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公開番号2025087593
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2024190304
出願日2024-10-30
発明の名称太陽電池の製造方法
出願人東レ株式会社
代理人
主分類H10F 10/00 20250101AFI20250603BHJP()
要約【課題】選択エミッタ構造を有する太陽電池を、簡便な方法で製造することを可能にし、光によって発生したキャリアの寿命が長い太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】2水準以上の異なる不純物濃度の不純物拡散層を半導体基板上に有する太陽電池の製造方法であって、(a)～(d)の工程をこの順に含む太陽電池の製造方法。(a)不純物拡散組成物(A)を半導体基板に塗布して不純物拡散組成物膜(B)を形成する工程、(b)不純物拡散組成物膜(B)の不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層(C)を形成する工程(c)不純物拡散組成物膜(B)をエッチングで除去する工程(d)エッチング後の半導体基板をホウ素またはリンを含むガス雰囲気中で加熱し、ホウ素またはリンを半導体基板に拡散させて、半導体基板の不純物拡散組成物膜(B)を形成しなかった部分へ不純物拡散層(D)を形成し、同時に不純物拡散層(C)の拡散を進行させる工程
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
２水準以上の異なる不純物濃度の不純物拡散層を半導体基板上に有する太陽電池の製造方法であって、下記（ａ）～（ｄ）の工程をこの順に含む太陽電池の製造方法。
（ａ）不純物拡散組成物（Ａ）を半導体基板に塗布して部分的に不純物拡散組成物膜（Ｂ）を形成する工程、
（ｂ）不純物拡散組成物膜（Ｂ）の不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層（Ｃ）を形成する工程、
（ｃ）不純物拡散組成物膜（Ｂ）をエッチングで除去する工程、
（ｄ）半導体基板をホウ素またはリンを含むガス雰囲気中で加熱し、ホウ素またはリンを半導体基板に拡散させて、半導体基板の不純物拡散組成物膜（Ｂ）を形成しなかった部分へ不純物拡散層（Ｄ）を形成し、同時に不純物拡散層（Ｃ）の拡散をさらに進行させる工程。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
（ｄ）の工程の後に、さらに、（ｅ）半導体基板上のボロンシリケートガラスまたはリンシリケートガラスを含む層をエッチングで除去する工程を含む請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
（ｃ）の工程よりも後に、（ｆ）不純物拡散層（Ｃ）の部分にレーザー照射することによって不純物拡散層（Ｃ）の拡散をさらに進行させる工程を含む請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
不純物拡散組成物（Ａ）が（Ａ－１）水酸基含有高分子および（Ａ－２）不純物拡散成分を含む請求項１～３のいずれかまに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
不純物拡散組成物（Ａ）が（Ａ－３）下記一般式（１）で示されるシラン化合物の重合体を含む請求項１～４のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
TIFF
2025087593000006.tif
39
144
（一般式（１）中、Ｒ
１
およびＲ
２
は、水酸基、炭素数１～６のアルキル基、炭素数１～６のアルコキシ基、炭素数２～１０のアルケニル基、炭素数２～６のアシル基、炭素数６～１５のアリール基のいずれかを表し、複数のＲ
１
およびＲ
２
はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｌは１～１０，０００の整数を表す。）
【請求項６】
一般式（１）で示されるシラン化合物の重合体が下記一般式（２）で示される請求項５に記載の太陽電池の製造方法。
TIFF
2025087593000007.tif
39
144
（一般式（２）中、Ｒ
３
は炭素数６～１５のアリール基を表し、複数のＲ
３
はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。Ｒ
４
は水酸基、炭素数１～６のアルキル基、炭素数１～６のアルコキシ基、炭素数２～１０のアルケニル基、炭素数２～６のアシル基、炭素数６～１５のアリール基のいずれかを表し、複数のＲ
４
はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。Ｒ
５
およびＲ
６
は水酸基、炭素数１～６のアルキル基、炭素数１～６のアルコキシ基、炭素数２～１０のアルケニル基、炭素数２～６のアシル基のいずれかを表し、複数のＲ
５
およびＲ
６
はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｎおよびｍは１～９，９９９の整数を表し、ｎ＋ｍ＝２～１０，０００であり、ｎ：ｍ＝９５：５～２５：７５である。）
【請求項７】
不純物拡散組成物（Ａ）が（Ａ－４）下記一般式（３）で示されるシラン化合物を含む請求項１～６のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
TIFF
2025087593000008.tif
39
144
（一般式（３）中、Ｒ
７
～Ｒ
１０
は水酸基、炭素数１～６のアルキル基、炭素数１～６のアルコキシ基、炭素数２～１０のアルケニル基、炭素数２～６のアシル基、炭素数６～１５のアリール基のいずれかを表す。）
【請求項８】
不純物拡散組成物（Ａ）が（Ａ－５）第１３族元素または第１５族元素を含有する粒子を含む請求項１～７のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
（ｂ）の工程において、加熱炉による加熱またはレーザー照射によって不純物拡散層（Ｃ）を形成する請求項１～８のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
加熱炉による加熱において、７００℃～８５０℃、酸素濃度１０～５０％で加熱炉に半導体基板を投入する請求項９に記載の太陽電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のｐｎ接合を有する太陽電池の製造においては、例えばシリコン等のｐ型半導体基板に、ｎ型不純物を拡散してｎ型拡散層を形成することにより、ｐｎ接合を形成する。
【０００３】
近年、電極との接触抵抗を低くし、かつ、キャリアの再結合を抑制するために提案された選択エミッタ構造の太陽電池が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。例えば、ｎ型シリコン基板をベースとする選択エミッタ構造の太陽電池には、受光面側のｐ型拡散層において、電極直下に高濃度ｐ型拡散層（ｐ
＋＋
層）を形成し、電極直下以外の受光面に低濃度から中濃度のｐ型拡散層（ｐ
＋
層）を形成する。選択エミッタ構造を形成するためには、複数回の拡散とマスキングによる部分エッチングとを組み合わせた複雑な工程が必要であることが知られている（例えば、特許文献１参照）。さらに、工程簡略化の目的で複数の不純物濃度の拡散剤をインクジェット法により基板に塗り分け、不純物を拡散する方法（例えば、特許文献２参照）、不純物拡散成分を含んだ塗液を用いて基板上に選択的にパターンを形成し、パターン付き基板をドーピングガス雰囲気下で熱処理をすることで複数の不純物濃度の拡散層を形成する方法（例えば、特許文献３～５参照）、不純物拡散成分を含んだ塗液を用いて基板上に選択的にパターンを形成し、熱処理によるパターンからのアウトディフュージョン現象を活用することによって複数の不純物濃度の拡散層を形成する方法（例えば、特許文献６～７参照）などが提案されている。
【０００４】
また、複雑な装置を必要とせず簡便な方法で製造することを可能にし、不純物濃度の面内の均一性に優れた半導体素子の製造方法、および、太陽電池の製造方法を提供する方法（例えば、特許文献８参照）も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００４－１９３３５０号公報
特開２００４－２２１１４９号公報
特開２０１２－１３４５７１号公報
特開２０１５－５０３５７号公報
特開２００６－３１０３６８号公報
特開２０１７－２２３５０号公報
特表２００２－５０３３９０号公報
国際公開第２０２０／１１６３４０号
【非特許文献】
【０００６】
E. Lee et. al.、“Exceeding 19% efficient 6 inch screen printed crystalline silicon solar cells with selective emitter”、Renewable Energy、Volume 42(June 2012)、p.95-99
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の方法では、選択エミッタ構造を形成するためにパターン形成及びエッチングのための工程が必要となり、工程数が多くなる傾向があった。また、特許文献２に記載のインクジェット法では、複数のヘッドを有する専用の装置が必要であり、各ヘッドからの噴射の制御も複雑となる。また、特許文献３～５に記載の拡散ペーストは、ペースト膜からの不純物のアウトディフュージョン抑制が不十分であるため、パターン形成部分以外の部分の不純物拡散濃度のバラツキが大きいという課題があった。さらに、特許文献６、７に記載の方法は、アウトディフュージョンの制御が難しく、やはり、パターン形成部分以外の部分の不純物濃度のバラツキが大きいという課題があった。
【０００８】
特許文献８に記載の方法においては、これらの課題は克服されているが、光によって発生したキャリアの寿命をより長くし、太陽電池の発電効率をより向上させることが求められていた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、選択エミッタ構造を有する太陽電池を、複雑な装置を必要とせず簡便な方法で製造することを可能にし、光によって発生したキャリアの寿命が長い太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の太陽電池の製造方法は主として以下の構成を有する。
２水準以上の異なる不純物濃度の不純物拡散層を半導体基板上に有する太陽電池の製造方法であって、下記（ａ）～（ｄ）の工程をこの順に含む太陽電池の製造方法。
（ａ）不純物拡散組成物（Ａ）を半導体基板に塗布して部分的に不純物拡散組成物膜（Ｂ）を形成する工程、
（ｂ）不純物拡散組成物膜（Ｂ）の不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層（Ｃ）を形成する工程、
（ｃ）不純物拡散組成物膜（Ｂ）をエッチングで除去する工程、
（ｄ）半導体基板をホウ素またはリンを含むガス雰囲気中で加熱し、ホウ素またはリンを半導体基板に拡散させて、半導体基板の不純物拡散組成物膜（Ｂ）を形成しなかった部分へ不純物拡散層（Ｄ）を形成し、同時に不純物拡散層（Ｃ）の拡散をさらに進行させる工程。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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