光电动势装置及其制造方法

专利名称：光电动势装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及光电动势装置及其制造方法。
背景技术：
在近年来的光电动势装置中，以高输出化为目标，原材料、制造工艺得到了改善。因此，为了实现进一步的高输出化，实现通过向光电动势装置内的光封闭、表面、背面中的载流子的复合速度的抑制而使以往无法充分有效利用的波长域的光对发电作出贡献的构造、制造方法变得重要。因此，承担其部分作用的基板的背面构造的改善非常重要。因此，以基板的背面侧中的反射、基板的背面中的复合速度的抑制为目标，例如提出了在对背面电极局部地进行印刷、烧成之后进行抑制复合速度的膜的成膜的技术(例如，参照专利文献I)。另外，例如提出了在基板的背面进行了抑制复合速度的膜的成膜之后，在其一部分设置开口部，进而在整个面进行印刷、烧成背面电极膏的技术(例如，参照专利文献2)。专利文献1:日本特开平6-169096号公报专利文献2:日本特开2002-246625号公报

发明内容
但是，在上述专利文献I的方法中，在进行了背面电极的印刷、烧成之后，进行抑制复合速度的膜的成膜。在该情况下，特别在烧成时，针对基板的背面，发生污染物质的附着、固定，所以存在如下问题:将基板的背面中的载流子的复合速度有意地抑制得低是极其困难这样的问题。另外，在上述专利文献2的方法中，按照覆盖抑制复合速度的膜的大致整个面的形式印刷电极膏来形成兼具光反射功能的背面电极，该背面电极和基板的背面部分性地接触。但是，在例如由包含作为代表性的材料的铝(Al)的膏构成了背面电极的情况下，存在如下问题:无法提高背面中的光反射率，无法得到充分的向光电动势装置内的光封闭效果。另外，在例如由包含作为代表性的材料的银(Ag)的膏构成了背面电极的情况下，存在如下问题:在电极的烧成处理时，在本来的接触部分以外的区域中，抑制复合速度的膜也由于射穿(fire through)而被侵蚀,而无法得到充分的载流子的复合速度的抑制效果。另一方面，在从太阳能电池单元向太阳能电池模块加工时，多个单元经由金属片而串联或者串联、并联并用地连接。一般，单元侧中的连接用电极通过使用了包含银的金属膏的射穿而形成。通过使用射穿，在硅基板与电极之间得到电连接以及物理上的粘接强度这两者。但是，在银电极与硅的界面中，复合速度非常大，所以在硅太阳能电池的背面中，通过该射穿进行的电极形成成为问题。即，在硅太阳能电池的背面构造中，背面银电极和硅基板的硅晶体电连接，从而开路电压(Voc)以及光电转换效率有时降低。本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于得到一种具备低的复合速度和高的背面反射率、光电转换效率优良的光电动势装置及其制造方法。为了解决上述课题并达成目的，本发明的光电动势装置的特征在于，具备 第I导电类型的半导体基板，在一面侧具有扩散了第2导电类型的杂质元素的杂质扩散层；反射防止膜，形成于所述杂质扩散层上；第I电极，贯通所述反射防止膜而与所述杂质扩散层电连接；背面绝缘膜，具有到达所述半导体基板的另一面侧的多个开口部而形成于所述半导体基板的另一面侧 ’第2电极，形成于所述半导体基板的另一面侧；以及背面反射膜，由通过气相生长法形成的金属膜构成、或者包括金属箔而构成，至少在所述背面绝缘膜上覆盖地形成，所述第2电极包括:铝类电极，由包含铝的材料构成，在所述半导体基板的另一面侧至少被埋入到所述开口部而与所述半导体基板的另一面侧连接；以及银类电极，由包含银的材料构成，在所述半导体基板的另一面侧设置于所述开口部之间的区域，至少一部分贯通所述背面绝缘膜而与所述半导体基板的另一面侧电连接，并且经由所述背面反射膜而与所述铝类电极电连接，所述半导体基板的面内的所述银类电极的面积、和使所述银类电极的图案在所述半导体基板的面内向外侧扩张了与所述半导体基板内的载流子的扩散长度相应大小的周边区域的面积之和是所述半导体基板的另一面侧的面积的10%以下。根据本发明，起到如下效果:能够得到具有低的复合速度和高的背面反射率这两者的背面的构造、实现了光电转换效率的高效化的太阳能电池单元。另外，根据本发明，起到如下效果:能够防止背面银电极与半导体基板的电连接所引起的开路电压(Voc)以及光电转换效率的降低。



图1-1是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的剖面构造的主要部分剖面图。图1-2是从受光面侧观察本发明的实施方式I的太阳能电池单元的俯视图。图1-3是从背面侧观察本发明的实施方式I的太阳能电池单元的仰视图。图2是示出具有不同的背面构造的3种试样中的半导体基板的背面中的反射率的特性图。图3是示出模仿实施方式I的太阳能电池单元而制作的试样中的背面电极的面积率与开路电压(Voc)的关系的特性图。图4是示出模仿实施方式I的太阳能电池单元而制作的试样中的背面电极的面积率与短路电流密度(Jsc)的关系的特性图。图5-1是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的剖面图。图5-2是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的剖面图。图5-3是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的剖面图。图5-4是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的剖面图。图5-5是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的剖面图。图5-6是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的剖面图。图5-7是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的剖面图。图5-8是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的剖面图。图5-9是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元的制造工序的剖面图。
图6-1是示出本发明的实施方式I的太阳能电池单元的背面绝缘膜上的背面铝电极材料膏的印刷区域的例子的平面图。图6-2是示出本发明的实施方式I的太阳能电池单元的背面绝缘膜上的背面铝电极材料膏的印刷区域的例子的平面图。图7是用于说明本发明的实施方式2的太阳能电池单元的剖面构造的主要部分剖面图。图8-1是用于说明本发明的实施方式3的太阳能电池单元的剖面构造的主要部分剖面图。图8-2是从受光面侧观察本发明的实施方式3的太阳能电池单元的俯视图。图8-3是从背面侧观察本发明的实施方式3的太阳能电池单元的仰视图。图9是示出试样D 试样F的太阳能电池单元的开路电压的特性图。图10是示出试样D 试样F的太阳能电池单元中的背面银电极的电极面积比例的图。图11是示意地示出本发明的实施方式3的背面银电极的影响区域的平面图。图12是示出硅基板的背面中的低开路电压区域的比例与开路电压的关系的一个例子的特性图。(符号说明)1:半导体基板；la:p型多晶娃基板；2:p型多晶娃基板；3:n型杂质扩散层；4:反射防止膜；5:受光面侧电极；5a:受光面电极材料膏；6:栅电极；7:汇流电极；8:背面绝缘膜；8a:开口部；9:背面铝电极；9a:背面铝电极材料膏；9b:重叠区域；10:背面反射膜；
11:铝-硅(Al-Si)合金部；12:BSF层；21:导电性粘接剂；22:背面反射膜；31:背面银电极；32:周边区域。
具体实施例方式以下，根据附图，详细说明本发明的光电动势装置及其制造方法的实施例。另外，本发明不限于以下的记述，能够在不脱离本发明的要旨的范围内适宜变更。另外，在以下所示的附图中，为易于理解，各部件的缩尺有时与实际不同。在各附图之间也是同样的。实施方式1.
图1-1 图1-3是示出作为本实施方式的光电动势装置的太阳能电池单元的结构的图，图1-1是用于说明太阳能电池单元的剖面构造的主要部分剖面图，图1-2是从受光面侧观察的太阳能电池单元的俯视图，图1-3是从与受光面相反的一侧(背面侧)观察的太阳能电池单元的仰视图。图1-1是图1-2的线段A-A中的主要部分剖面图。本实施方式的太阳能电池单元如图1-1 图1-3所示，具备:半导体基板1，是具有光电转换功能的太阳能电池基板且具有Pn结；反射防止膜4，形成于半导体基板I的受光面侧的面(表面)，由作为防止受光面中的入射光的反射的绝缘膜的氮化硅膜(SiN膜)构成；作为第I电极的受光面侧电极5，在半导体基板I的受光面侧的面(表面)，被反射防止膜4包围而形成；背面 绝缘膜8，由在半导体基板I的与受光面相反的一侧的面(背面)形成的氮化硅膜(SiN膜)构成；作为第2电极的背面铝电极9，在半导体基板I的背面被背面绝缘膜8包围而形成；以及背面反射膜10，在半导体基板I的背面覆盖背面绝缘膜8和背面铝电极9而设置。在半导体基板I中，由作为第I导电类型层的P型多晶硅基板2、和在半导体基板I的受光面侧通过磷扩散形成的作为第2导电类型层的杂质扩散层(η型杂质扩散层)3构成了 ρη结。在η型杂质扩散层3中，表面薄片电阻为30 100 Ω / 口。受光面侧电极5包括太阳能电池单元的栅电极6以及汇流电极7，与η型杂质扩散层3电连接。为了对在半导体基板I中发电的电进行集电而在受光面局部地设置了栅电极
6。为了取出在栅电极6中集电的电，与栅电极6大致正交地设置了汇流电极7。另一方面，背面铝电极9的一部分埋设于在半导体基板I的背面整体设置的背面绝缘膜8。即，在背面绝缘膜8中，设置了到达半导体基板I的背面的大致圆形的点状的开口部8a。另外，以掩埋该开口部8a并且在背面绝缘膜8的面内方向上具有比开口部8a的直径宽的外形的方式，设置了由包含铝、玻璃等的电极材料构成的背面铝电极9。背面绝缘膜8由氮化硅膜(SiN膜)构成，在半导体基板I的背面的大致整个面通过等离子体CVD (Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)法形成。作为背面绝缘膜8通过使用利用等离子体CVD法形成的氮化硅膜(SiN膜)，能够在半导体基板I的背面得到良好的载流子的复合速度的抑制效果。在半导体基板I的背面，覆盖背面铝电极9以及背面绝缘膜8而设置了背面反射膜10。通过具备覆盖背面绝缘膜8的背面反射膜10，能够使透过半导体基板I以及背面绝缘膜8的光进行反射而返回半导体基板1，能够得到良好的光封闭效果。另外，在本实施方式中，背面反射膜10是由作为通过气相生长法形成的金属膜的、通过溅射法形成的银(Ag)膜(银溅射膜)构成的。背面反射膜10并非是通过使用了电极膏的印刷法形成的膜，而是由溅射膜构成的，所以能够实现比通过印刷法形成的银(Ag)膜高的光反射，能够使透过半导体基板I以及背面绝缘膜8的光更多地被反射而返回半导体基板I。因此，本实施方式的太阳能电池单元通过具备由银溅射膜构成的背面反射膜10，能够得到优良的光封闭效果。作为背面反射膜10的材料，理想的是使用例如针对波长为IlOOnm附近的光的反射率为90%以上、优选为95%以上的金属材料。由此，能够实现具有高的长波长灵敏度、且针对长波长区域的光的光封闭效果优良的太阳能电池单元。即，虽然还取决于半导体基板I的厚度，但能够将波长为900nm以上、特别是IOOOnm IlOOnm左右的长波长的光高效地取入半导体基板1，能够实现高的发生电流，提高输出特性。作为这样的材料，除了银(Ag)以外例如还能够使用铝(Al)。另外，在本实施方式的太阳能电池单元中，如上述那样在半导体基板I的背面形成微细的背面铝电极9，并在其上形成背面反射膜10。因此，在图1-3所示的背面反射膜10中，实际上形成了背面铝电极9所引起的微细的凹凸，但在图1-3中省略了该微细的凹凸的记载。另外，在作为半导体基板I的背面侧的区域的与背面铝电极9相接的区域及其附近，形成了铝-硅(Al-Si)合金部11。进而，在其外周部，包围该铝-硅(Al-Si)合金部11，而形成了作为与P型多晶硅基板2相等的导电类型的高浓度扩散层的BSF(Back SurfaceFiled，焉面场层)12。在这样构成的太阳能电池单元中，如果阳光从太阳能电池单元的受光面侧照射到半导体基板1，则生成空穴和电子。通过ρη结部(P型多晶硅基板2与η型杂质扩散层3的接合面)的电场，所生成的电子朝向η型杂质扩散层3移动，空穴朝向P型多晶硅基板2移动。由此，在η型杂质扩散层3中电子变得过剩，在P型多晶硅基板2中空穴变得过剩，其结果，发生光电动势。在使ρη结正向偏置的方向上产生该光电动势，与η型杂质扩散层3连接的受光面侧电极5成为负极，与P型多晶硅基板2连接的背面铝电极9成为正极，而在未图示的外部电路中流过电流。图2是示出具有不同的背面构造的3种试样中的半导体基板的背面中的反射率的特性图。在图2中，示出向试样入射的光的波长与反射率的关系。另外，各试样是模仿太阳能电池单元而制作的，背面构造以外的基本的构造与本实施方式的太阳能电池单元相同。各试样的背面构造的细节如下所述。(试样Α)在半导体基板的整个背面具备由包含铝(Al)的电极膏形成的铝(Al)膏电极(相当于以往的一般的构造)。(试样B)在半导体基板的整个背面形成由氮化硅膜(SiN)构成的背面绝缘膜，在该背面绝缘膜上的整个面具备由包含铝(Al)的电极膏形成的铝(Al)膏电极(相当于现有技术(专利文献2)) ο(试样C)在半导体基板的整个背面形成由氮化硅膜(SiN)构成的背面绝缘膜，并且在半导体基板的背面的局部具有由包含铝(Al)的电极膏形成的铝(Al)膏电极，进而在该背面绝缘膜上的整个面具备由银溅射膜构成的高反射膜(相当于本实施方式的太阳能电池单元)O各试样仅背面构造不同，其他构造相同，所以能够从图2确认“硅(半导体基板)_背面构造”之间的反射率的差异。为了观察背面反射的状态，比较几乎不会被硅吸收的波长1200nm附近即可。其原因为，在IlOOnm以下的波长中有被硅吸收而已经对发电作出了贡献，所以不适合于背面反射的比较。另外，在图2中示出的反射率严格而言是背面中的多重反射的结果再次漏到半导体基板的表面的成分。如从图2可知，相当于现有技术(专利文献2)的试样B相比于相当于以往的一般的构造的试样A存在一些反射率改善，但还不能说反射率改善效果充分。另一方面，可知相当于本实施方式的太阳能电池单元的试样C相比于试样A以及试样B，反射率大，确认了“硅(半导体基板)_背面构造”之间的反射率高，适用于基于背面中的光封闭作用的高效化。图3是示出与上述试样C同样地模仿本实施方式的太阳能电池单元而制作的试样中的背面电极的面积率(在半导体基板的背面中背面电极所占的比例)与开路电压(Voc)的关系的特性图。另外，图4是示出与上述试样C同样地模仿本实施方式的太阳能电池单元而制作的试样中的背面电极的面积率(在半导体基板的背面中背面电极所占的比例)与短路电流密度(Jsc)的关系的特性图。如从图3以及图4可知，伴随作为背面电极的铝(Al)膏电极的面积率的减少、即伴随本实施方式的高反射膜的面积率的增加，开路电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)都提高，在半导体基板的背面得到良好的载流子的复合速度的抑制效果。由此，通过本实施方式的太阳能电池单元的构造，可知能够实现背面反射改善和半导体基板的背面中的载流子的复合速度的抑制这两者，越提高本实施方式的高反射膜的面积率，越显著地得到上述效果。在如以上那样构成的实施方式I的太阳能电池单元中，作为背面绝缘膜8，在半导体基板I的背面具备通过等离子体CVD法形成的氮化硅膜(SiN膜)，从而能够在半导体基板I的背面得到良好的载流子的复合速度的抑制效果。由此，在本实施方式的太阳能电池单元中，输出特性提高，实现高的光电转换效率。另外，在实施方式I的太阳能电池单元中，通过具备覆盖背面绝缘膜8而由银溅射膜构成的背面反射膜10，能够实现比通过以往的印刷法形成的银(Ag)膜更高的光反射，能够使透过半导体基板I以及背面绝缘膜8的光更多地被反射而返回半导体基板I。因此，在本实施方式的太阳能电池单元中，能够得到优良的光封闭效果，输出特性提高，实现高的光电转换效率。因此，在实施方式I的太阳能电池单元中，通过具备具有低的复合速度和高的背面反射率这两者的背面的构造，实现长波长灵敏度优良、光电转换效率高效化的太阳能电池单元。接下来，参照图5-1 图5-9，说明这样的太阳能电池单元的制造方法的一个例子。图5-1 图5-9是用于说明本实施方式的太阳能电池单元的制造工序的剖面图。首先，作为半导体基板1，准备例如面向民用太阳能电池最广泛使用的P型多晶硅基板(以下，称为P型多晶硅基板Ia)(图5-1)。作为P型多晶硅基板la，使用例如含有硼
(B)等III族元素的电阻为0.5 3Qcm左右的多晶硅基板。用线锯对使熔融的硅冷却固化而成的坯料进行切片来制造P型多晶硅基板la，所以P型多晶硅基板Ia在表面残留切片时的损伤。因此，首先，还兼作该损伤层的去除，而将P型多晶硅基板Ia浸溃到酸或者加热了的碱溶液中例如氢氧化钠水溶液中来对表面进行蚀刻，从而去除在硅基板的切出时发生而在P型多晶硅基板Ia的表面附近存在的损伤区域。损伤去除后的P型多晶硅基板Ia的厚度例如是200 μ m、尺寸例如是150_X 150_。另外，也可以与损伤去除同时、或者接着损伤去除，在P型多晶硅基板Ia的受光面侧的表面作为纹理构造形成微小凹凸。通过在半导体基板I的受光面侧形成这样的纹理构造，能够在太阳能电池单元的表面产生光的多重反射，使P型多晶硅基板Ia的内部高效地吸收入射到太阳能电池单元的光，能够实效地降低反射率而提高转换效率。另外，本发明是涉及光电动势装置的背面构造的发明，所以对于纹理构造的形成方法、形状，没有特别限制。例如，可以利用使用含有异丙醇的碱水溶液或主要由氟酸和硝酸的混合液构成的酸蚀刻的方法、在P型多晶硅基板Ia的表面形成部分性地设置开口的掩模材料并通过经由该掩模材料的蚀刻在P型多晶硅基板Ia的表面得到蜂窝构造、逆金字塔构造的方法、或者使用了反应性气体蚀刻(RIE:Reactive 1n Etching,反应离子蚀刻)的方法等任意方法。接下来，将该P型多晶硅基板Ia投入热扩散炉，在作为η型的杂质的磷(P)的气氛下加热。通过该工序使磷(P)扩散到P型多晶硅基板Ia的表面，形成η型杂质扩散层3而形成半导体ρη结(图5-2)。在本实施方式中，针对P型多晶娃基板Ia,在三氯氧化磷(POCl3)气体气氛中，在例如800°C 850°C的温度下加热，从而形成η型杂质扩散层3。此处，以使η型杂质扩散层3的表面薄片电阻成为例如30 80 Ω / □、优选成为40 60 Ω / □的方式，控制加热处理。
此处，在刚刚形成η型杂质扩散层3之后的表面形成了以磷的氧化物为主成分的磷玻璃层，所以使用氟酸溶液等来去除。接下来，在形成了 η型杂质扩散层3的P型多晶硅基板Ia的受光面侧，为了改善光电转换效率，作为反射防止膜4形成氮化硅膜(SiN膜)(图5-3)。在反射防止膜4的形成中，使用例如等离子体CVD法，使用硅烷和氨的混合气体，作为反射防止膜4形成氮化硅膜。将反射防止膜4的膜厚以及折射率设定为最抑制光反射的值。另外，作为反射防止膜4，也可以层叠折射率不同的2层以上的膜。另外，在反射防止膜4的形成中，也可以使用溅射法等不同的成膜方法。另外，作为反射防止膜4，也可以形成氧化硅膜。接下来，通过磷(P)的扩散，去除在P型多晶硅基板Ia的背面形成的η型杂质扩散层3。由此，得到由作为第I导电类型层的P型多晶硅基板2、和在半导体基板I的受光面侧形成的作为第2导电类型层的杂质扩散层(η型杂质扩散层)3构成了 ρη结的半导体基板I (图5-4)。例如，使用单面蚀刻装置，去除在P型多晶硅基板Ia的背面形成的η型杂质扩散层3。或者，也可以使用将反射防止膜4有效利用为掩模材料，在蚀刻液中浸溃整个P型多晶硅基板Ia的方法。对于蚀刻液，使用将氢氧化钠、氢氧化钾等碱水溶液加热到室温 95°C、优选为50°C 70°C而得到的液体。另外，作为蚀刻液，也可以使用硝酸和氟酸的混合水溶液。在η型杂质扩散层3的去除的蚀刻之后，为了在后述成膜中将复合速度保持得较低，对在半导体基板I的背面露出的硅面进行清洗。例如利用RCA清洗、或者I % 20%左右的氟酸水溶液来进行清洗。接下来，在半导体基板I的背面侧，形成由氮化硅膜(SiN膜)构成的背面绝缘膜8(图5-5)。针对在半导体基板I的背面侧露出的硅面，通过等离子体CVD形成由折射率为
1.9 2.2、厚度为60nm 300nm的氮化硅膜(SiN膜)构成的背面绝缘膜8。通过使用等离子体CVD，能够在半导体基板I的背面侧，可靠地形成由氮化硅膜构成的背面绝缘膜8。然后，通过形成这样的背面绝缘膜8，能够抑制半导体基板I的背面中的载流子的复合速度，在半导体基板I的背面的硅(Si)和氮化硅膜(SiN膜)的界面中，得到IOOcm/秒以下的复合速度。由此，能够实现用于高输出化而充分的背面界面。如果背面绝缘膜8的折射率偏离1.9 2.2，则氮化硅膜(SiN膜)的成膜环境难以稳定，并且氮化硅膜(SiN膜)的膜质恶化，其结果，与硅(Si)的界面的复合速度也恶化。另外，在背面绝缘膜8的厚度小于60nm的情况下，与硅(Si)的界面不稳定，载流子的复合速度恶化。在背面绝缘膜8的厚度大于300nm的情况下，虽然无功能上的缺陷，但在成膜中花费时间，成本增加，所以从生产性的观点而言不优选。另外，背面绝缘膜8也可以是例如通过热氧化形成的氧化硅膜(热氧化硅膜=SiO2膜)和氮化硅膜(SiN膜)层叠的2层的层叠构造。此处的氧化硅膜(SiO2膜)并非是在工序中在半导体基板I的背面侧形成的自然氧化膜，而设为例如通过热氧化有意地形成的氧化硅膜(3102膜)。通过使用这样的氧化硅膜(SiO2膜)，能够比氮化硅膜(SiN膜)稳定地得到半导体基板I的背面中的载流子的复合速度的抑制效果。另外，通过热氧化有意地形成的氧化娃膜(SiO2膜)的厚度优选为IOnm 50nm左右。在通过热氧化形成的氧化硅膜(SiO2膜)的厚度小于IOnm的情况下，与硅(Si)的界面不稳定，载流子的复合速度恶化。在通过热氧化形成的氧化硅膜(SiO2膜)的厚度大于50nm的情况下，虽然无功能上的缺陷，但在成膜中花费时间，成本增加，所以从生产性的观点而言不优选。另外，如果为了缩短时间而在高温下进行成膜处理，则晶体硅自身的品质降低，导致寿命降低。之后，为了实现与半导体基板I的背面侧的接触，在背面绝缘膜8的一部分或者整个面形成具有规定的间隔的点状的开口部8a(图5-6)。例如，通过针对背面绝缘膜8的激光照射，直接进行图案形成而形成开口部8a。为了形成与半导体基板I的背面侧的良好的接触，优选增大背面绝缘膜8的面内方向上的开口部8a的剖面面积，提高背面绝缘膜8的面内的开口部8a的开口密度。但是，为了在半导体基板I的背面侧得到高的光反射率(背面反射率)，相反地优选减小开口部8a的剖面面积，降低开口部8a的开口密度。因此，优选将开口部8a的形状以及密度决定为用于实现良好的接触的必要最小限的水平。具体而言，作为开口部8a的形状，可以举出直径或者宽度为20 μ m 200 μ m的大小、相邻的开口部8a之间的间隔为0.5mm 2mm的大致圆形的点状或者大致矩形形状。另夕卜，作为其他开口部8a的形状，可以举出宽度为20μπι 200μπκ相邻的开口部8a之间的间隔为0.5mm 3mm的条纹状的形状。在本实施方式中，通过针对背面绝缘膜8的激光照射形成点状的开口部8a。接下来，以掩埋开口部8a并且在背面绝缘膜8的面内方向上覆盖比开口部8a的直径略宽的区域、且不与掩埋相邻的开口部8a的f接触的方式，通过丝网印刷法，限定地涂敷作为背面铝电极9的电极材料的包含铝、玻璃等的背面铝电极材料膏9a并使其干燥(图5-7)。能够在后述烧成工序中，通过Al-Si合金部11和BSF12中的铝的扩散浓度等诸多条件，变更背面铝电极材料膏9a的涂敷形状、涂敷量等。需要在开口部8a中确保充分的膏量，而在烧成工序中可靠地形成Al-Si合金部11和BSF层12。另一方面，在半导体基板I的背面上层叠了背面绝缘膜8 (氮化硅膜)和背面铝电极9的区域中的背面铝电极9的光反射率(背面反射率)不充分。因此，如果背面绝缘膜8上的背面铝电极9的形成区域变宽，则向光电动势装置内的光封闭效果降低。因此，需要在取得了 Al-Si合金部11以及BSF12的形成条件和向光电动势装置内的光封闭效果的平衡之后，将印刷背面铝电极材料膏9a的区域缩小为必要最小限。在本实施方式中，使含铝(Al)的背面铝电极材料膏9a从开口部8a的端分别以20 μ m的宽度按照在背面绝缘膜8上重叠的形式以厚度20 μ m进行印刷。在该情况下，通过在背面绝缘膜8上重叠，具有防止所形成的背面电极9在背面绝缘膜8的开口部8a部中剥离的效果。图6-1以及图6-2是示出背面绝缘膜8上的背面铝电极材料膏9a的印刷区域的例子的平面图。图6-1示出使开口部8a成为大致圆形的点状的例子，图6-2示出使开口部8a成为大致矩形形状的例子。理想的是从开口部8a的端以剖面面积在200 μ m2至1000 μ m2、优选为400 μ m2至1000 μ m2的范围控制重叠量。在本实施方式中，含铝(Al)的背面铝电极材料膏9a的膏厚是20 μ m，所以如果利用重叠的宽度这样的表现来进行说明，则相当于从开口部8a的端起分别为10 μ m至50 μ m、优选为20 μ m至50 μ m的范围。在重叠的宽度小于10 μ m时,不仅不发挥防止背面绝缘膜8的剥离的效果，而且在烧成时即合金形成时，铝(Al)的供给也不顺利，而发生未良好地形成BSF构造的部分。另一方面，如果重叠的宽度大于50 μ m,则膏印刷的部分所占的面积比例增加、即高反射膜的面积率减少，而大幅偏离本发明的意图。如图6-1所示，在开口部8a是大致圆形的点状的情况下，在背面绝缘膜8上的开口部8a的外周部，通过丝网印刷法，将背面铝电极材料膏9a在背面绝缘膜8上限定地涂敷成包括宽度为20 μ m的环状的重叠区域9b的大致圆形形状。例如，在开口部8a的直径d是200 μ m的情况下，背面铝电极材料膏9a被印刷为具有“200 μ m+20 μ m+20 μ m = 240 μ m”的直径的大致圆形形状。另外，如图6-2所示，在开口部8a是大致矩形形状的情况下，在背面绝缘膜8上的开口部8a的外周部，设置宽度为20 μ m的框状的重叠区域％，通过丝网印刷法，在背面绝缘膜8上限定地涂敷背面铝电极材料膏9a。例如，在开口部8a的宽度w是100 μ m的情况下，背面铝电极材料膏9a被印刷为具有“100 μ m+20 μ m+20 μ m = 140 μ m”的宽度的大致矩形形状。接下来，在半导体基板I的反射防止膜4上，选择性地通过丝网印刷法将作为受光面侧电极5的电极材料的包含银(Ag)、玻璃等的受光面电极材料膏5a涂敷成受光面侧电极5的形状，并使其干燥(图5-7)。对于受光面电极材料膏5a，例如印刷80 μ m 150 μ m宽度、2mm 3mm间隔的长条纹状的栅电极6的图案、和在与该图案大致正交的方向上Imm 3mm宽度、5mm IOmm间隔的带状的汇流电极7的图案。但是，对于受光面侧电极5的形状，与本发明无直接关系，所以也可以在电极电阻与印刷遮光率之间取得平衡的同时自由地设定。之后，例如使用红外炉加热器在峰值温度760°C 900°C下进行烧成。由此，形成受光面侧电极5以及背面铝电极9，并且在作为半导体基板I的背面侧的区域的与背面铝电极9相接的区域及其附近形成Al-Si合金部11。进而，在其外周部，包围该Al-Si合金部11，形成作为从背面铝电极9高浓度地扩散铝的p+区域的BSF层12，且该BSF层12和背面铝电极9电连接(图5-8)。另外，在该连接部位，界面的复合速度恶化，但BSF层12能够使该影响无效化。另外，受光面侧电极5中的银贯通反射防止膜4，而η型杂质扩散层3和受光面侧电极5电连接。此时，在半导体基板I的背面未涂敷背面铝电极材料膏9a的区域被由氮化硅膜(SiN膜)构成的背面绝缘膜8保护，所以即使在利用烧成的加热中，针对半导体基板I的背面，也不发生污染物质的附着、固定，不会使复合速度劣化，而维持良好的状态。接下来，在半导体基板I的背面侧形成高反射构造。即，以覆盖背面铝电极9以及背面绝缘膜8的方式，在半导体基板I的背面的整个面，通过溅射法形成银(Ag)膜(银溅射膜)，作为背面反射膜10 (图5-9)。通过利用溅射法形成背面反射膜10，能够形成致密的背面反射膜10，能够形成实现比通过印刷法形成的银(Ag)膜高的光反射的背面反射膜10。另外，背面反射膜10也可以通过蒸镀法形成。另外，此处，在半导体基板I的背面的整个面形成了背面反射膜10，但背面反射膜10形成为至少覆盖半导体基板I的背面侧中的背面绝缘膜8即可。通过以上，制作图1-1 图1-3所示的实施方式I的太阳能电池单元。另外，也可以在受光面侧和背面侧之间调换作为电极材料的膏的涂敷顺序。如上述那样，在实施方式I的太阳能电池单元的制造方法中，在半导体基板I的背面形成了具有开口部8a的背面绝缘膜8之后，涂敷背面铝电极材料膏9a并进行烧成，所以未涂敷背面铝电极材料膏9a的区域被背面绝缘膜8保护。由此，即使在利用烧成的加热中，针对半导体基板I的背面，也不会发生污染物质的附着、固定，不会使复合速度劣化，而维持良好的状态，提高了光电转换效率。另外，在实施方式I的太阳能电池单元的制造方法中，以至少覆盖背面绝缘膜8的方式，在半导体基板I的背面形成背面反射膜10。由此，能够使透过半导体基板I以及背面绝缘膜8的光在背面反射膜10中反射而返回半导体基板1，能够得到良好的光封闭效果，所以能够提高输出特性，实现高的光电转换效率。另外，在实施方式I的太阳能电池单元的制造方法中，通过溅射法形成背面反射膜10。并非通过使用了电极膏的印刷法，而是通过溅射膜形成背面反射膜10，从而能够形成致密的背面反射膜10，能够形成实现比通过印刷法形成的膜高的光反射的背面反射膜
10,能够得到优良的光封闭效果。因此，根据实施方式I的太阳能电池单元的制造方法，能够得到具有低的复合速度和高的背面反射率这两者的背面的构造，能够制作长波长灵敏度优良、光电转换效率高效化的太阳能电池单元。进而，太阳能电池单元的光电转换效率高效化，所以能够实现半导体基板I的薄板化，能够降低制造成本，能够廉价地制作电池单元特性优良的高品质的太阳能电池单元。实施方式2.
在实施方式2中，作为背面反射膜10的其他方式，说明利用金属箔构成背面反射膜10的情况。图7是用于说明本实施方式的太阳能电池单元的剖面构造的主要部分剖面图，是与图1-1对应的图。实施方式2的太阳能电池单元与实施方式I的太阳能电池单元不同的点为背面反射膜并非银溅 射膜而是由铝箔(铝薄片)构成这点。其以外的结构与实施方式I的太阳能电池单元相同，所以省略详细的说明。如图7所示，在本实施方式的太阳能电池单元中，在半导体基板I的背面通过在背面铝电极9上配置的导电性粘接剂21以覆盖背面铝电极9以及背面绝缘膜8的方式附着设置由铝薄片构成的背面反射膜22，并且经由该导电性粘接剂21而与背面铝电极9电连接。即使在这样的结构中，也能够与实施方式I的情况同样地，使透过半导体基板I以及背面绝缘膜8的光进行反射而返回半导体基板1，能够通过廉价的结构得到良好的光封闭效果。另外，在本实施方式中，背面反射膜22通过作为金属箔的铝薄片构成。背面反射膜22并非是通过使用了电极膏的印刷法形成的膜，而是通过金属箔构成的，所以能够实现比通过印刷法形成的金属膜高的光反射，能够使透过半导体基板I以及背面绝缘膜8的光更多地反射而返回半导体基板I。因此，本实施方式的太阳能电池单元通过具备由作为金属箔的铝薄片构成的背面反射膜22，能够与实施方式I的情况同样地得到优良的光封闭效果O作为背面反射膜22的材料，能够使用可加工为箔的金属材料，与背面反射膜10的情况同样地，理想的是使用例如针对波长为IlOOnm附近的光的反射率为90%以上、优选为95%以上的金属材料。由此，能够实现具有高的长波长灵敏度、且针对长波长区域的光的光封闭效果优良的太阳能电池单元。即，虽然还取决于半导体基板I的厚度，但能够将波长为900nm以上、特别是IOOOnm IlOOnm左右的长波长的光高效地取入到半导体基板1，实现高的发生电流，能够提高输出特性。作为这样的材料，除了铝(Al)以外例如还能够使用银(Ag)。在实施方式I中使用图5-1 图5-8而说明的工序之后，在背面铝电极9上涂敷导电性粘接剂21，利用该导电性粘接剂21以覆盖背面铝电极9以及背面绝缘膜8的方式附着设置背面反射膜22，从而能够制作这样构成的本实施方式的太阳能电池单元。另外，即使在该情况下，背面反射膜22也形成为至少覆盖半导体基板I的背面侧中的背面绝缘膜8即可。在如以上那样构成的实施方式2的太阳能电池单元中，作为背面绝缘膜8，在半导体基板I的背面具备通过等离子体CVD法形成的氮化硅膜(SiN膜)，从而能够在半导体基板I的背面得到良好的载流子的复合速度的抑制效果。由此，在本实施方式的太阳能电池单元中，输出特性提高，实现高的光电转换效率。另外，在实施方式2的太阳能电池单元中，通过覆盖背面绝缘膜8地具备由作为金属箔的铝薄片构成的背面反射膜22，能够实现比通过以往的印刷法形成的金属膜高的光反射，能够使透过半导体基板I以及背面绝缘膜8的光更多地反射而返回半导体基板I。因此，在本实施方式的太阳能电池单元中，能够得到优良的光封闭效果，输出特性提高，实现高的光电转换效率。因此，在实施方式2的太阳能电池单元中，通过具备具有低的复合速度和高的背面反射率这两者的背面的构造，实现长波长灵敏度优良、且光电转换效率高效化的太阳能电池单元。另外，在实施方式2的太阳能电池单元的制造方法中，在半导体基板I的背面形成了具有开口部8a的背面绝缘膜8之后涂敷背面铝电极材料膏9a并进行烧成，所以未涂敷背面铝电极材料膏9a的区域被背面绝缘膜8保护。由此，即使在利用烧成的加热中，针对半导体基板I的背面，也不会发生污染物质的附着、固定，不会使复合速度劣化，而维持良好的状态，提高了光电转换效率。另外，在实施方式2的太阳能电池单元的制造方法中，以至少覆盖背面绝缘膜8的方式，在半导体基板I的背面形成背面反射膜22。由此，能够使透过半导体基板I以及背面绝缘膜8的光在背面反射膜22中反射而返回半导体基板1，能够得到良好的光封闭效果，所以能够提高输出特性，实现高的光电转换效率。另外，在实施方式2的太阳能电池单元的制造方法中，通过在背面铝电极9上附着设置作为金属箔的铝薄片，形成背面反射膜22。并非通过使用了电极膏的印刷法，而作为背面反射膜22使用作为金属箔的铝薄片来形成背面反射膜22，从而能够形成致密的背面反射膜22，能够形成实现比通过印刷法形成的膜高的光反射的背面反射膜22，能够得到优良的光封闭效果。因此，根据实施方式2的太阳能电池单元的制造方法，能够得到具有低的复合速度和高的背面反射率这两者的背面的构造，能够制作长波长灵敏度优良、且光电转换效率高效化的太阳能电池单元。进而，太阳能电池单元的光电转换效率高效化，所以能够实现半导体基板I的薄板化，能够降低制造成本，能够廉价地制作电池单元特性优良的高品质的太阳能电池单元。另外，在上述实施方式中，说明了作为半导体基板使用P型的硅基板的情况，但也可以设为使用η型的硅基板来形成p型扩散层的相反导电类型的太阳能电池单元。另外，作为半导体基板使用了多晶硅基板，但也可以使用单晶硅基板。另外，在上述中使半导体基板的基板厚度为200 μ m，但还能够使用薄型化至可自身保持的程度的基板厚度、例如50 μ m左右的半导体基板。而且，在上述中将半导体基板的尺寸设为150mmX 150mm,但半导体基板的尺寸不限于此。实施方式3.
在实施方式3中，说明如下的背面构造:在上述实施方式I以及在实施方式2的太阳能电池单元中，具备在对太阳能电池单元进行模块化时用于连接对单元间进行连接的金属片的连接用电极。在结晶类硅太阳能电池的高效化中，近年来，特别是背面的复合速度的抑制变得越来越重要。在单晶硅太阳能电池以及多晶硅太阳能电池这两者中，载流子扩散长度超过硅基板的厚度的事例并不少。因此，硅基板的背面的表面复合速度的大小较大地影响太阳能电池单元的特性。另一方面，在从作为器件单位的太阳能电池单元向作为实际的产品的太阳能电池模块加工时，经由金属片而串联或者串联、并联并用地连接多个太阳能电池单元。在这样对太阳能电池单元进行太阳能电池模块化的具体的方法中，在单元侧设置的连接用电极的原材料中，使用包含银的金属膏的情况较多。从成本上的侧面自不必言，还大幅依赖于射穿的特征。射穿是指，通过膏的涂敷、烧成，膏中包含的银、玻璃成分等与硅相互反应而向硅晶体内侵蚀，在硅基板与电极之间得到电连接以及物理性粘接强度这两者。针对氮化硅膜(SiN膜)等硅化合物也同样地产生该现象。通过在氮化硅膜(SiN膜)上直接涂敷、烧成金属膏，膏中包含的银、玻璃成分等以侵透(eat into)那样的形态贯通氮化硅膜(SiN膜)，无需图案形成而能够实现电极和硅晶体的连接。因此，射穿对太阳能电池制造工艺的简化有大的贡献。在实施方式I中在图5-7 图5-8所示的工序中也实施
射穿。 但是，在银电极和硅的界面中，复合速度非常大。因此，在硅太阳能电池的背面中，该射穿所致的电极形成成为大的问题。特别是，开路电压(Voc)即使在背面银电极和硅基板的少量的接触中有时也显著降低。即，通过在硅太阳能电池的背面构造中使背面银电极和硅基板的硅晶体电连接，开路电压(Voc)以及光电转换效率有时降低。因此，在硅太阳能电池的背面构造中，优选在确保背面银电极和硅基板的背面侧的物理性粘接强度的同时，避免背面银电极和硅基板的电连接所致的影响。以下，作为这样的问题的解决方法，说明如下构造:即使射穿所致的背面银电极的侵蚀到达至硅基板的背面的硅(Si)晶体，仍抑制背面银电极和硅晶体的电连接所致的影响而实用上无障碍。作为具体的实施方式，可以举出对背面银电极的面积比例和形状设置限制。图8-1 图8-3是示出作为实施方式3的光电动势装置的太阳能电池单元的结构的图，图8-1是用于说明太阳能电池单元的剖面构造的主要部分剖面图，图8-2是从受光面侧观察的太阳能电池单元的俯视图，图8-3是从与受光面相反的一侧(背面侧)观察的太阳能电池单元的仰视图。图8-1是图8-2的线段B-B中的主要部分剖面图。
实施方式3的太阳能电池单元与实施方式I的太阳能电池单元的不同点在于，在半导体基板I的背面侧，具备以银(Ag)为主成分的背面银电极31。即，在实施方式3的太阳能电池单元中，作为背面侧电极，在半导体基板I的背面侧具有以铝(Al)为主成分的背面铝电极9和以银(Ag)为主成分的背面银电极31。其以外的结构与实施方式I的太阳能电池单元相同，所以省略详细的说明。对背面银电极31连接了在对太阳能电池单元进行模块化时连接单元间的金属片。在半导体基板I的背面侧中的相邻的背面铝电极9间的区域中，在与汇流电极7的延伸方向大致平行的方向上延伸地例如设置了 2根背面银电极31。另外，背面银电极31从背面反射膜10的表面突出，并且贯通背面绝缘膜8而至少一部分与半导体基板I的背面物理以及电连接。背面银电极31的宽度成为与例如汇流电极7相同程度的尺寸。在硅太阳能电池单元的连接电极材料中，通常使用银膏，例如添加了铅硼玻璃。该玻璃是烧结状，例如，由铅(Pb)、硼⑶、娃(Si)、氧(O)的组成构成，进而，有时还混合了锌(Zn)、镉(Cd)等。涂敷、烧成这样的银膏并通过射穿而形成背面银电极31。在实施方式I中，在图5-7的工序中，在背面绝缘膜8上的区域中，通过丝网印刷将作为电极材料膏的银膏涂敷、干燥为背面银电极31的形状，在图5-8的工序中烧成，从而通过射穿，能够制作这样的背面银电极31。另外，其以外通过与实施方式I的情况同样地实施图5-1 图5-9的工序，能够制作实施方式3的太阳能电池单元。接下来，说明背面银电极31的形状所致的硅太阳能电池单元的开路电压(Voc)的差异。首先，使用15cm见方尺寸的P型多晶硅基板2，制作出具有图8-1 图8_3所示的构造的试样D 试样F的太阳能电池单元。另外，除了不形成背面银电极31以外，与试样D 试样F同样地，作为比较对照制作出试样G的太阳能电池单元。在以下的条件下，制作出各试样的背面银电极的图案(银膏的印刷图案)。(试样D):宽度 ΙΟΟμπιΧ 长度 148_X75 根(2mm 间隔)(试样E):宽度 3.5mmX 长度 148mmX2 根(75mm 间隔)(试样F):宽度7.5mmX长度IOmmX7个部位X2列(75mm间隔)(试样G):没有背Ag膏印刷(参考:比较对象)图9是示出试样D 试样F的太阳能电池单元的开路电压(Voc)的特性图。图10是示出试样D 试样F的太阳能电池单元中的背面银电极31的电极面积比例的图。电极面积比例是背面银电极31的面积相对P型多晶硅基板2的背面的面积的比例。另外，关于背面银电极31的面积，使用形成背面银电极31时的银膏的印刷面积。根据图9可知，在上述4种试样中，相比于其他，试样D的开路电压(Voc)更大幅劣化。另一方面，根据图10可知，试样D 试样F的太阳能电池单元的电极面积比例都是4.6% 4.7%，大致相等。因此，仅仅通过背面银电极31的面积比例的差异，无法说明图9中的开路电压(Voc)的差异。因此，如下所述，背面银电极31的形状和扩散长度的关系性变得重要。实施方式3的太阳能电池单元的构造是为了实现高效率的构造，可以举出所使用的单晶硅或者多晶硅的扩散长度大而作为事实上的前提条件。为了有意义地得到取得高效率的效果，要求至少300 μ m以上、优选为500 μ m以上的扩散长度。以下，例如以扩散长度是500 μ m的事例为例子而进行说明。如上述说明，背面银电极31对开路电压(Voc)的影响起因于其界面的复合速度的大小。此处所称的“影响”是指，所发生的载流子比太阳能电池基板的半导体材料自身的大量(bulk)复合更快地向界面扩散而复合。因此，影响波及的范围也并非无限大，而与发生载流子可扩散的距离、即扩散长度存在密切的关联性。在P型多晶硅基板2的背面的面内，对于包括使背面银电极31的图案向其外侧扩张了扩散长度:500μπι的周边区域的“背面银电极31所致的影响区域”，在图10中一并示出计算各试样中的面积比例而得到的结果。面积比例是背面银电极31所致的影响区域的面积相对P型多晶硅基板2的背面的面积的比例。图11是示意地示出背面银电极31所致的影响区域的平面图。在图11中，透过背面反射膜10来进行观察。另外，图11是平面图，为了易于理解地观察附图而附加了阴影线。如图11所示，背面银电极31所致的影响区域包括背面银电极31的图案区域和周边区域32。周边区域32是在P型多晶硅基板2的背面形成了背面绝缘膜8的区域的一部分区域。根据图10可知，试样E和试样F中的背面银电极31所致的影响区域的面积比例是大致5%或大于5%。另一方面，试样D中的背面银电极31所致的影响区域的面积比例超过50%。根据该结果和图9的结果，可以说在背面银电极31所致的影响区域相对P型多晶硅基板2的背面的面积的面积比例大的情况下，开路电压(Voc)降低。由此可知，为了将开路电压(Voc)维持得较高，不仅是背面银电极31的图案自身，而且抑制其影响波及的范围的面积比例也是重要的。在P型多晶硅基板2的背面中，开路电压(Voc)高的区域(高开路电压区域)即在P型多晶硅基板2的背面高度地形成钝化的区域、和开路电压(Voc)低的区域(低开路电压区域)即在P型多晶硅基板2的背面大幅受到背面银电极31所致的影响的区域混合存在的情况下，能够根据并联连接考虑整体的开路电压(Voc)。图12是示出硅基板的背面中的低开路电压区域的比例和开路电压(Voc)的关系的一个例子的特性图。在图12中，例如将高开路电压区域的电压临时固定为655mV、将低开路电压区域的电压临时固定为580mV，计算出基于两者的比例的整体开路电压(Voc)的变化。如上所述，整体的开路电压(Voc)基于并联连接、并且二极管中的电流-电压的关系基于指数函数，所以即使低开路电压区域的比例小，整体开路电压(Voc)的影响也决不小。为了本实施方式的太阳能电池单元的高效化，开路电压(Voc)要求至少635mV以上、优选为640mV以上。由此，对于低开路电压区域的面积比例的上限，参照图12，要求最大为10%以下、优选为8%以下。另一方面，背面银电极31的本来的主要功能为在片连接时与金属片直接连接，所以为了确保其粘接性，优选具有3%左右以上的面积比例。另外，从与相邻的其他单元进行相互连接的关系而言，优选连续或者间断的线状、带状或者矩形形状的形状的部分占据一半以上。另外，对于在P型多晶硅基板2的背面形成的由氮化硅膜(SiN膜)构成的背面绝缘膜8的厚度，为了充分得到背面侧的表面复合速度的抑制效果，需要60nm以上的膜厚。另一方面，在背面绝缘膜8的厚度是160nm以上的情况下，形成背面银电极31时的射穿不易到达至P型多晶硅基板2的背面。另外，在背面绝缘膜8的厚度是240nm以上的情况下，射穿完全不会到达P型多晶娃基板2的背面。因此，在160nm以上、最厚为240nm以上的I旲厚中，不发生本发明的更改自身的必要性。厚的膜厚当然阻碍生产性，本实施方式的背面绝缘膜8的厚度的上限被设定为小于160nm、最厚也为小于240nm。在如以上那样构成的实施方式3的太阳能电池单元中，作为背面绝缘膜8，在半导体基板I的背面具备通过等离子体CVD法形成的氮化硅膜(SiN膜)，从而能够在半导体基板I的背面得到良好的载流子的复合速度的抑制效果。由此，在本实施方式的太阳能电池单元中，输出特性提高，实现高的光电转换效率。另外，在实施方式3的太阳能电池单元中，通过具备覆盖背面绝缘膜8并由银溅射膜构成的背面反射膜10，能够实现比通过以往的印刷法形成的银(Ag)膜更高的光反射，能够使透过半导体基板I以及背面绝缘膜8的光更多地反射而返回半导体基板I。因此，在本实施方式的太阳能电池单元中，能够得到优良的光封闭效果，输出特性提高，实现高的光电转换效率。另外，在实施方式3的太阳能电池单元中，背面银电极31所致的影响区域的面积相对P型多晶硅基板2的背面的面积的比例是10%以下、优选为8%以下。由此，即使射穿所致的背面银电极31的侵蚀到达至P型多晶硅基板2的背面的硅(Si)晶体，仍抑制背面银电极31和硅晶体的电连接所致的影响，而防止开路电压(Voc)以及光电转换效率的降低。即，能够在确保P型多晶硅基板2的背面和背面银电极31的物理性粘接强度，并且避免背面银电极31和P型多晶硅基板2的背面的硅晶体的电连接所致的开路电压(Voc)以及光电转换效率的降低。因此，在实施方式3的太阳能电池单元中，实现了具备具有低的复合速度和高的背面反射率这两者的背面的构造，长波长灵敏度以及开路电压(Voc)优良、光电转换效率高效化的太阳能电池单元。另外，本实施方式也可以应用于实施方式2的构造，在该情况下也得到与上述同样的效果。产业上的可利用性如以上那样，本发明的光电动势装置适用于通过低的复合速度和高的背面反射率实现高效的光电动势装置的情况。
权利要求
1.一种光电动势装置，其特征在于，具备: 第I导电类型的半导体基板，在一面侧具有扩散了第2导电类型的杂质元素的杂质扩散层； 反射防止膜，形成于所述杂质扩散层上； 第I电极，贯通所述反射防止膜而与所述杂质扩散层电连接； 背面绝缘膜，具有到达所述半导体基板的另一面侧的多个开口部而形成于所述半导体基板的另一面侧； 第2电极，形成于所述半导体基板的另一面侧；以及 背面反射膜，由通过气相生长法形成的金属膜构成、或者包括金属箔而构成，至少在所述背面绝缘膜上覆盖地形成， 所述第2电极包括: 铝类电极，由包含铝的材料构成，在所述半导体基板的另一面侧至少被埋入到所述开口部而与所述半导体基板的另一面侧连接；以及 银类电极，由包含银的材料构成，在所述半导体基板的另一面侧设置于所述开口部之间的区域，至少一部分贯通所述背面绝缘膜与所述半导体基板的另一面侧电连接，并且经由所述背面反射膜与所述铝类电极电连接， 所述半导体基板的面内的所述银类电极的面积、和使所述银类电极的图案在所述半导体基板的面内向外侧扩张了与所述半导体基板内的载流子的扩散长度相应大小的周边区域的面积之和是所述半导 体基板的另一面侧的面积的10%以下。
2.根据权利要求1所述的光电动势装置，其特征在于， 所述银类电极的面积和所述周边区域之和是所述半导体基板的另一面侧的面积的8%以下。
3.根据权利要求1或者2所述的光电动势装置，其特征在于， 所述半导体基板是硅基板，所述扩散长度是500 μ m以上。
4.根据权利要求1或者2所述的光电动势装置，其特征在于， 所述半导体基板是硅基板，所述扩散长度是300 μ m以上。
5.根据权利要求1 4中的任意一项所述的光电动势装置，其特征在于， 所述背面绝缘膜是通过等离子体CVD法形成的氮化硅膜。
6.根据权利要求1 4中的任意一项所述的光电动势装置，其特征在于， 所述背面绝缘膜是通过热氧化形成的氧化硅膜和通过等离子体CVD法形成的氮化硅膜从所述半导体基板的另一面侧层叠了的层叠膜。
7.根据权利要求6所述的光电动势装置，其特征在于， 所述氧化娃膜的厚度是IOnm以上且50nm以下。
8.根据权利要求5或者6所述的光电动势装置，其特征在于， 所述氮化硅膜的折射率是1.9以上且2.2以下，厚度是60nm以上且小于240nm。
9.根据权利要求5或者6所述的光电动势装置，其特征在于， 所述氮化硅膜的折射率是1.9以上且2.2以下，厚度是60nm以上且小于160nm。
10.根据权利要求1 4中的任意一项所述的光电动势装置，其特征在于， 所述开口部的直径或者宽度是20 μ m 200 μ m的大小，相邻的所述开口部之间的间隔是0.5mm 2mm的大致圆形的点状或者大致矩形形状。
11.根据权利要求1 4中的任意一项所述的光电动势装置，其特征在于， 所述开口部的宽度是20 μ m 200 μ m,相邻的所述开口部之间的间隔是0.5mm 3mm的条纹状。
12.根据权利要求10或者11所述的光电动势装置，其特征在于， 所述铝类电极被埋入到所述开口部并且在所述背面绝缘膜上重叠地形成。
13.根据权利要求12所述的光电动势装置，其特征在于， 从所述开口部的端部以10 μ m 50 μ m的宽度在所述背面绝缘膜上重叠地形成了所述铝类电极。
14.根据权利要求1 4中的任意一项所述的光电动势装置，其特征在于， 所述金属箔是铝箔。
15.根据权利要求1 4中的任意一项所述的光电动势装置，其特征在于， 所述金属箔通过导电性粘接剂附着设置于所述铝类电极并且经由所述导电性粘接剂与所述铝类电极电连接。
16.根据权利要求1 4中的任意一项所述的光电动势装置，其特征在于， 通过所述气相生长法形成的金属膜是金属的溅射膜或者蒸镀膜。
17.一种光电动势装置的制造方法，其特征在于，包括: 第I工序，在第I导电类型的半导体基板的一面侧，形成扩散了第2导电类型的杂质元素的杂质扩散层； 第2工序，在所述杂质扩散层上形成反射防止膜； 第3工序，在所述半导体基板的另一面侧形成背面绝缘膜； 第4工序，在所述背面绝缘膜的至少一部分形成到达所述半导体基板的另一面侧的多个开口部； 第5工序，在所述反射防止膜上涂敷第I电极材料； 第6工序，以至少掩埋所述多个开口部的方式，在所述半导体基板的另一面侧涂敷包含铝的第I个第2电极材料； 第7工序，在所述背面绝缘膜上涂敷包含银的第2个第2电极材料； 第8工序，对所述第I电极材料、所述第I个第2电极材料以及所述第2个第2电极材料进行烧成，形成贯通所述反射防止膜而与所述杂质扩散层电连接的第I电极、和包括铝类电极以及银类电极的第2电极，其中，所述铝类电极包含铝且在所述半导体基板的另一面侧至少被埋入到所述开口部而与所述半导体基板的另一面侧电连接，所述银类电极包含银且在所述半导体基板的另一面侧设置于所述开口部之间的区域而至少一部分贯通所述背面绝缘膜而与所述半导体基板的另一面侧电连接；以及 第9工序，以使所述铝类电极和所述银类电极电连接的方式，至少在所述背面绝缘膜上覆盖地形成由通过气相生长法形成的金属膜构成、或者包括金属箔而构成的背面反射膜， 将所述半导体基板的面内的所述第2个第2电极材料的涂敷面积、和将所述第2个第2电极材料的涂敷图案在所述半导体基板的面内向外侧扩张了与所述半导体基板内的载流子的扩散长度相应大小的周边区域的面积之和设为所述半导体基板的另一面侧的面积的10%以下。
18.根据权利要求17所述的光电动势装置的制造方法，其特征在于， 在所述第3工序中，通过等离子体CVD法形成氮化硅膜而作为所述背面绝缘膜。
19.根据权利要求17所述的光电动势装置的制造方法，其特征在于， 在所述第3工序中，在所述半导体基板的另一面侧通过热氧化形成氧化硅膜，进而在所述氧化硅膜上通过等离子体CVD法形成氮化硅膜，作为所述背面绝缘膜。
20.根据权利要求17所述的光电动势装置的制造方法，其特征在于， 在所述第6工序中，掩埋所述开口部并且从所述开口部的端部以ΙΟμπι 50μπι的宽度在所述背面绝缘膜上重叠地涂敷所述第2电极材料。
21.根据权利要求17所述的光电动势装置的制造方法，其特征在于， 所述金属箔是铝箔。
22.根据权利要求17所述的光电动势装置的制造方法，其特征在于， 通过所述气相生长法形 成的金属膜是金属的溅射膜或者蒸镀膜。
全文摘要
半导体基板(基板)，具有杂质扩散层；第1电极，贯通形成在杂质扩散层上的反射防止膜而与杂质扩散层电连接；背面绝缘膜，具有到达基板的另一面侧的多个开口部而形成；第2电极，形成于基板的另一面侧；以及背面反射膜，由通过气相生长法形成的金属膜构成、或者包括金属箔而构成，至少在背面绝缘膜上覆盖地形成，第2电极包括Al类电极，在基板的另一面侧被埋入到开口部而与基板的另一面侧连接；以及Ag类电极，在基板的另一面侧设置于开口部之间的区域而至少一部分贯通背面绝缘膜与基板的另一面侧电连接，基板的面内的Ag类电极的面积、和使银类电极的图案在基板的面内向外侧扩张了与载流子的扩散长度相应大小的周边区域的面积之和是基板的另一面侧的面积的10％以下。
文档编号H01L31/04GK103180964SQ20108006917
公开日2013年6月26日 申请日期2010年10月5日 优先权日2010年10月5日
发明者滨本哲 申请人:三菱电机株式会社