JP2016006907A - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池および太陽電池の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】比較的変換効率が高く、費用対効果の大きな受光面電極型太陽電池の構造およびそれらの製造プロセスを提供する。
【解決手段】バイポーラ太陽電池１００は、Ｎ型シリコン基板１０１と、太陽電池１００の裏面側に形成されたＰ型ポリシリコンのエミッタ１０８とによって形成される裏面接合を含む。シリコン基板１０１の受光面側のテクスチャード表面上には、反射防止層１０３が形成されている。太陽電池１００の受光面上の負極側金属コンタクト１０２は、基板１０１と電気的に接続し、太陽電池１００の裏面上の正極側金属コンタクト１１０は、ポリシリコンのエミッタ１０８と電気的に接続する。正極側金属コンタクト１１０は、誘電体層１０９とともに赤外線反射層を形成して、太陽放射の収集を増加させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して太陽電池に関する。本発明は、特に、太陽電池の製造プロセスおよび構造に関するが、これに限られるものではない。
太陽電池は太陽放射を電気エネルギーに変換する装置であり、よく知られている。太陽電池は半導体製造技術を用いて半導体ウエハ上に製造されてよい。太陽電池はＰ型拡散領域およびＮ型拡散領域を含み、Ｐ型拡散領域およびＮ型拡散領域は接合部を形成する。太陽電池に衝突した太陽放射は電子とホールとを発生させ、電子およびホールは拡散領域に移動する。それにより拡散領域の間に電圧差が生じる。裏面電極型太陽電池（ｂａｃｋｓｉｄｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）においては、拡散領域と、拡散領域に結合する金属コンタクト（ｍｅｔａｌ ｃｏｎｔａｃｔ）との両方が、太陽電池の裏面上に形成される。金属コンタクトは、外部の電気回路が太陽電池と結合され、太陽電池を動力源とすることができるようにする。
受光面電極型太陽電池（ｆｒｏｎｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）においては、拡散領域と電気的に接続される金属コンタクトの少なくとも１つが、太陽電池の受光面（ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）上に形成される。太陽電池の受光面は、裏面の反対側の面であり、太陽放射を収集する通常の運転の間、太陽に面する。裏面型太陽電池は、その受光面上に金属コンタクトがないので、受光面型太陽電池に優る美的な利点を有し、住宅用途に好まれる。一方、発電所および発電が主要な懸案事項であるその他の用途において、審美性は主要な要求ではない。本明細書において、比較的効率が高く、費用対効果の大きな受光面電極型太陽電池の構造およびそれらの製造プロセスが開示される。
バイポーラ太陽電池（ｂｉｐｏｌａｒ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）は、Ｎ型シリコン基板と、太陽電池の裏面側に形成されたＰ型ポリシリコンのエミッタとによって形成される裏面接合を有する。シリコン基板の受光面側のテクスチャード表面（ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｆｒｏｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ）には、反射防止層が形成されてよい。太陽電池の受光面上に配された負極側の金属コンタクトは、基板と電気的に接続される。一方、太陽電池の裏面上に配された正極側の金属コンタクトは、ポリシリコンのエミッタと電気的に接続される。外部の電気回路は、正極および負極に接続され、太陽電池を動力源としてよい。正極側の金属コンタクトは、下部の絶縁層とともに赤外線反射層を形成し、太陽放射の収集を増加させてよい。
付随する図面および特許請求の範囲を含むこの開示の全体を読んだ当業者は、本発明のこれらの特徴およびその他の特徴を容易に理解することができるであろう。
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池の断面図を概略的に示す。 図２は、図１に示す太陽電池の受光面を概略的に示す平面図である。 図３は、図１に示す太陽電池の裏面を概略的に示す平面図である。 図４Ａは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｃは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｄは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｅは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｆは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｇは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｈは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｉは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｊは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｋは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｌは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。 図４Ｍは、本発明の一実施形態に係る、図１に示す太陽電池の製造方法の一例を概略的に示す。
異なる図面において、同一または類似する構成要素には同一の符号を付す。図面は正確な縮尺で作図されていない。
本明細書において、発明の実施形態を十分に理解できるように、装置、プロセスパラメータ、材料、プロセス段階および構造の実施例のような、多くの具体的詳細が提供される。しかしながら、当業者は、一以上の具体的詳細がなくても発明を実施することができることを認識するであろう。他の例では、発明の態様が不明瞭になることを防止する目的で、周知の詳細は図示または記載されていない。
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池１００の断面図を概略的に示す。太陽電池１００は、金属コンタクト１０２が配される受光面と、金属コンタクト１１０と同じ側の裏面とを有する。受光面は、太陽放射を収集する通常の運転の間、太陽に面する。
図１に示す例において、太陽電池１００は、Ｐ型拡散領域として機能するＰ型にドープされたポリシリコンのエミッタ１０８と、Ｎ型拡散領域として機能するＮ型シリコン基板１０１とによって形成される裏面接合を有する。Ｎ型シリコン基板１０１は、長ライフタイム（例えば、２から５ｍｓ）のＮ型シリコンウエハを含んでよい。Ｎ型シリコン基板１０１の厚さは、基板の裏面側の表面から、基板の受光面側のテクスチャード表面の先端までを測定して、１００から２５０マイクロメートルであってよい。基板１０１の受光面側の表面は、符号１１３として示すように、不規則にテクスチャリングされる。基板１０１の受光面側の表面は、基板の内部に形成されＮ型にドープされた領域１０５および領域１０６を含む。Ｎ型にドープされた領域１０５は、太陽電池の妥協のない青色応答（ｂｌｕｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を実現すると同時に、受光面側の表面再結合（ｆｒｏｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を低減し、横方向の伝導率（ｌａｔｅｒａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）を改善する。領域１０６は、接触抵抗を低減し、接触面における再結合（ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を抑制する。領域１０６は、リン拡散領域であってよい。一実施形態において、受光面側の表面における高濃度（ｈｅａｖｉｌｙ）拡散領域の面積（ａｒｅａ）を抑制する目的で、領域１０６がドット状に（ｄｏｔ ｓｈａｐｅ）形成されるので、領域１０６はＮドット（Ｎ−ｄｏｔ）とも呼ばれる。Ｎ型にドープされた領域１０５は、１００から５００Ω／ｓｑのシート抵抗を有してよく、Ｎ型にドープされた領域１０６は、１０から５０Ω／ｓｑのシート抵抗を有してよい。
基板１０１の受光面側のテクスチャード表面上には、窒化ケイ素層１０３の反射防止膜（ＡＲＣ）が形成される。受光面側のテクスチャード表面と、窒化ケイ素層１０３とは、太陽放射の収集効率の向上に役立つ。保護酸化物１２４（ｐａｓｓｉｖａｔｉｎｇ ｏｘｉｄｅ）は、基板１０１の受光面側の表面上に熱成長し、１０から２５０オングストロームの厚さを有する二酸化ケイ素を含んでよい。
一実施形態において、ポリシリコンのエミッタ１０８は、トンネル酸化物層１０７の上に形成される。ポリシリコンのエミッタ１０８は、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）またはプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）のような化学気相成長法（ＣＶＤ）および熱アニール処理を用いて、ポリシリコンの層を形成することで形成されてよい。ポリシリコンのエミッタ１０８は、１００Ω／ｓｑのシート抵抗を有してよく、１０００から２０００オングストロームの厚さを有してよい。トンネル酸化物層１０７は、基板１０１の裏面の表面上に熱成長し、１０から５０オングストロームの厚さを有する二酸化ケイ素を含んでよい。金属コンタクト１１０は、二酸化ケイ素層１０９を含む誘電体を貫通して形成されるコンタクトホール１２３を介して、ポリシリコンのエミッタ１０８と電気的に接続してよい。金属コンタクト１１０は、外部の電気回路が太陽電池１００と結合され、太陽電池を動力源とすることができるようにする、正極側端子（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｏｌａｒｉｔｙ ｔｅｒｍｉｎａｌ）を提供する。二酸化ケイ素層１０９は、電気的な分離を与え、金属コンタクト１１０が赤外線反射層として働き、太陽放射の収集を増加させることができるようにする。一実施形態において、金属コンタクト１１０は、５から２５ｍΩ・ｃｍの電気伝導率（ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）と、１５から３５マイクロメートルの厚さとを有する銀を含む。
太陽電池１００の受光面において、金属コンタクト１０２は、窒化ケイ素層１０３を貫通して形成されたコンタクトホール１２０を介して、領域１０６と電気的に接続する。金属コンタクト１０２は、外部の電気回路が太陽電池１００と結合され、太陽電池を動力源とすることができるようにする、負極側端子（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｏｌａｒｉｔｙ ｔｅｒｍｉｎａｌ）を提供する。一実施形態において、金属コンタクト１０２は、約５ｍΩ・ｃｍのシート抵抗と、約１５マイクロメートルの厚さとを有する銀を含む。隣接する金属コンタクト１０２の間のピッチは、約１から４ｍｍであってよい。一実施形態において、金属コンタクト１０２（図２を参照。）は、互いに平行に、４００から１０００マイクロメートルの間隔をあけて配されてよい。
図１に例示するように、二酸化ケイ素層１０９、ポリシリコンのエミッタ１０８および基板１０１の一部の中を通って、端部分離トレンチ１１１（ｅｄｇｅ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｔｒｅｎｃｈ）が形成され、電気的な端部分離が提供される。
図２は、太陽電池１００の受光面を概略的に示す平面図である。図２に例示するように、基板１０１の受光面には、平行に伸びる２本のバスバー２０１が配される。その内部に金属コンタクト１０２が形成されるコンタクトホール１２０のそれぞれは、約５０から２００マイクロメートルの直径を有してよい。複数の金属コンタクト１０２が、バスバー２０１に垂直に形成される。金属コンタクト１０２のそれぞれは、約６０から１２０マイクロメートルの幅を有してよい。
図３は、太陽電池１００の裏面を概略的に示す平面図である。 図３に例示するように、基板１０１の裏面には、平行に伸びる２本のバスバー３０１が配される。２本のバスバー３０１は、金属コンタクト１１０と電気的に結合される。実施する上では、バスバー２０１およびバスバー３０１は、隣接する太陽電池の対応するバスバーと電気的に接続され、太陽電池アレイを形成することができる。
太陽電池は、実行可能な再生可能エネルギー源として、エネルギーの消費者の間の賛同を得てきた。それでもやはり、他のエネルギー源との競争力があるエネルギー源であるために、太陽電池の製造業者は、効率的な太陽電池を比較的低コストで製造できなければならない。この目標を念頭において、以下、図４Ａから図４Ｍを参照しながら、太陽電池１００の製造プロセスについて説明する。
図４Ａから図４Ｍは、太陽電池１００の製造方法の一例を概略的に示す。
図４Ａにおいて、Ｎ型シリコン基板１０１が、ダメージ層をエッチングする段階を経ることで、太陽電池への加工に備える。本実施形態において、基板１０１はウエハ形状であり、それゆえ、通常は、ウエハベンダーが基板１０１をインゴットから切り出すために実施する切断プロセスに起因して、表面に損傷を受ける。基板１０１の厚さは、ウエハベンダーから受領した状態で、約１００から２００マイクロであってよい。一実施形態において、ダメージ層をエッチングする段階は、水酸化カリウムを含むウエットエッチングプロセスを用いて、基板１０１のそれぞれの面から、約１０から２０マイクロメートルを除去する段階を含む。ダメージ層をエッチングする段階は、また、基板１０１を洗浄して、金属汚染を除去する段階を含んでよい。
図４Ｂにおいて、トンネル酸化物４０２およびトンネル酸化物１０７は、それぞれ、基板１０１の受光面側の表面および裏面側の表面に形成される。トンネル酸化物４０２およびトンネル酸化物１０７は、Ｎ型シリコン基板１０１の表面上に熱成長し、約１０から５０オングストロームの厚さを有する二酸化ケイ素を含んでよい。次に、トンネル酸化物４０２およびトンネル酸化物１０７の上にポリシリコンが形成され、それぞれ、ポリシリコン層４０１およびポリシリコンのエミッタ１０８を形成する。ポリシリコン層４０１およびポリシリコンのエミッタ１０８のそれぞれは、ＣＶＤによって、約１０００から２０００オングストロームの厚さに形成されてよい。
図４Ｃにおいて、Ｐ型ドーパント源４６１が、ポリシリコンのエミッタ１０８の上に形成される。その名前が示すとおり、Ｐ型ドーパント源４６１は、引き続いて実行される不純物拡散工程（ｄｏｐａｎｔ ｄｒｉｖｅ−ｉｎ ｓｔｅｐ）における、ポリシリコンのエミッタ１０８への拡散に備えて、Ｐ型ドーパントのソース（ｓｏｕｒｃｅ）を提供する。Ｐ型ドーパント源４６１の上に、キャッピング誘電体層４６２（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｐｐｉｎｇ ｌａｙｅｒ）が形成され、拡散工程（ｄｒｉｖｅ−ｉｎ ｓｔｅｐ）の間に、太陽電池の裏面からドーパントが漏れること（ｅｓｃａｐｉｎｇ）を防止する。一実施形態において、Ｐ型ドーパント源は、常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）によって約５００から１０００オングストロームの厚さに堆積した（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）ＢＳＧ（ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）を含む。ドーパント濃度は、５から１０重量％であってよい。一方、上記の実施形態において、キャッピング層４６２もまた、常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）によって約２０００から３０００オングストロームの厚さに形成された（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）、ドープされていない（ｕｎｄｏｐｅｄ）二酸化ケイ素を含んでよい。
図４Ｄにおいて、端部分離トレンチ１１１は、裏面上の基板１０１の端部の近傍に形成される。トレンチ１１１は、比較的浅く（ｓｈａｌｌｏｗ）、例えば、基板１０１の内側へ１０マイクロメートルの深さであり、電気的な端部分離（ｅｄｇｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を提供する。一実施形態において、トレンチ１１１は、レーザーを用いて、キャッピング層４６２、Ｐ型ドーパント源４６１、ポリシリコンのエミッタ１０８、トンネル酸化物１０７を切断し、基板１０１の浅い部分（ｓｈａｌｌｏｗ ｐｏｒｔｉｏｎ）に切り込みを入れることで形成される。
図４Ｅにおいて、基板１０１の受光面上の露出した領域が不規則にテクスチャリングされ、テクスチャード表面１１３（ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）を形成する。一実施形態において、水酸化カリウムおよびイソプロピルアルコールを含むウエットエッチングプロセスを用いて、基板１０１の受光面に、不規則なピラミッド形状の（ｒａｎｄｏｍ ｐｙｒａｍｉｄｓ）テクスチャリングが施される。
図４Ｆにおいて、Ｎ型ドーパント源４１２は、テクスチャード表面１１３のうち、引き続いてコンタクトホール１２０（図１を参照。）が形成され、その後に形成される金属コンタクト１０２が基板１０１と電気的に接続することになる領域に形成される。その名前が示すとおり、Ｎ型ドーパント源４１２は、基板１０１の受光面への拡散に備えて、Ｎ型ドーパントのソース（ｓｏｕｒｃｅ）を提供する。一実施形態において、Ｎ型ドーパント源４１２は、ドーパント物質を基板１０１の上に直接インクジェット印刷することで、形成される。
一実施形態において、Ｎ型ドーパント源４１２は、リンがドープされた二酸化ケイ素を含む。 図４Ｆにおいては、明瞭に作図することを目的として、Ｎ型ドーパント源４１２を１つだけ示している。 実施する上では、いくつかのＮ型ドーパント源４１２がドット状に配されることができる。コンタクトホール１２０が形成されることになる領域（図２を参照。）のそれぞれに、１つのＮ型ドーパント源４１２が形成されてよい。これにより、図４Ｇを参照して説明される、引き続いて実施される拡散段階を経て、いくつかのドット状に配されたＮ型にドープされた領域１０６（ｓｅｖｅｒａｌ ｄｏｔ ｓｈａｐｅｄ Ｎ−ｔｙｐｅ ｄｏｐｅｄ ｒｅｇｉｏｎｓ）（図１を参照。）を形成することができる。
図４Ｇにおいて、不純物拡散段階（ｄｏｐａｎｔ ｄｒｉｖｅ−ｉｎ ｓｔｅｐ）が実施され、Ｎ型ドーパントが、Ｎ型ドーパント源４１２から基板１０１の中へと拡散してＮ型にドープされた領域１０６を形成し、Ｐ型ドーパントが、Ｐ型ドーパント源４６１からポリシリコンのエミッタ１０８へと拡散する。また、Ｎ型ドーパントが基板１０１の受光面の中へと拡散し、Ｎ型にドープされた領域１０５を形成する。二酸化ケイ素層１０９は、拡散工程後の層４６１および層４６２を表す。ポリシリコンのエミッタ１０８もまた、拡散工程後に、Ｐ型にドープされた層になる。図４Ｇの例において、Ｎ型にドープされた領域１０５は、例えば、拡散炉（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｆｕｒｎａｃｅ）の中でリンにさらされることで、形成されてよい。Ｎ型ドーパント源４１２を使用することで、Ｎ型にドープされた領域１０６への、よりコントロールされ、より高濃度の拡散を実現することができる。拡散プロセスの間に、テクスチャード表面１１３の上に、二酸化ケイ素の熱酸化薄膜層１２４（ｔｈｉｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｌａｙｅｒ）が成長してよい。
裏面上のポリシリコンのエミッタ１０８をドーピングし、受光面上にＮ型にドープされた領域１０５および領域１０６を形成する拡散段階は、インサイチュで（ｉｎ ｓｉｔｕ）形成されてよい。本開示に関連して、それは、炉（ｆｕｒｎａｃｅ）またはその他のシングルチャンバーもしくはマルチチャンバーの処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｏｏｌ）において、（例えば、製造部門の社員によって、）基板１０１をシングルマニュアルローディングすること（ｓｉｎｇｌｅ ｍａｎｕａｌ ｌｏａｄｉｎｇ）を意味する。 一実施形態において、拡散段階は、拡散炉の内部で実施される。拡散段階に至る段階の先行するシーケンス（ｐｒｅｃｅｄｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）は、原位置拡散（ｉｎ−ｓｉｔｕ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）を可能にし、製造コストを低減させるのに有利に働く。
いくつかの応用例において、Ｎ型ドーパント源４１２を使用して、ドーパントをＮ型にドープされた領域１０６の中に拡散させる段階が、省略されてもよいことに留意されたい。つまり、代替プロセスにおいては、図４Ｆに示すＮ型ドーパント源４１２の形成が省略されよい。その場合において、Ｎ型にドープされた領域１０５および領域１０６は、両方とも、拡散段階の間の拡散炉内へのＮ型ドーパントの導入によって、ドープされてよい。上記に開示された他のすべてのプロセスは原則的に同じままである。
図４Ｈにおいて、Ｎ型ドーパント源４１２が除去された後、窒化ケイ素層１０３の反射防止膜が、テクスチャード表面１１３を覆って形成される。窒化ケイ素層１０３は、反射防止膜として機能することに加えて、誘電体としても有利に機能し、選択的なコンタクト（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔａｃｔ）が受光面上に形成され、受光面側の表面再結合を低減させることを可能にする。窒化ケイ素層１０３は、例えば、ＰＥＣＶＤによって、約４５０オングストロームの厚さに形成されてよい。
図４Ｉにおいて、窒化ケイ素層１０３の上に、フロントコンタクトマスク４２０が形成され、コンタクトホール１２０（図１を参照。）を画定するパターン４２１を作る。マスク４２０は、レジストのような耐酸性のある有機材料を含んでよく、スクリーン印刷またはインクジェット印刷のような印刷プロセスを用いて形成されてよい。
図４Ｊにおいて、二酸化ケイ素層１０９の上に、バックコンタクトマスク４２２が形成され、コンタクトホール１２３（図１を参照。）を画定するパターン４２３を作る。マスク４２２は、マスク４２０と同様に、印刷プロセスを用いて形成された有機材料を含んでよい。
図４Ｋにおいて、コンタクトホール１２０およびコンタクトホール１２３は、コンタクトエッチング段階において、窒化ケイ素層１０３および二酸化ケイ素１０９の露出された部分が除去されることで、形成される。一実施形態において、コンタクトホール１２０は、窒化ケイ素層１０３の露出した部分を除去し、基板１０１の上で止まる選択的エッチングプロセスを用いて形成される。同一のエッチングプロセスは、二酸化ケイ素１０９の露出した部分を除去し、ポリシリコンのエミッタ１０８の上で止まる。一実施形態において、エッチングプロセスは、ＢＯＥ（ｂｕｆｆｅｒｅｄ ｏｘｉｄｅ ｅｔｃｈ）を含む。
図４Ｌにおいて、二酸化ケイ素層１０９の上に金属コンタクト１１０が形成され、コンタクトホール１２３を充填し、ポリシリコンのエミッタ１０８との電気的な接続を形成する。金属コンタクト１１０は、印刷プロセスを用いて形成されてよい。金属コンタクト１１０は、銀を含んでよい。銀は、二酸化ケイ素層１０９と一緒に用いられて、良好な裏面赤外線反射（ｂａｃｋｓｉｄｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を実現する。金属コンタクト１１０として、例えば、アルミニウムのような他の金属が用いられてもよい。
図４Ｍにおいて、窒化ケイ素層１０３の上に、金属コンタクト１０２が形成され、コンタクトホール１２０を充填し、基板１０１との電気的な接続を形成する。金属コンタクト１０２は銀を含んでよく、印刷プロセスを用いて形成されてよい。
金属コンタクト１１０および金属コンタクト１０２の形成に続いて、焼成段階が実行されてよい。焼成段階は、金属コンタクトとして、スクリーン印刷により塗布された銀ペーストを用いる場合に適用され、他のプロセスまたは金属を用いる場合には、適用されない。その後、太陽電池１００は、外観検査および試験がなされる。
以上、本発明の具体的な実施形態が提供されたが、これらの実施形態は例示を目的としたものであり、本発明を限定するものではないことが理解されよう。本開示に接した当業者には、多くの更なる実施形態が自明となろう。
なお、本願明細書に記載の実施形態によれば、以下の構成もまた開示される。
［項目１］
通常の運転の間、太陽に面し、太陽放射を収集する受光面と、前記受光面の反対側の裏面とを有する太陽電池であって、
Ｎ型シリコン基板と、
前記太陽電池の前記受光面側の前記Ｎ型シリコン基板上のテクスチャード表面と、
前記Ｎ型シリコン基板の前記テクスチャード表面を覆う反射防止層と、
前記Ｎ型シリコン基板との裏面接合を形成するＰ型ポリシリコンのエミッタと、
前記太陽電池の前記受光面から前記Ｎ型シリコン基板と電気的に接続する負極側金属コンタクトと、
前記太陽電池の前記裏面から前記Ｐ型ポリシリコンのエミッタと電気的に接続する正極側金属コンタクトと、
を備える、太陽電池。
［項目２］
前記反射防止層は、窒化ケイ素の層を含む、
項目１に記載の太陽電池。
［項目３］
前記Ｐ型ポリシリコンのエミッタを覆う誘電体層をさらに備える、
項目１に記載の太陽電池。
［項目４］
前記誘電体層は、二酸化ケイ素を含む、
項目３に記載の太陽電池。
［項目５］
前記誘電体層および前記Ｐ型ポリシリコンのエミッタを切断し、前記太陽電池の裏面側の前記Ｎ型シリコン基板の一部に切り込みをいれるトレンチをさらに備える、
項目３に記載の太陽電池。
［項目６］
前記正極側金属コンタクトは、誘電体層とともに赤外線反射層を形成する金属を含む、
項目１に記載の太陽電池。
［項目７］
前記正極側金属コンタクトは、二酸化ケイ素を含む誘電体層とともに赤外線反射層を形成する銀を含む、
項目１に記載の太陽電池。
［項目８］
前記負極側金属コンタクトは、前記Ｎ型シリコン基板に通じるコンタクトホールの内部に形成される、
項目１に記載の太陽電池。
［項目９］
通常の運転の間、太陽に面し、太陽放射を収集する受光面と、前記受光面の反対側の裏面とを有する太陽電池を製造する方法であって、
前記太陽電池の前記裏面側のＮ型シリコン基板の裏面を覆うポリシリコンの層を形成する段階と、
前記ポリシリコンの層を覆うＰ型ドーパント源を形成する段階と、
前記Ｐ型ドーパント源を覆うキャッピング層を形成する段階と、
前記Ｐ型ドーパント源から前記ポリシリコンの層にＰ型ドーパントを拡散させ、前記Ｎ型シリコン基板との裏面接合を形成する段階と、
前記Ｎ型シリコン基板の前記受光面側の表面にＮ型ドーパントを拡散させる段階と、
を備える、
太陽電池を製造する方法。
［項目１０］
前記Ｐ型ドーパント源が、ホウケイ酸ガラスを含む、
項目９に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１１］
前記Ｎ型シリコン基板の前記受光面側の表面にＮ型ドーパントを拡散させる段階は、
前記Ｎ型シリコン基板を覆うＮ型ドーパント源を形成する段階と、
前記Ｎ型ドーパント源から前記Ｎ型シリコン基板の内部にＮ型ドーパントを拡散させる段階と、
を含む、
項目９に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１２］
前記Ｎ型ドーパント源は、リンがドープされた二酸化ケイ素を含む、
項目１１に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１３］
前記Ｎ型シリコン基板の前記受光面側の表面をテクスチャリングする段階と、
前記Ｎ型シリコン基板のテクスチャリングされた前記受光面側の表面を覆う反射防止層を形成する段階と、
をさらに備える、
項目９に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１４］
前記反射防止層は、窒化ケイ素を含む、
項目１３に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１５］
前記Ｐ型ドーパント源から前記ポリシリコンの層へのＰ型ドーパントの前記拡散、および、Ｎ型ドーパントの前記Ｎ型シリコン基板の前記受光面側の表面への前記拡散は、インサイチュで（ｉｎ ｓｉｔｕ）実施される、
項目９に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１６］
前記キャッピング層は、ドープされていない二酸化ケイ素を含む、
項目９に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１７］
通常の運転の間、太陽に面し、太陽放射を収集する受光面と、前記受光面の反対側の裏面とを有する太陽電池であって、
受光面側のテクスチャード表面を有する基板と、
前記基板の裏面側の表面を覆って形成され、前記基板と裏面接合を形成するエミッタ層と、
前記太陽電池の前記受光面側で、前記基板と電気的に接続する第１の金属コンタクトと、
前記太陽電池の前記裏面側で、前記エミッタ層と電気的に接続する第２の金属コンタクトと、
を備え、
前記第１の金属コンタクトおよび前記第２の金属コンタクトは、外部の電気回路が前記太陽電池を動力源とすることができるように構成される、
太陽電池。
［項目１８］
前記基板の前記受光面側のテクスチャード表面を覆う反射防止層をさらに備える、
項目１７に記載の太陽電池。
［項目１９］
前記基板は、Ｎ型シリコン基板を含み、
前記エミッタ層は、Ｐ型にドープされたポリシリコンを含む、
項目１７に記載の太陽電池。
［項目２０］
前記第２の金属コンタクトは、二酸化ケイ素の層を覆って形成される銀を含む、
項目１７に記載の太陽電池。
以上、本発明の具体的な実施形態が提供されたが、これらの実施形態は例示を目的としたものであり、本発明を限定するものではないことが理解されよう。本開示に接した当業者には、多くの更なる実施形態が自明となろう。
なお、本願明細書に記載の実施形態によれば、以下の構成もまた開示される。
［項目１］
通常の運転の間、太陽に面し、太陽放射を収集する受光面と、前記受光面の反対側の裏面とを有する太陽電池であって、
Ｎ型シリコン基板と、
前記太陽電池の前記受光面側の前記Ｎ型シリコン基板上のテクスチャード表面と、
前記Ｎ型シリコン基板の前記テクスチャード表面を覆う反射防止層と、
前記Ｎ型シリコン基板との裏面接合を形成するＰ型ポリシリコンのエミッタと、
前記太陽電池の前記受光面から前記Ｎ型シリコン基板と電気的に接続する負極側金属コンタクトと、
前記太陽電池の前記裏面から前記Ｐ型ポリシリコンのエミッタと電気的に接続する正極側金属コンタクトと、
を備える、太陽電池。
［項目２］
前記反射防止層は、窒化ケイ素の層を含む、
項目１に記載の太陽電池。
［項目３］
前記Ｐ型ポリシリコンのエミッタを覆う誘電体層をさらに備える、
項目１に記載の太陽電池。
［項目４］
前記誘電体層は、二酸化ケイ素を含む、
項目３に記載の太陽電池。
［項目５］
前記誘電体層および前記Ｐ型ポリシリコンのエミッタを切断し、前記太陽電池の裏面側の前記Ｎ型シリコン基板の一部に切り込みをいれるトレンチをさらに備える、
項目３に記載の太陽電池。
［項目６］
前記正極側金属コンタクトは、誘電体層とともに赤外線反射層を形成する金属を含む、
項目１に記載の太陽電池。
［項目７］
前記正極側金属コンタクトは、二酸化ケイ素を含む誘電体層とともに赤外線反射層を形成する銀を含む、
項目１に記載の太陽電池。
［項目８］
前記負極側金属コンタクトは、前記Ｎ型シリコン基板に通じるコンタクトホールの内部に形成される、
項目１に記載の太陽電池。
［項目９］
通常の運転の間、太陽に面し、太陽放射を収集する受光面と、前記受光面の反対側の裏面とを有する太陽電池を製造する方法であって、
前記太陽電池の前記裏面側のＮ型シリコン基板の裏面を覆うポリシリコンの層を形成する段階と、
前記ポリシリコンの層を覆うＰ型ドーパント源を形成する段階と、
前記Ｐ型ドーパント源を覆うキャッピング層を形成する段階と、
前記Ｐ型ドーパント源から前記ポリシリコンの層にＰ型ドーパントを拡散させ、前記Ｎ型シリコン基板との裏面接合を形成する段階と、
前記Ｎ型シリコン基板の前記受光面側の表面にＮ型ドーパントを拡散させる段階と、
を備える、
太陽電池を製造する方法。
［項目１０］
前記Ｐ型ドーパント源が、ホウケイ酸ガラスを含む、
項目９に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１１］
前記Ｎ型シリコン基板の前記受光面側の表面にＮ型ドーパントを拡散させる段階は、
前記Ｎ型シリコン基板を覆うＮ型ドーパント源を形成する段階と、
前記Ｎ型ドーパント源から前記Ｎ型シリコン基板の内部にＮ型ドーパントを拡散させる段階と、
を含む、
項目９に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１２］
前記Ｎ型ドーパント源は、リンがドープされた二酸化ケイ素を含む、
項目１１に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１３］
前記Ｎ型シリコン基板の前記受光面側の表面をテクスチャリングする段階と、
前記Ｎ型シリコン基板のテクスチャリングされた前記受光面側の表面を覆う反射防止層を形成する段階と、
をさらに備える、
項目９に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１４］
前記反射防止層は、窒化ケイ素を含む、
項目１３に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１５］
前記Ｐ型ドーパント源から前記ポリシリコンの層へのＰ型ドーパントの前記拡散、および、Ｎ型ドーパントの前記Ｎ型シリコン基板の前記受光面側の表面への前記拡散は、インサイチュで（ｉｎ ｓｉｔｕ）実施される、
項目９に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１６］
前記キャッピング層は、ドープされていない二酸化ケイ素を含む、
項目９に記載の太陽電池を製造する方法。
［項目１７］
通常の運転の間、太陽に面し、太陽放射を収集する受光面と、前記受光面の反対側の裏面とを有する太陽電池であって、
受光面側のテクスチャード表面を有する基板と、
前記基板の裏面側の表面を覆って形成され、前記基板と裏面接合を形成するエミッタ層と、
前記太陽電池の前記受光面側で、前記基板と電気的に接続する第１の金属コンタクトと、
前記太陽電池の前記裏面側で、前記エミッタ層と電気的に接続する第２の金属コンタクトと、
を備え、
前記第１の金属コンタクトおよび前記第２の金属コンタクトは、外部の電気回路が前記太陽電池を動力源とすることができるように構成される、
太陽電池。
［項目１８］
前記基板の前記受光面側のテクスチャード表面を覆う反射防止層をさらに備える、
項目１７に記載の太陽電池。
［項目１９］
前記基板は、Ｎ型シリコン基板を含み、
前記エミッタ層は、Ｐ型にドープされたポリシリコンを含む、
項目１７に記載の太陽電池。
［項目２０］
前記第２の金属コンタクトは、二酸化ケイ素の層を覆って形成される銀を含む、
項目１７に記載の太陽電池。

Claims (10)

  1. 通常の運転の間、太陽に面し、太陽放射を収集する受光面と、前記受光面の反対側の裏面とを有する太陽電池であって、
    Ｎ型シリコン基板と、
    前記太陽電池の前記受光面側の前記Ｎ型シリコン基板上のテクスチャード表面と、
    前記Ｎ型シリコン基板の前記テクスチャード表面を覆う反射防止層と、
    前記Ｎ型シリコン基板の裏面上に形成されたトンネル酸化物層と、
    前記トンネル酸化物層上に形成され、前記Ｎ型シリコン基板と裏面接合を形成するＰ型ポリシリコンのエミッタと、
    前記太陽電池の前記受光面から前記Ｎ型シリコン基板と電気的に接続する負極側の第１の金属コンタクトと、
    前記太陽電池の前記裏面から前記Ｐ型ポリシリコンのエミッタと電気的に接続する正極側の第２の金属コンタクトと、
    を備える、太陽電池。
  2. 前記反射防止層は、窒化ケイ素の層を含む、
    請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記Ｐ型ポリシリコンのエミッタを覆う誘電体層をさらに備える、
    請求項１または２に記載の太陽電池。
  4. 前記誘電体層および前記Ｐ型ポリシリコンのエミッタを切断し、前記太陽電池の裏面側の前記Ｎ型シリコン基板の一部に切り込みをいれるトレンチをさらに備える、
    請求項３に記載の太陽電池。
  5. 前記正極側の第２の金属コンタクトは、誘電体層とともに赤外線反射層を形成する金属を含む、
    請求項１から４の何れか１項に記載の太陽電池。
  6. 前記負極側の第１の金属コンタクトは、前記Ｎ型シリコン基板に通じるコンタクトホールの内部に形成される、
    請求項１から５の何れか１項に記載の太陽電池。
  7. 通常の運転の間、太陽に面し、太陽放射を収集する受光面と、前記受光面の反対側の裏面とを有する太陽電池であって、
    受光面側のテクスチャード表面を有する基板と、
    前記基板の裏面上に形成されたトンネル酸化物層と、
    前記トンネル酸化物層の上に形成され、前記基板と裏面接合を形成するエミッタ層と、
    前記太陽電池の前記受光面側で、前記基板と電気的に接続する第１の金属コンタクトと、
    前記太陽電池の前記裏面側で、前記エミッタ層と電気的に接続する第２の金属コンタクトと、
    を備え、
    前記第１の金属コンタクトおよび前記第２の金属コンタクトは、外部の電気回路が前記太陽電池を動力源とすることができるように構成される、
    太陽電池。
  8. 前記基板の前記受光面側のテクスチャード表面を覆う反射防止層をさらに備える、
    請求項７に記載の太陽電池。
  9. 前記基板は、Ｎ型シリコン基板を含み、
    前記エミッタ層は、Ｐ型にドープされたポリシリコンを含む、
    請求項７または８に記載の太陽電池。
  10. 通常の運転の間、太陽に面し、太陽放射を収集する受光面と、前記受光面の反対側の裏面とを有する太陽電池を製造する方法であって、
    前記太陽電池の前記受光面側のＮ型シリコン基板上にテクスチャード表面を形成する段階と、
    前記Ｎ型シリコン基板の前記テクスチャード表面を覆う反射防止層を形成する段階と、
    前記Ｎ型シリコン基板の裏面上にトンネル酸化物層を形成する段階と、
    前記トンネル酸化物層上に、前記Ｎ型シリコン基板と裏面接合を形成するＰ型ポリシリコンのエミッタを形成する段階と、
    前記太陽電池の前記受光面から前記Ｎ型シリコン基板と電気的に接続する負極側の第１の金属コンタクトを形成する段階と、
    前記太陽電池の前記裏面から前記Ｐ型ポリシリコンのエミッタと電気的に接続する正極側の第２の金属コンタクトを形成する段階と、
    を備える、太陽電池を製造する方法。
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