JP2018050006A - 太陽電池セル、及び太陽電池セルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】分断された電極層間のリークパスと、結晶シリコン基板でのダメージの発生とが抑制された、性能の優れた太陽電池セルと、当該太陽電池セルの製造方法とを提供すること。【解決手段】結晶シリコン基板と、半導体領域とを含む太陽電池セルであって、半導体領域が、結晶シリコン基板の第１主面上にあり、且つ、分離溝によって２つの領域に隔てられて電気的に絶縁されており、半導体領域が、半導体層と、電極層とを含み、第１主面から半導体領域への方向を上方とする場合に、電極層は半導体層の上面側にある太陽電池セルにおいて、分離溝を挟んで対向する一方の半導体領域の電極層と、他方の半導体領域の電極層との最短距離Ｗｔを、一方の半導体領域の半導体層と、他方の半導体領域の半導体層との最短距離Ｗｎの１．２倍以上１０倍以下とする。【選択図】図６
Description
本発明は、太陽電池セル、及び太陽電池セルの製造方法に関する。
従来、最も多く製造・販売されている太陽電池は結晶シリコン系太陽電池である。結晶シリコン系太陽電池では、電流の取出し効率の点から通常金属電極が設けられる。しかし、結晶シリコン電池の受光面に金属電極を設ける場合、不透明な金属電極により受光面での受光が一部遮られるため、受光面の面積に相応する発電効率を得ることが困難である。
かかる課題を解消するために、結晶シリコン基板の受光面の反対に位置する裏面側に、ｐ型及びｎ型の半導体層を形成し、これらの上に電極が形成されたバックコンタクト（裏面電極）型の太陽電池の開発が進められている。
バックコンタクト型の太陽電池では受光面側に電極が形成されない。このため、電極による太陽光の遮蔽がなく、高い受光効率による高い発電効率が実現される。
ところが、バックコンタクト型の太陽電池では、裏面側にｐ型及びｎ型の半導体層を形成する必要が有るため、どのように太陽電池を形成するかが問題となる。
バックコンタクト型の太陽電池では受光面側に電極が形成されない。このため、電極による太陽光の遮蔽がなく、高い受光効率による高い発電効率が実現される。
ところが、バックコンタクト型の太陽電池では、裏面側にｐ型及びｎ型の半導体層を形成する必要が有るため、どのように太陽電池を形成するかが問題となる。
典型的なバックコンタクト型太陽電池では、積層された電極層と半導体層とが、溝により分断された状態で存在する。ここで、電極層と半導体層とは、結晶シリコン基板上に積層されている。また、溝は、通常、エッチングにより形成される。
しかし、本発明者らが、例えば特許文献１に記載されるような、従来の方法に従って、上記の溝を有するバックコンタクト型の太陽電池の製造を試みたところ、溝により分断された電極層間でのリークパスが生じやすかったり、太陽電池製造時の結晶シリコン基板のダメージに起因して、太陽電池セルの開放電圧が低下しやすかったりする問題があることが明らかになった。
しかし、本発明者らが、例えば特許文献１に記載されるような、従来の方法に従って、上記の溝を有するバックコンタクト型の太陽電池の製造を試みたところ、溝により分断された電極層間でのリークパスが生じやすかったり、太陽電池製造時の結晶シリコン基板のダメージに起因して、太陽電池セルの開放電圧が低下しやすかったりする問題があることが明らかになった。
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、分断された電極層間のリークパスと、結晶シリコン基板でのダメージの発生とを抑制し、性能の優れた太陽電池セルと、当該太陽電池セルの製造方法とを提供することを目的とする。
本発明者らは、結晶シリコン基板と、半導体領域とを含む太陽電池セルであって、半導体領域が、結晶シリコン基板の第１主面上にあり、且つ、分離溝によって２つの領域に隔てられて電気的に絶縁されており、半導体領域が、半導体層と、電極層とを含み、第１主面から半導体領域への方向を上方とする場合に、電極層は半導体層の上面側にある太陽電池セルにおいて、分離溝を挟んで対向する一方の半導体領域の電極層と、他方の半導体領域の電極層との最短距離Ｗｔを、一方の半導体領域の半導体層と、他方の半導体領域の半導体層との最短距離Ｗｎの１．２倍以上１０倍以下とすることにより上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（ｉ）結晶シリコン基板と、半導体領域とを含む太陽電池セルであって、
半導体領域は、結晶シリコン基板の第１主面上にあり、且つ、分離溝によって２つの領域に隔てられて電気的に絶縁されており、
半導体領域は、半導体層と、電極層とを含み、
第１主面から半導体領域への方向を上方とする場合に、電極層は半導体層の上面側にあり、
分離溝を挟んで対向する一方の半導体領域の電極層と、他方の半導体領域の電極層との最短距離Ｗｔが、一方の半導体領域の半導体層と、他方の半導体領域の半導体層との最短距離Ｗｎの１．２倍以上１０倍以下である、太陽電池セル、及び
（ｉｉ）（ｉ）に記載の太陽電池セルの製造方法であって、
結晶シリコン基板と、半導体層及び電極層とを含む半導体領域と、最表層であるエッチングマスクとを含む前駆積層体について、エッチングマスクの開口部から電極層と半導体層とをエッチングして溝を形成することにより、半導体領域を分割することを含み、
半導体層の上面側に電極層が積層され、電極層上にエッチングマスクが積層される、太陽電池セルの製造方法、
を提供する。
（ｉ）結晶シリコン基板と、半導体領域とを含む太陽電池セルであって、
半導体領域は、結晶シリコン基板の第１主面上にあり、且つ、分離溝によって２つの領域に隔てられて電気的に絶縁されており、
半導体領域は、半導体層と、電極層とを含み、
第１主面から半導体領域への方向を上方とする場合に、電極層は半導体層の上面側にあり、
分離溝を挟んで対向する一方の半導体領域の電極層と、他方の半導体領域の電極層との最短距離Ｗｔが、一方の半導体領域の半導体層と、他方の半導体領域の半導体層との最短距離Ｗｎの１．２倍以上１０倍以下である、太陽電池セル、及び
（ｉｉ）（ｉ）に記載の太陽電池セルの製造方法であって、
結晶シリコン基板と、半導体層及び電極層とを含む半導体領域と、最表層であるエッチングマスクとを含む前駆積層体について、エッチングマスクの開口部から電極層と半導体層とをエッチングして溝を形成することにより、半導体領域を分割することを含み、
半導体層の上面側に電極層が積層され、電極層上にエッチングマスクが積層される、太陽電池セルの製造方法、
を提供する。
本発明によれば、分断された電極層間のリークパスと、結晶シリコン基板でのダメージの発生とが抑制され、その結果、性能が優れる太陽電池セルと、当該太陽電池セルの製造方法とを提供することができる。
≪太陽電池セル≫
図６に示すように、太陽電池セルは、結晶シリコン基板１と、半導体領域４とを含む太陽電池セルである。
半導体領域４は、結晶シリコン基板１の第１主面１ａ上にあり、且つ、分離溝９によって２つの領域に隔てられて電気的に絶縁されている。
半導体領域４は、半導体層５と、電極層７とを含む。
第１主面１ａから半導体領域４への方向を上方とする場合に、電極層７は半導体層５の上面側にある。
分離溝９を挟んで対向する一方の半導体領域４ａの電極層７ａと、他方の半導体領域４ｂの電極層７ｂとの最短距離Ｗｔが、一方の半導体領域４ａの半導体層５と、他方の半導体領域４ｂの半導体層５との最短距離Ｗｎの１．２倍以上１０倍以下である。
太陽電池セルは、以上説明した構成以外の他の構成を、上記の構成外の構成を必要に応じて備える。
図６に示すように、太陽電池セルは、結晶シリコン基板１と、半導体領域４とを含む太陽電池セルである。
半導体領域４は、結晶シリコン基板１の第１主面１ａ上にあり、且つ、分離溝９によって２つの領域に隔てられて電気的に絶縁されている。
半導体領域４は、半導体層５と、電極層７とを含む。
第１主面１ａから半導体領域４への方向を上方とする場合に、電極層７は半導体層５の上面側にある。
分離溝９を挟んで対向する一方の半導体領域４ａの電極層７ａと、他方の半導体領域４ｂの電極層７ｂとの最短距離Ｗｔが、一方の半導体領域４ａの半導体層５と、他方の半導体領域４ｂの半導体層５との最短距離Ｗｎの１．２倍以上１０倍以下である。
太陽電池セルは、以上説明した構成以外の他の構成を、上記の構成外の構成を必要に応じて備える。
まず、典型的なバックコンタクト型太陽電池の製造方法と、その製造方法について本発明者らが明らかにした課題とについて、図１〜図５を参照して、以下に説明する。
図１〜図３は、バックコンタクト型太陽電池の製造方法における所定の段階での、結晶シリコン基板を含む積層体の、当該積層体の面方向に対して垂直な断面を模式的に示す図である。
図１について説明する。まず、結晶シリコン基板１の受光面側（第２主面１ｂ側）に真性半導体層２及び受光面側保護層３を形成する。次いで、裏面側（第１主面１ａ側）に真性半導体層６ｂ及び第１導電型半導体層６ａ及び絶縁層８をこの順で積層する。続いて、裏面側の絶縁層８及び第１導電型半導体層６ａ及び真性半導体層６ｂの一部をエッチングにより除去し、結晶シリコン基板１の第１主面１ａの一部を露出させる。
図１について説明する。まず、結晶シリコン基板１の受光面側（第２主面１ｂ側）に真性半導体層２及び受光面側保護層３を形成する。次いで、裏面側（第１主面１ａ側）に真性半導体層６ｂ及び第１導電型半導体層６ａ及び絶縁層８をこの順で積層する。続いて、裏面側の絶縁層８及び第１導電型半導体層６ａ及び真性半導体層６ｂの一部をエッチングにより除去し、結晶シリコン基板１の第１主面１ａの一部を露出させる。
図２について説明する。図１に示される積層体において、第１導電型半導体層６ａ及び絶縁層８を含む第１主面１ａ側の略全面に真性半導体層５ｂ及び第２導電型半導体層５ａを形成する。次いで、第２導電型半導体層５ａ及び真性半導体層５ｂ及び絶縁層８の一部をエッチングによって除去し、第１導電型半導体層６ａを露出させる。
図３について説明する。図２に示される積層体において、第１導電型半導体層６ａ及び第２導電型半導体層５ａ上に、電極層７を製膜した後、フォトリソグラフィ法により絶縁膜８に重なる電極層７を電極層７ａと電極層７ｂとに分断する。分断された電極層７ａと電極７ｂ上に、それぞれ第２電極１０ａと第２電極１０ｂとが形成されることで、図３に示される構造を含むバックコンタクト型太陽電池が製造される。
しかしながら、前述の通り、特許文献１に記載されるような従来の方法で製造されるバックコンタクト型太陽電池には、溝により分断された電極層間でのリークパスが生じやすかったり、太陽電池製造時の結晶シリコン基板のダメージに起因して、太陽電池セルの開放電圧が低下しやすかったりする問題がある。
本発明者らは、これらの問題が、以下に説明する原因により生じると推察した。これらの問題の原因について、図４及び図５を参照しながら説明する。
本発明者らは、これらの問題が、以下に説明する原因により生じると推察した。これらの問題の原因について、図４及び図５を参照しながら説明する。
まず、リークパスの問題について図４を参照して説明する。
図４は、リークパスの問題が生じる程度に狭い開口幅を有するエッチングマスク１１を用いて、エッチングにより溝を形成することで電極層７（電極層７ａ及び電極層７ｂ）と半導体層５とが分断された状態を模式的に示す図である。
エッチングマスク１１の開口幅が狭い場合、電極層７ａと電極層７ｂとの間で電極層７のエッチング残渣が生じやすい。このため、電極層７ａと電極層７ｂとの間に残存又は堆積するエッチング残渣に起因して、電極層７ａと電極層７ｂとの間にリークパスが生じやすいと考えられる。
図４は、リークパスの問題が生じる程度に狭い開口幅を有するエッチングマスク１１を用いて、エッチングにより溝を形成することで電極層７（電極層７ａ及び電極層７ｂ）と半導体層５とが分断された状態を模式的に示す図である。
エッチングマスク１１の開口幅が狭い場合、電極層７ａと電極層７ｂとの間で電極層７のエッチング残渣が生じやすい。このため、電極層７ａと電極層７ｂとの間に残存又は堆積するエッチング残渣に起因して、電極層７ａと電極層７ｂとの間にリークパスが生じやすいと考えられる。
次に、開放電圧の低下について図５を参照して説明する。
図５は、解放電圧の低下が生じる程度に広い開口幅を有するエッチングマスク１１を用いて、エッチングにより溝を形成することで電極層７（電極層７ａ及び電極層７ｂ）と半導体層５とが分断された状態を模式的に示す図である。エッチングマスク１１の開口幅が広い場合、エッチングマスク１１の開口部の位置が所定の位置からわずかにずれることによって、エッチング後に、結晶シリコン基板１の表面が露出する場合がある。
この場合、図５に示されるように、結晶シリコン基板１が塩基等によるダメージを受ける場合がある。そうすると、結晶シリコン基板１がダメージを受けた場合に、太陽電池セルの開放電圧が低下してしまうと考えられる。
図５は、解放電圧の低下が生じる程度に広い開口幅を有するエッチングマスク１１を用いて、エッチングにより溝を形成することで電極層７（電極層７ａ及び電極層７ｂ）と半導体層５とが分断された状態を模式的に示す図である。エッチングマスク１１の開口幅が広い場合、エッチングマスク１１の開口部の位置が所定の位置からわずかにずれることによって、エッチング後に、結晶シリコン基板１の表面が露出する場合がある。
この場合、図５に示されるように、結晶シリコン基板１が塩基等によるダメージを受ける場合がある。そうすると、結晶シリコン基板１がダメージを受けた場合に、太陽電池セルの開放電圧が低下してしまうと考えられる。
以上説明した、従来の方法で製造されるバックコンタクト型太陽電池に関する、問題とその原因とに基づいて、本発者らが鋭意検討した結果、前述の本願発明にかかる太陽電池セルの構造に想到するに至った。
前述の構造を備える、本願発明にかかる太陽電池セルでは、分断された電極層７ａと電極層７ｂとの間では広い開口幅を有するためリークパスの発生が抑制される一方で、分断された一方の半導体層と他方の半導体層との開口幅が狭いため、結晶シリコン基板１がエッチングによるダメージを受けにくい。このため、上記構造を備える太陽電池セルでは、リーク抵抗と、開放電圧とが高い。
前述の構造を備える、本願発明にかかる太陽電池セルでは、分断された電極層７ａと電極層７ｂとの間では広い開口幅を有するためリークパスの発生が抑制される一方で、分断された一方の半導体層と他方の半導体層との開口幅が狭いため、結晶シリコン基板１がエッチングによるダメージを受けにくい。このため、上記構造を備える太陽電池セルでは、リーク抵抗と、開放電圧とが高い。
以下、本発明にかかる太陽電池セルについて、図６を参照しつつ説明する。
図６は、好適な太陽電池セルの一例について、当該太陽電池セルの面方向に対して垂直な断面を模式的に示す図である。
図６は、好適な太陽電池セルの一例について、当該太陽電池セルの面方向に対して垂直な断面を模式的に示す図である。
図６に示される太陽電池セルは、結晶シリコン基板１の第１主面１ａ上に、分離溝９により隔てられた半導体領域４ａと、半導体領域４ｂとからなる半導体領域４を備える。
半導体領域４ａは、図６中、電極層７ａと、半導体層５とからなる。
半導体層５は、通常、第２導電型半導体層５ａと、真性半導体層５ｂとからなる。
また、半導体領域４ｂは、図６中、電極層７ｂと、半導体層５とからなる。
半導体領域４ａは、図６中、電極層７ａと、半導体層５とからなる。
半導体層５は、通常、第２導電型半導体層５ａと、真性半導体層５ｂとからなる。
また、半導体領域４ｂは、図６中、電極層７ｂと、半導体層５とからなる。
図６に示される太陽電池セルでは、真性半導体層５ｂ及び真性半導体層６ｂ上において、第２導電型半導体層５ａと、第１導電型半導体層６ａとが、真性半導体層５ｂを介して接合されている。真性半導体層６ｂは、第１導電型半導体層６ａと積層され、半導体層６を構成する。
第２導電型半導体層５ａと、第１導電型半導体層６ａとは、一方がｎ型半導体層であり、他方がｐ型半導体層である。通常、第２導電型半導体層５ａがｎ型半導体層であり、第１導電型半導体層６ａがｐ型半導体層である。
第２導電型半導体層５ａと、第１導電型半導体層６ａとは、一方がｎ型半導体層であり、他方がｐ型半導体層である。通常、第２導電型半導体層５ａがｎ型半導体層であり、第１導電型半導体層６ａがｐ型半導体層である。
図６に示される太陽電池セルでは、第１導電型半導体層６ａ上に絶縁層８があり、絶縁層８上において、電極層７と、半導体層５とが、分離溝９により隔てられる。
隔てられた一方の電極層７ａについては、分離溝９以外の部分において第２導電型半導体層５ａを被覆するように形成される。他方の電極層７ｂについては、分離溝９以外の部分において、半導体層５の表面と第１導電型半導体層６ａの表面とを被覆するように形成される。
隔てられた一方の電極層７ａについては、分離溝９以外の部分において第２導電型半導体層５ａを被覆するように形成される。他方の電極層７ｂについては、分離溝９以外の部分において、半導体層５の表面と第１導電型半導体層６ａの表面とを被覆するように形成される。
電極層７（電極層７ａ及び電極層７ｂ）の材質は特に限定されないが、透明な導電性材料が好ましい。透明な導電性材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウムタングステン（ＩＷＯ）、アルミドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、メタルメッシュ、ナノ炭素材料、導電性ポリマー等が挙げられる。透明な導電性材料は、これらの材料の中から、電気特性、透明性、パターニングの容易さ等を勘案して選択される。これらの材料の中では、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）がより好ましい。
電極層７がＩＴＯからなる場合、ＩＴＯとしては、アモルファスＩＴＯでも、結晶性ＩＴＯでもよく、アモルファスＩＴＯであるのが好ましい。
アモルファスＩＴＯを用いる場合、第２導電型半導体層５ａ、第１導電型半導体層６ａ等の半導体層との界面でのコンタクトが良好である電極層７を形成しやすい。
また、アモルファスＩＴＯを用いる場合、分離溝９を形成する際の電極層７のエッチングレートが高く、所望する形状の分離溝９の形成が容易である。
電極層７がＩＴＯからなる場合、ＩＴＯとしては、アモルファスＩＴＯでも、結晶性ＩＴＯでもよく、アモルファスＩＴＯであるのが好ましい。
アモルファスＩＴＯを用いる場合、第２導電型半導体層５ａ、第１導電型半導体層６ａ等の半導体層との界面でのコンタクトが良好である電極層７を形成しやすい。
また、アモルファスＩＴＯを用いる場合、分離溝９を形成する際の電極層７のエッチングレートが高く、所望する形状の分離溝９の形成が容易である。
前述の通り、分離溝９を挟んで対向する一方の半導体領域４ａの電極層７ａと、他方の半導体領域４ｂの電極層７ｂとの最短距離Ｗｔが、一方の半導体領域４ａの半導体層５と、他方の半導体領域４ｂの半導体層５との最短距離Ｗｎの１．２倍以上１０倍以下である。
ＷｔとＷｎとが上記の関係であることにより、分離溝９の電極層７ａと電極層７ｂとを隔てる領域では、Ｗｔが十分に広いため、電極層７のエッチング残渣に起因するリークパスの発生が抑制される。
他方、ＷｔとＷｎとが上記の関係であることにより、分離溝９の半導体層５を隔てる領域ではＷｎが十分に狭く、太陽電池セルの製造時に結晶シリコン基板１の表面が露出しにくい。その結果、結晶シリコン基板１がダメージを受けにくく、太陽電池セルの開放電圧の低下を抑制できる。
ＷｔとＷｎとが上記の関係であることにより、分離溝９の電極層７ａと電極層７ｂとを隔てる領域では、Ｗｔが十分に広いため、電極層７のエッチング残渣に起因するリークパスの発生が抑制される。
他方、ＷｔとＷｎとが上記の関係であることにより、分離溝９の半導体層５を隔てる領域ではＷｎが十分に狭く、太陽電池セルの製造時に結晶シリコン基板１の表面が露出しにくい。その結果、結晶シリコン基板１がダメージを受けにくく、太陽電池セルの開放電圧の低下を抑制できる。
ＷｔとＷｎとの測定は以下のようにして行われる。
まず、電極層７と分離溝９との境界、及び半導体層５と分離溝９との境界の特定は断面ＳＥＭを利用して行う。電極層７の材質がＩＴＯ等のＩｎを含む材料であり、電極層７と分離溝９との境界があいまいな場合はＥＤＳ（Ｘ線分析）でのＩｎ検出を用いて境界を特定することができる。
境界を確認した後、Ｌａｓｅｒｔｅｃ製コンフォーカル顕微鏡Ｈ１２００の５０倍もしくは１００倍の対物レンズで境界領域を撮影し、Ｗｔ、Ｗｎ（分離された２つの電極層又は半導体層の端面間の最短距離）をそれぞれ測定することができる。
まず、電極層７と分離溝９との境界、及び半導体層５と分離溝９との境界の特定は断面ＳＥＭを利用して行う。電極層７の材質がＩＴＯ等のＩｎを含む材料であり、電極層７と分離溝９との境界があいまいな場合はＥＤＳ（Ｘ線分析）でのＩｎ検出を用いて境界を特定することができる。
境界を確認した後、Ｌａｓｅｒｔｅｃ製コンフォーカル顕微鏡Ｈ１２００の５０倍もしくは１００倍の対物レンズで境界領域を撮影し、Ｗｔ、Ｗｎ（分離された２つの電極層又は半導体層の端面間の最短距離）をそれぞれ測定することができる。
上記の通り、Ｗｔ／Ｗｎの値は１．２以上であり、１．４以上が好ましく、１．６以上がより好ましい。また、太陽電池セルにおける所望する積層構造の制御が容易である点から、Ｗｔ／Ｗｎの値は、１０以下が好ましく、８以下がより好ましく、５以下が特に好ましい。
Ｗｎの値は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。典型的には、Ｗｎは１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、３０μｍ以上が特に好ましく、５０μｍ以上が最も好ましい。また、Ｗｎは、８０μｍ以下が好ましく、７０μｍ以下がより好ましく、６０μｍ以下が特に好ましい。
図６にはバックコンタクト型の太陽電池セルの断面が示される。図６に示される太陽電池セルは、第２主面１ｂ上に、真性半導体層２と、受光面側保護層３とが、この順で積層されている。
真性半導体層２は、結晶シリコン基板１の表面パッシベーションを目的に形成される。真性半導体層２の材質としては、水素化アモルファスシリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、及び酸化アルミニウム等が用いられる。
真性半導体層２は、結晶シリコン基板１の表面パッシベーションを目的に形成される。真性半導体層２の材質としては、水素化アモルファスシリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、及び酸化アルミニウム等が用いられる。
また、一方の半導体領域４ａの電極層７ａと、他方の半導体領域４ｂの電極層７ｂとの間であって、半導体層５の上面上に、電極層７と同様の材質からなる凸部（図６中、不図示）が島状に点在しているのも好ましい。
つまり、分離溝９中に露出する分離された第２導電型半導体層５ａの上面に、電極層７と同様の材質からなる１以上の凸部が形成されてもよい。
この場合、凸部による光の散乱が生じ、それにより、それにより分光感度電流値の向上が見込まれる。
つまり、分離溝９中に露出する分離された第２導電型半導体層５ａの上面に、電極層７と同様の材質からなる１以上の凸部が形成されてもよい。
この場合、凸部による光の散乱が生じ、それにより、それにより分光感度電流値の向上が見込まれる。
そして、電極層７ａ上に第２電極１０ａが形成され、電極層７ｂ上に第２電極１０ｂが形成される。第２電極１０ａ及び第２電極１０ｂにより、太陽電池セルで発生した電流が取出される。
≪太陽電池セルの製造方法≫
以下、前述の太陽電池セルの、好適な製造方法について説明する。
前述の結晶シリコン基板１と、半導体層５及び電極層７とを含む半導体領域４と、最表層であるエッチングマスク１１とを含む前駆積層体について、エッチングマスク１１の開口部から電極層７と半導体層５とをエッチングして分離溝９を形成することにより、半導体領域４を分割することを含む。
前駆積層体においては、半導体層５上に電極層７が積層されている。
エッチングが施される上記の前駆積層体の断面を図７に示す。
そして、エッチングマスク１１の開口部幅方向について、半導体層５よりも、電極層７においてエッチングを速く進行させることにより、太陽電池セルについて説明した所定の条件を満たす分離溝９が形成される。
以下、前述の太陽電池セルの、好適な製造方法について説明する。
前述の結晶シリコン基板１と、半導体層５及び電極層７とを含む半導体領域４と、最表層であるエッチングマスク１１とを含む前駆積層体について、エッチングマスク１１の開口部から電極層７と半導体層５とをエッチングして分離溝９を形成することにより、半導体領域４を分割することを含む。
前駆積層体においては、半導体層５上に電極層７が積層されている。
エッチングが施される上記の前駆積層体の断面を図７に示す。
そして、エッチングマスク１１の開口部幅方向について、半導体層５よりも、電極層７においてエッチングを速く進行させることにより、太陽電池セルについて説明した所定の条件を満たす分離溝９が形成される。
エッチングにより所望する形状の分離溝９が形成され、エッチングマスク１１が剥離されていない状況の太陽電池セルの断面を図８に示す。
所望する形状の分離溝９を形成する場合、電極層７のエッチングは、エッチングマスク１１の開口部から絶縁層８への方向だけでなく、エッチングマスク１１の開口部の幅方向にも進行する。このような、アンダーエッチを生じさせることで、分離溝９中に、幅Ｗｔである電極層を隔てる幅広の領域が形成される。ここで、前述の通り、ＷｔはＷｎの１．２倍以上１０倍以下である。
また、半導体層５よりも、電極層７においてエッチングを速く進行させるが、半導体層５は、電極層７のエッチングに用いるエッチング液によりエッチングされないのが好ましい。この場合、半導体層５は、電極層７のエッチングに用いるエッチング液とは異なるエッチング液によりエッチングされる。
所望する形状の分離溝９を形成する場合、電極層７のエッチングは、エッチングマスク１１の開口部から絶縁層８への方向だけでなく、エッチングマスク１１の開口部の幅方向にも進行する。このような、アンダーエッチを生じさせることで、分離溝９中に、幅Ｗｔである電極層を隔てる幅広の領域が形成される。ここで、前述の通り、ＷｔはＷｎの１．２倍以上１０倍以下である。
また、半導体層５よりも、電極層７においてエッチングを速く進行させるが、半導体層５は、電極層７のエッチングに用いるエッチング液によりエッチングされないのが好ましい。この場合、半導体層５は、電極層７のエッチングに用いるエッチング液とは異なるエッチング液によりエッチングされる。
半導体層５のエッチングは、エッチングマスク１１の開口部の幅方向にはほとんど進行せず、エッチングマスク１１の開口幅Ｗｒと同一かほぼ同じ幅で、絶縁層８に向かって進行する。このようにして、分離溝９中に、幅Ｗｎである半導体層５を隔てる領域が形成される。ここで、Ｗｒは、Ｗｎと等しいかほぼ等しい。
このようなエッチングについて、電極層７に対するエッチングレートが５ｎｍ／ｓｅｃ以上であるエッチング液を用いて行われるのが好ましい。このようなエッチング液を用いることで、ＷｔとＷｎとに所望する程度の差をつけつつ、所望する形状の分離溝を短時間で形成しやすい。また、このようなエッチング液を用いることで、電極層７半導体層５の上面上に、電極層７を島状に残存させやすい。
エッチング液の電極層７に対するエッチングレートは、１０ｎｍ／ｓｅｃ以上がより好ましく、１５ｎｍ／ｓｅｃ以上が特に好ましい。また、エッチング液の電極層７に対するエッチングレートは、５０ｎｍ／ｓｅｃ以下が好ましい。
他方、半導体層５のエッチングは、ＫＯＨ水溶液等のアルカリ性のエッチング液を用いて行われるのが好ましい。アルカリ性のエッチング液を用いる場合、Ｗｎを過度に大きくすることなく所望する形状の分離溝９を形成しやすい。
エッチング液の電極層７に対するエッチングレートは、１０ｎｍ／ｓｅｃ以上がより好ましく、１５ｎｍ／ｓｅｃ以上が特に好ましい。また、エッチング液の電極層７に対するエッチングレートは、５０ｎｍ／ｓｅｃ以下が好ましい。
他方、半導体層５のエッチングは、ＫＯＨ水溶液等のアルカリ性のエッチング液を用いて行われるのが好ましい。アルカリ性のエッチング液を用いる場合、Ｗｎを過度に大きくすることなく所望する形状の分離溝９を形成しやすい。
電極層７に対して上記のエッチングレートを示すエッチング液としては、例えば、塩化水素水溶液、塩酸以外の他のハロゲン化水素水溶液、及び塩化第二鉄水溶液が挙げられる。これらの中では、塩化水素水溶液（塩酸）が好ましい。塩酸の濃度としては、５〜４０質量％が好ましく、７〜２０質量％がより好ましく、８〜１５質量％が特に好ましい。
エッチング時間は、エッチング液の種類に応じて、ＷｔとＷｎとがそれぞれ所望する値である分離溝９が形成されるように適宜選択される。
以上説明したように分離溝９を形成した後に、電極層７（電極層７ａ及び電極層７ｂ）をアニールするのが好ましい。電極層７をアニールすることにより、電極層７の結晶性が向上し、電極層７と、第２導電型半導体層５ａ、第１導電型半導体層６ａ等の半導体層との界面でのコンタクトを向上させることができる。
かかる硬化は、ＩＴＯからなる電極層７において顕著であり、アモルファスＩＴＯからなる電極層７においてより顕著である。
かかる硬化は、ＩＴＯからなる電極層７において顕著であり、アモルファスＩＴＯからなる電極層７においてより顕著である。
アニールの条件は、特に限定されないが、典型的には、１５０〜２２０℃、及び１０〜６０分である。
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔比較例１〕
入射面方位が（１００）で、厚みが２００μｍのｎ型単結晶シリコン基板を用い、この基板を２重量％のＨＦ水溶液に３分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜を除去した。その後、超純水によるリンスを２回行った。リンスされた基板を、７０℃に保持された、５質量％のＫＯＨを含む、濃度１５質量％のイソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬して基板の表面のエッチングを行い、基板表面にテクスチャを形成した。次いで、超純水によるリンスを２回行った。
入射面方位が（１００）で、厚みが２００μｍのｎ型単結晶シリコン基板を用い、この基板を２重量％のＨＦ水溶液に３分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜を除去した。その後、超純水によるリンスを２回行った。リンスされた基板を、７０℃に保持された、５質量％のＫＯＨを含む、濃度１５質量％のイソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬して基板の表面のエッチングを行い、基板表面にテクスチャを形成した。次いで、超純水によるリンスを２回行った。
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、パシフィックナノテクノロジー社製）により、単結晶シリコン基板の表面観察を行ったところ、基板の表面はエッチングが最も進行しており、（１１１）面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成されていた。
このようにして得られた表面にテクスチャを備える基板を、結晶シリコン基板１として用いた。
このようにして得られた表面にテクスチャを備える基板を、結晶シリコン基板１として用いた。
結晶シリコン基板１がＣＶＤ装置へ導入され、受光面（第２主面１ｂ）側に真性半導体層２として真性非晶質シリコン層が１０ｎｍの膜厚で製膜された。
次に、真性半導体層２の上に受光面側保護層３として窒化シリコン層が６０ｎｍの膜厚で製膜された。
次に、真性半導体層２の上に受光面側保護層３として窒化シリコン層が６０ｎｍの膜厚で製膜された。
また、裏面（第１主面１ａ）側に真性半導体層６ｂとして真性非晶質シリコン層が８ｎｍの膜厚で製膜された。真性半導体層６ｂ上に、第１導電型半導体層６ａとしてｐ型非晶質シリコン層が７ｎｍの膜厚で製膜された。
さらに第１導電型半導体層６ａ上に、絶縁層８として酸化ケイ素層が６０ｎｍの膜厚で製膜された。
さらに第１導電型半導体層６ａ上に、絶縁層８として酸化ケイ素層が６０ｎｍの膜厚で製膜された。
次に、絶縁層８上にフォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によりエッチングマスクを形成した後、絶縁層８の一部をＨＦ水溶液を用いて除去した。
絶縁層８の一部の除去後、常法に従い、エッチングマスクを剥離、除去した。
さらに、第１導電型半導体層６ａ及び真性半導体層６ｂの一部（絶縁層８が除去された面）に対する等方性エッチングを行い、結晶シリコン基板１の第１主面ａを露出させた。エッチングを経て得られた基板は、図１に示される構造を有する。
絶縁層８の一部の除去後、常法に従い、エッチングマスクを剥離、除去した。
さらに、第１導電型半導体層６ａ及び真性半導体層６ｂの一部（絶縁層８が除去された面）に対する等方性エッチングを行い、結晶シリコン基板１の第１主面ａを露出させた。エッチングを経て得られた基板は、図１に示される構造を有する。
洗浄後にシリコン基板をＣＶＤ装置へ導入して、絶縁層８を含む第１主面ａ側に、真性半導体層５ｂとして真性非晶質シリコン層が８ｎｍの膜厚で製膜された。
真性半導体層５ｂ上に第２導電型半導体層５ａとしてｎ型非晶質シリコン層が１２ｎｍの膜厚で製膜された。
このようにして形成された第２導電型半導体層５ａ上に、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によりエッチングマスクを形成した後、第２導電型半導体層５ａ及び真性半導体層５ｂの一部をＫＯＨ水溶液を用いて除去した。
続けて、第２導電型半導体層５ａ及び真性半導体層５ｂの除去により露出した箇所の絶縁層８を、ＨＦ水溶液によって除去し、第１導電型半導体層６ａの表面の一部を露出させた。
絶縁層８の一部の除去後、常法に従い、エッチングマスクを剥離、除去した。
エッチングを経て得られた基板は、図２に示される構造を有する。
真性半導体層５ｂ上に第２導電型半導体層５ａとしてｎ型非晶質シリコン層が１２ｎｍの膜厚で製膜された。
このようにして形成された第２導電型半導体層５ａ上に、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によりエッチングマスクを形成した後、第２導電型半導体層５ａ及び真性半導体層５ｂの一部をＫＯＨ水溶液を用いて除去した。
続けて、第２導電型半導体層５ａ及び真性半導体層５ｂの除去により露出した箇所の絶縁層８を、ＨＦ水溶液によって除去し、第１導電型半導体層６ａの表面の一部を露出させた。
絶縁層８の一部の除去後、常法に従い、エッチングマスクを剥離、除去した。
エッチングを経て得られた基板は、図２に示される構造を有する。
さらに第１導電型半導体層６ａ及び第２導電型半導体層５ａが形成された第１主面１ａの略全面に、電極層７として、酸化インジウム錫（ＩＴＯ、屈折率：１．９）が８０ｎｍの膜厚で製膜された。電極層７の製膜は、ターゲットとして酸化インジウム錫を用い、基板温度：室温、圧力：０．２Ｐａのアルゴン雰囲気中で、０．５Ｗ／ｃｍ２のパワー密度を印加して行われた。
電極層７を形成した後、電極層７上にフォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によりエッチングマスク１１を形成した。形成されたエッチングマスクは、分離溝９を形成するための開口部を有し、当該開口部の開口幅は５０μｍであった。
次いで、シリコン基板を濃度１０質量％の塩酸水溶液に３０秒間浸漬させて、電極層７の一部をエッチングした。さらに、シリコン基板を濃度３質量％のＫＯＨ水溶液に３００秒間浸漬させて、半導体層５の一部をエッチングした。
このエッチング工程により、電極層７と半導体層５とからなる半導体領域４が、半導体領域４ａと半導体領域４ｂとに分離された。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットは生じておらず、Ｗｔ、Ｗｎのいずれもエッチングマスク１１の開口幅と同じく５０μｍであった。
エッチング後に、常法に従い、エッチングマスク１１を剥離、除去した後、分離された電極層７ａ及び電極層７ｂ上それぞれに、銀ペーストを用いるスクリーン印刷により、第２電極１０ａ及び第２電極１０ｂを形成して、比較例１の太陽電池セルを得た。
次いで、シリコン基板を濃度１０質量％の塩酸水溶液に３０秒間浸漬させて、電極層７の一部をエッチングした。さらに、シリコン基板を濃度３質量％のＫＯＨ水溶液に３００秒間浸漬させて、半導体層５の一部をエッチングした。
このエッチング工程により、電極層７と半導体層５とからなる半導体領域４が、半導体領域４ａと半導体領域４ｂとに分離された。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットは生じておらず、Ｗｔ、Ｗｎのいずれもエッチングマスク１１の開口幅と同じく５０μｍであった。
エッチング後に、常法に従い、エッチングマスク１１を剥離、除去した後、分離された電極層７ａ及び電極層７ｂ上それぞれに、銀ペーストを用いるスクリーン印刷により、第２電極１０ａ及び第２電極１０ｂを形成して、比較例１の太陽電池セルを得た。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池セルの短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を、実施例及び比較例２の太陽電池との比較を行う際の基準として、それぞれ１．０００として表１に記す。
比較例１の太陽電池セルの短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を、実施例及び比較例２の太陽電池との比較を行う際の基準として、それぞれ１．０００として表１に記す。
〔比較例２〕
エッチングマスク１１の開口部の幅を５０μｍから６０μｍに変えることの他は、比較例１と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットは生じておらず、Ｗｔ、Ｗｎのいずれもエッチングマスク１１の開口幅と同じく６０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
エッチングマスク１１の開口部の幅を５０μｍから６０μｍに変えることの他は、比較例１と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットは生じておらず、Ｗｔ、Ｗｎのいずれもエッチングマスク１１の開口幅と同じく６０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
〔実施例１〕
電極層７をエッチングする際の時間を３０秒から１５０秒に変えることの他は、比較例１と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットが生じており、Ｗｔが６０μｍであり、Ｗｎが５０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、実施例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
電極層７をエッチングする際の時間を３０秒から１５０秒に変えることの他は、比較例１と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットが生じており、Ｗｔが６０μｍであり、Ｗｎが５０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、実施例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
〔実施例２〕
電極層７をエッチングする際の時間を３０秒から３００秒に変えることの他は、比較例１と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットが生じており、Ｗｔが７０μｍであり、Ｗｎが５０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、実施例２の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
電極層７をエッチングする際の時間を３０秒から３００秒に変えることの他は、比較例１と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットが生じており、Ｗｔが７０μｍであり、Ｗｎが５０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、実施例２の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
〔実施例３〕
電極層７を形成する際のパワー密度を、０．５Ｗ／ｃｍ２から３．５Ｗ／ｃｍ２に変えて結晶性ＩＴＯからなる電極層７を形成することと、電極層７のエッチングを３５質量％濃度の塩酸水溶液を用いて３００秒間行うこととの他は、比較例１と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットが生じており、Ｗｔが６０μｍであり、Ｗｎが５０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、実施例３の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
電極層７を形成する際のパワー密度を、０．５Ｗ／ｃｍ２から３．５Ｗ／ｃｍ２に変えて結晶性ＩＴＯからなる電極層７を形成することと、電極層７のエッチングを３５質量％濃度の塩酸水溶液を用いて３００秒間行うこととの他は、比較例１と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットが生じており、Ｗｔが６０μｍであり、Ｗｎが５０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、実施例３の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
〔実施例４〕
電極層７のエッチングに用いる塩酸水溶液の濃度を１０質量％から５質量％に変えることと、電極層７のエッチングの際の浸漬時間を３０秒から３００秒に変えることとの他は、比較例１と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットが生じており、Ｗｔが６０μｍであり、Ｗｎが５０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、実施例４の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
電極層７のエッチングに用いる塩酸水溶液の濃度を１０質量％から５質量％に変えることと、電極層７のエッチングの際の浸漬時間を３０秒から３００秒に変えることとの他は、比較例１と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットが生じており、Ｗｔが６０μｍであり、Ｗｎが５０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、実施例４の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
〔実施例５〕
得られた太陽電池セルに対して、１７０℃１時間の条件でのアニールを行うことの他は、実施例２と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットが生じており、Ｗｔが７０μｍであり、Ｗｎが５０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、実施例５の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
得られた太陽電池セルに対して、１７０℃１時間の条件でのアニールを行うことの他は、実施例２と同様にして太陽電池セルを得た。
エッチング後のシリコン基板の断面を光学顕微鏡により観察したところ、アンダーカットが生じており、Ｗｔが７０μｍであり、Ｗｎが５０μｍであった。
得られた太陽電池セルについて、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆを求めた。
比較例１の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を１．０００とした場合の、実施例５の太陽電池の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲率因子ＦＦ、及び変換効率Ｅｆｆの値を表１に記す。
分離溝の開口幅を広げることによりＦＦの改善が見込まれるが、比較例１と比較例２との比較によれば、ＷｔとＷｎが等しい場合、開口を広げることによりＦＦが改善されても、Ｖｏｃが損なわれてしまうことが分かる。
比較例１と、実施例１及び実施例２との比較によれば、Ｗｔ／Ｗｎが１．２以上である所定の形状の分離溝を形成する場合、Ｉｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦ、及びＥｆｆの全てが良好であることが分かる。
これは、実施例１及び実施例２では、Ｗｔが十分に広いため、電極層７が十分にエッチングされリークパスが減少し、且つＷｎが十分に狭いため結晶シリコン基板１へのダメージが生じにくいためと考えられる。
これは、実施例１及び実施例２では、Ｗｔが十分に広いため、電極層７が十分にエッチングされリークパスが減少し、且つＷｎが十分に狭いため結晶シリコン基板１へのダメージが生じにくいためと考えられる。
実施例１と、実施例３及び４とを比較すると、実施例１の太陽電池セルの性能が、実施例３及び実施例４の太陽電池セルの性能よりも良好であることが分かる。
これは、実施例３及び実施例４では、エッチングレートが低いため、実施例１と比べて若干エッチング残渣によるリークパスが生じすいためであると考えられる。
以上より、電極層７のエッチングレートは１５ｎｍ／ｓ以上が好ましく、電極層７の材質として、エッチングレートの高いアモルファスＩＴＯが好ましいことが分かる。
これは、実施例３及び実施例４では、エッチングレートが低いため、実施例１と比べて若干エッチング残渣によるリークパスが生じすいためであると考えられる。
以上より、電極層７のエッチングレートは１５ｎｍ／ｓ以上が好ましく、電極層７の材質として、エッチングレートの高いアモルファスＩＴＯが好ましいことが分かる。
実施例５の太陽電池セルは、実施例２の太陽電池セルをアニールしたものである。このため、実施例５の太陽電池セルではＦＦが大きく向上している。これは、アモルファスＩＴＯからなる電極層７がアニールされることにより、電極層７と半導体層との界面のコンタクトが改善したためと考えられる。
１ 結晶シリコン基板
２ 真性半導体層
３ 受光面側保護層
４ 半導体領域
５，６ 半導体層
７ 電極層
８ 絶縁層
９ 分離溝
１０ａ，１０ｂ 第２電極
１１ エッチングマスク
２ 真性半導体層
３ 受光面側保護層
４ 半導体領域
５，６ 半導体層
７ 電極層
８ 絶縁層
９ 分離溝
１０ａ，１０ｂ 第２電極
１１ エッチングマスク
Claims (6)
- 結晶シリコン基板と、半導体領域とを含む太陽電池セルであって、
前記半導体領域は、前記結晶シリコン基板の第１主面上にあり、且つ、分離溝によって２つの領域に隔てられて電気的に絶縁されており、
前記半導体領域は、半導体層と、電極層とを含み、
前記第１主面から前記半導体領域への方向を上方とする場合に、前記電極層は前記半導体層の上面側にあり、
前記分離溝を挟んで対向する一方の半導体領域の電極層と、他方の半導体領域の電極層との最短距離Ｗｔが、前記一方の半導体領域の半導体層と、前記他方の半導体領域の半導体層との最短距離Ｗｎの１．２倍以上１０倍以下である、太陽電池セル。 - 前記一方の半導体領域の電極層と、前記他方の半導体領域の電極層の間であって、前記半導体層の上面上に、電極層と同様の材質からなる凸部が島状に点在する、請求項１に記載の太陽電池セル。
- 前記電極層がアモルファスＩＴＯからなる、請求項１又は２に記載の太陽電池セル。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池セルの製造方法であって、
前記結晶シリコン基板と、半導体層及び電極層とを含む前記半導体領域と、最表層であるエッチングマスクとを含む前駆積層体について、前記エッチングマスクの開口部から前記電極層と前記半導体層とをエッチングして前記分離溝を形成することにより、前記半導体領域を分割することを含み、
前記半導体層の上面側に前記電極層が積層され、前記電極層上に前記エッチングマスクが積層される、太陽電池セルの製造方法。 - 前記エッチングにおいて、前記電極層に対するエッチングレートが５ｎｍ／ｓｅｃ以上であるエッチング液を用いる、請求項４に記載の方法。
- さらに、前記分離溝を形成した後に、前記電極層をアニールすることを含む、請求項４又は５に記載の方法。
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| WO2023123809A1 (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-06 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
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-
2016
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