JP2023177241A - 太陽電池および光起電力モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光起電力の分野に関し、特に太陽電池および光起電力モジュールに関する。【解決手段】太陽電池は基板と、基板の裏面に順次設けられるトンネル層、フィールドパッシベーション層、第１パッシベーション膜と、第１パッシベーション膜とフィールドパッシベーション層とを貫通して接触する第１電極とを備え、トンネル層における第１ドーピング元素のドーピング濃度はフィールドパッシベーション層における第１ドーピング元素のドーピング濃度より小さく、トンネル層における第１ドーピング元素のドーピング濃度は基板における第１ドーピング元素のドーピング濃度より大きく、フィールドパッシベーション層は第１ドープされた領域と第２ドープされた領域を含み、第１ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きより大きい。【選択図】図２

Description

本願は、光起電力の分野に関し、特に太陽電池および光起電力モジュールに関する。

石炭や石油、天然ガスなどの化石燃料は大量に消費されてきており、すべての持続可能エネルギーの中で、太陽エネルギーは最もクリーンで、普遍的で、潜在力のある代替エネルギーであるに違いない。現在、あらゆる太陽電池の中で、結晶シリコン太陽電池は広く商業的に普及されている太陽電池の一つである。これはシリコン材料が地殻に極めて豊かな埋蔵量を有していると同時に、結晶シリコン太陽電池は他のタイプの太陽電池に比べて優れた電気的性能と機械的性能を持っているためである。したがって、結晶シリコン太陽電池は太陽光発電業界で重要な地位を占めている。

太陽電池技術の絶えざる発展に伴い、金属接触領域の再結合損失は太陽電池の変換効率の更なる改善を制約する重要な要素の一つとなっている。太陽電池の変換速度を高めるため、不動態化接触によって太陽電池を不動態化し、太陽電池の内部と表面の再結合を低減することが多い。一般的な不動態化接触電池にはヘテロ接合（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｔｈｉｎ－ｌａｙｅｒ、ＨＩＴ）電池とトンネル酸化物不動態化接触（Ｔｕｎｎｅｌ Ｏｘｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ、ＴＯＰＣｏｎ）電池がある。ただし、従来の不動態化接触電池の変換効率は向上する必要がある。

本発明の実施例の目的は、太陽電池の不動態化効果の向上と太陽電池の変換効率の向上に役立つ太陽電池および光起電力モジュールを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の実施例は太陽電池を提供し、基板と、前記基板の裏面に順次設けられるトンネル層、フィールドパッシベーション層、第１パッシベーション膜と、前記第１パッシベーション膜と前記フィールドパッシベーション層とを貫通して接触する第１電極とを備え、ここで、前記基板、前記トンネル層と前記フィールドパッシベーション層はいずれも同じ第１ドーピング元素を含み、且つ前記トンネル層における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度は前記フィールドパッシベーション層における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度より小さく、前記トンネル層における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度は前記基板における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度より大きく、前記フィールドパッシベーション層は第１ドープされた領域と第２ドープされた領域を含み、前記第２ドープされた領域は前記第１ドープされた領域よりも前記トンネル層に近く、ここで、前記第１ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは前記第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きより大きく、前記第１ドーピング元素が焼なましによって活性化されてから、活性化された第１ドーピング元素を得ることができ、前記ドーピング曲線の傾きは、活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度がドーピングの深さに従って変化する曲線の傾きであり、前記トンネル層が前記基板に向かう方向で、前記トンネル層のドーピング曲線の傾きは次第に減少する。

また、前記基板の裏面が前記基板の内部に向かう過程で、前記基板のドーピング曲線の傾きが次第に大きくなり、安定してくる傾向がある。

また、前記基板のドーピング曲線の傾きは前記第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きの平均値以下である。

また、前記フィールドパッシベーション層における前記活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度は１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、前記フィールドパッシベーション層における前記第１ドーピング元素の活性化率は５０％～７０％であり、前記活性化率は前記活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度と合計注入された前記第１ドーピング元素の濃度の比率である。

また、前記第１ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは５×１０^１８～１×１０^１９であり、前記第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは－５×１０^１８～５×１０^１８である。

また、前記トンネル層のドーピング曲線の傾きは－２．５×１０^１９～－２．５×１０^１８であり、前記基板のドーピング曲線の傾きは－２．５×１０^１９～０である。

また、前記基板の表面に垂直な方向で、前記フィールドパッシベーション層の厚さは６０ｎｍ～１３０ｎｍであり、前記トンネル層の厚さは０．５ｎｍ～３ｎｍである。

また、前記太陽電池は、前記基板の上面に順次設けられたエミッタと、第２パッシベーション膜と、第２パッシベーション膜を貫通してエミッタと接触して形成した第２電極とをさらに含み、ここで、前記基板は第２ドーピング元素をさらに含む。

また、前記第２ドーピング元素に対して焼なまし活性化を行った後、活性化された第２ドーピング元素を得ることができ、前記基板の上面における前記活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度は５×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３～１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、前記基板の上面における合計注入された前記第２ドーピング元素のドーピング元素の濃度は１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。

また、前記基板の上面が前記基板の裏面に向かう方向で、前記基板は第１領域、第２領域及び第３領域を含み、ここで、前記第２領域は前記第１領域と前記第３領域の間に位置し、前記第１領域は前記第２領域よりも前記基板の上面に近く、前記第３領域は前記第２領域よりも前記基板の裏面に近く、前記第２領域おける前記第２ドーピング元素のドーピング濃度および前記第３領域における前記第２ドーピング元素のドーピング濃度はいずれも前記第１領域における前記第２ドーピング元素のドーピング濃度より小さい。

また、前記第１領域における前記活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度は５×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３～１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。

また、前記第１領域の底面と前記基板の上面との距離は３５０ｎｍ～４５０ｎｍであり、前記第２領域の底面と前記基板の上面との距離は１０００ｎｍ～１２００ｎｍであり、前記第３領域の底面と前記基板の上面との距離は１２００ｎｍ～１６００ｎｍである。

また、前記第１領域における前記第２ドーピング元素の活性化確率は２０％～４０％であり、前記第２領域における前記第２ドーピング元素の活性化確率は６０％～９０％であり、前記第３領域における前記第２ドーピング元素の活性化確率は５％～９０％であり、前記活性化確率は焼なまし活性化による第２ドーピング元素のドーピング濃度と合計注入された前記第２ドーピング元素の濃度の比率である。

本発明の実施例は光起電力モジュールをさらに提供し、上記の太陽電池で接続されたセルストリングと、前記セルストリングの表面を覆うための封止層と、前記封止層の前記セルストリングから離れた表面を覆うためのカバープレートと、を備える。

従来技術と比べて、本願の実施例によって提供される技術案は、少なくとも以下の利点を有する。

本願発明の実施例では、基板と、トンネル層と、フィールドパッシベーション層と、第１パッシベーション膜と、第１電極とを含む太陽電池及び光起電力モジュールを提供し、ここで、基板とトンネル層とフィールドパッシベーション層にはいずれも第１ドーピング元素がドーピングされており、フィールドパッシベーション層における第１ドーピング元素のドーピング濃度はトンネル層と基板における第１ドーピング元素のドーピング濃度より大きく、且つドーピング深さの増加につれて第１ドーピング元素のドーピング濃度は次第に減少する。第１ドーピング元素のドーピング曲線の傾きはドーピング深さの増加につれて勾配分布を呈し、フィールドパッシベーション層の第１ドーピング領域ではドーピング曲線の傾きが先に減少し、その後、第２ドーピング領域ではドーピング曲線の傾きが０付近で安定しており、第１ドーピング元素のドーピング濃度がフィールドパッシベーション層の表層で大幅に変化し、その後、変化が安定していることを示し、トンネル層では、第１ドーピング元素のドーピング曲線の傾きがマイナスで、且つ大幅に減少しており、第１ドーピング元素のドーピング濃度が次第に低下し、且つ減少幅が大きいことを示し、基板では、第１ドーピング元素のドーピング曲線の傾きが次第に大きくなり、穏やかになる傾向がある。本願発明の実施例では、第１ドーピング元素のフィールドパッシベーション層におけるドーピング濃度は、第１ドーピング元素のトンネル層と基板におけるドーピング濃度より高く、且つ第１ドーピング元素はフィールドパッシベーション層の表層で高い活性化率を実現しており、太陽電池の不動態化効果を高め、太陽電池の変換効率を向上させるのに有利である。

図１は、本願の一実施例によって提供される太陽電池の構成を示す図である。 図２は、本願の一実施例によって提供される太陽電池における第１ドーピング元素のドーピング濃度がドーピングの深さに従って変化する曲線を示す図である。 図３は、本願の一実施例によって提供される太陽電池における第１ドーピング元素のドーピング曲線の傾斜がドーピングの深さに従って変化する分布を示す図である。 図４は、本願の一実施例によって提供される太陽電池における第２ドーピング元素のドーピング濃度がドーピングの深さに従って変化する曲線を示す図である。 図５は、本願の一実施例によって提供される太陽電池における第２ドーピング元素の活性化確率がドーピングの深さに従って変化する分布を示す図である。 図６は、本願の一実施例によって提供される光起電力モジュールの構成を示す図である。

背景技術から、現在、トンネル酸化物不動態化接触（ＴＯＰＣｏｎ）電池は優れた表面不動態化効果、高い理論効率、従来の生産ラインとの互換性などの利点から引き続き注目されていることがわかった。ＴＯＰＣｏｎ技術の最も顕著な特徴は、その高品質の極薄シリコン酸化膜とヘビードープポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）の積層構造であるため、リン拡散ドープはその重要な一環であり、ＴＯＰＣｏｎ裏面の優れた不動態化接触はリン拡散ドープによる電界効果の形成によって実現する必要がある。

現在、リン元素のドープに関する研究は主にＰｏｌｙ－Ｓｉにおけるリン元素の分布状況に集中しており、Ｐｏｌｙ－Ｓｉ－ＳｉＯｘ－Ｓｉにおけるリン元素の濃度変化と分布に関する研究はまだ完全ではなく、電界効果と不動態化接触を本質的に最適化し、太陽電池の更なる効率向上を実現することができない。

本願発明の実施例では、太陽電池の変換効率を向上させ、電界効果と不動態化接触を本質的に最適化するために、第１ドーピング元素のフィールドパッシベーション層におけるドーピング濃度は第１ドーピング元素のトンネル層と基板におけるドーピング濃度より高く、且つ第１ドーピング元素はフィールドパッシベーション層の表面で高い活性化率を実現し、太陽電池の不動態化効果の向上と太陽電池の変換効率の向上に役立つ太陽電池を提案する。なお、本願発明の実施例では太陽電池のＰｏｌｙ－Ｓｉ－ＳｉＯｘ－Ｓｉにおけるリン元素のドーピング濃度分布を分析することにより、リンのドーププロセスの改善と電池の効率向上に基礎を提供する。

図１に示すように、本願発明の実施例では、基板１０と、基板１０の裏面に順次設けられるトンネル層１２１、フィールドパッシベーション層１２２、第１パッシベーション膜１２３と、第１パッシベーション膜１２３とフィールドパッシベーション層１２２とを貫通して接触する第１電極１２４とを備え、ここで、基板１０、トンネル層１２１とフィールドパッシベーション層１２２はいずれも同じ第１ドーピング元素を含み、且つトンネル層１２１における第１ドーピング元素のドーピング濃度はフィールドパッシベーション層１２２における第１ドーピング元素のドーピング濃度より小さく、トンネル層１２１における第１ドーピング元素のドーピング濃度は基板１０における第１ドーピング元素のドーピング濃度より大きく、フィールドパッシベーション層１２２は第１ドープされた領域と第２ドープされた領域を含み、第２ドープされた領域は第１ドープされた領域よりもトンネル層１２１に近く、ここで、第１ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きより大きく、第１ドーピング元素が焼なましによって活性化されてから、活性化された第１ドーピング元素を得ることができ、ドーピング曲線の傾きは、活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度がドーピングの深さに従って変化する曲線の傾きであり、トンネル層１２１が基板１０に向かう方向で、トンネル層１２１のドーピング曲線の傾きは次第に減少する太陽電池を提供する。

基板１０は入射光を受光し、光キャリアを発生させるために使われる。いくつかの実施例では、基板１０の裏面は表面と対向して設けられ、基板１０の裏面と表面はいずれも入射光や反射光を受光するために使うことができる。

いくつかの実施例では、基板１０はシリコン基板であってもよく、シリコン基板の材料は単結晶シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンのうち少なくとも１種を含むことができる。基板１０はＮ型半導体基板、即ち基板１０内にＮ型第１ドーピング元素がドープされたものであってもよい。第１ドーピング元素はリン元素、ヒ素元素またはアンチモン元素のいずれか１種であってもよい。具体的には、第１ドーピング元素がリン元素である場合、ドーピングプロセス（例えば、熱拡散、イオン注入など）によって、基板１０の裏面に対してリン拡散を行い、トンネル層１２１、フィールドパッシベーション層１２２と基板１０にリン元素がドープされ、且つ焼なまし処理によってリン元素を活性化させ、活性化されたリン元素を得ることができる。

トンネル層１２１は基板１０の裏面の界面不動態化を実現し、さらにトンネル効果によってキャリアの移動を容易にするために使われ、いくつかの実施例では、成長プロセス、例えば化学気相成長法によってトンネル層１２１を形成することができる。他のいくつかの実施例では、その場生成プロセスによってトンネル層１２１を形成してもよい。具体的には、トンネル層１２１は、酸化物、窒化物、半導体、導電性ポリマーなどの不動態化効果とトンネル効果をもたらす誘電体材料を含むことができる。例えば、トンネル層１２１の材料には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、真性アモルファスシリコン、真性ポリシリコンなどが含まれる。いくつかの実施例では、トンネル層１２１は実際に完璧なトンネルバリアではなくてもよく、例えばピンホールなどの欠陥を含んでもよいため、これによって、トンネル効果に対して他の電荷キャリア輸送メカニズム（ドリフトや拡散など）は支配的地位を占めることができる。

フィールドパッシベーション層１２２はフィールドパッシベーションを形成するために使われ、いくつかの実施例では、フィールドパッシベーション層１２２の材料がシリコンドープであってもよく、具体的にいくつかの実施例では、フィールドパッシベーション層１２２は基板１０と同じ導電型のドーパント元素を有しており、シリコンドープはＮ型ドープポリシリコン、Ｎ型ドープ微結晶シリコンまたはＮ型ドープアモルファスシリコンの１種または２種以上を含んでもよい。好ましくは、フィールドパッシベーション層１２２の材料はリンドープポリシリコン層である。いくつかの実施例では、成長プロセスによってフィールドパッシベーション層１２２を形成することができる。具体的に、トンネル層１２１の基板１０から離れた裏面に真性ポリシリコンを成長してポリシリコン層を形成し、イオン注入およびソース拡散によって第１ドーピング元素をドープして、Ｎ型ドープポリシリコン層を形成し、Ｎ型ドープポリシリコン層をフィールドパッシベーション層１２２とすることができる。いくつかの実施例では、トンネル層１２１の基板１０から離れた裏面にＮ型ドープアモルファスシリコンを形成してから、高温処理を経てＮ型ドープポリシリコン層を形成することができる。

図１に示すように、第１パッシベーション膜１２３は裏面パッシベーション膜であり、フィールドパッシベーション層１２２の基板１０の裏面から離れる側に形成している。いくつかの実施例では、第１パッシベーション膜１２３の材料は酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸窒化シリコンまたは酸炭窒化シリコンのいずれか１種または複数種であってもよい。具体的に、いくつかの実施例では、第１パッシベーション膜１２３は単層構造であってもよい。いくつかの実施例では、第１パッシベーション膜１２３は多層構造であってもよい。いくつかの実施例では、プラズマ励起化学気相成長法（ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）によって第１パッシベーション膜１２３を形成することができる。

第１パッシベーション膜１２３は基板１０の裏面のフィールドパッシベーション層１２２に存在する欠陥を不動態化し、少数キャリアの再結合部位を除去し、太陽電池の開放電圧を増加させる。また、第１パッシベーション膜１２３の基板１０の裏面から離れた側に第１反射防止膜が設けられ、第１反射防止膜は基板１０の裏面に入射する光の反射率を減らし、基板１０とトンネル層１２１で形成されるトンネル接合に到着する光の量を増加させ、太陽電池の短絡電流（Ｉｓｃ）を増やすこともできる。したがって、第１パッシベーション膜１２３と第１反射防止膜は、太陽電池の開放電圧と短絡電流を増やし、太陽電池の変換効率を高めることができる。

いくつかの実施例では、第１反射防止膜は、表面反射を防ぐことができる各種材料で形成することができる。例えば、第１反射防止膜の材料は、窒化シリコン、水素含有窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、ＭｇＦ_２、ＺｎＳ、ＴｉＯ_２またはＣｅＯ_２のいずれか１種または２種以上であってもよい。具体的に、いくつかの実施例では、第１反射防止膜は単層構造であってもよい。他のいくつかの実施例では、第１反射防止膜は多層構造であってもよい。いくつかの実施例では、ＰＥＣＶＤ法によって第１反射防止膜を形成することができる。

いくつかの実施例では、第１電極１２４は第１パッシベーション膜１２３を貫通してフィールドパッシベーション層１２２と電気的接続を形成している。具体的に、第１電極１２４は第１パッシベーション膜１２３に形成された開口部（即ち、第１電極１２４は第１パッシベーション膜１２３を貫通するとともに）を介して、フィールドパッシベーション層１２２に電気的に接続されている。

いくつかの実施例では、第１電極１２４を形成する方法には、プリセット領域の第１パッシベーション膜１２３の表面に導電性ペーストを印刷し、導電性ペーストにおける導電材料が銀、アルミニウム、銅、錫、金、鉛、ニッケルの少なくともいずれか１種であってもよく、導電性ペーストを焼結処理し、例えばピーク温度７５０℃～８５０℃で焼結処理し、第１電極１２４を形成するという方法が含まれる。

いくつかの実施例では、図１に示す太陽電池について、第１ドーピング元素がリン元素である場合、電気化学的容量－電圧法（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｖｏｌｔａｇｅ、ＥＣＶ）と二次イオン質量分析法（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、ＳＩＭＳ）によって、リン拡散ドーププロセスで活性化されたリン元素の濃度（原子の濃度）と合計注入されたリン元素の濃度を測定し、図２に示すように、活性化されたリン元素の濃度と合計注入されたリン元素の濃度がドーピングの深さに従って変化する分布曲線を得る。図２からわかるように、合計注入されたリン元素の濃度のフィールドのパッシベーション層１２２、トンネル層１２１、基板１０におけるドーピング濃度の分布傾向は、ドーピング濃度が徐々に低下していく。フィールドパッシベーション層１２２（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ薄膜）で、活性化されたリン元素の濃度は約３×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、合計注入されたリン元素の濃度は約５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、リン元素の活性化率は５０％－７０％であり、高い確率でリン元素の活性化を実現している。

図２に示すように、フィールドパッシベーション層１２２はドーピング濃度の高い第１ドープされた領域と、ドーピング濃度が第１ドープされた領域より低い第２ドープされた領域とを含んでいるため、光がフィールドパッシベーション層１２２に入射する時の不動態化効果を高めることができる。同時に、フィールドパッシベーション層１２２と第１電極１２４の接触抵抗を下げ、太陽電池の変換効率を向上させることができる。

図２に示すように、ＳＩＭＳ測定で得られた合計注入されたリン元素の濃度スペクトルに顕著なドーピング濃度ピークが存在するのは、主にフィールドパッシベーション層１２２からトンネル層１２１（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ－ＳｉＯｘ薄膜）の界面両側でリン元素の存在する化学環境が変化し、リン元素のイオン化率に影響し、特にトンネル層１２１のＳｉＯ_ｘ薄層に豊かな酸素元素が存在し、ＳＩＭＳプラスイオン測定モードでリン元素の信号強度を増やし、測定によって得られたドーピング濃度が高くなるためである。測定の深さが基板１０の存在した単結晶シリコン層に達すると、信号強度は次第に安定しており、穏やかになる。

一例として、ＥＣＶとＳＩＭＳ測定を組み合わせると、Ｐｏｌｙ－Ｓｉ－ＳｉＯ_ｘとＳｉＯ_ｘ－Ｓｉの界面深さはそれぞれ約９４ｎｍと１０１ｎｍに位置していることがわかる。図２に示すように、フィールドパッシベーション層１２２の表層からトンネル層１２１（界面深さ０ｎｍ～９４ｎｍ）までの間で、合計注入されたリン元素の濃度は約５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、変化傾向は穏やかであり、界面深さが約９４ｎｍのところで、合計注入されたリン元素の濃度が変動し始め、界面深さが約９４ｎｍ～１０１ｎｍの間で一つのドーピング濃度ピークが存在しており、界面深さが１０１ｎｍを超えると、合計注入されたリン元素の濃度は次第に減少するが、界面深さが約３１０ｎｍのところで安定し、界面深さが３１０ｎｍ～５００ｎｍの間で、合計注入されたリン元素の濃度が５×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３～５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３の間にある。活性化されたリン元素の濃度はフィールドパッシベーション層１２２の表層からトンネル層１２１（界面深さ０ｎｍ～９４ｎｍ）までの間で、約３×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、変化傾向は穏やかであり、界面深さが約９４ｎｍのところで、活性化されたリン元素の濃度が大幅に低下したが、界面深さが１０１ｎｍを超えると、活性化されたリン元素の濃度の変化傾向はゆっくりと低下し、界面深さが１６０ｎｍ付近で最低値に達する。

なお、ドーピング曲線はリンドーピング濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ^３）とドーピング深さ（単位：ｎｍ）の関係を示すものである。ドーピング曲線の傾きは、焼なましによって活性化されたリン元素のドーピング濃度がドーピング深さに従って変化する曲線の傾きである。

図３は、リン元素のドーピング曲線の傾きがドーピング深さに従う勾配分布を示しており、ＴＯＰＣｏｎ構造におけるリン元素のドーピング濃度の変化をよりはっきりと分析することができる。図３に示すように、第１ドープされた領域と第２ドープされた領域の境界線は点線Ｄ線、トンネル層１２１（ＳｉＯ_ｘ薄膜）と第２ドープされた領域の境界線は点線Ｅ線、トンネル層１２１と基板１０の境界線は点線Ｃ線である。フィールドパッシベーション層１２２（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ薄膜）の第１ドープされた領域ではリン元素ドーピング曲線の傾きが大幅に低下し、第２ドープされた領域ではリン元素ドーピング曲線の傾きの低下幅が緩やかになり、その後０付近で安定していることから、リンドーピング濃度はフィールドパッシベーション層１２２の第１ドープされた領域（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ表層とも言われる）で大幅に変化し、その後フィールドパッシベーション層１２２の第１ドープされた領域でリンドーピング濃度の変化は穏やかになり、トンネル層１２１（ＳｉＯ_ｘ薄膜）では、リン元素ドーピング曲線の傾きが負の値となり、大幅に減少しており、リンドーピング濃度が徐々に低下し、低下幅が次第に大きくなることを示している。

いくつかの実施例では、基板１０の裏面が基板１０の内部に向かう過程で、基板１０のドーピング曲線の傾きが次第に大きくなり、安定してくる傾向がある。図３に示すように、基板１０では、界面深さが大きくなるにつれて、リン元素の基板１０におけるドーピング曲線の傾きが次第に大きくなり、安定化しており、リン元素の基板１０におけるドーピング濃度の低下幅が緩やかになり、徐々に安定化してくることを示している。

いくつかの実施例では、基板１０のドーピング曲線の傾きは第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きの平均値以下である。図３に示すように、基板１０のドーピング曲線の傾きは次第に増加し、一つの安定値に向かって変化し、前記安定値は第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きの平均値とほぼ等しい。

いくつかの実施例では、フィールドパッシベーション層１２２における活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度は１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、フィールドパッシベーション層１２２における第１ドーピング元素の活性化率は５０％～７０％であり、活性化率は活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度と合計注入された第１ドーピング元素の濃度の比率である。

図２に示すように、第１ドーピング元素がリン元素である場合、活性化されたリン元素のフィールドパッシベーション層１２２におけるドーピング濃度は１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、２×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、３×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、４×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３または５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ３であってもよく、好ましくは、活性化されたリン元素のフィールドパッシベーション層１２２におけるドーピング濃度は３×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、合計注入されたリン元素の濃度は約５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、フィールドパッシベーション層１２２における第１ドーピング元素の活性化率は５０％～７０％であり、高い確率でリン元素の活性化を実現している。

いくつかの実施例では、第１ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは５×１０^１８～１×１０^１９であり、第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは－５×１０^１８～５×１０^１８である。

図３に示すように、フィールドパッシベーション層１２２の表層から界面までの深さが約１０ｎｍのところは第１ドープされた領域であり、第１ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは大幅に低下し、第２ドープされた領域内では、ドーピング曲線の傾斜が先に緩やかに低下し（界面深さ約１０ｎｍ～２０ｎｍ）、ドーピング曲線の傾斜は界面深さ約２０ｎｍのところで穏やかで、Ｐｏｌｙ－Ｓｉ－ＳｉＯ_ｘ薄膜の界面位置（界面深さ約９４ｎｍ）まで穏やかな状態が続く。

いくつかの実施例では、トンネル層１２１のドーピング曲線の傾きは－２．５×１０^１９～－２．５×１０^１８であり、基板１０のドーピング曲線の傾きは－２．５×１０^１９～０である。

図３に示すように、トンネル層１２１から基板１０までの界面深さの範囲内、つまり図３におけるＳｉＯ_ｘ薄膜から結晶シリコン層までの界面深さの範囲内では、ドーピング曲線の傾きが大幅に低下し始め（図３のＡに示すように）、２．５×１０^１８から－２．５×１０^１９まで大幅に低下している。これは主に、リン元素がＰｏｌｙ－Ｓｉ薄膜からＳｉＯ_ｘ薄膜の中に入り、リン元素が置かれている化学環境が変化し、リン元素のイオン化率に影響し、リン元素のドーピング濃度が大幅に低下することを引き起こすためである。基板１０（Ｓｉ）の裏面から基板１０の上面までの界面深さの間では、ドーピング曲線の傾きは－２．５×１０^１９から２．５×１０^１８まで大幅に上昇し（図３中のＢに示すように）、その後リンのドーピング曲線の傾きは安定している。図３から分かるように、ＳｉＯ_ｘ－Ｓｉの界面位置における左右両側のドーピング曲線の傾きは、図３中の点線Ｃを中心にほぼ対称的であり、且つ基板１０における安定後のリンドーピング曲線の傾きは第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きの平均値とほぼ等しく、図３から分かるように、第２ドープされた領域におけるリンドーピング曲線の傾きの中心線は基板１０における安定後のリンドーピング曲線の傾きの中心線とほぼ面一である。

いくつかの実施例では、基板１０の表面に垂直な方向で、フィールドパッシベーション層１２２の厚さは６０ｎｍ～１３０ｎｍであり、トンネル層１２１の厚さは０．５ｎｍ～３ｎｍである。

いくつかの実施例では、十分な不動態化効果とトンネル効果を提供するため、トンネル層１２１の厚さは０．５ｎｍ～３ｎｍであってもよい。トンネル層１２１の厚さが３ｎｍを超えると、トンネルを効率的に実行できず、太陽電池が動作しなくなる可能性があり、トンネル層１２１の厚さが０．５ｎｍを下回ると、不動態化性能が悪くなる可能性がある。トンネル効果をさらに改善するために、トンネル層１２１の厚さは０．５ｎｍ～２ｎｍであってもよく、あるいは、トンネル層１２１の厚さは０．５ｎｍ～１ｎｍであってもよい。

いくつかの実施例では、基板１０の厚さは１３０μｍ～２５０μｍである。

本願発明の実施例では、太陽電池及び光起電力モジュールを提供し、太陽電池のリン拡散ドーププロセスにおけるリン原子の活性化率とドーピング曲線の傾きを分析することによって、電界効果と不動態化接触の最適化および電池効率の向上に理論的基礎を提供する。上記の分析によると、リン原子のフィールドパッシベーション層１２２における活性化率は５０％－７０％であり、Ｐｏｌｙ－Ｓｉ薄膜では、リン原子ドーピング曲線の傾きは先に低下し、そして５×１０^１８～－５×１０^１８の範囲内に安定化し、ＳｉＯ_ｘ薄膜では、リン原子ドーピング曲線の傾きは約－１×１０^１８から約－３×１０^１９まで低下し、結晶シリコンでは、リン原子ドーピング曲線の傾きが次第に増加し、－１×１０^１７から－１×１０^１８までの範囲内に安定化していることがわかる。

いくつかの実施例では、前記太陽電池は、基板１０の上面に順次設けられたエミッタ１１１と、第２パッシベーション膜１１２と、第２パッシベーション膜１１２を貫通してエミッタ１１１と接触して形成した第２電極１１４とをさらに含み、ここで、基板１０は第２ドーピング元素をさらに含む。

いくつかの実施例では、第２ドーピング元素は、ホウ素元素、酸素元素、ケイ素元素、塩素元素、窒素元素及び炭素元素のうちの少なくとも１つを含む。

具体的には、前記太陽電池の製造プロセスは、まず、基板１０の上面にＰ型ドーピング源を成長させ、薄膜層を形成することと、そして、ドーピングプロセスにより、プリセット領域の薄膜層におけるＰ型ドーピング源を基板１０内に拡散させ、プリセット領域の基板１０内にエミッタ１１１を形成することとを含む。

いくつかの実施例では、Ｐ型ドーピング源は三臭化ホウ素または三塩化ホウ素などの３価元素を含む単体または化合物である。いくつかの実施例では、Ｐ型ドーピング源がホウ素源である場合、第２ドーピング元素はホウ素元素であり、三臭化ホウ素または三塩化ホウ素などの３価元素を含む単体または化合物をドーピング源として使うことができる。具体的には、ドーピングプロセス（例えば、レーザードーピングプロセス、プラズマポジショニングドーピングプロセス、イオン注入プロセス）によってプリセット領域の第２ドーピング元素を基板１０の上面内に拡散させることができる。

いくつかの実施例では、基板１０の上面に薄膜層を形成する前に、基板１０の上面に対して前処理を行い、基板１０の洗浄と基板１０の上面の起毛を含み、具体的には、化学エッチング、レーザーエッチング、機械法またはプラズマエッチングなどのプロセスによって、基板１０の上面にピラミッド状のテクスチャー構造を形成し、基板１０の上面の粗さを増やし、基板１０の上面の入射光線に対する反射率を減らし、入射光線に対する吸収利用率を高めることができる一方、ピラミッド状のテクスチャー構造は、上面がフラットな表面である基板１と比べて、基板１０の上面の表面積を増やしたため、基板１０の上面により多くの第２ドーピング元素を蓄積させ、濃度の高いエミッタ１１１の形成に有利である。いくつかの実施例では、エミッタ１１１は基板１０の上面から一定の深さまで拡散するドーピング層であり、基板１０内にＰＮ接合構造を形成する。

図１に示すように、第２パッシベーション膜１１２は正面パッシベーション膜であり、エミッタ１１１の基板１０の上面から離れた側に形成している。第２パッシベーション膜１１２の材料は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸窒化シリコンまたは酸炭窒化シリコンのいずれか１種または複数種であってもよい。具体的には、いくつかの実施例では、第２パッシベーション膜１１２は単層構造であってもよい。他のいくつかの実施例では、第２パッシベーション膜１１２は多層構造であってもよい。いくつかの実施例では、第２パッシベーション膜１１２はＰＥＣＶＤ法によって形成してもよい。

また、第２パッシベーション膜１１２の基板１０の上面から離れた側に第２反射防止膜が設けられ、第２反射防止膜は基板１０の上面に入射する光の反射率を減らし、基板１０とエミッタ１１１で形成されるトンネル接合に到着する光の量を増加させ、太陽電池の短絡電流（Ｉｓｃ）を増やすこともできる。したがって、第２パッシベーション膜１１２と第２反射防止膜は、太陽電池の開放電圧と短絡電流を増やし、太陽電池の変換効率を高めることができる。

いくつかの実施例では、第２反射防止膜の材料は第１反射防止膜の材料と同じである。例えば、第２反射防止膜の材料は、窒化シリコン、水素含有窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、ＭｇＦ_２、ＺｎＳ、ＴｉＯ_２またはＣｅＯ_２のいずれか１種または２種以上であってもよい。具体的に、いくつかの実施例では、第２反射防止膜は単層構造であってもよい。他のいくつかの実施例では、第２反射防止膜は多層構造であってもよい。いくつかの実施例では、ＰＥＣＶＤ法によって第２反射防止膜を形成することができる。

いくつかの実施例では、第２電極１１４は第２パッシベーション膜１１２を貫通してエミッタ１１１と電気的接続を形成している。具体的には、第２電極１１４は第２パッシベーション膜１１２に形成された開口部（即ち、第２電極１１４は第２パッシベーション膜１１２を貫通するとともに）を介して、エミッタ１１１に電気的に接続されている。具体的には、第２電極１１４の形成方法は第１電極１２４の形成方法と同じであってもよく、第２電極１１４の材料も第１電極１２４の材料と同じであってもよい。

いくつかの実施例では、図１に記載された太陽電池の場合、第２ドーピング元素に対して焼なまし活性化を行った後、活性化された第２ドーピング元素を得ることができ、基板１０の上面における活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度は５×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３～１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、基板１０の上面における合計注入された第２ドーピング元素のドーピング元素の濃度は１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。

いくつかの実施例では、基板１０の上面における活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度は、例えば、５×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３、９×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３、１×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３、１．２×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３または１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であってもよく、基板１０の上面における合計注入された第２ドーピング元素のドーピング元素の濃度は、例えば、１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３、３×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３、６×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３、８×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３、１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であってもよい。

好ましくは、基板１０の上面における活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度は１×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、基板１０の上面における合計注入された第２ドーピング元素のドーピング元素の濃度は３×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。

いくつかの実施例では、図１に記載された太陽電池に対して、図４に示すように、ＥＣＶ測定とＳＩＭＳ測定によって、活性化されたホウ素の濃度と合計注入されたホウ素の濃度のドーピング深さに従って変化する分布曲線を得る。図４から分かるように、結晶シリコン表層の合計注入されたホウ素の濃度は約３×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、ドーピング深さが増加するにつれて、合計注入されたホウ素の濃度は一旦上昇した後に低下する傾向を示し、約３００ｎｍの深さでピーク濃度に達し、約５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。活性化されたホウ素の濃度は合計注入されたホウ素の濃度と同じ変化傾向を示し、表層の活性化されたホウ素の濃度は約１×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、同じく深さ３００ｎｍでピークに達する。

いくつかの実施例では、基板１０の上面が基板１０の裏面に向かう方向で、基板１０は第１領域、第２領域及び第３領域を含み、ここで、第２領域は第１領域と第３領域の間に位置し、第１領域は第２領域よりも基板１０の上面に近く、第３領域は第２領域よりも基板１０の裏面に近く、第２領域おける第２ドーピング元素のドーピング濃度および第３領域における第２ドーピング元素のドーピング濃度はいずれも第１領域における第２ドーピング元素のドーピング濃度より小さい。

いくつかの実施例では、第１領域における活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度は５×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３～１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。

いくつかの実施例では、第１領域の底面と基板１０の上面との距離（即ち、第１領域の界面深さ）は３５０ｎｍ～４５０ｎｍであり、第２領域の底面と基板１０の上面との距離（即ち、第２領域の界面深さ）は１０００ｎｍ～１２００ｎｍであり、第３領域の底面と基板１０の上面との距離（即ち、第３領域の界面深さ）は１２００ｎｍ～１６００ｎｍである。

いくつかの実施例では、第１領域の界面深さは、３５０ｎｍ、３７０ｎｍ、４００ｎｍ、４３０ｎｍまたは４５０ｎｍであってもよい。いくつかの実施例では、第２領域の界面深さは、１０００ｎｍ、１０５０ｎｍ、１１００ｎｍ、１１０５ｎｍまたは１２００ｎｍであってもよい。いくつかの実施例では、第３領域の界面深さは、１２００ｎｍ、１３００ｎｍ、１４００ｎｍ、１５００ｎｍまたは１６００ｎｍであってもよい。

１つの例として、図４及び図５から分かるように、第１領域の界面深さは約４００ｎｍ付近に位置し、第２領域の界面深さは約１１００ｎｍ付近に位置し、第３領域の界面深さは約１４００ｎｍ付近に位置する。

図４に示すように、第１領域の界面深さは約４００ｎｍ付近に位置し、第１領域の表層における活性化されたホウ素のドーピング濃度は１×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、ドーピング深さが大きくなるにつれて、活性化されたホウ素の第１領域にけるドーピング濃度はまず徐々に上昇し、最高値（ドーピング濃度は約１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３）まで上昇してから、その後徐々に低下し（ドーピング濃度は約１．１×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３）、第２領域における活性化されたホウ素のドーピング濃度は１×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３付近まで低下し続け第３領域における、活性化されたホウ素のドーピング濃度は低下し続け、最低値（約１×１０^１７ａｔｏｍ／ｃｍ^３付近）に達する。

いくつかの実施例では、第１領域における第２ドーピング元素の活性化確率は２０％～４０％であり、第２領域における第２ドーピング元素の活性化確率は６０％～９０％であり、第３領域における第２ドーピング元素の活性化確率は５％～９０％であり、活性化確率は焼なまし活性化による第２ドーピング元素のドーピング濃度と合計注入された第２ドーピング元素の濃度の比率である。

図５に示すように、基板１０におけるホウ素元素の拡散順序は、ホウ素元素が、最初に第１領域まで拡散し、そして第２領域まで拡散し、最後に第３領域まで拡散するということである。基板１０の表層の場合、合計注入されたホウ素の濃度は高く、表層ドーピング濃度が低いため、第１領域のドープ元素の活性化確率は２０％～４０％であり、第２領域と第３領域では、ドーピング深さが増加するにつれて、合計注入されたホウ素の濃度が減少し、活性化確率が増加し、ドーピング深さが１１００ｎｍを上回った場合、拡散時のホウ素の活性化確率はドーピング深さが１１００ｎｍであるところで限界に達し、ほぼ９０％であり、ドーピング深さが増加し続けると、活性化確率が急激に低下し、ドーピング深さが約１４００ｎｍにて最低となり、活性化確率は約５％である。

図５は、ホウ素拡散ドーピングプロセスにおけるホウ素原子の活性化確率のドーピング深さに従う勾配分布曲線を示している。異なるドーピング深さにおけるホウ素原子の活性化確率データを測定することにより、データフィッティングを行い、フィッティング曲線を得る。フィッティング曲線によると、結晶シリコン表層及び浅い接合領域（ドープ深さが４００ｎｍ未満）のホウ素原子の活性化確率は低く、約３３％程度であり、デッド層の問題が主にこの部分の領域に集中していることを示し、拡散プロセスによって相応する調整を行うことができる。ドーピング深さが４００ｎｍを超えると、ホウ素原子の活性化確率は次第に上昇し、約１１００ｎｍでピークに達し、ピーク活性化確率は６０％－９０％である。ドーピング深さがさらに増加すると、ホウ素原子の活性化確率が急激に低下する。これにより、基板１０の表層（ドープ深さ０ｎｍから４００ｎｍまで）のホウ素原子の活性化確率は２０％－４０％であり、安定化しており、ドーピング深さは４００ｎｍから１４００ｎｍに増加すると、ホウ素原子の活性化確率は上昇してから低下し、ピーク位置はドーピング深さ１０００ｎｍから１２００ｎｍまでのところにあり、ピーク活性化確率は６０％－９０％である。

図６に示すように、本願発明の実施例では、さらにセルストリング１０１、封止層１０２とカバープレート１０３とを含み、セルストリング１０１は上記の実施例で提供された太陽電池で接続されたものであり、封止層１０２はセルストリング１０１の表面を覆うために使われ、カバープレート１０３は封止層１０２のセルストリング１０１から離れた表面を覆うために使われる光起電力モジュールを提供する。

いくつかの実施例では、太陽電池は、１枚のセルまたは複数枚のサブセルの形で電気的に接続されて複数のセルストリング１０１を形成してもよく、複数のセルストリング１０１は直列および／または並列の形で電気的に接続されてもよい。

具体的に、いくつかの実施例では、複数のセルストリング１０１間は導電テープ１０４によって電気的に接続されてもよい。封止層１０２は太陽電池の正面および裏面を覆う。具体的に、封止層１０２はエチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）膜、ポリエチレン－オクテン共重合体（ＰＯＥ）膜、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜などの有機封止膜であってもよい。いくつかの実施例では、カバープレート１０３はガラスカバープレート、プラスチックカバープレートなどの光透過機能を有するカバープレート１０３であってもよい。具体的に、入射光の利用率を高めるため、カバープレート１０３の封止層１０２に向かう表面を凹凸面であってもよい。

本願発明の実施例では、基板１０の裏面に第１ドーピング元素をドーピングし、基板１０の上面に第２ドーピング元素をドーピングし、且つ第１ドーピング元素の電界不動態層におけるドーピング濃度はトンネル層と基板におけるドーピング濃度より高く、且つ第１ドーピング元素は電界不動態層の表層で高い活性化率が実現されており、太陽電池の不動態化効果の向上と太陽電池の変換効率の向上に有利であり、また、基板上面の表層における第２ドーピング元素の活性化確率を高めることで、基板表層および浅い接合領域における第２ドーピング元素のドーピング分布を改善し、デッド層の影響を低減し、太陽電池全体の性能を改善し、太陽電池の変換効率を向上させる太陽電池及び光起電力モジュールを提供する。

また、背景技術によると、太陽電池の製造過程で、ドーピングプロセスがＰ－Ｎ接合の品質及び電池の光電変換効率に影響することがわかる。

現在、太陽電池は業界で広く注目され、予定する生産量も次第に増大しており、電池の光電変換効率を高めるために、人々は電池製造プロセスにおけるホウ素拡散ドーピングプロセスの研究に取り組んでいるが、現在、ホウ素拡散ドーピングプロセスは主にシート抵抗測定によって表現されており、太陽電池構造におけるホウ素の分布状況とホウ素拡散ドーピングにおけるホウ素の活性化確率がドーピング深さに従う分布関係を得ることができなく、例えば、ホウ素のデッド層におけるホウ素ドーピング分布を得ることができず、デッド層の拡散プロセスに対して相応する調整を行い、太陽電池の変換効率を向上させることができない。

ホウ素の太陽電池におけるドーピング分布を最適化し、底層におけるホウ素のドーピング濃度と活性化確率を高めるために、本願発明の実施例では、第１ドーピング元素の基板上面におけるドーピング濃度と活性化確率を高めることにより、基板表層と浅い接合領域の第１ドーピング元素のドーピング分布を最適化し、デッド層の影響を低減し、太陽電池全体の性能を改善し、太陽電池の変換効率を向上させる太陽電池を提供する。なお、本明細書における「第１」と「第２」とは、単に元素を区別し、本願発明を理解しやすくするためのものであり、本願発明にいかなる制限を与えるものではなく、この節及びその以下でいう第１ドーピング元素とは上記の第２ドーピング元素であり、この節及びその以下でいう第２ドーピング元素とは上記の第１ドーピング元素であり、以下でいう第１不動態膜とは上記の第２不動態膜であり、以下でいう第２不動態膜とは上記の第１不動態化膜であり、以下でいう第１電極とは上記の第２電極であり、以下でいう第２電極とは上記の第１電極である。

前記太陽電池は、基板１０と、前記基板１０の上面に順次に設けられるエミッタ１１１と、第１不動態か膜１１２と、前記第１不動態化膜１１２を貫通して前記エミッタ１１１と接触する第１電極１１４とを含み、ここで、前記基板１０は第１ドーピング元素を含み、前記第１ドーピング元素は焼なまし活性化を経て活性化された第１ドーピング元素を得ることができ、前記基板１０の上面における前記活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度は、５×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３～１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、且つ前前記基板１０の上面における記活性化された第１ドーピング元素の活性化確率が２０％～４０％であり、前記活性化確率は、前記活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度と合計注入された前記第１ドーピング元素の濃度との比率である。

いくつかの実施例では、前記基板１０における前記活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度は、ドーピング深さの増加に従って上昇してから低下する変化傾向を呈する。

いくつかの実施例では、前記基板１０におけるドーピング深さの増加に従う前記合計注入された第１ドーピング元素の濃度の変化傾向は、前記基板１０におけるドーピング濃度のドーピング深さに従う前記活性化された第１ドーピング元素の変化傾向と同じである。

いくつかの実施例では、前記基板１０の上面が前記基板１０の裏面に向かう方向で、前記基板１０は第１領域と第２領域と第３領域を含み、前記第２領域は前記第１領域と前記第３領域との間に位置し、前記第１領域は前記第２領域よりも前記基板１０の上面に近く、前記第３領域は前記第２領域よりも前記基板１０の裏面に近く、前記第２領域における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度および前記第３領域における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度は、いずれも前記第１領域における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度より小さい。

いくつかの実施例では、前記第１領域の界面深さは、前記基板１０の厚さの１．８％～２．４％であり、前記第１領域の界面深さは、前記第１領域の前記基板１０の上面から離れる側と前記基板１０の上面との垂直距離である。

いくつかの実施例では、前記第１領域の界面深さは３５０ｎｍ～４５０ｎｍである。

いくつかの実施例では、前記第２領域の界面深さは前記基板１０の厚さの５．３％～６．３％であり、前記第２領域の界面深さは１０００ｎｍ～１２００ｎｍであり、前記第３領域の界面深さは前記基板１０の厚さの６．３％～８．４％であり、前記第３領域の界面深さは１２００ｎｍ～１６００ｎｍである。

いくつかの実施例では、前記活性化された第１ドーピング元素の活性化確率は、ドーピング深さの増加に従って上昇してから低下する変化傾向を呈し、前記第１ドーピング元素の前記第２領域における活性化確率は６０％～９０％であり、前記第１ドーピング元素の前記第３領域における活性化確率は５％～９０％である。

いくつかの実施例では、太陽電池は、前記基板１０の裏面に順次設けられるトンネル層１２１と、フィールドパッシベーション層１２２と、第２不動態化膜１２３と、前記第２不動態化膜１２３を貫通して前記フィールドパッシベーション層１２２と接触する第２電極１２４とをさらに含み、ここで、前記基板１０と前記トンネル層１２１と前記フィールドパッシベーション層１２２はいずれも同じ第２ドーピング元素を含んでおり、且つ前記トンネル層１２１における前記第２ドーピング元素のドーピング濃度は前記フィールドパッシベーション層１２２における前記第２ドーピング元素のドーピング濃度より小さく、前記トンネル層１２１における前記第２ドーピング元素のドーピング濃度は前記基板１０における前記第２ドーピング元素のドーピング濃度より大きく、前記フィールドパッシベーション層１２２は第１ドープされた領域と第２ドープされた領域を含み、前記第２ドープされた領域は前記第１ドープされた領域よりも前記トンネル層１２１に近く、ここで、前記第１ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは、前記第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きより大きく、前記ドーピング曲線の傾きは、活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度がドーピング深さに従って変化する曲線の傾きであり、前記第２ドーピング元素は焼なまし活性化を経て活性化された第２ドーピング元素を得ることができ、前記トンネル層１２１の前記基板１０に向かう方向で、前記トンネル層１２１のドーピング曲線の傾きは次第に小さくなる。

いくつかの実施例では、前記フィールドパッシベーション層１２２における前記活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度は１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、前記フィールドパッシベーション層１２２における活前記第２ドーピング元素の性化率は５０％～７０％であり、前記活性化率は、前記活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度と合計注入された前記第２ドーピング元素の濃度の比率である。

いくつかの実施例では、前記第１ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは５×１０^１８～１×１０^１９であり、前記第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きが－５×１０^１８～５×１０^１８である。

いくつかの実施例では、前記トンネル層１２１のドーピング曲線の傾きは－２．５×１０^１９～－２．５×１０^１８であり、前記基板１０のドーピング曲線の傾きが－２．５×１０^１９～０である。

本願発明の実施例では、さらに上記太陽電池が複数接続されて形成するセルストリング１０１と、前記セルストリング１０１の表面を覆うための封止層１０２と、前記封止層１０２の前記セルストリング１０１から離れた表面を覆うためのカバープレート１０３とを含む光起電力モジュールを提供する。

当業者であれば、前記の各実施形態は本願を実現する具体的な実施例であるが、実用上では本願の精神と範囲を逸脱することなく、形態及び細部において様々な変更が可能であることが理解できる。いずれの当業者は、本願の精神と範囲を逸脱しない限り、それぞれ変更及び修正を行うことが可能であるため、本願の保護範囲は、請求項に限定された範囲を基準にすべきである。

Claims (14)

1. 基板（１０）と、
   前記基板（１０）の裏面に順次設けられるトンネル層（１２１）、フィールドパッシベーション層（１２２）、第１パッシベーション膜（１２３）と、前記第１パッシベーション膜（１２３）を貫通して前記フィールドパッシベーション層（１２２）と接触する第１電極（１２４）とを備え、
   ここで、前記基板（１０）、前記トンネル層（１２１）と前記フィールドパッシベーション層（１２２）はいずれも同じ第１ドーピング元素を含み、且つ前記トンネル層（１２１）における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度は前記フィールドパッシベーション層（１２２）における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度より小さく、前記トンネル層（１２１）における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度は前記基板（１０）における前記第１ドーピング元素のドーピング濃度より大きく、
   前記フィールドパッシベーション層（１２２）は第１ドープされた領域と第２ドープされた領域を含み、前記第２ドープされた領域は前記第１ドープされた領域よりも前記トンネル層（１２１）に近く、ここで、前記第１ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは前記第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きより大きく、前記第１ドーピング元素が焼なましによって活性化されてから、活性化された第１ドーピング元素を得ており、前記ドーピング曲線の傾きは、活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度がドーピングの深さに従って変化する曲線の傾きであり、
   前記基板（１０）の上面が前記基板（１０）の裏面に向かう方向において、前記基板（１０）は第１領域、第２領域及び第３領域を含み、ここで、前記第２領域は前記第１領域と前記第３領域の間に位置し、前記第１領域は前記第２領域よりも前記基板（１０）の上面に近く、前記第３領域は前記第２領域よりも前記基板（１０）の裏面に近く、
   前記第２領域おける第２ドーピング元素のドーピング濃度および前記第３領域における前記第２ドーピング元素のドーピング濃度はいずれも前記第１領域における前記第２ドーピング元素のドーピング濃度より小さい、
   ことを特徴とする太陽電池。
2. 前記基板（１０）の裏面が前記基板（１０）の内部に向かう過程において、前記基板（１０）のドーピング曲線の傾きが次第に大きくなり、安定してくる傾向がある、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記基板（１０）のドーピング曲線の傾きは前記第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きの平均値以下である、ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
4. 前記フィールドパッシベーション層（１２２）における前記活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度は１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、前記フィールドパッシベーション層（１２２）における前記第１ドーピング元素の活性化率は５０％～７０％であり、前記活性化率は前記活性化された第１ドーピング元素のドーピング濃度と合計注入された前記第１ドーピング元素の濃度の比率である、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
5. 前記トンネル層（１２１）が前記基板（１０）に向かう方向において、前記トンネル層（１２１）のドーピング曲線の傾きは次第に減少する、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
6. 前記第１ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは５×１０^１８～１×１０^１９であり、前記第２ドープされた領域のドーピング曲線の傾きは－５×１０^１８～５×１０^１８である、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
7. 前記トンネル層（１２１）のドーピング曲線の傾きは－２．５×１０^１９～－２．５×１０^１８であり、前記基板（１０）のドーピング曲線の傾きは－２．５×１０^１９～０である、ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
8. 前記基板（１０）の表面に垂直な方向において、前記フィールドパッシベーション層（１２２）の厚さは６０ｎｍ～１３０ｎｍであり、前記トンネル層（１２１）の厚さは０．５ｎｍ～３ｎｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
9. 前記太陽電池は、前記基板（１０）の上面に順次設けられ第２パッシベーション膜（１１２）と、第２パッシベーション膜（１１２）を貫通する第２電極（１１４）とをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
10. 前記第２ドーピング元素に対して焼なまし活性化を行った後、活性化された第２ドーピング元素を得ており、前記基板（１０）の上面における前記活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度は５×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３～１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、
    前記基板（１０）の上面における前記第２ドーピング元素の合計注入濃度は１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３である、
    ことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池。
11. 前記第１領域における前記活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度は５×１０^１８ａｔｏｍ／ｃｍ^３～１．５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。
12. 前記第１領域の底面と前記基板（１０）の上面との距離は３５０ｎｍ～４５０ｎｍであり、
    前記第２領域の底面と前記基板（１０）の上面との距離は１０００ｎｍ～１２００ｎｍであり、
    前記第３領域の底面と前記基板（１０）の上面との距離は１２００ｎｍ～１６００ｎｍである、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。
13. 前記第１領域における前記第２ドーピング元素の活性化確率は２０％～４０％であり、
    前記第２領域における前記第２ドーピング元素の活性化確率は６０％～９０％であり、
    前記第３領域における前記第２ドーピング元素の活性化確率は５％～９０％であり、
    前記活性化確率は活性化された第２ドーピング元素のドーピング濃度と合計注入された前記第２ドーピング元素の濃度の比率である、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。
14. 請求項１～１３のいずれか１項に記載の太陽電池で複数接続されたセルストリング（１０１）と、
    前記セルストリング（１０１）の表面を覆うための封止層（１０２）と、
    前記封止層（１０２）の前記セルストリング（１０１）から離れた表面を覆うためのカバープレート（１０３）と、を備える、
    ことを特徴とする光起電力モジュール。