CN107004732B - 太阳能单电池和太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

太阳能单电池(16)包括：n型单晶硅基片(22)；配置在n型单晶硅基片(22)的第1主面上的n型非晶硅层(26)；配置在n型非晶硅层(26)上的受光面电极(28)；配置在n型单晶硅基片(22)的第2主面上的p型非晶硅层(32)；和配置在p型非晶硅层(32)上的背面电极(34)，n型单晶硅基片(22)具有3.5～13Ωcm的范围的电阻率。能够在n型单晶硅基片(22)与n型非晶硅层(26)之间设置i型非晶硅层(24)，在n型单晶硅基片(22)与p型非晶硅层(32)之间设置另一i型非晶硅层(30)。

Description

太阳能单电池和太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及太阳能单电池和太阳能电池组件。
背景技术
太阳能单电池具有形成有pn结的半导体基片，是将由入射光在半导体基片内生成的载流子通过pn结分离为空穴和电子从而输出光电动势的器件。在半导体基片的表面和内部存在再结合中心。由此，通过入射光生成的载流子再结合而消灭，太阳能单电池的输出特性降低。
专利文献1记载有：关于在n型单晶硅基片和n型单晶硅基片与受光面电极之间依次设置i型非晶硅层(i型a-Si层)和n型非晶硅层(n型a-Si层)，在n型单晶硅基片与背面电极之间依次设置i型非晶硅层(i型a-Si层)和p型非晶硅层(p型a-Si层)的光电动势元件(光伏元件)，在将p型a-Si层设置在背面侧的情况下，即使在增厚p型a-Si层的情况下受光量也不被限制，由此光电动势元件的输出特性提高。另外，通过增厚与背面侧p型a-Si层相接的i型a-Si层的厚度，能够防止晶体基片的表面能级导致的载流子再结合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-237452号公报
发明内容
发明要解决的课题
在太阳能电池组件中，要求抑制因载流子的再结合导致的输出特性的降低。
用于解决课题的方法
本发明的太阳能单电池包括：n型晶体半导体基片；配置在n型晶体半导体基片的第1主面上的n型非晶半导体层；配置在n型非晶半导体层上的受光面电极；配置在n型晶体半导体基片的第2主面上的p型非晶半导体层；和配置在p型非晶半导体层上的背面电极，n型晶体半导体基片具有3.5～13Ωcm的范围的电阻率。
本发明的太阳能电池组件通过将本发明的太阳能单电池以规定的数量相互串联连接而构成。
发明的效果
在晶体半导体基片中，电阻率越高，晶体内部的杂质能级导致的载流子的再结合越少。根据实验，短路电流值，在n型晶体半导体基片的电阻率低于3.5Ωcm时不均，在3.5～13Ωcm的范围内为稳定且高的值。
根据上述结构，n型晶体半导体基片具有3.5～13Ωcm的范围的电阻率，所以能够减少太阳能单电池中的输出特性的偏差，因此，在太阳能电池组件中，能够抑制输出特性的降低。
附图说明
图1是本发明的实施方式的太阳能电池组件的结构图。
图2是本发明的实施方式的太阳能单电池的截面图。
图3是图1的A部中的截面图。图3的(a)是整体图，(b)是部分放大图。
图4是表示本发明的实施方式的太阳能单电池中的载流子的再结合的示意图。
图5是表示在本发明的实施方式的太阳能单电池中，标准化的短路电流值ISC与n型单晶硅基片的电阻率的关系的图。
图6是表示在本发明的实施方式的太阳能单电池中，标准化的开路电压值VOC与n型单晶硅基片的电阻率的关系的图。
图7是表示使用图6和图7、标准化的(短路电流值ISC×开路电压值VOC)与n型单晶硅基片的电阻率的关系的图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。以下所述的材质、厚度、尺寸、太阳能单电池的数量、单电池间配线件的数量、太阳能电池串的数量等是用于说明的例示，能够根据太阳能单电池、太阳能电池组件的规格适当变更。以下，在全部的附图中对对应的要素标注相同的附图标记，省略重复的说明。
图1是表示太阳能电池组件10的结构的平面图。太阳能电池组件10包括层叠体14和用于保持层叠体14的端部的框架12。层叠体14是将由多个太阳能单电池16串联连接而成的太阳能电池串组利用受光面侧的充填部件和保护部件、背面侧的充填部件和保护部件夹着而层叠的部件。太阳能电池串组是将多个太阳能电池串利用连接配线件20a～20g相互串联连接而成的，太阳能电池串是将多个太阳能单电池16利用单电池间配线件相互串联连接而成。在此，单电池间配线件18的延伸方向是X方向，连接配线件20a～20g的延伸方向是Y方向。图1～图3中，表示了X方向、Y方向。
在图1的例子中，沿X方向将12个太阳能单电池16用单电池间配线件18相互串联连接而形成1个太阳能电池串。而且，将太阳能电池串沿Y方向排列6个，将该6个太阳能电池串用连接配线件20a～20g相互串联连接而形成太阳能电池串组。太阳能电池串组是将72个(12×6)的太阳能单电池16串联连接而成的。
太阳能单电池16包括：通过接收太阳光而生成载流子的光电转换部；和收集所生成的载流子的电极。光电转换部包括单晶硅(c-Si)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等的晶体半导体基片和形成在晶体半导体基片上的非晶半导体层。非晶半导体层是没有结晶化的非晶半导体层。以下，作为晶体半导体基片使用n型单晶硅基片，作为非晶半导体层使用非晶硅层。电极包含配置在非晶硅层上的透明导电层。透明导电层使用在氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)等的金属氧化膜掺杂有锡(Sn)、锑(Sb)的透明导电性氧化物。
图2是太阳能单电池16的截面图。太阳能单电池16具有n型单晶硅基片22(n型c-Si层)。n型单晶硅基片22的厚度是约50～300μm。表示一个例子，能够使用约150μm的厚度的n型单晶硅基片22。
n型单晶硅基片22在单晶硅基片中以规定的浓度含有作为n型掺杂剂的磷(P)。n型单晶硅基片的电阻率例如能够根据美国工业标准ASTM723-99等使作为掺杂剂的磷(P)的浓度的关系1:1对应。当以电阻率表示时，n型单晶硅基片22使用3.5～13Ωcm的范围的基片。电阻率为3.5～13Ωcm的范围，以磷(P)浓度表示相当于约3.4×1014/cm3～约1.3×1015/cm3。电阻率优选使用5～13Ωcm的范围的n型单晶硅基片22。电阻率为5Ωcm，用磷(P)浓度表示相当于9×1014/cm3。另外，n型单晶硅基片22，利用氧供体的影响抑制电阻率不均，所以使用进行了约600℃以上的除供体退火(Donor Kill Anneal)处理的基片。在该情况下，对电子释放有贡献的氧浓度在全晶格间氧的0.1％以下。其详细情况使用图5～图7在后文述说。
如图2所示，太阳能单电池16在n型单晶硅基片22的受光面侧和背面侧分别形成有非晶硅层。即，在作为n型单晶硅基片22的受光面的第1主面侧层叠有n型非晶硅层26和配置在n型非晶硅层26上的受光面电极28。优选在n型单晶硅基片22与n型非晶硅层26之间配置i型非晶硅层24。另外，在作为n型单晶硅基片22的背面的第2主面侧层叠有p型非晶硅层32和配置在p型非晶硅层32上的背面电极34。优选在n型单晶硅基片22与p型非晶硅层32之间配置i型非晶硅层30。另外，优选在n型单晶硅基片22的表面形成有未图示的纹理，能够利用n型单晶硅基片22的表面的凹凸提高入射光的利用效率。
使用图2和图3说明受光面电极28和背面电极34的结构。图3是说明单电池间配线件18的配置的图，图3的(a)是整体图，作为部分放大图的(b)表示受光面电极28和背面电极34的详细结构。
受光面电极28由形成在n型非晶硅层26上的透明导电层28a和形成在透明导电层28a上的受光面集电件28b、28c构成。受光面集电件28b是与单电池间配线件18连接的主栅线电极，受光面集电件28c是与主栅线电极正交地延伸且具有比主栅线电极细的电极宽度的副栅线电极。同样，背面电极34由形成在p型非晶硅层32上的透明导电层34a和形成在透明导电层34a上的背面集电件34b、34c构成。背面集电件34b是与单电池间配线件18连接的主栅线电极，背面集电件34c是与主栅线电极正交地延伸且具有比主栅线电极细的电极宽度的副栅线电极。
由于光入射到受光面侧，所以要减少受光面集电件28b、28c覆盖n型非晶硅层26的面积。因此，使受光面侧的副栅线电极的间隔变大。由于背面侧不是光入射的一侧，所以没有那样的制约，背面侧的副栅线电极的间隔可以狭窄，可以以覆盖背面侧的大致整个面的方式形成背面集电件34b、34c。该受光面集电件28b、28c、背面集电件34b、34c能够使用导电膏等印刷为规定的图案而获得。
非晶硅层的厚度需要是使n型单晶硅基片22的表面能级消失的程度的厚度。举一个例子，n型非晶硅层26的厚度能够为约3～约10nm，p型非晶硅层32的厚度能够为约5nm～约30nm，i型非晶硅层24、30的厚度能够为约3nm～约80nm。
在使用电阻率为3.5～13Ωcm的范围的n型单晶硅基片22的情况下，为了在n型单晶硅基片22的平面方向(图1的X-Y平面的方向)上容易使载流子移动，优选设置透明导电层28a、34a，包含n型单晶硅基片22的电阻在内的透明导电层28a、34a的薄膜电阻优选为50～90Ωcm。此时，形成有纹理的n型单晶硅基片22上的透明导电层28a、34a的厚度为55nm～85nm。
并且，受光面集电件28c的间距优选为1.5mm～2.5mm。另外，在背面集电件包括主栅线电极和副栅线电极的结构的情况下，背面集电件34c的间距优选为0.1～2.5mm。此时，受光面集电件28c、背面集电件34c优选每长度1mm的电阻为25～100mΩ。由此，能够进一步降低载流子的损失，能够抑制短路电流值ISC的偏差。
此外，作为太阳能单电池16的构造不限定于此，例如根据情况可以省略i型非晶硅层24、30。另外，背面电极34可以形成为比受光面电极28的面积大。
单电池间配线件18分别配置在受光面电极28和背面电极34，是将相邻的太阳能单电池16沿X方向相互串联连接的导电体。使用图3说明使用单电池间配线件18将相邻的太阳能单电池16相互串联连接的方法。图3是关于图1的A部的2个太阳能单电池16的沿X方向的截面图。
单电池间配线件18由2种配线件构成。对构成太阳能电池串在X方向上排列的12个太阳能单电池16中的、相邻的第1太阳能单电池、第2太阳能单电池和第3太阳能单电池的连续的情况进行说明，2种配线件中的1种将第2太阳能单电池的受光面电极和第1太阳能单电池的背面电极连接。另一种将第2太阳能单电池的背面电极和第3太阳能单电池的受光面电极连接。将上述情况反复进行，形成由12个太阳能单电池16串联连接而成的太阳能电池串。1个太阳能单电池16被与受光面电极连接的单电池间配线件18和与背面电极连接的单电池间配线件18这二者夹着。
在图3中，沿X方向左侧所示的太阳能单电池16为上述的第1太阳能单电池16，右侧所示的太阳能单电池16为上述的的第2太阳能单电池16。上述的第3太阳能单电池16省略图示，但是配置在第2太阳能单电池16的右侧。3个单电池间配线件18分别与太阳能单电池16的受光面、背面连接。
单电池间配线件18能够使用由铜等金属导电性材料构成的薄板。替代薄板也能够使用绞线状的部件。作为导电性材料能除了铜之外，还能够使用银、铝、镍、锡、金或者它们的合金。
单电池间配线件18与太阳能单电池16的受光面电极28、背面电极34之间的连接能够使用焊锡或者粘接剂。作为粘接剂，能够使用丙烯酸树脂类、柔软性高的聚氨酯类、或者环氧树脂类等热固化性树脂粘接剂。粘接剂含有导电性颗粒。作为导电性颗粒，能够使用镍、银、带金涂层的镍、镀锡的铜等。作为粘接剂，也能够使用绝缘性的树脂粘接剂。例如在太阳能单电池16的受光面的情况下，形成单电池间配线件18和受光面电极28直接接触的区域，取得电连接。
返回图1，连接配线件20a～20g，对于由单电池间配线件18形成的6个太阳能电池串，将相互相邻的太阳能电池串之间连接。作为连接配线件20a～20g的材料能够使用在单电池间配线件18中述说的材料的任意者。连接配线件20a～20g在6个的太阳能电池串的配置区域的外侧分别配置在X方向的两端侧。
在图1的例子中，以连接配线件20a-(沿Y方向配置在最上侧的太阳能电池串)-连接配线件20b-(从上侧开始数配置在第2个的太阳能电池串)-连接配线件20c-(从上侧开始数配置在第3个的太阳能电池串)-连接配线件20d-(从上侧开始数配置在第4个的太阳能电池串)-连接配线件20e-(从上侧开始数配置在第5个的太阳能电池串)-连接配线件20f-(从上侧开始数为第6个沿Y方向配置在最下侧的太阳能电池串)-连接配线件20g的顺序将6个的太阳能电池串串联连接而形成有合计72个的太阳能单电池16串联连接而成的太阳能电池串组。
层叠体14通过将受光面侧的第1保护部件40、受光面侧的第1充填部件42、太阳能电池串组、背面侧的第2充填部件44、背面侧的第2保护部件46依次层叠而形成。使用图3说明层叠体14的要素。图3中作为太阳能电池串组的一部分表示2个太阳能单电池16。
第1保护部件40是太阳能电池组件10中的受光面侧的保护部件，为了使光入射太阳能单电池16，由透明的部件构成。作为透明的部件，具有玻璃基片、树脂基片、树脂膜等，但是考虑耐火性、耐久性等，优选使用玻璃基片。玻璃基片的厚度能够为约1～6mm程度。
第1充填部件42填埋太阳能电池串组与第1保护部件40的间隙，密封太阳能电池串组。作为该第1充填部件42，能够使用聚氨酯类的烯烃树脂、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)等透明充填材料。EVA以外能够使用EEA、PVB、硅酮类树脂、聚氨酯类树脂、丙烯酸类树脂、环氧类树脂等。
第2充填部件44填埋太阳能电池串组与第1保护部件40的间隙，密封太阳能电池串组。第2充填部件44与第1充填部件42同样能够使用透明充填材料。在该情况下，能够使用与第1充填部件42相同的材质的树脂等。根据太阳能电池组件10的规格，可以使用有色充填材料。作为有色充填材料，在上述的具有无色透明性的充填材料中，作为用于对白色着色的添加材料，能够使用添加了氧化钛、氧化锌等无机颜料的材料。
第2保护部件46能够使用不透明的板体和膜，以使通过第2充填部件44的光不漏出到外部。例如能够使用在内部具有铝箔的树脂膜的层叠膜。根据太阳能电池组件10的规格，使第2保护部件46为透明片，能够使通过第2充填部件44的光透射到背面侧的外部。
太阳能电池组件10的输出两端子是连接配线件20a和连接配线件20g。使光入射到太阳能电池组件10的受光面，在将太阳能电池组件10的输出两端子开放时的输出两端子间的电压值是太阳能电池组件10的开路电压值VOC，在使太阳能电池组件10的输出两端子短路时的从输出两端子间输出的电流值是太阳能电池组件10的短路电流值ISC。
太阳能单电池16各自的输出特性多少存在偏差。太阳能电池组件10将72个太阳能单电池16串联连接而构成。太阳能电池组件10的开路电压值VOC是72个太阳能单电池16的各自的开路电压值的总和，所以没有输出特性的偏差导致的输出降低的问题。另一方面，太阳能电池组件10的短路电流值ISC被限制为短路电流值ISC的最小的太阳能单电池16的短路电流值ISC，所以因太阳能单电池16的短路电流值ISC的偏差，有可能太阳能电池组件10的短路电流值ISC和输出电力值(Pmax)会降低。
短路电流值ISC当载流子的再结合较多时而成为较小的值。在太阳能单电池16中产生的载流子在n型单晶硅基片22的表面和基片内部再结合。如在专利文献1中述说的那样，在使用n型单晶硅基片22的太阳能单电池16中，通过在n型单晶硅基片22与受光面电极28之间和在n型单晶硅基片22与背面电极34之间设置非晶硅层，能够防止n型单晶硅基片22的表面的表面能级导致的载流子的再结合。另外，在n型单晶硅基片22的内部，能够通过杂质能级等的降低防止再结合。
n型单晶硅基片22的晶体内部的杂质能级50，由于铁(Fe)、铜(Cu)、镍(Ni)等存在于n型单晶硅基片22的晶体内部，它们成为作为载流子的电子或空穴的再结合中心。如图4所示，通过入射到太阳能单电池16的受光面侧的入射光52，生成在n型单晶硅基片22的受光面侧界面附近生成的载流子。
作为载流子的电子54和空穴56在n型单晶硅基片22的受光面侧界面附近生成，电子54向受光面电极28移动，空穴56向背面电极34移动。
由于n型单晶硅基片22的大量载流子是电子，所以电子54能够容易由受光面电极28收集。
在n型单晶硅基片22产生的空穴56是少量载流子，所以无法像电子54那样容易地收集。具体来说，在n型单晶硅基片22的受光面侧界面附近生成的空穴56必须移动n型单晶硅基片22的厚度的距离。即，空穴56必须在n型单晶硅基片22的内部移动比电子54长的距离，在n型单晶硅基片22的晶体内部再结合的机会变多。由杂质能级等捕获的空穴62，与作为n型单晶硅基片22的大量载流子的电子再结合而消灭，无法到达p型非晶硅层32。
如上所述，在n型单晶硅基片22的背面侧设置有p型非晶硅层32的太阳能单电池16中，由入射光52生成的空穴56因n型单晶硅基片22的晶体内部的再结合而消灭的机会变多，当使受光面电极28和背面电极34短路时得到的短路电流值ISC容易变低。
在具有将p型非晶硅层32、n型非晶硅层26用作掺杂层的异质结的太阳能单电池中，需要使载流子在n型单晶硅基片22的平面方向(图1的X-Y平面的方向)移动，所以从平面方向的载流子的移动的观点出发，n型单晶硅基片22的电阻低较好。但是，可知因载流子的再结合而产生短路电流值ISC的偏差使组件输出降低。
此外，如专利文献1所示的比较例的方式，在受光面侧设置有p型非晶硅层的太阳能单电池中，在p型非晶硅层的附近产生载流子，所以空穴移动的距离小。因此，在受光面侧设置有p型非晶硅层的太阳能单电池中，当使受光面电极28和背面电极34短路时得到的短路电流值ISC的降低的影响少。
在此，在晶体半导体基片中，电阻率越高，再结合越受到抑制。这可以认为是因为，在高电阻中，晶体内部的杂质降低、大量载流子少，所以俄歇再结合的影响变小。因此，可以认为通过将n型单晶硅基片22的电阻率设定为适当高的范围的值，能够抑制n型单晶硅基片22的晶体内部的再结合导致的短路电流值ISC的降低。
图5～图7是表示通过实验确认改变n型单晶硅基片22的电阻率时的短路电流值ISC的变化、开路电压值VOC的变化、(短路电流值ISC×开路电压值VOC)的变化的结果的图。在这些图中，横轴是n型单晶硅基片22的电阻率。图5的纵轴是标准化的短路电流值ISC，图6的纵轴是标准化的开路电压值VOC，图7的纵轴是标准化的(短路电流值ISC×开路电压值VOC)。各自的标准化是将电阻率10Ωcm中的值各自作为100进行的处理。在上述的各图中，实验进行三次，用白圈(○)、白三角(△)、白方框(□)表示各自的实验效果。
图5是表示n型单晶硅基片22的电阻率与太阳能单电池16的标准化短路电流值ISC的关系的图。如图5所示，标准化短路电流值ISC在电阻率高的区域中是大致稳定的值。标准化短路电流值ISC随着从高电阻率向低电阻率转移，偏差的范围变大。
太阳能电池组件10的短路电流值ISC由72个太阳能单电池16中的取得最小的短路电流值的太阳能单电池的短路电流值ISC确定。为了抑制太阳能电池组件10的输出降低，使构成太阳能电池组件10的太阳能单电池16的短路电流值ISC的偏差降低即可。即，优选使n型单晶硅基片22的电阻率处于高电阻侧。
从图5的结果可知，为了例如将太阳能电池组件10的短路电流值ISC的偏差抑制在0.5％以内，可以使太阳能电池组件10中使用的太阳能单电池16的n型单晶硅基片22的电阻率为3.5Ωcm以上。上限可以为作为实验中的上限值的13Ωcm。因此，通过使太阳能单电池16的n型单晶硅基片22的电阻率为3.5Ωcm～13Ωcm，与使电阻率为3.5Ω以下的情况相比，能够减小太阳能电池组件10的短路电流值ISC的偏差。
并且，当电阻率为7Ωcm以上时，每个太阳能单电池16的短路电流值ISC的偏差几乎消失。当电阻率超过5Ωcm例如为7Ωcm时，短路电流值ISC收敛。因此，通过使电阻率为5Ωcm～13Ωcm，能够进一步减小太阳能电池组件10的短路电流值ISC的偏差。
图6是表示n型单晶硅基片22的电阻率与太阳能单电池16的标准化开路电压值VOC的关系的图。如图6所示，标准化开路电压值VOC在电阻率高的区域是大致稳定的值。使用10Ωcm的基片电阻率的情况下的标准化开路电压值VOC＝100。标准化开路电压值VOC随着从高电阻率向低电阻率转移，在约7Ωcm的值的区域暂时取得最大值，但在此之后，随着从高电阻率向低电阻率转移，在显示大致一定值后，逐渐取较低的值，与实验的偏差对应地偏差变大。与图5同样，通过使太阳能单电池16的n型单晶硅基片22的电阻率为3.5Ωcm～13Ωcm，与使电阻率为3.5Ωcm以下的情况相比，能够减小太阳能电池组件10的开路电压值IOC的偏差。
图7是使用图5和图6的结果表示太阳能单电池16的(标准化短路电流值ISC×标准化开路电压值VOC)与n型单晶硅基片22的电阻率的关系的图。从图7可知，(标准化短路电流值ISC×标准化开路电压值VOC)在电阻率为3.5Ωcm～13Ωcm的范围取得最大值，在3.5Ωcm以下为比最大值小的值，偏差也变大。当电阻率超过5Ωcm例如为7Ωcm时，(标准化短路电流值ISC×标准化开路电压值VOC)的值收敛。因此，当使电阻率为5Ωcm～13Ωcm时，作为关于太阳能电池组件10的填充因数的大小的指标(标准化短路电流值ISC×标准化开路电压值VOC)的值收敛于实际使用上没有问题的范围。
根据图5～图7的结果，使用n型单晶硅基片22的电阻率为3.5Ωcm～13Ωcm的范围的太阳能单电池16，将其以规定的数量相互串联连接而构成太阳能电池组件10，能够抑制太阳能电池组件10的输出降低。优选使n型单晶硅基片22的电阻率在5Ωcm～13Ωcm的范围。n型单晶硅基片22的电阻率通过调整作为n型掺杂剂的磷(P)的浓度而能够收敛在规定的范围。
使n型单晶硅基片22的磷的浓度为3.4×1014/cm314～1.3×1015/cm3，能够使电阻率为3.5Ωcm～13Ωcm。并且，通过使n型单晶硅基片22的磷的浓度为3.4×1014/cm3～9×1014/cm3，能够使电阻率为5Ωcm～13Ωcm。
在n型单晶硅基片22中，晶格间氧原子以1×1017atoms/cm3～1×1018atoms/cm3的浓度存在。已知硅晶体中的晶格间氧在某一定的温度域形成热供体(thermal donor)而释放电子。因此，可知通过热处理，来自晶格间氧的电子释放量发生变化，电阻率不均。热供体导致的电阻率的控制不稳定，所以通过使对电子释放有贡献的氧浓度为全晶格间氧的0.1％以下，能够抑制电阻率的偏差，优选为0.001％以下能够进一步降低电阻率的偏差。
另外，空穴在n型单晶硅基片22内部再结合。通过减薄n型单晶硅基片22的厚度，能够缩短空穴移动的距离，能够进一步抑制空穴的再结合。n型单晶硅基片的厚度在150μm以下，能够抑制空穴的再结合。优选在120μm以下能够进一步抑制空穴的再结合。
另外，通过降低表面能级，能够抑制n型单晶硅基片22内部的载流子的再结合。通过降低受光面的界面缺陷，载流子的有效生命周期变长，所以能够进一步抑制空穴的再结合。通过使开路电压值VOC在0.7V以上，能够抑制空穴的再结合。优选为0.72V以上能够进一步抑制空穴的再结合。
产业上的可利用性
本发明能够用于太阳能单电池和太阳能电池组件。
附图标记的说明
10 太阳能电池组件
12 框架
14 层叠体
16 太阳能单电池
18 单电池间配线件
20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g 连接配线件
22 n型单晶硅基片(n型半导体基片)
24、30 i型非晶硅层(i型非晶半导体层)
26 n型非晶硅层(n型非晶半导体层)
28 受光面电极
28a、34a 透明导电层
28b、28c 受光面集电件
32 p型非晶硅层(p型非晶半导体层)
34 背面电极
34b、34c 背面集电件
40 第1保护部件
42 第1充填部件
44 第2充填部件
46 第2保护部件
50 杂质能级
52 入射光
54 电子
56、62 空穴
58、60 距离。

Claims (7)

1.一种太阳能电池组件，其包括利用多个配线件电串联连接的多个太阳能单电池，所述太阳能电池组件的特征在于：
所述多个太阳能单电池包括：
n型晶体半导体基片；
配置在所述n型晶体半导体基片的第一主面上的n型非晶半导体层；
设置在所述n型晶体半导体基片与所述n型非晶半导体层之间的i型非晶半导体层；
配置在所述n型非晶半导体层上的受光面电极；
配置在所述n型晶体半导体基片的第二主面上的p型非晶半导体层；
设置在所述n型晶体半导体基片与所述p型非晶半导体层之间的另一i型非晶半导体层；和
配置在所述p型非晶半导体层上的背面电极，
在所述n型晶体半导体基片中存在1×1017atoms/cm3～1×1018atoms/cm3的浓度的晶格间氧原子，
所述多个太阳能单电池的所述n型晶体半导体基片的电阻率，在7～13Ωcm的范围具有偏差而不同以使得所述多个太阳能单电池的短路电流值的偏差处于0.5％以内。
2.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：
所述受光面电极具有形成在所述n型非晶半导体层上的第一透明导电层，并且所述背面电极具有形成在所述p型非晶半导体层上的第二透明导电层，
包括所述n型晶体半导体基片的电阻在内的所述第一透明导电层的薄膜电阻为50～90Ωcm，
包括所述n型晶体半导体基片的电阻在内的所述第二透明导电层的
薄膜电阻为50～90Ωcm。
3.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：
所述n型晶体半导体基片包含磷作为n型掺杂剂，
所述n型晶体半导体基片的磷浓度为3.4×1014/cm3～1.3×1015/cm3。
4.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：
所述n型晶体半导体基片包含磷作为n型掺杂剂，
所述n型晶体半导体基片的磷浓度为3.4×1014/cm3～9×1014/cm3。
5.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：
对所述n型晶体半导体基片的电子释放有贡献的氧浓度在全晶格间氧的0.1％以下。
6.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：
所述n型晶体半导体基片的厚度为50μm～150μm。
7.如权利要求1～6中任一项所述的太阳能电池组件，其特征在于：
所述背面电极的面积比所述受光面电极的面积大。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3496162B9 (en) * 2016-08-04 2021-10-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solar cell and method for producing solar cell
CN108511553A (zh) * 2018-06-11 2018-09-07 西南石油大学 一种高耐候性异质结太阳电池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100527447C (zh) * 2005-02-25 2009-08-12 三洋电机株式会社 光电动势元件
JP2013125884A (ja) * 2011-12-15 2013-06-24 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置の作製方法および光電変換装置
CN103390678A (zh) * 2012-05-10 2013-11-13 吉富新能源科技(上海)有限公司 一种薄钝化层异质结单晶硅薄膜太阳能电池
JP2014107471A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Panasonic Corp 光起電力装置
WO2014148499A1 (ja) * 2013-03-19 2014-09-25 長州産業株式会社 光発電素子及びその製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4147563A (en) * 1978-08-09 1979-04-03 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for forming p-n junctions and solar-cells by laser-beam processing
JP4744161B2 (ja) * 2005-02-28 2011-08-10 三洋電機株式会社 光起電力素子
US8076175B2 (en) * 2008-02-25 2011-12-13 Suniva, Inc. Method for making solar cell having crystalline silicon P-N homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation
US8338218B2 (en) * 2008-06-26 2012-12-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device module and manufacturing method of the photoelectric conversion device module
US20120319157A1 (en) * 2011-06-14 2012-12-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device
US20130298973A1 (en) * 2012-05-14 2013-11-14 Silevo, Inc. Tunneling-junction solar cell with shallow counter doping layer in the substrate
JP5868503B2 (ja) * 2012-06-13 2016-02-24 三菱電機株式会社 太陽電池およびその製造方法
CN104981893B (zh) * 2013-02-06 2018-01-30 松下生产工程技术株式会社 太阳能电池单元的制造方法
CN105103307B (zh) * 2013-03-19 2017-05-24 长州产业株式会社 光发电装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100527447C (zh) * 2005-02-25 2009-08-12 三洋电机株式会社 光电动势元件
JP2013125884A (ja) * 2011-12-15 2013-06-24 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置の作製方法および光電変換装置
CN103390678A (zh) * 2012-05-10 2013-11-13 吉富新能源科技(上海)有限公司 一种薄钝化层异质结单晶硅薄膜太阳能电池
JP2014107471A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Panasonic Corp 光起電力装置
WO2014148499A1 (ja) * 2013-03-19 2014-09-25 長州産業株式会社 光発電素子及びその製造方法

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