阅读说明：本技术 太阳能单电池和太阳能电池组件 (Solar cell and solar cell module ) 是由 藤田和范 松山谦太 于 2020-03-24 设计创作，主要内容包括：太阳能单电池(10)包括：具有第1主面(21)和第2主面(22)的第1导电型的半导体基片(20)；配置于第1主面的第1导电型的第1半导体层(30)；和配置于第2主面的第2导电型的第2半导体层(40),半导体基片(20)包含：第1导电型的第1杂质区域(23)；配置于第1杂质区域与第1半导体层之间的第1导电型的第2杂质区域(24)；和配置于第1杂质区域(23)与第2半导体层(40)之间的第1导电型的第3杂质区域(25),第2杂质区域(24)的第1导电型的杂质浓度比第3杂质区域(25)的第1导电型的杂质浓度高,第3杂质区域(25)的第1导电型的杂质浓度比第1杂质区域(23)的第1导电型的杂质浓度高。(A solar cell (10) is provided with: a semiconductor substrate (20) of a 1 st conductivity type having a 1 st main surface (21) and a 2 nd main surface (22); a 1 st semiconductor layer (30) of the 1 st conductivity type disposed on the 1 st main surface; and a 2 nd semiconductor layer (40) of the 2 nd conductivity type disposed on the 2 nd main surface, the semiconductor substrate (20) including: a 1 st impurity region (23) of the 1 st conductivity type; a 2 nd impurity region (24) of the 1 st conductivity type disposed between the 1 st impurity region and the 1 st semiconductor layer; and a 1 st conductivity type 3 rd impurity region 25 disposed between the 1 st impurity region 23 and the 2 nd semiconductor layer 40, wherein the 1 st conductivity type impurity concentration of the 2 nd impurity region 24 is higher than the 1 st conductivity type impurity concentration of the 3 rd impurity region 25, and the 1 st conductivity type impurity concentration of the 3 rd impurity region 25 is higher than the 1 st conductivity type impurity concentration of the 1 st impurity region 23.)

太阳能单电池和太阳能电池组件

技术领域

本发明涉及太阳能单电池和太阳能电池组件。

背景技术

太阳能电池将清洁且无穷无尽地供给的太阳光直接转换为电能，所以作为新的能源备受期待。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/194301号

发明内容

发明要解决的课题

具有要进一步提高太阳能电池的发电特性的期望。本发明的目的在于，提供具有提高了的发电特性的太阳能单电池和太阳能电池组件。

用于解决课题的方法

本发明的一个方式的太阳能单电池，包括：具有第1主面和背对上述第1主面的第2主面的第1导电型的半导体基片；配置在上述第1主面上的上述第1导电型的第1半导体层；和配置在上述第2主面上的、与上述第1导电型不同的第2导电型的第2半导体层，上述半导体基片包括：上述第1导电型的第1杂质区域；配置在上述第1杂质区域与上述第1半导体层之间的上述第1导电型的第2杂质区域；和配置在上述第1杂质区域与上述第2半导体层之间的上述第1导电型的第3杂质区域，上述第2杂质区域的上述第1导电型的杂质浓度，比上述第3杂质区域的上述第1导电型的杂质浓度高，上述第3杂质区域的上述第1导电型的杂质浓度，比上述第1杂质区域的上述第1导电型的杂质浓度高。

另外，本发明的一个方式的太阳能单电池，包括：具有受光面和背面的第1导电型的半导体基片；配置在上述背面的第1区域上的上述第1导电型的第1半导体层；和配置在上述背面的与上述第1区域不同的第2区域上的、与上述第1导电型不同的第2导电型的第2半导体层，上述半导体基片包括：第1导电型的第1杂质区域；配置在上述第1杂质区域与上述第1半导体层之间的上述第1导电型的第2杂质区域；和配置在上述第1杂质区域与上述第2半导体层之间的上述第1导电型的第3杂质区域，上述第2杂质区域的上述第1导电型的杂质浓度，比上述第3杂质区域的上述第1导电型的杂质浓度高，上述第3杂质区域的上述第1导电型的杂质浓度，比上述第1杂质区域的上述第1导电型的杂质浓度高。

另外，本发明的一个方式提供一种太阳能电池组件，包括用多个配线件将多个太阳能单电池电串联连接而成的太阳能电池串，其中，上述多个太阳能单电池各自为上述记载的太阳能单电池。

发明的效果

根据本发明，能够提供具有提高了的发电特性的太阳能单电池和太阳能电池组件。

附图说明

图1是表示实施方式1的太阳能单电池的结构的截面图。

图2是表示实施方式1的太阳能单电池的结构的受光面侧的俯视图。

图3是表示实施方式1的半导体基片的杂质浓度分布的图。

图4是表示实施方式2的太阳能单电池的结构的截面图。

图5是表示变形例1的半导体基片的杂质浓度分布的图。

图6是表示变形例2的半导体基片的杂质浓度分布的图。

图7是表示变形例3的半导体基片的杂质浓度分布的图。

图8是表示实施方式3的太阳能电池组件的结构的截面图。

图9是从受光面观察实施方式3的太阳能电池组件的俯视图。

图10是表示实施方式的太阳能单电池的制造方法的图。

具体实施方式

以下，使用附图详细地说明本发明的实施方式的太阳能单电池和太阳能电池组件。以下说明的实施方式均表示本发明优选的一个具体例。因此，以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置、连接方式和工序等为一例，不是限定本发明的意思。因此，以下的实施方式中的构成要素中，将表示本发明的最上位概念的独立权利要求中未记载的构成要素作为任意的构成要素进行说明。

各图为示意图，未必严格地图示。另外，在各图中，对相同的构成部件标注相同符号。

在本说明书中，太阳能单电池的“正面”是指与其相反侧的面即“背面”相比光能够更多地向内部入射的面(50％～100％的光从正面入射到内部)，也包含光从“背面”侧完全进入不到内部的情况。另外，太阳能电池组件的“正面”是指太阳能单电池的“正面”侧的光能够入射的面，太阳能电池组件的“背面”是指其相反侧的面。另外，“在第1部件上设置第2部件”等记载只要没有特别限定，就不仅仅是指第1和第2部件直接接触地设置的情况。即，该记载包含在第1和第2部件之间存在其它部件的情况。另外，就“大致＊＊”的记载而言，如果举出“大致相同”进行说明，则不仅包含完全相同，而且是还包括认为实质上相同的情况的意思。

(实施方式1)

[1.1实施方式1的太阳能单电池的结构]

参照图1～图3说明实施方式1的太阳能单电池10的概略结构。图1是表示实施方式1的太阳能单电池10的结构的截面图。图2是表示实施方式1的太阳能单电池10的结构的受光面侧的俯视图。图3是表示实施方式1的半导体基片20的杂质浓度分布的图。图1是沿着图2的A-A’线的截面图。

太阳能单电池10具有相互背向的受光面和背面。太阳能单电池10的受光面是指太阳光主要入射的面，背面是指与受光面背向的面。

太阳能单电池10包括半导体基片20。半导体基片20具有相互背向的第1主面21和第2主面22。本实施方式中，对第1主面21为受光面侧的面，第2主面22为背面侧的面的情况的例子进行说明。半导体基片20通过接收光而生成载流子。在此，载流子是通过使半导体基片20吸收光而生成的电子和空穴。半导体基片20具有n型或者p型的第1导电型。为了提高入射光的利用效率，半导体基片20的第1主面21优选具有具有多个凹凸的纹理结构。另一方面，半导体基片20的第2主面22也可以具有具有多个凹凸的纹理结构，也可以是不具有纹理结构的平坦面。纹理结构的高度例如为1～20μm，优选为2～8μm。

作为半导体基片20，例如，能够使用单晶硅基片或多晶硅基片等晶体硅基片。另外，作为半导体基片20，也能够使用晶体硅基片以外。例如，能够使用以锗(Ge)半导体基片、碳化硅(SiC)和硅锗(SiGe)为代表的IVB族-IVB族化合物半导体基片，或以砒化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)和磷化铟(InP)为代表的IIIB族-VB族化合物半导体基片等的普通的半导体基片。

本实施方式中，对使用单晶硅基片作为半导体基片20，第1导电型为n型，且与第1导电型不同的第2导电型为p型的情况的例子进行说明。半导体基片20的厚度例如为30μm～300μm，优选为50μm～150μm。另外，半导体基片20中，作为第1导电型的杂质，例如添加磷(P)、砷(As)或锑(Sb)等掺杂剂。

半导体基片20的纹理结构是例如二维地排列将相当于半导体基片20的特定的面方位的面设为斜面的四棱锥的凹凸结构。通过对半导体基片20的第1主面21和第2主面22设置纹理结构，能够使入射于太阳能单电池10的光复杂地反射、衍射，提高入射的光的利用效率。

太阳能单电池10在半导体基片20的第1主面21上具有与半导体基片20相同的导电型的第1导电型的第1半导体层30。另外，太阳能单电池10在半导体基片20的第2主面22上具有与半导体基片20不同的导电型的第2导电型的第2半导体层40。第1半导体层30通过表面场效应，能够抑制半导体基片20的第1主面21及其附近的载流子复合。第2半导体层40能够与半导体基片20形成pn结，通过载流子分离生成电动势。

半导体基片20具有第1导电型的第1杂质区域23。第1杂质区域23的第1导电型的杂质浓度例如为5×10¹³cm^-3～1×10¹⁷cm^-3，优选为5×10¹⁴cm^-3～2×10¹⁶cm^-3程度。

另外，半导体基片20在第1杂质区域23与第1半导体层30之间具有第1导电型的第2杂质区域24。第2杂质区域24的厚度例如为1nm～1μm，优选为10nm～100nm，进一步优选为20nm～80nm。第2杂质区域24的第1导电型的杂质浓度例如为1×10¹⁷cm^-3～1×10²⁰cm^-3，优选为5×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3。

另外，半导体基片20在第1杂质区域23与第2半导体层40之间具有第1导电型的第3杂质区域25。第3杂质区域25的厚度例如为1nm～1μm，优选为10nm～100nm，进一步优选为20nm～80nm。第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度例如为1×10¹⁷cm^-3～1×10²⁰cm^-3，优选为5×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3。

在此，第2杂质区域24和第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度，比第1杂质区域23的第1导电型的杂质浓度高。第2杂质区域24的第1导电型的杂质浓度，比第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度高。

已知当在第1导电型的半导体基片20的第1主面21上设置第1导电型的第1半导体层30时，通过表面场效应，能够抑制半导体基片20与第1半导体层30之间的接合界面及其附近的载流子复合。但是，根据该方法不同，要求不仅能够完全抑制载流子复合，还进一步抑制载流子复合。本发明中，通过在半导体基片20的第1主面21侧设置第2杂质区域24，能够增大表面场效应，进一步抑制半导体基片20与第1半导体层30的接合界面及其附近的载流子复合，提高发电特性。

另一方面，在半导体基片20的第2主面22侧存在由于制造过程等中混入的第2导电型的杂质的硼(B)等，半导体基片20的第2主面22附近的导电性降低的课题。即，有时在原本添加于半导体基片20的第1导电型的杂质的磷(P)等中混入作为第2导电型的杂质的硼(B)等，使半导体基片20的第2主面22附近的电阻性显著增大，而使发电特性降低。此外，作为成为这样降低发电特性的原因的制造过程中混入的杂质，不仅存在第2导电型的杂质，还存在氢、氧、氮和氟等。本发明中，通过在半导体基片20的第2主面22侧设置第3杂质区域25，能够抑制这种在半导体基片20的第2主面附近产生的导电性的降低，提高发电特性。

还具有独立地获得在第1导电型的半导体基片20的第1主面21上设置第1导电型的第1半导体层30带来的载流子复合的抑制效果和在第2主面22侧设置第3杂质区域25带来的在第2主面附近产生的导电性的降低抑制效果的效果。但是，通过在第1主面21侧和第2主面22侧均分别设置适合条件的杂质区域，能够获得不限制第1主面21侧的表面复合抑制效果地改善第2主面22侧的导电性的协同效应，能够提高比分别单独得到的效果之和更好的发电特性。

关于第1导电型的半导体基片20的第1主面21侧的第2杂质区域24和第2主面22侧的第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度分布，本发明不使用相同的杂质浓度分布，而使用特征上不同的杂质浓度分布，由此，形成适合的发电特性的提高。

本实施方式中，对半导体基片20具有图3所示的第1导电型的杂质浓度分布的情况的例子进行说明。半导体基片20的第1导电型的杂质浓度分布沿着半导体基片20的厚度方向(与第1主面21和第2主面22垂直的方向)，从半导体基片20的第1主面21侧向第2主面22侧，依次具有第2杂质区域24、第1杂质区域23和第3杂质区域25。

第1杂质区域23的第1导电型的杂质浓度例如为5×10¹³cm^-3～1×10¹⁷cm^-3，优选为5×10¹⁴cm^-3～2×10¹⁶cm^-3。

第2杂质区域24的扩散宽度λ₂例如为10nm～100nm，优选为20nm～80nm。第2杂质区域24的峰值浓度P₂例如为2×10¹⁸cm^-3～4×10¹⁹cm^-3，优选为3×10¹⁸cm^-3～3×10¹⁹cm^-3。第2杂质区域的剂量D₂例如为1×10¹³cm^-2～2×10¹⁴cm^-2，优选为3×10¹³cm^-2～1×10¹⁴cm^-2。

第3杂质区域25的扩散宽度λ₃例如为10～100nm，优选为20nm～80nm。第3杂质区域25的峰值浓度P₃例如为1×10¹⁸～2×10¹⁹cm^-3，优选为2×10¹⁸cm^-3～1.5×10¹⁹cm^-3。第3杂质区域25的剂量D₃例如为5×10¹²cm^-2～1×10¹⁴cm^-2，优选为1×10¹³cm^-2～5×10¹³cm^-2。

本实施方式中，第2杂质区域24的峰值浓度P₂比第3杂质区域25的峰值浓度P₃高。第2杂质区域24的剂量D₂比第3杂质区域25的剂量D₃高。另外，第2杂质区域24的峰值浓度P₂优选为第3杂质区域25的峰值浓度P₃的例如2倍以上。第2杂质区域24的剂量D₂优选比第3杂质区域25的剂量D₃大例如一个数量级以上。另外，第2杂质区域24的扩散宽度λ₂与第3杂质区域25的扩散宽度λ₃也可以大致相同。

在此，第2杂质区域24的扩散宽度λ₂是沿着半导体基片20的厚度方向，从半导体基片20的第1主面21至第2杂质区域24的第1导电型的杂质浓度从第2杂质区域24的峰值浓度P₂降低到1/2的距离。另外，在峰值浓度P₂存在于比第1主面21靠半导体基片20内的情况下，第2杂质区域24的扩散宽度λ₂是沿着半导体基片20的厚度方向，从半导体基片20的第1主面21起，通过第2杂质区域24的第1导电型的峰值浓度P₂的位置，至第2杂质区域24的第1导电型的杂质浓度降低到第2杂质区域24的峰值浓度P₂的1/2的距离。

另外，第3杂质区域25的扩散宽度λ₃是沿着半导体基片20的厚度方向，从半导体基片20的第2主面22到第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度从第3杂质区域25的峰值浓度P₃降低至1/2的距离。另外，在峰值浓度P₃存在于比第2主面22靠半导体基片20内的情况下，第3杂质区域25的扩散宽度λ₃是沿着半导体基片20的厚度方向，从半导体基片20的第2主面22起，通过第3杂质区域25的第1导电型的峰值浓度P₃的位置，至第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度降低到第3杂质区域25的峰值浓度P₃的1/2的距离。

另外，第2杂质区域24的剂量D₂是沿着半导体基片20的厚度方向，从第1主面21至第2杂质区域24的扩散宽度λ₂的距离的、俯视第1主面21时的每单位面积的第1导电型的杂质的总量。第3杂质区域25的剂量D₃是沿着半导体基片20的厚度方向，从第2主面22到第3杂质区域25的扩散宽度λ₃的距离的、俯视第2主面22时的每单位面积的第1导电型的杂质的总量。

本实施方式中，如图1所示，在半导体基片20的第1主面21的整个区域或大致整个区域上设置有与半导体基片20相同的第1导电型的第1半导体层30。第1半导体层30具有抑制与半导体基片20的接合界面或其附近的载流子的复合的功能。本实施方式中，作为第1半导体层30，使用非晶硅层30a。另外，非晶硅层30a具有从半导体基片20的第1主面21按顺序层叠了本征非晶硅层30i和第1导电型的第1导电型非晶硅层30n的层叠结构。本征非晶硅层30i设置于半导体基片20的第1主面21上。第1导电型非晶硅层30n设置于本征非晶硅层30i上。在本实施方式2中，半导体基片20与第1半导体层30的接合构成异质结。

此外，本说明书中的“大致”是指，在用数值表示的情况下，相对于比较对象为±10％的差异的范围。

另外，本说明书的“本征”是指，不限于不包含导电型杂质的完全本征的半导体，包含有意地不混入导电型杂质的半导体或制造过程等中混入的导电型杂质存在的半导体。另外，在有意或者无意地添加微量的导电型杂质的情况下，也包括以其浓度例如为5×10¹⁸cm^-3以下的方式形成的半导体。另外，本说明书的“非晶”也可以以包含非晶部分和结晶部分两者的方式构成。

第1导电型非晶硅层30n含有与半导体基片20相同的第1导电型的杂质。在第1导电型非晶硅层30n中添加例如磷(P)、砷(As)或锑(Sb)等掺杂剂作为第1导电型的杂质。第1导电型非晶硅层30n的第1导电型的杂质浓度例如为5×10¹⁹cm^-3以上，优选为5×10²⁰cm^-3以上且5×10²¹cm^-3以下。

第1半导体层30的厚度优选增厚成能够充分抑制半导体基片20的第1主面21的载流子的复合的程度，另一方面，减薄至尽可能低地抑制第1半导体层30的入射光的吸收的程度。第1半导体层30的厚度例如为2nm～75nm。更具体而言，本征非晶硅层30i的厚度例如为1nm～25nm，优选为2nm～5nm。另外，第1导电型非晶硅层30n的厚度例如为1nm～50nm，优选为2nm～10nm。

本实施方式中，如图1所示，在半导体基片20的第2主面22的整个区域或大致整个区域上设置有与半导体基片20不同的第2导电型的第2半导体层40。第2半导体层40具有抑制与半导体基片20的接合界面上的载流子的复合的功能和与半导体基片形成pn结来分离载流子的功能。在本实施方式中，使用非晶硅层40a作为第2半导体层40。另外，非晶硅层40a具有从半导体基片20的第2主面22依次层叠了本征非晶硅层40i和第2导电型的第2导电型非晶硅层40p的层叠结构。本征非晶硅层40i设置于半导体基片20的第2主面22上。第2导电型非晶硅层40p设置于本征非晶硅层40i上。在本实施方式中，半导体基片20与第2半导体层40的接合构成异质结。

第2导电型非晶硅层40p含有与半导体基片20不同的第2导电型的杂质。第2导电型非晶硅层40p中，作为第2导电型的杂质，例如添加硼(B)等掺杂剂。第2导电型非晶硅层40p的第2导电型的杂质浓度例如为1×10¹⁹cm^-3以上，优选为5×10²⁰cm^-3以上且5×10²¹cm^-3以下。

第2半导体层40的厚度优选增厚成能够充分抑制半导体基片20的第2主面22的光载流子的复合的程度。第2半导体层40的厚度例如为2nm～75nm。另外，具体而言，本征非晶硅层40i的厚度例如为1nm～25nm，优选为2nm～5nm。另外，第2导电型非晶硅层40p的厚度例如为1nm～50nm，优选为2nm～10nm。

此外，为了提高抑制光载流子的复合的效果，本征非晶硅层(30i、40i)、第1导电型非晶硅层30n和第2导电型非晶硅层40p各自优选含有氢(H)。另外，本征非晶硅层(30i、40i)、第1导电型非晶硅层30n和第2导电型非晶硅层40p各自除了含有氢(H)之外，也可以含有氧(O)、碳(C)或锗(Ge)。另外，也可以在半导体基片20与非晶硅层(30a、40a)之间具有氧化物硅层。

此外，第1半导体层30和第2半导体层40不仅限定于上述结构。第1半导体层30和第2半导体层40分别包含单晶硅、多晶硅和微晶硅的至少一者，也可以为具有导电型的半导体层。另外，也可以为从半导体基片20的第1主面21或第2主面22依次层叠了该半导体层、含有氧(O)和氮(N)的至少一者的硅化合物、或含有氧(O)和氮(N)的至少一者的铝化合物等绝缘层的结构。在采用该层叠结构的情况下，绝缘层的膜厚优选为流通隧道电流的程度，例如为0.5nm～10nm。

如图1所示，太阳能单电池10具有第1电极50和第2电极60。第1电极50与第2电极60相互分开，且电分离。第1电极50设置于第1半导体层30上，并与第1半导体层30电连接。另一方面，第2电极60设置于第2半导体层40上，并与第2半导体层40电连接。本实施方式中，对第1电极50为n侧电极，第2电极60为p侧电极的情况的例子进行说明。n侧电极收集半导体基片20中生成的电子，p侧电极收集半导体基片20中生成的空穴。

本实施方式中，第1电极50具有将第1透明导电膜50t、不透明的第1金属电极50m从第1半导体层30上按照该顺序层叠的结构。第1透明导电膜50t设置于第1半导体层30上。设置于第1透明导电膜50t上。如图2所示，第1金属电极50m利用第1主栅线电极51m和多个第1副栅线电极52m构成。另一方面，第2电极60具有将第2透明导电膜60t和不透明的第2金属电极60m从第2半导体层40上按照该顺序层叠的结构。第2透明导电膜60t设置于第2半导体层40上。第2金属电极60m设置于第2透明导电膜60t上。第2金属电极60m由第2主栅线电极61m(未图示)和多个第2副栅线电极62m(未图示)构成。

如图1所示，第1透明导电膜50t设置于第1半导体层30的整个区域或大致整个区域上。另外，第2透明导电膜60t设置于第2半导体层40的整个区域或大致整个区域上。此外，第1电极50和第2电极60也可以分别不具有第1透明导电膜50t和第2透明导电膜60t，第1金属电极50m和第2金属电极60m分别与第1半导体层30和第2半导体层40直接连接。

第1透明导电膜50t和第2透明导电膜60t包含至少一种例如氧化铟(In₂O₃)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO₂)或氧化钛(TiO₂)等金属氧化物。另外，也可以向这些金属氧化物中添加锡(Sn)、锌(Zn)、钨(W)、锑(Sb)、钛(Ti)、铈(Ce)或镓(Ga)等元素。透明电极膜(50t、60t)的厚度例如为30～200μm，优选为40～90μm。

如图2所示，第1主栅线电极51m与多个第1副栅线电极52m电连接，并与多个第1副栅线电极52m交叉地配置。另一方面，第2主栅线电极61m与多个第2副栅线电极62m电连接，并与多个第2副栅线电极62m交叉地配置。第1主栅线电极51m和第2主栅线电极61m例如为多条线状电极。多个第1副栅线电极52m和多个第2副栅线电极62m为例如相互排列且平行地配置的多条细线状电极。此外，第1金属电极50m和第2金属电极60m也可以分别不具有第1主栅线电极51m和第2主栅线电极61m。第1主栅线电极51m、第2主栅线电极61m、第1副栅线电极52m和第2副栅线电极62m的厚度例如为10μm～50μm。第1主栅线电极51m和第2主栅线电极61m的宽度例如为100μm～2mm，第1副栅线电极52m和第2副栅线电极62m的宽度例如为20μm～300μm。

第1金属电极50m和第2金属电极60m各自由例如银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、锡(Sn)或铬(Cr)等金属或包含这些金属的至少一种的合金构成。第1金属电极50m和第2金属电极60m分别可以由单层构成，也可以由多层构成。

在俯视太阳能单电池10的情况下，优选第1金属电极50m的面积比第2金属电极60m的面积小。另外，优选第1副栅线电极52m的个数比第2副栅线电极62m的个数少。另外，第2金属电极60m也可以代替具有第2副栅线电极62m，而具有覆盖第2半导体层40或第2透明导电膜60t的整个区域或大致整个区域的金属膜。

如以上，本发明一个方式的太阳能单电池10包括：半导体基片20，其具有具有第1主面21和第2主面22的第1导电型；第1导电型的第1半导体层30，其配置于第1主面21上；和第2导电型的第2半导体层40，其配置于第2主面22上，半导体基片20包含：第1导电型的第1杂质区域23；配置于第1杂质区域23与第1半导体层30之间的第1导电型的第2杂质区域24；和配置于第1杂质区域23与第2半导体层40之间的第1导电型的第3杂质区域25，第2杂质区域24的第1导电型的杂质浓度比第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度高，第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度比第1杂质区域23的第1导电型的杂质浓度高。

[1.2太阳能单电池的制造方法]

对实施方式1的太阳能单电池10的制造方法进行说明。

本实施方式中，首先，作为半导体基片20，准备第1导电型的晶体硅基片。半导体基片20的第1导电型的杂质浓度例如为5×10¹³cm^-3～1×10¹⁷cm^-3，优选为5×10¹⁴cm^-3～2×10¹⁶cm^-3。另外，晶体硅基片的第1主面和第2主面为(100)面。

接着，对半导体基片20进行各向异性蚀刻。由此，在半导体基片20的第1主面21和第2主面22上形成二维状地排列以(111)面为斜面的四棱锥的凹凸结构。

具体而言，首先，将半导体基片20浸渍于各向异性蚀刻液。各向异性蚀刻液例如为包含氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、和氢氧化四甲铵(TMAH)的至少一者的碱性水溶液。接着，将半导体基片20浸渍于规定的各向同性蚀刻液。由此，纹理结构的顶点和谷部加工成圆角形状。规定的蚀刻液例如为氢氟酸(HF)和硝酸(HNO₃)的混合溶液、或氢氟酸(HF)和硝酸(HNO₃)和醋酸(CH₃COOH)的混合溶液。通过将纹理结构的顶点和谷部加工成圆角形状，能够抑制太阳能单电池10的接触破裂。

接着，在半导体基片20的第1主面21侧形成第2杂质区域24，在第2主面22侧形成第3杂质区域25。作为第2杂质区域24和第3杂质区域25的第1导电型的杂质，能够使用磷(P)、砷(As)或Sb(锑)等。第2杂质区域24和第3杂质区域25能够通过例如热扩散法、等离子体掺杂法、外延生长法或离子注入法等形成。

作为第2杂质区域24和第3杂质区域25的形成法，在使用热扩散法的情况下，特别是使用POCl₃气体时，在半导体基片20的第1主面21侧和第2主面22侧抑制了缺陷的产生的状态下，能够适当添加第1导电型的杂质的磷(P)。另外，也能够代替POCl₃气体，将湿式工艺中形成于半导体基片20的第1主面21和第2主面22上的含有第1导电型的杂质的磷(P)的氧化膜用作第1导电型的杂质的磷(P)掺杂剂的扩散源。

另外，作为第2杂质区域24和第3杂质区域25的形成法，在使用等离子体掺杂法的情况下，能够使用利用氢(H₂)稀释了膦(PH₃)的原料气体，通过等离子体CVD法等的化学气相沉积法形成第1半导体层30和第2半导体层40的制造方法中，能够实现制造成本的降低。

另外，作为第2杂质区域24和第3杂质区域25的形成法，在使用外延生长法的情况下，与例如使用热扩散法的情况相比，使第2杂质区域24和第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度在半导体基片20与第1半导体层30和第2半导体层40的界面急剧地上升，能够使第1导电型的杂质浓度在第2杂质区域24整体和第3杂质区域25整体容易地均匀化。

另外，作为第2杂质区域24和第3杂质区域25的形成法，在使用离子注入法的情况下，为了降低因离子注入产生的缺陷并且将注入的离子在电上活性化，而使用高温退火等。

另外，作为第2杂质区域24和第3杂质区域25的形成法，在使用了热扩散法、等离子体掺杂法的情况下，第1导电型的杂质浓度在半导体基片20的第1主面21和第2主面22最高，形成越远离第1主面和第2主面，第1导电型的杂质浓度逐渐越低的浓度梯度。

另外，作为第2杂质区域24和第3杂质区域25的形成法，在使用了离子注入法的情况下，也可形成与热扩散法、等离子体掺杂法同样的浓度分布，但通过注入能量和高温退火条件的设定，也能够降低最表面的杂质浓度，能够抑制高浓度杂质引起的表面复合速度的降低。

本实施方式中，仅在半导体基片20的第2主面22形成阻隔膜之后，通过使用了POCl₃气体的热扩散法，在半导体基片的第1主面21侧和第2主面22侧进行磷(P)扩散。利用设置于第2主面22的阻隔膜，与半导体基片20的第1主面21侧相比，能够抑制磷(P)向第2主面22侧的扩散。其结果，能够得到具有图3所示的杂质浓度分布的半导体基片20。此外，热扩散之后，为了阻隔膜的除去和半导体基片20的表面清洁化，优选浸渍于酸类清洗液。

作为阻隔膜，能够使用例如氧化硅膜、氮化硅膜、碳化硅膜、或非晶硅膜。另外，也可以在阻隔膜上形成具有第1导电型的杂质的杂质膜之后，使杂质膜具有的第1导电型的杂质从杂质膜通过阻隔膜向半导体基片20热扩散。

接着，在半导体基片20的第1主面21和第2主面22上形成非晶硅层(30、40)。非晶硅层(30、40)能够通过例如等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition)法等的CVD法等形成。本征非晶硅层30i能够使用用氢(H₂)稀释了硅烷(SiH₄)的原料气体形成。第1导电型非晶硅层30n能够使用在硅烷(SiH₄)中加入磷化氢(PH₃)并用氢(H₂)稀释了的原料气体形成。第2导电型非晶硅层40p能够使用在硅烷(SiH₄)中加入乙硼烷(B₂H₆)并用氢(H₂)稀释了的原料气体形成。

接着，在第1半导体层30和第2半导体层40上形成透明导电膜(50t、60t)。透明导电膜(50t、60t)能够通过例如溅射法、真空蒸镀法或CVD法等形成。

接着，在透明导电膜(50t、60t)上形成第1金属电极50m和第2金属电极60m。第1金属电极50m和第2金属电极60m例如能够使用Ag膏等导电性膏通过丝网印刷法形成。在通过丝网印刷法配置了导电性膏后，能够通过干燥或烧结固化而形成。另外，还能够通过电解镀法或真空蒸镀法等形成。

本发明一个方式的太阳能单电池的制造方法包含：准备半导体基片20的工序；在半导体基片20的一主面上形成阻隔膜的工序；在阻隔膜上形成具有第1导电型的杂质的杂质膜的工序；和将第1导电型的杂质从杂质膜通过阻隔膜向半导体基片20热扩散的工序。

此外，本发明的太阳能单电池的制造方法不仅能够用于实施方式1的太阳能单电池10的制造，还能够普遍用于在半导体基片的一主面侧具有第1导电型的杂质区域的太阳能单电池的制造。

另外，本发明的太阳能单电池的制造方法在半导体基片的一主面侧形成第1导电型的杂质区域时，要将杂质区域的第1导电型的杂质浓度抑制成低浓度的情况下是有效果的。例如，在使用单晶硅基片作为半导体基片的情况、要形成具有1×10¹⁸cm^-3以下的杂质浓度的第1导电型的杂质区域的情况下是有效果的。

(实施方式2)

[2.1实施方式2的太阳能单电池的结构]

图4是表示实施方式2的太阳能单电池10A的截面图。以下，对与实施方式1同样的构成要素使用相同的符号并省略重复的说明。如图4所示，本实施方式的太阳能单电池10A在仅在半导体基片20的第2主面22侧具有第1电极50和第2电极60这一点上，与在半导体基片20的第1主面21和第2主面22各自具有第1电极50和第2电极60的实施方式1的太阳能单电池10不同。

太阳能单电池10A具有第1导电型的半导体基片20。太阳能单电池10A在半导体基片20的第1主面21上具有保护膜70。保护膜70例如以氧化硅、氮化硅和氮氧化硅和氧氮化硅等绝缘物为主成分构成。

太阳能单电池10A在半导体基片20的第2主面22上的第1区域71具有第1导电型的第1半导体层30。另外，太阳能单电池10A在半导体基片20的第2主面22上的与第1区域71不同的第2区域72具有第2导电型的第2半导体层40。

半导体基片20具有第1导电型的第1杂质区域23。另外，半导体基片20在第1杂质区域23与第1半导体层30之间具有第1导电型的第2杂质区域24。另外，半导体基片20在第1杂质区域23与第2半导体层40之间具有第1导电型的第3杂质区域25。第2杂质区域24和第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度，比第1杂质区域23的第1导电型的杂质浓度高。第2杂质区域24的第1导电型的杂质浓度，比第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度高。

太阳能单电池10A包括形成于第1半导体层30上的第1电极50和形成于第2半导体层40上的第2电极60。

如上所述，本发明一个方式的太阳能单电池10A包括：具有受光面和背面的第1导电型的半导体基片20；配置于背面的第1区域71上的第1导电型的第1半导体层30；和配置于背面的第2区域72上的第2导电型的第2半导体层40，半导体基片20包含：第1导电型的第1杂质区域23；配置于第1杂质区域23与第1半导体层30之间的第1导电型的第2杂质区域24；和配置于第1杂质区域23与第2半导体层40之间的第1导电型的第3杂质区域25，第2杂质区域24的第1导电型的杂质浓度比第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度高，第3杂质区域25的第1导电型的杂质浓度比第1杂质区域23的第1导电型的杂质浓度高。

(变形例1)

[3.1变形例1的太阳能单电池的结构]

本变形例中，对具有与实施方式1的太阳能单电池10同样的层叠结构的太阳能单电池中，半导体基片20具有图5所示的第1导电型的杂质浓度分布的情况的例子进行说明。即，半导体基片20的第1导电型的杂质浓度分布沿着半导体基片20的厚度方向，从半导体基片20的第1主面21侧向第2主面22侧依次具有第2杂质区域24、第1杂质区域23和第3杂质区域25。第1杂质区域23的第1导电型的杂质浓度例如为5×10¹³cm^-3～1×10¹⁷cm^-3，优选为5×10¹⁴cm^-3～2×10¹⁶cm^-3。

第2杂质区域24的扩散宽度λ₂例如为30nm～110nm，优选为40nm～90nm。第2杂质区域24的峰值浓度P₂例如为2×10¹⁸cm^-3～4×10¹⁹cm^-3，优选为3×10¹⁸cm^-3～3×10¹⁹cm^-3。第2杂质区域的剂量D₂例如为1×10¹³cm^-2～2×10¹⁴cm^-2，优选为3×10¹³cm^-2～1×10¹⁴cm^-2。

第3杂质区域25的扩散宽度λ₃例如为20nm～100nm，优选为20nm～80nm。第3杂质区域25的峰值浓度P₃例如为1×10¹⁸cm^-3～2×10¹⁹cm^-3，优选为2×10¹⁸cm^-3～1.5×10¹⁹cm^-3。第3杂质区域25的剂量D₃例如为5×10¹²cm^-2～1×10¹⁴cm^-2，优选为1×10¹³～5×10¹³cm^-2。

在此，第2杂质区域24的扩散宽度λ₂比第3杂质区域25的扩散宽度λ₃大。第2杂质区域24的剂量D₂比第3杂质区域25的剂量D₃高。另外，第2杂质区域24的峰值浓度P₂与第3杂质区域25的峰值浓度P₃也可以大致相同。

[3.2变形例1的太阳能单电池的制造方法]

本变形例中，在热扩散法中使作用于半导体基片20的第1主面21和第2主面22的热量变化，能够形成扩散宽度不同的杂质区域。

(变形例2)

[4.1变形例2的太阳能单电池的结构]

本变形例中，对具有与实施方式1的太阳能单电池10同样的层叠结构的太阳能单电池中，半导体基片20具有图6所示的第1导电型的杂质浓度分布的情况的例子进行说明。即，半导体基片20的第1导电型的杂质浓度分布沿着半导体基片20的厚度方向，从半导体基片20的第1主面21侧向第2主面22侧依次具有第2杂质区域24、第1杂质区域23和第3杂质区域25。

第1杂质区域23的第1导电型的杂质浓度例如为5×10¹³cm^-3～1×10¹⁷cm^-3，优选为5×10¹⁴cm^-3～5×10¹⁵cm^-3。

第2杂质区域24的扩散宽度λ₂例如为1nm～50nm，优选为1nm～10nm。第2杂质区域24的峰值浓度P₂例如为4×10¹⁸cm^-3～8×10¹⁹cm^-3，优选为5×10¹⁸cm^-3～6×10¹⁹cm^-3。第2杂质区域的剂量D₂例如为2×10¹³cm^-2～4×10¹⁴cm^-2，优选为6×10¹³cm^-2～2×10¹⁴cm^-2。

第3杂质区域25的扩散宽度λ₃例如为20nm～100nm，优选为20nm～80nm。第3杂质区域25的峰值浓度P₃例如为1×10¹⁸cm^-3～2×10¹⁹cm^-3，优选为2×10¹⁸cm^-3～1.5×10¹⁹cm^-3。第3杂质区域25的剂量D₃例如为5×10¹²cm^-2～1×10¹⁴cm^-2，优选为1×10¹³cm^-2～5×10¹³cm^-2。

在此，第2杂质区域24的扩散宽度λ₂比第3杂质区域25的扩散宽度λ₃小，第2杂质区域24的峰值浓度P₂比第3杂质区域25的峰值浓度P₃高。第2杂质区域24的剂量D₂比第3杂质区域25的剂量D₃高。另外，优选第2杂质区域24的峰值浓度P₂比第3杂质区域25的峰值浓度P₃大例如1位以上。优选第2杂质区域24的扩散宽度λ₂相对于第3杂质区域25的扩散宽度λ₃为例如一半以下。

[4.2变形例2的太阳能单电池的制造方法]

本变形例中，仅在半导体基片20的第2主面22侧，通过热扩散法形成第3杂质区域之后，在半导体基片20的第1主面21侧通过等离子体掺杂法形成第2杂质区域。

(变形例3)

[5.1变形例3的太阳能单电池的结构]

本变形例中，对具有与实施方式1的太阳能单电池10同样的层叠结构的太阳能单电池中，半导体基片20具有图7所示的第1导电型的杂质浓度分布的情况的例子进行说明。即，半导体基片20的第1导电型的杂质浓度分布沿着半导体基片20的厚度方向，从半导体基片20的第1主面21侧向第2主面22侧依次具有第2杂质区域24、第1杂质区域23和第3杂质区域25。

第1杂质区域23的第1导电型的杂质浓度例如为5×10¹³～1×10¹⁷cm^-3，优选为5×10¹⁴～2×10¹⁶cm^-3程度。第2杂质区域24具有组合了第2高杂质浓度分布24h和第2低杂质浓度分布24l的杂质浓度分布。

第2高杂质浓度分布24h的扩散宽度λ_2h例如为1nm～50nm，优选为1nm～10nm程度。第2高杂质浓度分布24h的峰值浓度P_2h例如为4×10¹⁸cm^-3～8×10¹⁹cm^-3，优选为5×10¹⁸cm^-3～6×10¹⁹cm^-3。第2高杂质区域24h的剂量D_2h例如为2×10¹³cm^-2～4×10¹⁴cm^-2，优选为6×10¹³cm^-2～2×10¹⁴cm^-2。第2低杂质浓度分布24l的扩散宽度λ_2l例如为10nm～100nm，优选为20nm～80nm。第2低杂质浓度分布24l的峰值浓度P_2l例如为2×10¹⁸cm^-3～4×10¹⁹cm^-3，优选为3×10¹⁸cm^-3～3×10¹⁹cm^-3。第2低杂质浓度分布24l的剂量D_2l例如为1×10¹³cm^-2～2×10¹⁴cm^-2，优选为3×10¹³cm^-2～1×10¹⁴cm^-2。

第3杂质区域25的扩散宽度λ₃例如为10nm～60nm，优选为20～50nm。第3杂质区域25的峰值浓度P₃例如为1×10¹⁸cm^-3～2×10¹⁹cm^-3，优选为2×10¹⁸cm^-3～1.5×10¹⁹cm^-3。第3杂质区域25的剂量D₃例如为5×10¹²cm^-2～1×10¹⁴cm^-2，优选为1×10¹³cm^-2～5×10¹³cm^-2。

在此，第2杂质区域24的第2高杂质浓度分布24h的扩散宽度λ_2h比第3杂质区域25的扩散宽度λ₃小，第2高杂质浓度分布24h的峰值P_2h比第3杂质区域25的峰值P₃大。第2杂质区域24的剂量D₂＝D_2h+D_2l比第3杂质区域25的剂量D₃高。

[5.2变形例3的太阳能单电池的制造方法]

本变形例的太阳能单电池能够通过如下形成：在半导体基片20的第1主面和第2主面22侧两者，通过热扩散法扩散了作为第1导电型的杂质的磷(P)等之后，在半导体基片20的第1主面21侧通过等离子体掺杂法进一步扩散作为第1导电型的杂质的磷(P)等。

(实施方式3)

[6.1实施方式3的太阳能电池组件的结构]

参照图8和图9说明实施方式3的太阳能电池组件11的概略结构。图8是表示实施方式3的太阳能电池组件11的结构的截面图。图9是从受光面观察实施方式3的太阳能电池组件11的俯视图。

如图8和图9所示，太阳能电池组件11具有依次层叠了受光面保护材料80、受光面密封材料81、太阳能电池串82、背面密封材料83和背面保护材料84的层叠结构。太阳能电池串82通过将多个太阳能单电池10利用多个配线件85电串联连接而形成。太阳能电池组件11在其周围具有框架86。

受光面保护材料80例如为玻璃。背面保护材料84例如为铝片或玻璃。受光面密封材料81和背面密封材料83例如为EVA。配线件85例如为铜制。框架86例如为铝制。

(变形例4)

[7.1太阳能单电池的其它的制造方法]

参照图10说明实施方式1的太阳能单电池10的其它的制造方法。

首先，准备半导体基片20。本实施方式中，如图10的(a)所示，作为半导体基片20，准备在第1主面21和第2主面22具有纹理结构(未图示)的第1导电型的晶体硅基片。

接着，在半导体基片20的第1主面21或第2主面22的至少任一者形成蓄积膜26。作为蓄积膜26，例如能够使用氧化硅膜、碳化硅膜、非晶硅膜、或氮化硅膜等。

本实施方式中，作为蓄积膜26，说明使用氧化硅膜的例子。蓄积膜26能够通过对半导体基片20进行温风干燥或臭氧气体等的干式氧化处理、或者使用了盐酸与过氧化氢水的混合液、氢氟酸与过氧化氢水的混合液或硫酸与过氧化氢水的混合液的湿式氧化处理等来形成。蓄积膜26的厚度例如为5nm～500nm，优选为10nm～200nm，进一步优选为20nm～100nm。另外，蓄积层26的第1导电型的杂质浓度例如未5×10¹⁸cm^-3以下。在通过化学液体氧化处理形成蓄积层26的情况下能够为0.5～5nm，优选为0.5～2nm厚。在通过热氧化处理或CVD成膜形成蓄积层26的情况下可以形成2～500nm，优选为3～100nm，更优选为5～50nm厚的蓄积层26。

本实施方式中，如图10的(b)所示，对半导体基片20进行使用了盐酸与过氧化氢水的混合液的湿式氧化处理，在半导体基片20的第1主面21和第2主面22形成氧化硅膜。

接着，使第1导电型的杂质进入蓄积膜26，形成具有第1导电型的杂质的蓄积膜27。具有第1导电型的杂质的蓄积膜27能够通过湿式处理、热扩散法、等离子体掺杂法或离子注入法等形成。

本实施方式中，如图10的(c)所示，相对于形成蓄积膜26的半导体基片20，使用磷酸或磷酸与硝酸的混合液进行湿式处理，使第1导电型的杂质进入蓄积膜26，形成具有第1导电型的杂质的蓄积膜27。蓄积膜27的第1导电型的杂质浓度例如为5×10¹⁸cm^-3以上，优选为5×10¹⁹cm^-3以上。

接着，对半导体基片20进行热处理。热处理中，使用热处理炉，以例如700℃以上且1100℃以下的温度进行10～60分钟。其结果，第1导电型的杂质从具有第1导电型的杂质的蓄积膜27向半导体基片20的第1主面21和第2主面22热扩散，如图10的(d)所示，能够在半导体基片20形成第1导电型的第2杂质区域24和第3杂质区域25。其中，在将第1主面21和第2主面22连接的晶片侧面也可以扩散掺杂剂。

接着，如图10的(e)所示，除去具有第1导电型的杂质的蓄积膜27。具有第1导电型的杂质的蓄积膜27能够通过例如使用了氢氟酸的湿式处理来除去。由此，能够在半导体基片20的第1主面21侧和第2主面22侧形成第1导电型的杂质区域。

本发明的太阳能单电池的制造方法的一个方式包含：准备半导体基片20的工序；在半导体基片20的一个主面上形成蓄积膜26的工序；在蓄积膜26蓄积第1导电型的杂质的工序；和使第1导电型的杂质从蓄积膜27向半导体基片20热扩散的工序。

本发明的太阳能单电池的制造方法不仅能够用于实施方式1的太阳能单电池10的制造，还能够普遍用于在半导体基片的一主面侧具有第1导电型的杂质区域的太阳能单电池的制造。

本发明的太阳能单电池的制造方法在半导体基片的一主面侧形成第1导电型的杂质区域时，要将杂质区域的第1导电型的杂质浓度抑制成低浓度的情况下是有效果的。例如，在使用单晶硅基片作为半导体基片的情况、要形成具有1×10¹⁸cm^-3以下的杂质浓度的第1导电型的杂质区域的情况下是有效果的。

(其它变形例等)

以上，基于实施方式和变形例对本发明的太阳能单电池和太阳能电池组件进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式和变形例。各实施方式和相对于变形例实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的方式、通过在不脱离本发明的趣旨的范围内任意组合各实施方式和变形例的构成要素和功能而实现的方式均包含于本发明。

此外，实施方式1～3和变形例1～3中，也可以半导体基片20的第1主面21为背面，第2主面22为受光面。另外，也可以第1导电型为p型，第2导电型为n型。另外，实施方式2的太阳能单电池10A中，也可以采用变形例1～3的第2杂质区域24和第3杂质区域25的杂质浓度分布。