JP2012038915A - Solar battery and method of manufacturing the same - Google Patents
Solar battery and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012038915A JP2012038915A JP2010177633A JP2010177633A JP2012038915A JP 2012038915 A JP2012038915 A JP 2012038915A JP 2010177633 A JP2010177633 A JP 2010177633A JP 2010177633 A JP2010177633 A JP 2010177633A JP 2012038915 A JP2012038915 A JP 2012038915A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystalline silicon
- silicon substrate
- electrode
- diffusion layer
- 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
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 73
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 7
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 5
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 claims description 3
- 239000012463 white pigment Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N isopropyl alcohol Natural products CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
-
- 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
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
【課題】裏面側に部分コンタクト構造をもつ高効率の結晶シリコン太陽電池をより簡易な作製工程で、かつ、より低コストで実現する技術を提供する。
【解決手段】本発明の太陽電池は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる第一導電型の結晶シリコン基板と、該結晶シリコン基板の受光面側に形成された第二導電型の不純物拡散層と、該結晶シリコン基板の受光面側の不純物拡散層表面に形成された第一電極と、該結晶シリコン基板の裏面側に形成された第二電極と、該結晶シリコン基板の裏面側表面に形成された、複数の開口部を有するポリイミドまたはポリアミドイミドの裏面反射層と、を備える。そして、該第二電極は、該結晶シリコン基板の裏面側表面と該複数の開口部を通してコンタクトを形成する。
【選択図】図２The present invention provides a technique for realizing a highly efficient crystalline silicon solar cell having a partial contact structure on the back surface side with a simpler manufacturing process and at a lower cost.
A solar cell of the present invention includes a first conductivity type crystalline silicon substrate made of single crystal silicon or polycrystalline silicon, and a second conductivity type impurity diffusion layer formed on the light receiving surface side of the crystal silicon substrate. A first electrode formed on the surface of the impurity diffusion layer on the light receiving surface side of the crystalline silicon substrate, a second electrode formed on the back surface side of the crystalline silicon substrate, and a back surface surface of the crystalline silicon substrate. And a back reflective layer of polyimide or polyamideimide having a plurality of openings. The second electrode forms a contact with the back surface of the crystalline silicon substrate and the plurality of openings.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、太陽電池の構造およびその製造方法に関し、特に単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる結晶シリコン基板を用いた太陽電池の構造およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a structure of a solar cell and a manufacturing method thereof, and more particularly to a structure of a solar cell using a crystalline silicon substrate made of single crystal silicon or polycrystalline silicon and a manufacturing method thereof.
単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン太陽電池において、その高効率化および低価格化は重要な課題となっている。 In a crystalline silicon solar cell using a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate, high efficiency and low cost are important issues.
図１は、現在主に用いられている結晶シリコン太陽電池の構造を示す図面である。現在主に用いられている結晶シリコン太陽電池は、結晶シリコン基板１、拡散層２、表面反射防止膜３、BSF（back surface field）層４、第一電極５（受光面側の電極）、第二電極
６（裏面側の電極）を備える。
FIG. 1 is a view showing the structure of a crystalline silicon solar cell mainly used at present. The crystalline silicon solar cell mainly used at present is composed of a
各電極の形成について、受光面側の電極（図１の第一電極５）は銀（Ag）ペーストを、裏面側の電極（図１の第二電極６）はアルミニウム（Al）ペーストを塗布し、焼成することにより形成される。
Regarding the formation of each electrode, the electrode on the light receiving surface side (
しかしながら、現在主に用いられている結晶シリコン太陽電池は、特に裏面側において、シリコンとアルミニウムとの熱膨張係数の違いから、焼成後に基板が反ってしまうこと、キャリアの再結合が大きいこと、反射率が小さいことといった問題点を抱えている。これらの問題点は太陽電池の高効率化の障害となる。また、太陽電池の厚さを薄くしようとする場合、これらの問題点は太陽電池の高効率化のより顕著な障害となる。 However, the crystalline silicon solar cells mainly used at present are warped after firing due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon and aluminum, especially on the back side, the recombination of carriers is large, the reflection There is a problem that the rate is small. These problems are obstacles to improving the efficiency of solar cells. Further, when trying to reduce the thickness of the solar cell, these problems become more significant obstacles to the increase in efficiency of the solar cell.
これらの問題点を解決する手法として、結晶シリコン太陽電池の裏面側の構造をAlペーストによる全面電極ではなく、裏面の一部分に電極を形成し、そのほかの部分をシリコン酸化膜やシリコン窒化膜（SiN膜）といった表面パッシベーション膜で裏面を覆うように
した構造の裏面ポイントコンタクトセルが提案されている（非特許文献１, 2）。しかし
ながら、非特許文献１および2において提案されている手法では、裏面にシリコン酸化膜
やSiN膜を形成した後、フォトリソグラフィとエッチングとを用いて膜に孔をあけること
で、コンタクトが形成されているため、コストの観点からは望ましくない。また、コンタクトを形成する方法に関して、特許文献１では、ダイシングソーを用いる方法や、レーザを用いる方法が提示されている。しかしながら、膜を全面に堆積してから、コンタクトの孔をあける方法では、作製行程が複雑となる問題があった。
As a technique to solve these problems, the structure on the back side of the crystalline silicon solar cell is formed not on the entire surface electrode with Al paste but on the back surface, and the other part is formed with a silicon oxide film or silicon nitride film (SiN). A back surface point contact cell having a structure in which the back surface is covered with a front surface passivation film (
また、裏面側の反射率の向上は、表面パッシベーション膜とアルミニウムや銀で形成された電極からの反射を増加させることにより行われている。例えば、特許文献１では、裏面側に形成したSiN膜（特許文献１における「窒化シリコン膜」）の膜厚を限定すること
で裏面での反射を増加させている。しかしながら、裏面側に用いるSiN膜は、主に化学気
相堆積法（CVD法）で作製されるため、作製コストが高いという問題があった。
Further, the reflectance on the back surface side is improved by increasing the reflection from the surface passivation film and the electrode formed of aluminum or silver. For example, in
以上の問題点を鑑み、本発明が解決しようとする課題は、裏面側に部分コンタクト構造をもつ高効率の結晶シリコン太陽電池をより簡易な作製工程で、かつ、より低コストで実現することにある。 In view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is to realize a highly efficient crystalline silicon solar cell having a partial contact structure on the back side in a simpler manufacturing process and at a lower cost. is there.
本発明の太陽電池は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用する。 The solar cell of the present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
すなわち、本発明の太陽電池は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる第一導電型の結晶シリコン基板と、該結晶シリコン基板の受光面側に形成された第二導電型の不純物拡散層と、該結晶シリコン基板の受光面側の不純物拡散層の表面に形成された第一電極と、該結晶シリコン基板の裏面側に形成された第二電極と、該結晶シリコン基板の裏面側表面に形成された、複数の開口部を有するポリイミドまたはポリアミドイミドの裏面反射層と、を備える。そして、該第二電極は、該結晶シリコン基板の裏面側表面と該複数の開口部を通してコンタクトを形成する。 That is, the solar cell of the present invention includes a first conductive type crystalline silicon substrate made of single crystal silicon or polycrystalline silicon, a second conductive type impurity diffusion layer formed on the light receiving surface side of the crystalline silicon substrate, A first electrode formed on the surface of the impurity diffusion layer on the light receiving surface side of the crystalline silicon substrate; a second electrode formed on the back surface side of the crystalline silicon substrate; and formed on the back surface side of the crystalline silicon substrate. And a back reflecting layer of polyimide or polyamideimide having a plurality of openings. The second electrode forms a contact with the back surface of the crystalline silicon substrate and the plurality of openings.
または、本発明の太陽電池は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる第一導電型の結晶シリコン基板と、該結晶シリコン基板の受光面側に形成された第二導電型の不純物拡散層と、該結晶シリコン基板の受光面側の不純物拡散層の表面に形成された第一電極と、該結晶シリコン基板の裏面側に形成された第二電極と、該結晶シリコン基板の裏面側の一部または全部に該結晶シリコン基板より高濃度に不純物が添加された第一導電型の不純物拡散層と、該第一導電型の不純物拡散層を含む該結晶シリコン基板の裏面側表面に形成された、複数の開口部を有するポリイミドまたはポリアミドイミドの裏面反射層と、を備える。そして、該第二電極は、該結晶シリコン基板の裏面側の不純物拡散層表面と該複数の開口部を通してコンタクトを形成する。 Alternatively, the solar cell of the present invention includes a first conductive type crystalline silicon substrate made of single crystal silicon or polycrystalline silicon, and a second conductive type impurity diffusion layer formed on the light receiving surface side of the crystalline silicon substrate, A first electrode formed on the surface of the impurity diffusion layer on the light-receiving surface side of the crystalline silicon substrate; a second electrode formed on the back side of the crystalline silicon substrate; A plurality of first-conductivity-type impurity diffusion layers doped with impurities at a higher concentration than the crystalline-silicon substrate, and a plurality of the first-conductivity-type impurity diffusion layers formed on the back-side surface of the crystalline-silicon substrate. And a back-surface reflective layer of polyimide or polyamide-imide having the openings. The second electrode forms a contact with the surface of the impurity diffusion layer on the back side of the crystalline silicon substrate and the plurality of openings.
上記構成によれば、裏面反射層がポリイミドまたはポリアミドイミドを用いた作製コストの低い方法で作製されるため、裏面側に部分コンタクト構造をもつ高効率の結晶シリコン太陽電池を従来よりも低コストで実現することができる。 According to the above configuration, since the back surface reflection layer is manufactured by a method with low manufacturing cost using polyimide or polyamideimide, a highly efficient crystalline silicon solar cell having a partial contact structure on the back surface side can be manufactured at a lower cost than before. Can be realized.
また、上記構成によれば、裏面側表面全面に第二電極を形成していないため、つまり、裏面側表面（または不純物拡散層表面）の一部と第二電極とがコンタクトしているため、第二電極をAlペーストにより形成し、基板を薄型化しても、電極焼成時の基板の反りを低減することができ、基板の割れを少なくすることができる。 Further, according to the above configuration, the second electrode is not formed on the entire back surface, that is, a part of the back surface (or impurity diffusion layer surface) and the second electrode are in contact with each other. Even if the second electrode is formed of an Al paste and the substrate is thinned, warpage of the substrate during electrode firing can be reduced and cracking of the substrate can be reduced.
なお、上記裏面反射層のポリイミドまたはポリアミドイミドは、光を反射させる効果を持つ白色顔料を含むポリイミドまたはポリアミドイミドであることが望ましい。 The polyimide or polyamideimide of the back reflective layer is preferably a polyimide or polyamideimide containing a white pigment having an effect of reflecting light.
上記構成によれば、裏面反射層のポリイミドまたはポリアミドイミドの反射率を高めることができるため、裏面反射率が向上した高効率の太陽電池を実現することができる。 According to the said structure, since the reflectance of the polyimide or polyamideimide of a back surface reflection layer can be raised, the highly efficient solar cell which the back surface reflectance improved can be implement | achieved.
また、これらの太陽電池の製造方法において、ポリイミドまたはポリアミドイミドの裏面反射層がスクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、あるいは、ディスペ
ンサーによる塗布によって任意のパターンに形成される工程が含まれることが望ましい。
In addition, these solar cell manufacturing methods preferably include a step in which a back surface reflection layer of polyimide or polyamideimide is formed into an arbitrary pattern by screen printing, offset printing, ink jet printing, or application by a dispenser.
上記工程によれば、印刷法により、裏面反射層の形成とコンタクト用のパターンの形成が同時に行われるため、太陽電池の作製工程を簡略化することができる。 According to the above process, since the back surface reflection layer and the contact pattern are simultaneously formed by the printing method, the manufacturing process of the solar cell can be simplified.
本発明によれば、裏面側に部分コンタクト構造をもつ高効率の結晶シリコン太陽電池をより簡易な作製工程で、かつ、より低コストで実現することができる。 According to the present invention, a highly efficient crystalline silicon solar cell having a partial contact structure on the back surface side can be realized with a simpler manufacturing process and at a lower cost.
以下に、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」と表記する。）を詳細に説明する。まず、本発明による太陽電池の構造について図２、３を元に説明する。図２は、本実施形態における太陽電池の断面構造の一例を示す図面である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. First, the structure of the solar cell according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a drawing showing an example of a cross-sectional structure of the solar cell in the present embodiment.
本発明で用いる結晶シリコン基板１は、単結晶シリコン、多結晶シリコンのどちらを用いてもよい。また、本発明で用いる結晶シリコン基板１は、導電型がp型の結晶シリコン
、または、導電型がn型の結晶シリコンのどちらを用いてもよい。以下、本実施形態にお
ける結晶シリコン基板１は、p型単結晶シリコンを用いた例について説明する。なお、当
該結晶シリコン基板１に用いる単結晶シリコンまたは多結晶シリコンは、任意のものでよいが、抵抗率が0.5-10Ω・cmである単結晶シリコンまたは多結晶シリコンが望ましい。
The
ｐ型の結晶シリコン基板1の受光面側に、リンなどのV族の元素をドーピングしたｎ型の拡散層２が形成される。そして、結晶シリコン基板１と拡散層２との間でpn接合が形成される。拡散層２の表面には、SiN膜などの表面反射防止膜３（表面パッシベーション膜の
効果を兼ねてもよい。SiN膜は、表面反射防止膜と表面パッシベーション膜の効果を両方
兼ね備えることができる。）および、Agなどを用いた第一電極５（受光面側の電極）が形成される。
On the light-receiving surface side of the p-type
なお、本発明は、表面反射防止膜３の有無にかかわらず適用することが可能である。また、太陽電池の受光面は、表面での反射率を低減するため、凹凸構造（テクスチャー構造）が形成されることが望ましいが、本発明は、テクスチャー構造の有無にかかわらず適用することが可能である。
The present invention can be applied regardless of the presence or absence of the
一方、結晶シリコン基板１の裏面側には、アルミニウムやボロンなどのIII族の元素を
ドーピングした層であるBSF層４が形成される。ただし、本発明は、BSF層４の有無にかかわらず適用することができる。
On the other hand, a
この結晶シリコン基板１の裏面側には、BSF層４（BSF層が無い場合は結晶シリコン基板１の裏面側表面）とコンタクトをとるために、アルミニウムなどからなる第二電極６（裏面側の電極）が形成されている。
In order to make contact with the BSF layer 4 (the back side surface of the
さらに本実施形態では、BSF層４（BSF層が無い場合は結晶シリコン基板１の裏面側表面）と第二電極6とのコンタクト領域をのぞいた部分に、ポリイミドまたはポリアミドイミ
ドの裏面反射層７が形成されている。受光面側から入射した光は、この裏面反射層７で反射されるため、図１のセルに比べ、より多くの少数キャリアを基板内に閉じ込めることが
できる。このため、短絡電流が増加し、効率が向上することが期待される。
Further, in the present embodiment, a back
また、本発明の図2に示す太陽電池構造の別形態として、図３に示すようにBSF層４が第二電極６とのコンタクト領域を含む裏面側の一部のみに形成され、裏面全面に形成がなされていない太陽電池においても同様の効果が得られる。図３に示される太陽電池は、BSF
層４、つまり、アルミニウムやボロンなどのIII族の元素をドーピングすることで結晶シ
リコン基板１よりも不純物が高ドーピングされた領域が少ないため、図２に示される太陽電池より高い効率を得ることが可能である。
Further, as another form of the solar cell structure shown in FIG. 2 of the present invention, as shown in FIG. 3, the
By doping the
さらに、図２、３では、裏面電極６は、コンタクト領域と裏面反射層７上の全面に形成されているが、コンタクト領域のみあるいは、コンタクト領域とポリイミド層上の一部のみに裏面電極６が形成されている太陽電池構造であっても同様の効果を得ることができる。
2 and 3, the
次に、上記構成をもつ本発明の太陽電池について、その作製方法の一例について述べる。ただし、本発明は、以下に述べる方法で作製した太陽電池に限るものではない。 Next, an example of a manufacturing method of the solar cell of the present invention having the above configuration will be described. However, the present invention is not limited to the solar cell manufactured by the method described below.
まず、結晶シリコン基板１（以下、「基板１」とも表記する。）の表面にテクスチャー構造を形成する。テクスチャー構造の形成は、基板１の両面に形成しても、片面（受光面側）のみに形成してもかまわない。テクスチャー構造を形成するため、まず、基板１を、加熱した水酸化カリウムあるいは、水酸化ナトリウム溶液に浸して、基板１のダメージ層を除去する。その後、水酸化カリウム/イソプロピルアルコールを主成分とする溶液に浸
すことで、基板１の両面または片面（受光面側）にテクスチャー構造を形成する。なお、上述したとおり、本発明は、当該テクスチャー構造の有無にかかわらず適用が可能であるため、本工程は省略してもよい。
First, a texture structure is formed on the surface of a crystalline silicon substrate 1 (hereinafter also referred to as “
続いて、上記の基板１を塩酸・フッ酸などの溶液で洗浄後、結晶シリコン基板１にPOCl3などの熱拡散により、リン拡散層（n+層）（拡散層２）を形成する。リン拡散層は、リ
ンを含んだ溶液を塗布し、熱処理をすることによっても形成できる。周知の方法で任意にこのリン拡散層を形成してよいが、リン拡散層の深さを0.2-0.5μmの範囲に、シート抵抗を40-100Ω/□（ohm/square）の範囲に形成することが望ましい。
Subsequently, after the
なお、上述した、基板１の両面又は片面（受光面側）にテクスチャー構造を形成しない場合、本実施形態の太陽電池の作製は、当該基板１を、加熱した水酸化カリウムあるいは、水酸化ナトリウム溶液に浸して、基板１のダメージ層を除去した後、当該リン拡散層（n+層）（拡散層２）を形成することから開始する。
In addition, when the texture structure is not formed on both surfaces or one surface (light-receiving surface side) of the
その後、拡散層２の上に、表面反射防止膜３である窒化シリコン膜を形成する。周知の方法で任意に表面反射防止膜３を形成してよいが、厚さを60-100nmの範囲に、屈折率を1.9-2.2の範囲に形成することが望ましい。表面反射防止膜３は、窒化シリコン膜に限らず
、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタンなどが用いられる。窒化シリコン膜は、プラズマCVD、熱CVDなどの方法で作製できるが、350-500℃の温度範囲で形成できるプラ
ズマCVDで作製することが望ましい。なお、上述したとおり、本発明は、表面反射防止膜
３の有無にかかわらず適用が可能であるため、本工程は省略してもよい。
Thereafter, a silicon nitride film which is the
その後、基板１の裏面側にアルミニウムを主成分とするペーストなどの溶液を塗布し、熱処理を行うことで、裏面側のBSF層４を形成する。塗布には、スクリーン印刷、インク
ジェット、ディスペンス、スピンコートなどの方法を用いることができる。熱処理後、裏面に形成されたアルミニウム層を塩酸等によって除去することでBSF層４が形成される。
周知の方法で任意に当該BSF層４を形成してよいが、望ましくは、濃度の範囲が1018-1022
cm-3であるアルミニウムを用い、ドット状またはライン状にBSF層４を形成することが望
ましい。なお、上述したとおり、本発明は、BSF層４の有無にかかわらず適用することが
できるため、本工程は省略してもよい。
Thereafter, a
The
It is desirable to form the
次に、受光面側の電極である第一電極５を形成する。第一電極５は、表面反射防止膜３上に銀を主成分とするペーストをスクリーン印刷により形成し、熱処理（ファイアースルー）を行うことで形成される。当該第一電極５の形状は、任意の形状でよく、例えば、フィンガー電極とバスバー電極とからなる周知の形状でよい。なお、BSF層４と第一電極５
の作製における熱処理を同時に行ってもよい。この場合、当該熱処理の後に、裏面に形成されたアルミニウム層を塩酸等によって除去する。
Next, the
You may perform the heat processing in preparation of this simultaneously. In this case, after the heat treatment, the aluminum layer formed on the back surface is removed with hydrochloric acid or the like.
その後、裏面反射層７を形成する。裏面反射層７は、例えば、裏面に形成された酸化膜をフッ酸で除去後、ポリイミドあるいはポリアミドイミドをスクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェットによる印刷、あるいは、ディスペンサーによる印刷などの印刷法により、コンタクト用の孔を含んだ所定のパターンに塗布することによって形成される。なお、ポリイミドあるいはポリアミドイミドを塗布後、100−400℃の範囲でアニールし、溶媒を蒸発させることが望ましい。また、ポリイミドあるいはポリアミドイミドは、任意のポリイミドまたはポリアミドイミドでよいが、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ケイ素、硫酸バリウムなどの光を反射させる効果を持つ白色顔料を含むポリイミドまたはポリアミドイミドであることが望ましい。更に、コンタクト用の孔は、BSF層４上に、ドット状またはライン状に形成することが望ま
しい。
Then, the back
最後に、裏面側の電極である第二電極６を形成する。第二電極６は、アルミニウム、銀などをスクリーン印刷、ディスペンス、蒸着することによって形成できるが、100−500℃の低温で焼成できるアルミニウムあるいは、銀を主成分としたペーストを用いることが望ましい。また、第二電極６の形状は、BSF層４の形状と同じであるか、裏面全面、櫛型状
、格子状であることが望ましい。
Finally, the
なお、上記説明では、結晶シリコン基板１にp型結晶シリコンを用いた構造例及び作製
例を示したが、結晶シリコン基板１にはn型結晶シリコン基板も用いることができる。こ
の場合は、拡散層２は、ボロンなどのIII族の元素をドーピングした層で形成され、BSF層４は、リンなどのV属をドーピングした層で形成される。
In the above description, a structural example and a manufacturing example in which p-type crystalline silicon is used for the
また、上記説明では、結晶シリコン基板１に単結晶シリコンを用いた構造例及び作製例を示したが、結晶シリコン基板１には多結晶シリコンを用いることができる。この場合には、テクスチャー構造の形成にフッ酸と硝酸とを主成分とする液を用いて、ダメージ層の除去とテクスチャー構造の形成とを同時に行ってもよい。また、フッ酸と硝酸とを主成分とする液でテクスチャー構造を形成せず、ダメージ層の除去のみを行ってもよい。その他の工程における変更点は特にない。
In the above description, a structural example and a manufacturing example in which single crystal silicon is used for the
ボロンをドーパンとした多結晶シリコン基板（結晶シリコン基板１）を用いて、図２の構造の多結晶シリコン太陽電池を作製した。基板表面をテクスチャー処理した後、POCl3
を用いたリン拡散層（拡散層２）を形成した。次に、反射防止膜（表面反射防止膜３）として、プラズマCVDで作製したSiN膜を形成した。AgペーストによるパターンをSiN膜上に
、アルミニウムペーストによるパターンを裏面側にスクリーン印刷し、焼成を行い、受光面側の電極（第一電極５）を形成した。そして、裏面側の金属層を塩酸により除去し、裏面BSF層（BSF層４）のみを残した。その後、ポリイミドをスクリーン印刷により所定のパターンに塗布し、裏面反射層（裏面反射層７、表面パッシベーション膜の効果も兼ねる。
ポリイミドやポリアミドイミドにより作製された裏面反射層は、表面パッシベーション膜の効果を兼ね備えることができる。）を形成した。裏面側の電極（第二電極６）は、アルミニウムを蒸着することで形成した。
A polycrystalline silicon solar cell having the structure shown in FIG. 2 was fabricated using a polycrystalline silicon substrate (crystalline silicon substrate 1) containing boron as a dopant. After texturing the substrate surface, POCl 3
A phosphorus diffusion layer (diffusion layer 2) using was formed. Next, a SiN film produced by plasma CVD was formed as an antireflection film (surface antireflection film 3). A pattern made of Ag paste was screen-printed on the SiN film, and a pattern made of aluminum paste was screen printed on the back side and baked to form an electrode (first electrode 5) on the light receiving surface side. Then, the metal layer on the back side was removed with hydrochloric acid, leaving only the back BSF layer (BSF layer 4). Thereafter, polyimide is applied in a predetermined pattern by screen printing, which also serves as an effect of the back surface reflection layer (the back
A back surface reflection layer made of polyimide or polyamideimide can have the effect of a surface passivation film. ) Was formed. The back side electrode (second electrode 6) was formed by evaporating aluminum.
比較のために、上記作製工程のうち、ポリイミドの印刷を行わず、裏面BSF層上にアル
ミニウムを全面に蒸着したサンプルを作製した。結果を表１に示す。
For comparison, a sample was prepared in which aluminum was vapor-deposited on the back BSF layer without performing polyimide printing in the above production steps. The results are shown in Table 1.
１．結晶シリコン基板
２．拡散層
３．表面反射防止膜
４．BSF層
５．第一電極
６．第二電極
７．裏面反射層
1. 1.
Claims (4)
該結晶シリコン基板の受光面側に形成された第二導電型の不純物拡散層と、
該結晶シリコン基板の受光面側の不純物拡散層表面に形成された第一電極と、
該結晶シリコン基板の裏面側に形成された第二電極と、
該結晶シリコン基板の裏面側表面に形成された、複数の開口部を有するポリイミドまたはポリアミドイミドの裏面反射層と、を備え、
該第二電極が該結晶シリコン基板の裏面側表面と該複数の開口部を通してコンタクトを形成していることを特徴とする太陽電池。 A crystalline silicon substrate of the first conductivity type made of single crystal silicon or polycrystalline silicon;
An impurity diffusion layer of a second conductivity type formed on the light-receiving surface side of the crystalline silicon substrate;
A first electrode formed on the surface of the impurity diffusion layer on the light-receiving surface side of the crystalline silicon substrate;
A second electrode formed on the back side of the crystalline silicon substrate;
A backside reflective layer of polyimide or polyamideimide having a plurality of openings formed on the backside surface of the crystalline silicon substrate,
The solar cell, wherein the second electrode forms a contact with the back surface of the crystalline silicon substrate through the plurality of openings.
該結晶シリコン基板の受光面側に形成された第二導電型の不純物拡散層と、
該結晶シリコン基板の受光面側の不純物拡散層の表面に形成された第一電極と、
該結晶シリコン基板の裏面側に形成された第二電極と、
該結晶シリコン基板の裏面側の一部または全部に該結晶シリコン基板より高濃度に不純物が添加された第一導電型の不純物拡散層と、
該第一導電型の不純物拡散層を含む該結晶シリコン基板の裏面側表面に形成された、複数の開口部を有するポリイミドまたはポリアミドイミドの裏面反射層と、を備え、
該第二電極が該結晶シリコン基板の裏面側の不純物拡散層表面と該複数の開口部を通してコンタクトを形成していることを特徴とする太陽電池。 A crystalline silicon substrate of the first conductivity type made of single crystal silicon or polycrystalline silicon;
An impurity diffusion layer of a second conductivity type formed on the light-receiving surface side of the crystalline silicon substrate;
A first electrode formed on the surface of the impurity diffusion layer on the light-receiving surface side of the crystalline silicon substrate;
A second electrode formed on the back side of the crystalline silicon substrate;
An impurity diffusion layer of a first conductivity type in which an impurity is added to a part or all of the back side of the crystalline silicon substrate at a higher concentration than the crystalline silicon substrate;
A backside reflective layer of polyimide or polyamideimide having a plurality of openings formed on the backside surface of the crystalline silicon substrate including the impurity diffusion layer of the first conductivity type,
The solar cell, wherein the second electrode forms a contact with the surface of the impurity diffusion layer on the back side of the crystalline silicon substrate through the plurality of openings.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010177633A JP2012038915A (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Solar battery and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010177633A JP2012038915A (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Solar battery and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012038915A true JP2012038915A (en) | 2012-02-23 |
Family
ID=45850588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010177633A Pending JP2012038915A (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Solar battery and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012038915A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014017366A (en) * | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Sharp Corp | Thin film compound solar battery cell and manufacturing method of the same |
| JP2014072222A (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-21 | Pi R & D Co Ltd | Solar cell and method of manufacturing the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06310740A (en) * | 1993-04-21 | 1994-11-04 | Sharp Corp | Solar cell and manufacturing method thereof |
| JP2000124485A (en) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Sharp Corp | Photoelectric conversion device and its manufacture |
| JP2008168439A (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Toyobo Co Ltd | White polyimide-metal laminate and its manufacturing method |
| JP2008169237A (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Toyobo Co Ltd | White polyimide film |
-
2010
- 2010-08-06 JP JP2010177633A patent/JP2012038915A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06310740A (en) * | 1993-04-21 | 1994-11-04 | Sharp Corp | Solar cell and manufacturing method thereof |
| JP2000124485A (en) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Sharp Corp | Photoelectric conversion device and its manufacture |
| JP2008168439A (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Toyobo Co Ltd | White polyimide-metal laminate and its manufacturing method |
| JP2008169237A (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Toyobo Co Ltd | White polyimide film |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014017366A (en) * | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Sharp Corp | Thin film compound solar battery cell and manufacturing method of the same |
| JP2014072222A (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-21 | Pi R & D Co Ltd | Solar cell and method of manufacturing the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Metz et al. | Industrial high performance crystalline silicon solar cells and modules based on rear surface passivation technology | |
| JP5440433B2 (en) | Solar cell manufacturing method and film forming apparatus | |
| WO2015043028A1 (en) | Local aluminum back surface field solar battery with two light-pervious surfaces, and preparation method therefor | |
| WO2006117980A1 (en) | Solar cell manufacturing method, solar cell, and semiconductor device manufacturing method | |
| WO2010064303A1 (en) | Method for manufacturing solar battery cell | |
| CN103858239A (en) | All-black-contact solar cell and fabrication method | |
| US20100319768A1 (en) | Thin-film solar cell and process for its manufacture | |
| WO2017020690A1 (en) | Back-contact solar cell based on p-type silicon substrate | |
| CN112820793A (en) | Solar cell and preparation method thereof | |
| Yadav et al. | c-Si solar cells formed from spin-on phosphoric acid and boric acid | |
| JP2008034543A (en) | Photoelectric conversion element, and manufacturing method thereof | |
| JP5826380B2 (en) | SOLAR CELL, SOLAR CELL MANUFACTURING METHOD, SOLAR CELL MODULE | |
| JP2012004568A (en) | Forming method of electrode and manufacturing method of solar cell using the same | |
| KR101849400B1 (en) | Method for manufacturing solar cell element and solar cell element | |
| CN111524982A (en) | Solar cell | |
| KR101165915B1 (en) | Method for fabricating solar cell | |
| CN103618025A (en) | Crystalline silicon back junction solar cell preparation method | |
| WO2014092649A1 (en) | A method of manufacturing a photovoltaic cell | |
| TWM517422U (en) | Heterojunction solar cell with local passivation | |
| CN110265512A (en) | A kind of doping method of rear surface of solar cell local doping | |
| JP7486654B1 (en) | Solar Cell | |
| JP5375414B2 (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
| JP2012038915A (en) | Solar battery and method of manufacturing the same | |
| CN111403551A (en) | Preparation method of high-efficiency monocrystalline silicon PERC solar cell | |
| JP5645734B2 (en) | Solar cell element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130711 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130710 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140131 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140603 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140819 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150414 |