JP6350981B2 - Solar cell - Google Patents

Solar cell Download PDF

Info

Publication number
JP6350981B2
JP6350981B2 JP2013246087A JP2013246087A JP6350981B2 JP 6350981 B2 JP6350981 B2 JP 6350981B2 JP 2013246087 A JP2013246087 A JP 2013246087A JP 2013246087 A JP2013246087 A JP 2013246087A JP 6350981 B2 JP6350981 B2 JP 6350981B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amorphous silicon
type
silicon film
silicon substrate
crystalline silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013246087A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015103789A (en
Inventor
章義 大鐘
章義 大鐘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2013246087A priority Critical patent/JP6350981B2/en
Publication of JP2015103789A publication Critical patent/JP2015103789A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6350981B2 publication Critical patent/JP6350981B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

Description

本発明は、太陽電池及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof.

太陽電池モジュールは、複数の太陽電池を接続することにより構成されている。このような太陽電池モジュールにおいて、複数の太陽電池の内の一部の太陽電池が、障害物の影に入ることなどにより、太陽光を受光することができなくなると、該一部の太陽電池に他の太陽電池の総発生電圧が逆方向電圧として印加され、該一部の太陽電池が発熱する現象(ホットスポット現象)が生じることが知られている(例えば、特許文献1)。   The solar cell module is configured by connecting a plurality of solar cells. In such a solar cell module, if some of the solar cells cannot receive sunlight due to entering the shadow of an obstacle, the solar cells It is known that the total generated voltage of other solar cells is applied as a reverse voltage and a phenomenon (hot spot phenomenon) in which some of the solar cells generate heat (for example, Patent Document 1) occurs.

特開2013−33832号公報JP 2013-33832 A

本発明の目的は、ホットスポット現象が発生するのを抑制することができる太陽電池及びその製造方法を提供することにある。   The objective of this invention is providing the solar cell which can suppress that a hot spot phenomenon generate | occur | produces, and its manufacturing method.

本発明の太陽電池は、第1の主面、及び前記第1の主面と反対側に設けられる第2の主面を有する一導電型の結晶シリコン基板と、前記第1の主面側に設けられる他導電型の非晶質シリコン膜と、前記第2の主面側に設けられる一導電型の非晶質シリコン膜とを備え、前記結晶シリコン基板の周縁部に、前記他導電型の非晶質シリコン膜と前記結晶シリコン基板によるpn接合が破壊されやすい脆弱部分が形成されている。   The solar cell of the present invention includes a first main surface and a one-conductivity type crystalline silicon substrate having a second main surface provided on the opposite side of the first main surface, and the first main surface side. An amorphous silicon film of another conductivity type provided, and an amorphous silicon film of one conductivity type provided on the second main surface side, and the other conductivity type amorphous silicon film provided on a peripheral portion of the crystalline silicon substrate. A fragile portion in which the pn junction between the amorphous silicon film and the crystalline silicon substrate is easily broken is formed.

本発明の太陽電池の製造方法は、第1の主面、及び前記第1の主面と反対側に設けられる第2の主面を有する一導電型の結晶シリコン基板と、前記第1の主面側に設けられる他導電型の非晶質シリコン膜と、前記第2の主面側に設けられる一導電型の非晶質シリコン膜とを備える太陽電池を製造する方法であって、少なくとも前記第1の主面に結晶シリコンの(111)面が露出する第1の凹凸構造が形成された前記結晶シリコン基板を準備する工程と、前記結晶シリコン基板の前記第1の主面側に前記他導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記結晶シリコン基板の前記第2の主面側に前記一導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記結晶シリコン基板の周縁部に、前記他導電型の非晶質シリコン膜と前記結晶シリコン基板によるpn接合が破壊されやすい脆弱部分を形成する工程とを備える。   The method for manufacturing a solar cell of the present invention includes a first main surface and a one-conductivity type crystalline silicon substrate having a second main surface provided on the opposite side of the first main surface, and the first main surface. A method of manufacturing a solar cell comprising an amorphous silicon film of another conductivity type provided on the surface side and an amorphous silicon film of one conductivity type provided on the second main surface side, comprising at least the above-mentioned A step of preparing the crystalline silicon substrate having a first concavo-convex structure in which a (111) plane of crystalline silicon is exposed on a first principal surface; and the other on the first principal surface side of the crystalline silicon substrate. Forming a conductive amorphous silicon film; forming the one conductive amorphous silicon film on the second main surface side of the crystalline silicon substrate; and a peripheral portion of the crystalline silicon substrate. The other conductivity type amorphous silicon film and the crystalline silicon group. According to and a step of pn junction forms a easily fragile portion is broken.

本発明によれば、ホットスポット現象が発生するのを抑制することができる。   According to the present invention, occurrence of a hot spot phenomenon can be suppressed.

実施形態の太陽電池の周縁部近傍を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the peripheral part vicinity of the solar cell of embodiment. レーザー照射により表面を荒らす前の結晶シリコン基板の周縁部近傍を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the peripheral part vicinity of the crystalline silicon substrate before roughening the surface by laser irradiation. レーザー照射により表面を荒らした後の結晶シリコン基板の周縁部近傍を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the peripheral part vicinity of the crystalline silicon substrate after roughening the surface by laser irradiation. 結晶シリコン基板の上に非晶質シリコン膜及び透明電極層を形成した後、結晶シリコン基板にレーザーを照射する状態を示す模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an amorphous silicon film and a transparent electrode layer are formed on a crystalline silicon substrate and then the crystalline silicon substrate is irradiated with a laser.

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments will be described. However, the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the following embodiments. In each drawing, members having substantially the same function may be referred to by the same reference numeral.

図1は、実施形態の太陽電池の周縁部近傍を示す模式的断面図である。本実施形態の太陽電池1は、第1の主面11、及び第1の主面11と反対側に設けられる第2の主面12を有する一導電型の結晶シリコン基板10と、第1の主面11側に設けられる他導電型の非晶質シリコン膜23と、第2の主面12側に設けられる一導電型の非晶質シリコン膜24とを備えている。太陽電池1は、他導電型の非晶質シリコン膜23の上に設けられる第1の透明電極層31と、一導電型の非晶質シリコン膜24の上に設けられる第2の透明電極層32とをさらに備えている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the peripheral edge of the solar cell of the embodiment. The solar cell 1 of the present embodiment includes a first conductive crystal silicon substrate 10 having a first main surface 11 and a second main surface 12 provided on the opposite side of the first main surface 11, and a first An amorphous silicon film 23 of another conductivity type provided on the main surface 11 side and an amorphous silicon film 24 of one conductivity type provided on the second main surface 12 side are provided. The solar cell 1 includes a first transparent electrode layer 31 provided on the other conductivity type amorphous silicon film 23 and a second transparent electrode layer provided on the one conductivity type amorphous silicon film 24. 32.

本実施形態において、一導電型はn型であり、他導電型はp型である。以下、一導電型をn型、他導電型をp型として、本実施形態の太陽電池1について説明する。   In this embodiment, one conductivity type is n-type and the other conductivity type is p-type. Hereinafter, the solar cell 1 of this embodiment will be described with one conductivity type being n-type and the other conductivity type being p-type.

n型結晶シリコン基板10の第1の主面11の上には、第1の真性非晶質シリコン膜21が設けられている。第1の真性非晶質シリコン膜21の上には、p型非晶質シリコン膜23が設けられている。n型結晶シリコン基板10の第2の主面12の上には、第2の真性非晶質シリコン膜22が設けられている。第2の真性非晶質シリコン膜22の上には、n型非晶質シリコン膜24が設けられている。p型非晶質シリコン膜23の上には、第1の透明電極層31が設けられている。n型非晶質シリコン膜24の上には、第2の透明電極層32が設けられている。第1の透明電極層31及び第2の透明電極層32の上には、フィンガー電極及びバスバー電極などの集電極(図示省略)が形成される。バスバー電極を形成しないバスバーレスの集電極であってもよい。   A first intrinsic amorphous silicon film 21 is provided on the first major surface 11 of the n-type crystalline silicon substrate 10. A p-type amorphous silicon film 23 is provided on the first intrinsic amorphous silicon film 21. A second intrinsic amorphous silicon film 22 is provided on the second main surface 12 of the n-type crystalline silicon substrate 10. An n-type amorphous silicon film 24 is provided on the second intrinsic amorphous silicon film 22. A first transparent electrode layer 31 is provided on the p-type amorphous silicon film 23. A second transparent electrode layer 32 is provided on the n-type amorphous silicon film 24. On the first transparent electrode layer 31 and the second transparent electrode layer 32, collector electrodes (not shown) such as finger electrodes and bus bar electrodes are formed. A bus bar-less collector electrode in which no bus bar electrode is formed may be used.

図1に示すように、n型結晶シリコン基板10の第1の主面11には、結晶シリコンの(111)面が露出する第1の凹凸構造11aが形成されている。n型結晶シリコン基板10の第1の主面11の周縁部Sにおいては、第1の凹凸構造11aと異なる第2の凹凸構造11bが形成されている。本実施形態では、後述するように、第1の主面11の周縁部Sにおいて、第1の凹凸構造11aをレーザー照射等で荒らすことにより、第2の凹凸構造11bが形成されている。   As shown in FIG. 1, the first main surface 11 of the n-type crystalline silicon substrate 10 is formed with a first concavo-convex structure 11a in which the (111) plane of crystalline silicon is exposed. A second concavo-convex structure 11b different from the first concavo-convex structure 11a is formed at the peripheral edge S of the first main surface 11 of the n-type crystalline silicon substrate 10. In the present embodiment, as will be described later, the second concavo-convex structure 11b is formed in the peripheral portion S of the first main surface 11 by roughening the first concavo-convex structure 11a by laser irradiation or the like.

本実施形態では、n型結晶シリコン基板10の第2の主面12にも、結晶シリコンの(111)面が露出する第1の凹凸構造12aが形成されている。第2の主面12の周縁部Sにおいても、第1の凹凸構造12aと異なる第2の凹凸構造12bが形成されている。第2の凹凸構造12bは、第1の凹凸構造12aをレーザー照射等で荒らすことにより形成されている。   In the present embodiment, the first concavo-convex structure 12 a in which the (111) plane of crystalline silicon is exposed is also formed on the second main surface 12 of the n-type crystalline silicon substrate 10. A second concavo-convex structure 12b different from the first concavo-convex structure 12a is also formed in the peripheral portion S of the second main surface 12. The second concavo-convex structure 12b is formed by roughening the first concavo-convex structure 12a by laser irradiation or the like.

周縁部Sの第2の凹凸構造11bの上には、周縁部S以外の領域と同様に、第1の真性非晶質シリコン膜21及びp型非晶質シリコン膜23が形成されている。しかしながら、第2の凹凸構造11bは、第1の凹凸構造11aより大きくかつ不規則な凹凸を有しているため、脆弱部分25及び33が形成されている。脆弱部分25及び33は、p型非晶質シリコン膜23とn型結晶シリコン基板10によるpn接合が破壊されやすい部分である。本実施形態では、p型非晶質シリコン膜23とn型結晶シリコン基板10の間に第1の真性非晶質シリコン膜21が形成されているので、脆弱部分25及び33は、pin接合が破壊されやすい部分である。   A first intrinsic amorphous silicon film 21 and a p-type amorphous silicon film 23 are formed on the second concavo-convex structure 11 b in the peripheral portion S, as in the region other than the peripheral portion S. However, since the second concavo-convex structure 11b has irregularities that are larger and irregular than the first concavo-convex structure 11a, the fragile portions 25 and 33 are formed. The fragile portions 25 and 33 are portions where the pn junction between the p-type amorphous silicon film 23 and the n-type crystalline silicon substrate 10 is easily broken. In the present embodiment, since the first intrinsic amorphous silicon film 21 is formed between the p-type amorphous silicon film 23 and the n-type crystalline silicon substrate 10, the fragile portions 25 and 33 have pin junctions. It is a part that is easily destroyed.

脆弱部分25は、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sにおける第1の真性非晶質シリコン膜21及びp型非晶質シリコン膜23の厚みが、他の領域における第1の真性非晶質シリコン膜21及びp型非晶質シリコン膜23の厚みより薄くなることにより形成されている。   In the fragile portion 25, the thickness of the first intrinsic amorphous silicon film 21 and the p-type amorphous silicon film 23 in the peripheral portion S of the n-type crystalline silicon substrate 10 is the same as that of the first intrinsic amorphous in the other region. It is formed by being thinner than the thickness of the silicon film 21 and the p-type amorphous silicon film 23.

脆弱部分33は、第1の透明電極層31が、p型非晶質シリコン膜23とn型結晶シリコン基板10に接触することにより、p型非晶質シリコン膜23とn型結晶シリコン基板10が短絡することで形成されている。   The fragile portion 33 is configured such that the first transparent electrode layer 31 is in contact with the p-type amorphous silicon film 23 and the n-type crystalline silicon substrate 10, so that the p-type amorphous silicon film 23 and the n-type crystalline silicon substrate 10 are in contact with each other. Is formed by short-circuiting.

したがって、本実施形態において、脆弱部分25及び33は、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sに、第1の凹凸構造11aと異なる第2の凹凸構造11bが形成されることにより形成されている。   Therefore, in this embodiment, the fragile portions 25 and 33 are formed by forming the second concavo-convex structure 11b different from the first concavo-convex structure 11a on the peripheral edge S of the n-type crystalline silicon substrate 10. .

本実施形態では、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sに、pn接合(pin接合)が破壊されやすい脆弱部分25及び33が形成されている。このため、太陽電池1に逆方向電圧が印加された際、脆弱部分25及び33が電流のリークパスとなり、ホットスポット現象が発生するのを抑制することができる。また、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sに脆弱部分25及び33が形成されているので、太陽電池1のセル特性を低減させることなく、ホットスポット現象の発生を抑制することができる。また、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sは、中央部に比べ表面積が大きくなっているので、脆弱部分25及び33からなるリークパスに電流が流れても、大きな電池密度になることはなく、発熱量は少ない。   In the present embodiment, fragile portions 25 and 33 in which the pn junction (pin junction) is easily broken are formed in the peripheral edge portion S of the n-type crystalline silicon substrate 10. For this reason, when a reverse voltage is applied to the solar cell 1, it is possible to suppress the weak spots 25 and 33 from being a current leakage path and the occurrence of the hot spot phenomenon. Moreover, since the weak parts 25 and 33 are formed in the peripheral part S of the n-type crystalline silicon substrate 10, the occurrence of a hot spot phenomenon can be suppressed without reducing the cell characteristics of the solar cell 1. Further, since the peripheral portion S of the n-type crystalline silicon substrate 10 has a larger surface area than the central portion, even if a current flows through the leak path composed of the fragile portions 25 and 33, the battery density does not increase. The calorific value is small.

本実施形態では、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sにおいて、第2の透明電極層32が形成されていない領域に、脆弱部分25及び33が形成されている。   In the present embodiment, fragile portions 25 and 33 are formed in a region where the second transparent electrode layer 32 is not formed in the peripheral edge portion S of the n-type crystalline silicon substrate 10.

n型結晶シリコン基板10の周縁部Sの領域の幅は、n型結晶シリコン基板10全体の幅の0.2〜5%の範囲内であることが好ましい。   The width of the region of peripheral edge S of n-type crystalline silicon substrate 10 is preferably in the range of 0.2 to 5% of the entire width of n-type crystalline silicon substrate 10.

図2は、レーザー照射により表面を荒らす前の結晶シリコン基板の周縁部近傍を示す模式的断面図である。図2に示すように、レーザー照射により表面を荒らす前において、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sの第1の主面11には、第1の凹凸構造11aが形成されている。同様に、第2の主面12には、第1の凹凸構造12aが形成されている。この状態で、図2に示すように、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sの第1の主面11側から、レーザー40を照射する。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the periphery of the crystalline silicon substrate before the surface is roughened by laser irradiation. As shown in FIG. 2, the first concavo-convex structure 11 a is formed on the first main surface 11 of the peripheral edge S of the n-type crystalline silicon substrate 10 before the surface is roughened by laser irradiation. Similarly, a first concavo-convex structure 12 a is formed on the second main surface 12. In this state, as shown in FIG. 2, the laser 40 is irradiated from the first main surface 11 side of the peripheral portion S of the n-type crystalline silicon substrate 10.

レーザー照射の照射条件としては、例えば、波長1064nm、パルス幅20nm、繰り返し周波数10〜100kHz、出力10WのNd:YAGパルスレーザーを用い、スポット径0.1〜1mm程度、走査速度10〜100mm/秒でレーザー走査照射する条件が挙げられる。   As irradiation conditions for laser irradiation, for example, an Nd: YAG pulse laser with a wavelength of 1064 nm, a pulse width of 20 nm, a repetition frequency of 10 to 100 kHz, and an output of 10 W is used, a spot diameter of about 0.1 to 1 mm, a scanning speed of 10 to 100 mm / second. And the conditions for laser scanning irradiation.

図3は、レーザー照射により表面を荒らした後の結晶シリコン基板の周縁部近傍を示す模式的断面図である。図3に示すように、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sにおいて、第1の主面11の第1の凹凸構造11aが、レーザー照射によって荒らされ、第2の凹凸構造11bが形成される。同様に、第2の主面12の第1の凹凸構造12aが、レーザー照射によって荒らされ、第2の凹凸構造12bが形成される。また、n型結晶シリコン基板10の端面10aにも、凹凸構造10bが形成されている。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the periphery of the crystalline silicon substrate after the surface is roughened by laser irradiation. As shown in FIG. 3, at the peripheral edge S of the n-type crystalline silicon substrate 10, the first concavo-convex structure 11a of the first main surface 11 is roughened by laser irradiation, and the second concavo-convex structure 11b is formed. . Similarly, the 1st uneven structure 12a of the 2nd main surface 12 is roughened by laser irradiation, and the 2nd uneven structure 12b is formed. Also, an uneven structure 10 b is formed on the end face 10 a of the n-type crystalline silicon substrate 10.

図1に示す実施形態の太陽電池1は、図3に示すn型結晶シリコン基板10の第1の主面11の上に、第1の真性非晶質シリコン膜21、p型非晶質シリコン膜23、及び第1の透明電極層31をこの順序で形成し、第2の主面12の上に、第2の真性非晶質シリコン膜22、n型非晶質シリコン膜24、及び第2の透明電極層32をこの順序で形成することにより、作製することができる。   The solar cell 1 of the embodiment shown in FIG. 1 includes a first intrinsic amorphous silicon film 21, a p-type amorphous silicon on the first main surface 11 of the n-type crystalline silicon substrate 10 shown in FIG. The film 23 and the first transparent electrode layer 31 are formed in this order. On the second main surface 12, the second intrinsic amorphous silicon film 22, the n-type amorphous silicon film 24, and the first transparent electrode layer 31 are formed. The two transparent electrode layers 32 can be formed in this order.

以上のように、本実施形態の製造方法では、脆弱部分25及び33を形成する工程が、第1の真性非晶質シリコン膜21及びp型非晶質シリコン膜23を形成する前に、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sの第1の主面11に、第1の凹凸構造11aと異なる第2の凹凸構造11bを形成する工程を含んでいる。   As described above, in the manufacturing method of the present embodiment, the step of forming the fragile portions 25 and 33 is performed before the first intrinsic amorphous silicon film 21 and the p-type amorphous silicon film 23 are formed. A step of forming a second concavo-convex structure 11b different from the first concavo-convex structure 11a on the first main surface 11 of the peripheral edge S of the mold crystal silicon substrate 10 is included.

上記実施形態では、第2の凹凸構造11bを形成する方法として、レーザーを照射する方法を示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、機械的に表面を荒らす方法を用いて第2の凹凸構造11bを形成してもよい。機械的に表面を荒らす方法としては、例えば、表面の機械的研磨、サンドブラストなどのブラスト法、プラズマエッチングなどのエッチング法などが挙げられる。   In the said embodiment, although the method of irradiating a laser is shown as a method of forming the 2nd uneven structure 11b, this invention is not limited to this. For example, you may form the 2nd uneven structure 11b using the method of roughening a surface mechanically. Examples of methods for mechanically roughening the surface include mechanical polishing of the surface, blasting methods such as sand blasting, and etching methods such as plasma etching.

図4は、他の実施形態の製造方法を説明するための断面図である。本実施形態では、結晶シリコン基板の上に非晶質シリコン膜及び透明電極層を形成した後、結晶シリコン基板にレーザーを照射する。図4に示すように、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sの第1の主面11及び第2の主面12には、それぞれ第1の凹凸構造11a及び12aが形成されている。n型結晶シリコン基板10の第1の主面11の上には、第1の真性非晶質シリコン膜21、p型非晶質シリコン膜23、及び第1の透明電極層31がこの順序で形成されている。また、第2の主面12の上には、第2の真性非晶質シリコン膜22、n型非晶質シリコン膜24、及び第2の透明電極層32がこの順序で形成されている。   FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing method according to another embodiment. In this embodiment, after forming an amorphous silicon film and a transparent electrode layer on a crystalline silicon substrate, the crystalline silicon substrate is irradiated with a laser. As shown in FIG. 4, first concavo-convex structures 11 a and 12 a are formed on the first main surface 11 and the second main surface 12 of the peripheral edge S of the n-type crystalline silicon substrate 10, respectively. On the first main surface 11 of the n-type crystalline silicon substrate 10, the first intrinsic amorphous silicon film 21, the p-type amorphous silicon film 23, and the first transparent electrode layer 31 are arranged in this order. Is formed. A second intrinsic amorphous silicon film 22, an n-type amorphous silicon film 24, and a second transparent electrode layer 32 are formed on the second main surface 12 in this order.

この状態で、図4に示すように、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sの第1の主面11側から、レーザー40を照射する。このレーザー照射により、図1に示す実施形態と同様に、n型結晶シリコン基板10の周縁部Sに脆弱部分を形成することができる。この方法は、例えば、複数の太陽電池を母材として作製し、レーザー照射して個々の太陽電池に分割する際に用いることができる。   In this state, as shown in FIG. 4, the laser 40 is irradiated from the first main surface 11 side of the peripheral portion S of the n-type crystalline silicon substrate 10. By this laser irradiation, a fragile portion can be formed in the peripheral portion S of the n-type crystalline silicon substrate 10 as in the embodiment shown in FIG. This method can be used, for example, when a plurality of solar cells are produced as a base material and are divided into individual solar cells by laser irradiation.

図1に示す実施形態では、脆弱部分として、非晶質シリコン膜の厚みが薄くなる脆弱部分25、及び非晶質シリコン膜と結晶シリコン基板の短絡による脆弱部分33を示しているが、本発明の脆弱部分は、これらの態様に限定されるものではない。また、図1に示す実施形態のように、非晶質シリコン膜の厚みが薄くなる脆弱部分25と非晶質シリコン膜と結晶シリコン基板の短絡による脆弱部分33の両方が存在している必要はなく、いずれか一方のみが存在していてもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, the fragile portion 25 in which the thickness of the amorphous silicon film is reduced and the fragile portion 33 due to a short circuit between the amorphous silicon film and the crystalline silicon substrate are shown as the fragile portion. The fragile part is not limited to these aspects. Further, as in the embodiment shown in FIG. 1, it is necessary that both the fragile portion 25 where the thickness of the amorphous silicon film is thin and the fragile portion 33 due to a short circuit between the amorphous silicon film and the crystalline silicon substrate are present. There may be only one of them.

p型非晶質シリコン膜23におけるドーパント濃度は、第1の真性非晶質シリコン膜21におけるドーパント濃度よりも高く、1×1020cm−3以上であることが好ましい。また、p型非晶質シリコン膜23の厚みは、光の吸収をできるだけ少なくするように薄くし、一方で光電変換部で発生したキャリアを接合部で効果的に分離し、かつキャリアを第1の透明電極層31で効率よく収集できる程度に厚くすることが好ましく、具体的には、p型非晶質シリコン膜23の厚みは、1nm以上50nm以下であることが好ましい。 The dopant concentration in the p-type amorphous silicon film 23 is higher than the dopant concentration in the first intrinsic amorphous silicon film 21 and is preferably 1 × 10 20 cm −3 or more. Further, the thickness of the p-type amorphous silicon film 23 is made thin so as to reduce the absorption of light as much as possible. On the other hand, carriers generated in the photoelectric conversion portion are effectively separated at the joint portion, and the carriers are first separated. The transparent electrode layer 31 is preferably thick enough to be collected efficiently. Specifically, the p-type amorphous silicon film 23 preferably has a thickness of 1 nm to 50 nm.

n型非晶質シリコン膜24におけるドーパント濃度は、第2の真性非晶質シリコン膜22におけるドーパント濃度よりも高く、1×1020cm−3以上であることが好ましい。また、n型非晶質シリコン膜24の厚みは、n型結晶シリコン基板10内部で発生したキャリアを接合部で効果的に分離し、かつキャリアを第2の透明電極層32で効率よく収集できる程度に厚くすることが好ましい。具体的には、n型非晶質シリコン膜24の厚みは、1nm以上50nm以下であることが好ましい。 The dopant concentration in the n-type amorphous silicon film 24 is higher than the dopant concentration in the second intrinsic amorphous silicon film 22 and is preferably 1 × 10 20 cm −3 or more. The thickness of the n-type amorphous silicon film 24 is such that carriers generated inside the n-type crystalline silicon substrate 10 can be effectively separated at the junction, and the carriers can be efficiently collected by the second transparent electrode layer 32. It is preferable to make it thick. Specifically, the thickness of the n-type amorphous silicon film 24 is preferably 1 nm or more and 50 nm or less.

n型結晶シリコン基板10におけるドーパント濃度は、第1の真性非晶質シリコン膜21及び第2の真性非晶質シリコン膜22におけるドーパント濃度よりも高く、1×1020cm−3以上であることが好ましい。 The dopant concentration in the n-type crystalline silicon substrate 10 is higher than the dopant concentration in the first intrinsic amorphous silicon film 21 and the second intrinsic amorphous silicon film 22 and is 1 × 10 20 cm −3 or more. Is preferred.

第1及び第2の真性非晶質シリコン膜21及び22におけるp型またはn型のドーパント濃度は、5×1018cm−3以下であることが好ましい。また、第1及び第2の真性非晶質シリコン膜21及び22の厚みは、光の吸収をできるだけ抑えられるように薄くし、一方でn型結晶シリコン基板10の表面が十分にパッシベーションされる程度に厚くすることが好ましい。具体的には、1nm以上25nm以下であることが好ましく、さらには2nm以上10nm以下であることが好ましい。 The p-type or n-type dopant concentration in the first and second intrinsic amorphous silicon films 21 and 22 is preferably 5 × 10 18 cm −3 or less. The first and second intrinsic amorphous silicon films 21 and 22 are thinned so as to suppress light absorption as much as possible, while the surface of the n-type crystalline silicon substrate 10 is sufficiently passivated. It is preferable to increase the thickness. Specifically, it is preferably 1 nm or more and 25 nm or less, and more preferably 2 nm or more and 10 nm or less.

本実施形態の太陽電池1は、第1の主面11側を受光面側としてもよいし、第2の主面12側を受光面側としてもよい。また、両面受光タイプの太陽電池としてもよい。   In the solar cell 1 of the present embodiment, the first main surface 11 side may be the light receiving surface side, and the second main surface 12 side may be the light receiving surface side. Moreover, it is good also as a double-sided light reception type solar cell.

第1及び第2の透明電極層31及び32の厚みは、50nm以上150nm以下であることが好ましく、さらには70nm以上120nm以下であることが好ましい。第1及び第2の透明電極層31及び32の厚みを上記の範囲内にすることにより、入射する光の吸収を抑えつつ、電気抵抗が高くなることを抑制できる。   The thickness of the first and second transparent electrode layers 31 and 32 is preferably 50 nm or more and 150 nm or less, and more preferably 70 nm or more and 120 nm or less. By setting the thicknesses of the first and second transparent electrode layers 31 and 32 within the above range, it is possible to suppress the increase in electric resistance while suppressing the absorption of incident light.

図示省略のバスバー電極及びフィンガー電極は、一般的な太陽電池におけるバスバー電極及びフィンガー電極の形成方法より形成することができる。例えば、Ag(銀)ペーストを印刷することにより形成することができる。   Bus bar electrodes and finger electrodes (not shown) can be formed by a method for forming bus bar electrodes and finger electrodes in a general solar cell. For example, it can be formed by printing Ag (silver) paste.

太陽電池1の各層は、以下のようにして形成することができる。まず、n型結晶シリコン基板10の表面は、各層の成膜前に洗浄されていることが好ましい。具体的には、フッ化水素酸溶液やRCA洗浄液を用いて行うことができる。n型結晶シリコン基板10の第1の主面11における第1の凹凸構造11a及び第2の主面12における第1の凹凸構造12aは、例えば、水酸化カリウム水溶液(KOH水溶液)等のアルカリ性エッチング液を用いて形成することができる。この場合、(100)面を有するn型結晶シリコン基板10をアルカリ性エッチング液で異方性エッチングすることによって、ピラミッド型の(111)面を有する第1の凹凸構造11a及び12aを形成することができる。   Each layer of the solar cell 1 can be formed as follows. First, it is preferable that the surface of the n-type crystalline silicon substrate 10 is cleaned before forming each layer. Specifically, it can be performed using a hydrofluoric acid solution or an RCA cleaning solution. The first concavo-convex structure 11a on the first main surface 11 and the first concavo-convex structure 12a on the second main surface 12 of the n-type crystalline silicon substrate 10 are, for example, alkaline etching such as a potassium hydroxide aqueous solution (KOH aqueous solution). It can be formed using a liquid. In this case, the n-type crystalline silicon substrate 10 having the (100) plane is anisotropically etched with an alkaline etching solution to form the first concavo-convex structures 11a and 12a having the pyramidal (111) plane. it can.

また、第1の真性非晶質シリコン膜21及び第2の真性非晶質シリコン膜22との整合性を良くするために、第1の真性非晶質シリコン膜21及び第2の真性非晶質シリコン膜22の成膜前に所定の酸化処理をして、酸化界面を形成してもよい。所定の酸化処理としては、大気や湿度制御された雰囲気中に所定時間放置するか、オゾン水処理、過酸化水素水処理、オゾナイザー処理などを適宜使用することができる。   Further, in order to improve the consistency between the first intrinsic amorphous silicon film 21 and the second intrinsic amorphous silicon film 22, the first intrinsic amorphous silicon film 21 and the second intrinsic amorphous film are used. A predetermined oxidation treatment may be performed before forming the porous silicon film 22 to form an oxidation interface. As the predetermined oxidation treatment, it can be left in an atmosphere or humidity controlled atmosphere for a predetermined time, or an ozone water treatment, a hydrogen peroxide solution treatment, an ozonizer treatment or the like can be used as appropriate.

第1の真性非晶質シリコン膜21、第2の真性非晶質シリコン膜22、p型非晶質シリコン膜23、及びn型非晶質シリコン膜24は、プラズマ化学気相成長、熱化学気相成長、光化学気相成長およびスパッタリングなどの方法により形成することができる。プラズマ化学気相成長には、RFプラズマ方式、VHFプラズマ方式、さらにマイクロ波プラズマ方式などいずれの手法を用いてもよい。例えばRFプラズマ化学気相成長を用いる場合は、シラン(SiH)等のケイ素含有ガス、ジボラン(B)等のp型ドーパント含有ガスおよびホスフィン(PH)等のn型ドーパント含有ガスを水素で希釈して供給し、平行平板電極等にRF高周波電力を印加してプラズマ化して、加熱されたn型結晶シリコン基板10の表面に供給することによって形成することができる。なお、成膜時の基板温度は150℃から250℃の範囲にあることが好ましい。また、成膜時のRF電力密度は1mW/cmから10mW/cmの範囲にあることが好ましい。 The first intrinsic amorphous silicon film 21, the second intrinsic amorphous silicon film 22, the p-type amorphous silicon film 23, and the n-type amorphous silicon film 24 are formed by plasma chemical vapor deposition, thermal chemistry. It can be formed by methods such as vapor deposition, photochemical vapor deposition, and sputtering. For plasma chemical vapor deposition, any method such as an RF plasma method, a VHF plasma method, or a microwave plasma method may be used. For example, when RF plasma chemical vapor deposition is used, a silicon-containing gas such as silane (SiH 4 ), a p-type dopant-containing gas such as diborane (B 2 H 6 ), and an n-type dopant-containing gas such as phosphine (PH 3 ). Is diluted with hydrogen and supplied, RF high frequency power is applied to a parallel plate electrode or the like to form plasma, and the plasma is supplied to the surface of the heated n-type crystalline silicon substrate 10. Note that the substrate temperature during film formation is preferably in the range of 150 ° C. to 250 ° C. The RF power density during film formation is preferably in the range of 1 mW / cm 2 to 10 mW / cm 2 .

上記実施形態では、n型結晶シリコン基板10とp型非晶質シリコン膜23及びn型非晶質シリコン膜24の間に、それぞれ第1及び第2の真性非晶質シリコン膜21及び22が設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。n型結晶シリコン基板10の上に、直接p型非晶質シリコン膜23またはn型非晶質シリコン膜24が設けられていてもよい。   In the above embodiment, the first and second intrinsic amorphous silicon films 21 and 22 are provided between the n-type crystalline silicon substrate 10 and the p-type amorphous silicon film 23 and the n-type amorphous silicon film 24, respectively. However, the present invention is not limited to this. A p-type amorphous silicon film 23 or an n-type amorphous silicon film 24 may be provided directly on the n-type crystalline silicon substrate 10.

上記実施形態では、一導電型をn型、他導電型をp型とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一導電型をp型、他導電型をn型としてもよい。また、上記実施形態では、結晶シリコン基板10をn型、つまり一導電型とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものでなく、p型、つまり他導電型としてもよい。   In the above embodiment, an example in which one conductivity type is n-type and another conductivity type is p-type is shown, but the present invention is not limited to this, and one conductivity type is p-type and another conductivity type is n-type. It is good also as a type. In the above embodiment, an example in which the crystalline silicon substrate 10 is n-type, that is, one conductivity type has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be p-type, that is, another conductivity type.

1…太陽電池
10…n型結晶シリコン基板
10a…端面
10b…凹凸構造
11,12…第1,第2の主面
11a,12a…第1の凹凸構造
11b,12b…第2の凹凸構造
21,22…第1,第2の真性非晶質シリコン膜
23…p型非晶質シリコン膜
24…n型非晶質シリコン膜
25,33…脆弱部分
31,32…第1,第2の透明電極層
40…レーザー
S…周縁部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar cell 10 ... N-type crystalline silicon substrate 10a ... End surface 10b ... Uneven structure 11, 12 ... 1st, 2nd main surface 11a, 12a ... 1st uneven structure 11b, 12b ... 2nd uneven structure 21, 22... First and second intrinsic amorphous silicon films 23... P-type amorphous silicon film 24... N-type amorphous silicon films 25 and 33. Layer 40 ... Laser S ... Rim

Claims (3)

第1の主面を有する一導電型の結晶シリコン基板と、
前記第1の主面の上に設けられる他導電型の非晶質シリコン膜と、
前記他導電型の非晶質シリコン膜の上に設けられる第1の透明電極層と、を備え、
前記第1の透明電極層は、前記結晶シリコン基板および前記他導電型の非晶質シリコン膜に接触している、太陽電池。
A one-conductivity type crystalline silicon substrate having a first main surface ;
An amorphous silicon film of another conductivity type provided on the first main surface;
A first transparent electrode layer provided on the amorphous silicon film of the other conductivity type ,
The first transparent electrode layer is a solar cell in contact with the crystalline silicon substrate and the other conductive type amorphous silicon film .
前記第1の透明電極層は、前記結晶シリコン基板の周縁部において前記結晶シリコン基板に接触している、請求項1に記載の太陽電池。The solar cell according to claim 1, wherein the first transparent electrode layer is in contact with the crystalline silicon substrate at a peripheral edge of the crystalline silicon substrate. 前記結晶シリコン基板と前記他導電型の非晶質シリコン膜との間に第1の真性非晶質シリコン膜をさらに備える、請求項1または2に記載の太陽電池。The solar cell according to claim 1, further comprising a first intrinsic amorphous silicon film between the crystalline silicon substrate and the other conductivity type amorphous silicon film.
JP2013246087A 2013-11-28 2013-11-28 Solar cell Active JP6350981B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013246087A JP6350981B2 (en) 2013-11-28 2013-11-28 Solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013246087A JP6350981B2 (en) 2013-11-28 2013-11-28 Solar cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015103789A JP2015103789A (en) 2015-06-04
JP6350981B2 true JP6350981B2 (en) 2018-07-04

Family

ID=53379233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013246087A Active JP6350981B2 (en) 2013-11-28 2013-11-28 Solar cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6350981B2 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3888860B2 (en) * 2000-05-24 2007-03-07 シャープ株式会社 Solar cell protection method
JP4703234B2 (en) * 2005-03-31 2011-06-15 三洋電機株式会社 Photovoltaic device and manufacturing method thereof
JP4439477B2 (en) * 2005-03-29 2010-03-24 三洋電機株式会社 Photovoltaic element and manufacturing method thereof
US20110308565A1 (en) * 2009-03-10 2011-12-22 Ulvac, Inc. Solar cell module and method for manufacturing the same
JP5307688B2 (en) * 2009-10-27 2013-10-02 株式会社カネカ Crystalline silicon solar cell
US20120247528A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-04 Du Pont Apollo Limited Thin film photoelectric conversion module and fabrication method of the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015103789A (en) 2015-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5469889B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion device
JP4767110B2 (en) Solar cell and method for manufacturing solar cell
JP4439477B2 (en) Photovoltaic element and manufacturing method thereof
JP2006332453A (en) Thin film solar battery and method for manufacturing the same
CN113594304B (en) Preparation method of solar cell, solar cell and photovoltaic module
JP2008300440A (en) Solar cell, and solar cell module
JP2010157687A (en) Thin film type solar cell and method of manufacturing the same
JP2013513964A (en) Back contact / heterojunction solar cell
US20160233368A1 (en) Solar cell
KR101649060B1 (en) Solar battery cell manufacturing method
JP2006080450A (en) Solar battery manufacturing method
JP5927027B2 (en) Photoelectric conversion device
JP2013187287A (en) Photoelectric conversion element
JP2014112600A (en) Method for manufacturing back-electrode-type solar cell and back-electrode-type solar cell
JP5344872B2 (en) Photovoltaic device
JP6115806B2 (en) Photovoltaic device
JP3220300U (en) Solar cell and manufacturing method thereof
JP3201880U (en) Solar cell structure with locally deactivated heterojunction
JP5817046B2 (en) Manufacturing method of back contact type crystalline silicon solar cell
JP6350981B2 (en) Solar cell
JP2010177444A (en) Solar cell element and method for manufacturing solar cell element
JP2014086589A (en) Method for manufacturing solar cell and solar cell
JP2014086587A (en) Method for manufacturing solar cell and solar cell
JP2012023139A (en) Etching method
JP5327859B2 (en) Solar cell and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161013

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170830

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180528

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6350981

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151