JP5737204B2 - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
太陽電池及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5737204B2 JP5737204B2 JP2012020634A JP2012020634A JP5737204B2 JP 5737204 B2 JP5737204 B2 JP 5737204B2 JP 2012020634 A JP2012020634 A JP 2012020634A JP 2012020634 A JP2012020634 A JP 2012020634A JP 5737204 B2 JP5737204 B2 JP 5737204B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide film
- silicon oxide
- film
- density
- substrate
- 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.)
- Active
Links
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
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV 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
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
〔1〕 n型半導体シリコン基板の第一主面に形成されたp型拡散層上に形成され、密度が2.1g/cm3以上、膜厚が1〜5nmである高密度シリコン酸化膜と、前記高密度シリコン酸化膜上に形成され、密度が2.1g/cm3未満、膜厚が5〜15nmである低密度シリコン酸化膜と、前記低密度シリコン酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、該シリコン窒化膜上に印刷された電極ペーストを焼成して前記シリコン窒化膜、低密度シリコン酸化膜及び高密度シリコン酸化膜をファイアスルーさせて前記p型拡散層と接触してなる電極とを有することを特徴とする太陽電池。
〔2〕 前記高密度シリコン酸化膜は熱酸化又はオゾン酸化により形成されてなることを特徴とする〔1〕に記載の太陽電池。
〔3〕 前記低密度シリコン酸化膜はダイレクトプラズマCVD法により形成されてなることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の太陽電池。
〔4〕 n型半導体シリコン基板の第一主面にp型拡散層を形成し、熱酸化又はオゾン酸化により、前記p型拡散層上に密度が2.1g/cm3以上、膜厚が1〜5nmである高密度シリコン酸化膜を形成し、ダイレクトプラズマCVD法により、前記高密度シリコン酸化膜上に密度が2.1g/cm3未満、膜厚が5〜15nmである低密度シリコン酸化膜を形成し、次いで、ダイレクトプラズマCVD法により、前記低密度シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成し、更に、該シリコン窒化膜上に電極ペーストを印刷し焼成して前記シリコン窒化膜、低密度シリコン酸化膜及び高密度シリコン酸化膜をファイアスルーさせて前記p型拡散層と接触する電極を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
〔太陽電池〕
本発明に係る太陽電池は、半導体シリコン基板上に形成され、膜の厚み方向で密度の異なるシリコン酸化膜と、前記シリコン酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、を有することを特徴とするものである。
図1に示すように、n型半導体シリコン基板(以下、基板という。)1の受光面(第一主面ともいう。)にはp型拡散層(p+層)2、高密度シリコン酸化膜4と低密度シリコン酸化膜5を有するシリコン酸化膜6、シリコン窒化膜(SiNx膜)7がその順番で積層された構造を有している。また、基板1の裏面(第二主面、非受光面ともいう。)にはn型拡散層(n+層)3、高密度シリコン酸化膜4、シリコン窒化膜(SiNx膜)7がその順番で積層された構造を有している。更に、基板1の裏表それぞれの面には、太陽電池の正負の極に対応する電極8,9をそれぞれ有している。
図2は、本発明に係る太陽電池の製造方法を説明するフローチャートであり、図3は、本発明に係る太陽電池の製造方法を説明する製造工程を示す概略断面図である。以下、図2,図3に従って本発明に係る太陽電池の製造方法について説明する。
次に、用意した基板1を水酸化ナトリウム水溶液に浸し、ダメージ層をエッチングして取り除く。この基板のダメージ除去は、水酸化カリウム等強アルカリ水溶液を用いても構わない。また、フッ酸と硝酸の混酸であるフッ硝酸等の水溶液でも同様の目的を達成することが可能である。
太陽電池は通常、表面に凹凸形状を形成するのが好ましい。その理由は,可視光域の反射率を低減させるために、できる限り2回以上の反射を受光面で行わせる必要があるためである。これら一つ一つの山のサイズは1〜10μm程度でよい。代表的な表面凹凸構造としてはV溝,U溝が挙げられる。これらは、研削機を利用して、形成可能である。また、ランダムな凹凸構造を作るには、水酸化ナトリウムにイソプロピルアルコールを加えた水溶液に浸したウェットエッチングを用いる方法や、他には、酸エッチングやリアクティブ・イオン・エッチング等を用いることができる。なお、図1、図3では基板1の両面に形成したテクスチャ構造は微細なため省略している。
また、この熱処理温度は800〜1050℃で10〜60分間熱処理することが好ましいが、より好ましくは、850〜1000℃の温度で20〜50分間の熱処理時間である。
なお、このとき基板1の裏面側にも高密度シリコン酸化膜4を形成してもよい。
これにより、高密度シリコン酸化膜4と低密度シリコン酸化膜5の積層膜を有するシリコン酸化膜6が形成される。
以上のように、図1に示す太陽電池を簡単な手法で製造することが可能である。
結晶面方位(100)、15.6cm角200μm厚、アズスライス比抵抗2Ω・cmのテクスチャ表面のボロンドープp型単結晶基板を用意し、以下の手順でシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を形成した。
まず、酸素雰囲気下、800℃で20分間処理して熱酸化を行い、基板表面に高密度シリコン酸化膜を形成した。エリプソメーター測定により、このシリコン酸化膜の膜厚は3nmであった。また、XRR測定により、この高密度シリコン酸化膜の密度は2.2g/cm3であった。
次に、ダイレクトプラズマCVD装置を用いてテトラエトキシシラン(TEOS)と酸素(O2)の混合ガスにより、膜厚10nmのCVD酸化膜(低密度シリコン酸化膜)を受光面側に形成した。また、XRR測定により、この低密度シリコン酸化膜の密度は2.0g/cm3であった。
次に、ダイレクトプラズマCVD装置を用いてモノシラン(SiH4)とアンモニア(NH3)の混合ガスにより、膜厚80nmのシリコン窒化膜を受光面及び裏面に形成し、反射防止膜とした。
最後に、酸素雰囲気下、800℃で10分間の焼成を行い、評価用のウェハーとした(図4)。
実施例1において、基板上に前記800℃の熱酸化により膜厚13nmの高密度シリコン酸化膜を形成し、ついで低密度シリコン酸化膜を形成せずに該高密度シリコン酸化膜上に前記シリコン窒化膜(膜厚80nm)を形成し、それ以外は実施例1と同じ条件でウェハーを作製した(図5)。
実施例1において、基板上に高密度シリコン酸化膜を形成せずに、前記ダイレクトプラズマCVD装置を用いて膜厚13nmのCVD酸化膜(低密度シリコン酸化膜)を形成し、ついで該CVD酸化膜上に前記シリコン窒化膜(膜厚80nm)を形成し、それ以外は実施例1と同じ条件でウェハーを作製した(図6)。
実施例1において、基板上にシリコン酸化膜を形成せずに、前記シリコン窒化膜(膜厚80nm)を形成し、それ以外は実施例1と同じ条件でウェハーを作製した(図7)。
実施例1において、基板をリンドープn型単結晶基板とし、それ以外は実施例1と同じ条件でウェハーを作製した。
比較例1〜3において、それぞれ基板をリンドープn型単結晶基板とし、それ以外は比較例1〜3と同じ条件でウェハーを作製した。
実施例1において、パッシベーション膜形成前(高密度シリコン酸化膜形成前)に基板両面(受光面及び裏面)にボロンを拡散させてp+拡散層を形成し、それ以外は実施例1と同じ条件でウェハーを作製した。なお、ボロン拡散はBBr3ガスを用いて920℃で30分間の熱処理により行った。
比較例1〜3において、パッシベーション膜形成前(高密度シリコン酸化膜又は低密度シリコン酸化膜形成前)あるいはシリコン窒化膜形成前に基板両面(受光面及び裏面)にボロンを拡散させてp+拡散層を形成し、それ以外は比較例1〜3と同じ条件でウェハーを作製した。なお、ボロン拡散はBBr3ガスを用いて920℃で30分間の熱処理により行った。
実施例2において、パッシベーション膜形成前(高密度シリコン酸化膜形成前)に基板両面(受光面及び裏面)にリンを拡散させてn+拡散層を形成し、それ以外は実施例2と同じ条件でウェハーを作製した。なお、リン拡散はPOCl3ガスを用いて850℃で30分間の熱処理により行った。
比較例4〜6において、パッシベーション膜形成前(高密度シリコン酸化膜又は低密度シリコン酸化膜形成前)あるいはシリコン窒化膜形成前に基板両面(受光面及び裏面)にリンを拡散させてn+拡散層を形成し、それ以外は比較例4〜6と同じ条件でウェハーを作製した。なお、リン拡散はPOCl3ガスを用いて850℃で30分間の熱処理により行った。
実効ライフタイム及びバルクライフタイムの測定にはSEMILAB社のWT−2000の装置を用いて行った。なお、基板の少数キャリアバルクライフタイムの測定方法は、一般的なケミカルパッシベーション法を利用した。具体的には、焼成後の基板を25質量%HF水溶液に浸して表面のパッシベーション膜を全て除去し、さらにKOH溶液などのアルカリエッチング溶液に浸して表面拡散層除去後、ヨウ素−メタノール溶液による表面ケミカルパッシベーション処理を行った後、基板の少数キャリアのバルクライフタイムを測定した。
次に、測定した焼成後の基板の実効ライフタイム及びバルクライフタイムを用いて以下の式(1)から表面再結合速度S(cm/s)を算出した。
1/τe=1/τb+2S/d (1)
なお、τeは基板の実効ライフタイム(μs)、τbは基板のバルクライフタイム(μs)、dは基板厚(cm)である。
結晶面方位(100)、15.6cm角200μm厚、アズスライス比抵抗2Ω・cmのテクスチャ表面のリンドープn型単結晶基板を用意し、以下の手順で太陽電池を作製した。
まず、裏面のn型拡散層を形成するために受光面側を十分な膜厚の酸化膜でマスクし、酸化膜同士を向かい合わせて石英ボートに載置し、POCl3ガス雰囲気下、850℃で30分間の熱処理によりリン拡散を行った。
その後、基板表面のPSG層を25質量%のフッ酸水溶液で除去し、洗浄を行った。
次に、受光面のp型拡散層を形成するために裏面側を十分な膜厚の酸化膜でマスクし、酸化膜同士を向かい合わせて石英ボートに載置し、BBr3ガス雰囲気下、920℃で30分間の熱処理によりボロン拡散を行った。
その後、基板表面のBSG層を25質量%のフッ酸水溶液で除去し、洗浄を行った。
次に、一般的なCF4ガス及び酸素ガスを用いたプラズマエッチング装置を用いて端面のリン拡散層をエッチングし、受光面と裏面側とのpn接合分離を行った。
次に、基板両面に高密度シリコン酸化膜を形成するために熱酸化を行った。酸素雰囲気下、850℃で15分間処理した。エリプソメーターによる測定でこの高密度シリコン酸化膜の膜厚は3nmであった。また、XRR測定により高密度シリコン酸化膜の密度は2.2g/cm3であった。
次に、ダイレクトプラズマCVD装置を用いてテトラエトキシシラン(TEOS)と酸素(O2)の混合ガスにより、膜厚10nmのCVD酸化膜(低密度シリコン酸化膜)を受光面側に形成した。XRR測定により低密度シリコン酸化膜の密度は2.0g/cm3であった。
次に、ダイレクトプラズマCVD装置を用いてモノシラン(SiH4)とアンモニア(NH3)の混合ガスにより、膜厚80nmのシリコン窒化膜を受光面及び裏面に形成し、反射防止膜とした。
次に、受光面側に銀ペースト、裏面側に銀ペーストを電極印刷し、酸素雰囲気下、800℃で10分間の焼成を行い、受光面電極及び裏面電極を形成し、太陽電池を作製した。
実施例5において、受光面及び裏面のシリコン酸化膜形成を熱酸化による高密度シリコン酸化膜のみ(各膜厚13nm)とし、それ以外は実施例5と同じ条件で太陽電池を作製した(図9)。なお、熱酸化条件は酸素雰囲気下、820℃で60分間の熱処理であった。
実施例5において、裏面にはシリコン酸化膜を形成せず、受光面側のシリコン酸化膜形成をCVD酸化膜(低密度シリコン酸化膜)のみ(膜厚13nm)とし、それ以外は実施例5と同じ条件で太陽電池を作製した(図10)。
本発明により、パッシベーション膜を改善することで高効率な太陽電池を作製することが可能となった。
2,102,202 p型拡散層
3,103,203 n型拡散層
4,104 高密度シリコン酸化膜
5,205 低密度シリコン酸化膜
6 シリコン酸化膜
7,107,207 シリコン窒化膜
8,108,208 裏面電極
9,109,209 受光面電極
Claims (4)
- n型半導体シリコン基板の第一主面に形成されたp型拡散層上に形成され、密度が2.1g/cm3以上、膜厚が1〜5nmである高密度シリコン酸化膜と、前記高密度シリコン酸化膜上に形成され、密度が2.1g/cm3未満、膜厚が5〜15nmである低密度シリコン酸化膜と、前記低密度シリコン酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、該シリコン窒化膜上に印刷された電極ペーストを焼成して前記シリコン窒化膜、低密度シリコン酸化膜及び高密度シリコン酸化膜をファイアスルーさせて前記p型拡散層と接触してなる電極とを有することを特徴とする太陽電池。
- 前記高密度シリコン酸化膜は熱酸化又はオゾン酸化により形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
- 前記低密度シリコン酸化膜はダイレクトプラズマCVD法により形成されてなることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池。
- n型半導体シリコン基板の第一主面にp型拡散層を形成し、熱酸化又はオゾン酸化により、前記p型拡散層上に密度が2.1g/cm3以上、膜厚が1〜5nmである高密度シリコン酸化膜を形成し、ダイレクトプラズマCVD法により、前記高密度シリコン酸化膜上に密度が2.1g/cm3未満、膜厚が5〜15nmである低密度シリコン酸化膜を形成し、次いで、ダイレクトプラズマCVD法により、前記低密度シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成し、更に、該シリコン窒化膜上に電極ペーストを印刷し焼成して前記シリコン窒化膜、低密度シリコン酸化膜及び高密度シリコン酸化膜をファイアスルーさせて前記p型拡散層と接触する電極を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012020634A JP5737204B2 (ja) | 2012-02-02 | 2012-02-02 | 太陽電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012020634A JP5737204B2 (ja) | 2012-02-02 | 2012-02-02 | 太陽電池及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013161847A JP2013161847A (ja) | 2013-08-19 |
JP5737204B2 true JP5737204B2 (ja) | 2015-06-17 |
Family
ID=49173886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012020634A Active JP5737204B2 (ja) | 2012-02-02 | 2012-02-02 | 太陽電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5737204B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103872184B (zh) * | 2014-04-03 | 2016-04-13 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种抗pid晶体硅太阳能电池制作方法 |
JP2016092238A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | 信越化学工業株式会社 | 太陽電池及びその製造方法 |
CN204303826U (zh) * | 2014-11-19 | 2015-04-29 | 上海神舟新能源发展有限公司 | 一种高效n型双面太阳电池 |
CN105118898A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-12-02 | 中利腾晖光伏科技有限公司 | 一种硅片表面钝化方法及基于其的n型双面电池的制作方法 |
WO2017057618A1 (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子およびその製造方法並びに太陽電池モジュール |
WO2017069257A1 (ja) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび太陽電池素子の製造方法 |
CN107134506A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-09-05 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种晶硅电池钝化方法 |
CN111628052B (zh) * | 2020-07-13 | 2022-03-11 | 苏州腾晖光伏技术有限公司 | 一种钝化接触电池的制备方法 |
CN115498071B (zh) * | 2022-09-20 | 2024-05-14 | 通威太阳能(成都)有限公司 | 电池的制备方法、电池和电子产品 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006073617A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sharp Corp | 太陽電池およびその製造方法 |
JP4953591B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2012-06-13 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子 |
DE102010003784A1 (de) * | 2010-04-09 | 2011-10-13 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle |
-
2012
- 2012-02-02 JP JP2012020634A patent/JP5737204B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013161847A (ja) | 2013-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5737204B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
JP6285545B2 (ja) | 太陽電池素子および太陽電池モジュール | |
JP5414298B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP5490231B2 (ja) | 太陽電池素子およびその製造方法ならびに太陽電池モジュール | |
JPWO2008065918A1 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
WO2012008436A1 (ja) | 太陽電池の製造方法及び製膜装置 | |
JP6107830B2 (ja) | 太陽電池セルの製造方法 | |
JP5991945B2 (ja) | 太陽電池および太陽電池モジュール | |
JP2013165160A (ja) | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 | |
JP6144778B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP2011166021A (ja) | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 | |
JP2014011246A (ja) | 太陽電池素子および太陽電池モジュール | |
WO2013100085A1 (ja) | 太陽電池素子、太陽電池素子の製造方法および太陽電池モジュール | |
JP5477220B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
TWI650872B (zh) | 太陽能電池及其製造方法、太陽能電池模組及太陽能電池發電系統 | |
TW201935705A (zh) | 高光電變換效率太陽電池及高光電變換效率太陽電池之製造方法 | |
JP2013225619A (ja) | 太陽電池用ウェーハの製造方法および太陽電池セルの製造方法 | |
JP6139466B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP2012256713A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
TWI606601B (zh) | 太陽電池及太陽電池之製造方法 | |
TW201941451A (zh) | 高光電變換效率太陽電池及高光電變換效率太陽電池之製造方法 | |
JP2010027744A (ja) | 基板の拡散層形成方法 | |
JP2014154619A (ja) | 光電変換素子の製造方法 | |
JP5494511B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP5994895B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140422 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140423 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141007 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141119 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20141119 |
|
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: 20150324 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150406 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5737204 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |