骤；及将前述单结晶硅基板加热的加热步骤；及将前述单结晶硅基板保持在800℃以上1200℃以下的既定温度的保温步骤；及将前述单结晶硅基板冷却的冷却步骤，在前述高温热处理步骤之中，将通过前述搬运步骤及前述加热步骤而使前述单结晶硅基板的温度成为400℃以上650℃以下的时间定为5分钟以内。2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其中由前述单结晶硅基板制造出前述太阳能电池的期间，在最初的前述高温热处理步骤中，将前述单结晶硅基板的温度成为400℃以上650℃以下的时间定为5分钟以内。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其中在含有惰性气体的气体环境下进行前述高温热处理步骤。4.根据权利要求3所述的太阳能电池的制造方法，其中前述惰性气体为氮或氩。5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其中在含有氧或水的气体环境下进行前述高温热处理步骤。6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能电池的制造方法，其中在前述搬运步骤之中，将前述单结晶硅基板在10分钟以内配置于前述热处理装置的加热区。7.根据权利要求1至6中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：桥上洋，渡部武纪，大塚宽之，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP