专利名称：太阳能电池元件及其制造方法、以及太阳能电池模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池元件、太阳能电池元件的制造方法以及具备一个以上的太阳能电池元件的太阳能电池模块。
背景技术：
在具备硅基板的太阳能电池元件中，为了减少载体的再结合，而将钝化膜设置在硅基板的表面上。作为该钝化膜的材料，研究了使用氮化硅膜(例如，参照日本特开2009-21358 号公报)。然而，根据钝化膜与硅基板的界面状态而存在无法充分地获得钝化效果的可能 性。另外，在导电型为P型的硅基板上形成有氮化硅膜的情况下，由于通常的氮化硅膜具有正的固定电荷，因此在硅基板与氮化硅膜的界面上产生能带向少数载体增大的方向弯曲的现象(能带弯曲)。因此，存在无法充分地减少载体的再结合而使太阳能电池元件的短路电流及开路电压降低、进而太阳能电池元件的光电转换效率降低的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减少载体的再结合来提高光电转换效率的太阳能电池元件及其制造方法、以及太阳能电池模块。本发明的一方式涉及的太阳能电池元件是具备具有P型半导体区域的半导体基体的太阳能电池元件，其中，所述P型半导体区域在其表层部设有具有Si-O键的表层内部区域，在该表层内部区域上设有钝化层。另外，本发明的一方式涉及的太阳能电池元件的制造方法包括基板准备工序，准备具有P型半导体区域的半导体基体；表面处理工序，将所述P型半导体区域的表面暴露于使用含有氧的气体而形成的等离子体中，而在所述P型半导体区域的表层部形成具有Si-O键的表层内部区域；层形成工序，在所述表层内部区域上形成钝化层。进而，本发明的一方式涉及的太阳能电池模块具备上述太阳能电池元件。根据上述的太阳能电池元件、该太阳能电池元件的制造方法以及太阳能电池模块，能够使P型半导体区域与钝化层的界面状态良好，从而充分地减少载体的再结合。由此，能够提供提闻太阳能电池兀件的短路电流及开路电压而提闻光电转换效率的太阳能电池元件及太阳能电池模块。
图I是从受光面侧观察本发明的一方式涉及的太阳能电池元件的一例而得到的俯视不意图。图2是从非受光面侧观察本发明的一方式涉及的太阳能电池元件的一例而得到的俯视不意图。图3是表示本发明的一方式涉及的太阳能电池元件的一例的图，是沿图I中的A-A线方向剖开而得到的剖视示意图。图4是表示本发明的一方式涉及的太阳能电池元件的一例的图，是在沿图I中的A-A线方向剖开的剖面中将第二面侧的一部分放大而得到的剖视示意图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的一方式涉及的太阳能电池元件、太阳能电池元件的制造方法以及太阳能电池模块详细地进行说明。<太阳能电池元件的基本结构>如图I 3所示，太阳能电池元件10具有供光入射的受光面(以下称作第一面)10a、相当于该第一面IOa的背面的非受光面(以下称作第二面)10b。另外，太阳能电池元件10具备例如板状的半导体基体9 (例如，由作为-导电型的半导体区域的半导体基板I和设置在该半导体基板I的第一面IOa侧的作为逆导电型的半导体区域的逆导电型层 2构成)；设置在半导体基体9的第一面IOa侧(在本实施方式中设置在逆导电型层2上)的反射防止层3 ;设置在第二面IOb侧的具有例如正的固定电荷的钝化层7。另外，太阳能电池元件10具有设置在半导体基体9的第一面IOa侧的第一电极4 ;设置在半导体基体9的第二面IOb侧的第二电极5。进而，太阳能电池元件10中，在半导体基板I具有P型的导电型的情况下，在半导体基板I的第二面IOb侧的表层部设置具有Si-O键的一个以上的表层内部区域8。这里，表层部是指距半导体基板I的表面的深度为2 IOnm左右的部分。在该表层内部区域8上设有钝化层7。需要说明的是，Si-O键至少存在于与半导体基板I的表面相距IOnm左右为止的深度的内部为好。作为半导体基板1，优选使用例如具有规定的掺杂元素(导电型制御用的杂质)而呈现-导电型(例如P型)的单晶硅基板或多晶硅基板等结晶硅基板。半导体基板I的厚度例如优选为250 μ m以下，更优选为150 μ m以下。半导体基板I的形状并没有特别限定，但若如图示那样在俯视观察下形成为四方形状，则从制造方法及将多个太阳能电池元件排列来构成太阳能电池模块时等观点出发是优选的。需要说明的是，作为半导体基体9，可以使用晶体硅系以外的半导体，例如可以使用薄膜硅(含有无定形硅及微结晶硅中的至少一方)或硅锗等半导体材料。其中，若使用晶体硅作为半导体基体9，则制作容易，在制造成本及光电转换效率等方面优选。另外，钝化层7是由I层以上构成的层，可以使用至少从氮化硅、氧化硅及氧化铝中选择出的一种以上的材料。尤其在使用氮化硅作为钝化层7时，从利用形成氮化硅时产生的氢来使半导体基板氢钝化这一点来说优选。<太阳能电池元件的具体例>以下，对太阳能电池元件的更具体的例子进行说明。对使用呈现P型的导电型的结晶硅基板的例子进行说明。在构成半导体基体9的由结晶硅基板构成的半导体基板I呈现P型的情况下，作为掺杂元素，优选使用例如硼或镓。构成半导体基体9的逆导电型层2为呈现与半导体基板I相反的导电型的层，设置在半导体基板I的第一面IOa侧。即，逆导电型层2形成在半导体基体9的表层内。在使用呈现P型的导电型的硅基板作为半导体基板I的情况下，逆导电型层2形成为呈现η型的导电型。另一方面，在使用呈现η型的导电型的硅基板作为半导体基板I的情况下，逆导电型层2形成为呈现P型的导电型。另外，在P型的导电型的区域与η型的导电型的区域之间形成有Pn接 合部。在半导体基板I为呈现P型的导电型的硅基板时，这样的逆导电型层2例如可以通过在该硅基板I的第一面IOa侧扩散磷等杂质来形成。反射防止层3起到降低所期望的波长区域的光的反射率来增大光生成载体量的作用，因此能够提高太阳能电池元件10的光电流密度Jsc。反射防止层3例如含有氮化硅膜、氧化钛膜、氧化硅膜、氧化镁膜、氧化铟膜、氧化锡膜或氧化锌膜等。反射防止层3的厚度根据所使用的材料来适当选择，只要形成为能够对适当的入射光实现无反射条件这样的厚度即可。在例如由硅构成的半导体基板I中，优选折射率为I. 8 2. 3左右，厚度为500 1200A左右。另外，在使用氮化硅膜作为反射防止层3的情况下，由于反射防止层3还具有钝化效果，因此优选。钝化层7为I层以上，可以使用例如从氮化硅、氧化硅及氧化铝中选择出的一种以上的材料，形成在半导体基板I的第二面IOb侧，具有减少载体的再结合的作用。钝化层7形成为100 2000A左右的厚度即可。BSF(Back Surface Field)区域6具有减少在基板I的第二面IOb的附近载体的再结合所引起的效率的降低的作用，且在半导体基板I的第二面IOb侧形成内部电场。BSF区域6呈现与半导体基板I相同的导电型，但BSF区域6的掺杂元素具有比半导体基板I所含有的多个载体的浓度高的浓度。这里，“具有高的浓度”意味着以比在半导体基板I中为了呈现-导电型而掺杂进去的掺杂元素的载体浓度高的浓度存在。即，在半导体基板I呈现P型时，BSF区域6成为杂质浓度更高的p+半导体区域。BSF区域6可以通过例如在第二面IOb侧扩散硼或招等掺杂元素而使这些掺杂元素的浓度成为I X IO18 5X 1021atoms/cm3左右来形成。优选BSF区域6形成在至少为钝化层7的俯视观察时的面积的O. I 10%左右的面积的区域。如图I所示，第一电极4具有输出取出电极4a和多个线状的集电电极4b。输出取出电极4a的至少一部分与集电电极4b交叉。该输出取出电极4a具有例如I. 3 2. 5mm左右的宽度。另一方面，集电电极4b形成为线状，其宽度为50 200 μ m左右，因此宽度比输出取出电极4a的宽度小。另外，集电电极4b以多个线状电极彼此隔开I. 5 3mm左右的间隔的方式设置。另外，这样的第一电极4的厚度为10 40μπι左右。第一电极4可以通过在利用网版印刷等将含有例如银这样导电性良好的金属材料的导电膏剂涂敷成所期望的形状后，进行烧成而形成。第二电极5的厚度为I 10 μ m左右，形成在半导体基板I的第二面IOb侧的面的大致整面上。该第二电极5可以通过将例如以银或铝为主成分的导电膏剂涂敷后进行烧成、或者使用溅射法或蒸镀法来制膜而形成。具有导电层的第二电极5通过BSF区域6而与半导体基板I电连接。在半导体基板I的第二面IOb侧的表层部设置的表层内部区域8的厚度为2 IOnm左右，具有Si-O键。通过在表层内部区域8上设置钝化层7，由此能够获得充分的钝化效果。另外，即使在由氮化硅膜构成的钝化层7形成在具有P型的导电型的半导体基板I上的情况下，也能够通过具有上述的结构来减少能带弯曲，因此能够充分地减少再结合，从而能够提高太阳能电池元件的短路电流及开路电压。尤其在使用了具有正的固定电荷的钝化层的情况下，通过设置具有Si-O键的表层内部区域8而能够减少能带弯曲的影响。其原因在于，通过表层内部区域8中的Si-O键的存在，使得在钝化层7与表层内部区域8的界面处深的陷阱能级密度降低，从而导致该界面处的固定电荷密度降低。BSF区域6并列设置在表层内部区域8。例如，可以如图3所示那样BSF区域6和表层内部区域8规则地交替并列设置，也可以在配置成点状的表层内部区域8的周围设置BSF区域6、或者在配置成点状的BSF区域6的周围设置表层内部区域8。进而，还可以将BSF区域6和表层内部区域8重叠形成。另外，钝化层7可以例如像图4中将太阳能电池元件的剖面的一部分放大而示出的那样，由至少具有第一层7a和第二层7b的多个层构成。尤其优选与表层内部区域8相
接的第一层7a由氧化硅构成。例如，可以在半导体基板I上设置5 500A左右的厚度的由氧化硅构成的第一层7a，在第一层7a上设置由氮化硅或氧化铝构成的第二层7b。通过这样构成钝化层7，由此即使在半导体基板I的表面存在大量的悬键，由于设有由氧化硅构成的第一层7a，因此也容易惰化，能够获得充分的钝化效果。〈太阳能电池元件的制造方法〉主要参照图3对太阳能电池元件10的制造方法进行说明。首先，对本实施方式的太阳能电池元件的基本的制造方法进行说明。在本实施方式中，至少依次进行以下的工序。首先，进行准备具有作为P型半导体区域的半导体基板I的半导体基体的基体准备工序。接着，进行将半导体基板I的表面暴露于使用含有氧原子的气体而形成的等离子体中，从而在半导体基板I的表层部形成具有Si-O键的表层内部区域8的表面处理工序。然后，进行在表层内部区域8上形成钝化层7的层形成工序。接着，对太阳能电池元件10的制造方法的具体例进行说明。首先，对半导体基体9的基体准备工序进行说明。在主要构成半导体基体9的半导体基板I为单晶硅基板的情况下，例如通过切克劳斯基单晶生长法等来形成，在半导体基板I为多晶硅基板的情况下，例如通过铸造法等形成。需要说明的是，以下，对使用了 P型的多晶硅的例子进行说明。首先，通过例如铸造法来制作多晶硅的铸块。接着，将该铸块切成例如250μπι以下的厚度。之后，为了清除半导体基板I的切断面的机械上的损伤层及污染层，优选通过使用了 NaOH、Κ0Η、氟酸或氟硝酸等的溶液将表面蚀刻极微量。需要说明的是，在该蚀刻工序后，更优选使用湿式蚀刻方法在半导体基体I的表面上形成微小的凹凸结构。另外，根据湿式蚀刻法的条件不同，也可能省略前述的损伤层除去工序。接着，在半导体基板I的第一面IOa侧的表层内形成η型的逆导电型层2。这样的逆导电型层2可以通过将呈膏剂状态的P2O5涂敷在半导体基板I的表面上并使P2O5热扩散的涂敷热扩散法、以呈气体状态的三氯氧磷(POCl3)为扩散源的气相热扩散法、及使磷离子直接扩散的离子注入法等形成。该逆导电型层2形成为O. 2 2μπι左右的深度、60 150 Ω/I左右的薄膜电阻。需要说明的是，逆导电型层2的形成方法并不局限于上述方法，例如可以使用薄膜技术来形成氧化无定形硅膜或含有微结晶硅膜的晶体硅膜等。进而，也可以在半导体基板I与逆导电型层2之间形成i型硅区域。接着，在第二面IOb侧形成有逆导电型层2的情况下，仅对第二面IOb侧进行蚀刻除去，而使P型的导电型区域露出。例如，仅将半导体基板I的第二面IOb侧浸在氟硝酸溶液中来除去逆导电型层2。之后，将形成逆导电型层2时附着在半导体基板I的表面上的磷玻璃蚀刻除去。这样，通过以保留磷玻璃的方式将形成在第二面IOb侧的逆导电型层2除去，由此磷玻璃起到蚀刻掩膜的作用，从而能够除去第一面IOa侧的逆导电型层2且减少受到损伤的情况。基于上述，能够准备具备具有P型半导体区域的半导体基板I和逆导电型层2的半导体基体9。接着，形成反射防止层3。反射防止层3使用例如PECVD(plasma enhancedchemical vapor deposition)法、蒸镀法或派射法等来形成。例如，在将由氮化娃膜构成的反射防止层3通过PECVD法形成时，在反应室内在500°C左右下将硅烷(SiH4)和氨(NH3)的混合气体用氮(N2)气体稀释，利用辉光放电分解使上述气体等离子化并进行堆积，由此形成反射防止层3。接着，在半导体基板I的第二面IOb侧的表层内形成具有Si-O键的表层内部区域 8。此时，将半导体基板I的表面暴露于使用含有氧原子的气体、例如至少含有一氧化碳、二氧化碳、氧及一氧化二氮中的一种以上的气体而形成的等离子体中，对半导体基板I的第二面IOb侧进行表面处理，由此将上述气体的分解所生成的氧原子注入到半导体基板I的内部，从而形成具有Si-O键的表层内部区域8。另外，通过使用尤其是上述气体中的二氧化碳气体，由此容易形成Si-O键，因此优选。优选上述气体还含有氢。这是因为，通过含有氢，从而通过氢基来切断Si-Si键，氧原子在被切断的能带的部位结合，由此提高Si-O键的形成速度。上述的基于等离子体的表面处理工序例如在如下设定的条件下进行，所述条件是指二氧化碳的流量为20 200sccm，基板温度为150 300°C，气体压力为10 lOOPa，等离子体激励频率为13. 56 27. 12MHz，等离子体功率密度为0. I lOW/cm2，处理时间为10 120分。另外,在上述气体含有氢气的情况下,将二氧化碳与氢的流量比设在I : 2 3 I的范围内为好。接着，进行形成由氮化硅膜、氧化硅膜或氧化铝膜构成的钝化层7的层形成工序。钝化层7使用PECVD法、ALD (Atomic Layer Deposition)法或派射法等来形成。例如,在将氮化硅膜通过PECVD法来形成时，使用硅烷(SiH4) 10 200sccm和氨(NH3) 10 500sccm的混合气体。此时，在基板温度为200 500°C、气体压力为5 300Pa、等离子体激励频率为13. 56 40. 68MHz及等离子体功率密度为0. 002 lW/cm2这样的条件下，利用辉光放电分解使上述气体等离子化而堆积氮化硅膜，由此形成钝化层7。另外，优选在形成具有Si-O键的表层内部区域8后形成氧化硅膜。这是因为，在形成表层内部区域8时将氧原子注入到半导体基板I的内部，因此即使在半导体基板I的表面上产生大量的悬键，也能够通过氧化硅膜的形成而容易使半导体基板I的表面惰化，从而能够获得充分的钝化效果。该氧化硅膜可以通过常压CVD法、或者与硝酸蒸气或硝酸溶液接触的方法来形成。尤其在通过与硝酸蒸气或硝酸溶液接触的方法来形成氧化硅膜时，不需要基于等离子体的处理，也不需要使半导体基板I处于高温，因此能够减少对半导体基板I的损伤。进而，在半导体基板I的两面上形成氧化硅膜是最佳的。具体而言，氧化硅膜的形成例如如下这样进行。通过将半导体基板I浸渗在硝酸浓度为60质量％以上的加热到合适温度的硝酸溶液内，或者通过将半导体基板I保持在将硝酸浓度为60质量％以上的硝酸溶液加热至沸腾而产生的硝酸蒸气内，由此能够在半导体基板I的表面上形成氧化硅膜。需要说明的是，浸渗在上述硝酸溶液内时使用的硝酸溶液的温度例如为100°C以上，可以为比硝酸溶液的沸点稍低的温度。另外，在上述的任一种方法中，硝酸溶液内的浸渗时间及硝酸蒸气内的保持时间都以形成规定厚度的氧化硅膜的方式适当设定为好。接着，将第一电极4 (输出取出电极4a、集电电极4b)和第二电极5 (第一层5a、第二层5b)如下这样形成。第一电极4使用含有例如由银等构成的金属粉末、有机展色料和玻璃粉的银膏剂来制作。将该银膏剂涂敷在半导体基板I的第一面上后，在最高温度600 850°C下烧成几十秒 几十分左右。通过烧成贯通法来穿过反射防 止层3的第一电极4形成在半导体基板I上。作为上述膏剂的涂敷法，可以使用网版印刷法等。在涂敷膏剂后，在规定的温度下使溶剂蒸发来进行干燥为好。接着，对BSF区域6的形成进行说明。首先，在钝化层7形成开口部。该开口部例如可以通过使用喷砂法、机械划刻法、化学蚀刻法或激光法等以200 μ m 1_的间隔呈直径50 500 μ m左右的点状地除去钝化层7来形成。需要说明的是，开口部的形状并特别不局限于圆形、椭圆形或多边形等。或者，也可以使用掩膜等而以成为规定的形状的方式形成钝化层7。然后，将含有例如铝粉末和有机展色料的铝膏剂涂敷在钝化层7的开口部内。作为该涂敷法，可以使用网版印刷法等。这里，若在涂敷膏剂后在规定的温度下使溶剂蒸发，则在作业时膏剂不易附着在其它部分，因此优选。接着，通过将半导体基板I在烧成炉内在最高温度600 850°C下烧成几十秒 几十分左右，由此在半导体基板I的第二面IOb侧形成BSF区域6，从而形成构成第二电极5的第一层5a的铝层。需要说明的是，在该电极形成中，即使在将半导体基板I加热至600°C以上的情况下，由于Si-O键稳定，因此表层内部区域8由于电极形成时的加热而破坏的可能性低，因此能够获得充分的钝化效果。接着，第二电极5的第二层5b通过使用例如银或铝等高反射率金属并利用溅射法或蒸镀等真空制膜法来形成。另外，通过将第二层5b作为防护层来追加实施镀敷等厚膜化方法，由此能够实现低电阻化。如上所述，能够制作出太阳能电池元件10。需要说明的是，本发明并不局限于上述的实施方式，可以在本发明的范围内实施大量修正及变更。在上述的实施方式中，对预先形成钝化层7的开口部的情况进行了说明，但也可以将含有玻璃粉的铝膏剂直接形成在钝化层7上的规定区域，利用进行高温的热处理的烧成贯通法将穿过钝化层7的BSF区域6形成在半导体基板I上，从而在半导体基板I上形成第一层5a。需要说明的是，在将含有玻璃粉的铝膏剂形成为点状的情况下，可以以与铝膏剂连接的方式将烧成贯通法无法进行的铝膏剂或银膏剂等金属膏剂涂敷在第二面IOb侧的大致整面上并进行烧成，由此在钝化层7上形成第二层5b。进而，可以在钝化层7上使用印刷法、溅射法或蒸镀法等来形成铝层，通过对该铝层的局部照射激光而使该局部熔融，由此使铝层的铝成分贯通钝化层7，而形成与半导体基板I接触·反应的BSF区域6。S卩，可以通过LFC (Laser Fired Contacts)法来形成BSF区域6。此时，优选所形成的BSF区域6以200μπι Imm的间隔形成为直径50 500 μ m左右的点状，另外，利用上述方法形成的铝层可以被利用作为第二电极5。另外，可以在形成钝化层7之前形成BSF区域6，只要在规定区域扩散硼或铝即可。硼通过使用以三溴化硼(BBr3)为扩散源的热扩散法并在温度800 1100°C左右下进行加热而得以扩散。另外，可以使用例如薄膜技术来形成氧化无定形硅膜或含有微结晶硅膜的晶体硅膜等。进而，可以在半导体基板I与BSF区域6之间形成i型硅区域。另外，形成反射防止层3和钝化层7的顺序可以与上述说明的顺序相反。另外，优选在形成反射防止层3及钝化层7之前对半导体基板I进行清洗。优选该清洗进行如下的
(I) (3)中的任一种。(I)氟酸处理 (2)在RCA清洗(美国RCA公司开发的清洗法，使用高温 高浓度的硫酸 过氧化氢水、稀氟酸(室温)、氨水 过氧化氢水、或盐酸 过氧化氢水等的清洗方法)后进行氟酸处理(3)在 SPM(Sulfuric Acid/Hydrogen Peroxide/Water Mixture)清洗后进行氟酸处理另外，即使在将BSF区域6和设置在其上的作为导电层的低电阻金属电极形成为梯子状的形状的情况下，通过在层压时背面使用高反射率的背板，由此也能够实现高功能的背面反射结构。需要说明的是，在将低电阻金属电极的平面形状形成为与第一电极4类似的形状即梯子状的情况下，低电阻金属电极的一部分可以形成为与半导体基板I接触的形状，可以仅在该接触部分设置BSF区域6。另外，在钝化层7的形成后进行的任意的工序中，通过使用含有氢的气体来进行退火处理，由此能够进一步降低背面的再结合速度。另外，在反射防止层3由氮化硅膜构成，且使用具有η型的导电型的半导体基板I来制作太阳能电池元件的情况下，由于逆导电型层2呈现P型，因此通过在第一面IOa侧形成具有Si-O键的表层内部区域8后形成反射防止层3，也能够期待上述的效果。需要说明的是，对使用在半导体基板I的两面上形成电极的太阳能电池元件而制作出的例子进行了说明，但也可以适用于仅在单面上形成电极的背接触型太阳能电池元件。另外，在本实施方式的太阳能电池元件中，对使用半导体基板来制作出半导体基体的例子进行了说明，但半导体基体并不局限于板状，例如在太阳能球等太阳能电池中，也可以适用于球状等非板状的半导体基体。〈太阳能电池模块〉本实施方式的太阳能电池模块例如可以通过在玻璃、树脂或金属等的支承基板上将一个太阳能电池元件10、或由导体以串联方式电连接的多个太阳能电池元件10利用耐湿性优越的例如EVA (Ethylene Vinyl Acetate)等填充材料进行密封而构成。这种情况下，可以将金属或树脂等的框体设置在支承基板的周围。实施例以下，对更为具体的实施例进行说明。首先，作为半导体基板1，准备多个厚度约为200 μ m的多晶硅基板。这些多晶硅基板使用预先掺杂有硼而呈现出P型的导电型的基板。
在准备好的各多晶娃基板的第一面IOa侧使用RIE(Reactive Ion Etching)法来形成图3所示那样的凹凸结构9a。接着，使磷原子扩散，而形成薄膜电阻为90 Ω/羞左右的η型的逆导电型层2。需要说明的是，将形成在第二面IOb侧的逆导电型层2用氟硝酸溶液除去，之后将残留在逆导电型层2上的磷玻璃用氟酸溶液除去。接着，在第一面IOa侧通过等离子CVD法来形成由氮化硅膜构成的反射防止层3，在第二面IOb侧通过等离子CVD法来形成由氮化硅膜构成的钝化层7。然而，在第一面IOa侧将银膏剂涂敷成图I所示那样的线状图案，在第二面IOb侧将铝膏剂以大约500 μ m的间隔涂敷成直径150 μ m的点状图案。之后，通过对上述膏剂的图案进行烧成，由此如图3所示，形成第一电极4及BSF区域6。需要说明的是，第一电极4及BSF区域6通过烧成贯通法而分别与半导体基板I接触。最后，作为第二电极5，将铝在第二面IOb侧的大致整面上利用蒸镀法形成为10 μ m的厚度。另外，在例I 4各自中，在第二面IOb侧形成钝化层7之前，实施了将半导体基板I的第二面IOb侧暴露于使用含有二氧化碳的气体而形成的等离子体中的表面处理。此时的表面处理工序在如下条件下进行，所述条件是指二氧化碳的流量为lOOsccm，基板温度约为200°C，气体压力约为40Pa，等离子体激励频率为13. 56MHz，等离子体功率密度为
O.Iff/cm2 (例 I 的情况)、0· 3ff/cm2 (例 2 的情况)、0· 5ff/cm2 (例 3 的情况)、I. Off/cm2 (例 4的情况)，以及处理时间为30分钟。另外，在例5 8中，在第二面IOb侧形成钝化层7之前，实施了将半导体基板I的第二面IOb侧暴露于使用含有二氧化碳及氢的气体而形成的等离子体中的表面处理。此时的表面处理工序在如下条件下进行，所述条件是指二氧化碳的流量约为lOOsccm，氢的流量约为lOOsccm，基板温度约为200°C，气体压力约为50Pa，等离子体激励频率约为
13.56MHz，等离子体功率密度约为0. Iff/cm2 (例5的情况)、0. 3ff/cm2 (例6的情况)、0. 5W/cm2 (例7的情况)、I. Off/cm2 (例8的情况)，以及处理时间为20分。在比较例中，在不进行上述表面处理工序的情况下在第二面IOb侧形成钝化层7。在例I 8及比较例各自中，对太阳能电池元件输出特性(短路电流Isc、开路电压Voc、填充因子FF(Fill Factor)及光电转换效率)进行了测定并加以评价。需要说明的是，上述特性的测定遵照JISC 8913，在AM (Air Mass) I. 5及lOOmW/cm2的照射的条件下进行测定。另外，使用X射线光电子分光分析装置(XPS(X-ray PhotoelectronSpectroscopy) PHI公司制Quantera SXM)对除去了第二电极5和钝化层7的第二面IOb侧在半导体基板I的深度(厚度)方向上进行分析，评价Si-O键的有无。对于Si-O键的有无，从距半导体基板I的最表面的深度为IOnm为止的检测光谱去除半导体基板I的最表面的Si-O键所引起的背景，从而进行半导体基板I的内部的Si-O键的有无的判定。另外，例I 8各自的太阳能电池兀件输出特性表不将比较例规格化为100时的值。表I表不各例的测定结果及评价结果。表I
权利要求
1.一种太阳能电池元件，其具备半导体基体，该半导体基体具有P型半导体区域，其中， 所述P型半导体区域在其表层部设置了具有Si-O键的表层内部区域， 在该表层内部区域上设有钝化层。
2.根据权利要求I所述的太阳能电池元件，其中， 所述P型半导体区域在其表层部还设有与所述表层内部区域并列的P+型半导体区域，在该P+型半导体区域上设有导电层。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池元件，其中， 所述表层内部区域及所述P+型半导体区域交替地并列设置。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的太阳能电池元件，其中， 所述P型半导体区域含有晶体硅。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的太阳能电池元件，其中， 所述钝化层具有正的固定电荷。
6.根据权利要求I 4中任一项所述的太阳能电池元件，其中， 所述钝化层含有从氮化硅、氧化硅及氧化铝中选择出的一种以上的材料。
7.根据权利要求I 6中任一项所述的太阳能电池元件，其中， 所述钝化层由多个层构成。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池元件，其中， 所述钝化层具有与所述表层内部区域相接的氧化硅层。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池元件，其中， 所述钝化层在所述氧化硅层上设有氮化硅层或氧化铝层。
10.一种太阳能电池元件的制造方法，包括 基板准备工序，其中，准备具有P型半导体区域的半导体基体； 表面处理工序，其中，使所述P型半导体区域的表面暴露在使用含氧的气体而形成的等离子体中，从而在所述P型半导体区域的表层部形成具有Si-O键的表层内部区域；层形成工序，其中，在所述表层内部区域上形成钝化层。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池元件的制造方法，其中， 所述层形成工序是在所述表层内部区域上形成具有正的固定电荷的钝化层的工序。
12.根据权利要求10所述的太阳能电池元件的制造方法，其中， 所述表面处理工序是暴露在使用含有氧及氢的气体而形成的等离子体中，而在所述P型半导体区域的表层部形成具有Si-O键的表层内部区域的工序。
13.—种太阳能电池模块，其具备权利要求I 9中任一项所述的太阳能电池元件。
全文摘要
本发明提供一种太阳能电池元件、具备该太阳能电池元件的太阳能电池模块、以及太阳能电池元件的制造方法。所述太阳能电池元件具备具有p型半导体区域的半导体基体，所述p型半导体区域在其表层部设有具有Si-O键的一个以上的表层内部区域，在该表层内部区域上设有钝化层。所述太阳能电池元件的制造方法包括基板准备工序，准备具有p型半导体区域的半导体基体；表面处理工序，将所述p型半导体区域的表面暴露于使用含有氧的气体而形成的等离子体中，而在所述p型半导体区域的表层部形成具有Si-O键的表层内部区域；层形成工序，在所述表层内部区域上形成钝化层。
文档编号H01L31/04GK102939662SQ20118002047
公开日2013年2月20日 申请日期2011年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者古茂田学, 岩目地和明, 藤本和良 申请人:京瓷株式会社