JP2019179860A - Solar cell and method for manufacturing solar cell - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a solar battery cell and a method for manufacturing a solar battery cell.
従来、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置として、太陽電池セルの開発が進められている。太陽電池セルは、無尽蔵の太陽光を直接電気に変換できることから、また、化石燃料による発電と比べて環境負荷が小さくクリーンであることから、新しいエネルギー源として期待されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, solar cells have been developed as photoelectric conversion devices that convert light energy into electrical energy. Solar cells are expected to be a new energy source because they can convert inexhaustible sunlight directly into electricity, and because they have less environmental impact and are cleaner than fossil fuel power generation.
太陽電池セルは、例えば、大面積の半導体基板を小面積の半導体基板に分断して作製することができる。特許文献1には、大面積の半導体基板を小面積の半導体基板に分断して太陽電池セルを作製するときの特性低下(発電効率低下)が抑制された太陽電池セルが開示されている。
The solar battery cell can be manufactured, for example, by dividing a large-area semiconductor substrate into a small-area semiconductor substrate.
太陽電池セルにおいては、特性低下がより抑制されることが望まれる。 In the solar battery cell, it is desired that the characteristic deterioration is further suppressed.
そこで、本発明は、特性低下をより抑制することができる太陽電池セル、及び、太陽電池セルの製造方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the photovoltaic cell which can suppress a characteristic fall more, and a photovoltaic cell.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る太陽電池セルは、第一主面及び前記第一主面と背向する第二主面を有する半導体基板であって、第一導電型を有する半導体基板と、前記第一主面に設けられ、前記第一導電型を有する第一の半導体層と、前記第二主面に設けられ、前記第一導電型と異なる第二導電型を有する第二の半導体層とを備え、前記半導体基板は、平面視において、当該半導体基板の外周部を構成する一辺にわたって前記第二の半導体層が形成されていない第一の領域を有する。 In order to achieve the above object, a photovoltaic cell according to an aspect of the present invention is a semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface facing away from the first main surface, the first conductivity type A first semiconductor layer having the first conductivity type provided on the first main surface, and a second conductivity type different from the first conductivity type provided on the second main surface. The semiconductor substrate has a first region in which the second semiconductor layer is not formed over one side constituting the outer peripheral portion of the semiconductor substrate in plan view.
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る太陽電池セルは、第一主面及び前記第一主面と背向する第二主面を有する半導体基板であって、第一導電型を有する半導体基板と、前記第一主面に設けられ、前記第一導電型のドーパントを含む第一の半導体層と、前記第二主面に設けられ、前記第一導電型と異なる第二導電型のドーパントを含む第二の半導体層とを備え、前記半導体基板は、平面視において、当該半導体基板の外周部を構成する一辺にわたる第一の領域であって、前記第二の半導体層に含まれる前記第二導電型のドーパントの濃度が、前記第一の領域以外の領域に配置される前記第二の半導体層に含まれる前記第二導電型のドーパント濃度より低い第一の領域を有する。 In order to achieve the above object, a solar cell according to an aspect of the present invention is a semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface facing away from the first main surface, A semiconductor substrate having a conductivity type, a first semiconductor layer provided on the first main surface and including a dopant of the first conductivity type, and provided on the second main surface, different from the first conductivity type. A second semiconductor layer containing a dopant of two conductivity types, and the semiconductor substrate is a first region extending over one side constituting the outer peripheral portion of the semiconductor substrate in plan view, and the second semiconductor layer A concentration of the second conductivity type dopant contained in the first region is lower than the concentration of the second conductivity type dopant contained in the second semiconductor layer disposed in a region other than the first region; Have.
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る太陽電池セルの製造方法は、第一主面及び前記第一主面と背向する第二主面を有する半導体基板であって、第一導電型を有する半導体基板の前記第二主面に、前記第一導電型と異なる第二導電型を有する第二の半導体層を成膜する第一の成膜工程と、前記半導体基板の前記第一主面に、前記第一導電型を有する第一の半導体層を成膜する第二の成膜工程と、前記半導体基板に当該半導体基板を分離するための分離溝を形成し、当該分離溝に沿って前記半導体基板を分離する分離工程とを含み、前記第一の成膜工程では、平面視において、前記分離溝が形成される位置を含む前記半導体基板の溝形成領域の少なくとも一部において前記第二の半導体層が形成されていない未成膜領域を形成する。 Moreover, in order to achieve the said objective, the manufacturing method of the photovoltaic cell which concerns on 1 aspect of this invention is a semiconductor substrate which has a 1st main surface and the 2nd main surface facing away from the said 1st main surface, A first film forming step of forming a second semiconductor layer having a second conductivity type different from the first conductivity type on the second main surface of the semiconductor substrate having the first conductivity type; and the semiconductor substrate. Forming a first semiconductor layer having the first conductivity type on the first main surface, and forming a separation groove for separating the semiconductor substrate in the semiconductor substrate, A separation step of separating the semiconductor substrate along the separation groove, and in the first film formation step, at least a groove formation region of the semiconductor substrate including a position where the separation groove is formed in a plan view An undeposited region where the second semiconductor layer is not formed in part To.
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る太陽電池セルの製造方法は、第一主面及び前記第一主面と背向する第二主面を有する半導体基板であって、第一導電型を有する半導体基板の前記第二主面に、第一導電型と異なる第二導電型を有する第二の半導体層を成膜する第一の成膜工程と、前記半導体基板の前記第一主面に、前記第一導電型を有する第一の半導体層を成膜する第二の成膜工程と、前記半導体基板に当該半導体基板を分離するための分離溝を形成し、当該分離溝に沿って前記半導体基板を分離する分離工程とを含み、前記第一の成膜工程では、平面視において、前記分離溝が形成される位置を含む前記半導体基板の溝形成領域の少なくとも一部において、前記溝形成領域の前記少なくとも一部に配置される前記第二の半導体層に含まれる前記第二導電型のドーパントの濃度が、前記溝形成領域の前記少なくとも一部以外の領域に配置される前記第二の半導体層に含まれる前記第二導電型のドーパント濃度より低い第一の半導体層を形成する。 Moreover, in order to achieve the said objective, the manufacturing method of the photovoltaic cell which concerns on 1 aspect of this invention is a semiconductor substrate which has a 1st main surface and the 2nd main surface facing away from the said 1st main surface, A first film forming step of forming a second semiconductor layer having a second conductivity type different from the first conductivity type on the second main surface of the semiconductor substrate having the first conductivity type; and Forming a second film forming step for forming the first semiconductor layer having the first conductivity type on the first main surface; and a separation groove for separating the semiconductor substrate in the semiconductor substrate; A separation step of separating the semiconductor substrate along the separation groove. In the first film formation step, at least one of the groove formation regions of the semiconductor substrate including a position where the separation groove is formed in a plan view. In the portion, the first portion disposed in the at least part of the groove forming region The concentration of the second conductivity type dopant contained in the second semiconductor layer is disposed in a region other than the at least part of the groove forming region. A lower first semiconductor layer is formed.
本発明によれば、特性低下をより抑制することができる太陽電池セル、及び、太陽電池セルの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the photovoltaic cell which can suppress a characteristic fall more, and a photovoltaic cell can be provided.
以下では、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置、接続形態、工程、および、工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, component arrangement, connection modes, steps, and order of steps shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, The overlapping description may be abbreviate | omitted or simplified.
また、「略**」との記載は、実質的に**と認められるものを含む意図であり、例えば「略直交」を例に挙げて説明すると、完全に直交はもとより、実質的に直交と認められるものを含む意図である。本明細書において、「略」とは、製造誤差や寸法公差を含むという意味である。 In addition, the description of “substantially **” is intended to include what is substantially recognized as **. For example, when “substantially orthogonal” is described as an example, not only completely orthogonal but also substantially orthogonal It is the intention including what is recognized as. In this specification, “substantially” means that a manufacturing error and a dimensional tolerance are included.
また、各図において、Z軸方向は、例えば、太陽電池セルの受光面に垂直な方向である。X軸方向及びY軸方向は互いに直交し、かつ、いずれもZ軸方向に直交する方向である。例えば、以下の実施の形態において、「平面視」とは、Z軸方向から見ることを意味する。また、以下の実施の形態において、「断面視」とは、太陽電池セルの受光面と直交する面(例えば、Z軸とX軸とで規定される面)において当該太陽電池セルを切断した切断面を、当該切断面から略直交する方向(例えば、Y軸方向)から見ることを意味する。 Moreover, in each figure, a Z-axis direction is a direction perpendicular | vertical to the light-receiving surface of a photovoltaic cell, for example. The X-axis direction and the Y-axis direction are orthogonal to each other, and both are directions orthogonal to the Z-axis direction. For example, in the following embodiments, “plan view” means viewing from the Z-axis direction. Further, in the following embodiments, “cross-sectional view” means a cut in which the solar battery cell is cut at a surface orthogonal to the light receiving surface of the solar battery cell (for example, a surface defined by the Z axis and the X axis). This means that the surface is viewed from a direction (for example, the Y-axis direction) substantially orthogonal to the cut surface.
(実施の形態1)
以下、本実施の形態に係る太陽電池セルについて、図1〜図4を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the solar cell according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[1−1.太陽電池セルの構成]
まず、本実施の形態に係る太陽電池セルの構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。
[1-1. Solar cell configuration]
First, the structure of the photovoltaic cell according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、本実施の形態に係る太陽電池セル10を示す平面図である。図1は、太陽電池セル10を表面(受光面)側から見た平面図である。図2は、図1のII−II線における、本実施の形態に係る太陽電池セル10の断面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a
図1に示すように、太陽電池セル10の平面視形状は、略矩形状である。例えば、太陽電池セル10は、125mm角の正方形の角が欠けた形状である。なお、太陽電池セル10の形状は、略矩形状に限定されない。
As shown in FIG. 1, the planar view shape of the
図2に示すように、太陽電池セル10は、半導体pn接合を基本構造としており、一例として、シリコン基板20と、当該シリコン基板20の一方の主面側に順次形成された、n型半導体層23、n側電極24及びn側集電電極40と、当該シリコン基板20の他方の主面側に順次形成されたp型半導体層21、p側電極22及びp側集電電極30とを備える。なお、本実施の形態では、シリコン基板20の一方の主面とは、太陽電池セル10の主受光面側の面である。主受光面とは、太陽電池セル10を用いて太陽電池モジュールを構築したときに、当該太陽電池セル10に入射する光のうち50%より多い光が入射する面である。また、本実施の形態では、シリコン基板20の他方の主面とは、シリコン基板20において一方の主面と背向する面である。なお、シリコン基板20は、半導体基板の一例であり、シリコン基板20の一方の主面(受光面11側の面であり、表面とも記載する)は第一主面の一例であり、シリコン基板20の他方の主面(裏面12側の面であり、裏面とも記載する)は第二主面の一例である。
As shown in FIG. 2, the
シリコン基板20は、結晶系シリコン基板であり、一例としてn型の単結晶シリコン基板である。なお、シリコン基板20は、単結晶シリコン基板(n型単結晶シリコン基板、又は、p型単結晶シリコン基板)に限定されず、多結晶シリコン基板等の結晶系シリコン基板であってもよい。以降の説明において、シリコン基板20は、n型単結晶シリコン基板である場合について説明する。なお、本明細書において、n型を第一導電型、p型を第二導電型とも記載する。例えば、シリコン基板20は、第一導電型を有するシリコン基板である。また、例えば、シリコン基板20の平面形状は略矩形状であり、厚みは、例えば30〜300μmであり、好ましくは150μm以下である。
The
シリコン基板20の表面及び裏面の少なくとも一方には、複数の角錐が2次元状に配置されたテクスチャ構造と呼ばれる凹凸形状(図示しない)が形成されていてもよい。両面が受光面である太陽電池セル10では、シリコン基板20の表面及び裏面にテクスチャ構造が形成されていてもよい。これにより、本実施の形態に係る太陽電池セル10は、シリコン基板20内において実効的に光の光路長を長くすることができるので、シリコン基板20の厚みを厚くすることなく発電に寄与する光の吸収を増やすことができる。太陽電池セル10は、例えば、シリコン基板20において吸収係数の小さい波長の光を、有効に発電に寄与させることができる。
An uneven shape (not shown) called a texture structure in which a plurality of pyramids are two-dimensionally arranged may be formed on at least one of the front and back surfaces of the
n型半導体層23は、i型非晶質シリコン層23i(真性非晶質シリコン層)とn型非晶質シリコン層23nとを有する。i型非晶質シリコン層23iとn型非晶質シリコン層23nとは、シリコン基板20の受光面11側の面に、この順にシリコン基板20上に積層されている。なお、ここでの積層とは、Z軸プラス方向に積層されていることを意味する。
The n-
i型非晶質シリコン層23iは、シリコン基板20とn型非晶質シリコン層23nとの間に配置されるパッシベーション層である。i型非晶質シリコン層23iは、ドーパントの含有率が1×1019cm−3未満であるアモルファスシリコンにより構成することができる。n型非晶質シリコン層23nは、シリコン基板20と同じ導電型を有する半導体層である。n型非晶質シリコン層23nは、例えば、リン(P)、砒素(As)などのn型ドーパントの含有率が5×1019cm−3以上であるアモルファスシリコンなどにより構成することができる。なお、n型半導体層23は、第一の半導体層の一例である。また、n型半導体層23は、少なくともn型非晶質シリコン層23nを有していればよい。
The i-type
p型半導体層21は、i型非晶質シリコン層21i(真性非晶質シリコン層)とp型非晶質シリコン層21pとを有する。i型非晶質シリコン層21iとp型非晶質シリコン層21pとは、シリコン基板20の裏面12側の面に、この順にシリコン基板20上に積層されている。なお、ここでの積層とは、Z軸マイナス方向に積層されていることを意味する。また、i型非晶質シリコン層21iは、i型非晶質半導体層の一例であり、p型非晶質シリコン層21pは第二導電型非晶質半導体層の一例である。
The p-
i型非晶質シリコン層21iは、シリコン基板20とp型非晶質シリコン層21pとの間に配置されるパッシベーション層である。p型非晶質シリコン層21pは、シリコン基板20と異なる導電型を有する半導体層である。p型非晶質シリコン層21pは、例えば、ボロン(B)などのp型ドーパントの含有率が5×1019cm−3〜5×1022cm−3であり、好ましくは5×1020cm−3〜5×1021cm−3であるアモルファスシリコンなどにより構成することができる。なお、p型半導体層21は、第二の半導体層の一例である。また、本実施の形態では、p型半導体層21は、少なくともp型非晶質シリコン層21pを有していればよい。
The i-type
本実施の形態では、p型半導体層21の形状に特徴を有する。シリコン基板20は、当該シリコン基板20の外周領域の少なくとも一部にp型半導体層21が形成されていない領域を有する。図1及び図2では、シリコン基板20の外周部を含む外側領域50にp型半導体層21が形成されていない例を示している。外側領域50は、平面視において、枠状の領域である。なお、p型半導体層21が形成されていないとは、p型半導体層21が含むi型非晶質シリコン層21i及びp型非晶質シリコン層21pのうち少なくともp型非晶質シリコン層21pが形成されていないことを意味する。本実施の形態では、外側領域50において、i型非晶質シリコン層21i及びp型非晶質シリコン層21pのうち、p型非晶質シリコン層21pが形成されていない。すなわち、平面視において、i型非晶質シリコン層21iはシリコン基板20と大きさが等しく、p型非晶質シリコン層21pはシリコン基板20より小さい。また、p型非晶質シリコン層21pは、平面視において、n型非晶質シリコン層23nより小さい。
This embodiment is characterized by the shape of the p-
p型非晶質シリコン層21pは、シリコン基板20上の外側領域50以外の領域に配置される。具体的には、p型非晶質シリコン層21pは、内側領域60に配置される。本実施の形態では、内側領域60は外側領域50に囲まれた領域である。なお、外側領域50は、p型非晶質シリコン層21pが形成されていない第一の領域の一例である。シリコン基板20は、p型非晶質シリコン層21pが形成されていない第一の領域を有する。
The p-type
なお、上記では、外側領域50は、シリコン基板20の外周を含む領域である例について説明したが、これに限定されない。外側領域50は、シリコン基板20の外周部の少なくとも一部を含む領域であればよい。外側領域50は、例えば、平面視において、シリコン基板20の外周部を構成する一辺にわたってp型非晶質シリコン層21pが形成されていない第一の領域を有してもよい。つまり、外側領域50は、当該一辺を含む直線状の領域であってもよい。
In the above description, the example in which the
n側電極24及びp側電極22は、例えば、透明な導電性材材料から構成される透明導電層(TCO膜)である。透明導電層は、例えば、多結晶構造を有する酸化インジウム(In2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO2)、及び酸化チタン(TiO2) 等の金属酸化物のうち少なくとも1種を含んで構成されることが好ましい。これらの金属酸化物に、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、タングステン(W)、アンチモン(Sb)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、セリウム(Ce)、ガリウム(Ga)などのドーパン卜がドープされていてもよく、例えば、In2O3にSnがドープされたITOが特に好ましい。ドーパン卜の濃度は、0〜20質量%とすることができる。
The n-
本実施の形態では、p側電極22の少なくとも一部がi型非晶質シリコン層21iと接触して配置されている。具体的には、p側電極22は、第一の領域において、i型非晶質シリコン層21iと接触して配置される。p側電極22のうちシリコン基板20の外側領域50上に配置される部分の膜厚(Z軸方向の厚み)は、p側電極のうちシリコン基板20の内側領域60上に配置される部分の膜厚より厚い。p側電極22のうちシリコン基板20の外側領域50上に配置される部分の膜厚は、例えば、p側電極のうちシリコン基板20の内側領域60上に配置される部分の膜厚とp型非晶質シリコン層21pの膜厚とを合計した膜厚と略等しい。なお、n側電極24は、i型非晶質シリコン層21i又はシリコン基板20と接触していない。
In the present embodiment, at least a part of the p-
p側集電電極30は、p型半導体層21上に設けられ、シリコン基板20上の受光領域で発生した受光電荷(正孔)を集電する電極である。p側集電電極30は、例えば、配線部材(図示しない)の延設方向と直交する方向に直線状に形成された複数本のフィンガー電極31と、これらのフィンガー電極31に接続されるとともにフィンガー電極31に直交する方向(例えば、配線部材の延設する方向)に沿って直線状に形成された複数本のバスバー電極32とを有する。
The p-
n側集電電極40は、n型半導体層23上に設けられ、シリコン基板20上の受光領域で発生した受光電荷(電子)を集電する電極である。n側集電電極40は、例えば、配線部材(図示しない)の延設方向と直交する方向に直線状に形成された複数本のフィンガー電極41と、これらのフィンガー電極41に接続されるとともにフィンガー電極41に直交する方向(例えば、配線部材の延設する方向)に沿って直線状に形成された複数本のバスバー電極42とを有する。
The n-
なお、フィンガー電極31及び41、並びに、バスバー電極32及び42の本数は、特に限定されない。フィンガー電極31及び41、並びに、バスバー電極32及び42はそれぞれ、1本以上設けられていればよい。例えば、バスバー電極32及び42の本数はそれぞれ、例えば、配線部材と同数であればよい。本実施の形態では、3本である。また、配線部材は、太陽電池モジュールを形成する際、隣り合う2つの太陽電池セル10同士を電気的に接続するタブ配線である。
The number of
p側集電電極30及びn側集電電極40は、銀(Ag)等の低抵抗導電材料から構成される。例えば、p側集電電極30及びn側集電電極40は、バインダ樹脂中に銀粒子等の導電性フィラーが分散した樹脂型導電性ペースト(銀ペースト等)を所定のパターンでスクリーン印刷することで形成することができる。
The p-
上記のように、本実施の形態に係る太陽電池セル10は、例えば、ヘテロ接合型の太陽電池セルである。これにより、シリコン基板20とn型半導体層23との界面、及び、シリコン基板20とp型半導体層21との界面(ヘテロ接合界面)での欠陥が低減する。よって、太陽電池セル10の光電変換効率を向上させることができる。
As described above, the
なお、パッシベーション層は、i型非晶質シリコン層21i及び23iに限定されず、酸化シリコン層又は窒化シリコン層等でもよいし、設けられなくてもよい。
Note that the passivation layer is not limited to the i-type
[1−2.太陽電池セルの製造方法]
次に、本実施の形態に係る太陽電池セル10の製造方法について、図3及び図4を参照しながら説明する。ここでは、大きなシリコン基板から2つの太陽電池セルを形成する例について説明する。
[1-2. Manufacturing method of solar cell]
Next, the manufacturing method of the
図3は、本実施の形態に係る太陽電池セル10の製造方法を示すフローチャートである。図4は、本実施の形態に係る太陽電池セル10の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing
図3に示すように、まず、シリコン基板20aを準備する半導体基板を準備する工程(S10)が行われる。本実施の形態では、シリコン基板20aとして、n型単結晶シリコン基板が準備される。なお、ここで準備されるシリコン基板20aは、上記で説明したシリコン基板20より大きい。
As shown in FIG. 3, first, a step (S10) of preparing a semiconductor substrate for preparing the
図4の(a)は、ステップS10で準備されたシリコン基板20aの断面図である。なお、シリコン基板20aは、少なくとも一方の主面にテクスチャ構造が形成されていてもよい。なお、テクスチャ構造は、例えば、水酸化カリウム(KOH)水溶液を用いて、シリコン基板20の(100)面を異方性エッチングすることで形成できる。
FIG. 4A is a cross-sectional view of the
図3を再び参照して、次に、シリコン基板20aの第二主面(Z軸マイナス側の面)にi型非晶質シリコン層21iを形成するi型非晶質半導体層を形成する工程(S11)が行われる。例えば、i型非晶質シリコン層21iは、プラズマ化学気相成長法(PECVD)、Cat−CVD(Catalytic Chemical Vapor Deposition)、及びスパッタリング法などにより形成される。PECVDは、RFプラズマCVD法、周波数の高いVHFプラズマCVD法、及びマイクロ波プラズマCVD法など、いずれの手法を用いてもよい。本実施の形態では、例えば、RFプラズマCVD法を用いてi型非晶質シリコン層21iを形成する。具体的には、シラン(SiH4)などのケイ素含有ガスを水素で希釈したガスを製膜室に供給し、当該製膜室に配置された平行平板電極にRF周波数電力を印加して当該ガスをプラズマ化する。このプラズマ化されたガスを、150℃以上250℃以下に加熱されたシリコン基板20aの第二主面に供給することにより、i型非晶質シリコン層21iが形成される。
Referring again to FIG. 3, next, a step of forming an i-type amorphous semiconductor layer for forming i-type
図4の(b)は、ステップS11でi型非晶質シリコン層21iが形成されたシリコン基板20aの断面図である。図4の(b)に示すように、シリコン基板20aの第二主面にi型非晶質シリコン層21iが形成される。本実施の形態では、シリコン基板20aの第二主面の全面にi型非晶質シリコン層21iが形成される。
FIG. 4B is a cross-sectional view of the
図3を再び参照して、次に、シリコン基板20aの第二主面にp型非晶質シリコン層21pを形成するp型非晶質半導体層を形成する工程(S12)が行われる。具体的には、i型非晶質シリコン層21i上にp型非晶質シリコン層21pが積層される。ステップS12では、上述した太陽電池セル10の第一の領域(つまり、p型非晶質シリコン層21pが形成されていない領域)を形成するためにマスクが用いられる。マスクは、p型非晶質シリコン層21pを形成する領域に相当する領域に開口を有する。これにより、マスクで覆われている領域には、p型非晶質シリコン層21pが形成されない。
Referring again to FIG. 3, next, a step (S12) of forming a p-type amorphous semiconductor layer for forming a p-type
p型非晶質シリコン層21pは、PECVD、Cat−CVD及びスパッタリング法などにより形成される。PECVDは、RFプラズマCVD法が適用される。具体的には、シラン(SiH4)などのケイ素含有ガス及びジボラン(B2H6)などのp型ドーパンド含有ガスを水素で希釈した混合ガスを製膜室に供給し、当該製膜室に配置された平行平板電極にRF高周波電力を印加して当該混合ガスをプラズマ化する。なお、混合ガスにおけるジボラン(B2H6)の濃度は、例えば1%である。このプラズマ化されたガスを、150℃以上250℃以下に加熱されたシリコン基板20aの第二主面に供給することにより、i型非晶質シリコン層21i上に、p型非晶質シリコン層21pが形成される。上記の通りマスクを用いて成膜が行われるので、p型非晶質シリコン層21pは、i型非晶質シリコン層21i上の全面には形成されない。すなわち、シリコン基板20aの第二主面においてp型非晶質シリコン層21pが形成されていない未成膜領域が形成される。
The p-type
上述のように、ステップS12では、シリコン基板20aの導電型(例えば、n型及びp型の一方)とは異なる導電型(例えば、n型及びp型の他方)の半導体層を、当該シリコン基板20aに成膜する。なお、ステップS11及びS12は、第一の成膜工程の一例である。
As described above, in step S12, a semiconductor layer having a conductivity type (for example, the other of n-type and p-type) different from the conductivity type (for example, one of n-type and p-type) of the
図4の(c)は、ステップS12で第二主面にp型非晶質シリコン層21pが形成されたシリコン基板20aの断面図である。図4の(c)に示すように、シリコン基板20aの第二主面にp型非晶質シリコン層21pが形成される。本実施の形態では、シリコン基板20aの第二主面の一部にp型非晶質シリコン層21pが形成される。言い換えると、シリコン基板20aは、p型非晶質シリコン層21pが形成されていない未成膜領域70を有する。未成膜領域70においては、i型非晶質シリコン層21iが露出する。
FIG. 4C is a cross-sectional view of the
なお、ステップS12では、マスクを用いて未成膜領域70を形成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ステップS12においてマスクを用いずにp型非晶質シリコン層21pの形成を行い、i型非晶質シリコン層21i上の全面にp型非晶質シリコン層21pを形成した後、p型非晶質シリコン層21pの一部をエッチングなどにより除去することで、未成膜領域70を形成してもよい。
In step S12, the example in which the
図3を再び参照して、次に、シリコン基板20aの第一主面(Z軸プラス側の面)にi型非晶質シリコン層23iを形成するi型非晶質半導体層を形成する工程(S13)が行われる。ステップS13は、ステップS11と同様であり、説明を省略する。そして、シリコン基板20aの第一主面にn型非晶質シリコン層23nを形成すn型非晶質半導体層を形成する工程(S14)が行われる。具体的には、i型非晶質シリコン層23i上にn型非晶質シリコン層23nが積層される。
Referring again to FIG. 3, next, a step of forming an i-type amorphous semiconductor layer for forming i-type
n型非晶質シリコン層23nは、PECVD、Cat−CVD、及びスパッタリング法などにより形成される。PECVDは、RFプラズマCVD法が適用される。具体的には、シラン(SiH4)などのケイ素含有ガス及びホスフィン(PH3)などのn型ドーパンド含有ガスを水素で希釈した混合ガスを製膜室に供給し、当該製膜室に配置された平行平板電極にRF高周波電力を印加して当該混合ガスをプラズマ化する。なお、プラズマ化されたガスを150℃以上250℃以下に加熱されたシリコン基板20aの第一主面に供給することにより、i型非晶質シリコン層23iの上に、n型非晶質シリコン層23nが形成される。
The n-type
なお、ステップS14では、ステップS12のようなマスクは用いられない。つまり、n型非晶質シリコン層23nは第一主面の全面に形成される。これにより、シリコン基板20aの第一主面にn型半導体層23が形成される。
In step S14, the mask as in step S12 is not used. That is, the n-type
図4の(d)は、ステップS13及び14で第一主面にn型半導体層23が形成されたシリコン基板20aの断面図である。図4の(d)に示すように、n型半導体層23は、平面視において未成膜領域70と重なる第一主面上の領域にも形成される。つまり、n型半導体層23は、p型非晶質シリコン層21pより面積が広い。なお、ステップS13及びS14は、第二の成膜工程の一例である。
FIG. 4D is a cross-sectional view of the
図3を再び参照して、次に、透明電極膜を形成する工程(S15)が行われる。ステップS15では、p側電極22及びn側電極24を形成する。例えば、まず、n型非晶質シリコン層23nの上にn側電極24を形成し、p型非晶質シリコン層21pの上に、p側電極22を形成する。具体的には、n型非晶質シリコン層23n及びp型非晶質シリコン層21pの上に、インジウムスズ酸化物(ITO)などの透明導電性酸化物を、蒸着法及びスパッタリング法などにより成膜する。
Referring to FIG. 3 again, next, a step (S15) of forming a transparent electrode film is performed. In step S15, the p-
図4の(e)は、ステップS15でp側電極22及びn側電極24が形成されたシリコン基板20aの断面図である。図4の(e)に示すように、p側電極22は、隣り合うp型非晶質シリコン層21pの間の空間を充填するように形成される。p側電極22は、平面視において未成膜領域70と重なる部分の膜厚は、それ以外の領域の膜厚より厚い。
FIG. 4E is a cross-sectional view of the
図3を再び参照して、次に、シリコン基板20aを所定サイズのシリコン基板20に分離する分離工程が行われる。分離工程では、例えば、シリコン基板20aに当該シリコン基板20aを分離するための分離溝を形成し、当該分離溝に沿ってシリコン基板20aを分離する。これにより、シリコン基板20aより小さなシリコン基板20が形成される。
Referring to FIG. 3 again, next, a separation step is performed for separating the
分離工程は、シリコン基板20aの第二主面側からレーザを照射して分離溝を形成する工程(S16)と、シリコン基板20aを分離する工程(S17)とを含む。
The separation step includes a step of forming a separation groove by irradiating a laser from the second main surface side of the
分離溝を形成する工程では、シリコン基板20aのp型半導体層21が形成された面(第二主面)にレーザを照射することで、分離溝を形成する。そして、シリコン基板20aを分離する工程では、シリコン基板20aに応力を加えることで、シリコン基板20aを分離溝に沿って分断する。なお、ステップS16及びS17は、分離工程の一例である。
In the step of forming the separation groove, the separation groove is formed by irradiating the surface (second main surface) on which the p-
図4の(f)は、ステップS16で分離溝80が形成されたシリコン基板20aの断面図である。図4の(f)に示すように、分離溝80は、p型非晶質シリコン層21pが形成されていない領域(つまり、未成膜領域70)に形成される。つまり、レーザは、シリコン基板20aにおいてpn接合が形成されていない領域に照射される。言い換えると、p型非晶質半導体層を形成する工程(S12)では、平面視において、分離溝80が形成される位置を含むシリコン基板20aの溝形成領域(つまり、レーザが照射される領域)の少なくとも一部においてp型非晶質シリコン層21pが形成されていない未成膜領域70を形成する。
FIG. 4F is a cross-sectional view of the
分離溝80は、シリコン基板20aを貫通しない深さで形成される。分離溝80の深さ(レーザの深さ)は、シリコン基板20aの厚みに対して、25%以下、50%以下、又は、75%以下である。図4の(f)では、約25%である例を示している。なお、ここでの深さとは、Z軸方向の長さである。
The
レーザのスポット径は、10μm以上1cm以下であり、好ましくは500μm以上5mm以下であり、さらに好ましくは1mm以上2mm以下である。レーザの条件は適宜決定されればよいが、例えば、レーザ光の波長が532nm以上1090nm以下、パワーが0.1W以上5W以下、照射時間が10fsec以上100nsec以下である。なお、断面視における未成膜領域70の幅(X軸方向の長さ)は、レーザのスポット径より大きい。また、キャリアの移動度は、例えば、1mmである。
The spot diameter of the laser is 10 μm or more and 1 cm or less, preferably 500 μm or more and 5 mm or less, and more preferably 1 mm or more and 2 mm or less. The laser conditions may be appropriately determined. For example, the wavelength of the laser light is 532 nm to 1090 nm, the power is 0.1 W to 5 W, and the irradiation time is 10 fsec to 100 nsec. Note that the width (length in the X-axis direction) of the
図4の(g)は、ステップS17で分離溝80に沿って分断されたシリコン基板20aの断面図である。図4の(g)に示すように、分離溝80に沿って割断されることで、2つの太陽電池セル10が形成される。
FIG. 4G is a cross-sectional view of the
なお、電極を形成する工程では、平面視において未成膜領域70と重なる部分にp側電極22が形成される例について説明したが、これに限定されない。透明導電膜を形成する工程において、未成膜領域70にp側電極22が形成されない場合の太陽電池セルについて、図5を参照しながら説明する。
In the step of forming the electrode, the example in which the p-
図5は、図1のII−II線における、本実施の形態に係る太陽電池セル10aの断面図の他の一例である。
FIG. 5 is another example of a cross-sectional view of
図5に示すように、p側電極22aは、外側領域50に形成されていなくてもよい。言い換えると、p側電極22aは、レーザが照射される領域の少なくも一部において、形成されていなくてもよい。p側電極22aは、例えば、平面視において、p型非晶質シリコン層21pと重なる領域(つまり、pn接合が形成されている領域)に形成されてもよい。この場合、i型非晶質シリコン層21iの少なくとも一部は、露出していてもよい。
As shown in FIG. 5, the p-
また、図示しないが、i型非晶質シリコン層21iは、外側領域50に形成されていなくてもよい。言い換えると、i型非晶質シリコン層21iは、レーザが照射される領域の少なくも一部において、形成されていなくてもよい。i型非晶質シリコン層21iは、例えば、平面視において、p型非晶質シリコン層21pと重なる領域に形成されてもよい。
Although not shown, the i-type
[1−3.効果など]
以上のように、本実施の形態に係る太陽電池セル10及び10aは、第一主面及び第一主面と背向する第二主面を有するシリコン基板20であって、n型を有するシリコン基板20と、第一主面に設けられ、n型を有するn型半導体層23と、第二主面に設けられ、p型を有するp型半導体層21とを備える。そして、シリコン基板20は、平面視において、当該シリコン基板20の外周部を構成する一辺にわたってp型半導体層21が形成されていない外側領域50を有する。
[1-3. Effect etc.]
As described above, the
これにより、太陽電池セル10及び10aを大きなシリコン基板20aを割断して形成する場合、割断する箇所の少なくとも一部にはpn接合が形成されていない領域が存在する。太陽電池セル10が当該領域を割断して作製されることで、割断時にp型半導体層21が剥離等して、シリコン基板20とp型半導体層21とがリークすることにより生じる出力低下を抑制することができる。よって、本実施の形態に係る太陽電池セル10及び10aは、特性低下をより抑制することができる。なお、以降において、太陽電池セル10及び10aを太陽電池セル10等とも記載する。
Thus, when the
また、p型半導体層21は、第一主面に積層したi型非晶質シリコン層21iと、i型非晶質シリコン層21iに積層したp型非晶質シリコン層21pと有をする。i型非晶質シリコン層21i、及び、p型非晶質シリコン層21pのうち少なくともp型非晶質シリコン層21pは、外側領域50を除くシリコン基板20上の領域に配置される。
The p-
これにより、p型半導体層21が複数の層から形成される場合、リークの要因となるp型非晶質シリコン層21pを外側領域50に形成しないことで、シリコン基板20とp型非晶質シリコン層21pとがリークすることによる出力低下を効果的に抑制することができる。
Thus, when the p-
また、シリコン基板20は、略矩形状であり、外側領域50は、シリコン基板の外周部を含む。
The
これにより、割断時にp型非晶質シリコン層21pが剥離等して、シリコン基板20とp型非晶質シリコン層21pとがリークすることによる出力低下をさらに抑制することができる。よって、本実施の形態に係る太陽電池セル10等は、特性低下をさらに抑制することができる。
Thereby, the p-type
また、以上のように、本実施の形態に係る太陽電池セル10等の製造方法は、第一主面及び前記第一主面と背向する第二主面を有するシリコン基板20aであって、n型を有するシリコン基板20aの第二主面に、p型を有するp型半導体層21を成膜する第一の成膜工程(S11及びS12)と、シリコン基板20aの第一主面に、n型を有するn型半導体層23を成膜する第二の成膜工程(S13及びS14)と、シリコン基板20aに当該シリコン基板20aを分離するための分離溝80を形成し、当該分離溝80に沿ってシリコン基板20aを分離する分離工程(S16及びS17)とを含む。そして、第二の成膜工程では、平面視において、分離溝80が形成される位置を含むシリコン基板20aの溝形成領域の少なくとも一部においてp型半導体層21が形成されていない未成膜領域70を形成する。
Further, as described above, the method for manufacturing the
これにより、太陽電池セル10等と同様の効果を奏する。シリコン基板20aが未成膜領域70を含む領域で分離されるので、割断時にp型半導体層21が剥離等して、シリコン基板20とp型半導体層21とがリークすることで生じる出力低下を抑制することができる。
Thereby, there exists an effect similar to the
また、シリコン基板20aの第二主面にレーザを照射することで、分離溝80を形成する。
Further, the
これにより、レーザを第一主面(受光面)側から照射した場合に比べ、受光面側に配置される第一の半導体層の発電面積をより多く確保することができる。例えば、第一主面側からレーザを照射した場合に、当該レーザが照射されることにより生じる熱によって第一の半導体層が劣化することで有効な発電面積が減少する。第二主面側からレーザを照射することで、当該発電面積の減少を抑制することができる。よって、本実施の形態に係る太陽電池セル10等の製造方法によれば、シリコン基板20aを分断することによる特性低下をさらに抑制することができる。
Thereby, compared with the case where a laser is irradiated from the 1st main surface (light-receiving surface) side, more electric power generation areas of the 1st semiconductor layer arrange | positioned at the light-receiving surface side can be ensured. For example, when the laser is irradiated from the first main surface side, the effective power generation area is reduced by the deterioration of the first semiconductor layer due to the heat generated by the laser irradiation. By irradiating the laser from the second main surface side, the reduction in the power generation area can be suppressed. Therefore, according to the method for manufacturing
(実施の形態1の変形例)
以下、実施の形態1の変形例に係る太陽電池セルについて、図6を参照しながら説明する。なお、本変形例では、実施の形態1と異なる点を主に説明する。
(Modification of Embodiment 1)
Hereinafter, a solar battery cell according to a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. In this modification, differences from the first embodiment will be mainly described.
図6は、実施の形態1の変形例に係る太陽電池セル100の製造方法を説明するための断面図である。なお、太陽電池セル100の製造方法は、図4と同様である。また、図6の(a)〜図6の(c)は、実施の形態1の図4の(a)〜図4の(c)と同様であり、説明を省略する。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing
図6の(d)は、ステップS13及び14で第一主面(シリコン基板20aのZ軸プラス側の面)にn型半導体層123が形成されたシリコン基板20aの断面図である。図6の(d)に示すように、n型半導体層123は、i型非晶質シリコン層23iと、当該i型非晶質シリコン層23i上に積層されたn型非晶質シリコン層123nとを有する。本変形例では、シリコン基板20aの第一主面の一部にn型非晶質シリコン層123nが形成される。言い換えると、シリコン基板20aは、n型非晶質シリコン層123nが形成されていない未成膜領域170を有する。未成膜領域170においては、i型非晶質シリコン層23iが露出する。
FIG. 6D is a cross-sectional view of the
上記のように、ステップS14では、シリコン基板20a上にn型非晶質シリコン層123nが形成されていない未成膜領域170が形成される。未成膜領域170は、平面視において、未成膜領域70と重なる領域であってもよい。なお、未成膜領域170により、太陽電池セル100においてn型非晶質シリコン層123nが形成されていない第二の領域(図6の(g)に示す外側領域150)が形成される。
As described above, in step S14, the
ステップS14では、上述した太陽電池セル100の第二の領域(つまり、n型非晶質シリコン層123nが形成されていない領域)を形成するためのマスクが用いられる。マスクは、n型非晶質シリコン層123nを形成する領域に相当する領域に開口を有する。これにより、マスクで覆われている領域には、n型非晶質シリコン層123nが形成されない。
In step S14, a mask for forming the second region of
なお、ステップS14では、マスクを用いて未成膜領域170を形成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ステップS14においてマスクを用いずにn型非晶質シリコン層123nの形成を行い、i型非晶質シリコン層23i上の全面にn型非晶質シリコン層123nを形成した後、n型非晶質シリコン層123nの一部をエッチングなどにより除去することで、未成膜領域170を形成してもよい。
Note that although an example in which the
図6の(e)は、ステップS15でp側電極22及びn側電極24が形成されたシリコン基板20aの断面図である。図6の(e)に示すように、n側電極24は、隣り合うn型非晶質シリコン層123nの間の空間を充填するように形成される。n側電極24は、平面視において未成膜領域170と重なる部分の膜厚は、それ以外の部分の膜厚より厚い。
FIG. 6E is a cross-sectional view of the
図6の(f)は、ステップS16で分離溝180が形成されたシリコン基板20aの断面図である。図6の(f)に示すように、分離溝180は、シリコン基板20aの第一主面(Z軸プラス側の面)に形成される。また、分離溝180は、p型非晶質シリコン層21p及びn型非晶質シリコン層123nが形成されていない領域(つまり、平面視において、未成膜領域70及び170が重なる領域)に形成される。つまり、レーザは、第一主面側から、シリコン基板20aのpn接合が形成されていない領域に照射される。言い換えると、n型非晶質半導体層を形成する工程(S14)では、平面視において、分離溝180が形成される位置を含むシリコン基板20aの溝形成領域(つまり、レーザが照射される領域)の少なくとも一部においてn型非晶質シリコン層123nが形成されていない未成膜領域170を形成する。
FIG. 6F is a cross-sectional view of the
図6の(g)は、ステップS17で分離溝180に沿って分断されたシリコン基板20aの断面図である。図6の(g)に示すように、分離溝180に沿って割断されることで、2つの太陽電池セル100が形成される。シリコン基板20aの割断される箇所の少なくとも一部には、pn接合が形成されていない。太陽電池セル10は、シリコン基板20の第二主面(Z軸マイナス側の面)にp型非晶質シリコン層21pが形成されない外側領域50を有し、シリコン基板20の第一主面にn型非晶質シリコン層123nが形成されない外側領域150を有する。なお、外側領域150は、第二の領域の一例である。
FIG. 6G is a cross-sectional view of the
なお、透明電極膜を形成する工程では、平面視において未成膜領域170と重なる部分にn側電極24が形成される例について説明したが、これに限定されない。透明電極膜を形成する工程において、未成膜領域170にn側電極24が形成されていなくてもよい。n側電極24は、例えば、平面視において、n型非晶質シリコン層123nと重なる領域に形成されてもよい。この場合、i型非晶質シリコン層23iの少なくとも一部は、露出していてもよい。
In the step of forming the transparent electrode film, the example in which the n-
また、図示しないが、i型非晶質シリコン層23iは、未成膜領域170に形成されていなくてもよい。言い換えると、i型非晶質シリコン層23iは、レーザが照射される領域の少なくも一部において、形成されていなくてもよい。
Although not shown, the i-type
以上のように、本実施の形態に係る太陽電池セル100さらに、平面視において、シリコン基板20の外周部を構成する一辺にわたってn型半導体層23が形成されていない外側領域150を有する。
As described above,
これにより、レーザを第一の半導体層側から照射する場合であっても、p型半導体層21が剥離等して、シリコン基板20とp型半導体層21とがリークすることによる出力低下を抑制することができる。よって、本実施の形態に係る太陽電池セル100は、特性低下をより抑制することができる。また、レーザが照射されることで劣化するn型非晶質シリコン層123nの部分を予め取り除いておける。
Thereby, even when the laser is irradiated from the first semiconductor layer side, the output decrease due to the p-
(実施の形態2)
以下、本実施の形態に係る太陽電池セルについて、図7〜図9を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態1と異なる点を主に説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the solar battery cell according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
[2−1.太陽電池セルの構成]
まず、本実施の形態に係る太陽電池セルの構成について、図7を参照しながら説明する。
[2-1. Solar cell configuration]
First, the configuration of the solar battery cell according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図7は、図1のII−II線に対応する、本実施の形態に係る太陽電池セル200の断面図である。本実施の形態に係る太陽電池セル200は、実施の形態1に係る太陽電池セル10とp型半導体層の構成が異なる。
FIG. 7 is a cross-sectional view of
図7に示すように、本実施の形態の形態に係る太陽電池セル200のp型半導体層221は、i型非晶質シリコン層21i、p型非晶質シリコン層221p、及び、p型非晶質シリコン層222pを有する。p型非晶質シリコン層221p及び222pは、i型非晶質シリコン層21i上の異なる領域に積層されている。太陽電池セル200を平面視したときに、p型非晶質シリコン層221p及び222pは、互いに重ならない位置に配置される。具体的には、p型非晶質シリコン層221pは内側領域60に配置され、p型非晶質シリコン層222pは、外側領域50に配置される。外側領域50は、第一の領域の一例である。
As shown in FIG. 7, the p-
p型非晶質シリコン層221p及び222pは、例えば、ボロン(B)などのp型ドーパントの濃度(含有率)が5×1019cm−3以上であるアモルファスシリコンなどにより構成することができるが、当該p型ドーパントの濃度が異なる。p型非晶質シリコン層222pのp型ドーパントの濃度は、p型非晶質シリコン層221pのp型ドーパントの濃度より低い。例えば、p型非晶質シリコン層222pのp型ドーパントの濃度は、5×1019cm−3〜5×1020cm−3であり、p型非晶質シリコン層221pのp型ドーパントの濃度は、5×1020cm−3〜5×1021cm−3である。
The p-type
[2−2.太陽電池セルの製造方法]
次に、本実施の形態に係る太陽電池セル200の製造方法について、図8及び図9を参照しながら説明する。
[2-2. Manufacturing method of solar cell]
Next, a method for manufacturing
図8は、本実施の形態に係る太陽電池セル200の製造方法を示すフローチャートである。図9は、本実施の形態に係る太陽電池セル200の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 8 is a flowchart showing a method for manufacturing
図8のステップS20及びS21は、図3に示すステップS10及びS11と同様であり、説明を省略する。また、図9の(a)及び図9の(b)は、図4の(a)及び図4の(b)と同様であり、説明を省略する。 Steps S20 and S21 in FIG. 8 are the same as steps S10 and S11 shown in FIG. Moreover, (a) in FIG. 9 and (b) in FIG. 9 are the same as (a) in FIG. 4 and (b) in FIG.
図8に示すように、ステップS21の後に、シリコン基板20aの他方の主面(第二主面の一例)にp型非晶質シリコン層221p及び222pを形成するp型非晶質半導体層を形成する工程(S22)が行われる。ステップS22では、i型非晶質シリコン層21i上に互いに重ならないようにp型非晶質シリコン層221p及び222pが積層される。つまり、i型非晶質シリコン層21i上に、p型のドーパント濃度が異なる領域が形成される。
As shown in FIG. 8, after step S21, p-type amorphous semiconductor layers for forming p-type
ステップS22では、上述した太陽電池セル200の第一の領域(つまり、p型半導体層221においてp型のドーパント濃度が低い領域)を形成するためにマスクが用いられる。マスクは、例えば、p型のドーパント濃度が高いp型非晶質シリコン層221pを形成する領域に相当する領域に開口を有する。当該マスクを用いて成膜が行われることで、当該開口に対応する領域にのみp型のドーパントを含む膜が形成される。その後、マスクを取り除き、再度成膜が行われる。これにより、2回成膜が行われた領域はp型のドーパント濃度が高く、1回成膜が行われた領域は2回成膜が行われた領域よりp型のドーパント濃度が低い。つまり、マスクを用いた成膜により、p型非晶質シリコン層221p及び222pが形成される。なお、p型非晶質シリコン層221p及び222pの成膜方法(例えば、PECVDなど)は、p型非晶質シリコン層21pと同様であり、説明を省略する。
In step S22, a mask is used to form the first region of the
上述のように、ステップS22では、シリコン基板20aの導電型(例えば、n型及びp型の一方)とは異なる導電型(例えば、n型及びp型の他方)の半導体層を、2種類のドーパント濃度で当該シリコン基板20aに成膜する。なお、p型非晶質半導体層を形成する工程(S22)は、第一の成膜工程の一例である。
As described above, in step S22, two types of semiconductor layers different in conductivity type (for example, one of n-type and p-type) from the conductivity type (for example, one of n-type and p-type) of the
図9の(c)は、ステップS22で第二主面(シリコン基板20aのZ軸マイナス側の面)にp型非晶質シリコン層221p及び222pが形成されたシリコン基板20aの断面図である。図9の(c)に示すように、シリコン基板20aの第二主面にp型非晶質シリコン層221p及び222pが形成される。本実施の形態では、シリコン基板20aの第二主面の一部にp型非晶質シリコン層221p及び222pが形成される。p型非晶質シリコン層221p及び222pは、少なくとも一部が接触して配置される。ステップS22の時点では、例えばp型非晶質シリコン層222pは、p型非晶質シリコン層221pに挟まれて配置される。
FIG. 9C is a cross-sectional view of the
図8を再び参照して、次に、ステップS23〜S25が行われるが、図3のステップS13〜S15と同様であり説明を省略する。また、図9の(d)及び図9の(e)は、図4の(d)及び図4の(e)と同様であり、説明を省略する。なお、ステップS23及びS24は、第二の成膜工程の一例である。 Referring to FIG. 8 again, next, Steps S23 to S25 are performed, which are the same as Steps S13 to S15 of FIG. Further, (d) in FIG. 9 and (e) in FIG. 9 are the same as (d) in FIG. 4 and (e) in FIG. Steps S23 and S24 are an example of a second film forming process.
次に、シリコン基板20aを所定サイズのシリコン基板20に分離する分離工程が行われる。分離工程は、例えば、シリコン基板20aに当該シリコン基板20aを分離するための分離溝を形成し、当該分離溝に沿ってシリコン基板20aを分離する。これにより、シリコン基板20aより小さなシリコン基板20が形成される。
Next, a separation process for separating the
分離工程は、シリコン基板20aの第二主面側からレーザを照射して分離溝を形成する工程(S26)と、シリコン基板20aを分離する工程(S27)とを含む。
The separation step includes a step of forming a separation groove by irradiating a laser from the second main surface side of the
分離溝を形成する工程では、シリコン基板20aのp型非晶質シリコン層221p及び222pが形成された面(第二主面)にレーザを照射することで、分離溝を形成する。そして、シリコン基板20aを分離する工程では、シリコン基板20aに応力を加えることで、シリコン基板20aを分離溝に沿って分断する。なお、ステップS26及びS27は、分離工程の一例である。
In the step of forming the separation groove, the separation groove is formed by irradiating the surface (second main surface) on which the p-type
図9の(f)は、ステップS26で分離溝280が形成されたシリコン基板20aの断面図である。図9の(f)に示すように、分離溝280は、p型非晶質シリコン層221p及び222pのうちp型非晶質シリコン層222pが形成されている領域(つまり、ドーパント濃度が低い領域)に形成される。つまり、レーザは、シリコン基板20aにおいてp型のドーパント濃度が低い領域に照射される。言い換えると、p型非晶質半導体層を形成する工程(S22)では、平面視において、分離溝280が形成される位置を含むシリコン基板20aの溝形成領域(つまり、レーザが照射される領域)の少なくとも一部に配置されるp型非晶質シリコン層222pに含まれるpのドーパントの濃度が、溝形成領域の少なくとも一部以外の領域に配置されるp型非晶質シリコン層221pに含まれるp型のドーパント濃度より低いp型半導体層221を形成する。
FIG. 9F is a cross-sectional view of the
図9の(g)は、ステップS27で分離溝280に沿って分断されたシリコン基板20aの断面図である。図9の(g)に示すように、分離溝280に沿って割断されることで、2つの太陽電池セル200が形成される。シリコン基板20aの割断される箇所の少なくとも一部には、p型のドーパント濃度が低い領域が含まれる。
FIG. 9G is a cross-sectional view of the
[2−3.効果など]
以上のように、本実施の形態に係る太陽電池セル200は、第一主面に設けられ、n型のドーパントを含むn型半導体層23と、第二主面に設けられ、p型のドーパントを含むp型半導体層221とを備える。シリコン基板20は、平面視において、当該シリコン基板20の外周部を構成する一辺にわたる外側領域50であって、p型半導体層221に含まれるp型のドーパントの濃度が、外側領域50以外の領域に配置されるp型半導体層221に含まれるp型のドーパント濃度より低い外側領域50を有する。
[2-3. Effect etc.]
As described above,
これにより、太陽電池セル200を大きなシリコン基板20aを割断して形成する場合、割断する箇所の少なくとも一部にはp型のドーパント濃度が他の領域に比べて低い領域が存在する。太陽電池セル200が当該領域を割断して作製されることで、割断時にp型非晶質シリコン層222pが剥離等して、シリコン基板20とp型半導体層221とがリークしても、当該リークによる出力低下への影響を抑制することができる。よって、本実施の形態に係る太陽電池セル200は、特性低下をより抑制することができる。
Thereby, when the
また、以上のように、本実施の形態に係る太陽電池セル200の製造方法は、第一主面及び第一主面と背向する第二主面を有するシリコン基板20aであってn型を有するシリコン基板20aの第二主面に、p型を有するp型半導体層221を成膜する第一の成膜工程(S21及びS22)と、シリコン基板20aの第一主面に、n型を有するn型半導体層23を成膜する第二の成膜工程(S23及びS24)と、シリコン基板20aに当該シリコン基板20aを分離するための分離溝280を形成し、当該分離溝280に沿ってシリコン基板20aを分離する分離工程(S26及びS27)とを含む。そして、第二の成膜工程では、平面視において、分離溝280が形成される位置を含むシリコン基板20aの溝形成領域の少なくとも一部において、溝形成領域の少なくとも一部に配置されるp型半導体層221(例えば、p型非晶質シリコン層222p)に含まれるp型のドーパントの濃度が、溝形成領域の少なくとも一部以外の領域に配置されるp型半導体層221(例えば、p型非晶質シリコン層221p)に含まれるp型のドーパント濃度より低いp型半導体層221を形成する。
In addition, as described above, the method for manufacturing the
これにより、太陽電池セル200と同様の効果を奏する。
Thereby, there exists an effect similar to the
(他の実施の形態)
以上、本発明に係る太陽電池セル等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されない。
(Other embodiments)
As mentioned above, although the photovoltaic cell etc. which concern on this invention were demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to the said embodiment.
例えば、上記実施の形態では、電極を形成する工程では、p側電極及びn側電極が形成される例について説明したが、さらに、p側集電電極及びn側集電電極も形成されてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the example in which the p-side electrode and the n-side electrode are formed in the step of forming the electrode has been described. However, the p-side collector electrode and the n-side collector electrode may also be formed. Good.
また、上記実施の形態では、太陽電池セルの主受光面側の面にn型半導体層が形成される例について説明したが、これに限定されない。太陽電池セルの主受光面側の面にp型半導体層が形成されていてもよい。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the example in which an n-type semiconductor layer was formed in the surface at the side of the main light-receiving surface of a photovoltaic cell, it is not limited to this. A p-type semiconductor layer may be formed on the surface on the main light receiving surface side of the solar battery cell.
また、上記実施の形態では、n側集電電極はフィンガー電極及びバスバー電極を有する例について説明したが、これに限定されない。n側集電電極は、少なくともフィンガー電極を有していればよい。また、p側集電電極はフィンガー電極及びバスバー電極を有する例について説明したが、これに限定されない。p側集電電極は、少なくともフィンガー電極を有していればよい。 Moreover, although the n side current collection electrode demonstrated the example which has a finger electrode and a bus-bar electrode in the said embodiment, it is not limited to this. The n-side current collecting electrode only needs to have at least finger electrodes. Moreover, although the p side current collection electrode demonstrated the example which has a finger electrode and a bus-bar electrode, it is not limited to this. The p side current collection electrode should just have a finger electrode at least.
また、上記実施の形態で説明した太陽電池セルの製造方法における各工程の順序は一例であり、これに限定されない。各工程の順序は入れ替えられてもよいし、各工程の一部は行われなくてもよい。 Moreover, the order of each process in the manufacturing method of the photovoltaic cell demonstrated by the said embodiment is an example, and is not limited to this. The order of each process may be changed, and a part of each process may not be performed.
また、上記実施の形態で説明した太陽電池セルの製造方法における各工程は、1つの工程で実施されてもよいし、別々の工程で実施されてもよい。なお、1つの工程で実施されるとは、各工程が1つの装置を用いて実施される、各工程が連続して実施される、又は、各工程が同じ場所で実施されることを含む意図である。また、別々の工程とは、各工程が別々の装置を用いて実施される、各工程が異なる時間(例えば、異なる日)に実施される、又は、各工程が異なる場所で実施されることを含む意図である。 Moreover, each process in the manufacturing method of the photovoltaic cell demonstrated by the said embodiment may be implemented by one process, and may be implemented by a separate process. Note that the term “performed in one step” is intended to include that each step is performed using one apparatus, that each step is performed continuously, or that each step is performed in the same place. It is. In addition, a separate process means that each process is performed using different devices, each process is performed at a different time (for example, different days), or each process is performed at a different place. It is an intention to include.
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, the embodiment can be realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present invention, or a form obtained by subjecting each embodiment to various modifications conceived by those skilled in the art. Forms are also included in the present invention.
10、10a、100、200 太陽電池セル
20、20a シリコン基板(半導体基板)
21、221 p型半導体層(第二の半導体層)
21i i型非晶質シリコン層(i型非晶質半導体層)
21p、221p、222p p型非晶質シリコン層(第二導電型非晶質半導体層)
23、123 n型半導体層(第一の半導体層)
23n、123n n型非晶質シリコン層
30 p側集電電極
31、41 フィンガー電極
32、42 バスバー電極
40 n側集電電極
50 外側領域(第一の領域)
70、170 未成膜領域
80、180、280 分離溝
150 外側領域(第二の領域)
10, 10a, 100, 200
21, 221 p-type semiconductor layer (second semiconductor layer)
21i i-type amorphous silicon layer (i-type amorphous semiconductor layer)
21p, 221p, 222p p-type amorphous silicon layer (second conductivity type amorphous semiconductor layer)
23, 123 n-type semiconductor layer (first semiconductor layer)
23n, 123n n-type amorphous silicon layer 30 p-
70, 170
Claims (8)
前記第一主面に設けられ、前記第一導電型を有する第一の半導体層と、
前記第二主面に設けられ、前記第一導電型と異なる第二導電型を有する第二の半導体層とを備え、
前記半導体基板は、平面視において、当該半導体基板の外周部を構成する一辺にわたって前記第二の半導体層が形成されていない第一の領域を有する
太陽電池セル。 A semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface facing away from the first main surface, the semiconductor substrate having a first conductivity type;
A first semiconductor layer provided on the first main surface and having the first conductivity type;
A second semiconductor layer provided on the second main surface and having a second conductivity type different from the first conductivity type;
The said semiconductor substrate has a 1st area | region where said 2nd semiconductor layer is not formed over one side which comprises the outer peripheral part of the said semiconductor substrate in planar view.
前記i型非晶質半導体層、及び、前記第二導電型非晶質半導体層のうち少なくとも前記第二導電型非晶質半導体層は、前記第一の領域を除く前記半導体基板上の領域に配置される
請求項1に記載の太陽電池セル。 The second semiconductor layer has an i-type amorphous semiconductor layer stacked on the second main surface, and a second conductive amorphous semiconductor layer stacked on the i-type amorphous semiconductor layer,
Of the i-type amorphous semiconductor layer and the second conductivity type amorphous semiconductor layer, at least the second conductivity type amorphous semiconductor layer is in a region on the semiconductor substrate excluding the first region. The solar cell according to claim 1, which is arranged.
前記第一主面に設けられ、前記第一導電型のドーパントを含む第一の半導体層と、
前記第二主面に設けられ、前記第一導電型と異なる第二導電型のドーパントを含む第二の半導体層とを備え、
前記半導体基板は、平面視において、当該半導体基板の外周部を構成する一辺にわたる第一の領域であって、前記第二の半導体層に含まれる前記第二導電型のドーパントの濃度が、前記第一の領域以外の領域に配置される前記第二の半導体層に含まれる前記第二導電型のドーパント濃度より低い第一の領域を有する
太陽電池セル。 A semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface facing away from the first main surface, the semiconductor substrate having a first conductivity type;
A first semiconductor layer provided on the first main surface and containing the dopant of the first conductivity type;
A second semiconductor layer provided on the second main surface and including a dopant of a second conductivity type different from the first conductivity type;
The semiconductor substrate is a first region over one side constituting an outer peripheral portion of the semiconductor substrate in a plan view, and a concentration of the second conductivity type dopant contained in the second semiconductor layer is the first region. A solar cell having a first region lower than a dopant concentration of the second conductivity type included in the second semiconductor layer disposed in a region other than one region.
前記第一の領域は、前記半導体基板の外周部を含む
請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池セル。 The semiconductor substrate is substantially rectangular,
The solar cell according to claim 1, wherein the first region includes an outer peripheral portion of the semiconductor substrate.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池セル。 The semiconductor substrate further includes a second region in which the second semiconductor layer is not formed over the one side constituting the outer peripheral portion of the semiconductor substrate in a plan view. The solar battery cell according to 1.
前記半導体基板の前記第一主面に、前記第一導電型を有する第一の半導体層を成膜する第二の成膜工程と、
前記半導体基板に当該半導体基板を分離するための分離溝を形成し、当該分離溝に沿って前記半導体基板を分離する分離工程とを含み、
前記第一の成膜工程では、平面視において、前記分離溝が形成される位置を含む前記半導体基板の溝形成領域の少なくとも一部において前記第二の半導体層が形成されていない未成膜領域を形成する
太陽電池セルの製造方法。 A semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface facing away from the first main surface, wherein the second main surface of the semiconductor substrate having the first conductivity type is different from the first conductivity type. A first film forming step of forming a second semiconductor layer having a two-conductivity type;
A second film forming step of forming a first semiconductor layer having the first conductivity type on the first main surface of the semiconductor substrate;
Forming a separation groove for separating the semiconductor substrate in the semiconductor substrate, and separating the semiconductor substrate along the separation groove,
In the first film formation step, an undeposited region in which the second semiconductor layer is not formed in at least a part of the groove formation region of the semiconductor substrate including a position where the separation groove is formed in a plan view. The manufacturing method of the photovoltaic cell to form.
前記半導体基板の前記第一主面に、前記第一導電型を有する第一の半導体層を成膜する第二の成膜工程と、
前記半導体基板に当該半導体基板を分離するための分離溝を形成し、当該分離溝に沿って前記半導体基板を分離する分離工程とを含み、
前記第一の成膜工程では、平面視において、前記分離溝が形成される位置を含む前記半導体基板の溝形成領域の少なくとも一部において、前記溝形成領域の前記少なくとも一部に配置される前記第二の半導体層に含まれる前記第二導電型のドーパントの濃度が、前記溝形成領域の前記少なくとも一部以外の領域に配置される前記第二の半導体層に含まれる前記第二導電型のドーパント濃度より低い第一の半導体層を形成する
太陽電池セルの製造方法。 A semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface facing away from the first main surface, wherein the second main surface of the semiconductor substrate having the first conductivity type is different from the first conductivity type. A first film forming step of forming a second semiconductor layer having a conductivity type;
A second film forming step of forming a first semiconductor layer having the first conductivity type on the first main surface of the semiconductor substrate;
Forming a separation groove for separating the semiconductor substrate in the semiconductor substrate, and separating the semiconductor substrate along the separation groove,
In the first film forming step, the planar arrangement includes at least a part of the groove forming region of the semiconductor substrate including a position where the separation groove is formed in a plan view. The second conductivity type dopant contained in the second semiconductor layer has a concentration of the second conductivity type contained in the second semiconductor layer disposed in a region other than the at least part of the groove forming region. The manufacturing method of the photovoltaic cell which forms the 1st semiconductor layer lower than dopant concentration.
請求項6又は7に記載の太陽電池セルの製造方法。 The method for manufacturing a solar cell according to claim 6 or 7, wherein, in the separation step, the separation groove is formed by irradiating the second main surface of the semiconductor substrate with a laser.
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