JP5004932B2 - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池および太陽電池の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5004932B2 JP5004932B2 JP2008309986A JP2008309986A JP5004932B2 JP 5004932 B2 JP5004932 B2 JP 5004932B2 JP 2008309986 A JP2008309986 A JP 2008309986A JP 2008309986 A JP2008309986 A JP 2008309986A JP 5004932 B2 JP5004932 B2 JP 5004932B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicon substrate
- silicon
- surface side
- 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 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 97
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 97
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 96
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 94
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 66
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 61
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 61
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 35
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 16
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 12
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 173
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 6
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 6
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 4
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000000572 ellipsometry Methods 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 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
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- -1 phosphorus compound Chemical class 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
Description
本発明は太陽電池および太陽電池の製造方法に関し、特に最大電力を向上させた太陽電池とその太陽電池の製造方法に関する。
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、特にシリコン基板を用いた太陽電池（以下、シリコン太陽電池ということもある）が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
シリコン太陽電池の最大電力向上のためには、シリコン基板の内部での少数キャリアの損失を防止するだけでなく、シリコン基板の表面での少数キャリアの損失を防止することが試みられている。特に、シリコン基板の表面での少数キャリアの損失の防止に関して、シリコン基板の表面上に酸化シリコン膜を形成して少数キャリアの再結合を防止するパッシベーション技術が開発されている（たとえば非特許文献１参照）。また、シリコン基板の表面上に窒化シリコン膜を形成するパッシベーション技術も開発されている（たとえば非特許文献２参照）。
Jianhua Zhao, Aihaua Wang, Martin A.Green, ゛24.7% EFFICIENT PERL SILICON SOLAR CELLS AND OTHER HIGH EFFICIENCY SOLAR CELL AND MODULE RESEARCH AT THE UNIVERSITY OF NEW SOUTH WALES", Applied Physics Letters, Vol.44(12), pp.1163-1164 Jan Schmidt, Mark Kerr, Andres Cuevas, ゛Surface passivation of silicon solar cells using plasma-enhanced chemical-vapour-deposited SiN films and thin thermal SiO2/plasma SiN stacks", Semicond.Sci.Technol., 16(2001), pp.164-170
Jianhua Zhao, Aihaua Wang, Martin A.Green, ゛24.7% EFFICIENT PERL SILICON SOLAR CELLS AND OTHER HIGH EFFICIENCY SOLAR CELL AND MODULE RESEARCH AT THE UNIVERSITY OF NEW SOUTH WALES", Applied Physics Letters, Vol.44(12), pp.1163-1164 Jan Schmidt, Mark Kerr, Andres Cuevas, ゛Surface passivation of silicon solar cells using plasma-enhanced chemical-vapour-deposited SiN films and thin thermal SiO2/plasma SiN stacks", Semicond.Sci.Technol., 16(2001), pp.164-170
上述の非特許文献１に記載のように、シリコン基板の表面における少数キャリアの再結合を防止するパッシベーション膜としてシリコン基板の表面上に酸化シリコン膜を形成した場合には、この酸化シリコン膜が太陽光の反射防止膜としても機能する。しかしながら、酸化シリコン膜は太陽光の反射防止の効果が小さく太陽光の反射率が大きいため、最大電力を十分に得ることができない。
また、上述の非特許文献２に記載のように、パッシベーション膜としてシリコン基板の表面上に窒化シリコン膜を形成した場合には、この窒化シリコン膜が太陽光の反射防止膜としても機能する。窒化シリコン膜の屈折率が大きい程、パッシベーション（シリコン基板の表面における少数キャリアの再結合防止）効果を高くすることができるが、屈折率の大きい窒化シリコン膜は太陽光の吸収による損失が大きいため、最大電力を十分に得ることができない。
本発明の目的は、最大電力を向上させた太陽電池とその太陽電池の製造方法とを提供することにある。
本発明は、ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域が裏面側に形成されたシリコン基板と、シリコン基板の裏面側に形成された裏面側パッシベーション膜と、シリコン基板の受光面上に形成された受光面側パッシベーション膜と、受光面側パッシベーション膜上に形成された反射防止膜とを含み、受光面側パッシベーション膜の屈折率が反射防止膜の屈折率よりも高く、受光面側パッシベーション膜および反射防止膜が共に窒化シリコン膜からなり、裏面側パッシベーション膜が酸化シリコン膜からなり、受光面側パッシベーション膜の屈折率が２．９以上である太陽電池である。
ここで、本発明の太陽電池においては、裏面側パッシベーション膜が熱酸化シリコン膜からなり得る。
また、本発明の太陽電池においては、受光面側パッシベーション膜の膜厚が１０ｎｍ以下であることが好ましい。
また、本発明は、上記のいずれかの太陽電池を製造する方法であって、ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域が一方の面側に形成されたシリコン基板を酸素雰囲気中で加熱して酸化シリコン膜を形成する工程と、シリコン基板の一方の面の反対側の他方の面側に形成された酸化シリコン膜を除去する工程と、酸化シリコン膜が除去されたシリコン基板の他方の面側に、第１のガスを用いたＣＶＤ法により第１の窒化シリコン膜を形成する工程と、第１の窒化シリコン膜上に、第１のガスとは組成が異なる第２のガスを用いたＣＶＤ法により第２の窒化シリコン膜を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法である。
ここで、本発明の太陽電池の製造方法においては、第１のガスおよび第２のガスが、シランガスと、アンモニアガスと、を含み得る。
また、本発明は、上記のいずれかの太陽電池を製造する方法であって、ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域が一方の面側に形成されたシリコン基板を酸素雰囲気中で加熱して酸化シリコン膜を形成する工程と、シリコン基板の一方の面の反対側の他方の面側に形成された酸化シリコン膜を除去する工程と、酸化シリコン膜が除去されたシリコン基板の他方の面側に、第１のＲＦパワー密度でプラズマＣＶＤ法により第１の窒化シリコン膜を形成する工程と、第１の窒化シリコン膜上に、第１のＲＦパワー密度よりも大きい第２のＲＦパワー密度でプラズマＣＶＤ法により第２の窒化シリコン膜を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法である。
また、本発明の太陽電池の製造方法においては、第１の窒化シリコン膜の形成に用いられる製膜チャンバと第２の窒化シリコン膜の形成に用いられる製膜チャンバとが異なっていてもよい。また、本発明は、上記のいずれかの太陽電池を製造する方法であって、ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域が一方の面側に形成されたシリコン基板の一方の面側に保護膜を形成する工程と、シリコン基板の一方の面側を保護膜で保護した状態でシリコン基板の一方の面と反対側の他方の面側をテクスチャ加工する工程と、シリコン基板のテクスチャ加工された他方の面側にパッシベーション膜を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法である。ここで、保護膜は酸化シリコン膜からなることが好ましい。
本発明によれば、最大電力を向上させた太陽電池とその太陽電池の製造方法とを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本願の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
図１に本発明の太陽電池の一例の一部の模式的な断面図を示す。本発明の太陽電池は、シリコン基板１と、シリコン基板１の受光面（太陽光が入射する側の表面）上に形成された窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜２と、パッシベーション膜２上に形成された窒化シリコン膜からなる反射防止膜３とを含み、パッシベーション膜２の屈折率が反射防止膜３の屈折率よりも高いことを特徴としている。
このような構成を有することにより、窒化シリコン膜からなる反射防止膜３における太陽光の反射防止の効果を小さくすることなく、反射防止膜３よりも屈折率の高い窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜２によってシリコン基板１の受光面における少数キャリアの再結合を効果的に防止することができることから、結果として太陽電池の最大電力を向上させることができる。
図２に、シラン（ＳｉＨ4）ガスとアンモニア（ＮＨ3）ガスとを用いたプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成した場合における、導入されたガスの流量比（ＮＨ3／ＳｉＨ4）と形成された窒化シリコン膜の屈折率との関係を示す。ここで、縦軸は形成された窒化シリコン膜の屈折率を示し、横軸はＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスとの流量比（ＮＨ3／ＳｉＨ4）を示している。
図２に示すように、ガスの流量比（ＮＨ3／ＳｉＨ4）が大きくなる程、形成された窒化シリコン膜の屈折率が低くなる傾向が見られた。したがって、プラズマＣＶＤ装置内に導入されるガスの組成を変化させることによって、シリコン基板の受光面上に屈折率の高い窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜と、このパッシベーション膜上に屈折率の低い窒化シリコン膜からなる反射防止膜とをプラズマＣＶＤ法を用いて形成することが可能になる。ここで、図２に示す窒化シリコン膜の屈折率は、偏光解析法を用いた光源Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長６３２．８ｎｍ）のエリプソメータによって測定された。
図３に、ガスの組成を変えてプラズマＣＶＤ法によりシリコン基板の表面上に屈折率の異なる窒化シリコン膜を形成したときの窒化シリコン膜の屈折率と少数キャリアのライフタイムとの関係を示す。ここで、縦軸は少数キャリアのライフタイムを示し、横軸は窒化シリコン膜の屈折率を示している。
図３に示すように、シリコン基板の表面上に形成された窒化シリコン膜の屈折率が高い程、少数キャリアのライフタイムが長くなる傾向が見られた。特に、窒化シリコン膜の屈折率が２．６以上である場合、より好ましくは２．９以上である場合には少数キャリアのライフタイムが格段に長くなる傾向にあった。
このように、シリコン基板の受光面上に形成される窒化シリコン膜の屈折率を高くすれば少数キャリアの再結合をより防止することができる傾向にある。しかしながら、屈折率の高い窒化シリコン膜は太陽光を吸収しやすいため、吸収による太陽光の損失を低減するためには、シリコン基板の受光面上に形成される窒化シリコン膜の膜厚を１０ｎｍ以下にすることが好ましい。さらに、反射による太陽光の損失を低減するためには、パッシベーション膜上に屈折率が１．８以上２．３以下、膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の窒化シリコン膜を反射防止膜として形成することがより好ましい。
なお、図３に示す窒化シリコン膜の屈折率は、偏光解析法を用いた光源Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長６３２．８ｎｍ）のエリプソメータによって測定された。また、図３に示す少数キャリアのライフタイムは、波長９０４ｎｍのレーザの反射マイクロ波法を用いたライフタイム測定装置によって測定された。
また、プラズマＣＶＤ法によりシリコン基板の受光面上にパッシベーション膜を形成する際のＲＦ（高周波）パワー密度はなるべく低くすることが好ましい。この場合には、パッシベーション膜の形成時におけるシリコン基板へのダメージを減らすことができるため、パッシベーション効果の優れた窒化シリコン膜を形成することができる。
（実施例１）
まず、２５０μｍの厚みにスライスされた縦１２．５ｃｍ×横１２．５ｃｍの正方形状のｎ型の単結晶シリコン基板からスライスダメージを除去するため、ＮａＯＨ溶液によりこのシリコン基板の表面を厚み２００μｍまでエッチングした。次に、シリコン基板の受光面および裏面に酸化シリコン膜を形成し、この酸化シリコン膜を拡散マスクとした。次いで、シリコン基板の裏面の酸化シリコン膜に対してフォトリソグラフィにより耐酸性レジストをパターンニングし、露出している酸化シリコン膜をフッ酸によりエッチングした。そして、９７０℃の雰囲気で５０分間、ＢＢｒ3を気相拡散することによって、上記のエッチングされたシリコン基板の裏面に櫛形状のｐ+層を形成した。
まず、２５０μｍの厚みにスライスされた縦１２．５ｃｍ×横１２．５ｃｍの正方形状のｎ型の単結晶シリコン基板からスライスダメージを除去するため、ＮａＯＨ溶液によりこのシリコン基板の表面を厚み２００μｍまでエッチングした。次に、シリコン基板の受光面および裏面に酸化シリコン膜を形成し、この酸化シリコン膜を拡散マスクとした。次いで、シリコン基板の裏面の酸化シリコン膜に対してフォトリソグラフィにより耐酸性レジストをパターンニングし、露出している酸化シリコン膜をフッ酸によりエッチングした。そして、９７０℃の雰囲気で５０分間、ＢＢｒ3を気相拡散することによって、上記のエッチングされたシリコン基板の裏面に櫛形状のｐ+層を形成した。
その後、再度、シリコン基板の表面および裏面に酸化シリコン膜を形成し、ｐ+層の形成の場合と同様にしてシリコン基板の裏面の酸化シリコン膜を所望の形状にエッチングした。そして、９７０℃の雰囲気で２０分間、ＰＯＣｌ3を気相拡散することによって、上記のエッチングされたシリコン基板の裏面に上記のｐ+層と重なり合わないようにｐ+層と向き合った櫛形状のｎ+層を形成した。
次いで、シリコン基板の裏面の反対側にある表面（受光面）のテクスチャ加工を行なうため、シリコン基板の裏面に保護膜として酸化シリコン膜をＡＰＣＶＤ法（常圧化学気相成長法）により８００ｎｍの厚みで形成し、ＫＯＨ濃度が２．５質量％である８０℃のＫＯＨ溶液に４５分間浸漬することによってシリコン基板の受光面にテクスチャ加工を施した。その後、シリコン基板の裏面の保護膜をＨＦ濃度が１０質量％のＨＦ溶液により除去した。
次に、シリコン基板を８００℃の酸素雰囲気下に３０分間設置することによってパッシベーション膜として１０ｎｍの厚みの酸化シリコン膜をシリコン基板の受光面および裏面に形成した。続いて、シリコン基板の裏面のパッシベーション膜上にＡＰＣＶＤ法により保護膜として酸化シリコン膜を４００ｎｍの厚みで形成した。その後、シリコン基板の受光面に窒化シリコン膜を形成するために、ＨＦ濃度が１０質量％のＨＦ溶液に１分間浸漬させることによってシリコン基板の受光面の酸化シリコン膜を除去した。
続いて、図４の模式的断面図に示す装置を用いて、ｐ+層およびｎ+層が形成されたシリコン基板の裏面と反対側の表面（受光面）上にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜を形成した。ここで、図４に示す装置は、製膜チャンバ９と、製膜チャンバ９の内部に設置された下部電極１０と上部電極１１とを含んでいる。そして、製膜チャンバ９の内部の下部電極１０上にｐ+層およびｎ+層の形成後のシリコン基板１を設置し、ガス導入口１２からＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスとを流量比（ＮＨ3／ＳｉＨ4）が０．２になるようして導入した。次いで、下部電極１０と上部電極１１との間にＲＦパワー密度が３５０Ｗ／ｍ2となるように高周波電圧を印加した。これにより、シリコン基板１の受光面上にパッシベーション膜として膜厚５ｎｍの窒化シリコン膜（屈折率：３．３）を形成した。
その後、製膜チャンバ９の内部のガスを一旦排気した後、再度、ガス導入口１２からＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスとを流量比（ＮＨ3／ＳｉＨ4）が３になるようして導入した。次いで、下部電極１０と上部電極１１との間にＲＦパワー密度が３５０Ｗ／ｍ2となるように高周波電圧を印加した。これにより、パッシベーション膜上に反射防止膜として膜厚７３ｎｍの窒化シリコン膜（屈折率：２．２）を形成した。
上記のパッシベーション膜が形成されたシリコン基板の裏面にフォトリソグラフィにより耐酸性レジストをパターンニングし、耐酸性レジストおよびパッシベーション膜をフッ酸によりエッチングすることによって、ｐ+層およびｎ+層が形成された箇所が露出したコンタクトホールを形成した。そして、シリコン基板の裏面の全面にＴｉ（チタン）薄膜、Ｐｄ（パラジウム）薄膜およびＡｇ（銀）薄膜をシリコン基板の裏面からこの順序で蒸着した後に耐酸性レジストを除去することによってリフトオフにより図５の模式的平面図に示す櫛形状のｐ電極７およびｎ電極８を形成した。
その後、シリコン基板を電極に沿って、縦９５ｍｍ×横９５ｍｍの正方形状に切り出した。これにより太陽電池が完成した。
図６に、図５に示す太陽電池のＶＩ−ＶＩに沿った模式的な断面図を示す。図６に示すように、実施例１の太陽電池においては、ｎ型のシリコン基板１の受光面上にパッシベーション膜２および反射防止膜３が順次形成され、シリコン基板１の裏面にはｐ+層４およびｎ+層５が形成された。また、シリコン基板１の裏面上にはパッシベーション膜６が形成され、ｐ+層４およびｎ+層５上にはそれぞれｐ電極７およびｎ電極８がそれぞれ形成された。なお、図６においては、太陽電池の一部が省略して記載されている。
この太陽電池の特性を調査した結果を表１に示す。この太陽電池の短絡電流密度（Ｊｓｃ）は３７．５０ｍＡ／ｃｍ2であって、開放電圧（Ｖｏｃ）は０．６５０Ｖ、フィルファクタ（Ｆ．Ｆ）は０．７７０、最大電力（Ｐｍａｘ）は１．６９４Ｗであった。
（実施例２）
シリコン基板の受光面上にパッシベーション膜を形成する際のＲＦパワー密度を１４０Ｗ／ｍ2にしたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池を製造した。この太陽電池の特性を調査した結果を表１に示す。この太陽電池の短絡電流密度（Ｊｓｃ）は３７．８０ｍＡ／ｃｍ2であって、開放電圧（Ｖｏｃ）は０．６５１Ｖ、フィルファクタ（Ｆ．Ｆ）は０．７７６、最大電力（Ｐｍａｘ）は１．７２５Ｗであった。
シリコン基板の受光面上にパッシベーション膜を形成する際のＲＦパワー密度を１４０Ｗ／ｍ2にしたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池を製造した。この太陽電池の特性を調査した結果を表１に示す。この太陽電池の短絡電流密度（Ｊｓｃ）は３７．８０ｍＡ／ｃｍ2であって、開放電圧（Ｖｏｃ）は０．６５１Ｖ、フィルファクタ（Ｆ．Ｆ）は０．７７６、最大電力（Ｐｍａｘ）は１．７２５Ｗであった。
（比較例１）
ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスとを流量比（ＮＨ3／ＳｉＨ4）が３となるようにして導入し、シリコン基板の受光面上にパッシベーション膜として屈折率が２．２の窒化シリコン膜を膜厚３７ｎｍ形成した。その後、ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスとの流量比（ＮＨ3／ＳｉＨ4）を変更することなく、パッシベーション膜上に反射防止膜として屈折率が２．２の窒化シリコン膜を膜厚３７ｎｍ形成した。上記以外は実施例１と同様にして太陽電池を製造した。この太陽電池の特性を調査した結果を表１に示す。この太陽電池の短絡電流密度（Ｊｓｃ）は３７．５０ｍＡ／ｃｍ2であって、開放電圧（Ｖｏｃ）は０．６４８Ｖ、フィルファクタ（Ｆ．Ｆ）は０．７７０、最大電力（Ｐｍａｘ）は１．６８９Ｗであった。
ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスとを流量比（ＮＨ3／ＳｉＨ4）が３となるようにして導入し、シリコン基板の受光面上にパッシベーション膜として屈折率が２．２の窒化シリコン膜を膜厚３７ｎｍ形成した。その後、ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスとの流量比（ＮＨ3／ＳｉＨ4）を変更することなく、パッシベーション膜上に反射防止膜として屈折率が２．２の窒化シリコン膜を膜厚３７ｎｍ形成した。上記以外は実施例１と同様にして太陽電池を製造した。この太陽電池の特性を調査した結果を表１に示す。この太陽電池の短絡電流密度（Ｊｓｃ）は３７．５０ｍＡ／ｃｍ2であって、開放電圧（Ｖｏｃ）は０．６４８Ｖ、フィルファクタ（Ｆ．Ｆ）は０．７７０、最大電力（Ｐｍａｘ）は１．６８９Ｗであった。
表１に示すように、シリコン基板の受光面上のパッシベーション膜としての窒化シリコン膜の屈折率（３．３）がパッシベーション膜上に形成された反射防止膜としての窒化シリコン膜の屈折率（２．２）よりも高い実施例１および２の太陽電池は、パッシベーション膜と反射防止膜が同一の屈折率（２．２）を有する窒化シリコン膜が形成された比較例１の太陽電池と比べて最大電力が向上していた。これは、シリコン基板の受光面上に高い屈折率を有する窒化シリコン膜が形成されたため、シリコン基板の受光面における少数キャリアの再結合が防止できたことによるものと考えられる。
また、表１に示すように、パッシベーション膜としての窒化シリコン膜を形成する際のＲＦパワー密度を反射防止膜としての窒化シリコン膜を形成する際のＲＦパワー密度よりも低くして形成された実施例２の太陽電池は、パッシベーション膜および反射防止膜の双方が同一のＲＦパワー密度で形成された実施例１の太陽電池と比べて最大電力が向上していた。これは、パッシベーション膜の形成時におけるＲＦパワー密度が低かったため、パッシベーション膜の形成時におけるシリコン基板に与えられるダメージが少なかったことによるものと考えられる。
なお、上記の実施例においてはＮａＯＨ溶液を用いてシリコン基板をエッチングしたが、ＨＦ溶液とＨＮＯ3溶液との混酸を用いてエッチングしてもよい。
また、上記の実施例においてはフォトリソグラフィにより耐酸性レジストをパターンニングしたが、印刷により耐酸性レジストをパターンニングしてもよい。
また、上記の実施例においてはＢＢｒ3を気相拡散することによってｐ+層を形成したが、ホウ素化合物を含む薬液をシリコン基板の表面にスピンコートしてから７００℃〜１０００℃でアニールすることによってｐ+層を形成することもでき、また、アルミニウムペーストをパターン印刷した後に焼成することによってｐ+層を形成することもできる。
また、上記の実施例において、ＰＯＣｌ3を気相拡散することによってｎ+層を形成したが、リン化合物を含む薬液をシリコン基板の表面にスピンコートしてから７００℃〜１０００℃でアニールすることによってｎ+層を形成することもできる。
また、上記の実施例においてはｐ+層およびｎ+層を共に櫛形状に形成したが、ｐ+層およびｎ+層をそれぞれドット状やライン状に形成してもよい。また、ｐ+層の形状とｎ+層の形状とは異なっていてもよい。
また、上記の実施例においてはｐ+層を形成した後にｎ+層を形成したが、この順序に限定されるものではなく、ｎ+層を形成した後にｐ+層を形成してもよい。
また、上記の実施例においてはＴｉ薄膜、Ｐｄ薄膜およびＡｇ薄膜を蒸着した後に耐酸性レジストを除去することによってリフトオフにより櫛形状のｐ電極およびｎ電極を形成したが、ｐ+層上およびｎ+層上に銀ペーストを印刷、乾燥した後に４００℃〜７５０℃で１〜１００分焼成することによってｐ電極およびｎ電極を形成することもできる。
また、上記の実施例においては単結晶のシリコン基板を用いたが、多結晶のシリコン基板を用いることもできる。
また、上記の実施例においてはｎ型のシリコン基板を用いたが、ｐ型のシリコン基板を用いることもできる。
また、上記の実施例においてはパッシベーション膜および反射防止膜の形成に同一の製膜チャンバを用いたが、パッシベーション膜の形成に用いられる製膜チャンバと反射防止膜の形成に用いられる製膜チャンバとが異なっていてもよい。
また、上記の実施例においてはシリコン基板の受光面上にパッシベーション膜として窒化シリコン膜が形成されたが、シリコン基板の受光面上にパッシベーション膜としては酸化シリコン膜が形成されてもよい。
また、上記の実施例におけるシリコン基板の裏面に形成されたパッシベーション膜の屈折率を高くすることによってシリコン基板の裏面におけるパッシベーション効果を向上させることができる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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すべての変更が含まれることが意図される。
本発明の太陽電池は、シリコン基板の受光面上に形成されたパッシベーション膜と、パッシベーション膜上に形成された反射防止膜とを含んでおり、パッシベーション膜の屈折率が前記反射防止膜の屈折率よりも高いことから、最大電力を向上させることができる。
１ シリコン基板、２，６ パッシベーション膜、３ 反射防止膜、４ ｐ+層、５ ｎ+層、７ ｐ電極、８ ｎ電極、９ 製膜チャンバ、１０ 下部電極、１１ 上部電極、１２ ガス導入口。
Claims (9)
- ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域が裏面側に形成されたシリコン基板と、
前記シリコン基板の裏面側に形成された裏面側パッシベーション膜と、
前記シリコン基板の受光面上に形成された受光面側パッシベーション膜と、
前記受光面側パッシベーション膜上に形成された反射防止膜とを含み、
前記受光面側パッシベーション膜の屈折率が前記反射防止膜の屈折率よりも高く、
前記受光面側パッシベーション膜および前記反射防止膜が共に窒化シリコン膜からなり、
前記裏面側パッシベーション膜が酸化シリコン膜からなり、
前記受光面側パッシベーション膜の屈折率が２．９以上であることを特徴とする、太陽電池。 - 前記裏面側パッシベーション膜が熱酸化シリコン膜からなることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記受光面側パッシベーション膜の膜厚が１０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池。
- 請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池を製造する方法であって、
ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域が一方の面側に形成されたシリコン基板を酸素雰囲気中で加熱して酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の前記一方の面の反対側の他方の面側に形成された前記酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記酸化シリコン膜が除去された前記シリコン基板の前記他方の面側に、第１のガスを用いたＣＶＤ法により第１の窒化シリコン膜を形成する工程と、
前記第１の窒化シリコン膜上に、前記第１のガスとは組成が異なる第２のガスを用いたＣＶＤ法により第２の窒化シリコン膜を形成する工程とを含む、太陽電池の製造方法。 - 前記第１のガスおよび前記第２のガスが、シランガスと、アンモニアガスと、を含むことを特徴とする、請求項４に記載の太陽電池の製造方法。
- 請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池を製造する方法であって、
ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域が一方の面側に形成されたシリコン基板を酸素雰囲気中で加熱して酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の前記一方の面の反対側の他方の面側に形成された前記酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記酸化シリコン膜が除去された前記シリコン基板の前記他方の面側に、第１のＲＦパワー密度でプラズマＣＶＤ法により第１の窒化シリコン膜を形成する工程と、
前記第１の窒化シリコン膜上に、第１のＲＦパワー密度よりも大きい第２のＲＦパワー密度でプラズマＣＶＤ法により第２の窒化シリコン膜を形成する工程とを含む、太陽電池の製造方法。 - 前記第１の窒化シリコン膜の形成に用いられる製膜チャンバと前記第２の窒化シリコン膜の形成に用いられる製膜チャンバとが異なることを特徴とする、請求項４から６のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
- 請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池を製造する方法であって、
ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域が一方の面側に形成されたシリコン基板の前記一方の面側に保護膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の前記一方の面側を前記保護膜で保護した状態で前記シリコン基板の前記一方の面と反対側の他方の面側をテクスチャ加工する工程と、
前記シリコン基板の前記テクスチャ加工された前記他方の面側にパッシベーション膜を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法。 - 前記保護膜が酸化シリコン膜からなることを特徴とする、請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008309986A JP5004932B2 (ja) | 2008-12-04 | 2008-12-04 | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008309986A JP5004932B2 (ja) | 2008-12-04 | 2008-12-04 | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004312140A Division JP4540447B2 (ja) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009049443A JP2009049443A (ja) | 2009-03-05 |
| JP2009049443A5 JP2009049443A5 (ja) | 2009-04-16 |
| JP5004932B2 true JP5004932B2 (ja) | 2012-08-22 |
Family
ID=40501302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008309986A Expired - Fee Related JP5004932B2 (ja) | 2008-12-04 | 2008-12-04 | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5004932B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010108151A1 (en) * | 2009-03-20 | 2010-09-23 | Solar Implant Technologies, Inc. | Advanced high efficiency crystalline solar cell fabrication method |
| DE102009025977A1 (de) | 2009-06-16 | 2010-12-23 | Q-Cells Se | Solarzelle und Herstellungsverfahren einer Solarzelle |
| WO2011005447A2 (en) * | 2009-06-22 | 2011-01-13 | International Business Machines Corporation | Semiconductor optical detector structure |
| US8749053B2 (en) | 2009-06-23 | 2014-06-10 | Intevac, Inc. | Plasma grid implant system for use in solar cell fabrications |
| MY175007A (en) | 2011-11-08 | 2020-06-02 | Intevac Inc | Substrate processing system and method |
| TWI570745B (zh) | 2012-12-19 | 2017-02-11 | 因特瓦克公司 | 用於電漿離子植入之柵極 |
| CN116314356A (zh) * | 2021-02-23 | 2023-06-23 | 浙江晶科能源有限公司 | 太阳能电池及其制作方法、太阳能组件 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2989923B2 (ja) * | 1991-03-25 | 1999-12-13 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子 |
| JP2002057352A (ja) * | 2000-06-02 | 2002-02-22 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池およびその製造方法 |
| JP2002164556A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Kyocera Corp | 裏面電極型太陽電池素子 |
| JP2002270879A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2004039751A (ja) * | 2002-07-01 | 2004-02-05 | Toyota Motor Corp | 光起電力素子 |
| JP2004047776A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池セルおよびその製造方法 |
| JP2004128438A (ja) * | 2002-08-01 | 2004-04-22 | Sharp Corp | 半導体デバイスおよびその製造方法 |
| JP4540447B2 (ja) * | 2004-10-27 | 2010-09-08 | シャープ株式会社 | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
-
2008
- 2008-12-04 JP JP2008309986A patent/JP5004932B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009049443A (ja) | 2009-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4540447B2 (ja) | 太陽電池および太陽電池の製造方法 | |
| JP7331232B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法、太陽電池モジュール | |
| JP5004932B2 (ja) | 太陽電池および太陽電池の製造方法 | |
| US20130061926A1 (en) | Solar cell element and method for producing the same, and solar cell module | |
| WO2006117980A1 (ja) | 太陽電池の製造方法及び太陽電池並びに半導体装置の製造方法 | |
| KR20160090287A (ko) | 나노구조의 실리콘계 태양 전지 및 나노구조의 실리콘계 태양 전지의 제조 방법 | |
| TWI673883B (zh) | 太陽電池元件及太陽電池元件之製造方法 | |
| CN102403369A (zh) | 一种用于太阳能电池的钝化介质膜 | |
| JP7368653B2 (ja) | 太陽電池及び光起電力モジュール | |
| JP2013165160A (ja) | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 | |
| JP6282635B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP2013511839A (ja) | 光起電力セルの製造方法、それによって製造された光起電力セル、およびその用途 | |
| JP2011228529A (ja) | 太陽電池セル及びその製造方法 | |
| JP4641858B2 (ja) | 太陽電池 | |
| JP6652795B2 (ja) | 結晶太陽電池の製造方法 | |
| JP6114171B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| CN103904168B (zh) | 太阳能电池单元的制造方法 | |
| JP5715509B2 (ja) | 太陽電池、及び太陽電池の製造方法 | |
| Kerr et al. | Simplified PERC solar cells passivated with PECVD silicon nitride | |
| JP5994895B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| TWI482294B (zh) | 製作背面具有介電質層以及分散式接觸電極之矽太陽能電池之方法及該元件 | |
| KR101173399B1 (ko) | 국부화 에미터 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| CN115863456A (zh) | 一种钙钛矿/TOPCon叠层太阳能电池 | |
| KR20130113002A (ko) | 식각 용액 보호층을 이용한 선택적 에미터층을 형성하는 방법 | |
| KR20120077709A (ko) | 국부화 에미터 태양전지 및 그 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081205 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111101 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111215 |
|
| 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: 20120515 |
|
| 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: 20120522 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150601 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5004932 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |