JP2022098247A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1Aは、本実施形態に係る太陽電池を裏面側からみた図であり、図1Bは、本実施形態に係る別の太陽電池を裏面側からみた図である。図1Aおよび図1Bに示す太陽電池1は、裏面電極型(バックコンタクト型、裏面接合型ともいう。)の太陽電池である。太陽電池1は、2つの主面を備える半導体基板11を備え、半導体基板11の主面において第1領域7と第2領域8とを有する。
以下、図3A~図3Jを参照して、図1Aおよび図2Aに示す本実施形態に係る太陽電池1の製造方法(第1実施形態に係る太陽電池の製造方法)について説明する。図3Aは、第1実施形態に係る太陽電池の製造方法における第1半導体層材料膜形成工程および真性半導体層形成工程を示す図であり、図3B~図3Dは、第1実施形態に係る太陽電池の製造方法における第1半導体層形成工程を示す図である。また、図3Eは、第1実施形態に係る太陽電池の製造方法における第2半導体層材料膜形成工程を示す図であり、図3Fは、第1実施形態に係る太陽電池の製造方法における第2半導体層形成工程を示す図である。また、図3Gは、第1実施形態に係る太陽電池の製造方法における透明電極層材料膜形成工程を示す図であり、図3Hは、第1実施形態に係る太陽電池の製造方法における透明電極層形成工程を示す図である。また、図3Iは、第1実施形態に係る太陽電池の製造方法における金属電極層形成工程を示す図であり、図3Jは、第1実施形態に係る太陽電池の製造方法における光学調整層形成工程を示す図である。
無機材料92全体の疑似硬度とは、
・印刷材料に含有される樹脂材料91の重量に対する無機材料92の主成分粒子および副成分粒子の各々の重量の比を、無機材料92の主成分粒子および副成分粒子の各々の重量比とし、
・無機材料92の主成分粒子および副成分粒子の各々の構成元素のモース硬度と重量比との積を、無機材料92の主成分粒子および副成分粒子の各々のモース硬度重量比積としたとき、
・無機材料92の主成分粒子および副成分粒子の全てのモース硬度重量比積の総和で表される。
疑似硬度の値が小さいほど、無機材料全体が柔らかい。
1*0+1*1+1*4+1*7=11
1*0+0.1*1+0.1*4+0.5*7=4
1*0+0.1*1+0.1*4+0*7=0.5
第1実施形態では、第2半導体層のパターニング(2回目のパターニング)において、パターン印刷法によるパターン印刷レジストを用いた。第2実施形態では、第2半導体層のパターニング(2回目のパターニング)において、リフトオフ法を用いる。第2実施形態でも、第1半導体層のパターニング(1回目のパターニング)において、パターン印刷法によるパターン印刷レジストを用い、かつ、レジスト印刷時にリフトオフ層41を介して生じる第1半導体層25,23のダメージ、および、レジスト印刷時に生じる真性半導体層13のダメージまたは半導体基板11の受光面側のダメージを低減する。また、透明電極層のパターニングにおいて、パターン印刷法によるパターン印刷レジストを用い、かつ、レジスト印刷時に透明電極層28,38を介して生じる第1半導体層25,23および第2半導体層35,33のダメージ、および、レジスト印刷時に生じる真性半導体層13のダメージまたは半導体基板11の受光面側のダメージを低減する。
7 第1領域
7b,8b バスバー部
7f,8f フィンガー部
8 第2領域
9 境界領域
11 半導体基板
13 真性半導体層(第3半導体層)
15 光学調整層
23 真性半導体層(第1半導体層)
23Z 真性半導体層材料膜
25 第1導電型半導体層(第1半導体層)
25Z 第1導電型半導体層材料膜
27 第1電極層
28,38 透明電極層
28Z 透明電極層材料膜
29,39 金属電極層
33 真性半導体層(第2半導体層)
33Z 真性半導体層材料膜
35 第2導電型半導体層(第2半導体層)
35Z 第2導電型半導体層材料膜
37 第2電極層
41 リフトオフ層
90 パターン印刷レジスト
91 樹脂材料
92 無機材料
Claims (11)
- 半導体基板と、前記半導体基板に積層された第1半導体層、第2半導体層および電極層とを備える太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板は、主面側に、微細な凹凸構造を有し、
前記半導体基板の前記主面側に、前記第1半導体層の材料膜、前記第2半導体層の材料膜、または、前記電極層の材料膜を形成する層材料膜形成工程と、
前記半導体基板の前記主面側の一部領域における前記第1半導体層の材料膜、前記第2半導体層の材料膜、または、前記電極層の材料膜の上にレジストを形成するレジスト形成工程と、
前記レジストをマスクとして、前記一部領域以外における前記第1半導体層の材料膜、前記第2半導体層の材料膜、または、前記電極層の材料膜を除去することにより、前記一部領域に、パターン化された前記第1半導体層、前記第2半導体層、または、前記電極層を形成し、前記レジストを除去する層形成工程と、
を含み、
前記レジスト形成工程では、パターン印刷法を用いて、樹脂材料および無機材料を含む印刷材料を印刷して硬化させることにより、前記レジストを形成し、
前記無機材料の主成分粒子は、扁平形状であり、
前記主成分粒子の最大粒子長は、前記凹凸構造の最短頂点距離よりも大きい、
太陽電池の製造方法。 - 前記半導体基板の一方主面側と反対側の他方主面側の一部である第1領域に順に積層された前記第1半導体層および前記電極層としての第1電極層と、前記半導体基板の前記他方主面側の他の一部である第2領域に順に積層された前記第2半導体層および前記電極層としての第2電極層とを備える裏面電極型の太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板は、少なくとも前記他方主面側に、微細な凹凸構造を有し、
前記半導体基板の前記他方主面側に、前記第1半導体層の材料膜を形成する第1半導体層材料膜形成工程と、
前記第1領域における前記第1半導体層の材料膜の上に第1レジストを形成する第1レジスト形成工程と、
前記第1レジストをマスクとして、前記第2領域における前記第1半導体層の材料膜を除去することにより、前記第1領域に、パターン化された前記第1半導体層を形成し、前記第1レジストを除去する第1半導体層形成工程と、
を含み、
前記第1レジスト形成工程では、前記パターン印刷法を用いて、前記樹脂材料および前記無機材料を含む前記印刷材料を印刷して硬化させることにより、前記第1レジストを形成する、
請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記半導体基板は、前記一方主面側にも、微細な凹凸構造を有し、
前記第1レジスト形成工程の前に、前記半導体基板の前記一方主面側に、第3半導体層を形成する第3半導体層形成工程を更に含み、
前記第1レジスト形成工程では、前記第3半導体層の上にも前記第1レジストを形成する、
請求項2に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第1領域における前記第1半導体層の上および前記第2領域に、前記第2半導体層の材料膜を形成する第2半導体層材料膜形成工程と、
前記第2領域における前記第2半導体層の材料膜の上に第2レジストを形成する第2レジスト形成工程と、
前記第2レジストをマスクとして、前記第1領域における前記第2半導体層の材料膜を除去することにより、前記第2領域に、パターン化された前記第2半導体層を形成し、前記第2レジストを除去する第2半導体層形成工程と、
を更に含み、
前記第2レジスト形成工程では、前記パターン印刷法を用いて、前記樹脂材料および前記無機材料を含む前記印刷材料を印刷して硬化させることにより、前記第2レジストを形成する、
請求項2に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記半導体基板は、前記一方主面側にも、微細な凹凸構造を有し、
前記第1レジスト形成工程の前に、前記半導体基板の前記一方主面側に、第3半導体層を形成する第3半導体層形成工程を更に含み、
前記第1レジスト形成工程では、前記第3半導体層の上にも前記第1レジストを形成し、
前記第2レジスト形成工程では、前記第3半導体層の上にも前記第2レジストを形成する、
請求項4に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記半導体基板は、前記一方主面側にも、微細な凹凸構造を有し、
前記第2レジスト形成工程の前に、前記半導体基板の前記一方主面側に、第3半導体層を形成する第3半導体層形成工程を更に含み、
前記第2レジスト形成工程では、前記第3半導体層の上にも前記第2レジストを形成する、
請求項4に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記半導体基板の一方主面側と反対側の他方主面側の一部である第1領域に順に積層された前記第1半導体層および前記電極層としての第1電極層と、前記半導体基板の前記他方主面側の他の一部である第2領域に順に積層された前記第2半導体層および前記電極層としての第2電極層とを備える裏面電極型の太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板は、少なくとも前記他方主面側に、微細な凹凸構造を有し、
前記半導体基板の前記他方主面側に、前記第1半導体層の材料膜を形成する第1半導体層材料膜形成工程と、
前記第1半導体層の材料膜の上に、リフトオフ層を形成するリフトオフ層形成工程と、
前記第1領域における前記リフトオフ層の上にレジストを形成するレジスト形成工程と、
前記レジストをマスクとして、前記第2領域における前記リフトオフ層および前記第1半導体層の材料膜を除去することにより、前記第1領域に、パターン化された前記第1半導体層および前記リフトオフ層を形成し、前記レジストを除去する第1半導体層形成工程と、
前記第1領域における前記リフトオフ層の上および前記第2領域に、前記第2半導体層の材料膜を形成する第2半導体層材料膜形成工程と、
前記リフトオフ層を除去することにより、前記第1領域における前記第2半導体層の材料膜を除去し、前記第2領域に、パターン化された前記第2半導体層を形成する第2半導体層形成工程と、
を含み、
前記レジスト形成工程では、前記パターン印刷法を用いて、前記樹脂材料および前記無機材料を含む前記印刷材料を印刷して硬化させることにより、前記レジストを形成する、
請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記半導体基板は、前記一方主面側にも、微細な凹凸構造を有し、
前記レジスト形成工程の前に、前記半導体基板の前記一方主面側に、第3半導体層を形成する第3半導体層形成工程を更に含み、
前記レジスト形成工程では、前記第3半導体層の上にも前記レジストを形成する、
請求項7に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記無機材料の主成分粒子の構成元素のモース硬度が7未満である、請求項1~8のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記樹脂材料の重量に対する前記無機材料の主成分粒子および副成分粒子の各々の重量の比を、前記無機材料の主成分粒子および副成分粒子の各々の重量比とし、前記無機材料の主成分粒子および副成分粒子の各々の構成元素のモース硬度と前記重量比との積を、前記無機材料の主成分粒子および副成分粒子の各々のモース硬度重量比積とすると、前記無機材料の主成分粒子および副成分粒子の全ての前記モース硬度重量比積の総和(疑似硬度)は、0.01以上1.2以下である、請求項1~9のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記凹凸構造は、ピラミッド型のテクスチャ構造であり、
前記ピラミッドの最短頂点距離は、0.1μm以上20μm以下である、
請求項1~10のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
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