JP6238084B2 - 太陽電池セル及び太陽電池セルの抵抗算出方法 - Google Patents

太陽電池セル及び太陽電池セルの抵抗算出方法 Download PDF

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Description

本発明は、太陽電池セル及び太陽電池セルの抵抗算出方法に関する。
半導体基板上に非晶質系半導体層が形成された太陽電池セルを安定的に生産するためには、半導体基板と非晶質系半導体層上に形成された電極との間の抵抗を算出し、生産条件にフィードバックすることが有効である。
特許文献1には、光電変換素子の拡散層と電極との間の接触抵抗を求める方法が開示されている。特許文献1では、光電変換素子の主表面側の拡散層と直接接触するようにスクリーン印刷によって銀ペーストを塗布して第一の電極と第二の電極を形成し、この第一電極と第二電極の間の電極間距離Dを1〜5mmまで変化させた試料をそれぞれ用意して接触抵抗を測定する。ここでは、TLM(transmission Line Model)法に準じて、拡散層の抵抗の両端にそれぞれ接触抵抗が接続するモデルで、電極間距離Dを変えると拡散層の抵抗はDに比例して変化することから接触抵抗を求めている。
特開2008−205398号公報
本発明は、半導体基板と非晶質系半導体層上に形成された電極との間の抵抗を、商品としての太陽電池セルを用いて算出することを目的とする。
本発明に係る太陽電池セルは、第1導電型の半導体基板の一方の面上において、第1導電型の非晶質半導体層と第2導電型の非晶質半導体層とが配置された光電変換部と、第1導電型の非晶質半導体層のうち、予め定めた第1電極領域に配置された第1電極と、第2導電型の非晶質半導体層のうち、予め定めた第2電極領域に配置された第2電極と、第1導電型の非晶質半導体層上において、互いに所定の間隔をあけて設けられた少なくとも2つの第1測定電極と、を有する。
本発明に係る太陽電池セルの抵抗算出方法は、第1導電型の半導体基板の一方の面上において、第1導電型の非晶質半導体層と第2導電型の非晶質半導体層とが配置され、第1導電型の非晶質半導体層上に第1電極が配置され、第2導電型の非晶質半導体層上に第2電極が配置された太陽電池セルにおいて、半導体基板と第1電極および第2電極の少なくとも一方との間の抵抗を測定する方法であって、第1導電型の非晶質半導体層上において、互いに所定の間隔をあけて設けられる少なくとも2つの第1測定電極の間の電圧−電流特性を測定して測定電極間抵抗値を求め、測定電極間抵抗値から予め求めておいた半導体基板の測定電極間抵抗値を減算して、半導体基板と第1測定電極との間の第1抵抗を算出する。
上記構成によれば、半導体基板上に非晶質半導体層が形成された太陽電池セルにおいて、非晶質半導体層と電極との間の接触抵抗を含めた抵抗を算出できる。
実施の形態に係る太陽電池セルにおける裏面側の平面図である。 実施の形態に係る太陽電池セルの断面図である。 図1のA−A線における断面図である。 実施の形態に係る太陽電池セルにおける抵抗の算出を説明する図である。 測定電極の他の配置の例を示す図である。 測定電極のさらに他の配置の例を示す図である。 測定電極の別の配置の例を示す図である。 測定電極のさらに別の配置の例を示す図である。
以下に図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる厚さ等は説明のための例示であって、太陽電池セルの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において一または対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、裏面接合型の太陽電池セル10の裏面側の平面図である。裏面接合型の太陽電池セル10は、その受光面の反対側の裏面に、光電変換を行うpn接合を形成し、電極も裏面にのみ設けるものである。このように、受光面に電極を一切配置しないので、受光面積が広く取れ、面積当たりの光電変換効率が向上する。図1では、紙面の奥側が受光面側で、手前側が裏面である。なお、以下では、特に断らない限り、裏面接合型の太陽電池セル10のことを、単に太陽電池セル10と呼ぶことにする。
太陽電池セル10は、n型の半導体基板上にn型の非晶質半導体層とp型の非晶質半導体層を平面的に配置し、太陽光等の光を受光することで正孔および電子の光生成キャリアを生成する光電変換部12と、光電変換された電力を取り出す電極14,16とを備える。なお、電極14,16は、後述するように透明導電膜層14−1,16−1とCuメッキ層14−2,16−2の積層構造となっている。さらに、電極14,16が配置される電極領域の外側周縁部18に、非晶質半導体層と電極との間の接触抵抗を含めた抵抗を測定するための複数の測定電極を含む抵抗測定部20を備える。
図2は、裏面接合型の太陽電池セル10の構造を示す断面図である。この断面図は、電極14,16が配置される電極領域における断面図である。ここでは、紙面上で上側を太陽電池セル10の裏面側とし、下側を受光面側としてある。
図2において、基板22は、結晶系の半導体材料から構成されている。基板22は、n型またはp型の導電型の結晶性半導体基板とすることができる。基板22としては、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板、ガリウムヒ素(GaAs)基板、インジウムリン(InP)基板等を用いることができる。基板22は、入射された光を吸収することで、光電変換により電子および正孔のキャリア対を発生させる。ここでは、基板22としてn型シリコン単結晶が用いられる。図2では、基板22をc−Siと示した。
n型領域24は、i型非晶質半導体層24−1とn型非晶質半導体層24−2の積層構造を有する。以下では、i型非晶質半導体層をi層、n型非晶質半導体層をn層と呼び、同様にp型非晶質半導体層をp層と呼ぶことにする。
i層24−1は、基板22上の全面に形成される。i層24−1は、例えば水素を含む非晶質の半導体層とできる。i層の厚さの一例を示すと、約1〜25nmで、好ましくは約5〜10nmとすることがよい。n層24−2は、i層24−1上の全面に形成される。n層24−2は、水素を含む非晶質半導体層にn型の導電型の元素であるドナーを含む。n層の厚さの一例を示すと、約5〜20nmで、好ましくは約10〜15nmとすることがよい。
SiNX層26は、n型領域とp型領域とを分離するため等に用いられる窒化シリコン膜層である。SiNX層26は、n層24−2上のn型領域24に対応する領域に形成される。窒化シリコンの代表はSi34であるが、成膜条件によっては必ずしもSi34の組成とならずに一般的にはSiNXの組成となる。SiNX層26の厚さの一例を示すと、約10〜500nmで、好ましくは約50〜100nmとすることがよい。
p型領域28は、i層28−1とp層28−2の積層構造を有する。i層28−1は、SiNX層26をマスクとして、n型領域以外のi層24−1とn層24−2を除去して基板22を露出させ、その露出した基板22上に形成される。i層28−1は、i層24−1と同様に水素を含む非晶質の半導体層とでき、その厚さもi層24−1と同様に約1〜25nmで、好ましくは約5〜10nmとできる。p層28−2は、i層28−1の上に形成される。p層28−2は、水素を含む非晶質半導体層にp型の導電型の元素であるアクセプタを含む。p層28−2の厚さの一例を示すと、約5〜20nmで、好ましくは約10〜15nmとすることがよい。
電極14,16は、透明導電膜層14−1,16−1と、Cuメッキ層14−2,16−2の積層構造を有する。電極14は、n型領域24から引き出されるn型用電極で、n層24−2の上に透明導電膜層14−1とCuメッキ層14−2が積層されて構成される。電極16は、p型領域28から引き出されるp型用電極で、p層28−2の上に透明導電膜層16−1とCuメッキ層16−2が積層されて構成される。
透明導電膜層14−1,16−1は、例えば、多結晶構造を有する酸化インジウム(In23)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO2)、酸化チタン(TiO2)等の金属酸化物を少なくとも1つ含んで構成される。透明導電膜層14−1,16−1の厚さの一例を示すと、約70〜100nmである。
Cuメッキ層14−2,16−2は、電解メッキ法によって形成される。Cuメッキ層14−2,16−2の厚さの一例を示すと、約10μmから20μmである。Cuメッキ層14−2,16−2形成の際に下地電極層を用いてもよい。また、Cuメッキ層14−2,16−2の上にSnメッキ層を形成してもよい。
受光面側のパッシベーション層30は、光電変換が行われる基板22の受光面である表面を保護する層で、i層30−1とn層30−2の積層構造を有する。上記のように、基板22の裏面側にn型領域24のためのi層24−1とn層24−2が形成されるが、その際に、基板22の受光面側にもi層30−1とn層30−2を形成し、これをパッシベーション層30とすることができる。
反射防止層32は、受光面における反射を抑制する機能を有する絶縁膜層で、SiNX層が用いられる。基板22の裏面側においてn型領域24の形成の後で行われるSiNX26の成膜の際に、基板22の受光面側にもSiNXを成膜し、これを反射防止層32とすることができる。
図3は、抵抗測定部20の断面図である。抵抗測定部20は、太陽電池セル10において電極14,16が配置される電極領域の外側の外側周縁部18に、基板22とn型領域上の電極またはp型領域上の電極との間の抵抗を測定するために設けられる複数の測定電極群である。以下、基板22とn型領域24上の電極との間の抵抗をn型抵抗、基板22とp型領域28上の電極との間の抵抗をp型抵抗とする。図3では、3つの測定電極34,36,38が示されるが、さらに多くの測定電極を設けてもよい。なお、図3では、n型領域24、p型領域28、電極14,16についての積層構造の図示を省略した。
外側周縁部18には、電極14,16は配置されない。しかし、電極14,16の形成工程に合せて、各層形成時にマスクの位置を調整することにより、外側周縁部18にも任意の電極構造を形成することが可能である。そこで、外側周縁部18に電極領域と同じ条件で、n型領域24を作り込み、そのn型領域24において所定の電極間隔で少なくとも2つの測定電極を設ける。測定電極間の電流−電圧特性(I−V特性)を測定し、それに基づいて測定電極と基板22の間のn型抵抗を算出する。また、外側周縁部18に電極領域と同じ条件で、p型領域28を作り込み、そのp型領域28において少なくとも1つの測定電極を設ける。n型領域24上の測定電極とp型領域28上の測定電極との間のI−V特性を測定し、n型領域24上の測定電極とp型領域28上の測定電極との間の第1抵抗を算出する。算出されたn型抵抗と第1抵抗とに基づいて、基板22とp型領域28上の測定電極との間のp型抵抗を算出する。ここで、n型抵抗、p型抵抗は、基板22と測定電極との間に設けられた各層間の界面、i層24−1またはi層28−1、n層24−2またはp層28−2の抵抗を含む。このように、抵抗測定部20は、基板22とn型領域24上の測定電極との間のn型抵抗と、基板22とp型領域28上の測定電極との間のp型抵抗をそれぞれ独立に分離して測定することができる。
図3では、3つの測定電極34,36,38の平面寸法と電極間間隔を同じに揃え、n型領域24から測定電極34,36を引き出し、p型領域28から測定電極38を引き出す。3つの測定電極34,36,38は、外側周縁部18において、太陽電池セル10の外周の辺Xに沿って一列に配列される。3つの測定電極34,36,38の平面寸法と電極間間隔は、外側周縁部18の幅方向(辺Xに対して垂直な方向)の寸法に比べて十分に小さくする。例えば、外側周縁部18の幅方向の寸法の1/10以下に設定することがよい。外側周縁部18の幅方向の寸法の一例を挙げると、約1〜3mmである。この場合の測定電極34,36,38の平面寸法の一例を挙げると、一辺が約100〜500μmの正方形とできる。測定電極34と測定電極36の間の電極間間隔、測定電極36と測定電極38の間の電極間間隔の一例を挙げると、約50〜200μmとできる。
この構成を用いて、n型領域24から引き出される測定電極34,36の間のI−V特性を求めて、それに基づき、基板22とn型領域24上の測定電極34,36との間のn型抵抗を算出することができる。次に、n型領域24から引き出される測定電極34とp型領域28から引き出される測定電極38の間のI−V特性を求めて、それに基づき、測定電極34と測定電極38との間の第1型抵抗を算出することができる。算出されたn型抵抗と第1抵抗とを用いて、基板22とp型領域28上の測定電極38の間のp型抵抗を算出することができる。
図4のモデルを用いて抵抗RCの測定原理を説明する。図4のモデルは、半導体層40の上に電極間間隔Lで2つの測定電極42,44を設け、測定電極42,44の間に電流Iを流し、そのときの測定電極42,44の間の電圧Vを測定し、測定電極間抵抗値Rを求め、この測定電極間抵抗値Rに基づいて、半導体層40と測定電極42,44との間の抵抗RCを求めるものである。なお、測定電極間抵抗値Rは、測定電極42,44の間にまず電圧Vをかけて、測定電極42,44の間に流れる電流Iを測定して求めてもよい。
測定電極42,44の間に電流Iを流し、そのときの測定電極42,44の間の電圧Vから、測定電極間抵抗値Rは、R=V/Iで求められる。図4で示すように、測定電極間距離をL、そのLで向かい合う半導体層40の面積をSとすると、半導体層40の測定電極間抵抗値RSUBは、半導体層40の比抵抗率をρとして、RSUB=ρ×(L/S)で求められる。半導体層40と測定電極42との間の抵抗と、半導体層40と測定電極44との間の抵抗を同じとして、それぞれRCとすると、R=I/V=RSUB+2RCとなる。これから、半導体層40と測定電極42,44との間の抵抗RCは、それぞれ、RC={(R−RSUB)/2}として算出できる。
図3に戻り、測定電極34,36の間に電流I34 36 を流し、そのときの測定電極34,36の間の電圧V34 36 を測定することで、n型領域24と測定電極34,36の間の抵抗RCnは、上記の原理により、RCn={(R34 36 −RSUBn)/2}で算出できる。ここで、R34 36 =V34 36 /I34 36 である。RSUBnは、基板22とn型領域24の電極間抵抗値であるが、実質的には、基板22の電極間抵抗値RSUB22としてよい。このようにして求められたRCnは、太陽電池セル10の電極領域における基板22とn型領域24上の電極14との間のn型抵抗として用いることができる。なお、このn型抵抗は、基板22と電極14との間の各層の界面と、i層24−1と、n層24−2の抵抗も含む。
次に、測定電極34,38の間に電流I34 38 を流し、そのときの測定電極34,38の間の電圧V34 38 を測定すると、測定電極34,38の間の電流−電圧特性を得ることができる。この電流−電圧特性は、太陽電池セル10のn型用電極とp型用電極との間の電流−電圧特性に対応するもので、電流をI、電圧をVとして、次式を用いることができる。
Figure 0006238084
ここで、kBはボルツマン定数、Tは温度、RSとRShは、それぞれ、太陽電池セル10を微小な光電変換部が並列に接続されたモデルとしたときの直列抵抗と並列抵抗である。
上記I−V特性において、I=I34 38 、V=V34 38 として、非線形の電極間抵抗値RS=R34 38 が求められる。ここで、基板22とp型領域28の電極間抵抗値をRSUBpとし、p型領域28と測定電極38の間の抵抗をRCpとすると、R34 38 =RSUBp+RCn+RCpである。したがって、RCp={(R34 38 −RSUBp)−RCn}で算出される。RSUBpは、基板22とp型領域28の電極間抵抗値であるが、実質的には、基板22の電極間抵抗値RSUB22としてよい。このようにして求められたRCpは、太陽電池セル10の電極領域における基板22とp型領域28上の電極16との間のp型抵抗として用いることができる。なお、このp型抵抗は、基板22と電極16との間の各層の界面と、i層28−1と、p層28−2の抵抗も含む。
上記では、半導体層40の電極間抵抗値をRSUB=ρ×(L/S)で求めるものとした。図4のモデルは、Lが十分に長く、Sが十分に広いものと仮定しているが、Lが短い場合も考えられる。図4のモデルで、Lは電流が流れて抵抗値として貢献する長さであるので、Lが短い場合には、Lに補正を加えてRSUBを求めることがよい。例えば、補正係数をαとして、LをαL/SとしてRSUBを求める。αは予め実験等で求めることができる。
なお、本実施形態では、抵抗測定部20は、太陽電池セル10の外側周縁部18に設けられているが、太陽電池セル10の電極領域に設けられていてもよい。電極領域に抵抗測定部20を設ける場合の構成について、図5〜図8を参照して説明する。図5〜図8は、それぞれ、太陽電池セル10の裏面の電極領域の部分の拡大図である。
図5では、p型領域28の中央部に、n型領域25を作り込み、2つの測定電極35,37が所定の電極間隔をあけて設けられている。すなわち、2つの測定電極35,37は、所定の間隔をあけて電極16に囲まれている。これにより、2つの測定電極35,37を用いてn型抵抗を算出することができ、測定電極35,37と電極16とを用いて第1抵抗を算出することができる。そして、n型抵抗と第1抵抗とに基づき、p型抵抗が算出される。
なお、図5では、p型領域28の中央部にn型領域24が作り込まれているが、n型領域24の中央部にn型領域25が作り込まれ、2つの測定電極35,37が設けられてもよい。すなわち、測定電極35,37は、所定の間隔をあけて電極14に囲まれている。この場合、2つの測定電極35,37を用いてn型抵抗を算出することができる。電極14と電極14に隣接する電極16とを用いて第1抵抗を算出することができる。なお、n型領域24,25は、同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。
また、図6では、n型領域24の中央部に、1つの測定電極35が設けられている。すなわち、測定電極35は、所定の間隔をあけて電極14に囲まれている。これにより、測定電極35と電極14とを用いてn型抵抗を算出することができ、電極14と電極14に隣接する電極16とを用いて第1抵抗を算出することができる。そして、n型抵抗と第1抵抗とに基づき、p型抵抗が算出される。
また、図7では、電極16の先端部と電極14との間に、n型領域25を作り込み、2つの測定電極35,37が所定の電極間隔をあけて設けられている。これにより、2つの測定電極35,37を用いてn型抵抗を算出することができ、電極16と測定電極35,37または電極16に隣接する電極14とを用いて第1抵抗を算出することができる。そして、n型抵抗と第1抵抗とに基づき、p型抵抗が算出される。
また、図8では、電極14の先端部と電極16との間にn型領域25を作り込み、電極14から所定の間隔をあけて1つの測定電極35が設けられている。これにより、測定電極35と電極14とを用いてn型抵抗を算出することができる。そして、n型抵抗と第1抵抗とに基づき、p型抵抗が算出される。なお、n型領域24,25は、同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。
以上のように、抵抗測定部20が設けられる場所は特に限定されない。また、n型領域24,25上に所定の電極間隔で少なくとも2つの電極を設けることにより、n型抵抗を算出することが可能である。裏面接合型の太陽電池セル10の場合、n型領域24上に設けられた電極14と、p型領域28上に設けられた電極16とは、所定の間隔で交互に隣接して配置されているため、第1抵抗は電極14、16を用いて容易に算出することができる。すなわち、n型領域24,25上に所定の電極間隔で少なくとも2つの電極を設けるだけで、基板22とp型領域28上の電極との間のp型抵抗まで容易に算出することが可能である。
なお、本実施形態では、基板22としてn型シリコン単結晶を用いているため、n型領域24上に所定の電極間隔で少なくとも2つの電極が設けられている。基板22としてp型の結晶性半導体基板を用いた場合、p型領域28上に所定の電極間隔で少なくとも2つの電極が設けられていれば、上述した効果と同一の効果を得ることができる。
本発明は、太陽電池セルに利用できる。
10 太陽電池セル、12 光電変換部、14,16 電極、14−1,16−1 透明導電膜層、14−2,16−2 メッキ層、18 外側周縁部、20 抵抗測定部、22 基板、24,25 n型領域、24−1,28−1,30−1 i層(i型非晶質半導体層)、24−2,30−2 n層(n型非晶質半導体層)、26 SiNX層、28 p型領域、28−2 p層(p型非晶質半導体層)、30 パッシベーション層、32 反射防止層、34,35,36,37,38,42,44 測定電極、40 半導体層。

Claims (6)

  1. 第1導電型の半導体基板の一方の面上において、第1導電型の非晶質半導体層と第2導電型の非晶質半導体層とが配置された光電変換部と、
    前記第1導電型の非晶質半導体層のうち、予め定めた第1電極領域に配置された第1電極と、
    前記第2導電型の非晶質半導体層のうち、予め定めた第2電極領域に配置された第2電極と、
    前記第1導電型の非晶質半導体層上に接して、互いに所定の間隔をあけて隣り合って設けられた少なくとも2つの第1測定電極と、
    を備える、太陽電池セルであって、
    前記第1測定電極は、前記第1電極領域および前記第2電極領域の外側であって、前記太陽電池セルの外側周縁部に、前記第1電極および前記第2電極と離間して設けられる
  2. 前記第2導電型の非晶質半導体層上において、前記第1測定電極に対し所定の間隔をあけて設けられた少なくとも1つの第2測定電極を有する、請求項1に記載の太陽電池セル。
  3. 前記第1測定電極および前記第2測定電極は、前記光電変換部上の前記第1電極領域および前記第2電極領域以外の領域に配置されている、請求項2に記載の太陽電池セル。
  4. 前記第1測定電極の一つと、前記第2測定電極とは、互いに隣あって設けられている、請求項2またはに記載の太陽電池セル。
  5. 前記第1電極は、前記第1導電型の非晶質半導体層から、透明導電層、下地電極層およびメッキ層を、この順番に積層した構造を有する、請求項1からのいずれか1項に記載の太陽電池セル。
  6. 第1導電型の半導体基板の一方の面上に配置された第1導電型の非晶質半導体層および第2導電型の非晶質半導体層と、
    前記第1導電型の非晶質半導体層の予め定めた第1電極領域上に配置された第1電極と

    前記第2導電型の非晶質半導体層の予め定めた第2電極領域上に配置された第2電極と、
    前記第1導電型の非晶質半導体層上に接して、互いに所定の間隔をあけて隣り合って設けられた少なくとも2つの第1測定電極と、を備える、
    太陽電池セルにおいて、
    前記第1測定電極は、前記第1電極領域および前記第2電極領域の外側であって、前記太陽電池セルの外側周縁部に、前記第1電極および前記第2電極と離間して設けられ、
    前記半導体基板と、前記第1電極および第2電極の少なくとも一方との間の抵抗を測定する方法であって、
    第1測定電極の少なくとも2つの電極間の電圧−電流特性を測定して測定電極間抵抗値を求め、
    前記測定電極間抵抗値から予め求めておいた前記半導体基板の測定電極間抵抗値を減算して、前記半導体基板と前記第1測定電極との間の第1抵抗を算出する、太陽電池セルの抵抗算出方法。
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JP5368022B2 (ja) * 2008-07-17 2013-12-18 信越化学工業株式会社 太陽電池
JPWO2012132766A1 (ja) * 2011-03-28 2014-07-28 三洋電機株式会社 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法
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