JP2023040238A - 結晶シリコン太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】表面複合を低減し、同時に、太陽電池の表面光吸収に影響を与えず、表面電流を減少させない、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池およびその製造方法を提供する。【解決手段】シリコンウェーハの表面にトンネル層、ドープトポリシリコン層、及び反射防止膜層を堆積させ、レーザーを使用してシリコンウェーハの表面の非電極領域の前記トンネル層、前記ドープトポリシリコン層、及び反射防止膜層を除去し、前記非電極領域に新しいテクスチャリング面を形成し、前記非電極領域にシリコンウェーハの表面にリン拡散を施す。シリコンウェーハの裏面に裏面電極ペーストおよびアルミニウムペーストを印刷し、前記非電極領域の表面に表面電極ペーストを印刷して乾燥させ、さらにシリコンウェーハを高温で焼結し、裏面電極、アルミニウム裏面電界と表面電極を形成する。【選択図】なし
Description
本発明は、結晶シリコン太陽電池の分野に関し、特に、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池およびその製造方法に関する。
結晶シリコン電池のシリコンウェーハの厚さが減少し続け、また、厚さが一定の電池シリコンウェーハでは、少数のキャリアの拡散長がシリコンウェーハの厚さよりも大きい場合には、表面の複合レートが太陽電池の効率に特に大きな影響を与えている。そこで、従来技術では、結晶シリコンの表面をパッシベーションすることが多い。具体的には、バックパッシベーション技術は、電池の裏面に窒化ケイ素膜を堆積させることで、裏面の複合レートを低下させ、裏面の結晶シリコンと金属との接触複合問題を効果的に改善し、電池の効率を向上させ、結晶シリコン太陽電池の効率を大幅に向上させることができる。
バックパッシベーション技術の成功は、太陽電池の表面を同様にパッシベーションすることで、太陽電池の効率を高める実行可能な方法を提供する。現在、主なパッシベーション技術は、複合問題を改善するために、電池の表面にも窒化シリコンパッシベーション膜を堆積させることである。先進的な技術としては、トンネル酸化層パッシベーションコンタクト技術（ＴＯＰＣｏｎ）が用いられ、パッシベーショントンネル技術は、基板としてｎ型シリコンウェーハを用い、まずシリコンウェーハの表面と裏面にトンネル層を堆積させ、次に薄膜シリコン層を被覆することにより、トンネル酸化層パッシベーションコンタクトを形成する。
トンネル酸化層パッシベーション技術では、電極と基板の間にトンネル膜を形成できることで、金属電極と基板との接触を隔離し、接触複合損失を低減し、しかも、電子は膜をトンネリングできるため、電流の伝達に影響を与えず、また、パッシベーションは表面エネルギーバンドを曲げることができ、Ｐ型シリコンウェーハの表面複合損失を低減し、表面パッシベーションと金属接触の問題を効果的に改善することができる。しかしながら、トンネル酸化層の上部に設けられた薄膜シリコン層は、一般的には強い光吸収性能を有し、電池の出力効率を低下させ、さらに太陽電池の効率に影響を与える。従って、パッシベーションコンタクト技術の利点を発揮できるだけでなく、結晶シリコン膜の吸収性能によって引き起こされる低電流の問題を回避することで、電池の変換効率を十分に向上させるパッシベーションコンタクト結晶シリコン太陽電池をどのように開発するかは、研究者の注目を集めている。
これに鑑み、本発明が解決しようとする技術的問題は、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池およびその製造方法を提供することであり、それによって、パッシベーションの利点を効果的に発揮し、表面複合を低減し、同時に、太陽電池の表面光吸収に影響を与えず、表面電流を減少させない。
本発明がさらに解決しようとする技術的問題は、高い変換効率を有する選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコンＰＥＲＣ電池を提供することである。
上記技術的問題を解決し、対応する技術的効果を達成するために、本発明は、結晶シリコン太陽電池の製造方法を提供し、それは、
（１） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成することと、
（２） シリコンウェーハの表面にトンネル層、およびドープトポリシリコン層を堆積させることと、
（３） シリコンウェーハの表面に第１の反射防止膜層を堆積させることと、
（４） シリコンウェーハの表面の非電極領域のトンネル層、ドープトポリシリコン層と第１の反射防止膜層を除去することと、を含む。一実施例では、ステップ（４）は、レーザーを使用して実行することができる。
（１） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成することと、
（２） シリコンウェーハの表面にトンネル層、およびドープトポリシリコン層を堆積させることと、
（３） シリコンウェーハの表面に第１の反射防止膜層を堆積させることと、
（４） シリコンウェーハの表面の非電極領域のトンネル層、ドープトポリシリコン層と第１の反射防止膜層を除去することと、を含む。一実施例では、ステップ（４）は、レーザーを使用して実行することができる。
結晶シリコン太陽電池の製造方法は、さらに、
（５） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を再形成することと、
（６） シリコンウェーハの表面にリン拡散を施すことと、
（７） シリコンウェーハの裏面と周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去することと、
（８） シリコンウェーハの裏面にパッシベーション膜を堆積させることと、
（９） シリコンウェーハの表面に第２の反射防止膜層を堆積させることと、
（１０） シリコンウェーハの裏面にレーザー孔あけ加工を行うことと、
（１１） シリコンウェーハの裏面に裏面電極ペーストとアルミニウムペーストを印刷し、表面に表面電極ペーストを印刷して、乾燥させることと、
（１２） ステップ（１１）で得られたシリコンウェーハを高温で焼結し、裏面電極、アルミニウム裏面電界と表面電極を形成し、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の完成品を得ることと、を含む。
（５） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を再形成することと、
（６） シリコンウェーハの表面にリン拡散を施すことと、
（７） シリコンウェーハの裏面と周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去することと、
（８） シリコンウェーハの裏面にパッシベーション膜を堆積させることと、
（９） シリコンウェーハの表面に第２の反射防止膜層を堆積させることと、
（１０） シリコンウェーハの裏面にレーザー孔あけ加工を行うことと、
（１１） シリコンウェーハの裏面に裏面電極ペーストとアルミニウムペーストを印刷し、表面に表面電極ペーストを印刷して、乾燥させることと、
（１２） ステップ（１１）で得られたシリコンウェーハを高温で焼結し、裏面電極、アルミニウム裏面電界と表面電極を形成し、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の完成品を得ることと、を含む。
いくつかの実施例では、トンネル層はＳｉＯ２層であり、その厚さは０．５－８ｎｍであり、ドープトポリシリコン層の厚さは５－２５０ｎｍであり、特に２０－１００ｎｍである。
いくつかの実施例では、トンネル層の厚さは０．５－３ｎｍであり、ドープトポリシリコン層の厚さは５０－１５０ｎｍであり、特に５０－８０ｎｍである。
いくつかの実施例では、ステップ（２）が完了した後、シリコンウェーハのシート抵抗は４０－１６０ Ω／ｓｑであり、特に４０－８０ Ω／ｓｑである。
いくつかの実施例では、ステップ（３）では、プラズマ化学気相成長法により、第１の反射防止膜層を堆積させ、第１の反射防止膜層は窒化ケイ素膜層であり、その厚さは１０－１００ｎｍであり、特に１０－４０ｎｍである。
いくつかの実施例では、表面電極は、ドープトポリシリコン層、第１の反射防止膜層、および第２の反射防止膜層を介してトンネル層と接触する。
いくつかの実施例では、シリコンウェーハは、Ｐ型単結晶シリコンであり、ドープトポリシリコン層は、リンがドープされたＮ＋型ポリシリコン層である。
いくつかの実施例では、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＳｉＯ３、およびイソプロパノールの混合溶液を使用して、シリコンウェーハの表面をエッチングし、テクスチャリング面を製造する。
それに対応して、本発明はさらに、結晶シリコン太陽電池を開示し、それは、シリコンウェーハと、シリコンウェーハの表面に設けられた反射防止膜層と表面電極、およびシリコンウェーハの裏面に設けられたパッシベーション膜、裏面電極と裏面電界を含み、
表面電極とシリコンウェーハの間にはトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層が設けられ、結晶シリコン太陽電池は、上記の製造方法を利用して製造することができる。本開示はさらに、結晶シリコン太陽電池を提供し、それは、シリコンウェーハ、およびシリコンウェーハの表面に設けられた反射防止膜層と表面電極を含む。表面電極とシリコンウェーハの間にはトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層が設けられる。シリコンウェーハの表面における表面電極がない領域では、反射防止膜層がシリコンウェーハと直接接触する。
表面電極とシリコンウェーハの間にはトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層が設けられ、結晶シリコン太陽電池は、上記の製造方法を利用して製造することができる。本開示はさらに、結晶シリコン太陽電池を提供し、それは、シリコンウェーハ、およびシリコンウェーハの表面に設けられた反射防止膜層と表面電極を含む。表面電極とシリコンウェーハの間にはトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層が設けられる。シリコンウェーハの表面における表面電極がない領域では、反射防止膜層がシリコンウェーハと直接接触する。
いくつかの実施例では、結晶シリコン太陽電池は、さらに、シリコンウェーハの裏面に設けられたパッシベーション膜、裏面電極、および裏面電界を含む。
いくつかの実施例では、トンネル層はＳｉＯ２層であり、その厚さは０．５－８ｎｍであり、ドープトポリシリコン層の厚さは５－２５０ｎｍである。特に、トンネル層の厚さは０．５－３ｎｍであり、ドープトポリシリコン層の厚さは５０－１５０ｎｍである。
いくつかの実施例では、プラズマ化学気相成長法により反射防止膜層を堆積させ、かつ反射防止膜層は窒化ケイ素膜層である。
いくつかの実施例では、シリコンウェーハは、Ｐ型単結晶シリコンであり、ドープトポリシリコン層は、リンがドープされたＮ＋型ポリシリコン層である。
いくつかの実施例では、パッシベーション膜は、酸化アルミニウム膜および窒化ケイ素膜を含み、酸化アルミニウム膜は、シリコンウェーハと窒化ケイ素膜との間に設けられる。
いくつかの実施例では、パッシベーション膜は開孔を含み、裏面電界は開孔を介してシリコンウェーハと接触する。
本発明では、表面テクスチャリングを施し、表面にトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層を堆積させ、表面の膜を除去し、表面テクスチャリングを施し、拡散し、エッチングし、裏面にパッシベーション膜を堆積させ、表面に反射防止膜を堆積させ、裏面に孔を開け、電極を印刷し、焼結するというプロセスによって、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池を製造する。本発明を実施する有益な効果は以下の通りである。
１． 本発明は、テクスチャリング、堆積、およびレーザー除去の製造方法を採用することで、パッシベーショントンネル層が表面電極領域に選択的に堆積されることを効果的に確保し、パッシベーション効果を良好に発揮し、同時に、非電極領域がブロックされないため、従来のドープシリコン層による太陽エネルギーの吸収が減少し、太陽電池の効率が向上する。
２． 本発明は、パッシベーショントンネル技術を採用し、シリコンウェーハと表面電極の間に二酸化シリコン層を堆積させることで、エネルギーバンドを曲げ、表面への正孔の移動を防止することができるが、多数キャリア電子がこの二酸化シリコン層を通り抜けることができ、これにより、電子と正孔が分離され、フィルファクターの損失が減少し、太陽電池の効率が向上する。
本発明の目的、技術的解決手段および利点をより明白にするために、以下、実施例と併せて、本発明についてより詳細に説明する。ここで説明される具体的な実施例は、本発明を解釈するためにのみ使用され、本発明を限定するものではない。
本発明は、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の製造方法を提供し、以下の（１）～（４）を含む。
（１） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成する。
シリコンウェーハを洗浄して表面の有機物および損傷層を除去し、次に、テクスチャリング操作を実行し、具体的には、ウェットエッチング技術を使用して、シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成し、一例として、テクスチャリングを行った後、シリコンウェーハの重量は０．５５－０．８５ｇ減少し、シリコンウェーハの反射率は１０．５％－１１．５％である。テクスチャリングを行った後のシリコンウェーハの反射率を制御することは、後の段階で太陽電池の太陽光に対する反射率を制御するのに役立ち、太陽電池の太陽光に対する吸収率を効果的に高め、太陽電池の変換効率を向上させる。
（２） シリコンウェーハの表面にトンネル層、およびドープトポリシリコン層を堆積させる。
ここで、トンネル層は二酸化シリコン層であり、トンネル層は、電子と正孔を効果的に分離し、表面フィルファクターの損失を減少し、太陽電池の効率を向上させることができる。一例では、前記トンネル層の厚さは０．５－８ｎｍであり、前記ドープトポリシリコン層の厚さは５－２５０ｎｍであり、特に２０－１００ｎｍであり、この厚さの範囲内のトンネル層とドープトポリシリコン層は、電子の伝達を効果的に保証し、太陽電池の効率を向上させることができる。別の例では、前記トンネル層の厚さは０．５－５ｎｍであり、特に０．５－３ｎｍであり、前記ドープトポリシリコン層の厚さは５０－２００ｎｍであり、特に５０－１５０ｎｍであり、より特別なのは５０－１００ｎｍであり、さらに特別なのは５０－８０ｎｍであり、この厚さ範囲内のポリシリコン層とトンネル層は、パッシベーション効果をよりよく発揮し、太陽電池の効率を向上させると同時に、堆積の困難さを軽減することができる。
一実施例では、前記トンネル層、ドープトポリシリコン層は、減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）によってシリコンウェーハの表面に前記トンネル層とドープトポリシリコン層を堆積させ、減圧化学気相成長法では、比較的低い温度での化学反応により、シリコンウェーハ基板上に、厚さが均一で、密着した二酸化シリコン層を堆積させることができ、かつその反応温度が低く、反応温度が５００°Ｃ未満であり、堆積速度が速く、エネルギーが節約され、減圧化学気相成長法では、緻密したトンネル層およびドープトポリシリコン層を製造することができ、その後の太陽電池の高効率が確保される。
一例では、トンネル層およびドープトポリシリコン層を堆積させた後、前記シリコンウェーハの表面のシート抵抗は４０－１６０ Ω／ｓｑであり、特に４０－１２０ Ω／ｓｑであり、より特別なのは４０－８０ Ω／ｓｑであり、トンネル層およびドープトポリシリコン層を表面に堆積させると、シリコンウェーハの表面のシート抵抗を効果的に低減できるため、表面電極とシリコンウェーハ基板間のオーミック接触がより十分になり、太陽電池の変換効率が向上する。
（３） シリコンウェーハの表面に反射防止膜層を堆積させる。
ここで、前記反射防止膜層は窒化シリコン材料であり、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）は、シリコンウェーハの表面の太陽光に対する反射を効果的に低減し、太陽光の吸収を向上させ、太陽電池の効率を向上させることができ、同時に、窒化ケイ素膜も良好なパッシベーション効果を発揮することができる。例えば、本発明は、プラズマ化学気相成長法を採用して、シリコンウェーハの表面に反射防止膜層を堆積させる。一例では、反射防止膜の厚さは１０－１００ｎｍであり、特に２０－８０ｎｍであり、より特別なのは２０－４０ｎｍであり、二酸化シリコントンネル層、ドープトポリシリコン層、および窒化シリコン層の複合は、シリコンウェーハの表面に良好なパッシベーション効果を生じるとともに、キャリアの効果的な伝達を確保し、太陽電池の効率を向上させることができる。
（４） レーザーを使用してシリコンウェーハの表面の非電極領域のトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層を除去する。
例えば、Ｄｉｅｒレーザー切断機を使用し、シリコンウェーハの表面の非電極領域のトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層を切断し、非電極領域のトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層を除去する。このステップの後、太陽電池の表面電極領域に選択的パッシベーションコンタクト膜が形成され、それによって、非電極領域のドープトポリシリコン層が除去され、非電極領域でのポリシリコン層による太陽光の吸収が低減され、太陽電池の効率が向上する。
なお、従来のトンネル酸化層パッシベーションコンタクト技術は、電池の表面に完全なトンネル層とドープシリコン薄膜層を覆うことであり、この設定により、ドープシリコン薄膜層は大量の太陽光を吸収し、太陽電池の効率を低下させるが、本発明は、非電極領域のパッシベーション膜を除去するプロセスを開発し、電極領域のみでパッシベーション膜を保持し、選択的パッシベーションコンタクト膜を形成することにより、表面電極領域を効果的にパッシベーションする目的を達成するだけでなく、光の吸収にも影響を与えなく、太陽電池の効率を効果的に向上させる。
結晶シリコン太陽電池の製造方法はさらに、以下のステップを含む。
（５） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を再形成する。
具体的には、ウェットエッチング技術を使用して、シリコンウェーハの前面にテクスチャリング面を形成し、テクスチャリング面を再形成することにより、ステップ（４）で生じた損傷層を効果的に除去すると同時に、テクスチャリング面を製造することができ、これにより、結晶シリコン表面の反射率を低減することができる。一例では、シリコンウェーハの重量は、テクスチャリング処理中に０．１５－０．３５ｇ減少する。テクスチャリング処理中のシリコンウェーハの重量減少を制御することで、テクスチャリングを行った後のシリコンウェーハの反射率を効果的に制御でき、テクスチャリングを行った後のシリコンウェーハの反射率を制御することは、その後の太陽光に対する太陽電池の反射率を制御することに役立ち、太陽光に対する太陽電池の吸収率が効果的に増加し、太陽電池の変換効率が向上する。
一実施例では、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＳｉＯ３およびイソプロパノールの混合溶液を使用してシリコンウェーハの表面をエッチングし、テクスチャリング面を製造する。ウェットエッチングによるテクスチャリング処理技術は、酸性溶液を使用してシリコンウェーハをエッチングする技術、およびアルカリ性溶液を使用してシリコンウェーハをエッチングする技術に分けることができる。アルカリ性溶液を使用してテクスチャリングを行うことは、形成された選択的パッシベーション膜との反応を防止し、表面電極領域の選択的パッシベーション膜の完全性を保証することができる。
（６） シリコンウェーハの表面にリン拡散を施す。
低表面濃度拡散プロセス技術により、シリコンウェーハの表面にリン拡散を施す。一実施例では、ステップ（５）を経た従来のシリコンウェーハを参照ウェーハとして使用し、リン拡散中のシリコンウェーハの変化を監視する。リンがドープされた後、参照ウェーハのシート抵抗は１００－１６０ Ω／ｓｑであり、特に１２０－１６０ Ω／ｓｑであり、シリコンウェーハの表面のシート抵抗を増加させると、表面ドーピング濃度を低減することができ、電池の短波効果を改善して短絡電流を増加させるだけでなく、表面複合によって引き起こされた暗飽和電流を低減し、開回路電圧を増加させることもでき、これにより、電池の性能が最適化される。
（７） シリコンウェーハの裏面、周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去する。
ＨＦ溶液を使用して、シリコンウェーハの裏面と周辺に生成されたＰＮ接合を除去し、同時に、シリコンウェーハの表面に生成されたホスホシリケートガラスを除去する。
（８） シリコンウェーハの裏面にパッシベーション膜を堆積させる。
ここで、前記パッシベーション膜は積層パッシベーション膜であり、具体的には、前記パッシベーション膜は２層膜であり、ここで、シリコンウェーハ基板の近くにあるのは酸化アルミニウム膜であり、２番目の層は窒化ケイ素膜であり、ＰＥＣＡＤ法で前記パッシベーション膜を堆積させることができる。裏面パッシベーションは、シリコンウェーハの裏面複合を効果的に低減し、開回路電圧を増加させ、太陽電池の変換効率を向上させることができる。
（９） シリコンウェーハの表面に反射防止膜を再堆積させる。
ここで、前記反射防止膜は窒化ケイ素膜であり、ＰＥＣＡＤ法により前記反射防止膜を堆積させることができ、一例として、堆積厚さは５０－８０ｎｍであり、特に６０－８０ｎｍであり、表面の反射防止膜は、太陽エネルギーの吸収率を効果的に向上させ、太陽電池の変換効率を向上させることができる。
（１０） シリコンウェーハの裏面にレーザー孔あけ加工を行う。
ここで、例えば、Ｄｉｅｒレーザーを使用して、裏面のパッシベーション膜に孔を開け、シリコンウェーハの裏面のアルミニウムをシリコン基板とオーミック接触させる。
（１１） シリコンウェーハの裏面に裏面電極ペーストおよびアルミニウムペーストを印刷し、表面に表面電極ペーストを印刷して乾燥させる。
（１２） ステップ（１１）で得られたシリコンウェーハを高温で焼結し、裏面電極、アルミニウム裏面電界と表面電極を形成し、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の完成品を得る。
それに対応して、本発明はさらに、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池を開示し、それは、シリコンウェーハと、シリコンウェーハの表面に設けられた反射防止膜層と表面電極、およびシリコンウェーハの裏面に設けられたパッシベーション膜、裏面電極と裏面電界を含み、
表面電極とシリコンウェーハの間にはトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層が設けられる。一実施例では、表面電極は、反射防止膜層、およびドープトポリシリコン層を介してパッシベーショントンネル層と接触する。
選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池は、上記の製造方法を利用して製造することができる。以下、具体的な実施例と併せて、さらに説明する。
本実施例における選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の製造方法は、以下の通りである。
（１） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成する：基板材料として８００ｐｃｓのＰ型シリコンウェーハを選択し、ウェットエッチング技術を使用してシリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成し、重量減少は０．５５ｇに制御され、反射率は１０．５％である。
（２） シリコンウェーハの表面にトンネル層、およびドープトポリシリコン層を堆積させる：ＬＰＣＶＤ法により堆積させ、トンネル層は二酸化シリコンであり、ドープトポリシリコン層は、リンがドープされたＮ＋ポリシリコンであり、ここで、トンネル層の厚さは１ｎｍであり、ドープトポリシリコン層の厚さは２０ｎｍである。
（３） シリコンウェーハの表面に反射防止膜層を堆積させる：ＰＥＣＶＤを使用して堆積させ、反射防止膜層は窒化シリコンであり、反射防止膜層の厚さは１０ｎｍである。
（４） レーザーを使用してシリコンウェーハの表面の非電極領域のトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層を除去し、Ｄｉｅｒレーザー切断機を使用して、表面の非電極領域の膜を除去する。
（５） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を再形成し、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＳｉＯ３とイソプロパノールの混合溶液を使用してエッチングし、非電極領域に新しいテクスチャリング面を形成し、テクスチャリング処理中のシリコンウェーハの重量は０．１５ｇ減少する。
（６） シリコンウェーハの表面にリン拡散を施す：低濃度拡散技術を使用し、ＰＮ接合を形成し、参照ウェーハとしてテクスチャリングのみを施したシリコンウェーハを使用し、拡散後の参照ウェーハのシート抵抗はｌ００ Ω／ｓｑである。
（７） シリコンウェーハの裏面、周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去する：ＨＦ溶液を使用して、シリコンウェーハの裏面、周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去する。
（８） シリコンウェーハの裏面にパッシベーション膜を堆積させる：ＰＥＣＶＤ法により堆積させ、前記パッシベーション膜は、それぞれ酸化アルミニウムと窒化シリコンである。
（９） シリコンウェーハの表面に反射防止膜を再堆積させる：ＰＥＣＶＤ法により堆積させ、反射防止膜は窒化シリコン材料であり、その厚さは５０ｎｍである。
（１０） シリコンウェーハの裏面にレーザー孔あけ加工を行う：Ｄｉｅｒレーザー切断機を使用して、シリコンウェーハの裏面に孔を開ける。
（１１） シリコンウェーハの裏面に裏面電極ペーストおよびアルミニウムペーストを印刷し、表面に表面電極ペーストを印刷して乾燥させる。
（１２） ステップ（１１）で得られたシリコンウェーハを高温で焼結し、裏面電極、アルミニウム裏面電界と表面電極を形成し、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の完成品を得る。
本実施例における選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の製造方法は、以下の通りである。
（１） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成する：基板材料として８００ｐｃｓのＰ型シリコンウェーハを選択し、ウェットエッチング技術を使用してシリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成し、重量減少は０．８５ｇに制御され、反射率は１１．５％である。
（２） シリコンウェーハの表面にトンネル層、およびドープトポリシリコン層を堆積させる：ＬＰＣＶＤ法により堆積させ、トンネル層は二酸化シリコンであり、ドープトポリシリコン層は、リンがドープされたＮ＋ポリシリコンであり、ここで、トンネル層の厚さは８ｎｍであり、ドープトポリシリコン層の厚さは１００ｎｍである。
（３） シリコンウェーハの表面に反射防止膜層を堆積させる：ＰＥＣＶＤ法により堆積させ、反射防止膜層は窒化シリコンであり、反射防止膜層の厚さは４０ｎｍである。
（４） レーザーを使用してシリコンウェーハの表面の非電極領域のトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層を除去し、Ｄｉｅｒレーザー切断機を使用して、表面の非電極領域の膜を除去する。
（５） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を再形成し、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＳｉＯ３とイソプロパノールの混合溶液を使用してエッチングし、非電極領域に新しいテクスチャリング面を形成し、テクスチャリング処理中のシリコンウェーハの重量は０．３５ｇ減少する。
（６） シリコンウェーハの表面にリン拡散を施す：低濃度拡散技術を使用し、ＰＮ接合を形成し、参照ウェーハとしてテクスチャリングのみを施したシリコンウェーハを使用し、拡散後の参照ウェーハのシート抵抗は１６０ Ω／ｓｑである。
（７） シリコンウェーハの裏面、周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去する：ＨＦ溶液を使用して、シリコンウェーハの裏面、周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去する。
（８） シリコンウェーハの裏面にパッシベーション膜を堆積させる：ＰＥＣＶＤ法により堆積させ、前記パッシベーション膜は、それぞれ酸化アルミニウムと窒化シリコン材料である。
（９） シリコンウェーハの表面に反射防止膜を再堆積させる：ＰＥＣＶＤ法により堆積させ、反射防止膜は窒化シリコン材料であり、その厚さは８０ｎｍである。
（１０） シリコンウェーハの裏面にレーザー孔あけ加工を行う：Ｄｉｅｒレーザー切断機を使用して、シリコンウェーハの裏面に孔を開ける。
（１１） シリコンウェーハの裏面に裏面電極ペーストおよびアルミニウムペーストを印刷し、表面に表面電極ペーストを印刷して乾燥させる。
（１２） ステップ（１１）で得られたシリコンウェーハを高温で焼結し、裏面電極、アルミニウム裏面電界と表面電極を形成し、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の完成品を得る。
本実施例における選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の製造方法は、以下の通りである。
（１） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成する：基板材料として８００ｐｃｓのＰ型シリコンウェーハを選択し、ウェットエッチング技術を使用してシリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成し、重量減少は０．６５ｇに制御され、反射率は１１％である。
（２） シリコンウェーハの表面にトンネル層、およびドープトポリシリコン層を堆積させる：ＬＰＣＶＤ法により堆積させ、トンネル層は二酸化シリコンであり、ドープトポリシリコン層は、リンがドープされたＮ＋ポリシリコンであり、ここで、トンネル層の厚さは２ｎｍであり、ドープトポリシリコン層の厚さは５５ｎｍである。
（３） シリコンウェーハの表面に反射防止膜層を堆積させる：ＰＥＣＶＤにより堆積させ、反射防止膜層は窒化シリコンであり、反射防止膜層の厚さは３５ｎｍである。
（４） レーザーを使用してシリコンウェーハの表面の非電極領域のトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層を除去し、Ｄｉｅｒレーザー切断機を使用して、表面の非電極領域の膜を除去する。
（５） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を再形成し、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＳｉＯ３とイソプロパノールの混合溶液を使用してエッチングし、非電極領域に新しいテクスチャリング面を形成し、テクスチャリング処理中のシリコンウェーハの重量は０．２２ｇ減少する。
（６） シリコンウェーハの表面にリン拡散を施す：低濃度拡散技術を使用し、ＰＮ接合を形成し、参照ウェーハとしてテクスチャリングのみを施したシリコンウェーハを使用し、拡散後の参照ウェーハのシート抵抗は１３５ Ω／ｓｑである。
（７） シリコンウェーハの裏面、周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去する：ＨＦ溶液を使用して、シリコンウェーハの裏面、周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去する。
（８） シリコンウェーハの裏面にパッシベーション膜を堆積させる：ＰＥＣＶＤ法により堆積させ、前記パッシベーション膜は、それぞれ酸化アルミニウムと窒化シリコンである。
（９） シリコンウェーハの表面に反射防止膜を再堆積させる：ＰＥＣＶＤ法により堆積させ、反射防止膜は窒化シリコン材料であり、その厚さは６５ｎｍである。
（１０） シリコンウェーハの裏面にレーザー孔あけ加工を行う：Ｄｉｅｒレーザー切断機を使用して、シリコンウェーハの裏面に孔を開ける。
（１１） シリコンウェーハの裏面に裏面電極ペーストおよびアルミニウムペーストを印刷し、表面に表面電極ペーストを印刷して乾燥させる。
（１２） ステップ（１１）で得られたシリコンウェーハを高温で焼結し、裏面電極、アルミニウム裏面電界と表面電極を形成し、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の完成品を得る。
本実施例における選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の製造方法は、以下の通りである。
（１） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成する：基板材料として８００ｐｃｓのＰ型シリコンウェーハを選択し、ウェットエッチング技術を使用してシリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成し、重量減少は０．７ｇに制御され、反射率は１０．７％である。
（２） シリコンウェーハの表面にトンネル層、およびドープトポリシリコン層を堆積させる：ＬＰＣＶＤ法により堆積させ、トンネル層は二酸化シリコンであり、ドープトポリシリコン層は、リンがドープされたＮ＋ポリシリコンであり、ここで、トンネル層の厚さは２．５ｎｍであり、ドープトポリシリコン層の厚さは６５ｎｍである。
（３） シリコンウェーハの表面に反射防止膜層を堆積させる：ＰＥＣＶＤにより堆積させ、反射防止膜層は窒化シリコンであり、反射防止膜層の厚さは３０ｎｍである。
（４） レーザーを使用してシリコンウェーハの表面の非電極領域のトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層を除去し、Ｄｉｅｒレーザー切断機を使用して、表面の非電極領域の膜を除去する。
（５） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を再形成し、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＳｉＯ３とイソプロパノールの混合溶液を使用してエッチングし、非電極領域に新しいテクスチャリング面を形成し、テクスチャリング処理中のシリコンウェーハの重量は０．２５ｇ減少する。
（６） シリコンウェーハの表面にリン拡散を施す：低濃度拡散技術を使用し、ＰＮ接合を形成し、参照ウェーハとしてテクスチャリングのみを施したシリコンウェーハを使用し、拡散後の参照ウェーハのシート抵抗は１４０ Ω／ｓｑである。
（７） シリコンウェーハの裏面、周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去する：ＨＦ溶液を使用して、シリコンウェーハの裏面、周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去する。
（８） シリコンウェーハの裏面にパッシベーション膜を堆積させる：ＰＥＣＶＤ法により堆積させ、前記パッシベーション膜は、それぞれ酸化アルミニウムと窒化シリコンである。
（９） シリコンウェーハの表面に反射防止膜を再堆積させる：ＰＥＣＶＤ法により堆積させ、反射防止膜は窒化シリコン材料であり、その厚さは７０ｎｍである。
（１０） シリコンウェーハの裏面にレーザー孔あけ加工を行う：Ｄｉｅｒレーザー切断機を使用して、シリコンウェーハの裏面に孔を開ける。
（１１） シリコンウェーハの裏面に裏面電極ペーストおよびアルミニウムペーストを印刷し、表面に表面電極ペーストを印刷して乾燥させる。
（１２） ステップ（１１）で得られたシリコンウェーハを高温で焼結し、裏面電極、アルミニウム裏面電界、および表面電極を形成し、選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の完成品を得る。
合計１１のステップに分けられ、ステップ（１）－ステップ（３）は、本発明の実施例４と同様であり、ステップ（４）－ステップ（１１）は、本発明の実施例４のステップ（５）－ステップ（１２）と同様である。
実施例１－４、および比較例の選択的パッシベーションコンタクト型結晶シリコン太陽電池の性能を測定し、その結果を表１に示す。
表から分かるように、本発明における選択的パッシベーションコンタクト結晶シリコン太陽電池の効率は、約０．８％－１．９％向上し、顕著に改善される。
本開示はさらに、上記方法で製造された結晶シリコン太陽電池に関する。
本開示はさらに、結晶シリコン太陽電池を提供し、それは、シリコンウェーハ、およびシリコンウェーハの表面に設けられた反射防止膜層と表面電極を含む。表面電極とシリコンウェーハの間にはトンネル層、ドープトポリシリコン層、および反射防止膜層が設けられる。シリコンウェーハの表面における表面電極がない領域では、反射防止膜層がシリコンウェーハと直接接触する。
いくつかの実施例では、結晶シリコン太陽電池は、さらに、シリコンウェーハの裏面に設けられたパッシベーション膜、裏面電極、および裏面電界を含む。
いくつかの実施例では、トンネル層はＳｉＯ２層であり、その厚さは０．５－８ｎｍであり、ドープトポリシリコン層の厚さは５－２５０ｎｍである。特に、トンネル層の厚さは０．５－３ｎｍであり、ドープトポリシリコン層の厚さは５０－１５０ｎｍである。
いくつかの実施例では、プラズマ化学気相成長法により反射防止膜層を堆積させ、かつ反射防止膜層は窒化ケイ素膜層である。
いくつかの実施例では、シリコンウェーハはＰ型単結晶シリコンであり、ドープトポリシリコン層は、リンがドープされたＮ＋型ポリシリコン層である。
いくつかの実施例では、パッシベーション膜は、酸化アルミニウム膜および窒化ケイ素膜を含み、酸化アルミニウム膜は、シリコンウェーハと窒化ケイ素膜との間に設けられる。
いくつかの実施例では、パッシベーション膜は開孔を含み、裏面電界は開孔を介してシリコンウェーハと接触する。
上記は本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明の精神および原則においてなされたあらゆる変更、等価置換や改良などはすべて、本発明の保護範囲に含まれる。
Claims (8)
- （１） シリコンウェーハの表面にテクスチャリング面を形成することと、
（２） 前記シリコンウェーハの前記表面にトンネル層、およびドープトポリシリコン層を堆積させることと、
（３） 前記シリコンウェーハの前記表面に第１の反射防止膜層を堆積させることと、
（４） 前記シリコンウェーハの前記表面の非電極領域の前記トンネル層、前記ドープトポリシリコン層、および前記第１の反射防止膜層を除去することと、
（５） 前記シリコンウェーハの前記表面にテクスチャリング面を再形成することと、
（６） 前記シリコンウェーハの表面にリン拡散を施すことと、
（７） 前記シリコンウェーハの裏面と周辺のＰＮ接合、および表面のホスホシリケートガラスを除去することと、
（８） 前記シリコンウェーハの前記裏面にパッシベーション膜を堆積させることと、
（９） 前記シリコンウェーハの前記表面に第２の反射防止膜層を堆積させることと、
（１０） 前記シリコンウェーハの前記裏面にレーザー孔あけ加工を行うことと、
（１１） 前記シリコンウェーハの前記裏面に裏面電極ペーストとアルミニウムペーストを印刷し、前記表面に表面電極ペーストを印刷して乾燥させることと、
（１２） ステップ（１１）で得られた前記シリコンウェーハを高温で焼結し、裏面電極、アルミニウム裏面電界と表面電極を形成することとを含む
ことを特徴とする結晶シリコン太陽電池の製造方法により製造される結晶シリコン太陽電池であって、
前記シリコンウェーハ、および前記シリコンウェーハの表面に設けられた前記反射防止膜層と前記表面電極を含み、
ここで、前記表面電極と前記シリコンウェーハの間には前記トンネル層、前記ドープトポリシリコン層、および前記反射防止膜層が設けられると共に、前記表面電極は、前記反射防止膜層を貫通して前記シリコンウェーハと接触し、
また、前記シリコンウェーハの前記表面における前記表面電極がない領域では、前記反射防止膜層が前記シリコンウェーハと直接接触する
ことを特徴とする結晶シリコン太陽電池。 - 前記シリコンウェーハの裏面に設けられたパッシベーション膜、裏面電極、および裏面電界をさらに含む
請求項１に記載の結晶シリコン太陽電池。 - 前記トンネル層はＳｉＯ２層であり、その厚さは０．５－８ｎｍであり、前記ドープトポリシリコン層の厚さは５－２５０ｎｍである
請求項１に記載の結晶シリコン太陽電池。 - 前記トンネル層の厚さは０．５－３ｎｍであり、前記ドープトポリシリコン層の厚さは５０－１５０ｎｍである
請求項３に記載の結晶シリコン太陽電池。 - 前記反射防止膜層は窒化ケイ素膜層である
請求項１に記載の結晶シリコン太陽電池。 - 前記シリコンウェーハは、Ｐ型単結晶シリコンであり、前記ドープトポリシリコン層は、リンがドープされたＮ＋型ポリシリコン層である
請求項１に記載の結晶シリコン太陽電池。 - 前記パッシベーション膜は、酸化アルミニウム膜および窒化ケイ素膜を含み、前記酸化アルミニウム膜は、前記シリコンウェーハと前記窒化ケイ素膜との間に設けられる
請求項２に記載の結晶シリコン太陽電池。 - 前記パッシベーション膜は開孔を含み、前記裏面電界は前記開孔を介して前記シリコンウェーハと接触する
請求項２に記載の結晶シリコン太陽電池。
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