CN115552637A - 太阳能电池以及太阳能电池制造方法 - Google Patents

太阳能电池以及太阳能电池制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115552637A
CN115552637A CN202180034489.2A CN202180034489A CN115552637A CN 115552637 A CN115552637 A CN 115552637A CN 202180034489 A CN202180034489 A CN 202180034489A CN 115552637 A CN115552637 A CN 115552637A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor layer
back surface
semiconductor
solar cell
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.)
Pending
Application number
CN202180034489.2A
Other languages
English (en)
Inventor
小西克典
吉河训太
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.)
Kaneka Corp
Original Assignee
Kaneka Corp
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 Kaneka Corp filed Critical Kaneka Corp
Publication of CN115552637A publication Critical patent/CN115552637A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/1812Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table including only AIVBIV alloys, e.g. SiGe
    • H01L31/1816Special manufacturing methods for microcrystalline layers, e.g. uc-SiGe, uc-SiC
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/0248Semiconductor 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
    • H01L31/0352Semiconductor 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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272Semiconductor 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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281Shape of the body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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
    • H01L31/072Semiconductor 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
    • H01L31/0745Semiconductor 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
    • H01L31/0747Semiconductor 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • H01L31/1888Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO methods for etching transparent electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1892Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates
    • H01L31/1896Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates for thin-film semiconductors
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

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

Abstract

本发明提供能够防止电极间的泄漏的太阳能电池。本发明的一个方式的太阳能电池具备:半导体基板(11);交替地设置于上述半导体基板(11)的背面侧的多个带状的第一半导体层(13)及多个第二半导体层(14);层叠于上述第一半导体层(13)的带状的第一电极(15)及层叠于上述第二半导体层(14)的带状的第二电极(16);以及层叠于上述第一半导体层(13)的背面中的、与上述第二半导体层(14)侧的端缘及上述第一电极(15)分离的区域的带状或线状的绝缘体(17)。

Description

太阳能电池以及太阳能电池制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池以及太阳能电池制造方法。
背景技术
公知有一种背接触型的太阳能电池,通过在半导体基板的背面侧隔着本征半导体层交替地形成带状的p型半导体层及n型半导体层,并在p型半导体层及n型半导体层分别层叠电极而成。在这种背接触型的太阳能电池中,公知有为了防止p型半导体层上的电极与n型半导体层上的电极之间的泄漏,而在一方的半导体层的背面侧呈带状配置绝缘材料的结构。
作为一个例子,在专利文献1中,记载了“一种太阳能电池的制造方法,其特征在于,具备:在具有受光面及背面的一个导电型的半导体基板的背面上的一面形成本征的第一非晶系半导体膜的工序;在上述第一非晶系半导体膜上的一面形成包含表示导电型的杂质的第二非晶系半导体膜的工序;在上述第二非晶系半导体膜上,在以上述第一非晶系半导体膜及第二非晶系半导体膜呈梳状状残留的方式形成具有电绝缘性的第一蚀刻掩模层之后,对上述第一非晶系半导体膜及第二非晶系半导体膜进行蚀刻的工序;在通过蚀刻而露出的上述半导体基板的背面上及上述第一蚀刻掩模层上形成本征的第三非晶系半导体膜的工序;在上述第三非晶系半导体膜上的一面形成包含表示与上述第二非晶系半导体层的导电型不同的导电型的杂质的第四非晶系半导体膜的工序;在从上述第一蚀刻掩模层的端部向短边方向以一部分与上述第一蚀刻掩模层、上述第三非晶系半导体膜及上述第四非晶系半导体膜重叠并呈梳状状残留的方式形成第二蚀刻掩模层之后,对上述第一蚀刻掩模层、上述第三非晶系半导体膜及第四非晶系半导体膜进行蚀刻的工序;在上述第二非晶系半导体层上在没有上述第一蚀刻掩模层的区域形成第一电极的工序;以及在上述第四非晶系半导体层上在没有上述重叠的区域形成第二电极的工序”。
在专利文献1记载的制造方法中,将第一蚀刻掩模层的一部分利用为防止电极间的泄漏的绝缘层,由此省略形成绝缘层的工序,来降低太阳能电池的制造成本。
专利文献1:日本特开2018-164057号公报
发明内容
然而,研究了专利文献1记载的太阳能电池的制造方法的结果表明,在工艺中会导致在第一半导体层(第一非晶系半导体膜)与第二半导体层(第二非晶系半导体膜)的边界区域产生损伤,从而使太阳能电池特性降低。本发明的课题在于,提供抑制第一半导体层与第二半导体层的边界区域中的太阳能电池特性的降低,并且能够防止电极间的泄漏的太阳能电池及太阳能电池制造方法。
本发明的一个方式的太阳能电池具备:半导体基板;交替地设置于上述半导体基板的背面侧的多个带状的第一半导体层及多个第二半导体层;层叠于上述第一半导体层的带状的第一电极及层叠于上述第二半导体层的带状的第二电极;以及层叠于上述第一半导体层的背面中的、与上述第二半导体层侧的端缘及上述第一电极分离的区域的带状或线状的绝缘体。
在本发明的上述方式的太阳能电池中,在上述绝缘体的背面侧也可以层叠有上述第二半导体层。
本发明的上述方式的太阳能电池也可以进一步具备本征半导体层,该本征半导体层夹设于上述绝缘体与上述第二半导体层之间。
在本发明的上述方式的太阳能电池中,也可以是,上述本征半导体层被层叠为从上述半导体基板与上述第一半导体层及上述第二半导体层之间经由上述第一半导体层与上述第二半导体层之间及上述第一半导体层的背面侧向上述绝缘体的背面侧延伸,上述第二半导体层被层叠为覆盖上述本征半导体层的层叠于上述第一半导体层的背面侧的区域的大致整个面。
在本发明的上述方式的太阳能电池中,上述第二电极也可以被层叠为覆盖上述第二半导体层的层叠于上述第一半导体层的背面侧的区域的至少一部分。
在本发明的上述方式的太阳能电池中,上述第二半导体层也可以连续地层叠至上述第一半导体层的背面侧,上述第二电极具有与上述第二半导体层大致相等的平面形状。
本发明的另一方式的太阳能电池制造方法具备:在半导体基板的背面侧层叠第一半导体层的工序;在上述第一半导体层的背面侧层叠剥离层的工序;通过在上述剥离层的背面侧形成条纹状的蚀刻掩模的蚀刻,而呈条纹状除去上述第一半导体层及上述剥离层的工序;在半导体基板、上述第一半导体层及上述剥离层的层叠体的背面层叠第二半导体层的工序;在使上述剥离层的宽度方向端部呈带状或线状残留的条件下,除去上述剥离层的中央部及层叠于上述剥离层的中央部的上述第二半导体层的工序;以及在上述第一半导体层的背面层叠第一电极,在上述第二半导体层的背面层叠第二电极的工序。
根据本发明,能够提供一种能够防止电极间的泄漏的太阳能电池及太阳能电池制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的太阳能电池的结构的剖视图。
图2是表示图1的太阳能电池的制造方法的步骤的流程图。
图3是表示图2的太阳能电池制造方法中的一个工序的剖视图。
图4是表示图2的太阳能电池制造方法中的图3之后的一个工序的剖视图。
图5是表示图2的太阳能电池制造方法中的图4之后的一个工序的剖视图。
图6是表示图2的太阳能电池制造方法中的图5之后的一个工序的剖视图。
图7是表示本发明的第二实施方式的太阳能电池的结构的剖视图。
图8是表示本发明的第三实施方式的太阳能电池的结构的剖视图。
图9是表示本发明的第四实施方式的太阳能电池的结构的剖视图。
图10是表示本发明的第五实施方式的太阳能电池的结构的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的各实施方式进行说明。此外,为了方便,也存在省略阴影线、部件附图标记等的情况,但在这种情况下,参照其他附图。另外,为了方便,附图中的各种部件的尺寸被调整为易于观察。另外,在以下的说明中,针对之后说明的实施方式,对与之前说明的实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
<第一实施方式>
图1是表示本发明的第一实施方式的太阳能电池1的结构的剖视图。太阳能电池1具备:半导体基板11;层叠于半导体基板11的背面的本征半导体层12;隔着本征半导体层12交替地设置于半导体基板的背面侧的多个第一半导体层13及多个第二半导体层14;层叠于第一半导体层13的背面侧的带状的第一电极15及层叠于第二半导体层14的带状的第二电极16;以及层叠于第一半导体层13的背面中的、与第二半导体层侧的端缘及第一电极分离的区域的带状或线状的绝缘体17。
半导体基板11能够由单晶硅或多晶硅等晶体硅材料形成。另外,也可以由砷化镓(GaAs)等其他半导体材料形成。半导体基板11例如是在晶体硅材料中掺杂有n型掺杂剂的n型半导体基板。作为n型掺杂剂,例如举出磷(P)。半导体基板11作为吸收来自受光面侧的入射光来生成光载流子(电子及空穴)的光电转换基板发挥功能。使用晶体硅作为半导体基板11的材料,由此即使在暗电流比较小且入射光的强度低的情况下,也能够得到比较高的输出(与照度无关而稳定的输出)。
本征半导体层12形成耗尽层而抑制载流子复合。本征半导体层12能够由杂质的含量足够小的、所谓的i型非晶硅形成。
本征半导体层12被层叠为从半导体基板11与第一半导体层13及第二半导体层14之间经由第一半导体层13与第二半导体层14之间及第一半导体层13的背面侧向绝缘体17的背面侧延伸。也就是说,本征半导体层12具有延伸突出部121,该延伸突出部121在第一半导体层13与第二半导体层14之间分支,并向第一半导体层13的背面侧延伸突出,而层叠于第一半导体层13的比绝缘体17向第二半导体层14侧突出的区域的背面和绝缘体17的背面。
本征半导体层12的延伸突出部121对第一半导体层13与第二半导体层14之间进行绝缘,并且提高第一半导体层13的端部的特性。更详细而言,在后述的太阳能电池1的制造工序中,能够在形成延伸突出部121时,恢复在对第一半导体层13的端缘进行划分的蚀刻时因侧面蚀刻而暴露于蚀刻液由此第一半导体层13的端部的表面受到的损伤。此外,在蚀刻时,在层叠有绝缘体17的部分的第一半导体层13的表面也可能受到侧面蚀刻带来的损伤,但该部分的损伤即使形成延伸突出部121也可能残留。然而,第一半导体层13由于在层叠有绝缘体17的部分的两侧具有没有损伤的部分,所以能够使应该在有损伤的部分回收的载流子向两侧的没有损伤的部分分散而对其进行回收。因此,通过在第一半导体层13的端部的背面层叠延伸突出部121,能够抑制第一半导体层13的整体因蚀刻的损伤而引起的性能降低。
第一半导体层13及第二半导体层14分别形成为沿相同方向延伸的带状。第二半导体层14被层叠为覆盖本征半导体层12的层叠于第一半导体层13的背面侧的区域,也就是说,覆盖延伸突出部121的大致整个面。因此,第二半导体层14也层叠于绝缘体17的背面侧,从而本征半导体层12夹设于绝缘体17与第二半导体层之间。此外,多个第一半导体层13及多个第二半导体层14分别也可以以形成梳状的方式将端部连接。另外,在图1中,各构成要素的厚度被夸张得较大,因此层叠部分看起来是阶梯状,但实际上各构成要素的厚度非常小,各构成要素能够平面地形成。
第一半导体层13及第二半导体层14具有互不相同的导电型。第一半导体层13及第二半导体层14生成较多互不相同的载流子,由此生成吸引在半导体基板11生成的载流子的电场。
具体而言,第一半导体层13能够由p型半导体形成,第二半导体层14能够由n型半导体形成。第一半导体层13及第二半导体层14例如能够由含有赋予期望的导电型的掺杂剂的非晶硅材料形成。作为p型掺杂剂,例如举出硼(B),作为n型掺杂剂,例如举出上述的磷(P)。
第一电极15及第二电极16为了从第一半导体层13及第二半导体层14取出电荷而被设置。第一电极15及第二电极16也可以与第一半导体层13及第二半导体层14同样地成形为梳状。第一电极15及第二电极16能够由含有导电性粒子与粘合剂的导电性膏形成。作为具体例的导电性膏,代表性地能够举出银膏。使用导电性膏,由此能够价格较低地形成能够减小电阻那样的具有足够的厚度的第一电极15及第二电极16。
绝缘体17在例如利用以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等为主要成分的密封材料对太阳能电池1进行密封而形成太阳能电池模块的情况下,防止电荷沿着密封材料与第一半导体层13及第二半导体层14的界面移动而产生的泄漏。具体而言,若水分浸入密封材料,则浸入到作为不同种类材料(无机材料与有机材料)的密封材料与第一半导体层13及第二半导体层14的界面的水分容易积蓄,电荷可能通过该水分的层进行移动。然而,作为同种材料(均为有机材料)的密封材料与绝缘体17的紧贴性高,水分难以积蓄于界面,从而能够成为阻止电荷的移动的障壁。
作为绝缘体17与第一半导体层13的端缘的间隔,也就是说,第一半导体层13从绝缘体17延伸突出的延伸突出长度的下限,为了恢复损伤,优选为10μm,更加优选为20μm。另一方面,作为绝缘体17与第一半导体层13的端缘的间隔的上限,为了使绝缘体17的配设变得容易,优选为300μm,更加优选为200μm。
作为绝缘体17的宽度的下限,为了得到良好的泄漏防止效果,优选为5μm,更加优选为8μm。另一方面,作为绝缘体17的宽度的上限,为了使第一半导体层13、第二半导体层14、第一电极15及第二电极16的宽度适当,优选为100μm,更加优选为50μm。
作为绝缘体17与第一电极15的间隔的下限,为了防止第一电极15与第二半导体层14的短路,优选为50μm,更加优选为100μm。另一方面,作为绝缘体17与第一电极15的间隔的上限,为了使第一半导体层13、第二半导体层14、第一电极15及第二电极16的宽度适当,优选为300μm,更加优选为200μm。
<太阳能电池制造方法>
太阳能电池1能够通过图2所示的太阳能电池制造方法进行制造。图2的太阳能电池制造方法是本发明的太阳能电池制造方法的一个实施方式。
本实施方式的太阳能电池制造方法具备:一次本征半导体层层叠工序(步骤S1)、第一半导体层层叠工序(步骤S2)、剥离层层叠工序(步骤S3)、蚀刻工序(步骤S4)、二次本征半导体层层叠工序(步骤S5)、第二半导体层层叠工序(步骤S6)、剥离工序(步骤S7)、以及电极层叠工序(步骤S8)。
在步骤S1的一次本征半导体层层叠工序中,在半导体基板11的背面整体层叠本征半导体层12。本征半导体层12例如能够通过等离子体CVD进行层叠。
在步骤S2的第一半导体层层叠工序中,在层叠了本征半导体层12的半导体基板11的背面侧,也就是说,在本征半导体层12的背面侧的整个面层叠第一半导体层13。与本征半导体层12同样地,第一半导体层13例如能够通过等离子体CVD进行层叠。
在步骤S3的剥离层层叠工序中,如图3所示,在第一半导体层13的层的背面侧整个面层叠剥离层L。剥离层L局部残留,由此构成绝缘体17。剥离层L例如能够由氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)等材料或者含有它们的多个的材料形成。剥离层L例如能够通过CVD进行层叠。
在步骤S4的蚀刻工序中,通过在剥离层L的背面侧形成条纹状的蚀刻掩模M的蚀刻,而呈条纹状除去本征半导体层12、第一半导体层13及剥离层L。更详细而言,蚀刻工序具有形成蚀刻掩模的工序、通过蚀刻液除去本征半导体层12、第一半导体层13及剥离层L的工序、以及通过掩模剥离液除去蚀刻掩模的工序。
蚀刻掩模M例如使用印刷技术、光刻技术等形成为与期望的第一半导体层13的形状一致的平面形状。作为蚀刻液,例如能够使用氢氟酸(HF)与硝酸(HNO3)的混合液。作为掩模剥离液,例如能够使用丙酮等有机溶剂。
与本征半导体层12及第一半导体层13相比,通过增大剥离层L相对于蚀刻液的溶解性,如图4所示,通过侧面蚀刻仅使剥离层L的端缘从蚀刻掩模M的端缘后退。由此,使绝缘体17从第一半导体层13的端缘分离。此时,剥离层L后退的部分的第一半导体层13及虽没有完全除去但渗入了蚀刻液的残留的剥离层L的端部的正下方的第一半导体层13虽时间比较短,但暴露于蚀刻液。因此,第一半导体层13的端部的表面因蚀刻液而受到损伤。
在步骤S5的二次本征半导体层层叠工序中,如图5所示,在半导体基板11、本征半导体层12、第一半导体层13及剥离层L的层叠体的背面整体层叠本征半导体层12。二次本征半导体层层叠工序中的本征半导体层12的层叠也与一次本征半导体层层叠工序同样地,例如能够通过等离子体CVD进行层叠。
在该二次本征半导体层层叠工序中,以与第一半导体层层叠工序同样的工艺,除不含有微量的掺杂剂以外,层叠与第一半导体层13相同的材料。因此,在蚀刻工序中用同种材料填埋形成于第一半导体层13的表面的伤痕,由此能够恢复第一半导体层13的没有剥离层L的端部区域的因蚀刻而引起的损伤。在剥离层L的端部的正下方的第一半导体层13可能残留损伤,但只要具有损伤的区域的面积相同,则与在第一半导体层13的端部具有损伤相比,在内部具有损伤会使第一半导体层13的性能降低变小。
在步骤S6的第二半导体层层叠工序中,在半导体基板11、本征半导体层12、第一半导体层13及剥离层L的层叠体的背面整体,也就是说,在二次本征半导体层层叠工序中被层叠的本征半导体层12的背面层叠第二半导体层14。第二半导体层14例如能够通过等离子体CVD进行层叠。
在步骤S7的剥离工序中,如图6所示,在使剥离层L的宽度方向端部呈带状或线状残留的条件下,除去剥离层M的中央部及层叠于剥离层M的中央部的本征半导体层12及第二半导体层14。作为例子,在层叠于剥离层L的宽度方向中央部的本征半导体层12及第二半导体层14形成例如通过伤痕或设置开口等而使溶解剥离层的溶解液容易渗入的区域,由此能够从宽度方向中央部依次除去剥离层M。若调节向溶解液的浸渍时间,则能够残留剥离层L的宽度方向端部来形成绝缘体17。作为溶解剥离层L的溶解液,例如能够使用氢氟酸等酸性溶液。
在步骤S8的电极层叠工序中,在第一半导体层13的背面层叠第一电极15,在第二半导体层14的背面层叠第二电极16。第一电极15及第二电极16能够通过导电性膏的印刷及烧制而形成。作为导电性膏的印刷方法,例如能够利用丝网印刷。
如以上那样,在本实施方式的太阳能电池制造方法中,通过使剥离层M的端部残留,由此形成绝缘体17,从而能够价格较低地制造能够防止第一电极15及第二电极16之间的泄漏的太阳能电池1。
<第二实施方式>
图7是表示本发明的第二实施方式的太阳能电池1A的结构的剖视图。太阳能电池1A具备:半导体基板11;层叠于半导体基板11的背面的本征半导体层12A;隔着本征半导体层12A交替地设置于半导体基板的背面侧的多个第一半导体层13及多个第二半导体层14A;层叠于第一半导体层13的背面侧的带状的第一电极15及层叠于第二半导体层14A的带状的第二电极16;以及层叠于第一半导体层13的背面中的、与第二半导体层14A侧的端缘及第一电极15分离的区域的带状或线状的绝缘体17。
在图7的太阳能电池1A中,本征半导体层12A及第二半导体层14A不向第一半导体层13的背面侧延伸突出。也就是说,本征半导体层12A是层叠于半导体基板11的背面的单一的层,第二半导体层14A仅层叠于第一半导体层13的非层叠区域。因此,绝缘体17的背面侧不被其他构成要素覆盖。
图7的太阳能电池1A能够通过分别形成专用的抗蚀剂图案来对第一半导体层13、第二半导体层14A及绝缘体17进行图案化而制造。
对于图7的太阳能电池1A而言,特别地,第二半导体层14A与绝缘体17分离,因此能够抑制第一电极15与第二半导体层14A之间的漏电流的产生。
<第三实施方式>
图8是表示本发明的第三实施方式的太阳能电池1B的结构的剖视图。太阳能电池1B具备:半导体基板11;层叠于半导体基板11的背面的本征半导体层12A;隔着本征半导体层12A交替地设置于半导体基板的背面侧的多个第一半导体层13及多个第二半导体层14A;层叠于第一半导体层13的背面侧的带状的第一电极15及层叠于第二半导体层14A的带状的第二电极16;层叠于第一半导体层13的背面中的、与第二半导体层14A侧的端缘及第一电极15分离的区域的带状或线状的绝缘体17;层叠于绝缘体17的背面的本征半导体盖部18;以及层叠于本征半导体盖部18的背面的第二半导体盖部19。
作为例子,图8的太阳能电池1B能够通过在形成第一半导体层13及第二半导体层14A之后,形成将形成绝缘体17的区域开口的剥离层,依次层叠形成绝缘体17的材料、形成本征半导体盖部18的材料及形成第二半导体盖部19的材料,使剥离层溶解并与层叠于其背面侧的材料一起除去来制造。
<第四实施方式>
图9是表示本发明的第四实施方式的太阳能电池1C的结构的剖视图。太阳能电池1C具备:半导体基板11;层叠于半导体基板11的背面的本征半导体层12;隔着本征半导体层12交替地设置于半导体基板的背面侧的多个第一半导体层13及多个第二半导体层14;层叠于第一半导体层13的背面侧的带状的第一电极15及层叠于第二半导体层14的带状的第二电极16C;以及层叠于第一半导体层13的背面中的、与第二半导体层14侧的端缘及第一电极15分离的区域的带状或线状的绝缘体17。
在图9的太阳能电池1C中,第二电极16C被层叠为覆盖第二半导体层14的层叠于第一半导体层13的背面侧的区域的至少一部分。像这样,通过增大第二电极16C的宽度,能够提高从第二半导体层14开始的集电效率。
<第五实施方式>
图10是表示本发明的第五实施方式的太阳能电池1D的结构的剖视图。太阳能电池1D具备:半导体基板11;层叠于半导体基板11的背面的本征半导体层12D;隔着本征半导体层12D交替地设置于半导体基板的背面侧的多个第一半导体层13及多个第二半导体层14D;层叠于第一半导体层13的背面侧的带状的第一电极15及层叠于第二半导体层14D的带状的第二电极16C;以及层叠于第一半导体层13的背面中的、与第二半导体层14D侧的端缘及第一电极15分离的区域的带状或线状的绝缘体17。
在图10的太阳能电池1D中,本征半导体层12D具有延伸突出部121D,该延伸突出部121D在第一半导体层13与第二半导体层14D之间分支并向第一半导体层13的背面侧延伸突出,在与绝缘体17分离的位置终止。第二半导体层14D在与本征半导体层12D的延伸突出部121D相同的位置终止。也就是说,第二半导体层14D隔着本征半导体层12D连续地层叠至第一半导体层13的背面侧。
图10的太阳能电池1D能够通过将图9的太阳能电池1C利用以第二电极16C为掩模的蚀刻将本征半导体层12及第二半导体层14的从第二电极16C露出的部分除去而制造。因此,在本实施方式的太阳能电池1D中,第二电极16C具有与本征半导体层12D及第二半导体层14D大致相等的平面形状。
像这样,通过除去本征半导体层12及第二半导体层14的从第二电极16C露出的部分,能够更加可靠地抑制第一电极15与第二半导体层14D之间的漏电流。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限定于上述的实施方式,能够进行各种变更及变形。作为例子,本发明的太阳能电池可以不具备本征半导体层,也可以除上述的构成要素以外还具备钝化层、防反射膜、保护膜等进一步的构成要素。
附图标记说明
1、1A、1B、1C、1D…太阳能电池;11…半导体基板;12、12A、12D…本征半导体层;13…第一半导体层;14、14A、14D…第二半导体层;15…第一电极;16、16C…第二电极;17…绝缘体;18…本征半导体盖部;19…第二半导体盖部;121、121D…延伸突出部;L…剥离层;M…蚀刻掩模。

Claims (7)

1.一种太阳能电池,其特征在于,具备:
半导体基板;
交替地设置于所述半导体基板的背面侧的多个带状的第一半导体层及多个第二半导体层;
层叠于所述第一半导体层的带状的第一电极及层叠于所述第二半导体层的带状的第二电极;以及
层叠于所述第一半导体层的背面中的、与所述第二半导体层侧的端缘及所述第一电极分离的区域的带状或线状的绝缘体。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,
在所述绝缘体的背面侧层叠有所述第二半导体层。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池,其特征在于,
进一步具备本征半导体层,所述本征半导体层夹设于所述绝缘体与所述第二半导体层之间。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池,其特征在于,
所述本征半导体层被层叠为从所述半导体基板与所述第一半导体层及所述第二半导体层之间经由所述第一半导体层与所述第二半导体层之间及所述第一半导体层的背面侧向所述绝缘体的背面侧延伸,
所述第二半导体层被层叠为覆盖所述本征半导体层的层叠于所述第一半导体层的背面侧的区域的大致整个面。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池,其特征在于,
所述第二电极被层叠为覆盖所述第二半导体层的层叠于所述第一半导体层的背面侧的区域的至少一部分。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,
所述第二半导体层连续地层叠至所述第一半导体层的背面侧,
所述第二电极具有与所述第二半导体层大致相等的平面形状。
7.一种太阳能电池制造方法,其特征在于,具备:
在半导体基板的背面侧层叠第一半导体层的工序;
在所述第一半导体层的背面侧层叠剥离层的工序;
通过在所述剥离层的背面侧形成条纹状的蚀刻掩模的蚀刻,而呈条纹状除去所述第一半导体层及所述剥离层的工序;
在半导体基板、所述第一半导体层及所述剥离层的层叠体的背面层叠第二半导体层的工序;
在使所述剥离层的宽度方向端部呈带状或线状残留的条件下,除去所述剥离层的中央部及层叠于所述剥离层的中央部的所述第二半导体层的工序;以及
在所述第一半导体层的背面层叠第一电极,在所述第二半导体层的背面层叠第二电极的工序。
CN202180034489.2A 2020-05-13 2021-05-11 太阳能电池以及太阳能电池制造方法 Pending CN115552637A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-084411 2020-05-13
JP2020084411 2020-05-13
PCT/JP2021/017823 WO2021230227A1 (ja) 2020-05-13 2021-05-11 太陽電池および太陽電池製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115552637A true CN115552637A (zh) 2022-12-30

Family

ID=78525897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180034489.2A Pending CN115552637A (zh) 2020-05-13 2021-05-11 太阳能电池以及太阳能电池制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230074032A1 (zh)
JP (1) JPWO2021230227A1 (zh)
CN (1) CN115552637A (zh)
WO (1) WO2021230227A1 (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2010496C2 (en) * 2013-03-21 2014-09-24 Stichting Energie Solar cell and method for manufacturing such a solar cell.
JP6425195B2 (ja) * 2013-09-24 2018-11-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池
WO2015115360A1 (ja) * 2014-01-29 2015-08-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池
CN107210331B (zh) * 2015-03-31 2019-06-28 株式会社钟化 太阳能电池及其制造方法
US9502601B1 (en) * 2016-04-01 2016-11-22 Sunpower Corporation Metallization of solar cells with differentiated P-type and N-type region architectures
JP6817764B2 (ja) * 2016-09-23 2021-01-20 株式会社カネカ 太陽電池セル、及び太陽電池セルの製造方法
JP2018164057A (ja) * 2017-03-27 2018-10-18 国立大学法人福島大学 太陽電池の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230074032A1 (en) 2023-03-09
WO2021230227A1 (ja) 2021-11-18
JPWO2021230227A1 (zh) 2021-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10680122B2 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
KR101661768B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조 방법
US10121917B2 (en) Solar cell and solar cell module
EP2966695A2 (en) Solar cell
KR101630526B1 (ko) 태양 전지
KR20120091629A (ko) 태양전지
EP2680313A2 (en) Solar cell
US11799040B2 (en) Solar cell and photovoltaic module
EP2522035B1 (en) Solar cell and method for manufacturing of such a solar cell
CN112640133A (zh) 太阳能电池的制造方法、太阳能电池以及太阳能电池模块
KR20160064702A (ko) 태양 전지
US9780241B2 (en) Solar cell
WO2015189878A1 (ja) 太陽電池及びその製造方法
US20220140162A1 (en) Solar cell and method for manufacturing solar cell
US20230402553A1 (en) Solar cell and photovoltaic module
CN115552637A (zh) 太阳能电池以及太阳能电池制造方法
CN117133812A (zh) 一种背接触电池及其制造方法
KR101755624B1 (ko) 태양 전지의 제조 방법
CN115461877A (zh) 太阳能电池的制造方法以及太阳能电池
KR101708242B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조 방법
WO2023190303A1 (ja) 太陽電池及び太陽電池製造方法
CN111095573A (zh) 太阳能电池、太阳能电池的制造方法以及太阳能电池模块
CN112567535B (zh) 光电转换元件和光电转换元件的制造方法
US20240021742A1 (en) Solar cell and method for manufacturing solar cell
JP2023120673A (ja) 太陽電池及び太陽電池製造方法

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