带钝化膜的半导体基板及其制造方法、以及太阳能电池元件及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种带钝化膜的半导体基板的制造方法，其包括：在半导体基板上形成电极的工序；在上述半导体基板的形成上述电极的面上赋予包含有机铝化合物的半导体基板钝化膜形成用组合物而形成组合物层的工序；和对上述组合物层进行加热处理而形成钝化膜的工序。
【专利说明】带钝化膜的半导体基板及其制造方法、以及太阳能电池元件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及带钝化膜的半导体基板及其制造方法、以及太阳能电池元件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]对以往的硅太阳能电池元件的制造工序进行说明。
[0003]首先，为了促进陷光效应而实现高效率化，准备在受光面侧形成有纹理结构的P型硅基板，接着，在氧氯化磷(P0C13)、氮气、氧气的混合气体气氛中在800°C~900°C下进行数十分钟的处理，均匀地形成η型扩散层。在该以往的方法中，由于使用混合气体进行磷的扩散，因此不仅在受光面的表面形成η型扩散层，而且在侧面、背面也形成η型扩散层。因此，为了除去侧面的η型扩散层而进行侧蚀刻。此外，背面的η型扩散层需要变换为P+型扩散层。因此，在整个背面涂布铝糊剂并对其进行烧结而形成铝电极，由此使η型扩散层成为P+型扩散层，同时得到欧姆接触。
[0004]但是，由铝糊剂形成的铝电极的电导率低。因此，为了降低薄膜电阻，通常形成于整个背面的铝电极在烧结后必须具有10 μ m~20 μ m左右的厚度。进而，由于硅与铝的热膨胀率大不相同，因此，在烧结和冷却的过程中，使硅基板中产生较大的内部应力，从而造成晶界损伤(damage )、结晶缺陷增长及翅曲。
[0005]为了解决该问题，有减少铝糊剂的涂布量而使背面电极层变薄的方法。但是，如果减少铝糊剂的涂布量，则从P型硅半导体基板的表面扩散至内部的铝量变得不充分。结果:无法实现所需的BSF (Back Surface Field，背场)效应(因P+型扩散层的存在而使生成载流子的收集效率提高的效应)，因此产生太阳能电池的特性降低的问题。
[0006]基于上述情况，提出了通过在硅基板表面的一部分赋予铝糊剂而局部地形成P+层和铝电极的点接触的方法(例如参照日本专利第3107287号公报)。
[0007]此种在与受光面相反的一侧(以下也称为“背面侧”)具有点接触结构的太阳能电池的情况下，需要在除铝电极以外的部分的表面抑制少数载流子的再结合速度。作为用于该用途的背面侧用的半导体基板钝化膜(以下也简称为“钝化膜”)，提出了 S12膜等(例如参照日本特开2004-6565号公报)。作为因形成此种氧化膜所产生的钝化效果，包括将娃基板的背面表层部娃原子的未结合键封端，从而使引起再结合的表面能级密度降低的效果O
[0008]此外，作为抑制少数载流子的再结合的其它方法，包括利用钝化膜内的固定电荷所产生的电场来降低少数载流子密度的方法。这样的钝化效果通常被称为电场效应，并提出了氧化铝(Al2O3)膜等作为具有负固定电荷的材料(例如参照日本专利第4767110号公报)。
[0009]这样的钝化膜通常通过ALD (Atomic Layer Deposit1n,原子层沉积)法、CVD(Chemical Vapor Depositor!,化学气相沉积)法等方法形成(例如参照Journal ofApplied Physics, 104(2008)，113703)。此外，作为在半导体基板上形成氧化铝膜的简便的方法，提出了利用溶胶凝胶法的方法(例如参照Thin Solid Films, 517 (2009), 6327-6330 ；Chinese Physics Letters, 26 (2009)，088102)。
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]为了高效率地制造具有点接触结构的太阳能电池，理想的是:在形成钝化膜之前按照规定的图案在半导体基板上形成铝电极，然后仅在半导体基板上的未形成该铝电极的区域形成纯化膜。但是，Journal of Applied Physics, 104(2008), 113703 ；Thin SolidFilms, 517 (2009), 6327-6330 ；Chinese Physics Letters, 26 (2009), 088102 中记载的 ALD法、CVD法、使用低粘度溶液的溶胶凝胶法难以仅在未形成铝电极的区域直接形成钝化膜。因此，在使用这些方法时，需要经历如下的繁杂工序:在半导体基板上形成钝化膜后，利用开孔或蚀刻将半导体基板上形成具有规定图案的电极的区域的钝化膜除去，然后在除去部分形成电极。这样的繁杂的制造工序在产业中利用时成为较大障碍。
[0012]本发明鉴于以上的以往问题而完成，其课题在于提供能够以简便的方法将具有优异钝化效果的半导体基板钝化膜形成为所需形状的、带钝化膜的半导体基板的制造方法及太阳能电池元件的制造方法。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]用于解决上述课题的具体手段如下所述。
[0015]<1> 一种带钝化膜的半导体基板的制造方法，其包括:在半导体基板上形成电极的工序；在上述半导体基板的形成上述电极的面上赋予包含有机铝化合物的钝化膜形成用组合物而形成组合物层的工序；和对上述组合物层进行热处理而形成钝化膜的工序。
[0016]<2>根据上述〈1>所述的带钝化膜的半导体基板的制造方法，其中，使用上述半导体基板钝化膜形成用组合物而形成的组合物层被形成在上述半导体基板上的未形成电极的区域。
[0017]<3>根据上述〈1>或〈2>所述的带钝化膜的半导体基板的制造方法，其中，上述形成电极的工序包括:在半导体基板上赋予电极形成用组合物而形成电极形成用组合物层的工序；和对上述电极形成用组合物层进行热处理的工序。
[0018]<4>根据上述〈1>?〈3>中任一项所述的带钝化膜的半导体基板的制造方法，其中，上述钝化膜形成用组合物包含作为上述有机铝化合物的下述通式(I)所示的化合物和树脂。
[0019]
【权利要求】
1.一种带钝化膜的半导体基板的制造方法，其包括: 在半导体基板上形成电极的工序； 在所述半导体基板的形成所述电极的面上赋予包含有机铝化合物的钝化膜形成用组合物而形成组合物层的工序；和 对所述组合物层进行热处理而形成钝化膜的工序。
2.根据权利要求1所述的带钝化膜的半导体基板的制造方法，其中，赋予所述半导体基板钝化膜形成用组合物而形成的组合物层被形成在所述半导体基板上的未形成电极的区域。
3.根据权利要求1或2所述的带钝化膜的半导体基板的制造方法，其中，所述形成电极的工序包括: 在半导体基板上赋予电极形成用组合物而形成电极形成用组合物层的工序；和 对所述电极形成用组合物层进行热处理的工序。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的带钝化膜的半导体基板的制造方法，其中，所述钝化膜形成用组合物包含作为所述有机铝化合物的下述通式(I)所示的化合物和树脂，
5.根据权利要求4所述的带钝化膜的半导体基板的制造方法，其中，在所述通式(I)中，R1分别独立地为碳原子数I~4的烷基。
6.根据权利要求4或5所述的带钝化膜的半导体基板的制造方法，其中，在所述通式(I)中，η为I~3的整数，R4分别独立地为氢原子或碳原子数I~4的烷基。
7.—种带钝化膜的半导体基板，其利用权利要求1~6中任一项所述的制造方法来制造。
8.一种太阳能电池元件的制造方法，其包括: 在具有将P型层及η型层接合而成的ρη结的半导体基板上的选自所述P型层及η型层中的至少I种层上形成电极的工序； 在所述半导体基板的形成所述电极的一面或两个面上赋予包含有机铝化合物的半导体基板钝化膜形成用组合物而形成组合物层的工序；和对所述组合物层进行热处理而形成钝化膜的工序。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池元件的制造方法，其中，所述半导体基板钝化膜形成用组合物被赋予在所述半导体基板上的未形成电极的区域。
10.根据权利要求8或9所述的太阳能电池元件的制造方法，其中，所述形成电极的工序包括: 在半导体基板上赋予电极形成用组合物而形成电极形成用组合物层的工序；和 对所述电极形成用组合物层进行热处理的工序。
11.根据权利要求8~10中任一项所述的太阳能电池元件的制造方法，其中，所述半导体基板钝化膜形成用组合物包含作为所述有机铝化合物的下述通式(I)所示的化合物和树脂，
12.根据权利要求11所述的太阳能电池元件的制造方法，其中，在所述通式⑴中，R1分别独立地为碳原子数I~4的烷基。
13.根据权利要求11或12所述的太阳能电池元件的制造方法，其中，在所述通式(I)中，η为I~3的整数，R4分别独立地为氢原子或碳原子数I~4的烷基。
14.一种太阳能电池元件，其利用权利要求8~13中任一项所述的制造方法来制造。
【文档编号】H01L21/316GK104040701SQ201280066119
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年1月6日
【发明者】田中彻, 织田明博, 野尻刚, 吉田诚人 申请人:日立化成株式会社