JP6938304B2 - バックコンタクト型太陽電池 - Google Patents
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Description
そして、前記異方導電性膜は、
導電性無機化合物と、誘電性および/絶縁性を有する無機化合物とを含み、
前記面内方向にて、前記層の両面に表出するように延びる前記導電性無機化合物を島、前記島以外の部分を占める前記誘電性および/絶縁性を有する無機化合物を海とする、海島構造を含むか、
又は、
導電性化合物と、絶縁性高分子化合物とを含み、
前記面内方向にて、前記層の両面に表出するように延びる前記導電性化合物を島、
前記島以外の部分を占める絶縁性高分子化合物を海とする、海島構造を含む。
まず、半導体基板として、厚み200μmの単結晶シリコン基板を採用した。そして、単結晶シリコン基板の裏側主面をレジスト材料で保護した上で、表側主面に対して、異方性エッチングを行った。これにより、半導体基板の表側主面にピラミッド型のテクスチャ構造を形成した。
<水素化非晶質シリコン系薄膜:両主面>
上記半導体基板のレジスト材料を除去した後、この単結晶シリコン基板をCVD装置へ導入し、両方の主面に、シリコン製の真性半導体層(膜厚8nm)を形成した。なお、製膜条件は、基板温度が150℃、圧力が120Pa、SiH4/H2流量比が3/10、パワー密度が0.011W/cm2であった。
上記半導体基板のレジスト材料を除去した後、この単結晶シリコン基板をCVD装置へ導入し、表側主面に、上記同様にシリコン製の真性半導体層(膜厚8nm)を形成した。一方、半導体基板の裏側主面には、水素化非晶質シリコン・酸化シリコン系薄膜(膜厚10nm)を形成した。なお、製膜条件は、基板温度が150℃、圧力が0.9kPa、SiH4/CO2/H2流量比が1/10/750、パワー密度が0.15W/cm2であった。
<p型水素化非晶質シリコン・酸化シリコン系薄膜>
両主面に水素化非晶質シリコン薄膜が形成された単結晶基板をCVD装置に導入し、裏面主面の水素化非晶質シリコン系薄膜に、p型水素化非晶質シリコン・酸化シリコン系薄膜(膜厚10nm)を形成した。なお、製膜条件は、基板温度が150℃、圧力が0.9kPa、SiH4/CO2/H2流量比が1/10/750、パワー密度が0.15W/cm2であった。
両主面に水素化非晶質シリコン薄膜が形成された単結晶基板をCVD装置に導入し、裏面主面の水素化非晶質シリコン系薄膜に、n型水素化非晶質シリコン・酸化シリコン系薄膜(膜厚10nm)を形成した。なお、製膜条件は、基板温度が150℃、圧力が0.9kPa、SiH4/CO2/PH3/H2流量比が1/10/0.08/750、パワー密度が0.15W/cm2であった。
以下の化合物、触媒を準備した。
アクリロイル基末端ポリジメチルシロキサン(PDMS:信越化学工業(株)製アクリル変性シリコーンオイル)
(I−2)ヒドロシリル基を有する化合物
KF−99(信越化学工業(株)製メチルハイドロジェンシリコーンオイル、ヒドロシリル基16.6mmol/g含有)
(I−3)ヒドロシリル化触媒
白金−1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(3重量%白金イソプロパノール溶液)
マグネトロンスパッタリング装置を用いて、透明電極層の基となる膜(膜厚100nm)を、半導体基板における導電型半導体層上に形成した。透明導電性酸化物としては、酸化スズを10重量%含有した酸化インジウム(ITO)をターゲットとして使用し、装置のチャンバー内に、アルゴンと酸素との混合ガスを導入させて、そのチャンバー内の圧力を0.6Paとなるように設定した。
透明電極層の膜厚・粒径は、SEM(フィールドエミッション型走査型電子顕微鏡S4800、日立ハイテクノロジーズ社製)を用い、10万倍の倍率で観察して測定した。
膜厚方向の抵抗は、30mm四方の対象となる層の均一膜をアルミニウム板上に製膜し、さらにその上にアルミニウム薄膜を蒸着法により1μmの厚みで形成した。そして、両アルミニウム電極間の抵抗を測定した。
ソーラーシミュレータにより、AM(エアマス)1.5の基準太陽光を、100mW/cm2の光量で照射して、開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)および変換効率(Eff)を測定した。
11 半導体基板
11S 半導体基板の主面
11SU 受光側の主面(受光面)
11SB 裏側の主面(裏面)
12 真性半導体層[中間層]
12S 真性半導体層の表面
13 導電型半導体層
13S 導電型半導体層の表面
14 p型半導体層
E14 p型半導体層の櫛背部
T14 p型半導体層の櫛歯部
15 n型半導体層
E15 n型半導体層の櫛背部
T15 n型半導体層の櫛歯部
16 低反射層
17 電極層
18 透明電極層
19 金属電極層
22k シリコン[導電性無機化合物、半導体ナノ粒子]
22c 酸化シリコン[誘電性/絶縁性無機化合物]
23 半導体材料[導電性化合物]
24 p型半導体材料[導電性化合物]
25 n型半導体材料[導電性化合物]
26 樹脂[絶縁性高分子化合物]
27 インク材料
33d ドーピングされたシリコン
33dp ドーピングされたシリコンでp型
33dn ドーピングされたシリコンでn型
33r 酸化シリコン[誘電性/絶縁性無機化合物]
40 太陽電池モジュール
42 配線部材
43 受光面保護部材
44 裏面保護部材
45 封止材
Claims (9)
- 半導体基板の一方の主面側に、第1導電型半導体層および第2導電型半導体層を配置させるとともに、前記第1導電型半導体層および前記第2導電型半導体層と前記半導体基板との間に、中間層を介在させるバックコンタクト型太陽電池にあって、
前記第1導電型半導体層、前記第2導電型半導体層、および前記中間層の少なくとも1つの層が、前記層の面内方向よりも前記層の厚み方向に、高い導電性を有する異方導電性膜であり、さらに、
前記異方導電性膜は、導電性無機化合物と、誘電性および絶縁性を有する無機化合物とを含み、
前記面内方向にて、前記層の両面に表出するように延びる前記導電性無機化合物を島、前記島以外の部分を占める前記誘電性および絶縁性を有する無機化合物を海とする、海島構造を含む、バックコンタクト型太陽電池。 - 前記導電性無機化合物は、半導体ナノ粒子である請求項1に記載のバックコンタクト型太陽電池。
- 前記半導体ナノ粒子は、シリコンまたはシリコン化合物である請求項2に記載のバックコンタクト型太陽電池。
- 前記シリコンは、微結晶シリコンであり、
前記シリコン化合物は、シリコンオキサイド、シリコンナイトライド、およびシリコンカーバイドのうち少なくとも1種を含む、請求項3に記載のバックコンタクト型太陽電池。 - 半導体基板の一方の主面側に、第1導電型半導体層および第2導電型半導体層を配置させるとともに、前記第1導電型半導体層および前記第2導電型半導体層と前記半導体基板との間に、中間層を介在させるバックコンタクト型太陽電池にあって、
前記第1導電型半導体層、前記第2導電型半導体層、および前記中間層の少なくとも1つの層が、前記層の面内方向よりも前記層の厚み方向に、高い導電性を有する異方導電性膜であり、さらに、
前記異方導電性膜は、導電性化合物と、絶縁性高分子化合物とを含み、
前記面内方向にて、前記層の両面に表出するように延びる前記導電性化合物を島、
前記島以外の部分を占める絶縁性高分子化合物を海とする、海島構造を含む、
バックコンタクト型太陽電池。 - 前記導電性化合物は、有機化合物または無機化合物である、請求項5に記載のバックコンタクト型太陽電池。
- 前記有機化合物は、PEDOT−PSSおよびカーボンブラックのうち少なくとも1種を含み、
前記無機化合物は、酸化銅および酸化亜鉛のうち少なくとも1種を含む、請求項6に記載のバックコンタクト型太陽電池。 - 前記導電性化合物と絶縁性高分子化合物とを含む異方導電性材料は、インク材料である請求項5〜7のいずれか1項に記載のバックコンタクト型太陽電池。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のバックコンタクト型太陽電池を搭載する太陽電池モジュール。
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