JP2016189433A - 太陽電池素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 表主面1aおよび表主面1aの反対側に位置する裏主面1bを有する半導体基板1と、半導体基板1の裏主面1bに配置されているパッシベーション膜4と、パッシベーション膜4を覆っている被覆電極(第2電極8b)と、を備えており、前記被覆電極は、アルミニウムよりも融点が低い低融点金属LA、アルミニウムおよびガラスGAを含み、下記式(1)を満足する。
TLAm<TGAs<TAm ・・・ (1)
(ただし、TLAm:前記低融点金属LAの融点、TGAs:前記ガラスGAの軟化点、TAm:アルミニウムの融点)
【選択図】 図3
Description
(ただし、TLAm:前記低融点金属LAの融点、TGAs:前記ガラスGAの軟化点、TAm:アルミニウムの融点)。
本実施形態に係る太陽電池素子10を、図1〜3に示す。太陽電池素子10は、主として光が入射する表主面である第1主面10aと、この第1主面10aの反対側に位置する裏主面である第2主面10bとを有する。
0μm程度であり、凸部の幅は0.1〜20μm程度である。
シリコンからなる反射防止層5を成膜する場合では、屈折率は1.8〜2.5程度とし、厚みは60〜120nm程度とすることができる。
が好適である。
ここで、TLAmは低融点金属LAの融点、TGAsはガラスGAの軟化点、TAmはアルミニウムの融点を示す。
式(2)を満足することによって、パッシベーション性能をさらに維持できて、太陽電池素子10の光電変換効率を向上させることができる。この理由は、焼成工程での昇温速度が略一定である場合には、低融点金属LAが融解してパッシベーション膜4を保護するための時間を、ガラスGAが侵食してパッシベーション膜4を溶解する時間よりも長くす
ることができるからである。
ここで、TGBsはガラスGBの軟化点を示す。
ここで、TLBmは低融点金属LBの融点を示す。
スGBが軟化して、パッシベーション膜4を侵食することによって、第1電極8aと基板1の第2主面1bとの電気的接触が容易になる。
次に、太陽電池素子10の製造方法の各工程について、詳細に説明する。
ばよい。次いで、そのインゴットを例えば1辺約160mm角の正方形状で、厚さ200μm程度の厚みにスライスして基板1を作製する。その後、基板1の切断面の機械的ダメージ層および汚染層を清浄にするために、基板1の表面をNaOH、KOH、フッ酸またはフッ硝酸などの水溶液でごく微量エッチングしてもよい。
cが形成されない部位のほぼ全面に塗布すると、厳密な位置合わせをすることなく第3電極8cの端部に接触するようにできるため望ましい。この塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。この塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させてもよい。
変形例1に係る実施形態を図6に示す。変形例1では、第2主面10b側において、パッシベーション膜4と基板1との間に、パッシベーション膜4よりも薄い第1酸化シリコン膜11が介在している。他の構成については上述した実施形態と同様であるので説明を省略する。
変形例2に係る実施形態を図7に示す。変形例2では、パッシベーション膜4と第2電極8bとの間に、パッシベーション膜4よりも薄い第2酸化シリコン膜12が介在している。他の構成については上述した実施形態と同様であるので説明を省略する。
変形例3に係る実施形態を図8に示す。変形例3では、第3電極8cの周縁部とパッシベーション膜4との間に第2電極8bが形成されている。他の構成については上述した実施形態と同様であるので説明を省略する。
変形例4に係る実施形態は、第3電極8cを形成するための導電性ペースト(第2ペースト17)の金属成分が、主として銀とアルミニウムからなる。他の構成については上述した実施形態と同様であるので説明を省略する。なお、以下に説明する変形例4の第2ペースト17は、金属成分の組成を除いて、他の成分は、上述と同様である。
まず、p型の単結晶シリコン基板上に酸化アルミニウム膜を製膜したサンプルを準備した。次に、アルミニウムを含む金属粉末を主成分とする、種々の水準の導電性ペーストを
準備した。
次に、半導体基板としてp型の導電性を有する第1半導体層2を有する多数の基板1を用いた。基板1は、平面視して正方形の一辺が約156mm角、厚さが約200μmの単結晶シリコン基板である。これらの基板1をNaOH水溶液でエッチングして、その後、洗浄を行った。そして、基板1に対して、以下の処理を行った。
させた。また、第3電極8cを形成する銀粉末を主成分とする第2ペースト17を塗布して乾燥させた。また、第1電極8aを形成するアルミニウム粉末を主成分とする第3ペースト18を塗布して乾燥させた。その後、第1ペースト16、第2ペースト17、第3ペースト18を800℃で焼成して、表面電極7、第1電極8a、第3電極8cを形成した。
C 8913に基づいてAM(Air Mass)1.5および100mW/cm2の条件下にて測定した。表1に光電変換効率の測定結果を示す。なお、試料1−1の測定値を100として規格化した光電変換効率を示す。
囲の試料2−3〜5および3−3〜5の光電変換効率が向上した。さらに、ガラスGAの軟化点TGAsとアルミニウムの融点TAmの差が小さい試料2−5および3−5の光電変換効率はさらに向上する傾向を示した。この結果から、ガラスGAの軟化点TGAsと低融点金属LAの融点TLAmが上記式(1)を満足すれば、太陽電池素子10の光電変換効率を向上させることが確認できた。なお、ガラスGAの軟化点TGAsがアルミニウムの融点TAmよりも高い試料1−6、2−6および3−6は、第2電極8bが剥離したため太陽電池素子10を作製できなかった。
1a:第1主面(表主面)
1b:第2主面(裏主面)
2 :第1半導体層(p型半導体層)
3 :第2半導体層(n型半導体層)
4 :パッシベーション膜
5 :反射防止層
7 :表面電極
7a:バスバー電極
7b:フィンガー電極
7c:サブフィンガー電極
8 :裏面電極
8a:第1電極(貫通電極)
8b:第2電極(被覆電極)
8c:第3電極
10 :太陽電池素子
10a:第1主面(表主面)
10b:第2主面(裏主面)
11 :第1酸化シリコン膜
12 :第2酸化シリコン膜
13 :BSF層
16 :第1ペースト
17 :第2ペースト
18 :第3ペースト
19 :第4ペースト
Claims (12)
- 表主面および該表主面の反対側に位置する裏主面を有する半導体基板と、
該半導体基板の前記裏主面に配置されているパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜を覆っている被覆電極と、を備えており、
前記被覆電極は、アルミニウムよりも融点が低い低融点金属LA、アルミニウムおよびガラスGAを含み、下記式(1)を満足する、太陽電池素子。
TLAm<TGAs<TAm ・・・ (1)
(ただし、TLAm:前記低融点金属LAの融点、TGAs:前記ガラスGAの軟化点、TAm:アルミニウムの融点) - 前記パッシベーション膜を複数箇所で貫通して前記半導体基板に接している貫通電極をさらに備えており、該貫通電極が前記被覆電極に接続されている、請求項1に記載の太陽電池素子。
- 前記被覆電極は下記式(2)を満足する、請求項1または2に記載の太陽電池素子。
TAm−TGAs<TGAs−TLAm ・・・ (2)
(ただし、TAm:アルミニウムの融点、TGAs:前記ガラスGAの軟化点、TLAm:前記低融点金属LAの融点) - 前記貫通電極はアルミニウムよりも融点が低い低融点金属LB、アルミニウムおよびガラスGBを含む、請求項2または3に記載の太陽電池素子。
- 前記低融点金属LAと前記低融点金属LBとは同一材料であり、前記貫通電極における前記低融点金属LBの含有量は、前記被覆電極における前記低融点金属LAの含有量よりも少ない、請求項4に記載の太陽電池素子。
- 前記貫通電極および前記被覆電極は下記式(3)を満足する、請求項4または5に記載の太陽電池素子。
TGBs<TGAs ・・・ (3)
(ただし、TGBs:前記ガラスGBの軟化点、TGAs:前記ガラスGAの軟化点) - 前記貫通電極は下記式(4)を満足する、請求項4乃至6のいずれかに記載の太陽電池素子。
TGBs<TLBm ・・・ (4)
(ただし、TGBs:前記ガラスGBの軟化点、TLBm:前記低融点金属LBの融点) - 前記低融点金属LAが亜鉛を含んでいる、請求項1乃至7のいずれかに記載の太陽電池素子。
- 前記パッシベーション膜は酸化アルミニウムを主成分としている、請求項1乃至8のいずれかに記載の太陽電池素子。
- 前記パッシベーション膜は複数層からなる、請求項1乃至9のいずれかに記載の太陽電池素子。
- 請求項1に記載の太陽電池素子の製造方法であって、前記パッシベーション膜を形成した後に、前記低融点金属LA、アルミニウムおよび前記ガラスGAを含む導電性ペーストを前記ガラスGAの軟化点よりも高い温度で焼成して前記第2電極を形成する、太陽電池素子の製造方法。
- 請求項3に記載の太陽電池素子の製造方法であって、前記パッシベーション膜を形成した後に、前記低融点金属LA、アルミニウムおよび前記ガラスGAを含み、前記式(2)を満足する導電性ペーストを、前記ガラスGAの軟化点よりも高い温度で焼成して前記第2電極を形成する、太陽電池素子の製造方法。
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- 2015-03-30 JP JP2015069622A patent/JP6495713B2/ja active Active
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