CN108886069A - 晶体硅系太阳能电池及其制造方法、以及太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

太阳能电池(100)具备：本征硅系薄膜(21)、导电型硅系薄膜(31)、受光面透明电极层(41)及受光面金属电极(71)，它们依次设置于晶体硅基板(1)的第一主表面上；本征硅系薄膜(22)、导电型硅系薄膜(32)、背面透明电极层(42)、及背面金属电极(72)，它们依次设置于晶体硅基板(1)的第二主表面上。晶体硅基板(1)在第一主表面及第二主表面具有纹理。受光面金属电极(71)及背面金属电极(72)均被设置成图案状。背面透明电极层(42)未设置于第二主表面的周缘。在第二主表面的周缘，与背面透明电极层(42)分离地设置有端部平坦化金属层(75)。

Description

晶体硅系太阳能电池及其制造方法、以及太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及在晶体硅基板表面具有异质结的晶体硅系太阳能电池及其制造方法。并且，本发明涉及太阳能电池模块。
背景技术
作为转换效率最高的晶体硅系太阳能电池之一，实际应用了在单晶硅基板上具备导电型硅系薄膜的异质结太阳能电池。在异质结太阳能电池中，在受光面及背面设置有透明电极层，通过设置于透明电极层之上的金属电极，将光载流子引出到外部。金属电极通过导电膏等的印刷、电镀等而形成。
电镀能够容易较厚地形成金属电极，因此能够期待基于金属电极的低电阻化的特性提高、生产性提高、及低成本化。在专利文献1中公开了一种通过电镀在受光面侧设置有图案状的金属电极的异质结太阳能电池。在专利文献2中公开了一种通过电镀在背面侧的整个面设置有金属电极的异质结太阳能电池。
专利文献1：WO2015/064634号国际公开小册子
专利文献2：WO2015/166780号国际公开小册子
在专利文献2中记载了如下内容：在太阳能电池的背面的整个面设置金属电极，由此能够使射入到单元的光中、未被硅基板吸收而透射的光被背面侧的金属电极反射而再次利用。另一方面，在将多个太阳能电池(单元)通过布线部件电连接的太阳能电池模块中，从背面向单元射入的光的引入也有助于发电量的提高。在太阳能电池模块中，使射入到邻接配置的单元间的间隙(一般为2～4mm左右)的光被设置于单元的背面侧的背板等反射，并从单元的受光面或者背面射入，由此能够提高模块的发电量。
发明内容
本发明的目的在于提供在进行了模块化后，射入到单元间的光的引入效率优异的晶体硅系太阳能电池。
本发明的太阳能电池是在晶体硅基板的第一主表面上依次具备第一本征硅系薄膜、第一导电型硅系薄膜、受光面透明电极层、及受光面金属电极，在晶体硅基板的第二主表面上依次具备第二本征硅系薄膜、第二导电型硅系薄膜、背面透明电极层、及背面金属电极的晶体硅系太阳能电池。第一导电型硅系薄膜与第二导电型硅系薄膜具有不同的导电型，一个为p型，另一个为n型。在晶体硅基板的第一主表面及第二主表面设置有纹理。受光面金属电极及上述背面金属电极均被设置成图案状。
也可以在背面透明电极层与背面金属电极之间设置背面金属晶种。也可以在受光面透明电极层与受光面金属电极之间设置受光面金属晶种。
背面透明电极层未设置于第二主表面的周缘。为了不在第二主表面的周缘设置背面电极层，例如，在通过掩模覆盖了第二主表面的周缘的状态下，对背面透明电极层进行成膜即可。优选受光面透明电极层设置于第一主表面的整个面、且以也环绕至侧面及第二主表面的周缘的方式形成。在受光面透明电极层以环绕至第二主表面的周缘的方式形成的情况下，优选在受光面透明电极向背面侧的环绕部上设置有端部平坦化金属层。
图案状的受光面金属电极及背面金属电极例如能够使用抗蚀剂来形成。以在抗蚀剂图案的开口下侧露出的导电层(透明电极层或金属晶种层)为起点通过电镀使金属析出，由此能够形成图案状的金属电极层。也可以通过电镀，将受光面透明电极与背面电极同时形成。
本发明的太阳能电池在背面侧的周缘具备端部平坦化金属层。端部平坦化金属层与背面透明电极分离设置。利用端部平坦化金属，能够使射入到单元间的间隙之后，被背板等反射并到达太阳能电池的背面的光向规定方向反射而高效地引入到太阳能电池内。端部平坦化金属层例如通过电镀形成。在受光面金属电极通过电镀形成的情况下，优选端部平坦化金属层与受光面金属电极同时通过电镀形成，两者由同一材料构成。
进一步，本发明涉及具备上述晶体硅系太阳能电池的太阳能电池模块。本发明的太阳能电池模块在受光面保护材料与背面保护材料之间具备多个太阳能电池电连接而成的太阳能电池串。背面保护材料优选使用具有光反射性的材料。
通过在太阳能电池的背面侧的周缘设置端部平坦化金属层，从而照射到太阳能电池间的间隙的光的反射光被从背面有效地引入到太阳能电池内。因此，能够提高模块发电量。
附图说明
图1是一个实施方式的晶体硅系太阳能电池的示意性剖视图。
图2是一个实施方式的晶体硅系太阳能电池的俯视图。
图3是一个实施方式所涉及的太阳能电池模块的俯视图。
图4A是图3的A-A线的剖视图。
图4B是图3的B-B线的剖视图。
图5A是表示被背面保护材料反射并到达太阳能电池的背面的周缘区域的光的反射的状况的示意图。
图5B是表示被背面保护材料反射并到达太阳能电池的背面的周缘区域的光的反射的状况的示意图。
图6A是表示太阳能电池的制造过程的示意性剖视图。
图6B是表示太阳能电池的制造过程的示意性剖视图。
图6C是表示太阳能电池的制造过程的示意性剖视图。
图6D是表示太阳能电池的制造过程的示意性剖视图。
图6E是表示太阳能电池的制造过程的示意性剖视图。
图6F是表示太阳能电池的制造过程的示意性剖视图。
图6G是表示太阳能电池的制造过程的示意性剖视图。
图6H是表示太阳能电池的制造过程的示意性剖视图。
图6I是表示太阳能电池的制造过程的示意性剖视图。
图6J是表示太阳能电池的制造过程的示意性剖视图。
图7是一个实施方式的晶体硅系太阳能电池的示意性剖视图。
图8是一个实施方式的晶体硅系太阳能电池的示意性剖视图。
图9是一个实施方式的晶体硅系太阳能电池的示意性剖视图。
具体实施方式
图1是本发明的一个实施方式所涉及的晶体硅系太阳能电池100的示意性剖视图。图2是晶体硅系太阳能电池100的背面侧的俯视图。
晶体硅系太阳能电池100是所谓的异质结太阳能电池，在晶体硅基板10的第一主表面上具备第一本征硅系薄膜21、第一导电型硅系薄膜31、受光面透明电极层41、及受光面金属电极71，在晶体硅基板10的第二主表面上具备第二本征硅系薄膜22、第二导电型硅系薄膜32、背面透明电极层42、及背面金属电极72。该晶体硅系太阳能电池100的第一主表面侧(图1的上侧)为受光面，第二主表面侧(图1的下侧)为背面。
晶体硅基板10具有n型或p型的导电型。在将空穴与电子进行比较的情况下，有效质量及散射截面较小的电子的移动程度通常更大，因此优选使用n型单晶硅基板作为晶体硅基板10。
晶体硅基板10在第一主表面及第二主表面的表面具有纹理结构。通过在硅基板的表面设置纹理，能够降低在表面的光反射，从而能够增大引入到硅基板内的光量。纹理的凹凸高度优选为0.5～10μm左右。
作为受光面的第一本征硅系薄膜21、及背面的第二本征硅系薄膜22，优选使用由硅和氢构成的i型氢化非晶硅。通过在晶体硅基板10的表面设置本征硅系薄膜，能够抑制杂质向晶体硅基板扩散且能够有效地进行表面钝化。
在第一本征硅系薄膜21上设置第一导电型硅系薄膜31，在第二本征硅系薄膜22上设置第二导电型硅系薄膜32。第一导电型硅系薄膜31与第二导电型硅系薄膜32具有不同的导电型，一个为p型，另一个为n型。在受光面侧的异质结为反向结的情况下，提高了光生载流子的回收效率。因此，在晶体硅基板10为n型的情况下，优选受光面侧的第一导电型硅系薄膜31为p型，背面侧的第二导电型硅系薄膜32为n型。
在第一导电型硅系薄膜31上设置受光面透明电极层41，在第二导电型硅系薄膜32上设置背面透明电极层42。受光面透明电极层41既可以设置于第一主表面的整个面，也可以不设置于第一主表面的周缘。如图1所示，受光面透明电极层41可以形成为设置于第一主表面的整个面，且也环绕至侧面及第二主表面的周缘。
背面透明电极层42未设置于第二主表面的周缘，在第二主表面的周缘，且在背面透明电极层形成区域的外周存在背面透明电极层非形成区域。因此，即使在受光面透明电极层41以环绕至背面的周缘的方式形成的情况下，在背面透明电极层42与受光面透明电极层的环绕部415之间也存在未设置有电极的区域(分离区域)50(参照图6E)，从而受光面透明电极层41与背面透明电极层42分离。
在受光面透明电极层41上设置图案状的受光面金属电极71，在背面透明电极层42上设置图案状的背面金属电极72。不仅受光面，通过将背面的金属电极也设置成图案状，从而能够从太阳能电池的背面侧也引入光。金属电极的图案形状没有特别地限定，例如，如图2所示，将金属电极设置成由沿一个方向(x方向)延伸的母线电极721、及与母线电极721正交地延伸的指形电极722组成的网格状。
如后面详细叙述那样，优选受光面金属电极71及背面金属电极72是通过电镀形成的镀金属层。受光面金属电极71及背面金属电极72可以由多个金属层构成。例如，通过在铜层之上设置银、锡等耐久性高的金属层，能够抑制金属电极的劣化，提高太阳能电池的耐久性。
可以在受光面透明电极层41与受光面金属电极71之间设置受光面金属晶种61。可以在背面透明电极层42与背面金属电极72之间设置背面金属晶种62。受光面金属晶种61及背面金属晶种62分别与受光面金属电极71及背面金属电极72同样地，优选被图案化。
如图2所示，在第二主表面的周缘设置有端部平坦化金属层75。端部平坦化金属层75与背面透明电极层42分离，在两者之间存在供第二导电型硅系薄膜32露出的分离区域51。通过在背面的周缘设置端部平坦化金属层75，能够在将多个太阳能电池100连接并进行模块化之后，从太阳能电池的背面侧有效地引入射入到邻接配置的太阳能电池间的间隙的光。
图3是经由布线部件155将多个太阳能电池100连接后的太阳能电池模块200的俯视图。图4A是图3的A-A线的位置的剖视图，图4B是图3的B-B线的位置的剖视图。
在太阳能电池模块200中，邻接的太阳能电池的表背的母线电极711、721经由布线部件155连接，形成太阳能电池串。在太阳能电池串的受光面侧(图4A及图4B的上侧)设置有受光面保护材料151，在背面侧(图4A及图4B的下侧)设置有背面保护材料152。通过将密封材料157填充于保护材料151、152之间，从而将太阳能电池串密封。
在图4B中，示意性地示出了在太阳能电池模块200中，太阳光向太阳能电池100射入的状况。照射到太阳能电池的光LA从受光面向太阳能电池射入，被硅基板10吸收而生成光载流子，有助于发电。照射到邻接的太阳能电池间的间隙的光到达设置于太阳能电池100的背面的背面保护材料152。通过利用背面保护材料152使照射到间隙的光向受光面侧反射，并向太阳能电池射入，来提高了光利用效率，从而能够提高模块发电量。
照射到太阳能电池间的间隙、并被背面保护材料152反射的光的一部分(尤其是，入射角度θ1较小的光LB1)再次透过太阳能电池间的间隙而到达受光面侧，并被受光面保护材料151的空气界面再次反射，从受光面侧向单元射入。通过照射到单元间的间隙并被背面保护材料152反射的光的一部分(尤其是，入射角度θ2较大的光LB2)到达太阳能电池的背面。从背面保护材料152到达太阳能电池的背面侧的反射光的大部分到达太阳能电池的周缘区域。
图5A及图5B是表示被背面保护材料152反射并到达太阳能电池的背面的周缘区域的光的反射的状况的示意图。在图5A中，在太阳能电池的背面的周缘设置有平坦化金属层75。在图5B中，在太阳能电池的背面的周缘设置有金属层275(例如，通过溅射形成在透明电极层的环绕部415上的金属层)，金属层275的膜厚较小，且不具有减缓纹理的凹凸形状的作用(平坦化作用)。
由于图5B的金属层275不具有平坦化作用，因此太阳能电池的背面的周缘具有继承了硅基板10的纹理的凹凸形状的表面凹凸形状。被背面保护材料152反射并到达太阳能电池的背面的周缘区域的光被具有表面凹凸的金属层275向各个方向反射。被金属层275反射的光由背面保护材料152等反复进行反射，一部分的光从太阳能电池的背面、受光面射入到太阳能电池内。但是，随着反射次数的增加，基于密封材料157等的光吸收量增大，因此向太阳能电池射入的光量减少。
另一方面，在图5A中，在太阳能电池的背面的周缘设置有平坦化金属层75，具有减缓硅基板10的纹理的凹凸形状而被平坦化的表面形状。被背面保护材料152反射并到达太阳能电池的背面的周缘区域的光被平坦化金属层75反射。由于表面被平坦化，因此从太阳能电池间的间隙(图的右侧)到达平坦化金属层75的光易被朝向太阳能电池的中央侧(图的左侧)反射。反射到太阳能电池的中央侧的光在背面保护材料152与平坦化金属层75之间反复进行反射，从背面向太阳能电池射入。如图5B所示，与被向不确定的方向反射的情况相比，如图5A所示，被向太阳能电池的中央侧反射的光以较少的反射次数从背面侧向太阳能电池射入，因此引入到太阳能电池的反射光量增大。因此，通过在背面的周缘设置平坦化金属层75，增大了模块的光引入量，从而能够提高模块发电量。
为了使设置于硅基板10的背面的纹理的凹凸平坦化，优选平坦化金属层75的厚度较大。平坦化金属层75的厚度优选为1μm以上，更优选为3μm以上，进一步优选为5μm以上。并且，优选与硅基板10的背面的纹理的凹凸高低差相比，平坦化金属层75的厚度更大。平坦化金属层75的凹凸高低差优选为硅基板10的凹凸高低差的0.5倍以下，更加优选为0.3倍以下，进一步优选为0.1倍以下。平坦化金属层75的凹凸高低差越小而表面越被平坦化，则存在反射光从背面向太阳能电池的引入量越增大的趋势。平坦化金属层75的凹凸高低差优选为1μm以下，更加优选为0.5μm以下，进一步优选为0.3μm以下，特别优选为0.1μm以下。凹凸高低差由算数平均粗糙度Ra的2倍进行定义。
镀敷法适于厚度较大的平坦化金属层75的形成。特别是，从生产性的观点来看，优选通过电镀形成受光面金属电极71、背面金属电极72，并与形成上述金属电极同时地，通过电镀形成平坦化金属层75。
以下，参照图6A～图6J，对在n型单晶硅基板10的受光面侧具备p型硅系薄膜31作为第一导电型硅系薄膜，具备n型硅系薄膜32作为背面侧的第二导电型硅系薄膜的异质结太阳能电池100的制造工序的一个例子进行说明。
首先，准备在第一主表面(受光面)及第二主表面(背面)这两个表面形成有纹理的n型单晶硅基板(图6A)。纹理的形成方法没有特别地限定。例如，在单晶硅基板中，通过使用了碱的各向异性蚀刻处理，能够形成金字塔形的纹理。
在n型单晶硅基板10的第二主表面形成第二本征硅系薄膜22及n型硅系薄膜32(图6B)，在n型单晶硅基板10的第一主表面形成第一本征硅系薄膜21及p型硅系薄膜31(图6C)。
如上述那样，作为本征硅系薄膜21、22的材料，优选由硅和氢构成的i型氢化非晶硅。本征硅系薄膜21、22的膜厚优选为3～16nm，更加优选为4～14nm，进一步优选为5～12nm。此外，本说明书中的“膜厚”指成膜面上的厚度，将纹理斜面的法线方向设为厚度方向。
作为导电型硅系薄膜31、32，使用非晶硅系薄膜、微晶硅系薄膜(含有非晶硅和晶体硅的薄膜)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，导电型硅系薄膜也优选为非晶硅薄膜。导电型硅系薄膜31、32的膜厚优选为3～30nm。
硅系薄膜21、22、31、32优选通过等离子CVD法成膜。上述硅系薄膜的成膜顺序没有特别地限定，但从提高生产性的观点来看，第一本征硅系薄膜21和p型硅系薄膜31优选使用相同的成膜装置连续地进行成膜。同样地，第二本征硅系薄膜22和n型硅系薄膜32优选连续地进行成膜。在图6B及图6C中，示出了先进行第二主表面侧的硅系薄膜22、32的成膜的形态，但对于第一本征硅系薄膜21及p型硅系薄膜31在第一主表面上的成膜和第二本征硅系薄膜22及n型硅系薄膜32在第二主表面上的成膜的顺序而言，可以先进行任一者。
在形成硅系薄膜时，既可以在通过掩模覆盖了第一主表面及第二主表面的周缘的状态下进行成膜，也可以不使用掩模地进行成膜。还可以在硅系薄膜21、22、31、32中的一部分的薄膜的成膜时，使用掩模，其他薄膜不使用掩模地进行成膜。
在不使用掩模，而通过CVD法等干法将硅系薄膜成膜的情况下，成膜于硅基板10的第二主表面上的硅系薄膜22、32，通过成膜时的环绕也形成于硅基板10的侧面及第一主表面的周缘。成膜于硅基板10的第一主表面上的硅系薄膜21、31，通过成膜时的环绕也形成于硅基板10的侧面及第二主表面的周缘。
通过第一本征硅系薄膜21及第二本征硅系薄膜22以环绕至侧面及成膜面的相反侧的面的方式形成，从而在晶体硅基板10的第一主表面的整个面、第二主表面的整个面及侧面的全部区域设置有第一本征硅系薄膜21及第二本征硅系薄膜22中的至少任意一方。通过在两主表面及侧面的整个区域设置本征硅系薄膜，从而提高了硅基板的表面钝化效果。
在不使用掩模地对p型硅系薄膜31及n型硅系薄膜32进行成膜的情况下，p型硅系薄膜31设置于第一主表面的整个面及侧面，n型硅系薄膜32设置于第二主表面的整个面及侧面。上述导电型硅系薄膜也以环绕至成膜面的相反侧的面的方式形成。像这样，通过在硅基板表面的整个面设置导电型硅系薄膜，从而扩大了能够回收在硅基板内生成的光载流子的区域，即扩大了太阳能电池的有效发电区域。
在p型硅系薄膜31上形成受光面透明电极层41(图6D)，在n型硅系薄膜32上形成背面透明电极层42(图6E)。优选在受光面透明电极层41上形成受光面金属晶种层610，优选在背面透明电极层42上形成背面金属晶种层620。
透明电极层41、42的材料优选为导电性氧化物，例如，将氧化锌、氧化铟、及氧化锡等单独使用或者作为复合氧化物使用。其中，从导电性、光学特性、及长期可靠性的观点来看，优选氧化铟锡(ITO)等铟系氧化物。透明电极层既可以是单层，也可以是由多个层构成的层叠结构。从透明性、导电性、及光反射降低的观点来看，受光面透明电极层41及背面透明电极层42的膜厚优选为10～200nm左右。
作为透明电极层41、42的成膜方法，优选为CVD法、溅射法、蒸镀法等干法，其中，优选为溅射法等物理气相沉积法、利用了有机金属化合物与氧或水的反应的CVD(MOCVD)法等。在透明电极层41、42上设置有金属晶种层610、620的情况下，由于能够将两者连续地进行成膜，因此特别优选溅射法。
如上述那样，背面透明电极层42未形成于第二主表面的周缘。例如，如图4E所示，在通过掩模9覆盖了第二主表面的周缘的状态下，对背面透明电极层42进行成膜，由此在第二主表面的周缘设置有背面透明电极层非形成区域。
如图6D所示，受光面透明电极层41也可以形成于第一主表面的周缘及侧面，并进一步环绕至背面而设置有环绕部415。也可以在形成受光面透明电极层时也使用掩模，在通过掩模覆盖了第一主表面的周缘的状态下进行成膜。从减少掩模的对位次数而提高生产效率的观点来看，如图6D及图6E所示，优选受光面透明电极层41不使用掩模地进行成膜，背面透明电极层42使用掩模来进行成膜。
由于在第二主表面的周缘设置有背面透明电极层非形成区域，因此即使在受光面透明电极层以环绕至背面的方式进行成膜并形成有环绕部415的情况下，也在第二主表面的周缘设置有透明电极层41、42均未形成的分离区域50。像这样，背面透明电极层42与受光面透明电极层41分离，两者未导通，从而降低了在硅基板10的表背的漏电流，提高了太阳能电池的转换效率。并且，当在受光面透明电极层41上及背面透明电极层42上通过电镀形成金属电极71、72时，能够抑制因电流泄漏引起的不期望的金属的析出。由于受光面透明电极层与背面透明电极层被电断开，因此即使在通过电镀同时进行受光面金属电极71在透明电极层41上的形成、与背面金属电极72在背面透明电极层42上的形成的情况下，也能够独立地控制两者的厚度。
受光面金属晶种层610及背面金属晶种层620用作通过电镀形成受光面金属电极71及背面金属电极72时的导电性基底层，有助于镀敷效率的提高。并且，通过在透明电极层41、42的表面设置金属晶种层610、620，能够防止由镀液引起的透明电极层的侵蚀。
作为构成金属晶种层610、620的金属材料，使用有铜、镍、锡、铝、铬、银、金、锌、铅、钯、及它们的合金等。金属晶种层610、620的膜厚没有特别地限定。若考虑电镀后的蚀刻去除的容易性，金属晶种层610、620的膜厚优选为200nm以下，更加优选为100nm以下，进一步优选为60nm以下。另一方面，从使金属晶种层自体具有较高的导电性，且防止销孔等引起的透明电极层41、42的露出的观点来看，金属晶种层610、620的膜厚优选为5nm以上，更加优选为10nm以上，进一步优选为20nm以上。
金属晶种层610、620的形成方法没有特别地限定，但为了有效地覆盖透明电极层41、42的表面整体，优选溅射法、蒸镀法等干法、非电解镀敷。由于能够将透明电极层41、42与金属晶种层610、620连续成膜，因此特别优选溅射法。
透明电极层41、42及金属晶种层610、620的成膜顺序没有特别地限定，但从提高生产性的观点来看，受光面透明电极层41与受光面金属晶种层610优选使用相同成膜装置连续进行成膜。因此，在不使用掩模地对受光面透明电极层41进行成膜的情况下，优选受光面金属晶种层610也不使用掩模地进行成膜，并在背面形成有环绕部65。背面透明电极层42与背面金属晶种层620优选连续地进行成膜。在使用掩模来形成背面金属晶种层620的情况下，可以保持原样地使用在背面透明电极层42成膜时使用的掩模。通过使用同一掩模来将背面透明电极层与背面金属晶种层620连续成膜，能够降低掩模的对位次数，从而能够提高生产性。在图6D及图6E中，示出了先进行第一主表面侧的受光面透明电极层41及受光面金属晶种层610的成膜的形态，但也可以与第一主表面侧的受光面透明电极层41及受光面金属晶种层610在第一主表面上的成膜相比，先进行背面透明电极层42及背面金属晶种层620在第二主表面上的成膜。
在受光面透明电极层41上形成图案状的受光面金属电极71，在背面透明电极层42上形成图案状的背面金属电极72。在透明电极层41、42上设置有金属晶种层610、620的情况下，在金属晶种层上形成金属电极。如图6F～图6H所示，通过使用抗蚀剂，能够利用镀敷法形成图案状的金属电极。
在使用抗蚀剂形成金属电极的过程中，首先在受光面及背面形成抗蚀剂层910、920(图6F)。优选通过丝网印刷等印刷法，分别在受光面及背面形成抗蚀剂层910、920。以比硅基板小的面积实施抗蚀剂层的印刷，由此提高了抗蚀剂材料的利用效率。
优选背面侧的抗蚀剂层920以覆盖背面透明电极层42上(及背面金属晶种层620上)的整个面的方式设置。以覆盖背面透明电极层42上的整个面、且不设置于背面的周缘的方式，印刷抗蚀剂层920，由此能够通过镀敷法形成与背面透明电极层42分离的端部平坦化金属层75。
通过对受光面侧的抗蚀剂层910及背面侧的抗蚀剂层920分别进行曝光及显影，由此形成了设置有开口96、97的抗蚀剂图案91、92(图6G)。
在分别对受光面及背面形成抗蚀剂图案91、92之后，以在开口96、97的下侧露出的导电层(透明电极层41、42或金属晶种层610、620)为起点，通过电镀形成金属电极71、72(图6H)。金属电极71、72的材料只要是通过电镀可形成的金属，就没有特别地限定，例如形成铜、镍、锡、铝、铬、银、金、锌、铅、钯、及它们的合金等。这些材料中，由于电镀的析出速度较大、导电率较高、且材料价格低，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。
金属电极71、72的形成通过如下方式进行，即，在镀液中浸渍阳极，在使透明电极层41、42(或形成于其表面的金属晶种层610、620)与镀液接触的状态下，对阳极与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能够使用含有硫酸铜、硫酸、水等公知的组成的镀液。通过在该镀液中通入0.1～10A/dm2左右的电流，能够使铜析出于抗蚀剂开口下的导电层上。镀敷时间根据电极的面积、电流密度、阴极电流效率、设定膜厚等适当地设定。
可以先形成受光面金属电极71与背面金属电极72的任一者。从生产性的观点来看，优选通过电镀同时形成两者。例如，通过向受光面透明电极层41(或受光面金属晶种层610)及背面透明电极层42(或背面金属晶种层620)分别供电，从而能够在受光面和背面同时形成镀金属电极71、72。
如上述那样，由于受光面侧的导电层41、610与背面侧的导电层42、620被电断开，因此能够分别独立地控制基于受光面与背面的电镀的金属的析出速度。因此，即使在受光面金属电极71与背面金属电极72通过电镀同时形成的情况下，也能够独立地控制两者的厚度。例如，能够使背面侧的镀金属电极72的厚度小于受光面侧的镀金属电极71的厚度。在通过电镀形成的金属电极的厚度较小的情况下，也能够减小抗蚀剂的厚度。因此，根据表背的电极图案形状的不同、指形电极的根数等，来调整金属电极的厚度，从而在能够形成光引入效率、载流子引出效率优异的太阳能电池的基础上，也能够降低抗蚀剂等的材料成本。
镀金属电极71、72也可以为多个层的层叠结构。例如，在形成由铜等导电率高的材料构成的第一镀敷层之后，形成化学稳定性比第一镀敷层优异的金属层，由此能够形成低电阻且化学稳定性优异的金属电极。
在受光面透明电极层41(及受光面金属晶种层)以环绕至侧面及背面的周缘的方式进行成膜，并形成有环绕部415(及65)的情况下，在利用电镀形成金属电极71、72时，该环绕部也暴露在镀液中。因此，如图6H所示，镀金属层75析出于环绕部415上。背面侧的抗蚀剂图案92也设置于背面透明电极层42的外周，因此析出于环绕部415上的镀金属层75与背面透明电极层42(及背面金属晶种层620)分离。
像这样，通过电镀而析出于背面的端部的镀金属层成为使设置于硅基板10的背面的纹理的凹凸平坦化的端部平坦化金属层75，有助于增大来自太阳能电池的背面的光引入量。当在第一透明电极层的环绕部415上设置有平坦化金属层75时，端部平坦化金属层75与受光面金属电极71同时通过电镀而形成。因此，端部平坦化金属层75与受光面金属电极71由相同的材料构成。
在形成金属电极71、72、及端部平坦化金属层75之后，将抗蚀剂图案91、92剥离去除(图6I)。当在透明电极层41、42上设置有金属晶种层610、620的情况下，在将抗蚀剂图案剥离去除之后，对露出于金属电极71、72的图案间的金属晶种层蚀刻去除(图6J)。由此，获得了在透明电极层41、42与金属电极71、72之间设置有金属晶种61、62的图案电极。
在图6A～图6J中，示出了仅在背面侧的导电层(透明电极层42及金属晶种层620)的成膜时使用掩模9，而不使用掩模地对硅系薄膜21、31、22、32及受光面侧的导电层42、620进行成膜的例子，但硅系薄膜及受光面侧的导电层也可以在通过掩模覆盖了基板的周缘的状态下进行成膜。
例如，若在通过掩模覆盖了第二主表面的周缘的状态下对第二本征硅系薄膜31及n型硅系薄膜32进行成膜，则如图7所示，在第二主表面的周缘形成有硅系薄膜及电极均未设置的分离区域52。像这样，若将表背的硅系薄膜分离，则能够抑制p型硅系薄膜与n型硅系薄膜之的泄漏。在第二主表面的周缘的未设置有n型硅系薄膜32的区域，无法回收载流子(电子)，因此该部分能成为发电损失的原因。但是，在被第二主表面的周缘区域的端部平坦化金属层75覆盖的区域，来自背面的光不向太阳能电池射入，因此分离区域52及其外周区域(设置有端部平坦化金属层75的区域)中的光载流子的生成量较少。因此，因未在周缘区域设置n型硅系薄膜而引起的损失是微小的。另一方面，通过端部平坦化金属层75的光反射作用，从背面射入到设置有n型硅系薄膜32的光的量增大，因此总的发电量提高。
如上述那样，也可以在受光面侧的透明电极层及金属晶种层的成膜时，在通过掩模覆盖了第一主表面的周缘的状态下进行成膜。在该情况下，不形成受光面透明电极层41及金属晶种层610在背面侧的环绕部。即使在未形成受光面侧的导电层在背面侧的环绕部的情况下，也在n型硅基板10上，不经由p型硅系薄膜31地在设置有n型硅系薄膜32的区域，通过电镀时的漏电流也析出金属。即，在n型硅基板10的表面仅设置有n型硅系薄膜32且未设置有p型硅系薄膜的区域(n/n接合部分)、及n型硅系薄膜32位于比p型硅系薄膜31更接近n型硅基板的一侧的区域(n/n/p接合部分)，因用于形成金属电极71、72的电镀时的泄漏而析出金属。
在与p型硅系薄膜31相比，先对n型硅系薄膜32进行成膜的情况下，由于在侧面及主表面的周缘，n型硅系薄膜32位于比p型硅系薄膜31更接近n型硅基板10的一侧，因此如图8所示，金属层析出于侧面及主表面的周缘的整体(除了设置有抗蚀剂的区域)。因此，与不使用掩模地对受光面侧的导电层进行成膜的情况相同地，形成背面端部平坦化金属层75。
在与n型硅系薄膜32相比，先对p型硅系薄膜31进行成膜的情况下，在侧面及主表面的周缘，p型硅系薄膜31位于比n型硅系薄膜32更接近n型硅基板10的一侧。因此，如图9所示，镀金属层77、75析出于第一主表面及第二主表面的周缘的p型硅系薄膜31与n型硅系薄膜不重复的区域。在本方式中，析出于背面侧的镀金属层75也能够用作背面端部平坦化金属层。
此外，为了从太阳能电池的背面侧高效地将到达太阳能电池的背面的端部的反射光引入，优选在周缘区域的尽可能大的范围设置背面端部平坦化金属层75。因此，在使用掩模来对受光面侧的导电层(受光面透明电极层41及受光面金属晶种层610)进行成膜的情况下，优选与p型硅系薄膜31相比，先进行n型硅系薄膜32的成膜。
本发明的太阳能电池在供于实际使用时进行模块化。太阳能电池模块的结构是参照图3、图4A及图4B并如之前进行说明的那样。
布线部件155被连接到太阳能电池的镀金属电极上。如图3所示，在金属电极具有指形电极和母线电极的网格状的图案的情况下，在母线电极上连接有布线部件。布线部件与电极通过使用焊锡、导电性粘接剂等而电连接。
经由密封材料157将多个太阳能电池100连接的太阳能电池串被受光面保护材料151及背面保护材料152夹持，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分别经由密封材料157而配置保护材料151、152制成层叠体后，在规定条件下加热层叠体，由此使密封材料157固化，进行密封。作为密封材料157，能够使用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。
作为受光面侧保护材料151，使用具有透光性及隔水性的玻璃、透光性塑料等。为了有效地利用照射到邻接的太阳能电池之间的光，优选背面保护材料152具有光反射性。作为光反射性的背面保护材料152，使用有白色PET膜、利用树脂膜夹持铝等金属箔的层叠膜等。
对于背面保护材料152而言，也可以在与邻接的太阳能电池间的间隙对应的部分设置有金属层等光反射性高的部件。在设置于与太阳能电池间的间隙对应的部分的光反射性部件具有表面凹凸的情况下，能够将被背面保护材料反射的光的角度向规定方向调整。因此，能够进一步提高照射到太阳能电池间的间隙的光的利用效率。
附图文字说明
1…晶体硅基板；21、22…本征硅系薄膜；31、32…导电型硅系薄膜；41、42…透明电极层；71、72…金属电极；61、62…金属晶种；75…背面端部平坦化金属层；51…分离区域；100…太阳能电池；151、152…保护材料；155…布线部件；157…密封材料；200…太阳能电池模块。

Claims (15)

1.一种晶体硅系太阳能电池，其具备：
晶体硅基板，其具有第一主表面、第二主表面及侧面；
第一本征硅系薄膜、第一导电型硅系薄膜、受光面透明电极层、及受光面金属电极，它们依次设置于所述晶体硅基板的第一主表面上；以及
第二本征硅系薄膜、第二导电型硅系薄膜、背面透明电极层、及背面金属电极，它们依次设置于所述晶体硅基板的第二主表面上，所述第二导电型硅系薄膜具有与所述第一导电型硅系薄膜不同的导电型，其中，
所述晶体硅基板在第一主表面及第二主表面具有纹理，
所述受光面金属电极及所述背面金属电极均被设置成图案状，
所述背面透明电极层未设置于第二主表面的周缘，
在第二主表面的周缘，与所述背面透明电极层分离地设置有端部平坦化金属层。
2.根据权利要求1所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
在所述背面透明电极层与所述背面金属电极之间设置有背面金属晶种。
3.根据权利要求1或2所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
所述端部平坦化金属层由与所述受光面金属电极相同的材料构成。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
在所述受光面透明电极层与所述受光面金属电极之间设置有受光面金属晶种。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
所述受光面透明电极层设置于第一主表面的整个面、且以也环绕至侧面及第二主表面的周缘的方式形成，
所述背面透明电极层与以环绕至第二主表面的周缘的方式形成的受光面透明电极层分离。
6.根据权利要求5所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
在以环绕至第二主表面的周缘的方式形成的所述受光面透明电极层上设置有所述端部平坦化金属层。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
在所述晶体硅基板的第一主表面的整个面、第二主表面的整个面及侧面的全部区域，设置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意一方。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的晶体硅系太阳能电池，其中，
所述第一导电型硅系薄膜设置于第一主表面的整个面及侧面，所述第二导电型硅系薄膜设置于第二主表面的整个面及侧面。
9.一种晶体硅系太阳能电池的制造方法，其为权利要求1～8中的任一项所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，
所述受光面金属电极及所述背面金属电极通过电镀而形成。
10.根据权利要求9所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，
所述受光面金属电极及所述背面金属电极以在抗蚀剂图案的开口下侧露出的导电层为起点通过电镀而形成。
11.根据权利要求10所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，
通过印刷法，在背面侧的导电层上形成抗蚀剂层。
12.根据权利要求11所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，
所述背面侧的抗蚀剂层以覆盖背面透明电极层上的整个面、且不形成于背面的周缘的方式进行印刷。
13.根据权利要求9～12中的任一项所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，
在通过掩模覆盖了第二主表面的周缘的状态下，进行背面透明电极层的成膜。
14.根据权利要求9～13中的任一项所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，
所述端部平坦化金属层与所述受光面金属电极同时通过电镀形成。
15.一种太阳能电池模块，其中，
在受光面保护材料与背面保护材料之间配置有太阳能电池串，所述太阳能电池串通过将多个权利要求1～8中的任一项所述的晶体硅系太阳能电池电连接而成，
所述背面保护材料具有光反射性。
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