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CN109564951A - 太阳能单电池和太阳能单电池的制造方法 - Google Patents

太阳能单电池和太阳能单电池的制造方法 Download PDF

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CN109564951A
CN109564951A CN201780048306.6A CN201780048306A CN109564951A CN 109564951 A CN109564951 A CN 109564951A CN 201780048306 A CN201780048306 A CN 201780048306A CN 109564951 A CN109564951 A CN 109564951A
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CN
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shaped crystal
crystal silicon
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type dopant
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CN201780048306.6A
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松山谦太
藤田和范
嶋田聪
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

实施方式的一例的太阳能单电池(10)包括：n型晶体硅晶片(12)，其在晶片的整个表面及其附近具有n型掺杂剂的浓度比其它区域高的n+层(12a)；含低浓度P的氧化硅层(13)，其形成于n型晶体硅晶片(12)的受光面(S1)上；n型晶体硅层(14)，其形成于含低浓度P的氧化硅层(13)上；p型非晶硅层(16)，其形成于n型晶体硅晶片(12)的背面侧。

Description

太阳能单电池和太阳能单电池的制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能单电池和太阳能单电池的制造方法。
背景技术
现有技术中，已知有在晶体硅晶片的两面形成非晶硅层的太阳能单电池。例如，在专利文献1中公开有在n型晶体硅晶片的受光面上形成有n型非晶硅层，在该晶片的背面上形成有p型非晶硅层的太阳能单电池。专利文献1中所公开的太阳能单电池包括形成于各非晶硅层上的透明导电层和集电极。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-237452号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在太阳能单电池中，提高开路电压(VOC)是重要的课题。另外，在太阳能单电池中需要降低击穿电压。
用于解决课题的技术方案
本发明一个方式的太阳能单电池包括：包括：n型晶体硅晶片，在晶片的整个表面及其附近具有n型掺杂剂的浓度比其它区域高的n+层；氧化硅层，其形成于n型晶体硅晶片的受光面上；n型晶体硅层，其形成于氧化硅层上；和p型非晶硅层，其形成于n型晶体硅晶片的背面侧，氧化硅层包含n型掺杂剂，氧化硅层中的n型掺杂剂的浓度，比n+层和n型晶体硅层中的n型掺杂剂的浓度低。
本发明一个方式的太阳能单电池的制造方法包括：第1工序，在包含n型掺杂剂的酸性的水溶液中浸渍n型晶体硅晶片，在该晶片的整个表面形成含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层；第2工序，在含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层中的位于n型晶体硅晶片的一方的主面上的区域，形成以实质上本征的非晶硅、或实质上本征的多晶硅层作为主成分的i型硅层；第3工序，对n型晶体硅晶片进行热处理，使n型掺杂剂从含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层向n型晶体硅晶片和i型硅层扩散，在该晶片的整个表面及其附近形成n型掺杂剂的浓度比其它区域高的n+层，并且使i型硅层结晶来形成n型晶体硅层；第4工序，将因第3工序而一部分n型掺杂剂脱离而形成的含低浓度n型掺杂剂的氧化硅层中的、没有被n型晶体硅层覆盖的露出部分除去；和第5工序，在n型晶体硅晶片的另一方的主面侧形成p型非晶硅层。
发明效果
根据本发明的一个方式，能够提供开路电压(VOC)高，且击穿电压低的太阳能单电池。
附图说明
图1是实施方式的一例的太阳能单电池的截面图。
图2是实施方式的一例的太阳能单电池的光电转换部的截面图。
图3是用于说明实施方式的一例的太阳能单电池的制造方法的图。
图4是实施方式的其它一例的太阳能单电池的截面图。
具体实施方式
本发明的太阳能单电池在n型晶体硅晶片的表面整体及其附近具有n+层，且在该晶片的受光面上设置有氧化硅层和n型晶体硅层。在n型晶体硅晶片的背面上不形成有氧化硅层，而形成p型非晶硅层。通过采用该结构，与现有的太阳能单电池相比，能得到开路电压(VOC)高，且击穿电压低的太阳能单电池。
另外，在本发明的太阳能单电池中，如上所述，在n型晶体硅晶片的受光面侧设置晶体硅层，所以与在受光面侧设置非晶硅层的现有的电池相比，入射到晶片的光量多，能得到高的输出特性。
以下，参照附图，对实施方式的一例进行详细地说明。此外，本发明的太阳能单电池不限定于以下说明的实施方式。实施方式的说明中参照的附图是示意性地记载的图，附图中所描画的构成要素的尺寸等应参考以下的说明进行判断。
本说明书中“大致～”的记载，例如以整个区域为例进行说明，则不仅包括整个区域，也包括实质上整个区域的情况。另外，n型掺杂剂是指作为供体(donor)起作用的杂质，p型掺杂剂是指作为受体(acceptor)起作用的杂质。以下，作为形成于n型晶体硅晶片的受光面上的氧化硅层，可例示包含低浓度P的含低浓度P的氧化硅层13，但氧化硅层也可以包含P以外的n型掺杂剂。
图1是实施方式的一例的太阳能单电池10的截面图。图2是实施方式的一例的光电转换部11的截面图。如图1和图2例示的那样，太阳能单电池10包括n型晶体硅晶片12，其在晶片表面及其附近具有n型掺杂剂的浓度比其它区域高的n+层12a。另外，太阳能单电池10包括：含低浓度P的氧化硅层13，其形成于n型晶体硅晶片12的受光面S1上；n型晶体硅层14，其形成于含低浓度P的氧化硅层13上；和p型非晶硅层16，其形成于n型晶体硅晶片12的背面S2侧。太阳能单电池10优选还包括形成于n型晶体硅晶片12与p型非晶硅层16之间的钝化层15。
这里，n型晶体硅晶片12的“受光面S1”是指光主要入射(超过50％～100％)的第1主面，“背面S2”是指与受光面相反侧的第2主面。另外，n型晶体硅晶片12的“侧面S3”是沿着晶片的厚度方向的面。
太阳能单电池10由包含形成于n型晶体硅晶片12和晶片上的上述各层的光电转换部11和形成于光电转换部11上的电极构成。在本实施方式中，在光电转换部11的n型晶体硅层14上形成有透明导电层20(第1透明导电层)，在透明导电层20上形成有集电极21(第1集电极)。另外，在p型非晶硅层16上形成有透明导电层22(第2透明导电层)，在透明导电层22上形成有集电极23(第2集电极)。透明导电层20和集电极21构成收集由n型晶体硅晶片12产生的电子的受光面电极，透明导电层22和集电极23构成收集由n型晶体硅晶片12产生的空穴的背面电极。
n型晶体硅晶片12也可以为n型多晶硅晶片，但优选为n型单晶硅晶片。n型晶体硅晶片12例如具有大致正方形状，具有50～300μm的厚度。大致正方形包括短边和长边交替相连的、具有相互平行的2组长边的八边形。在n型晶体硅晶片12中通常使用通过柴可拉斯基法制造的晶片，但也可以使用通过外延生长法制造的晶片。
n型晶体硅晶片12含有n型掺杂剂。作为n型掺杂剂，可例示磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等，但优选使用磷(P)。n型晶体硅晶片12的表面整体及其附近的n型掺杂剂的浓度比其它区域中的n型掺杂剂的浓度高。即，n型晶体硅晶片12中，在晶片的整个表面及其附近存在n型掺杂剂的浓度高的高掺杂区域即n+层12a，在远离晶片表面附近的区域存在与n+层12a相比n型掺杂剂的浓度低的低掺杂区域。这里，晶片表面是指包含受光面S1、背面S2、和侧面S3的全部的表面。
n+层12a例如以从晶片的表面起1μm以下的厚度形成。n+层12a具有越远离晶片表面n型掺杂剂的浓度越降低的浓度梯度。n+层12a中的n型掺杂剂的浓度例如为1×1020atoms/cm3以下，优选的浓度范围的一例为1×1017～1×1020atoms/cm3。n+层12a以外的区域、即远离晶片的表面附近的低掺杂区域的n型掺杂剂的浓度例如为1×1014～1×1016atoms/cm3。掺杂剂的浓度能够通过二次离子质量分析(SIMS)进行测定。
n型晶体硅晶片12实质上不含硼(B)等p型掺杂剂。n型晶体硅晶片12中的p型掺杂剂的浓度例如低于1×1014atoms/cm3，为二次离子质量分析(SIMS)检测的界限以下。p型非晶硅层16用低温工艺成膜，所以实质上不引起从p型非晶硅层16向n型晶体硅晶片12的硼(B)的扩散。因此，在太阳能单电池10中，不形成因硼(B)的扩散而导致的复合缺陷，不发生由此导致的载流子的寿命降低。
优选在n型晶体硅晶片12的表面形成有纹理结构(未图示)。纹理结构是抑制表面反射并用于增大n型晶体硅晶片12的光吸收量的表面凹凸结构。纹理结构能够通过使用碱性溶液对单晶硅晶片的(100)面进行各向异性蚀刻而形成，并在单晶硅晶片的表面形成有以(111)面为斜面的金字塔形状的凹凸结构。纹理结构的凹凸的高度例如为1～15μm。
含低浓度P的氧化硅层13介于n型晶体硅晶片12的受光面S1和n型晶体硅层14之间，抑制电池的受光面S1侧的载流子的复合。含低浓度P的氧化硅层13是即使在暴露于高温的情况下，也不损害钝化性的热稳定性优异的层，作为所谓的隧道氧化膜起作用。含低浓度P的氧化硅层13例如形成于受光面S1的整体。图2例示的含低浓度P的氧化硅层13越过受光面S1的端部绕入侧面S3，形成于受光面S1的整体和侧面S3的一部分。
含低浓度P的氧化硅层13以氧化硅为主成分而构成。含低浓度P的氧化硅层13的厚度例如为数左右，具体例为含低浓度P的氧化硅层13的厚度通过使用透射型电子显微镜(TEM)观察单电池的截面进行测定(关于其它层也同样)。含低浓度P的氧化硅层13是以稀薄浓度含有P的氧化硅层。含低浓度P的氧化硅层13中的P的浓度比n+层12a中的P浓度和n型晶体硅层14中的P浓度低。
n型晶体硅层14隔着含低浓度P的氧化硅层13形成于n型晶体硅晶片12的受光面S1上。n型晶体硅层14例如形成于含低浓度P的氧化硅层13上的整个区域。图2例示的n型晶体硅层14越过受光面S1的端绕入侧面S3，形成于受光面S1的整体和侧面S3的一部分。详细内容将进行后述，因为含低浓度P的氧化硅层13以n型晶体硅层14作为掩模被蚀刻，所以含低浓度P的氧化硅层13和n型晶体硅层14以大致相同的图案形成于n型晶体硅晶片12上。
n型晶体硅层14由n型掺杂的多晶硅或微晶硅构成。n型晶体硅层14含有n型掺杂剂，层中的n型掺杂剂的浓度为1×1021atoms/cm3以下。优选的浓度范围的一例为1×1018～1×1021atoms/cm3。n型晶体硅层14的厚度例如为5～50nm。n型晶体硅层14的电阻率比透明导电层20高，例如为0.1～150mΩ·cm。
本实施方式中的每单位体积的各层的n型掺杂剂浓度中，含低浓度P的氧化硅层13中的P浓度最低，其次是n+层12a，n型晶体硅层14中的P浓度最高。另外，含低浓度P的氧化硅层13中的P浓度比n型晶体硅晶片12的低掺杂区域中的浓度高。
n型晶体硅层14的结晶率比n型晶体硅晶片12的结晶率低。此外，n型晶体硅层14的结晶率比p型非晶硅层16的结晶率高。n型晶体硅晶片12、n型晶体硅层14、和p型非晶硅层16的结晶率通过使用透射型电子显微镜(TEM)观察晶片和各层的截面进行测定。作为硅晶格的面积相对于观察区域的面积的比例求出结晶率。
n型晶体硅层14的400～600nm的波长范围的吸收系数比p型非晶硅层16的相应吸收系数低，例如在波长420nm中为5×104～4×105cm-1。n型晶体硅层14的折射率在355～405nm的波长范围中例如相对于透明导电层20的折射率为2.5倍以上、或2.5～3.2倍。如果n型晶体硅层14的折射率在该范围内，则电池的颜色不均被降低，容易得到良好的外观。各层的吸收系数和折射率通过分光椭圆偏振装置求出。
n型晶体硅层14比p型非晶硅层16氢浓度低。另外，n型晶体硅层14比钝化层15氢浓度低。n型晶体硅层14中的氢浓度例如为1×1018～1×1021atoms/cm3。
钝化层15介于n型晶体硅晶片12的背面S2与p型非晶硅层16之间，抑制电池的背面S2侧的载流子的复合。钝化层15例如形成于背面S2的整体。图2例示的钝化层15越过背面S2的端绕入侧面S3，形成于背面S2的整体和侧面S3的一部分。钝化层15为例如在200℃左右的温度下可成膜的层，与含低浓度P的氧化硅层13相比，热稳定性低。
钝化层15以实质上本征的非晶硅(i型非晶硅)或p型掺杂剂的浓度比p型非晶硅层16低的非晶硅作为主成分而构成。钝化层15也可以为实质上仅由i型非晶硅构成的i型非晶硅层。钝化层15的厚度例如比含低浓度P的氧化硅层13厚，优选的厚度范围的一例为5～10nm。
p型非晶硅层16隔着钝化层15形成于n型晶体硅晶片12的背面S2上。p型非晶硅层16例如形成于钝化层15上的整个区域。图2例示的p型非晶硅层16越过背面S2的端绕入侧面S3，形成于背面S2的整体和侧面S3的一部分。p型非晶硅层16的厚度为例如5～25nm。
p型非晶硅层16由p型掺杂非晶硅构成。p型非晶硅层16中的p型掺杂剂的浓度为例如1×1020atoms/cm3以上。作为p型掺杂剂，可例示硼(B)、镓(Ga)等。p型非晶硅层16中例如大致均匀地含有硼(B)。此外，p型非晶硅层16的氢浓度比n型晶体硅层14的氢浓度高。
透明导电层20隔着含低浓度P的氧化硅层13和n型晶体硅层14形成于n型晶体硅晶片12的受光面S1上。另外，透明导电层22经由钝化层15和p型非晶硅层16形成于n型晶体硅晶片12的背面S2上。透明导电层20、22可以分别形成于各主面的整体，也可以分别形成于除去在各主面中从各主面的端起2mm以下的宽度的带状的周缘区域的范围。透明导电层20、22由例如在氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)等金属氧化物中掺杂有钨(W)、锡(Sn)、锑(Sb)等的透明导电性氧化物(IWO、ITO等)构成。透明导电层20、22的厚度为例如30～500nm。
集电极21、23分别包含例如多个副栅线部和2根以上的多个主栅线部。副栅线部是形成于透明导电层20、22的宽范围的细线状的电极。主栅线部是从副栅线部收集载流子的细线状的电极，并且与各副栅线部大致正交地形成。集电极21、23也可以以包含大量的副栅线部和2根以上的多个主栅线部的图案将导电膏分别涂敷于透明导电层20、22上而形成。集电极21、23包含例如丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛清漆等粘合剂树脂、粘合剂树脂中分散的银、铜、镍等导电性颗粒。
集电极23优选以比集电极21大的面积形成，集电极23的副栅线部比集电极21的副栅线部多地形成。因此，由集电极23覆盖的透明导电层22的面积比由集电极21覆盖的透明导电层20的面积大。通过这样的结构，能够在不是光主要入射的受光面侧的背面侧提高载流子收集效率，能够提高太阳能单电池10的输出。但，电极的结构不限定于此，也可以在透明导电层22上的大致整个区域形成金属层作为背面电极的集电极。
图3是用于说明太阳能单电池10的制造方法的一例的图。图3中，将制造途中的n型晶体硅晶片、即不具有n+层12a的晶片作为n型晶体硅晶片12z。另外，将n型晶体硅晶片12z的一方的主面设为受光面S1，将另一方的主面设为背面S2。
如图3例示，太阳能单电池10的制造工序包括下述的工序。
(1)第1工序，在包含n型掺杂剂的酸性的水溶液中浸渍n型晶体硅晶片12z，在该晶片的整个表面形成含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层。
(2)第2工序，在含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层中的位于n型晶体硅晶片12z的一方的主面(受光面S1)上的区域形成以实质上本征的非晶硅或实质上本征的多晶硅层作为主成分的i型硅层14z。
(3)第3工序，对n型晶体硅晶片12z进行热处理，使n型掺杂剂从含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层向n型晶体硅晶片12z和i型硅层14z扩散。
(4)第4工序，将因(3)的工序一部分n型掺杂剂脱离而形成的含低浓度n型掺杂剂的氧化硅层中的、没有被n型晶体硅层14覆盖的露出部分除去。
(5)第5工序，在n型晶体硅晶片12的另一方的主面(背面S2)侧形成p型非晶硅层16。
在上述工序(3)中，在晶片的整个表面及其附近形成有n型掺杂剂的浓度比其它区域高的n+层12a，并且使i型硅层14z结晶而形成n型晶体硅层14。进而，在工序(3)中，从含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层中有一部分n型掺杂剂脱离，形成包含低浓度的n型掺杂剂的含低浓度n型掺杂剂的氧化硅层。工序(3)的热处理是n型掺杂剂的热扩散处理。太阳能单电池10的上述制造工序中，将通过湿法工艺形成的氧化膜作为n型掺杂剂的扩散源进行使用。而且，含低浓度n型掺杂剂的氧化硅层作为实质上隧道氧化膜起作用。
以下，假设在含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层中含有的n型掺杂剂应用磷(P)，以含高浓度P的氧化硅层13z作为含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层进行说明。上述工序(1)的湿法工艺中，例如使用磷酸水溶液作为包含n型掺杂剂的酸性的水溶液(硅的氧化用化学液体)。优选的酸性水溶液的一例是磷酸和硝酸的混合液。例如，使用将85质量份％浓度的硝酸水溶液和70质量份％浓度的磷酸水溶液以硝酸水溶液：磷酸水溶液＝10：90～50：50、优选以20：80～40：60的体积比率混合的混合液。除此之外，也可以在具有使晶体硅晶片12的表面氧化的能力的水溶液中使用混合了磷酸的水溶液作为n型掺杂剂(P)的供给源。在一例中，也可以在双氧水(H2O2)和盐酸(HCl)的混合液中使用进一步添加了磷酸而成的混合溶液。
在太阳能单电池10的制造工序中，首先，准备在表面形成了纹理结构的n型晶体硅晶片12z。然后，如图3(a)所示，在该晶片的整个表面形成作为含有P的硅氧化膜的含高浓度P的氧化硅层13z。含高浓度P的氧化硅层13z中所含的P的浓度为例如2×1019atoms/cm3以上。n型晶体硅晶片12z中优选使用掺杂有P的n型单晶硅晶片。n型晶体硅晶片12z中的P的浓度为例如1×1014～1×1016atoms/cm3。
含高浓度P的氧化硅层13z如上述，通过将n型晶体硅晶片12z浸渍于磷酸和硝酸的混合液的湿法工艺而形成。通过将n型晶体硅晶片12z浸渍于该混合液，在包含受光面S1、背面S2、侧面S3的该晶片的表面整体形成有例如数左右的厚度的含高浓度P的氧化硅层13z。
本工序中优选的处理温度的一例为10℃～90℃。即，在本工序中，使用调整为10℃～90℃的温度的混合液。浸渍时间为例如1分钟～20分钟。含高浓度P的氧化硅层13z的厚度、形状能够通过硅的氧化用化学液体中所含的多个酸水溶液的混合比率、各个酸水溶液的浓度、处理温度、浸渍时间等进行调整。
接着，如图3(b)所示，在含高浓度P的氧化硅层13z中的位于n型晶体硅晶片12z的受光面S1上的区域形成i型硅层14z。i型硅层14z在例如含高浓度P的氧化硅层13z上，形成于受光面S1的整体和侧面S3的一部分。i型硅层14z可以以实质上本征的非晶硅作为主成分而构成，也可以以实质上本征的多晶硅层作为主成分而构成。
i型硅层14z通过例如CVD或溅射法成膜。在通过CVD的n型非晶硅层的成膜中，能够使用利用氢气稀释硅烷气体(SiH4)而成的原料气体。成膜温度为例如200～300℃。在成膜温度为300℃以下的情况下，形成非晶硅层，几乎不会发生P从含高浓度P的氧化硅层13z扩散。
接着，对形成了i型硅层14z的n型晶体硅晶片12z进行热处理。如图3(c)所示，通过本工序的热处理，P从含高浓度P的氧化硅层13z向n型晶体硅晶片12z和i型硅层14z扩散。然后，在包含受光面S1、背面S2、和侧面S3的该晶片的整个表面及其附近形成n型掺杂剂的浓度比其它区域高的n+层12a。即，得到具有n+层12a的n型晶体硅晶片12。进而，使i型硅层14z结晶而形成n型晶体硅层14，一部分P从含高浓度P的氧化硅层13z脱离，而形成包含稀薄浓度的P的含低浓度P的氧化硅层13。
上述热处理在例如氮气气氛下实施。优选的热处理的温度范围的一例为800℃～1000℃。热处理时间为例如1分钟～100分钟左右。通过变更热处理条件，能够调整P扩散的深度、P的浓度等。
此外，也可以对上述热处理后的n型晶体硅晶片12进行氢气(H2)烧结。通过在例如将氢气利用氮气等惰性气体稀释而成的合成气体中对n型晶体硅晶片12在350～450℃程度的温度下进行热处理来进行氢气烧结。
接着，如图3(d)所示，除去以低浓度包含P的含低浓度P的氧化硅层13的一部分。在本工序中，将n型晶体硅晶片12浸渍于氢氟酸(HF)中对含低浓度P的氧化硅层13进行蚀刻。此时，n型晶体硅层14不被氢氟酸蚀刻而作为保护层起作用。因此，含低浓度P的氧化硅层13中的、被n型晶体硅层14覆盖的部分不被除去，未被n型晶体硅层14覆盖而露出的部分被除去。
接着，如图3(e)所示，在n型晶体硅晶片12的背面S2上依次形成钝化层15和p型非晶硅层16。在图3所示的例中，在n型晶体硅晶片12的背面S2的整体和侧面S3的一部分形成钝化层15，以与钝化层15相同的图案形成p型非晶硅层16。钝化层15可以以实质上本征的非晶硅作为主成分而构成，也可以以p型掺杂剂的浓度比p型非晶硅层16低的非晶硅作为主成分而构成。
钝化层15和p型非晶硅层16通过例如CVD或溅射法成膜。在通过CVD进行的钝化层15(i型非晶硅层)的成膜中，能够使用利用氢气稀释硅烷气体(SiH4)而成的原料气体。另外，在通过CVD进行的p型非晶硅层16的成膜中使用例如在硅烷气体(SiH4)中添加乙硼烷(B2H6)，并利用氢气稀释而成的原料气体。通过使乙硼烷的混合浓度变化，能够调整p型非晶硅层16的p型掺杂剂浓度。
太阳能单电池10在通过上述的方法得到的光电转换部11上形成电极来制造。在本实施方式的电极形成工序中，在n型晶体硅层14上和p型非晶硅层16上分别形成透明导电层20、22。接着，在透明导电层20、22上分别形成集电极21、23。透明导电层20、22通过例如溅射法形成。集电极21、22例如在各透明导电层上通过丝网印刷等涂敷含有银(Ag)颗粒的导电膏而形成。
根据上述的制造方法，能够得到开路电压(VOC)高，且击穿电压低的太阳能单电池10。太阳能单电池10具有例如没有颜色不均或颜色不均少的良好的外观，且耐久性也优异。
图4是表示作为实施方式的其它一例的太阳能单电池30的截面图。以下，在与上述的实施方式同样的构成要素中使用相同符号，并省略重复的说明。如图4例示，太阳能单电池30仅在n型晶体硅晶片12的背面S2侧设置有电极，这一点与在晶片的受光面S1侧和背面S2侧分别设置有电极的太阳能单电池10不同。
太阳能单电池30与太阳能单电池10的情况同样，包括形成于n型晶体硅晶片12的受光面S1上的含低浓度P的氧化硅层13和形成于含低浓度P的氧化硅层13上的n型晶体硅层14。太阳能单电池30在n型晶体硅层14上还设置有保护层31。保护层31保护例如n型晶体硅层14，并抑制电池表面的太阳光的反射。保护层31优选由透光性高的材料构成，例如将氧化硅、氮化硅、或氧氮化硅等绝缘物作为主成分而构成。
太阳能单电池30包括形成于n型晶体硅晶片12的背面S2的第1区域上的n型非晶硅层32和形成于n型非晶硅层32上的一部分的绝缘层33。另外，太阳能单电池30包括形成于n型晶体硅晶片12的背面S2的第2区域上、和绝缘层33上的p型非晶硅层34。进而，太阳能单电池30优选包括分别形成于n型晶体硅晶片12与各非晶硅层之间的钝化层35、36。n型非晶硅层32和p型非晶硅层34在n型晶体硅晶片31的背面侧分别形成p型区域和n型区域。
优选形成于n型晶体硅晶片12的背面S2上的p型区域的面积比n型区域的面积大。p型区域和n型区域例如在一方向上交替配置，并且以相互咬合的俯视时梳齿状图案形成。在太阳能单电池30中，p型区域的一部分与n型区域的一部分重叠，在n型晶体硅晶片12的背面S2上没有间隙地形成有p型区域和n型区域。在p型区域与n型区域重叠的部分，在各区域之间设置有绝缘层33。绝缘层33将例如氧化硅、氮化硅、或氧氮化硅等作为主成分而构成。绝缘层33也可以由与保护层31相同的材料构成。
n型非晶硅层32为n型掺杂的非晶硅层。n型非晶硅层32中的n型掺杂剂的浓度为例如1×1020atoms/cm3以上。n型掺杂剂没有特别限定，但通常使用P。n型非晶硅层32和p型非晶硅层34比n型晶体硅层的氢浓度14高。钝化层35、36以实质上本征的i型非晶硅或n型掺杂剂的浓度比n型非晶硅层32低的非晶硅作为主成分而构成。
太阳能单电池30包括形成于n型非晶硅层32上的透明导电层37(第1透明导电层)和集电极38(第1集电极)；以及形成于p型非晶硅层34上的透明导电层39(第2透明导电层)和集电极40(第2集电极)。透明导电层37、39在与绝缘层33对应的位置相互分离。集电极38、40分别形成于透明导电层37、39上。集电极37、39例如也可以由镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)等金属构成，为Ni层和Cu层的层叠结构，为了提高耐腐蚀性，也可以在最表面具有锡(Sn)层。
太阳能单电池30与太阳能单电池10同样，能够通过将使用湿法工艺形成的氧化膜用作n型掺杂剂的扩散源的上述的制造方法进行制造。即，太阳能单电池30的光电转换部能够通过上述的工序(1)～(5)进行制造。
符号说明
10 太阳能单电池
11 光电转换部
12、12z n 型晶体硅晶片
12a n+ 层
13 含低浓度P的氧化硅层
13z 含高浓度P的氧化硅层
14n 型晶体硅层
14z i 型硅层
15 钝化层
16p 型非晶硅层
20、22 透明导电层
21、23 集电极
S1 受光面
S2 背面
S3 侧面。

Claims (10)

1.一种太阳能单电池，其特征在于，包括：
n型晶体硅晶片，在晶片的整个表面及其附近具有n型掺杂剂的浓度比其它区域高的n+层；
氧化硅层，其形成于所述n型晶体硅晶片的受光面上；
n型晶体硅层，其形成于所述氧化硅层上；和
p型非晶硅层，其形成于所述n型晶体硅晶片的背面侧，
所述氧化硅层包含n型掺杂剂，
所述氧化硅层中的n型掺杂剂的浓度，比所述n+层和所述n型晶体硅层中的n型掺杂剂的浓度低。
2.如权利要求1所述的太阳能单电池，其特征在于：
还包括钝化层，其形成于所述n型晶体硅晶片与所述p型非晶硅层之间，
所述钝化层以实质上本征的非晶硅、或p型掺杂剂的浓度比所述p型非晶硅层低的非晶硅作为主成分而构成。
3.如权利要求1或2所述的太阳能单电池，其特征在于：
所述n型晶体硅层中的所述n型掺杂剂的浓度为1×1021atoms/cm3以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的太阳能单电池，其特征在于：
所述n+层中的所述n型掺杂剂的浓度为1×1020atoms/cm3以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的太阳能单电池，其特征在于：包括：
第1透明导电层，其形成于所述n型晶体硅层上；
第1集电极，其形成于所述第1透明导电层上；
第2透明导电层，其形成于所述p型非晶硅层上；和
第2集电极，其形成于所述第2透明导电层上。
6.如权利要求1～4中任一项所述的太阳能单电池，其特征在于：包括：
n型非晶硅层，其形成于所述n型晶体硅晶片的背面的第1区域上；
绝缘层，其形成于所述n型非晶硅层上的一部分；
所述p型非晶硅层，其形成于所述n型晶体硅晶片的背面的第2区域上、和所述绝缘层上；
第1透明导电层，其形成于所述n型非晶硅层上；
第1集电极，其形成于所述第1透明导电层上；
第2透明导电层，其形成于所述p型非晶硅层上；和
第2集电极，其形成于所述第2透明导电层上。
7.一种太阳能单电池的制造方法，其特征在于，包括：
第1工序，在包含n型掺杂剂的酸性的水溶液中浸渍n型晶体硅晶片，在该晶片的整个表面形成含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层；
第2工序，在所述含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层中的位于所述n型晶体硅晶片的一方的主面上的区域，形成以实质上本征的非晶硅、或实质上本征的多晶硅层作为主成分的i型硅层；
第3工序，对所述n型晶体硅晶片进行热处理，使所述n型掺杂剂从所述含高浓度n型掺杂剂的氧化硅层向所述n型晶体硅晶片和所述i型硅层扩散，在该晶片的整个表面及其附近形成所述n型掺杂剂的浓度比其它区域高的n+层，并且使所述i型硅层结晶来形成n型晶体硅层；
第4工序，将因第3工序而一部分所述n型掺杂剂脱离而形成的含低浓度n型掺杂剂的氧化硅层中的、没有被所述n型晶体硅层覆盖的露出部分除去；和
第5工序，在所述n型晶体硅晶片的另一方的主面侧形成p型非晶硅层。
8.如权利要求7所述的太阳能单电池的制造方法，其特征在于：
还包括在所述n型晶体硅晶片的另一方的主面上形成钝化层的工序，
所述p型非晶硅层形成于所述钝化层上，
所述钝化层以实质上本征的非晶硅、或p型掺杂剂的浓度比所述p型非晶硅层低的非晶硅作为主成分而构成。
9.如权利要求7或8所述的太阳能单电池的制造方法，其特征在于：
在所述使n型掺杂剂扩散的工序中，将所述n型晶体硅晶片在800℃～1000℃的温度下进行热处理。
10.如权利要求7～9中任一项所述的太阳能单电池的制造方法，其特征在于：
形成含有所述n型掺杂剂的氧化硅层的工序中的处理温度为10℃～90℃。
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