JP5817046B2 - 背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池に関し、特に、背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法に関する。
太陽電池は、ソーラーセルとも呼ばれ、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する半導体部品である。太陽電池はクリーンなエコ製品であるため、環境汚染を起こすことはない。また、太陽電池は再生可能資源であるため、現在、エネルギーが不足する中、太陽電池は大幅な発展が期待できる新型のエネルギーである。現在、８０％以上の太陽電池は結晶シリコン材料から製造されているため、高効率の結晶シリコン太陽電池を製造することは、大規模な太陽エネルギーによる発電に重要である。背面接触式結晶シリコン太陽電池は、受光面にメイングリッド線が配置されず、正極と負極はともに太陽電池の背面に位置するため、受光面のグリッド線による光の遮断を避けて、太陽電池の転換効率が向上する。そのため、背面接触式結晶シリコン太陽電池は太陽電池の研究の焦点になっている。
現在、背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法には、基準となる方法があり、主に、
１．レーザーによりシリコン基板に少なくとも一つの導電孔を形成する、穴開け工程と、
２．化学反応によって光沢のあるシリコン基板の表面（正面と背面を含む）に凹凸を形成して、光の表面での伝播経路を延長することによって、シリコン基板の光を収集する能力を向上させる、テクスチャ化工程と、
３．Ｐ型のシリコン基板に拡散を行って表面及び導電孔内壁にＮ型の電極を形成し、あるいは、Ｎ型のシリコン基板に拡散を行って表面及び導電孔内壁にＰ型の電極を形成して、Ｐ−Ｎ接合を形成することによって、シリコン基板に光起電力効果を有させる、拡散による接合形成工程と、
４．シリコン基板の縁部をエッチングする、縁部エッチング工程と、
５．拡散の際にシリコン基板の表面に形成されたドープガラス層を除去する、ガラス層除去工程と、
６．シリコン基板の受光面に、主に減反射と不導体化の作用を奏する主に窒化ケイ素フィルムと酸化チタンフィルムである減反射フィルムを被覆する、フィルム被覆工程と、
７．背面電極と、正面電極と、背面電界とをシリコン基板に印刷する、電極・電界印刷工程と、
８．シリコン基板と印刷された電極、背面電界との間に合金を形成する、焼結工程と、
９．拡散による接合形成の際に、シリコン基板の背面と導電孔との間に形成された、Ｐ―Ｎ接合を短絡させてしまう導電層を除くための、レーザー分離工程と、
を含む。
１．レーザーによりシリコン基板に少なくとも一つの導電孔を形成する、穴開け工程と、
２．化学反応によって光沢のあるシリコン基板の表面（正面と背面を含む）に凹凸を形成して、光の表面での伝播経路を延長することによって、シリコン基板の光を収集する能力を向上させる、テクスチャ化工程と、
３．Ｐ型のシリコン基板に拡散を行って表面及び導電孔内壁にＮ型の電極を形成し、あるいは、Ｎ型のシリコン基板に拡散を行って表面及び導電孔内壁にＰ型の電極を形成して、Ｐ−Ｎ接合を形成することによって、シリコン基板に光起電力効果を有させる、拡散による接合形成工程と、
４．シリコン基板の縁部をエッチングする、縁部エッチング工程と、
５．拡散の際にシリコン基板の表面に形成されたドープガラス層を除去する、ガラス層除去工程と、
６．シリコン基板の受光面に、主に減反射と不導体化の作用を奏する主に窒化ケイ素フィルムと酸化チタンフィルムである減反射フィルムを被覆する、フィルム被覆工程と、
７．背面電極と、正面電極と、背面電界とをシリコン基板に印刷する、電極・電界印刷工程と、
８．シリコン基板と印刷された電極、背面電界との間に合金を形成する、焼結工程と、
９．拡散による接合形成の際に、シリコン基板の背面と導電孔との間に形成された、Ｐ―Ｎ接合を短絡させてしまう導電層を除くための、レーザー分離工程と、
を含む。
従来の製造方法において、拡散による接合形成工程では、太陽電池セルの背面と導電孔との間に、Ｐ―Ｎ接合を短絡させてしまう導電層が形成する。こうすると、電池セルの並列抵抗が大幅に低下し、電気漏れが起こりやすいため、レーザー分離工程によりＰ―Ｎ接合の間の導電層を除く必要がある。しかしながら、レーザー分離では、太陽電池セルに新たな電気漏れ箇所を生じて、電池セルの性能を低下させる恐れがある。また、レーザーの電池セル自身に対するダメージも大きく、レーザー分離中に、基板割れを生じる可能性があり、電池セルの製造コストが増加する。
本発明は、上述のことに鑑みてなされたものであり、拡散後のシリコン基板の背面に形成されたエミッタ接合をエッチングによって除き、即ち、背面と貫通孔との間のＰ−Ｎ接合導電層を除くことによって、得られる太陽電池のＰ−Ｎ接合を絶縁させる背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法を提供することを目的とする。
上述の目的を実現するために、本発明は以下の構成を提供する。
穴開け、テクスチャ化、拡散を経た半導体基板をエッチングするエッチング工程と、前記エッチング工程でエッチングされた前記半導体基板を処理する処理工程とを含む背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法において、前記処理工程では、前記エッチング工程でエッチングされた前記半導体基板からドープガラス層を除去し、前記ドープガラス層が除去された前記半導体基板の受光面にフィルムを被覆し、前記フィルムが被覆された前記半導体基板に電極と背面電界とを形成し、前記エッチング工程では、前記半導体基板の受光面縁部と前記半導体基板の背面と前記半導体基板の貫通孔とに対するエッチングを同時に行い、前記拡散により前記受光面縁部に形成された導電層を除去すると共に、前記拡散により前記背面に形成された導電層を除去し、さらに前記拡散により前記貫通孔内に形成された導電層を除去することを特徴とする背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法。
穴開け、テクスチャ化、拡散を経た半導体基板をエッチングするエッチング工程と、前記エッチング工程でエッチングされた前記半導体基板を処理する処理工程とを含む背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法において、前記処理工程では、前記エッチング工程でエッチングされた前記半導体基板からドープガラス層を除去し、前記ドープガラス層が除去された前記半導体基板の受光面にフィルムを被覆し、前記フィルムが被覆された前記半導体基板に電極と背面電界とを形成し、前記エッチング工程では、前記半導体基板の受光面縁部と前記半導体基板の背面と前記半導体基板の貫通孔とに対するエッチングを同時に行い、前記拡散により前記受光面縁部に形成された導電層を除去すると共に、前記拡散により前記背面に形成された導電層を除去し、さらに前記拡散により前記貫通孔内に形成された導電層を除去することを特徴とする背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法。
好ましくは、前記エッチング工程では、前記受光面縁部と前記背面と前記貫通孔とに対するエッチングと同時に、前記半導体基板の側面に対するエッチングを行い、前記拡散により前記側面に形成された導電層を除去する。
好ましくは、前記エッチング工程では、化学薬品を用いる。
好ましくは、前記化学薬品は、化学溶液、化学エッチングスラリー又はプラズマガスである。
好ましくは、前記化学溶液を用いた前記エッチング工程では、前記背面の全面を前記化学溶液と接触させ、前記側面を前記化学溶液と接触させる。
好ましくは、前記化学エッチングスラリーを用いた前記エッチング工程では、前記受光面縁部と前記背面とに前記化学エッチングスラリーを印刷する。
好ましくは、前記プラズマガスを用いた前記エッチング工程では、前記半導体基板における前記貫通孔の内壁と前記側面と前記背面とを前記プラズマガスと直接接触させる。
好ましくは、前記エッチング工程では、化学薬品を用いる。
好ましくは、前記化学薬品は、化学溶液、化学エッチングスラリー又はプラズマガスである。
好ましくは、前記化学溶液を用いた前記エッチング工程では、前記背面の全面を前記化学溶液と接触させ、前記側面を前記化学溶液と接触させる。
好ましくは、前記化学エッチングスラリーを用いた前記エッチング工程では、前記受光面縁部と前記背面とに前記化学エッチングスラリーを印刷する。
好ましくは、前記プラズマガスを用いた前記エッチング工程では、前記半導体基板における前記貫通孔の内壁と前記側面と前記背面とを前記プラズマガスと直接接触させる。
上述の構成からすれば、本発明の実施例による背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法では、半導体基板の受光面縁部をエッチングするとともに、半導体基板の背面に拡散により形成されたエミッタ接合をエッチングにより除去することによって、得られる太陽電池セルの背面と貫通孔との間に、短絡を生じる導電層が存在しない。即ち、背面と貫通孔との間のＰ−Ｎ接合が断ち切られ、電池セルの並列抵抗と転換効率が向上する。
従来技術に比べて、この方法では、レーザー分離工程を省いたため、レーザー分離による電池セルの電気漏れのリスクと電池セルの割れ率を低下させた。また、レーザー分離工程を省いたことにより、製造工程が簡単になり、設備コストが減少し、大規模な工業生産に有利である。
従来技術に比べて、この方法では、レーザー分離工程を省いたため、レーザー分離による電池セルの電気漏れのリスクと電池セルの割れ率を低下させた。また、レーザー分離工程を省いたことにより、製造工程が簡単になり、設備コストが減少し、大規模な工業生産に有利である。
以下、本発明の上述の目的、特徴及び利点をより分かりやすくするために、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について詳しく説明する。
以下の説明では、本発明が十分理解されるように、多くの具体的な例を示すが、本発明はそれ以外の形態によっても実施可能で、当業者は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、同等なものを採用することができるため、本発明は下記の具体的な実施例によって限定されるものではない。
さらに、本発明について、模式図を参照しながら詳しく説明し、本発明の実施例を説明する時、説明の便宜上、素子構造を示す断面図は通常の比例と異なり、局部拡大される場合があり、かつ、模式図はあくまでも例示であるため、本発明は図面の比例によって限定されるものではない。なお、実際の制作では、長さ、幅及び厚さを含めた３次元のサイズが必要である。
従来の背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法において、穴開け、テクスチャ化後の拡散による接合形成工程では、太陽電池セルの背面と導電孔との間に、Ｐ―Ｎ接合を短絡させてしまう導電層が形成する。こうすると、電池セルの並列抵抗が大幅に低下し、電気漏れが起こりやすいため、Ｐ―Ｎ接合を断ち切るために、従来の方法では、焼結工程の後、レーザー分離工程により、導電孔の周囲に分離溝を設けて、Ｐ―Ｎ接合の間の導電層を除いている。
従来技術を検討した結果、発明者らは、以下のことを見出した。焼結工程において、電池セルが熱を受けて変形し、表面が平でなくなる可能性があるため、レーザー分離時のレーザーのアライメント精度に対する要求が高く、アライメント精度が低い場合、ズレが生じ新たな電気漏れ箇所を形成し、電池セルの性能が低下する。また、レーザーでは、電池セルにダメージを与え、割れを生じる可能性があるため、電池セルの不良品率が向上し、電池セルの製造コストが向上する。そのため、本発明は、半導体基板に拡散を行った後、背面に形成されたエミッタ接合をエッチングによって除き、即ち、背面と貫通孔との間のＰ−Ｎ接合導電層を除くことによって、Ｐ−Ｎ接合を絶縁させることを基本構想とした構成を提供する。
以下、シリコン基板を半導体基板として、幾つかの実施例によって本発明の構成について説明する。
以下の説明では、本発明が十分理解されるように、多くの具体的な例を示すが、本発明はそれ以外の形態によっても実施可能で、当業者は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、同等なものを採用することができるため、本発明は下記の具体的な実施例によって限定されるものではない。
さらに、本発明について、模式図を参照しながら詳しく説明し、本発明の実施例を説明する時、説明の便宜上、素子構造を示す断面図は通常の比例と異なり、局部拡大される場合があり、かつ、模式図はあくまでも例示であるため、本発明は図面の比例によって限定されるものではない。なお、実際の制作では、長さ、幅及び厚さを含めた３次元のサイズが必要である。
従来の背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法において、穴開け、テクスチャ化後の拡散による接合形成工程では、太陽電池セルの背面と導電孔との間に、Ｐ―Ｎ接合を短絡させてしまう導電層が形成する。こうすると、電池セルの並列抵抗が大幅に低下し、電気漏れが起こりやすいため、Ｐ―Ｎ接合を断ち切るために、従来の方法では、焼結工程の後、レーザー分離工程により、導電孔の周囲に分離溝を設けて、Ｐ―Ｎ接合の間の導電層を除いている。
従来技術を検討した結果、発明者らは、以下のことを見出した。焼結工程において、電池セルが熱を受けて変形し、表面が平でなくなる可能性があるため、レーザー分離時のレーザーのアライメント精度に対する要求が高く、アライメント精度が低い場合、ズレが生じ新たな電気漏れ箇所を形成し、電池セルの性能が低下する。また、レーザーでは、電池セルにダメージを与え、割れを生じる可能性があるため、電池セルの不良品率が向上し、電池セルの製造コストが向上する。そのため、本発明は、半導体基板に拡散を行った後、背面に形成されたエミッタ接合をエッチングによって除き、即ち、背面と貫通孔との間のＰ−Ｎ接合導電層を除くことによって、Ｐ−Ｎ接合を絶縁させることを基本構想とした構成を提供する。
以下、シリコン基板を半導体基板として、幾つかの実施例によって本発明の構成について説明する。
実施例１
図１を参照して説明する。図１は本発明の実施例１による背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法のフローチャートである。図１に示すように、この方法は、以下の工程を含む。
工程Ｓ１０１は、シリコン基板に穴開けを行う工程である。
レーザーによりシリコン基板に少なくとも一つの貫通孔を形成する。これにより、貫通孔内に電極を配置して電池セルの受光面の電流を電池セルの背面に伝導することができることによって、電池セルの正極と負極をともに背面に位置させて、受光面のグリッド線による光の遮断を避けることができる。本発明の実施例において、穴開けに用いられるレーザーの波長は、１０６４ｎｍ、１０３０ｎｍ、５３２ｎｍ又は３５５ｎｍであってもよい。穴開け後のシリコン基板の構造模式図を図２に示す。図２において、１はシリコン基板、２は受光面、３は背面、４は貫通孔、５は貫通孔内壁である。
図１を参照して説明する。図１は本発明の実施例１による背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法のフローチャートである。図１に示すように、この方法は、以下の工程を含む。
工程Ｓ１０１は、シリコン基板に穴開けを行う工程である。
レーザーによりシリコン基板に少なくとも一つの貫通孔を形成する。これにより、貫通孔内に電極を配置して電池セルの受光面の電流を電池セルの背面に伝導することができることによって、電池セルの正極と負極をともに背面に位置させて、受光面のグリッド線による光の遮断を避けることができる。本発明の実施例において、穴開けに用いられるレーザーの波長は、１０６４ｎｍ、１０３０ｎｍ、５３２ｎｍ又は３５５ｎｍであってもよい。穴開け後のシリコン基板の構造模式図を図２に示す。図２において、１はシリコン基板、２は受光面、３は背面、４は貫通孔、５は貫通孔内壁である。
工程Ｓ１０２は、シリコン基板の表面にテクスチャ化を行い、表面テクスチャを形成する工程である。
本発明の実施例において、シリコン基板１の両面にテクスチャ化を行う。このテクスチャ化は、化学反応によって光沢のあるシリコン基板の表面に凹凸を形成して、光の表面での伝播経路を延長することによって、シリコン基板の光を収集する能力を向上させることを目的としたものである。テクスチャ化後のシリコン基板の構造模式図を図３に示す。図３において、６はテクスチャ面である。なお、テクスチャ化の前に、シリコン基板１の表面の油や金属不純物を取り除いて、シリコン基板１の表面の分離傷層を除去する必要がある。
本発明の実施例において、シリコン基板１の両面にテクスチャ化を行う。このテクスチャ化は、化学反応によって光沢のあるシリコン基板の表面に凹凸を形成して、光の表面での伝播経路を延長することによって、シリコン基板の光を収集する能力を向上させることを目的としたものである。テクスチャ化後のシリコン基板の構造模式図を図３に示す。図３において、６はテクスチャ面である。なお、テクスチャ化の前に、シリコン基板１の表面の油や金属不純物を取り除いて、シリコン基板１の表面の分離傷層を除去する必要がある。
工程Ｓ１０３は、シリコン基板の表面にＰ−Ｎ接合を拡散により形成する工程である。
ドーピング原子を、シリコン基板１の２つのテクスチャ面６と貫通孔内壁５と側面に拡散させる。拡散後のシリコン基板の構造模式図を図４に示す。図４において、７はＰ型又はＮ型のエミッタ接合である。Ｐ型のシリコン基板に拡散を行って表面にＮ型のエミッタ接合を形成し、あるいは、Ｎ型のシリコン基板に拡散を行って表面にＰ型のエミッタ接合を形成して、Ｐ−Ｎ接合を形成することによって、シリコン基板に光起電力効果を有させる。なお、拡散の濃度、深さ及び均一性は太陽電池セルの性能に直接影響する。
ドーピング原子を、シリコン基板１の２つのテクスチャ面６と貫通孔内壁５と側面に拡散させる。拡散後のシリコン基板の構造模式図を図４に示す。図４において、７はＰ型又はＮ型のエミッタ接合である。Ｐ型のシリコン基板に拡散を行って表面にＮ型のエミッタ接合を形成し、あるいは、Ｎ型のシリコン基板に拡散を行って表面にＰ型のエミッタ接合を形成して、Ｐ−Ｎ接合を形成することによって、シリコン基板に光起電力効果を有させる。なお、拡散の濃度、深さ及び均一性は太陽電池セルの性能に直接影響する。
工程Ｓ１０４は、シリコン基板の受光面縁部と背面とをエッチングする工程である。
シリコン基板１の受光面縁部と背面とをエッチングする。図５に示すように、８はエッチングにより受光面の縁部に形成されたエッチング溝であり、拡散による接合形成の際に縁部に形成された、Ｐ−Ｎ接合の両端を短絡させてしまう導電層を除くためのものである。拡散による接合形成の際にシリコン基板１の背面に形成されたエミッタ接合を除くために、シリコン基板１の背面をエッチングする。
本発明の実施例において、エッチングの際に、シリコン基板１の受光面縁部と背面とに化学エッチングスラリーを印刷し、かつ、シリコン基板１の受光面縁部に化学エッチングスラリーを印刷する時、シリコン基板１の背面全面に化学エッチングスラリーを印刷することを選択し、さらに、化学エッチングスラリーの印刷後、シリコン基板１を室温で３分乾燥し、最後に、３０℃の水溶液で洗浄することによって、エッチングを行うことができる。
シリコン基板１の受光面縁部と背面とをエッチングする。図５に示すように、８はエッチングにより受光面の縁部に形成されたエッチング溝であり、拡散による接合形成の際に縁部に形成された、Ｐ−Ｎ接合の両端を短絡させてしまう導電層を除くためのものである。拡散による接合形成の際にシリコン基板１の背面に形成されたエミッタ接合を除くために、シリコン基板１の背面をエッチングする。
本発明の実施例において、エッチングの際に、シリコン基板１の受光面縁部と背面とに化学エッチングスラリーを印刷し、かつ、シリコン基板１の受光面縁部に化学エッチングスラリーを印刷する時、シリコン基板１の背面全面に化学エッチングスラリーを印刷することを選択し、さらに、化学エッチングスラリーの印刷後、シリコン基板１を室温で３分乾燥し、最後に、３０℃の水溶液で洗浄することによって、エッチングを行うことができる。
工程Ｓ１０５は、シリコン基板上のドープガラス層を除去する工程である。
この工程により、拡散の際にシリコン基板１の表面に形成されたドープガラス層を除去する。
この工程により、拡散の際にシリコン基板１の表面に形成されたドープガラス層を除去する。
工程Ｓ１０６は、シリコン基板の受光面にフィルムを被覆する工程である。
シリコン基板１の受光面２にフィルムを被覆する。このフィルムは、日光の反射を低下させて、太陽エネルギーを最大限に利用するためのものである。本発明の実施例において、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、プラズマ促進化学気相蒸着）によってシリコン基板１に減反射フィルムを形成する。図６において、９は減反射フィルムである。なお、ＰＥＣＶＤを用いたのは本発明の一実施例に過ぎず、これによって、本発明が限定されるものではない。本発明の他の実施例において、フィルム被覆の方法として、当業者に周知のほかの方法を採用することもできる。
シリコン基板１の受光面２にフィルムを被覆する。このフィルムは、日光の反射を低下させて、太陽エネルギーを最大限に利用するためのものである。本発明の実施例において、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、プラズマ促進化学気相蒸着）によってシリコン基板１に減反射フィルムを形成する。図６において、９は減反射フィルムである。なお、ＰＥＣＶＤを用いたのは本発明の一実施例に過ぎず、これによって、本発明が限定されるものではない。本発明の他の実施例において、フィルム被覆の方法として、当業者に周知のほかの方法を採用することもできる。
工程Ｓ１０７は、フィルム被覆後のシリコン基板に電極と背面電界とを印刷する工程である。
本発明の実施例において、スクリーン印刷によって、背面電極と、受光面電極と、背面電界とをシリコン基板に印刷してもよい。スクリーン印刷後のシリコン基板の構造模式図を図７に示す。図７において、１０は貫通孔背面電極、１１は背面電極、１２は背面電界、１３は受光面電界、１４は貫通電極である。
なかでも、受光面電極１３と貫通電極１４と貫通孔背面電極１０とは、別々で形成されてもよく、また、これらの電極は同じ材料又は異なる材料で形成されてもよい。さらに、本発明の他の実施例において、真空蒸発又はスパッタリング等の方法によって電極と電界とをシリコン基板１に形成してもよい。
本発明の実施例において、スクリーン印刷によって、背面電極と、受光面電極と、背面電界とをシリコン基板に印刷してもよい。スクリーン印刷後のシリコン基板の構造模式図を図７に示す。図７において、１０は貫通孔背面電極、１１は背面電極、１２は背面電界、１３は受光面電界、１４は貫通電極である。
なかでも、受光面電極１３と貫通電極１４と貫通孔背面電極１０とは、別々で形成されてもよく、また、これらの電極は同じ材料又は異なる材料で形成されてもよい。さらに、本発明の他の実施例において、真空蒸発又はスパッタリング等の方法によって電極と電界とをシリコン基板１に形成してもよい。
工程Ｓ１０８は、焼結する工程である。
焼結によって、シリコン基板１と、印刷された受光面電極１３、貫通電極１４、貫通孔背面電極１０、背面電極１１、背面電界１２との間に合金が形成されることによって、電極とシリコン基板との間に抵抗接点を形成することができる。スクリーン印刷と焼結によって電極と電界を製作できる。
焼結によって、シリコン基板１と、印刷された受光面電極１３、貫通電極１４、貫通孔背面電極１０、背面電極１１、背面電界１２との間に合金が形成されることによって、電極とシリコン基板との間に抵抗接点を形成することができる。スクリーン印刷と焼結によって電極と電界を製作できる。
上述の工程からすれば、本発明の実施例による背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法では、シリコン基板の受光面縁部をエッチングするとともに、シリコン基板の背面に拡散により形成されたエミッタ接合をエッチングにより除去することによって、得られる太陽電池セルの背面と貫通孔との間に短絡を生じる導電層が存在しない。即ち、背面と貫通孔との間のＰ−Ｎ接合が断ち切られ、貫通孔内のエミッタ接合が電気絶縁されて、電池セルの並列抵抗と転換効率が向上する。
従来技術に比べて、この方法では、レーザー分離工程を省いたため、レーザー分離による電池セルの電気漏れのリスクと電池セルの割れ率を低下させた。また、レーザー分離工程を省いたことにより、製造工程が簡単になり、設備コストが減少し、大規模な工業生産に有利である。
実施例２
図８は本発明の実施例２による背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法のフローチャートである。図８に示すように、この方法は、以下の工程を含む。
本発明の実施例において、工程Ｓ２０１〜Ｓ２０３は実施例１の工程Ｓ１０１〜Ｓ１０３と同じであるため、ここでは説明を省略する。
図８は本発明の実施例２による背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法のフローチャートである。図８に示すように、この方法は、以下の工程を含む。
本発明の実施例において、工程Ｓ２０１〜Ｓ２０３は実施例１の工程Ｓ１０１〜Ｓ１０３と同じであるため、ここでは説明を省略する。
工程Ｓ２０４は、シリコン基板の側面と、背面３と、貫通孔４の全体とをエッチングする工程である。
図９はエッチング後のシリコン基板の構造模式図である。図９に示すように、エッチング後、貫通孔内壁５及び側面のいずれにもエミッタ接合が形成されていない。本発明の実施例において、エッチングの際に、シリコン基板１のすべての側面の全面、背面全面及び貫通孔全体を化学溶液と完全に接触させてもよい。接触方法としては、フッ化水素（ＨＦ）溶液でシリコン基板のすべての側面、背面全面及び貫通孔全体を完全に浸漬してもよく、フッ化水素（ＨＦ）溶液でシリコン基板のすべての側面、背面全面及び貫通孔全体をリンスしてもよく、あるいはスプレーの方法を用いてもよい。本実施例は、浸漬でエッチングすることが好ましい。
さらに、エッチングの際に、プラズマガスでシリコン基板１のすべての側面、背面全面及び貫通孔全体を１５分エッチングしてもよい。そのプラズマガスは、ＳＦ６の流量が２００ｓｃｃｍ、Ｏ２の流量が３０ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量が３００ｓｃｃｍであり、圧力を５０Ｐａ、グロー出力を７００Ｗとするものである。
図９はエッチング後のシリコン基板の構造模式図である。図９に示すように、エッチング後、貫通孔内壁５及び側面のいずれにもエミッタ接合が形成されていない。本発明の実施例において、エッチングの際に、シリコン基板１のすべての側面の全面、背面全面及び貫通孔全体を化学溶液と完全に接触させてもよい。接触方法としては、フッ化水素（ＨＦ）溶液でシリコン基板のすべての側面、背面全面及び貫通孔全体を完全に浸漬してもよく、フッ化水素（ＨＦ）溶液でシリコン基板のすべての側面、背面全面及び貫通孔全体をリンスしてもよく、あるいはスプレーの方法を用いてもよい。本実施例は、浸漬でエッチングすることが好ましい。
さらに、エッチングの際に、プラズマガスでシリコン基板１のすべての側面、背面全面及び貫通孔全体を１５分エッチングしてもよい。そのプラズマガスは、ＳＦ６の流量が２００ｓｃｃｍ、Ｏ２の流量が３０ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量が３００ｓｃｃｍであり、圧力を５０Ｐａ、グロー出力を７００Ｗとするものである。
エッチング後の工程Ｓ２０５〜Ｓ２０８は実施例１の工程Ｓ１０５〜Ｓ１０８と同じであるため、ここでは説明を省略する。図１０は本発明の実施例によるスクリーン印刷後のシリコン基板の構造模式図である。図１０において、貫通孔内壁にエミッタ接合が形成されていない。
実施例３
図１１は、本発明の実施例３による背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法のフローチャートである。図１１に示すように、この方法は、以下の工程を含む。
本発明の実施例において、工程Ｓ３０１〜Ｓ３０３は実施例２の工程Ｓ２０１〜Ｓ２０３と同じであるため、ここでは説明を省略する。
図１１は、本発明の実施例３による背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法のフローチャートである。図１１に示すように、この方法は、以下の工程を含む。
本発明の実施例において、工程Ｓ３０１〜Ｓ３０３は実施例２の工程Ｓ２０１〜Ｓ２０３と同じであるため、ここでは説明を省略する。
工程Ｓ３０４は、シリコン基板の側面、背面全面及び貫通孔の一部をエッチングする工程である。
図１２はエッチング後のシリコン基板の構造模式図である。図１２に示すように、貫通孔をエッチングする際に、貫通孔の軸方向上の一部を選択的にエッチングする。このようにエッチングした場合、貫通孔内壁５の一部にエミッタ接合が形成されている。また、シリコン基板の側面をエッチングする際に、シリコン基板のすべての側面の全面をエッチングしてもよく、すべての側面の一部をエッチングしてもよい。
本発明の実施例において、エッチングの際に、背面を化学溶液に所定の深さで浸潤してもよい。これにより、側面の一部と貫通孔の一部をエッチングすることができる。
図１２はエッチング後のシリコン基板の構造模式図である。図１２に示すように、貫通孔をエッチングする際に、貫通孔の軸方向上の一部を選択的にエッチングする。このようにエッチングした場合、貫通孔内壁５の一部にエミッタ接合が形成されている。また、シリコン基板の側面をエッチングする際に、シリコン基板のすべての側面の全面をエッチングしてもよく、すべての側面の一部をエッチングしてもよい。
本発明の実施例において、エッチングの際に、背面を化学溶液に所定の深さで浸潤してもよい。これにより、側面の一部と貫通孔の一部をエッチングすることができる。
エッチング後の工程Ｓ３０５〜Ｓ３０８は実施例２の工程Ｓ２０５〜Ｓ２０８と同じであるため、ここでは説明を省略する。図１３は本発明の実施例によるスクリーン印刷後のシリコン基板の構造模式図である。図１３において、貫通孔内壁にエミッタ接合が形成されていない。
以上、本発明について最良の実施の形態を参照して詳細に説明したが、実施形態はあくまでも例示的なものであり、これらに限定されない。また上述の説明は、本発明に基づきなしうる細部の修正或は変更など、いずれも本発明の請求の範囲に属するものとする。
１ シリコン基板
２ 受光面
３ 背面
４ 貫通孔
５ 貫通孔内壁
６ テクスチャ面
７ Ｎ又はＰエミッタ接合
８ エッチング溝
９ 減反射フィルム
１０ 貫通孔背面電極
１１ 背面電極
１２ 背面電界
１３ 受光面電極
１４ 貫通電極
２ 受光面
３ 背面
４ 貫通孔
５ 貫通孔内壁
６ テクスチャ面
７ Ｎ又はＰエミッタ接合
８ エッチング溝
９ 減反射フィルム
１０ 貫通孔背面電極
１１ 背面電極
１２ 背面電界
１３ 受光面電極
１４ 貫通電極
Claims (7)
- 穴開け、テクスチャ化、拡散を経た半導体基板をエッチングするエッチング工程と、前記エッチング工程でエッチングされた前記半導体基板を処理する処理工程とを含む背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法において、
前記処理工程では、前記エッチング工程でエッチングされた前記半導体基板からドープガラス層を除去し、前記ドープガラス層が除去された前記半導体基板の受光面にフィルムを被覆し、前記フィルムが被覆された前記半導体基板に電極と背面電界とを形成し、
前記エッチング工程では、前記半導体基板の受光面縁部と前記半導体基板の背面と前記半導体基板の貫通孔とに対するエッチングを同時に行い、前記拡散により前記受光面縁部に形成された導電層を除去すると共に、前記拡散により前記背面に形成された導電層を除去し、さらに前記拡散により前記貫通孔内に形成された導電層を除去することを特徴とする背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法。 - 前記エッチング工程では、前記受光面縁部と前記背面と前記貫通孔とに対するエッチングと同時に、前記半導体基板の側面に対するエッチングを行い、前記拡散により前記側面に形成された導電層を除去することを特徴とする請求項１に記載の背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法。
- 前記エッチング工程では、化学薬品を用いることを特徴とする請求項２に記載の背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法。
- 前記化学薬品は、化学溶液、化学エッチングスラリー又はプラズマガスであることを特徴とする請求項３に記載の背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法。
- 前記化学溶液を用いた前記エッチング工程では、前記背面の全面を前記化学溶液と接触させ、前記側面を前記化学溶液と接触させることを特徴とする請求項４に記載の背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法。
- 前記化学エッチングスラリーを用いた前記エッチング工程では、前記受光面縁部と前記背面とに前記化学エッチングスラリーを印刷することを特徴とする請求項４に記載の背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法。
- 前記プラズマガスを用いた前記エッチング工程では、前記半導体基板における前記貫通孔の内壁と前記側面と前記背面とを前記プラズマガスと直接接触させることを特徴とする請求項４に記載の背面接触式結晶シリコン太陽電池セルの製造方法。
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