JP6670808B2 - High photoelectric conversion efficiency solar cell, method for manufacturing the same, solar cell module and solar power generation system - Google Patents

High photoelectric conversion efficiency solar cell, method for manufacturing the same, solar cell module and solar power generation system Download PDF

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Description

本発明は、裏面電極型の高光電変換効率太陽電池、その製造方法、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関する。   The present invention relates to a back electrode type high photoelectric conversion efficiency solar cell, a method for manufacturing the same, a solar cell module, and a solar power generation system.

一般に太陽電池セルは、大きさが100〜150mm角、厚みが0.1〜0.3mmの板状の多結晶シリコンや単結晶シリコン等からなり、ボロン等のp型不純物がドープされたp型の半導体基板を主材としている。この太陽電池セルにおいては、太陽光を受ける受光面にn型拡散層(エミッタ層)と反射防止膜が形成されるとともに、電極がエミッタ層に接するように反射防止膜を貫通して形成される。   Generally, a solar battery cell is made of a plate-like polycrystalline silicon or single-crystal silicon having a size of 100 to 150 mm square and a thickness of 0.1 to 0.3 mm, and is doped with a p-type impurity such as boron. As a main material. In this solar cell, an n-type diffusion layer (emitter layer) and an antireflection film are formed on a light receiving surface for receiving sunlight, and electrodes are formed through the antireflection film so as to be in contact with the emitter layer. .

太陽電池セルにおいて、電極は光電変換により得られた電流の取り出しのために必要不可欠であるが、受光面の電極が形成された部位には当該電極による遮蔽によって太陽光が入射しないため、電極面積が大きいほど変換効率が低下し電流が減少する。受光面に設けられた電極によるこのような電流の損失をシャドウロスという。   In a solar cell, an electrode is indispensable for taking out a current obtained by photoelectric conversion. However, sunlight is not incident on a portion of the light receiving surface where the electrode is formed because sunlight is not incident on the portion where the electrode is formed. Is larger, the conversion efficiency decreases and the current decreases. Such a current loss due to an electrode provided on the light receiving surface is called shadow loss.

これに対し、裏面電極型太陽電池セルは、受光面に電極が無いためシャドウロスがなく、反射防止膜で抑えきれなかったわずかな反射光を除けば、入射する太陽光をほぼ100%取り込むことができる。そのため、原理的には高い変換効率の実現が期待できる。   On the other hand, the back electrode type solar cell has no electrode on the light receiving surface, so there is no shadow loss, and almost 100% of the incoming sunlight is taken in, except for a small amount of reflected light that could not be suppressed by the antireflection film. Can be. Therefore, in principle, high conversion efficiency can be expected.

一般に裏面電極型太陽電池セル100は、図1に示すような断面構造を有する。裏面電極型太陽電池セル100は、半導体基板101、エミッタ層104、BSF(Back Surface Field)層106、反射防止膜兼パッシベーション膜107及び108、並びに電極109及び110を備える。   Generally, the back electrode type solar cell 100 has a cross-sectional structure as shown in FIG. The back electrode type solar cell 100 includes a semiconductor substrate 101, an emitter layer 104, a BSF (Back Surface Field) layer 106, antireflection / passivation films 107 and 108, and electrodes 109 and 110.

半導体基板101は裏面電極型太陽電池セル100の主材であり、単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなる。p型、n型のいずれでもよいが、リンなどのn型不純物がドープされたn型シリコン基板が用いられることが多い。以下、n型シリコン基板を用いた場合を例にとって説明する。半導体基板101は、大きさが100〜150mm角で、厚みが0.1〜0.3mmの板状のものが好適であり、一方の主表面が受光面、他方の主表面が非受光面(裏面)として用いられる。   The semiconductor substrate 101 is a main material of the back electrode type solar cell 100 and is made of single crystal silicon, polycrystalline silicon, or the like. Although it may be either p-type or n-type, an n-type silicon substrate doped with an n-type impurity such as phosphorus is often used. Hereinafter, a case where an n-type silicon substrate is used will be described as an example. The semiconductor substrate 101 is preferably a plate having a size of 100 to 150 mm square and a thickness of 0.1 to 0.3 mm, and one main surface is a light receiving surface and the other main surface is a non-light receiving surface ( Back).

受光面には、光閉じ込めのための凹凸構造が形成される。凹凸構造は、半導体基板101を酸性又はアルカリ性の溶液に一定時間浸漬させることで得られる。一般にこの凹凸構造はテクスチャと呼ばれる。   An uneven structure for confining light is formed on the light receiving surface. The uneven structure can be obtained by immersing the semiconductor substrate 101 in an acidic or alkaline solution for a certain time. Generally, this uneven structure is called a texture.

裏面には、ボロンなどのp型不純物がドープされたp型拡散層であるエミッタ層104と、リンなどのn型不純物がドープされたn型拡散層であるBSF層106がそれぞれ形成される。   On the back surface, an emitter layer 104 that is a p-type diffusion layer doped with a p-type impurity such as boron and a BSF layer 106 that is an n-type diffusion layer doped with an n-type impurity such as phosphorus are formed.

テクスチャが形成された受光面と、エミッタ層104及びBSF層106が形成された裏面には、更にSiN(窒化シリコン)などからなる反射防止膜兼パッシベーション膜107、108がそれぞれ形成される。   On the light-receiving surface on which the texture is formed and on the back surface on which the emitter layer 104 and the BSF layer 106 are formed, antireflection films and passivation films 107 and 108 made of SiN (silicon nitride) are formed, respectively.

そして、電極109がエミッタ層104に接続されるように形成され、電極110がBSF層106に接続されるように形成される。これらの電極は、エッチングペーストなどでコンタクトが開口され、スパッタなどで形成される場合もあれば、スクリーン印刷法を用いて形成される場合もある。スクリーン印刷法を用いる場合、焼成後にエミッタ層104、BSF層106にそれぞれ接続されるように、ガラスフリットなどを含んだ導電性銀ペーストを反射防止膜兼パッシベーション膜108の2箇所に印刷・乾燥する。これらの導電性銀ペーストを焼成することで、反射防止膜兼パッシベーション膜107、108を貫通して、エミッタ層104に接続される電極109と、BSF層106に接続にされる電極110がそれぞれ形成される。電極109、110は、裏面電極型太陽電池セル100で生じた光生成電流を外部へ取出すためのバスバー電極と、これらのバスバー電極に接続される集電用のフィンガー電極とから構成される(図示省略)。   Then, an electrode 109 is formed so as to be connected to the emitter layer 104, and an electrode 110 is formed so as to be connected to the BSF layer 106. These electrodes may have contacts opened with an etching paste or the like and may be formed by sputtering or the like, or may be formed by a screen printing method. In the case of using the screen printing method, a conductive silver paste containing a glass frit or the like is printed and dried at two places of the antireflection film and the passivation film 108 so as to be connected to the emitter layer 104 and the BSF layer 106 after baking. . By baking these conductive silver pastes, an electrode 109 connected to the emitter layer 104 and an electrode 110 connected to the BSF layer 106 are formed through the antireflection film / passivation film 107 and 108, respectively. Is done. The electrodes 109 and 110 are composed of a bus bar electrode for extracting a photo-generated current generated in the back electrode type solar cell 100 to the outside, and a current collecting finger electrode connected to the bus bar electrode (illustrated in the drawing). Omitted).

図1に示す構造の裏面電極型太陽電池セルにおいて、p型拡散層であるエミッタ層とn型拡散層であるBSF層とが隣接する長さが裏面内トータルで長いと、動作状態、すなわち順方向に電圧を印加した際に、トンネル効果によって又は不純物準位を介してリーク電流が流れやすく、変換効率を高めることが難しい。   In the back electrode type solar cell having the structure shown in FIG. 1, if the adjacent length of the emitter layer, which is the p-type diffusion layer, and the BSF layer, which is the n-type diffusion layer, is long in the entire back surface, the operating state, that is, When a voltage is applied in the direction, a leak current easily flows due to a tunnel effect or via an impurity level, and it is difficult to increase conversion efficiency.

また、エミッタ層とBSF層とが隣接していると、一方の層に電極を形成する際に、形成位置がずれて電極が他方の層にも接続され、並列抵抗が低下する恐れがある。この問題の発生は、エミッタ層と比べて一般に狭い幅で形成されるBSF層に電極を形成する際に特に顕著である。   Further, when the emitter layer and the BSF layer are adjacent to each other, when an electrode is formed on one layer, the formation position is shifted and the electrode is connected to the other layer, so that the parallel resistance may be reduced. The occurrence of this problem is particularly remarkable when an electrode is formed on a BSF layer generally formed with a smaller width than the emitter layer.

これらの問題は、エミッタ層とBSF層とを裏面内にわたって一定間隔空けて形成すれば回避することができる。このとき、エミッタ層とBSF層との間隔は適度に狭いことが望ましい。しかし、間隔を数μmから数十μmのオーダーで制御しようとすると、製造コストが高くつき、かつ、生産性も低下するため、現実性に乏しい。一方で、間隔を数百μmのオーダーに広げると、エミッタ層の面積を相対的に小さくせざるを得ず、これにより少数キャリアの収集効率が低下して電流が減少する。すなわち、変換効率が悪くなる。   These problems can be avoided by forming the emitter layer and the BSF layer at regular intervals over the back surface. At this time, it is desirable that the distance between the emitter layer and the BSF layer is appropriately small. However, if the interval is controlled in the order of several μm to several tens of μm, the manufacturing cost is high and the productivity is low, so that it is not realistic. On the other hand, if the interval is increased to the order of several hundreds of μm, the area of the emitter layer must be relatively reduced, thereby decreasing the minority carrier collection efficiency and decreasing the current. That is, the conversion efficiency deteriorates.

そこで、エミッタ層とBSF層との間にレーザー等によりトレンチを掘り、両層を空間的に分離する方法が提案されている(特許文献1、非特許文献1参照)。しかし、このような加工は、半導体基板本体にダメージを与えて変換効率を低下させる危険があることに加え、加工工程の追加により製造コストが増加する。また、両層の分離が不完全で一部に分離されなかった箇所が残ると、太陽電池セルに逆方向の電圧が印加された場合に、分離がされなかった箇所にリーク電流が集中する。例えば、太陽電池セルがモジュール化された場合にモジュールの一部が影になると、当該影の箇所にある太陽電池セルに逆方向の電圧が印加され、リーク電流が集中する。このようにリーク電流が集中した箇所では、局所的に高温になるため発火する危険がある。   Therefore, a method has been proposed in which a trench is dug between the emitter layer and the BSF layer by a laser or the like to spatially separate the two layers (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). However, such processing involves the risk of damaging the semiconductor substrate body and lowering the conversion efficiency, and also increases the manufacturing cost due to the additional processing steps. In addition, if a part where the separation of both layers is incomplete and the part is not separated remains, when a voltage in the opposite direction is applied to the solar battery cell, the leak current concentrates on the part where the separation is not performed. For example, when a solar cell is modularized and a part of the module is shadowed, a voltage in the opposite direction is applied to the solar cell located at the shadow, and leakage current is concentrated. In such a place where the leak current is concentrated, there is a danger of ignition due to a local high temperature.

太陽電池セルやモジュールのメーカーはこのような危険を排除するために、バイパスダイオードをモジュール内に組み込むとともに、逆方向の電圧が印加された際のセルの漏れ電流を測定し規格値を超えるものは製品として出荷しないといった対処をとっている。しかし、裏面電極型太陽電池セルにおいては、p型拡散層であるエミッタ層とn型拡散層であるBSF層との境界が一般的な太陽電池セルと比較して非常に長いため、規格値をクリアすることが難しい。そのため、性能や安全性を重視して規格値を厳格に適用すれば歩留まりが悪くなり、歩留まりを重視すれば性能や安全性が低くなるという問題があった。   To eliminate such dangers, manufacturers of solar cells and modules incorporate a bypass diode inside the module and measure the cell leakage current when a reverse voltage is applied. We are taking measures to not ship it as a product. However, in the back electrode type solar cell, the boundary between the emitter layer, which is a p-type diffusion layer, and the BSF layer, which is an n-type diffusion layer, is much longer than that of a general solar cell. Difficult to clear. For this reason, there is a problem in that if the standard value is strictly applied with emphasis on performance and safety, the yield will deteriorate, and if the yield is emphasized, the performance and safety will decrease.

特表2013−521645号公報JP-T-2013-521645 Gazette

Ngwe Zin et al., “LASER-ASSISTED SHUNT REMOVAL ON HIGH-EFFICIENCY SILICON SOLAR CELLS,” 27th European Photovoltaic Solar Energy Conference and ExhibitionNgwe Zin et al., “LASER-ASSISTED SHUNT REMOVAL ON HIGH-EFFICIENCY SILICON SOLAR CELLS,” 27th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition

本発明は上記の問題を解消するためになされたものであり、容易に、安価に、かつ歩留まりよく製造できる裏面電極型の高光電変換効率太陽電池、その製造方法、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a back electrode type high photoelectric conversion efficiency solar cell which can be easily, inexpensively, and manufactured with a high yield, a method for manufacturing the same, a solar cell module, and a solar power generation. The purpose is to provide a system.

(1)本発明の高光電変換効率太陽電池は、第1導電型の半導体基板の非受光面である裏面に、第1導電型の不純物が拡散された第1導電型拡散層と、第2導電型の不純物が拡散された第2導電型拡散層と、第1導電型拡散層と第2導電型拡散層との間に形成される高抵抗層又は真性半導体層と、を備える。(2)このとき、第1導電型拡散層に接続される第1電極と第2導電型拡散層に接続される第2電極のいずれか一方が、高抵抗層又は真性半導体層にも接続されていてもよい。   (1) A high photoelectric conversion efficiency solar cell according to the present invention includes a first conductive type diffusion layer in which a first conductive type impurity is diffused, The semiconductor device includes a second conductivity type diffusion layer in which a conductivity type impurity is diffused, and a high resistance layer or an intrinsic semiconductor layer formed between the first conductivity type diffusion layer and the second conductivity type diffusion layer. (2) At this time, one of the first electrode connected to the first conductivity type diffusion layer and the second electrode connected to the second conductivity type diffusion layer is also connected to the high resistance layer or the intrinsic semiconductor layer. May be.

このように、BSF層とエミッタ層に相当する、第1導電型拡散層と第2導電型拡散層を、高抵抗層又は真性半導体層で隔てるだけのシンプルな構造であるため、容易に、安価に、かつ歩留まりよく製造することができる。また、エミッタ層とBSF層とを高抵抗層又は真性半導体層により隔てることで、動作状態、すなわち順方向に電圧が印加された場合には、リーク電流が遮断され並列抵抗が低下しないため、変換効率のよい裏面電極型の太陽電池が得られる。また、逆方向に電圧が印加された場合には、セルの面内に一様に電流がリークすることで、局所的に熱くならず、発火などの致命的な損傷が生じなくなるため、信頼性が高まる。更に、エミッタ層又はBSF層に電極を形成する際に、形成位置がずれても高抵抗層や真性半導体層に接続されるにとどまるため、並列抵抗の低下を防ぐことができる。   As described above, since the first conductive type diffusion layer and the second conductive type diffusion layer corresponding to the BSF layer and the emitter layer have a simple structure separated only by the high-resistance layer or the intrinsic semiconductor layer, they can be easily manufactured at low cost. And can be manufactured with good yield. In addition, when the emitter layer and the BSF layer are separated by a high-resistance layer or an intrinsic semiconductor layer, the leakage current is cut off and the parallel resistance does not decrease in the operating state, that is, when a voltage is applied in the forward direction. An efficient back electrode type solar cell can be obtained. In addition, when a voltage is applied in the opposite direction, the current leaks uniformly in the plane of the cell, so that the cell does not become locally hot and no fatal damage such as ignition occurs, thereby reducing reliability. Increase. Further, when an electrode is formed on the emitter layer or the BSF layer, even if the formation position is shifted, the electrode is only connected to the high resistance layer or the intrinsic semiconductor layer, so that a decrease in parallel resistance can be prevented.

(3)半導体基板の裏面に段差を設け、裏面を上から見たとき、第1導電型拡散層及び第2導電型拡散層のいずれか一方を上段に、他方を下段に形成し、高抵抗層又は真性半導体層を上段に形成してもよい。これにより、電極の形成時、特に下段の一方の導電型拡散層にファイヤースルーにより電極を形成する際に、上段に接続されにくくなるため、上段の近端に高抵抗層又は真性半導体層が形成されていることと相俟って、より他方の導電型拡散層に接続されにくくなる。   (3) A step is formed on the back surface of the semiconductor substrate, and when the back surface is viewed from above, one of the first conductivity type diffusion layer and the second conductivity type diffusion layer is formed on the upper stage, and the other is formed on the lower stage, thereby providing high resistance. A layer or an intrinsic semiconductor layer may be formed in an upper stage. This makes it difficult to connect to the upper stage when forming the electrode, particularly when forming the electrode by fire-through in one of the lower conductive type diffusion layers, so that a high resistance layer or an intrinsic semiconductor layer is formed near the upper end of the upper stage. This makes it more difficult to connect to the other conductivity type diffusion layer.

(4)裏面を上から見たとき、高抵抗層又は真性半導体層は、例えば、第1導電型拡散層と第2導電型拡散層とを1μm以上100μm以下の間隔で隔てる幅で形成するとよい。これにより、リーク電流の遮断による変換効率の向上効果をより確実に得ることができる。   (4) When the back surface is viewed from above, the high-resistance layer or the intrinsic semiconductor layer may be formed, for example, with a width separating the first conductivity type diffusion layer and the second conductivity type diffusion layer at an interval of 1 μm or more and 100 μm or less. . Thereby, the effect of improving the conversion efficiency by blocking the leakage current can be obtained more reliably.

(5)高抵抗層は、例えば、第1導電型の不純物と第2導電型の不純物の両方を拡散することにより容易に形成することができる。   (5) The high resistance layer can be easily formed by, for example, diffusing both the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity.

(6)本発明の高光電変換効率太陽電池の製造方法は、第1領域から第3領域を備える第1導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、第1領域に第2導電型の不純物が拡散された第2導電型拡散層を形成し、第2領域に第1導電型の不純物が拡散された第1導電型拡散層を形成し、第1領域と第2領域との間の第3領域に、第1導電型の不純物と第2導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、半導体基板の裏面の全面に第2導電型の不純物を拡散して第2導電型拡散層を形成する第2不純物拡散ステップと、第2導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、保護膜の第3領域を覆う部分の厚さを、第1領域を覆う部分との境界から第2領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ0になるように連続的に薄くするとともに、保護膜の第2領域を覆う部分を除去する第1保護膜除去ステップと、保護膜が除去されて露出した第2導電型拡散層を除去して第2領域を露出させる第2導電型拡散層除去ステップと、第2領域と保護膜が連続的に薄くなった部分を介して第3領域とに、第1導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ第1導電型拡散層と高抵抗層とを形成する第1不純物拡散ステップと、残存する保護膜を除去する第2保護膜除去ステップと、を実行する。   (6) The method for manufacturing a solar cell with high photoelectric conversion efficiency according to the present invention is characterized in that the first conductivity type semiconductor substrate including the first to third regions has a second conductivity type in a first region on a back surface which is a non-light receiving surface of the semiconductor substrate. Forming a second conductivity type diffusion layer in which impurities of the first conductivity type are diffused, forming a first conductivity type diffusion layer in which the first conductivity type impurities are diffused in the second region, and forming a first conductivity type diffusion layer between the first region and the second region. Forming a high-resistance layer in which an impurity of the first conductivity type and an impurity of the second conductivity type are diffused in the third region, wherein the solar cell has a high photoelectric conversion efficiency. A second impurity diffusion step of diffusing an impurity of the second conductivity type to form a second conductivity type diffusion layer, a protection film forming step of forming a protection film in the second conductivity type diffusion layer, and a third region of the protection film From the boundary with the portion covering the first region to the boundary with the portion covering the second region. A first protective film removing step of continuously reducing the thickness of the formed protective film to substantially zero and removing a portion covering the second region of the protective film; and a second conductive type exposed by removing the protective film. A second conductivity type diffusion layer removing step of exposing the second region by removing the diffusion layer; and a first conductivity type diffusion layer is provided between the second region and the third region through a portion where the protective film is continuously thinned. By diffusing the impurities, a first impurity diffusion step of forming a first conductivity type diffusion layer and a high resistance layer, respectively, and a second protective film removing step of removing the remaining protective film are performed.

(7)本発明の高光電変換効率太陽電池の別の製造方法は、第1領域から第3領域を備える第1導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、第1領域に第2導電型の不純物が拡散された第2導電型拡散層を形成し、第2領域に第1導電型の不純物が拡散された第1導電型拡散層を形成し、第1領域と第2領域との間の第3領域に、第1導電型の不純物と第2導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、半導体基板の裏面の全面に第1導電型の不純物を拡散して第1導電型拡散層を形成する第1不純物拡散ステップと、第1導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、保護膜の第3領域を覆う部分の厚さを、第1領域を覆う部分との境界から第2領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ0になるように連続的に薄くするとともに、保護膜の第2領域を覆う部分を除去する第1保護膜除去ステップと、保護膜が除去されて露出した第1導電型拡散層を除去して第2領域を露出させる第1導電型拡散層除去ステップと、第2領域と保護膜が連続的に薄くなった部分を介して第3領域とに、第2導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ第2導電型拡散層と高抵抗層を形成する第2不純物拡散ステップと、残存する保護膜を除去する第2保護膜除去ステップと、を実行する。   (7) Another method for manufacturing a solar cell with high photoelectric conversion efficiency according to the present invention is directed to a method of manufacturing a solar cell including a first region from a third region to a third region. Forming a second conductivity type diffusion layer in which a conductivity type impurity is diffused, forming a first conductivity type diffusion layer in which a first conductivity type impurity is diffused in a second region, and forming a first region and a second region; Forming a high-resistance layer in which impurities of the first conductivity type and impurities of the second conductivity type are diffused in a third region between the first region and the second region. A first impurity diffusion step of forming a first conductivity type diffusion layer by diffusing a first conductivity type impurity over the entire surface; a protection film formation step of forming a protection film on the first conductivity type diffusion layer; The thickness of the portion covering the three regions is changed from the boundary with the portion covering the first region to the boundary with the portion covering the second region. A first protective film removing step of continuously reducing the thickness of the protective film so as to become substantially zero and removing a portion covering the second region of the protective film; A first conductivity type diffusion layer removing step of removing the conductivity type diffusion layer to expose the second region; and a second conductivity type removal layer including a second region and a third region through a portion where the protective film is continuously thinned. A second impurity diffusion step of forming a second conductivity type diffusion layer and a high resistance layer, respectively, and a second protection film removing step of removing the remaining protection film are performed by diffusing the impurity of the mold type.

これらの製造方法により製造した太陽電池は、エミッタ層である第2導電型拡散層とBSF層である第1導電型拡散層との間を、容易にかつ歩留まりよく形成可能な高抵抗層又は真性半導体層で隔てることで、動作状態、すなわち順方向に電圧が印加された場合には、リーク電流が遮断され並列抵抗が低下しないため、変換効率の高い太陽電池が得られる。また、逆方向に電圧が印加された場合には、セルの面内に一様に電流がリークすることで、局所的に熱くならず、発火などの致命的な損傷が生じなくなるため、信頼性が高まる。更に、エミッタ層又はBSF層に電極を形成する際に、形成位置がずれても高抵抗層や真性半導体層に接続されるにとどまるため、並列抵抗の低下を防ぐことができる。   The solar cell manufactured by these manufacturing methods has a high-resistance layer or an intrinsic layer that can be easily formed with high yield between the second conductivity type diffusion layer as the emitter layer and the first conductivity type diffusion layer as the BSF layer. By separating the semiconductor layers, in the operating state, that is, when a voltage is applied in the forward direction, the leakage current is cut off and the parallel resistance does not decrease, so that a solar cell with high conversion efficiency can be obtained. In addition, when a voltage is applied in the opposite direction, the current leaks uniformly in the plane of the cell, so that the cell does not become locally hot and no fatal damage such as ignition occurs, thereby reducing reliability. Increase. Further, when an electrode is formed on the emitter layer or the BSF layer, even if the formation position is shifted, the electrode is only connected to the high resistance layer or the intrinsic semiconductor layer, so that a decrease in parallel resistance can be prevented.

(8)第1保護膜除去ステップにおける保護膜の除去及び薄化は、例えば、保護膜の第2領域を覆う部分へのエッチングペーストの適用又はレーザーの照射により行うことができる。第2領域を覆う部分へのエッチングペーストの適用又はレーザーの照射を行うことで、エッチングペーストから流出したエッチング液又はレーザーのエネルギーが、第2領域に隣接する第3領域を覆う部分にまで伝搬し、最遠の伝搬位置から第3領域と第2領域との境界にかけて、到達するエネルギーが連続的に高くなっていく。そのため、第2領域の保護膜を除去できるだけでなく、第3領域の保護膜についても、成膜厚さからほぼ0になるまで連続的に薄くなるように部分除去することができる。   (8) The removal and thinning of the protective film in the first protective film removing step can be performed, for example, by applying an etching paste to a portion covering the second region of the protective film or irradiating a laser. By applying the etching paste or irradiating the laser to the portion covering the second region, the energy of the etchant or laser flowing out of the etching paste propagates to the portion covering the third region adjacent to the second region. The energy that reaches from the farthest propagation position to the boundary between the third region and the second region continuously increases. Therefore, not only can the protective film in the second region be removed, but also the protective film in the third region can be partially removed so as to be continuously thinned from the film thickness to almost zero.

(9)保護膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、不純物含有ガラス層、又はこれらのうち2以上を積層した積層体であってもよい。そのため、例えば、不純物拡散時に形成されたガラス層をそのまま残して保護膜として利用することで、ガラス層を除去する工程を省き、より容易にかつ経済的に製造することが可能となる。   (9) The protective film may be a silicon oxide film, a silicon nitride film, an impurity-containing glass layer, or a laminate of two or more of these. Therefore, for example, by leaving the glass layer formed at the time of impurity diffusion as it is and using it as a protective film, the step of removing the glass layer can be omitted, and the manufacturing can be performed more easily and economically.

(10)本発明の高光電変換効率太陽電池を複数接続して太陽電池モジュールを構成してもよい。   (10) A solar cell module may be configured by connecting a plurality of high photoelectric conversion efficiency solar cells of the present invention.

(11)本発明の太陽電池を複数接続して構成した太陽電池モジュールを用いて太陽光発電システムを構成してもよい。   (11) A solar power generation system may be configured using a solar cell module configured by connecting a plurality of solar cells of the present invention.

従来の裏面電極型太陽電池セルの構成の一例を示す図である。It is a figure showing an example of the composition of the conventional back electrode type solar cell. 本発明の裏面電極型太陽電池セルの構成を示す図である。It is a figure showing composition of a back electrode type solar cell of the present invention. 本発明の裏面電極型太陽電池セルの製造方法を示すフロー図である。It is a flow figure showing the manufacturing method of the back electrode type solar cell of the present invention. 本発明の裏面電極型太陽電池セルの構成を示す別の図である。It is another figure which shows the structure of the back electrode type solar cell of this invention. 本発明の裏面電極型太陽電池セルの製造方法を示す別のフロー図である。It is another flowchart which shows the manufacturing method of the back electrode type solar cell of this invention. 本発明の裏面電極型太陽電池セルを用いて構成された太陽電池モジュールの構成例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing the example of composition of the solar cell module constituted using the back electrode type solar cell of the present invention. 図6に示す太陽電池モジュールの裏面の構成例を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a back surface of the solar cell module illustrated in FIG. 6. 図6に示す太陽電池モジュールの断面の構成例を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a cross section of the solar cell module illustrated in FIG. 6. 図6に示す太陽電池モジュールを用いて構成された太陽光発電システムの構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of a structure of the solar power generation system comprised using the solar cell module shown in FIG.

以下、本発明の実施形態について説明する。背景技術の説明に用いた図も含め、各図面における共通の構成要素については同じ符号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The same reference numerals are given to the common components in each drawing including the drawings used for explaining the background art.

〔第1実施形態〕
本発明における裏面電極型太陽電池セル200の構成を図2(a)に示す。裏面電極型太陽電池セル200は、半導体基板101、エミッタ層104、BSF層106、反射防止膜兼パッシベーション膜107及び108、電極109及び110、並びに高抵抗層202を備える。裏面電極型太陽電池セル200は、図1に示す従来の裏面電極型太陽電池セル100のエミッタ層104とBSF層106との間に高抵抗層202を形成したものである。以下、裏面電極型太陽電池セル200の製造工程を図3を参照しつつ説明する。
[First Embodiment]
FIG. 2A shows the configuration of the back electrode type solar cell 200 according to the present invention. The back electrode type solar cell 200 includes a semiconductor substrate 101, an emitter layer 104, a BSF layer 106, antireflection / passivation films 107 and 108, electrodes 109 and 110, and a high resistance layer 202. The back electrode type solar cell 200 is obtained by forming the high resistance layer 202 between the emitter layer 104 and the BSF layer 106 of the conventional back electrode type solar cell 100 shown in FIG. Hereinafter, the manufacturing process of the back electrode type solar cell 200 will be described with reference to FIG.

半導体基板101は裏面電極型太陽電池セル200の主材であり、単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなる。p型とn型のいずれでもよいが、ここではリンなどの不純物を含み、比抵抗が0.1〜4.0Ω・cmのn型シリコン基板の場合を例にとって説明する。半導体基板101は、大きさが100〜150mm角で、厚みが0.05〜0.30mmの板状のものが好適であり、一方の主表面が受光面、他方の主表面が非受光面(裏面)として用いられる。   The semiconductor substrate 101 is a main material of the back electrode type solar cell 200 and is made of single crystal silicon, polycrystalline silicon, or the like. Either the p-type or the n-type may be used, but here, an n-type silicon substrate containing an impurity such as phosphorus and having a specific resistance of 0.1 to 4.0 Ω · cm will be described as an example. The semiconductor substrate 101 is preferably a plate having a size of 100 to 150 mm square and a thickness of 0.05 to 0.30 mm. One main surface is a light receiving surface, and the other main surface is a non-light receiving surface ( Back).

裏面電極型太陽電池セル200の製造に先立ち、半導体基板101を酸性溶液などに浸漬してダメージエッチを行い、スライスなどによる表面のダメージを除去して、洗浄、乾燥する。   Prior to manufacturing the back electrode type solar cell 200, the semiconductor substrate 101 is immersed in an acidic solution or the like to perform a damage etch, and the surface damage due to slicing or the like is removed, followed by washing and drying.

ダメージエッチ後の半導体基板101の裏面にエミッタ層104を形成する(S1)。まず、酸化シリコン膜などの保護膜102を、半導体基板101の全面に形成する(S1−1)。具体的には、例えば酸素雰囲気下の800〜1100℃の高温中に半導体基板101を設置する熱酸化法により、膜厚が30〜300nm程度の酸化シリコン膜を形成する。続いて、半導体基板101の裏面のエミッタ層104を形成する領域以外の領域を覆う保護膜102の部分に、レジストペーストをスクリーン印刷で塗布し硬化させる(S1−2)。続いて、フッ酸水溶液に浸漬させてエミッタ層104を形成する領域を覆う保護膜102を除去し(S1−3)、更にアセトン等に浸漬してレジストペースト103を除去する(S1−4)。続いて、保護膜102が除去された領域に、例えば熱拡散法によりp型不純物元素を拡散させて、p型拡散層であるエミッタ層104とガラス層105を形成する(S1−5)。具体的には、例えばこの半導体基板101をBBrを含む800〜1100℃の高温ガス中に設置することにより、保護膜102が形成されていない箇所にボロンを拡散させ、シート抵抗が20〜300Ω/□ 程度のエミッタ層104とガラス層105を形成する。続いて、残りの保護膜102とガラス層105を、例えば希釈したフッ酸溶液などの薬品に浸漬することにより除去し、純水で洗浄する(S1−6)。これにより、半導体基板101の裏面の所望の箇所に、p型不純物が拡散されたエミッタ層104が形成される。 The emitter layer 104 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 101 after the damage etching (S1). First, a protective film 102 such as a silicon oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 101 (S1-1). Specifically, for example, a silicon oxide film having a thickness of about 30 to 300 nm is formed by a thermal oxidation method in which the semiconductor substrate 101 is placed at a high temperature of 800 to 1100 ° C. in an oxygen atmosphere. Subsequently, a resist paste is applied by screen printing to a portion of the protective film 102 covering a region other than the region where the emitter layer 104 is to be formed on the back surface of the semiconductor substrate 101 and cured (S1-2). Subsequently, the protective film 102 covering the region for forming the emitter layer 104 is removed by immersion in a hydrofluoric acid aqueous solution (S1-3), and the resist paste 103 is further removed by immersion in acetone or the like (S1-4). Subsequently, in the region where the protective film 102 has been removed, a p-type impurity element is diffused by, for example, a thermal diffusion method to form an emitter layer 104 and a glass layer 105 which are p-type diffusion layers (S1-5). Specifically, for example, by setting the semiconductor substrate 101 in a high-temperature gas of 800 to 1100 ° C. including BBr 3 , boron is diffused in a portion where the protective film 102 is not formed, and the sheet resistance is 20 to 300 Ω. An emitter layer 104 and a glass layer 105 of about / □ are formed. Subsequently, the remaining protective film 102 and glass layer 105 are removed by dipping in a chemical such as a diluted hydrofluoric acid solution, and washed with pure water (S1-6). Thus, an emitter layer 104 in which a p-type impurity is diffused is formed at a desired position on the back surface of the semiconductor substrate 101.

次に、半導体基板101の裏面にBSF層106と高抵抗層202を次のように形成する(S2)。   Next, the BSF layer 106 and the high-resistance layer 202 are formed on the back surface of the semiconductor substrate 101 as follows (S2).

酸化シリコン膜などの保護膜102を、エミッタ層104が形成された半導体基板101の全面に形成する(S2−1)。具体的には、例えば酸素雰囲気下の800〜1100℃の高温中に半導体基板101を設置する熱酸化法により、膜厚が30〜300nm程度の酸化シリコン膜を形成する。   A protective film 102 such as a silicon oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 101 on which the emitter layer 104 is formed (S2-1). Specifically, for example, a silicon oxide film having a thickness of about 30 to 300 nm is formed by a thermal oxidation method in which the semiconductor substrate 101 is placed at a high temperature of 800 to 1100 ° C. in an oxygen atmosphere.

続いて、半導体基板101の裏面のエミッタ層104が形成されていない領域を保護する保護膜102の部分に、保護膜102をエッチングするエッチングペースト201をスクリーン印刷で塗布し加熱して乾燥させる(S2−2)。   Subsequently, an etching paste 201 for etching the protective film 102 is applied by screen printing to a portion of the protective film 102 for protecting a region where the emitter layer 104 is not formed on the back surface of the semiconductor substrate 101, and is heated and dried (S2). -2).

このとき、印刷直後から加熱中にかけて印刷箇所からエッチング液が滲み出る。そのため、このようにエッチングペースト201が塗布された半導体基板101を、水酸化カリウム水溶液に浸漬するなどによりエッチングペースト201を除去すると、エッチングペースト201を印刷した箇所の保護膜102の厚さがほぼ0になるだけでなく、エッチングペースト201を印刷した箇所に隣接するエミッタ層104上の保護膜102も成膜厚さから連続的に薄くなる(S2−3)。すなわち、印刷箇所から滲み出たエッチング液が到達したエミッタ層104上の最も遠い位置からエッチングペースト201が塗布された位置にかけてエッチング液の到達量が徐々に増加していくため、これにより、保護膜102の厚さが成膜厚さからほぼ0になるまで連続的に薄くなる部分を形成することができる。   At this time, the etchant oozes from the printed portion immediately after printing and during heating. Therefore, when the etching paste 201 is removed by immersing the semiconductor substrate 101 on which the etching paste 201 is coated in an aqueous potassium hydroxide solution or the like, the thickness of the protective film 102 where the etching paste 201 is printed becomes almost zero. In addition, the thickness of the protective film 102 on the emitter layer 104 adjacent to the location where the etching paste 201 is printed is continuously reduced from the film thickness (S2-3). That is, the amount of the etchant gradually increases from the farthest position on the emitter layer 104 where the etchant oozing out from the printed portion reaches to the position where the etching paste 201 is applied. It is possible to form a portion that becomes continuously thinner until the thickness of the film 102 becomes substantially zero from the film thickness.

続いて、エッチングペースト201の除去により保護膜102の厚さがほぼ0になっている箇所及び連続的に薄くなっている箇所に、例えば熱拡散法によりn型不純物元素を拡散させる。具体的には、例えばこの半導体基板101をPOClなどを含む850〜1100℃の高温ガス中に設置する。これにより、保護膜102の厚さがほぼ0になっている箇所には、シート抵抗が30〜300Ω/□程度のn型拡散層であるBSF層106とガラス層105が形成される。また同時に、保護膜106の厚さが連続的に薄くなっている箇所には、事前にエミッタ層104形成のために拡散されたボロンと薄くなった保護膜102を突き抜けて拡散してきたリンとが混ざり合った高抵抗層202が形成される(S2−4)。このように形成された高抵抗層202のシート抵抗は、正確に測定するのは困難であり、不純物の混ざり具合にもよるが、数百から数千Ω/□、又はそれ以上になっていると推定される。 Subsequently, the n-type impurity element is diffused, for example, by a thermal diffusion method in a portion where the thickness of the protective film 102 becomes substantially zero and a portion where the thickness of the protective film 102 becomes thin continuously by removing the etching paste 201. Specifically, for example, the semiconductor substrate 101 is placed in a high-temperature gas at 850 to 1100 ° C. containing POCl 3 or the like. As a result, the BSF layer 106 and the glass layer 105, which are n-type diffusion layers having a sheet resistance of about 30 to 300 Ω / □, are formed at locations where the thickness of the protective film 102 is substantially zero. At the same time, where the thickness of the protective film 106 is continuously reduced, boron diffused in advance for forming the emitter layer 104 and phosphorus diffused through the thinned protective film 102 are used. A mixed high resistance layer 202 is formed (S2-4). It is difficult to measure the sheet resistance of the high resistance layer 202 formed in this manner accurately, and depending on the degree of mixing of impurities, the sheet resistance is several hundred to several thousand Ω / □ or more. It is estimated to be.

エミッタ層104とBSF層106との間に形成する高抵抗層202の幅は、エッチングペースト201の粘度を変化させて滲み量を調節することで制御することができる。高抵抗層202の幅は、エミッタ層104とBSF層106との間でリーク電流が流れることを防ぐ観点から、及び電極の形成位置のずれを吸収する観点から、少なくとも1μmは必要である一方、エミッタ層104に求められる必要最小限の面積を確保する観点から100μm以下とするのが好適である。   The width of the high resistance layer 202 formed between the emitter layer 104 and the BSF layer 106 can be controlled by changing the viscosity of the etching paste 201 and adjusting the amount of bleeding. The width of the high resistance layer 202 is at least 1 μm from the viewpoint of preventing a leak current from flowing between the emitter layer 104 and the BSF layer 106 and absorbing the displacement of the electrode formation position, From the viewpoint of securing the minimum necessary area required for the emitter layer 104, the thickness is preferably 100 μm or less.

続いて、残りの保護膜102とガラス層105を、例えば希釈したフッ酸溶液などの薬品に浸漬することにより除去し、純水で洗浄する(S2−5)。これにより、半導体基板101の裏面のエミッタ層104が形成されていない領域に、n型不純物が拡散されたBSF層106が形成されるとともに、エミッタ層104とBSF層106との間に、n型不純物とp型不純物の両方が拡散された高抵抗層202が形成される。   Subsequently, the remaining protective film 102 and glass layer 105 are removed by immersion in a chemical such as a diluted hydrofluoric acid solution, and washed with pure water (S2-5). Thus, a BSF layer 106 in which an n-type impurity is diffused is formed in a region of the back surface of the semiconductor substrate 101 where the emitter layer 104 is not formed, and an n-type impurity is formed between the emitter layer 104 and the BSF layer 106. A high resistance layer 202 in which both impurities and p-type impurities are diffused is formed.

続いて、半導体基板101の受光面にテクスチャと呼ばれる凹凸構造を形成する(S3)。テクスチャは、半導体基板101を酸性又はアルカリ性の溶液に一定時間浸漬することにより形成することができる。例えば、半導体基板101の裏面全面にレジストペーストをスクリーン印刷で塗布・硬化してから、水酸化カリウム水溶液などで化学エッチングして洗浄、乾燥することで形成する。テクスチャを形成することで、受光面から入射した光が半導体基板101内で多重反射して閉じ込められるため、実効的に反射率を低減し、変換効率が向上することができる。その後、アセトン等に浸漬することで半導体基板101の裏面全面に塗布されたレジストペーストを除去する。なお、テクスチャはエミッタ層104とBSF層106を形成する前に行ってもよい。また、半導体基板101の裏面にもテクスチャを形成して構わない。加えて、半導体基板101の受光面に更にFSF(Front Surface Field)層を形成しても構わない。   Subsequently, an uneven structure called texture is formed on the light receiving surface of the semiconductor substrate 101 (S3). The texture can be formed by immersing the semiconductor substrate 101 in an acidic or alkaline solution for a certain time. For example, it is formed by applying and curing a resist paste on the entire back surface of the semiconductor substrate 101 by screen printing, then chemically etching with a potassium hydroxide aqueous solution or the like, and washing and drying. By forming the texture, light incident from the light receiving surface is confined by multiple reflection in the semiconductor substrate 101, so that the reflectance can be effectively reduced and the conversion efficiency can be improved. After that, the resist paste applied to the entire back surface of the semiconductor substrate 101 is removed by dipping in acetone or the like. The texture may be applied before forming the emitter layer 104 and the BSF layer 106. Also, a texture may be formed on the back surface of the semiconductor substrate 101. In addition, a front surface field (FSF) layer may be further formed on the light receiving surface of the semiconductor substrate 101.

続いて、半導体基板101の両面に、SiN(窒化シリコン)などからなる反射防止膜兼パッシベーション膜107、108をそれぞれ形成する(S4)。窒化シリコン膜の場合、例えばSiH4とNH3との混合ガスをN2で希釈し、グロー放電分解でプラズマ化させて堆積させるプラズマCVD法などにより形成する。形成に際しては、半導体基板101との屈折率差などを考慮して屈折率が1.8 〜 2.3程度になるように、また、厚みが50 〜 100nm 程度になるように形成する。この膜は、半導体基板101の表面で光が反射するのを防止し、半導体基板101内に光を有効に取り込む機能を担うとともに、n型拡散層に対してパッシベーション効果があるパッシベーション膜としても機能し、太陽電池セルの電気特性を向上させる効果を奏する。なお、反射防止膜兼パッシベーション膜107、108は、酸化シリコン、炭化シリコン、非晶質シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの単層膜やこれらを組み合わせた積層膜であってもよい。また、半導体基板101の受光面と裏面とで異なる膜を使用してもよい。   Subsequently, antireflection films and passivation films 107 and 108 made of SiN (silicon nitride) or the like are formed on both surfaces of the semiconductor substrate 101 (S4). In the case of a silicon nitride film, the film is formed by, for example, a plasma CVD method in which a mixed gas of SiH4 and NH3 is diluted with N2, turned into plasma by glow discharge decomposition, and deposited. At the time of formation, it is formed so that the refractive index is about 1.8 to 2.3 and the thickness is about 50 to 100 nm in consideration of the refractive index difference from the semiconductor substrate 101 and the like. This film has a function of preventing light from being reflected on the surface of the semiconductor substrate 101 and effectively taking light into the semiconductor substrate 101, and also functions as a passivation film having a passivation effect on the n-type diffusion layer. In addition, the effect of improving the electrical characteristics of the solar cell is obtained. Note that the antireflection film / passivation film 107, 108 may be a single-layer film of silicon oxide, silicon carbide, amorphous silicon, aluminum oxide, titanium oxide, or the like, or a stacked film combining these. Further, different films may be used for the light receiving surface and the back surface of the semiconductor substrate 101.

続いて、電極109、110を形成する(S5)。電極は、例えばエッチングペースト等で反射防止膜兼パッシベーション膜108に開口部を設けてスパッタにより形成してもよいし、スクリーン印刷法により形成してもよい。スクリーン印刷法による場合、まず、反射防止膜兼パッシベーション膜108の、エミッタ層104に接続される電極109を形成する部分とBSF層106に接続される電極110を形成する部分のそれぞれに、例えば銀粉末、ガラスフリット及びワニスなどを含む導電性ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させる。そして、印刷した導電性ペーストを500℃〜950℃程度の温度で1〜60秒程度焼成し、反射防止膜兼パッシベーション膜108を貫通させる(ファイヤースルー)。これにより、焼結した銀粉末がエミッタ層104又はBSF層106と導通して、電極109、110が形成される。なお、電極形成時の焼成は一度に行ってもよいし複数回に分けてもよい。また、エミッタ層104上に適用する導電性ペーストとBSF層106上に適用する導電性ペーストは、異なるものであってもよい。   Subsequently, electrodes 109 and 110 are formed (S5). The electrodes may be formed by providing an opening in the anti-reflection film / passivation film 108 with an etching paste or the like, for example, by sputtering, or by a screen printing method. In the case of the screen printing method, first, for example, silver is added to each of a portion of the anti-reflection film / passivation film 108 where the electrode 109 connected to the emitter layer 104 and a portion where the electrode 110 connected to the BSF layer 106 are formed. A conductive paste including powder, glass frit and varnish is screen-printed and dried. Then, the printed conductive paste is baked at a temperature of about 500 ° C. to 950 ° C. for about 1 to 60 seconds to penetrate the anti-reflection film / passivation film 108 (fire through). As a result, the sintered silver powder conducts with the emitter layer 104 or the BSF layer 106, and electrodes 109 and 110 are formed. Note that firing at the time of forming the electrode may be performed at once or may be performed a plurality of times. Further, the conductive paste applied on the emitter layer 104 and the conductive paste applied on the BSF layer 106 may be different.

各電極は、太陽電池セルで生じた光生成電流を外部へ取り出すためのバスバー電極と、これらのバスバー電極に接続される集電用のフィンガー電極と、から構成される。   Each electrode is composed of a bus bar electrode for taking out a photo-generated current generated in the solar cell to the outside, and a current collecting finger electrode connected to these bus bar electrodes.

以上の説明からわかるように、高抵抗層202は容易に、安価に、かつ歩留まりよく形成することができる。そして、これによりエミッタ層104とBSF層106との間を隔てることで、動作状態、すなわち順方向に電圧が印加された場合には、リーク電流が遮断され並列抵抗が低下しないため、変換効率の高い太陽電池が得られる。また、逆方向に電圧が印加された場合には、セルの面内に一様に電流がリークすることで、局所的に熱くならず、発火などの致命的な損傷が生じなくなるため、信頼性が高まる。   As can be understood from the above description, the high-resistance layer 202 can be formed easily, inexpensively, and with good yield. By separating the emitter layer 104 and the BSF layer 106, the leakage current is cut off and the parallel resistance does not decrease in the operating state, that is, when a voltage is applied in the forward direction. High solar cells can be obtained. In addition, when a voltage is applied in the opposite direction, the current leaks uniformly in the plane of the cell, so that the cell does not become locally hot and no fatal damage such as ignition occurs, thereby reducing reliability. Increase.

更に、高抵抗層202の存在により、エミッタ層104とBSF層106のいずれか一方の層に対する電極109、110を形成する際に、形成位置がずれても図2(b)に示すように高抵抗層202に接続されるにとどまるため、電極109、110が他方の層にも接続されてしまうことによって生じる並列抵抗の低下を防ぐことができる。   Further, due to the presence of the high-resistance layer 202, when the electrodes 109 and 110 are formed for either one of the emitter layer 104 and the BSF layer 106, even if the formation positions are shifted, as shown in FIG. Since the connection is only made to the resistance layer 202, a decrease in the parallel resistance caused by the connection of the electrodes 109 and 110 to the other layer can be prevented.

以上のように、本発明の裏面電極型太陽電池の構造及び製造方法によれば、従来の構造を持つ裏面電極型太陽電池の製造方法よりも少ない工程で容易に、安価に、かつ歩留まりよく、変換効率に優れた裏面電極型太陽電池を提供することができる。   As described above, according to the structure and the manufacturing method of the back electrode type solar cell of the present invention, the manufacturing method of the back electrode type solar cell having the conventional structure can be easily performed at a lower number of steps than the manufacturing method of the back electrode type solar cell, inexpensively, and with good yield, A back electrode type solar cell excellent in conversion efficiency can be provided.

なお、保護膜の厚さが連続的に薄くなる部分は、エッチングペーストを適用する方法の代わりにレーザーを照射する方法によっても形成することができる。すなわち、上記の実施形態において、半導体基板101のBSF層106を形成する領域を覆う保護膜102の部分にレーザーを照射することで、当該部分の保護膜102にエネルギーが注入されるとともに、エネルギーがレーザーの照射箇所に隣接するエミッタ層104を覆う保護膜102の部分にも伝搬する。エネルギーの伝搬強度は、照射されたエネルギーの最遠の到達位置から照射された箇所にかけて連続的に高くなっていくため、これにより、保護膜102の厚さが連続的に薄くなる部分を形成することができる。なお、BSF層106を形成する領域を覆う保護膜102の部分には強いフルエンスのレーザーを、高抵抗層202を形成する領域を覆う保護膜102の部分には相対的に弱いフルエンスのレーザーをそれぞれ照射することで、より精密に膜の厚さを制御することができる。   The portion where the thickness of the protective film is continuously reduced can also be formed by a method of irradiating a laser instead of a method of applying an etching paste. That is, in the above embodiment, by irradiating the laser to the portion of the protective film 102 covering the region where the BSF layer 106 of the semiconductor substrate 101 is formed, energy is injected into the protective film 102 in that portion, and the energy is reduced. The light also propagates to the portion of the protective film 102 that covers the emitter layer 104 adjacent to the laser irradiation location. Since the energy propagation intensity continuously increases from the farthest arrival position of the irradiated energy to the irradiated position, a portion where the thickness of the protective film 102 is continuously reduced is formed. be able to. Note that a strong fluence laser is applied to the portion of the protective film 102 covering the region where the BSF layer 106 is formed, and a relatively weak fluence laser is applied to the portion of the protective film 102 covering the region where the high-resistance layer 202 is formed. By irradiation, the thickness of the film can be controlled more precisely.

レーザー照射により保護膜を除去する方法を採用することで、煩雑で高コストなエッチングペーストの印刷、加熱、及び乾燥を行う工程を省くことができる。すなわち、図3の製造工程において、S2−2とS2−3の二工程を、レーザーを照射する一工程で行うことができる。そのため、製造コストをより削減することができる。   By employing a method of removing the protective film by laser irradiation, complicated, expensive printing, heating, and drying steps of the etching paste can be omitted. That is, in the manufacturing process of FIG. 3, the two steps of S2-2 and S2-3 can be performed in one step of irradiating a laser. Therefore, the manufacturing cost can be further reduced.

〔第2実施形態〕
第1実施形態の製造方法では、エミッタ層を半導体基板の裏面の一部に形成した後、裏面のエミッタ層が形成されていない領域にBSF層を形成しているが、エミッタ層を一旦半導体基板の裏面全面に形成した後、BSF層を形成したい箇所のエミッタ層をアルカリエッチングなどで除去し、除去した箇所にBSF層を形成してもよい。第2実施形態の製造方法により製造した裏面電極型太陽電池セル200の構成を図4(a)に、製造工程を図5に示す。
[Second embodiment]
In the manufacturing method of the first embodiment, the emitter layer is formed on a part of the back surface of the semiconductor substrate, and then the BSF layer is formed on a region of the back surface where the emitter layer is not formed. After forming the BSF layer on the entire back surface, the emitter layer at the location where the BSF layer is to be formed may be removed by alkali etching or the like, and the BSF layer may be formed at the removed location. FIG. 4A shows the configuration of the back electrode type solar cell 200 manufactured by the manufacturing method of the second embodiment, and FIG. 5 shows the manufacturing process.

半導体基板101は、第1実施形態と同様にn型とp型のいずれでもよい。ここではn型シリコン基板の場合を例にとって説明する。まず、裏面全体にエミッタ層104を次のように形成する(S6)。ダメージエッチ後の半導体基板101の全面に保護膜102を形成し(S6−1)、裏面全体の保護膜を除去する(S6−2)。続いて、裏面全体にp型不純物を拡散させて、p型拡散層であるエミッタ層104とガラス層105を形成し(S6−3)、保護膜102とガラス層105を除去する(S6−4)。これにより、半導体基板101の裏面全体にエミッタ層104を形成することができる。   The semiconductor substrate 101 may be either n-type or p-type as in the first embodiment. Here, the case of an n-type silicon substrate will be described as an example. First, the emitter layer 104 is formed on the entire back surface as follows (S6). The protective film 102 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 101 after the damage etching (S6-1), and the protective film on the entire back surface is removed (S6-2). Subsequently, the emitter layer 104 and the glass layer 105 which are p-type diffusion layers are formed by diffusing a p-type impurity over the entire back surface (S6-3), and the protective film 102 and the glass layer 105 are removed (S6-4). ). Thus, the emitter layer 104 can be formed on the entire back surface of the semiconductor substrate 101.

次に、半導体基板101の裏面にBSF層106と高抵抗層202を次のように形成する(S7)。まず、裏面全体にエミッタ層104が形成された半導体基板101の両面に保護膜102を形成する(S7−1)。   Next, the BSF layer 106 and the high-resistance layer 202 are formed on the back surface of the semiconductor substrate 101 as follows (S7). First, the protective films 102 are formed on both surfaces of the semiconductor substrate 101 on which the emitter layer 104 is formed on the entire back surface (S7-1).

続いて、BSF層106を形成する領域を覆う保護膜102の部分にエッチングペースト201をスクリーン印刷で塗布し加熱して乾燥させる(S7−2)。このとき、印刷直後から加熱中にかけて印刷箇所からエッチング液が滲み出る。   Subsequently, the etching paste 201 is applied to the portion of the protective film 102 covering the region where the BSF layer 106 is to be formed by screen printing, heated and dried (S7-2). At this time, the etchant oozes from the printed portion immediately after printing and during heating.

そのため、このようにエッチングペースト201が塗布された半導体基板101を、水酸化カリウム水溶液に浸漬するなどによりエッチングペースト201を除去すると、エッチングペースト201を印刷した箇所の保護膜102の厚さがほぼ0になるだけでなく、エッチングペースト201を印刷した箇所に隣接するエミッタ層104上の保護膜102も成膜厚さから連続的に薄くなる(S7−3)。すなわち、印刷箇所から滲み出たエッチング液が到達したエミッタ層104上の最も遠い位置からエッチングペースト201が塗布された位置にかけてエッチング液の到達量が徐々に増加していくため、これにより、保護膜102の厚さが成膜厚さからほぼ0になるまで連続的に薄くなる部分を形成することができる。   Therefore, when the etching paste 201 is removed by immersing the semiconductor substrate 101 on which the etching paste 201 is coated in an aqueous potassium hydroxide solution or the like, the thickness of the protective film 102 where the etching paste 201 is printed becomes almost zero. In addition, the thickness of the protective film 102 on the emitter layer 104 adjacent to the location where the etching paste 201 is printed is also continuously reduced from the film thickness (S7-3). That is, the amount of the etchant gradually increases from the farthest position on the emitter layer 104 where the etchant oozing out from the printed portion reaches to the position where the etching paste 201 is applied. It is possible to form a portion that becomes continuously thinner until the thickness of the film 102 becomes substantially zero from the film thickness.

続いて、半導体基板101のBSF層106を形成する領域に形成されているエミッタ層104を、アルカリエッチングなどにより除去する(S7−4)。続いて、半導体基板101のエミッタ層104が除去された領域及び保護膜102が連続的に薄くなっている箇所に、例えば熱拡散法によりn型不純物を拡散させる。これにより、エミッタ層104が除去された領域にはn型拡散層であるBSF層106とガラス層105が形成される。また同時に、保護膜106が連続的に薄くなっている箇所には、事前にエミッタ層104形成のために拡散されたボロンと薄くなった保護膜102を突き抜けて拡散してきたリンとが混ざり合った高抵抗層202が形成される(S7−5)。続いて、残りの保護膜102とガラス層105を除去する(S7−6)。これにより、半導体基板101の裏面のエミッタ層104が形成されていない領域に、n型不純物が拡散されたBSF層106が形成されるとともに、エミッタ層104とBSF層106との間に、n型不純物とp型不純物の両方が拡散された高抵抗層202が形成される。   Subsequently, the emitter layer 104 formed in the region of the semiconductor substrate 101 where the BSF layer 106 is to be formed is removed by alkali etching or the like (S7-4). Subsequently, an n-type impurity is diffused in a region of the semiconductor substrate 101 where the emitter layer 104 has been removed and a portion where the protective film 102 is continuously thinned, for example, by a thermal diffusion method. As a result, the BSF layer 106 and the glass layer 105, which are n-type diffusion layers, are formed in the region where the emitter layer 104 has been removed. At the same time, in a portion where the protective film 106 is continuously thinned, boron diffused in advance for forming the emitter layer 104 and phosphorus diffused through the thinned protective film 102 are mixed. The high resistance layer 202 is formed (S7-5). Subsequently, the remaining protective film 102 and glass layer 105 are removed (S7-6). Thus, a BSF layer 106 in which an n-type impurity is diffused is formed in a region of the back surface of the semiconductor substrate 101 where the emitter layer 104 is not formed, and an n-type impurity is formed between the emitter layer 104 and the BSF layer 106. A high resistance layer 202 in which both impurities and p-type impurities are diffused is formed.

第2実施形態の方法によれば、エミッタ層を部分形成するためのレジストをパターニングする工程が不要になるため、第1実施形態の方法より工程を削減することができ、製造コストをより削減することができる。   According to the method of the second embodiment, since a step of patterning a resist for partially forming an emitter layer is not required, the number of steps can be reduced as compared with the method of the first embodiment, and the manufacturing cost is further reduced. be able to.

また、この方法ではエミッタ層を一旦半導体基板の全面に形成した上で、BSF層を形成する部分のエミッタ層を除去するため、図4(a)に示すように、エミッタ層が除去された領域(すなわちBSF層が形成されている領域)と除去されていない領域(すなわち、エミッタ層と高抵抗層が形成されている領域)とで段差が生じる。具体的には、裏面を上から見たとき、上段にエミッタ層と高抵抗層とが形成され、高抵抗層に隣接して下段にBSF層が形成される。このように段差が形成されることで、電極の形成時、特に下段のBSF層にファイヤースルーにより電極を形成する際に、上段に接続されにくくなるため、BSF層から見て上段の近端に高抵抗層が形成されていることと相俟って、よりエミッタ層に接続されにくくなる(図4(b)参照)。   Further, in this method, after the emitter layer is once formed on the entire surface of the semiconductor substrate and the emitter layer in the portion where the BSF layer is to be formed is removed, as shown in FIG. A step is generated between a region where the BSF layer is formed and a region where the BSF layer is not removed (that is, a region where the emitter layer and the high resistance layer are formed). Specifically, when the back surface is viewed from above, an emitter layer and a high resistance layer are formed in an upper stage, and a BSF layer is formed in a lower stage adjacent to the high resistance layer. Since the step is formed in this way, it is difficult to connect to the upper stage when forming the electrode, particularly when forming the electrode by fire-through in the lower BSF layer. Combined with the formation of the high resistance layer, it becomes more difficult to connect to the emitter layer (see FIG. 4B).

なお、ここではエミッタ層を一旦半導体基板の裏面全面に形成した後、BSF層を形成したい箇所のエミッタ層を除去して、除去した箇所にBSF層を形成する方法を例示したが、BSF層を一旦半導体基板の裏面全面に形成した後、エミッタ層を形成したい箇所のBSF層を除去して、除去した箇所にエミッタ層を形成してもよい。この場合、裏面を上から見たとき、上段にBSF層と高抵抗層とが形成され、高抵抗層に隣接して下段にエミッタ層が形成される。
〔変形例〕
Here, the method of forming the emitter layer once on the entire back surface of the semiconductor substrate, removing the emitter layer where the BSF layer is to be formed, and forming the BSF layer on the removed portion has been exemplified. After once forming the entire back surface of the semiconductor substrate, the BSF layer where the emitter layer is to be formed may be removed, and the emitter layer may be formed in the removed place. In this case, when the back surface is viewed from above, the BSF layer and the high resistance layer are formed in the upper stage, and the emitter layer is formed in the lower stage adjacent to the high resistance layer.
(Modification)

上記の各実施形態では半導体基板をn型シリコン基板としたが、p型シリコン基板とした場合、エミッタ層はn型拡散層、BSF層はp型拡散層で構成するとよい。   In each of the above embodiments, the semiconductor substrate is an n-type silicon substrate. However, when the semiconductor substrate is a p-type silicon substrate, it is preferable that the emitter layer is an n-type diffusion layer and the BSF layer is a p-type diffusion layer.

上記の各実施形態では、エミッタ層とBSF層との間に高抵抗層を形成した場合を例示したが、高抵抗層の代わりに真性半導体層を設けてもよい。真性半導体はキャリア密度が非常に低いため、高抵抗層を設けた場合と同様に、エミッタ層とBSF層との間でリーク電流が流れるのを防ぐことができる。また、真性半導体層の存在により、エミッタ層とBSF層のいずれか一方の層に対する電極を形成する際に、形成位置がずれても真性半導体層に接続されるにとどまるため、電極が他方の層にも接続されてしまうことによって生じる並列抵抗の低下を防ぐことができる。   In each of the above embodiments, the case where the high-resistance layer is formed between the emitter layer and the BSF layer has been exemplified. However, an intrinsic semiconductor layer may be provided instead of the high-resistance layer. Since the intrinsic semiconductor has a very low carrier density, leakage current can be prevented from flowing between the emitter layer and the BSF layer, as in the case where the high resistance layer is provided. In addition, due to the presence of the intrinsic semiconductor layer, when an electrode for one of the emitter layer and the BSF layer is formed, the electrode is connected to the intrinsic semiconductor layer even if the formation position is shifted. , It is possible to prevent a decrease in the parallel resistance caused by the connection.

上記の各実施形態では、保護膜が酸化シリコン膜である場合を例示したが、必ずしも酸化シリコン膜である必要はなく、例えば、窒化シリコン膜や、事前の拡散時に形成された不純物を含有するガラス層や、それらの積層体であってもよい。保護膜が窒化シリコン膜の場合、例えばプラズマCVD法で形成すると高温をかける必要がないため、高温をかけた場合に生じるライフタイムキラーの汚染を防ぐことができる。また、不純物の拡散時に形成されたガラス層をそのまま保護膜として用いれば、保護膜を形成する工程を省けるため、製造コストをより削減することができる。   In each of the above embodiments, the case where the protective film is a silicon oxide film is exemplified. However, the protective film is not necessarily a silicon oxide film. For example, a silicon nitride film or a glass containing impurities formed during preliminary diffusion may be used. It may be a layer or a laminate thereof. When the protective film is a silicon nitride film, for example, if it is formed by a plasma CVD method, it is not necessary to apply a high temperature. Therefore, it is possible to prevent a lifetime killer contamination caused by applying a high temperature. Further, if the glass layer formed at the time of impurity diffusion is used as it is as a protective film, the step of forming the protective film can be omitted, so that the manufacturing cost can be further reduced.

上記の各実施形態に従い作製された裏面電極型太陽電池セルは、太陽電池モジュールに使用することができる。図6は太陽電池モジュール300の構成例を示す概略図である。太陽電池モジュール300は、裏面電極型太陽電池セル200がタイル状に複数敷き詰められた構造を備える。複数の裏面電極型太陽電池セル200は、互いに隣接する数枚〜数十枚が電気的に直列に接続され、ストリングと呼ばれる直列回路を構成する。ストリングの概観を図7に示す。図7は、通常人目に触れることのない太陽電池モジュール300の内部裏面側の模式図に相当する。なお、図7では記載の明瞭化のためフィンガーやバスバーの図示は省略している。直列回路を構成するために、互いに隣接する裏面電極型太陽電池セル200のPバスバーとNバスバーとがリード線320で接続される。図8に太陽電池モジュール300の断面模式図を示す。上述のようにストリングは、複数の裏面電極型太陽電池セル200を、バスバー310にリード線320を接続することで構成される。ストリングは、通常EVA(エチレンビニルアセテート)などの透光性の充填剤330で封止され、非受光面(裏面)側はPET(ポリエチレンテレフタラート)などの耐候性樹脂フィルム340、受光面はソーダライムガラスなどの透光性で機械的強度が強い受光面保護材料350で覆われている。充填剤330としては、EVAの他、ポリオレフィン、シリコーンなどが使用できる。   The back electrode type solar cell manufactured according to each of the above embodiments can be used for a solar cell module. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the solar cell module 300. The solar cell module 300 has a structure in which a plurality of back electrode type solar cells 200 are tiled. A plurality of back-to-back electrode type solar cells 200 are electrically connected in series to several to several tens of cells adjacent to each other to form a series circuit called a string. An overview of the string is shown in FIG. FIG. 7 corresponds to a schematic diagram of the inner back surface side of the solar cell module 300 that is not normally visible. In FIG. 7, illustration of fingers and bus bars is omitted for clarity of description. In order to form a series circuit, the P bus bar and the N bus bar of the back electrode type solar cell 200 adjacent to each other are connected by a lead wire 320. FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of the solar cell module 300. As described above, the string is configured by connecting the plurality of back electrode type solar cells 200 to the bus bar 310 and the lead wire 320. The string is usually sealed with a translucent filler 330 such as EVA (ethylene vinyl acetate), the non-light-receiving surface (back surface) side is a weather-resistant resin film 340 such as PET (polyethylene terephthalate), and the light-receiving surface is soda. It is covered with a light-receiving surface protection material 350 such as lime glass which is transparent and has high mechanical strength. As the filler 330, besides EVA, polyolefin, silicone, or the like can be used.

更に、複数の太陽電池モジュールを連結して太陽光発電システムを構成することもできる。図9は、複数の本発明の裏面電極型太陽電池セル200により構成された太陽電池モジュール300を複数連結した太陽光発電システム400の構成例を示す概略図である。太陽光発電システム400は、複数の太陽電池モジュール300が配線410により直列に連結され、インバータ420を経由して外部負荷回路430に発電電力を供給する。図9には示していないが、太陽光発電システムは発電した電力を蓄電する2次電池をさらに備えてもよい。   Furthermore, a solar power generation system can be configured by connecting a plurality of solar cell modules. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a photovoltaic power generation system 400 in which a plurality of solar cell modules 300 configured by a plurality of back electrode type solar cells 200 of the present invention are connected. In the photovoltaic power generation system 400, a plurality of solar cell modules 300 are connected in series by a wiring 410, and supply generated power to an external load circuit 430 via an inverter 420. Although not shown in FIG. 9, the solar power generation system may further include a secondary battery that stores the generated power.

その他、本発明は上記の実施形態や変形例に限定されるものではない。実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる変更がされたものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modified examples. The embodiments are exemplifications, and have substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and those having the same function and effect are those with any modifications. Are also included in the technical scope of the present invention.

以下の比較例及び実施例に示す方法により製造した製品により、本発明の効果を評価した。   The effects of the present invention were evaluated using products manufactured by the methods shown in the following Comparative Examples and Examples.

リンがドープされ、厚さ0.2mmにスライスして作製された、比抵抗が約1Ω・cmのn型の単結晶シリコンからなるn型シリコン基板を用意し、外径加工を行って一辺15cmの正方形の板状とした。そして、この基板をフッ硝酸溶液中に15秒間浸漬させてダメージエッチした後、純水で洗浄して乾燥させた。   An n-type silicon substrate made of n-type single crystal silicon doped with phosphorus and sliced to a thickness of 0.2 mm and having a specific resistance of about 1 Ω · cm is prepared. Square plate shape. Then, the substrate was immersed in a hydrofluoric / nitric acid solution for 15 seconds to perform damage etching, and then washed with pure water and dried.

<比較例1>
比較例1では従来の方法により裏面電極型太陽電池セルを製造した。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第1、第2共通工程を実施した。
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, a back contact solar cell was manufactured by a conventional method. Specifically, after performing the following steps, first and second common steps described later were performed.

ダメージエッチ後のn型シリコン基板を、酸素雰囲気中において、1000℃の温度で120分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ70nmで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、BSF層の形成予定箇所の上に、レジストペーストをスクリーン印刷して、100℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、エミッタ層は幅800μm、BSF層は幅200μmで、エミッタ層とBSF層が交互に形成される、Interdigitated Back Contactセルの構造になるようなパターンでスクリーン印刷用版を形成した。レジストペーストとしては、LEKTRACHEM社製185ペーストを用いた。その基板を2%フッ酸水溶液に浸漬させることで、BSF層形成予定箇所の上を残して、酸化シリコン膜を部分的に除去してから、アセトンに浸漬させて、レジストペーストを除去した後、純水で洗浄し、乾燥させた。次に、基板の裏面に対して、BBrガス雰囲気中において、900℃の温度で20分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、基板の裏面にエミッタ層であるp型拡散層とガラス層を形成した。形成したp型拡散層のシート抵抗は約70Ω/□、拡散深さは0.5μmであった。その後、この基板を、25%のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることで、酸化シリコン膜とガラス層を除去した。 The n-type silicon substrate after the damage etching was thermally oxidized in an oxygen atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 120 minutes to form a silicon oxide film with a thickness of 70 nm on both surfaces of the substrate. Then, a resist paste was screen-printed on a portion of the silicon oxide film formed on the back surface of the substrate where the BSF layer was to be formed, and heated at a temperature of 100 ° C. to be dried. Here, a screen printing plate was formed in such a pattern that the emitter layer was 800 μm in width and the BSF layer was 200 μm in width, and the emitter layer and the BSF layer were alternately formed so as to have a structure of an Interdigitated Back Contact cell. As the resist paste, 185 paste manufactured by LEKTRACHEM was used. The substrate is immersed in a 2% hydrofluoric acid aqueous solution to partially remove the silicon oxide film except for the portion where the BSF layer is to be formed, and then immersed in acetone to remove the resist paste. It was washed with pure water and dried. Next, the back surface of the substrate is subjected to a thermal diffusion process in a BBr 3 gas atmosphere at a temperature of 900 ° C. for 20 minutes, so that a p-type diffusion layer serving as an emitter layer and a glass layer are formed on the back surface of the substrate. Was formed. The sheet resistance of the formed p-type diffusion layer was about 70 Ω / □, and the diffusion depth was 0.5 μm. Thereafter, the substrate was immersed in a 25% hydrofluoric acid aqueous solution, washed with pure water and dried to remove the silicon oxide film and the glass layer.

上記のようにエミッタ層が形成された基板を、酸素雰囲気中において、1000℃の温度で120分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ70nmで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、エミッタ層を形成した箇所の上に、レジストペーストをスクリーン印刷して、100℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、レジストペーストとしては、LEKTRACHEM社製185ペーストを用いた。その基板を2%フッ酸水溶液に浸漬させることで、エミッタ層を形成した箇所の上を残して、酸化シリコン膜を部分的に除去してから、アセトンに浸漬させて、レジストペーストを除去した。   The substrate on which the emitter layer was formed as described above was thermally oxidized in an oxygen atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 120 minutes to form a silicon oxide film with a thickness of 70 nm on both surfaces of the substrate. Then, a resist paste was screen-printed on a portion of the silicon oxide film formed on the back surface of the substrate where the emitter layer was formed, and heated and dried at a temperature of 100 ° C. Here, 185 paste manufactured by LEKTRACHEM was used as the resist paste. The substrate was immersed in a 2% hydrofluoric acid aqueous solution to partially remove the silicon oxide film except on the portion where the emitter layer was formed, and then immersed in acetone to remove the resist paste.

<実施例1>
実施例1では、第1実施形態の方法により裏面電極型太陽電池セルを製造した。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第1、第2共通工程を実施した。
<Example 1>
In Example 1, a back electrode type solar cell was manufactured by the method of the first embodiment. Specifically, after performing the following steps, first and second common steps described later were performed.

比較例1のようにエミッタ層が形成された基板を、酸素雰囲気中において、1000℃の温度で120分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ70nmで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、エミッタ層が形成されていないBSF層形成予定箇所の上に、エッチングペーストをスクリーン印刷して、300℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、エッチングペーストとしては、メルク社製SolarEtch(登録商標) BES Type10ペーストを用いた。そして、基板を1%の水酸化カリウムを含む溶液に浸漬させて、エッチングペーストを除去した。この手法により、エッチングペーストを印刷した直下、つまりエミッタ層が形成されていないBSF層の形成予定箇所は、酸化シリコン膜が除去され、膜厚はほぼ0nmになった。また、印刷したエッチングペーストから滲み出たエッチング液により、印刷部から両端30μmに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが70nmから0nmまで連続的に薄くなった。   The substrate on which the emitter layer was formed as in Comparative Example 1 was thermally oxidized in an oxygen atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 120 minutes to form a silicon oxide film with a thickness of 70 nm on both surfaces of the substrate. . Then, an etching paste was screen-printed on a portion of the silicon oxide film formed on the back surface of the substrate where a BSF layer was to be formed where the emitter layer was not formed, and heated at a temperature of 300 ° C. to be dried. Here, SolarEtch (registered trademark) BES Type10 paste manufactured by Merck was used as the etching paste. Then, the substrate was immersed in a solution containing 1% potassium hydroxide to remove the etching paste. By this method, the silicon oxide film was removed immediately below the printing of the etching paste, that is, the portion where the BSF layer where the emitter layer was not formed was to be formed, and the film thickness became almost 0 nm. Further, the thickness of the silicon oxide film on the emitter layer was continuously reduced from 70 nm to 0 nm from the printed portion to 30 μm at both ends by the etchant oozing from the printed etching paste.

<実施例2>
実施例2では、第2実施形態の方法により裏面電極型太陽電池セルを製造した。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第1、第2共通工程を実施した。
ダメージエッチ後のn型シリコン基板の裏面全体に、BBrガス雰囲気中において、900℃の温度で20分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、エミッタ層であるp型拡散層とガラス層を形成した。形成したp型拡散層のシート抵抗は約70Ω/□、拡散深さは0.5μmであった。この基板を、25%のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることでガラス層を除去した。ガラス層を除去した基板を、酸素雰囲気中において、1000℃の温度で120分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ70nmで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、BSF層を形成したい箇所に、エッチングペーストをスクリーン印刷して、300℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、エッチングペーストとしては、メルク社製SolarEtch(登録商標) BES Type10ペーストを用いた。そして、基板を1%の水酸化カリウムを含む溶液に浸漬させて、エッチングペーストを除去した。この基板を、25%の水酸化カリウムを含む70℃の溶液に5分間浸漬して、BSF層を形成したい箇所に残存するp型拡散層を化学エッチングにより除去した後、純水で洗浄し、乾燥させた。この手法により、エッチングペーストを印刷した直下、つまりBSF層を形成する箇所は、酸化シリコン膜の厚さが0nmで、更にエミッタ層形成箇所より低くなり、段差が形成された。また、印刷後のエッチングペーストから滲み出たエッチング液により、エッチングペースト印刷部から両端30μmに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが70nmから0nmまで連続的に薄くなった。
<Example 2>
In Example 2, a back electrode type solar cell was manufactured by the method of the second embodiment. Specifically, after performing the following steps, first and second common steps described later were performed.
The entire back surface of the n-type silicon substrate after the damage etching is subjected to a thermal diffusion treatment in a BBr 3 gas atmosphere at a temperature of 900 ° C. for 20 minutes to thereby remove the p-type diffusion layer and the glass layer as the emitter layers. Formed. The sheet resistance of the formed p-type diffusion layer was about 70 Ω / □, and the diffusion depth was 0.5 μm. The substrate was immersed in a 25% hydrofluoric acid aqueous solution, washed with pure water, and dried to remove the glass layer. The substrate from which the glass layer had been removed was thermally oxidized in an oxygen atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 120 minutes to form a silicon oxide film with a thickness of 70 nm on both surfaces of the substrate. Then, an etching paste was screen-printed on a portion of the silicon oxide film formed on the back surface of the substrate where the BSF layer was to be formed, and heated and dried at a temperature of 300 ° C. Here, SolarEtch (registered trademark) BES Type10 paste manufactured by Merck was used as the etching paste. Then, the substrate was immersed in a solution containing 1% potassium hydroxide to remove the etching paste. The substrate is immersed in a 70 ° C. solution containing 25% potassium hydroxide at 70 ° C. for 5 minutes to remove the p-type diffusion layer remaining at the portion where the BSF layer is to be formed by chemical etching, and then washed with pure water. Let dry. By this method, the thickness of the silicon oxide film was 0 nm immediately below the etching paste printed, that is, the portion where the BSF layer was formed, and was lower than the portion where the emitter layer was formed, and a step was formed. Further, the thickness of the silicon oxide film on the emitter layer was continuously reduced from 70 nm to 0 nm over the both ends 30 μm from the printed portion of the etching paste due to the etchant oozing out of the etching paste after printing.

<実施例3>
実施例3では、第2実施形態の保護膜を除去する工程において、エッチングペーストを適用する方法の代わりに、レーザーを照射する方法を採用して裏面電極型太陽電池セルを製造した。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第1、第2共通工程を実施した。
<Example 3>
In Example 3, in the step of removing the protective film of the second embodiment, a method of irradiating a laser instead of applying an etching paste was used to manufacture a back electrode type solar cell. Specifically, after performing the following steps, first and second common steps described later were performed.

ダメージエッチ後のn型シリコン基板の裏面全体に、BBrガス雰囲気中において、900℃の温度で20分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、エミッタ層であるp型拡散層とガラス層を形成した。形成したp型拡散層のシート抵抗は約70Ω/□、拡散深さは0.5μmであった。この基板を、25%のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることでガラス層を除去した。ガラス層を除去した基板を、酸素雰囲気中において、1000℃の温度で120分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ70nmで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、BSF層を形成したい箇所に、レーザーをフルエンス2J/cmで照射した。ここで、レーザー照射設備としては、ロフィン社製Powerline E25/SHGを用いた。レーザー照射後の基板を、25%の水酸化カリウムを含む70℃の溶液に5分間浸漬して、BSF層を形成したい箇所に残存するp型拡散層を化学エッチングにより除去した後、純水で洗浄し、乾燥させた。この手法により、レーザーを照射した直下、つまりBSF層形成予定箇所は、酸化シリコン膜厚が0nmで、更にエミッタ層形成箇所より低くなり、段差が形成された。また、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端30μmに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが70nmから0nmまで連続的に薄くなった。 The entire back surface of the n-type silicon substrate after the damage etching is subjected to a thermal diffusion treatment at a temperature of 900 ° C. for 20 minutes in a BBr 3 gas atmosphere, so that the p-type diffusion layer and the glass layer as the emitter layers are removed. Formed. The sheet resistance of the formed p-type diffusion layer was about 70 Ω / □, and the diffusion depth was 0.5 μm. The substrate was immersed in a 25% hydrofluoric acid aqueous solution, washed with pure water, and dried to remove the glass layer. The substrate from which the glass layer was removed was thermally oxidized in an oxygen atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 120 minutes to form a silicon oxide film with a thickness of 70 nm on both surfaces of the substrate. Then, a laser was irradiated at a fluence of 2 J / cm 2 to a portion of the silicon oxide film formed on the back surface of the substrate where the BSF layer was to be formed. Here, Powerline E25 / SHG manufactured by Rofin was used as the laser irradiation equipment. The substrate after laser irradiation is immersed in a 70 ° C. solution containing 25% potassium hydroxide for 5 minutes to remove the p-type diffusion layer remaining at the position where the BSF layer is to be formed by chemical etching, and then using pure water. Washed and dried. By this method, the portion immediately below the laser irradiation, that is, the portion where the BSF layer is to be formed, has a silicon oxide film thickness of 0 nm, is lower than the portion where the emitter layer is formed, and a step is formed. In addition, the thickness of the silicon oxide film on the emitter layer was continuously reduced from 70 nm to 0 nm over the both ends 30 μm from the laser irradiation part due to the energy transmitted from immediately below the laser irradiation part.

<比較例2>
比較例2は、レーザーをフルエンス0.6J/cmで照射したこと以外は実施例3と同様である。レーザー照射の結果、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端0.5μmに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが70nmから0nmまで連続的に薄くなった。
<Comparative Example 2>
Comparative Example 2 is the same as Example 3 except that the laser was irradiated at a fluence of 0.6 J / cm 2 . As a result of the laser irradiation, the thickness of the silicon oxide film on the emitter layer was continuously reduced from 70 nm to 0 nm over both ends 0.5 μm from the laser irradiated portion due to energy propagated from immediately below the laser irradiated portion.

<実施例4>
実施例4は、レーザーをフルエンス0.9J/cmで照射したこと以外は実施例3と同様である。レーザー照射の結果、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端1μmに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが70nmから0nmまで連続的に薄くなった。
<Example 4>
Example 4 is the same as Example 3 except that the laser was irradiated at a fluence of 0.9 J / cm 2 . As a result of the laser irradiation, the thickness of the silicon oxide film on the emitter layer was continuously reduced from 70 nm to 0 nm over the both ends 1 μm from the laser irradiated portion due to energy propagated from immediately below the laser irradiated portion.

<実施例5>
実施例5は、レーザーをフルエンス4J/cmで照射したこと以外は実施例3と同様である。レーザー照射の結果、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端100μmに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが70nmから0nmまで連続的に薄くなった。
<Example 5>
Example 5 is the same as Example 3 except that the laser was irradiated at a fluence of 4 J / cm 2 . As a result of the laser irradiation, the thickness of the silicon oxide film on the emitter layer was continuously reduced from 70 nm to 0 nm over 100 μm at both ends from the laser irradiated portion due to the energy transmitted from immediately below the laser irradiated portion.

<比較例3>
比較例3は、レーザーをフルエンス5.5J/cmで照射したこと以外は実施例3と同様である。レーザー照射の結果、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端150μmに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが70nmから0nmまで連続的に薄くなった。
<Comparative Example 3>
Comparative Example 3 is the same as Example 3 except that the laser was irradiated at a fluence of 5.5 J / cm 2 . As a result of the laser irradiation, the thickness of the silicon oxide film on the emitter layer was continuously reduced from 70 nm to 0 nm over 150 μm at both ends from the laser irradiated portion due to the energy transmitted from immediately below the laser irradiated portion.

<実施例6>
実施例6は、エミッタ層を形成した後にガラス層を除去することなく酸化シリコン膜を形成したこと以外は実施例2と同様である。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第1、第2共通工程を実施した。
<Example 6>
Example 6 is the same as Example 2 except that a silicon oxide film was formed without removing the glass layer after forming the emitter layer. Specifically, after performing the following steps, first and second common steps described later were performed.

ダメージエッチ後のn型シリコン基板の裏面全体に、BBrガス雰囲気中において、900℃の温度で20分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、基板の裏面にエミッタ層であるp型拡散層とガラス層を形成した。その後、引き続き基板を加熱炉から出さずに、ガスのみを置換して酸素雰囲気にして、1000℃の温度で120分間の条件で熱酸化することにより、ガラス層の上に更に酸化シリコン膜を形成した。形成したp型拡散層のシート抵抗は約80Ω/□、拡散深さは1.0μmであり、保護膜として働くガラス層と酸化シリコン膜が積層体として、総膜厚100nmで形成された。そして、基板の裏面に形成されたガラス層と酸化シリコン膜の積層体の、BSF層を形成したい箇所の上に、エッチングペーストをスクリーン印刷して、300℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、エッチングペーストとしては、メルク社製SolarEtch(登録商標) BES Type10ペーストを用いた。そして、基板を1%の水酸化カリウムを含む溶液に浸漬させて、エッチングペーストを除去した。この基板を、25%の水酸化カリウムを含む70℃の溶液に5分間浸漬して、BSF層を形成したい箇所に残存するp型拡散層を化学エッチングにより除去した後、純水で洗浄し、乾燥させた。この手法により、エッチングペーストを印刷した直下、つまりBSF層を形成する箇所は、ガラス層と酸化シリコン膜の積層体の厚さが0nmで、更にエミッタ層形成箇所より低くなり、段差が形成された。また、印刷後のエッチングペーストから滲み出たエッチング液により、エッチングペースト印刷部から両端30μmに渡って、エミッタ層上のガラス層と酸化シリコン膜の積層体の厚さが100nmから0nmまで連続的に薄くなった。 The entire back surface of the n-type silicon substrate after the damage etching is subjected to a thermal diffusion process in a BBr 3 gas atmosphere at a temperature of 900 ° C. for 20 minutes, so that a p-type diffusion layer serving as an emitter layer is formed on the back surface of the substrate. And a glass layer was formed. After that, the silicon oxide film is further formed on the glass layer by continuously oxidizing at a temperature of 1000 ° C. for 120 minutes without replacing the gas from the heating furnace and replacing the gas with an oxygen atmosphere. did. The formed p-type diffusion layer had a sheet resistance of about 80 Ω / □ and a diffusion depth of 1.0 μm, and was formed as a laminate of a glass layer and a silicon oxide film serving as a protective film with a total thickness of 100 nm. Then, an etching paste was screen-printed on a portion of the laminate of the glass layer and the silicon oxide film formed on the back surface of the substrate where the BSF layer was to be formed, and dried by heating at a temperature of 300 ° C. Here, SolarEtch (registered trademark) BES Type10 paste manufactured by Merck was used as the etching paste. Then, the substrate was immersed in a solution containing 1% potassium hydroxide to remove the etching paste. This substrate is immersed in a 70 ° C. solution containing 25% potassium hydroxide for 5 minutes to remove the p-type diffusion layer remaining at the position where the BSF layer is to be formed by chemical etching, followed by washing with pure water, Let dry. According to this method, the thickness of the laminated body of the glass layer and the silicon oxide film was 0 nm immediately below the portion where the etching paste was printed, that is, the portion where the BSF layer was formed was further lower than the portion where the emitter layer was formed, and a step was formed. . Further, the thickness of the laminated body of the glass layer and the silicon oxide film on the emitter layer is continuously changed from 100 nm to 0 nm over the both ends 30 μm from the printed portion of the etching paste by the etchant oozing from the etching paste after printing. It has become thin.

<第1共通工程>
上記比較例1〜3及び実施例1〜6に示す工程を経て得られた各基板の裏面に、POClガス雰囲気中において、930℃の温度で20分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、酸化シリコン膜を除去した箇所にリンを拡散してBSF層であるn型拡散層とガラス層を形成した。形成されたn型拡散層のシート抵抗は約30Ω/□、拡散深さは0.5μmであった。また、各実施例1から実施例6においては、連続的に酸化シリコン膜の厚さが薄くなった部分からエミッタ層へもリンが拡散され、これによりボロンとリンが混じりあった高抵抗層が形成される。この高抵抗層のシート抵抗は、正確には測定できなかったが、1000Ω/□以上になっていた。その後、これらの基板を25%のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることで、酸化シリコン膜とガラス層を除去した。
<First common process>
By subjecting the back surface of each substrate obtained through the steps shown in the above Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 6 to a thermal diffusion treatment in a POCl 3 gas atmosphere at a temperature of 930 ° C. for 20 minutes. Then, phosphorus was diffused into the portion where the silicon oxide film was removed to form an n-type diffusion layer as a BSF layer and a glass layer. The sheet resistance of the formed n-type diffusion layer was about 30 Ω / □, and the diffusion depth was 0.5 μm. In each of the first to sixth embodiments, phosphorus is continuously diffused from the portion where the thickness of the silicon oxide film is reduced to the emitter layer, thereby forming a high-resistance layer in which boron and phosphorus are mixed. It is formed. Although the sheet resistance of this high resistance layer could not be measured accurately, it was 1000 Ω / □ or more. After that, these substrates were immersed in a 25% hydrofluoric acid aqueous solution, washed with pure water, and dried to remove the silicon oxide film and the glass layer.

<実施例7>
実施例7は、実施例3と同様な手順で製造したが、実施例3はエミッタ層を形成した後にBSF層と高抵抗層を形成したのに対し、実施例7はBSF層を形成した後にエミッタ層と高抵抗層を形成した点において異なる。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第2共通工程を実施した。
<Example 7>
Example 7 was manufactured in the same procedure as in Example 3, except that Example 3 formed the BSF layer and the high-resistance layer after forming the emitter layer, whereas Example 7 formed the BSF layer after forming the BSF layer. The difference is that an emitter layer and a high resistance layer are formed. Specifically, after performing the following steps, a second common step described below was performed.

ダメージエッチ後のn型シリコン基板の裏面全体に、POClガス雰囲気中において、930℃の温度で20分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、BSF層であるn型拡散層とガラス層を形成した。形成されたn型拡散層のシート抵抗は約30Ω/□、拡散深さは0.5μmであった。その後、この基板を25%のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることで、酸化シリコン膜とガラス層を除去した。ガラス層を除去した基板を、酸素雰囲気中において、1000℃の温度で120分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ70nmで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、エミッタ層を形成したい箇所に、レーザーをフルエンス2J/cmで照射した。ここで、レーザー照射設備としては、ロフィン社製Powerline E25/SHGを用いた。レーザー照射後の基板を、25%の水酸化カリウムを含む70℃の溶液に5分間浸漬して、エミッタ層を形成したい箇所に残存するn型拡散層を化学エッチングにより除去した後、純水で洗浄し、乾燥させた。この手法により、レーザーを照射した直下、つまりエミッタ層を形成したい箇所は、酸化シリコン膜の厚さが0nmで、更にBSF層形成箇所より低くなり、段差が形成された。また、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端30μmに渡って、BSF層上の酸化シリコン膜の厚さが70nmから0nmまで連続的に薄くなった。続いて基板の裏面に、BBrガス雰囲気中において、930℃の温度で20分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、酸化シリコン膜を除去した箇所にボロンを拡散してエミッタ層であるp型拡散層とガラス層を形成した。形成したp型拡散層のシート抵抗は約80Ω/□、拡散深さは1.0μmであった。また、連続的に酸化シリコン膜の厚さが薄くなった部分からBSF層へもボロンが拡散され、これによりボロンとリンが混じりあった高抵抗層が形成される。その後、この基板を25%のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることで、酸化シリコン膜とガラス層を除去した。 The entire back surface of the n-type silicon substrate after the damage etching is subjected to a thermal diffusion treatment in a POCl 3 gas atmosphere at a temperature of 930 ° C. for 20 minutes, thereby forming an n-type diffusion layer as a BSF layer and a glass layer. Formed. The sheet resistance of the formed n-type diffusion layer was about 30 Ω / □, and the diffusion depth was 0.5 μm. Thereafter, the substrate was immersed in a 25% hydrofluoric acid aqueous solution, washed with pure water, and dried to remove the silicon oxide film and the glass layer. The substrate from which the glass layer was removed was thermally oxidized in an oxygen atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 120 minutes to form a silicon oxide film with a thickness of 70 nm on both surfaces of the substrate. A portion of the silicon oxide film formed on the back surface of the substrate where the emitter layer was to be formed was irradiated with a laser at a fluence of 2 J / cm 2 . Here, Powerline E25 / SHG manufactured by Rofin was used as the laser irradiation equipment. The substrate after the laser irradiation is immersed in a 70 ° C. solution containing 25% potassium hydroxide for 5 minutes to remove the n-type diffusion layer remaining at the position where the emitter layer is to be formed by chemical etching, and then using pure water. Washed and dried. By this method, the silicon oxide film had a thickness of 0 nm immediately below the laser irradiation, that is, the portion where the emitter layer was to be formed, and was lower than the BSF layer formation portion, so that a step was formed. In addition, the thickness of the silicon oxide film on the BSF layer was continuously reduced from 70 nm to 0 nm over both ends 30 μm from the laser irradiated portion due to the energy transmitted from directly below the laser irradiated portion. Subsequently, by performing a thermal diffusion process on the back surface of the substrate at a temperature of 930 ° C. for 20 minutes in a BBr 3 gas atmosphere, boron is diffused into the portion where the silicon oxide film has been removed, thereby forming an emitter layer p. A mold diffusion layer and a glass layer were formed. The sheet resistance of the formed p-type diffusion layer was about 80Ω / □, and the diffusion depth was 1.0 μm. Also, boron is continuously diffused from the portion where the thickness of the silicon oxide film is reduced to the BSF layer, thereby forming a high resistance layer in which boron and phosphorus are mixed. Thereafter, the substrate was immersed in a 25% hydrofluoric acid aqueous solution, washed with pure water, and dried to remove the silicon oxide film and the glass layer.

<第2共通工程>
比較例1〜3及び実施例1〜7に示した工程によりエミッタ層、BSF層、及び高抵抗層が形成されたそれぞれの基板の裏面全面にレジストペーストをスクリーン印刷して、100℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、レジストペーストとしては、LEKTRACHEM社製185ペーストを用いた。その基板を、2%の水酸化カリウムと2%のIPAを含む70℃の溶液で5分間化学エッチングした後に純水で洗浄し、乾燥させることで、基板の受光面にテクスチャ構造を形成した。その後、基板をアセトンに浸漬させて、レジストペーストを除去した。
<Second common process>
A resist paste was screen-printed on the entire back surface of each of the substrates on which the emitter layer, the BSF layer, and the high-resistance layer were formed by the steps shown in Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 7, and at a temperature of 100 ° C. Heat and dry. Here, 185 paste manufactured by LEKTRACHEM was used as the resist paste. The substrate was chemically etched with a 70 ° C. solution containing 2% potassium hydroxide and 2% IPA for 5 minutes, washed with pure water, and dried to form a texture structure on the light receiving surface of the substrate. Thereafter, the substrate was immersed in acetone to remove the resist paste.

次に、SiHとNH、Nを用いたプラズマCVD法により、基板の受光面及び裏面に、反射防止膜兼パッシベーション膜となる窒化シリコン膜を厚さ100nmで形成した。 Next, a silicon nitride film serving as an antireflection film and a passivation film having a thickness of 100 nm was formed on the light receiving surface and the back surface of the substrate by a plasma CVD method using SiH 4 , NH 3 , and N 2 .

ここまでの処理を施した基板のエミッタ層上に、スクリーン印刷法を用いて、導電性銀ペーストを印刷し、150℃で乾燥させた。そして、基板のBSF層上に、スクリーン印刷法を用いて、導電性銀ペーストを印刷し、150℃で乾燥させた。この場合、比較例1、2においては、BSF層からエミッタ層へ電極がズレてはみ出た箇所が確認された。一方、実施例1〜7においては、BSF層とエミッタ層の間の高抵抗層上に電極がズレてはみ出た箇所が確認された。ここで導電性銀ペーストとしては、Heraeus社製SOL9383Mを用いた。このように印刷された導電性ペーストを、最高温度800℃で5秒間焼成して、それぞれの比較例及び実施例に係る裏面電極型太陽電池セルを作製した。   A conductive silver paste was printed by a screen printing method on the emitter layer of the substrate subjected to the processing up to this point, and dried at 150 ° C. Then, a conductive silver paste was printed on the BSF layer of the substrate by using a screen printing method, and dried at 150 ° C. In this case, in Comparative Examples 1 and 2, a portion where the electrode was shifted from the BSF layer to the emitter layer and protruded was confirmed. On the other hand, in Examples 1 to 7, it was confirmed that the electrode was shifted and protruded on the high resistance layer between the BSF layer and the emitter layer. Here, SOL9383M manufactured by Heraeus was used as the conductive silver paste. The printed conductive paste was baked at a maximum temperature of 800 ° C. for 5 seconds to produce back electrode type solar cells according to Comparative Examples and Examples.

<実施結果>
上記の比較例1〜3の方法と実施例1〜7の方法でそれぞれ100枚ずつ作製した裏面電極型太陽電池セルの平均変換効率、平均短絡電流密度、平均開放電圧、及び平均曲線因子を表1に示す。
<Results>
The average conversion efficiency, the average short-circuit current density, the average open-circuit voltage, and the average fill factor of the back electrode type solar battery cells manufactured by the method of Comparative Examples 1 to 3 and the methods of Examples 1 to 7 are shown in Table. It is shown in FIG.

Figure 0006670808
Figure 0006670808

表1に示すように、従来の構造による比較例1と比べ、本発明の構造をもつその他の例ではいずれの特性値も高い値が得られた。もっとも、高抵抗層の幅がそれぞれ異なる実施例3〜5及び比較例2、3の各特性値を比較すると、比較例2のように高抵抗層の幅が1μmより狭いと並列抵抗の低下を抑制しきれずに曲線因子が低下し、逆に比較例3のように100μmより広いとエミッタ層の面積の減少により短絡電流が減少して変換効率が悪くなる。そのため、本発明の裏面電極型太陽電池で期待される優れた変換効率を得るには、高抵抗層の幅が1μm以上100μm以下となるように設計するとよい。   As shown in Table 1, in the other examples having the structure of the present invention, higher values were obtained for all the characteristic values than in Comparative Example 1 having the conventional structure. However, comparing the respective characteristic values of Examples 3 to 5 and Comparative Examples 2 and 3 in which the width of the high-resistance layer is different, when the width of the high-resistance layer is smaller than 1 μm as in Comparative Example 2, the parallel resistance decreases. The fill factor cannot be completely suppressed and the fill factor decreases. Conversely, if the fill factor is larger than 100 μm as in Comparative Example 3, the short circuit current decreases due to the decrease in the area of the emitter layer, and the conversion efficiency deteriorates. Therefore, in order to obtain excellent conversion efficiency expected from the back electrode type solar cell of the present invention, it is preferable to design the high resistance layer so that the width thereof is 1 μm or more and 100 μm or less.

101 半導体基板
102 保護膜
103 レジストペースト
104 エミッタ層
105 ガラス層
106 BSF層
107,108 反射防止膜兼パッシベーション膜
109,110 電極
201 エッチングペースト
202 高抵抗層
Reference Signs List 101 semiconductor substrate 102 protective film 103 resist paste 104 emitter layer 105 glass layer 106 BSF layer 107, 108 antireflection film / passivation film 109, 110 electrode 201 etching paste 202 high resistance layer

Claims (4)

単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなり第1導電型の半導体基板の非受光面である裏面に、
前記半導体基板に第1導電型の不純物が拡散された第1導電型拡散層と、
前記半導体基板に第2導電型の不純物が拡散された第2導電型拡散層と、
前記第1導電型拡散層と前記第2導電型拡散層との間に形成され、第1導電型の不純物と第2導電型の不純物の両方が拡散されている高抵抗層と、
を備え、
前記高抵抗層は、一方の導電型の前記不純物の濃度が、前記一方の導電型拡散層側から他方の導電型拡散層側に向けて減少している
ことを特徴とする高光電変換効率太陽電池。
A back surface which is a non-light receiving surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type which is made of single crystal silicon or polycrystal silicon
A first conductivity type diffusion layer in which a first conductivity type impurity is diffused in the semiconductor substrate ;
A second conductivity type diffusion layer in which a second conductivity type impurity is diffused in the semiconductor substrate ;
A high resistance layer formed between the first conductivity type diffusion layer and the second conductivity type diffusion layer, wherein both the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity are diffused;
With
The high-resistance layer is characterized in that the concentration of the impurity of one conductivity type decreases from the one conductivity type diffusion layer side to the other conductivity type diffusion layer side. battery.
前記第1導電型拡散層に接続される第1電極と、前記第2導電型拡散層に接続される第2電極と、を備え、
前記第1電極と前記第2電極のいずれか一方が、前記高抵抗層にも接続される
ことを特徴とする請求項1に記載の高光電変換効率太陽電池。
A first electrode connected to the first conductivity type diffusion layer, and a second electrode connected to the second conductivity type diffusion layer;
2. The high photoelectric conversion efficiency solar cell according to claim 1, wherein one of the first electrode and the second electrode is also connected to the high resistance layer. 3.
前記裏面に段差を備え、
前記裏面を上から見たとき、前記第1導電型拡散層及び前記第2導電型拡散層のいずれか一方を上段に、他方を下段に備え、
前記高抵抗層を前記上段に備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の高光電変換効率太陽電池。
Having a step on the back surface,
When the back surface is viewed from above, one of the first conductivity type diffusion layer and the second conductivity type diffusion layer is provided in an upper part, and the other is provided in a lower part,
3. The high photoelectric conversion efficiency solar cell according to claim 1, wherein the high resistance layer is provided in the upper stage.
前記裏面を上から見たとき、前記高抵抗層は、前記第1導電型拡散層と前記第2導電型拡散層とを1μm以上100μm以下の間隔で隔てる幅で形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の高光電変換効率太陽電池。   When the back surface is viewed from above, the high-resistance layer is formed with a width that separates the first conductivity type diffusion layer and the second conductivity type diffusion layer at an interval of 1 μm or more and 100 μm or less. The high photoelectric conversion efficiency solar cell according to any one of claims 1 to 3.
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