JP6425143B2 - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6425143B2
JP6425143B2 JP2015559737A JP2015559737A JP6425143B2 JP 6425143 B2 JP6425143 B2 JP 6425143B2 JP 2015559737 A JP2015559737 A JP 2015559737A JP 2015559737 A JP2015559737 A JP 2015559737A JP 6425143 B2 JP6425143 B2 JP 6425143B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
layer
electrode
solar cell
electrode layer
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
JP2015559737A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2015114903A1 (ja
Inventor
松原　直輝
直輝 松原
大樹 橋口
大樹 橋口
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
Publication of JPWO2015114903A1 publication Critical patent/JPWO2015114903A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6425143B2 publication Critical patent/JP6425143B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022475—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of indium tin oxide [ITO]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022483—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of zinc oxide [ZnO]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/03529—Shape of the potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

本発明は、太陽電池及びその製造方法に関する。
ｎ型半導体層及びｐ型半導体層が半導体基板の裏面上に形成された、いわゆる裏面接合型の太陽電池が知られている（例えば、特許文献１）。
国際公開第２０１１／１０５５５４号パンフレット
従来の裏面接合型の太陽電池では、製造工程において透明電極層をエッチングする際、透明電極層と半導体層の界面を通りエッチング液が内部に浸入し、透明電極層がエッチングされて空隙が形成される場合があった。この空隙を通り水分が内部に浸入するため、従来の裏面接合型の太陽電池は、耐湿性に劣るという問題があった。
本発明の目的は、耐湿性に優れた太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
本発明の太陽電池は、受光面と裏面とを有する第１導電型または第２導電型の半導体基板と、前記裏面上に形成される第１導電型を有する第１半導体層と、前記裏面上に形成される第２導電型を有する第２半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極と、前記第２半導体層と電気的に接続された第２電極と、前記第１半導体層の端部と前記第２半導体層の端部とが重なる領域において、前記第１半導体層と前記第２半導体層を電気的に絶縁するための絶縁層とを備える太陽電池であって、前記第１電極が、第１透明電極層と、前記第１透明電極層の上に形成される第１収集電極層とを有し、前記第１透明電極層が、前記第１半導体層上に形成される主電極層と、前記領域における前記第２半導体層上に形成される分離電極層とに分離されており、前記主電極層及び前記分離電極層の上に形成される前記第１収集電極層が連続して形成されている。
本発明の製造方法は、受光面と裏面とを有する第１導電型または第２導電型の半導体基板と、前記裏面上に形成される第１導電型を有する第１半導体層と、前記裏面上に形成される第２導電型を有する第２半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極と、前記第２半導体層と電気的に接続された第２電極と、前記第１半導体層と前記第２半導体層を電気的に絶縁するための絶縁層とを備える太陽電池を製造する方法であって、前記半導体基板の上に、前記第１半導体層を形成する工程と、前記半導体層の前記端部の上に前記絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の上に前記第２半導体層の前記端部が位置し、かつ前記第２半導体層の前記端部が、前記絶縁層の端部より前記第１半導体層側に突き出るように、前記半導体基板の上に前記第２半導体層を形成する工程と、前記第１半導体層及び前記領域の前記第２半導体層の上に、前記第１電極を構成する第１透明電極層を形成する工程と、前記第１透明電極層の上に、前記第１電極を構成する第１収集電極層を形成する工程と、前記第２半導体層の上に、前記第２電極を形成する工程とを備える。
本発明によれば、耐湿性に優れた太陽電池を提供することができる。
図１は、実施形態の太陽電池を裏面側から見た平面図である。 図２は、実施形態の太陽電池を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。 図３は、実施形態の太陽電池の製造工程を示すフローチャートである。 図４は、実施形態の太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図５は、実施形態の太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図６は、実施形態の太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図７は、実施形態の太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図８は、実施形態の太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図９は、実施形態の太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図１０は、実施形態の太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。
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。
（太陽電池の実施形態）
太陽電池１は、図１及び図２に示すように、半導体基板１０ｎ、第１半導体層２０ｎ、第２半導体層３０ｐ、絶縁層４０、第１電極５０ｎ、第２電極５０ｐ、接続電極７０ｎ及び、接続電極７０ｐを備える。
半導体基板１０ｎは、光を受ける受光面と受光面とは反対側に設けられる裏面１２とを有する。半導体基板１０ｎは、受光面における受光によってキャリア（電子と正孔）を生成する。
半導体基板１０ｎは、ｎ型またはｐ型の導電型を有する単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉなどの結晶系半導体材料や、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの化合物半導体材料を含む一般的な半導体材料によって構成することができる。半導体基板１０ｎの受光面及び裏面１２には、微小な凹凸が形成されていてもよい。図示しないが、半導体基板１０ｎの受光面には光の入射を遮る構造体（例えば、電極など）は形成されていない。半導体基板１０ｎは、受光面全面での受光が可能である。受光面は、パッシベーション層に覆われていても良い。パッシベーション層は、キャリアの再結合を抑制するパッシベーション性を有する。パッシベーション層は、例えば、ドーパントを添加せず、あるいは微量のドーパントを添加することによって形成される実質的に真正な非晶質半導体層を含むことができる。
半導体基板１０ｎは、第１導電型または第２導電型である。本実施形態では、半導体基板１０ｎが、第１導電型を有する場合について説明する。また、半導体基板１０ｎがｎ型単結晶シリコン基板であるものとして説明する。従って、本実施形態では、第１導電型は、ｎ型となる。
第１半導体層２０ｎは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。第１半導体層２０ｎは、長手方向を有するように形成される。この長手方向を長手方向ｙとする。第１半導体層２０ｎは、半導体基板１０ｎと同一の第１導電型を有する。第１半導体層２０ｎは、ｎ型非晶質半導体層によって構成されている。このような構成によれば、半導体基板１０ｎの裏面１２と第１半導体層２０ｎとの界面におけるキャリアの再結合を抑制することができる。
第２半導体層３０ｐは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。第２半導体層３０ｐは、長手方向ｙを有するように形成される。第２半導体層３０ｐは、半導体基板１０ｎと異なる第２導電型を有する。第２半導体層３０ｐは、ｐ型非晶質半導体層によって構成されている。このため、半導体基板１０ｎと第２半導体層３０ｐとの接合は、ｐｎ接合となる。第２半導体層３０ｐは、絶縁層４０上にも形成される。
本実施形態では、図２に示されるように、第１半導体層２０ｎは、ｉ型非晶質半導体層２２ｉとｎ型非晶質半導体層２５ｎとからなる。ｉ型非晶質半導体層２２ｉは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。ｎ型非晶質半導体層２５ｎは、ｉ型非晶質半導体層２２ｉ上に形成される。このような、ｎ型の半導体基板１０ｎ、ｉ型非晶質半導体層２２ｉ、ｎ型非晶質半導体層２５ｎという構成によれば、半導体基板１０ｎの裏面におけるキャリアの再結合をさらに抑制することができる。
本実施形態では、図２に示されるように、第２半導体層３０ｐは、ｉ型非晶質半導体層３２ｉとｐ型非晶質半導体層３５ｐとからなる。ｉ型非晶質半導体層３２ｉは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。ｐ型非晶質半導体層３５ｐは、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ上に形成される。このような、ｎ型の半導体基板１０ｎ、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ、ｐ型非晶質半導体層３５ｐという構成によれば、ｐｎ接合特性を向上することができる。
ｉ型非晶質半導体層２２ｉ、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ、ｎ型非晶質半導体層２５ｎ及びｐ型非晶質半導体層３５ｐのそれぞれは、水素を含む非晶質半導体によって構成することができる。このような非晶質半導体としては、非晶質シリコン、非晶質シリコンカーバイド、或いは非晶質シリコンゲルマニウムなどが挙げられる。非晶質半導体層には、これに限らず他の非晶質半導体を用いてもよい。ｉ型非晶質半導体層２２ｉ、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ、ｎ型非晶質半導体層２５ｎ及びｐ型非晶質半導体層３５ｐは、それぞれ１種の非晶質半導体によって構成されていてもよい。ｉ型非晶質半導体層２２ｉ、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ、ｎ型非晶質半導体層２５ｎ及びｐ型非晶質半導体層３５ｐは、それぞれ２種以上の非晶質半導体が組み合わされていてもよい。
図２に示されるように、第１半導体層２０ｎと第２半導体層３０ｐとは、交互に配列される。この配列方向を配列方向ｘとする。太陽電池１において、配列方向ｘと長手方向ｙとは、直交している。
配列方向ｘにおける第１半導体層２０ｎの端部２７と、第１半導体層２０ｎと隣り合う第２半導体層３０ｐの配列方向ｘにおける端部３７とは、領域４１において重なっている。領域４１において、第１半導体層２０ｎの端部２７と第２半導体層３０ｐの端部３７との間には、絶縁層４０が設けられている。絶縁層４０は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素などから形成することができる。
第１電極５０ｎは、第１半導体層２０ｎと電気的に接続されている。図１に示されるように、第１電極５０ｎは、長手方向ｙに沿って形成される。第１電極５０ｎは、第１透明電極層５２ｎと第１収集電極５５ｎとを有する。第１透明電極層５２ｎは、第１半導体層２０ｎ上に形成される。また、絶縁層４０上に形成された第２半導体層３０ｐ上にも形成される。第１透明電極層５２ｎは、透光性を有する導電性材料によって形成される。第１透明電極層５２ｎとしては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、酸化錫、酸化亜鉛などを用いることができる。第１収集電極５５ｎは、第１透明電極層５２ｎ上に形成される。第１透明電極層５２ｎ上に下地金属を形成した後、メッキ法を用いて形成することができる。また、第１収集電極５５ｎは、樹脂材料をバインダーとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとする樹脂型導電性ペーストや、スパッタリング法による銀などを用いて形成してもよい。
第２電極５０ｐは、第２半導体層３０ｐと電気的に接続されている。図１に示されるように、第２電極５０ｐは、長手方向ｙに沿って形成される。第２電極５０ｐは、第２透明電極層５２ｐと第２収集電極５５ｐとを有する。第２透明電極層５２ｐは、第２半導体層３０ｐ上に形成される。第２収集電極５５ｐは、第２透明電極層５２ｐ上に形成される。第２透明電極層５２ｐ及び第２収集電極５５ｐは、それぞれ第１透明電極層５２ｎ、第１収集電極５５ｎと同一の材料を用いることができる。
第１電極５０ｎ及び第２電極５０ｐは、キャリアを収集する。第１電極５０ｎ及び第２電極５０ｐは、短絡を防ぐための分離溝６０によって分離されている。分離溝６０は、長手方向ｙに沿って形成される。
図１に示されるように、接続電極７０ｎは、複数の第１電極５０ｎの端部と電気的に接続される。接続電極７０ｐは、複数の第２電極５０ｐの端部と電気的に接続される。接続電極７０ｎ及び接続電極７０ｐは、複数の第１電極５０ｎ及び複数の第２電極５０ｐに収集されたキャリアをさらに収集する。
図２に示すように、本実施形態では、第１透明電極層５２ｎが、第１半導体層２０ｎの上に形成される主電極層５２ｎ１と、領域４１における第２半導体層３０ｐの上に形成される分離電極層５２ｎ２に分離されている。このため、本実施形態の太陽電池の製造工程において、透明電極層をエッチング液でパターニングし、分離溝６０を形成する際、エッチング液が分離溝６０近傍の第１透明電極層５２ｎと第１半導体層２０ｎの界面を通り、内部に浸入するのを防止することができる。すなわち、第１透明電極層５２ｎが分離されず、連続した状態であると、内部に浸入したエッチング液が、第１透明電極層５２ｎと第１半導体層２０ｎの界面にまで到達し、第１透明電極層５２ｎと第１半導体層２０ｎの間に空隙が形成される。このような空隙が形成されると、この空隙を通り水分が内部に浸入するため、太陽電池としての耐湿性が低下する。
本実施形態では、第１透明電極層５２ｎが、主電極層５２ｎ１と分離電極層５２ｎ２に分離されているので、分離電極層５２ｎ２と第１半導体層２０ｎの界面を通り、浸入したエッチング液は、領域４１内に留まり、内部に浸入しない。したがって、エッチング液が、集電機能として重要である第１透明電極層５２ｎと第１半導体層２０ｎの界面にまで到達するのを防止することができる。このため、太陽電池としての耐湿性を改善することができる。なお、領域４１は、集電機能として重要でない領域であるので、エッチング液が浸入しても問題ない。なお、ここでいう「分離」は、必ずしも完全に分離されている状態を意味するものではなく、エッチング液が浸入されないように分離されていれば、一部において主電極層５２ｎ１と分離電極層５２ｎ２が繋がっていてもよい。
本実施形態では、第２半導体層３０ｐの端部３７（すなわち、ｉ型非晶質半導体層３２ｉの先端部３２ａ及びｐ型非晶質半導体層３５ｐの先端部３５ａ）が、絶縁層４０の端部４０ａより第１半導体層２０ｎ側に突き出ることにより、突出部３０ａが形成されている。本実施形態では、突出部３０ａが形成されることにより、第１透明電極層５２ｎが、主電極層５２ｎ１と分離電極層５２ｎ２に分離されている。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、他の方法により、第１透明電極層５２ｎが、主電極層５２ｎ１と分離電極層５２ｎ２に分離されていてもよい。
（太陽電池の製造方法の実施形態）
本実施形態の太陽電池１の製造方法について、図３から図１０を参照しながら説明する。図３は、本実施形態の太陽電池１の製造方法を説明するためのフローチャートである。図４から図１０は、本実施形態の太陽電池１の製造方法を説明するための図である。
図３に示されるように、太陽電池１の製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ４を有する。
工程Ｓ１は、第１導電型の半導体基板１０ｎの裏面１２上に、第１導電型を有する第１半導体層２０ｎを形成する工程である。まず、半導体基板１０ｎが準備される。半導体基板１０ｎ表面の汚れを除去するため、半導体基板１０ｎには、酸又はアルカリ溶液でエッチングがなされている。半導体基板１０ｎの受光面には光反射低減用のテクスチャ構造が形成されている。半導体基板１０ｎの裏面１２は、受光面に比べ平坦にされている。準備された半導体基板１０ｎの裏面１２上に、ｉ型非晶質半導体層２２ｉが形成される。形成されたｉ型非晶質半導体層２２ｉ上に、ｎ型非晶質半導体層２５ｎが形成される。ｉ型非晶質半導体層２２ｉ及びｎ型非晶質半導体層２５ｎは、例えば、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）によって、形成される。この工程Ｓ１によって、裏面１２上に第１半導体層２０ｎが形成される。
工程Ｓ２は、絶縁性を有する絶縁層４０を形成する工程である。工程Ｓ１により、形成された第１半導体層２０ｎ上に、絶縁層４０が形成される。具体的には、図４に示されるように、ｎ型非晶質半導体層２５ｎ上に、絶縁層４０が形成される。絶縁層４０は、例えば、ＣＶＤ法によって、形成される。
工程Ｓ３は、第１導電型の半導体基板１０ｎの裏面１２上に、第２導電型を有する第２半導体層３０ｐを形成する工程である。工程Ｓ３は、工程Ｓ３１から工程Ｓ３３を有する。
工程Ｓ３１は、第１半導体層２０ｎ上に形成された絶縁層４０を除去する工程である。フォトリソ法又はスクリーン印刷法を用いて、絶縁層４０上にレジストを塗布する。垂直方向ｚから裏面１２を見て、第２半導体層３０ｐが形成される部分に該当する絶縁層４０上にレジストを塗布する。その後、エッチング液によって、レジストで覆われていない部分の絶縁層４０を溶解及び除去する。これによって、図５に示されるように、第１半導体層２０ｎが露出する。
レジストによるパターン形成以外の方法としては、例えば、エッチングペーストにより、絶縁層４０を部分的に除去する方法がある。これらに限らず、他の方法により、絶縁層４０を部分的に除去しても良い。
工程Ｓ３２は、絶縁層４０が除去されることにより露出した第１半導体層２０ｎを除去する工程である。露出した第１半導体層２０ｎをアルカリ洗浄する。これにより、図６に示されるように、半導体基板１０ｎが露出する。
工程Ｓ３２では、除去されずに残った絶縁層４０が第１半導体層２０ｎを保護する保護層として働く。
工程Ｓ３３は、第１半導体層２０ｎが除去されることにより露出した半導体基板１０ｎ上に第２半導体層３０ｐを形成する工程である。半導体基板１０ｎの裏面１２上に、ｉ型非晶質半導体層３２ｉが形成される。形成されたｉ型非晶質半導体層３２ｉ上に、ｐ型非晶質半導体層３５ｐが形成される。ｉ型非晶質半導体層３２ｉ及びｐ型非晶質半導体層３５ｐは、例えば、ＣＶＤ法によって、形成される。この工程Ｓ３３によって、裏面１２上に第２半導体層３０ｐが形成される。図７に示されるように、太陽電池１において、第２半導体層３０ｐは、全面に渡って形成される。従って、第２半導体層３０ｐは、裏面１２上だけでなく、絶縁層４０上にも形成される。
工程Ｓ４は、第１電極５０ｎ及び第２電極５０ｐを形成する工程である。工程Ｓ４は、工程Ｓ４１から工程Ｓ４４を有する。
工程Ｓ４１は、第２半導体層３０ｐ及び絶縁層４０を除去する工程である。絶縁層４０上に形成された第２半導体層３０ｐ上に、フォトリソ法やスクリーン印刷法を用いて、第２半導体層３０ｐを残したい部分にレジストを塗布する。その後、エッチング液を用いて処理を行うことにより、図８に示されるように、レジストが塗布された第２半導体層３０ｐ部分及び絶縁層４０部分が残る。レジストが塗布されなかった第２半導体層３０ｐ部分及び絶縁層４０部分は、除去される。
本実施形態では、第２半導体層３０ｐと絶縁層４０を、それぞれ別のエッチング液を用いてエッチングしている。第２半導体層３０ｐは、例えば、フッ化水素酸を用いてエッチングしている。絶縁層４０は、例えば、フッ化水素（ＨＦ）を用いてエッチングしている。本実施形態では、第２半導体層３０ｐをエッチングする際、弱いエッチング条件にすることにより、第２半導体層３０ｐの端部３７が、絶縁層４０の端部４０ａより第１半導体層２０ｎ側に突き出た突出部３０ａを形成している。弱いエッチング条件は、例えば、エッチング時間を短くする、あるいはエッチング液として弱いエッチング液を用いることなどで達成することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、別の方法を用いて突出部３０ａを形成してもよい。
工程Ｓ４２は、透明電極層５２を形成する工程である。図９に示されるように、第１半導体層２０ｎ上及び第２半導体層３０ｐ上に、物理蒸着法（ＰＶＤ法）を用いて、透明電極層５２を形成する。本実施形態では、突出部３０ａが形成されているので、透明電極層５２は、突出部３０ａの部分で、透明電極層５２ａと透明電極層５２ｂに分離して形成される。
その後、本実施形態では、ＰＶＤ法を用いて、第１収集電極５５ｎ及び第２収集電極５５ｐの下地となる下地金属層を形成する。下地金属には、例えば、Ｔｉ及びＣｕが用いられる。
工程Ｓ４３は、短絡を防ぐための分離溝６０を形成する工程である。レーザーを用いて、分離溝６０を形成する。分離溝６０を形成することにより、透明電極層５２ｂを分離して、分離電極層５２ｎ２と第２透明電極層５２ｐを形成する。透明電極層５２ａは、主電極層５２ｎ１になる。本実施形態では、レーザーを用いて分離溝６０を形成しているが、例えば、レジストとエッチング液とを用いて分離溝６０を形成してもよい。
工程Ｓ４４は、第１収集電極５５ｎ及び第２収集電極５５ｐを形成する工程である。メッキ法により、第１透明電極層５２ｎの上に第１収集電極５５ｎを形成し、第２透明電極層５２ｐの上に第２収集電極５５ｐを形成する。この際、第１収集電極５５ｎは、主電極層５２ｎ１と分離電極層５２ｎ２に跨って、連続して形成される。なお、スクリーン印刷法により、導電性ペーストを透明電極５２上に塗布し、その後、導電性ペーストを焼成することによって第１収集電極５５ｎ及び第２収集電極５５ｐを形成してもよい。
以上のようにして、図２に示される太陽電池１を製造することができる。
上記実施形態では、半導体基板１０ｎが、第１導電型、すなわちｎ型を有する場合について説明したが、半導体基板１０ｎは、第２導電型、すなわちｐ型を有していてもよい。
上記実施形態において、第１半導体層２０ｎは、ｉ型非晶質半導体層２２ｉとｎ型非晶質半導体層２５ｎとから構成されているが、ｎ型非晶質半導体層２５ｎのみから構成されていてもよい。同様に、第２半導体層３０ｐも、ｐ型非晶質半導体層３５ｐのみから構成されていてもよい。
１…太陽電池
１０ｎ…半導体基板
１２…裏面
２０ｎ…第１半導体層
２２ｉ…ｉ型非晶質半導体層
２５ｎ…ｎ型非晶質半導体層
２７…第１半導体層の端部
３０ａ…突出部
３０ｐ…第２半導体層
３２ｉ…ｉ型非晶質半導体層
３５ｐ…ｐ型非晶質半導体層
３７…第２半導体層の端部
４０…絶縁層
４０ａ…絶縁層の端部
４１…領域
５０ｎ…第１電極
５０ｐ…第２電極
５２，５２ａ，５２ｂ…透明電極層
５２ｎ…第１透明電極層
５２ｎ１…主電極層
５２ｎ２…分離電極層
５２ｐ…第２透明電極層
５５ｎ…第１収集電極
５５ｐ…第２収集電極
６０…分離溝
７０ｎ，７０ｐ…接続電極

Claims (3)

  1. 受光面と裏面とを有する第１導電型または第２導電型の半導体基板と、
    前記裏面上に形成される第１導電型を有する第１半導体層と、
    前記裏面上に形成される第２導電型を有する第２半導体層と、
    前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極と、
    前記第２半導体層と電気的に接続された第２電極と、
    前記第１半導体層の端部と前記第２半導体層の端部とが重なる領域において、前記第１半導体層と前記第２半導体層を電気的に絶縁するための絶縁層とを備える太陽電池であって、
    前記第１電極が、第１透明電極層と、前記第１透明電極層の上に形成される第１収集電極層とを有し、前記第１透明電極層が、前記第１半導体層上に形成される主電極層と、前記領域における前記第２半導体層上に形成される分離電極層とに分離されており、前記主電極層及び前記分離電極層の上に形成される前記第１収集電極層が連続して形成されている、太陽電池。
  2. 前記第２電極が、第２透明電極層と、前記第２透明電極層の上に形成される第２収集電極層とを有する、請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記領域における前記第２半導体層の端部が、前記絶縁層の端部より前記第１半導体層側に突き出るように形成されている、請求項１または２に記載の太陽電池。
JP2015559737A 2014-01-28 2014-11-06 太陽電池及びその製造方法 Active JP6425143B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014013350 2014-01-28
JP2014013350 2014-01-28
PCT/JP2014/079475 WO2015114903A1 (ja) 2014-01-28 2014-11-06 太陽電池及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2015114903A1 JPWO2015114903A1 (ja) 2017-03-23
JP6425143B2 true JP6425143B2 (ja) 2018-11-21

Family

ID=53756501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015559737A Active JP6425143B2 (ja) 2014-01-28 2014-11-06 太陽電池及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9570637B2 (ja)
JP (1) JP6425143B2 (ja)
DE (1) DE112014006285T5 (ja)
WO (1) WO2015114903A1 (ja)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2880989B1 (fr) * 2005-01-20 2007-03-09 Commissariat Energie Atomique Dispositif semi-conducteur a heterojonctions et a structure inter-digitee
WO2011093329A1 (ja) * 2010-01-26 2011-08-04 三洋電機株式会社 太陽電池及びその製造方法
JP5906393B2 (ja) 2010-02-26 2016-04-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池及び太陽電池の製造方法
WO2012132655A1 (ja) * 2011-03-25 2012-10-04 三洋電機株式会社 裏面接合型の光電変換素子及び裏面接合型の光電変換素子の製造方法
WO2012132766A1 (ja) * 2011-03-28 2012-10-04 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
WO2013146271A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 三洋電機株式会社 太陽電池及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9570637B2 (en) 2017-02-14
US20160336463A1 (en) 2016-11-17
WO2015114903A1 (ja) 2015-08-06
DE112014006285T5 (de) 2016-10-20
JPWO2015114903A1 (ja) 2017-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5906393B2 (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
CN102725858B (zh) 太阳能电池及其制造方法
JP5820988B2 (ja) 光電変換装置及びその製造方法
US10546969B2 (en) Method of manufacturing solar cell and solar cell
JP6179900B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
JP2013219065A (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP6311968B2 (ja) 太陽電池
JP6425143B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
JP6447927B2 (ja) 太陽電池
CN114365294B (zh) 太阳能电池和太阳能电池的制造方法
JP2016066709A (ja) 太陽電池
JP6583753B2 (ja) 太陽電池
JP6418558B2 (ja) 太陽電池
JP6906195B2 (ja) 太陽電池
JPWO2012132834A1 (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP2012204764A (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP2017183339A (ja) 光電変換素子および光電変換素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180828

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180919

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: 20181009

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181011

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6425143

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151