JP5848417B1 - Solar cell and method for manufacturing solar cell - Google Patents
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Abstract
【課題】短絡電流・開放電圧を向上させつつ、エミッタ層及びパッシベーション膜を簡便に形成することができる太陽電池を提供する。【解決手段】ガリウムがドーピングされたp型シリコン基板11と、該p型シリコン基板の第一主表面18に設けられたシリコン酸化膜12と、該シリコン酸化膜12上に設けられたシリコン窒化膜13と、前記p型シリコン基板11の前記第一主表面18上に設けられた電極14とを有し、前記p型シリコン基板11の前記第一主表面18側の最表層のガリウム濃度は、前記p型シリコン基板の内部のガリウム濃度より小さいことを特徴とする太陽電池。【選択図】図1Provided is a solar cell capable of easily forming an emitter layer and a passivation film while improving a short-circuit current and an open-circuit voltage. A p-type silicon substrate doped with gallium, a silicon oxide film provided on a first main surface of the p-type silicon substrate, and a silicon nitride film provided on the silicon oxide film. 13 and an electrode 14 provided on the first main surface 18 of the p-type silicon substrate 11, and the gallium concentration of the outermost layer on the first main surface 18 side of the p-type silicon substrate 11 is A solar cell, wherein the concentration is smaller than the gallium concentration inside the p-type silicon substrate. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、太陽電池及び太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell and a method for manufacturing a solar cell.
太陽電池に用いられるシリコン基板として、少数キャリアのライフタイムの低下を抑制するために、ガリウムがドーピングされたp型シリコン基板を用いることが知られている(例えば、特許文献1を参照)。 As a silicon substrate used for a solar cell, it is known to use a p-type silicon substrate doped with gallium in order to suppress a decrease in minority carrier lifetime (see, for example, Patent Document 1).
このようなガリウムがドーピングされたp型シリコン基板を用いた太陽電池は、例えば、図5に示すような構造を有している。図5の太陽電池30は、p型シリコン基板31と、p型シリコン基板31に設けられたn型拡散層(エミッタ層)37と、n型拡散層37上に設けられたシリコン窒化膜33と、p型シリコン基板31の第一主表面38上に設けられ、n型拡散層37と電気的に接続された表面電極34と、p型シリコン基板31の第二主表面39に設けられた裏面電極36を有している。なお、太陽電池30のp型シリコン基板31の第一主表面38が、受光面である。
Such a solar cell using a p-type silicon substrate doped with gallium has a structure as shown in FIG. 5, for example. 5 includes a p-
太陽電池30のn型拡散層37の形成方法としては、熱拡散法が広く用いられ、通常、拡散源としてP(リン、その具体的な化合物としては、例えばオキシ塩化リン)が用いられる。
As a method of forming the n-
図5で示した太陽電池30は、n型拡散層37上にシリコン窒化膜33を、主に反射防止を目的として形成している。反射防止膜とn型拡散層との間には、パッシベーション能力の高い膜としてシリコン酸化膜を形成することがあるが、これは余計な工程が追加されるため、コスト高になるという問題があった。また、従来の熱拡散法によって形成されたn型拡散層からなるエミッタ層37は低抵抗であり、短絡電流・開放電圧の向上の点で改善の余地があった。さらに、n型拡散層からなるエミッタ層37の形成時に拡散源(オキシ塩化リン等)を用いた場合には、基板のライフタイムの点で改善の余地があり、短絡電流・開放電圧の向上の点で改善の余地があった。
In the
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、短絡電流・開放電圧を向上させつつ、エミッタ層及びパッシベーション膜を簡便に形成することができる太陽電池及び太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a solar cell and a method for manufacturing the solar cell that can easily form an emitter layer and a passivation film while improving short-circuit current and open-circuit voltage. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明は、ガリウムがドーピングされたp型シリコン基板と、該p型シリコン基板の第一主表面に設けられたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜上に設けられたシリコン窒化膜と、前記p型シリコン基板の前記第一主表面上に設けられた電極とを有し、前記p型シリコン基板の前記第一主表面側の最表層のガリウム濃度は、前記p型シリコン基板の内部のガリウム濃度より小さいことを特徴とする太陽電池を提供する。 To achieve the above object, the present invention provides a p-type silicon substrate doped with gallium, a silicon oxide film provided on the first main surface of the p-type silicon substrate, and the silicon oxide film. A silicon nitride film, and an electrode provided on the first main surface of the p-type silicon substrate, and the gallium concentration of the outermost layer on the first main surface side of the p-type silicon substrate is Provided is a solar cell characterized by being smaller than the gallium concentration inside the silicon substrate.
このように、第一主表面側の最表層のガリウム濃度が、内部のガリウム濃度より小さく、第一主表面にシリコン酸化膜が設けられているp型シリコン基板のシリコン酸化膜上にシリコン窒化膜が設けられていることで、シリコン窒化膜内部の正電荷により、p型シリコン基板の第一主表面側の最表層はn型に反転し、この最表層をエミッタ層として機能させることができる。このような最表層からなるエミッタ層は高抵抗であり、短絡電流・開放電圧を向上させることができる。また、このような最表層エミッタ層は、オキシ塩化リン等の拡散源を用いることなく形成されているので、基板のライフタイムの劣化を防止することができ、短絡電流・開放電圧を向上させることができる。さらに、このような最表層からなるエミッタ層上のパッシベーション膜としてシリコン酸化膜を用いているので、短絡電流・開放電圧を向上させることができる。 Thus, the silicon nitride film on the silicon oxide film of the p-type silicon substrate in which the gallium concentration in the outermost layer on the first main surface side is smaller than the internal gallium concentration and the silicon oxide film is provided on the first main surface Is provided, the outermost layer on the first main surface side of the p-type silicon substrate is inverted to the n-type due to the positive charge inside the silicon nitride film, and this outermost layer can function as an emitter layer. Such an outermost emitter layer has a high resistance and can improve a short-circuit current and an open-circuit voltage. In addition, since the outermost emitter layer is formed without using a diffusion source such as phosphorus oxychloride, the lifetime of the substrate can be prevented from being deteriorated, and the short circuit current and the open circuit voltage can be improved. Can do. Further, since the silicon oxide film is used as the passivation film on the emitter layer composed of the outermost layer, the short circuit current and the open voltage can be improved.
このとき、前記p型シリコン基板の前記第一主表面側の前記最表層を反転層とすることができる。 At this time, the outermost layer on the first main surface side of the p-type silicon substrate can be an inversion layer.
p型シリコン基板の第一主表面側の最表層が反転層であれば、最表層を確実にエミッタ層として機能させることができる。 If the outermost layer on the first main surface side of the p-type silicon substrate is an inversion layer, the outermost layer can reliably function as an emitter layer.
このとき、前記p型シリコン基板の前記第一主表面と対向する第二主表面に設けられたアルミニウム電極をさらに有することができる。 At this time, the p-type silicon substrate may further include an aluminum electrode provided on the second main surface facing the first main surface.
このようにp型シリコン基板の第二主表面にアルミニウム電極が設けられていれば、アルミニウム電極からp型シリコン基板の第二主表面近傍にp型ドーパントを供給できるので、BSF(Back Surface Field)構造を形成し、太陽電池の変換効率を向上させることができる。 Thus, if the aluminum electrode is provided on the second main surface of the p-type silicon substrate, the p-type dopant can be supplied from the aluminum electrode to the vicinity of the second main surface of the p-type silicon substrate, so that BSF (Back Surface Field) is provided. A structure can be formed and the conversion efficiency of the solar cell can be improved.
また、本発明は、ガリウムがドーピングされたp型シリコン基板を有する太陽電池の製造方法であって、前記p型シリコン基板を熱酸化して、少なくとも前記p型シリコン基板の第一主表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記p型シリコン基板の前記第一主表面に形成された前記シリコン酸化膜上に、シリコン窒化膜を形成する工程と、前記p型シリコン基板の前記第一主表面上に電極を形成する工程とを含むことを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。 The present invention is also a method for manufacturing a solar cell having a p-type silicon substrate doped with gallium, wherein the p-type silicon substrate is thermally oxidized, and at least silicon is formed on the first main surface of the p-type silicon substrate. Forming an oxide film; forming a silicon nitride film on the silicon oxide film formed on the first main surface of the p-type silicon substrate; and the first main surface of the p-type silicon substrate. A method of manufacturing a solar cell, comprising: forming an electrode thereon.
このような製造方法であれば、ガリウムがドーピングされたp型シリコン基板を熱酸化することで、p型シリコン基板の第一主表面側の最表層のガリウム濃度を、p型シリコン基板の内部のガリウム濃度より小さくすることができ、さらに、p型シリコン基板の第一主表面に形成されたシリコン酸化膜上に、シリコン窒化膜を形成することで、シリコン窒化膜内部の正電荷により、p型シリコン基板の第一主表面側の最表層をn型に反転させることができ、この最表層をエミッタ層として機能させることができる。このようにして形成されたエミッタ層は高抵抗であり、短絡電流・開放電圧を向上させることができる。また、このようにして形成されたエミッタ層は、オキシ塩化リン等の拡散源を用いることなく形成されているので、基板のライフタイムの劣化を防止することができ、短絡電流・開放電圧を向上させることができる。さらに、エミッタ層上のパッシベーション膜としてシリコン酸化膜を形成しているので、短絡電流・開放電圧を向上させることができる。さらに、この製造方法では、エミッタ層を拡散により形成しないので、拡散層形成の工程のコストがかからない。 In such a manufacturing method, the p-type silicon substrate doped with gallium is thermally oxidized, so that the gallium concentration of the outermost layer on the first main surface side of the p-type silicon substrate is changed to the inside of the p-type silicon substrate. By forming a silicon nitride film on the silicon oxide film formed on the first main surface of the p-type silicon substrate, the p-type can be formed by the positive charge inside the silicon nitride film. The outermost layer on the first main surface side of the silicon substrate can be inverted to n-type, and this outermost layer can function as an emitter layer. The emitter layer thus formed has a high resistance and can improve the short-circuit current and the open-circuit voltage. In addition, the emitter layer formed in this way is formed without using a diffusion source such as phosphorus oxychloride, so that the lifetime of the substrate can be prevented from being deteriorated, and the short-circuit current and the open-circuit voltage are improved. Can be made. Furthermore, since the silicon oxide film is formed as a passivation film on the emitter layer, the short-circuit current / open-circuit voltage can be improved. Further, in this manufacturing method, since the emitter layer is not formed by diffusion, the cost of the step of forming the diffusion layer is not incurred.
このとき、前記p型シリコン基板の前記第一主表面と対向する第二主表面に、アルミニウム膜を形成する工程をさらに含むことができる。
このような工程を含むことで、アルミニウム膜からp型シリコン基板の第二主表面近傍にp型ドーパントを供給できるので、BSF構造を形成し、太陽電池の変換効率を向上させることができる。
In this case, the method may further include forming an aluminum film on the second main surface of the p-type silicon substrate facing the first main surface.
By including such a step, the p-type dopant can be supplied from the aluminum film to the vicinity of the second main surface of the p-type silicon substrate, so that the BSF structure can be formed and the conversion efficiency of the solar cell can be improved.
以上のように、本発明の太陽電池及び太陽電池の製造方法によれば、短絡電流・開放電圧を向上させつつ、エミッタ層及びパッシベーション膜を簡便に形成することができる。 As described above, according to the solar cell and the solar cell manufacturing method of the present invention, the emitter layer and the passivation film can be easily formed while improving the short-circuit current and the open-circuit voltage.
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail as an example of an embodiment with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
上述したように、従来の太陽電池においては、短絡電流・開放電圧の向上の点で改善の余地があった。また、シリコン基板表面(受光面)のパッシベーションのためにシリコン酸化膜を形成するとコスト高となる問題があった。 As described above, the conventional solar cell has room for improvement in terms of improving the short circuit current and the open circuit voltage. Further, when a silicon oxide film is formed for passivation of the silicon substrate surface (light receiving surface), there is a problem that the cost increases.
そこで、発明者らは、短絡電流・開放電圧を向上させつつ、エミッタ層及びパッシベーション膜を簡便に形成することができる太陽電池について鋭意検討を重ねた。その結果、第一主表面側の最表層のガリウム濃度が、内部のガリウム濃度より小さく、第一主表面にシリコン酸化膜が設けられているp型シリコン基板のシリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を設けることで、シリコン窒化膜内部の正電荷により、p型シリコン基板の第一主表面側の最表層がn型に反転し、この最表層をエミッタ層として機能させることができ、短絡電流・開放電圧を向上させつつ、エミッタ層及びパッシベーション膜を簡便に形成することができることを見出し、本発明をなすに至った。 Therefore, the inventors have made extensive studies on a solar cell that can easily form an emitter layer and a passivation film while improving a short-circuit current and an open-circuit voltage. As a result, the outermost gallium concentration on the first main surface side is smaller than the internal gallium concentration, and the silicon nitride film is formed on the silicon oxide film of the p-type silicon substrate on which the silicon oxide film is provided on the first main surface. By providing, the outermost layer on the first main surface side of the p-type silicon substrate is inverted to the n-type due to the positive charge inside the silicon nitride film, and this outermost layer can function as the emitter layer, and the short circuit current / opening The inventors have found that the emitter layer and the passivation film can be easily formed while improving the voltage, and have reached the present invention.
以下、図1を参照しながら、本発明の太陽電池の一実施形態を説明する。図1の太陽電池10は、ガリウムがドーピングされたp型シリコン基板11と、p型シリコン基板11の第一主表面18に設けられたシリコン酸化膜12と、シリコン酸化膜12上に設けられたシリコン窒化膜13と、p型シリコン基板11の第一主表面18上に設けられた表面電極(電極)14を有している。なお、太陽電池10の第一主表面18は受光面である。p型シリコン基板11の第一主表面18側の最表層15のガリウム濃度は、p型シリコン基板11の内部のガリウム濃度より小さくなっている。ここで最表層15は、第一主表面18から基板内部に向かってある深さを有する層である(図3を参照)。図3において、シリコン基板中のガリウム濃度がN0より低い領域は、シリコン窒化膜形成後に反転する領域であり、シリコン基板中のガリウム濃度がN0より高い領域はp型領域である。最表層15は、例えば、基板表面から100nm以下にある層である。
Hereinafter, an embodiment of the solar cell of the present invention will be described with reference to FIG. 1 is provided on a p-
このように、第一主表面18側の最表層15のガリウム濃度が、内部のガリウム濃度より小さく、第一主表面18にシリコン酸化膜が設けられているp型シリコン基板11のシリコン酸化膜12上にシリコン窒化膜13が設けられていることで、シリコン窒化膜13内部の正電荷によりp型シリコン基板11の第一主表面18側の最表層15はn型に反転し、この最表層15をエミッタ層として機能させることができる。このような最表層15からなるエミッタ層は高抵抗であり、短絡電流・開放電圧を向上させることができる。また、このような最表層15からなるエミッタ層は、オキシ塩化リン等の拡散源を用いることなく形成されているので、基板のライフタイムの劣化を防止することができ、短絡電流・開放電圧を向上させることができる。さらに、このような最表層15からなるエミッタ層上のパッシベーション膜としてシリコン酸化膜12を用いているので、短絡電流・開放電圧を向上させることができる。
Thus, the
太陽電池10において、p型シリコン基板の11の第一主表面18側の最表層15を反転層とすることができる。p型シリコン基板11の第一主表面18側の最表層15が反転層であれば、最表層15を確実にエミッタ層として機能させることができる。
In the
太陽電池10は、p型シリコン基板11の第一主表面18と対向する第二主表面19に設けられたアルミニウム電極(裏面電極)16をさらに有することができる。
このようにp型シリコン基板11の第二主表面19にアルミニウム電極16が設けられていれば、アルミニウム電極16からp型シリコン基板11の第二主表面19近傍にp型ドーパントを供給できるので、BSF層を形成することができ、これにより、表面での再結合を低減させ、変換効率の向上につながる。
If the
上記で説明した本発明の太陽電池は、簡便に形成することができるエミッタ層及びパッシベーション膜を有するものでありながら、優れた短絡電流・開放電圧を有する。 The solar cell of the present invention described above has an excellent short-circuit current / open-circuit voltage while having an emitter layer and a passivation film that can be easily formed.
次に、図2を参照しながら、本発明の太陽電池の製造方法の一実施形態を説明する。まず、ガリウムがドープされたp型シリコン基板11を準備する(図2(a)を参照)。ガリウムがドープされたp型シリコン基板は、CZ法やFZ法によりシリコン単結晶インゴットを育成し、これをスライスした後、所定の加工を施すことによって得ることができる。p型シリコン基板11は、少なくとも受光面側(すなわち、第一主表面18側)に、反射率低減のためにテクスチャと呼ばれる微細な凹凸を形成するテクスチャ処理が施されることが好ましい。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a solar cell of the present invention will be described with reference to FIG. First, a p-
次に、p型シリコン基板11を酸素ガス雰囲気中で、熱酸化することにより、p型シリコン基板11の第一主表面18及び第二主表面19に、シリコン酸化膜12及びシリコン酸化膜12’をそれぞれ形成する(図2(b)を参照)。ガリウムがドーピングされたシリコン基板は、熱酸化すると、ガリウムのシリコン単結晶中、シリコン酸化膜中での拡散係数及び溶解度の違いから、基板表面のガリウム濃度が大きく低下するという性質を持っているので、上記の熱酸化により、p型シリコン基板11の第一主表面18側の最表層15’のガリウム濃度は、p型シリコン基板11の内部のガリウム濃度より小さくなる。
Next, by thermally oxidizing the p-
次に、p型シリコン基板11の第一主表面18に形成されたシリコン酸化膜12上に、シリコン窒化膜13を形成する(図2(c)を参照)。このときに、シリコン窒化膜13の内部の正電荷により、最表層15はN型に反転し、この最表層15をエミッタ層として機能させることができる。
Next, a
次に、p型シリコン基板11の第二主表面19に形成された酸化膜12’を除去した後に、p型シリコン基板11の第二主表面19に、アルミニウム膜16を形成することができる(図2(d)を参照)。p型シリコン基板11の第二主表面19に、アルミニウム膜(アルミニウム電極)16を形成することで、アルミニウム膜16からp型シリコン基板11の第二主表面19近傍にp型ドーパントを供給できるので、BSF層を形成することができ、太陽電池の変換効率を向上させることができる。アルミニウム膜16は、例えば、Alを含むペーストを第二主表面19にスクリーン印刷して乾燥し、焼成することにより形成することができる。
Next, after removing the
次に、p型シリコン基板11の第一主表面18上に表面電極(電極)14を形成して、焼成することにより、図1の太陽電池10を得ることができる。表面電極14は銀により形成することが好ましい。表面電極14の形成方法は、公知の方法を用いることができ、例えば、Agを含むペーストをスクリーン印刷して乾燥し、焼成することにより行うことができる。
Next, by forming a surface electrode (electrode) 14 on the first
表面電極14とアルミニウム膜16はどちらを先に形成してもよく、焼成は同時に行ってもよい。
Either the
上記で説明した本発明の太陽電池の製造方法によれば、短絡電流・開放電圧を向上させつつ、エミッタ層及びパッシベーション膜を簡便に形成することができる。 According to the solar cell manufacturing method of the present invention described above, the emitter layer and the passivation film can be easily formed while improving the short-circuit current / open-circuit voltage.
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
(実施例)
図1に示す本発明の太陽電池10を、図2に示す製造工程により作製した。
(Example)
The
まず、p型シリコン基板11として、厚さ200μm、比抵抗1Ω・cm、面方位{100}のガリウムドープp型アズカットシリコン基板を準備した(図2(a)参照)。 First, a gallium-doped p-type as-cut silicon substrate having a thickness of 200 μm, a specific resistance of 1 Ω · cm, and a plane orientation {100} was prepared as the p-type silicon substrate 11 (see FIG. 2A).
次に、テクスチャ処理を以下のようにして行った。熱濃水酸化カリウム水溶液によりシリコン基板のダメージ層を除去した後、水酸化カリウム/2−プロパノールの水溶液中に浸漬しテクスチャ形成を行った。 Next, texture processing was performed as follows. After removing the damaged layer of the silicon substrate with a hot concentrated aqueous solution of potassium hydroxide, it was immersed in an aqueous solution of potassium hydroxide / 2-propanol to form a texture.
次に、熱酸化を以下のようにして行った。塩酸/過酸化水素混合溶液中で洗浄後、酸素ガス雰囲気中で、900℃、40分の熱処理を行い、15nmのシリコン酸化膜12を形成した(図2(b)参照)。このとき裏面にもシリコン酸化膜12’が形成された。 Next, thermal oxidation was performed as follows. After washing in a hydrochloric acid / hydrogen peroxide mixed solution, a heat treatment was performed at 900 ° C. for 40 minutes in an oxygen gas atmosphere to form a 15 nm silicon oxide film 12 (see FIG. 2B). At this time, a silicon oxide film 12 'was also formed on the back surface.
次に、シリコン窒化膜形成を以下のようにして行った。プラズマCVD装置を使用し、SiH4、NH3、H2の混合ガス雰囲気で、膜厚80nmのシリコン窒化膜13を表面側のシリコン酸化膜12の上に形成した(図2(c)参照)。
Next, silicon nitride film formation was performed as follows. Using the plasma CVD apparatus, a mixed gas atmosphere of SiH 4, NH 3, H 2 , the
次に、裏面酸化膜(シリコン酸化膜12’)除去をウェーハ裏面にフッ酸をスピンコートすることによって行った。ウェーハ裏面(第二主表面)が撥水することを確認して終点確認を行った。 Next, the back surface oxide film (silicon oxide film 12 ') was removed by spin coating hydrofluoric acid on the back surface of the wafer. The end point was confirmed after confirming that the wafer back surface (second main surface) was water repellent.
次に、アルミニウム電極16の形成のためのアルミニウム膜の形成は、Alペーストをウェーハ裏面(第二主表面)全面にスクリーン印刷した後に乾燥させることで行った(図2(d)参照)。
Next, the formation of the aluminum film for forming the
次に、表面電極14の形成のための銀製膜をAgペーストをスクリーン印刷した後に乾燥させることで行った。
Next, a silver film for forming the
次に、焼成を780℃の空気雰囲気下で行い、裏面のアルミニウム電極16及び表面電極14を形成した。これにより、図1に示す太陽電池10を製造した。
Next, firing was performed in an air atmosphere at 780 ° C., and the
上記のようにして作製された太陽電池10について、25℃のもとで、放射照度量100mW/cm2、スペクトルAM1.5グローバルの擬似太陽光照射時の電気的特性の測定を行った。測定結果を表1に示す。
About the
(比較例1)
実施例においてシリコン窒化膜13を形成しない構造の太陽電池(すなわち、図4の太陽電池20)を作製した。
(Comparative Example 1)
In the example, a solar cell having a structure in which the
ここで作製した太陽電池20の構成の概略を説明する。図4の太陽電池20は、ガリウムがドーピングされたp型シリコン基板21と、p型シリコン基板21の第一主表面28に設けられたシリコン酸化膜22と、p型シリコン基板21の第一主表面28上に設けられた表面電極(電極)24を有している。なお、太陽電池20の第一主表面28は受光面である。p型シリコン基板21の第一主表面28側の最表層25のガリウム濃度は、酸化膜22を形成したことにより、p型シリコン基板21の内部のガリウム濃度より小さくなっている。太陽電池20は、p型シリコン基板21の第一主表面28と対向する第二主表面29に設けられたアルミニウム電極(裏面電極)26をさらに有している。
The outline of the structure of the
図4に示した構造の太陽電池20を、実施例のプロセスからシリコン窒化膜形成の工程を除いたプロセスで行った。すなわち、p型シリコン基板21は、実施例のp型シリコン基板11と同じものを用い、テクスチャ処理、熱酸化、裏面酸化膜除、アルミニウム膜26の形成、表面電極24の形成、焼結は、実施例と同じ条件で行った。
The
上記のようにして作製された太陽電池20について、実施例と同様にして電気的特性の測定を行った。測定結果を表1に示す。
About the
(比較例2)
図5に示す太陽電池30を作製した。図5の太陽電池30は、図6に示す製造工程により作製した。
(Comparative Example 2)
The
まず、ガリウムがドープされたp型シリコン基板31を準備した(図6(a)を参照)。ここで準備したp型シリコン基板31は、実施例で最初に準備したp型シリコン基板11と同じ種類とした。
First, a p-
次に、p型シリコン基板31は、反射率低減のためのテクスチャを形成するテクスチャ処理を実施例と同様にして施した。
Next, the p-
次に、p型シリコン基板31をオキシ塩化リン雰囲気下、870℃で熱処理を行うことでリン拡散を行った。このとき、ウェーハ裏面同士を重ねた状態で熱処理した。拡散後のリンガラス層の除去をフッ酸で行い、洗浄後乾燥させた。このようにしてp型シリコン基板31の第1主表面38側に、n型拡散層であるエミッタ層37を形成した(図6(b)を参照)。
Next, phosphorus diffusion was performed by performing heat treatment on the p-
次に、p型シリコン基板31の第一主表面38に、実施例と同様にしてシリコン窒化膜33を形成した(図6(c)を参照)。
Next, a
次に、アルミニウム電極36の形成のためのアルミニウム膜の形成は、Alペーストをウェーハ裏面(第二主表面)全面にスクリーン印刷した後に乾燥させることで行った
(図6(d)を参照)。
Next, the formation of the aluminum film for forming the
次に、表面電極34の形成のための銀製膜をAgペーストをスクリーン印刷した後に乾燥させることで行った。
Next, a silver film for forming the
次に、焼成を780℃の空気雰囲気下で行い、裏面のアルミニウム電極36及び表面電極34を形成した。これにより、図5に示す太陽電池30を製造した。
Next, baking was performed in an air atmosphere at 780 ° C., and the
上記のようにして作製された太陽電池30について、実施例と同様にして電気的特性の測定を行った。測定結果を表1に示す。
About the
表1において、短絡電流は、太陽電池に接続される抵抗器の抵抗が0Ωの時の電流値であり、開放電圧は、太陽電池に接続される抵抗器の抵抗が非常に大きい時の電圧値であり、形状因子(フィルファクター)は、最大発電電力/(短絡電流×開放電圧)×100であり、光電変換効率は、(太陽電池からの出力/太陽電池に入った太陽エネルギー)×100である。 In Table 1, the short circuit current is the current value when the resistance of the resistor connected to the solar cell is 0Ω, and the open circuit voltage is the voltage value when the resistance of the resistor connected to the solar cell is very large. The form factor (fill factor) is the maximum generated power / (short circuit current × open circuit voltage) × 100, and the photoelectric conversion efficiency is (output from the solar cell / solar energy entering the solar cell) × 100. is there.
表1からわかるように、実施例は、比較例2と比較して短絡電流・開放電圧が向上しており、光電変換効率も向上している。また、実施例は比較例2と比べて、工程数が増加していない。すなわち、比較例2のリン拡散工程が実施例の熱酸化工程に置き換わり、比較例2のリンガラス層除去工程が実施例における第二主表面の酸化膜12’の除去工程に置き換わっただけである。従って、実施例の製造方法は比較例2の製造方法と比べてコスト高とはならない。
As can be seen from Table 1, in the example, the short-circuit current and the open-circuit voltage are improved as compared with Comparative Example 2, and the photoelectric conversion efficiency is also improved. Further, the number of steps in the example is not increased as compared with the comparative example 2. That is, the phosphorus diffusion process of Comparative Example 2 is replaced with the thermal oxidation process of the Example, and the phosphorus glass layer removal process of Comparative Example 2 is merely replaced with the process of removing the
なお、シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成しなかった比較例1は、最表層25がn型に反転せずに、エミッタ層として機能しなかったため、発電が起こらなかった。
In Comparative Example 1 in which the silicon nitride film was not formed on the silicon oxide film, power generation did not occur because the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
10、20、30…太陽電池、 11、21、31…p型シリコン基板、
12、12’、22…シリコン酸化膜(熱酸化膜)、
13、33…シリコン窒化膜、 14、24、34…表面電極(電極)、
15’…最表層、 15…最表層(反転層)、 25…最表層、
16、26、36…裏面電極(アルミニウム電極、アルミニウム膜)、
37…n型拡散層(エミッタ層)、 18、28、38…第一主表面、
19、29、39…第二主表面。
10, 20, 30 ... solar cells, 11, 21, 31 ... p-type silicon substrate,
12, 12 ', 22 ... silicon oxide film (thermal oxide film),
13, 33 ... silicon nitride film, 14, 24, 34 ... surface electrode (electrode),
15 '... outermost layer, 15 ... outermost layer (inversion layer), 25 ... outermost layer,
16, 26, 36 ... back electrode (aluminum electrode, aluminum film),
37 ... n-type diffusion layer (emitter layer) 18, 28, 38 ... first main surface,
19, 29, 39 ... second main surface.
Claims (4)
該p型シリコン単結晶基板の第一主表面に設けられた熱酸化膜であるシリコン酸化膜と、
該シリコン酸化膜上に設けられた、膜中に正電荷を有するシリコン窒化膜と、
前記p型シリコン単結晶基板の前記第一主表面上に設けられた電極と
を有し、
前記p型シリコン単結晶基板の前記第一主表面側の最表層のガリウム濃度は、前記p型シリコン単結晶基板の内部のガリウム濃度より小さく、
前記p型シリコン単結晶基板の前記第一主表面側の前記最表層は前記シリコン窒化膜中の正電荷により反転した反転層であり、
前記反転層はエミッタ層として機能することを特徴とする太陽電池。 A p-type silicon single crystal substrate doped with gallium;
A silicon oxide film which is a thermal oxide film provided on the first main surface of the p-type silicon single crystal substrate;
A silicon nitride film provided on the silicon oxide film and having a positive charge in the film;
An electrode provided on the first main surface of the p-type silicon single crystal substrate,
The outermost layer of the gallium concentration in the first main surface side of the p-type silicon single crystal substrate is smaller than the internal of the gallium concentration of the p-type silicon single crystal substrate,
The outermost layer on the first main surface side of the p-type silicon single crystal substrate is an inversion layer inverted by a positive charge in the silicon nitride film ,
The solar cell according to claim 1, wherein the inversion layer functions as an emitter layer.
前記p型シリコン単結晶基板を熱酸化して、少なくとも前記p型シリコン単結晶基板の第一主表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記p型シリコン単結晶基板の前記第一主表面に形成された前記シリコン酸化膜上に、膜中に正電荷を有するシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記p型シリコン単結晶基板の前記第一主表面上に電極を形成する工程と
を含み、
前記シリコン窒化膜を形成する工程において、前記p型シリコン単結晶基板の前記第一主表面側の最表層にエミッタ層として機能する前記シリコン窒化膜中の正電荷により反転した反転層が形成されることを特徴とする太陽電池の製造方法。 A method of manufacturing a solar cell having a p-type silicon single crystal substrate doped with gallium,
Said p-type silicon single crystal substrate thermally oxidized, forming a silicon oxide film on at least the first main surface of the p-type silicon single crystal substrate,
Forming a silicon nitride film having a positive charge in the film on the silicon oxide film formed on the first main surface of the p-type silicon single crystal substrate;
Forming an electrode on the first main surface of the p-type silicon single crystal substrate,
In the step of forming the silicon nitride film, an inversion layer inverted by positive charges in the silicon nitride film functioning as an emitter layer is formed on the outermost layer on the first main surface side of the p-type silicon single crystal substrate. A method for manufacturing a solar cell.
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52124887A (en) * | 1976-04-13 | 1977-10-20 | Sony Corp | Solar battery |
JPS5559784A (en) * | 1978-10-23 | 1980-05-06 | Hezel Rudolf | Soalr battery |
JP2003152205A (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-23 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element and its manufacturing method |
JP2006140282A (en) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Sharp Corp | Method of manufacturing crystalline silicon solar battery |
JP2008503101A (en) * | 2004-06-10 | 2008-01-31 | アールジーエス デベロップメント ビー.ブイ. | Method for producing crystalline silicon thin film |
JP2013219080A (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-24 | Sharp Corp | Method for manufacturing photoelectric conversion element, and photoelectric conversion element |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52124887A (en) * | 1976-04-13 | 1977-10-20 | Sony Corp | Solar battery |
JPS5559784A (en) * | 1978-10-23 | 1980-05-06 | Hezel Rudolf | Soalr battery |
JP2003152205A (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-23 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element and its manufacturing method |
JP2008503101A (en) * | 2004-06-10 | 2008-01-31 | アールジーエス デベロップメント ビー.ブイ. | Method for producing crystalline silicon thin film |
JP2006140282A (en) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Sharp Corp | Method of manufacturing crystalline silicon solar battery |
JP2013219080A (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-24 | Sharp Corp | Method for manufacturing photoelectric conversion element, and photoelectric conversion element |
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