CN107431100B - 太阳能电池元件、太阳能电池组件、以及制造方法 - Google Patents

太阳能电池元件、太阳能电池组件、以及制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107431100B
CN107431100B CN201680016140.5A CN201680016140A CN107431100B CN 107431100 B CN107431100 B CN 107431100B CN 201680016140 A CN201680016140 A CN 201680016140A CN 107431100 B CN107431100 B CN 107431100B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar cell
amorphous silicon
silicon layer
silicon substrate
interarea
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680016140.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107431100A (zh
Inventor
古瀬慎一朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN107431100A publication Critical patent/CN107431100A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107431100B publication Critical patent/CN107431100B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0376—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
    • H01L31/03762—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/0488—Double glass encapsulation, e.g. photovoltaic cells arranged between front and rear glass sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/0201—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising specially adapted module bus-bar structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/0481—Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

太阳能电池元件(1)具备：在正面具有纹理结构的硅衬底(10)、以及具有反映了上述纹理结构的凹凸形状的非晶硅层(20)，非晶硅层(20)在凹凸形状的顶部、以及连结该顶部与底部(213)的倾斜部(214)为非晶质，在底部(213)具有从硅衬底(10)的衬底面向大致垂直的方向呈柱状生长的结晶区域(213c)，且该结晶区域(213c)在与衬底面大致平行的方向上离散地存在于与底部(213)的下端部相反一侧的上端部，该下端部是与硅衬底(10)相接的部分，在底部(213)的结晶区域(213c)相对于底部(213的占有率比在底部(213)的非结晶区域(213a)的上述占有率高。

Description

太阳能电池元件、太阳能电池组件、以及制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池元件、太阳能电池组件、以及太阳能电池元件的制造方法。
背景技术
通过在太阳能电池元件的受光面上形成由角锥排列成二维状的被称作纹理结构的凹凸形状，从而能够减少反射光并增加入射到元件内部的光，以这种方法来提高太阳能电池元件的发电效率是以往周知的。
在专利文献1公开了一种太阳能电池，其具备：形成有纹理结构的硅衬底、以及被设置在该硅衬底的正面上的非晶硅层，在截面视中，在非晶硅层的底部的外延生长区域比底部以外的外延生长区域厚。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1 国际公开2014/155833号
外延生长区域与主要以非晶硅层为构成要素的非晶区域相比，具有良好的导电性。因此，在非晶硅层，外延生长区域的占有率越高，电阻损失就越少，因此能够提高填充因子(FF)。另外，与外延生长区域以及非晶区域的上述关系相同，即使在结晶区域以及非晶区域的关系中，也能够通过提高结晶区域的占有率来提高填充因子(FF)。
然而，若在非晶硅层的结晶区域的占有率增高，则会出现开路电压(Voc)降低的问题。结晶区域以非晶硅层的底部为起点开始生长。因此，要想使填充因子(FF)以及开路电压(Voc)双方最佳化，则使非晶硅层的底部的结晶区域的占有率最佳化是非常重要的。
发明内容
因此，本发明为了解决上述课题，目的在于提供一种填充因子(FF)以及开路电压(Voc)这双方均被最佳化的太阳能电池元件、太阳能电池组件、以及太阳能电池元件的制造方法。
为了解决上述课题，本发明所涉及的太阳能电池元件具备：硅衬底，在第一主面具有多个角锥被排列成二维状的纹理结构；以及第一非晶硅层，被形成在所述硅衬底的所述第一主面上，具有反映了所述纹理结构的凹凸形状，所述第一非晶硅层，在所述凹凸形状的顶部、以及连结该顶部与底部的倾斜部为非晶质，在所述凹凸形状的底部具有结晶区域，该结晶区域从所述硅衬底的衬底面向大致垂直的方向呈柱状生长，并且在与所述衬底面大致平行的方向上，离散地存在于与所述底部的下端部相反一侧的上端部，所述下端部是与所述硅衬底相接的部分，在对所述第一非晶硅层进行截面视的情况下，所述底部中的所述结晶区域相对于所述底部的占有率，比所述底部中的非晶区域相对于所述底部的占有率高。
并且，本发明所涉及的太阳能电池元件的制造方法包括：第一蚀刻工序，对硅衬底的(100)面进行蚀刻，在所述硅衬底的第一主面上形成多个角锥被排列成二维状的纹理结构；第二蚀刻工序，对经过了所述第一蚀刻工序的所述硅衬底的第一主面进行各向同性蚀刻；表面处理工序，将经过了所述第二蚀刻工序且形成了所述纹理结构的所述第一主面，浸泡在含有氢氟酸以及过氧化氢的混合溶液中，对所述第一主面进行表面处理；以及硅层形成工序，在被所述表面处理后的所述第一主面上，通过采用了含有硅的原料气体的气相生长法，来形成具有反映了所述纹理结构的凹凸形状的第一非晶硅层。
通过本发明所涉及的太阳能电池元件、太阳能电池组件、或太阳能电池元件的制造方法，能够提供填充因子(FF)以及开路电压(Voc)这双方均被最佳化的太阳能电池元件。
附图说明
图1是实施方式所涉及的太阳能电池组件的概观平面图。
图2是实施方式所涉及的太阳能电池组件的列方向上的结构截面图。
图3是实施方式所涉及的太阳能电池元件的平面图。
图4是表示实施方式所涉及的太阳能电池元件的层叠结构的模式截面图。
图5A是实施方式所涉及的硅衬底的第一主面的纹理结构的放大平面的模式图。
图5B是实施方式所涉及的硅衬底的第一主面的纹理结构的放大截面的模式图。
图6A是实施方式所涉及的太阳能电池元件的放大截面图。
图6B是实施方式所涉及的非晶硅层的底部以及其周边的放大截面图。
图7是用于说明表示实施方式所涉及的非晶硅层的底部的弧形形状的曲率半径的图。
图8是用于说明表示实施方式所涉及的非晶硅层的底部的弧形形状的夹角的图。
图9是用于说明实施方式所涉及的太阳能电池元件的制造方法的工序流程图。
图10A是示出实施方式所涉及的太阳能电池元件的底部结构的模式截面图。
图10B是示出比较例所涉及的太阳能电池元件的底部结构的模式截面图。
具体实施方式
以下利用附图对本发明的实施方式所涉及的太阳能电池元件、太阳能电池组件、以及太阳能电池元件的制造方法进行详细说明。以下将要说明的实施方式均为示出本发明的一个优选的具体例子。因此，以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置、连接方式以及工序等均为一个例子，其主旨并非是对本发明进行限定。因此，对于在以下的实施方式的构成要素中示出本发明的最上位概念的技术方案中所没有记载的构成要素，作为任意的构成要素来说明。
各个图为模式图，并非严谨的图示。并且，在各个图中，对于相同的构成部件赋予相同的符号。
在本说明书中，太阳能电池元件的“正面”是指，与其相反一侧的面的“背面”相比，有更多的光能够入射到内部(超过50％～100％的光从正面入射到内部)，也包括从“背面”侧完全没有光入射到内部的情况。并且，太阳能电池组件的“正面”是指，与太阳能电池元件的“正面”相对的一侧且光能够入射的面，“背面”是与其相反一侧的面。并且，关于“在第一部件上设置第二部件”等记载，在没有特殊的限定的情况下，并非仅指第一部件以及第二部件直接接触配置的情况。即，该记载也包括在第一部件与第二部件之间存在其他的部件的情况。并且，关于“大致～”的记载，若以“大致相同”为例进行说明，则既包括完全相同，又包括实质上相同。
[1.太阳能电池组件的构成]
利用图1对本实施方式所涉及的太阳能电池组件的平面构成的一个例子进行说明。
图1是实施方式所涉及的太阳能电池组件100的概观平面图。并且，图2是实施方式所涉及的太阳能电池组件100的列方向上的结构截面图。具体而言，图2是图1的太阳能电池组件100中的II-II截面图。
如图1所示，太阳能电池组件100具备：多个太阳能电池元件1、标签布线120、连接线130、以及框体150。并且，如图2所示，太阳能电池组件100进一步具备：正面填充部件170A、背面填充部件170B、正面保护部件180A、以及背面保护部件180B。
太阳能电池元件1是在受光面上被配置成二维的、由光照射来产生电的平板状的光电动势单元。
标签布线120是被配置在太阳能电池元件1的正面的布线部件，对在列方向上相邻的太阳能电池元件1进行电连接。标签布线120例如是带条状的金属箔。标签布线120例如可以是通过对铜箔或银箔等金属箔的正面全体覆盖焊锡或银等，并被切断为具有规定的长度的长方形来制作。
连接线130是对太阳能电池串彼此进行连接的布线部件。并且，太阳能电池串是指，被配置在列方向上、且由标签布线120连接的多个太阳能电池元件11的集合体。
框体150是外框部件，覆盖多个太阳能电池元件1被排列成二维的面板的外周部。
并且，在相邻的太阳能电池元件1之间也可以配置光扩散部件。据此，入射到太阳能电池元件1之间的间隙区域的光，能够再次向太阳能电池元件1配光，因此能够提高太阳能电池元件1的聚光效率。这样，能够提高太阳能电池组件全体的光电转换效率。
如图2所示，在列方向上相邻的两个太阳能电池元件1，被配置在一方的太阳能电池元件1的正面的标签布线120，也被配置在另一方的太阳能电池元件1的背面。更具体而言，标签布线120的一端部的下表面与一方的太阳能电池元件1的正面侧的母线电极接合，标签布线120的另一端部的上表面与另一方的太阳能电池元件1的背面侧的母线电极接合。
标签布线120与母线电极例如由导电性粘着剂接合。导电性粘着剂例如能够使用导电性粘着膏剂、导电性粘着膜或各向异性导电膜。导电性粘着膏剂例如是在环氧树脂、丙烯酸树脂、或氨基甲酸乙酯树脂等热硬化型的粘着性树脂材料中分散了导电性粒子的膏剂状的粘着剂。导电性粘着膜以及各向异性导电膜是通过在热硬化型的粘着性树脂材料中分散导电性粒子，从而被形成为膜状。
另外，上述导电性粘着剂可以是焊料。并且，也可以取代导电性粘着剂，而采用不含有导电性粒子的树脂粘着剂。在这种情况下，通过设计适当的树脂粘着剂的涂布厚度，从而在进行热压焊时，通过加压而树脂粘着剂软化，使母线电极与标签布线120直接接触，从而被电连接。
并且，如图2所示，在太阳能电池元件1的正面侧配置正面保护部件180A，在背面侧配置背面保护部件180B。并且，在包括太阳能电池元件1的面与正面保护部件180A之间配置正面填充部件170A，在包括太阳能电池元件1的面与背面保护部件180B之间配置背面填充部件170B。正面保护部件180A以及背面保护部件180B分别由正面填充部件170A以及背面填充部件170B固定。
正面保护部件180A是保护太阳能电池组件100的正面侧的透光性基板，是为了保护太阳能电池组件100的内部(太阳能电池元件1等)不受来自外部环境的风雨或外部冲击、火灾等损坏的部件。正面保护部件180A是具有透光性的透光部件，例如是由透明玻璃材料构成的玻璃基板(透明玻璃基板)、或者是由薄膜状或板状的具有透光性以及防水性的硬质的树脂材料构成的树脂基板。
背面保护部件180B是从外部环境保护太阳能电池组件100的背面的部件，例如能够采用具有聚对苯二甲酸乙酯(PET)等树脂膜、或将Al箔以树脂膜构成三文治结构的层叠膜等。
正面填充部件170A以及背面填充部件170B具有密封功能，用于从外部环境保护太阳能电池元件1。通过正面填充部件170A以及背面填充部件170B的配置，能够确保设想为设置在室外的太阳能电池组件100的高耐热性以及高耐湿性。
正面填充部件170A以及背面填充部件170B由具有密封功能的透光性的高分子材料构成。正面填充部件170A的高分子材料例如可以列举出乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等透光性树脂材料。
并且，从制造工序的简化以及正面填充部件170A与背面填充部件170B的界面贴合性的观点来看，正面填充部件170A与背面填充部件170B可以是相同种类的材料。
[2.太阳能电池元件的结构]
对作为太阳能电池组件100的主要构成要素的太阳能电池元件1的结构进行说明。
图3是实施方式所涉及的太阳能电池元件1的平面图。如该图所示，太阳能电池元件1的形状在平面视的情况下大致为正方形。太阳能电池元件1例如为纵125mm×横125mm×厚200μm。并且，在太阳能电池元件11的正面上形成有彼此平行的条状的多个母线电极32，并且形成有彼此平行的与母线电极32正交的条状的多个指状电极31。母线电极32以及指状电极31构成集电极33。集电极33例如由含有Ag(银)等导电性粒子的导电性膏剂形成。另外，母线电极32的线宽例如是1.5mm，指状电极31的线宽例如是100μm，指状电极31的间距例如是2mm。并且，在母线电极32上与标签布线120接合。
图4是表示实施方式所涉及的太阳能电池元件1的层叠结构的模式截面图。并且，该图是图3中的太阳能电池元件1的IV-IV截面图。如图4所示，太阳能电池元件1具备：硅衬底10、非晶硅层20和40、透明电极30和50、以及指状电极31和51。并且，在图4中仅示出了集电极33中的指状电极31。
硅衬底10在彼此相背的第一主面以及第二主面具有多个角锥被配置成二维状的纹理结构。硅衬底10是n型的单晶硅衬底。并且，硅衬底10也可以由多晶硅构成。
非晶硅层20具有被配置在硅衬底10的第一主面的、反映了硅衬底10的纹理结构的凹凸形状，该非晶硅层20是在除了该凹凸形状的底部的一部分以外的部分实质为非结晶状态的第一非晶硅层。非晶硅层20具有电介质膜21以及n型非晶硅膜22。
电介质膜21是被形成在硅衬底10的第一主面上的第一电介质膜，例如是含有氢的非结晶的本征半导体薄膜。在此，本征半导体薄膜是指，所含有的p型或n型的掺杂物的浓度为5×1018/cm3以下、或者包括p型以及n型的掺杂物这双方的情况下，p型与n型的掺杂物浓度的差为5×1018/cm3以下的半导体薄膜。电介质膜21最好比较薄，以便尽可能地抑制光的吸收，并且，硅衬底10的正面最好比较厚，以便成为充分钝化的程度。电介质膜21的膜厚例如是1nm以上25nm以下，优选为5nm以上10nm以下。
另外，电介质膜21也可以不是上述的本征半导体薄膜，而可以是硅氧化物膜、硅氮化物膜、以及氧化铝膜。并且，也可以没有电介质膜21，n型非晶硅膜22也可以被直接形成在硅衬底10的第一主面。
n型非晶硅膜22是被形成在电介质膜21上的、含有与硅衬底10的导电型相同的n型的掺杂物的、在除了上述凹凸形状的底部以外的部分实质上为非结晶状态的第一非晶硅膜。n型非晶硅膜22例如是含有氢的非结晶的硅半导体薄膜。n型非晶硅膜22与电介质膜21相比，膜中的n型的掺杂物的浓度高，n型的掺杂物浓度优选为1×1020/cm3以上。作为n型的掺杂物，例如是磷(P)。n型非晶硅膜22最好是比较薄，以便尽可能地抑制光的吸收，并且，为了有效地对硅衬底10内产生的载流子进行分离、且有效地对产生的载流子在透明电极30进行收集，也希望具有一定的厚度。
非晶硅层40被配置在硅衬底10的第二主面，具有反映了硅衬底10的纹理结构的凹凸形状，是在除了该凹凸形状的底部以外的部分实质上为非结晶状态的第二非晶硅层。非晶硅层40具有电介质膜41、以及p型非晶硅膜42。
电介质膜41是被形成在硅衬底10的第二主面上的第二电介质膜，例如是含有氢的非结晶的本征半导体薄膜。电介质膜41的膜厚例如与电介质膜21的膜厚相同，为1nm以上25nm以下，优选为5nm以上10nm以下。
并且，电介质膜41也可以不是上述的本征半导体薄膜，而可以是硅氧化物膜、硅氮化物膜、以及氧化铝膜。并且，也可以没有电介质膜41，p型非晶硅膜42可以被直接形成在硅衬底10的第二主面。
p型非晶硅膜42被形成在电介质膜41上，含有与硅衬底10的导电型相反的p型的掺杂物，是在除了上述凹凸形状的底部之外的部分实质上为非结晶状态的第二非晶硅膜。p型非晶硅膜42例如是含有氢的非结晶的硅半导体薄膜。p型非晶硅膜42与电介质膜41相比，膜中的p型的掺杂物的浓度较高，p型的掺杂物浓度优选为1×1020/cm3以上。作为p型的掺杂物，例如是硼(B)。p型非晶硅膜42可以比较薄，以便尽可能地抑制光的吸收，并且，在从有效地对硅衬底10内产生的载流子进行分离、并且在透明电极50高效地收集产生的载流子的观点来看，也可以具有一定的厚度。
透明电极30被形成在非晶硅层20上，收集n型非晶硅膜22内的载流子。并且，透明电极50被形成在非晶硅层40上，收集p型非晶硅膜42内的载流子。透明电极30以及50例如由铟锡氧化物(ITO)等透明导电性氧化物等形成。
另外，关于是将硅衬底10的第一主面侧作为受光面(主要是从外部导入光的面)、还是将第二主面侧作为受光面，可以任意决定。
并且，在本实施方式中，硅衬底10的导电型虽然为n型，但是也可以为p型。在这种情况下，非晶硅层40的p型非晶硅膜42由于是与硅衬底10的导电型相同的导电型，因此非晶硅层40为第一非晶硅层。并且，由于非晶硅层20的n型非晶硅膜22是与硅衬底10的导电型相反的导电型，因此非晶硅层20为第二非晶硅层。
并且，本实施方式所涉及的太阳能电池元件1虽然是在第二主面侧也配置了透明电极50的双面受光型的太阳能电池元件，不过透明电极50也可以是不透明的金属电极，即可以是单侧受光型的太阳能电池元件。
[2-1.硅衬底的正面结构]
接着，对硅衬底10所具有的纹理结构进行说明。
图5A以及图5B分别是实施方式所涉及的硅衬底10的第一主面的纹理结构的放大平面的模式图以及放大截面的模式图。并且，图5B是图5A的硅衬底10的第一主面的Vb-Vb截面图。
如图5A所示，在硅衬底10的正面形成了由多个角锥配置成二维状的纹理结构，如图5B所示，该纹理结构具有四角锥的衬底顶部112、以及相邻的衬底顶部112夹着的衬底底部113。在本实施方式中，衬底顶部112与衬底底部113之间的角锥面成为硅结晶的(111)面。
并且，从衬底底部113至衬底顶部112的高度例如为1～10μm，相邻的衬底顶部112的间隔例如为1～10μm。
另外，在本实施方式所涉及的硅衬底10的纹理结构，衬底顶部112、衬底底部113的高度以及间距虽然是随机的，也可以是规则的。
并且，在本实施方式中，虽然在硅衬底10的第二主面也形成了上述纹理结构，不过，在第二主面侧也可以不形成上述纹理结构。
[2-2.非晶硅层的结构]
图6A是实施方式所涉及的太阳能电池元件的放大截面图。具体而言，图6A是对硅衬底10、非晶硅层20以及透明电极30的底部付近的层叠结构进行了放大的截面图，是从最低谷底线方向来看时的截面图。图6A的截面图示出了连接非晶硅层20的顶部212以及底部213的倾斜部214、以及由相邻的两个倾斜部214夹着的底部213。如图6A所示，非晶硅层20具有反映了硅衬底10的正面的纹理结构的凹凸形状，并且，透明电极30也具有反映了该纹理结构的凹凸形状。
在此，如图6A所示，在对太阳能电池元件1进行截面视(从Y轴方向来看)的情况下，非晶硅层20在底部213具有略带圆弧的形状(弧形形状)。这是因为反映了硅衬底10的衬底底部113的弧形形状，衬底底部113的正面包括硅结晶的(100)面。
图6B是实施方式所涉及的非晶硅层20的底部213以及其周边的放大截面图。具体而言，图6B是对图6A所示的非晶硅层20的底部213的区域VIb进行了放大的截面图。
如图6B所示，非晶硅层20包括在底部213的结晶区域213c与非结晶区域213a。并且，非晶硅层20的顶部212(未图示)、以及顶部212与底部213夹着的倾斜部214，除了底部213与倾斜部214的边界部以外，实质上由非结晶构成。另外，结晶区域213c例如也可以包括反映了硅衬底10的结晶方位的外延生长或微小的结晶区域。并且，非结晶区域213a是没有反映硅衬底的结晶方位的由非结晶占有的区域。
在本实施方式所涉及的太阳能电池元件1，底部213的结晶区域213c几乎跨越底部213的全部区域来分布。并且，底部213的结晶区域213c从硅衬底10的衬底面向大致垂直方向呈柱状生长，而且，在与衬底面大致平行的方向(大致X轴方向)上，离散地存在于与底部213的下端部相反一侧的上端部，在此所述的下端部是与硅衬底10相接的部分。并且，在对非晶硅层20进行截面视的情况下所具有的特点是，在底部213中，结晶区域213c相对于底部213区域的占有率，比在底部213中，非结晶区域213a相对于底部213区域的占有率高。另外，占有率是指，在对太阳能电池元件1进行截面视的情况下，结晶区域或非晶区域的面积相对于非晶硅层的底部区域的面积的比例。并且，上述“柱状”的结晶区域213c可以不贯通到被配置在非晶硅层20的上方的透明电极30，并且也可以在上述下端部以与衬底面大致平行的方向(大致X轴方向)上相连(连续存在)，并且也可以具有空洞。
结晶区域与作为非晶硅层20的主要构成要素的非结晶区域相比，具有优越的导电性。因此，在非晶硅层20，结晶区域的占有率越高，电阻损失就会越少，从而能够提高填充因子(FF)。
然而，非晶硅层20中的结晶区域的占有率若过高，则会出现开路电压(Voc)降低的问题。结晶区域以非晶硅层20的底部213为起点来生长。因此，要想使填充因子(FF)以及开路电压(Voc)这双方最佳化，则使非晶硅层20的底部213的结晶区域213c的占有率最佳化是非常重要的。
在本实施方式所涉及的太阳能电池元件1，在对非晶硅层20进行截面视的情况下，在底部213中，结晶区域213c相对于底部213区域的占有率，比在底部213中，非结晶区域213a相对于底部213区域的占有率高。据此，在底部213，与非结晶区域213a占优势的非晶硅层相比，非晶硅层20中的电阻损失减少，因此能够提高太阳能电池元件1的填充因子(FF)。并且，由于底部213的结晶区域213c从底部213的下端部延伸到上端部被形成为柱状，从能够确保与膜面垂直的方向上的电流通路的观点来看，对填充因子(FF)有利。
另外，由于底部213的结晶区域213c从底部213的下端部向上端部呈柱状生长，并且离散地存在于上端部，因此，在底部213，非结晶区域213a与结晶区域213c分散混在。据此，与底部213全部由结晶区域213c专用的非晶硅层相比，能够维持非晶硅层20的低电阻化，并且能够抑制太阳能电池元件1的开路电压(Voc)的降低。
接着，对非晶硅层20的底部213的范围进行说明。
图7是用于说明表示实施方式所涉及的非晶硅层20的底部213的弧形形状的曲率半径的图。如以上所述，底部213在对太阳能电池元件1进行截面视(从Y轴方向来看)的情况下，具有反映了硅衬底10的衬底底部113的形状的弧形形状。底部213是由大致直线形状的倾斜部214夹着的区域。在此，底部213的范围如图7所示，被定义为由倾斜部214的斜面的倾斜发生变化的两个点所夹着的区域。
在此，图7所示的底部213的曲率半径R13为150nm以下。通过使底部213的截面形状成为曲率半径R13在150nm以下的弧形形状，从而能够在底部213有选择地进行结晶生长。并且，底部213的曲率半径R13优选为100nm以下，更优选为1～50nm。另外，底部213的曲率半径R13被定义为，包括上述两个点X、以及该两个点X夹着的底部曲面的圆C13的半径。
另外，本实施方式所涉及的底部213的范围虽然被定义为具有上述这种规定的曲率半径的圆弧所包含的区域，但是也可以由以下将要说明的夹角来定义。
图8是用于说明表示实施方式所涉及的非晶硅层20的底部213的弧形形状的夹角的图。如以上所述，底部213在对太阳能电池元件1进行截面视(从Y轴方向来看)的情况下，具有反映了硅衬底10的衬底底部113的形状的弧形形状。底部213是由大致直线形状的倾斜部214夹着的区域。在此定义包括夹着底部213的两个倾斜部214与硅衬底10的界面的直线L1以及L2的交点P14。在这种情况下，底部213的范围如图8所示，能够由从交点P14向上方(Z轴正方向)来看底部213的情况下的夹角来定义，该夹角为60度以下。
在由上述夹角定义的底部213，结晶区域213c从硅衬底10的衬底面向大致垂直的方向呈柱状生长，并且离散地存在于底部213的上端部，结晶区域213c相对于底部213区域的占有率，比非结晶区域213a相对于底部213区域的占有率高。据此，既能够抑制太阳能电池元件1的开路电压(Voc)的降低，又能够提高填充因子(FF)。因此，能够提高太阳能电池元件1的发电效率。
[3.太阳能电池元件的制造方法]
接着，对具有上述特征的非晶硅层20的结构的太阳能电池元件1的制造方法进行说明。
图9是用于说明实施方式所涉及的太阳能电池元件1的制造方法的工序流程图。
首先，对硅衬底10的(100)面进行各向异性蚀刻(S10：蚀刻工序)。据此，由多个角锥排列成二维状的纹理结构被形成在硅衬底10的第一主面以及第二主面。
具体而言，将具有(100)面的硅衬底10浸泡在蚀刻液中。蚀刻液包括碱水溶液。碱水溶液例如是至少包括氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、以及四甲基氢氧化铵(TMAH)之一的碱水溶液。通过将硅衬底10的(100)面浸泡在上述碱水溶液中，从而硅衬底的正面以及背面沿着(111)面被各向异性蚀刻。这样，如图5A以及图5B所示，在硅衬底10的正面以及背面形成由具有衬底顶部112以及衬底底部113的四角锥排列成二维状的纹理结构。四角锥的角锥面为(111)面。并且，蚀刻液中含有的碱水溶液的浓度例如为0.1～10重量％。
接着，对形成了上述纹理结构的硅衬底10进行各向同性蚀刻(S20)。据此，衬底底部113被加工成弧形形状(参照图6A以及图6B)。在本工序中，具体而言，能够适用湿式蚀刻或干蚀刻，在湿式蚀刻中可以采用氢氟酸(HF)与硝酸(HNO3)的混合溶液、或氢氟酸(HF)与硝酸(HNO3)以及醋酸(CH3COOH)的混合溶液，在干蚀刻中可以采用四氟化碳(CF4)与氧(O2)的混合气体。并且，通过上述材料的混合比以及处理时间等进行控制，从而能够调整衬底底部113的曲率半径。并且，通过本工序，也可以使衬底顶部112或纹理结构的棱线部分变圆。
接着，将经过了上述各向同性蚀刻工序的硅衬底10浸泡在含有氢氟酸(HF)以及过氧化氢(H2O2)的混合溶液(S30：表面处理工序)。在本工序中，通过采用氢氟酸以及过氧化氢的混合溶液，成为弧形形状的衬底底部113的正面被有选择地改变。另外，上述混合溶液中所含有的氢氟酸的浓度优选为0.1～5重量％，过氧化氢的浓度优选为0.1～5重量％。更优选的是，上述混合溶液所含有的氢氟酸的浓度为0.5～3重量％，过氧化氢(H2O2)的浓度为2～4重量％。
接着，在被表面处理的硅衬底10的第一主面以及第二主面形成非晶硅层20以及40(S40：硅层形成工序)。在硅层形成工序S40，以电介质膜21、n型非晶硅膜22、电介质膜41、以及p型非晶硅膜42的顺序来形成这些膜。另外，形成顺序并非受此所限，例如可以在对电介质膜21以及电介质膜41同时形成之后，按照n型非晶硅膜22以及p型非晶硅膜42的顺序来形成。
首先，在硅衬底10的正面形成电介质膜21(S41)。电介质膜21例如是非结晶的本征半导体薄膜，通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)、Cat-CVD(Catalytic ChemicalVapor Deposition：催化化学气相沉积)、以及溅射法等而被形成。PECVD可以采用RF等离子体CVD法(射频等离子体增强化学气相沉积法)、高频的VHF等离子体CVD法(甚高频等离子体增强化学气相沉积法)、以及微波等离子体CVD法等任意的方法。在本实施方式中，例如采用RF等离子体CVD法来形成电介质膜21。具体而言，将硅烷(SiH4)等含硅气体由氢来稀释，并将稀释后的气体提供到制膜室，将RF高频电力施加到被配置在该制膜室的平行平板电极，并对该气体进行等离子体化。通过将该被等离子体化的气体提供到在150℃以上250℃以下被加热的硅衬底10的正面，从而形成电介质膜21。
接着，在电介质膜21上形成n型非晶硅膜22(S42)。n型非晶硅膜22通过PECVD、Cat-CVD、以及溅射法等来形成。PECVD适用RF等离子体CVD法。具体而言，将硅烷(SiH4)等含硅气体以及磷化氢(PH3)等含n型掺杂物气体由氢来稀释，并将稀释后的混合气体提供到制膜室，将RF高频电力施加到被配置在该制膜室的平行平板电极，并对该混合气体进行等离子体化。另外，混合气体中的磷化氢(PH3)的浓度例如为2％。通过将该被等离子体化的气体提供到在150℃以上250℃以下被加热的硅衬底10的正面，从而在电介质膜21上形成n型非晶硅膜22。
接着，在硅衬底10的背面形成电介质膜41(S43)。电介质膜41例如是非结晶的本征半导体薄膜，由PECVD、Cat-CVD、以及溅射法等来形成。PECVD可以采用RF等离子体CVD法、高频的VHF等离子体CVD法、以及微波等离子体CVD法等任意的方法。在本实施方式中，例如采用RF等离子体CVD法来形成电介质膜41。具体而言，通过将硅烷(SiH4)等含硅气体由氢来稀释，并将稀释后的气体提供到制膜室，将RF高频电力施加到被配置在该制膜室的平行平板电极，从而对该气体进行等离子体化。将该被等离子体化后的气体提供到在150℃以上250℃以下被加热的硅衬底10的正面，来形成电介质膜41。
接着，在电介质膜41上形成p型非晶硅膜42(S44)。p型非晶硅膜42可以通过PECVD、Cat-CVD、以及溅射法等来形成。PECVD可以适用RF等离子体CVD法。具体而言，将硅烷(SiH4)等含硅气体以及二硼烷(B2H6)等含p型掺杂物气体由氢来稀释，并将稀释后的混合气体提供到制膜室，将RF高频电力施加到被配置在该制膜室的平行平板电极，并对该混合气体进行等离子体化。并且，混合气体中的二硼烷(B2H6)的浓度例如为1％。通过将该被等离子体化后的气体提供到在150℃以上250℃以下被加热的硅衬底10的正面，从而在电介质膜41上形成p型非晶硅膜42。
通过以上的工序S41～S44，从而在硅衬底10的正面以及背面形成非晶硅层20以及40。
最后，在非晶硅层20以及40上形成透明电极30和50、以及金属电极(S50)。首先，在n型非晶硅膜22上形成透明电极30，在p型非晶硅膜42上形成透明电极50。具体而言，在n型非晶硅膜22以及p型非晶硅膜42上，针对铟锡氧化物(ITO)等透明导电性氧化物，通过气相沉积法以及溅射法等来制膜。接着，透明电极30上形成包括指状电极31的集电极33(金属电极)，在透明电极50上形成包括指状电极51的集电极(金属电极)。集电极例如能够通过将树脂材料作为包扎物，采用将银粒子等导电性粒子作为填充物的热硬化型的树脂导电性膏剂，由网版印刷等印刷法来形成。
通过以上的工序S10～S50，从而形成了本实施方式所涉及的太阳能电池元件1。
通过上述太阳能电池元件1的制造方法，如图6B所示，底部213的结晶区域213c从硅衬底10的衬底面向大致垂直的方向呈柱状生长，而且，在与衬底面大致平行的方向(大致X轴方向)上，离散地存在于与底部213的下端部相反一侧的上端部。在此所述的下端部是与硅衬底10相接的部分。并且，在对非晶硅层20以及40进行截面视的情况下，在底部213中，结晶区域213c相对于底部213区域的占有率，比在底部213中，非结晶区域213a相对于底部213区域的占有率高。
以下对本实施方式所涉及的太阳能电池元件1的截面结构、与比较例所涉及的太阳能电池元件的截面结构进行比较。
图10A是示出实施方式所涉及的太阳能电池元件1的底部213的结构的模式截面图，图10B是示出比较例所涉及的太阳能电池元件的底部结构的模式截面图。
在图10B所示的比较例所涉及的太阳能电池元件，在硅衬底的正面形成纹理结构之处，顺序执行各向异性蚀刻、氢氟酸以及硝酸等各向同性蚀刻、氢等离子体处理。据此，除去包括(111)面的底部正面的自然氧化膜。为此，在底部213，虽然促进了结晶区域的生长，但却难于抑制在底部213的结晶区域的占有率。因此，如图10B所示，设想了在底部213的几乎所有区域中形成结晶区域。在非晶硅层20，结晶区域以非晶硅层20的底部213为起点来生长。因此，在底部213的几乎所有区域成为结晶区域的情况下，以底部213为起点，结晶区域也会扩散到倾斜部214。据此，出现开路电压(Voc)降低的问题。
对此，在图10A所示的本实施方式所涉及的太阳能电池元件1，在硅衬底的正面形成纹理结构之处，在各向异性蚀刻之后，通过氢氟酸以及过氧化氢的混合溶液，进行各向同性蚀刻，并且对包括(111)面的底部正面有选择性地进行表面处理。
据此，本实施方式所涉及的非晶硅层20的底部213，由硅衬底10的衬底底部113的表面改变处理，从而与图10B的底部相比，结晶性变得零乱。这样，如图10A所示，结晶区域213c从硅衬底10的衬底面向大致垂直的方向呈柱状生长，并且在与衬底面大致平行的方向(大致X轴方向)上，离散地存在于与底部213的下端部相反一侧的上端部。在此所述的下端部是与硅衬底10相接的部分。并且，在对非晶硅层20进行截面视的情况下，在底部213中的结晶区域213c相对于底部213区域的占有率，比在底部213中的非结晶区域213a相对于底部213区域的占有率大。
结晶区域213c与非晶硅层20的主要构成要素的非结晶区域相比，具有优越的导电性。因此，在非晶硅层20，结晶区域的占有率越高则电阻损失越少，从而能够提高填充因子(FF)。
并且，在非晶硅层20中的结晶区域的占有率增高时，则会出现开路电压(Voc)降低的问题。结晶区域以非晶硅层20的底部213为起点来生长。因此，要想使填充因子(FF)以及开路电压(Voc)这双方最佳化，则使非晶硅层20的底部213的结晶区域的占有率最佳化是非常重要的。
在本实施方式所涉及的太阳能电池元件1，在对非晶硅层20进行截面视的情况下，底部213中的结晶区域213c相对于底部213区域的占有率，比底部213中的非结晶区域213a相对于底部213区域的占有率高。据此，在底部213，与非结晶区域213a为支配的非晶硅层相比，能够减少在非晶硅层20的电阻损失，从而能够提高太阳能电池元件1的填充因子(FF)。
并且，由于底部213的结晶区域213c从下端部向上端部呈柱状生长，并且离散地存在于上端部，因此在底部213中非结晶区域213a与结晶区域213c分散混在。据此，与以上所述的比较例所示的将底部213作为结晶区域213c专用的非晶硅层相比，能够在维持非晶硅层20的低电阻化的状态下，抑制太阳能电池元件1的开路电压(Voc)的降低。因此，能够提高太阳能电池元件1的发电效率。
另外，在上述实施方式中，在非晶硅层20的底部213的结晶结构中，虽然对具有上述这种特征的构成进行了说明，不过，在非晶硅层40的底部也可以具有同样的特征的构成。即，非晶硅层40的底部的结晶区域从硅衬底10的侧面向大致垂直的方向呈柱状生长，并且可以在与衬底面大致平行的方向(大致X轴方向)上，离散地存在于与上述底部的和硅衬底10相接的上端部相反一侧的下端部。并且也可以是，在对非晶硅层40进行截面视的情况下，在上述底部的结晶区域相对于底部区域占有率，比在该底部中非结晶区域相对于底部区域的占有率高。
据此，在硅衬底10的双面，既能够抑制开路电压(Voc)的降低，又能够提高填充因子(FF)。
并且，在本实施方式所涉及的太阳能电池元件1中优选为，在对太阳能电池元件1进行截面视的情况下，在非晶硅层20的底部213中，结晶区域213c相对于底部213区域的占有率，比在非晶硅层40的底部中，结晶区域相对于该底部的区域的占有率高。即优选为，在具有与硅衬底10的导电型相同的导电型的非晶硅层的底部，结晶区域相对于底部的占有率，比在具有与硅衬底10的导电型相反的导电型的非晶硅层的底部中的上述占有率大。
在具有与硅衬底10的导电型不同的导电型的非晶硅层40的情况下，在作为界面的pn接合部，载流子有效地被分离。因此，考虑在pn接合部的电阻损失的重要度较低。因此，从重点需要抑制开路电压(Voc)降低的观点来看，与具有与硅衬底10的导电型相同的导电型的非晶硅层20相比，在底部中的结晶区域的占有率可以为小的结构。
并且，从上述观点来看，具有与硅衬底10的导电型不同的导电型的非晶硅层40也可以在底部不具有结晶区域。这样，通过具有与硅衬底10的导电型相同的导电型的非晶硅层20，能够抑制开路电压(Voc)的降低，并且能够提高填充因子(FF)，通过具有与硅衬底10的导电型相反的导电型的非晶硅层40，能够有效地抑制开路电压(Voc)的降低。
[4.效果等]
本实施方式所涉及的太阳能电池元件1具备：硅衬底10，在第一主面具有多个角锥被排列成二维状的纹理结构；以及非晶硅层20，被形成在硅衬底10的第一主面上，具有反映了上述纹理结构的凹凸形状，非晶硅层20在凹凸形状的顶部、以及连结该顶部与底部213的倾斜部214为非晶质，在底部213具有从硅衬底10的衬底面向大致垂直的方向呈柱状生长的结晶区域213c，并且，该结晶区域213c在与衬底面大致平行的方向，离散地存在于与底部213的下端部相反一侧的上端部，在此的下端部是与硅衬底10相接的部分，在对非晶硅层20进行截面视的情况下，底部213中的结晶区域213c相对于底部213的占有率，比底部213中的非结晶区域213a相对于底部213占有率高。
据此，由于在底部213的结晶区域213c的占有率比非结晶区域213a的占有率高，因此与在底部213非结晶区域213a为优势的情况相比，能够减少非晶硅层20中的电阻损失，并能够提高太阳能电池元件1的填充因子(FF)。
并且，由于底部213的结晶区域213c从下端部向上端部呈柱状生长、且离散地存在于上端部、因此在底部213，非结晶区域213a与结晶区域213c分散混在。据此，与将底部213为结晶区域213c专用的情况相比，在非晶硅层20的低电阻化得到了抑制，并且太阳能电池元件1的开路电压(Voc)的降低也得到了抑制。
并且也可以是，在对太阳能电池元件1进行截面视的情况下，底部213具有曲率半径为150nm以下的弧形形状。
并且，在对太阳能电池元件1进行截面视的情况下，底部213具有弧形形状，从包含夹着底部213的硅衬底10的两个角锥面的每一个的两条直线的交点来看底部213时，由这两条直线所夹的角为60度以下。
据此，在底部213，能够有选择地进行结晶生长。
并且也可以是，非晶硅层20具有与硅衬底10的导电型相同的导电型。
据此，在具有与硅衬底10的导电型相同的导电型的非晶硅层20，能够减少电阻损失，并能够提高填充因子(FF)。
并且也可以是，非晶硅层20具有：被形成在第一主面上的电介质膜21；以及被形成在电介质膜21上、且含有与硅衬底10的导电型相同的导电型的掺杂物的n型非晶硅膜22。
并且可以是，硅衬底10进一步在第二主面具有纹理结构，太阳能电池元件1进一步具有被配置在硅衬底10的第二主面的非晶硅层40，该非晶硅层40具有反映了上述纹理结构的凹凸形状，并且具有与硅衬底10的导电型相反的导电型，在对非晶硅层20以及40进行截面视的情况下，在非晶硅层20的底部的结晶区域相对于底部的占有率，比在非晶硅层40的底部的上述占有率高。
在具有与硅衬底10的导电型不同的导电型的非晶硅层40的情况下，在作为界面的pn接合部，载流子能够有效地被分离。因此，考虑在pn接合部的电阻损失的重要度较低。因此，从重点需要抑制开路电压(Voc)的降低的观点来看，与具有与硅衬底10的导电型相同的导电型的非晶硅层20相比，能够使底部的结晶区域的占有率变小。据此，通过具有与硅衬底10的导电型相同的导电型的非晶硅层20，能够抑制开路电压(Voc)的降低，并能够提高填充因子(FF)，通过具有与硅衬底10的导电型相反的导电型的非晶硅层40，能够有效地抑制开路电压(Voc)的降低。
并且也可以是，非晶硅层40具有：被形成在第二主面上的电介质膜41；以及被形成在电介质膜41上、且含有与硅衬底10的导电型相反的导电型的掺杂物的p型非晶硅膜42。
并且，本实施方式所涉及的太阳能电池组件100所具有的特点是，具备：被配置成二维状的以上所述的多个太阳能电池元件1；正面保护部件180A，被配置在太阳能电池元件1的正面侧；背面保护部件180B，被配置在太阳能电池元件1的背面侧；正面填充部件170A，被配置在太阳能电池元件1与正面保护部件180A之间；以及背面填充部件170B，被配置在太阳能电池元件1与背面保护部件180B之间。
据此，由于既能够提高太阳能电池元件1的填充因子(FF)，又能够抑制开路电压(Voc)的降低，因此能够提高太阳能电池组件的发现效率。
并且，本实施方式所涉及的太阳能电池元件1的制造方法包括：第一蚀刻工序，对硅衬底10的(100)面进行蚀刻，在硅衬底10的第一主面上形成多个角锥被排列成二维状的纹理结构；第二蚀刻工序，对经过了第一蚀刻工序的硅衬底10的第一主面进行各向同性蚀刻；表面处理工序，将经过了第二蚀刻工序且形成了纹理结构的第一主面，浸泡在含有氢氟酸以及过氧化氢的混合溶液中，对该第一主面进行处理；以及硅层形成工序，在被表面处理后的正面上，通过采用了含有硅的原料气体的气相生长法，来形成具有反映了纹理结构的凹凸形状的非晶硅层20。
据此，底部213的结晶区域213c从硅衬底10的衬底面向大致垂直的方向呈柱状生长，并且在与衬底面大致平行的方向(大致X轴方向)上，离散地存在于与底部213的下端部相反一侧的上端部，在此所述的下端部是与硅衬底10相接的部分。并且，底部213中的结晶区域213c的体积，比底部213的非结晶区域213a的体积大。因此，能够减少非晶硅层20的电阻损失，并且能够提高太阳能电池元件1的填充因子(FF)，同时能够抑制太阳能电池元件1的开路电压(Voc)的降低。
并且可以是，在第二蚀刻工序形成凹部，该凹部在多个角锥之间具有弧形形状，在表面处理工序中对凹部的正面进行有选择性的表面处理，在硅层形成工序中，在底部213形成从硅衬底10的衬底面向大致垂直的方向呈柱状生长的结晶区域213c，并且该结晶区域213c在与衬底面大致平行的方向上，离散地形成于与底部213的下端部相反一侧的上端部，在此所述的下端部是与硅衬底10相接的部分，在对非晶硅层20进行截面视的情况下，在底部213的结晶区域213c相对于底部213的占有率，比非结晶区域213a相对于底部213占有率高。
并且可以是，在第一蚀刻工序中，对硅衬底10的(100)面进行蚀刻，将多个角锥被排列成二维状的纹理结构形成在硅衬底10的两个面上，在第二蚀刻工序中，对硅衬底10的两个面进行各向同性蚀刻，在表面处理工序中，将彼此相背的第一主面以及第二主面这两个面浸泡在含有氢氟酸以及过氧化氢的混合溶液中，对该两个面进行表面处理，在硅层形成工序中，在被表面处理后的第一主面上，通过采用导电型与硅衬底10的导电型相同的掺杂物以及含有硅的原料气体的气相生长法，来形成具有与硅衬底10的导电型相同的导电型的非晶硅层20，在第二主面上，通过采用导电型与硅衬底10的导电型相反的掺杂物以及含有硅的原料气体的气相生长法，来形成具有与硅衬底10的导电型相反的导电型的非晶硅层40，在对非晶硅层20以及40进行截面视的情况下，非晶硅层20的底部213中的结晶区域213c相对于底部213的占有率，比非晶硅层40的底部中的上述占有率高。
据此，通过具有与硅衬底10的导电型相同的导电型的非晶硅层20，从而能够既抑制开路电压(Voc)的降低，又能够提高填充因子(FF)，通过具有与硅衬底10的导电型相反的导电型的非晶硅层40，从而能够有效地抑制开路电压(Voc)的降低。
(其他的实施方式)
以上针对本发明所涉及的太阳能电池元件1、太阳能电池组件100、以及太阳能电池元件的制造方法，基于上述实施方式进行了说明，然而，本发明并非受上述的实施方式所限。
例如，在上述实施方式所涉及的太阳能电池组件100，多个太阳能电池元件1的构成虽然是在面上排列成矩阵状，但是并非受矩阵状所限。例如可以是圆环状排列、一维直线状或曲线状排列。
另外，针对各个实施方式执行本领域技术人员所能够想到的各种变形而得到的形态、或在不脱离本发明的主旨的范围内对各个实施方式中的构成要素以及功能进行任意地组合而实现的形态均包含在本发明内。
符号说明
1 太阳能电池元件
10 硅衬底
20 非晶硅层(第一非晶硅层)
21 电介质膜(第一电介质膜)
22 n型非晶硅膜(第一非晶硅膜)
40 非晶硅层(第二非晶硅层)
41 电介质膜(第二电介质膜)
42 p型非晶硅膜(第二非晶硅膜)
100 太阳能电池组件
170A 正面填充部件
170B 背面填充部件
180A 正面保护部件
180B 背面保护部件
213 底部
213a 非结晶区域(非晶区域)
213c 结晶区域
214 倾斜部

Claims (11)

1.一种太阳能电池元件，
该太阳能电池元件具备：
硅衬底，在第一主面具有多个角锥被排列成二维状的纹理结构；以及
第一非晶硅层，被形成在所述硅衬底的所述第一主面上，具有反映了所述纹理结构的凹凸形状，
所述第一非晶硅层，
在所述凹凸形状的顶部、以及连结该顶部与底部的倾斜部为非晶质，
在所述凹凸形状的底部具有结晶区域，该结晶区域从所述底部中的与所述硅衬底接触的下端部向与该下端部相反一侧的上端部呈柱状生长，并且在所述上端部离散地存在于与所述硅衬底的衬底面平行的方向上，
在对所述第一非晶硅层进行截面视的情况下，所述底部中的所述结晶区域相对于所述底部的占有率，比所述底部中的非晶区域相对于所述底部的占有率高。
2.如权利要求1所述的太阳能电池元件，
在对所述太阳能电池元件进行截面视的情况下，所述底部具有曲率半径为150nm以下的弧形形状。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池元件，
在对所述太阳能电池元件进行截面视的情况下，所述底部具有弧形形状，从包含夹着所述底部的所述硅衬底的两个角锥面的每一个的两条直线的交点来看所述底部时，所述两条直线的夹角为60度以下。
4.如权利要求1或2所述的太阳能电池元件，
所述第一非晶硅层具有与所述硅衬底的导电型相同的导电型。
5.如权利要求4所述的太阳能电池元件，
所述第一非晶硅层具有：
第一电介质膜，被形成在所述第一主面上；以及
第一非晶硅膜，被形成在所述第一电介质膜上，含有导电型与所述硅衬底的导电型相同的掺杂物。
6.如权利要求4所述的太阳能电池元件，
所述硅衬底进一步在与所述第一主面相背的第二主面具有所述纹理结构，
所述太阳能电池元件进一步具有第二非晶硅层，
该第二非晶硅层被配置在所述硅衬底的所述第二主面上，具有反映了所述纹理结构的凹凸形状，并且具有与所述硅衬底的导电型相反的导电型，
在对所述第一非晶硅层以及所述第二非晶硅层进行截面视的情况下，在所述第一非晶硅层的所述底部中，所述结晶区域相对于所述底部的占有率，比在所述第二非晶硅层的所述底部中，所述结晶区域相对于所述底部的占有率高。
7.如权利要求6所述的太阳能电池元件，
所述第二非晶硅层具有：
第二电介质膜，被形成在所述第二主面上；以及
第二非晶硅膜，被形成在所述第二电介质膜上，含有导电型与所述硅衬底的导电型相反的掺杂物。
8.一种太阳能电池组件，具备：
被配置成二维状的、多个权利要求1至7的任一项所述的太阳能电池元件；
正面保护部件，被配置在多个所述太阳能电池元件的正面侧；
背面保护部件，被配置在多个所述太阳能电池元件的背面侧；
正面填充部件，被配置在多个所述太阳能电池元件与所述正面保护部件之间；以及
背面填充部件，被配置在多个所述太阳能电池元件与所述背面保护部件之间。
9.一种太阳能电池元件的制造方法，包括：
第一蚀刻工序，对硅衬底的(100)面进行蚀刻，在所述硅衬底的第一主面上形成多个角锥被排列成二维状的纹理结构；
第二蚀刻工序，对经过了所述第一蚀刻工序的所述硅衬底的第一主面进行各向同性蚀刻；
表面处理工序，将经过了所述第二蚀刻工序且形成了所述纹理结构的所述第一主面，浸泡在含有氢氟酸以及过氧化氢的混合溶液中，对所述第一主面进行表面处理；以及
硅层形成工序，在被所述表面处理后的所述第一主面上，通过采用了含有硅的原料气体的气相生长法，来形成具有反映了所述纹理结构的凹凸形状的第一非晶硅层。
10.如权利要求9所述的太阳能电池元件的制造方法，
在所述第二蚀刻工序形成凹部，该凹部在多个角锥之间具有弧形形状，
在所述表面处理工序中，对所述凹部的正面有选择性的进行表面处理，
在所述硅层形成工序中，在所述凹凸形状的底部形成结晶区域，该结晶区域从所述底部中的与所述硅衬底接触的下端部向与该下端部相反一侧的上端部呈柱状生长，并且在所述上端部离散地存在于与所述硅衬底的衬底面平行的方向上，
在对所述第一非晶硅层进行截面视的情况下，在所述底部的所述结晶区域相对于所述底部的占有率，比在所述底部的非晶区域相对于所述底部的占有率高。
11.如权利要求9所述的太阳能电池元件的制造方法，
在所述第一蚀刻工序中，对硅衬底的(100)面进行蚀刻，将多个角锥被排列成二维状的纹理结构，形成在所述硅衬底的第一主面以及与该第一主面相背的第二主面，
在所述第二蚀刻工序中，对所述硅衬底的所述第一主面以及所述第二主面进行各向同性蚀刻，
在所述表面处理工序中，将所述第一主面以及所述第二主面浸泡在含有氢氟酸以及过氧化氢的混合溶液中，对所述第一主面以及所述第二主面进行表面处理，
在所述硅层形成工序中，在被所述表面处理后的所述第一主面上，通过采用导电型与所述硅衬底的导电型相同的掺杂物以及含有硅的原料气体的气相生长法，来形成具有与所述硅衬底的导电型相同的导电型的第一非晶硅层，在被所述表面处理后的所述第二主面上，通过采用导电型与所述硅衬底的导电型相反的掺杂物以及含有硅的原料气体的气相生长法，来形成具有与所述硅衬底的导电型相反的导电型的第二非晶硅层，
在对所述第一非晶硅层以及所述第二非晶硅层进行截面视的情况下，在所述第一非晶硅层的所述底部中，所述结晶区域相对于所述底部的占有率，比在所述第二非晶硅层的所述底部中，所述结晶区域相对于所述底部的占有率高。
CN201680016140.5A 2015-03-31 2016-02-19 太阳能电池元件、太阳能电池组件、以及制造方法 Active CN107431100B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-073128 2015-03-31
JP2015073128 2015-03-31
PCT/JP2016/000903 WO2016157695A1 (ja) 2015-03-31 2016-02-19 太陽電池素子、太陽電池モジュール、および太陽電池素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107431100A CN107431100A (zh) 2017-12-01
CN107431100B true CN107431100B (zh) 2019-05-10

Family

ID=57006903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680016140.5A Active CN107431100B (zh) 2015-03-31 2016-02-19 太阳能电池元件、太阳能电池组件、以及制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10374108B2 (zh)
JP (1) JP6664065B2 (zh)
CN (1) CN107431100B (zh)
WO (1) WO2016157695A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102514785B1 (ko) * 2017-05-19 2023-03-29 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양 전지 및 이의 제조 방법
US20180337292A1 (en) * 2017-05-19 2018-11-22 Lg Electronics Inc. Solar cell and method for manufacturing the same
CN109616550B (zh) * 2018-11-16 2020-02-14 常州大学 一种提高Sb2Se3薄膜晶粒柱状生长趋势的方法
JP2020088111A (ja) * 2018-11-22 2020-06-04 パナソニック株式会社 太陽電池セルおよび太陽電池モジュール

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103367472A (zh) * 2013-08-02 2013-10-23 南通大学 一种t型顶电极背反射薄膜太阳电池
CN104377251A (zh) * 2013-08-12 2015-02-25 上海理想万里晖薄膜设备有限公司 一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池及制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3271990B2 (ja) 1997-03-21 2002-04-08 三洋電機株式会社 光起電力素子及びその製造方法
JP5084133B2 (ja) 2005-11-15 2012-11-28 三洋電機株式会社 光起電力素子、光起電力モジュールおよび光起電力モジュールの製造方法
WO2010021204A1 (ja) * 2008-08-22 2010-02-25 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール、太陽電池及び太陽電池モジュールの製造方法
US9437758B2 (en) * 2011-02-21 2016-09-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device
WO2012150627A1 (ja) 2011-05-02 2012-11-08 三菱電機株式会社 シリコン基板の洗浄方法および太陽電池の製造方法
JP6191926B2 (ja) 2013-03-28 2017-09-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池
JP2015053398A (ja) * 2013-09-06 2015-03-19 株式会社ジェイ・イー・ティ 太陽電池の製造方法
CN103730522A (zh) * 2014-01-28 2014-04-16 友达光电股份有限公司 光电转换结构、应用其的太阳能电池及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103367472A (zh) * 2013-08-02 2013-10-23 南通大学 一种t型顶电极背反射薄膜太阳电池
CN104377251A (zh) * 2013-08-12 2015-02-25 上海理想万里晖薄膜设备有限公司 一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10374108B2 (en) 2019-08-06
US20180006168A1 (en) 2018-01-04
JP6664065B2 (ja) 2020-03-13
JPWO2016157695A1 (ja) 2017-10-05
CN107431100A (zh) 2017-12-01
WO2016157695A1 (ja) 2016-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4404753B2 (ja) 太陽電池モジュール
CN107431100B (zh) 太阳能电池元件、太阳能电池组件、以及制造方法
EP1892768A2 (en) Nanowires in thin-film silicon solar cells
US20180108790A1 (en) Transparent conductive electrode for three dimensional photovoltaic device
JP5710024B2 (ja) 太陽電池の製造方法
CN107710419A (zh) 太阳能电池和太阳能电池模块
CN104272466B (zh) 具有反射器的双面晶体硅太阳能板
CN105659390B (zh) 太阳能电池结构及其制造方法
CN108963013A (zh) 太阳能电池及其制造方法
CN109463014A (zh) 太阳能电池模块
JP2016122749A (ja) 太陽電池素子および太陽電池モジュール
CN108235789A (zh) 薄膜型太阳能电池及其制造方法
JP6114603B2 (ja) 結晶シリコン太陽電池、およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール
JP2015133341A (ja) 裏面接合型太陽電池及びその製造方法
US11038071B2 (en) Solar cell, solar cell module, and method for manufacturing solar cell
JP6143520B2 (ja) 結晶シリコン系太陽電池およびその製造方法
WO2023145280A1 (ja) 太陽電池、太陽電池モジュール、及び太陽電池の製造方法
JP2013534717A (ja) 太陽電池およびその製造方法
CN109716540A (zh) 太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池模块
CN111211187A (zh) 太阳能单电池和太阳能电池组件
JP2014072276A (ja) 光起電力装置
CN112466966A (zh) 太阳电池及光伏组件
CN108140681A (zh) 薄膜型太阳能电池及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant