JP2014229826A - Manufacturing method of solar cell element and solar cell element - Google Patents
Manufacturing method of solar cell element and solar cell element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014229826A JP2014229826A JP2013110037A JP2013110037A JP2014229826A JP 2014229826 A JP2014229826 A JP 2014229826A JP 2013110037 A JP2013110037 A JP 2013110037A JP 2013110037 A JP2013110037 A JP 2013110037A JP 2014229826 A JP2014229826 A JP 2014229826A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- concentration
- doping layer
- type doping
- solar cell
- low
- 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
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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は太陽電池素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell element and a manufacturing method thereof.
太陽電池の一つとして、セレクティブエミッタ太陽電池が知られている。セレクティブエミッタ太陽電池とは、太陽電池に含まれる半導体基板の受光面のうち、電極と接する部分のドーパント濃度を高濃度とし、電極と接しない部分のドーパント濃度を低濃度とした太陽電池である。セレクティブエミッタ太陽電池は、高効率化が可能な太陽電池として知られている。 As one of solar cells, a selective emitter solar cell is known. A selective emitter solar cell is a solar cell in which a dopant concentration in a portion in contact with an electrode is made high in a light receiving surface of a semiconductor substrate included in the solar cell and a dopant concentration in a portion not in contact with the electrode is made low. A selective emitter solar cell is known as a solar cell capable of increasing efficiency.
セレクティブエミッタ構造を形成する方法として、基板の受光面の全面にドーパントを含む拡散剤を塗布し、マスクを介したランプ加熱により拡散剤を乾燥させるときに、乾燥度合いを部分的に変化させ、アニールによってドーパントを受光面に拡散させてドーパント濃度が異なる領域を形成するプロセスが提案されている(例えば特許文献1)。 As a method of forming a selective emitter structure, when a diffusing agent containing a dopant is applied to the entire light-receiving surface of a substrate and the diffusing agent is dried by lamp heating through a mask, the degree of drying is partially changed to perform annealing. Has proposed a process of diffusing dopants in the light receiving surface to form regions having different dopant concentrations (for example, Patent Document 1).
セレクティブエミッタ構造を形成する他の方法として、基板の受光面の全面にドーピング層を形成した後、マスクを用いて面内の所望の部分のドーピング層を一定の深さまで除去することで、ドーパント濃度が異なる領域を形成するプロセスが提案されている(例えば特許文献2)。 As another method for forming the selective emitter structure, after forming a doping layer on the entire light-receiving surface of the substrate, the dopant layer is removed to a certain depth by using a mask to remove a desired portion of the doping layer to a certain depth. There has been proposed a process for forming different regions (for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1および2に記載のセレクティブエミッタ構造を形成する方法では、ドーパント濃度が異なる領域を形成するためにマスクを利用する。そのため、成膜、パターニング、洗浄など多くの工程を経る必要があり、工程数が増大するといった課題を有していた。本発明は、この課題を解決するもので、少ない工数でセレクティブエミッタ構造を形成できる太陽電池素子の製造方法及び高い変換効率の太陽電池を提供することを目的とする。 However, in the method for forming a selective emitter structure described in Patent Documents 1 and 2, a mask is used to form regions having different dopant concentrations. Therefore, it has been necessary to go through many processes such as film formation, patterning, and cleaning, and there is a problem that the number of processes increases. This invention solves this subject, and it aims at providing the manufacturing method of the solar cell element which can form a selective emitter structure with few man-hours, and the solar cell of high conversion efficiency.
本発明の太陽電池素子の製造方法は、N型ドーピング半導体で構成される基板と、前記基板の主面に形成された低濃度P型ドーピング層と、前記基板の主面に前記低濃度P型ドーピング層に隣接して配置され、前記低濃度P型ドーピング層よりもドーパント濃度の高い高濃度P型ドーピング層と、前記高濃度P型ドーピング層上に形成された電極と、を備える太陽電池素子の製造方法であって、前記基板の主面の一部の領域に、ボロンを含む拡散剤を成膜する工程と、熱処理により前記ボロンを前記主面に拡散させて、前記一部の領域に前記高濃度P型ドーピング層を形成し、前記高濃度P型ドーピング層に隣接する領域に前記低濃度P型ドーピング層を形成する工程と、アルカリ溶液で前記高濃度P型ドーピング層及び低濃度P型ドーピング層をエッチングする工程と、前記高濃度P型ドーピング層上に電極を形成する工程と、を含む。 The method for manufacturing a solar cell element of the present invention includes a substrate composed of an N-type doping semiconductor, a low concentration P-type doping layer formed on the main surface of the substrate, and the low concentration P-type on the main surface of the substrate. A solar cell element comprising: a high-concentration P-type doping layer disposed adjacent to a doping layer and having a dopant concentration higher than that of the low-concentration P-type doping layer; and an electrode formed on the high-concentration P-type doping layer A method of forming a diffusing agent containing boron in a partial region of the main surface of the substrate, and diffusing the boron into the main surface by heat treatment to form the partial region in the partial surface of the substrate. Forming the high-concentration P-type doping layer and forming the low-concentration P-type doping layer in a region adjacent to the high-concentration P-type doping layer; and the high-concentration P-type doping layer and the low-concentration P in an alkaline solution. Type dopin And a step of etching the layer, and forming an electrode on the high-concentration P-type doping layer, a.
本発明の太陽電池素子は、N型ドーピング半導体で構成される基板と、前記基板の主面に形成された低濃度P型ドーピング層と、前記主面に前記低濃度P型ドーピング層に隣接して配置され、前記低濃度P型ドーピング層よりもドーパント濃度の高い高濃度P型ドーピング層と、前記高濃度P型ドーピング層上に形成された電極と、を備える。本発明の太陽電池素子において、前記低濃度P型ドーピング層上に複数の第1凸形状が形成され、前記高濃度P型ドーピング層上に複数の第2凸形状が形成されており、前記第2凸形状の頂角よりも前記第1凸形状の頂角の方が鋭い。 The solar cell element of the present invention includes a substrate made of an N-type doping semiconductor, a low-concentration P-type doping layer formed on the main surface of the substrate, and the main surface adjacent to the low-concentration P-type doping layer. And a high-concentration P-type doping layer having a dopant concentration higher than that of the low-concentration P-type doping layer, and an electrode formed on the high-concentration P-type doping layer. In the solar cell element of the present invention, a plurality of first convex shapes are formed on the low-concentration P-type doping layer, and a plurality of second convex shapes are formed on the high-concentration P-type doping layer. The apex angle of the first convex shape is sharper than the apex angle of the two convex shapes.
本発明によれば、少ない工数で太陽電池素子を提供することが可能となる。また、光電変換効率が向上した太陽電池素子を提供することが可能となる。特に、単結晶シリコン基板を含むP型セレクティブエミッタ層を有する太陽電池素子の製造効率を高め、かつ光電変換効率を高める。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide a solar cell element with few man-hours. In addition, it is possible to provide a solar cell element with improved photoelectric conversion efficiency. In particular, the manufacturing efficiency of a solar cell element having a P-type selective emitter layer including a single crystal silicon substrate is increased, and the photoelectric conversion efficiency is increased.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1.太陽電池素子の構造について
図1は、実施の形態に係る太陽電池素子の断面模式図である。この太陽電池素子は、基板101と、基板101の一方の主面に成膜された低濃度ドーピング層104および高濃度ドーピング層103と、高濃度ドーピング層103上に配置された表面電極109と、を有する。さらに、本実施の形態の太陽電池素子は、低濃度ドーピング層104に成膜された任意のパッシベーション膜106と反射防止膜108とを有する。
1. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell element according to an embodiment. This solar cell element includes a
基板101は、半導体基板であり、通常は単結晶シリコン基板である。さらに、基板101は、ドープされていることが好ましく、具体的には、低濃度ドーピング層104および高濃度ドーピング層103の導電型とは異なる導電型にドープされている。例えば、低濃度ドーピング層104および高濃度ドーピング層103の導電型がP型である場合には、基板101はN型である。基板101は、典型的にはN型単結晶シリコン基板である。N型単結晶シリコンは、例えばリンをドーパントとしており、そのドーパント濃度は7×1015atom/cm3である。
The
基板101の一方の主面(低濃度ドーピング層104および高濃度ドーピング層103が成膜されている面、「受光面」ともいう)には、凹凸形状が形成されている。より具体的に、基板101の主面のうち、高濃度ドーピング層103が成膜されている領域には、頂点や底の形状が比較的鈍角な凹凸形状(テクスチャ102a)が形成されている。一方、基板101の主面のうち、低濃度ドーピング層104が成膜されている領域には、頂点や底が比較的鋭角な凹凸形状(テクスチャ102b)が形成されている。
An uneven shape is formed on one main surface of the substrate 101 (the surface on which the low-
前述の通り、基板101の一方の主面には、低濃度ドーピング層104と、高濃度ドーピング層103と、が成膜されている。低濃度ドーピング層104と高濃度ドーピング層103とは、基板101の導電型とは異なる導電型にドープされている。具体的には、基板101がN型単結晶シリコンである場合にはP型にドープされており、さらに具体的にはボロンがドープされている。
As described above, the low
高濃度ドーピング層103のドーパント濃度は、低濃度ドーピング層104のドーパント濃度よりも高い。例えば、高濃度ドーピング層103および低濃度ドーピング層104にボロンがドープされている場合、高濃度ドーピング層103のボロンの表面濃度は、1×1020atom/cm3程度であり、低濃度ドーピング層104のボロンのピーク濃度は、5×1018〜1×1019atom/cm3である。
The dopant concentration of the high
このように、基板101の一方の主面に成膜された高濃度ドーピング層103および低濃度ドーピング層104が、セレクティブエミッタ構造を構成している。
As described above, the high-
また、高濃度ドーピング層103は、基板101のテクスチャ102aに成膜されており、低濃度ドーピング層104は、基板101のテクスチャ102bに成膜されている。
The high-
さらに、低濃度ドーピング層104におけるドーパント濃度(例えばボロン濃度)は、主面の面内方向に均一でなく、濃度分布を有していてもよい。例えば、低濃度ドーピング層104のうち、高濃度ドーピング層103に近い低濃度ドーピング層104のドーパント濃度が高く、高濃度ドーピング層103から離れるほど単調に減少する濃度分布を有していてもよい。低濃度ドーピング層104のドーパンド濃度のうち、最高濃度(高濃度ドーピング層103に近い領域での濃度)は、最低濃度(高濃度ドーピング層103から最も離れている領域での濃度)に対して約2倍でありうる。
Furthermore, the dopant concentration (for example, boron concentration) in the low-
高濃度ドーピング層103には、表面電極109が配置されている。表面電極109は、例えば厚さ100nmのAg薄膜であり、櫛歯型を有している。
A
また、低濃度ドーピング層104には、厚さ100nmのシリコン熱酸化膜であるパッシベーション膜106、及び厚さ80nmのプラズマCVD−シリコン窒化膜である反射防止膜108が積層されている。
In addition, a
一方、基板101の他方の主面には、ドーピング層105が成膜されている。ドーピング層105は、低濃度ドーピング層104および高濃度ドーピング層103の導電型とは異なる導電型にドープされていることが好ましい。つまり、低濃度ドーピング層104および高濃度ドーピング層103がP型にドープされている場合には、ドーピング層105はN型にドープされており、典型的にはリンがドープされている。ドーピング層105におけるドーパント濃度(例えばリン濃度)は、1×1020atom/cm3である。
On the other hand, a
基板101の他方の主面(ドーピング層105が成膜された面、「裏面」ともいう)には、凹凸形状(テクスチャ102c)が形成されていてもよい。つまり、テクスチャ102cに、ドーピング層105が成膜されていることが好ましい。
An uneven shape (
さらに、リンがドーピングされたドーピング層105には、裏面電極110が配置されている。裏面電極110は、例えば厚さ100nmのAg薄膜であり、櫛歯型を有している。また、ドーピング層105の上であって、裏面電極110が配置されていない領域には、パッシベーション膜107が形成されている。パッシベーション膜107は、例えば厚さ100nmのシリコン熱酸化膜である。
Further, a
2.太陽電池素子の光電変換について
実施の形態の太陽電池素子における低濃度ドーピング層104は、テクスチャ102b上に成膜されており、テクスチャ102bの頂角は鋭角にされている。低濃度ドーピング層104には表面電極109のような光を遮る物体が配置されておらず、低濃度ドーピング層104は、外部から光を取り込む領域となる。低濃度ドーピング層104のテクスチャ102bの頂角が鋭角であると、以下の理由で光取り込み効果が高まる。
2. Photoelectric Conversion of Solar Cell Element The low
受光面からドーピング層(103および104)に入射した光は、テクスチャで反射して、ドーピング層の内部に閉じ込められる。つまり、平坦なシリコン基板面よりも、テクスチャを有するシリコン基板面の方が、ドーピング層内に光を閉じ込めやすくなり、ドーピング層内を通る光経路を長くすることができる。 The light incident on the doping layers (103 and 104) from the light receiving surface is reflected by the texture and confined inside the doping layer. That is, the textured silicon substrate surface is more easily confined in the doping layer than the flat silicon substrate surface, and the light path passing through the doping layer can be lengthened.
実施の形態の太陽電池素子における頂点や底の形状が比較的丸いテクスチャ102aは、頂点や底が比較的鋭角なテクスチャ102bと比較して、平面に近い。したがって、基板に入射した光は、鋭角なテクスチャ102bで反射しやすく、丸いテクスチャ102aで反射しにくい。そのため、高濃度ドーピング層103と比較して、低濃度ドーピング層104には光を閉じ込めやすく、低濃度ドーピング層104の内部での光経路が長くなる。
The
一方で、実施の形態の太陽電池素子における高濃度ドーピング層103は、テクスチャ102aに成膜されており、テクスチャ102aの頂角は鈍角または丸くされている。高濃度ドーピング層103には表面電極109が成膜されているので、高濃度ドーピング層103に外部から直接入射する光は少ないが、低濃度ドーピング層104に入射した光が、高濃度ドーピング層103に入射しうる。
On the other hand, the high-
高濃度のドーパントを含む高濃度ドーピング層103は、低濃度ドーピング層104と比較して、光を吸収しやすい。そのため、高濃度ドーピング層103近傍を通る光の経路はできるだけ短いことが好ましい。
The high-
高濃度ドーピング層103の近傍を通る光の経路を短くするためには、高濃度ドーピング層103でのテクスチャでの光反射をさせにくくすればよい(相対的に透過させやすくすればよい)。つまり、高濃度ドーピング層103を成膜しているテクスチャ102aの頂角を鈍角にするなどして、光反射を抑制する(反射回数を減らす)ことが好ましい。このようにして、テクスチャ102aでの光反射を比較的少なくすることで、高濃度ドーピング層103による光吸収を低減することが可能となる。
In order to shorten the path of light passing through the vicinity of the high-
また、太陽電池素子の受光面に光が照射されると、低濃度ドーピング層104およびその下の基板領域で、少数のキャリアが発生する。生成した少数キャリアが表面電極109に到達することで、電力を取り出すことができる。
Further, when the light receiving surface of the solar cell element is irradiated with light, a small number of carriers are generated in the low-
少数キャリアは、比較的低抵抗の部分を流れる。そのため、少数キャリアはドーピングによって抵抗が小さくされた表面近傍を多く流れる。また、少数キャリアは、表面電極109に収集されるため、表面電極109に近いほどその数は多くなる。このことから抵抗ロスによる少数キャリアの消滅を防ぐためには、基板101の表面近傍における抵抗が、表面電極109に近いほど低くされていることが好ましい。
Minority carriers flow through a relatively low resistance portion. Therefore, many minority carriers flow in the vicinity of the surface whose resistance is reduced by doping. In addition, since minority carriers are collected by the
実施の形態の太陽電池素子において、低濃度ドーピング層104は表面電極109に近いほどドーパント濃度が大きくされており、つまり低抵抗とされている。そのため、抵抗ロスによる少数キャリアの消滅を抑制することが可能となる。
In the solar cell element of the embodiment, the dopant concentration of the lightly doped
さらに、本太陽電池素子における高濃度ドーピング層103がその表面に成膜されているテクスチャ102aの頂角は、鈍角または丸まっている。テクスチャ102aの頂角を鋭角にするには、頂点から離れるにつれてエッチング量を多くする(エッチング厚みを大きく)する。その結果、頂点近傍のドーピング層は厚い一方で、頂点から離れるにつれてドーピング層が薄くなる傾向にある。ドーピング層の薄い部分には、キャリアが集中しやすく、再結合の発生率が高まる。これに対して、テクスチャ102aの頂角を鈍角にするには、全体的にエッチング量を抑えればよい。その結果、ドーピング層の厚みは比較的均一となる(全般的に厚い)。そのため、キャリアが集中しにくく、再結合の発生率も高まりにくい。
Furthermore, the apex angle of the
このように、低濃度ドーピング層104からの光取り込み効率の向上と、キャリアの消滅の抑制および再結合の確率の低減との結果、実施の形態の太陽電池素子の光電変換効率が向上されうる。
Thus, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element of the embodiment can be improved as a result of the improvement of the light capturing efficiency from the lightly doped
3.太陽電池素子の製造方法について
図2(a)〜(i)は、太陽電池素子の製造中間体の一部の断面を模式的に示しており、実施の形態に係る太陽電池素子の製造方法を概略する。
3. About the manufacturing method of a solar cell element Fig.2 (a)-(i) has shown typically the cross section of a part of manufacturing intermediate body of a solar cell element, and shows the manufacturing method of the solar cell element which concerns on embodiment. Outline.
N型ドーピング半導体であるシリコン単結晶で構成される基板201を用意する(図2(a))。基板201は、N型シリコンインゴットをスライスすることで得られる。シリコンインゴットの作製方法はチョクラルスキー(CZ)法、フローティングゾーン(FZ)法のいずれでもよい。本実施の形態では、CS法を用いてシリコンインゴットを得る。シリコンのドーパントはリンが望ましく、そのドーパント濃度は1×1015〜5×1016atom/cm3程度が望ましい。本実施の形態における基板201のドーパント濃度は、7×1015atom/cm3とした。
A
次に、基板201を、アルカリ溶液である水酸化ナトリウム水溶液に浸すことで、基板201のスライスによるダメージ層を除去する。
Next, the
次いで、基板201を、水酸化カリウム水溶液にイソプロピルアルコールを加えた水溶液に浸して、基板201の表裏(主面)の両面に山形のテクスチャ202を形成する(図2(b))。テクスチャ形成の際に、エッチングマスクを用いてエッチング領域を規定して、例えば規則的な島状領域に規定すると、周期的なテクスチャが得られる。一方、エッチングマスクを用いずに、基板201の表裏面の全面をエッチングすると、ランダムなテクスチャが得られる。本実施の形態では、基板201の表裏面の全面をエッチングして、ランダムなテクスチャを形成する。テクスチャの凸部高さを、10μm程度とした。
Next, the
次に、基板201の両面にシリコン酸化膜203を成膜する。シリコン酸化膜203は、基板201を大気中950℃で1時間加熱することで、基板201の両面を熱酸化するによって形成される。基板201の両面に成膜したシリコン酸化膜のうち、裏面のシリコン酸化膜をフッ酸などの薬液を用いて除去して、表面のシリコン酸化膜を残す(図2(c))。酸化処理によって、テクスチャ202の山の頂点や谷の底の角度が鈍角となり、テクスチャ202aとなる。
Next,
シリコン酸化膜を除去した基板201の裏面全体に、リンを含む塗布剤を塗布し、さらに950℃30分の熱処理を行うことで、裏面にN型ドーピング層204を形成する。このとき、N型ドーピング層204の上にガラス膜が形成される。形成されたガラス膜をフッ酸などの薬液を用いることによって除去する。このとき、基板201の表面に成膜されたシリコン酸化膜203も除去される(図2(d))。
An N-
N型ドーピング層204の表面ドーパント濃度は1×1018〜5×1020atom/cm3程度が望ましい。本実施の形態では1×1020atom/cm3とした。
The surface dopant concentration of the N-
次に、基板201の両面にシリコン酸化膜205を成膜する。シリコン酸化膜205は、シリコン酸化膜203と同様に、基板201を大気中950℃で1時間加熱することで、基板201の両面を熱酸化するによって形成される。両面のシリコン酸化膜のうち、表面のシリコン酸化膜をフッ酸などの薬液を用いて除去し、裏面のシリコン酸化膜205を残す(図2(e))。
Next,
基板201の表面の所望の部分に、スクリーン印刷を用いてボロンを含む塗布剤を塗布する。その後に、950℃1時間熱処理を行う。これによって所望の部分に高濃度P型ドーピング層206が成膜でき、同時にオートドーピングにより高濃度P型ドーピング層206以外の表面に低濃度P型ドーピング層207が形成される。オートドーピングによって形成された低濃度P型ドーピング層207におけるドーパント濃度は、高濃度P型ドーピング層206から離れる領域ほど低くなる。
A coating agent containing boron is applied to a desired portion of the surface of the
上記熱処理によって、高濃度P型ドーピング層206および低濃度P型ドーピング層207の上にガラス膜が形成される。形成されたガラス膜は、フッ酸などの薬液を用いることによって除去する(図2(f))。このとき、裏面のシリコン酸化膜205も除去される。
A glass film is formed on the high-concentration P-
さらに、水酸化ナトリウムを主成分とするアルカリ溶液によって、高濃度P型ドーピング層206および低濃度P型ドーピング層207の、厚み方向の一部をエッチングする(図2(g))。本実施の形態では、アルカリ溶液として水酸化ナトリウムを含むエチレングリコール溶液を用いたが、水酸化カリウムを含むプロパノール溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、炭酸ナトリウムを含むイソプロピルアルコール溶液などのアルカリ溶液を用いてもよい。
Further, a part in the thickness direction of the high-concentration P-
図3は、水酸化カリウムを含む純水とプロパノールとの混合溶液で、ボロンでドープされたドーピング層を有するシリコン単結晶からなる基板201の(100)方位面を、一定時間エッチングしたときの、エッチングされるドーピング層中のボロン濃度と、ドーピング層のエッチング深さとの関係を示すグラフである。エッチング処理中のエッチング速度は、ほぼ一定とする。図3に示されるように、アルカリ溶液によるドーピング層のエッチング速度は、そのドーパント濃度が高いほど低下する。
FIG. 3 shows a mixed solution of pure water containing potassium hydroxide and propanol, when the (100) orientation plane of the
そのため、アルカリ溶液で高濃度P型ドーピング層206および低濃度P型ドーピング層207を、同時にエッチングした場合に、低濃度P型ドーピング層207が選択的にエッチングされ、高濃度P型ドーピング層206はエッチングされにくい。そのため、レジスト等で高濃度P型ドーピング層206をマスクする必要がなくなり、エッチングのための工程を少なくできる。
Therefore, when the high-concentration P-
アルカリ溶液によるエッチングによって、低濃度P型ドーピング層207のドーパント濃度を制御できる。ドーパントは、基板表面から拡散されているため、低濃度P型ドーピング層207のドーパント濃度は、表面に近い程高くなっている。このため、低濃度P型ドーピング層207のエッチング厚みを大きくする程、低濃度P型ドーピング層207の表面ドーパント濃度は低くなる。よって、エッチング深さによって、低濃度P型ドーピング層207の表面ドーパント濃度を制御することができる。
The dopant concentration of the low-concentration P-
高濃度P型ドーピング層206の表面ドーパント濃度は、5×1019〜5×1020atom/cm3程度が望ましく、低濃度P型ドーピング層207の表面ドーパント濃度は1×1017〜1×1019atom/cm3程度が望ましい。本実施の形態では、高濃度P型ドーピング層206の表面ドーパント濃度は1×1020atom/cm3程度、低濃度P型ドーピング層207の表面ドーパント濃度は5×1018〜1×1019atom/cm3程度とした。
The surface dopant concentration of the high concentration P-
また、アルカリ溶液によるエッチングによって、単結晶シリコン基板の面方位に対する選択エッチングが施され、鈍角なテクスチャ202aを、鋭角なテクスチャ202bとすることができる(図2(g))。図2(b)に示される段階におけるテクスチャ202の頂点及び底の形状は、鋭角になっているが;図2(f)に示される段階におけるテクスチャ202aの頂点及び底の形状は、基板201への熱酸化などの熱処理工程、酸化膜除去などの洗浄工程によって、鈍角になっていたり、丸まっていたりする。これに対して、図2(g)に示される段階におけるテクスチャ202bの頂点及び底の形状は、再び鋭角になる。
Further, selective etching with respect to the plane orientation of the single crystal silicon substrate is performed by etching with an alkaline solution, and the
さらに、アルカリ溶液によるエッチングによって、高濃度P型ドーピング層206と低濃度P型ドーピング層207とには段差が生じている。つまり、高濃度P型ドーピング層206の頂点高さは、低濃度P型ドーピング層207のテクスチャの頂点よりも高い。
Furthermore, a step is generated between the high concentration P-
次に、基板201の端面をプラズマエッチャーで3μm程度エッチングし、ウェット洗浄を行うことで、PN接合分離を行う(不図示)。
Next, the end surface of the
次に、アトミックレイヤーデポジションによりAl2O3からなる表面パッシベーション膜208(膜厚:100nm)を成膜する。また、950度10分間の熱酸化によって、裏面にシリコン酸化膜である裏面パッシベーション膜209(膜厚:100nm)を成膜する。更に、基板201の表面に(表面パッシベーション膜208に)、プラズマCVDによってシリコン窒化膜である反射防止膜210(膜厚:約80nm)を積層する(図2(h))。 Next, a surface passivation film 208 (film thickness: 100 nm) made of Al 2 O 3 is formed by atomic layer deposition. Further, a back surface passivation film 209 (film thickness: 100 nm) which is a silicon oxide film is formed on the back surface by thermal oxidation at 950 ° C. for 10 minutes. Further, an antireflection film 210 (film thickness: about 80 nm), which is a silicon nitride film, is laminated on the surface of the substrate 201 (on the surface passivation film 208) by plasma CVD (FIG. 2 (h)).
次に、N型ドーピング層204および高濃度P型ドーピング層206に、ペーストをスクリーン印刷を用いて、櫛歯電極形状に塗布して乾燥させる。ペーストは、例えば銀を主成分とし、ガラスフリットなどが混合されている。高濃度P型ドーピング層206は、低濃度P型ドーピング層207に対して段差があるため、スクリーン印刷によって、高濃度P型ドーピング層206に位置精度よくペーストを塗布することができる。
Next, paste is applied to the N-
最後に、焼成炉において、800℃で20分間焼成を行い、N型ドーピング層204および高濃度P型ドーピング層206それぞれに電気的に接続する表面電極211および裏面電極212がそれぞれ形成される(図2(i))。
Finally, baking is performed at 800 ° C. for 20 minutes in a baking furnace to form a
このようにして効率良く太陽電池素子を形成することが可能となる。 Thus, it becomes possible to form a solar cell element efficiently.
本発明の太陽電池素子の製造方法では、エッチングをマスクレスで行うことで製造工程数を削減することができる。更に、ドーピング濃度が低いほどアルカリ液でのエッチングレートが速いという特性を利用するので、低濃度ドーピング層を選択的にエッチングできる。 In the method for manufacturing a solar cell element of the present invention, the number of manufacturing steps can be reduced by performing etching without a mask. Further, since the characteristic is that the etching rate with an alkaline solution is faster as the doping concentration is lower, the low concentration doping layer can be selectively etched.
また、本発明の太陽電池素子の製造方法では、低濃度ドーピング層と高濃度ドーピング層との間に段差を設けることができる。この段差を利用すれば、電極の成膜において位置合わせが容易になり、狭ピッチの表面電極211を信頼性高く成膜することができる。
Moreover, in the manufacturing method of the solar cell element of this invention, a level | step difference can be provided between a low concentration doping layer and a high concentration doping layer. If this step is utilized, alignment in the film formation of the electrode becomes easy, and the
更に、熱処理の工程を経ることで、基板201に形成されていたテクスチャ(凹凸)の頂角が、形成当初(図2(b))のように鋭角(鋭利)ではなく、鈍角(鈍ら)または丸くなる(図2(f))。本実施の形態では、低濃度P型ドーピング層207をアルカリ溶液でエッチングしているので、低濃度P型ドーピング層207のテクスチャの頂角を鋭角に戻すことができる。アルカリエッチング速度は、シリコン基板の面方位によって異なるためである。
Furthermore, the apex angle of the texture (unevenness) formed on the
本発明の太陽電池素子およびその製造方法は、従来に比べコスト増加を避けつつ、変換効率を向上することができ、太陽光発電などのエネルギー分野の用途に適用できる。 The solar cell element and the manufacturing method thereof according to the present invention can improve the conversion efficiency while avoiding an increase in cost as compared with the prior art, and can be applied to applications in the energy field such as solar power generation.
101 基板
102a〜c テクスチャ
103 高濃度ドーピング層
104 低濃度ドーピング層
105 ドーピング層
106、107 パッシベーション膜
108 反射防止膜
109 表面電極
110 裏面電極
201 基板
202,202a,202b テクスチャ
203 シリコン酸化膜
204 N型ドーピング層
205 シリコン酸化膜
206 高濃度P型ドーピング層
207 低濃度P型ドーピング層
208 表面パッシベーション膜
209 裏面パッシベーション膜
210 反射防止膜
211 表面電極
212 裏面電極
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記基板の主面の一部の領域に、ボロンを含む拡散剤を成膜する工程と、
熱処理により前記ボロンを前記主面に拡散させて、前記一部の領域に前記高濃度P型ドーピング層を形成し、前記高濃度P型ドーピング層に隣接する領域に前記低濃度P型ドーピング層を形成する工程と、
アルカリ溶液で前記高濃度P型ドーピング層及び低濃度P型ドーピング層をエッチングする工程と、
前記高濃度P型ドーピング層上に電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。 A substrate composed of an N-type doping semiconductor; a low-concentration P-type doping layer formed on the main surface of the substrate; and a main surface of the substrate adjacent to the low-concentration P-type doping layer. A method for manufacturing a solar cell element, comprising: a high concentration P-type doping layer having a dopant concentration higher than that of the concentration P-type doping layer; and an electrode formed on the high concentration P-type doping layer.
Forming a diffusion agent containing boron on a partial region of the main surface of the substrate;
The boron is diffused into the main surface by heat treatment to form the high-concentration P-type doping layer in the partial region, and the low-concentration P-type doping layer is formed in a region adjacent to the high-concentration P-type doping layer. Forming, and
Etching the high-concentration P-type doping layer and the low-concentration P-type doping layer with an alkaline solution;
Forming an electrode on the high-concentration P-type doping layer;
The manufacturing method of the solar cell element characterized by including.
前記低濃度P型ドーピング層上に複数の第1凸形状が形成され、前記高濃度P型ドーピング層上に複数の第2凸形状が形成され、前記第2凸形状の頂角よりも前記第1凸形状の頂角の方が鋭い、太陽電池素子。 A substrate composed of an N-type doped semiconductor; a low-concentration P-type doping layer formed on a main surface of the substrate; and a main surface of the substrate adjacent to the low-concentration P-type doping layer, the low-concentration P A high concentration P-type doping layer having a higher dopant concentration than the type doping layer, and an electrode formed on the high concentration P-type doping layer,
A plurality of first convex shapes are formed on the low-concentration P-type doping layer, a plurality of second convex shapes are formed on the high-concentration P-type doping layer, and the first convex shape is greater than the apex angle of the second convex shape. A solar cell element in which the apex angle of one convex shape is sharper.
7. The solar cell element according to claim 5, wherein the dopant concentration in the low-concentration P-type doping layer gradually increases as it approaches the high-concentration P-type doping layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013110037A JP2014229826A (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Manufacturing method of solar cell element and solar cell element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013110037A JP2014229826A (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Manufacturing method of solar cell element and solar cell element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014229826A true JP2014229826A (en) | 2014-12-08 |
Family
ID=52129391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013110037A Pending JP2014229826A (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Manufacturing method of solar cell element and solar cell element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014229826A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016111357A (en) * | 2014-12-09 | 2016-06-20 | 三菱電機株式会社 | Solar battery, solar battery module, and method of manufacturing solar battery |
JP2017204625A (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | ▲ゆ▼晶能源科技股▲分▼有限公司Gintech Energy Corporation | Solar battery and manufacturing method therefor |
CN111463322A (en) * | 2020-04-30 | 2020-07-28 | 常州时创能源股份有限公司 | P-type double-sided battery and preparation method thereof |
CN111463323A (en) * | 2020-04-30 | 2020-07-28 | 常州时创能源股份有限公司 | P-type selective doping method |
CN113948590A (en) * | 2020-06-30 | 2022-01-18 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | Solar cell and manufacturing method thereof |
-
2013
- 2013-05-24 JP JP2013110037A patent/JP2014229826A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016111357A (en) * | 2014-12-09 | 2016-06-20 | 三菱電機株式会社 | Solar battery, solar battery module, and method of manufacturing solar battery |
JP2017204625A (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | ▲ゆ▼晶能源科技股▲分▼有限公司Gintech Energy Corporation | Solar battery and manufacturing method therefor |
CN111463322A (en) * | 2020-04-30 | 2020-07-28 | 常州时创能源股份有限公司 | P-type double-sided battery and preparation method thereof |
CN111463323A (en) * | 2020-04-30 | 2020-07-28 | 常州时创能源股份有限公司 | P-type selective doping method |
CN113948590A (en) * | 2020-06-30 | 2022-01-18 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | Solar cell and manufacturing method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI520363B (en) | Solar cell and method for manufacturing such a solar cell | |
JP2008010746A (en) | Solar battery and method for manufacture thereof | |
JP5777795B2 (en) | Photovoltaic element | |
JP6091458B2 (en) | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof | |
KR20130112877A (en) | Method for producing a solar cell having a textured front face and corresponding solar cell | |
JP2014229826A (en) | Manufacturing method of solar cell element and solar cell element | |
JP2010161310A (en) | Backside electrode type solar cell and method of manufacturing the same | |
KR20120039361A (en) | Manufacturing method of solar cell | |
JP5756352B2 (en) | Manufacturing method of back electrode type solar cell | |
US10872986B2 (en) | Solar cell and method for manufacturing solar cell | |
CN110676160A (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
JP6340069B2 (en) | Manufacturing method of solar cell | |
WO2009157052A1 (en) | Method for manufacturing photovoltaic system | |
JP2011228529A (en) | Solar battery cell and manufacturing method thereof | |
JP2011142210A (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
JP6114171B2 (en) | Manufacturing method of solar cell | |
WO2012117558A1 (en) | Photovoltaic device, manufacturing method therefor, and photovoltaic module | |
JP2021057435A (en) | Solar cell and manufacturing method of solar cell | |
JP2013058632A (en) | Method for manufacturing low reflectivity substrate and method for manufacturing photovoltaic device | |
JP5554359B2 (en) | Substrate roughening method, solar cell manufacturing method, solar cell, and solar cell module | |
KR101083373B1 (en) | Method for manufacturing a Solar cell using selective doping and the Solar cell thereof | |
JP2005260157A (en) | Solar cell and solar cell module | |
JP6116616B2 (en) | Back electrode type solar cell and manufacturing method thereof | |
JP5430751B2 (en) | Method for manufacturing low-reflection substrate and method for manufacturing photovoltaic device | |
JP5029921B2 (en) | Method for manufacturing solar battery cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20150312 |