JP2022547903A - ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体、およびそのような太陽電池構造体を製造するための方法ならびに装置 - Google Patents
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Abstract
Description
・裏側エミッタ型の太陽電池構造体の吸収体を形成するために、第1の導電型のドーピングを有する結晶性半導体基板が提供され、
・半導体基板の表側に、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの表側真性層が生成され、
・少なくとも1つの表側真性層上に、半導体基板のドーピングよりも高濃度の第1の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの表側ドーピング層が生成され、
・半導体基板の裏側に、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの裏側真性層が生成され、
・少なくとも1つの裏側真性層上に裏側エミッタ型の太陽電池構造体のエミッタを形成するために、第1の導電型とは反対の第2の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの裏側ドーピング層が生成され、
・少なくとも1つの表側ドーピング層上に、少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層が生成され、
・少なくとも1つの裏側ドーピング層上に、少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層が生成され、
・少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層上に、表側コンタクト部が生成され、
・少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層上に、裏側コンタクト部が生成される、
方法に関する。
・第1の導電型のドーピングを有する結晶性半導体基板からなる吸収体と、
・吸収体の表側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの表側真性層と、
・吸収体の裏側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの裏側真性層と、
・少なくとも1つの表側真性層上に形成された、吸収体のドーピングよりも高濃度の第1の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの表側ドーピング層と、
・少なくとも1つの裏側真性層上に形成された、第1の導電型とは反対の第2の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの裏側ドーピング層からなるエミッタと、
・少なくとも1つの表側ドーピング層上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層と、
・少なくとも1つの裏側ドーピング層上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層と、
・少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層上に形成された表側コンタクト部と、
・少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層上に形成された裏側コンタクト部と
を有する、ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体に関する。
・第1の導電型のドーピングを有する結晶性半導体基板からなる吸収体と、
・吸収体の表側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの表側真性層と、
・吸収体の裏側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの裏側真性層と、
・少なくとも1つの表側真性層上に形成された、吸収体のドーピングよりも高濃度の第1の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの表側ドーピング層と、
・少なくとも1つの裏側真性層上に形成された、第1の導電型とは反対の第2の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの裏側ドーピング層からなるエミッタと、
・少なくとも1つの表側ドーピング層上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層と、
・少なくとも1つの裏側ドーピング層上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層と、
・少なくとも1つの表側導体層上に形成された表側コンタクト部と、
・少なくとも1つの裏側導体層上に形成された裏側コンタクト部と
を有する、装置に関する。
・裏側エミッタ型の太陽電池構造体の吸収体を形成するために、第1の導電型のドーピングを有する結晶性半導体基板が提供され、
・半導体基板の表側に、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの表側真性層が生成され、
・少なくとも1つの表側真性層上に、半導体基板のドーピングよりも高濃度の第1の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの表側ドーピング層が生成され、
・半導体基板の裏側に、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの裏側真性層が生成され、
・少なくとも1つの裏側真性層上に裏側エミッタ型の太陽電池構造体のエミッタを形成するために、第1の導電型とは反対の第2の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの裏側ドーピング層が生成され、
・少なくとも1つの表側ドーピング層上に、少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層が生成され、
・少なくとも1つの裏側ドーピング層上に、少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層が生成され、
・少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層上に、表側コンタクト部が生成され、
・少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層上に、裏側コンタクト部が生成され、
表側真性層および裏側真性層と、表側ドーピング層および裏側ドーピング層とが、以下の順序で生成され、すなわち、
・半導体基板の裏側に、少なくとも1つの裏側真性層が生成され、
・次に、半導体基板の表側に、少なくとも1つの表側真性層が生成され、
・次に、少なくとも1つの表側真性層上に、少なくとも1つの表側ドーピング層が生成され、
・次に、少なくとも1つの裏側真性層上に、少なくとも1つの裏側ドーピング層が生成される、
方法よって解決される。
・第1の導電型のドーピングを有する結晶性半導体基板からなる吸収体と、
・吸収体の表側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの表側真性層と、
・吸収体の裏側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの裏側真性層と、
・少なくとも1つの表側真性層上に形成された、吸収体のドーピングよりも高濃度の第1の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの表側ドーピング層と、
・少なくとも1つの裏側真性層上に形成された、第1の導電型とは反対の第2の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの裏側ドーピング層からなるエミッタと、
・少なくとも1つの表側ドーピング層上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層と、
・少なくとも1つの裏側ドーピング層上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層と、
・少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層上に形成された表側コンタクト部と、
・少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層上に形成された裏側コンタクト部と
を有し、ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体の側縁部では、半導体基板の縁部領域上に内側から外側に向かって以下の順序で、すなわち、
・少なくとも1つの裏側真性層、
・その上に、少なくとも1つの表側真性層、
・その上に、少なくとも1つの表側ドーピング層、
・その上に、少なくとも1つの裏側ドーピング層
の順序で層シーケンスが設けられている、ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体によっても解決される。
・少なくとも1つの表側真性層、
・その上に、少なくとも1つの表側ドーピング層、
・次に、少なくとも1つの裏側真性層、
・次に、少なくとも1つの裏側ドーピング層
の順序で存在するか、または重なり合っているような従来の層構成を、自身の側縁部において有する裏側エミッタ型の太陽電池構造体と比較して、本発明に従って製造された太陽電池のシャント抵抗および逆電流が格段に改善されることとなる。
・第1の導電型のドーピングを有する結晶性半導体基板からなる吸収体と、
・吸収体の表側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの表側真性層と、
・吸収体の裏側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの裏側真性層と、
・少なくとも1つの表側真性層上に形成された、吸収体のドーピングよりも高濃度の第1の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの表側ドーピング層と、
・少なくとも1つの裏側真性層上に形成された、第1の導電型とは反対の第2の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの裏側ドーピング層からなるエミッタと、
・少なくとも1つの表側ドーピング層上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層と、
・少なくとも1つの裏側ドーピング層上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層と、
・少なくとも1つの表側導体層上に形成された表側コンタクト部と、
・少なくとも1つの裏側導体層上に形成された裏側コンタクト部と
を有し、当該装置は、半導体基板の表側に少なくとも1つの表側真性層を生成し、半導体基板の裏側に少なくとも1つの裏側真性層を生成し、少なくとも1つの表側真性層上に少なくとも1つの表側ドーピング層を生成し、少なくとも1つの裏側真性層上に少なくとも1つの裏側ドーピング層を生成するために、3つの層堆積ストランドのみを有し、
・第1の層堆積ストランドは、半導体基板の裏側に少なくとも1つの裏側真性層を生成するための少なくとも1つの層堆積反応器を有し、
・第2の層堆積ストランドは、半導体基板の表側に少なくとも1つの表側真性層を生成するための、かつ少なくとも1つの表側真性層上に少なくとも1つの表側ドーピング層を生成するための少なくとも1つの層堆積反応器を有し、
・第3の層堆積ストランドは、少なくとも1つの裏側真性層上に少なくとも1つの裏側ドーピング層を生成するための少なくとも1つの層堆積反応器を有し、
第1の層堆積ストランドと第2の層堆積ストランドとの間、および第2の層堆積ストランドと第3の層堆積ストランドとの間に、少なくとも1つの基板輸送および回転システムが設けられている、装置によって解決される。
Claims (9)
- ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)を製造するための方法であって、
・前記裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)の吸収体を形成するために、第1の導電型のドーピングを有する結晶性半導体基板(2)が提供され、
・前記半導体基板(2)の表側に、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの表側真性層(4)が生成され、
・前記少なくとも1つの表側真性層(4)上に、前記半導体基板(2)のドーピングよりも高濃度の第1の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの表側ドーピング層(5)が生成され、
・前記半導体基板(2)の裏側に、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの裏側真性層(3)が生成され、
・前記少なくとも1つの裏側真性層(3)上に前記ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)のエミッタを形成するために、前記第1の導電型とは反対の第2の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)が生成され、
・前記少なくとも1つの表側ドーピング層(5)上に、少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層(7)が生成され、
・前記少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)上に、少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層(8)が生成され、
・前記少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層(7)上に、表側コンタクト部(9)が生成され、
・前記少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層(8)上に、裏側コンタクト部(10)が生成される、
方法において、
前記表側真性層(4)および前記裏側真性層(3)と、前記表側ドーピング層(5)および前記裏側ドーピング層(6)とが、以下の順序で生成され、すなわち、
・前記半導体基板(2)の裏側に、前記少なくとも1つの裏側真性層(3)が生成され、
・次に、前記半導体基板(2)の表側に、前記少なくとも1つの表側真性層(4)が生成され、
・次に、前記少なくとも1つの表側真性層(4)上に、前記少なくとも1つの表側ドーピング層(5)が生成され、
・次に、前記少なくとも1つの裏側真性層(3)上に、前記少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)が生成される
ことを特徴とする、方法。 - 前記半導体基板(2)として、nドーピングされた半導体基板が使用され、
前記表側ドーピング層(5)を生成するために、リンによってドーピングされたアモルファス半導体材料が使用され、
前記裏側ドーピング層(6)を生成するために、ホウ素によってドーピングされたアモルファス半導体材料が使用される、
請求項1記載の方法。 - 前記半導体基板(2)の表側での前記少なくとも1つの表側真性層(4)の生成と、前記少なくとも1つの表側真性層(4)上での前記少なくとも1つの表側ドーピング層(5)の生成とは、同一の層堆積反応器(44)において直接的に連続して行われるプロセスで実施される、
請求項1または2記載の方法。 - 前記少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層(8)は、前記少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)上に、前記半導体基板(2)の側縁部(50)から間隔を置いて堆積され、
これにより、前記ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)の裏側における縁部領域(51)は、前記導電性かつ透明の裏側導体層(8)によって被覆されず、
前記導電性かつ透明の裏側導体層(8)を形成するための全ての方法ステップにおいて、前記導電性かつ透明の裏側導体層(8)と前記表側導体層(7)との間に電気的なコンタクトが生じなくなっている、
請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。 - ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)であって、当該ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)は、
・第1の導電型のドーピングを有する結晶性半導体基板(2)からなる吸収体と、
・前記吸収体の表側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの表側真性層(4)と、
・前記吸収体の裏側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの裏側真性層(3)と、
・前記少なくとも1つの表側真性層(4)上に形成された、前記吸収体のドーピングよりも高濃度の前記第1の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの表側ドーピング層(5)と、
・前記少なくとも1つの裏側真性層(3)上に形成された、前記第1の導電型とは反対の第2の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)からなるエミッタと、
・前記少なくとも1つの表側ドーピング層(5)上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層(7)と、
・前記少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層(8)と、
・前記少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層(7)上に形成された表側コンタクト部(9)と、
・前記少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層(8)上に形成された裏側コンタクト部(10)と
を有する、ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)において、
前記ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)の側縁部(50)では、前記半導体基板(2)の縁部領域上に内側から外側に向かって以下の順序で、すなわち、
・前記少なくとも1つの裏側真性層(3)、
・その上に、前記少なくとも1つの表側真性層(4)、
・その上に、前記少なくとも1つの表側ドーピング層(5)、
・その上に、前記少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)
の順序で層シーケンスが設けられている
ことを特徴とする、ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)。 - 前記半導体基板(2)は、nドーピングされた半導体基板であり、
前記表側ドーピング層(5)は、リンによってドーピングされており、
前記裏側ドーピング層(6)は、ホウ素によってドーピングされている、
請求項5記載の、ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体。 - 前記少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層(8)は、前記少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)上に、前記半導体基板(2)の側縁部(50)から間隔を置いて堆積されており、
これにより、前記ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)の裏側における縁部領域(51)は、前記導電性かつ透明の裏側導体層(8)によって被覆されず、
前記導電性かつ透明の裏側導体層(8)と前記表側導体層(7)との間に電気的なコンタクトが生じなくなっている、
請求項5または6記載の、ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)。 - ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)を製造するための装置(30,40)であって、前記ヘテロ接合による裏側エミッタ型の太陽電池構造体(1)は、
・第1の導電型のドーピングを有する結晶性半導体基板(2)からなる吸収体と、
・前記吸収体の表側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの表側真性層(4)と、
・前記吸収体の裏側に形成された、アモルファス真性半導体材料からなる少なくとも1つの裏側真性層(3)と、
・前記少なくとも1つの表側真性層(4)上に形成された、前記吸収体のドーピングよりも高濃度の前記第1の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの表側ドーピング層(5)と、
・前記少なくとも1つの裏側真性層(3)上に形成された、前記第1の導電型とは反対の第2の導電型のドーピングを有するアモルファス半導体材料からなる少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)からなるエミッタと、
・前記少なくとも1つの表側ドーピング層(5)上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の表側導体層(7)と、
・前記少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)上に形成された少なくとも1つの導電性かつ透明の裏側導体層(8)と、
・前記少なくとも1つの表側導体層(7)上に形成された表側コンタクト部(9)と、
・前記少なくとも1つの裏側導体層(8)上に形成された裏側コンタクト部(10)と
を有する、装置(30,40)において、
当該装置(30,40)は、前記半導体基板(2)の表側に前記少なくとも1つの表側真性層(4)を生成し、前記半導体基板(2)の裏側に前記少なくとも1つの裏側真性層(3)を生成し、前記少なくとも1つの表側真性層(4)上に前記少なくとも1つの表側ドーピング層(5)を生成し、前記少なくとも1つの裏側真性層(3)上に前記少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)を生成するために、3つの層堆積ストランド(31;32または42;33)のみを有し、
・第1の層堆積ストランド(31)は、前記半導体基板(2)の裏側に前記少なくとも1つの裏側真性層(3)を生成するための少なくとも1つの層堆積反応器(36)を有し、
・第2の層堆積ストランド(32または42)は、前記半導体基板(2)の表側に前記少なくとも1つの表側真性層(4)を生成するための、かつ前記少なくとも1つの表側真性層(4)上に前記少なくとも1つの表側ドーピング層(5)を生成するための少なくとも1つの層堆積反応器(39,41または44)を有し、
・第3の層堆積ストランド(33)は、前記少なくとも1つの裏側真性層(3)上に前記少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)を生成するための少なくとも1つの層堆積反応器(43)を有し、
前記第1の層堆積ストランド(31)と前記第2の層堆積ストランド(32または42)との間、および前記第2の層堆積ストランド(32または42)と前記第3の層堆積ストランド(33)との間に、少なくとも1つの基板輸送および回転システム(37)が設けられている
ことを特徴とする、装置(30,40)。 - 前記第1の層堆積ストランド(31)は、前記半導体基板(2)の裏側に前記少なくとも1つの裏側真性層(3)を生成するための裏側真性層堆積反応器(36)を有し、
前記第2の層堆積ストランド(42)は、前記半導体基板(2)の表側に前記少なくとも1つの表側真性層(4)を生成するための、かつ前記少なくとも1つの表側真性層(4)上に前記少なくとも1つの表側ドーピング層(5)を生成するための単一の表側層堆積反応器(44)を有し、
前記第3の層堆積ストランド(33)は、前記少なくとも1つの裏側真性層(3)上に前記少なくとも1つの裏側ドーピング層(6)を生成するための裏側ドーピング層堆積反応器(43)を有し、
前記少なくとも1つの基板輸送および回転システム(37)は、前記第2の層堆積ストランド(42)の前または中の、前記表側層堆積反応器(44)の前に設けられている、
請求項8記載の装置。
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