JP4660642B2 - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
η≡{Pm/(S×I)}×100 (%) ‥‥(1)
が太陽電池の変換効率ηとして定義される。変換効率ηを高めるには、短絡電流Isc(電流電圧曲線上にてV=0のときの出力電流値)あるいは開放電圧Voc(同じくI=0のときの出力電圧値)を大きくすること、及び、出力電流電圧曲線をなるべく角型に近い形状のものとすることが重要である。なお、出力電流電圧曲線の角型の度合いは、一般に、
FF≡Ipm×Vpm/(Isc×Voc) ‥‥(2)
にて定義されるフィルファクタ(曲線因子)により評価でき、該FFの値が1に近いほど出力電流電圧曲線が理想的な角型に近づき、変換効率ηも高められることを意味する。
(1)フォトマスク法
フォトマスクを用いた選択拡散によって、後にフィンガー電極直下となる領域のみに高濃度拡散層を形成する。そして、もう一度フォトマスクを用いて真空蒸着やスパッタ等の成膜工程を行い、高濃度拡散層上にのみフィンガー電極を作製する。
(2)ベリッドコンタクト法(特許文献1)
受光面上に形成した誘電体膜を、引っ掻き等の機械的加工や化学エッチ、レーザー等によって線状に除去する。その後、この線状の開口領域に高濃度拡散層を形成し、これに重なるように線状のフィンガー電極をめっき法により形成する。誘電体膜は、そのままパッシベーション皮膜として利用する。
(3)セレクティブエミッタ法
ドーパントを含んだ導電性ペーストでフィンガー電極をスクリーン印刷等により作製し、熱処理によってフィンガー電極直下のみペーストからのドーパント拡散による高濃度拡散層を形成する。
まず、フォトマスク法では、フォトマスクを使用することにより工程数の増大と高精度の製造装置が要求され、製造コストを低減させることが困難となる。また、ベリッドコンタクト法では、主に無電解めっきでフィンガー電極を作製することから、太陽電池に必要な厚いフィンガー電極を作製するのは困難であり、生産性が劣る。セレクティブエミッタ法では、ドーパントを含んだペーストの価格が高いことと、ペーストからの拡散工程の安定性に問題がある。このように、どの方法においても製造工程におけるコストや生産性、安定性に問題を抱えている。また、どの方法においても、受光面側から太陽電池を見た場合、導電率の高い高濃度拡散層とフィンガー電極とが互いに重なるように形成されており、ドーパント拡散層の面内に高導電率を担保できる領域が偏って位置することになる。その結果、高濃度拡散層両側のドーパント濃度の低い領域(低濃度拡散層ともいう)には、フィンガー電極と直接接する部分がほとんど生じないので、フィンガー電極直下以外の領域でのドーパント濃度が不足し、該領域での電圧降下による電力損失が大きくなる欠点がある。
第一導電型の半導体太陽電池基板の第一主表面側に、第二導電型のドーパント拡散層が形成され、該第一主表面上に出力取出用の線状のフィンガー電極が複数形成され、該フィンガー電極の間に露出した第一主表面領域にて太陽光を受光するとともに、
半導体太陽電池基板の第一主表面には、ドーパントの濃度が周囲の領域よりも高く設定された線状形態の高濃度拡散層が複数形成され、該高濃度拡散層の周囲領域が、それよりもドーパントの濃度が低い高濃度拡散層とされてなり、
フィンガー電極が、複数の高濃度拡散層と交差する位置関係にて、その各々の交差位置にてそれら高濃度拡散層と接して形成されてなることを特徴とする。
該拡散阻止皮膜を線状に除去して拡散ウィンドウを形成し、
該拡散ウィンドウ領域内にドーパントを選択的に拡散させることにより高濃度拡散層を形成し、
拡散阻止皮膜を除去して高濃度拡散層を含む第一主表面の全面にドーパントを拡散させて、高濃度拡散層の周囲領域を、該高濃度拡散層よりもドーパント濃度の低い低濃度拡散層となし、
さらに、第一主表面に高濃度拡散層と交差する向きに線状のフィンガー電極を形成する。
2 低濃度拡散層
3 高濃度拡散層
4 フィンガー電極
65 エミッタ層(ドーパント拡散層)
100 太陽電池
G 拡散溝
Claims (8)
- 第一導電型の半導体太陽電池基板の第一主表面側に、第二導電型のドーパント拡散層が形成され、該第一主表面上に出力取出用の線状のフィンガー電極が複数形成され、該フィンガー電極の間に露出した第一主表面領域にて太陽光を受光するとともに、
前記半導体太陽電池基板の前記第一主表面には、前記ドーパントの濃度が周囲の領域よりも高く設定された線状形態の高濃度拡散層が複数形成され、該高濃度拡散層の周囲領域が、それよりも前記ドーパントの濃度が低い低濃度拡散層とされてなり、
前記フィンガー電極が、複数の前記高濃度拡散層と交差する位置関係にて、その各々の交差位置にてそれら高濃度拡散層と接して形成されてなるとともに、
前記高濃度拡散層が、前記半導体太陽電池基板の前記第一主表面上に刻設された拡散溝の内面に沿って形成されていることを特徴とする太陽電池。 - 複数の前記高濃度拡散層が前記半導体太陽電池基板の前記第一主表面上の第一方向に互いに平行に形成され、
複数の前記フィンガー電極が、前記第一方向と交差する第二方向に互いに平行に形成されてなることを特徴とする請求項1記載の太陽電池。 - 前記高濃度拡散層が形成される前記第一方向と、前記フィンガー電極が形成される前記第二方向とのなす角度が、90゜±20゜の範囲内であることを特徴とする請求項2記載の太陽電池。
- 前記半導体太陽電池基板は、前記第一主表面が{100}面であるシリコン単結晶からなり、前記拡散溝が任意の<110>方向と交差する向きに形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池。
- 前記拡散溝の深さが前記フィンガー電極の厚さよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池。
- 第一導電型の半導体太陽電池基板の第一主表面側に、第二導電型のドーパント拡散層が形成され、該第一主表面上に出力取出用の線状のフィンガー電極が複数形成され、該フィンガー電極の間に露出した第一主表面領域にて太陽光を受光するとともに、前記半導体太陽電池基板の前記第一主表面には、前記ドーパントの濃度が周囲の領域よりも高く設定された線状形態の高濃度拡散層が複数形成され、該高濃度拡散層の周囲領域が、それよりも前記ドーパントの濃度が低い低濃度拡散層とされてなり、前記フィンガー電極が、複数の前記高濃度拡散層と交差する位置関係にて、その各々の交差位置にてそれら高濃度拡散層と接して形成されてなる太陽電池を製造するために、
前記半導体太陽電池基板の前記第一主表面の全面を拡散阻止皮膜にて覆い、
該拡散阻止皮膜を線状に除去して拡散ウィンドウを形成し、
該拡散ウィンドウ領域内に前記ドーパントを選択的に拡散させることにより前記高濃度拡散層を形成し、
前記拡散阻止皮膜を除去して前記高濃度拡散層を含む前記第一主表面の全面に前記ドーパントを拡散させて、前記高濃度拡散層の周囲領域を、該高濃度拡散層よりもドーパント濃度の低い前記低濃度拡散層となし、
さらに、前記第一主表面に前記高濃度拡散層と交差する向きに線状のフィンガー電極を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記拡散ウィンドウを形成する際に、前記拡散阻止皮膜とともに下地の基板部分を除去して拡散溝を形成し、当該拡散溝内面に前記ドーパントを拡散することにより、前記高濃度拡散層を該拡散溝内面に沿って形成することを特徴とする請求項6記載の太陽電池の製造方法。
- 前記拡散溝をレーザー加工にて刻設することを特徴とする請求項7記載の太陽電池の製造方法。
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