JP6820435B2 - 太陽光の吸収に有効なｐ型ｐｅｒｃ両面太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池の技術分野に関し、特に、太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池及びその製造方法に関する。
結晶シリコン系太陽電池は、太陽放射エネルギーを効率的に吸収し、光起電効果によって光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子であり、太陽光が半導体のＰＮ接合に照射されると、新たな正孔−電子対が形成され、ＰＮ接合の電界により、正孔がＮ型領域からＰ型領域へ移動し、電子がＰ型領域からＮ型領域へ移動することにより、回路を連通して電流を形成する。
従来の結晶シリコン系太陽電池は、基本的に表面パッシベーション技術のみを使用しており、シリコンウェハの表面にＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、プラズマ励起化学気相堆積）の方法で窒化シリコンを一層堆積し、少数キャリアの表面での再結合速度を下げ、結晶シリコン系電池の開放電圧と短絡電流を大幅に向上させることで、結晶シリコン系太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
結晶シリコン系電池の光電変換効率に対する要求が高まるにつれて、ＰＥＲＣ裏面パッシベーション型（Ｂａｃｋ ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）太陽電池技術が研究され始めた。現在、業界の主なメーカーは、片面ＰＥＲＣ太陽電池の量産に注目しているが、両面ＰＥＲＣ太陽電池は、一部の研究機関が実験室で研究しているにすぎない。両面ＰＥＲＣ太陽電池は、光電変換効率が高く、かつ両面で太陽光を吸収するので、発電量がより高く、実用性上より大きな使用価値を持っている。
太陽光が太陽電池に直射する場合、太陽電池によって吸収されるエネルギーが最も多い。固定架台式太陽光発電システムでは、太陽電池の向きが固定されているため、一日中、太陽の動きに伴い、太陽電池が受ける太陽光の角度が異なり、吸収された太陽エネルギーも特に安定していない。単軸追尾式太陽光発電システムでは、太陽光の角度を良好に追跡できず、太陽エネルギーを最大限まで吸収することができない。
これらの問題を克服するために、両面ＰＥＲＣ太陽電池の最適化が必要であり、固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムにおいて、太陽光に対する両面ＰＥＲＣ太陽電池の吸収率を増加させることで、両面ＰＥＲＣ太陽電池の固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムの発電量を増加させることが求められる。
本発明は、太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池を提供することを目的の一つとする。
当該太陽電池は、シリコンウェハの表面に複数の凹溝をエッチングすることにより、より多くの太陽光を捕捉し、太陽光に対する吸収率を増加させることで、両面電池の固定架台式太陽光発電システム及び両面電池の単軸追尾式太陽光発電システムの発電量を増加させることができる。
本発明の上記目的は、以下のような技術手段により実現される。太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池は、下から上へ順次に配置される裏面電極、裏面窒化シリコン膜、裏面酸化アルミニウム膜、Ｐ型シリコン、Ｎ型シリコン、表面窒化シリコン膜及び表面銀電極を含み、前記Ｐ型シリコンは電池のシリコンウェハであり、Ｎ型シリコンはシリコンウェハの表面で拡散して形成されたＮ型エミッターであり、前記表面銀電極は、互いに垂直である銀材質の表面銀バスバー電極及び銀材質の表面銀フィンガー電極からなり、前記裏面電極は、互いに垂直である銀材質の裏面銀バスバー電極及びアルミニウム材質の裏面アルミフィンガー電極からなり、前記太陽電池は、その裏面に、前記裏面窒化シリコン膜、及び前記裏面酸化アルミニウム膜を開口して前記Ｐ型シリコンまでわたるレーザーグルービング領域が設けられ、レーザーグルービング領域内にアルミニウムペーストが注入して印刷され、裏面アルミストリップが形成され、裏面アルミフィンガー電極はレーザーグルービング領域内の裏面アルミストリップと一体に印刷して成形され、裏面アルミストリップを介して前記Ｐ型シリコンに接続される太陽光の吸収に有効であり、
前記Ｐ型シリコンの表面には、互いに平行であり、かつ表面窒化シリコン膜に露出する複数の凹溝が設けられ、前記凹溝の長さ方向は、表面銀バスバー電極に平行であり、前記凹溝の内面は異なる方向から入射される太陽光を受けることが可能なテクスチャであり、前記凹溝の内部の数回の反射及び入射によって太陽光が捕捉されることを特徴とする。
前記Ｐ型シリコンの表面には、互いに平行であり、かつ表面窒化シリコン膜に露出する複数の凹溝が設けられ、前記凹溝の長さ方向は、表面銀バスバー電極に平行であり、前記凹溝の内面は異なる方向から入射される太陽光を受けることが可能なテクスチャであり、前記凹溝の内部の数回の反射及び入射によって太陽光が捕捉されることを特徴とする。
本発明の太陽電池において、電池の表面に互いに平行な複数の凹溝をエッチングする。両面電池の固定架台式太陽光発電システムにでは、電池の表面の向きが固定されているが、表面には凹溝がエッチングされ、凹溝内のテクスチャ構造により異なる方向から入射される太陽光を受けることができ、凹溝の内部の数回の反射と入射により太陽光を捕捉できることで、固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムの太陽光に対する吸収を増加して、両面電池の固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムの発電量を増加する。
本発明において、凹溝は下記のような構造を使用することができる。
前記凹溝は連続する直線状の溝又は切断されたセグメント状の溝であり、各セグメント状の溝の長さは、１０〜６０μｍである。
前記凹溝は、その断面が長方形、正方形、Ｖ形、五角形又は六角形であり、その溝の深さが５〜２０μｍである。互いに平行な複数の前記凹溝において、互いに隣接する前記凹溝の間の間隔は１〜２０ｍｍである。
前記裏面窒化シリコン膜の厚さは２０〜５００ｎｍである。
前記裏面酸化アルミニウム膜の厚さは２〜５０ｎｍである。
前記裏面アルミフィンガー電極の数は３０〜５００本であり、好ましくは８０〜２００本である。
前記裏面銀バスバー電極は連続直線グリッド線又は分割されたグリッド線である。
本発明において、前記レーザーグルービング領域は複数個であり、前記レーザーグルービング領域のパターンはセグメント状、直線状、点線状又はドット状であり、前記レーザーグルービング領域の幅は１０〜５００μｍであり、隣接する前記レーザーグルービング領域の間の間隔は０．５〜１０ｍｍである。
本発明は下記のように改善できる。前記裏面電極の周囲には、さらに、電子の伝送経路を一つ多く提供するためのアルミニウム材質のアルミニウムグリッド外枠が一回り印刷され、前記アルミニウムグリッド外枠は、対応する前記裏面銀バスバー電極及び前記裏面アルミフィンガー電極のそれぞれに接続される。
太陽電池の印刷工程において、アルミニウムペーストの粘度が比較的に大きく、網版（ｈａｌｆｔｏｎｅ ｐｌａｔｅ）の線幅が比較的に狭いため、アルミニウムグリッドの破損が発生する場合がある。アルミニウムグリッドの破損に起因してＥＬテストの画像にブラックグリッドの破損が発生し、さらに電池の光電変換効率が影響される。本発明は、裏面電極の周囲にアルミニウムグリッド外枠を一回り追加して設定し、電子の伝送経路を一つ多く提供し、アルミニウムグリッドの破損によるＥＬテストグリッドの破損及び光電変換効率の低下の問題を防止する。アルミニウムグリッド外枠は、対応する裏面銀バスバー電極及び裏面アルミフィンガー電極のそれぞれに接続される。アルミニウムグリッド外枠には、レーザーグルービング領域が設けられることができ、レーザーグルービング領域を介してＰ型シリコンに接続される。アルミニウムグリッド外枠には、レーザーグルービング領域が設けられなくてもよい。
従来技術と比較すると、試験では、本発明の太陽電池は、シリコンウェハの表面に複数の凹溝をエッチングすることで、固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムの太陽光に対する吸収率を増加させ、太陽光に対する吸収率を３％〜８％増加させて、両面電池の固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムの発電量を２％〜６％増加させることができるということが証明されている。
本発明は、前記太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法を提供することをもう一つの目的とする。
本発明のこの目的は、以下のような技術手段によって実現される。前記太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法は、下記のステップを含むことを特徴とする。
（１）前記Ｐ型シリコンであるシリコンウェハの表面をレーザーグルービングし、互いに平行な複数の前記凹溝を設けるステップと、
（２）前記シリコンウェハの表面及び裏面にウェットテクスチャリングして、テクスチャを形成し、前記凹溝の内面もテクスチャに形成するステップと、
（３）前記シリコンウェハの表面で拡散させ、Ｎ型シリコン、即ち、Ｎ型エミッターを形成するステップと、
（４）拡散中に形成されたＰＳＧ及び周辺ＰＮ接合を除去するステップと、
（５）前記シリコンウェハの裏面を研磨するステップと、
（６）前記シリコンウェハの裏面に前記裏面酸化アルミニウム膜を堆積するステップと、
（７）酸化アルミニウム膜の裏面に前記裏面窒化シリコン膜を堆積するステップと、
（８）Ｎ型シリコンの表面に表面窒化シリコン膜を堆積し、前記凹溝を表面窒化シリコン膜に露出させるステップと、
（９）シリコンの裏面をレーザーグルービングし、前記裏面窒化シリコン膜及び前記裏面酸化アルミニウム膜を開口して前記シリコンウェハまでわたる前記レーザーグルービング領域を形成するステップと、
（１０）前記シリコンウェハの裏面に、スクリーン印刷によって前記裏面電極の前記裏面銀バスバー電極を印刷するステップと、
（１１）前記シリコンウェハの裏面に、スクリーン印刷によって前記裏面アルミフィンガー電極を印刷する同時に、前記レーザーグルービング領域内にアルミニウムペーストを印刷して裏面アルミストリップを形成することで、裏面アルミストリップを、前記裏面アルミフィンガー電極と一体に印刷して成形するステップと、
（１２）前記表面窒化シリコン膜の表面に、スクリーン印刷又はインクジェット方法によって正極ペーストを印刷し、前記凹溝の長さ方向に平行な表面銀バスバー電極、及び表面銀フィンガー電極を形成するステップと、
（１３）前記シリコンウェハを高温で焼結し、前記裏面電極及び前記表面銀電極を形成するステップと、
（１４）前記シリコンウェハをアンチＬＩＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）アニーリング処理し、太陽電池を形成するステップと、を含む。
ここで、Ｎ型シリコンの表面に表面窒化シリコン膜を堆積するステップ（８）は、シリコンウェハの裏面に裏面酸化アルミニウム膜を堆積するステップ（６）の前に実行してもよく、ステップ（５）を省略することもできる。
ここで、Ｎ型シリコンの表面に表面窒化シリコン膜を堆積するステップ（８）は、シリコンウェハの裏面に裏面酸化アルミニウム膜を堆積するステップ（６）の前に実行してもよく、ステップ（５）を省略することもできる。
当該製造方法は、テクスチャリングする前にレーザーグルービング工程を追加し、電池の表面に互いに平行な複数の凹溝をエッチングすることで、固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムの太陽光に対する吸収を増加させ、両面電池の固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムの発電量を増加させる。
また、当該製造方法は、操作しやすく、設備投入のコストが低く、工程が簡単であり、現在生産ラインとの互換性が良い。
以下、図面及び具体の実施的形態を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の全体構造の断面図である。
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の表面の平面図である。
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の裏面の平面図である。
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の他の構造の裏面の平面図である。
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の他の構造の裏面の平面図である。
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の他の構造の裏面の平面図である。
実施例１
図１乃至図３に示されたように、太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池は、下から上へ順次に配置される裏面電極１、裏面窒化シリコン膜３、裏面酸化アルミニウム膜４、Ｐ型シリコン５、Ｎ型シリコン６、表面窒化シリコン膜７及び表面銀電極８を含む。Ｐ型シリコン５は、電池のシリコンウェハであり、Ｎ型シリコン６は、シリコンウェハの表面で拡散して形成されたＮ型エミッターである。表面銀電極８は、銀材質の表面銀バスバー電極８１と銀材質の表面銀フィンガー電極８２からなり、表面銀フィンガー電極８２と表面銀バスバー電極８１とは互いに垂直である。裏面電極１は銀材質の裏面銀バスバー電極１１とアルミニウム材質の裏面アルミフィンガー電極１２からなり、裏面アルミフィンガー電極１２と裏面銀バスバー電極１１とは互いに垂直である。
図１乃至図３に示されたように、太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池は、下から上へ順次に配置される裏面電極１、裏面窒化シリコン膜３、裏面酸化アルミニウム膜４、Ｐ型シリコン５、Ｎ型シリコン６、表面窒化シリコン膜７及び表面銀電極８を含む。Ｐ型シリコン５は、電池のシリコンウェハであり、Ｎ型シリコン６は、シリコンウェハの表面で拡散して形成されたＮ型エミッターである。表面銀電極８は、銀材質の表面銀バスバー電極８１と銀材質の表面銀フィンガー電極８２からなり、表面銀フィンガー電極８２と表面銀バスバー電極８１とは互いに垂直である。裏面電極１は銀材質の裏面銀バスバー電極１１とアルミニウム材質の裏面アルミフィンガー電極１２からなり、裏面アルミフィンガー電極１２と裏面銀バスバー電極１１とは互いに垂直である。
太陽電池は、その裏面に、裏面窒化シリコン膜３及び裏面酸化アルミニウム膜４を開口してＰ型シリコン５までわたるレーザーグルービング領域２が設けられている。レーザーグルービング領域２は、裏面アルミフィンガー電極１２と平行に設けられ、その内にアルミニウムペーストが注入されて印刷され、裏面アルミストリップ９を形成する。裏面電極１は、銀材質の裏面銀バスバー電極１１及びアルミニウム材質の裏面アルミフィンガー電極１２からなる。裏面アルミフィンガー電極１２は、レーザーグルービング領域２内の裏面アルミストリップ９と一体に印刷して成形される。裏面アルミフィンガー電極１２は裏面アルミストリップ９を介してＰ型シリコン５に接続される。
Ｐ型シリコン５の表面には、互いに平行な複数の凹溝１０が設けられている。凹溝１０は表面窒化シリコン膜７に露出し、凹溝１０の長さ方向は表面銀バスバー電極８１に平行である。凹溝１０の内面はテクスチャであり、テクスチャは異なる方向から入射される太陽光を受けることができ、凹溝の内部の数回の反射及び入射によって太陽光を捕捉することができる。
当該太陽電池において、電池の表面には、互いに平行な複数の凹溝１０がエッチングされている。両面電池の固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムにおいて、電池表面の向きは固定されているが、その表面に凹溝１０がエッチングされているため、凹溝１０内のテクスチャ構造により異なる方向から入射される太陽光を受けることができ、凹溝の内部の数回の反射及び入射によって太陽光を捕捉でき、太陽光に対する吸収率を増加させる。これにより、固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムの太陽光に対する吸収が増加し、両面電池の固定架台式太陽光発電システム及び単軸追尾式太陽光発電システムの発電量が増加する。
本実施例における凹溝１０は、切断されたセグメント状の溝であり、各セグメント状の溝の長さは５０μｍである。凹溝１０の断面はＶ形であり、凹溝１０の溝の深さは１５μｍである。互いに平行な複数の凹溝１０の中、互いに隣接する凹溝１０の間の間隔は１０ｍｍである。
本実施例の変形例として、凹溝は連続する直線状の溝又は切断されたセグメント状の溝であってもよい。切断されたセグメント状の溝である場合、各セグメント状の溝の長さは１０〜６０μｍである。凹溝の断面は長方形、正方形、五角形又は六角形であってもよく、凹溝の溝の深さは５〜２０μｍである。互いに平行な複数の凹溝の中、互いに隣接する凹溝の間の間隔は１〜２０ｍｍである。
本実施例における裏面アルミストリップ９は、裏面アルミフィンガー電極１２と一体に印刷して成形され、実質的に裏面アルミフィンガー電極１２の一部分である。裏面アルミフィンガー電極１２を印刷する時に、アルミニウムペーストがレーザーグルービング領域２内へ流れて裏面アルミストリップ９を形成する。
本実施例の裏面酸化アルミニウム膜４の材質は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）であり、裏面窒化シリコン膜３と表面窒化シリコン膜７の材質は同じであり、いずれも窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）である。レーザーグルービング領域２のパターンは直線状であり、また、セグメント形、点線形又はドット形を選択することもできる。レーザーグルービング領域２の幅は３０μｍであり、幅は１０〜５００μｍであってもよく、好ましくは、３０〜６０μｍである。
本実施例において、裏面銀バスバー電極１１は連続する直線状のグリッド線であり、裏面アルミフィンガー電極１２の数は１５０本であり、裏面窒化シリコン膜３の厚さは２０ｎｍであり、裏面酸化アルミニウム膜４の厚さは２ｎｍである。裏面窒化シリコン膜３の厚さは２０〜５００ｎｍ内であってもよく、例えば、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍなどであり、裏面酸化アルミニウム膜４の厚さは２〜５０ｎｍ内であってもよく、例えば、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍなどである。
裏面電極は、図３に示した裏面電極に対する改善として、図４の構造を採用してもよい。この時、裏面電極の周囲に、さらにアルミニウム材質のアルミニウムグリッド外枠２０が一回り印刷される。アルミニウムグリッド外枠２０は、対応する裏面銀バスバー電極１１及び裏面アルミフィンガー電極１２のそれぞれに接続される。アルミニウムグリッドの破損によるＥＬテストにおけるグリッド破損及び光電変換効率の低下の問題を防止するように、電子の伝送経路を一つ多く提供する。図４では、アルミニウムグリッド外枠２０の下には、レーザーグルービング領域２が平行に設けられ、レーザーグルービング領域２を介してＰ型シリコンに接続される。アルミニウムグリッド外枠２０には、レーザーグルービング領域２が設けられなくてもよい。図４に示したアルミニウムグリッド外枠２０は、長方形の枠であり、対応する複数の裏面銀バスバー電極１１及び裏面アルミフィンガー電極１２のそれぞれに接続される。アルミニウムグリッド外枠２０は、裏面電極の形状に合わせて、長方形、正方形、円形又は楕円型の枠などの適切な構造を選択することもできる。
裏面電極は、本実施例の変形例として、図５の構造を使用することもできる。この時、レーザーグルービング領域２は、裏面アルミフィンガー電極１２と垂直に設けられ、レーザーグルービング領域２は複数個である。レーザーグルービング領域のパターンは直線状であり、隣接するレーザーグルービング領域の間の間隔は０．９ｍｍであり、当該間隔は０．５〜１０ｍｍ内であってもよく、好ましくは、０．８〜１ｍｍである。
裏面電極は、図５に示した裏面電極に対する改善として、図６の構造を採用することもできる。この時、裏面電極の周りに、さらにアルミニウム材質のアルミニウムグリッド外枠２０が一回り印刷される。アルミニウムグリッド外枠２０は、対応する裏面銀バスバー電極１１及び裏面アルミフィンガー電極１２のそれぞれに接続される。図６では、アルミニウムグリッド外枠２０の下には、アルミニウムグリッド外枠２０に垂直なレーザーグルービング領域２が設けられ、レーザーグルービング領域２を介してＰ型シリコンに接続される。アルミニウムグリッド外枠２０には、レーザーグルービング領域２が設けられなくてもよい。
上記太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法は、下記のステップを含む。
（１）Ｐ型シリコン５であるシリコンウェハの表面をレーザーグルービングし、互いに平行な複数の凹溝１０を設ける。
（２）シリコンウェハの表面と裏面をウェットテクスチャリングし、テクスチャを形成し、凹溝１０の内面にもテクスチャを形成する。
（３）シリコンウェハの表面で拡散させ、Ｎ型シリコン６、即ち、Ｎ型エミッターを形成する。
（４）拡散中に形成されたＰＳＧ及び周辺ＰＮ接合を除去する。
（５）シリコンウェハの裏面を研磨する。
（６）シリコンウェハの裏面に裏面酸化アルミニウム膜４を堆積させる。
（７）酸化アルミニウム膜の裏面に裏面窒化シリコン膜３を堆積させる。
（８）Ｎ型シリコン６の表面に表面窒化シリコン膜７を堆積し、凹溝１０を表面窒化シリコン膜７に露出させる。
（９）シリコンの裏面をレーザーグルービングし、裏面窒化シリコン膜３及び裏面酸化アルミニウム膜４を開口してシリコンウェハまでわたるレーザーグルービング領域２を形成する。
（１０）シリコンウェハの裏面に、スクリーン印刷によって裏面電極１の裏面銀バスバー電極１１を印刷する。
（１１）シリコンウェハの裏面に、スクリーン印刷によって裏面アルミフィンガー電極１２を印刷すると同時に、レーザーグルービング領域２内にアルミニウムペーストを印刷して裏面アルミストリップ９を形成する。これにより、裏面アルミストリップ９と裏面アルミフィンガー電極１２とは一体に印刷して成形される。裏面アルミストリップ９は実質的に裏面アルミフィンガー電極１２の一部分であり、裏面アルミフィンガー電極１２を印刷する時に、アルミニウムペーストがレーザーグルービング領域２内へ流れて裏面アルミストリップ９を形成する。
（１２）表面窒化シリコン膜７の表面に、スクリーン印刷又はインクジェット方法によって正極ペーストを印刷し、表面銀バスバー電極８１及び表面銀フィンガー電極８２を形成する。凹溝１０の長さ方向は表面銀バスバー電極８１に平行である。
（１３）シリコンウェハを高温で焼結し、裏面電極１と表面銀電極８を形成する。
（１４）シリコンウェハをアンチＬＩＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ：光励起劣化）アニーリング処理し、太陽電池を形成する。
ここで、Ｎ型シリコン６の表面に表面窒化シリコン膜７を堆積するステップ（８）は、シリコンウェハの裏面に裏面酸化アルミニウム膜４を堆積するステップ（６）の前に実行してもよく、ステップ（５）を省略してもよい。
実施例２
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の実施例２と実施例１との相違点は以下の通りである。実施例２において、裏面銀バスバー電極１１は分割されたグリッド線であり、裏面アルミフィンガー電極１２の数は１００本であり、裏面窒化シリコン膜３の厚さは１５０ｎｍであり、裏面酸化アルミニウム膜４の厚さは６ｎｍである。
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の実施例２と実施例１との相違点は以下の通りである。実施例２において、裏面銀バスバー電極１１は分割されたグリッド線であり、裏面アルミフィンガー電極１２の数は１００本であり、裏面窒化シリコン膜３の厚さは１５０ｎｍであり、裏面酸化アルミニウム膜４の厚さは６ｎｍである。
実施例３
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の実施例３と実施例１との相違点は以下の通りである。実施例３において、裏面銀バスバー電極１１は連続する直線状のグリッド線であり、裏面アルミフィンガー電極１２の数は１８０本であり、裏面窒化シリコン膜３の厚さは１４０ｎｍであり、裏面酸化アルミニウム膜４の厚さは１５ｎｍである。
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の実施例３と実施例１との相違点は以下の通りである。実施例３において、裏面銀バスバー電極１１は連続する直線状のグリッド線であり、裏面アルミフィンガー電極１２の数は１８０本であり、裏面窒化シリコン膜３の厚さは１４０ｎｍであり、裏面酸化アルミニウム膜４の厚さは１５ｎｍである。
実施例４
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の実施例４と実施例１との相違点は以下のようである。実施例４において、裏面銀バスバー電極１１は分割されたグリッド線であり、裏面アルミフィンガー電極１２の数は２５０本であり、裏面窒化シリコン膜３の厚さは１８０ｎｍであり、裏面酸化アルミニウム膜４の厚さは２５ｎｍである。
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の実施例４と実施例１との相違点は以下のようである。実施例４において、裏面銀バスバー電極１１は分割されたグリッド線であり、裏面アルミフィンガー電極１２の数は２５０本であり、裏面窒化シリコン膜３の厚さは１８０ｎｍであり、裏面酸化アルミニウム膜４の厚さは２５ｎｍである。
実施例５
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の実施例５と実施例１との相違点は以下のようである。実施例５において、裏面銀バスバー電極１１は連続する直線状のグリッド線であり、裏面アルミフィンガー電極１２の数は５００本であり、裏面窒化シリコン膜３の厚さは５００ｎｍであり、裏面酸化アルミニウム膜４の厚さは５０ｎｍである。
本発明における太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の実施例５と実施例１との相違点は以下のようである。実施例５において、裏面銀バスバー電極１１は連続する直線状のグリッド線であり、裏面アルミフィンガー電極１２の数は５００本であり、裏面窒化シリコン膜３の厚さは５００ｎｍであり、裏面酸化アルミニウム膜４の厚さは５０ｎｍである。
本発明の上記した実施例は、本発明の保護範囲を限定するものではなく、本発明の実施形態はこれに限定されない。本発明の上記した内容を基にして、本分野の一般的な技術知識及び常用手段を利用して、本発明の上記した基本的な技術思想を逸脱しない範囲に本発明の上記構成に対する様々な補正、置換及び変更はすべて本発明の保護範囲内に含まれる。
１ 裏面電極、
１１ 裏面銀バスバー電極、
１２ 裏面アルミフィンガー電極、
２ レーザーグルービング領域、
３ 裏面窒化シリコン膜、
４ 裏面酸化アルミニウム膜、
５ Ｐ型シリコン、
６ Ｎ型シリコン、
７ 表面窒化シリコン膜、
８ 表面銀電極、
８１ 表面銀バスバー電極、
８２ 表面銀フィンガー電極、
９ 裏面アルミストリップ、
１０ 凹溝、
２０ アルミニウムグリッド外枠
１１ 裏面銀バスバー電極、
１２ 裏面アルミフィンガー電極、
２ レーザーグルービング領域、
３ 裏面窒化シリコン膜、
４ 裏面酸化アルミニウム膜、
５ Ｐ型シリコン、
６ Ｎ型シリコン、
７ 表面窒化シリコン膜、
８ 表面銀電極、
８１ 表面銀バスバー電極、
８２ 表面銀フィンガー電極、
９ 裏面アルミストリップ、
１０ 凹溝、
２０ アルミニウムグリッド外枠
Claims (10)
- 下から上へ順次に配置される裏面電極、裏面窒化シリコン膜、裏面酸化アルミニウム膜、Ｐ型シリコン、Ｎ型シリコン、表面窒化シリコン膜及び表面銀電極を含み、前記Ｐ型シリコンは電池のシリコンウェハであり、Ｎ型シリコンはシリコンウェハの表面で拡散して形成されたＮ型エミッターであり、前記表面銀電極は、互いに垂直である銀材質の表面銀バスバー電極及び銀材質の表面銀フィンガー電極からなり、前記裏面電極は、互いに垂直である銀材質の裏面銀バスバー電極及びアルミニウム材質の裏面アルミフィンガー電極からなり、その裏面に、前記裏面窒化シリコン膜、及び前記裏面酸化アルミニウム膜を開口して前記Ｐ型シリコンまでわたるレーザーグルービング領域が設けられ、レーザーグルービング領域内にアルミニウムペーストが注入して印刷され、裏面アルミストリップが形成され、裏面アルミフィンガー電極はレーザーグルービング領域内の裏面アルミストリップと一体に印刷して成形され、裏面アルミストリップを介して前記Ｐ型シリコンに接続される太陽光の吸収に有効であり、
前記Ｐ型シリコンの表面には、互いに平行であり、かつ表面窒化シリコン膜に露出する複数の凹溝が設けられ、前記凹溝の長さ方向は、表面銀バスバー電極に平行であり、前記凹溝の内面は異なる方向から入射される太陽光を受けることが可能なテクスチャであり、前記凹溝の内部の数回の反射及び入射によって太陽光が捕捉されることを特徴とする、
太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池。 - 前記凹溝は連続する直線状の溝又は切断されたセグメント状の溝であり、各セグメント状の溝の長さは、１０〜６０μｍであることを特徴とする、
請求項１に記載の太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池。 - 前記凹溝は、その断面が長方形、正方形、Ｖ形、五角形又は六角形であり、その溝の深さが５〜２０μｍであることを特徴とする、
請求項１に記載の太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池。 - 互いに平行する複数の前記凹溝において、互いに隣接する前記凹溝の間の間隔は１〜２０ｍｍであることを特徴とする、
請求項１に記載の太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池。 - 前記裏面窒化シリコン膜の厚さは２０〜５００ｎｍであり、前記裏面酸化アルミニウム膜の厚さは２〜５０ｎｍであることを特徴とする、
請求項１に記載の太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池。 - 前記裏面銀バスバー電極は連続直線グリッド線又は分割されたグリッド線であり、前記裏面アルミフィンガー電極の数は３０〜５００本であることを特徴とする、
請求項１に記載の太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池。 - 前記レーザーグルービング領域は複数個であり、前記レーザーグルービング領域のパターンはセグメント状、直線状、点線状又はドット状であることを特徴とする、
請求項２に記載の太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池。 - 前記レーザーグルービング領域の幅は１０〜５００μｍであり、隣接する前記レーザーグルービング領域の間の間隔は０．５〜１０ｍｍであることを特徴とする、
請求項７に記載の太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池。 - 前記裏面電極の周囲には、さらに、電子の伝送経路を一つ多く提供するためのアルミニウム材質のアルミニウムグリッド外枠が一回り印刷され、前記アルミニウムグリッド外枠は、対応する前記裏面銀バスバー電極及び前記裏面アルミフィンガー電極のそれぞれに接続されることを特徴とする、
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池。 - 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法において、
（１）前記Ｐ型シリコンであるシリコンウェハの表面をレーザーグルービングし、互いに平行な複数の前記凹溝を設けるステップと、
（２）前記シリコンウェハの表面及び裏面にウェットテクスチャリングして、テクスチャを形成し、前記凹溝の内面にもテクスチャを形成するステップと、
（３）前記シリコンウェハの表面で拡散させ、Ｎ型シリコン、即ち、Ｎ型エミッターを形成するステップと、
（４）拡散中に形成されたＰＳＧ及び周辺ＰＮ接合を除去するステップと、
（５）前記シリコンウェハの裏面を研磨するステップと、
（６）前記シリコンウェハの裏面に前記裏面酸化アルミニウム膜を堆積させるステップと、
（７）前記裏面酸化アルミニウム膜の裏面に前記裏面窒化シリコン膜を堆積させるステップと、
（８）Ｎ型シリコンの表面に表面窒化シリコン膜を堆積し、前記凹溝を前記表面窒化シリコン膜に露出させるステップと、
（９）シリコンの裏面をレーザーグルービングし、前記裏面窒化シリコン膜及び前記裏面酸化アルミニウム膜を開口して前記シリコンウェハまでわたる前記レーザーグルービング領域を形成するステップと、
（１０）前記シリコンウェハの裏面に、スクリーン印刷によって前記裏面電極の前記裏面銀バスバー電極を印刷するステップと、
（１１）前記シリコンウェハの裏面に、スクリーン印刷によって前記裏面アルミフィンガー電極を印刷すると同時に、前記レーザーグルービング領域内にアルミニウムペーストを印刷して裏面アルミストリップを形成することで、裏面アルミストリップを、前記裏面アルミフィンガー電極と一体に印刷して成形するステップと、
（１２）前記表面窒化シリコン膜の表面に、スクリーン印刷又はインクジェット方法によって正極ペーストを印刷し、前記凹溝の長さ方向に平行な表面銀バスバー電極、及び表面銀フィンガー電極を形成するステップと、
（１３）前記シリコンウェハを高温で焼結し、前記裏面電極及び前記表面銀電極を形成するステップと、
（１４）前記シリコンウェハをアンチＬＩＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）アニーリング処理し、太陽電池を形成するステップと、を含み、
又は、前記ステップ（５）を省略することを特徴とする、
太陽光の吸収に有効なＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法。
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