JP2024022416A - 太陽電池および太陽電池の製造方法、光起電力モジュール - Google Patents

太陽電池および太陽電池の製造方法、光起電力モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】太陽電池の技術分野に関し、特に太陽電池および太陽電池の製造方法、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、基板の第１表面に位置し、基板の第１表面から離れる方向に順次設けられるトンネル誘電体層及びドーピング導電層と、離隔して配置された複数の第１電極と、輸送層と、拡散領域とを備え、ドーピング導電層は少なくとも離隔して配置される複数の本体部を含み、第１電極は第１方向に沿って延在し、第１電極は、本体部の基板から離れる側に設置され、かつ本体部と電気的に接続されており、輸送層は、隣接する本体部の間に位置し、かつ本体部の側面に接触し、一部の拡散領域が輸送層に位置し、かつ、拡散領域はトンネル誘電体層及び基板にも延在しており、拡散領域のドーピングイオン濃度が基板のドーピングイオン濃度よりも大きい。本願の実施例は、太陽電池の光電変換効率を向上させることに有利である。【選択図】図３

Description

本願の実施例は、太陽電池の分野に関し、特に太陽電池および太陽電池の製造方法、光起電力モジュールに関する。
太陽電池は良好な光電変換能力を有しており、太陽電池中の基板表面のキャリア再結合を抑制しかつ基板に対するパッシベーション性能を高めるために、通常、基板表面にトンネル酸化層とドーピング導電層を作製する。そのうち、トンネル酸化層は良好な化学的パッシベーション効果を有し、ドーピング導電層は良好なフィールドパッシベーション効果を有する。また、太陽電池で生成した光生成キャリアを輸送・収集するために、一部の基板表面に電極を作製することもある。
しかしながら、従来の太陽電池には光電変換効率が低いという問題がある。
本願の実施例には、少なくとも太陽電池の光電変換効率を向上させることに有利である太陽電池および太陽電池の製造方法、光起電力モジュールが提供される。
本願の実施例には、太陽電池が提供され、当該太陽電池は、基板と、前記基板の第１表面に位置し、前記基板の第１表面から離れる方向に順次設けられるトンネル誘電体層及びドーピング導電層と、離隔して配置された複数の第１電極と、輸送層と、拡散領域とを備え、前記ドーピング導電層は少なくとも離隔して配置される複数の本体部を含み、前記第１電極は第１方向に沿って延在し、前記第１電極は、前記本体部の前記基板から離れる側に設置され、かつ前記本体部と電気的に接続されており、前記輸送層は、隣接する前記本体部の間に位置し、かつ前記本体部の側面に接触し、一部の前記拡散領域が前記輸送層に位置し、かつ、前記拡散領域は前記トンネル誘電体層及び前記基板にも延在しており、前記拡散領域のドーピングイオン濃度が前記基板のドーピングイオン濃度よりも大きい。
また、前記拡散領域は、前記基板に位置する第１領域と、前記トンネル誘電体層に位置する第２領域と、前記輸送層に位置する第３領域と、を含み、前記第１領域のドーピングイオン濃度は前記第２領域のドーピングイオン濃度より小さく、前記第２領域のドーピングイオン濃度は前記第３領域のドーピングイオン濃度より小さい。
また、前記第１領域のドーピングイオン濃度と前記基板のドーピングイオン濃度との比は、１×１０３～２×１０５である。
また、前記第１表面に垂直な方向において、前記第１領域の拡散領域の厚さと前記基板の厚さとの比は、０．０５～２である。
また、前記第１領域の拡散領域の厚さは、１０ｎｍ～２００ｎｍである。
また、第２方向において、前記第１領域の拡散領域の幅は２０μｍ～８００μｍであり、前記第２方向は前記本体部の配置方向である。
また、前記拡散領域の前記輸送層表面における投影形状は、矩形、円形、または類円形のうちの少なくとも１種である。
また、前記拡散領域の数は複数である。
また、前記拡散領域のドーピングイオンのタイプは前記基板のドーピングイオンのタイプと同じである。
また、前記拡散領域のドーピングイオンのタイプは前記基板のドーピングイオンのタイプとは異なる。
また、前記基板のドーピングイオンのタイプはＮ型である。
また、前記輸送層の材料前記はドーピング導電層の材料と同じである。
また、隣接する前記第１電極の間に、前記輸送層の数は複数であり、複数の前記輸送層は前記第１方向に沿って離隔して配置される。
また、前記輸送層の数は複数であり、複数の前記輸送層が離隔して配置され、隣接する前記輸送層の間に少なくとも１本の前記第１電極がある。
また、前記ドーピング導電層は、離隔して配置された複数の前記本体部のみを含み、隣接する前記本体部の間に前記トンネル誘電体層の上面が露出する。
また、前記ドーピング導電層は、本体部と接続部を含み、前記接続部は隣接する前記本体部の間に接続され、前記接続部の前記第１表面から離れた上面は、前記本体部の前記第１表面から離れた上面より高くない。
また、第２電極をさらに含み、前記第２電極は、その延伸方向が前記第１方向に対して垂直であり、かつ離隔して配置される複数の前記第１電極と電気的に接続される。
相応的に、本願の実施例には、光起電力モジュールがさらに提供され、当該光起電力モジュールは、上記のいずれか１項に記載の太陽電池を複数連結し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、を含む。
相応的に、本願の実施例には、太陽電池の製造方法がさらに提供され、当該太陽電池の製造方法は、基板を提供することと、前記基板の第１表面かつ前記基板の第１表面から離れる方向に順次配置されたトンネル誘電体層及びドーピング導電層を形成することであって、前記ドーピング導電層は、少なくとも離隔して配置された複数の本体部を含むことと、隣接する前記本体部の間に輸送層を形成することであって、前記輸送層は前記本体部の側面に接触することと、拡散領域を形成することであって、一部の前記拡散領域が前記輸送層に位置し、かつ前記拡散領域が前記トンネル誘電体層および前記基板の中にも延びており、前記拡散領域のドーピングイオン濃度は前記基板のドーピングイオン濃度より大きいことと、前記本体部の前記基板から離れた側に、離隔して配置された第１電極を複数形成することであって、前記第１電極は第１方向に沿って延在し、かつ前記本体部に電気的に接続されることと、を含む。
また、前記輸送層のドーピングイオンのタイプは前記拡散領域のドーピングイオンのタイプと同じであり、前記拡散領域を形成する方法は、レーザープロセスを採用してプリセット領域の前記輸送層を処理し、前記プリセット領域の輸送層の上面のドーピングイオンを前記輸送層、前記トンネル誘電体層及び前記基板に拡散させ、前記拡散領域を形成し、前記拡散領域のドーピングイオン濃度を前記輸送層のドーピングイオン濃度より大きくすることを含む。
また、前記レーザープロセスに用いられるレーザー波長は２２０ｎｍ～５５０ｎｍであり、レーザーパワーは１０Ｗ～５０Ｗであり、レーザー周波数は２００ｋＨｚ～２０００ｋＨｚであり、レーザーパルス幅は１ｐｓ～１００００ｐｓである。
本願の実施例に係る技術案は、少なくとも以下の利点を有する。
本願の実施例に係る太陽電池の技術案では、隣接する２つの本体部の間に輸送層が設けられ、輸送層を本体部の側面に接触させることで、多数キャリアは輸送層を介して隣接する本体部の間に輸送され、基板中のキャリアとドーピング導電層との間の輸送効率を高める。また、拡散領域が設けられ、一部の拡散領域が輸送層に位置し、かつ拡散領域がトンネル誘電体層および基板中にも延在しており、拡散領域のドーピングイオン濃度は基板のドーピングイオン濃度よりも大きい。すなわち、拡散領域は高濃度ドーピング領域として、拡散領域周りの基板のフェルミ準位を変化させ、拡散領域周りの基板中のキャリアは集めされやすくなり、拡散領域を介して輸送層に輸送され、さらに輸送層のキャリアに対する輸送能力を高める。また、拡散領域がトンネル誘電体層に位置するため、キャリアはトンネル誘電体層を通過することなく、トンネル誘電体層にある拡散領域を介してドーピング導電層に到達することができ、トンネル誘電体層によるキャリア輸送のブロッキング作用を防止し、キャリアの輸送効率をさらに向上させ、太陽電池の光電変換効率を高めることができる。
一つ又は複数の実施例は、対応する添付の図面における図で例示的に説明されるが、これらの例示的な説明は、実施例を限定するものではなく、特に断りのない限り、添付の図面における図は縮尺に制限されない。
図１は、本願の一実施例に係る太陽電池の上面視構成を示す図である。 図２は、本願の一実施例に係る太陽電池の別の上面視構成を示す図である。 図３は、本願の一実施例に係る太陽電池の局所断面構成を示す図である。 図４は、図１における１の部分拡大図である。 図５は、本願の一実施例に係る太陽電池におけるキャリアの輸送を示す図である。 図６は、本願の一実施例に係る太陽電池におけるキャリアの輸送を示す図である。 図７は、本願の実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図８は、本願の別の実施例に係る太陽電池の製造方法における１つのステップに対応する構成を示す図である。 図９は、本願の別の実施例に係る太陽電池の製造方法における１つのステップに対応する構成を示す図である。 図１０は、本願の別の実施例に係る太陽電池の製造方法における１つのステップに対応する構成を示す図である。 図１１は、本願の別の実施例に係る太陽電池の製造方法における１つのステップに対応する構成を示す図である。 図１２は、本願の別の実施例に係る太陽電池の製造方法における１つのステップに対応する構成を示す図である。 図１３は、本願の別の実施例に係る太陽電池の製造方法における１つのステップに対応する構成を示す図である。
背景技術から分かるように、従来の太陽電池には光電変換効率が低いという問題がある。
分析によると、従来の太陽電池の光電変換効率が低くなる原因の一つとしては、従来、ドーピング導電層の光線に対する吸収を低減するために、ドーピング導電層が通常金属化領域に設けられており、非金属化領域のドーピング導電層が薄くされたり、除去されたりすることにあることがわかった。ただし、これにより、基板上の隣接する２つの電極に対応するドーピング導電層間の輸送能力が低下してしまう。また、基板中のキャリアとドーピング導電層との間の輸送効率が低く、太陽電池全体の発電効率が低くなる。
本願の実施例では、隣接する２つのドーピング導電層の本体部の間に輸送層が設けられ、多数キャリアに隣接する２つの本体部の間における横方向の輸送経路を提供し、基板中のキャリアとドーピング導電層との間の輸送効率を高めた太陽電池を提供する。また、拡散領域が設けられ、一部の拡散領域が輸送層に位置し、かつ拡散領域がトンネル誘電体層および基板中にも延在しており、拡散領域のドーピングイオン濃度は基板のドーピングイオン濃度よりも大きい。すなわち、拡散領域は高濃度ドーピング領域として、拡散領域周りの基板のフェルミ準位を変化させ、拡散領域周りの基板中のキャリアは集めされやすくなり、拡散領域を介して輸送層に到達し、さらに輸送層を介してドーピング導電層に輸送され、多数キャリアの輸送能力を高める。また、キャリアはトンネル誘電体層を通過することなく、トンネル誘電体層にある拡散領域を介してドーピング導電層に到達することができ、キャリアの輸送効率をさらに向上させ、太陽電池の光電変換効率を高めることができる。
以下、本願の各実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、当業者は理解できるが、読者に本願をよりよく理解させるために、本願の各実施例において多数の技術的細部が提案されているが、これらの技術的細部及び以下の各実施例に基づく種々の変更や修正がなくても、本願が保護を要求している技術案を実現することができる。
図１は、本願の一実施例に係る太陽電池の上面視構成を示す図であり、図２は、本願の一実施例に係る太陽電池の別の上面視構成を示す図であり、図３は、本願の一実施例に係る太陽電池の局所断面構成を示す図であり、図４は、図１における１の部分拡大図である。
図１～４に示すように、太陽電池は、基板１００と、基板１００の第１表面に位置し、基板１００の第１表面から離れる方向に順次設けられるトンネル誘電体層１０１及びドーピング導電層１０２と、離隔して配置された複数の第１電極１０３と、輸送層１０４と、拡散領域１０５とを備え、ドーピング導電層１０２は少なくとも離隔して配置される複数の本体部１０を含み、第１電極１０３は、第１方向Ｘに沿って延在し、第１電極１０３は、本体部１０の基板１００から離れる側に設置され、かつ本体部１０と電気的に接続されており、輸送層１０４は、隣接する本体部１０の間に位置し、かつ本体部１０の側面に接触し、一部の拡散領域１０５が輸送層１０４に位置し、かつ、拡散領域１０５はトンネル誘電体層１０１及び基板１００にも延在しており、拡散領域１０のドーピングイオン濃度が基板１００のドーピングイオン濃度よりも大きい。
基板１００は入射光を受光して光生成キャリアを生成するために用いられ、いくつかの実施例では、基板１００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、多結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンの少なくとも１種を含んでもよい。他のいくつかの実施例では、基板１００の材料は炭化珪素、有機材料または多成分化合物であってもよい。多成分化合物は、ペロブスカイト、ガリウム砒素、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウムなどを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施例では、基板１００内にドーピング元素を備え、ドーピング元素のタイプはＮ型またはＰ型であり、Ｎ型元素はリン（Ｐ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）またはヒ素（Ａｓ）などのＶ族元素であってもよく、Ｐ型元素はホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）またはインジウム（Ｉｎ）などのＩＩＩ族元素であってもよい。例えば、基板１００がＰ型基板１００である場合、その内部のドーピング元素のタイプはＰ型である。あるいは、基板１００がＮ型基板１００である場合、その内部のドーピング元素のタイプはＮ型である。
いくつかの実施例では、太陽電池はＴＯＰＣＯＮ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｏｘｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ、トンネル酸化物不動態化接触）電池であり、基板１００はさらに第１表面に対向して設けられる第２表面を含み、基板１００の第１表面と第２表面はいずれも入射光を受光したり光を反射させたりするために用いられる。いくつかの実施例では、第１表面は基板１００の裏面であり、第２表面は基板１００の前面であってもよい。他のいくつかの実施例では、第１表面が基板１００の前面であり、第２表面は基板１００の裏面であってもよい。
いくつかの実施例では、基板１００の第１表面は、非ピラミッド状テクスチャ、例えば積層された段差形態として設けられてもよく、これにより、基板１００の第１表面に位置するトンネル誘電体層１０１に高い致密性と均一性を持たせ、トンネル誘電体層１０１が基板１００の第１表面に対して良好なパッシベーション効果を有するようになる。基板１００の第２表面はピラミッド状テクスチャとして設けられてもよく、これにより、基板１００の第２表面の入射光に対する反射率を小さくさせ、光に対する吸収利用率を高める。
いくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１とドーピング導電層１０２は基板１００表面のパッシベーションコンタクト構造を構成するために用いられることができ、トンネル誘電体層１０１とドーピング導電層１０２を形成することでキャリアの基板１００表面での再結合を低減し、太陽電池の開放電圧を増やし、太陽電池の光電変換効率を高めることができる。また、トンネル誘電体層１０１は、ドーピング導電層１０２のドーパントが基板１００内に拡散することを減少させたり防止したりするためにも用いられることができる。
ドーピング導電層１０２はフィールドパッシベーション層を形成するために用いられ、少数キャリアを界面から脱出させ、少数キャリアの濃度を下げ、基板１００の界面におけるキャリア再結合の速度を低くし、それによって太陽電池の開放電圧、短絡電流及びバッキングファクターを大きくし、太陽電池の光電変換性能を改善する。いくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２は基板１００と同じ導電型のドーピング元素を有し、ドーピング導電層１０２はシリコンドーピングであってもよく、シリコンドーピングは具体的には多結晶シリコンドーピング、微結晶シリコンドーピングまたはアモルファスシリコンドーピングの１種または２種以上であってもよい。
ドーピング導電層１０２は本体部１０を備え、本体部１０はドーピング導電層１０２の突出構造と捉えることができ、本体部１０は第１方向Ｘに沿って延び、かつ複数の本体部１０は第２方向Ｙに沿って配置され、第１方向Ｘは第２方向Ｙに対して垂直である。本体部１０を第１電極１０３と電気的に接続するように設置し、第１電極１０３が基板１００からのキャリアを集めやすいようになる。また、第１電極１０３に対応するドーピング導電層１０２にのみ凸構造を設けることで、第１電極１０３に対応しないドーピング導電層１０２の寄生吸収作用を低減し、基板１００の光線に対する利用率を高めることができる。
図１に示すように、具体的には、いくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２は、離隔して配置された複数の本体部１０のみを含んでもよく、隣接する本体部１０の間にトンネル誘電体層１０１の上面が露出する。つまり、非金属化領域に対応する基板１００の表面にはドーピング導電層１０２が設けられず、非金属化領域の基板１００は、金属化領域（第１電極１０３に対応する基板１００の表面）よりも入射光に対する吸収利用率が高い。
いくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１の材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化シリコン、酸窒化ケイ素、真性アモルファスシリコン、真性多結晶などのトンネル作用を有する誘電体材料を含むことができるが、これらに限定されない。具体的には、トンネル誘電体層１０１は、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）を含むシリコン酸化物層で形成されてもよく、シリコン酸化物は優れたパッシベーション特性を持ち、キャリアは簡単にシリコン酸化物層をトンネルすることができる。
いくつかの実施例では、トンネル誘電体層１０１の厚さは０．５ｎｍ～２．５ｎｍであってもよく、好ましくはトンネル誘電体層１０１の厚さは０．５ｎｍ～２ｎｍであり、さらにトンネル誘電体層１０１の厚さは０．５ｎｍ～１．２ｎｍであってもよい。この範囲では、トンネル誘電体層１０１の厚さが小さすぎず、トンネル誘電体層１０１を形成するプロセスを簡素化するのに有利であり、一方、この範囲ではトンネル誘電体層１０１の厚さが大きすぎず、トンネル誘電体層１０１の厚さが大きすぎてトンネル効果が弱いという問題の発生を防ぐことができる。
図２に示すように、別のいくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２はまた、本体部１０と接続部１１を含んでもよく、接続部１１は隣接する本体部１０の間に接続され、接続部１１の第１表面から離れた上面は、本体部１０の第１表面から離れた上面より高くない。つまり、非金属化領域に対応する基板１００表面のドーピング導電層１０２の厚さは、金属化領域に対応する基板１００表面のドーピング導電層１０２の厚さより薄く、これにより、非金属化領域に対応するドーピング導電層１０２の入射光線に対する寄生吸収を低減できる。同時に、非金属化領域にある接続部１１は、多数キャリアに対して隣接する本体部１０間に輸送チャンネルを提供する役割を果たすことができる。
上記の分析から、ドーピング導電層１０２が本体部１０のみを含むプランについて、非金属化領域に対応するドーピング導電層１０２が除去され、ドーピング導電層１０２が接続部１１も含むプランについて、非金属化領域に対応するドーピング導電層１０２が薄くされ、非金属化領域に対応する基板１００におけるキャリアの輸送能力が弱くなることが分かる。これに基づいて、隣接する２つの本体部１０の間に輸送層１０４を配置して、多数キャリアに隣接する２つの本体部１０の間の横方向輸送チャンネルを提供することで、基板１００中のキャリアとドーピング導電層１０２との間の輸送効率を向上させ、太陽電池のバッキングファクターと太陽電池の光電変換効率を高めることができる。
また、基板１００中のキャリアと輸送層１０４との間の輸送効率を高め、輸送層１０４の隣接する本体部１０へのキャリア輸送効率をさらに向上させるために、さらに、拡散領域１０５も設けられ、一部の拡散領域１０５は輸送層１０４中に位置し、かつ輸送層１０４は拡散領域１０５の上面から露出し、拡散領域１０５はトンネル誘電体層１０１及び基板１００中にも延びる。つまり、拡散領域１０５は輸送層１０４及びトンネル誘電体層１０１を貫通して基板１００と接触する。
具体的には、拡散領域にけるキャリア輸送の増加に関する模式図は図５～６に示し、拡散領域１０５のドーピングイオン濃度が基板１００のドーピングイオン濃度より大きいため、拡散領域１０５の周りの基板１００のフェルミ準位を変えることができ、拡散領域１０５の周りの基板１００におけるキャリアが拡散領域１０５の周りに集まるようになり、基板１００におけるキャリアが拡散領域１０５を通じて容易に集められ、輸送層１０４に輸送させ、さらに輸送層１０４を介して本体部１０に輸送される。これは基板１００におけるキャリアに追加の輸送チャンネルを提供することに相当し、基板１００におけるキャリアは、トンネル誘電体層１０１を通過せず、この拡散領域１０５を通過して輸送層１０４に直接到達でき、トンネル誘電体層１０１によるキャリア輸送のブロッキング作用を防止し、キャリアの輸送効率を高めることができる。
図１～４に示すように、いくつかの実施例では、拡散領域１０５は、基板１００に位置する第１領域と、トンネル誘電体層１０１に位置する第２領域と、輸送層１０４に位置する第３領域と、を含み、第１領域のドーピングイオン濃度は第２領域のドーピングイオン濃度より小さく、第２領域のドーピングイオン濃度は第３領域のドーピングイオン濃度より小さい。すなわち、基板１００から輸送層１０４に向かう方向に沿って、拡散領域１０５のドーピングイオン濃度が増大する傾向にあり、基板１００、トンネル誘電体層１０１及び輸送層１０４では同種のドープイオンタイプの濃度勾配が形成され、この濃度勾配の方向はキャリアの輸送方向と同じである。これによって、キャリアが拡散領域１０５にバリア効果を生じさせ、キャリアを効果的に収集し、キャリアの輸送効率を向上させるだけでなく、キャリアの再結合を減らし、キャリア濃度を増やし、太陽電池の短絡電流と開放電圧を高めることができる。
理解できるように、一部の実施例では、第３領域のドーピングイオン濃度が輸送層１０４のドーピングイオン濃度より大きく、即ち、輸送層１０４に比べて、第３領域の拡散領域１０５が高濃度ドーピング領域であり、第３領域の拡散領域１０５のブロック抵抗が低いため、抵抗損失がより小さい。これにより、キャリアに対する拡散領域１０５の輸送効率がさらに増加される。
第１領域のドーピングイオン濃度は基板１００のドーピングイオン濃度より大きいため、第１領域の拡散領域１０５は高濃度ドーピング領域となり、高濃度ドーピング領域は基板１００とハイロージャンクションを形成し、キャリアの基板１００表面での再結合を低減し、キャリア濃度を増やすことができる。また、当該高濃度ドーピング領域に接触する基板１００のフェルミ準位が変化し、当該高濃度ドーピング領域に接触する基板１００におけるキャリアが収集されやすくなり、基板１００におけるキャリアのドーピング導電層１０２への輸送速度を高めることができる。これに基づいて、いくつかの実施例では、第１領域のドーピングイオン濃度と基板１００のドーピングイオン濃度との比は、１×１０３～２×１０５に設定され、例えば、１×１０３～５×１０３、５×１０３～１×１０４、１×１０４～５×１０４、５×１０４～１×１０５または１×１０５～２×１０５であってもよい。この範囲では、第１領域の拡散領域１０５と基板１００とがハイロージャンクションを形成し、キャリアの再結合を低減するだけでなく、第１領域の周りに位置する基板１００のフェルミ準位が変化しやすくなり、基板１００におけるキャリアの収集効率を向上させ、キャリアの輸送速度を高めることができる。
いくつかの実施例では、第１表面に垂直な方向において、第１領域の拡散領域１０５の厚さと基板１００の厚さとの比は、０．０５～２であり、例えば、０．０５～０．１、０．１～０．２、０．２～０．５、０．５～０．８、０．８～１、１～１．３、１．３～１．５、１．５～１．８または１．８～２であってもよい。この範囲では、基板１００に位置する第１領域の拡散領域１０５の深さが大きいため、第１領域の拡散領域１０５と接触する基板１００の面積が大きくなり、フェルミ準位が変化する基板１００の面積が大きくなり、より多くのキャリアが収集される。また、この範囲では、基板１００の厚さに比べて、第１領域の拡散領域１０５の厚さが大き過ぎず、基板１００に位置する第１領域の拡散領域１０５の深さが深過ぎないようにすることができ、基板１００の高濃度ドーピング領域の占める割合が大き過ぎて基板１００の性能に影響を与えないようにすることができる。これに基づいて、具体的には、いくつかの実施例では、第１領域の拡散領域１０５の厚さは、１０ｎｍ～２００ｎｍであってもよく、具体的には、いくつかの実施例では、１０ｎｍ～２０ｎｍ、２０ｎｍ～５０ｎｍ、５０ｎｍ～８０ｎｍ、８０ｎｍ～１００ｎｍ、１００ｎｍ～１３０ｎｍ、１３０ｎｍ～１６０ｎｍまたは１６０ｎｍ～２００ｎｍであってもよい。
いくつかの実施例では、第２方向Ｙにおいて、第１領域の拡散領域１０５の幅は２０μｍ～８００μｍであり、第２方向Ｙは本体部１０の配置方向である。この範囲では、第１領域の拡散領域１０５の幅を大きくし、第１領域と基板１００との接触面積を大きくすることで、基板１００におけるキャリアの収集速度を上げることができ、かつ拡散領域１０５の幅が大きいため、拡散領域１０５のキャリア輸送数を増やし、キャリアの輸送数を増やすことができる。一方、この範囲では、第１領域の拡散領域１０５の幅が大きすぎないようにすることで、高濃度ドーピング領域の面積が大きすぎて、基板１００中のキャリアにオージェ再結合が起こる問題を防ぐことができる。具体的には、いくつかの実施例では、第１領域の拡散領域の幅は、２０μｍ～５０μｍ、５０μｍ～８０μｍ、８０μｍ～１５０μｍ、１５０μｍ～２００μｍ、２００μｍ～２５０μｍ、２５０μｍ～３５０μｍ、３５０μｍ～５００μｍ、５００μｍ～６００μｍ、６００μｍ～７５０μｍまたは７５０μｍ～８００μｍであってもよい。
理解できるように、いくつかの実施例では、第３領域の拡散領域１０５の幅と第２領域の拡散領域１０５の幅は第１領域の拡散領域１０５の幅と等しい。したがって、第１領域の拡散領域１０５の幅が大き過ぎないように設定し、即ち、第３領域の拡散領域１０５の幅及び第２領域の拡散領域１０５の幅が大きすぎないようにして、輸送層１０４に位置する第３領域の拡散領域１０５の幅が大き過ぎて、輸送層１０４全体のドーピング濃度が高過ぎ、輸送層１０４に位置するキャリアのオージェ再結合が高過ぎて、逆にドーピング導電層１０２に輸送されるドーピングイオン濃度が低下する問題を防ぐことができる。一方、第２領域の拡散領域１０５がトンネル誘電体層１０１に占める割合を小さくすることもでき、トンネル誘電体層１０１中に位置する第２領域の拡散領域１０５の面積が大きすぎて、トンネル誘電体層１０１の界面パッシベーション性能に影響を及ぼす問題を防ぐことができる。
本願の実施例では、一部の輸送層１０４、一部のトンネル層および一部の基板１００にのみ拡散領域１０５を設け、つまり、拡散領域１０５を局所ドーピング領域として設けることで、拡散領域１０５をキャリア輸送チャンネルとして機能させる一方、輸送層１０４、トンネル層および基板１００の正常な性能を維持し、太陽電池全体の光電変換性能を高めることができる。これに基づいて、いくつかの実施例では、拡散領域１０５の輸送層１０４表面における投影形状は、矩形、円形、または類円形のうちの少なくとも１種である。理解できるように、本願の実施例では、輸送層１０４における拡散領域１０５の投影形状は具体的に限定されていない。
いくつかの実施例では、拡散領域１０５の数が複数であるため、基板１００の多数キャリアに対して、隣接する２つの本体部１０の間にある複数の横方向輸送チャネルを同時に提供することができ、これにより、同じ時刻でドーピング導電層１０２へのキャリア輸送レートを高めることができる。具体的には、いくつかの実施例では、同じ輸送層１０４において、拡散領域１０５の数は２つ、３つまたは４つであってもよい。
いくつかの実施例では、基板１００のドーピングイオンのタイプはＮ型である。基板１００には、Ｎ型ドーピングイオンがドーピングされてもよく、例えば、リンイオン、ビスマスイオン、アンチモンイオンまたはヒ素イオンのいずれでもよい。
いくつかの実施例では、拡散領域１０５のドーピングイオンのタイプは基板１００のドーピングイオンのタイプと同じである。例えば、拡散領域１０５のドーピングイオンのタイプはＮ型であり、基板１００のドーピングイオンのタイプもＮ型である。他のいくつかの実施例では、基板１００のドーピングイオンのタイプがＰ型である場合、拡散領域１０５のドーピングイオンのタイプもＰ型である。拡散領域１０５と基板１００のドーピングイオンは同じで、かつ拡散領域１０５のドーピングイオン濃度は基板１００のドーピングイオン濃度より大きく、拡散領域１０５と基板１００はハイロージャンクションを形成し、さらに拡散領域１０５は基板１００界面でのキャリア再結合を低減し、キャリア濃度を増やす役割を果たすこともできる。
他のいくつかの実施例では、拡散領域１０５のドーピングイオンのタイプは基板１００のドーピングイオンのタイプとは異なる。例えば、拡散領域１０５のドーピングイオンのタイプはＮ型であり、基板１００のドーピングイオンのタイプはＰ型である。他のいくつかの実施例では、基板１００のドーピングイオンのタイプがＮ型である場合、拡散領域１０５のドーピングイオンのタイプはＰ型である。これにより、本願の実施例では、拡散領域１０５及び基板１００におけるドーピングイオンのタイプについて具体的に限定されず、拡散領域１０５におけるドーピングイオンの濃度が基板１００におけるドーピングイオンの濃度より大きければよいことが分かる。
いくつかの実施例では、輸送層１０４の材料はドーピング導電層１０２の材料と同じである。輸送層１０４とドーピング導電層１０２の材料を同じように設定することによって、生産過程全体における材料の種類を減らすことができ、管理が簡単になる。一方、輸送層１０４とドーピング導電層１０２の材料を同じように設定することによって、キャリアの輸送層１０４とドーピング導電層１０２における輸送レートが近いか同じになり、キャリアの輸送層１０４からドーピング導電層１０２の本体部１０への輸送効率が向上し、輸送損失を減らすことができる。具体的には、いくつかの実施例では、輸送層１０４及びドーピング導電層１０２の材料は、多結晶シリコン、アモルファスシリコン及び微結晶シリコンの少なくとも１つを含む。他のいくつかの実施例では、輸送層１０４とドーピング導電層１０２の材料は、アモルファスシリコンドーピング、多結晶シリコンドーピングまたは微結晶シリコンドーピングのいずれかであってもよい。
いくつかの実施例では、隣接する第１電極１０３の間に、輸送層１０４の数は複数であり、複数の輸送層１０４は第１方向Ｘに沿って離隔して配置される。つまり、輸送層１０４は離隔して配置され、このように、隣接する輸送層１０４の間にトンネル誘電体層１０１の表面が露出しており、輸送層１０４の全体面積が大き過ぎない。輸送層１０４の材料はドーピング導電層１０２の材料と同じであるため、輸送層１０４全体の面積を大き過ぎないように設定することで、輸送層１０４の入射光線に対する吸収能力が強過ぎて入射光線に対する利用率が低いという問題の発生を防ぐことができる。同時に、離隔して配置された輸送層１０４を複数設置し、かつ輸送層１０４に拡散領域１０５があるため、隣接する本体部１０間における基板１００の多数キャリアの輸送に複数の輸送チャンネルを提供し、太陽電池の横方向輸送能力をさらに高めることができる。
いくつかの実施例では、輸送層１０４の数は複数であり、複数の輸送層１０４が離隔して配置され、隣接する輸送層１０４の間に少なくとも１本の第１電極１０３がある。つまり、輸送層１０４は、第２方向Ｙに沿って離隔して配置され、第２方向Ｙは本体部１０の配置方向である。第１電極１０３は本体部１０の上部に設けられ、第１電極１０３は本体部１０に輸送されるキャリアを収集するために用いられるため、本体部１０に輸送されるキャリアが多いほど、第１電極１０３が収集するキャリアは多くなる。隣接する輸送層１０４の間に少なくとも１本の第１電極１０３を設け、言い換えれば、複数の隣接する第１電極１０３の間に輸送層１０４を設けると、複数の第１電極１０３のキャリアに対する収集効率を高めることができる。具体的には、第２方向Ｙに沿って、隣接する輸送層１０４の間に少なくとも１本の第１電極１０３があり、隣接する輸送層１０４の間に１本の第１電極１０３がある場合、隣接する２つの本体部１０の間ごとに輸送層１０４があり、隣接する輸送層１０４の間に複数本の第１電極１０３がある場合、輸送層１０４は離隔して配置されてもよく、例えば、第２方向Ｙにおいて、第１本の第１電極１０３と第２本の第１電極１０３の間に輸送層１０４があり、第２本の第１電極１０３と第３本の第１電極１０３の間に輸送層１０４がない。
いくつかの実施例では、さらに第１パッシベーション層１０６を含み、第１パッシベーション層１０６は本体部１０の上面と輸送層１０４の上面に位置し、第１電極１０３は第１パッシベーション層１０６を貫通して本体部１０と電気的に接続される。第１パッシベーション層１０６は入射光線に対する基板１００の反射を低減するために用いられる。いくつかの実施例では、第１パッシベーション層１０６は単層または多層構造であってもよく、第１パッシベーション層１０６の材料はフッ化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタンの少なくとも１つであってもよい。
いくつかの実施例では、第２電極１０７をさらに含み、第２電極１０７は、その延伸方向が第１方向Ｘに対して垂直であり、かつ離隔して配置される複数の第１電極１０３と電気的に接続される。第２電極は第１電極１０３に収集された電流をまとめ、太陽電池から取り出すために用いられる。
いくつかの実施例では、輸送層１０４と第２電極１０７が離隔され、このように、輸送層１０４によって第２電極をリミットすることができるため、その後の第２電極に対する印刷が容易になり、余分な位置決め処理を行うことなく第２電極の位置を決めることができ、工程生産プロセスに便利である。
いくつかの実施例では、基板１００の第２表面にはエミッタ（図示されていない）があってもよく、エミッタにおけるドーピングイオンのタイプはドーピング導電層１０２のドーピングイオンのタイプと異なる。いくつかの実施例では、エミッタの基板１００から離れた表面には、反射防止層があり、反射防止層は入射光の反射を防止する役割を果たすことができる。いくつかの実施例では、反射防止層は窒化ケイ素層であってもよく、窒化ケイ素層は窒化ケイ素材料を含んでもよい。他のいくつかの実施例では、反射防止層は多層構造に設置されでもよく、例えば窒化ケイ素、酸化ケイ素または酸窒化ケイ素の１種または複数種の材料からなる積層構造であってもよい。
他のいくつかの実施例では、基板１００の第２表面は、基板１００の第１表面と類似した構造を備えてもよく、例えば、基板１００の第２表面は、基板１００から離れた第２表面に沿って順次積層設置された第２トンネル誘電体層と第２ドーピング導電層を備えてもよく、その中で、第２ドーピング導電層におけるドーピングイオンのタイプはドーピング導電層１０２におけるドープイオンのタイプと異なる。
いくつかの実施例では、さらに第３電極（図示されていない）を含み、第３電極は基板１００の第２表面に位置し、基板１００の第２表面にエミッタがある場合、第３電極は反射防止層を貫通してエミッタと電気的に接続される。基板１００の第２表面が基板１００の第１表面と類似した構造を備えた場合、第３電極は第２ドーピング導電層と電気的に接続される。
上記の実施例で提供された太陽電池では、隣接する２つのドーピング導電層１０２の本体部１０の間に輸送層１０４が設けられ、多数キャリアに対して隣接する２つの本体部１０の間にある横方向輸送チャンネルを提供し、基板１００におけるキャリアとドーピング導電層１０２との間の輸送効率を向上させる。また、拡散領域１０５が設けられ、一部の拡散領域１０５は輸送層１０４に位置し、かつ拡散領域１０５はトンネル誘電体層１０１及び基板１００の中にも延び、拡散領域１０５のドーピングイオン濃度は基板１００のドーピングイオン濃度より大きい。つまり、拡散領域１０５は高濃度ドーピング領域として、拡散領域１０５周りの基板１００のフェルミ準位を変え、拡散領域１０５周りの基板１００におけるキャリアが収集られやすいようにし、拡散領域１０５を通じて輸送層１０４中に到達し、さらに輸送層１０４を通じてドーピング導電層１０２中に輸送され、多数キャリアの輸送能力を向上させる。また、キャリアはトンネル誘電体層１０１を通過することなく、トンネル誘電体層１０１に位置する拡散領域１０５を介してドーピング導電層１０２に到達することができ、キャリアの輸送効率をさらに向上させ、太陽電池の光電変換効率を高めることができる。
相応的に、図７に示すように、本願の実施例では、上記実施例で提供された太陽電池１１０を複数連結したセルストリングと、セルストリングの表面を覆うための封止層１２０と、封止層１２０の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１３０と、を含む光起電力モジュールを提供する。太陽電池１１０は、全体または複数の分割の形で電気的に接続されて複数のセルストリングを形成し、複数のセルストリングは直列および／または並列の形で電気的に接続される。
具体的には、いくつかの実施例では、複数のセルストリング間は導電テープ１４０を通じて電気的に接続されてもよい。封止層１２０は、太陽電池１１０の表面および裏面を覆い、具体的には、封止層１２０は、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）フィルムまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの有機封止フィルムであってもよい。いくつかの実施例では、カバープレート１３０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１３０であってもよい。具体的には、カバープレート１３０の封止層１２０に向かう表面は凹凸面であってもよく、入射光の利用率を高めることができる。
相応的に、本願の他の一実施例では、さらに太陽電池の製造方法を提供し、前記太陽電池の製造方法によって、先の実施例で提供する太陽電池を形成することができ、以下、添付図面を参照して本願の他の一実施例で提供される太陽電池の製造方法について詳細に説明する。
図８～図１３は、本願の他の一実施例で提供される太陽電池の製造方法における各ステップに対応する構成を示す図である。
図８に示すように、基板１００を提供する。
基板１００は入射光を受光して光生成キャリアを生成するために用いられ、いくつかの実施例では、基板１００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、多結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンの少なくとも１つであってもよい。他のいくつかの実施例では、基板１００の材料は炭化ケイ素、有機材料または多成分化合物を含んでいてもよい。多成分化合物は、ペロブスカイト、ガリウム砒素、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウムなどの材料を含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施例では、基板１００内にドーピング元素を備え、ドーピング元素のタイプはＮ型またはＰ型であり、Ｎ型元素はリン（Ｐ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）またはヒ素（Ａｓ）などのＶ族元素であってもよく、Ｐ型元素はホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）またはインジウム（Ｉｎ）などのＩＩＩ族元素であってもよい。例えば、基板１００がＰ型基板１００の場合、その内部のドーピング元素タイプはＰ型である。あるいは、基板１００がＮ型基板１００の場合、その内部のドーピング元素タイプはＮ型である。
図９～１１に示すように、基板１００の第１表面かつ基板１００の第１表面から離れる方向に順次配置されたトンネル誘電体層１０１及びドーピング導電層１０２を形成し、ドーピング導電層１０２は、少なくとも離隔して配置された複数の本体部１０を含む。
図９に示すように、トンネル誘電体層１０１は基板１００の界面パッシベーションを実現するために用いられる。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を用いてトンネル誘電体層１０１を形成することができる。他のいくつかの実施例では、ｉｎｓｉｔｕ生成プロセスを用いてトンネル誘電体層１０１を形成してもよく、例えば熱酸化プロセスや硝酸不動態化などのプロセスを用いて基板１００上にトンネル誘電体層１０１をｉｎｓｉｔｕ生成してもよい。具体的には、トンネル誘電体層１０１の材料は、酸化ケイ素などの誘電体材料であってもよい。
ドーピング導電層１０２は、フィールドパッシベーションを形成するために用いられ、いくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２の材料はシリコンドーピングであってもよく、具体的には、いくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２と基板１００は同じ導電型のドーピング元素を備えており、シリコンドーピングは多結晶シリコンドーピング、微結晶シリコンドーピングまたはアモルファスシリコンドーピングの１種または２種以上を含んでもよい。
いくつかの実施例では、本体部１０を形成する方法は、下記のプロセスを採用してもよい。
図１０に示すように、成長プロセスを用いて初期ドーピング導電層１２を形成し、具体的には、トンネル誘電体層１０１の基板１００から離れた表面に真性多結晶シリコンを成長させて多結晶シリコン層を形成し、イオン注入とソース拡散によってイオンをドーピングして、多結晶シリコンドーピング層を形成し、多結晶シリコンドーピング層を初期ドーピング導電層１２とすることができる。
図１０と図１１に示すように、初期ドーピング導電層１２に対してグラフィックスプロセスを行う。エッチングプロセスを用いてプリセット領域の初期ドーピング導電層１２をエッチングし、プリセット領域以外の初期ドーピング導電層１２は本体部１０を形成する。いくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２は離隔して配置される本体部１０を複数含み、隣接する本体部１０の間にトンネル誘電体層１０１の上面が露出した場合、エッチングプロセスは、トンネル誘電体層１０１の上面が露出するまで、プリセット領域の初期ドーピング導電層１２を完全にエッチングすることができる。他のいくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２は本体部１０と接続部１１とを含み、接続部１１は隣接する本体部１０の間に接続され、第１表面から離れた接続部１１の上面は第１表面から離れた本体部１０の上面より高くない場合、エッチングプロセスは、プリセット領域の初期ドーピング導電層１２をプリセット厚さまでエッチングすることができる。
図１１に示すように、隣接する本体部１０の間に輸送層１０４を形成し、輸送層１０４は本体部１０の側面に接触する。理解できるように、隣接する本体部１０間のドーピング導電層１０２が薄くされたり除去されたりしたため、基板１００におけるキャリアの隣接する２つの本体部１０間での輸送能力はよくない。したがって、輸送層１０４を２つの本体部１０の間に設けて、多数キャリアに対して隣接する２つの本体部１０間の横方向輸送チャンネルを提供する。
いくつかの実施例では、輸送層１０４の材料はドーピング導電層１０２の材料と同じであるため、輸送層１０４を形成する方法はドーピング導電層１０２を形成する方法と同じであってもよい。具体的には、成長プロセスを採用して隣接する２つの本体部１０間に初期輸送層１０４を形成し、初期輸送層１０４の側壁が本体部１０の側面に接触し、初期輸送層１０４の材料は真性多結晶シリコン層であってもよい。それから、イオン注入及びソース拡散の方式によって、初期輸送層１０４に対してドーピングプロセスを行い、初期輸送層１０４にドーピングイオンを注入して、輸送層１０４を形成する。
具体的には、いくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２が離隔して配置された複数の本体部１０のみを含んだ場合、隣接する２つの本体部１０間のトンネル誘電体層１０１の表面に初期輸送層１０４を成長させることができる。
他のいくつかの実施例では、ドーピング導電層１０２が本体部１０と接続部１１とを含み、接続部１１が隣接する本体部１０間に接続された場合、接続部１１の上面に初期輸送層１０４を成長させてもよい。
図１３に示すように、拡散領域１０５を形成し、一部の拡散領域１０５が輸送層１０４に位置し、かつ拡散領域１０５がトンネル誘電体層１０１および基板１００の中にも延びており、拡散領域１０５のドーピングイオン濃度は基板１００のドーピングイオン濃度より大きい。拡散領域１０５は輸送層１０４及びトンネル誘電体層１０１を貫通して基板１００と接触し、拡散領域１０５のドーピングイオン濃度が基板１００のドーピングイオン濃度より大きいため、拡散領域１０５周りの基板１００のフェルミ準位を変えることができ、拡散領域１０５周りの基板１００におけるキャリアが拡散領域１０５の周りに集まり、基板１００におけるキャリアが拡散領域１０５によって収集され、輸送層１０４に輸送されやすくなり、さらに輸送層１０４によって本体部１０に輸送される。これは基板１００中のキャリアに追加の輸送チャンネルを提供することに相当し、基板１００中のキャリアがトンネル誘電体層１０１を通過することなく、この拡散領域１０５を突き通して輸送層１０４に直接到達できるため、トンネル誘電体層１０１によるキャリア輸送のブロッキング作用を防止し、キャリアの輸送効率を高めることができる。
いくつかの実施例では、輸送層１０４のドーピングイオンのタイプは拡散領域１０５のドーピングイオンのタイプと同じであり、拡散領域１０５を形成する方法は、レーザープロセスを採用してプリセット領域の輸送層１０４を処理し、プリセット領域の輸送層１０４の上面のドーピングイオンを前記輸送層１０４、トンネル誘電体層１０１及び基板１００に拡散させ、拡散領域１０５を形成し、拡散領域１０５のドーピングイオン濃度を輸送層１０４のドーピングイオン濃度より大きくすることを含む。初期輸送層１０４をドーピングして輸送層１０４を形成した後、輸送層１０４上面のドーパント源濃度は輸送層１０４中のドーパント源濃度よりも大きいため、レーザープロセスによってプリセット領域の輸送層１０４上面を処理した後、プリセット領域の輸送層１０４上面のドーパント源はレーザーの熱効果で輸送層１０４、トンネル誘電体層１０１及び基板１００の中に拡散する。つまり、レーザー処理後、輸送層１０４上面のドーパント源が輸送層１０４の中に拡散し、形成した拡散領域１０５のドーピングイオン濃度は輸送層１０４のドーピングイオン濃度より大きい。ただし、基板１００のドーピングイオン濃度は輸送層１０４のドーピングイオン濃度より小さいため、拡散領域１０５のドーピングイオン濃度は基板１００のドーピングイオン濃度より大きくなる。
具体的には、いくつかの実施例では、基板のドーピングイオンのタイプがＮ型であり、輸送層のドーピングイオンのタイプと基板のドーピングイオンのタイプと同じであり、即ち同じくＮ型である。これによって、輸送層のドーパント源はＮ型ドーピング元素、例えばリン元素であってもよい。
図１３に示すように、輸送層１０４を形成した後、熱酸化処理により、輸送層の上面にリンシリケートガラス層１０８が形成され、このリンシリケートガラス層１０８にはリン源が多く蓄積されている。
リンシリケートガラス層１０８を形成した後、レーザープロセスによってプリセット領域のリンシリケートガラス層１０８に対してレーザー処理を行い、リンシリケートガラス層１０８に濃度の高いリン源が存在するため、レーザープロセスの熱効果を利用して、リンシリケートガラスにおけるリン原子を輸送層１０４、拡散領域１０５と基板１００に押し込むことができる。このようにして形成された拡散領域１０５のドーピングイオンのタイプは基板１００のドーピングイオンのタイプと同じである。また、リンシリケートガラス層１０８自体の材質が硬いため、輸送層１０４の上面に対してある程度の保護作用を発揮し、レーザー処理による輸送層１０４の上面へのダメージを防ぐことができる。
いくつかの実施例では、拡散領域１０５を形成した後、リンシリケートガラス層１０８を除去することも含まれる。
理解できるように、他のいくつかの実施例では、形成する拡散領域のドーピングイオンのタイプが基板のドーピングイオンのタイプと異なるようにする必要がある場合、基板にＮ型ドーピングイオンをドープし、輸送層にＰ型ドーピングイオンをドープしてもよい。すなわち、輸送層のドーパント源はＰ型のドーピング元素、例えばホウ素であってもよい。輸送層を形成した後、熱酸化処理を経て、輸送層の上面にボロシリケイトガラス層を形成し、このリンシリケートガラス層１０８の中にホウ素源が多く貯蔵されている。
レーザープロセスを採用して拡散領域１０５を形成することで、レーザー処理された領域にのみ拡散領域１０５を形成し、輸送層１０４、トンネル誘電体層１０１および基板１００の局所的な高濃度ドーピングを実現でき、キャリアの輸送効率を高めるとともに、輸送層１０４、トンネル誘電体層１０１および基板１００の正常な性能を保つことができる。
いくつかの実施例では、レーザープロセスに用いられるレーザー波長は２２０ｎｍ～５５０ｎｍであり、例えば２２０ｎｍ～３００ｎｍ、３００ｎｍ～３５０ｎｍ、３５０ｎｍ～４００ｎｍまたは４００ｎｍ～５５０ｎｍであってもよく、レーザーパワーは１０Ｗ～５０Ｗであり、例えば、１０Ｗ～２０Ｗ、２０Ｗ～３０Ｗ、３０Ｗ～４０Ｗまたは４０Ｗ～５０Ｗであってもよく、レーザー周波数は２００ｋＨｚ～２０００ｋＨｚであり、例えば、２００ｋＨｚ～４００ｋＨｚ、４００ｋＨｚ～８００ｋＨｚ、８００ｋＨｚ～１２００ｋＨｚ、１２００ｋＨｚ～１６００ｋＨｚまたは１６００ｋＨｚ～２０００ｋＨｚであってもよく、レーザーパルス幅は１ｐｓ～１００００ｐｓであり、例えば、１ｐｓ～１０００ｐｓ、１０００ｐｓ～２０００ｐｓ、２０００ｐｓ～４０００ｐｓ、４０００ｐｓ～６０００ｐｓ、６０００ｐｓ～８０００ｐｓまたは８０００ｐｓ～１００００ｐｓであってもよい。この範囲内において、レーザー処理後、輸送層１０４上面のドーパント源はトンネル誘電体層１０１及び基板１００の中に拡散し、輸送層１０４、トンネル誘電体層１０１及び基板１００に連通した輸送チャンネルを形成することが確保される。また、拡散領域１０５の形態が期待どおりになるように、基板１００における拡散領域１０５の深さと拡散領域１０５の幅をレーザープロセスによって制御することもできる。
図３に示すように、いくつかの実施例では、さらに本体部１０の基板１００から離れた側に第１パッシベーション層１０６を形成し、第１パッシベーション層１０６が本体部１０の上面と輸送層１０４の上面を覆うことを含む。第１パッシベーション層１０６は単層または多層構造であってもよく、第１パッシベーション層１０６の材料はフッ化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタンの少なくとも１つであってもよい。具体的には、いくつかの実施例では、ＰＥＣＶＤ（ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、プラズマ化学気相成長法）を用いて第１パッシベーション層１０６を形成することができる。
いくつかの実施例では、第１パッシベーション層１０６を形成した後、本体部１０の基板１００から離れた側に、離隔して配置された第１電極１０３を複数形成し、第１電極１０３は第１方向Ｘに沿って延在し、かつ本体部１０に電気的に接続される。
いくつかの実施例では、第１電極１０３を形成する方法は、本体部１０に対応する第１パッシベーション層１０６の上面に導電性ペーストを印刷し、導電性ペースト中の導電材料は銀、アルミニウム、銅、錫、金、鉛またはニッケルの少なくとも１つであってもよく、導電性ペーストを焼結し、例えば、７５０℃～８５０℃というピーク温度で焼結し、第１電極１０３を形成することを含む。
いくつかの実施例では、さらに、第２電極を形成し、第２電極の延伸方向は第１方向Ｘに対して垂直であり、さらに離隔して配置された複数の第１電極１０３を電気的に接続することを含む。
いくつかの実施例では、第２電極の形成方法は第１電極１０３の形成方法と同じであってもよく、具体的には、プリセット領域の第１パッシベーション層１０６上面および第１電極１０３の上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は銀、アルミニウム、銅、錫、金、鉛またはニッケルの少なくとも１つであってもよく、導電性ペーストを焼結し、例えば、７５０℃～８５０℃というピーク温度で焼結し、第２電極を形成することを含む。
上記実施例で提供された太陽電池の製造方法では、隣接する２つのドーピング導電層１０２の本体部１０の間に輸送層１０４を形成しており、多数キャリアに対して隣接する２つの本体部１０間の横方向輸送チャンネルを提供している。さらに、拡散領域１０５を形成しており、一部の拡散領域１０５が輸送層１０４の中に位置し、かつ拡散領域１０５がトンネル誘電体層１０１および基板１００中にまで延び、拡散領域１０５のドーピングイオン濃度は基板１００のドーピングイオン濃度より大きい。拡散領域１０５は高濃度ドーピング領域として、拡散領域１０５周りの基板１００のフェルミ準位を変えることができるため、拡散領域１０５周りの基板１００におけるキャリアは集めされやすくなり、拡散領域１０５を突き通して輸送層１０４の中に到達し、さらに輸送層１０４を突き通してドーピング導電層１０２の中に輸送され、多数キャリアの輸送能力を高めることができる。
本願は、好ましい実施例で上記のように開示されているが、特許請求の範囲を限定するものではなく、当業者であれば、本願の構想から逸脱することなく、若干の可能な変動および修正を加えることができるため、本願の保護範囲は、本願の請求項によって規定される範囲に従うべきである。
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 (20)

  1. 基板と、
    前記基板の第１表面に位置し、前記基板の第１表面から離れる方向に順次設けられるトンネル誘電体層及びドーピング導電層と、離隔して配置された複数の第１電極と、輸送層と、拡散領域とを備え、
    前記ドーピング導電層は少なくとも離隔して配置される複数の本体部を含み、
    前記第１電極は第１方向に沿って延在し、前記第１電極は、前記本体部の前記基板から離れる側に設置され、かつ前記本体部と電気的に接続されており、
    前記輸送層は、隣接する前記本体部の間に位置し、かつ前記本体部の側面に接触し、
    一部の前記拡散領域が前記輸送層に位置し、かつ、前記拡散領域は前記トンネル誘電体層及び前記基板にも延在しており、前記拡散領域のドーピングイオン濃度が前記基板のドーピングイオン濃度よりも大きい、
    ことを特徴とする太陽電池。
  2. 前記拡散領域は、前記基板に位置する第１領域と、前記トンネル誘電体層に位置する第２領域と、前記輸送層に位置する第３領域と、を含み、前記第１領域のドーピングイオン濃度は前記第２領域のドーピングイオン濃度より小さく、前記第２領域のドーピングイオン濃度は前記第３領域のドーピングイオン濃度より小さい、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記第１領域のドーピングイオン濃度と前記基板のドーピングイオン濃度との比は、１×１０３～２×１０５である、
    ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
  4. 前記第１表面に垂直な方向において、前記第１領域の拡散領域の厚さと前記基板の厚さとの比は、０．０５～２である、
    ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
  5. 前記第１領域の拡散領域の厚さは、１０ｎｍ～２００ｎｍである、
    ことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。
  6. 第２方向において、前記第１領域の拡散領域の幅は２０μｍ～８００μｍであり、前記第２方向は前記本体部の配置方向である、
    ことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。
  7. 前記拡散領域の前記輸送層表面における投影形状は、矩形、円形、または類円形のうちの少なくとも１種である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  8. 前記拡散領域の数は複数である、
    ことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池。
  9. 前記拡散領域のドーピングイオンのタイプは前記基板のドーピングイオンのタイプと同じであり、または、前記拡散領域のドーピングイオンのタイプは前記基板のドーピングイオンのタイプとは異なる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  10. 前記基板のドーピングイオンのタイプはＮ型である、
    ことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池。
  11. 前記輸送層の材料前記はドーピング導電層の材料と同じである、
    ことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池。
  12. 隣接する前記第１電極の間に、前記輸送層の数は複数であり、複数の前記輸送層は前記第１方向に沿って離隔して配置される、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  13. 前記輸送層の数は複数であり、複数の前記輸送層が離隔して配置され、隣接する前記輸送層の間に少なくとも１本の前記第１電極がある、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池。
  14. 前記ドーピング導電層は、離隔して配置された複数の前記本体部のみを含み、隣接する前記本体部の間に前記トンネル誘電体層の上面が露出する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  15. 前記ドーピング導電層は、本体部と接続部を含み、前記接続部は隣接する前記本体部の間に接続され、前記接続部の前記第１表面から離れた上面は、前記本体部の前記第１表面から離れた上面より高くない、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  16. 第２電極をさらに含み、前記第２電極は、その延伸方向が前記第１方向に対して垂直であり、かつ離隔して配置される複数の前記第１電極と電気的に接続される、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  17. 請求項１～１６のいずれか１項に記載の太陽電池を複数連結し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、を含む、
    ことを特徴とする光起電力モジュール。
  18. 基板を提供することと、
    前記基板の第１表面かつ前記基板の第１表面から離れる方向に順次配置されたトンネル誘電体層及びドーピング導電層を形成することであって、前記ドーピング導電層は、少なくとも離隔して配置された複数の本体部を含むことと、
    隣接する前記本体部の間に輸送層を形成することであって、前記輸送層は前記本体部の側面に接触することと、
    拡散領域を形成することであって、一部の前記拡散領域が前記輸送層に位置し、かつ前記拡散領域が前記トンネル誘電体層および前記基板の中にも延びており、前記拡散領域のドーピングイオン濃度は前記基板のドーピングイオン濃度より大きいことと、
    前記本体部の前記基板から離れた側に、離隔して配置された第１電極を複数形成することであって、前記第１電極は第１方向に沿って延在し、かつ前記本体部に電気的に接続されることと、隣接する前記本体部の間に輸送層を形成することであって、前記輸送層は前記本体部の側面に接触することとを含む、
    ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
  19. 前記輸送層のドーピングイオンのタイプは前記拡散領域のドーピングイオンのタイプと同じであり、前記拡散領域を形成する方法は、
    レーザープロセスを採用してプリセット領域の前記輸送層を処理し、前記プリセット領域の輸送層の上面のドーピングイオンを前記輸送層、前記トンネル誘電体層及び前記基板に拡散させ、前記拡散領域を形成し、前記拡散領域のドーピングイオン濃度を前記輸送層のドーピングイオン濃度より大きくすることを含む、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の太陽電池の製造方法。
  20. 前記レーザープロセスに用いられるレーザー波長は２２０ｎｍ～５５０ｎｍであり、レーザーパワーは１０Ｗ～５０Ｗであり、レーザー周波数は２００ｋＨｚ～２０００ｋＨｚであり、レーザーパルス幅は１ｐｓ～１００００ｐｓである、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の太陽電池の製造方法。

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