專利名稱：擴散劑組合物、雜質擴散層的形成方法、和太陽能電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及擴散劑組合物、雜質擴散層的形成方法、和太陽能電池。
背景技術：
通常在太陽能電池的制造中，在半導體基板中形成P型、N型的雜質擴散層的情況下，將含有P型、N型的雜質擴散成分的擴散劑涂覆在半導體基板表面，從涂覆的擴散劑中使雜質擴散成分在半導體基板中擴散，形成雜質擴散層。作為將擴散劑涂覆在半導體基板表面的方法，大多使用旋涂法，但也嘗試著采用絲網印刷法等其他方法。此外，與此相伴地，尋求可以適用于多種方法的擴散剤。例如在專 利文獻I中公開了在絲網印刷法中適用的硼擴散用涂覆液(擴散劑組合物)。〔在先技術文獻〕〔專利文獻〕〔專利文獻I〕日本特開2007-35719號公報
發明內容
〔發明所要解決的課題〕一般來講，太陽能電池中經常使用的半導體基板是硅基板，在該硅基板的表面形成有被稱為紋理(texture)的2 y m左右的微細凹凸。因此，如果在半導體基板的表面涂覆擴散劑組合物，則凸部上的擴散劑組合物流入凹部，存在凸部露出的可能性。或者，因擴散劑組合物流入凹部而使擴散劑組合物的層厚變得不均一，在擴散劑組合物經加熱而收縮時，存在產生裂紋、或擴散劑組合物的層從基板上浮而雜質擴散成分的擴散效率降低的可能性。因此，對擴散劑組合物要求其可以在半導體基板表面均一地涂覆、即高的涂膜形成性。此外，作為將擴散劑涂覆在半導體基板表面的其他方法，也嘗試著采用噴涂法。對為了在噴涂法中適用的擴散劑組合物除了對擴散劑組合物的基本要求、即高的涂膜形成性之外，還要求其不易引起噴霧嘴的堵塞、即高的噴出穩定性。本發明鑒于這種狀況而完成，其目的在于提供具有優異的涂膜形成性和噴出穩定性的、在噴涂法中可以適當地采用的擴散劑組合物、使用該擴散劑組合物的雜質擴散層的形成方法、和太陽能電池。〔解決問題的手段〕為了解決上述課題，本發明的某一方式是擴散劑組合物，該擴散劑組合物是在向半導體基板形成雜質擴散劑層時使用的擴散劑組合物，其特征在干，含有雜質擴散成分(A)、硅化合物(B)、和含有沸點為100°C以下的溶劑(Cl)、沸點為120 180°C的溶劑(C2)、和沸點為240 300°C的溶劑(C3)的溶劑(C)。根據該方式，可以得到具有優異的涂膜形成性和噴出穩定性、在噴涂法中可以適當地采用的擴散劑組合物。
本發明的其他方式是雜質擴散層的形成方法，該雜質擴散層的形成方法，其特征在于，包括經噴涂而印刷上述方式的擴散劑組合物形成預定圖案的雜質擴散劑層的圖案形成エ序、和使擴散劑組合物的雜質擴散成分(A)向半導體基板擴散的擴散エ序。根據該方式，可以以更高精度形成雜質擴散層。
本發明的另外的其他方式是太陽能電池，該太陽能電池，其特征在于，具備利用上述方式的雜質擴散層的形成方法形成了雜質擴散層的半導體基板。根據該方式，可以獲得可靠性更高的太陽能電池。〔發明效果〕根據本發明，可以提供具有優異的涂膜形成性和噴出穩定性、在噴涂法中可以適當地采用的擴散劑組合物、使用該擴散劑組合物的雜質擴散層的形成方法、和太陽能電池。
圖I的(A) 圖I的(D)是用于說明包括實施方式的雜質擴散層的形成方法的太陽能電池的制造方法的エ序截面圖。圖2的(A) 圖2的(D)是用于說明包括實施方式的雜質擴散層的形成方法的太陽能電池的制造方法的エ序截面圖。
具體實施例方式以下，將本發明與優選的實施方式一起進行說明。實施方式不是限定發明而是例示，在實施方式中描述的所有特征及其組合未必都是發明的核心內容。本實施方式的擴散劑組合物是在向半導體基板形成雜質擴散劑層時使用的擴散劑組合物，優選是在利用噴涂形成雜質擴散劑層時使用的擴散劑組合物。而且，本實施方式的擴散劑組合物含有雜質擴散成分(A)、硅化合物(B)、及含有沸點為100°C以下的溶劑(Cl)、沸點為120 180°C的溶劑(C2)、和沸點為240 300°C的溶劑(C3)的溶劑(C)。以下對本實施方式的擴散劑組合物的各成分進行詳細說明。<雜質擴散成分(A) >雜質擴散成分(A)通常是作為摻雜劑而在太陽能電池的制造中使用的化合物。雜質擴散成分(A)是含有III族(13族)元素的化合物的P型雜質擴散成分、或含有V族(15族)元素的化合物的N型雜質擴散成分，在形成太陽能電池的電極的エ序中，可以在半導體基板內形成P型或N型雜質擴散層(雜質擴散區域)。含有III族元素的化合物的P型雜質擴散成分，在形成太陽能電池的電極的エ序中，可以在N型半導體基板內形成P型雜質擴散層，可以在P型半導體基板內形成P+型(高濃度P型)雜質擴散層。作為雜質擴散成分(A)中所含的III族元素的化合物，例如可以舉出B2O3、Al2O3等，雜質擴散成分⑷中含有ー種以上的這些化合物。此外，含有V族元素的化合物的N型雜質擴散成分，在形成太陽能電池的電極的エ序中，可以在P型半導體基板內形成N型雜質擴散層，可以在N型半導體基板內形成N+型(高濃度N型)雜質擴散層。作為雜質擴散成分(A)中所含的V族元素的化合物，例如可以舉出 P205、Bi2O3' Sb (OCH2CH3) 3、SbCl3、As (OC4H9) 3 等。雜質擴散成分(A)的濃度可按照半導體基板上形成的雜質擴散層的層厚等來適當調整。例如，雜質擴散成分(A)優選相對于擴散劑組合物的總質量含有0. I質量％以上，更優選含有I. O質量％以上。此外，雜質擴散成分(A)優選相對于擴散劑組合物的總質量含有10質量％以下。<硅化合物⑶>硅化合物⑶若是向半導體基板上形成硅系覆蓋時使用的以往公知化合物即可，沒有特別限定。作為硅化合物(B)，例如可以舉出從SiO2微粒、和水解烷氧基硅烷而得到的反應產物(以下適當地稱為烷氧基硅烷的水解產物)中選擇的至少ー種。以下，分別對SiO2微粒、和燒氧基娃燒的水解廣物進行說明。<Si02 微粒 >SiO2微粒的大小優選平均粒徑為I U m以下。如果平均粒徑超過I U m,則在使用噴涂裝置涂覆擴散劑組合物時，有可能會妨礙噴霧嘴中的擴散劑組合物通過。作為SiO2微·粒的具體例，可以舉出氣相ニ氧化硅等。 <烷氧基硅烷的水解產物>成為水解產物的起始物料的烷氧基硅烷是由下述通式(I)表示的含Si化合物。R1nSi (OR2) 4_n (I)[式(I)中，R1表不氣原子、燒基或芳基，R2表不燒基或芳基，n表不O、I或2的整數。在R1為多個時，多個R1可以相同也可以不同，在(0R2)為多個時，多個(0R2)可以相同也可以不同。]在R1為烷基的情況下，優選Cl 20的直鏈或支鏈的烷基，更優選Cl 4直鏈或支鏈的烷基。R1中的至少ー個優選烷基或芳基。芳基例如是苯基。在R2為烷基的情況下，優選Cl 5的直鏈或支鏈的烷基，從水解速度的觀點出發，更優選Cl 3的烷基。n優選是O。芳基例如是苯基。上述通式(I)中的n為0時的烷氧基硅烷⑴例如由下述通式⑵表示。Si(OR21)a(OR22)b(OR23)c(OR24)d (2)[上述式⑵中，R21、R22、R23、和R24分別獨立地表示與上述R2相同的烷基或芳基。a、b、c 和 d 是滿足 0 < a < 4、0 ^ b ^ 4、0 ^ c ^ 4、0 < d < 4,且 a+b+c+d = 4 的條件的整數。]上述通式(I)中的n為I時的烷氧基硅烷(ii)例如由下述通式(3)表示。R31Si(OR32)e(OR33)f(OR34)n(3)[上述式(3)中，R31表示與上述R1相同的氫原子、烷基、或芳基。R32、R33、和R34分別獨立地表示與上述R2相同的烷基或芳基。e、f和g是滿足0<e<3、0<f<3、0<g<3，且e+f+g = 3的條件的整數。]上述通式(I)中的n為2時的烷氧基硅烷(iii)例如由下述通式(4)表示。R41R42Si (OR43) h (OR44) j(4)[上述式⑷中，R41和R42表示與上述R1相同的氫原子、烷基、或芳基。其中，R41和R42中的至少ー個表示烷基或芳基。R43和R44分別獨立地表示與上述R2相同的烷基或芳基。h和i是滿足0彡h彡2、0彡i彡2、且h+i = 2的條件的整數。]作為烷氧基硅烷⑴的具體例，可以舉出四甲氧基硅烷、四こ氧基硅烷、四丙氧基娃燒、四丁氧基娃燒、四戍氧基娃燒、四苯氧基娃燒、ニ甲氧基單こ氧基娃燒、~■甲氧基~ Zj氧基硅烷、三こ氧基單甲氧基硅烷、三甲氧基單丙氧基硅烷、單甲氧基三丁氧基硅烷、單甲氧基ニ戊氧基娃焼、單甲氧基ニ苯氧基娃焼、一甲氧基一丙氧基娃焼、ニ丙氧基單甲氧基娃焼、ニ甲氧基單丁氧基娃焼、—甲氧基—丁氧基娃焼、ニ乙氧基單丙氧基娃焼、—乙氧基—丙氧基硅烷、三丁氧基單丙氧基硅烷、ニ甲氧基單乙氧基單丁氧基硅烷、ニ乙氧基單甲氧基單丁氧基硅烷、ニ乙氧基單丙氧基單丁氧基硅烷、ニ丙氧基單甲氧基單乙氧基硅烷、ニ丙氧基單甲氧基單丁氧基硅烷、ニ丙氧基單乙氧基單丁氧基硅烷、ニ丁氧基單甲氧基單乙氧基硅烷、ニ丁氧基單乙氧基單丙氧基硅烷、單甲氧基單乙氧基單丙氧基單丁氧基硅烷等的四焼氧基娃焼，其中優選四甲氧基娃焼、四乙氧基娃焼。作為焼氧基娃焼(ii)的具體例，可以舉出甲基ニ甲氧基娃焼、甲基ニ乙氧基娃焼、甲基ニ丙氧基娃焼、甲基ニ戊氧基娃焼、乙基ニ甲氧基娃焼、乙基ニ丙氧基娃焼、乙基ニ戊氧基娃焼、乙基ニ苯氧基娃焼、丙基ニ甲氧基娃焼、丙基ニ乙氧基娃焼、丙基ニ戊氧基娃焼、丙基ニ苯氧基娃焼、丁基ニ甲氧基娃焼、丁基ニ乙氧基娃焼、丁基ニ丙氧基娃焼、丁基三戊氧基硅烷、丁基三苯氧基硅烷、甲基單甲氧基ニ乙氧基硅烷、乙基單甲氧基ニ乙氧基娃焼、丙基單甲氧基—乙氧基娃焼、丁基單甲氧基—乙氧基娃焼、甲基單甲氧基—丙氧基硅烷、甲基單甲氧基ニ戊氧基硅烷、甲基單甲氧基ニ苯氧基硅烷、乙基單甲氧基ニ丙氧 基硅烷、乙基單甲氧基ニ戊氧基硅烷、乙基單甲氧基ニ苯氧基硅烷、丙基單甲氧基ニ丙氧基娃焼、丙基單甲氧基—戊氧基娃焼、丙基單甲氧基—苯氧基娃焼、丁基單甲氧基—丙氧基娃烷、丁基單甲氧基ニ戊氧基硅烷、丁基單甲氧基ニ苯氧基硅烷、甲基甲氧基乙氧基丙氧基硅焼、丙基甲氧基乙氧基丙氧基娃焼、丁基甲氧基乙氧基丙氧基娃焼、甲基單甲氧基單乙氧基單丁氧基硅烷、乙基單甲氧基單乙氧基單丁氧基硅烷、丙基單甲氧基單乙氧基單丁氧基硅烷、丁基單甲氧基單乙氧基單丁氧基硅烷等，其中優選甲基三烷氧基硅烷(特別是甲基三甲氧基娃焼、甲基ニ乙氧基娃焼)。作為烷氧基硅烷(iii)的具體例，可以舉出甲基ニ甲氧基硅烷、甲基甲氧基乙氧基娃焼、甲基一乙氧基娃焼、甲基甲氧基丙氧基娃焼、甲基甲氧基戊氧基娃焼、甲基甲氧基苯氧基娃焼、乙基■~ 丙氧基娃焼、乙基甲氧基丙氧基娃焼、乙基■~ 戊氧基娃焼、乙基■~ 苯氧基娃焼、丙基—甲氧基娃焼、丙基甲氧基乙氧基娃焼、丙基乙氧基丙氧基娃焼、丙基—乙氧基娃焼、丙基—戊氧基娃焼、丙基—苯氧基娃焼、丁基—甲氧基娃焼、丁基甲氧基乙氧基娃焼、丁基—乙氧基娃焼、丁基乙氧基丙氧基シ娃焼、丁基—丙氧基娃焼、丁基甲基—戊氧基娃焼、丁基甲基■~ 苯氧基娃焼、■~-甲基■~-甲氧基娃焼、■~-甲基甲氧基乙氧基娃焼、■~-甲基■~-乙氧基娃焼、—甲基—戊氧基娃焼、—甲基—苯氧基娃焼、—甲基乙氧基丙氧基娃焼、—甲基■~ 丙氧基娃焼、■~-乙基■~-甲氧基娃焼、■~-乙基甲氧基丙氧基娃焼、■~-乙基■~-乙氧基娃焼、—乙基乙氧基丙氧基娃焼、—丙基—甲氧基娃焼、—丙基—乙氧基娃焼、—丙基—戊氧基硅烷、ニ丙基ニ苯氧基硅烷、ニ丁基ニ甲氧基硅烷、ニ丁基ニ乙氧基硅烷、ニ丁基ニ丙氧基娃焼、—丁基甲氧基戊氧基娃焼、—丁基甲氧基苯氧基娃焼、甲基乙基—甲氧基娃焼、甲基乙基■~ 乙氧基娃焼、甲基乙基■~ 丙氧基娃焼、甲基乙基■~ 戊氧基娃焼、甲基乙基■~ 苯氧基娃焼、甲基丙基—甲氧基娃焼、甲基丙基—乙氧基娃焼、甲基丁基—甲氧基娃焼、甲基丁基-~ 乙氧基娃焼、甲基丁基■~ 丙氧基娃焼、甲基乙基乙氧基丙氧基娃焼、乙基丙基■~ 甲氧基娃焼、乙基丙基甲氧基乙氧基娃焼、—丙基—甲氧基娃焼、—丙基甲氧基乙氧基娃焼、丙基丁基一甲氧基娃焼、丙基丁基一乙氧基娃焼、一丁基甲氧基乙氧基娃焼、一丁基甲氧基丙氧基娃焼、—丁基乙氧基丙氧基娃焼等，其中優選甲基—甲氧基娃焼、甲基—乙氧基娃焼。
為了獲得上述水解廣物而使用的燒氧基娃燒，可以從上述燒氧基娃燒(i)
(iii)中適當選擇。作為燒氧基娃燒，特別優選燒氧基娃燒(i)。此外，在混合這些燒氧基娃燒而使用時，更優選的組合是燒氧基娃燒(i)和燒氧基娃燒(ii)的組合。在使用燒氧基硅烷(i)和烷氧基硅烷(ii)時，優選它們的使用比例是烷氧基硅烷(i)在10 60摩爾％的范圍內、烷氧基硅烷(ii)在90 40摩爾％的范圍內，更優選烷氧基硅烷(i)在15 50摩爾％的范圍內、烷氧基硅烷(ii)在85 50摩爾％的范圍內。此外，關于烷氧基硅烷
(ii)，上述通式(3)中的R31優選烷基或芳基，更優選烷基。上述水解產物例如可以通過將從上述烷氧基硅烷⑴ (iii)中選擇的I種或2種以上在酸催化劑、水、有機溶劑的存在下水解的方法來制備。 酸催化劑可以使用有機酸、無機酸中的任意酸。作為無機酸，可以使用硫酸、磷酸、硝酸、鹽酸等，其中磷酸、硝酸是合適的。作為有機酸，可以使用甲酸、草酸、富馬酸、馬來酸、冰醋酸、醋酸酐、丙酸、正丁酸等的羧酸、和具有含硫的酸殘基的有機酸。作為具有含硫的酸殘基的有機酸，可以舉出有機磺酸等，作為它們的酯化物，可以舉出有機硫酸酷、有機亞硫酸酷等。它們中，特別優選有機磺酸、例如由下述通式(5)表示的化合物。R13-X (5)[上述式(5)中，R13是可以具有取代基的烴基，X是磺酸基。]在上述通式(5)中，作為R13的烴基優選Cl 20的烴基。該烴基可以是飽和的烴基也可以是不飽和的烴基，可以是直鏈、支鏈、環狀中的任ー個。R13中的烴基為環狀吋，例如優選苯基、萘基、蒽基等的芳香烴基，其中優選苯基。該芳香族烴基中的芳香環中，作為取代基可以結合I個或多個Cl 20的烴基。作為該芳香環上的作為取代基的烴基可以是飽和烴基也可以不飽和烴基，也可以是直鏈、支鏈、環狀中的任ー個。此外，作為R13的烴基可以具有I個或多個取代基，作為該取代基例如可以舉出氟原子等的鹵素原子、磺酸基、羧基、羥基、氨基、氰基等。作為由上述通式(5)表示的有機磺酸，從蝕刻圖案下部的形狀改善效果的觀點出發，特別優選全氟丁基磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、十二烷基苯磺酸、或它們的混合物等。上述酸催化劑作為在水的存在下水解烷氧基硅烷時的催化劑起作用，但所使用的酸催化劑的量，優選其以水解反應的反應系中的濃度在I IOOOppm的范圍、特別是在5 800ppm的范圍的方式來制備。由于硅氧烷聚合物的水解率因此而改變，所以水的添加量取決于想要獲得的水解率。水解反應的反應系中的有機溶劑，例如可以舉出甲醇、こ醇、丙醇、異丙醇(IPA)、正丁醇之類的一元醇；甲基-3-甲氧基丙酸酷、こ基-3-こ氧基丙酸酯之類的烷基羧酸酯；こニ醇、ニこニ醇、丙ニ醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、己三醇等的多元醇；こニ醇單甲醚、こニ醇單こ醚、こニ醇單丙醚、こニ醇單丁醚、ニこニ醇單甲醚、ニこニ醇單こ醚、ニこニ醇單丙醚、ニこニ醇單丁醚、丙ニ醇單甲醚、丙ニ醇單こ醚、丙ニ醇單丙醚、丙ニ醇單丁醚等的多元醇的單醚類或它們的單こ酸酯類；こ酸甲酷、こ酸こ酷、こ酸丁酯之類的酯類；丙酮、甲基こ基酮、甲基異戊酮之類的酮類；こニ醇ニ甲醚、こニ醇ニこ醚、こニ醇ニ丙醚、こニ醇ニ丁醚、丙ニ醇ニ甲醚、丙ニ醇ニこ醚、ニこニ醇ニ甲醚、ニこニ醇ニこ醚、ニこニ醇甲基こ醚之類的將多元醇的羥基全部進行烷醚化而得到的多元醇醚類等。這些有機溶劑可以単獨使用，也可以組合2種以上使用。
在這樣的反應系中烷氧基硅烷發生水解反應，由此可得到硅氧烷聚合物。該水解反應通常在5 100小時左右完成，但為了縮短反應時間，優選在不超過80°C的溫度范圍進行加熱。反應結束后，可得到合成的硅氧烷聚合物、和在反應中使用的含有有機溶劑的反應溶液。硅氧烷聚合物可以通過以往公知的方法與有機溶劑分離，進行干燥而獲得。本實施方式的擴散劑組合物中的硅化合物(B)的配合量，相對于擴散劑組合物的總質量，優選以SiO2換算為2 10質量％。通過在上述范圍進行配合,可以抑制擴散劑組合物的皮膜發生裂紋，而且可獲得良好的雜質的擴散效果。< 溶劑(C) >溶劑(C)(溶劑成分)含有沸點為IOO0C以下的溶劑(Cl)、沸點為120 180°C的溶劑(C2)、和沸點為240 300°C的溶劑(C3)。以下分別對各溶劑(Cl) (C3)進行說明。 < 溶劑(Cl) >溶劑(Cl)是沸點為100°C以下的溶劑，只要是在常壓下的沸點與該條件相符合，則可以是任何的溶剤。由于含有溶劑(Cl)，因此在擴散劑組合物中可以使雜質擴散成分(A)處于溶解的狀態，而且擴散劑組合物的干燥速度減慢，可以防止涂覆后圖案的滲透、擴展。這種溶劑(Cl)的具體例，可以舉出甲醇(沸點64.7°C )、こ醇(沸點78.4°C)、こ酸こ酷(沸點77. 1°C)、こ酸甲酯(沸點56. 9°C)、甲基こ基酮(沸點79.5°C)、丙酮(沸點56.5°C)等。這些溶劑可以単獨使用，也可以組合2種以上使用。作為溶劑(Cl)，特別優選こ醇。溶劑(Cl)相對于擴散劑組合物的溶劑(C)的總質量，優選含有70質量％以上，更優選含有70 80質量％。在溶劑(Cl)不足70質量％的情況下，存在無法溶解所期望量的雜質擴散成分(A)的可能性。此外，溶劑(Cl)相對于擴散劑組合物的總質量，優選含有50 70質量％。< 溶劑(C2) >溶劑(C2)是沸點為120 180°C、即120°C以上且180°C以下的溶剤，只要是在常壓下的沸點與該條件相符合，則可以是任何的溶剤。由于含有溶劑(C2)，因此可以提高擴散劑組合物的涂膜形成性，可以防止涂覆后形成的擴散劑組合物層(雜質擴散劑層)的涂覆不均的產生。這種溶劑(C2)的具體例，可以舉出丙ニ醇單甲醚(PGME)(沸點120°C )、丙ニ醇單こ醚(沸點132°C)、丙ニ醇單丁醚(沸點170°C)、丙ニ醇單丙醚(沸點150°C)、3-甲氧基丁基こ酸酯(沸點171°C )等。在這些溶劑中，ニ元醇類因溶劑的粘度適合于用途而優選。這些溶劑可以単獨使用，也可以組合2種以上使用。溶劑(C2)相對于擴散劑組合物的溶劑成分的總質量，優選含有10質量％以上，更優選含有10 20質量％。在溶劑(C2)為10質量％以上時，可以充分獲得涂膜形成性的提高效果。此外，溶劑(C2)相對于擴散劑組合物的總質量，優選含有5 20質量％。< 溶劑(C3) >溶劑(C3)是沸點為240 300°C、即240°C以上且300°C以下的溶剤，只要是在常壓下的沸點與該條件相符合，則可以是任何的溶剤。由于含有溶劑(C3)，因此可以抑制擴散劑組合物的過度干燥，由此可以防止噴霧嘴的堵塞。其結果是，擴散劑組合物的噴出穩定性提高，利用噴涂法形成穩定雜質擴散劑層成為可能。此外，通過添加溶劑(C3)，雜質擴散性能提高。這被推測是由于溶劑(C3)所具有的、雜質擴散成分(A)中的雜質化合物的還原功能所帯來的結果。這種溶劑(C3)的具體例，可以舉出三丙ニ醇單甲醚(TPGM)(沸點242 0C )、TEXANOL(沸點244°C )、丙三醇(沸點290°C )、三こニ醇單丁醚(沸點271°C )等。在這些溶劑中，ニ元醇類因溶劑的粘度適合于用途而優選。這些溶劑可以単獨使用，也可以組合2種以上使用。溶劑(C3)相對于擴散劑組合物的溶劑成分的總質量，優選含有10質量％以上，更優選含有10 20質量％。在溶劑(C3)為10質量％以上時，可以充分獲得噴出穩定性的提高效果。此外，溶劑(C3)相對于擴散劑組合物的總質量，優選含有5 20質量％。〈其他成分(D)>本實施方式的擴散劑組合物，作為其他成分(D)可以含有普通的表面活性剤、消泡劑等。例如，由于含有表面活性剤，可以提高涂覆性、平坦化性、展開性，可以減少在涂覆
后形成的擴散劑組合物層的涂覆不均的發生。作為這種表面活性剤，可以使用以往公知的表面活性劑，但優選有機硅系的表面活性劑。此外,表面活性劑相對于擴散劑組合物整體，優選含量在500 3000質量ppm的范圍、特別優選含量在600 2500質量ppm的范圍。進而，如果在2000質量ppm以下，則擴散處理后的擴散劑組合物層的剝離性優異，因而更優選。表面活性劑可以単獨使用，也可以組合使用。此外，關于擴散劑組合物，作為其他成分(D)，可以含有雜質擴散成分(A)中的作為擴散助剤的聚丙ニ醇(PPG)、ニ丙ニ醇(DPG)等的添加剤。本實施方式的擴散劑組合物中所含的金屬雜質(上述的雜質擴散成分(A)、硅化合物(B)、和溶劑(C)中所含的金屬成分以外)的濃度優選500ppb以下。由此，可以抑制因含有金屬雜質而產生的光生伏打效應的效率降低。〈擴散劑組合物的制備方法〉本實施方式的擴散劑組合物可以利用以往公知方法將上述各成分以任意順序混合成均一的溶液由此來制備。此時，優選制備成總固體成分濃度為6質量％以下。通過制成這樣的濃度，可以將噴出后形成的圖案調整成適當厚度。<雜質擴散層的形成方法、和太陽能電池的制造方法>參照圖I的(A) 圖2的(D)，對使用噴涂法在N型半導體基板上形成P型雜質擴散層的方法、和具備由此而形成有雜質擴散層的半導體基板的太陽能電池的制造方法進行說明。圖I的(A) 圖I的⑶、和圖2的(A) 圖2的⑶是用于說明包括實施方式的雜質擴散層的形成方法的太陽能電池的制造方法的エ序截面圖。本實施方式的雜質擴散層的形成方法包括在N型半導體基板上利用噴涂而印刷含有P型雜質擴散成分(A)的上述擴散劑組合物形成預定圖案的雜質擴散劑層的圖案形成エ序、以及使擴散劑組合物的雜質擴散成分(A)在半導體基板上擴散的擴散エ序。首先，如圖I的(A)所示，準備硅基板等的N型半導體基板I。然后，如圖I⑶所示，使用眾所周知的濕蝕刻法，在半導體基板I的ー個主表面形成具有微細的凹凸構造的紋理部la。利用該紋理部Ia可防止半導體基板I表面的光的反射。接著，如圖I(C)所示，在半導體基板I的紋理部Ia側的主表面涂覆含有P型雜質擴散成分(A)的上述擴散劑組合物2。利用噴涂法將擴散劑組合物2涂覆在半導體基板I的表面。即，
使用任意的噴涂裝置，從該噴涂裝置的噴霧嘴噴出擴散劑組合物2，在半導體基板I的表面噴上擴散劑組合物2，由此在半導體基板I的表面印刷擴散劑組合物2。這樣，在形成預定圖案的雜質擴散劑層后，用烘箱等眾所周知的手段使涂覆的擴散劑組合物2干燥。接著，如圖I的(D)所示，將涂覆有擴散劑組合物2的半導體基板I置于電爐內進行煅燒。在煅燒后，在電爐內使擴散劑組合物2中的P型雜質擴散成分(A)從半導體基板I的表面向半導體基板I內擴散。需要說明的是，可以代替電爐，利用通用激光的照射對半導體基板I進行加熱。這樣，P型雜質擴散成分(A)在半導體基板I內擴散而形成P型雜質擴散層3。接著，如圖2的(A)所示，利用眾所周知的蝕刻法除去擴散劑組合物2。接下來，如圖2 (B)所示，使用眾所周知的化學氣相沉淀法(CVD法)、例如等離子體CVD法，在半導體基板I的紋理部Ia側的主表面形成由氮化硅膜(SiN膜)構成的鈍化膜4。該鈍化膜4可發揮反射防止膜的作用。接下來，如圖2(C)所示，例如將銀(Ag)糊料進行絲網印刷，由此在半導體基板I 的鈍化膜4側的主表面將表面電極5形成圖案。表面電極5以太陽能電池的效率提高的方式進行圖案形成。此外，例如將鋁(Al)糊料進行絲網印刷，由此在半導體基板I的另ー個主表面形成背面電極6。接著，如圖2的⑶所示，將形成了背面電極6的半導體基板I置于電爐內進行煅燒后，使形成了背面電極6的鋁在半導體基板I內擴散。由此，可以降低背面電極6側的電阻。通過以上的エ序，可以制造本實施方式的太陽能電池10。如上述說明那樣，本實施方式的擴散劑組合物是在向半導體基板形成雜質擴散劑層時使用的擴散劑組合物，含有雜質擴散成分(A)、硅化合物(B)、和包含沸點為100°C以下的溶劑(Cl)、沸點為120 180°C的溶劑(C2)和沸點為240 300°C的溶劑(C3)的溶劑(C)。由此，可以為擴散劑組合物帶來優異的涂膜形成性和噴出穩定性。此外，可以為擴散劑組合物帶來優異的擴散性能。進而，本實施方式的擴散劑組合物具備這樣優異的涂膜形成性和噴出穩定性，因此可以適當地使用在利用噴涂形成雜質擴散劑層中。而且，在使用涂膜形成性、噴出穩定性、和擴散性優異的該擴散劑組合物形成雜質擴散層時，可以以更高精度形成雜質擴散層。進而，通過使用該擴散劑組合物，可以形成精度更高的雜質擴散層，為此可以使含有這樣的雜質擴散層的太陽能電池的可靠性提高。本發明不限于上述實施方式，也可以基于本領域技術人員的知識增加各種設計變更等的變形，増加了這樣變形的實施方式也包括在本發明的范圍內。由上述實施方式和以下變形例的組合而產生的新的實施方式兼具有所組合的實施方式和變形例各自的效果。上述的實施方式的擴散劑組合物，是在噴涂法中可以適當地采用的組合物，但也可以在旋壓法、噴墨印刷法、輥涂印刷法、絲網印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、膠版印刷法等其他的印刷法中采用。〔實施例〕以下說明本發明的實施例，但這些實施例只不過是用于適當地說明本發明的例示，沒有對本發明進行任何限定。<評價試驗I.涂膜形成性和噴出穩定性的評價>將實施例I-I 1-4、比較例I-I 1-5的擴散劑組合物的成分和含有率示于表I。表中的各數值單位是質量％，各成分的比例是相對于擴散劑組合物的總質量的比例。需要說明的是，硅化合物(B)的含有率是以SiO2換算的值。〔表I〕
權利要求
1.一種擴散劑組合物，是在向半導體基板形成雜質擴散劑層時使用的擴散劑組合物，其特征在于，含有 雜質擴散成分(A)、 硅化合物(B)、及 含有沸點為100°C以下的溶劑(Cl)、沸點為120 180°C的溶劑(C2)、和沸點為240 300°C的溶劑(C3)的溶劑(C)。
2.根據權利要求I所述的擴散劑組合物，其中，含有相對于擴散劑組合物的溶劑成分的總質量70質量％以上的所述溶劑(Cl)，含有相對于擴散劑組合物的溶劑成分的總質量10質量％以上的所述溶劑(C2)，含有相對于擴散劑組合物的溶劑成分的總質量10質量％以上的所述溶劑(C3)。
3.根據權利要求I或2所述的擴散劑組合物，其中，所述雜質擴散成分(A)含有III族元素的化合物或V族元素的化合物。
4.根據權利要求I所述的擴散劑組合物，在基于噴涂而形成雜質擴散劑層時使用。
5.根據權利要求I所述的擴散劑組合物，其中，所述溶劑(C2)和所述溶劑(C3)是二元醇類。
6.根據權利要求I所述的擴散劑組合物，其中，所述硅化合物(B)是從SiO2微粒、和水解下述通式(I)表示的烷氧基硅烷而得到的反應產物中選擇的至少一種， R1nSi(OR2)4^n(I) 式⑴中，R1表示氫原子、烷基或芳基，R2表示烷基或芳基，η表示0、1或2的整數，在R1為多個時，多個R1可以相同也可以不同，在(0R2)為多個時，多個(0R2)可以相同也可以不同。
7.一種雜質擴散層的形成方法，其特征在于，包括 圖案形成工序，在半導體基板上通過噴涂而印刷權利要求I所述的擴散劑組合物，形成預定圖案的雜質擴散劑層，以及 擴散工序，使所述擴散劑組合物的雜質擴散成分(A)向所述半導體基板擴散。
8.一種太陽能電池，其特征在于，具備利用權利要求7所述的雜質擴散層的形成方法形成了雜質擴散層的半導體基板。
全文摘要
擴散劑組合物是在向半導體基板形成雜質擴散劑層時使用的擴散劑組合物，含有雜質擴散成分(A)、硅化合物(B)、以及包含沸點為100℃以下的溶劑(C1)、沸點為120～180℃的溶劑(C2)和沸點為240～300℃的溶劑(C3)的溶劑(C)。
文檔編號H01L31/04GK102859658SQ20118001956
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月12日 優先權日2010年5月17日
發明者室田敦史, 平井隆昭 申請人:東京應化工業株式會社