CN109891599B - 高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法 - Google Patents

高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109891599B
CN109891599B CN201680090321.2A CN201680090321A CN109891599B CN 109891599 B CN109891599 B CN 109891599B CN 201680090321 A CN201680090321 A CN 201680090321A CN 109891599 B CN109891599 B CN 109891599B
Authority
CN
China
Prior art keywords
base
electrode
emitter
solar cell
base layer
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
CN201680090321.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109891599A (zh
Inventor
渡部武纪
森山隼
桥上洋
大塚宽之
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.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical 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 Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Publication of CN109891599A publication Critical patent/CN109891599A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109891599B publication Critical patent/CN109891599B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H01L31/022458—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells for emitter wrap-through [EWT] type solar cells, e.g. interdigitated emitter-base back-contacts
    • 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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • 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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0516—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module specially adapted for interconnection of back-contact solar cells
    • 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
    • H01L31/068—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 homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682—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 homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction 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
    • 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
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

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

Abstract

本发明是一种太阳能电池，在有第一导电型的半导体基板的第一主表面，具有有前述第一导电型的基极层，及邻接在前述基极层、有与前述第一导电型相反的导电型即第二导电型的射极层，且具有与前述基极层电性地连接的基极电极、及与前述射极层电性地连接的射极电极的太阳能电池，其特征在于，在前述第一主表面上，具有接在前述基极层及前述射极层的介电体膜；具有被配置成覆盖前述射极电极，而且位于前述介电体膜上、至少在前述基极层上有间隙的第一绝缘膜；具有至少位于前述第一绝缘膜上的基极用汇流条电极；前述第一绝缘膜的间隙的距离为40μm以上(W+110)μm以下(但是，W为间隙方向的基极层的宽幅)。由此，可以抑制绝缘材料的消耗，而且使基极用汇流条电极与基极电极的电性接触保持良好，同时可以使基极用汇流条电极与射极领域因接触所造成的并联电阻降低轻微，且使太阳能电池特性提升。

Description

高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的 制造方法
技术领域
本发明有关高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法。
背景技术
作为采用单结晶或多结晶半导体基板的具有比较高的光电变换效率的太阳能电池构造之一，有将正负的电极全部设在非受光面(背面)的背面电极型太阳能电池。图11显示背面电极型太阳能电池1100的背面的概观。在基板 1110的背面，射极层1112及基极层1113交互地被配列，且沿着各个层上设置电极(集电电极)(射极电极1124、基极电极1125)。再者，设置把从该等电极得到的电流进而集电用的汇流条电极(发射用汇流条电极1134、基极用汇流条电极1135)。功能上，汇流条电极大多与集电电极正交。射极层1112的宽幅是数mm～数百μm，基极层1113的宽幅则是数百μm～数十μm。此外，集电电极(射极电极1124、基极电极1125)的宽幅一般上为数百～数十μm左右，该电极多被称呼为指状电极。
图12显示背面电极型太阳能电池1100的剖面构造的模式图。在基板的背面的最表层附近形成射极层1112及基极层1113。射极层1112及基极层1113的各层厚最多为1μm左右。在各层上设置指状电极1124、1125，非电极领域(电极并未被形成的领域)的表面是由氮化硅膜或氧化硅膜等的介电体膜(背面保护膜1141)所覆盖。太阳能电池1100的受光面侧在减低反射损失的目的下，设置反射防止膜1151。
在为了减低背面电极型太阳能电池的集电电极的配线电阻，而设置多个汇流条的方法为专利文献1(特别是图9)且成为公知。这是由于将相反的集电电极与汇流条用绝缘膜隔离的缘故，形成“汇流条电极与基板直接相接的领域多，容易造成分流”(专利文献1第[0040]段)。再者，作为这个的解决手段而在专利文献1，在汇流条设置“臂杆”，在汇流条正下方全局设置绝缘膜(特别是图1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-072467号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1的方法可以回避汇流条电极与基板的直接接触，却有消耗许多该部分绝缘材料或汇流条电极材料的问题。另一方面，在为了减低背面电极型太阳能电池的集电电极的配线电阻，而设置多个汇流条的方法，公知的方法对光电变换效率会有多少程度影响，到此为止还并不清楚。
本发明是有鉴于这样的事情而作成的，目的在于提供一种太阳能电池，可以抑制绝缘材料的消耗，而且使基极用汇流条电极与基极电极的电性接触保持良好，同时可以使基极用汇流条电极与射极领域因接触所造成的并联电阻降低轻微，且使太阳能电池特性提升的太阳能电池。
供解决问题的手段
本发明是为了解决上述问题而作成的，提供一种太阳能电池，在有第一导电型的半导体基板的第一主表面，具有有前述第一导电型的基极层，及邻接在前述基极层、有与前述第一导电型相反的导电型即第二导电型的射极层，且具有与前述基极层电性地连接的基极电极、及与前述射极层电性地连接的射极电极的太阳能电池，其特征在于，在前述第一主表面上，具有接在前述基极层及前述射极层的介电体膜；具有被配置成覆盖前述射极电极，而且位于前述介电体膜上、至少在前述基极层上具有间隙的第一绝缘膜；具有至少位于前述第一绝缘膜上的基极用汇流条电极；前述第一绝缘膜的间隙的距离为40μm以上(W+110)μm以下(但是，W为间隙方向的基极层的宽幅)。
根据这样的太阳能电池，可以抑制绝缘材料的消耗，而且使基极用汇流条电极与基极电极的电性接触保持良好，同时可以使基极用汇流条电极与射极领域因接触所造成的并联电阻降低轻微，且使太阳能电池特性提升。此外，可以不消耗必要以上供绝缘体用的材料。
此时，前述基极电极与前述基极用汇流条电极最好是电性地连接着。
以此方式，通过基极电极与基极用汇流条电极电性地连接着，可以更有效率地集电，可以将太阳能电池作成更高效率。
此外，最好是前述基极层的在前述半导体基板的第一主表面显现出的形状为细长，其宽幅为50μm以上200μm以下。
通过具有这样的基极层，可以有效率地进行从基极层集电。
此外，最好是进而具有覆盖前述基极电极的第二绝缘膜，且至少位于前述第二绝缘膜上、具有与前述射极电极电性地连接的射极用汇流条电极。
根据这样的太阳能电池，也可以有效率地进行从射极层集电。
此外，本发明提供一种太阳能电池模块，其特征在于，内藏上述的太阳能电池。
以此方式，本发明的太阳能电池可以内藏于太阳能电池模块。
此外，本发明提供一种太阳能光电发电系统，其特征在于，具有上述的太阳能电池模块。
以此方式，本发明的内藏太阳能电池的太阳能电池模块，可以用于太阳能光电发电系统。
此外，本发明为一种太阳能电池的制造方法，具有：在具有第一导电型的半导体基板的第一主表面，形成有前述第一导电型的基极层、及邻接在前述基极层、有与前述第一导电型相反的导电型即第二导电型的射极层的步骤，在前述第一主表面上，形成接在前述基极层及前述射极层的介电体膜的步骤，形成与前述基极层电性地连接的基极电极的步骤，与形成与前述射极层电性地连接的射极电极的步骤的太阳能电池的制造方法，其特征在于具有：以覆盖前述射极电极，而且位于前述介电体膜上、至少在前述基极层上有间隙的方式形成第一绝缘膜的步骤，与至少在前述第一绝缘膜上的形成基极用汇流条电极的步骤；在前述第一绝缘膜形成步骤，将前述第一绝缘膜的间隙的距离作成40μm以上(W+110)μm以下(但是，W为间隙方向的基极层的宽幅)而形成前述绝缘膜。
根据这样的太阳能电池的制造方法，可以制造出使基极用汇流条电极与基极电极的电性接触保持良好，同时可以使基极用汇流条电极与射极领域因接触所造成的并联电阻降低轻微的太阳能电池，且使太阳能电池特性提升。此外，是可以不消耗必要以上供绝缘体用的材料的方法。
此时，较好是使前述基极电极、与前述基极用汇流条电极电性地连接着。
以此方式，通过使基极电极与基极用汇流条电极电性地连接着，可以制造出能更有效率地集电的太阳能电池。
此外，最好是将前述基极层在前述半导体基板的第一主表面所显现出的形状作成细长，将其宽幅作成50μm以上200μm以下。
通过形成这样的基极层，可以有效率地进行从基极层集电。
此外，最好是有形成覆盖前述基极电极的第二绝缘膜的步骤，形成至少位于前述第二绝缘膜上、与前述射极电极电性地连接的射极用汇流条电极。
根据形成这样的射极用汇流条电极，可以有效率地进行从射极层集电。
发明的效果
根据本发明的太阳能电池及太阳能电池的制造方法，可以使基极用汇流条电极与基极电极的电性接触保持良好，同时可以使基极用汇流条电极与射极领域因接触所造成的并联电阻降低轻微，且使太阳能电池特性提升。此外，可以不消耗必要以上供绝缘体用的材料。此外，仅以绝缘膜印刷用制版轻微的图案变更，汇流条电极―基极电极间的电性接触就能维持，同时提升基极用汇流条电极―射极层间的接触电阻、提升变换效率。此外，若是增加最邻接绝缘膜间距离，就可以粗糙化绝缘膜形成时的位置精确度、可缩短位置对准所需要的时间因而生产性也提高。此外，根据本发明的太阳能电池的制造方法，可以制造出这样的高光电变换效率太阳能电池。
附图说明
图1是关于本发明的背面电极型太阳能电池的一例的概观图。
图2是关于本发明的背面电极型太阳能电池的一例的基极电极―基极用汇流条电极附近的剖面模式图。
图3是显示关于本发明的背面电极型太阳能电池的基极电极端附近的一例的剖面模式图。
图4是显示关于本发明的背面电极型太阳能电池的制造方法的一例的剖面模式图。
图5是显示关于本发明的背面电极型太阳能电池的制造方法的一例的模式图。
图6是关于本发明的太阳能电池模块的概观图。
图7是关于本发明的太阳能电池模块的背面内部模式图。
图8是关于本发明的太阳能电池模块的剖面模式图。
图9是关于本发明的太阳能光电发电系统的模式图。
图10是显示关于本发明的背面电极型太阳能电池的最邻接绝缘膜间距离与变换效率的关系图。
图11是一般的背面电极型太阳能电池的概观图。
图12是一般的背面电极型太阳能电池的剖面模式图。
具体实施方式
在以下详细的说明，为了提供本发明的全体理解、及在特定具体例怎样实施，而说明许多特定的细部。然而，本发明可理解为没有该等特定的细部可以实施。在以下，公知的方法、程序、及技术，为了不造成本发明的不明了，而未详细地显示。本发明，针对特定的具体例参照特定的图式同时加以说明，但本发明并不以此为限。在此包含记载的图式是模式的，本发明的范围并不以此为限。此外，在图式，在图示目的下几个要素的大小会被夸张，故而不是按照比例尺。
参照图1及图2并说明本发明的太阳能电池的构造。图1是显示关于本发明的、太阳能电池(背面电极型太阳能电池)的背面构造的一例的上面模式图。图2显示图1中A-A’部分的剖面模式图。
如图1所示，太阳能电池100，在有第一导电型的半导体基板10的第一主表面(背面、非受光面)，具有有第一导电型的基极层13，及邻接基极层13、有与第一导电型相反的导电型即第二导电型的射极层12。此外，太阳能电池 100，具有与基极层13电性连接的基极电极25、与射极层12电性连接的射极电极24。再者，本发明的太阳能电池100，在半导体基板10的第一主表面上，具有基极层13及接在前述射极层12的介电体膜42(参照图2)。
再者，太阳能电池100，具有被配置成覆盖射极电极24，而且位于介电体膜42上、且至少在基极层13上具有间隙的第一绝缘膜43。太阳能电池100，具有至少位于第一绝缘膜43上的基极用汇流条电极35。在本发明的太阳能电池100，第一绝缘膜43的间隙的距离44为40μm以上，(W+110)μm以下(但是， W是间隙方向的基极层13的宽幅)。
太阳能电池100，最好是进而具有覆盖基极电极25的第二绝缘膜47，具有至少位于前述第二绝缘膜47上、且与射极电极24电性连接的射极用汇流条电极34。
如图1、2，基极电极25最好是与基极用汇流条电极35连接。此外，最好是基极层13的在半导体基板10的第一主表面显现出的形状为细长，其宽幅 (亦即，基极领域宽幅W)50μm以上200μm以下。该基极用汇流条电极35，其功能上，利用多为与半导体基板10的电性接触非必要、及介电体膜即绝缘体的背面保护膜42的存在，关系基极用汇流条电极35、与射极层12的电性接触的影响大小到目前为止并未调查。本发明人等锐意研究的结果查明，第一绝缘膜43的间隙距离44，亦即，基极电极-汇流条连接部的最邻接绝缘膜间距离如为40μm以上(W+110)μm以下则不会对太阳能电池特性带来大的影响，再者，如为40μm以上Wμm以下则不会对太阳能电池特性带来影响。间隙为 Wμm以下，亦即，第一绝缘膜43的间隙距离44如与基极层13的宽幅相同或比这还狭窄，则基极用汇流条电极35与射极层12的领域的接触电阻可以完全忽视。然而，该间隙距离44未满40μm时，则可能发生基极电极25与基极用汇流条电极35变成无法接触。另一方面，最邻接绝缘膜间距离超过Wμm时，则导致在基极用汇流条电极35与射极层12的领域的关系必会发生重复部分。然而，间隙距离44超过Wμm但仍在(W+110)μm以下的范围的话，查明并不会对太阳能电池特性带来大的影响。超过(W+110)μm时，会使汇流条与射极领域的接触电阻无法忽视，且太阳能电池特性降低。如上述，通过基极电极连接部的最邻接绝缘膜间距离44为40μm以上(W+110)μm以下、更好是40μm以上 Wμm以下，可以得到高光电变换效率的太阳能电池。
以下，以N型基板的场合为例，用图4来说明具体的本发明的太阳能电池制造方法。
首先，如图4(a)所示，准备具有第一导电型(该例为N型)的半导体基板110。该半导体基板110，例如，能以以下作法来准备。首先，在高纯度硅里掺杂磷、砷、或锑之类的5价元素，准备比电阻0.1～5Ω·cm的原切割(as-cut)单晶 {100}N型硅基板(半导体基板)110。其次，将半导体基板110表面的切片损伤，使用浓度5～60％的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液之类的高浓度碱液，或者氟酸与硝酸的混合酸液等来进行蚀刻。单晶硅基板，亦可通过CZ 法、FZ法的任一种方法来制作。基板未必是单晶硅，多晶硅亦可。接着，于半导体基板110表面进行被称作纹理的微小的凹凸形成。纹理是供降低太阳能电池的反射率的有效的方法。纹理，是通过在加热的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠等碱溶液(浓度1～10％、温度60～100℃)中，浸渍10分钟到30分钟左右而制作出。在上述溶液中，亦可溶解指定量的2-丙醇，促进反应进行。
其次，如前所述准备的半导体基板110的第一主表面，形成有第一导电型(在此例为N型)的基极层，及邻接基极层、有与第一导电型相反的导电型即第二导电型(在此例为P型)的射极层(参照图4(b)～(f))。该步骤，具体而言，可以如以下作法来进行。
首先，将以上述方式形成纹理的半导体基板110，在盐酸、硫酸、硝酸、氟酸等，或者这些的混合液的酸性水溶液中进行洗净。亦可混合过氧化氢使清净度提高。
在该半导体基板110的第一主表面，如图4(b)所示，形成射极层112。射极层112是与半导体基板110相反的导电型(此场合P型)且厚度为0.05～1μm左右。射极层112可以通过使用BBr3等的气相扩散而形成。将半导体基板110在作成2枚一组并重叠的状态下载置于热处理炉，导入BBr3与氧的混合气体后于950～1050℃下进行热处理。作为运载气体以氮或氩为佳。此外，以将含有硼源的涂布剂在第一主表面全面加以涂布、在950～1050℃下进行热处理的方法也能形成。作为涂布剂，例如，可以使用含有作为硼源的硼酸1～4％、作为增黏剂的聚乙烯醇0.1～4％的水溶液。
射极层112形成后，如图4(c)所示，进行下一步骤即把基极层形成用的屏蔽(障壁膜)151在两主表面上形成。作为屏蔽151可以使用氧化硅膜或者氮化硅膜等。若采用CVD法，则通过适宜选择所导入的气体种类，亦可形成任何膜。氧化硅膜的场合，也可以将半导体基板110热氧化而形成。通过将半导体基板110在氧氛围中进行950～1100℃、30分钟～4小时热处理，形成100nm 左右的硅热氧化膜。该热处理亦可在供上述射极层112形成用的热处理之后于同一真空室内实施。其次，如图4(d)所示，把成为基极领域的部分的屏蔽予以开口(屏蔽开口部152)。具体而言，以开口宽幅为50～200μm、0.6～2.0mm 左右的间隔并行线状开口。开口可以是用光蚀刻法或蚀刻糊之类的化学性方法，采用任何激光或切块机之类的物理性方法亦可。
在屏蔽开口后，其次，如图4(e)所示，将半导体基板110浸渍于加热到50～ 90℃的氢氧化钾、氢氧化钠等的碱水溶液中，去除(蚀刻)位于开口部152的不要的射极层112(不要的射极层被去除的屏蔽开口部153)。
其次，如图4(f)所示，形成基极层113。在基极层113的形成可以使用用氧氯化磷的气相扩散法。通过在830～950℃、氧氯化磷与氮及氧混合气体氛围下进行热处理半导体基板110，形成成为基极层113的磷扩散层(N+层)。气相扩散法之外，通过将含有磷的材料或旋转涂布、或印刷之后进行热处理的方法也可以形成。
在基极层113的形成，最好是将基极层113在半导体基板的第一主表面所显现出的形状作成细长，将其宽幅作成50μm以上200μm以下。具体而言，可以在形成屏蔽开口部152时通过调整其形状及大小而容易进行调整基极层的形状及大小。
扩散层形成之后，将屏蔽151及被形成在基板表面的玻璃用氟酸等去除 (参照图4(f))。
其次，如图4(g)所示，在半导体基板110的第一主表面上，形成基极层113 及接在射极层112的介电体膜。此时，也可以同时地、或前后任一步骤，在第二主表面形成反射防止膜。
作为第二主表面的反射防止膜141，可以利用氮化硅膜或氧化硅膜等。氮化硅膜的场合使用等离子CVD装置、进行约100nm制膜。作为反应气体，多混合使用单硅烷(SiH4)及氨(NH3)，也可以替代NH3而使用氮，此外，为了制程压力的调整、反应气体的稀释，进而在基板使用多晶硅的场合为了要促进基板的块状钝化效果，亦会在反应气体混合氢气。氧化硅膜的场合，也能以CVD法形成，但利用热氧化法所得到的膜可以得到较高的特性。为了提高表面的保护效果，也可以先在基板表面形成氧化铝膜之后，再形成氮化硅膜或氧化硅膜等。
在第一主表面，作为表面保护膜可以利用氮化硅膜或氧化硅膜等的介电体膜142。介电体膜142的膜厚最好是作成50～250nm。与第二主表面(受光面) 侧同样地，可以在氮化硅膜的场合用CVD法、氧化硅膜的场合用热氧化法或 CVD法来形成。此外，为了提高表面的保护效果，也可以先在基板表面形成氧化铝膜之后，再形成氮化硅膜、氧化硅膜等。
其次，如图4(h)所示，将与基极层113电性连接的基极电极125、以例如网版印刷法形成。例如，先准备具有开口宽幅30～100μm、0.6～2.0mm间隔的并行线图案的制版，将混合了银粉末与玻璃料、与有机物结合剂的银膏沿着基极层113进行印刷。同样作法，作成与射极层112电性连接的射极电极124 并印刷银膏。基极电极用银膏与射极电极用银膏可以是相同的，也可使用不同的。以上的电极印刷之后，利用热处理在氮化硅膜等使银粉末贯通(烧成贯通)，导通电极与硅。又，基极层用电极及射极层用电极的烧成也可以分别地进行。烧成，通常是通过在温度700～850℃处理1～5分钟来进行。
其次针对形成绝缘膜及汇流条电极的步骤，参照图5并加以说明。图5(a) 是上述图4(h)的步骤后的半导体基板110的俯视图。分别在射极领域(射极层 112)上形成射极电极124、在基极领域(基极层113)上形成基极电极125。在该半导体基板110将绝缘材料(使之硬化后会成为第一绝缘膜143)图案状地涂布。此时，第一绝缘膜143，以覆盖射极电极124、而且位于介电体膜142上的方式形成。此外，第一绝缘膜143，以至少在基极层113上具有间隙的方式形成。此时，以N汇流条(该场合与基极电极连接的基极用汇流条电极)不与射极电极导通的方式，再者，P汇流条(该场合与射极电极连接的射极用汇流条电极) 不与基极电极导通的方式，于例如图5(b)之类的图案进行涂布即可。涂布可以采用网版印刷法等。在形成该第一绝缘膜的步骤，将基极领域宽幅设为W 时，基极电极-N汇流条连接部的第一绝缘膜的间隙距离(最邻接绝缘膜间距离)144，作成40μm以上(W+110)μm以下。该最邻接绝缘膜间距离更好是40～ Wμm。由此，可以得到高光电变换效率的太阳能电池。作为绝缘材料，可以使用由含有从聚硅氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺-亚酰胺树脂、氟树脂、苯酚树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、聚氨基甲酸酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂及聚乙烯醇树脂选择出一个以上的树脂的材料所构成的。将以上之类的绝缘材料在采用例如网版印刷法等加以涂布之后，使之于100～400℃下硬化1～60分钟左右。
此时，可以同时地、或在前后进行，形成覆盖基极电极的第二绝缘膜147。
最后，至少于第一绝缘膜上形成基极用汇流条电极。此时，最好是使基极电极、与基极用汇流条电极电性地连接。此外，最好是形成至少位于第二绝缘膜147上、且与射极电极124电性连接的射极用汇流条电极134。如图5(c)，N汇流条(基极用汇流条电极)135是与基极电极125连接、P汇流条(与射极电极连接的射极用汇流条电极)134是与射极电极124连接，而N汇流条135与射极电极124及P汇流条134与基极电极125作成介着绝缘层的构成。作为汇流条材料，可以使用低温硬化型的导电性糊。具体而言，可以使用由含有从Ag、 Cu、Au、Al、Zn、In、Sn、Bi、Pb选择出的1种以上的导电性物质，与再从环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、苯酚树脂、聚硅氧树脂选择出的1种以上的树脂的材料所构成之物。将以上之类的材料在采用例如网版印刷法或投放器等图案状地涂布之后，使之于100～400℃下硬化1～60分钟左右。
在本发明，在上述形成第一绝缘膜的步骤，将第一绝缘膜的间隙距离作成40μm以上(W+110)μm以下(但，W是间隙方向的基极层的宽幅)而形成绝缘膜。具体而言，在绝缘材料涂布时，第一绝缘膜的间隙距离以成为那样的方式调整即可。
图3显示以上述方法制作出的太阳能电池100的基极层端附近的剖面模式图。以上述方法制作的场合，基极层端114相当于射极层112与基极层113 的边界。重要的是绝缘膜143对基极层端114及基极电极125的位置关系。如图3(b)，射极层112如被以绝缘膜143完全地覆盖则可以显示高太阳能电池特性。再者，根据本发明，即使如图3(a)作成射极层112有某种程度露出来(亦即，射极层112有未介着绝缘膜143的领域，仅介着基极用汇流条电极135与介电体膜142而邻接的状态)，也可以利用介电体膜142的存在，作成射极层112 与基极用汇流条电极135的导通被某种程度回避、太阳能电池特性降低轻微者。
在以上，以N型基板的场合为例加以叙述，而P型基板的场合在射极层形成使磷、砷、锑等扩散，在基极层形成使硼、铝等扩散即可，可以利用本发明的方法。
利用上述方法被制造出的太阳能电池，可以用于太阳能电池模块的制造。将内藏利用上述方法被制造出的太阳能电池的太阳能电池模块的一例的概观显示于图6。利用上述方法被制作出的太阳能电池400，在太阳能电池模块460内作成磁砖状被全面铺上的构造。
在太阳能电池模块460内，邻接的太阳能电池400数枚～数10枚电性地串联地被连接，构成被称作串(string)的串行电路。串(string)的概观显示于图7。图7相当于并非通常人眼所能触及的模块内部背面侧的模式图。此外，指状电极或汇流条电极并未图示出来。为了作成串联连接，如图7所示，邻接的太阳能电池400的P汇流条(在接合在基板的P型层的指状电极连接着的汇流条电极)与N汇流条(在接合在基板的N型层的指状电极连接着的汇流条电极) 以导线461等被连接起来。
将太阳能电池模块460的剖面模式图显示于图8。如上述，串通过将多个太阳能电池400、导线461连接在汇流条电极422而被构成。该串，通常上，用EVA(乙烯醋酸乙烯酯)等透光性充填剂472密封，非受光面侧是由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等耐候性树脂膜473、受光面是由钠钙玻璃等的透光性且机械性强度强的受光面保护材料471所覆盖。作为充填剂472，上述EVA之外，可以使用聚烯烃、聚硅氧等。
再者，也可以是使用该太阳能电池模块来制造、构成太阳能光电发电系统。图9是图标链接本发明的模块的太阳能光电发电系统的基本构成。多个太阳能电池模块16用配线15串联地被连接，经由反相器17而对外部负载电路 18供给发电电力。虽图9未图标，该系统可以进而具备储蓄已发电的电力的2 次电池。
实施例
在以下，举出本发明的实施例及比较例进而具体地加以说明，但本发明并不以这些实施例为限。
(实施例)
采用本发明的方法进行制作太阳能电池。
首先，准备厚度200μm、比电阻1Ω·cm的、磷掺杂{100}N型原切割硅基板10枚(参照图4(a))。对于该硅基板，利用热浓氢氧化钾水溶液将损伤层去除后，浸渍到72℃的氢氧化钾/2-丙醇水溶液中进行纹理形成，接着在加热到75℃的盐酸/过氧化氢混合溶液中进行洗净。
其次，将基板在作成2枚一组并重叠的状态下载置于热处理炉，导入溴化硼(BBr3)与氧与氩的混合气体后于1000℃下进行10分钟热处理。由此，形成射极层(参照图4(b))。以四探针法测定的结果，薄膜电阻为50Ω。
将此在1000℃、3小时氧氛围中热氧化后形成屏蔽(参照图4(c))。
将背面的屏蔽以激光开口(参照图4(d))。激光源使用Nd：YVO4的第二谐波。开口图案作成间隔1.2mm的并行线状。
将此浸渍于80℃氢氧化钾(KOH)后去除开口部的射极层(参照图4(e))。
其次，在氧氯化磷氛围下，在870℃下使受光面重叠的状态下进行40分钟热处理，在开口部形成磷扩散层(基极层)(参照图4(f))。之后，通过浸渍在浓度12％的氟酸以去除表面玻璃。
上述的处理之后，使用等离子CVD装置将氮化硅膜在双面形成(参照图 4(g))。膜厚表背面都作成100nm。在该阶段用显微镜测定基极层宽幅后，大致为190μm。
其次，使用网版印刷机，将银膏分别印刷在基极层上及射极层上并予以干燥(参照图4(h))。将此在780℃的空气氛围下予以烧成。
在该基板，使用网版印刷机、将绝缘材料图案状地印刷。作为绝缘材料，使用信越化学工业(股)公司制的聚硅氧。此时，先准备将挟着基极电极的绝缘膜的开口宽幅分别作成30、40、100、150、200、300、400μm的印刷制版，以各个制版来印刷。由于基极层宽幅是190μm，所以用显微镜会观察到开口宽幅30、40、100、150、200μm的N汇流条正下方的射极领域是由绝缘膜完全地闭塞。此外，30、40μm也散见于基极电极被绝缘膜完全覆盖之处。另一方面，300、400μm在汇流条正下方让射极领域露出来。使该等于200℃的带式炉硬化5分钟。
最后，将低温硬化型的银膏以6支网版印刷机直线状地印刷，使之于300℃的带式炉硬化30分钟、作成汇流条。
针对上述作法得到的太阳能电池的样本，采用山下电装(Yamashitadenso) (股)公司制太阳光仿真器于AM1.5频谱、照射强度100mW/cm2、25℃的条件下，测定电流电压特性且求出光电变换效率。此外，将得到的太阳能电池的挟着基极电极的最邻接绝缘膜间距离、用显微镜实测。
以得到的结果、作成最邻接绝缘膜间距离与变换效率的关系并显示于图 10。40～200μm的话，并不认为变换效率降低。N汇流条与射极领域利用绝缘膜而被完全地隔离的缘故。又，本实施例的场合，基极层宽幅W是如上述约190μm，因而最邻接绝缘膜间距离200μm相当于(W+10)μm。将最邻接绝缘膜间距离作成300μm(亦即，(W+110)μm)时可看到效率降低但降低量是些微的。N汇流条―射极领域的接触电阻对变换效率带来的影响小的缘故。在 400μm则可看到效率大幅地降低。N汇流条―射极领域的接触电阻的影响变得无法忽视的缘故。此外，于30μm的效率大幅降低，是由于基极电极被绝缘膜完全地覆盖且串联电阻上升的缘故。
又，本发明并不以前述实施型态为限定。上述实施形态为例示，与本发明的申请专利范围所记载的技术思想具有实质上相同的构成，可以发挥同样的作用效果者，均被包含于本发明的技术范围。

Claims (4)

1.一种太阳能电池，在有第一导电型的半导体基板的第一主表面上，具有有前述第一导电型的基极层、及邻接在前述基极层且有与前述第一导电型相反的导电型即第二导电型的射极层，且具有
与前述基极层电性地连接的基极电极、及
与前述射极层电性地连接的射极电极，其特征在于，
在前述第一主表面上，具有接在前述基极层及前述射极层的介电体膜；
具有被配置成覆盖前述射极电极、位于前述介电体膜上、且至少在前述基极层上有间隙的第一绝缘膜；
具有至少位于前述第一绝缘膜上的基极用汇流条电极；
前述基极层的在前述半导体基板的第一主表面显现出的形状为细长，其宽幅是50μm以上200μm以下；
前述第一绝缘膜的间隙的距离超过Wμm且在(W+110)μm以下，其中W为间隙方向的基极层的宽幅，
前述基极电极与前述基极用汇流条电极电性地连接着，
还具有覆盖前述基极电极的第二绝缘膜、至少位于前述第二绝缘膜上且具有与前述射极电极电性地连接的射极用汇流条电极。
2.一种太阳能电池模块，其特征在于，
内藏权利要求1所述的太阳能电池。
3.一种太阳能光电发电系统，其特征在于，
具有权利要求2所述的太阳能电池模块。
4.一种太阳能电池的制造方法，具有：在具有第一导电型的半导体基板的第一主表面上，形成有前述第一导电型的基极层、及邻接在前述基极层且有与前述第一导电型相反的导电型即第二导电型的射极层的步骤，
在前述第一主表面上，形成接在前述基极层及前述射极层的介电体膜的步骤，
形成与前述基极层电性地连接的基极电极的步骤，及
形成与前述射极层电性地连接的射极电极的步骤，其特征在于，
具有：以覆盖前述射极电极、位于前述介电体膜上、且至少在前述基极层上有间隙的方式形成第一绝缘膜的步骤，及
至少在前述第一绝缘膜上的形成基极用汇流条电极的步骤；
将前述基极层的在前述半导体基板的第一主表面显现出的形状作成细长，其宽幅设为50μm以上200μm以下；
在形成前述第一绝缘膜的步骤，将前述第一绝缘膜的间隙的距离作成超过Wμm且在(W+110)μm以下而形成前述绝缘膜，其中W为间隙方向的基极层的宽幅，
使前述基极电极与前述基极用汇流条电极电性地连接，
还具有形成覆盖前述基极电极的第二绝缘膜的步骤，
形成至少位于前述第二绝缘膜上、与前述射极电极电性地连接的射极用汇流条电极。
CN201680090321.2A 2016-10-25 2016-10-25 高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法 Active CN109891599B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/004693 WO2018078669A1 (ja) 2016-10-25 2016-10-25 高光電変換効率太陽電池及び高光電変換効率太陽電池の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109891599A CN109891599A (zh) 2019-06-14
CN109891599B true CN109891599B (zh) 2022-09-23

Family

ID=62024589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680090321.2A Active CN109891599B (zh) 2016-10-25 2016-10-25 高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11038070B2 (zh)
EP (1) EP3340314A4 (zh)
JP (1) JPWO2018078669A1 (zh)
KR (1) KR102626554B1 (zh)
CN (1) CN109891599B (zh)
TW (1) TWI649884B (zh)
WO (1) WO2018078669A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10700223B2 (en) 2016-12-01 2020-06-30 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. High photoelectric conversion efficiency solar battery cell and method for manufacturing high photoelectric conversion solar battery cell
JPWO2021171953A1 (zh) * 2020-02-26 2021-09-02
JP7449152B2 (ja) 2020-04-23 2024-03-13 株式会社カネカ 太陽電池の製造方法および太陽電池
CN117438482A (zh) * 2023-12-07 2024-01-23 浙江爱旭太阳能科技有限公司 背接触电池片、电池串、电池组件和光伏系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102047470A (zh) * 2008-06-30 2011-05-04 株式会社Lg化学 电池单元互连系统
CN103081115A (zh) * 2010-08-03 2013-05-01 夏普株式会社 太阳能电池
WO2015190024A1 (ja) * 2014-06-11 2015-12-17 信越化学工業株式会社 太陽電池及び太陽電池の製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006027898A1 (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 太陽光発電用モジュール及びこれを用いた太陽光発電システム
US8008575B2 (en) * 2006-07-24 2011-08-30 Sunpower Corporation Solar cell with reduced base diffusion area
US20110120530A1 (en) 2007-08-23 2011-05-26 Takayuki Isaka Back surface contact type solar cell, back surface contact type solar cell with wiring board, solar cell string, and solar cell module
US20100229928A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Twin Creeks Technologies, Inc. Back-contact photovoltaic cell comprising a thin lamina having a superstrate receiver element
US8749053B2 (en) * 2009-06-23 2014-06-10 Intevac, Inc. Plasma grid implant system for use in solar cell fabrications
WO2012081813A1 (ko) * 2010-12-17 2012-06-21 현대중공업 주식회사 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법
JP5851284B2 (ja) 2012-03-01 2016-02-03 三菱電機株式会社 太陽電池の製造方法
WO2014137283A1 (en) 2013-03-05 2014-09-12 Trina Solar Energy Development Pte Ltd Method of fabricating a solar cell
JP6199727B2 (ja) 2013-12-17 2017-09-20 信越化学工業株式会社 太陽電池の製造方法
KR102175893B1 (ko) * 2014-02-24 2020-11-06 엘지전자 주식회사 태양 전지 모듈의 제조 방법
CN103811591B (zh) * 2014-02-27 2016-10-05 友达光电股份有限公司 背接触式太阳能电池的制作方法
JP6199839B2 (ja) 2014-09-30 2017-09-20 信越化学工業株式会社 太陽電池及びその製造方法
JP6141342B2 (ja) * 2015-02-05 2017-06-07 信越化学工業株式会社 裏面接合型太陽電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102047470A (zh) * 2008-06-30 2011-05-04 株式会社Lg化学 电池单元互连系统
CN103081115A (zh) * 2010-08-03 2013-05-01 夏普株式会社 太阳能电池
WO2015190024A1 (ja) * 2014-06-11 2015-12-17 信越化学工業株式会社 太陽電池及び太陽電池の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190073387A (ko) 2019-06-26
JPWO2018078669A1 (ja) 2018-10-25
CN109891599A (zh) 2019-06-14
KR102626554B1 (ko) 2024-01-18
TWI649884B (zh) 2019-02-01
WO2018078669A1 (ja) 2018-05-03
EP3340314A1 (en) 2018-06-27
TW201826553A (zh) 2018-07-16
US11038070B2 (en) 2021-06-15
US20200052136A1 (en) 2020-02-13
EP3340314A4 (en) 2018-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109891599B (zh) 高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法
US20230420581A1 (en) Solar cell with high photoelectric conversion efficiency and method for manufacturing solar cell with high photoelectric conversion efficiency
US20200274009A1 (en) Method for manufacturing solar cell with high photoelectric conversion efficiency
EP3355361B1 (en) Solar cell having high photoelectric conversion efficiency and method for producing solar cell having high photoelectric conversion efficiency
CN110121787B (zh) 高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法
JP6792465B2 (ja) 高光電変換効率太陽電池の製造方法
JP6564081B2 (ja) 高光電変換効率太陽電池及び高光電変換効率太陽電池の製造方法

Legal Events

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