JP5496354B2 - 光起電力装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1−1〜図1−3は、本実施の形態にかかる光起電力装置である太陽電池セルの構成を示す図であり、図1−1は、太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図、図1−2は、受光面側から見た太陽電池セルの上面図、図1−3は、受光面と反対側(裏面側)から見た太陽電池セルの下面図である。図1−1は、図1−2の線分A−Aにおける要部断面図である。
半導体基板の裏面全面にわたってアルミニウム(Al)を含む電極ペーストから形成したアルミニウム(Al)ペースト電極を備える(従来の一般的な構造に相当)。
(試料B)
半導体基板の裏面全面にわたってシリコン窒化膜(SiN)からなる裏面絶縁膜を形成し、該裏面絶縁膜上の全面にアルミニウム(Al)を含む電極ペーストから形成したアルミニウム(Al)ペースト電極を備える(先行技術(特許文献2)に相当)。
(試料C)
半導体基板の裏面全面にわたってシリコン窒化膜(SiN)からなる裏面絶縁膜を形成し、且つアルミニウム(Al)を含む電極ペーストから形成したアルミニウム(Al)ペースト電極を半導体基板の裏面の局所的に有し、さらに該裏面絶縁膜上の全面に銀スパッタリング膜からなる高反射膜を備える(本実施の形態にかかる太陽電池セルに相当)。
Ion Etching)を用いた手法など、何れの手法を用いても差し支えない。
実施の形態2では、裏面反射膜10の他の形態として、裏面反射膜10を金属箔により構成する場合について説明する。図7は、本実施の形態にかかる太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図であり、図1−1に対応する図である。実施の形態2にかかる太陽電池セルが実施の形態1にかかる太陽電池セルと異なる点は、裏面反射膜が銀スパッタリング膜ではなく、アルミニウム箔(アルミニウムホイル)により構成されている点である。これ以外の構成は、実施の形態1にかかる太陽電池セルと同様であるため、詳細な説明は省略する。
実施の形態3では、上述した実施の形態1および実施の形態2の太陽電池セルにおいて、太陽電池セルをモジュール化する際にセル間を接続する金属タブを接続するための接続用電極を備えた裏面構造について説明する。
(試料E):幅3.5mm×長さ148mm×2本(75mm間隔)
(試料F):幅7.5mm×長さ10mm×7個所×2列(75mm間隔)
(試料G):裏Agペースト印刷なし(参考:比較対象)
1a p型多結晶シリコン基板
2 p型多結晶シリコン基板
3 n型不純物拡散層
4 反射防止膜
5 受光面側電極
5a 受光面電極材料ペースト
6 グリッド電極
7 バス電極
8 裏面絶縁膜
8a 開口部
9 裏面アルミニウム電極
9a 裏面アルミニウム電極材料ペースト
9b オーバーラップ領域
10 裏面反射膜
11 アルミニウム−シリコン(Al−Si)合金部
12 BSF層
21 導電性接着剤
22 裏面反射膜
31 裏面銀電極
32 周辺領域
Claims (22)
- 一面側に第2導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を有する第1導電型の半導体基板と、
前記不純物拡散層上に形成された反射防止膜と、
前記反射防止膜を貫通して前記不純物拡散層に電気的に接続する第1電極と、
前記半導体基板の他面側に達する複数の開口部を有して前記半導体基板の他面側に形成された裏面絶縁膜と、
前記半導体基板の他面側に形成された第2電極と、
気相成長法によって形成される金属膜からなり、または金属箔を含んで構成され、少なくとも前記裏面絶縁膜上を覆って形成された裏面反射膜と、
を備え、
前記第2電極は、アルミニウムを含む材料からなり前記半導体基板の他面側において少なくとも前記開口部に埋め込まれて前記半導体基板の他面側に接続するアルミニウム系電極と、銀を含む材料からなり前記半導体基板の他面側において前記開口部間の領域に設けられて少なくとも一部が前記裏面絶縁膜を貫通して前記半導体基板の他面側に電気的に接続するとともに前記裏面反射膜を介して前記アルミニウム系電極と電気的に接続する銀系電極とからなり、
前記半導体基板の面内における前記銀系電極の面積と、前記半導体基板内におけるキャリアの拡散長分だけ前記銀系電極のパターンを前記半導体基板の面内において外側に拡張した周辺領域の面積との和が、前記半導体基板の他面側の面積の10%以下であること、
を特徴とする光起電力装置。 - 前記銀系電極の面積と前記周辺領域との和が、前記半導体基板の他面側の面積の8%以下であること、
を特徴とする、請求項1に記載の光起電力装置。 - 前記半導体基板がシリコン基板であり、前記拡散長が500μm以上であること、
を特徴とする請求項1または2に記載の光起電力装置。 - 前記半導体基板がシリコン基板であり、前記拡散長が300μm以上であること、
を特徴とする請求項1または2に記載の光起電力装置。 - 前記裏面絶縁膜が、プラズマCVD法により形成されたシリコン窒化膜であること、
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光起電力装置。 - 前記裏面絶縁膜が、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜とプラズマCVD法により形成されたシリコン窒化膜とが前記半導体基板の他面側から積層された積層膜であること、
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光起電力装置。 - 前記シリコン酸化膜は、厚さが10nm以上50nm以下であること、
を特徴とする請求項6に記載の光起電力装置。 - 前記シリコン窒化膜は、屈折率が1.9以上2.2以下であり、厚さが60nm以上240nm未満であること、
を特徴とする請求項5または6に記載の光起電力装置。 - 前記シリコン窒化膜は、屈折率が1.9以上2.2以下であり、厚さが60nm以上160nm未満であること、
を特徴とする請求項5または6に記載の光起電力装置。 - 前記開口部は、径または幅が20μm〜200μmの大きさであり、隣接する前記開口部間の間隔が0.5mm〜2mmの略円形のドット状または略矩形形状であること、
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光起電力装置。 - 前記開口部は、幅が20μm〜200μmであり、隣接する前記開口部間の間隔が0.5mm〜3mmのストライプ状であること、
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光起電力装置。 - 前記アルミニウム系電極は、前記開口部に埋め込まれるとともに前記裏面絶縁膜上にオーバーラップして形成されていることを特徴とする請求項10または11に記載の光起電力装置。
- 前記アルミニウム系電極は、前記開口部の端部から10μm〜50μmの幅で前記裏面絶縁膜上にオーバーラップして形成されていること、
を特徴とする請求項12に記載の光起電力装置。 - 前記金属箔は、アルミニウム箔であること、
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光起電力装置。 - 前記金属箔は、導電性接着剤により前記アルミニウム系電極に着設されるとともに前記導電性接着剤を介して前記アルミニウム系電極に電気的に接続されていること、
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光起電力装置。 - 前記気相成長法によって形成される金属膜は、金属のスパッタリング膜もしくは蒸着膜であること、
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光起電力装置。 - 第1導電型の半導体基板の一面側に、第2導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を形成する第1工程と、
前記不純物拡散層上に反射防止膜を形成する第2工程と、
前記半導体基板の他面側に裏面絶縁膜を形成する第3工程と、
前記裏面絶縁膜の少なくとも一部に前記半導体基板の他面側に達する複数の開口部を形成する第4工程と、
前記反射防止膜上に第1電極材料を塗布する第5工程と、
少なくとも前記複数の開口部を埋めるようにアルミニウムを含む第1の第2電極材料を前記半導体基板の他面側に塗布する第6工程と、
銀を含む第2の第2電極材料を前記裏面絶縁膜上に塗布する第7工程と、
前記第1電極材料、前記第1の第2電極材料および前記第2の第2電極材料を焼成して、前記反射防止膜を貫通して前記不純物拡散層に電気的に接続する第1電極と、アルミニウムを含み前記半導体基板の他面側において少なくとも前記開口部に埋め込まれて前記半導体基板の他面側に電気的に接続するアルミニウム系電極および銀を含み前記半導体基板の他面側において前記開口部間の領域に設けられて少なくとも一部が前記裏面絶縁膜を貫通して前記半導体基板の他面側に電気的に接続する銀系電極により構成される第2電極と、を形成する第8工程と、
気相成長法によって形成される金属膜からなり、または金属箔を含んで構成された裏面反射膜を、前記アルミニウム系電極と前記銀系電極とを電気的に接続するように少なくとも前記裏面絶縁膜上を覆って形成する第9工程と、
を含み、
前記半導体基板の面内における前記第2の第2電極材料の塗布面積と、前記半導体基板内におけるキャリアの拡散長分だけ前記第2の第2電極材料の塗布パターンを前記半導体基板の面内において外側に拡張した周辺領域の面積との和を、前記半導体基板の他面側の面積の10%以下とすること、
を特徴とする光起電力装置の製造方法。 - 前記第3工程では、前記裏面絶縁膜としてプラズマCVD法によりシリコン窒化膜を形成すること、
を特徴とする請求項17に記載の光起電力装置の製造方法。 - 前記第3工程では、前記裏面絶縁膜として前記半導体基板の他面側に熱酸化によりシリコン酸化膜を形成し、さらに前記シリコン酸化膜上にプラズマCVD法によりシリコン窒化膜を形成すること、
を特徴とする請求項17に記載の光起電力装置の製造方法。 - 前記第6工程では、前記開口部を埋めるとともに前記開口部の端部から10μm〜50μmの幅で前記裏面絶縁膜上にオーバーラップさせて前記第1の第2電極材料を塗布すること、
を特徴とする請求項17に記載の光起電力装置の製造方法。 - 前記金属箔は、アルミニウム箔であること、
を特徴とする請求項17に記載の光起電力装置の製造方法。 - 前記気相成長法によって形成される金属膜は、金属のスパッタリング膜もしくは蒸着膜であること、
を特徴とする請求項17に記載の光起電力装置の製造方法。
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