p型擴(kuò)散層形成用組合物、p型擴(kuò)散層的制造方法和太陽能電池元件的制造方法
【專利說明】
[0001]本申請(qǐng)是分案申請(qǐng)，其母案申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)?201180064911.5，申請(qǐng)日:2011.7.14
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及P型擴(kuò)散層形成用組合物、P型擴(kuò)散層的制造方法和太陽能電池元件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]對(duì)現(xiàn)有的硅太陽能電池元件的制造工序進(jìn)行說明。
[0004]首先，為了促進(jìn)光封閉效果，實(shí)現(xiàn)高效率化，準(zhǔn)備形成了紋理結(jié)構(gòu)的P型硅基板，接著在三氯氧磷(P0C13)、氮、氧的混合氣體氣氛中在800°C?900°C下進(jìn)行數(shù)十分鐘的處理，均勻地形成η型擴(kuò)散層。對(duì)于該以往的方法，由于使用混合氣體進(jìn)行磷的擴(kuò)散，因此不僅在表面，而且在側(cè)面、背面也形成η型擴(kuò)散層。因此，進(jìn)行用于將側(cè)面的η型擴(kuò)散層除去的側(cè)蝕刻。此外，背面的η型擴(kuò)散層必須轉(zhuǎn)換為P+型擴(kuò)散層，在背面印刷鋁糊劑，將其燒成，使η型擴(kuò)散層成為P+型擴(kuò)散層的同時(shí)獲得了歐姆接觸。
[0005]但是，由鋁糊劑形成的鋁層的電導(dǎo)率低，使薄膜電阻降低，因此通常在背面整面形成的鋁層在燒成后必須具有10 μ m?20 μ m左右的厚度。此外，由于硅與鋁的熱膨脹率大幅不同，因此在燒成和冷卻的過程中，使硅基板中產(chǎn)生大的內(nèi)部應(yīng)力，成為結(jié)晶粒界的損傷、結(jié)晶缺陷增長(zhǎng)和翹曲的原因。
[0006]為了解決該問題，有減少鋁糊劑的涂布量，使背面電極層變薄的方法。但是，如果減少鋁糊劑的涂布量，從P型硅半導(dǎo)體基板的表面向內(nèi)部擴(kuò)散的鋁的量變得不足。其結(jié)果，不能實(shí)現(xiàn)所需的BSF (Back Surface Field)效應(yīng)(由于p+型擴(kuò)散層的存在，生成載流子的收集效率提高的效果)，因此產(chǎn)生太陽能電池的特性下降的問題。
[0007]與上述關(guān)聯(lián)，例如日本特開2002-539615號(hào)公報(bào)中，提出了使用硼酸、氧化硼等硼化合物作為擴(kuò)散源的方法。
[0008]此外，日本專利第4347254號(hào)說明書中提出了使用氮化硼燒結(jié)體作為公報(bào)硼擴(kuò)散材料的方法。此外，在 T.Joge 等.Jpn.J.Appl.Phys.Vol.42 (2003) p5397_5404 中提出了使用氮化硼粉末作為硼擴(kuò)散材料的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]但是，如果如日本特開2002-539615號(hào)公報(bào)中記載的方法那樣，將硼酸或B2O3用于形成P+型擴(kuò)散層用的摻雜劑源進(jìn)行擴(kuò)散工序，則有時(shí)擴(kuò)散能力不足，無法獲得充分的BSF效應(yīng)。此外，有時(shí)硼酸等與硅基板反應(yīng)，析出結(jié)晶性成分，其成為阻抗成分。此外，包含硼酸、B2O3的擴(kuò)散層形成用溶液有時(shí)在保存穩(wěn)定性上具有問題。
[0011]此外，日本專利第4347254號(hào)說明書中記載的方法中，必須在1000°C以上的高溫下使硼擴(kuò)散，因此有時(shí)在硅基板產(chǎn)生損傷，電池效率降低。此外，由于在過剩地含有氧的氣氛中擴(kuò)散，因此硅基板被氧化，在硅基板表面形成氧化硅Si02。由于該氧化硅具有從硅基板奪取硼的性質(zhì)，因此存在硅基板表面的硼濃度降低的問題。此外，在Jpn.J.Appl.Phys.Vol.42(2003)p5397-5404中，對(duì)于使用氮化硼粉末的方法只不過在形式上進(jìn)行了記載，使用的氮化硼的粒徑、有無分散介質(zhì)的存在等詳細(xì)的條件都沒有記載，實(shí)質(zhì)上等于沒有公開。
[0012]本發(fā)明鑒于以上的以往的問題而完成，課題在于提供能夠抑制熱處理時(shí)的硅基板的翹曲的發(fā)生，同時(shí)抑制P型擴(kuò)散層形成用組合物與基板在高溫下的反應(yīng)，形成低電阻的P型擴(kuò)散層的P型擴(kuò)散層形成用組合物、P型擴(kuò)散層的制造方法和太陽能電池元件的制造方法。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]本發(fā)明包含以下的方案。
[0015]< I > P型擴(kuò)散層形成用組合物，其含有從氮化硼和碳化硼中選擇的至少I種硼化合物和分散介質(zhì)。
[0016]< 2 >上述< I >所述的P型擴(kuò)散層形成用組合物，其中，以粒子形狀含有上述硼化合物，該粒子的體積平均次級(jí)粒子粒徑(50% D)為1nm?15 μ m，平均初級(jí)粒子粒徑為1nm ?12 μ m0
[0017]< 3 >上述< I >或< 2 >所述的P型擴(kuò)散層形成用組合物，其中，以粒子形狀含有上述硼化合物，該粒子的平均初級(jí)粒子粒徑為1nm?5 μ m。
[0018]< 4 >上述< I >?< 3 >的任一項(xiàng)所述的P型擴(kuò)散層形成用組合物，其中，上述分散介質(zhì)含有有機(jī)粘結(jié)劑。
[0019]< 5 >上述< I >?< 4 >的任一項(xiàng)所述的P型擴(kuò)散層形成用組合物，其中，上述硼化合物為濕式粉碎的產(chǎn)物。
[0020]< 6 >上述< 5 >所述的P型擴(kuò)散層形成用組合物，其中，上述濕式粉碎使用珠磨機(jī)進(jìn)行。
[0021]< 7 > P型擴(kuò)散層的制造方法，其具有:在半導(dǎo)體基板上賦予上述< I >?< 6 >的任一項(xiàng)所述的P型擴(kuò)散層形成用組合物的工序；和實(shí)施熱擴(kuò)散處理的工序。
[0022]< 8 >太陽能電池元件的制造方法，其具有:在半導(dǎo)體基板上賦予上述< I >?< 6 >的任一項(xiàng)所述的P型擴(kuò)散層形成用組合物的工序；實(shí)施熱擴(kuò)散處理，形成P型擴(kuò)散層的工序；和在形成的P型擴(kuò)散層上形成電極的工序。
[0023]<9 >太陽能電池，其具備:采用上述<8 >所述的太陽能電池元件的制造方法得至IJ的太陽能電池元件；和在上述太陽能電池元件的電極上配置的極耳線。
[0024]發(fā)明的效果
[0025]根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠抑制熱擴(kuò)散時(shí)的硅基板的翹曲的發(fā)生，同時(shí)抑制P型擴(kuò)散層形成用組合物與基板在高溫下的反應(yīng)，形成低電阻的P型擴(kuò)散層的P型擴(kuò)散層形成用組合物、P型擴(kuò)散層的制造方法和太陽能電池元件的制造方法。
【附圖說明】
[0026]圖1為概念上表示本發(fā)明涉及的P型擴(kuò)散層的制造工序的一例的剖面圖。
[0027]圖2為概念上表示本發(fā)明涉及的太陽能電池元件的制造工序的一例的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本說明書中“工序”的術(shù)語，不僅是獨(dú)立的工序，即使在與其他的工序不能明確地區(qū)別的情況下，只要實(shí)現(xiàn)該工序的所期的作用，也包含在本用語中。
[0029]此外，本說明書中，使用“?”表示的數(shù)值范圍表示分別包含“?”的前后記載的數(shù)值作為最小值和最大值的范圍。
[0030]此外，本說明書中，提到關(guān)于組合物中的各成分的量的內(nèi)容時(shí)，在組合物中存在多種與各成分相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)的情況下，只要沒有特別說明，意味著組合物中存在的該多種物質(zhì)的合計(jì)量。
[0031]< P型擴(kuò)散層形成用組合物>
[0032]本發(fā)明的P型擴(kuò)散層形成用組合物含有從氮化硼和碳化硼中選擇的至少I種的硼化合物、和分散介質(zhì)，而且考慮涂布性等，根據(jù)需要含有其他的添加劑而構(gòu)成。
[0033]如果使用硼酸或B2O3作為硼化合物，則有可能這些與基板的硅反應(yīng)，形成結(jié)晶性的電阻成分。此外，如果使用這些硼化合物，則由于與分散介質(zhì)反應(yīng)、吸濕等原因，有可能P型擴(kuò)散層形成用組合物的保存穩(wěn)定性下降。但是，通過使用從氮化硼和碳化硼中選擇的至少I種的硼化合物，抑制與基板的反應(yīng)，能夠形成低電阻的P型擴(kuò)散層。此外，抑制硼化合物的吸濕性、與分散介質(zhì)的反應(yīng)性，P型擴(kuò)散層形成用組合物的保存穩(wěn)定性提高。
[0034]本文中，所謂P型擴(kuò)散層形成用組合物，是指通過含有硼化合物，涂布于硅基板后使硼化合物中所含的硼向硅基板中熱擴(kuò)散，從而能夠形成P型擴(kuò)散層的材料。
[0035]通過使用包含從氮化硼和碳化硼中選擇的至少I種的硼化合物的P型擴(kuò)散層形成用組合物，能夠使P型擴(kuò)散層形成工序和歐姆接觸形成工序分離，用于形成歐姆接觸的電極材料的選擇范圍擴(kuò)大，同時(shí)電極的結(jié)構(gòu)的選擇范圍也擴(kuò)大。如果將例如銀等低電阻材料用于電極，則能夠以薄的膜厚實(shí)現(xiàn)低電阻。此外，電極也沒有必要整面地形成，可如梳型等的形狀那樣部分地形成。通過如上所述形成薄膜或梳型形狀等部分的形狀，也既能夠形成P型擴(kuò)散層，又能抑制硅基板中的內(nèi)部應(yīng)力、基板的翹曲的發(fā)生。
[0036]因此，如果應(yīng)用本發(fā)明的P型擴(kuò)散層形成用組合物，在以往已廣泛采用的方法即印刷鋁糊劑，將其燒成，使η型擴(kuò)散層成為p+型擴(kuò)散層的同時(shí)獲得歐姆接觸的方法中產(chǎn)生的硅基板中的內(nèi)部應(yīng)力和基板的翹曲的發(fā)生得到抑制。
[0037]此外，即使如兩面受光型、背接觸型的太陽能電池那樣，不能在硅基板的整面涂布鋁糊劑的情況下，本發(fā)明的P型擴(kuò)散層形成用組合物也能夠適用于P+型擴(kuò)散層的形成，能夠形成具有所需的形狀的P+型擴(kuò)散層。
[0038](A)硼化合物
[0039]對(duì)本發(fā)明涉及的硼化合物詳細(xì)說明。
[0040]硼化合物包含從氮化硼和碳化硼中選擇的至少I種的硼化合物(以