单晶硅太阳能电池的制造方法及单晶硅太阳能电池技术

本发明专利技术提供一种光封闭型单晶硅太阳能电池，其以结晶性高的单晶硅作为薄膜的光变换层。一种单晶硅太阳能电池的制造方法，包含：将氢离子或稀有气体离子注入单晶硅基板的工序；于金属基板上形成透明绝缘性层的工序；于上述离子注入面和上述透明绝缘性层表面的至少其中一方，进行表面活化处理的工序；将此两者贴合的工序；机械性剥离上述单晶硅基板以作成单晶硅层的工序；于上述单晶硅层的上述剥离面形成多个第二导电型的扩散区域，并使上述单晶硅层的上述剥离面存在多个第一导电型区域和多个第二导电型区域的工序；于上述单晶硅层的上述多个第一、第二导电型区域上各自形成多个个别电极的工序；形成各集电电极的工序；以及形成透明保护膜的工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种单晶硅太阳能电池的制造方法及单晶硅太阳能电池，特 别是涉及一种在金属基板上形成单晶硅层的单晶硅太阳能电池的制造方法 及单晶硅太阳能电池。
技术介绍
以硅作为主要原料的太阳能电池，根据其结晶性，分类成单晶硅太阳能 电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。其中，单晶硅太阳能电池，是利用线锯将由晶体提拉而形成的单晶晶锭切成晶片状，加工成100 200 um厚度的晶片，然后在此晶片上形成pn结、电极、保护膜等，作成太阳 能电池板(电池单体)。多晶硅，并不是利用晶体提拉，而是利用铸模使熔融金属硅晶体化而制 造多晶晶锭，将此晶锭与单晶硅太阳能电池同样地利用线锯切成晶片状，同 样地作成100 200um厚度的晶片，然后与单晶硅基板同样地形成pn结、 电极、保护膜等，作成太阳能电池板。非晶硅太阳能电池，例如是利用等离子体CVD法，将硅烷气体在气相 中利用放电而分解，由此，在基板上形成非晶的氢化硅膜，在此添加二硼烷、 膦等，作为掺杂气体，同时堆积，而同时进行pn结和成膜工序，形成电极、 保护膜而作成太阳能电池板。非晶硅太阳能电池，其非晶硅作为直接变换型， 由于会吸收入射光，其光吸收系数与单晶硅及多晶硅的光吸收系数相比，大 约高出一位数(非专利文献1)，因而与晶体硅的太阳能电池相比，具有非晶 硅层的厚度只要大约百分之一的膜厚也就是lum左右便足够的优点。近年 来，太阳能电池的全球生产量， 一年己超过十亿瓦特，预期今后生产量更增 加，对于可有效利用资源的薄膜非晶硅太阳能电池有极大的期待。但是，非晶硅太阳能电池的制造中，原料是使用硅烷、乙硅烷等的高纯 度气体原料，而且由于在等离子体CVD装置内，也有堆积在基板以外的地 方，因此，其气体原料的有效利用率，并无法利用与晶体类太阳能电池所必须的膜厚的单纯的比较，来决定资源的有效利用率。另外，相对于晶体类太阳能电池的变换效率约15%左右，非晶硅太阳能电池约10%左右，再者，光照射下的输出特性劣化的问题依然存在。对此，进行了利用晶体类硅材料来开发薄膜太阳能电池的各种尝试(非专利文献2)。例如于氧化铝基板、石墨基板等，利用三氯硅烷气体、四氯硅烷 气体等堆积多晶薄膜。此堆积膜中的结晶缺陷多，仅依此则变换效率低，为 提高变换效率，需要进行带域熔融以改善结晶性(例如，参照专利文献1)。但 是，即使进行如此的带域熔融方法，也有晶体边界中的漏电流以及因寿命降 低造成的长波长区域中的光电流响应特性降低等的问题。 专利文献1:日本专利特开2004-342909号公报非专利文献1:高桥清、浜川圭弘、后川昭雄编著，《太阳光发电》， 森北出版，1980，第233页非专利文献2:高桥清、浜川圭弘、后川昭雄编著，《太阳光发电》， 森北出版，1980年，217页
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而开发出来，其目的是针对硅太阳能电池，将为 了有效活用其原料硅而将光变换层作成薄膜、同时变换性优异且由于光照射 而造成的劣化少的薄膜单晶硅太阳能电池，作成具有在相同膜厚下能尽量提 高效率的光封闭型结构的太阳能电池；以及提供一种该太阳能电池的制造方 法。为了达成上述目的，本专利技术提供一种单晶硅太阳能电池的制造方法，是 用以制造出其金属基板，作为光变换层的单晶硅层和透明保护膜被层积在一 起，并以上述透明保护膜侧作为受光面的单晶硅太阳能电池的方法，其特征 为，至少包含准备金属基板与第一导电型的单晶硅基板的工序；将氢离子或稀有气体 离子的至少其中一种，注入上述单晶硅基板，来形成离子注入层的工序；在 上述金属基板上形成透明绝缘性层的工序；于上述单晶硅基板的离子注入面 与上述金属基板上的透明绝缘性层表面的至少其中一方，进行表面活化处理 的工序；将上述单晶硅基板的离子注入面与上述金属基板上的透明绝缘性层表面贴合的工序；对上述离子注入层施予冲击，机械性剥离上述单晶硅基板， 来作成单晶硅层的工序；在上述单晶硅层的上述剥离面侧，形成多个与上述 第一导电型相异的导电型也就是第二导电型的扩散区域，至少在面方向形成 多个pn结，并作成在上述单晶硅层的上述剥离面，存在多个第一导电型区 域与多个第二导电型区域的工序；在上述单晶硅层的上述多个第一导电型区 域上，分别形成多个第一个别电极，而在上述多个第二导电型区域上，分别 形成多个第二个别电极的工序；形成用以连结上述多个第一个别电极的第一 集电电极与用以连结上述多个第二个别电极的第二集电电极的工序；以及形 成用以覆盖上述多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的透明保护膜 的工序。通过包含如此工序的单晶硅太阳能电池的制造方法，即可制造出一种薄 膜单晶硅太阳能电池，具有作为光变换层的薄膜单晶硅层，并作成在其受光 面的相反侧具有金属的光反射层的光封闭型结构。此薄膜单晶硅太阳能电 池，由于是将光变换层设成单晶硅层的太阳能电池，所以在相同膜厚的情况， 变换效率高，并能作成一种因光照射所造成的劣化少的太阳能电池。而且，若根据包含如此的工序的单晶硅太阳能电池的制造方法，由于是 通过进行将单晶硅基板剥离来形成作为光变换层的单晶硅层，所以能够提高 该单晶硅层的结晶性。结果，能够更提高太阳能电池的变换效率。另外，因单晶硅基板与已形成透明绝缘性层的金属基板，是在施以表面 活化处理后进行贴合，所以可牢固地贴合两者。因此，即使不施以提高结合 力的高温热处理，也可充分地牢固接合。另外，因接合面如此地牢固接合， 可于之后对离子注入层施予冲击，机械性剥离单晶硅基板，而在已形成透明 绝缘性层的金属基板上形成薄的单晶硅层。因此，即使不进行剥离的热处理， 也可将单晶硅层薄膜化。另外，不通过加热而通过机械性剥离来进行用以形成单晶硅层的单晶硅 基板的剥离，因此，可抑制于光变换层发生因热膨胀率相异所造成的龟裂、 缺陷等。另外，由于作成薄硅层的薄膜太阳能电池，而可节约、有效利用硅原料。 另外，通过将金属基板作成薄膜状的基板，而可展开为曲面状、收纳为 巻筒状，作成视需要而广泛利用的太阳能电池。此情形下，优选为将上述金属基板作成对于可见光具有60%以上的反射率。如此，若将金属基板作成对于可见光具有60%以上的反射率，则可容易 制作一种光封闭型结构，其穿透薄膜单晶硅层的可见光在金属基板界面被以 高反射率反射，再度被该薄膜单晶硅层吸收而进行光电变换。另外，优选为将上述透明绝缘性层设为含有氧化硅、氮化硅、氧化铝之 中的至少一种。如此，若将透明绝缘性层设为含有氧化硅、氮化硅、氧化铝之中的至少 一种，则可容易得到最适合于贴合的洁净面，且可防止金属成分自贴合面向 单晶硅层扩散。另外，上述表面活化处理优选为等离子体处理或臭氧处理的至少一种。 如此，若表面活化处理为等离子体处理或臭氧处理的至少一种，则可容易进行表面活性化，将单晶硅基板和金属基板上的透明绝缘性层牢固地贴合。另外，上述离子注入的深度，优选为设成从离子注入面算起2um以上、 50um以下。如此，离子注入的深度为从离子注入面算起2um以上、50m以下， 由此，作为所制造的单晶硅太阳能电池的光变换层的单晶硅层的厚度，能够 设成约2um以上、50um以下。而且，若为具有如此厚度的薄膜单晶硅层 的单晶硅太阳能电池，薄膜单晶硅太阳能电池可获得实用的变换效率，且可 节约硅原料的使用量。另外，优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶硅太阳能电池的制造方法，是用以制造出至少层积有金属基板、作为光变换层的单晶硅层、以及透明保护膜，并以上述透明保护膜侧作为受光面的单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于，至少包含：　　　　准备金属基板与第一导电型的单晶硅基板的工序；　　　　将氢离子或稀有气体离子的至少其中一种，注入上述单晶硅基板，来形成离子注入层的工序；　　　　在上述金属基板上形成透明绝缘性层的工序；　　　　于上述单晶硅基板的离子注入面与上述金属基板上的透明绝缘性层表面的至少其中一方，进行表面活化处理的工序；　　　　将上述单晶硅基板的离子注入面与上述金属基板上的透明绝缘性层表面贴合的工序；　　　　对上述离子注入层施予冲击，机械性剥离上述单晶硅基板，来作成单晶硅层的工序；　　　　在上述单晶硅层的上述剥离面侧，形成多个与上述第一导电型相异的导电型即第二导电型的扩散区域，至少在面方向形成多个ｐｎ结，并作成在上述单晶硅层的上述剥离面，存在多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的工序；　　　　在上述单晶硅层的上述多个第一导电型区域上，分别形成多个第一个别电极，而在上述多个第二导电型区域上，分别形成多个第二个别电极的工序；　　　　形成用以连结上述多个第一个别电极的第一集电电极与用以连结上述多个第二个别电极的第二集电电极的工序；以及　　　　形成用以覆盖上述多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的透明保护膜的工序。...

【技术特征摘要】
JP 2007-4-9 2007-1017811. 一种单晶硅太阳能电池的制造方法，是用以制造出至少层积有金属基板、作为光变换层的单晶硅层、以及透明保护膜，并以上述透明保护膜侧作为受光面的单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于，至少包含准备金属基板与第一导电型的单晶硅基板的工序；将氢离子或稀有气体离子的至少其中一种，注入上述单晶硅基板，来形成离子注入层的工序；在上述金属基板上形成透明绝缘性层的工序；于上述单晶硅基板的离子注入面与上述金属基板上的透明绝缘性层表面的至少其中一方，进行表面活化处理的工序；将上述单晶硅基板的离子注入面与上述金属基板上的透明绝缘性层表面贴合的工序；对上述离子注入层施予冲击，机械性剥离上述单晶硅基板，来作成单晶硅层的工序；在上述单晶硅层的上述剥离面侧，形成多个与上述第一导电型相异的导电型即第二导电型的扩散区域，至少在面方向形成多个pn结，并作成在上述单晶硅层的上述剥离面，存在多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的工序；在上述单晶硅层的上述多个第一导电型区域上，分别形成多个第一个别电极，而在上述多个第二导电型区域上，分别形成多个第二个别电极的工序；形成用以连结上述多个第一个别电极的第一集电电极与用以连结上述多个第二个别电极的第二集电电极的工序；以及形成用以覆盖上述多个第一导电型区域与多个第二导电型区域的透明保护膜的工序。2. 如权利要求1所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，上述金 属基板对于可见光具有60%以上的反射率。3. 如权利要求1所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，上述透 明绝缘性层含有氧化硅、氮化硅、氧化铝之中的至少一种。4. 如权利要求2所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，上述透 明绝缘性层含有氧化硅、氮化硅、氧化铝之中的至少一种。5. 如权利要求1所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，上述表面活化处理为等离子体处理或臭氧处理的至少一种。6. 如权利要求2所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，上述表 面活化处理为等离子体处理或臭氧处理的至少一种。7. 如权利要求3所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，上述表 面活化处理为等离子体处理或臭氧处理的至少一种。8. 如权利要求4所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其中，上述表 面活化处理为等离子体处理或臭氧处理的至少一种。9. 如权利要求1 8中任一项所述的单晶硅太阳能电池的制造方法，其 中，上述离子注入的深度，设成从离子注入面算起2um以上、50um以下。10. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤厚雄，秋山昌次，川合信，田中好一，飞坂优二，久保田芳宏，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]