JP2011228529A - 太陽電池セル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
上記高濃度ドーパント拡散層が、上記電極の形状に対応する細線状の形状を有し、この細線状高濃度ドーパント拡散層の長手方向に沿って幅方向片側又は両側に高濃度ドーパント拡散層が突出した突出部が複数個形成されてなることを特徴とする太陽電池セル。
【効果】本発明によれば、大量生産により少なからず発生してしまう、二段エミッタ層の高濃度ドーパント拡散層パターンと電極パターンの位置ずれに対し、光電変換効率の極端な低下を抑制し、結果として高効率な太陽電池セルを歩留り良く製造することができる。
【選択図】図3
Description
まず、チョクラルスキー(CZ)法で引き上げられた単結晶シリコンインゴットや、キャスト法により作製した多結晶シリコンインゴットをマルチワイヤー法でスライスすることにより得られたp型シリコン基板を用意する。次に、アルカリ溶液で表面のスライスダメージを取り除いた後、最大高さ10μm程度の微細凹凸(テクスチャ)を表面に形成し、基板表面に熱拡散法でn型の拡散層を形成する。更に、受光面にはTiO2又はSiNを、例えば、70nm程度の膜厚で堆積して反射防止膜を形成する。次に、スクリーン印刷法を用い、アルミニウムを主成分とする材料を受光面の裏面全面にわたり印刷、焼成することにより裏面電極を形成する。一方、受光面電極は、銀を主成分とする材料を、例えば幅100〜200μm程度の櫛歯状に印刷、焼成することにより形成する。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、電極形成時に高濃度拡散層と電極との間に位置ずれが生じて光電変換効率を低下させることがなく、或いは位置ずれが生じたとしても大幅に光電変換効率を低下させることがない、高効率な太陽電池セル及びその製造方法を提供することを目的とする。
請求項1:
半導体基板と、この基板の片面に形成されたこれとは異なる導電型の高濃度ドーパント拡散層及びこの高濃度ドーパント拡散層よりもドーパント濃度が低い低濃度ドーパント拡散層を含む二段エミッタ層と、この二段エミッタ層の高濃度ドーパント拡散層と電気的に接続する略平行な複数の細線状の電極とを具備する太陽電池セルであって、
上記高濃度ドーパント拡散層が、上記電極の形状に対応する細線状の形状を有し、この細線状高濃度ドーパント拡散層の長手方向に沿って幅方向片側又は両側に高濃度ドーパント拡散層が突出した突出部が複数個形成されてなることを特徴とする太陽電池セル。
請求項2:
高濃度ドーパント拡散層の突出部の形状が、櫛歯状、波型状、ノコギリ刃状又はドット状である請求項1記載の太陽電池セル。
請求項3:
高濃度ドーパント拡散層からなる細線の最大線幅部線幅が150〜750μm、最小線幅部線幅が0〜150μmであり、上記細線長手方向に沿って互いに隣り合う最大線幅部同士の間隔が100〜1000μm、最小線幅部同士の間隔が100〜1000μmである請求項1又は2記載の太陽電池セル。
請求項4:
前記電極がフィンガー電極である請求項1乃至3のいずれか1項記載の太陽電池セル。
請求項5:
半導体基板の片面全面にパッシベーション膜を形成する工程と、このパッシベーション膜を部分的に除去して所定形状のパターンを形成する工程と、このパッシベーション膜上からドーパントを拡散させて、パッシベーション膜除去部分の基板表面に高濃度ドーパント拡散層を形成すると共に、パッシベーション膜形成部分の基板表面に低濃度ドーパント拡散層を形成する工程とを有する太陽電池セルの製造方法であって、
上記高濃度ドーパント拡散層を、略平行な複数の細線状であり、この細線状高濃度ドーパント拡散層の長手方向に沿って幅方向片側又は両側に高濃度ドーパント拡散層が突出した突出部を複数個有する形状となるよう形成することを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
請求項6:
高濃度ドーパント拡散層の突出部の形状が、櫛歯状、波型状、ノコギリ刃状又はドット状である請求項5記載の太陽電池セルの製造方法。
請求項7:
高濃度ドーパント拡散層からなる細線の最大線幅部線幅が150〜750μm、最小線幅部線幅が0〜150μmであり、上記細線長手方向に沿って互いに隣り合う最大線幅部同士の間隔が100〜1000μm、最小線幅部同士の間隔が100〜1000μmである請求項5又は6記載の太陽電池セルの製造方法。
以下の条件を採用し、下記工程に従って太陽電池セルを製造した。
(1)結晶はCZ法で製造されたガリウムドープp型単結晶、アズスライス比抵抗1.5〜2.9Ω・cm、面方位(100)、厚さ200μm、156.5mm角のシリコン基板を用意し、40質量%水酸化ナトリウム水溶液に浸し、スライスによって生じたダメージ層をエッチングで取り除き、5質量%の水酸化ナトリウムにイソプロピルアルコールを加えた水溶液に浸漬して両面にランダムテクスチャを形成した。
(2)この基板を酸素雰囲気下で900℃、30分間ドライ酸化し、シリコン酸化膜を15nmの膜厚で形成した。
(3)得られた基板の受光面側にフォトレジストをスピン塗布し、100℃、20分間ベーキングを行い、図3に示すフィンガー部パターンに対応するガラスマスク(非図示)をそれぞれ用いて、レジスト膜を露光、現像した。
(4)次いで、5質量%のフッ化水素水溶液に浸漬し、現像によりフォトレジストを除去した部分のみシリコン酸化膜を除去し、更にアセトンディップ、硫酸ボイルによって残りのレジスト膜を完全に除去した。
(5)パターン形成されたシリコン酸化膜上に、リン酸を含む塗布剤をスピン塗布し、80℃、3分間ベーキングした。
(6)次に、900℃、40分間の拡散熱処理を行った。
以上の工程により、最終的に得られる二段エミッタの高濃度拡散層パターンが、下記の寸法となるように調整した(図5参照)。
フィンガー部高濃度拡散層パターン本数:78本
フィンガー部高濃度拡散層パターン長手方向長さ:155mm
フィンガー部高濃度拡散層パターン最大線幅W1:250μm
隣り合う最大線幅部同士の間隔w1:150μm
フィンガー部高濃度拡散層パターン最小線幅W2:100μm
隣り合う最小線幅部同士の間隔w2:150μm
バスバー部高濃度拡散層パターン本数:3本
バスバー部高濃度拡散層パターン長手方向長さ:154mm
バスバー部高濃度拡散層パターン線幅:1.2mm
フィンガー部高濃度拡散層パターン最大線幅W1(面内5点平均):255μm
隣り合う最大線幅部同士の間隔w1(面内5点平均):144μm
フィンガー部高濃度拡散層パターン最小線幅W2(面内5点平均):106μm
隣り合う最小線幅部同士の間隔w2(面内5点平均):145μm
(8)表面に形成されたリンガラスをフッ酸でエッチングした後、アンモニアと過酸化水素水の混合液で洗浄し、乾燥させた。
(9)次に、250kHzの周波数を持つダイレクトプラズマCVD装置を用い、450℃の雰囲気下において、シリコン窒化膜を100nmの膜厚で形成した。
(10)電極形成は、スクリーン印刷機を用い、まず非受光面側に銀を含む電極ペーストをバスバー部に塗布し、それ以外の部分全面にアルミニウムを含む電極ペーストを塗布し、次に受光面側に銀を含む電極ペーストを前記フィンガー部高濃度拡散層パターンと正確に重なるように、図1に示す電極パターンで、以下の本数と寸法となるよう塗布した後、780℃、10秒間のピーク部を持つ焼成プロファイルで焼成することで、表面及び裏面電極を形成した。
フィンガー部電極本数:78本
フィンガー部電極長手方向長さ:155mm
フィンガー部電極線幅:100μm
バスバー部電極本数:3本
バスバー部電極長手方向長さ:154mm
バスバー部電極線幅:1.2mm
実施例1の太陽電池セルの製造方法において、レジスト膜を露光、現像して部分的に除去する際、図2に示す従来パターンのガラスマスクを用意し、最終的に得られる二段エミッタの高濃度拡散層パターンが、下記の寸法となるように調整した以外は、実施例1と同様に行った。
フィンガー部高濃度拡散層パターン本数:78本
フィンガー部高濃度拡散層パターン長手方向長さ:155mm
フィンガー部高濃度拡散層パターン線幅:200μm
バスバー部高濃度拡散層パターン本数:3本
バスバー部高濃度拡散層パターン長手方向長さ:154mm
バスバー部高濃度拡散層パターン線幅:1.2mm
フィンガー部高濃度拡散層パターン線幅(面内5点平均):206μm
表1に実施例1及び比較例1により作製した太陽電池セル各2000枚の、諸特性平均値と標準偏差値を示す。
2 フィンガー電極
3 バスバー電極
4 従来パターンのフィンガー部高濃度拡散層
5 バスバー部高濃度拡散層
6,7,8,9,10,11 本発明のフィンガー部高濃度拡散層
W1 高濃度ドーパント拡散層の最大線幅部線幅
W2 高濃度ドーパント拡散層の最小線幅部線幅
w1 高濃度ドーパント拡散層の細線長手方向における最大線幅部同士の間隔
w2 高濃度ドーパント拡散層の細線長手方向における最小線幅部同士の間隔
Claims (7)
- 半導体基板と、この基板の片面に形成されたこれとは異なる導電型の高濃度ドーパント拡散層及びこの高濃度ドーパント拡散層よりもドーパント濃度が低い低濃度ドーパント拡散層を含む二段エミッタ層と、この二段エミッタ層の高濃度ドーパント拡散層と電気的に接続する略平行な複数の細線状の電極とを具備する太陽電池セルであって、
上記高濃度ドーパント拡散層が、上記電極の形状に対応する細線状の形状を有し、この細線状高濃度ドーパント拡散層の長手方向に沿って幅方向片側又は両側に高濃度ドーパント拡散層が突出した突出部が複数個形成されてなることを特徴とする太陽電池セル。 - 高濃度ドーパント拡散層の突出部の形状が、櫛歯状、波型状、ノコギリ刃状又はドット状である請求項1記載の太陽電池セル。
- 高濃度ドーパント拡散層からなる細線の最大線幅部線幅が150〜750μm、最小線幅部線幅が0〜150μmであり、上記細線長手方向に沿って互いに隣り合う最大線幅部同士の間隔が100〜1000μm、最小線幅部同士の間隔が100〜1000μmである請求項1又は2記載の太陽電池セル。
- 前記電極がフィンガー電極である請求項1乃至3のいずれか1項記載の太陽電池セル。
- 半導体基板の片面全面に保護膜を形成する工程と、この保護膜を部分的に除去して所定形状のパターンを形成する工程と、この保護膜上からドーパントを拡散させて、保護膜除去部分の基板表面に高濃度ドーパント拡散層を形成すると共に、保護膜形成部分の基板表面に低濃度ドーパント拡散層を形成する工程とを有する太陽電池セルの製造方法であって、
上記高濃度ドーパント拡散層を、略平行な複数の細線状であり、この細線状高濃度ドーパント拡散層の長手方向に沿って幅方向片側又は両側に高濃度ドーパント拡散層が突出した突出部を複数個有する形状となるよう形成することを特徴とする太陽電池セルの製造方法。 - 高濃度ドーパント拡散層の突出部の形状が、櫛歯状、波型状、ノコギリ刃状又はドット状である請求項5記載の太陽電池セルの製造方法。
- 高濃度ドーパント拡散層からなる細線の最大線幅部線幅が150〜750μm、最小線幅部線幅が0〜150μmであり、上記細線長手方向に沿って互いに隣り合う最大線幅部同士の間隔が100〜1000μm、最小線幅部同士の間隔が100〜1000μmである請求項5又は6記載の太陽電池セルの製造方法。
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