JP6050376B2 - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の太陽電池は、第1導電型の基板と、前記基板の上に配設され、第1開口部を備える第2導電型のエミッタ層と、前記エミッタ層の上に配設され、前記第1開口部と連通する第2開口部を備える反射防止膜と、前記第1開口部を充填し、リン及びニッケルシリサイドを含む第1電極と、前記第1電極の上に形成され、前記第2開口部を充填し、リン及びニッケルを含む第2電極と、前記第2電極の上に形成される前面電極と、前記基板の背面に配設される背面電極と、を備える。
本発明の太陽電池の製造方法は、第1導電型の基板の上部に第2導電型のエミッタ層を形成するステップと、前記エミッタ層の上部に反射防止膜を形成するステップと、前記反射防止膜及び前記エミッタ層のうちの一部を除去して、前記エミッタ層の一部を露出させる第1開口部及び前記第1開口部と連通し、前記反射防止膜を露出させる第2開口部を形成するステップと、前記第1及び第2開口部にリンがドーピングされたニッケルナノ粒子を含むペーストをスクリーン印刷した後に熱処理して、前記第1及び第2開口部にそれぞれ第1電極及び第2電極を形成するステップと、前記第2電極の上に銀(Ag)ペーストをスクリーン印刷した後に熱処理して前面電極を形成するステップと、前記基板の背面にアルミニウムペーストを印刷した後に熱処理して背面電極を形成するステップと、を含む。
[リンがドーピングされたニッケルナノ粒子を含むペーストの製造]
平均粒径が100nmであり、リンの含量が17.45wt%であるようにドーピングされたニッケルナノ粒子の粉末85重量%、ブチルカルビトールアセテート10重量%、バインダーとしてのエチルセルロース樹脂(商品名:Ethocel、Dow社製、Standard 100)5重量%を混合分散した。混合分散液を3ロールミリングにより分散してペーストを製造した。
平均粒径が100nmであり、リンの含量が15.68wt%であるようにドーピングされたニッケルナノ粒子を用いた以外は、前記製造例1の方法と同様にしてペーストを製造した。
リンがドーピングされていない平均粒径80nmを有するニッケルナノ粒子を((株)ドリム社製、Code No. DR−NIM−04)を用いた以外は、前記製造例1の方法と同様にしてペーストを製造した。
[太陽電池の製造]
156mmの多結晶シリコンウェーハを用いて管状炉(tube furnace)で900℃にてPOCL3を用いる拡散工程によりリン(P)をドーピングして100Ω/sqのシート抵抗を有するエミッタ層を形成した。
第1電極、第2電極及び前面電極の形成に際して、800℃のベルト焼成炉を用いて20秒間焼結した以外は、前記実施例1の方法と同様にして太陽電池を製造した。
前記比較製造例1に従い製造されたペーストを用いた以外は、前記実施例1の方法と同様にして太陽電池を製造した。
[1.ニッケルシリサイドの形成評価]
リンがドーピングされたニッケル粒子の焼結によりリンが純粋なシリコンウェーハ(Si wafer)に拡散されることを確認するために不純物がドーピングされていないウェーハを準備した。
前記製造例2に従い製造されたペーストを用いた以外は、前記実験例1の方法と同様にして焼結した。
前記比較製造例1に従い製造されたペーストを用いた以外は、前記実験例1の方法と同様にして焼結した。
純粋な多結晶シリコンウェーハを用いて管状炉で900℃にてPOCL3を用いる拡散工程によりリン(P)をドーピングして75Ω/sqのシート抵抗を有するウェーハを用いた。
純粋な多結晶シリコンウェーハを用いて管状炉で900℃にてPOCL3を用いる拡散工程によりリン(P)をドーピングして75Ω/sqのシート抵抗を有するウェーハを用いた。
200 エミッタ層
210 第1開口部
220 第1電極
300 反射防止膜
310 第2開口部
320 第2電極
400 前面電極
500 背面電極
Claims (19)
- 第1導電型の基板と、
前記基板の上に配設され、第1開口部を備える第2導電型のエミッタ層と、
前記エミッタ層の上に配設され、前記第1開口部と連通する第2開口部を備える反射防止膜と、
前記第1開口部を充填し、リン及びニッケルシリサイドを含む第1電極と、
前記第1電極の上に形成され、前記第2開口部を充填し、リン及びニッケルを含む第2電極と、
前記第2電極の上に形成され、銀(Ag)を含む前面電極と、
前記基板の背面に配設される背面電極と、
を備え、
前記エミッタ層は100〜500nmの厚さを有し、
前記第1開口部は、前記エミッタ層の、前記基板と反対側の5〜10nmを露出させるように形成され、
前記エミッタ層は不純物としてリンを含むシリコンからなり、前記第1電極は前記エミッタ層よりも高濃度のリンを含む、太陽電池。 - 前記基板はP型不純物でドーピングされ、前記エミッタ層はN型不純物でドーピングされている請求項1に記載の太陽電池。
- 前記エミッタ層は、60〜120Ω/sqのシート抵抗を有する請求項1に記載の太陽電池。
- 前記反射防止膜は、シリコン窒化膜、水素を含むシリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、MgF2膜、ZnS膜、TiO2膜、CeO2膜よりなる群から選ばれるいずれか一つの単一膜であるか、あるいは、前記単一膜から選ばれる2以上の膜が組み合わせられた多層膜である請求項1に記載の太陽電池。
- 前記背面電極は、アルミニウムを含む請求項1に記載の太陽電池。
- 第1導電型の基板の上部に第2導電型のエミッタ層を形成するステップと、
前記エミッタ層の上部に反射防止膜を形成するステップと、
前記反射防止膜及び前記エミッタ層のうちの一部を除去して前記エミッタ層を貫通せず、前記エミッタ層の一部を露出させる第1開口部及び前記第1開口部と連通し、前記反射防止膜を露出させる第2開口部を形成するステップと、
前記第1及び第2開口部にリンがドーピングされたニッケルナノ粒子を含むペーストをスクリーン印刷した後に熱処理して、前記第1及び第2開口部にそれぞれリン及びニッケルシリサイドを含む第1電極及びリン及びニッケルを含む第2電極を形成するステップと、
前記第2電極の上に銀ペーストをスクリーン印刷した後に熱処理して銀(Ag)を含む前面電極を形成するステップと、
前記基板の背面にアルミニウムペーストを印刷した後に熱処理して背面電極を形成するステップと、
を含み、
前記エミッタ層の厚さは100〜500nmであり、前記第1開口部の深さは5〜10nmであり、
前記エミッタ層は不純物としてリンを含むシリコンからなり、前記第1電極は前記エミッタ層よりも高濃度のリンを含む、太陽電池の製造方法。 - 前記リンがドーピングされたニッケルナノ粒子を含むペーストは、前記ペースト100重量部に対して、リンがドーピングされたニッケルナノ粒子60〜95重量部と、バインダー1〜20重量部と、溶媒1〜20重量部とを含む請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記リンがドーピングされたニッケルナノ粒子の平均粒径は、5〜200nmである請求項7に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記リンがドーピングされたニッケルナノ粒子は、ニッケルナノ粒子の総重量に対して1〜20重量%のリンを含む請求項7に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記バインダーは、不飽和カルボン酸と不飽和二重結合を有する化合物を共重合することにより得られるカルボキシル基含有感光性樹脂と、不飽和カルボン酸と不飽和二重結合を有する化合物の共重合体にエチレン性不飽和基をペンダント基として付加することにより得られるカルボキシル基含有感光性樹脂と、不飽和二重結合を有する酸無水物と不飽和二重結合を有する化合物の共重合体に水酸基と不飽和二重結合を有する化合物を反応させることにより得られるカルボキシル基含有感光性樹脂と、からなる群から選ばれた1種以上である請求項7に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記溶媒は、a−テルピノール、ブチルカルビトールアセテート、テクサノール、ブチルカルビトール及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルよりなる群から選ばれる1種以上である請求項7に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記銀ペーストは、ガラスフリットを含んでいない請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記アルミニウムペーストは、アルミニウム、石英及びバインダーを含む請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第1及び第2開口部は、レーザアブレーションを用いて形成される請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記エミッタ層は、60〜120Ω/sqのシート抵抗を有するように形成される請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記リンがドーピングされたニッケルナノ粒子を含むペーストを熱処理するステップ及び前記銀ペーストを熱処理するステップは、同時に行われる請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記熱処理するステップは、400〜900℃の温度で10秒〜20分間焼結することにより行われる請求項16に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記背面電極を形成するステップは、前記前面電極を形成するステップ後に行われるか、または、前記前面電極を形成するステップと同時に行われる請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記背面電極を形成するステップは、前記反射防止膜を形成した後に前記第1及び第2開口部を形成する前に行われる請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
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