JP4322199B2 - 太陽電池セル、太陽電池セルユニットの製造方法および太陽電池モジュール - Google Patents
太陽電池セル、太陽電池セルユニットの製造方法および太陽電池モジュール Download PDFInfo
- Publication number
- JP4322199B2 JP4322199B2 JP2004308575A JP2004308575A JP4322199B2 JP 4322199 B2 JP4322199 B2 JP 4322199B2 JP 2004308575 A JP2004308575 A JP 2004308575A JP 2004308575 A JP2004308575 A JP 2004308575A JP 4322199 B2 JP4322199 B2 JP 4322199B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- bus bar
- finger
- portions
- solar cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 79
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 38
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 29
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 51
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 51
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 51
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 12
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 229960004592 isopropanol Drugs 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
- H01L31/0682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は、太陽電池セル、太陽電池セルユニットの製造方法および太陽電池モジュールに関し、特に、半導体基板の裏面上に電極が形成された裏面接合型の太陽電池セル、太陽電池セルユニットの製造方法および太陽電池モジュールに関する。
近年、エネルギー資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2増加のような地球環境問題などを解決する観点から、クリーンなエネルギーの開発が望まれており、特に、太陽電池セルを複数接続して構成される太陽電池モジュールを用いた太陽光発電が新しいエネルギー源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルとしては、従来から、シリコン基板の主表面のうち太陽光が入射する側の面（受光面）上とその反対側にある裏面上とにそれぞれ電極が形成されるものと、シリコン基板の裏面上のみに互いに異なる導電型の不純物領域に接続される２種類の電極が形成されるもの（裏面接合型セル）とが知られている。
シリコン基板の受光面上と裏面上とにそれぞれ電極が形成されるセルにおいては、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面側からシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによってｐｎ接合が形成されている。また、シリコン基板の裏面側からシリコン基板と同じ導電型の不純物を高濃度で拡散することによって、裏面電界効果による高出力化を図ることも従来から行なわれている。
しかしながら、このように受光面上に電極が形成される太陽電池セルにおいては、該電極が入射する太陽光を遮るため、太陽電池セルの出力が低下し、結果として太陽電池モジュールの出力が低下する場合がある。
これに対し、シリコン基板の裏面上のみに電極が形成される裏面接合型太陽電池セルが従来から用いられている。裏面接合型太陽電池セルにおいては、受光面上で入射光が電極により遮られることはないが、シリコン基板の裏面側からしか電力を取り出すことができないため、その電極の構造は太陽電池セルおよびこれらを複数接続して構成される太陽電池モジュールの出力向上の観点から非常に重要である。
図１７，図１８は、従来の裏面接合型太陽電池セルの一例を示した図である。なお、図１７は太陽電池セルの断面図であり、図１８は該太陽電池セルの上面図である。
図１７を参照して、ｐ型のシリコン基板１０１の受光面側（図１７における上側）の主表面上にパッシベーション膜１０９が形成される。シリコン基板１０１の裏面側（図１７における下側）の主表面上に、ｎ＋不純物層１０５とｐ＋不純物層１０６とがパッシベーション膜１１０を挟んで交互に所定の間隔を空けて形成される。そして、ｐ＋不純物層１０６上にはフィンガーｐ電極１１１が形成され、ｎ＋不純物層１０５上にはフィンガーｎ電極１１２が形成されている。
この裏面接合型太陽電池セルの受光面に太陽光が入射すると、シリコン基板１０１の受光面近傍で生じたキャリアが裏面に形成されたｐｎ接合にまで到達し、フィンガーｐ電極１１１およびフィンガーｎ電極１１２に電流として収集される。この電流が外部に取り出されて太陽電池モジュールの出力となる。
図１８を参照して、太陽電池セルの出力を向上させる観点から、フィンガーｐ電極１１１とフィンガーｎ電極１１２とがシリコン基板１０１の裏面上のほぼ全体を覆うように形成されている。そして、シリコン基板１０１の裏面上における端部（図１８における左右両端部）に、フィンガーｐ電極１１１と交差する方向に延在するバスバーｐ電極１１３（ｂｕｓｂａｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、フィンガーｎ電極１１２と交差する方向に延在するバスバーｎ電極１１４とがそれぞれ形成されている。
上述した太陽電池セルの電極１１１〜１１４の形成方法としては、たとえば高真空中における電子ビーム加熱による電極材料の蒸着、電極材料を含むペーストのスクリーン印刷または電極材料のメッキなどの手段が用いられる。
なお、半導体基板の裏面上に電極部が形成された太陽電池セルの構造は、たとえば特開２００３−２９８０７８号公報などに記載されている。
特開２００３−２９８０７８号公報
しかしながら、上記のような太陽電池セルにおいては、以下のような問題があった。
裏面接合型太陽電池セルにおいては、シリコン基板の同じ側の面（裏面）上にｐ電極とｎ電極とが形成されている。特に、フィンガーｐ電極１１１とフィンガーｎ電極１１２とは交互に狭い間隔で配置されている。このため、たとえば、蒸着時に使用するフォトレジストパターンの崩れや、スクリーン印刷時のかすれ、または、電極にハンダディップをした場合のハンダの溜まりなどにより、フィンガーｐ電極１１１とフィンガーｎ電極１１２との短絡がおこる場合がある。この短絡は、太陽電池の特性不良を発生させる要因となるため、当該短絡箇所を簡便な手法で確実に特定することが要請される。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、電極の短絡箇所を容易に特定可能な裏面接合型太陽電池セル、太陽電池セルユニットの製造方法、および該太陽電池セルまたはセルユニットを含む太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明に係る太陽電池セルは、１つの局面では、半導体基板と、半導体基板の主表面上に形成された電極部とを備え、電極部は、第１母線部と、半導体基板の主表面上において第１母線部と隣り合う位置に間隔を空けて形成された第２母線部と、第１母線部から第２母線部に向けて延びる複数の第１フィンガー部と、第２母線部から第１母線部に向けて延び、第１フィンガー部と交互に並び、かつ、第１フィンガー部の近傍に達する複数の第２フィンガー部とを有し、第１と第２母線部の少なくとも一方に断線部が形成されている。
これにより、第１と第２フィンガー部間の短絡箇所が特定されやすくなる。結果として、太陽電池セルの特性不良が抑制される。
上記断線部は、第１と第２母線部の延在方向における中央部に形成されることが好ましい。
これにより、第１と第２フィンガー部間の短絡箇所の特定をさらに効率よく行なうことができる。
本発明に係る太陽電池セルは、他の局面では、半導体基板と、半導体基板の主表面上に形成された複数の電極部とを備え、電極部は、第１母線部と、半導体基板の主表面上において第１母線部と隣り合う位置に間隔を空けて形成された第２母線部と、第１母線部から第２母線部に向けて延びる複数の第１フィンガー部と、第２母線部から第１母線部に向けて延び、第１フィンガー部と交互に並び、かつ、第１フィンガー部の近傍に達する複数の第２フィンガー部とを有し、複数の電極部が該第１と第２母線部の延在方向に並ぶように形成されている。
この局面においても、第１と第２フィンガー部間の短絡箇所が特定されやすくなる。結果として、太陽電池セルの特性不良が抑制される。
ここで、複数の電極部における第１と第２母線部間の間隔が等しいことが好ましい。
これにより、複数の電極部の電気的な接合が容易になる。結果として、太陽電池モジュールの製造が容易になる。
本発明に係る太陽電池セルユニットの製造方法は、半導体基板の主表面上に第１導電型の第１不純物領域と第２導電型の第２不純物領域とを交互に並ぶように形成する工程と、第１と第２不純物領域上にそれぞれ形成される第１と第２フィンガー部と、該第１と第２フィンガー部と交差する方向に延在し、断線部を有し、第１と第２フィンガー部がそれぞれ接続される第１と第２母線部とを含む電極部を形成する工程と、電極部が形成された半導体基板を断線部において第１と第２半導体基板に分断する工程と、分断された第１と第２半導体基板上にそれぞれ形成された電極部どうしを電気的に接続する工程とを備える。
これにより、電極部の短絡の有無を確認し、短絡が生じた箇所を除去した後、短絡不良のない部分のみを用いて太陽電池セルユニットを形成することができる。
本発明に係る太陽電池モジュールは、上記太陽電池セルを含む。
上記太陽電池セルにおいては、容易に電極部の短絡箇所が特定される。また、上記太陽電池セルユニットは、電極部の短絡不良のない部分のみを用いて形成される。結果として、特性不良が抑制された太陽電池モジュールが提供される。
本発明によれば、太陽電池セルの特性不良を抑制することができる。
以下に、本発明に基づく太陽電池セル、太陽電池セルユニットの製造方法および太陽電池モジュールの実施の形態について、図１から図１６を用いて説明する。
なお、本願明細書において、「受光面」とは、太陽電池セルまたは太陽電池モジュールにおける半導体基板の太陽光が入射する側の主表面を意味し、「裏面」とは、上記半導体基板における受光面の反対側であって太陽光が入射しない側の主表面を意味する。
図１０は、本実施の形態に係る太陽電池セルを示した上面図である。本実施の形態に係る太陽電池セルにおいては、図１０に示すように、シリコン基板の裏面上にフィンガーｐ電極１１、フィンガーｎ電極１２、バスバーｐ電極１３（１３Ａ〜１３Ｄ）およびバスバーｎ電極１４（１４Ａ〜１４Ｄ）が形成されている。特徴的な構成として、バスバーｐ電極１３およびバスバーｎ電極１４は、それぞれ断線部１５を有している。
上記構成が得られるプロセスについて、以下に説明する。
図９は、上記太陽電池セルにおけるフィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２が形成された部分を示した断面図である。また、図１〜図８は、それぞれ、図９に示す太陽電池セルの製造工程における第１〜第８工程を示す断面図である。
図１を参照して、シリコン結晶のインゴッドをスライスして得られる半導体基板としてのシリコン基板１においては、スライスの際にその表面近傍にダメージ層１ａが形成される。そこで、酸性またはアルカリ性の溶液を用いて、図２に示すように、ダメージ層１ａがエッチングされることが好ましい。なお、シリコン基板１の導電型はｎ型でもｐ型でもよく、シリコン基板１の大きさや厚みについても適宜変更が可能である。ただし、入射する太陽光の反射による損失を抑制するためにシリコン基板１の受光面にテクスチャと呼ばれるピラミッド状の微細構造を形成する場合には、シリコン基板１の受光面の面方位が（１００）程度であることが好ましい。
図３を参照して、シリコン基板１の受光面の反対側にある裏面にｐ型不純物（たとえばボロン）を含むｐ型ペースト材２と、ｎ型不純物（たとえばリン）を含むｎ型ペースト材３とが所定のパターンで付着される。そして、シリコン基板１がたとえば１００℃〜２００℃程度の温度に加熱される。これにより、ペースト材２，３に含まれる有機溶媒成分が蒸発する。その後、ペースト材２，３が付着したシリコン基板１の裏面全体が拡散防止膜４で覆われる。ペースト材２，３を所定のパターンで付着する手段としては、たとえばスクリーン印刷やインクジェット印刷などが挙げられる。ここで、シリコン基板１内に発生する少数キャリアを効率良く収集するため、図３に示すように、ｐ型ペースト材２とｎ型ペースト材３とがシリコン基板１の裏面に沿って交互に間隔を空けて形成されることが好ましい。また、拡散防止膜４は、たとえば酸化シリコン膜などからなり、常圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や酸化シリコンを含む塗布液を乾燥させることなどによって形成される。
次に、シリコン基板１は、たとえば９００℃〜１０００℃程度の温度に加熱された石英炉内に投入され、たとえば３０分〜６０分間石英炉内に置かれる。これにより、ｐ型ペースト材２に含まれるｐ型不純物（ボロン）およびｎ型ペースト材３に含まれるｎ型不純物（リン）がシリコン基板１中に拡散され、図４に示すように、シリコン基板１の裏面に沿って複数のｐ＋不純物層６およびｎ＋不純物層５が交互に間隔をあけて形成される。ここで、シリコン基板１の裏面には拡散防止膜４が形成されているため、ｐ型ペースト材２に含まれるｐ型不純物（ボロン）およびｎ型ペースト材３に含まれるｎ型不純物（リン）がシリコン基板１の外部に拡散することが防止される。
次に、シリコン基板１は、たとえば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリとイソプロピルアルコール（ＩＰＡ：Ｉｓｏ−Ｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）などとを含む高温水溶液に浸漬される。これにより、シリコン結晶方位に沿った異方性エッチングが進行し、図５に示すように、シリコン基板１の受光面にピラミッド状のテクスチャ構造８が形成される。ここで、シリコン基板１の裏面には拡散防止膜４が形成されているため、シリコン基板１の裏面はエッチングされない。
次に、シリコン基板１はフッ酸溶液などに浸される。これにより、図６に示すように、シリコン基板１の裏面の拡散保護膜４と、ｐ型ペースト材２およびｎ型ペースト材３とが除去される。その後、図７に示すように、シリコン基板１の受光面および裏面にキャリアの表面再結合を抑制するためのパッシベーション膜９，１０が形成される。パッシベーション膜９、１０としては、たとえば熱酸化により形成されるシリコン酸化膜やプラズマＣＶＤ法により形成されるシリコン窒化膜などが用いられる。パッシベーション膜９，１０を形成することによって、シリコン基板１の裏面上におけるキャリアの再結合を有効に抑制することができる。ここで、受光面に形成されるパッシベーション膜９としてシリコン窒化膜を用いた場合には、その屈折率が２．１程度となるため、該パッシベーション膜９は、受光面における太陽光の反射を抑制する反射防止膜としても用いることができる。
次に、シリコン基板１の裏面のｐ＋不純物層６およびｎ＋不純物層５と電極との電気的接続を行なうために、図８に示すように、シリコン基板１の裏面に形成されたパッシベーション膜１０が所定のパターンで除去される。ここで、ｐ＋不純物層６およびｎ＋不純物層５の配列に応じてパッシベーション膜１０の除去パターン（たとえばドット状またはライン状などのパターン）が決定される。また、ｐ＋不純物層６およびｎ＋不純物層５以外の部分に電極が形成されることがないように、除去されるパッシベーション膜１０の幅は、ｐ＋不純物層６およびｎ＋不純物層５の幅よりも小さいことが好ましい。
次に、図９に示すように、パッシベーション膜１０が除去された部分に合わせて、ｐ＋不純物層６上にフィンガーｐ電極１１が形成されるとともに、ｎ＋不純物層５上にフィンガーｎ電極１２が形成される。フィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２を構成する素材としては、たとえば銀またはアルミニウムなどの高導電材料が用いられることが好ましい。これにより、太陽電池セルから発生する電流を、効率よく外部に取り出すことができる。また、フィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２を形成する手段としては、たとえば、高真空中における電子ビーム加熱による電極材料の蒸着、電極材料を含むペーストのスクリーン印刷または電極材料のメッキなどが挙げられる。また、シリコン基板１への電極材料の付着後に４００℃〜５００℃程度の熱処理が行なわれることが好ましい。これにより、シリコン基板１とフィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２との良好なオーミック接触が得られる。なお、フィンガー電極１１，１２を形成する際に、図１０に示すように、フィンガー電極１１，１２と交差する方向に延在する母線部としてのバスバー電極１３（１３Ａ〜１３Ｄ），１４（１４Ａ〜１４Ｄ）も併せて形成される。
上記フィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２は、主として、太陽電池セルに発生した電流を収集する電極である。また、バスバー電極１３，１４は、フィンガー電極が収集した電流を集め、主に他の太陽電池セルとの接続に用いられる電極である。
フィンガーｐ電極１１とフィンガーｎ電極１２とを形成する際に、該電極１１，１２間に電気的短絡が生じる場合がある。この電気的短絡は、バスバーｐ電極１３とバスバーｎ電極１４との間の抵抗値により探知できる。該抵抗値は、太陽電池セルの構造や半導体基板の抵抗値により異なるが、正常な太陽電池セルの場合にたとえば１００ｋΩ以上程度の値を示すのに対し、電気的短絡がある太陽電池セル（不良セル）の場合にたとえば１００Ω以下程度の値を示す。
上記のようにして、ある太陽電池セルにおけるフィンガー電極１１，１２間に電気的短絡が生じているか否かを探知することは容易である。しかしながら、従来の太陽電池セルにおいては、電気的短絡が生じている場合に、太陽電池セルのどの部分で該電気的短絡が生じているかを特定することが困難である。
これに対し、本実施の形態に係る太陽電池セルにおいては、バスバーｐ電極１３は、それぞれ該電極１３の延在方向における中央部に形成された断線部１５によって、バスバーｐ電極１３Ａ，１３Ｃと、バスバーｐ電極１３Ｂ，１３Ｄとに分断されている。同様に、バスバーｎ電極１４は、それぞれ該電極１４の延在方向における中央部に形成された断線部１５によって、バスバーｎ電極１４Ａ，１４Ｃと、バスバーｎ電極１４Ｂ，１４Ｄとに分断されている。換言すると、上記太陽電池セルにおいては、フィンガー電極１１，１２およびバスバー電極１３，１４を有する複数の電極部（第１と第２電極部）が、バスバー電極１３，１４の延在方向に並んで形成されている。ここで、第１と第２電極部におけるバスバー電極１３，１４間の間隔は互いに等しい。これにより、後述するインターコネクタによる電気的接続が容易になる。
図１１は、図１０に示す太陽電池セルにおけるフィンガー電極１１，１２の短絡部分１６を示した上面図である。なお、図１１に示す短絡部分１６の位置は、一例であって、短絡部分１６は、太陽電池セル内における任意の位置で生じる可能性がある。
図１１に示すように、短絡部分１６が、バスバーｐ電極１３Ｃとバスバーｎ電極１４Ａとの間にある場合には、バスバーｐ電極１３Ａとバスバーｎ電極１４Ａとの間、および、バスバーｐ電極１３Ｃとバスバーｎ電極１４Ｃとの間、および、バスバーｐ電極１３Ｂとバスバーｎ電極１４Ｂとの間、および、バスバーｐ電極１３Ｄとバスバーｎ電極１４Ｂとの間、および、バスバーｐ電極１３Ｄとバスバーｎ電極１４Ｄとの間の抵抗値は１００ｋΩ以上程度の値を示す。一方で、バスバーｐ電極１３Ｃとバスバーｎ電極１４Ａとの間の抵抗値は１００Ω以下程度の値を示す。これにより、バスバーｐ電極１３Ｃとバスバーｎ電極１４Ａとの間に短絡部分１６が生じていることが把握される。この検査を生産工程に取り入れることにより、たとえば、太陽電池セルにおける短絡部分１６が生じやすい部分を特定することが可能になる。短絡部分１６の発生は、電極形成のためのパターニング工程などにおける問題に起因するため、短絡部分１６が生じる箇所の傾向を当該パターニング工程などにフィードバックして問題を解決することが可能になる。この結果、太陽電池セルにおける短絡不良の発生が抑制される。
上記のように短絡部分１６の場所を特定することで、短絡部分１６が生じていない部分を有効に活用することが可能となる。図１２は、図１０に示す太陽電池セルを２つに分割した状態を示した上面図であり、図１３は、図１０に示す太陽電池セルを２つに分割した後、短絡不良のない部分どうしを電気的に接続して形成した太陽電池セルユニットを示す上面図である。図１２を参照して、短絡部分１６を有する太陽電池セルは、断線部１５において短絡部分１６を有する不良セル１７と短絡部分１６を有しない正常セル１８とに分割される。当該分割は、たとえばダイシングなどの手段を用いて行なわれる。そして、図１３に示すように、正常セル１８のバスバー電極１３，１４どうしがインターコネクタ１９を用いて電気的に並列に接続される。これにより、短絡部分１６が生じた複数の太陽電池セルの一部が有効に活用され、短絡部分１６のない太陽電池セルユニットが形成される。
図１４は、図１０に示す太陽電池セルと図１３に示す太陽電池セルユニットとを含む太陽電池モジュールを示す上面図である。図１４を参照して、太陽電池モジュールにおいては、上述した複数の太陽電池セルおよび太陽電池セルユニットがインターコネクタ１９によって電気的に接続されている。
図１５は、上述した太陽電池セルの１つの変形例を示した上面図である。上述した図１０に示す例においては、バスバー電極１３，１４の中央部のみに断線部１５が設けられているが、図１５に示すように、断線部１５の数を増やすことにより、短絡場所の特定をより詳細にすることが可能になる。たとえば、図１５の例では、短絡部分１６の場所を、太陽電池セルの面積に対して１／１５にまで絞りこむ事ができる。なお、断線部１５の箇所数は適宜変更が可能である。たとえば、断線部１５をバスバー電極１３，１４における各フィンガー電極１１，１２間に設けた場合には、短絡を起こしているフィンガー電極１１，１２を特定することが可能になる。
図１６は、上述した太陽電池セルの他の変形例を示した上面図である。上述した図１０および図１５に示す例においては、１つの太陽電池セル内において複数対（２対）のバスバー電極１３，１４が設けられていたが、図１６に示すように、１つの太陽電池セル内において、１対のバスバー電極１３，１４のみを形成することも可能である。
上述した内容について要約すると、以下のようになる。
本実施の形態に係る太陽電池セルは、裏面接合型太陽電池セルであって、１つの局面では、図１０，図１５，図１６に示すように、シリコン基板１（半導体基板）と、シリコン基板１の裏面上（主表面上）に形成された電極部とを備え、電極部は、バスバーｐ電極１３（第１母線部）と、シリコン基板１の主表面上においてバスバーｐ電極１３と隣り合う位置に間隔を空けて形成されたバスバーｎ電極１４（第２母線部）と、バスバーｐ電極１３からバスバーｎ電極１４に向けて延びるフィンガーｐ電極１１（第１フィンガー部）と、バスバーｎ電極１４からバスバーｐ電極１３に向けて延び、フィンガーｐ電極１１の近傍に達するフィンガーｎ電極１２（第２フィンガー部）とを有し、バスバーｐ電極１３およびバスバーｎ電極１４に断線部１５が形成されている。
これにより、フィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２間の短絡箇所が特定されやすくなる。結果として、太陽電池セルの特性不良が抑制される。
なお、断線部１５は、典型的には、バスバーｐ電極１３およびバスバーｎ電極１４の両方に該電極１３，１４の延在方向における位置を合わせて形成されるが、断線部１５をバスバーｐ電極１３およびバスバーｎ電極１４の一方のみに形成した場合も、上記と同様の効果を奏する。
上記断線部は、バスバーｐ電極１３およびバスバーｎ電極１４の延在方向における中央部に形成されることが好ましい。
これにより、フィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２間の短絡箇所の特定をさらに効率よく行なうことができる。
本実施の形態に係る太陽電池セルは、他の局面では、図１０，図１５，図１６に示すように、シリコン基板１と、シリコン基板１の裏面上に形成された複数の電極部とを備え、電極部は、バスバーｐ電極１３と、シリコン基板１の主表面上においてバスバーｐ電極１３と隣り合う位置に間隔を空けて形成されたバスバーｎ電極１４と、バスバーｐ電極１３からバスバーｎ電極１４に向けて延びるフィンガーｐ電極１１と、バスバーｎ電極１４からバスバーｐ電極１３に向けて延び、フィンガーｐ電極１１の近傍に達するフィンガーｎ電極１２とを有し、複数の電極部がバスバーｐ電極１３およびバスバーｎ電極１４の延在方向に並ぶように形成されている。
この局面においても、フィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２間の短絡箇所が特定されやすくなる。結果として、太陽電池セルの特性不良が抑制される。
ここで、複数の電極部におけるバスバーｐ電極１３とバスバーｎ電極１４との間隔が等しいことが好ましい。
これにより、複数の電極部の電気的な接合が容易になる。結果として、太陽電池モジュールの製造が容易になる。
本実施の形態に係る太陽電池セルユニットの製造方法は、シリコン基板１の裏面上にｐ型（第１導電型）のｐ＋不純物層６（第１不純物領域）とｎ型（第２導電型）のｎ＋不純物層５（第２不純物領域）とを交互に並ぶように形成する工程（図１〜図６）と、ｎ＋／ｐ＋不純物層５，６上にそれぞれ形成されるフィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２と、フィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２と交差する方向に延在し、断線部１５を有し、フィンガーｐ電極１１およびフィンガーｎ電極１２がそれぞれ接続されるバスバーｐ電極１３およびバスバーｎ電極１４（第１と第２母線部）とを含む電極部を形成する工程（図７〜図１０）と、電極部が形成されたシリコン基板１を断線部１５において複数のセル（不良セル１７および正常セル１８：第１と第２半導体基板）に分断する工程（図１２）と、分断されたセルのうち良品と判別されたセル（正常セル１８）上にそれぞれ形成された電極部どうしをインターコネクタ１９によって電気的に接続する工程（図１３）とを備える。
これにより、電極部における短絡部分１６の有無を確認し、短絡部分１６が生じた箇所を除去した後、短絡部分１６のない正常セル１８のみを用いて太陽電池セルユニットを形成することができる。
本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、図１４に示すように、上記太陽電池セルおよび上記太陽電池セルユニットの製造方法により製造された太陽電池セルユニットを含む。図１４に示す例では、上記太陽電池セルおよび太陽電池セルユニットの両方が含まれているが、上記太陽電池セルまたは上記太陽電池セルユニットの一方のみで太陽電池モジュールが形成されてもよい。
上記太陽電池セルにおいては、容易に電極部の短絡部分１６の発生箇所が特定される。また、上記太陽電池セルユニットは、電極部の短絡部分１６のない正常セル１８のみを用いて形成される。結果として、特性不良が抑制された太陽電池モジュールが提供される。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１，１０１ シリコン基板、１ａ ダメージ層、２ ｐ型ペースト材、３ ｎ型ペースト材、４ 拡散防止膜、５，１０５ ｎ＋不純物層、６，１０６ ｐ＋不純物層、８ テクスチャ構造、９，１０，１０９，１１０ パッシベーション膜、１１，１１１ フィンガーｐ電極、１２，１１２ フィンガーｎ電極、１３，１３Ａ〜１３Ｊ，１１３ バスバーｐ電極、１４，１４Ａ〜１４Ｊ，１１４ バスバーｎ電極、１５ 断線部、１６ 短絡部分、１７ 不良セル、１８ 正常セル、１９ インターコネクタ。
Claims (6)
- 半導体基板と、
前記半導体基板の主表面上に形成された電極部とを備え、
前記電極部は、第１母線部と、
前記半導体基板の主表面上において前記第１母線部と隣り合う位置に間隔を空けて形成された第２母線部と、
前記第１母線部から前記第２母線部に向けて延びる複数の第１フィンガー部と、
前記第２母線部から前記第１母線部に向けて延び、前記第１フィンガー部と交互に並び、かつ、前記第１フィンガー部の近傍に達する複数の第２フィンガー部とを有し、
前記第１と第２母線部の少なくとも一方に断線部が形成された太陽電池セル。 - 前記第１と第２母線部の延在方向における中央部に前記断線部が形成される、請求項１に記載の太陽電池セル。
- 半導体基板と、
前記半導体基板の主表面上に形成された複数の電極部とを備え、
前記電極部は、第１母線部と、
前記半導体基板の主表面上において前記第１母線部と隣り合う位置に間隔を空けて形成された第２母線部と、
前記第１母線部から前記第２母線部に向けて延びる複数の第１フィンガー部と、
前記第２母線部から前記第１母線部に向けて延び、前記第１フィンガー部と交互に並び、かつ、前記第１フィンガー部の近傍に達する複数の第２フィンガー部とを有し、
複数の前記電極部が該第１と第２母線部の延在方向に並ぶように形成された太陽電池セル。 - 複数の前記電極部における前記第１と第２母線部間の間隔が等しい、請求項３に記載の太陽電池セル。
- 半導体基板の主表面上に第１導電型の第１不純物領域と第２導電型の第２不純物領域と
を交互に並ぶように形成する工程と、
前記第１と第２不純物領域上にそれぞれ形成される第１と第２フィンガー部と、該第１と第２フィンガー部と交差する方向に延在し、断線部を有し、前記第１と第２フィンガー部がそれぞれ接続される第１と第２母線部とを含む電極部を形成する工程と、
前記電極部が形成された前記半導体基板を前記断線部において第１と第２半導体基板に分断する工程と、
分断された前記第１と第２半導体基板上にそれぞれ形成された電極部どうしを電気的に接続する工程とを備えた太陽電池セルユニットの製造方法。 - 請求項１から請求項４のいずれかに記載の太陽電池セルを含む太陽電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004308575A JP4322199B2 (ja) | 2004-10-22 | 2004-10-22 | 太陽電池セル、太陽電池セルユニットの製造方法および太陽電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004308575A JP4322199B2 (ja) | 2004-10-22 | 2004-10-22 | 太陽電池セル、太陽電池セルユニットの製造方法および太陽電池モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006120944A JP2006120944A (ja) | 2006-05-11 |
| JP4322199B2 true JP4322199B2 (ja) | 2009-08-26 |
Family
ID=36538523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004308575A Expired - Fee Related JP4322199B2 (ja) | 2004-10-22 | 2004-10-22 | 太陽電池セル、太陽電池セルユニットの製造方法および太陽電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4322199B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009123149A1 (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子及び太陽電池モジュール |
| KR101578356B1 (ko) * | 2009-02-25 | 2015-12-17 | 엘지전자 주식회사 | 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR101600628B1 (ko) * | 2009-10-30 | 2016-03-07 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| DE112010005717T5 (de) | 2010-07-02 | 2013-06-13 | Mitsubishi Electric Corp. | Solarbatteriemodul und Herstellungsverfahren für dieses |
| CN102544127B (zh) * | 2011-12-27 | 2014-04-23 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 太阳能供电装置及其太阳能电池 |
| JP5714080B2 (ja) * | 2013-11-21 | 2015-05-07 | 三菱電機株式会社 | 太陽電池モジュール |
| CN106158990B (zh) * | 2016-07-21 | 2017-08-08 | 英利能源（中国）有限公司 | Ibc电池、电池组及制备方法 |
| US11908958B2 (en) * | 2016-12-30 | 2024-02-20 | Maxeon Solar Pte. Ltd. | Metallization structures for solar cells |
-
2004
- 2004-10-22 JP JP2004308575A patent/JP4322199B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006120944A (ja) | 2006-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4334455B2 (ja) | 太陽電池モジュール | |
| US9142706B2 (en) | Method of manufacturing solar cell | |
| JP5879515B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| EP2212920B1 (en) | Solar cell, method of manufacturing the same, and solar cell module | |
| EP2993703B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| JP5220197B2 (ja) | 太陽電池セルおよびその製造方法 | |
| JPWO2008090718A1 (ja) | 太陽電池セル、太陽電池アレイおよび太陽電池モジュール | |
| US9997650B2 (en) | Solar cell, manufacturing method thereof, and solar cell module | |
| JP6410951B2 (ja) | 太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法 | |
| US20230420581A1 (en) | Solar cell with high photoelectric conversion efficiency and method for manufacturing solar cell with high photoelectric conversion efficiency | |
| JP2006303230A (ja) | 太陽電池 | |
| US9997647B2 (en) | Solar cells and manufacturing method thereof | |
| JP6395941B2 (ja) | 太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法 | |
| JP6021392B2 (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
| JP5927027B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| US20160233353A1 (en) | Solar cell, manufacturing method thereof, and solar cell module | |
| JP4322199B2 (ja) | 太陽電池セル、太陽電池セルユニットの製造方法および太陽電池モジュール | |
| JP6164939B2 (ja) | 太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール | |
| KR101714779B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조 방법 | |
| JP2005260157A (ja) | 太陽電池セルおよび太陽電池モジュール | |
| JP4467337B2 (ja) | 太陽電池モジュール | |
| JP2010283052A (ja) | 配線シート、裏面電極型太陽電池セル、配線シート付き太陽電池セルおよび太陽電池モジュール | |
| JP5029921B2 (ja) | 太陽電池セルの製造方法 | |
| US20120085405A1 (en) | Back electrode type solar cell, solar cell with interconnection sheet, and solar cell module | |
| TWI649887B (zh) | High photoelectric conversion efficiency solar cell and high photoelectric conversion efficiency solar cell manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070302 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081006 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081014 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081212 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090210 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090409 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090526 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090602 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120612 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120612 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130612 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |