CN103222064A - 背面电极型太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背面电极型太阳能电池(1、51),具有:第一导电型或者第二导电型的硅衬底(4);第一导电型半导体区域(9、10)及第二导电型半导体区域(9、10),其设置在与硅衬底(4)的受光面相反一侧的面即背面;第一导电型用电极(2、3),其设置于第一导电型半导体区域(9、10);第二导电型用电极(2、3),其设置于第二导电型半导体区域(9、10);外周缘半导体区域(71、72),其在硅衬底(4)的背面设置在第一导电型半导体区域(9、10)及第二导电型半导体区域(9、10)的形成区域周围;外周缘半导体区域(71、72)不与第一导电型用电极(2、3)及第二导电型用电极(2、3)接触。

Description

背面电极型太阳能电池
技术领域
本发明涉及在与受光面相反一侧的面即背面形成有电极的背面电极型太阳能电池,尤其是涉及一种背面电极型太阳能电池的背面侧的结构。
背景技术
直接将太阳能转换成电能的太阳能电池,近年来,尤其从地球环境问题的观点出发,作为下一代能源的期待正急剧高涨。作为太阳能电池,具有使用化合物半导体或者有机材料的太阳能电池等众多种类,但当前成为主流的是使用硅晶体的。
当前,制造及销售最多的太阳能电池具有如下结构,即,在太阳光入射一侧的面即受光面和受光面的相反侧即背面形成有电极。
但是,在受光面上形成有电极的情况下,由于存在电极中的光的反射、吸收,所以入射的太阳光与所形成的电极的面积相应地减少,因此开发了仅在背面形成有电极的背面电极型太阳能电池。
图8是专利文献1公开的现有背面电极型太阳能电池的示意剖视图。以下,对现有背面电极型太阳能电池101进行说明。
在n型硅晶片104的受光面侧形成有凹凸形状105,并形成有n型前面侧扩散区域106即FSF(Front Surface Field:前面场)层。并且,在凹凸形状105中,从n型硅晶片104侧起按如下顺序形成有包含二氧化硅的介电性钝化层108及包含氮化硅的防反射涂层107。
另外,在n型硅晶片104的背面形成有氧化物层109。而且,在n型硅晶片104的背面侧交替地形成有掺杂了n型杂质的n+区域110和掺杂了p型杂质的p+区域111。并且,在n+区域110中形成有n型用金属触点102,在p+区域111中形成有p型用金属触点103。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2008-532311号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在多个背面电极型太阳能电池串联或者并联地连接的背面电极型太阳能电池组件中,在工作过程中在背面电极型太阳能电池组件的一部分上产生太阳光照射不到的影子的情况下,产生了影子的背面电极型太阳能电池根据与其他背面电极型太阳能电池的关系而被施加反向偏置电压。
此时,如专利文献1记载的背面电极型太阳能电池那样,在背面电极型太阳能电池的背面侧的外周缘上具有与n型硅晶片不同的导电型的p+区域,且在该区域中连接有p型用金属触点的情况下,施加反向偏置电压时,容易产生通过外周缘流入p型用金属触点的漏电电流。
本发明是鉴于上述问题而做出的,其目的在于提供一种背面电极型太阳能电池,能够在施加反向偏置电压时,抑制产生通过背面电极型太阳能电池的背面的外周缘流入电极的漏电电流。
用于解决技术问题的方法
本发明的背面电极型太阳能电池,具有:第一导电型或者第二导电型的硅衬底;第一导电型半导体区域及第二导电型半导体区域,其设置在与硅衬底的受光面相反一侧的面即背面;第一导电型用电极,其设置于第一导电型半导体区域;第二导电型用电极,其设置于第二导电型半导体区域;外周缘半导体区域,其在硅衬底的背面设置在第一导电型半导体区域及第二导电型半导体区域的形成区域周围;外周缘半导体区域不与第一导电型用电极及第二导电型用电极接触。
在此,在本发明的背面电极型太阳能电池中,优选的是,第二导电型半导体区域设置在第一导电型半导体区域的周围,外周缘半导体区域具有与第一导电型半导体区域相同的导电型。
另外,在本发明的背面电极型太阳能电池中,优选的是,第一导电型半导体区域及第二导电型半导体区域中,导电型与硅衬底的导电型不同的半导体区域的合计面积更大。
另外,在本发明的背面电极型太阳能电池中,优选的是,第一导电型用电极及第二导电型用电极中,在硅衬底的背面配置于最外侧的电极是相同的导电型用的电极。
另外,在本发明的背面电极型太阳能电池中,优选的是,第一导电型用电极及第二导电型用电极中,在硅衬底的背面配置于最外侧的电极是与外周缘半导体区域的导电型不同的导电型用的电极。
另外,在本发明的背面电极型太阳能电池中,优选的是,在硅衬底的受光面侧,设置有与硅衬底为相同导电型的受光面扩散层。
另外,在本发明的背面电极型太阳能电池中,优选还具有:受光面钝化膜,其设置在受光面扩散层上;防反射膜,其设置在受光面钝化膜上;防反射膜是包含与硅衬底为相同导电型的杂质的氧化钛膜。
发明的效果
根据本发明,通过在背面电极型太阳能电池的背面侧的外周缘形成不与电极连接的外周缘半导体区域,能够在向背面电极型太阳能电池施加反向偏置电压时,抑制产生通过背面电极型太阳能电池的背面的外周缘流入电极的漏电电流。
附图说明
图1是实施方式1的背面电极型太阳能电池的背面的示意俯视图。
图2(a)是沿图1的II-II线的示意剖视图,(b)是(a)所示的n型硅衬底的受光面的一部分的示意放大剖视图,(c)是对(a)的n++区域和p+区域的厚度之差进行图解的示意放大剖视图。
图3是从实施方式1的背面电极型太阳能电池除去了n型用电极、p型用电极及背面钝化膜时的n型硅衬底的背面的示意俯视图。
图4(a)~(j)是对实施方式1的背面电极型太阳能电池的制造方法的一例进行图解的示意剖视图。
图5是实施方式2的背面电极型太阳能电池的背面的示意俯视图。
图6(a)是沿图5的VI-VI线的示意剖视图,(b)是(a)所示的n型硅衬底的受光面的一部分的示意放大剖视图,(c)是对(a)所示的n++区域和p+区域的厚度之差进行图解的示意放大剖视图。
图7是从实施方式2的背面电极型太阳能电池除去了n型用电极、p型用电极及背面钝化膜时的n型硅衬底的背面的示意俯视图。
图8是现有背面电极型太阳能电池的示意剖视图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是,在本发明的附图中,相同的附图标记表示相同的部分或者相当的部分。
<实施方式1>
图1示出了实施方式1的背面电极型太阳能电池的背面的示意俯视图,如图1所示,在背面电极型太阳能电池1中,仅在单晶硅衬底即n型硅衬底4的与受光面相反一侧的面即背面设置有电极,在背面电极型太阳能电池1的背面,分别交替地排列有带状的n型用电极2和带状的p型用电极3。
图2(a)示出了沿图1的II-II线的示意剖视图,图2(b)示出了图2(a)所示的n型硅衬底4的受光面的一部分的示意放大剖视图,图2(c)示出了对图2(a)所示的n++区域和p+区域的厚度之差进行图解的示意放大剖视图。如图2(a)所示,在n型硅衬底4的受光面侧设置有纹理结构即凹凸形状5。凹凸形状5的凹凸的大小可以设为例如数μm~数十μm级。
另外,如图2(a)及图2(b)所示,在n型硅衬底4的受光面侧整个面上设置n+区域即受光面扩散层6来作为FSF(Front Surface Field:前面场)层,在受光面扩散层6的受光面侧设置有受光面钝化膜13。而且,在受光面扩散层6上设置有防反射膜12。受光面扩散层6的n型杂质浓度比n型硅衬底4的n型杂质浓度高。
在此,受光面钝化膜13由例如氧化硅膜构成,其膜厚可以设为例如15nm以上200nm以下,优选为15nm以上60nm以下。
另外,防反射膜12由例如氧化钛膜构成,其膜厚可以设为例如10nm以上400nm以下。而且,在防反射膜12中也可以含有例如磷,在防反射膜12中含有磷的情况下,防反射膜12中的磷浓度可以以磷氧化物的形式设为例如15质量%以上35质量%以下。需要说明的是,以磷氧化物的形式含有防反射膜12的15质量%以上35质量%以下是指,防反射膜12中的磷氧化物的含有量为防反射膜12整体的15质量%~35质量%。
另外,如图2(a)所示,在n型硅衬底4的背面形成有双层结构的背面钝化膜14,双层结构的背面钝化膜14通过从n型硅衬底4侧起按如下顺序配置第二背面钝化膜8和第一背面钝化膜11而成。
另外,在n型硅衬底4的背面,交替地邻接形成有n型半导体区域即n++区域9和p型半导体区域即p+区域10。如此,通过交替地邻接形成n++区域9和p+区域10,引起如下现象,即,在对背面电极型太阳能电池1施加反方向的偏压(反向偏置电压)时,与通常的二极管相同,直到达到击穿电压之前,几乎都没有电流流动,在施加比击穿电压大的电压时,有大的电流(击穿电流)流动,更大的电压不会被施加到背面电极型太阳能电池1。由于该击穿电流在n++区域9和p+区域10邻接的区域中流动,所以在背面电极型太阳能电池1中未被局部地施加电压,能够避免因局部的漏电电流导致的发热。
如图2(c)所示,n++区域9的表面位于比p+区域10的表面浅了深度B的位置,n型硅衬底4的背面的n++区域9的表面比n型硅衬底4的背面的n++区域9以外的区域的表面更凹入,n++区域9和p+区域10以形成凹状的方式配置。此外,深度d设为例如数十nm级。而且,在n++区域9上形成有n型用电极2,在p+区域10上形成有p型用电极3。
n++区域9上的背面钝化膜14的膜厚和p+区域10上的背面钝化膜14的膜厚之间存在膜厚差,n++区域9上的背面钝化膜14的膜厚比p+区域10上的背面钝化膜14的膜厚更厚。
而且,在n型硅衬底4的背面的外周缘上未配置电极,设置有不与电极接触的外周缘半导体区域即p+区域71。
图3示出了从实施方式1的背面电极型太阳能电池1除去n型用电极2、p型用电极3及背面钝化膜14时的n型硅衬底4的背面的示意俯视图。在此,在实施方式的背面电极型太阳能电池1中,在n型硅衬底4的背面的n++区域9及p+区域10的形成区域周围,设置有作为不与电极接触的半导体区域即外周缘半导体区域的p+区域71。另外,n++区域9以包围在带状的p+区域10的周围的方式设置,p+区域10和p+区域71具有相同的p型的导电型。
如图3所示,即使通过在n++区域9的周围设置导电型与n++区域9的导电型不同的外周缘半导体区域即p+区域71,而在n++区域9和p+区域10的形成区域的外侧形成p+区域71,n++区域9和p+区域10也能够电气性地分离。并且,即使向背面电极型太阳能电池1施加反方向的偏压(反向偏置电压),由于作为外周缘半导体区域的p+区域71不与电极接触,也能够抑制产生通过背面电极型太阳能电池1的外周缘流入电极的漏电电流。
另外,在背面电极型太阳能电池1的背面,优选的是,n++区域9及p+区域10中,导电型与n型硅衬底4的导电型不同的半导体区域即p+区域10的合计面积更大。在该情况下,背面电极型太阳能电池1的短路电流量处于增大的倾向。另外,在该情况下,n++区域9也可以在与其长度方向垂直的方向上分离,此时,能够在分离的n++区域9之间形成p+区域10。另外,在该情况下,p+区域10也可以在与其长度方向垂直的方向上分离,此时,能够在分离的p+区域10之间形成n++区域9。
此外,在图3所示的例子中,n++区域9全部相连而形成一个半导体区域,但也可以不一定必须使全部的n++区域9相连。而且,在图3所示的例子中,多个p+区域10分离地形成,但也可以具有相连的部位。
另外,在实施方式1的背面电极型太阳能电池1中,在n型硅衬底4的背面,配置于最外侧的两端的电极分别是n型用电极2,因此能够使背面电极型太阳能电池1的背面为旋转对称结构。因此,当排列多个背面电极型太阳能电池1来制作太阳能电池组件时,图1所示的背面电极型太阳能电池1的背面也可以上下颠倒。
另外,在实施方式1的背面电极型太阳能电池1中,n型用电极2及p型用电极3中,在n型硅衬底4的背面配置于最外侧的两端的n型用电极2为与外周缘半导体区域即p+区域71的导电型不同的导电型用的电极。
以下,参照图4(a)~图4(j)的示意剖视图,对实施方式1的背面电极型太阳能电池的制造方法的一例进行说明。
首先,如图4(a)所示,在与成为n型硅衬底4的受光面的面(n型硅衬底4的受光面)相反一侧的面即背面(n型硅衬底4的背面)形成纹理掩膜21。在此,作为n型硅衬底4,可以使用例如由厚度100μm的n型单晶硅构成的衬底。另外,作为纹理掩膜21,可以使用例如氮化硅膜等。另外,纹理掩膜21可以通过例如CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)法或者溅射法等形成。
然后,如图4(b)所示,在n型硅衬底4的受光面上形成凹凸形状5。凹凸形状5可以设为例如纹理结构。凹凸形状5例如可以通过利用向氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液等碱性水溶液中添加异丙醇并加热到70℃以上80℃以下的溶液来蚀刻n型硅衬底4的受光面而形成。
然后,如图4(c)所示,在n型硅衬底4的背面的一部分上形成n++区域9。在此,n++区域9例如可以如下所述地形成。
首先,除去n型硅衬底4的背面的纹理掩膜21。然后,在n型硅衬底4的受光面上形成例如氧化硅膜等扩散掩膜22。然后,在向n型硅衬底4的背面的n++区域9的形成区域以外的区域涂布掩蔽涂料(マスキングペ一スト)之后,通过热处理掩蔽涂料而形成扩散掩膜23。之后,通过使用POCl3的气相扩散,使磷扩散到n型硅衬底4背面从扩散掩膜23露出的部位,由此形成n++区域9。
此外,作为掩蔽涂料,可以使用例如含有溶剂、增稠剂及氧化硅前体的掩蔽涂料等。另外,作为掩蔽涂料的涂布方法,可以使用例如喷墨印刷法或者丝网印刷法等。
然后,如图4(d)所示,在n型硅衬底4的背面及受光面上形成氧化硅膜24。在此,氧化硅膜24例如可以是在通过氢氟酸处理将形成于n型硅衬底4的扩散掩膜22、扩散掩膜23以及磷扩散到扩散掩膜22、23中而形成的玻璃层除去之后,通过利用氧或者水蒸气进行热氧化而形成的。此外,利用氧或者水蒸气对n型硅衬底4实施的热氧化可以通过在将n型硅衬底4设置到氧环境或者水蒸气环境中的状态下进行热处理来进行。
此时,如图4(d)所示,可以使n型硅衬底4的背面的形成有n++区域9的区域上的氧化硅膜24(n++区域9上的氧化硅膜24)的膜厚比未形成n++区域9的区域上的氧化硅膜24(n++区域9以外的区域上的氧化硅膜24)的膜厚更厚。作为能够形成这种形状的氧化硅膜24的情况的一例,在利用水蒸气以900℃进行热氧化而形成氧化硅膜24的情况下,能够使n++区域9上的氧化硅膜24的膜厚为250nm~350nm,使n++区域9以外的区域上的氧化硅膜24的膜厚为70nm~90nm。在此,热氧化前n++区域9表面的磷浓度为5×1019个/cm3以上,作为热氧化处理温度范围,利用氧进行的热氧化为800℃~1000℃,利用水蒸气进行的热氧化为800℃~950℃。
此外,在以下工序中形成p+区域10时,n++区域9的扩散掩膜的膜厚优选为60nm以上,因此,n++区域9上的氧化硅膜24的膜厚和n++区域9以外的区域上的氧化硅膜24的膜厚之间的膜厚差优选为60nm以上。
另外,在通过热氧化形成氧化硅膜24时,根据向n型硅衬底4的背面扩散的杂质的种类和浓度,能够使通过热氧化形成的氧化硅膜24的生长速度不同,尤其是在n型硅衬底4的背面的n型杂质浓度高的情况下,能够加快氧化硅膜24的生长速度。因此,能够使与n型硅衬底4相比n型杂质浓度高的n++区域9上的氧化硅膜24的膜厚比与n++区域9相比n型杂质浓度低的n++区域9以外的区域上的氧化硅膜24的膜厚更厚。
此外,氧化硅膜24是在热氧化时通过硅和氧结合而形成的。
然后,如图4(e)所示,在n型硅衬底4的背面的一部分上形成p+区域10。在此,p+区域10例如能够如下所述地形成。
首先,通过蚀刻除去n型硅衬底4的受光面的氧化硅膜24及背面的n++区域9以外的区域上的氧化硅膜24。在此,由于n型硅衬底4的背面的n++区域9上的氧化硅膜24的膜厚形成为比n++区域9以外的区域上的氧化硅膜24的膜厚更厚,所以能够仅在n型硅衬底4的背面的n++区域9上留下氧化硅膜24。通过n++区域9上的氧化硅膜24和n++区域9以外的区域上的氧化硅膜24的蚀刻速率之差,能够使n++区域9上的氧化硅膜24的膜厚为120nm左右。
例如,在利用900℃的水蒸气通过30分钟的热氧化形成氧化硅膜24,并进行氢氟酸处理以除去n++区域9以外的区域上的氧化硅膜24的情况下,能够使n++区域9上的氧化硅膜24的膜厚为120nm左右。此外,如上所述,在n++区域9上的氧化硅膜24的膜厚为60nm以上的情况下,氧化硅膜24能够作为形成p+区域10时的扩散掩膜适当地发挥功能。
进一步地,在n型硅衬底4的受光面上形成氧化硅膜等扩散掩膜25,之后,在n型硅衬底4的背面,涂布使硼化合物与有机性高分子反应得到的聚合物溶解于醇系溶剂而成的溶液,干燥后,通过热处理使p型杂质即硼扩散到n型硅衬底4的背面露出的部位,形成p+区域10和p+区域71。
然后,如图4(f)所示,在n型硅衬底4的背面形成第一背面钝化膜11。在此,第一背面钝化膜11例如能够如下所述地形成。
首先,通过氢氟酸处理除去形成于n型硅衬底4的氧化硅膜24、扩散掩膜25以及硼扩散到氧化硅膜24及扩散掩膜25中而形成的玻璃层。
然后,通过例如CVD法或者SOG(旋涂玻璃)的涂布及烧制等方法在n型硅衬底4的背面形成兼用作氧化硅膜等扩散掩膜的第一背面钝化膜11。
然后,通过旋涂涂布等将至少含有磷化合物、钛醇盐(チタンアルコキッド)及醇类的混合液27涂布于n型硅衬底4的受光面,并使其干燥。在此,混合液27是为了在n型硅衬底4的受光面上形成受光面扩散层6即n++区域、且形成作为防反射膜12的氧化钛膜而被涂布的。另外,作为混合液27中的磷化合物,可以使用例如五氧化二磷,作为钛醇盐,可以使用例如钛酸四异丙酯,并且,作为醇类,可以使用例如异丙醇。
然后,如图4(g)及图4(j)所示,在n型硅衬底4的受光面上形成n+区域即受光面扩散层6及防反射膜12。在此,受光面扩散层6及防反射膜12的形成分别能够通过对涂布在n型硅衬底4的受光面上并被干燥的混合液27实施热处理来进行。通过该热处理,n型杂质即磷扩散到n型硅衬底4的受光面,由此,在n型硅衬底4的受光面整个面上形成受光面扩散层6,并且形成作为防反射膜12的含有磷的氧化钛膜。热处理后的受光面扩散层6的薄层电阻值为例如30~150Ω/□,优选为80±20Ω/□。
然后,如图4(g)及图4(j)所示,在n型硅衬底4的背面形成第二背面钝化膜8,并且在n型硅衬底4的受光面的受光面扩散层6上形成受光面钝化膜13。在此,第二背面钝化膜8及受光面钝化膜13分别例如能够如下所述地形成。
即,利用氧或者水蒸气对n型硅衬底4进行热氧化。由此,在n型硅衬底4的背面和第一背面钝化膜11之间形成由氧化硅膜构成的第二背面钝化膜8,并且在n型硅衬底4的受光面上的受光面扩散层6和防反射膜12之间形成由氧化硅膜构成的受光面钝化膜13。
作为在受光面扩散层6和防反射膜12之间形成受光面钝化膜13的原因,被认为是受光面的凹凸形状5的凹部中的防反射膜12的膜厚变厚而在防反射膜12上产生裂纹,氧或者水蒸气从产生该裂纹的部位进入,使得受光面钝化膜13即氧化硅膜生长。另外,还被认为是由于在受光面的凹凸形状5的凸部,防反射膜12的膜厚较薄,所以氧或者水蒸气透过,受光面钝化膜13即氧化硅膜生长。
而且,作为在n型硅衬底4的背面和第一背面钝化膜11之间形成第二背面钝化膜8的原因,被认为是由于n型硅衬底4的背面的第一背面钝化膜11是通过CVD法等形成的膜,所以氧或者水蒸气透过到第一背面钝化膜11的内部,由此,第二背面钝化膜8即氧化硅膜生长。
此外,第二背面钝化膜8及受光面钝化膜13的形成也可以是在用于形成受光面扩散层6及防反射膜12的热处理之后,紧接着切换气体来利用氧或者水蒸气进行热氧化。
然后,如图4(h)所示,除去背面钝化膜14的一部分,使n++区域9的一部分及p+区域10的一部分分别从背面钝化膜14露出。在此,除去背面钝化膜14的一部分例如能够在通过丝网印刷法等向背面钝化膜14的一部分上涂布蚀刻膏之后通过对蚀刻膏实施加热等来进行。之后,例如能够在进行超声波清洗之后通过实施酸处理而除去蚀刻膏。作为蚀刻膏,例如可以使用如下蚀刻膏等:作为蚀刻成分,含有从由磷酸、氟化氢、氟化铵及氟化氢铵组成的组中选择的至少一种,并且含有水、有机溶剂及增稠剂。
然后,如图4(i)所示,在n++区域9上形成n型用电极2,并且在p+区域10上形成p型用电极3。在此,例如能够在通过丝网印刷向背面钝化膜14的规定位置涂布银浆之后使其干燥,之后,通过烧固银浆来形成n型用电极2及p型用电极3。通过以上处理,能够制造实施方式的背面电极型太阳能电池1。
<实施方式2>
图5示出了实施方式2的背面电极型太阳能电池的背面的示意俯视图。另外,图6(a)示出了沿图5的VI-VI线的示意剖视图,图6(b)示出了图6(a)所示的n型硅衬底4的受光面的一部分的示意放大剖视图,图6(c)示出了对图6(a)所示的n++区域9和p+区域10的厚度之差进行图解的示意放大剖视图。
在实施方式2的背面电极型太阳能电池51中,其特征在于,n型硅衬底4的背面的外周缘半导体区域为n型的半导体区域即n++区域72,n型硅衬底4的背面的n型用电极2及p型用电极3中,在n型硅衬底4的背面配置于最外侧的两端的电极分别为与n型硅衬底4的导电型不同的导电型用的p型用电极3。即,在实施方式2的背面电极型太阳能电池51中,在n型硅衬底4的背面的外周缘上也没有配置电极,外周缘半导体区域即n++区域72也不与电极接触。
图7示出了从实施方式2的背面电极型太阳能电池51除去n型用电极2、p型用电极3及背面钝化膜14时的n型硅衬底4的背面的示意俯视图。
在此,在实施方式2的背面电极型太阳能电池51中,在n型硅衬底4的背面的n++区域9及p+区域10的形成区域周围,设置有作为不与电极接触的半导体区域即外周缘半导体区域的n++区域72。另外,p+区域10以包围在带状的n++区域9的周围的方式设置,n++区域9和n++区域72具有相同的p型的导电型。
如图7所示,即使通过在p+区域10的周围设置导电型与p+区域10的导电型不同的外周缘半导体区域即n++区域72,而在n++区域9和p+区域10的形成区域的外侧形成n++区域72,n++区域9和p+区域10也能够电气性地分离。并且,即使向背面电极型太阳能电池51施加反方向的偏压(反向偏置电压),由于作为外周缘半导体区域的n++区域72不与电极接触,也能够抑制产生通过背面电极型太阳能电池51的背面的外周缘流入电极的漏电电流。
另外,在背面电极型太阳能电池51的背面,优选的是,n++区域9及p+区域10中,导电型与n型硅衬底4的导电型不同的半导体区域即p+区域10的合计面积更大。在该情况下,背面电极型太阳能电池51的短路电流量处于增大的倾向。
此外,在图7所示的例子中,p+区域10全部相连而形成一个半导体区域,但也可以不一定必须使全部的p+区域10相连。而且,在图7所示的例子中,多个n++区域9分离地形成,但也可以具有相连的部位。
另外,在实施方式2的背面电极型太阳能电池51中,在n型硅衬底4的背面,配置于最外侧的两端的电极分别是p型用电极3,因此能够使背面电极型太阳能电池51的背面为旋转对称结构。因此,当排列多个背面电极型太阳能电池51来制作太阳能电池组件时,图5所示的背面电极型太阳能电池51的背面也可以上下颠倒。
另外,在实施方式2的背面电极型太阳能电池51中,n型用电极2及p型用电极3中,在n型硅衬底4的背面配置于最外侧的两端的p型用电极3为与外周缘半导体区域即n++区域72的导电型不同的导电型用的电极。
由于本实施方式中的除上述说明以外的其他说明与实施方式1相同,所以省略其说明。
<其他>
在实施方式1的背面电极型太阳能电池1及实施方式2的背面电极型太阳能电池51中,由于在其工作时,设置有n型用电极2的n++区域9与n+区域即受光面扩散层6隔着n型硅衬底4的主体而分离,因此对相互的电位没有影响。
另外,在上述说明中,对使用n型硅衬底4的情况进行了记载,但还能够使用p型硅衬底。此时,在存在受光面扩散层6的情况下,受光面扩散层6成为p型杂质扩散而形成的p+区域,防反射膜12成为含有p型杂质的膜,其他结构可以与使用n型硅衬底4的上述结构相同。
另外,在使用p型硅衬底的情况下,为了得到更大的短路电流量,在背面电极型太阳能电池的背面,优选的是,在形成有n型用电极2的n++区域9及形成有p型用电极3的p+区域10中,导电型与p型硅衬底的导电型不同的半导体区域即n++区域9的合计面积比p+区域10的合计面积大。另外,在该情况下,p+区域10也可以在与其长度方向垂直的方向上分离,此时,能够在分离的p+区域10之间形成n++区域9。另外,在该情况下,n++区域9也可以在与其长度方向垂直的方向上分离,此时,能够在分离的n++区域9之间形成p+区域10。
而且,关于本发明的背面电极型太阳能电池的概念,不仅包括只在半导体衬底的作为背面的面上形成有p型用电极及n型用电极这两者的结构的背面电极型太阳能电池,还包括MWT(Metal Wrap Through:金属穿孔卷绕)型(在设置于半导体衬底的贯通孔中配置电极的一部分的结构的太阳能电池)等结构的太阳能电池。
工业实用性
本发明的背面电极型太阳能电池能够广泛地应用于所有背面电极型太阳能电池。
附图标记的说明
1 背面电极型太阳能电池;2 n型用电极;3 p型用电极;4 n型硅衬底;5、105 凹凸形状;6 受光面扩散层;8 第二背面钝化膜;9 n++区域;10 p+区域;11 第一背面钝化膜;12 防反射膜;13 受光面钝化膜;14 背面钝化膜;21 纹理掩膜;22、23 扩散掩膜;24 氧化硅膜;25 扩散掩膜;27 混合液;71 p+区域;72 n++区域;101 背面电极型太阳能电池;102 n型用金属触点;103 p型用金属触点;104 n型硅晶片;105 凹凸形状;106 n型前面侧扩散区域;107 防反射涂层;108 介电性钝化层;109 氧化物层;110 n+区域;111 纹理掩膜。

Claims (7)

1.一种背面电极型太阳能电池(1、51),其特征在于,具有:
第一导电型或者第二导电型的硅衬底(4);
第一导电型半导体区域(9、10)及第二导电型半导体区域(9、10),其设置在与所述硅衬底(4)的受光面相反一侧的面即背面;
第一导电型用电极(2、3),其设置于所述第一导电型半导体区域(9、10);
第二导电型用电极(2、3),其设置于所述第二导电型半导体区域(9、10);
外周缘半导体区域(71、72),其在所述硅衬底(4)的所述背面设置在所述第一导电型半导体区域(9、10)及所述第二导电型半导体区域(9、10)的形成区域周围;
所述外周缘半导体区域(71、72)不与所述第一导电型用电极(2、3)及所述第二导电型用电极(2、3)接触。
2.如权利要求1所述的背面电极型太阳能电池(1、51),其特征在于,
所述第二导电型半导体区域(9、10)设置在所述第一导电型半导体区域(9、10)的周围,
所述外周缘半导体区域(71、72)具有与所述第一导电型半导体区域(9、10)相同的导电型。
3.如权利要求1或2所述的背面电极型太阳能电池(1、51),其特征在于,
所述第一导电型半导体区域(9、10)及所述第二导电型半导体区域(9、10)中,导电型与所述硅衬底(4)的导电型不同的半导体区域的合计面积更大。
4.如权利要求1~3中任一项所述的背面电极型太阳能电池(1、51),其特征在于,
所述第一导电型用电极(2、3)及所述第二导电型用电极(2、3)中,在所述硅衬底(4)的所述背面配置于最外侧的电极是相同的导电型用的电极。
5.如权利要求1~4中任一项所述的背面电极型太阳能电池(1、51),其特征在于,
所述第一导电型用电极(2、3)及所述第二导电型用电极(2、3)中,在所述硅衬底(4)的所述背面配置于最外侧的电极是与所述外周缘半导体区域(71、72)的导电型不同的导电型用的电极。
6.如权利要求1~5中任一项所述的背面电极型太阳能电池(1、51),其特征在于,
在所述硅衬底(4)的受光面侧,设置有与所述硅衬底(4)为相同导电型的受光面扩散层(6)。
7.如权利要求6所述的背面电极型太阳能电池(1、51),其特征在于,还具有:
受光面钝化膜(13),其设置在所述受光面扩散层(6)上;
防反射膜(12),其设置在所述受光面钝化膜(13)上;
所述防反射膜(12)是包含与所述硅衬底(4)为相同导电型的杂质的氧化钛膜。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9293268B2 (en) 2013-11-22 2016-03-22 Corning Incorporated Ultracapacitor vacuum assembly
JP2016143862A (ja) * 2015-02-05 2016-08-08 シャープ株式会社 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
JP2017174925A (ja) * 2016-03-23 2017-09-28 シャープ株式会社 光電変換素子
EP3474333B1 (en) 2016-06-15 2021-10-20 Kaneka Corporation Solar cell and production method therefor, and solar cell module
EP3503217B1 (en) * 2016-08-22 2022-05-11 Kaneka Corporation Solar cell and solar cell module
WO2020137582A1 (ja) * 2018-12-26 2020-07-02 株式会社カネカ 太陽電池の製造方法および太陽電池の製造装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003124483A (ja) * 2001-10-17 2003-04-25 Toyota Motor Corp 光起電力素子
CN101167191A (zh) * 2005-04-26 2008-04-23 信越半导体股份有限公司 太阳能电池的制造方法和太阳能电池及半导体装置的制造方法
US20100243041A1 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 Bp Corporation North America Inc. Apparatus and Method for Solar Cells with Laser Fired Contacts in Thermally Diffused Doped Regions

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005310830A (ja) * 2004-04-16 2005-11-04 Sharp Corp 太陽電池および太陽電池の製造方法
US8637340B2 (en) * 2004-11-30 2014-01-28 Solexel, Inc. Patterning of silicon oxide layers using pulsed laser ablation
EP2239788A4 (en) * 2008-01-30 2017-07-12 Kyocera Corporation Solar battery element and solar battery element manufacturing method
US20110036404A1 (en) * 2008-04-25 2011-02-17 Kyocera Corporation Photoelectric Conversion Device and Photovoltaic Power Generation Device
JP2010147324A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Kyocera Corp 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003124483A (ja) * 2001-10-17 2003-04-25 Toyota Motor Corp 光起電力素子
CN101167191A (zh) * 2005-04-26 2008-04-23 信越半导体股份有限公司 太阳能电池的制造方法和太阳能电池及半导体装置的制造方法
US20100243041A1 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 Bp Corporation North America Inc. Apparatus and Method for Solar Cells with Laser Fired Contacts in Thermally Diffused Doped Regions

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