CN106463561A - 晶体硅系太阳能电池、晶体硅系太阳能电池模块及它们的制造方法 - Google Patents

晶体硅系太阳能电池、晶体硅系太阳能电池模块及它们的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种不期望的金属的析出及金属向硅基板内的扩散等得到抑制、且在背面侧的整个面上形成了镀金属电极层的晶体硅系太阳能电池。本发明的晶体硅系太阳能电池在n型晶体硅基板(1)的第一主面(51)上具备第一本征硅系薄膜(2)、p型硅系薄膜(3)、第一透明电极层(4)及图案集电极(11)，在第二主面(52)上具备第二本征硅系薄膜(7)、n型硅系薄膜(8)、第二透明电极层(9)及镀金属电极(21)。在第一主面的周边具有除去了第一透明电极层(4)和第二透明电极层(9)间的短路的绝缘区域。镀金属电极(21)形成于第二透明电极层(9)上的整个区域。

Description

晶体硅系太阳能电池、晶体硅系太阳能电池模块及它们的制 造方法
技术领域
本发明涉及在晶体硅基板表面上具有异质结的晶体硅系太阳能电池及其制造方法。本发明还涉及晶体硅系太阳能电池模块及其制造方法。
背景技术
在单晶硅基板上具备导电型硅系薄膜的晶体硅系太阳能电池被称为异质结太阳能电池。其中，作为转换效率最高的晶体硅系太阳能电池的方式之一，已知在导电型硅系薄膜和晶体硅基板之间具有本征的非晶质硅薄膜的异质结太阳能电池。
异质结太阳能电池在一导电型晶体硅基板的受光面侧具备逆导电型硅系薄膜，在背面侧具备一导电型硅系薄膜。一般而言，使用n型单晶硅基板，在其受光面侧形成p型硅系薄膜，在背面侧形成n型硅系薄膜。在这些半导体接合部分产生的载流子经由电极输出至太阳能电池的外部。作为电极，一般可使用透明导电层和金属集电极的组合。
金属集电极不透明，因此，为了扩大太阳能电池的受光面积，在受光面侧可使用图案化成线状的金属集电极。另一方面，研究了在背面侧的整个面形成金属电极，使未被吸收而透射晶体硅基板的光通过背面侧的金属电极反射而再次入射至晶体硅基板内，由此，提高光利用效率。例如，专利文献1中公开了下述异质结太阳能电池：通过镀敷法在太阳能电池的受光面侧形成了图案集电极，通过溅射法在背面侧的整个面形成了银电极的异质结太阳能电池。另外，专利文献2中公开了一种通过电镀在背面侧的整个面形成有金属电极的异质结太阳能电池。就电镀而言，可容易较厚地形成金属电极，因此，可期待通过金属电极的低电阻化提高特性及提高生产率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2013/161127号国际公开小册子
专利文献2：WO2013/001861号国际公开小册子
发明内容
发明所要解决的课题
如专利文献1中所公开的那样，已知在异质结太阳能电池的制造过程中，硅系薄膜、透明电极层也向硅基板的侧面、成膜面的相反面蔓延，进行成膜，在表面和背面的透明电极间产生短路。在产生短路的状态下，如果通过电镀在背面侧形成金属电极，则在受光面侧也会析出金属层，成为产生新的泄漏途径及遮光损失等的原因。因此，在通过电镀形成金属电极之前，需要除去表面和背面的透明电极层的短路。
根据本发明人等的研究，发现通过镀敷法在异质结太阳能电池的背面侧形成金属电极的情况下，若仅除去表面和背面的透明电极层的短路，则存在如下问题：金属成分从镀液向硅基板内扩散、或产生因表背面的透明电极层的短路以外的泄漏所引起的不期望的金属析出等。
鉴于这样的问题，本发明的目的在于，通过可降低工艺成本的电镀法形成背面金属电极，且抑制不期望的金属析出、金属向硅基板内的扩散等，由此，提高太阳能电池的生产率及转换效率。
用于解决课题的方案
在本发明中，在受光面侧周边具有给定的绝缘区域的状态下，通过电镀在背面侧形成镀金属电极。根据该结构，在进行电镀时，可抑制泄漏引起的不期望的金属析出。
本发明的晶体硅系太阳能电池中可使用具有第一主面、第二主面及侧面的n型晶体硅基板。晶体硅系太阳能电池具备：n型晶体硅基板；依次形成于n型晶体硅基板的第一主面上的第一本征硅系薄膜、p型硅系薄膜、第一透明电极层及图案集电极；依次形成于n型晶体硅基板的第二主面上的第二本征硅系薄膜、n型硅系薄膜、第二透明电极层及镀金属电极。镀金属电极形成于第二透明电极层上的整个区域。
在晶体硅基板的第一主面上的整个面、第二主面上的整个面及侧面的全部区域形成有第一本征硅系薄膜及第二本征硅系薄膜中的至少任一者。即，晶体硅基板的整个表面被硅系薄膜覆盖。本发明的晶体硅系太阳能电池在第一主面的周边具有除去了第一透明电极层与第二透明电极层的短路的绝缘区域。
本发明的晶体硅系太阳能电池的制造方法具有下述工序：在n型晶体硅基板的第一主面上的整个区域及侧面形成第一本征硅系薄膜的工序(第一本征硅系薄膜形成工序)；在第一本征硅系薄膜上形成p型硅系薄膜的工序(p型硅系薄膜形成工序)；在第一主面侧的周边以外的整个区域形成第一透明电极层的工序(第一透明电极层形成工序)；在n型晶体硅基板的第二主面上的整个区域及侧面成膜第二本征硅系薄膜的工序(第二本征硅系薄膜形成工序)；在第二本征硅系薄膜上形成n型硅系薄膜的工序(n型硅系薄膜形成工序)；及在n型硅系薄膜上成膜第二透明电极层的第二透明电极层形成工序。在实施这些各工序后，进一步实施如下工序(镀金属电极形成工序)：在第一主面的周边具有所述绝缘区域的状态下，通过电镀法于第二透明电极层的整个面上形成镀金属电极。
例如，在第一透明电极层形成工序中，在第一主面的周边被掩模覆盖的状态下进行成膜，由此，在第一主面侧的周边以外的整个区域形成所述第一透明电极层。由此，在第一主面的周边可形成所述绝缘区域。
本发明的晶体硅太阳能电池的一实施方式中，第二透明电极层也形成于第二主面侧的整个面及侧面。例如，在第二透明电极层形成工序中，以不使用掩模的方式进行成膜，由此，在第二主面上的整个面及侧面形成第二透明电极层。
本发明的晶体硅太阳能电池的一实施方式中，例如在p型硅系薄膜形成工序及n型硅系薄膜形成工序中，以不使用掩模的方式进行成膜，由此，在第一主面上的整个面及侧面形成p型硅系薄膜，在第二主面上的整个面及侧面形成n型硅系薄膜。在该实施方式中，与n型硅系薄膜的形成相比，优选先进行p型硅系薄膜的形成。由此，在n型晶体硅基板的侧面，p型硅系薄膜配置于比n型硅系薄膜更靠近n型晶体硅基板的一侧，在该情况下，能够进一步抑制泄漏引起的不期望的金属析出。
也可以在第二透明电极层形成后、镀金属电极形成之前，在第二透明电极层上的整个面形成基底金属层。在该情况下，在基底金属层上通过电镀形成镀电极层。
发明的效果
本发明的晶体硅系太阳能电池在背面侧的整个面上具有镀金属电极，因此，可以使未被吸收而透射晶体硅基板的光通过背面侧的金属电极反射，而提高光利用效率。另外，镀金属电极通过电镀法形成，因此，可容易较厚地形成电极。另外，在具有给定的绝缘区域的状态下进行电镀，从而不期望的金属析出及金属向硅基板内的扩散等得到抑制。因此，根据本发明，可提高太阳能电池的生产率及转换效率。
附图说明
图1是示出本发明的晶体硅系太阳能电池的一实施方式的示意性剖面图；
图2是示出在晶体硅基板上形成硅系薄膜及透明电极层后的、基板周边部附近的成膜状态的一例的示意性剖面图；
图3是示出本发明的晶体硅太阳能电池的制造过程(镀金属电极形成前)中的基板周边部附近的成膜状态的示意性剖面图；
图4是示出比较例的晶体硅太阳能电池的制造过程(镀金属电极形成前)中的基板周边部附近的成膜状态的示意性剖面图；
图5是示出本发明的晶体硅太阳能电池的制造过程(镀金属电极形成前)中的基板周边部附近的成膜状态的示意性剖面图，示出了与p型硅系薄膜相比，先实施n型硅系薄膜的成膜的情况；
图6是示出本发明的晶体硅太阳能电池的制造过程(镀金属电极形成前)中的基板周边部附近的成膜状态的示意性剖面图，示出了在透明电极层上形成有基底金属层的情况；
图7是一实施方式的太阳能电池模块的示意性剖面图。
标记说明
1.n型晶体硅基板
2、7.本征硅系薄膜
3.p型硅系薄膜
8.n型硅系薄膜
4、9.透明电极层
21.镀金属电极
25.基底金属层
11.图案集电极
41～44.绝缘区域
100.太阳能电池
120.密封材料
131、132.保护材料
150.配线部件
155.中继连接器
200.太阳能电池模块
具体实施方式
图1是本发明一实施方式的晶体硅系太阳能电池的示意性剖面图。本发明的晶体硅系太阳能电池中可使用n型单晶硅基板。晶体硅基板1具有第一主面51、第二主面52和侧面55。
本发明的晶体硅系太阳能电池是所谓的异质结太阳能电池，在n型晶体硅基板1的第一主面51上具备第一本征硅系薄膜2、p型硅系薄膜3、第一透明电极层4及图案集电极11，在n型晶体硅基板1的第二主面52上具备第二本征硅系薄膜7、n型硅系薄膜8、第二透明电极层9及镀金属电极21。
在将空穴和电子进行比较的情况下，有效质量及散射截面面积较小的电子的移动程度通常更大，因此，使用n型单晶硅基板作为晶体硅基板1。异质结太阳能电池中，如果将最多地吸收向晶体硅基板入射的光的受光面侧的异质结设为反向结，则设置较强的电场，可高效地分离回收电子/空穴对。因此，通过将具备p型硅系薄膜3的第一主面侧设为受光面，可提高转换效率。
从光限制(光閉じ込)的观点来看，优选晶体硅基板1在表面具有纹理结构(未图示)。在晶体硅基板1的第一主面上，形成第一本征硅系薄膜2及p型硅系薄膜3作为硅系薄膜。在晶体硅基板1的第二主面上，形成第二本征硅系薄膜7及n型硅系薄膜8作为硅系薄膜。
作为本征硅系薄膜2、7，优选使用由硅和氢构成的i型氢化非晶质硅。通过在晶体硅基板上成膜i型氢化非晶质硅，能够抑制杂质向晶体硅基板的扩散且能够有效地进行表面钝化。
作为导电型(p型或n型)硅系薄膜3、8，可使用非晶质硅系薄膜、微晶体硅系薄膜(含有非晶质硅和晶质硅的薄膜)等。作为硅系薄膜，除了硅以外，还可以使用氧化硅、碳化硅、氮化硅等硅系合金。其中，导电型硅系薄膜优选非晶质硅薄膜。
在导电型硅系薄膜3、8上形成透明电极层4、9。透明电极层可使用氧化锌、氧化铟、氧化锡等导电性金属氧化物或它们的复合金属氧化物。其中，从导电性、光学特性及长期可靠性的观点来看，优选铟系氧化物，特别优选以氧化铟锡(ITO)为主成分的氧化物。透明电极层也可以是单层，也可以是由多个层构成的叠层结构。从透明性、导电性及光反射降低的观点来看，第一透明电极层4及第二透明电极层9的膜厚优选为10nm～140nm左右。
此外，本说明书中，将特定的成分称为“设为主成分”是指该成分的含量比50重量％多，优选为70重量％以上，更优选为90重量％以上。
作为硅系薄膜2、3、7、8及透明电极层4、9的成膜方法，优选为CVD法、溅射法、蒸镀法等干法。其中，硅系薄膜优选通过等离子CVD法成膜。透明电极层的成膜方法优选为溅射法等物理气相堆积法，或利用了有机金属化合物与氧或水的反应的CVD(MOCVD)法等。
这些各层的成膜顺序没有特别限定，但从提高生产率的观点来看，第一本征硅系薄膜2和p型硅系薄膜3优选使用相同的成膜装置连续进行成膜。同样，第二本征硅系薄膜7和n型硅系薄膜8优选连续地进行成膜。就第一本征硅系薄膜2及p型硅系薄膜3在第一主面上的成膜和第二本征硅系薄膜7及n型硅系薄膜8在第二主面上的成膜的顺序而言，可以先进行任一者。如后面详细叙述，与n型硅系薄膜8的成膜相比，如果先进行p型硅系薄膜3的成膜，则在形成镀金属电极21时，可降低泄漏引起的不期望的金属析出。
也可以在进行了所有的硅系薄膜2、3、7、8的成膜后，进行透明电极层4、9的成膜，也可以在一侧的主面上形成本征硅系薄膜、导电型硅系薄膜及透明电极层后，在另一侧主面上形成本征硅系薄膜、导电型硅系薄膜及透明电极层。为了提高对晶体硅基板的侧面的钝化效果，优选在制作所有的硅系薄膜2、3、7、8之后，进行透明电极层4、9的成膜。
在晶体硅基板1上形成硅系薄膜2、3、7、8及透明电极层4、9时，为了变更成膜面，需要翻转基板的操作，可成为降低生产效率的主要原因。因此，优选尽可能减少成膜面的变更次数。
当综合上述的各观点时，优选在一侧主面上成膜本征硅系薄膜及导电型硅系薄膜后，变更成膜面，在另一侧主面上成膜本征硅系薄膜及导电型硅系薄膜，不变更成膜面，在上述另一侧主面上成膜透明电极层，然后变更成膜面，在上述一侧主面上成膜透明电极层。例如，在与n型硅系薄膜8相比，先进行p型硅系薄膜3的成膜的情况下，优选的成膜顺序为第一本征硅系薄膜2、p型硅系薄膜3、第二本征硅系薄膜7、n型硅系薄膜8、第二透明电极层9、第一透明电极层4。
图2是示意性地示出在n型晶体硅基板1的第一主面上形成第一本征硅系薄膜2及p型硅系薄膜3后，在第二主面上形成第二本征硅系薄膜7及n型硅系薄膜8，然后形成第二透明电极层9及第一透明电极层4时的晶体硅基板的周边部附近的结构的剖视图。此外，本说明书中，“周边”是指主面的周端及距周端给定距离(例如，数十μm～数mm左右)的区域。另外，“周边部”是指包含第一主面及第二主面的周边和侧面的区域。
在不使用掩模，而通过CVD法或溅射法等干法形成上述各层的情况下，形成于晶体硅基板1的第二主面上的硅系薄膜7、8及第二透明电极层9由于成膜时的蔓延，在晶体硅基板1的侧面及第一主面的周边也形成有硅系薄膜7、8及第二透明电极层9。另外，形成于晶体硅基板1的第一主面上的硅系薄膜2、3及第一透明电极层4由于成膜时的蔓延，在硅基板1的侧面及第二主面的周边也形成有硅系薄膜2、3及第一透明电极层4。因此，在图2所示的方式中，第一透明电极层4和第二透明电极层9处于短路的状态。
这样，在第一透明电极层4和第二透明电极层9处于短路的状态下，通过电镀法在第二透明电极层9上形成镀金属电极21时，在第一主面(受光面)侧的第一透明电极层4上也析出金属。因此，需要在第一透明电极层4和第二透明电极层9不处于短路的状态下，在第二主面侧形成镀金属电极。
关于异质结太阳能电池的制造，已知下述方法：在基板的周边被掩模等覆盖的状态下进行成膜，以防止对周边及侧面的附着，由此使表背面不发生短路的方法；及通过蚀刻加工等除去短路部分的方法等。在本发明中，可采用任意方法。
在本发明中，在形成有未形成第一透明电极层及第二透明电极层的绝缘区域的状态下，通过电镀形成镀金属电极21。为了抑制泄漏引起的金属析出，需要在绝缘区域上形成硅系薄膜，制成硅基板不露出的状态。由于可容易地形成这种绝缘区域，因此，本发明中，优选在形成透明电极层时使用掩模，以不产生表背面的短路。
本发明中，在第一主面的周边既未形成第一透明电极层又未形成第二透明电极层、且形成了形成有硅系薄膜的绝缘区域的状态下，在第二主面上形成镀金属电极。图3(A)～(D)是示出在本发明的晶体硅太阳能电池的制造过程中，镀金属电极形成前的基板周边部附近的成膜状态的示意性剖面图。在任意方式下，在第一主面周边的绝缘区域41～44中，至少形成第一本征硅系薄膜2，且既未形成第一透明电极层4又未形成第二透明电极层9。即，镀金属电极层形成前，为晶体硅基板1的第一主面上的整个面、第二主面上的整个面及侧面被硅系薄膜覆盖的状态，且在第一主面的周边形成有除去了第一透明电极层和第二透明电极层的短路的绝缘区域。
图3(A)中，将第一本征硅系薄膜2及p型硅系薄膜3形成于第一主面侧的整个面及侧面，将第二本征硅系薄膜7、n型硅系薄膜8及第二透明电极层9形成于第二主面侧的整个面及侧面。第一透明电极层4形成于第一主面侧的周边以外的整个区域，未形成于侧面。例如，在形成硅系薄膜2、3、7、8及第二透明电极层9时以不使用掩模的方式进行成膜，在形成第一透明电极层4时，如果在将第一主面的周边被掩模覆盖的状态下进行成膜，则如图3(A)所示，在第一主面的周边形成既未成膜第一透明电极层4也未形成第二透明电极层9的绝缘区域41。
另外，在形成第二透明电极层9时也使用掩模，在利用掩模覆盖第二主面的周边的状态下进行成膜，如图3(B)所示，也可以在第一主面的周边形成绝缘区域42。在形成p型硅系薄膜时，如果在利用掩模覆盖第一主面的周边的状态下进行成膜，则也如图3(C)及(D)所示，在第一主面的周边成膜本征硅系薄膜2，可形成未成膜透明电极层及导电型硅系薄膜的绝缘区域43、44。
这样，如果在第一主面的周边设置未形成透明电极层4、9的绝缘区域，则可防止透明电极层的短路引起的金属向第一主面侧(第一透明电极层4上)的析出。另外，在绝缘区域上至少形成有本征硅系薄膜2，因此，也抑制泄漏引起的不期望的金属的析出。
参照与比较例相关的图4(A)～(E)，对在第二主面上通过电镀形成金属电极时的泄漏引起的金属析出进行说明。作为除去第一透明电极层和第二透明电极层的泄漏的方法，具有通过激光照射割断除去基板的周边部的方法。在该情况下，如图4(A)所示，绝缘区域91成为n型晶体硅基板1的侧面露出的状态。另外，在通过激光照射除去透明电极层4而形成绝缘区域的情况下，难以仅除去透明电极层4。因此，如图4(B)所示，槽直达硅基板1，在绝缘区域92中，为n型晶体硅基板1露出的状态。
这样，在n型晶体硅基板1露出的状态下，对第二透明电极层9通电实施电镀时，从第二透明电极层9经由n型硅系薄膜8向n型晶体硅基板1供给电子，因此，镀金属从n型晶体硅基板1的露出部即绝缘区域91、92析出。这种不期望的金属的析出产生新的短路及泄漏路径，成为降低太阳能电池的填充因子及开放端电压的原因。另外，当金属在第一主面上析出时，产生金属引起的遮光，从受光面(第一主面)侧向n型晶体硅基板1输入的光量降低，成为降低太阳能电池的电流密度的原因。另外，在进行电镀时，如果硅基板的露出部与镀液接触，则镀液中的金属离子向硅基板内扩散，成为降低变换特性的原因。
在覆盖第一主面的周边的状态下进行硅系薄膜2、3及透明电极层4的成膜，在覆盖第二主面的周边的状态下进行硅系薄膜7、8及透明电极层9的成膜时，如图4(C)所示，在侧面、第一主面的周边及第二主面的周边形成硅基板露出的绝缘区域93、94、95。在覆盖第一主面侧的周边的状态下进行硅系薄膜2、3及透明电极层4的成膜，且在成膜第二主面侧的硅系薄膜7、8及透明电极层9时未使用掩模的情况下，如图4(D)所示，在第一主面的周边形成硅基板露出的绝缘区域96。即使在这些方式中，如果对第二透明电极层9通电实施电镀，则产生绝缘区域中的金属的析出及镀液中的金属离子向硅基板内的扩散。
第一主面侧的硅系薄膜2、3及透明电极层4的成膜、以及第二主面侧的硅系薄膜7、8的成膜不使用掩模，而在利用掩模覆盖第二主面的周边的状态下进行第二透明电极层9的成膜时，如图4(E)所示，在第二主面的周边成膜第二本征硅系薄膜7及n型硅系薄膜8，且形成未成膜透明电极层9的绝缘区域97。这样，在仅于第二主面侧具有绝缘区域、且仅于第一主面侧存在绝缘区域的状态下，对第二透明电极层9通电实施电镀时，从第二透明电极层9经由n型硅系薄膜8，向绝缘区域97及第一透明电极层4供给电子，镀金属析出。另外，当镀金属向绝缘区域97上的析出增多时，第二透明电极层9和第一透明电极层4经由析出金属导通，产生表面和背面的透明电极层的短路。
另一方面，如图3(A)～(D)所示可知，如果在第一主面的周边形成硅系薄膜、且均未形成透明电极层4、9的绝缘区域41～44设于第一主面上，则即使对第二透明电极层9通电实施电镀，也不会产生泄漏引起的绝缘区域上的金属析出。另外，为了将硅基板1的侧面利用硅系薄膜覆盖，在实际使用太阳能电池时，抑制水分等从侧面的侵入。
此外，图3(A)～(D)中图示了如下方式，与n型硅系薄膜8相比，先进行p型硅系薄膜3的成膜，由此，在n型晶体硅基板1的侧面，p型硅系薄膜3位于比n型硅系薄膜8更靠近n型晶体硅基板1的一侧。另一方面，也可以如图5所示，先制作n型硅系薄膜8，n型硅系薄膜8位于比p型硅系薄膜3更靠近n型晶体硅基板1的一侧。但是，在该方式中，如图5中由虚线箭头所示，在由n型硅系薄膜8、n型晶体硅基板1及p型硅系薄膜3构成的n/n/p接合部分存在泄漏路径，因此，在绝缘区域46的p型硅系薄膜3的露出部分，镀金属极少析出，可成为遮光等的原因。但是，在硅系薄膜上析出的金属有时可通过吹风等除去，因此，与图4(A)～(D)的方式相比时，析出金属产生的影响较小。
如上述说明，如果在第一主面的周边存在形成硅系薄膜、且既未成膜第一透明电极层4又未成膜第二透明电极层9的绝缘区域，则在形成镀金属电极21时，可抑制不期望的金属的析出。特别是如图3(A)～(D)所示，在与n型硅系薄膜8相比先制作p型硅系薄膜3的情况下，泄漏引起的镀金属析出的抑止效果较大。
其中，如图3(A)及(C)所示，在形成第二透明电极层9时不使用掩模，且在第二主面侧的整个面及侧面均制作第二透明电极层9的情况下，通过构成透明电极层的导电性氧化物，保护硅系薄膜免受镀液的影响。因此，可抑制硅的合金化、镀液中的金属成分向硅基板中的扩散等引起的特性降低。另外，在基板的侧面，除了硅系薄膜及第二透明电极层9以外，通过电镀还形成镀金属电极21，因此，在实际使用太阳能电池时，进一步抑制水分等从侧面的侵入。另外，在形成第二透明电极层9时不需要使用掩模，因此，不需要掩模的覆盖及定位的工序，可提高生产效率。另外，在第二主面的周边也形成第二透明电极层，因此，可提高在第二主面侧的载流子回收效率。
其中，如图3(A)所示，在形成p型硅系薄膜3时不使用掩模，在第一主面侧的整个面及侧面也成膜p型硅系薄膜3的情况下，可连续制作第一本征硅系薄膜2和p型硅系薄膜3，因此，可进一步提高生产效率。另一方面，如果在形成p型硅系薄膜3时在将第一主面的周边用掩模覆盖的状态下进行成膜，则如图3(C)所示，可防止p型硅系薄膜3和n型硅系薄膜8的泄漏，因此，可提高转换效率。
如上述，在n型晶体硅基板1上形成硅系薄膜2、3、7、8及透明电极层4、9后，在第二透明电极层9上通过电镀形成镀金属电极21。通过在第二主面侧的整个面上形成镀金属电极21，将未被硅基板吸收而到达第二主面侧的光反射，并再次入射至硅基板，由此，可以提高光的利用效率。特别是硅在近红外至长波长侧的吸光系数小，因此，通过使用近红外至红外区域的波长区域光的反射率高的材料作为镀金属电极，可提高光的利用效率。
另外，通过在以导电性金属氧化物为主成分的第二透明电极层9上形成镀金属电极21，可实现硅系薄膜和电极的密合性的提高、接触电阻的降低。另外，通过具备第二透明电极层9，可抑制金属成分从镀金属电极21、基底金属层25向硅系薄膜、硅基板的扩散，因此，可提高变换特性。
本发明中，如图6所示，也可以在形成镀金属电极前，在第二透明电极层9上形成基底金属层25。在第二透明电极层9的表面形成基底金属层25，由此，提高表面的导电性，可提高电镀的效率。
另外，也可以利用基底金属层25保护第二透明电极层9免受镀液的影响。特别是在第二透明电极层9为非晶质的导电性金属氧化物的情况下，对镀液的耐久性较低，因此，为了防止镀液引起的第二透明电极层9的浸蚀，优选形成基底金属层25。
作为构成基底金属层25的金属材料，可以使用铜、镍、锡、铝、铬、银、金、锌、铅、钯等、或它们的合金。基底金属层25的形成方法没有特别限定，但为了高效地覆盖第二透明电极层9的表面整体，优选为溅射法、蒸镀法等干法、无电解镀敷。在采用溅射法的情况下，也可以将第二透明电极层9和基底金属层25连续成膜。
基底金属层25的膜厚没有特别限定，但从生产率的观点来看，优选为200nm以下，更优选为100nm以下，进一步优选为60nm以下。另外，基底金属层25的膜厚优选为镀金属电极的膜厚的50％以下，更优选为30％以下，进一步优选为20％以下。另一方面，从基底金属层本身具有较高的导电性，且防止销孔等引起的第二透明电极层的露出的观点来看，基底金属层25的膜厚优选为10nm以上，更优选为20nm以上，进一步优选为30nm以上。
镀金属电极21的材料只要是通过电镀可形成的金属，就没有特别限定。例如，作为镀金属电极21，可以形成铜、镍、锡、铝、铬、银、金、锌、铅、钯等、或它们的合金。这些材料中，由于电镀的析出速度较大，导电率较高，且材料廉价，因此，构成镀金属电极的金属优选为铜或以铜为主成分的合金。
镀金属电极的形成通过如下进行，即，在镀液中浸渍阳极，在使第二透明电极层9(或形成于其表面的基底金属层25)与镀液接触的状态下，对阳极和第二透明电极层之间施加电压。以铜为主成分的镀金属电极通过例如酸性镀铜而形成。用于酸性镀铜的镀液是含有铜离子的镀液，可使用以硫酸铜、硫酸、水等为主成分的公知组成的镀液。通过在该镀液中通入0.1～10A/dm2左右的电流，可以使铜析出于第二透明电极层9上。镀敷时间根据电极的面积、电流密度、阴极电流效率、设定膜厚等适宜设定。
镀金属电极也可以设为多个层的叠层结构。例如，在形成由铜等导电率较高的材料制成的第一镀层后，形成化学稳定性比第一镀层优异的金属层，由此，可以形成低电阻且化学稳定性优异的背面金属电极。
优选在通过电镀形成镀金属电极后，除去在表面残留的镀液。通过除去镀液，也可以同时除去在本征硅系薄膜2、p型硅系薄膜的露出部的表面(第一主面的周边的绝缘区域41～44、46；参照图3(A)～(D)、图5、图6)或第二透明电极层9的端面等附着的金属。镀液的除去可以通过如下方法进行，例如将从镀槽取出的基板表面残留的镀液通过吹风式的空气净洗除去后，进行水洗，进一步通过吹风挥散净洗液。在水洗之前进行空气净洗来降低残留在基板表面的镀液量，由此，可以减少在水洗时带入的镀液的量。因此，可减少水洗所需要的净洗液的量，并且也可降低伴随水洗产生的废液处理的时间，因此，可以降低净洗造成的环境负荷及费用，并且提高太阳能电池的生产率。
在第一主面的第一透明电极层4上形成图案集电极11。图案集电极的形成方法没有特别限制，可通过镀敷法、喷墨、丝网等印刷法、导线粘接法等形成。例如，丝网印刷法中，优选使用将由金属粒子和树脂粘合剂构成的导电糊通过丝网印刷进行印刷的工序。
镀敷法中，在第一透明电极层上，通过在覆盖了具有与集电极的图案形状对应的开口的抗蚀剂的状态下进行镀敷，可形成图案集电极。除此之外，如上述专利文献1(WO2013/161127号)等所公开，也可以以形成于基底金属层上的绝缘层的开口部为镀敷的起点而使金属析出，由此，形成图案集电极11。在将图案集电极11通过电镀形成的情况下，为了抑制不期望的金属向侧面及第二主面的析出，优选在第一透明电极层和第二透明电极层不短路的状态(如上述，形成有绝缘区域的状态)下进行电镀。
图案集电极11向第一主面上的形成也可以任选在镀金属电极21形成至第二主面上的前后进行。在通过电镀形成图案集电极11的情况下，也可以在形成镀金属电极21的同时进行图案集电极11的形成。例如，在第一透明电极层和第二透明电极层不短路的状态下，向第一主面侧及第二主面侧分别供电，由此，可以同时形成镀金属层21和图案集电极。根据该方法，可减少镀敷产生的电极层的形成工序数，可提高生产率。
通过上述制造的晶体硅系太阳能电池优选在供于实际使用时进行模块化。图7是示出一实施方式的太阳能电池模块的示意性剖面图。太阳能电池模块具备用于将太阳能电池和外部电路电连接的配线部件150。一般而言，太阳能电池模块如图7所示，将多个太阳能电池100经由中继连接器155电连接。这种将多个太阳能电池连接的太阳能电池模块的制作中，制作将多个太阳能电池100经由中继连接器155相互连接的太阳能电池串。在将多个太阳能电池串联地连接的情况下，1个太阳能电池的集电极11和与其邻接的太阳能电池的镀金属层21经由中继连接器155电连接。在构成太阳能电池串的两端的太阳能电池100上连接配线部件150。太阳能电池的电极和配线部件经由适宜的粘接剂(未图示)等连接。
太阳能电池100经由密封材料120被保护材料131、132夹持，而形成太阳能电池模块。例如，在太阳能电池100的受光面侧及背面侧各自经由密封材料配置保护材料131、132制成叠层体后，在给定条件下加热叠层体，由此，使密封材料120固化，并进行密封。然后，安装Al框(未图示)等，由此，可以制作太阳能电池模块。
作为受光面侧保护材料131，可使用具有透光性及隔水性的玻璃、透光性塑料等。作为背面侧保护材料132，可使用PET等树脂膜或利用树脂膜夹持铝等金属箔的叠层膜等。密封材料120在表面和背面的保护材料131、132之间密封太阳能电池100。作为密封材料，可以使用EVA树脂、EEA树脂、PVB树脂、硅树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等透光性的树脂。
如上述，通过密封太阳能电池，可以抑制水分等从外部侵入太阳能电池内部，并提高太阳能电池模块的长期可靠性。此外，在太阳能电池100的受光面侧及背面侧，经由密封材料120密合叠层有保护材料131、132，与之相对，太阳能电池的侧面仅由密封材料保护。因此，太阳能电池模块中，具有来自外部的水分等易于从侧面与太阳能电池接触的倾向。本发明的太阳能电池在晶体硅基板1的侧面也形成有硅系薄膜，因此，可抑制水分等从太阳能电池的侧面侵入晶体硅基板内部。特别是如图7所示，如果在太阳能电池的侧面也形成镀金属电极21，则可以进一步抑制水分等从侧面的侵入，因此，可以进一步提高太阳能电池模块的长期可靠性。

Claims (13)

1.一种晶体硅系太阳能电池，其具备：
n型晶体硅基板，其具有第一主面、第二主面及侧面；
依次形成于所述n型晶体硅基板的第一主面上的第一本征硅系薄膜、p型硅系薄膜、第一透明电极层及图案集电极；
依次形成于所述n型晶体硅基板的第二主面上的第二本征硅系薄膜、n型硅系薄膜、第二透明电极层及镀金属电极，
其中，在所述晶体硅基板的第一主面上的整个面、第二主面上的整个面及侧面的全部区域形成有所述第一本征硅系薄膜及所述第二本征硅系薄膜中的至少任一者，
在第一主面的周边具有绝缘区域，该绝缘区域除去了第一透明电极层和第二透明电极层间的短路，
所述镀金属电极形成于所述第二透明电极层上的整个区域。
2.如权利要求1所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
在第二主面侧的整个面及侧面也形成有所述第二透明电极层。
3.如权利要求1或2所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
所述p型硅系薄膜形成于第一主面上的整个面及侧面，所述n型硅系薄膜形成于第二主面上的整个面及侧面。
4.如权利要求3所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
在所述n型晶体硅基板的侧面，所述p型硅系薄膜位于比所述n型硅系薄膜更靠近所述n型晶体硅基板的一侧。
5.如权利要求1～4中任一项所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
在所述第二透明电极层和所述镀金属电极之间具备基底金属层。
6.一种太阳能电池模块，其包含权利要求1～5中任一项所述的晶体硅系太阳能电池。
7.一种晶体硅系太阳能电池的制造方法，该晶体硅系太阳能电池具备：
n型晶体硅基板，其具有第一主面及第二主面；
依次形成于所述n型晶体硅基板的第一主面上的第一本征硅系薄膜、p型硅系薄膜、第一透明电极层及图案集电极；
依次形成于所述n型晶体硅基板的第二主面上的第二本征硅系薄膜、n型硅系薄膜、第二透明电极层及镀金属电极，
所述晶体硅系太阳能电池的制造方法具有下述工序：
在n型晶体硅基板的第一主面上的整个区域及侧面形成第一本征硅系薄膜的第一本征硅系薄膜形成工序；
在所述第一本征硅系薄膜上形成p型硅系薄膜的p型硅系薄膜形成工序；
在第一主面侧的周边以外的整个区域形成第一透明电极层的第一透明电极层形成工序；
在所述n型晶体硅基板的第二主面上的整个区域及侧面成膜第二本征硅系薄膜的第二本征硅系薄膜形成工序；
在所述第二本征硅系薄膜上形成n型硅系薄膜的n型硅系薄膜形成工序；及
在所述n型硅系薄膜上成膜第二透明电极层的第二透明电极层形成工序，
在实施上述各工序后，进一步实施镀金属电极形成工序：在第一主面的周边具有既未形成所述第一透明电极层也未形成所述第二透明电极层的绝缘区域的状态下，通过电镀法在所述第二透明电极层上的整个面上形成镀金属电极。
8.如权利要求7所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，
在所述第一透明电极层形成工序中，在将第一主面的周边用掩模覆盖的状态下进行成膜，由此，在第一主面侧的周边以外的整个区域形成所述第一透明电极层。
9.如权利要求7或8所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，
在所述第二透明电极层形成工序中，以不使用掩模的方式进行成膜，由此在第二主面上的整个面及侧面形成所述第二透明电极层。
10.如权利要求7～9中任一项所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，在所述p型硅系薄膜形成工序中，以不使用掩模的方式进行成膜，由此在第一主面上的整个面及侧面形成所述p型硅系薄膜，
在所述n型硅系薄膜形成工序中，以不使用掩模的方式进行成膜，由此在第二主面上的整个面及侧面形成所述n型硅系薄膜。
11.如权利要求10所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，
所述p型硅系薄膜形成工序先于所述n型硅系薄膜形成工序进行。
12.如权利要求7～11中任一项所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，在所述第二透明电极层形成工序之后、所述镀金属电极形成工序之前，在所述第二透明电极层上的整个面上形成基底金属层，
在所述镀金属电极形成工序中，在所述基底金属层上形成所述镀金属电极。
13.一种晶体硅系太阳能电池模块的制造方法，其依次具有下述工序：
通过权利要求7～12中任一项所述的方法制造晶体硅系太阳能电池的工序；及
密封所述太阳能电池的工序。
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