CN102725858B - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池，在背面接合型太阳能电池中，能够减少电流密度并抑制随时间经过而产生的劣化。本发明的太阳能电池(1A)，包括：具有接收光的受光面(11)和设置在受光面(11)的相反侧的背面(12)的半导体基板(10n)；具有第一导电型的第一半导体层(20n)；和具有第二导电型的第二半导体层(30p)，第一半导体层(20n)和第二半导体层(30p)在背面(12)上形成，在背面(12)形成有槽(13)，在没有形成槽(13)的背面(12)形成有第一半导体层(20n)，在第一半导体层(20n)和第二半导体层(30p)交替排列的排列方向x上的槽(13)的侧面(17)和槽(13)的底面(19)形成有第二半导体层(30p)。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及在半导体基板的背面上形成有n型半导体层和p型半导体层的背面接合(结)型太阳能电池。
背景技术
由于太阳能电池能够将清洁且取之不尽的太阳能直接变换成电能，所以作为新能源而被期待。
现在，已知在半导体基板的背面上形成有n型半导体层和p型半导体层的太阳能电池即所谓的背面接合型太阳能电池(例如专利文献1)。背面接合型太阳能电池中，从受光面接收光，生成载流子。
图1(a)是现有的背面接合型太阳能电池100的截面图。如图1(a)所示，太阳能电池100中，在半导体基板110的背面112上，形成有作为非晶态半导体层的n型半导体层120和p型半导体层130。n型半导体层120和p型半导体层130交替排列。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2009-524916号公报
发明内容
发明要解决的课题
背面接合型太阳能电池中，由于只从背面取出载流子，与从半导体基板的受光面和背面取出载流子的太阳能电池相比，电流密度变大。
用于解决课题的手段
本发明的太阳能电池，包括：具有受光面和背面的半导体基板；具有第一导电型的第一半导体层；和具有第二导电型的第二半导体层，上述第一半导体层和上述第二半导体层在上述背面上形成，上述太阳能电池的特征在于：在上述背面形成有槽，在没有形成上述槽的上述背面形成有上述第一半导体层，在上述第一半导体层和上述第二半导体层交替排列的排列方向上的上述槽的侧面和上述槽的底面形成有上述第二半导体层。
此外，本发明的太阳能电池，包括：半导体基板；形成在上述半导体基板上的第一半导体层；绝缘层，形成在上述第一半导体层上，并且包括使上述第一半导体层露出的开口部；第二半导体层，在上述半导体基板上与上述第一半导体层交替排列，并且覆盖上述绝缘层；基底电极，形成在上述第一半导体层上和上述第二半导体层上，并且包括在上述绝缘层上将上述第一半导体层和上述第二半导体层电分离的分离槽；和形成在上述基底电极上的集电极。
此外，本发明的太阳能电池的制造方法，包括：准备形成有第一半导体层和与上述第一半导体层交替排列的第二半导体层的半导体基板；以覆盖上述第一半导体层和上述第二半导体层的方式形成基底电极的工序；形成将上述基底电极分离成与上述第一半导体层连接的第一部分和与上述第二半导体层连接的第二部分的分离槽的工序；和使用电镀法在上述基底电极的上述第一部分上和上述第二部分上分别形成集电极的工序。
发明效果
本发明的背面接合型太阳能电池，能够减少电流密度并抑制随时间经过的劣化。
附图说明
图1(a)是现有的背面接合型太阳能电池100的截面图，图1(b)是表示太阳能电池100的电流密度的曲线图。
图2是从本发明实施方式的太阳能电池1A的背面12侧来看的俯视图。
图3是图2的A-A’线的截面图。
图4是本发明实施方式的太阳能电池1B的沿着与排列方向x和长度方向y垂直的垂直方向z及排列方向x的截面图。
图5是本发明实施方式的太阳能电池1C的沿着与排列方向x和长度方向y垂直的垂直方向z及排列方向x的截面图。
图6是用于说明本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法的流程图。
图7是用于说明本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法的图。
图8是用于说明本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法的图。
图9是用于说明本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法的图。
图10是用于说明本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法的图。
图11是用于说明本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法的图。
图12是用于说明本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法的图。
图13是用于说明本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法的图。
图14(a)是计算模型中实施例的太阳能电池的沿着与排列方向x和长度方向y垂直的垂直方向z及排列方向x的截面图，图14(b)是计算模型中比较例的太阳能电池的沿着与排列方向x和长度方向y垂直的垂直方向z及排列方向x的截面图。
图15表示相对电流密度和到原点O的距离之间的关系的图表。
具体实施方式
首先，为了算出图1(a)所示的现有的背面接合型太阳能电池100的电流密度的大小，使用设备模拟器计算电流密度。具体来说，测量太阳能电池100中的n型半导体层120和p型半导体层130的电流密度、以及从半导体基板110的背面112到0.05μm的深度的区域r的电流密度。纵轴为电流密度，横轴为沿着n型半导体层120和p型半导体层130交替排列的排列方向x的长度。如图1(a)所示，设定排列方向x上的p型半导体层130的端部位于500nm的位置。设定与p型半导体层130的端部相邻的排列方向x上的n型半导体层120的端部位于550nm的位置。结果在图1(b)中表示。
如图1(b)所示，可知在n型半导体层120的端部区域120a和p型半导体层130的端部区域130a中，电流密度变大。作为载流子的空穴向p型半导体层130移动。在半导体基板110内，n型半导体层120附近产生的空穴向位于背面112上的p型半导体层130的端部集中。由此能够认为电流密度变大了。
通过发电，电流密度大的半导体层的端部与其他部分相比温度上升。由于该温度上升，产生半导体层的劣化和半导体层的端部从半导体基板剥落这一随时间经过而产生的劣化现象。
接着，对本发明实施方式的太阳能电池1的一例，参照附图进行说明。在以下附图的记载中，对相同或者类似的部分标上相同或者类似的附图标记。附图是示意图，需要注意各自尺寸的比率等与现实的不同。因此，具体的尺寸等要参考以下的说明进行判断。当然，在附图之间相互的尺寸的关系和比率也有不同的部分。
(1)太阳能电池1A的概略结构
对本发明实施方式的太阳能电池1A的概略结构，参照图2和图3进行说明。图2是从本发明实施方式的太阳能电池1A的背面12侧来看的俯视图。图3是图2的A-A’线的截面图。
如图2和图3所示，太阳能电池1A包括半导体基板10n、第一半导体层20n、第二半导体层30p、绝缘层40、第一电极50n、第二电极50p、连接电极60n和连接电极60p。
半导体基板10n具有接收光的受光面11和设置在受光面11的相反侧的背面12。半导体基板10n通过在受光面11接收光生成载流子。载流子是光被半导体基板10n吸收而生成的空穴和电子。
如图3所示，在半导体基板10n的背面12，形成有槽13。槽13具有侧面17和底面19。太阳能电池1A中，侧面17和底面19以圆弧状相连。
半导体基板10n是能够利用具有n型或p型的导电型的单晶Si、多晶Si等结晶类半导体材料、包含GaAs、InP等化合物半导体材料的一般的半导体材料构成的晶片状的基板。在半导体基板10n的受光面11和背面12，也可以形成微小的凹凸。虽然没有图示，但在半导体基板10n的受光面11没有形成遮挡光的入射的结构体(例如电极等)。因此，半导体基板10n能够在整个受光面11接收光。受光面11也可以被钝化层覆盖。钝化层具有抑制载流子的再结合的钝化性。钝化层例如是不添加掺杂剂或添加微量的掺杂剂而形成的实质上的本征非晶态半导体。不限于此，也能够使用氧化膜和氮化膜。对太阳能电池1A中半导体基板10n为n型单晶硅基板的情况进行说明。因此，半导体基板10n的导电型是n型。因此，少数载流子成为空穴。
如图3所示，第一半导体层20n形成在半导体基板10n的背面12上。具体来说，第一半导体层20n形成在没有形成槽13的背面12上。另外，第一半导体层20n形成为具有长度方向。将该长度方向设为长度方向y。第一半导体层20n具有第一导电型。太阳能电池1A中，第一半导体层20n具有n型导电型。
如图3所示，第一半导体层20n由i型非晶态半导体层22i和n型非晶态半导体层25n构成。i型非晶态半导体层22i形成在半导体基板10n的背面12上。n型非晶态半导体层25n形成在i型非晶态半导体层22i上。这样，利用n型半导体基板10n、i型非晶态半导体层22i、n型非晶态半导体层25n这种结构(所谓的BSF结构)，能够抑制在半导体基板10n的背面中的少数载流子的再结合。
如图3所示，第二半导体层30p形成在半导体基板10n的背面12上。具体来说，在排列方向x上的槽13的侧面17和槽13的底面19形成有第二半导体层30p。太阳能电池1A中，第二半导体层30p也形成在绝缘层40上。第二半导体层30p覆盖第一半导体层20n的端部。此外，沿长度方向y形成有第二半导体层30p。第二半导体层30p具有第二导电型。太阳能电池1A中，第二半导体层30p具有p型导电型。因此，由半导体基板10n和第二半导体层30p形成pn结。
如图3所示，第二半导体层30p由i型非晶态半导体层32i和p型非晶态半导体层35p构成。i型非晶态半导体层32i形成在半导体基板10n的背面12上。因此，第二半导体层30p与侧面17的结、以及第二半导体层30p与底面19的结是异质结。p型非晶态半导体层35p形成在i型非晶态半导体层32i上。这样，利用n型半导体基板10n、i型非晶态半导体层32i、p型非晶态半导体层35p这种结构，能够提高pn结特性。
如图3所示，第一半导体层20n和第二半导体层30p沿着排列方向x交替排列。太阳能电池1A中，优选在背面12上形成的第二半导体层30p在排列方向x上的宽度L2比在背面12上形成的第一半导体层20n在排列方向x上的宽度L1宽。由此，由于能够降低串联电阻，所以能够使太阳能电池的填充因子更小。另外，太阳能电池1A中，排列方向x和长度方向y正交。
在背面12上，第一半导体层20n与第二半导体层30p接触。具体来说，在没有形成槽13的背面12与槽13的边界上，第一半导体层20n与第二半导体层30p接触。由此，由于能够使半导体基板和半导体层的接合(结)面积为最大限，所以能够有效地钝化半导体基板10n的背面。结果，能够实现发电效率的提高。
i型非晶态半导体层22i、i型非晶态半导体层32i、n型非晶态半导体层25n和p型非晶态半导体层35p能够分别由包含氢且包含硅的非晶态半导体构成。作为这样的非晶态半导体，可以列举非晶硅、非晶碳化硅或者非晶硅锗等。不限于此，也可以使用其他的非晶态半导体。i型非晶态半导体层22i、i型非晶态半导体层32i、n型非晶态半导体层25n和p型非晶态半导体层35p也可以分别由一种非晶态半导体构成。i型非晶态半导体层22i、i型非晶态半导体层32i、n型非晶态半导体层25n和p型非晶态半导体层35p也可以由2种以上的非晶态半导体组合而成。
绝缘层40具有绝缘性。绝缘层40形成在第一半导体层20n上。作为绝缘层40，能够使用氮化铝、氮化硅、氧化硅等。
第一电极50n与第一半导体层20n电连接。如图2所示，第一电极50n沿长度方向y形成。优选第一电极50n具有透明电极层52n和集电极55n。透明电极层52n形成在第一半导体层20n上。具体来说，透明电极层52n在排列方向x上形成为被绝缘层40夹着。此外，也在形成于绝缘层40上的第二半导体层30p上形成。透明电极层52n由具有透光性的导电性材料形成。作为透明电极层52n，能够使用铟锡氧化物、氧化锡、氧化锌等。集电极55n形成在透明电极层52n上。作为集电极55n，能够使用树脂材料作为粘结剂，使用以银粒子等导电性粒子作为填料的树脂型导电性膏和基于溅射法使用银等形成。另外，能够使用溅射法将银、镍、铜等作为基底金属来形成，之后，利用电镀法(镀)形成铜等。
第二电极50p与第二半导体层30p电连接。如图2所示，第二电极50p沿长度方向y形成。优选第二电极50p具有透明电极层52p和集电极55p。透明电极层52p形成在第二半导体层30p上。集电极55p形成在透明电极层52p上。透明电极层52p和集电极55p分别能够使用与透明电极层52n和集电极55n同样的材料。
第一电极50n和第二电极50p收集通过接收光而生成的载流子。第一电极50n和第二电极50p由用于防止短路的分离槽70分离。分离槽70被设置在透明电极52。分离槽70被设置在形成于绝缘层40上的第二半导体层30p上形成的透明电极52。因此，分离槽70的底部是第二半导体层30p。第二半导体层30p在分离槽70的底部保护绝缘层40。由此，第二半导体层30p保护第一半导体层20n和半导体基板10n的结。分离槽70沿长度方向y形成。另外，由于第二半导体层30p是p型的，所以导电性低。因此，隔着第二半导体层30p的第一电极50n和第二电极50p之间的泄漏极其小。
连接电极60n与多个第一电极50n电连接。连接电极60p与多个第二电极50p电连接。连接电极60n和连接电极60p进一步收集被多个第一电极50n和多个第二电极50p收集的光生成载流子。
(2)太阳能电池1B的概略结构
对本发明实施方式的太阳能电池1B的概略结构，参照图4进行说明。以下，对于与太阳能电池1A相同的部分，省略其说明。即，以与太阳能电池1A的不同点为主进行说明。图4是本发明实施方式的太阳能电池1B的沿着与排列方向x和长度方向y垂直的垂直方向z及排列方向x的截面图。
如图4所示，第一半导体层20p形成在半导体基板10n的背面12上。具体来说，第一半导体层20p形成在没有形成槽13的背面12上。另外，沿长度方向y，形成有第一半导体层20p。在太阳能电池1B中，第一半导体层20p具有p型导电型。因此，半导体基板10n和第一半导体层20p的导电型是不同的。因此，通过半导体基板10n和第一半导体层20p形成pn结。
如图4所示，第一半导体层20p由i型非晶态半导体层22i和p型非晶态半导体层25p构成。i型非晶态半导体层22i被形成在半导体基板10n的背面12上。p型非晶态半导体层25p被形成在i型非晶态半导体层22i上。
如图4所示，第二半导体层30n形成在半导体基板10n的背面12上。具体来说，在排列方向x上的槽13的侧面17和槽13的底面19形成有第二半导体层30n。太阳能电池1B中，第二半导体层30n也形成在绝缘层40上。第二半导体层30n覆盖第一半导体层20p的端部地形成。此外，沿长度方向y形成有第二半导体层30n。在太阳能电池1B中，第二半导体层30n具有n型导电型。因此，半导体基板10n和第二半导体层30n的导电型相同。
如图4所示，第二半导体层30n由i型非晶态半导体层32i和n型非晶态半导体层35n构成。i型非晶态半导体层32i被形成在半导体基板10n的背面12上。n型非晶态半导体层35n被形成在i型非晶态半导体层32i上。
如图4所示，太阳能电池1A中，优选在背面12上形成的第一半导体层20p在排列方向x上的宽度L1比在背面12上形成的第二半导体层30n在排列方向x上的宽度L2宽。即，宽度L2比宽度L1窄。
(3)太阳能电池1C的概略结构
对本发明实施方式的太阳能电池1C的概略结构，参照图5进行说明。以下，对于与太阳能电池1A相同的部分，省略其说明。即，以与太阳能电池1A的不同点为主进行说明。图5是本发明实施方式的太阳能电池1C的沿着与排列方向x和长度方向y垂直的垂直方向z及排列方向x的截面图。
如图5所示，太阳能电池1C中，在半导体基板10n的背面12形成有槽13a和槽13b。槽13a具有侧面17和底面19。侧面17倾斜地与底面19连接。太阳能电池1C中，虽然侧面17和底面19以有角度的方式连接，但是侧面17和底面19也可以呈圆弧状地连接。
槽13b具有侧面17和底面19。侧面17由侧面17a和侧面17b构成。虽然侧面17a和侧面17b以有角度的方式连接，但是侧面17a和侧面17b也可以呈圆弧状地连接。虽然侧面17b和底面19以有角度的方式连接，但是侧面17b和底面19也可以呈圆弧状地连接。
太阳能电池1C中，虽然在背面12形成有槽13a和槽13b，但是也可以在背面12只形成有槽13a。另外，也可以在背面12只形成有槽13b。
(4)太阳能电池1A的制造方法
对本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法，参照图6到图13进行说明。图6是用于说明本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法的流程图。图7到图13是用于说明本发明实施方式的太阳能电池1A的制造方法的图。
如图6所示，太阳能电池1A的制造方法包括工序S1到工序S5。
工序S1是在半导体基板10n的背面12上形成具有第一导电型的第一半导体层20n的工序。首先，准备半导体基板10n。为了除去半导体基板10n表面的污垢，对半导体基板10n使用酸溶液或碱溶液进行蚀刻。在准备的半导体基板10n的背面12上，形成i型非晶态半导体层22i。在形成的i型非晶态半导体层22i上形成n型非晶态半导体层25n。i型非晶态半导体层22i和n型非晶态半导体层25n例如是利用化学气相沉积法(CVD法)形成的。通过该工序S1，在背面12上形成第一半导体层20n。
工序S2是形成具有绝缘性的绝缘层40的工序。在利用工序S1形成的第一半导体层20n上，形成绝缘层40。具体来说，如图7所示，在n型非晶态半导体层25n上，形成绝缘层40。绝缘层40例如是利用CVD法形成的。
工序S3是在半导体基板10n的背面12形成槽13的工序。工序S3具有工序S31和工序S32。
工序S31是除去在第一半导体层20n上形成的绝缘层40的工序。利用丝网印刷法，在绝缘层40上涂布蚀刻膏。在从垂直方向z上看背面12，在相当于形成有第二半导体层30p的部分的绝缘层40上涂布蚀刻膏。因此，由蚀刻膏在排列方向x上的宽度和蚀刻膏在排列方向x上的间隔，决定宽度L1和宽度L2。
之后，通过以200度进行4分钟左右的退火处理，如图8所示，涂布有蚀刻膏的绝缘层40部分被除去。由此，露出第一半导体层20n。根据处理条件，第一半导体层20n的一部分也被除去。
工序S32是除去露出的第一半导体层20n并且在半导体基板10n的背面12形成槽13的工序。对露出的第一半导体层20n进行碱清洗。由此，如图9所示，除去第一半导体层20n，并且在半导体基板10n的背面12形成槽13。根据处理条件，适当调整槽13的深度。工序S32中，没被除去而残留的绝缘层40作为保护第一半导体层20n的保护层来起作用。另外，槽13的形成也可以使用其他的方法。例如，也可以使用切削加工形成槽13。
工序S4是在形成于半导体基板10n的背面12的槽13形成第二半导体层30p的工序。在半导体基板10n的背面12上，形成i型非晶态半导体层32i。在形成的i型非晶态半导体层32i上，形成p型非晶态半导体层35p。i型非晶态半导体层32i和p型非晶态半导体层35p例如是利用CVD法形成的。通过该工序S4，在背面12上形成第二半导体层30p。即，在排列方向x上的槽13的侧面17和槽13的底面19，形成第二半导体层30p。如图10所示，太阳能电池1A中，第二半导体层30p形成在整个表面。因此，第二半导体层30p不仅形成在背面12上，也形成在绝缘层40上。第二半导体层30p覆盖绝缘层40的端部和第一半导体层20n的端部。在没有形成槽13的背面12与槽13的边界上，第一半导体层20n和第二半导体层30p接触。工序S3之后以不形成槽13的方式进行工序S32，在边界上以外的背面12，第一半导体层20n与第二半导体层30p接触。
工序S5是形成第一电极50n和第二电极50p的工序。工序S5包括工序S51到工序S54。
工序S51是除去第二半导体层30p和绝缘层40的工序。使用丝网印刷法，在形成于绝缘层40上的第二半导体层30p上涂布蚀刻膏。之后，通过以70度进行5分钟左右的退火处理，如图11所示，将涂布有蚀刻膏的第二半导体层30p部分和绝缘层40部分除去。绝缘层40没有完全被除去而残留的情况下，使用氟化氢(HF)进行清洗。由此，露出第一半导体层20n。也可以不同时而是分别除去第二半导体层30p和绝缘层40。
工序S52是形成透明电极层52的工序。如图12所示，在第一半导体层20n上和第二半导体层30p上，使用物理气相沉积法(PVD法)，形成透明电极层52。之后，使用PVD法，形成作为集电极55的基底的电镀用的基底金属层(未图示)。基底金属层例如使用Ni和Cu。
工序S53是形成用于防止短路的分离槽70的工序。分离槽70被设置在形成于绝缘层40上的第二半导体层30p上形成的透明电极52。利用丝网印刷法，在基底金属层涂布蚀刻膏。通过以200度进行4分钟左右的退火处理，如图13所示，将涂布有蚀刻膏的基底金属层部分和与此对应的透明电极52部分除去。由此，形成分离槽70。另外，在形成分离槽70的工序中也可以不使用蚀刻膏，而是进行使用光致抗蚀剂的图案形成。
工序S54是形成集电极55的工序。使用电镀法，在基底金属形成集电极55。由此，形成第一电极50n和第二电极50p。将第一电极50n的端部与连接电极60n连接。将第二电极50p的端部与连接电极60p连接。由此，形成图3所示的太阳能电池1A。
另外，在基底金属部分和透明电极52不形成分离槽70的状态下，使用电镀法，在基底金属形成了集电极55时，需要将集电极55分离成第一电极50n和第二电极50p的工序。考虑使用电镀法较厚地形成集电极55的话，在该方法中分离的工序需要很长时间，此外，被削掉的材料增加，制造成本增大。另一方面，本实施方式中，在工序S54中，在基底金属和透明电极52形成分离槽70之后，使用电镀法形成集电极55。由此，第一电极50和第二电极50p由于分离槽70而互相分离。使用该方法，不仅能够在比集电极55薄的基底金属形成分离槽70，还能够将集电极55分离成第一电极50n和第二电极50p。因此，能够缩短制造工序的时间。
(5)比较评价
为了确定本发明的效果，对于电流密度，使用计算模型进行评价。具体来说，计算空穴80向p型第二半导体层30p移动时的电流密度。计算模型的条件如下。
在厚度为200μm的n型半导体基板10n的背面12形成有p型第二半导体层30p。如图14(a)和图14(b)所示，在排列方向x上，以背面12上的第二半导体层30p的端部为原点O。在从原点O朝向与第二半导体层30p的端部相邻的第一半导体层20n最远为距离x1的区域，以通过在受光面11接收光而在半导体基板10n生成的空穴80为对象。距离x1是350μm。半导体基板10n和第二半导体层30p的长度方向y的长度是无限的。空穴80在半导体基板10n内均匀地产生。空穴80朝第二半导体层30p以最短路径移动。到达第二半导体层30p的空穴80立刻被收集。
图14(a)是计算模型中的实施例的太阳能电池的沿着与排列方向x和长度方向y垂直的垂直方向z及排列方向x的截面图。图14(b)是计算模型中的比较例的太阳能电池的沿着与排列方向x和长度方向y垂直的垂直方向z及排列方向x的截面图。如图14(a)所示，实施例的太阳能电池中，在半导体基板10n形成有深度为h的槽。排列方向x上的从槽的侧面到槽的底面由半径为h的圆弧形成。实施例1中，深度h是1μm。实施例2中，深度h是5μm。实施例3中，深度h是10μm。实施例4中，深度h是20μm。如图14(b)所示，比较例的太阳能电池中，没有形成槽。根据这些太阳能电池计算出电流密度的结果在图15中表示。
图15是表示相对电流密度和到原点O的距离之间的关系的曲线图。图15中，纵轴是相对电流密度，横轴是从原点O沿着方向x2的距离(μm)。方向x2是在排列方向x上沿着背面12的方向。
如图15所示，比较例中，在原点O相对电流密度是770。在离开原点1μm的部分，相对电流密度成为0.2。这意味着空穴80集中在第二半导体层30p的背面上的端部。
另一方面，实施例的太阳能电池中，与比较例的太阳能电池相比较，每一个在原点O的电流密度都大幅减少。具体来说，在实施例1中，在原点O，相对电流密度是70。在实施例2中，在原点O，相对电流密度是18。在实施例3中，在原点O，相对电流密度是9。在实施例4中，在原点O，相对电流密度是4。另外，可知深度h越深，空穴80越向远离原点O的位置移动。
从这些结果可知，半导体基板10n和第二半导体层30p的接合面越深，越能减少电流密度。
(6)作用、效果
本发明实施方式的太阳能电池，在太阳能电池1中，在排列方向x上的槽13的侧面17和槽13的底面19形成有第二半导体层30p。由此，在半导体基板10n内的在第一半导体层20n附近形成的载流子中，出现比起背面12上的第二半导体层30p的端部，距离在侧面17和底面19形成的第二半导体层30p更近的载流子。因此，载流子不向背面12上的第二半导体层30n的端部集中地移动，而是向在侧面17和底面19形成的第二半导体层30p分散地移动。因此，可以认为电流密度减少。因此，能够抑制随时间经过而产生的劣化。
而且，通过在槽13的侧面17和槽13的底面19形成第二半导体层30p，半导体基板10n和第二半导体层30p的结面积变大。由此，因为降低了串联电阻，所以能够提高太阳能电池的填充因子(fillfactor)。
本发明实施方式的太阳能电池1中，侧面17倾斜地与底面19连接。另外，本发明实施方式的太阳能电池1中，侧面17和底面19也可以呈圆弧状地连接。由此，在第一半导体层20n附近形成的载流子中，比起背面12上的第二半导体层30n的端部，形成于侧面17和底面19的第二半导体层30p在距离上更近的载流子进一步出现。结果，因为能够进一步减少电流密度，所以能够抑制随时间经过而产生的劣化。
本发明实施方式的太阳能电池1中，第二半导体层30p与侧面17的结、以及第二半导体层30p与底面19的结是异质结。与向半导体基板扩散掺杂剂而形成结的太阳能电池不同，利用异质结的太阳能电池中，结的边界很明显。因此，利用异质结的太阳能电池的电流密度容易变大。太阳能电池1中，通过将形成为异质结的部分成为侧面17和底面19，能够减少电流密度。
本发明实施方式的太阳能电池1中，半导体基板10n与作为第二导电型的第二半导体层30p不一样，是第一导电型。由此，少数载流子向形成于槽13的第二半导体层30p移动。通过形成槽13，到第二半导体层30p的移动距离变短的少数载流子出现。因此，能够减少再结合的少数载流子。
本发明实施方式的太阳能电池1A中，优选在背面12上形成的第二半导体层30p在排列方向x上的宽度L2比在背面12上形成的第一半导体层20n在排列方向x上的宽度L1宽。由此，由于能够降低串联电阻，所以能够使太阳能电池的填充因子更小。
本发明实施方式的太阳能电池1B中，半导体基板10n是与第二半导体层30n相同的导电型。在背面12上形成的第二半导体层30p在排列方向x上的宽度L2比在背面12上形成的第一半导体层20n在排列方向x上的宽度L1窄。由此，由于L2窄，能够使得在底面19附近产生的少数载流子的移动距离缩短。
本发明实施方式的太阳能电池1中，在背面12上，第一半导体层20n和第二半导体层30p接触。此外，在没有形成槽13的背面12与槽13的边界上，第一半导体层20n与第二半导体层30p接触。由此，由于能够使半导体基板和半导体层的结面积为最大限，所以能够实现发电效率的提高。
如上所述，通过本发明的实施方式公开了本发明的内容，作为该公开的一部分的说明和附图不应当被理解为限定本发明的内容。本发明包括在这里没有记载的各种实施方式。因此，本发明的技术范围只由涉及基于上述说明而得到的妥当的权利要求范围的发明特定事项决定。
附图标记说明
1、1A、1B、1C、100太阳能电池
10n半导体基板
11受光面
12、112背面
20n、20p第一半导体层
22i、32ii型非晶态半导体层
25n、35nn型非晶态半导体层
25p、35pp型非晶态半导体层
30n、30p第二半导体层
40绝缘层
50n、50p第一电极、第二电极
52、52n、52p透明电极层
55、55n、55p集电极
60n、60p连接电极
70分离槽
80空穴
110光电变换部

Claims (5)

1.一种太阳能电池，包括：具有受光面和背面且包含结晶类半导体材料的半导体基板；具有第一导电型的第一非晶态半导体层；和具有第二导电型的第二非晶态半导体层，所述第一非晶态半导体层和所述第二非晶态半导体层在所述背面上形成，所述太阳能电池的特征在于：
在所述背面形成有槽，
在没有形成所述槽的所述背面形成有所述第一非晶态半导体层，
在所述第一非晶态半导体层和所述第二非晶态半导体层交替排列的排列方向上的所述槽的侧面和所述槽的底面，以所述第二非晶态半导体层与所述槽的侧面和所述槽的底面接触，并且在没有形成所述槽的所述背面与所述槽的边界上所述第二非晶态半导体层与所述第一非晶态半导体层接触，且所述第二非晶态半导体层覆盖所述第一非晶态半导体层的端部的方式，形成有所述第二非晶态半导体层，所述第二非晶态半导体层与所述侧面的结以及所述第二非晶态半导体层与所述底面的结是异质结，
所述侧面倾斜地与所述底面连接，
所述半导体基板是第一导电型或第二导电型，在所述半导体基板是第一导电型的情况下，在所述背面上形成的所述第二非晶态半导体层在所述排列方向上的宽度比在所述背面上形成的所述第一非晶态半导体层在所述排列方向上的宽度宽，在所述半导体基板是第二导电型的情况下，在所述背面上形成的所述第二非晶态半导体层在所述排列方向上的宽度比在所述背面上形成的所述第一非晶态半导体层在所述排列方向上的宽度窄。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：
所述侧面与所述底面呈圆弧状地连接。
3.一种太阳能电池的制造方法，包括：
准备形成有第一半导体层和与所述第一半导体层交替排列的第二半导体层的半导体基板；
以覆盖所述第一半导体层和所述第二半导体层的方式形成基底电极的工序；
形成将所述基底电极分离成与所述第一半导体层连接的第一部分和与所述第二半导体层连接的第二部分的分离槽的工序；和
使用电镀法在所述基底电极的所述第一部分上和所述第二部分上分别形成集电极的工序,
所述第一半导体层和所述第二半导体层包含非晶态半导体，
在准备所述半导体基板的工序中包含：在包含结晶类半导体材料的半导体基板上形成所述第一半导体层的工序；除去所述第一半导体层并且在所述半导体基板的表面形成槽的工序；和以覆盖所述槽的侧面和所述槽的底面的方式形成第二半导体层的工序，
所述基底电极构成为包括透明电极。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于：
所述第二半导体层以隔着绝缘层覆盖所述第一半导体层的端部的方式配置，
在所述绝缘层上形成所述分离槽。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于：
以使所述第二半导体层在所述分离槽的底部露出的方式形成分离槽。
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