JP2013048306A - Crystal solar battery cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、結晶太陽電池セルに関する。 The present invention relates to a crystalline solar battery cell.
近年、特に地球環境の保護の観点から、太陽光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池セルは次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池セルの種類には、化合物半導体を用いたものや有機材料を用いたものなどの様々なものがあるが、現在、シリコン結晶を用いた結晶太陽電池セルが主流となっている。 In recent years, in particular, from the viewpoint of protecting the global environment, solar cells that convert solar energy into electrical energy have been rapidly expected as next-generation energy sources. There are various types of solar cells, such as those using compound semiconductors and those using organic materials, but at present, crystalline solar cells using silicon crystals are the mainstream.
現在、最も多く製造および販売されている結晶太陽電池セルは、太陽光が入射する側の面(受光面)にn電極が形成されており、受光面と反対側の面(裏面)にp電極が形成された構成の両面電極型太陽電池セルである。また、結晶太陽電池セルの受光面には電極を形成せず結晶太陽電池セルの裏面のみにn電極およびp電極を形成した裏面電極型太陽電池セルの開発も進められている。 Currently, the most manufactured and sold crystalline solar cells have an n-electrode formed on the surface on which sunlight is incident (light-receiving surface) and a p-electrode on the surface opposite to the light-receiving surface (back surface). This is a double-sided electrode type solar cell having a configuration in which is formed. Further, development of a back electrode type solar cell in which an electrode is not formed on the light receiving surface of the crystal solar cell and an n electrode and a p electrode are formed only on the back surface of the crystal solar cell is underway.
たとえば特許文献1には、p型シリコンウエハの表面上にn型層が形成され、p型シリコンウエハの裏面には誘電体層およびバリア層がこの順に形成され、誘電体層およびバリア層に設けられた開口を通して裏面のBSF層と電気的に接続する裏面コンタクトが形成された両面電極型太陽電池セルが記載されている。 For example, in Patent Document 1, an n-type layer is formed on the surface of a p-type silicon wafer, and a dielectric layer and a barrier layer are formed in this order on the back surface of the p-type silicon wafer, and provided on the dielectric layer and the barrier layer. There is described a double-sided electrode type solar cell in which a back contact that is electrically connected to a BSF layer on the back is formed through the formed opening.
ここで、特許文献1に記載の両面電極型太陽電池セルは、以下のようにして製造される。まず、p型シリコンウエハの表面上にn型層を形成する。次に、p型シリコンウエハに誘電体層およびバリア層を形成する。次に、バリア層の表面上にエッチングペーストを塗布して加熱することによって、誘電体層およびバリア層に開口部を形成する。 Here, the double-sided electrode type solar cell described in Patent Document 1 is manufactured as follows. First, an n-type layer is formed on the surface of a p-type silicon wafer. Next, a dielectric layer and a barrier layer are formed on the p-type silicon wafer. Next, an etching paste is applied on the surface of the barrier layer and heated to form openings in the dielectric layer and the barrier layer.
その後、p型シリコンウエハの裏面の誘電体層およびバリア層の開口部にアルミニウムペーストを塗布して焼成する。これにより、特許文献1に記載の両面電極型太陽電池セルが製造される。 Thereafter, an aluminum paste is applied to the openings of the dielectric layer and the barrier layer on the back surface of the p-type silicon wafer and baked. Thereby, the double-sided electrode type solar cell described in Patent Document 1 is manufactured.
また、たとえば特許文献2には、n型シリコン基板の裏面にn+型不純物層領域とp+型不純物層領域とが形成され、n+型不純物層領域上にはn型用電極が形成され、p+型不純物層領域上にはp型用電極が形成された裏面電極型太陽電池セルが記載されている。 For example, in Patent Document 2, an n + -type impurity layer region and a p + -type impurity layer region are formed on the back surface of an n-type silicon substrate, and an n-type electrode is formed on the n + -type impurity layer region. , A back electrode type solar cell having a p-type electrode formed on the p + -type impurity layer region is described.
ここで、特許文献2に記載の裏面電極型太陽電池セルは、以下のようにして製造される。まず、n型シリコン基板の裏面にn+型不純物層領域とp+型不純物層領域とを形成した後に、n型シリコン基板の裏面全面にパッシベーション膜を形成する。次に、パッシベーション膜の表面の一部にエッチングペーストを塗布し、エッチングペーストを加熱することによってパッシベーション膜を除去する。これにより、パッシベーション膜からn+型
不純物層領域およびp+型不純物層領域をそれぞれ露出させる。
Here, the back electrode type solar cell described in Patent Document 2 is manufactured as follows. First, after forming an n + -type impurity layer region and a p + -type impurity layer region on the back surface of the n-type silicon substrate, a passivation film is formed on the entire back surface of the n-type silicon substrate. Next, an etching paste is applied to a part of the surface of the passivation film, and the passivation film is removed by heating the etching paste. As a result, the n + -type impurity layer region and the p + -type impurity layer region are exposed from the passivation film.
その後、n+型不純物層領域およびp+型不純物層領域の露出面にそれぞれ銀ペーストを塗布して焼成する。これにより、n+型不純物層領域上にn型用電極を形成し、p+型不純物層領域上にp型用電極を形成して、特許文献2に記載の裏面電極型太陽電池セルが製造される。 Thereafter, silver paste is applied to the exposed surfaces of the n + -type impurity layer region and the p + -type impurity layer region and fired. Thus, an n-type electrode is formed on the n + -type impurity layer region, and a p-type electrode is formed on the p + -type impurity layer region, whereby the back electrode type solar cell described in Patent Document 2 is manufactured. Is done.
しかしながら、特許文献2に記載の裏面電極型太陽電池セルにおいて、従来の両面電極型太陽電池セルと同様の焼成温度条件(約800℃)で銀ペーストを焼成した場合には、n型シリコン基板の裏面のn+型不純物層領域のn型不純物と、p+型不純物層領域のp型不純物とが互いに他の導電型の領域に拡散して互いに打ち消し合うことによって、n+型
不純物層領域およびp+型不純物層領域の不純物濃度が低下し、裏面電極型太陽電池セル
の特性が低下するという問題があった。
However, in the back electrode type solar cell described in Patent Document 2, when the silver paste is baked under the same baking temperature condition (about 800 ° C.) as that of the conventional double sided electrode type solar cell, the n-type silicon substrate The n + -type impurity in the n + -type impurity layer region on the back surface and the p-type impurity in the p + -type impurity layer region diffuse to each other and cancel each other, thereby canceling each other. There is a problem that the impurity concentration in the p + -type impurity layer region is lowered, and the characteristics of the back electrode type solar cell are lowered.
この問題を解消するためには、銀ペーストの焼成温度を低下させる方法、および銀ペーストの焼成時間を短縮する方法などが挙げられるが、これらの方法を用いた場合には、n型シリコン基板と、n型用電極およびp型用電極との密着性が低下して、n型シリコン基板から焼成電極が剥がれてしまうという問題があった。 In order to solve this problem, there are a method of lowering the firing temperature of the silver paste and a method of shortening the firing time of the silver paste. When these methods are used, the n-type silicon substrate and There is a problem that the adhesion between the n-type electrode and the p-type electrode is lowered and the fired electrode is peeled off from the n-type silicon substrate.
上記のような問題は、裏面電極型太陽電池セルに限られた問題ではなく、両面電極型太陽電池セルを含めた結晶太陽電池セル全体の問題でもある。すなわち、製造コストや環境に配慮した製造エネルギの低減や、基板の薄型化によって影響が大きくなっている加熱された基板の変形による破損の防止などの観点から、焼成電極形成時の焼成温度の低下が求められている。 The problem as described above is not a problem limited to the back electrode type solar battery cell, but also a problem of the entire crystal solar battery cell including the double-sided electrode type solar battery cell. In other words, from the viewpoint of reducing manufacturing energy in consideration of manufacturing cost and environment, and preventing damage due to deformation of a heated substrate, which has been greatly affected by thinning of the substrate, lowering the firing temperature during firing electrode formation Is required.
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、低い焼成温度においても焼成電極の密着性の低下を抑制することが可能な結晶太陽電池セルを提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a crystalline solar battery cell capable of suppressing a decrease in adhesion of a fired electrode even at a low firing temperature.
本発明の結晶太陽電池セルは、半導体基板と、半導体基板の表面に設けられた不純物拡散領域と、半導体基板上に設けられたパッシベーション膜と、パッシベーション膜を貫通するコンタクトホールを介して不純物拡散領域に接続された焼成電極とを備え、不純物拡散領域のコンタクトホールに対応する領域内に、線状に凸部が設けられ、凸部は前記パッシベーション膜と同材料から構成されるものである。 The crystalline solar cell of the present invention includes a semiconductor substrate, an impurity diffusion region provided on the surface of the semiconductor substrate, a passivation film provided on the semiconductor substrate, and an impurity diffusion region via a contact hole penetrating the passivation film. And a convex portion is provided in a linear shape in a region corresponding to the contact hole of the impurity diffusion region, and the convex portion is made of the same material as that of the passivation film.
ここで本発明の結晶太陽電池セルは、凸部は直線状または円形状に設けられていることが好ましい。 Here, in the crystalline solar battery cell of the present invention, it is preferable that the convex portion is provided in a linear shape or a circular shape.
また、本発明の結晶太陽電池セルは、凸部はコンタクトホールに対応する領域内において中心の両側に設けられていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the convex part is provided in the center both sides in the area | region corresponding to a contact hole.
また、本発明の結晶太陽電池セルは、前記凸部の厚さは、0.03μm以上0.5μm以下であることが好ましい。 In the crystalline solar battery cell of the present invention, the thickness of the convex portion is preferably 0.03 μm or more and 0.5 μm or less.
本発明によれば、低い焼成温度においても焼成電極の密着性の低下を抑制することが可能な結晶太陽電池セルを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the crystalline solar cell which can suppress the fall of the adhesiveness of a baking electrode can be provided even at low baking temperature.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、後述する各工程の前後に他の工程が含まれていてもよい。また、後述する各工程の順序は入れ替わっていてもよく後述する各工程の少なくとも2つの工程が同時に行なわれてもよい。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts. In addition, other steps may be included before and after each step described later. Moreover, the order of each process mentioned later may be changed, and at least 2 process of each process mentioned later may be performed simultaneously.
<実施の形態1>
以下、図1(a)〜図1(i)の模式的断面図を参照して、本発明の結晶太陽電池セルの製造方法の一例である実施の形態1の裏面電極型太陽電池セルの製造方法について説明する。
<Embodiment 1>
Hereinafter, with reference to schematic sectional drawing of Fig.1 (a)-FIG.1 (i), manufacture of the back electrode type photovoltaic cell of Embodiment 1 which is an example of the manufacturing method of the crystalline solar cell of this invention. A method will be described.
まず、図1(a)に示すように、半導体基板の一例としてのn型シリコン基板1を準備する工程を行なう。ここで、n型シリコン基板1としては、たとえば、n型の導電性を有する多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどを用いることができる。 First, as shown in FIG. 1A, a step of preparing an n-type silicon substrate 1 as an example of a semiconductor substrate is performed. Here, as the n-type silicon substrate 1, for example, polycrystalline silicon or single-crystal silicon having n-type conductivity can be used.
また、n型シリコン基板1としては、たとえばシリコンインゴットをスライスすることにより生じたスライスダメージを除去したものなどを用いることができる。ここで、スライスダメージの除去は、たとえば、フッ化水素水溶液と硝酸との混酸または水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ水溶液などでエッチングをすることなどにより行なうことができる。 Further, as the n-type silicon substrate 1, for example, a substrate from which slice damage caused by slicing a silicon ingot is removed can be used. Here, the removal of the slice damage can be performed, for example, by etching with a mixed acid of a hydrogen fluoride aqueous solution and nitric acid or an alkaline aqueous solution such as a sodium hydroxide aqueous solution.
また、n型シリコン基板1の大きさおよび形状は特に限定されないが、n型シリコン基板1の厚さはたとえば100μm以上300μm以下とすることができ、n型シリコン基板1の表面形状はたとえば1辺の長さが100mm以上150mm以下の四角形状とすることができる。 The size and shape of the n-type silicon substrate 1 are not particularly limited, but the thickness of the n-type silicon substrate 1 can be, for example, 100 μm or more and 300 μm or less, and the surface shape of the n-type silicon substrate 1 is, for example, one side The length can be a square shape of 100 mm or more and 150 mm or less.
なお、本実施の形態においては、半導体基板の一例としてn型シリコン基板1を用いる場合について説明するが、n型シリコン基板1以外の半導体基板を用いてもよく、たとえ
ばp型シリコン基板などのp型の導電型を有する半導体基板を用いてもよい。
In the present embodiment, the case where n-type silicon substrate 1 is used as an example of a semiconductor substrate will be described. However, a semiconductor substrate other than n-type silicon substrate 1 may be used, for example, a p-type silicon substrate or the like. A semiconductor substrate having a conductive type may be used.
次に、図1(b)に示すように、n型シリコン基板1の裏面にテクスチャマスク2を形成する工程を行なう。ここで、テクスチャマスク2としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。 Next, as shown in FIG. 1B, a step of forming a texture mask 2 on the back surface of the n-type silicon substrate 1 is performed. Here, as the texture mask 2, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a stacked body of a silicon oxide film and a silicon nitride film, or the like can be used.
テクスチャマスク2は、たとえば、熱酸化法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法またはスパッタリング法などの方法によって形成することができる。また、
テクスチャマスク2は、たとえば300nm以上800nm以下の厚さに形成することができる。
The texture mask 2 can be formed by a method such as a thermal oxidation method, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or a sputtering method. Also,
The texture mask 2 can be formed to a thickness of 300 nm to 800 nm, for example.
次に、図1(c)に示すように、n型シリコン基板1の表面にテクスチャ構造3を形成する工程を行なう。テクスチャ構造3を形成する工程は、たとえば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加した液を70℃以上80℃以下に加熱したエッチング液を用いてn型シリコン基板1の表面をエッチングすることにより行なうことができる。 Next, as shown in FIG. 1C, a step of forming the texture structure 3 on the surface of the n-type silicon substrate 1 is performed. The step of forming the texture structure 3 includes, for example, using the etching solution obtained by heating a solution obtained by adding isopropyl alcohol to an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide to 70 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. This can be done by etching the surface.
次に、図1(d)に示すように、n型シリコン基板1の裏面のテクスチャマスク2を除去する工程を行なう。テクスチャマスク2を除去する工程は、たとえば、フッ化水素水溶液またはリン酸水溶液にテクスチャマスク2を浸漬することにより行なうことができる。 Next, as shown in FIG. 1D, a step of removing the texture mask 2 on the back surface of the n-type silicon substrate 1 is performed. The step of removing the texture mask 2 can be performed, for example, by immersing the texture mask 2 in a hydrogen fluoride aqueous solution or a phosphoric acid aqueous solution.
次に、図1(e)に示すように、n型シリコン基板1の裏面に、n型不純物拡散領域5およびp型不純物拡散領域6をそれぞれ形成する工程を行なう。 Next, as shown in FIG. 1E, a step of forming an n-type impurity diffusion region 5 and a p-type impurity diffusion region 6 on the back surface of the n-type silicon substrate 1 is performed.
ここで、n型不純物拡散領域5は、たとえば、リンなどのn型不純物を含むガスを用いた気相拡散、またはリンなどのn型不純物を含む溶液を塗布した後に加熱する塗布拡散などの方法により形成することができる。 Here, the n-type impurity diffusion region 5 is formed by, for example, vapor phase diffusion using a gas containing an n-type impurity such as phosphorus or coating diffusion in which a solution containing an n-type impurity such as phosphorus is applied and then heated. Can be formed.
また、p型不純物拡散領域6は、たとえば、ボロンなどのp型不純物を含むガスを用いた気相拡散、またはボロンなどのp型不純物を含む溶液を塗布した後に加熱する塗布拡散などの方法により形成することができる。 The p-type impurity diffusion region 6 is formed by, for example, a vapor phase diffusion using a gas containing a p-type impurity such as boron, or a coating diffusion in which a solution containing a p-type impurity such as boron is applied and then heated. Can be formed.
n型不純物拡散領域5およびp型不純物拡散領域6はそれぞれ図1(e)の紙面の表面側および/または裏面側に伸びる帯状に形成されており、n型不純物拡散領域5とp型不純物拡散領域6とはn型シリコン基板1の裏面において交互に所定の間隔をあけて配置されている。 The n-type impurity diffusion region 5 and the p-type impurity diffusion region 6 are each formed in a strip shape extending to the front side and / or the back side of the paper surface of FIG. The regions 6 are alternately arranged at predetermined intervals on the back surface of the n-type silicon substrate 1.
n型不純物拡散領域5はn型不純物を含み、n型の導電型を示す領域であれば特に限定されない。また、p型不純物拡散領域6はp型不純物を含み、p型の導電型を示す領域であれば特に限定されない。 N-type impurity diffusion region 5 is not particularly limited as long as it includes an n-type impurity and exhibits n-type conductivity. The p-type impurity diffusion region 6 is not particularly limited as long as it includes a p-type impurity and exhibits p-type conductivity.
次に、図1(f)に示すように、n型シリコン基板1の裏面にパッシベーション膜8を形成する工程を行なう。ここで、パッシベーション膜8を形成する工程は、たとえば、熱酸化法またはプラズマCVD法などの方法により、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを形成することによって行なうことができる。 Next, as shown in FIG. 1F, a step of forming a passivation film 8 on the back surface of the n-type silicon substrate 1 is performed. Here, in the step of forming the passivation film 8, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a stacked body of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed by a method such as a thermal oxidation method or a plasma CVD method. Can be done.
次に、図1(g)に示すように、n型シリコン基板1のテクスチャ構造3上に、反射防止膜7を形成する工程を行なう。ここで、反射防止膜7を形成する工程は、たとえばプラ
ズマCVD法により、窒化シリコン膜などを形成することにより行なうことができる。
Next, as shown in FIG. 1G, a step of forming an antireflection film 7 on the texture structure 3 of the n-type silicon substrate 1 is performed. Here, the step of forming the antireflection film 7 can be performed by forming a silicon nitride film or the like, for example, by plasma CVD.
次に、図1(h)に示すように、n型シリコン基板1の裏面上に形成されたパッシベーション膜8にコンタクトホール9およびコンタクトホール10を形成する工程を行なう。ここで、コンタクトホール9はn型不純物拡散領域5が直線状に露出するように直線状に形成され、コンタクトホール10はp型不純物拡散領域6が直線状に露出するように直線状に形成される。 Next, as shown in FIG. 1H, a step of forming contact holes 9 and contact holes 10 in the passivation film 8 formed on the back surface of the n-type silicon substrate 1 is performed. Here, the contact hole 9 is formed linearly so that the n-type impurity diffusion region 5 is exposed linearly, and the contact hole 10 is formed linearly so that the p-type impurity diffusion region 6 is exposed linearly. The
次に、図1(i)に示すように、n型不純物拡散領域5上にn型用焼成電極11を形成するとともにp型不純物拡散領域6上にp型用焼成電極12を形成する工程を行なう。ここで、n型用焼成電極11は、コンタクトホール9を通してn型不純物拡散領域5に接するようにして形成され、p型用焼成電極12は、コンタクトホール10を通してp型不純物拡散領域6に接するようにして形成される。 Next, as shown in FIG. 1 (i), a step of forming the n-type fired electrode 11 on the n-type impurity diffusion region 5 and forming the p-type fired electrode 12 on the p-type impurity diffusion region 6 is performed. Do. Here, the n-type fired electrode 11 is formed so as to be in contact with the n-type impurity diffusion region 5 through the contact hole 9, and the p-type fired electrode 12 is in contact with the p-type impurity diffusion region 6 through the contact hole 10. Formed.
以上により、実施の形態1の裏面電極型太陽電池セルが完成する。 Thus, the back electrode type solar battery cell of Embodiment 1 is completed.
実施の形態1の裏面電極型太陽電池セルの製造方法においては、図1(h)に示すコンタクトホールの形成工程および図1(i)に示す焼成電極の形成工程が図2(a)〜図2(d)の模式的断面図に示すようにして行なわれることに特徴がある。 In the manufacturing method of the back electrode type solar cell of the first embodiment, the contact hole forming step shown in FIG. 1 (h) and the fired electrode forming step shown in FIG. 1 (i) are shown in FIGS. It is characterized in that it is performed as shown in the schematic sectional view of 2 (d).
すなわち、まず、図2(a)に示すように、n型不純物拡散領域5の上方に対応するパッシベーション膜8の表面上の箇所にエッチングペースト21を塗布する工程を行なう。エッチングペースト21を塗布する工程は、たとえば、ディスペンサによる塗布、インクジェット印刷による塗布、スクリーン印刷による塗布、ロールコータ印刷による塗布、またはオフセット印刷による塗布などの方法を用いることができる。 That is, first, as shown in FIG. 2A, a step of applying an etching paste 21 to a location on the surface of the passivation film 8 corresponding to the upper portion of the n-type impurity diffusion region 5 is performed. For the step of applying the etching paste 21, for example, a method such as application by a dispenser, application by inkjet printing, application by screen printing, application by roll coater printing, or application by offset printing can be used.
ここで、エッチングペースト21としては、たとえば、パッシベーション膜8をエッチングすることが可能なエッチング成分と、エッチング成分以外の成分として、水、有機溶媒および増粘剤などを含むものを用いることができる。 Here, as the etching paste 21, for example, an etching component capable of etching the passivation film 8 and a component containing water, an organic solvent, a thickener, and the like as components other than the etching component can be used.
エッチング成分としては、たとえば、リン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウム、およびフッ化水素アンモニウムから選択された少なくとも1種などを用いることができる。 As the etching component, for example, at least one selected from phosphoric acid, hydrogen fluoride, ammonium fluoride, and ammonium hydrogen fluoride can be used.
また、有機溶媒としては、たとえばイソプロピルアルコール、ジエチレングリコールなどのアルコール;エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテル;2,2−ブトキシエチルアセテート、プロピレンカーボネートなどのエステル;またはN−メチル−2−ピロリドンなどのケトンなどの少なくとも1種を含むものを用いることができる。 Examples of the organic solvent include alcohols such as isopropyl alcohol and diethylene glycol; ethers such as ethylene glycol monobutyl ether and diethylene glycol monobutyl ether; esters such as 2,2-butoxyethyl acetate and propylene carbonate; or N-methyl-2-pyrrolidone What contains at least 1 sort (s), such as ketones, etc. can be used.
また、増粘剤としては、たとえばエチルセルロースやナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース誘導体;ナイロン6などのポリアミド樹脂;またはポリビニルピロリドンなどのビニル基が重合したポリマーなどの少なくとも1種を含むものを用いることができる。 Further, as the thickener, for example, a cellulose derivative such as ethyl cellulose or sodium carboxymethyl hydroxyethyl cellulose; a polyamide resin such as nylon 6; or a polymer containing at least one polymer such as polyvinyl pyrrolidone polymerized with vinyl groups is used. Can do.
次に、図2(b)に示すように、エッチングペースト21に凹部21aを形成する工程を行なう。凹部21aを形成する工程は特に限定されないが、たとえばエッチングペースト21を加熱することなどにより行なうことができる。 Next, as shown in FIG. 2B, a step of forming a recess 21a in the etching paste 21 is performed. The step of forming the recess 21a is not particularly limited, but can be performed, for example, by heating the etching paste 21.
ここで、エッチングペースト21は、エッチングペースト21がパッシベーション膜8のエッチングを開始する温度未満の温度に加熱されることが好ましい。このようにエッチングペースト21を加熱することによって、エッチングペースト21の塗布領域の中央部
に向かってエッチングペースト21を凝集させることができるため、エッチングペースト21の厚さが局所的に薄くなる凹部21aを好適に形成することができる。
Here, it is preferable that the etching paste 21 is heated to a temperature lower than the temperature at which the etching paste 21 starts etching the passivation film 8. By heating the etching paste 21 in this way, the etching paste 21 can be agglomerated toward the center of the application region of the etching paste 21, so that the recess 21 a where the thickness of the etching paste 21 is locally thinned is formed. It can form suitably.
このような凹部21aは、たとえば250℃以上400℃以下の温度にエッチングペースト21を加熱することなどによって形成することができる。 Such a recess 21a can be formed, for example, by heating the etching paste 21 to a temperature of 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
エッチングペースト21の凹部21aの厚さtは、0.5μm以上1.5μm以下であることが好ましい。この場合には、後述する工程において、n型不純物拡散領域5上に好適な高さの凸部を形成することができる傾向が大きくなる。 The thickness t of the recess 21a of the etching paste 21 is preferably 0.5 μm or more and 1.5 μm or less. In this case, in the process described later, a tendency that a convex part having a suitable height can be formed on the n-type impurity diffusion region 5 is increased.
次に、図2(c)に示すように、パッシベーション膜8をエッチングする工程を行なう。これにより、n型不純物拡散領域5の表面の一部を露出させるコンタクトホール9が形成される。 Next, as shown in FIG. 2C, a step of etching the passivation film 8 is performed. Thereby, a contact hole 9 exposing a part of the surface of the n-type impurity diffusion region 5 is formed.
ここで、パッシベーション膜8をエッチングする工程は、凹部21aが形成されたエッチングペースト21を用いてパッシベーション膜8の一部である凸部8aがn型不純物拡散領域5上に残るようにして行なわれる。 Here, the step of etching the passivation film 8 is performed using the etching paste 21 in which the recesses 21 a are formed so that the protrusions 8 a that are part of the passivation film 8 remain on the n-type impurity diffusion region 5. .
このようなパッシベーション膜8のエッチングは、たとえば、凹部21aが形成されたエッチングペースト21をエッチングペースト21がパッシベーション膜8のエッチングを開始する温度以上の温度に加熱することなどによって行なうことができる。これにより、エッチングペースト21の凸部8a以外の所定の厚さを有する部分においてはパッシベーション膜8を完全にエッチングすることができるため、n型不純物拡散領域5の表面が露出する。一方、エッチングペースト21の凹部21aにおいてはエッチングペースト21のその他の部分よりも厚さが薄く形成されているため、パッシベーション膜8のエッチングが不完全となり、n型不純物拡散領域5の表面上にパッシベーション膜8の一部である凸部8aが残ることになる。 Such etching of the passivation film 8 can be performed, for example, by heating the etching paste 21 in which the recess 21 a is formed to a temperature equal to or higher than the temperature at which the etching paste 21 starts etching the passivation film 8. As a result, the passivation film 8 can be completely etched in a portion having a predetermined thickness other than the convex portion 8a of the etching paste 21, so that the surface of the n-type impurity diffusion region 5 is exposed. On the other hand, since the thickness of the recess 21 a of the etching paste 21 is smaller than that of other portions of the etching paste 21, the etching of the passivation film 8 is incomplete, and the passivation is formed on the surface of the n-type impurity diffusion region 5. The convex part 8a which is a part of the film 8 remains.
ここで、パッシベーション膜8の一部である凸部8aの厚さTは、0.03μm以上0.5μm以下であることが好ましい。凸部8aの厚さTが0.03μm以上である場合にはn型用焼成電極11の接触面積を増大させることができる傾向にあり、凸部8aの厚さTが0.5μm以下である場合には凸部8aが高くなりすぎることによる凸部8aの破損をより有効に抑制することができる傾向にある。 Here, the thickness T of the convex portion 8a which is a part of the passivation film 8 is preferably 0.03 μm or more and 0.5 μm or less. When the thickness T of the convex portion 8a is 0.03 μm or more, the contact area of the n-type fired electrode 11 tends to be increased, and the thickness T of the convex portion 8a is 0.5 μm or less. In such a case, there is a tendency that damage to the convex portion 8a due to the convex portion 8a becoming too high can be more effectively suppressed.
図3に、実施の形態1におけるコンタクトホール9の形成後のn型シリコン基板1の裏面の一部の模式的な平面図を示す。ここで、コンタクトホール9からは、n型不純物拡散領域5の表面が露出しているとともに、n型不純物拡散領域5の表面上に直線状に伸びる凸部8aと、その凸部8aと所定の間隔を空けて平行に伸長し、その一部が欠落している破線状の凸部8aも露出している。 FIG. 3 shows a schematic plan view of a part of the back surface of n-type silicon substrate 1 after formation of contact hole 9 in the first embodiment. Here, from the contact hole 9, the surface of the n-type impurity diffusion region 5 is exposed, a convex portion 8 a extending linearly on the surface of the n-type impurity diffusion region 5, and the convex portion 8 a A broken line-like convex portion 8a that extends in parallel with a gap and is partially missing is also exposed.
なお、凸部8aは、図3に示す形状に限定されるものではなく、n型不純物拡散領域5の表面上の一部に形成されていればよい。 Note that the convex portion 8 a is not limited to the shape shown in FIG. 3, and may be formed on a part of the surface of the n-type impurity diffusion region 5.
次に、エッチングによって露出したn型不純物拡散領域5上および凸部8a上に導電性ペーストを塗布する工程を行なう。ここで、導電性ペーストを塗布する工程は、たとえば市販の銀ペーストなどの導電性を有するペーストをスクリーン印刷などによって塗布することにより行なうことができる。 Next, a step of applying a conductive paste on n-type impurity diffusion region 5 and protrusion 8a exposed by etching is performed. Here, the step of applying the conductive paste can be performed by applying a conductive paste such as a commercially available silver paste by screen printing or the like.
次に、図2(d)に示すように、導電性ペーストを焼成することによってn型用焼成電極11を形成する工程を行なう。ここで、導電性ペーストの焼成によるn型用焼成電極1
1の形成は、従来の両面電極型太陽電池セルの焼成温度よりも低温(たとえば400℃程度)の焼成温度で導電性ペーストを焼成することにより行なわれる。
Next, as shown in FIG. 2D, a step of forming the n-type fired electrode 11 by firing the conductive paste is performed. Here, the n-type fired electrode 1 by firing the conductive paste
1 is formed by firing the conductive paste at a firing temperature lower than the firing temperature of a conventional double-sided electrode type solar battery cell (for example, about 400 ° C.).
このように、実施の形態1の裏面電極型太陽電池の製造方法においては、局所的に厚さの薄い部分である凹部21aを有するエッチングペースト21を用いてパッシベーション膜8をエッチングすることによって、パッシベーション膜8の一部である凸部8aをn型不純物拡散領域5の表面上に残す。そして、凸部8aおよびn型不純物拡散領域5の表面上に導電性ペーストを塗布して、その後焼成することによってn型用焼成電極11を形成している。そのため、n型用焼成電極11については、凸部8aの表面の分だけn型不純物拡散領域5およびパッシベーション膜8との接触面積を増大させることができる。これにより、n型用焼成電極11の形成時の導電性ペーストの焼成温度が低い場合でも、n型用焼成電極11の密着性を向上させることができることから、n型用焼成電極11のn型シリコン基板1からの剥離を有効に防止することができる。 Thus, in the manufacturing method of the back electrode type solar cell of Embodiment 1, the passivation film 8 is etched by using the etching paste 21 having the concave portion 21a which is a locally thin portion, thereby allowing passivation. The convex portion 8 a that is a part of the film 8 is left on the surface of the n-type impurity diffusion region 5. Then, a conductive paste is applied on the surface of the convex portion 8a and the n-type impurity diffusion region 5, and then fired to form the n-type fired electrode 11. Therefore, for the n-type fired electrode 11, the contact area between the n-type impurity diffusion region 5 and the passivation film 8 can be increased by the amount of the surface of the convex portion 8a. Thereby, even when the firing temperature of the conductive paste at the time of forming the n-type fired electrode 11 is low, the adhesion of the n-type fired electrode 11 can be improved. Separation from the silicon substrate 1 can be effectively prevented.
なお、図2(a)〜図2(d)においては、コンタクトホール9およびn型用焼成電極11を形成する場合について説明したが、コンタクトホール10およびp型用焼成電極12の形成も同様にして行なうことができるのは言うまでもない。 2A to 2D, the contact hole 9 and the n-type fired electrode 11 are formed. However, the contact hole 10 and the p-type fired electrode 12 are formed in the same manner. Needless to say, this can be done.
また、上記においては、裏面電極型太陽電池セルを製造する場合について説明したが、本発明は、裏面電極型太陽電池セル以外の両面電極型太陽電池セルなどの他の結晶太陽電池セルにも適用できることは言うまでもない。 Moreover, in the above, although the case where a back electrode type photovoltaic cell was manufactured was demonstrated, this invention is applied also to other crystal solar cells, such as a double-sided electrode type solar cell other than a back electrode type solar cell. Needless to say, you can.
<実施の形態2>
以下、本発明の結晶太陽電池セルの製造方法の他の一例である実施の形態2の裏面電極型太陽電池セルの製造方法について説明する。実施の形態2の裏面電極型太陽電池セルの製造方法においては、コンタクトホール9および凸部8aの形状がそれぞれ実施の形態1と異なっている点に特徴がある。
<Embodiment 2>
Hereinafter, the manufacturing method of the back surface electrode type photovoltaic cell of Embodiment 2 which is another example of the manufacturing method of the crystalline solar cell of this invention is demonstrated. The manufacturing method of the back electrode type solar cell of the second embodiment is characterized in that the shapes of the contact hole 9 and the convex portion 8a are different from those of the first embodiment.
図4に、実施の形態2におけるコンタクトホール9の形成後のn型シリコン基板1の裏面の一部の模式的な平面図を示す。ここで、コンタクトホール9は円形状に形成されており、コンタクトホール9の内側に配置された凸部8aも円形状に形成されている。 FIG. 4 shows a schematic plan view of a part of the back surface of n-type silicon substrate 1 after formation of contact hole 9 in the second embodiment. Here, the contact hole 9 is formed in a circular shape, and the convex portion 8a disposed inside the contact hole 9 is also formed in a circular shape.
このように、コンタクトホール9および凸部8aを形成した場合にも、n型用焼成電極11については、凸部8aの表面の分だけn型不純物拡散領域5およびパッシベーション膜8との接触面積を増大させることができる。 Thus, even when the contact hole 9 and the convex portion 8a are formed, the contact area between the n-type impurity diffusion region 5 and the passivation film 8 is about the surface of the convex portion 8a. Can be increased.
したがって、実施の形態2においても、n型用焼成電極11の形成時の導電性ペーストの焼成温度が低い場合でも、n型用焼成電極11の密着性を向上させることができることから、n型用焼成電極11のn型シリコン基板1からの剥離を有効に防止することができる。 Therefore, also in Embodiment 2, even when the firing temperature of the conductive paste when forming the n-type fired electrode 11 is low, the adhesion of the n-type fired electrode 11 can be improved. Peeling of the fired electrode 11 from the n-type silicon substrate 1 can be effectively prevented.
なお、円形状のコンタクトホール9および凸部8aは、パッシベーション膜8上にエッチングペースト21を塗布し、エッチングペースト21の一部を円形状に厚さを薄くした凹部21aとすることによって形成することができる。 The circular contact hole 9 and the convex portion 8a are formed by applying an etching paste 21 on the passivation film 8 and forming a part of the etching paste 21 into a concave portion 21a having a circular shape and a reduced thickness. Can do.
本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態1と同様であるため、その説明については省略する。 Since the description other than the above in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され
、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、結晶太陽電池セルおよび結晶太陽電池セルの製造方法に利用することができ、特に、エッチングペーストによってパッシベーション膜の一部を除去して焼成電極が形成される結晶太陽電池セルおよび結晶太陽電池セルの製造方法に好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a crystal solar cell and a method for manufacturing the crystal solar cell, and in particular, a crystal solar cell and a crystal solar in which a fired electrode is formed by removing a part of a passivation film with an etching paste It can utilize suitably for the manufacturing method of a battery cell.
1 n型シリコン基板、2 テクスチャマスク、3 テクスチャ構造、5 n型不純物拡散領域、6 p型不純物拡散領域、7 反射防止膜、8 パッシベーション膜、8a 凸部、9,10 コンタクトホール、11 n型用焼成電極、12 p型用焼成電極、21 エッチングペースト、21a 凹部。
1 n-type silicon substrate, 2 texture mask, 3 texture structure, 5 n-type impurity diffusion region, 6 p-type impurity diffusion region, 7 antireflection film, 8 passivation film, 8a convex portion, 9,10 contact hole, 11 n-type Firing electrode, 12 p-type firing electrode, 21 etching paste, 21a recess.
Claims (4)
前記半導体基板の表面に設けられた不純物拡散領域と、
前記半導体基板上に設けられたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜を貫通するコンタクトホールを介して前記不純物拡散領域に接続された焼成電極とを備え、
前記不純物拡散領域の前記コンタクトホールに対応する領域内に、線状に凸部が設けられ、該凸部は前記パッシベーション膜と同材料から構成される、結晶太陽電池セル。 A semiconductor substrate;
An impurity diffusion region provided on a surface of the semiconductor substrate;
A passivation film provided on the semiconductor substrate;
A fired electrode connected to the impurity diffusion region through a contact hole penetrating the passivation film,
A crystalline solar cell in which a convex portion is provided in a line shape in a region corresponding to the contact hole in the impurity diffusion region, and the convex portion is made of the same material as the passivation film .
The thickness of the said convex part is a crystalline solar cell in any one of Claim 1 to 3 which are 0.03 micrometer or more and 0.5 micrometer or less.
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