[发明专利]涂布扩散剂组合物、涂布扩散剂组合物的制造方法、太阳能电池及太阳能电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使杂质在硅基板上扩散时使用的涂布扩散剂组合物及其制造方法。尤其涉及具有pn结且将光能转换为电能的太阳能电池及其制造方法。

背景技术

结晶硅系太阳能电池具有通过pn结而将光能转换为电能的功能。一般而言，结晶硅系太阳能电池的pn结由使硼在硅基板上作为杂质扩散的p型半导体、和使磷作为杂质扩散的n型半导体构成。作为pn结的形成方法，有使作为p型的杂质(例如硼)在作为n型半导体的硅中扩散的情况、使作为n型的杂质(例如磷)在作为p型半导体的硅中扩散的情况。

另外，也采用在使太阳能电池单元具有特性的情况下使磷扩散的方法。

作为杂质的扩散方法，公知有离子注入法、热扩散法等，热扩散法在成本方面特别优异。

热扩散法为在硅基板上形成含有杂质的扩散剂的膜，将其加热为高温使之扩散的方法，多数情况下扩散剂的膜通过涂布或CVD法(化学气相堆积法)形成。作为涂布的方法，可使用旋转涂布、喷雾涂布、印刷等多种方式。

在通过热扩散使磷在硅基板上扩散，形成pn结来制造太阳能电池的情况下，例如，可首先在p型硅基板上涂布含有磷的扩散涂布剂，将其在800～1100℃进行烧结使磷热扩散后，通过氢氟酸水溶液除去含有磷的扩散涂布剂，由此能够形成pn结。

另外，为了提高太阳能电池的光转换效率，有时也通过在pn接合层上形成防反射膜，来形成更容易吸收光的结构，该情况下作为防反射膜，大多使用氮化硅膜、氧化钛膜等。

PTG(Phospho Titanate Glass)膜由五氧化二磷和氧化钛构成。太阳能电池的制造工序中的PTG膜为兼具作为磷的扩散剂的效果和作为防反射膜的效果的膜，例如，通过对使用PTG液在硅基板上形成的涂膜进行加热处理，可同时进行n型扩散层的形成和防反射膜的形成。因此，具有形成PTG膜的工序的太阳能电池的制造方法为成本方面极优异的方法，在此之前被广泛地使用(例如，参照专利文献1～5)。

作为PTG膜的形成方法，有通过各种涂布法将含有钛的涂布扩散剂组合物(PTG液)涂布于硅基板上，将其以800～1100℃进行烧结而形成n型扩散层和防反射膜(PTG膜)的方法，除此之外，也可利用CVD法形成PTG膜。

作为PTG液的组成，例如在专利文献2中例示了由钛酸酯、羧酸、五氧化二磷及醇构成的组成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭59-115524号公报

专利文献2：日本特开平7-22634号公报

专利文献3：日本特开平8-85874号公报

专利文献4：日本特开2000-309869号公报

专利文献5：日本特开2010-109201号公报

发明内容

发明所要解决的课题

现有的PTG液具有由液体中所含的羟基引起钛酸酯的水解反应，使钛成分及磷成分分解及缩合的性质。而且，在进行水解反应时，在醇溶剂中作为不溶性的氢氧化钛，析出钛成分，作为涂布剂的性能显著劣化。

由于这种性质，PTG液具有如下缺点：在工业上大量地生产时，难以长期地稳定保管液体，必须每次少量而频繁地制造使用，因此，在成本方面不利。

用于解决课题的技术方案

本发明人等为解决所述课题进行了潜心研究，结果发现：通过在含有钛酸酯、磷化合物及有机溶剂的涂布扩散剂组合物(相当于PTG液)中配合水，能够抑制析出物(氢氧化钛)的产生，与现有的不含水的PTG液体相比，药液寿命变长，即使大量地生产PTG液体，也能够长期地稳定保存，成本低，至此完成了本发明。

另外，又同时发现：在混合了有机溶剂及磷化合物之后，进行添加水的工序，由此，能够获得更不易产生析出物(氢氧化钛)的PTG液。

用于解决课题的技术方案

即，本发明的涂布扩散剂组合物含有钛酸酯、磷化合物、水及有机溶剂。

在所述涂布扩散剂组合物中，所述磷化合物优选五氧化二磷和/或磷酸酯，所述有机溶剂优选醇。

另外，在所述涂布扩散剂组合物中，水的浓度优选5重量％以下，更优选0.05～1.5重量％。

再者，在所述涂布扩散剂组合物中，优选钛原子与磷原子的重量比例(钛/磷)为0.5～0.9。

本发明的涂布扩散剂组合物的制造方法为制造所述涂布扩散剂组合物的方法，其在配合了有机溶剂、磷化合物及水的溶液(A)中混合钛酸酯。