CN109168322A - 背面电极型太阳能电池单元、太阳能电池组件以及太阳光发电系统 - Google Patents

背面电极型太阳能电池单元、太阳能电池组件以及太阳光发电系统 Download PDF

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Abstract

背面电极型太阳能电池单元具备：第一导电型或第二导电型的半导体基板(1)的第一面(1b)的第一导电型杂质含有区域(2)和第二导电型杂质含有区域(3)及半导体基板(1)的第二面(1a)上的氮化硅膜(7)。氮化硅膜(7)中的氮的质量比为0.38以下。

Description

背面电极型太阳能电池单元、太阳能电池组件以及太阳光发 电系统
技术领域
本发明涉及一种背面电极型太阳能电池单元、太阳能电池组件以及太阳光发电系统。本申请基于2016年3月28日提出申请的日本专利申请的日本特愿2016-064373号以及2016年8月1日提出申请的日本专利申请的日本特愿2016-151024号要求优先权。该日本专利申请所记载的所有记载内容通过参照而援引到本说明书中。
背景技术
一直以来，由于能源的耗尽的问题、大气中的CO2的增加那样的地球环境问题等而期望开发清洁能源，使用了太阳能电池的太阳光发电作为新的能源而正在开发和投入实际使用且正在发展的道路上行进。
特别是，近年来，将多个太阳能电池单元串联和/或并联而成的太阳能电池组件正在向一般家庭普及，并且使用了大量的太阳能电池组件的被称作大型太阳能发电站的大规模发电设施的建设也正在进行。
所述的太阳能电池组件由于在室外长期间使用，因此在高温高湿等所有的屋外环境中要求长期可靠性。以往，构成太阳能电池组件的太阳能电池单元主要使用晶体硅制作而成，所以认为可期待比较长的寿命，太阳能电池组件的长期可靠性以构成太阳能电池组件的太阳能电池单元以外的部件为中心得到了改善。
然而，最近观测到被称作PID(Potential Induced Degradation)的、尽管使用期间比较短但太阳能电池组件的输出大幅下降的现象，强烈期望其原因的究竟和早期建立改善措施。
例如，专利文献1中记载了通过使用太阳能电池用密封材料来应对PID，所述太阳能电池用密封材料包含：密封用树脂、硅烷偶联剂及交联剂，密封用树脂通过交联剂交联的状态下的表面的水接触角θ为80°～86°。
此外，专利文献2中记载了在将密封材料距太阳能电池元件组的外表面的最小厚度设为T[m]、将密封材料的饱和含水时的介电击穿电压设为Vb[V/m]的情况下，通过将最小厚度T与介电击穿电压Vb的积设为最大系统电压以上来应对PID。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-95593号公报
专利文献2：日本特开2014-11270号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，最近，在利用密封材料来应对PID的情况下，由于知晓存在有因密封材料的物性以及厚度等偏差或来自超出假设的外部环境的负荷而产生PID的可能性，因此谋求利用太阳能电池单元自身来应对PID。
此外，近年来，从制作高效率的太阳能电池组件的观点出发，也正在开发在背面设置有电极的背面电极型太阳能电池单元。
解决问题的手段
在此公开的实施方式为一种背面电极型太阳能电池单元，具备：第一导电型或第二导电型的半导体基板；所述半导体基板的第一面的第一导电型杂质含有区域和第二导电型杂质含有区域；及所述半导体基板的与所述第一面相反侧的第二面上的氮化硅膜，所述氮化硅膜中的氮的质量比为0.38以下。
在此公开实施方式一种太阳能电池组件，从受光面侧起至少依次配置有玻璃基板、密封材料及上述背面电极型太阳能电池单元，所述背面电极型太阳能电池单元以所述第二面成为受光面侧的方式配置，所述密封材料为，60℃的电阻率为1×1015Ωcm以下。
在此公开实施方式为一种太阳光发电系统，具备所述的太阳能电池组件。
发明效果
根据在此公开的实施方式，能够利用背面电极型太阳能电池单元自身提高耐PID性。
附图说明
图1为第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的示意剖视图。
图2为用于说明第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的制造方法的一个示例的示意剖视图。
图3为用于说明第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的制造方法的一个示例的示意剖视图。
图4为用于说明第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的制造方法的一个示例的示意剖视图。
图5为用于说明第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的制造方法的一个示例的示意剖视图。
图6为用于说明第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的制造方法的一个示例的示意剖视图。
图7为表示用于在第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面上形成氮化硅膜的CVD装置的示意构成的图。
图8为用于第一实施方式的太阳能电池组件的配线片的一个示例的表面的示意俯视图。
图9为图解在图8所示的配线片上设置有背面电极型太阳能电池单元的状态的示意俯视图。
图10为第一实施方式的太阳能电池组件的示意剖视图。
图11为表示表1中的受光面侧的密封材料的60℃的体积电阻率[Ωcm]和施加于氮化硅膜的电压[V]的关系的图。
图12为表示表2中的受光面侧的密封材料的60℃的体积电阻率[Ωcm]与施加于氮化硅膜的电压[V]的关系的图。
图13为表示表3中的受光面侧的密封材料的60℃的体积电阻率[Ωcm]与施加于氮化硅膜的电压[V]的关系的图。
图14为第二实施方式的背面电极型太阳能电池单元的示意剖视图。
图15为第三实施方式的背面电极型太阳能电池单元的示意剖视图。
图16为SiH4气体的流量相对于实施例1的氮化硅膜的形成时的SiH4气体的流量与NH3气体的流量之和之比、和氮化硅膜中的氮的质量比的关系的图。
图17为实施例1的伪正极接地试验的结构图。
图18为表示实施例1的背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜中的氮的质量比与伪正极接地试验前后的单元输出的下降率的关系的图。
图19为实施例2的伪负极接地试验的结构图。
图20为表示实施例2的背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜中的氮的质量比与伪负极接地试验前后的单元输出的下降率的关系的图。
图21为表示实施例3的背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜中的氮的质量比与伪负极接地试验前后的单元输出的下降率的关系的图。
具体实施方式
以下，对在此公开的实施方式进行说明。另外，在用于说明实施方式的附图中，相同参照符号表示相同部分或相当部分。
[第一实施方式]
<背面电极型太阳能电池单元>
图1中示出第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的示意剖视图。第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元具备：第一导电型或第二导电型的半导体基板1、半导体基板1的受光面1a上的氮化硅膜7、半导体基板1的背面1b上的电介质膜6、在半导体基板1的背面1b交替地隔开间隔设置的带状的n型杂质含有区域2以及带状的p型杂质含有区域3、n型杂质含有区域2上的n电极4、及p型杂质含有区域3上的p电极5。
第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜7中的氮的质量比((氮化硅膜7中的氮的质量)/(氮化硅膜7中的硅的质量与氮的质量之和))为0.38以下，因此能够使第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元自身具有耐PID性(能够抑制PID的产生的特性)。在此，从降低氮化硅膜7中的光吸收并提高背面电极型太阳能电池单元的输出电流的观点出发，氮化硅膜7中的氮的质量比优选为0.28以上，更优选为0.30以上。而且，从使背面电极型太阳能电池单元自身进一步提高耐PID性的观点出发，氮化硅膜7中的氮的质量比更优选为0.36以下。另外，氮化硅膜7中的氮的质量比，能够利用二次离子微探针质谱法或辉光放电质谱法进行氮化硅膜7中的元素组成分析来进行测量。此外，也可以使用俄歇电子能谱、卢瑟福背散射光谱法进行元素组成分析，来对氮化硅膜7中的氮的质量比进行测量。
此外，氮化硅膜7也可以包含氮以及硅以外的原子例如10～30原子％的氢，也可以替代氢或连同氢一起包含氧以及碳等杂质原子。
以下，参照图2～图6的示意剖视图，对第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的制造方法的一个示例进行说明。
首先，如图2所示，在作为半导体基板1的第一面的背面1b上形成纹理掩膜21后，如图3所示，在作为半导体基板1的第二面的受光面1a形成凹凸形状。
接着，在去除半导体基板1的背面1b的纹理掩膜21后，如图4所示，在半导体基板1的受光面1a上形成扩散掩膜23，并且在背面1b上形成具有开口22a的扩散掩膜22。接着，通过n型杂质从扩散掩膜22的开口22a向半导体基板1的背面1b扩散，在半导体基板1的背面1b的一部分形成作为第一导电型杂质含有区域的n型杂质含有区域2。
接着，在分别去除半导体基板1的受光面1a上的扩散掩膜23以及背面1b上的扩散掩膜22后，如图5所示，在半导体基板1的受光面1a上形成扩散掩膜24，并且在背面1b上形成具有开口25a的扩散掩膜25。接着，通过p型杂质从扩散掩膜25的开口25a向半导体基板1的背面1b扩散，在半导体基板1的背面1b的一部分形成作为第二导电型杂质含有区域的p型杂质含有区域3。
接着，如图6所示，在半导体基板1的受光面1a上形成氮化硅膜7，并且在半导体基板1的背面1b上形成电介质膜6。特别是半导体基板1的受光面1a上的氮化硅膜7，例如能够使用图7所示的CVD(Chemical Vapor Deposition)装置以如下方式形成。
首先，在图7所示的CVD装置的成膜室26的内部的下部电极27上形成n型杂质含有区域2以及p型杂质含有区域3后设置半导体基板1。接着，从气体导入口29向成膜室26的内部导入SiH4(硅烷)气体和NH3(氨)气体。在此，调节SiH4气体的流量和NH3气体的流量，使得氮化硅膜7中的氮的质量比为0.38以下，优选为0.28以上0.38以下，更优选为0.30以上0.36以下。
在本实施方式中，对向成膜室26的内部导入SiH4气体和NH3气体的情况进行说明，但也可以除SiH4气体以及NH3气体以外还导入N2(氮)气体。
氮化硅膜7的厚度优选为30nm以上110nm以下，更优选为50nm以上100nm以下。第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元如后述那样从受光面侧起至少依次配置有玻璃基板、密封材料以及第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元，从而能够构成太阳能电池组件。可知在将氮化硅膜7的厚度设为30nm以上情况下、特别是设为50nm以上的情况下，可获得充分的耐PID性。
一般而言，可知氮化硅膜为微结晶相与非晶相混合而成，当膜中的硅的质量比变大时微结晶相减少且非晶相的比率变大。可认为进入氮化硅膜中的Na(钠)离子向结晶相/非晶相的界面传递并进行传播。在氮的质量比为0.38以下、优选为0.28以上0.38以下、更优选为0.30以上0.36以下的氮化硅膜7中，结晶相/非晶相的界面比较少，Na离子的移动得以抑制。由此，可认为在氮化硅膜7的厚度为30nm以上、特别是50nm以上的情况下，可获得充分的耐PID性是由于，大致所有Na离子被捕捉到氮化硅膜7中，并且不会经由氮化硅膜7向半导体基板1侧移动。
作为将氮化硅膜7的厚度设为30nm以上、特别是设为50nm以上的情况下，可获得充分的耐PID性的理由，还可认为是由于施加于氮化硅膜7的电场降低，能够有效地抑制Na离子在氮化硅膜7中扩散。
一般而言，如果氮化硅膜7的厚度变得越薄，则施加于氮化硅膜7的电场变得越大。这是由于通过将氮化硅膜7的厚度设为30nm以上、特别是设为50nm以上能够降低施加于氮化硅膜7的电场。此外，在氮化硅膜7的厚度为110nm以下的情况下、特别是100nm以下的情况下，能够抑制氮化硅膜7的表面的入射光的反射，并且能够抑制氮化硅膜7对入射光的吸收，因此存在有能够提高第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元以及包含该背面电极型太阳能电池单元的太阳能电池组件的特性的趋势。
接着，对下部电极27与上部电极28之间施加高频电压。由此，能够在半导体基板1的受光面1a上形成氮化硅膜7。另外，半导体基板1的背面1b上的电介质膜6也能够与氮化硅膜7同样地形成。作为电介质膜6，例如能够设置氧化硅膜或氮化硅膜等。
接着，通过去除半导体基板1的背面1b上的电介质膜6的一部分，能够使n型杂质含有区域2以及p型杂质含有区域3分别露出。通过在n型杂质含有区域2上形成n电极4，并且在p型杂质含有区域3上形成p电极5，能够制造图1所示的第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元1。
<配线片>
图8中示出用于第一实施方式的太阳能电池组件的配线片的一个示例的表面的示意俯视图。如图8所示，配线片30具有：绝缘性基材31和设置在绝缘性基材31的表面上的配线36。配线36包含：n配线32、n配线32a、p配线33、p配线33a及连接用配线34。
在此，n配线32、n配线32a、p配线33、p配线33a以及连接用配线34具有导电性。此外，n配线32以及p配线33为，包含多个长方形配置于与长方形的长边方向正交的方向上的形状的梳形。此外，n配线32a、p配线33a以及连接用配线34为带状。而且，位于配线片30的终端的n配线32a以及p配线33a以外的相邻的n配线32与p配线33通过连接用配线34电连接。
此外，在配线片30中，以相当于梳形的n配线32的梳齿(长方形)的部分与相当于梳形的p配线33的梳齿(长方形)的部分逐根交替地啮合的方式配置n配线32以及p配线33。其结果为，相当于梳形的n配线32的梳齿的部分与相当于梳形的p配线33的梳齿的部分分别配置为逐根交替地隔开规定的间隔。另外，也可以以多根为单位交替地配置相当于n配线32以及p配线33的梳齿的部分中的至少一方，而不是以一根为单位。
<背面电极型太阳能电池单元的设置>
图9中示出了图解在图8所示的配线片30上设置有第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的状态的示意俯视图。背面电极型太阳能电池单元以背面电极型太阳能电池单元的背面1b侧与配线片30的配线36的设置侧相面对的方式配置在配线片30上。
<太阳能电池组件>
图10中示出第一实施方式的太阳能电池组件的示意剖视图。在第一实施方式的太阳能电池组件中，以第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的n电极4与配线片30的n配线32电连接且第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的p电极5与配线片30的p配线33电连接的方式，第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元与配线片30连接。
在第一实施方式的太阳能电池组件中，从受光面侧起至少依次配置玻璃基板42、密封材料40以及第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元。在第一实施方式的太阳能电池组件中，在与配线片30连接后的第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面侧配置有密封材料40以及玻璃基板42。而且，以在配线片30的背面侧配置有密封材料40以及背面保护片43的状态密封。作为第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面侧的密封材料40，例如能够使用乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)。
第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率优选为1×1015Ωcm以下，更优选为1×1014Ωcm以下。在该密封材料40的60℃的体积电阻率为1×1015Ωcm以下的情况下、特别是1×1014Ωcm以下的情况下，以保持维持高耐PID性的状态，能够在第一实施方式的太阳能电池组件中，提高玻璃基板42与密封材料40的粘接强度。体积电阻率高的密封材料对气体的吸收能力低，无法在升温时吸收从密封材料、其他部件产生的气体，有时会在界面残留有气体。通过将体积电阻率设为1×1015Ωcm以下，能够防止由界面的气体引起的粘接强度的下降。
而且，在使用与配线片30的配线电连接的背面电极型太阳能电池单元的情况下，也能够提高配线片30与密封材料40的粘接强度。而且，能够使密封材料40的材料成本下降，因此能够使第一实施方式的太阳能电池组件的成本也降低。
第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率优选为1×1011Ωcm以上，更优选为1×1012Ωcm以上。在该密封材料40的60℃的体积电阻率为1×1011Ωcm以上的情况下、特别是1×1012Ωcm以上的情况下，存在有第一实施方式的太阳能电池组件的耐PID性得以提高的趋势。若更详细地说明，第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元即使在配置于受光面侧的氮化硅膜7施加有电场而获得Na离子在氮化硅膜7中扩散的驱动力的情况下，也能够防止Na离子移动至半导体基板1。除此以外，通过提高密封材料40的体积电阻率，使施加于氮化硅膜7的电场下降，能够降低Na离子在氮化硅膜7中扩散的驱动力自身。因而，能够进一步提高第一实施方式的太阳能电池组件的耐PID性。
此外，研究的结果为，可知在施加于氮化硅膜7的电压为3V以下的情况下，可视作未形成Na离子在氮化硅膜7中扩散的驱动力。
第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率优选为1×1011Ωcm以上1×1015Ωcm以下，更优选为1×1012Ωcm以上1×1015Ωcm以下。在该密封材料40的60℃的体积电阻率为1×1011Ωcm以上1×1015Ωcm以下的情况下、特别是1×1012Ωcm以上1×1015Ωcm以下的情况下，能够以保持维持高耐PID性的状态，提高第一实施方式的太阳能电池组件玻璃基板42与密封材料40的粘接强度。而且，在使用与配线片30的配线电连接的背面电极型太阳能电池单元的情况下，也能够提高配线片30与密封材料40的粘接强度。而且，能够使密封材料40的材料成本下降，因此使第一实施方式的太阳能电池组件的成本也降低。
<计算1>
计算1的条件为，玻璃基板42的厚度为3mm，氮化硅膜7的厚度为100nm，第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面侧的密封材料40的厚度为400μm。此外，将如下条件设为计算1的条件：玻璃基板42的每1cm2面积的60℃的电阻值为3×1010Ω、氮化硅膜7的每1cm2面积的60℃的电阻值为1×108Ω、经由受光面侧的密封材料40对玻璃基板42与氮化硅膜7之间施加600V的电压。并且，在计算1的条件中，确认到了在温度为60℃的环境下，第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]以及电阻值[Ω]、在玻璃基板42-受光面侧的密封材料40-氮化硅膜7中流通的电流的电流密度[A/cm2]以及施加于氮化硅膜7的电压[V]。
其结果如表1所示。此外，图11中示出表1的受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]和施加于氮化硅膜7的电压[V]的关系。另外，图11的横轴表示受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]，纵轴表示施加于氮化硅膜7的电压[V]。
[表1]
在计算1的条件中，表1以及图11所示的施加于氮化硅膜7的电压[V]均小于2V。在计算1的条件中，在第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]为1×1015Ωcm以下的情况下，能够获得更稳定的高耐PID性。
<计算2>
计算2的条件为，除经由受光面侧的密封材料40对玻璃基板42与氮化硅膜7之间施加1000V的电压以外和计算1相同的条件。并且，与计算2同样地确认到了计算2的条件中的第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]以及电阻值[Ω]、在玻璃基板42-受光面侧的密封材料40-氮化硅膜7中流通的电流的电流密度[A/cm2]以及施加于氮化硅膜7的电压[V]。其结果如表2所示。此外，图12中示出表2中的受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]和施加于氮化硅膜7的电压[V]的关系。另外，图12的横轴表示受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]，纵轴表示施加于氮化硅膜7的电压[V]。
[表2]
在计算2的条件中，如表2以及图12所示，在受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]为1×1011Ωcm以上的情况下，施加于氮化硅膜7的电压[V]小于3V。由此，可知在受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]为1×1011Ωcm以上的情况下，可获得稳定的高耐PID性。
<计算3>
在计算3中，除温度为70℃的环境下的条件以外与计算3同样地，确认到了第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的受光面侧的密封材料40的70℃的体积电阻率[Ωcm]以及电阻值[Ω]、在玻璃基板42-受光面侧的密封材料40-氮化硅膜7中流通的电流的电流密度[A/cm2]以及施加于氮化硅膜7的电压[V]。其结果如表3所示。此外，图13中示出表3中的受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]与施加于氮化硅膜7的电压[V]的关系。另外，图13的横轴表示受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]，纵轴表示施加于氮化硅膜7的电压[V]。另外，密封材料40以及玻璃基板42的70℃的体积电阻率分别为60℃的体积电阻率的1/2，因此图13所示的受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]为，将70℃的体积电阻率[Ωcm]设为2倍并换算得到的值。
[表3]
在计算3的条件中，如表3以及图13所示，在受光面侧的密封材料40的70℃的体积电阻率[Ωcm]为5×1011Ωcm以上的情况下，施加于氮化硅膜7的电压[V]小于3V。由此，可知在受光面侧的密封材料40的70℃的体积电阻率[Ωcm]为5×1011Ωcm以上的情况下，可获得稳定的高耐PID性。其结果认为，在受光面侧的密封材料40的60℃的体积电阻率[Ωcm]为1×1012Ωcm以上的情况下，可获得更稳定的高耐PID性。第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元如上述那样，由于氮化硅膜7中的氮的质量比为0.38以下，优选为0.28以上0.38以下，更优选为0.30以上0.36以下，因此背面电极型太阳能电池单元自身具有耐PID性，因此能够使第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元自身保持高耐PID性。因此，那样的包含第一实施方式的背面电极型太阳能电池单元的第一实施方式的太阳能电池组件也能够保持高耐PID性。而且，通过限定受光面侧的密封材料40的体积电阻率，可获得玻璃基板42与密封材料40的粘接强度高的第一实施方式的太阳能电池组件。此外，作为附加效果，由于密封材料40的价格下降，因此还能够使第一实施方式的太阳能电池组件的成本下降。
另外，在所述内容中，对使用配线片的太阳能电池组件进行了说明，但并不限定于使用了配线片的太阳能电池组件，如果包含单元自身具有耐PID性的背面电极型太阳能电池单元，则也可以是不使用配线片的太阳能电池组件。
此外，在所述内容中，对作为密封材料40而使用低电阻且耐PID性不高的EVA等密封材料40的情况进行了说明，但也能够使用高电阻且耐PID性高的烯烃系的密封材料。在该情况下，太阳能电池组件的耐PID性会进一步提高。
<太阳光发电系统>
第一实施方式的太阳光发电系统具备第一实施方式的太阳能电池组件。第一实施方式的太阳光发电系统例如能够构成为，配置多块第一实施方式的太阳能电池组件，利用配线串联和/或并联第一实施方式的太阳能电池组件彼此。构成第一实施方式的太阳光发电系统的第一实施方式的太阳能电池组件分别设置于基座，能够将该基座固定于地面。
为了构成第一实施方式的太阳光发电系统，串联的第一实施方式的太阳能电池组件的两端也可以经由适当的电阻接地，第一实施方式的太阳能电池组件的整体也可以为与外部电路绝缘的状态。对于第一实施方式的太阳能电池组件而言，由于太阳能电池组件自身具有耐PID性，因此能够采用任意的接地方法。
[第二实施方式]
图14中示出第二实施方式的背面电极型太阳能电池单元的示意剖视图。第二实施方式的背面电极型太阳能电池单元的特征在于，在半导体基板1的受光面1a上依次层压第二氮化硅膜8和氮化硅膜7，第二氮化硅膜8位于半导体基板1的受光面1a与氮化硅膜7之间。
在第二实施方式的背面电极型太阳能电池单元中，与第二氮化硅膜8相比氮化硅膜7配置在背面电极型太阳能电池单元的受光面侧，因此具有高耐PID性。此外，与氮化硅膜7相比，第二氮化硅膜8能够成为氮化硅膜中的氮的质量比低的膜。第二氮化硅膜8中的氮的质量比优选为0.21以下。在第二氮化硅膜8中的氮的质量比为0.21以下的情况下，存在有能够提高由第二氮化硅膜8产生的半导体基板1的受光面1a的钝化性并可获得更高耐PID性的趋势。
此外，第二氮化硅膜8的厚度优选为3nm以上10nm以下。在第二氮化硅膜8的厚度为3nm以上10nm以下的情况下，存在有可获得更高耐PID性的趋势。
在第二实施方式中，通过将所述那样的第二氮化硅膜8设置在半导体基板1的受光面1a上来提高半导体基板1的受光面1a的钝化性，能够延长第二实施方式的背面电极型太阳能电池单元中的少数载体的寿命。由此，能够提高背面电极型太阳能电池单元的开路电压值，能够进一步提高转换效率。
此外，通过使第二氮化硅膜8中的氮的质量比低于氮化硅膜7中的氮的质量比，能够抑制氮化硅膜7与第二氮化硅膜8的界面处的入射光的反射。由此，能够提高第二实施方式的背面电极型太阳能电池单元的短路电流值，能够进一步提高转换效率。
第二实施方式中的上述以外的说明与第一实施方式相同，因此省略其说明。
[第三实施方式]
图15中示出第三实施方式的背面电极型太阳能电池单元的示意剖视图。第三实施方式的背面电极型太阳能电池单元的特征在于，在半导体基板1的受光面1a上依次层压第二氮化硅膜8、氮化硅膜7及第三氮化硅膜9，氮化硅膜7位于第二氮化硅膜8与第三氮化硅膜9之间。
在第三实施方式中，以氮化硅膜7中的氮的质量比为0.32且厚度为50nm的方式进行成膜。此外，在第三实施方式中，第三氮化硅膜9中的氮的质量比大于氮化硅膜7中的氮的质量比且氮化硅膜7中的氮的质量比大于第二氮化硅膜8中的氮的质量比。在第三实施方式的背面电极型太阳能电池单元中，在半导体基板1的受光面1a上形成有三层的氮化硅膜，因此与第二实施方式的背面电极型太阳能电池单元相比能够进一步抑制半导体基板1的受光面1a中的反射。因此，与第二实施方式的背面电极型太阳能电池单元相比，第三实施方式的背面电极型太阳能电池单元能够具有高转换效率。
第三实施方式中的上述以外的说明与第一实施方式相同，因此省略其说明。
在本实施方式中，对在半导体基板上形成有三层的氮化硅膜的情况进行了叙述，但并不限定于三层。也可以在第二氮化硅膜8与氮化硅膜7之间、氮化硅膜7与第三氮化硅膜9之间配置层。例如，在配置氮的质量比倾斜地变化的层的情况下，能够提高太阳能电池单元的转换效率。这是由于能够抑制界面中的反射，能够提高短路电流值。
实施例
[实施例1]
制作多个具有与图14所示的第二实施方式的背面电极型太阳能电池单元相同的结构的实施例的背面电极型太阳能电池单元(半导体基板1为n型单晶硅基板)。多个实施例的背面电极型太阳能电池单元分别以如下方式制作而成：第二氮化硅膜8的形成条件相同，但第二氮化硅膜8上的氮化硅膜7的形成时的SiH4气体的流量与NH3气体的流量互不相同，且各个氮化硅膜7中的氮的质量比不同。图16中示出SiH4气体的流量相对于氮化硅膜7的形成时的SiH4气体的流量与NH3气体的流量之和之比、和氮化硅膜7中的氮的质量比的关系。另外，图16的横轴表示SiH4气体的流量与NH3气体的流量之比((SiH4气体的流量)/{(SiH4气体的流量)+(NH3气体的流量)})，图16的纵轴表示氮化硅膜7中的氮的质量比。
接着，图17的示意构成如图所示，如上所述将制作而成的多个实施例的背面电极型太阳能电池单元10分别设置在配线片30上，在玻璃基板42与由蒸镀有铝膜的PET膜构成的背面保护片43之间密封由EVA构成的密封材料40。由此，从受光面侧起依次配置玻璃基板42、密封材料40及实施例的背面电极型太阳能电池单元。
<伪正极接地试验：玻璃基板42为0V且背面电极型太阳能电池单元10为负的高电压的情况>
接着，如图17所示，在玻璃基板42的表面上形成由铜箔构成的伪正极52后，使伪正极52接地，在60℃的环境下，在对背面电极型太阳能电池单元10施加负600V的电压的状态下进行放置96小时的伪正极接地试验，对伪正极接地试验前后的单元输出的下降率进行计算。其结果如图18所示。图18的横轴表示实施例的背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜7中的氮的质量比，图18的纵轴表示伪正极接地试验前后的单元输出的下降率[％]。另外，伪正极接地试验前后的单元输出的下降率[％]通过以下的式(1)来计算。
伪正极接地试验前后的单元输出的下降率[％]＝100×{(伪正极接地试验后的单元输出)-(伪正极接地试验前的单元输出)}/(伪正极接地试验前的单元输出)……(1)
如图18所示，确认到在实施例的背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜中的氮的质量比处于0.38以下的范围内的情况下，能够抑制伪正极接地试验前后的单元输出的下降率。
对于能够抑制伪正极接地试验前后的单元输出的下降率的理由，考虑到以下情况。当对太阳能电池组件施加电压时，Na离子穿过密封材料40朝向背面电极型太阳能电池单元移动。已知有氮化硅膜通常为微结晶相与非晶相混合而成，当硅的质量比变大时微结晶相减少，非晶相的比率变大。可认为进入氮化硅膜中的Na离子向结晶相/非晶相的界面传递并进行传播。通过减小氮化硅膜中的氮的质量比(相对而言，氮化硅膜中的硅的含有比变大)，供Na离子的传导传播的结晶相/非晶相的界面减少，Na离子不易移动。即，能够防止Na离子到达由n型单晶硅构成的半导体基板的表面而在表面附近形成缺陷。
由此，可认为通过将氮化硅膜中的氮的质量比设为0.38以下，能够抑制伪正极接地试验前后的单元输出的下降率。
[实施例2]
制成多个具有与图14所示的第二实施方式的背面电极型太阳能电池单元同样的结构的实施例的背面电极型太阳能电池单元。与实施例1同样地以如下方式制作而成：多个实施例的背面电极型太阳能电池单元分别为，第二氮化硅膜8的形成条件相同，各个氮化硅膜7中的氮的质量比不同。第二氮化硅膜8的膜中的氮的质量比为0.18。
接着，图19的模式构成如图所示，如上所述将制作而成的背面电极型太阳能电池单元10分别配置在配线片30上，在玻璃基板42与由蒸镀有铝膜的PET膜构成的背面保护片43之间密封由EVA构成的密封材料40。由此，从受光面侧起依次配置玻璃基板42、密封材料40及背面电极型太阳能电池单元10。
<伪负极接地试验：玻璃基板42为0V且背面电极型太阳能电池单元10为正的高电压的情况>
接着，如图19所示，在玻璃基板42的表面上形成由铜箔构成的伪负极60后，使伪负极60接地，在60℃的环境下，在对背面电极型太阳能电池单元10施加了正600V的电压的状态下进行放置96小时的伪负极接地试验，对伪负极接地试验前后的单元输出的下降率进行计算。其结果如图20所示。横轴表示实施例的背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜7中的氮的质量比，纵轴表示伪负极接地试验前后的单元输出的下降率[％]。另外，伪负极接地试验前后的单元输出的下降率[％]通过以下的式(2)来计算。
伪负极接地试验前后的单元输出的下降率[％]＝100×{(伪负极接地试验后的单元输出)-(伪负极接地试验前的单元输出)}/(伪负极接地试验前的单元输出)……(2)
如图20所示，确认到了在实施例的背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜中的氮的质量比处于0.37以下的范围内的情况下，能够抑制伪负极接地试验前后的单元输出的下降率。
对于在氮化硅膜中的氮的质量比处于0.37以下的范围内的情况下，针对能够抑制伪负极接地试验前后的单元输出的下降率的理由，可考虑到以下情况。当对太阳能电池组件施加电压时，电子朝向背面电极型太阳能电池单元移动。可知背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜的氮的质量比越小(硅的质量比大)，捕获电子的缺陷的密度越下降，电荷保持能力变得越低。换言之可认为，氮化硅膜中的氮的质量比越大，越是易于捕获电子的膜。
在膜中的氮的质量比为0.37以上的氮化硅膜中会捕获充分的量的电子，但由于该实施例的第二氮化硅膜的膜中的氮的质量比为0.37以下，因此不会在该层中捕获较多的电子。由此，可认为通过抑制半导体基板附近的负的带电，还能够抑制对表面再结合速度(正的固定电荷)的影响，其结果为不易引起太阳能电池单元的输出下降。
[实施例3]
制成多个具有与图15所示的第三实施方式的背面电极型太阳能电池单元同样的结构的实施例的背面电极型太阳能电池单元。在第三实施方式的背面电极型太阳能电池单元中，在半导体基板1的受光面1a上依次层压有第二氮化硅膜8、氮化硅膜7及第三氮化硅膜9。多个实施例的背面电极型太阳能电池单元分别以如下方式制作而成：第二氮化硅膜8以及第三氮化硅膜的形成条件相同，但各个氮化硅膜7中的氮的质量比不同。第二氮化硅膜8的膜中的氮的质量比0.18，第三氮化硅膜9中的氮的质量比为0.39。以分别将第二氮化硅膜8、氮化硅膜7及第三氮化硅膜的膜厚设定为5nm、40nm、50nm的方式进行成膜。
伪负极接地试验以及伪负极接地试验前后的单元输出的下降率的计算方法与实施例2相同。省略详细的说明。
图21中示出伪负极接地试验后的单元输出的下降率。横轴表示实施例的背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜7中的质量比，纵轴表示伪负极接地试验前后的单元输出的下降率[％]。如图21所示，确认到了在实施例的背面电极型太阳能电池单元的氮化硅膜7中的氮的质量比处于0.35以下的范围内的情况下，能够抑制伪负极接地试验前后的单元输出的下降率。在伪负极接地试验中推测会在最表面的氮化硅膜中的氮原子的比率最高的氮化硅膜9中多地捕获电子。第三氮化硅膜9与半导体基板1充分离，因此即使在氮化硅膜9中捕获有电子，也不易对表面再结合速度造成影响。另一方面，离半导体基板1最近的第二氮化硅膜8为，氮化硅膜中的氮原子的比率最低且与氮化硅膜7、第三氮化硅膜9比较膜厚最薄，因此不易捕获电子。而且，氮化硅膜7的膜厚比较大但膜中的氮的质量比为0.35以下，因此不易捕获电子。由此，推测通过抑制半导体基板附近的负的带电，还能够抑制对表面再结合速度(正的固定电荷)的影响，能够抑制太阳能电池单元的输出下降。
如以上所述对本发明的实施方式以及实施例进行了说明，但对上述的各实施方式以及各实施例的结构进行适当组合的方案也是最初预定的。应该认为此次公开的实施方式以及实施例所有方面为例示而并不用于限制上述实施方式以及实施例。本发明的范围并不是所述的说明的内容而通过权利要求书示出，意图在于包含与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。
产业上的可利用性
在此公开的实施方式能够用于背面电极型太阳能电池单元、包含背面电极型太阳能电池单元的太阳能电池组件以及太阳光发电系统。
符号说明
1：半导体基板；1a：受光面；1b：背面；2：n型杂质含有区域；3：p型杂质含有区域；4：n电极；5：p电极；6：电介质膜；7：氮化硅膜；8：第二氮化硅膜；9：第三氮化硅膜；10：背面电极型太阳能电池单元；21：纹理掩膜；22：扩散掩膜；22a：开口；23、24、25：扩散掩膜；25a：开口；26：成膜室；27：下部电极；28：上部电极；29：气体导入口；30：配线片；31：绝缘性基材；32、32a：n配线；33、33a：p配线；34：连接用配线；36：配线；40：密封材料；42：玻璃基板；43：背面保护片；52：伪正极；60：伪负极。

Claims (8)

1.一种背面电极型太阳能电池单元，其特征在于，具备：
第一导电型或第二导电型的半导体基板；
所述半导体基板的第一面的第一导电型杂质含有区域和第二导电型杂质含有区域；及
所述半导体基板的与所述第一面相反侧的第二面上的氮化硅膜，
所述氮化硅膜中的氮的质量比为0.38以下。
2.根据权利要求1所述的背面电极型太阳能电池单元，其特征在于，在所述半导体基板与所述氮化硅膜之间还具备第二氮化硅膜。
3.根据权利要求2所述的背面电极型太阳能电池单元，其特征在于，
所述氮化硅膜中的氮的质量比为0.37以下。
4.根据权利要求2所述的背面电极型太阳能电池单元，其特征在于，
在所述半导体基板的所述第二面上，依次具备所述第二氮化硅膜、所述氮化硅膜及第三氮化硅膜。
5.根据权利要求4所述的背面电极型太阳能电池单元，其特征在于，
所述氮化硅膜中的氮的质量比为0.35以下。
6.一种太阳能电池组件，其特征在于，
从受光面侧起至少依次配置有玻璃基板、密封材料及权利要求1至5中任一项所述的背面电极型太阳能电池单元，
所述背面电极型太阳能电池单元以所述第二面成为受光面侧的方式配置，
所述密封材料为，60℃的体积电阻率为1×1015Ωcm以下。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池组件，其特征在于，
在所述背面电极型太阳能电池单元的所述第一面侧具备配线片。
8.一种太阳光发电系统，其特征在于，具备：权利要求6或权利要求7所述的太阳能电池组件。
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