JP6114171B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る太陽電池の製造方法を例示するフローチャートである。
すなわち、図1に表したように、第1実施形態に係る太陽電池の製造方法は、溝の形成(ステップS101)、拡散源の形成(ステップS102)および熱処理(ステップS103)を含む。
ここでは、太陽電池の材料として単結晶シリコンの場合を例示するが、多結晶シリコンでも同様の効果を示す。
先ず、図2に表したように、シリコン基板101を用意する。例えば、高純度シリコンにホウ素あるいはガリウムのようなIII族元素をドープし、比抵抗0.1Ω・cm以上5Ω・cm以下としたアズカット単結晶{100}p型シリコン基板を用意する。そして、シリコン基板101の表面のスライスダメージを除去する。例えば、濃度5質量%以上60質量%以下の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような高濃度のアルカリ、または、ふっ酸と硝酸との混酸等を用いてシリコン基板101の表面をエッチングする。単結晶のシリコン基板101は、CZ法、FZ法いずれの方法によって作製されてもよい。シリコン基板101は、受光面101aと、受光面101aとは反対側の非受光面101bと、を有する。本実施形態において、受光面101aは第一表面であり、非受光面101bは第二表面である。
図3(a)〜(d)には、溝102の延びる方向に見た模式的な断面図が表される。溝102の断面形状としては、図3(a)に表したような円弧型、図3(b)に表したようなV字型、図3(c)に表したような矩形、図3(d)に表したようなフラスコ型であることが好ましい。ここで、フラスコ型とは、溝102の底側の幅が、開口側の幅よりも広くなっている形状のことを言う。各断面形状は、実質的にそれぞれの断面形状になっていればよい。実質的とは、製造上の誤差を含んだ範囲で同一であることを意味する。
図5(a)及び(b)に表したように、シリコン基板101の溝102の内壁側には高濃度拡散層405、410が形成される。シリコン基板101の溝102以外の表面側には低濃度拡散層404、409が形成される。
図6は、第2実施形態に係る太陽電池の製造方法を例示するフローチャートである。
すなわち、図6に表したように、第2実施形態に係る太陽電池の製造方法は、溝の形成(ステップS201)、第一拡散源及び第二拡散源の形成(ステップS202)及び熱処理(ステップS203)を含む。
ここでは、太陽電池の材料として単結晶シリコンの場合を例示するが、多結晶シリコンでも同様の効果を示す。
先ず、シリコン基板101を用意する。例えば、高純度シリコンにホウ素あるいはガリウムのようなIII族元素をドープし、比抵抗0.1Ω・cm以上5Ω・cm以下としたアズカット単結晶{100}p型シリコン基板を用意する。そして、シリコン基板101の表面のスライスダメージを除去する。例えば、濃度5質量%以上60質量%以下の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような高濃度のアルカリ、または、ふっ酸と硝酸の混酸等を用いてシリコン基板の表面をエッチングする。単結晶のシリコン基板101は、CZ法、FZ法いずれの方法によって作製されてもよい。シリコン基板101は、受光面101aと、受光面101aとは反対側の非受光面101bと、を有する。本実施形態において、非受光面101bは第一表面である。
[実施例1]
本発明の有効性を確認するため、基板受光面に溝を有する両面電極型太陽電池を拡散ペーストを用いて以下に示す条件で作製し、評価を行った。
まず、半導体基板として、縦横100×100mm、厚さ250μm、比抵抗1Ω・cmのガリウムドープ{100}p型アズカットシリコン基板を60枚用意し、加熱した水酸化カリウム水溶液により該シリコン基板のダメージ層を除去した。次に、水酸化カリウム・2−プロパノール水溶液中に浸漬し、テクスチャ形成を行った。
本発明の有効性を確認するため基板受光面に溝を有する両面電極型太陽電池をスピンコート法を用いて以下に示す条件で作製し、評価を行った。
まず、半導体基板として、縦横100×100mm、厚さ250μm、比抵抗1Ω・cmのガリウムドープ{100}p型アズカットシリコン基板を60枚用意し、加熱した水酸化カリウム水溶液により該シリコン基板のダメージ層を除去した。次に、水酸化カリウム・2−プロパノール水溶液中に浸漬し、テクスチャ形成を行った。
比較のため、溝を形成しない従来の両面電極型太陽電池を以下に示す条件で作製し、評価を行った。
まず、半導体基板として、縦横100×100mm、厚さ250μm、比抵抗1Ω・cmのガリウムドープ{100}p型アズカットシリコン基板を60枚用意し、加熱した水酸化カリウム水溶液により該シリコン基板のダメージ層を除去した。次に、水酸化カリウム・2−プロパノール水溶液中に浸漬し、テクスチャ形成を行った。その後、80℃に保った1%の塩酸と1%の過酸化水素の水溶液中に5分浸漬し、純水で5分リンス後、クリーンオーブンにて乾燥させた。
以上のようにして得られた太陽電池のサンプルについて、山下電装社製ソーラーシミュレータを用いてAM1.5スペクトル、照射強度100mW/cm2、25℃の条件下で、太陽電池特性を測定した。得られた結果の平均値を表1に示す。
本発明の有効性を確認するため基板受光面に溝を有するバックコンタクト型太陽電池を以下に示す条件で作製し、評価を行った。
まず、半導体基板として、縦横100×100mm、厚さ150μm、比抵抗3Ω・cmのリンドープ{100}n型アズカットシリコン基板を60枚用意し、加熱した水酸化カリウム水溶液により該シリコン基板のダメージ層を除去した。次に、水酸化カリウム・2−プロパノール水溶液中に浸漬し、テクスチャ形成を行った。
比較のため、溝を形成しない従来のバックコンタクト型太陽電池を以下に示す条件で作製し、評価を行った。
まず、半導体基板として、縦横100×100mm、厚さ150μm、比抵抗3Ω・cmのリンドープ{100}n型アズカットシリコン基板を60枚用意し、加熱した水酸化カリウム水溶液により該シリコン基板のダメージ層を除去した。その後、80℃に保った1%の塩酸と1%の過酸化水素の水溶液中に5分浸漬し、純水で5分リンス後、クリーンオーブンにて乾燥させた。
以上のようにして得られた太陽電池のサンプルについて、山下電装社製ソーラーシミュレータを用いてAM1.5スペクトル、照射強度100mW/cm2、25℃の条件下で、太陽電池特性を測定した。得られた結果の平均値を表2に示す。
101a…受光面
101b…非受光面
102…溝
102a…第一溝
102b…第二溝
201…拡散ペースト
402、407…電極ペースト
404、409…低濃度拡散層
405、410…高濃度拡散層
Claims (9)
- シリコン基板の第一表面に複数の溝を形成する工程と、
前記複数の溝に、第一ドーパントを含む第一拡散源と、第二ドーパントを含む第二拡散源と、を交互に形成する工程と、
前記第一拡散源の前記第一ドーパントおよび前記第二拡散源の前記第二ドーパントを前記シリコン基板内に拡散させる熱処理工程と、
前記第一表面における前記溝を形成した部分以外を、前記溝を形成した部分以外を優先的にエッチングする方法により平坦化する工程と
を備えることを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記熱処理工程は、複数の前記シリコン基板を一括して処理することを含み、
前記複数のシリコン基板のうちの一つである第一シリコン基板は、前記複数のシリコン基板のうちの他の一つである第二シリコン基板と、互いの前記第一表面を向かい合わせに配置されることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記熱処理工程は、前記第一シリコン基板および前記第二シリコン基板の互いの前記溝を向かい合わせに配置することを含む請求項2に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記溝の断面形状は、円弧型、V字型、矩形またはフラスコ型であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の太陽電池の製造方法。
- 前記溝の深さは、5μm以上100μm以下である請求項1〜4のいずれか1つに記載の太陽電池の製造方法。
- 前記溝の幅は、50μm以上150μm以下である請求項1〜5のいずれか1つに記載の太陽電池の製造方法。
- 前記複数の溝は、交互に配置された第一溝と第二溝とを含み、
前記第一溝は、第一幅を有し、
前記第二溝は、前記第一幅よりも広い第二幅を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第一幅は、50μm以上2000μm以下である請求項7に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第二幅は、200μm以上5000μm以下である請求項7または8に記載の太陽電池の製造方法。
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