JP2018182293A - 多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法 - Google Patents

多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法 Download PDF

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Abstract

【課題】多結晶シリコンセル内部の金属複合体を除去して、多結晶シリコンセルの変換効率を向上させ、且つ、プロセスのステップがシンプルで、処理時間が短く、低コストな量産方法を提供する。
【解決手段】多結晶シリコンセルの生産プロセスにおいて、多結晶シリコンセルに、２５０〜３５０℃の温度条件にて、正のバイアス電圧を印加して６００〜８００ｍＡ／ｃｍ２の電流注入を行い、多結晶シリコンセル内部の金属複合体を除去する。
【選択図】なし

Description

本発明は多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法に関する。
多結晶シリコンセルの生産プロセスにおいて、金属化されるときの高温焼結によりシリコンウエハー内の一次金属が沈殿されて分解して不安定な金属複合体になり、これら金属複合体は一定の複合活性を有することから、電池の効率を低下させる恐れがある。さらに、多結晶シリコンセルの使用過程で、これら金属複合体は電池変換効率をさらに低下させる複合活性の高い準安定状態に変換される。さらに、これら準安定状態の金属複合体は続けて分解して、電池効率を一層低下させる複合活性の高い金属原子となる。
本発明の目的は、多結晶シリコンセル内部の金属複合体を除去し、さらに多結晶シリコンセルの変換効率を向上させ、且つ、プロセスのステップがシンプルで、処理時間が短く、低コストで、量産に適合する多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法を提供することにある。
上記目的を達成させるために、本発明の技術案は、所定の温度条件において、電流注入方式により、多結晶シリコンセルに電流を注入して、多結晶シリコンセル内部の金属複合体を除去する、多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法を設計することである。
好ましくは、前記電流注入方式は、多結晶シリコンセルに正のバイアス電圧を印加することである。
好ましくは、２５０〜３５０℃の温度条件において、電流注入を行う。
好ましくは、前記電流注入過程において、注入電流は６００〜８００ｍＡ／ｃｍ２に制御される。
好ましくは、前記電流注入時間は０．５〜１ｍｉｎに制御される。
好ましくは、３００〜３５０℃の温度条件において、電流注入を行う。
好ましくは、前記多結晶シリコンセルでは、正面は湿式ブラックシリコンテクスチャリングによりテクスチャリング面として加工され、さらに５本のバスバーが設けられ、且つ、窒化ケイ素の保護膜がめっきされており、裏面は、不動態化され、アルミナと窒化ケイ素との積層膜がめっきされるとともに最外層に印刷されたアルミペーストが設けられる。
好ましくは、前記多結晶シリコンセルでは、正面は、湿式ブラックシリコンテクスチャリングによりテクスチャリング面として加工され、さらに５本のバスバーが設けられ、且つ、窒化ケイ素の保護膜がめっきされており、裏面は印刷されたアルミペーストが設けられる。
好ましくは、電流注入前後の多結晶シリコンセルの特性を比較することにより、多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去効果をテストする。
好ましくは、比較される特性には、電池効率、開回路電圧、短絡電流及びフィルファクターが含まれる。
本発明の利点及び有益な効果は以下のとおりである。多結晶シリコンセル内部の金属複合体を除去して、更に多結晶シリコンセルの変換効率を向上させ、且つ、プロセスのステップがシンプルで、処理時間が短く、低コストで、量産に適合する多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法を提供する。
本発明は、金属複合体の変換を促進して、金属イオンにして表面により捕獲されて、電池の効率を向上させることができる。具体的に、本発明は、多結晶シリコンセルにおける金属複合体を迅速に分解して金属原子にし、且つ金属原子を多結晶シリコンセルの表面へ迅速に拡散させ、最終的に複合活性の高い金属原子をすべて捕獲し、複合活性をなくすことにより、電池効率を高める。さらに、多結晶シリコンセルの後続使用過程に、効率低下を引き起こすことがない。
本発明は、多結晶シリコン太陽電池の変換効率を高め、具体的に多結晶シリコン太陽電池の効率の絶対値を約０．２％高めることができ、特に高効率多結晶ＰＥＲＣ電池に適用できる。
本発明は、プロセスのステップがシンプルで、低コストの装置で実現でき、且つ処理時間が短く、装置のエネルギー消費量が低く、量産に適する。
以下、実施例を利用して、本発明の実施形態についてさらに説明する。以下の実施例は、本発明の技術案を明瞭に説明するためのものに過ぎず、本発明の保護範囲を制限するものではない。
実施例１
多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法では、所定の温度条件において、電流注入方式により、多結晶シリコンセルに電流を注入して、多結晶シリコンセル内部の金属複合体を除去した。電流注入前後の多結晶シリコンセルの特性を比較することにより、多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去効果をテストした。比較される特性は電池効率Ｅｆｆ、開回路電圧Ｖｏｃ、短絡電流Ｉｓｃ及びフィルファクターＦＦを含む。
前記多結晶シリコンセルでは、正面は湿式ブラックシリコンテクスチャリングによりテクスチャリング面として加工され、さらに５本のバスバーが設けられ、且つ、窒化ケイ素の保護膜がめっきされており、裏面は、不動態化され、アルミナと窒化ケイ素との積層膜がめっきされ、且つ最外層に印刷されたアルミペーストが設けられる。
具体的なプロセス条件は以下のとおりである。
３５０℃の温度条件において、電流注入を行う。
前記電流注入方式は、多結晶シリコンセルに正のバイアス電圧を印加することである。
前記電流注入過程に、注入電流は８００ｍＡ／ｃｍ２に制御される。
前記電流注入時間は０．５ｍｉｎに制御される。
電流注入前後の多結晶シリコンセルの特性のテスト結果は下表１に示される。
表１
表１のデータから明らかなように、電流注入過程は、多結晶シリコンにおける金属沈殿を除去し、シリコンウエハー内部の複合を低下させ、電流注入後の電池効率は０．２％向上した。
実施例２
プロセスの条件を変更する以外、実施例１と同様である。具体的なプロセス条件は以下のとおりである。
３００℃の温度条件において、電流注入を行う。
前記電流注入方式は、多結晶シリコンセルに正のバイアス電圧を印加することである。
前記電流注入過程に、注入電流は７００ｍＡ／ｃｍ２に制御される。
前記電流注入時間は４５ｓに制御される。
電流注入前後の多結晶シリコンセルの特性のテスト結果は下表２に示される。
表２
表２のデータから明らかなように、電流注入過程は、多結晶シリコンにおける金属沈殿を除去し、シリコンウエハー内部の複合を低下させ、電流注入後の電池効率は０．１７％向上した。
実施例３
プロセスの条件を変更する以外、実施例１と同様である。具体的なプロセス条件は以下のとおりである。
２５０℃の温度条件において、電流注入を行う。
前記電流注入方式は、多結晶シリコンセルに正のバイアス電圧を印加することである。
前記電流注入過程に、注入電流は６００ｍＡ／ｃｍ２に制御される。
前記電流注入時間は１ｍｉｎに制御される。
電流注入前後の多結晶シリコンセルの特性のテスト結果は下表３に示される。
表３
表３のデータから明らかなように、電流注入過程は、多結晶シリコンにおける金属沈殿を除去し、シリコンウエハー内部の複合を低下させ、電流注入後の電池効率は０．１８％向上した。
実施例４
多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法では、所定の温度条件において、電流注入方式により、多結晶シリコンセルに電流を注入して、多結晶シリコンセル内部の金属複合体を除去した。電流注入前後の多結晶シリコンセルの特性を比較することにより、多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去効果をテストした。比較される特性は電池効率Ｅｆｆ、開回路電圧Ｖｏｃ、短絡電流Ｉｓｃ及びフィルファクターＦＦを含む。
前記多結晶シリコンセルでは、正面は湿式ブラックシリコンテクスチャリングによりテクスチャリング面として加工され、さらに５本のバスバーが設けられ、且つ、窒化ケイ素の保護膜がめっきされており、裏面は印刷されたアルミペーストが設けられる。
具体的なプロセス条件は以下のとおりである。
３００℃の温度条件において、電流注入を行う。
前記電流注入方式は、多結晶シリコンセルに正のバイアス電圧を印加することである。
前記電流注入過程に、注入電流は８００ｍＡ／ｃｍ２に制御される。
前記電流注入時間は０．５ｍｉｎに制御される。
電流注入前後の多結晶シリコンセルの特性のテスト結果は下表４に示される。
表４
表４のデータから明らかなように、電流注入過程は、多結晶シリコンにおける金属沈殿を除去し、シリコンウエハー内部の複合を低下させ、電流注入後の電池効率は０．１８％向上した。
実施例５
プロセス条件を変更する以外、実施例４と同様である。具体的なプロセス条件は以下のとおりである。
３３０℃の温度条件において、電流注入を行う。
前記電流注入方式は、多結晶シリコンセルに正のバイアス電圧を印加することである。
前記電流注入過程に、注入電流は６５０ｍＡ／ｃｍ２に制御される。
前記電流注入時間は５０ｓに制御される。
電流注入前後の多結晶シリコンセルの特性のテスト結果は下表５に示される。
表５
表５のデータから明らかなように、電流注入過程は、多結晶シリコンにおける金属沈殿を除去し、シリコンウエハー内部の複合を低下させ、電流注入後の電池効率は０．１２％向上した。
実施例６
プロセス条件を変更する以外、実施例４と同様である。具体的なプロセス条件は以下のとおりである。
２８０℃の温度条件において、電流注入を行う。
前記電流注入方式は、多結晶シリコンセルに正のバイアス電圧を印加することである。
前記電流注入過程に、注入電流は７５０ｍＡ／ｃｍ２に制御される。
前記電流注入時間は５５ｓに制御される。
電流注入前後の多結晶シリコンセルの特性のテスト結果は下表６に示される。
表６
表６のデータから明らかなように、電流注入過程は、多結晶シリコンにおける金属沈殿を除去し、シリコンウエハー内部の複合を低下させ、電流注入後の電池効率は０．１４％向上した。
以上は本発明の好適な実施形態に過ぎず、なお、当業者であれば、本発明の技術原理を脱逸せずにいくつかの改良及び修飾を行うことができ、これら改良及び修飾も本発明の保護範囲に属する。

Claims (10)

  1. 多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法であって、
    所定の温度条件において、電流注入方式により、多結晶シリコンセルに電流を注入して、多結晶シリコンセル内部の金属複合体を除去することを特徴とする多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法。
  2. 前記電流注入方式は、多結晶シリコンセルに正のバイアス電圧を印加することであることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法。
  3. ２５０〜３５０℃の温度条件において、電流注入を行うことを特徴とする請求項２に記載の多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法。
  4. 前記電流注入過程において、注入電流は６００〜８００ｍＡ／ｃｍ２に制御されることを特徴とする請求項３に記載の多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法。
  5. 前記電流注入時間は０．５〜１ｍｉｎに制御されることを特徴とする請求項４に記載の多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法。
  6. ３００〜３５０℃の温度条件において、電流注入を行うことを特徴とする請求項５に記載の多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法。
  7. 前記多結晶シリコンセルでは、正面は、湿式ブラックシリコンテクスチャリングによりテクスチャリング面として加工され、さらに５本のバスバーが設けられ、且つ、窒化ケイ素の保護膜がめっきされており、裏面は、不動態化され、且つ、アルミナと窒化ケイ素との積層膜がめっきされるとともに、最外層に印刷されたアルミペーストが設けられることを特徴とする請求項６に記載の多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法。
  8. 前記多結晶シリコンセルでは、正面は、湿式ブラックシリコンテクスチャリングによりテクスチャリング面として加工され、さらに５本のバスバーが設けられ、且つ、窒化ケイ素の保護膜がめっきされており、裏面は印刷されたアルミペーストが設けられることを特徴とする請求項６に記載の多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法。
  9. 電流注入前後の多結晶シリコンセルの電池効率、開回路電圧、短絡電流及びフィルファクターを比較することにより、多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去効果をテストすることを特徴とする請求項７に記載の多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法。
  10. 電流注入前後の多結晶シリコンセルの電池効率、開回路電圧、短絡電流及びフィルファクターを比較することにより、多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去効果をテストすることを特徴とする請求項８に記載の多結晶シリコンセル内部の金属複合体の除去方法。
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