JP7023976B2 - Ｐ型ｐｅｒｃ両面太陽電池の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池分野に関し、特に、Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池、上記Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法、上記Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池を使用した太陽電池モジュール、及び上記Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池を使用した太陽システム（solar system）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、光起電力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デバイスであり、太陽光が半導体のｐ－ｎ接合に照射されると、新たな正孔‐電子対が形成され、ｐ－ｎ接合の電界の作用により、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なり、回路のスイッチを入れると電流が発生する。
従来の結晶シリコン系太陽電池では、基本的に、表面パッシベーション技術は表面でのみ採用される。即ち、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ－Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、プラズマ促進化学気相堆積）法によって、シリコンウエハの表面上に窒化シリコンを１層堆積することで、少数キャリアの表面での再結合速度を下げて、結晶シリコン系電池の開放電圧と短絡電流を大幅に増加させることができ、このようにして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。しかし、シリコンウエハの裏面（rear surface）がパッシベーションされていないため、光電変換効率の向上には限界がある。
従来の両面太陽電池は、以下の構造を有する。基板にＮ型シリコンウエハを使用し、太陽からの光子が電池の裏面に到達すると、Ｎ型シリコンウエハで発生したキャリアが、約２００μｍの厚さを有するシリコンウエハを通る。Ｎ型シリコンウエハのように、少数キャリアは寿命が長く、キャリアの再結合率が低いため、一部のキャリアが表面のｐ－ｎ接合に到達することができる。また、太陽電池の表面は、主要受光面となり、その変換効率が、電池全体の変換効率で占める割合が非常に高い。更に、太陽電池の表面と裏面の両方が総合的に機能することによって、電池の変換効率が大幅に向上する。しかし、Ｎ型シリコンウエハの価格は高く、Ｎ型両面電池の製造プロセスは複雑であるため、高効率かつ低コストの両面太陽電池をどのように開発するかは、企業や研究者から注目が集められている問題（hotspot）となる。
一方、結晶シリコン系電池の光電変換効率に対する要求の高まりに対応するために、産業界は、ＰＥＲＣ（Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｅｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ Ｒｅａｒ Ｃｅｌｌ）太陽電池の裏面パッシベーション技術を研究してきた。本業界の主流メーカーは、主に、片面ＰＥＲＣ太陽電池を開発している。本発明は、高効率なＰＥＲＣ電池と両面電池とを組み合わせて、総合的により高い光電変換効率を有するＰＥＲＣ両面太陽電池を開発する。
ＰＥＲＣ両面太陽電池は、光電変換効率が高く、両面で太陽エネルギーを吸収してより多くの電力を生成するため、実際の用途での使用価値が高い。従って、本発明は、製造が容易で、低コストで、普及が容易な、光電変換効率の高いＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池を提供することを目的とする。
本発明の目的は、構造が簡単で、低コストで、普及が容易な、光電変換効率の高いＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池を提供することである。
本発明の他の目的は、プロセスが簡単で、低コストで、普及が容易な、光電変換効率の高いＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、構造が簡単で、低コストで、普及が容易な、光電変換効率の高いＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池モジュールを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、構造が簡単で、低コストで、普及が容易な、光電変換効率の高いＰ型ＰＥＲＣ両面太陽システムを提供することである。
前記目的を達成するために、本発明は、Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池を提供し、当該Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池は、裏面（rear）銀電極と、裏面アルミニウムグリッド線と、裏面パッシベーション層と、Ｐ型シリコンと、Ｎ型エミッタと、表面（front）窒化シリコン膜と、表面銀電極とをこの順に（consecutively）含み、前記裏面銀電極と裏面アルミニウムグリッド線は、第1の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第１の所定角度＜９０°を満たし、
裏面パッシベーション層には、レーザグルービングによって第１のレーザグルービング領域が形成され、前記第１のレーザグルービング領域は、裏面アルミニウムグリッド線の下方に設置され、前記裏面アルミニウムグリッド線は、第１のレーザグルービング領域を介してＰ型シリコンに接続され、前記裏面アルミニウムグリッド線の周りに、アルミニウムグリッド外枠が設置され、前記アルミニウムグリッド外枠は、裏面アルミニウムグリッド線および裏面銀電極に接続され、
前記裏面アルミニウムグリッド線が、曲線形状、アーク形状、波状形状等であってもよい。
前記第１のレーザグルービング領域は、複数組の第１のレーザグルービングユニットを含み、各組の第１のレーザグルービングユニットは、一つまたは複数の第１のレーザグルービング体を含み、前記裏面アルミニウムグリッド線と第１のレーザグルービング体は、第２の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第２の所定角度≦９０°を満たす。
上記実施形態の好ましい例として、前記アルミニウムグリッド外枠の下方には、第２のレーザグルービング領域が設置され、前記第２のレーザグルービング領域は、複数組の第２のレーザグルービングユニットを含み、各組の第２のレーザグルービングユニットは、一つまたは複数の第２のレーザグルービング体を含み、前記アルミニウムグリッド外枠と第２のレーザグルービング体は、第３の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第３の所定角度≦９０°を満たす。
上記実施形態の好ましい例として、前記裏面銀電極と裏面アルミニウムグリッド線は、第1の所定角度で交差し、ただし、３０°＜第１の所定角度＜９０°を満たし、
前記裏面アルミニウムグリッド線と第１のレーザグルービング体は、第２の所定角度で交差し、ただし、第２の所定角度＝９０°を満たし、
前記アルミニウムグリッド外枠と第２のレーザグルービング体は、第３の所定角度で交差し、ただし、第３の所定角度＝９０°を満たす。
上記実施形態の好ましい例として、前記第１のレーザグルービングユニット同士は、平行に配置され、
各第１のレーザグルービングユニットにおいて、前記第１のレーザグルービング体は、並列に配置され、前記第１のレーザグルービング体は、同一の水平面に位置するか、または、上下にずらして位置し、
前記第１のレーザグルービングユニット同士の間隔は、０.５～５０ｍｍであり、
各第１のレーザグルービングユニットにおいて、前記第１のレーザグルービング体同士の間隔は、０.５～５０ｍｍであり、
前記第１のレーザグルービング体は、それぞれ、５０～５０００μｍの長さと、１０～５００μｍの幅を有し、
前記裏面アルミニウムグリッド線の数は、３０～５００本であり、
前記裏面アルミニウムグリッド線は、それぞれ、３０～５００μｍの幅を有し、前記裏面アルミニウムグリッド線の幅は、前記第１のレーザグルービング体の長さよりも小さい。
上記実施形態の好ましい例として、前記裏面パッシベーション層は、酸化アルミニウム層と、窒化シリコン層とを含み、前記酸化アルミニウム層は、Ｐ型シリコンに接続され、前記窒化シリコン層は、酸化アルミニウム層に接続され、
前記窒化シリコン層の厚さは、２０～５００ｎｍであり、
前記酸化アルミニウム層の厚さは、２～５０ｎｍである。
これに対応して、本発明は、Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法をさらに開示し、当該Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法は、
Ｐ型シリコンであるシリコンウエハの表面と裏面に、テクスチャ構造を形成するステップ（１）と、
シリコンウエハに対して拡散処理を施して、Ｎ型エミッタを形成するステップ（２）と、
拡散処理時に形成された周辺のｐ－ｎ接合と表面のりんけい酸ガラスとを除去するステップ（３）と、
シリコンウエハの裏面上に酸化アルミニウム膜を堆積するステップ（４）と、
シリコンウエハの裏面上に窒化シリコン膜を堆積するステップ（５）と、
シリコンウエハの表面上に窒化シリコン膜を堆積するステップ（６）と、
複数組の第１のレーザグルービングユニットを含み、各組の第１のレーザグルービングユニットが一つまたは複数の第１のレーザグルービング体を含む、第１のレーザグルービング領域を形成するように、シリコンウエハの裏面にレーザグルービングするステップ（７）と、
前記シリコンウエハの裏面上に裏面銀バスバー電極を印刷するステップ（８）と、
前記シリコンウエハの裏面上にアルミニウムペーストを印刷して、裏面銀電極と第1の所定角度で交差し、第１のレーザグルービング体と第２の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第１の所定角度＜９０°、１０°＜第２の所定角度≦９０°を満たす、裏面アルミニウムグリッド線を得るステップ（９）と、
前記シリコンウエハの裏面上に、裏面アルミニウムグリッド線の周りに沿ってアルミニウムペーストを印刷して、アルミニウムグリッド外枠を得るステップ（１０）と、
前記シリコンウエハの表面上に表面電極ペーストを印刷するステップ（１１）と、
シリコンウエハを高温で焼結して、裏面銀電極と表面銀電極とを形成するステップ（１２）と、
シリコンウエハに対して、ＬＩＤを抑制するためのアニーリング処理（anti-LID annealing）を施すステップ（１３）と、を含む。
上記実施形態の好ましい例として、ステップ（３）と（４）の間に、シリコンウエハの裏面を研磨するステップをさらに含む。
上記実施形態の好ましい例として、ステップ（７）は、複数組の第２のレーザグルービングユニットを含み、各組の第２のレーザグルービングユニットが一つまたは複数の第２のレーザグルービング体を含む、第２のレーザグルービング領域を形成するように、シリコンウエハの裏面にレーザグルービングするステップをさらに含み、
前記アルミニウムグリッド外枠と第２のレーザグルービング体は、第３の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第３の所定角度≦９０°を満たす。
これに対応して、本発明は、ＰＥＲＣ太陽電池と封止材（packaging material）とを含むＰＥＲＣ太陽電池モジュールをさらに開示し、前記ＰＥＲＣ太陽電池は、上記いずれか一つに記載のＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池である。
これに対応して、本発明は、ＰＥＲＣ太陽電池を含むＰＥＲＣ太陽システムをさらに開示し、前記ＰＥＲＣ太陽電池は、上記いずれか一つに記載のＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池である。
本発明の有益な効果は、以下の通りである。
本発明では、シリコンウエハの裏面に裏面パッシベーション層を形成した後、裏面パッシベーション層にレーザグルービングによって第１のレーザグルービング領域を形成し、その後、アルミニウムペーストがグルービング領域を介してＰ型シリコンに接続されるように、レーザスクライビング方向に対して、角度をなす方向又は垂直な方向にアルミニウムペーストを印刷し、このようにして、裏面アルミニウムグリッド線を得る。裏面銀電極と裏面アルミニウムグリッド線は、第1の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第１の所定角度＜９０°を満たすので、裏面銀電極と裏面アルミニウムグリッド線による電子の収集能力を向上し、光電変換効率を向上することができる。
前記裏面アルミニウムグリッド線と第１のレーザグルービング体は、第２の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第２の所定角度≦９０°を満たす。当該ＰＥＲＣ両面太陽電池は、電池のグリッド線の構造を作製する際に、アルミニウムペーストを印刷する通常の方式とは異なる方式を使用してもよい。アルミニウムグリッドの幅がレーザグルービング領域の長さよりもはるかに小さいため、アルミニウムペーストとレーザグルービング領域を精密に位置合わせする必要がなく、レーザプロセスと印刷プロセスが簡素化され、印刷装置のデバッグの難易度が低減され、工業生産のためのスケールアップが容易となる。また、アルミニウムペーストで被覆されていないレーザグルービング領域は、電池の裏面における太陽光の吸収を増加させ、電池の光電変換効率を向上させることができる。
また、印刷時には、アルミニウムペーストの粘度が高く、印刷スクリーンの線幅が狭いため、アルミニウムグリッド線が断線することがある。アルミニウムグリッド線の断線は、ＥＬ検査による画像において、黒い断線グリッド線になる。一方、アルミニウムグリッド線の断線は、電池の光電変換効率に影響を与える。このため、本発明では、裏面アルミニウムグリッド線の周りに、アルミニウムグリッド外枠を配置し、前記アルミニウムグリッド外枠は、裏面アルミニウムグリッド線および裏面銀電極に接続するため、電子のための付加的な伝送経路を提供し、アルミニウムグリッド線の断線によるＥＬ検査のグリッド線の断線、および、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の下方には、第２のレーザグルービング領域が設置されてもよいし、設置されなくてもよいが、第２のレーザグルービング領域が設置されている場合、アルミニウムペーストと第２のレーザグルービング領域とを精密に位置合わせする必要がなく、レーザプロセスと印刷プロセスを簡素化し、印刷装置のデバッグの難易度が低くなる。また、アルミニウムペーストで被覆されていない第２のレーザグルービング領域は、電池の裏面における太陽光の吸収を増加させ、電池の光電変換効率を向上させることができる。
従って、本発明は、構造が簡単で、プロセスが簡単で、コストが低く、普及が容易で、光電変換効率が高い。
本発明のＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の断面図である。 本発明のＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の裏面構造の第１の実施形態を示す概略図である。 本発明のＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の裏面構造の第２の実施形態を示す概略図である。 本発明のＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の第１のレーザグルービング領域の１つの実施形態を示す概略図である。 本発明のＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の第１のレーザグルービング領域の更なる実施形態を示す概略図である。 本発明のＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の第２のレーザグルービング領域を示す概略図である。
以下、本発明の目的、技術的解決方法及び利点をより明確に示すために、添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
従来の片面太陽電池は、電池の裏面に、シリコンウエハの裏面全体を覆う全面アルミニウム裏面電界（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）が設けられている。全面アルミニウム裏面電界は、開放電圧Ｖｏｃ及び短絡電流Ｊｓｃを増加させ、少数キャリアを当該面から離れさせ、少数キャリアの再結合率を低減させることで、電池全体の効率を高めるように機能する。しかしながら、光が全面アルミニウム裏面電界を透過しないため、全面アルミニウム裏面電界を有する太陽電池の裏面は、光エネルギーを吸収することができず、表面のみで光エネルギーを吸収し、電池の総合的な光電変換効率を大幅に向上させることは困難である。
上記技術的課題を考慮して、図１に示すように、本発明は、Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池を提供する。当該Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池は、裏面銀電極１、裏面アルミニウムグリッド線２、裏面パッシベーション層３、Ｐ型シリコン４、Ｎ型エミッタ５、表面窒化シリコン膜６、及び表面銀電極７をこの順に含み、裏面パッシベーション層３には、レーザグルービングによって第１のレーザグルービング領域８が形成され、前記裏面アルミニウムグリッド線２は、第１のレーザグルービング領域８を介してＰ型シリコン４に接続される。表面銀電極７は、表面銀電極バスバー７Ａと表面銀電極フィンガー７Ｂとを含む。前記裏面パッシベーション層３は、酸化アルミニウム層３１と窒化シリコン層３２とを含む。
本発明は、従来の片面型ＰＥＲＣ太陽電池を改良したものであり、全面アルミニウム裏面電界の代わりに、多数の裏面アルミニウムグリッド線２を設け、レーザグルービング技術によって裏面パッシベーション層３にレーザグルービング領域８を設置し、裏面アルミニウムグリッド線２は、Ｐ型シリコン４と局所的に接触するように、平行に配置されたこれらのレーザグルービング領域８に印刷される。密集して平行に配置された裏面アルミニウムグリッド線２は、開放電圧Ｖｏｃと短絡電流Ｊｓｃを増加させ、少数キャリアの再結合率を低減し、電池の光電変換効率を向上させる役割を果たし、従来の片面電池の構造における全面アルミニウム裏面電界に置き換えることができる。また、裏面アルミニウムグリッド線２は、シリコンウエハの裏面を完全に覆っていないので、太陽光を裏面アルミニウムグリッド線２間のシリコンウエハに照射することができる。これにより、シリコンウエハの裏面による光エネルギーの吸収が可能となり、電池の光電変換効率を大幅に向上することが可能となる。
図２と図３に示すように、裏面銀電極１と裏面アルミニウムグリッド線２は、第１の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第１の所定角度＜９０°を満たす。これにより、裏面銀電極１と裏面アルミニウムグリッド線２による電子の収集能力を向上させ、光電変換効率を向上させることができる。好ましくは、３０°＜第１の所定角度＜９０°を満たす。
前記第１のレーザグルービング領域８は、複数組の第１のレーザグルービングユニット８１を含む。各組の第１のレーザグルービングユニット８１は、一つまたは複数の第１のレーザグルービング体８２を含み、前記裏面アルミニウムグリッド線２と第１のレーザグルービング体８１は、第２の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第２の所定角度≦９０°を満たす。好ましくは、前記裏面アルミニウムグリッド線２と第１のレーザグルービング体８１は垂直に交差し、即ち、第２の所定角度＝９０°を満たす。
詳細については、図２及び図３に示す裏面電極構造の概略図を参照されたい。裏面銀電極１と裏面アルミニウムグリッド線２は、斜めに交差し、裏面アルミニウムグリッド線２と第１のレーザグルービング体８２も斜めに交差する（図２参照）。また、裏面銀電極１と裏面アルミニウムグリッド線２は、斜めに交差し、裏面アルミニウムグリッド線２と第１のレーザグルービング体８２は垂直に交差する（図３参照）。図３は、好ましい実施形態である。
また、印刷時には、アルミニウムペーストの粘度が高く、印刷スクリーンの線幅が狭いため、アルミニウムグリッド線が断線することある。アルミニウムグリッド線の断線は、ＥＬ検査による画像において、黒い断線グリッド線となる。一方、アルミニウム線の断線は、また、電池の光電変換効率に影響を与える。このため、本発明では、裏面アルミニウムグリッド線の周りに、アルミニウムグリッド外枠９を配置し、前記アルミニウムグリッド外枠９を、裏面アルミニウムグリッド線２および裏面銀電極１に接続する。アルミニウムグリッド外枠９は、電子の付加的な伝送経路を提供し、アルミニウム線の断線によるＥＬ検査にけるグリッド線の断線、および、光電変換効率の低下の問題を防止する。
更に、図４、図５を参照して、水平方向に配置されたレーザグルービングユニットを例として、本発明をさらに詳細に説明する。図４と図５に示す破線枠に囲まれたのは、第１のレーザグルービングユニット８１であり、各組の第１のレーザグルービングユニット８１は、一つまたは複数の第１のレーザグルービング体８２を含む。第１のレーザグルービングユニット８１は以下の実施形態を含む様々な実施形態を有する。
（１）各組の第１のレーザグルービングユニット８１は、一つの第１のレーザグルービング体８２を含み、この場合、第１のレーザグルービングユニット８１は、連続的な直線型グルービング領域である（具体的に図５参照）。
（２）各組の第１のレーザグルービングユニット８１は、複数の第１のレーザグルービング体８２を含み、この場合、第１のレーザグルービングユニット８１は、線分を呈する（line-segment-type）非連続な直線型グルービング領域である（具体的に図４参照）。当該複数の第１のレーザグルービング体８２は、二つ、三つ、四つ、または、それ以上の第１のレーザグルービング体８２を含んでいてもよいが、第１のレーザグルービング体８２の数はこれらに限定されない。
各組の第１のレーザグルービングユニット８１が、複数の第１のレーザグルービング体８２を含む場合、以下のような幾つかの可能性がある。
Ａ、複数の第１のレーザグルービング体８２は、同じ幅、長さ、及び形状を有し、それらの寸法の単位は、μｍオーダーであり、長さは、５０～５０００μｍであってもよいが、これに限定されない。なお、前記第１のレーザグルービング体８２は、同一の水平面内に位置してもよいし、上下にずらして位置してもよく（すなわち、同一の水平面に位置しない）、その千鳥配置のトポグラフィーは、生産の必要性に応じて決定する。
Ｂ、複数の第１のレーザグルービング体８２は、同じ幅、長さ、及び形状を有し、それらの寸法の単位は、ｍｍオーダーであり、長さは、５～６００ｍｍであってもよいが、これに限定されない。なお、前記第１のレーザグルービング体は、同一の水平面内に位置してもよいし、上下にずらして位置してもよく（すなわち、同一の水平面に位置しない）、その千鳥配置のトポグラフィーは、生産の必要性に応じて決定する。
Ｃ、複数の第１のレーザグルービング体８２は、異なる幅、長さ、及び／又は形状を有し、生産の必要性に応じて組み合わせて設計することができる。なお、前記第１のレーザグルービング体は、同一の水平面内に位置してもよいし、上下にずらして位置してもよく（すなわち、同一の水平面に位置しない）、その千鳥配置のトポグラフィーは、生産の必要性に応じて決定する。
本発明の好ましい実施形態として、前記第１のレーザグルービング体は、直線型であり、これにより、加工が便利で、プロセスが簡単で、生産コストが低減される。前記第１のレーザグルービング体は、曲線形状、アーク形状、波状形状など他の形状で構成することもでき、その実施形態は、本発明に挙げられた実施形態に限定されない。
前記第１のレーザグルービングユニット８１同士は、平行に配置され、各第１のレーザグルービングユニット８１において、前記第１のレーザグルービング体８２は、並列に配置されているため、製造プロセスを簡素化することができ、量産に適している。
前記第１のレーザグルービングユニット８１同士の間隔は、０.５～５０ｍｍである。各第１のレーザグルービングユニット８１において、前記第１のレーザグルービング体８２同士の間隔は、０.５～５０ｍｍである。
前記第１のレーザグルービング体８２の長さは、５０～５０００μｍであり、幅は、１０～５００μｍである。好ましくは、前記第１のレーザグルービング体８２の長さは、２５０～１２００μｍであり、幅は、３０～８０μｍである。
第１のレーザグルービングユニット８１の長さ、幅、及び間隔、アルミニウムグリッドの数及び幅は、アルミニウムグリッドとＰ型シリコンとの接触面積、アルミニウムグリッドの遮光面積、および、十分な電子の収集を総合的に考慮した上で最適化されたものであり、その目的は、裏面アルミニウムグリッドの遮光面積をできるだけ低減するとともに、良好な電流出力を確保し、さらに、電池全体の光電変換効率を向上することである。
図３に示す裏面構造の第１の実施形態を参照すると、アルミニウムグリッド外枠９の下方に、第２のレーザグルービング領域９０が設置されてもよい。図２に示す裏面構造の第２の実施形態を参照すると、アルミニウムグリッド外枠９の下方に、第２のレーザグルービング領域９０が設置されなくてもよい。
第２のレーザグルービング領域９０が設置されている場合、前記第２のレーザグルービング領域９０は、複数組の第２のレーザグルービングユニット９１を含み、各組の第２のレーザグルービングユニット９１は一つまたは複数の第２のレーザグルービング体９２を含み、前記アルミニウムグリッド外枠９と第２のレーザグルービング体９２は第３の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第３の所定角度≦９０°を満たす。好ましくは、前記アルミニウムグリッド外枠９と第２のレーザグルービング体９２は垂直に交差し、つまり、第３の所定角度＝９０°を満たす。具体的に、図６を参照すると、前記第２のレーザグルービング領域９０は、鉛直方向に配置された二つの第２のレーザグルービングユニット９１Ａと、二つの第２のレーザグルービングユニット９１Ｂとを含み、鉛直方向に配置された第２のレーザグルービングユニット９１Ａは、複数の第２のレーザグルービング体９２を含み、第２のレーザグルービングユニット９１Ｂは、鉛直方向に配置された複数の第２のレーザグルービング体９２を含む。
第２のレーザグルービング領域９０が設置されている場合、アルミニウムペーストと第２のレーザグルービング領域とを精密に位置合わせする必要がなく、レーザプロセスと印刷プロセスを簡素化し、印刷装置のデバッグの難易度が低くなる。また、アルミニウムペースト被覆領域以外の第２のレーザグルービング領域は、電池の裏面における太陽光の吸収を増加させ、電池の光電変換効率を向上させることができる。
前記裏面アルミニウムグリッド線２の数は、３０～５００本であり、各裏面アルミニウムグリッド線２は、３０～５００μｍの幅を有し、前記裏面アルミニウムグリッド線２の幅は、前記第１のレーザグルービング体８２の長さよりもはるかに小さい。好ましくは、前記裏面アルミニウムグリッド線２の数は、８０～２２０本であり、各裏面アルミニウムグリッド線２の幅は、５０～３００μｍである。
前記裏面アルミニウムグリッド線の幅が前記第１のレーザグルービング体の長さよりもはるかに小さく、アルミニウムグリッドが第１のレーザグルービング体に対して垂直である場合、裏面アルミニウムグリッド線の印刷を極めて容易にすることができる。アルミニウムグリッドは、精密な位置合わせなしに、第１のレーザグルービング領域内に設置することができ、これにより、レーザプロセスと印刷プロセスが簡素化され、印刷装置のデバッグの難易度が低減し、工業生産のためのスケールアップが容易になる。
本発明では、レーザグルービングによって、裏面パッシベーション層にレーザグルービング領域を形成した後、アルミニウムペーストがグルービング領域を介してＰ型シリコンに接続するように、レーザスクライビング方向に対して角度をなす方向または垂直な方向にアルミニウムペーストを印刷することによって、裏面アルミニウムグリッド線を得る。シリコンウエハの表面及び裏面上に電池のグリッド線構造を製造することによって、前記ＰＥＲＣ両面太陽電池は、アルミニウムペーストと第１のレーザグルービング領域を精密に位置合わせする必要がなく、アルミニウムペーストを印刷する通常の方式とは異なる方式を採用することができる。このようなプロセスは簡単で、工業生産のためのスケールアップが容易である。アルミニウムグリッドが第１のレーザグルービング体に平行である場合、アルミニウムペーストと第１のレーザグルービング領域を精密に位置合わせする必要があり、印刷装置の精度と再現性に高い要求をもたらす。その結果、歩留まりを制御するのが難しくなり、多くの不良品が生成され、平均光電変換効率が低下する。本発明によれば、歩留まりを９９.５％まで向上させることができる。
さらに、前記裏面パッシベーション層３は、酸化アルミニウム層３１と窒化シリコン層３２とを含み、前記酸化アルミニウム層３１は、Ｐ型シリコン４に接続され、前記窒化シリコン層３２は、酸化アルミニウム層３１に接続され、
前記窒化シリコン層３２の厚さは、２０～５００ｎｍであり、
前記酸化アルミニウム層３１の厚さは、２～５０ｎｍである。
好ましくは、前記窒化シリコン層３２の厚さは、１００～２００ｎｍであり、
前記酸化アルミニウム層３１の厚さは、５～３０ｎｍである。
これに対応して、本発明は、また、Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法を開示し、当該Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法は、
Ｐ型シリコンであるシリコンウエハの表面と裏面に、テクスチャ構造を形成するＳ１０１と、
シリコンウエハに対して拡散処理を施して、Ｎ型エミッタを形成するＳ１０２と、
拡散処理時に形成された周辺のｐ－ｎ接合と表面のりんけい酸ガラスとを除去するＳ１０３と、
シリコンウエハの裏面上に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜を堆積するＳ１０４と、
シリコンウエハの裏面上に窒化シリコン膜を堆積するＳ１０５と、
シリコンウエハの表面上に窒化シリコン膜を堆積するＳ１０６と、
複数組の第１のレーザグルービングユニットを含み、各組の第１のレーザグルービングユニットが一つまたは複数の第１のレーザグルービング体を含む、第１のレーザグルービング領域を形成するように、シリコンウエハの裏面にレーザグルービングするＳ１０７と、
前記シリコンウエハの裏面上に裏面銀バスバー電極を印刷するＳ１０８と、
前記シリコンウエハの裏面上にアルミニウムペーストを印刷して、裏面銀電極と第1の所定角度で交差し、レーザグルービング体と第２の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第１の所定角度＜９０°、１０°＜第２の所定角度≦９０°を満たす、裏面アルミニウムグリッド線を得るＳ１０９と、
前記シリコンウエハの裏面上に、裏面アルミニウムグリッド線の周りに沿ってアルミニウムペーストを印刷して、アルミニウムグリッド外枠を得るＳ１１０と、
前記シリコンウエハの表面上に表面電極ペーストを印刷するＳ１１１と、
シリコンウエハを高温で焼結して、裏面銀電極と表面銀電極とを形成するＳ１１２と、
シリコンウエハに対して、ＬＩＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）を抑制するためのアニーリング処理（抗ＬＩＤアニーリング処理）を施すＳ１１３と、を含む。
なお、Ｓ１０６、Ｓ１０４及びＳ１０５の順序を入れ替えてもよく、Ｓ１０６は、Ｓ１０４とＳ１０５より前に行われてもよい。Ｓ１０９とＳ１１０は、一つのステップに統合して、１回の印刷で、裏面アルミニウムグリッド線とアルミニウムグリッド外枠を完成してもよい。
Ｓ１０３とＳ１０４との間に、シリコンウエハの裏面を研磨するステップをさらに含む。本発明は、裏面研磨ステップを有してもよいし、有さなくてもよい。
アルミニウムグリッド外枠の下方には、第２のレーザグルービング領域を設置してもよいし、設置しなくてもよいが、第２のレーザグルービング領域を設置する場合、ステップ（７）は、また、シリコンウエハの裏面にレーザグルービングして、第２のレーザグルービング領域を形成することを、含む。前記第２のレーザグルービング領域は、複数組の第２のレーザグルービングユニットを含み、各組の第２のレーザグルービングユニットは、一つまたは複数の第２のレーザグルービング体を含み、前記アルミニウムグリッド外枠と第２のレーザグルービング体は、第３の所定角度で交差し、ただし、１０°＜第３の所定角度≦９０°を満たす。
なお、製造方法における、第１のレーザグルービング領域、第２のレーザグルービング領域、裏面アルミニウムグリッド線及びアルミニウムグリッド外枠の具体的なパラメータの設定は、上記と同じであるため、ここで説明を省略する。
これに対応して、本発明は、また、ＰＥＲＣ太陽電池と封止材とを含むＰＥＲＣ太陽電池モジュールを開示し、前記ＰＥＲＣ太陽電池は、上記いずれか一つのＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池である。具体的には、ＰＥＲＣ太陽電池モジュールの一つの実施形態として、第１の高透過性強化ガラスと、エチレン―酢酸ビニル（ＥＶＡ）共重合体の第１の層と、ＰＥＲＣ太陽電池と、エチレン―酢酸ビニル（ＥＶＡ）共重合体の第２の層と、第２の高透過性強化ガラスとを上から下に順次接続して構成されている。
これに対応して、本発明は、また、ＰＥＲＣ太陽電池を含むＰＥＲＣ太陽システムを開示し、前記ＰＥＲＣ太陽電池は、上記いずれか一つのＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池である。ＰＥＲＣ太陽システムの一つの好ましい実施形態として、ＰＥＲＣ太陽電池、充電式バッテリーパック、充放電コントローラ、インバータ、ＡＣ配電キャビネット、および太陽追尾制御システムを含む。その中、ＰＥＲＣ太陽システムは、充電式バッテリーパック、充放電コントローラ及びインバータを備えていてもよいし、備えていなくてもよく、当業者は、実際の必要に応じて、異なる設定を採用することができる。
なお、ＰＥＲＣ太陽電池モジュールとＰＥＲＣ太陽システムにおいて、Ｐ型ＰＥＲＣ両面太陽電池以外の構成要素は、従来技術を参照して設計すればよい。
以下、本発明を実施形態に基づいてさらに説明する。
実施形態１
（１）Ｐ型シリコンであるシリコンウエハの表面及び裏面にテクスチャ構造を形成し、
（２）シリコンウエハに拡散処理を施して、Ｎ型エミッタを形成し、
（３）拡散処理時に形成された周辺のｐ－ｎ接合と表面のりんけい酸ガラスとを除去し、
（４）シリコンウエハの裏面上に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜を堆積し、
（５）シリコンウエハの裏面上に窒化シリコン膜を堆積し、
（６）シリコンウエハの表面上に窒化シリコン膜を堆積し、
（７）シリコンウエハの裏面にレーザグルービングして、第１のレーザグルービング領域を形成し、前記第１のレーザグルービング領域は、複数組の第１のレーザグルービングユニットを含み、各組の第１のレーザグルービングユニットは、一つまたは複数の第１のレーザグルービング体を含み、前記第１のレーザグルービング体の長さは、１０００μｍであり、幅は、４０μｍであり、
（８）前記シリコンウエハの裏面上に裏面銀バスバー電極を印刷し、
（９）前記シリコンウエハの裏面上にアルミニウムペーストを印刷して、裏面アルミニウムグリッド線を得ており、前記裏面銀電極と裏面アルミニウムグリッド線は、第1の所定角度で交差し、前記裏面アルミニウムグリッド線と第１のレーザグルービング体は、第２の所定角度で交差し、ただし、第１の所定角度は１０°であり、第２の所定角度は３０°であり、裏面アルミニウムグリッド線の数は、１５０本であり、前記裏面アルミニウムグリッド線の幅は、１５０μｍであり、
（１０）前記シリコンウエハの裏面上に、裏面アルミニウムグリッド線の周りに沿ってアルミニウムペーストを印刷して、アルミニウムグリッド外枠を得ており、
（１１）前記シリコンウエハの表面上に表面電極ペーストを印刷し、
（１２）シリコンウエハを高温で焼結して、裏面銀電極と表面銀電極とを形成し、
（１３）シリコンウエハに対して、抗ＬＩＤアニーリング処理を施す。
実施形態２
（１）Ｐ型シリコンであるシリコンウエハの表面及び裏面にテクスチャ構造を形成し、
（２）シリコンウエハに拡散処理を施して、Ｎ型エミッタを形成し、
（３）拡散処理時に形成された周辺のｐ－ｎ接合と表面のりんけい酸ガラスとを除去し、シリコンウエハの裏面を研磨し、
（４）シリコンウエハの裏面上に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜を堆積し、
（５）シリコンウエハの裏面上に窒化シリコン膜を堆積し、
（６）シリコンウエハの表面上に窒化シリコン膜を堆積し、
（７）シリコンウエハの裏面にレーザグルービングして、第１のレーザグルービング領域と第２のレーザグルービング領域を形成し、前記第１のレーザグルービング領域は、複数組の第１のレーザグルービングユニットを含み、各組の第１のレーザグルービングユニットは、一つまたは複数の第１のレーザグルービング体を含み、前記第１のレーザグルービング体の長さは、５００μｍであり、幅は、５０μｍであり、
前記第２のレーザグルービング領域は、鉛直に設置された二つの第２のレーザグルービングユニットと水平に設置された二つの第２のレーザグルービングユニットとを含み、各組の第２のレーザグルービングユニットは、一つまたは複数の第２のレーザグルービング体を含み、前記第２のレーザグルービング体の長さは、５００μｍであり、幅は、５０μｍであり、
（８）前記シリコンウエハの裏面上に裏面銀バスバー電極を印刷し、
（９）前記シリコンウエハの裏面上にアルミニウムペーストを印刷して、裏面アルミニウムグリッド線を得ており、前記裏面銀電極と裏面アルミニウムグリッド線は、第1の所定角度で交差し、前記裏面アルミニウムグリッド線とレーザグルービング体は、第２の所定角度で交差し、ただし、第１の所定角度は３０°であり、第２の所定角度は９０°であり、裏面アルミニウムグリッド線の数は、２００本であり、前記裏面アルミニウムグリッド線の幅は、２００μｍであり、
（１０）前記シリコンウエハの裏面上に、裏面アルミニウムグリッド線の周りに沿ってアルミニウムペーストを印刷して、アルミニウムグリッド外枠を得ており、前記アルミニウムグリッド外枠と第２のレーザグルービング体とがなす角度は、９０°でり、
（１１）前記シリコンウエハの表面上に表面電極ペーストを印刷し、
（１２）シリコンウエハを高温で焼結して、裏面銀電極と表面銀電極とを形成し、
（１３）シリコンウエハに対して、抗ＬＩＤアニーリング処理を施す。
実施形態３
（１）Ｐ型シリコンであるシリコンウエハの表面及び裏面にテクスチャ構造を形成し、
（２）シリコンウエハに拡散処理を施して、Ｎ型エミッタを形成し、
（３）拡散処理時に形成された周辺のｐ－ｎ接合と表面のりんけい酸ガラスとを除去し、
（４）シリコンウエハの裏面上に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜を堆積し、
（５）シリコンウエハの裏面上に窒化シリコン膜を堆積し、
（６）シリコンウエハの表面上に窒化シリコン膜を堆積し、
（７）シリコンウエハの裏面にレーザグルービングして、第１のレーザグルービング領域を形成し、前記第１のレーザグルービング領域は、複数組の第１のレーザグルービングユニットを含み、各組の第１のレーザグルービングユニットは、一つまたは複数の第１のレーザグルービング体を含み、前記第１のレーザグルービング体の長さは、３００μｍであり、幅は、３０μｍであり、
（８）前記シリコンウエハの裏面上に裏面銀バスバー電極を印刷し、
（９）前記シリコンウエハの裏面上にアルミニウムペーストを印刷して、裏面アルミニウムグリッド線を得ており、前記裏面銀電極と裏面アルミニウムグリッド線は、第1の所定角度で交差し、前記裏面アルミニウムグリッド線と第１のレーザグルービング体は、第２の所定角度で交差し、ただし、第１の所定角度は４５°であり、第２の所定角度は６０°であり、裏面アルミニウムグリッド線の数は、２５０本であり、前記裏面アルミニウムグリッド線の幅は、２５０μｍであり、
（１０）前記シリコンウエハの裏面上に、裏面アルミニウムグリッド線の周りに沿ってアルミニウムペーストを印刷して、アルミニウムグリッド外枠を得ており、
（１１）前記シリコンウエハの表面上に表面電極ペーストを印刷し、
（１２）シリコンウエハを高温で焼結して、裏面銀電極と表面銀電極とを形成し、
（１３）シリコンウエハに対して、抗ＬＩＤアニーリング処理を施す。
実施形態４
（１）Ｐ型シリコンであるシリコンウエハの表面及び裏面にテクスチャ構造を形成し、
（２）シリコンウエハに拡散処理を施して、Ｎ型エミッタを形成し、
（３）拡散処理時に形成された周辺のｐ－ｎ接合と表面のりんけい酸ガラスとを除去し、シリコンウエハの裏面を研磨し、
（４）シリコンウエハの裏面上に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜を堆積し、
（５）シリコンウエハの裏面上に窒化シリコン膜を堆積し、
（６）シリコンウエハの表面上に窒化シリコン膜を堆積し、
（７）シリコンウエハの裏面にレーザグルービングして、第１のレーザグルービング領域を形成し、前記第１のレーザグルービング領域は、複数組の第１のレーザグルービングユニットを含み、各組の第１のレーザグルービングユニットは、一つまたは複数の第１のレーザグルービング体を含み、前記第１のレーザグルービング体の長さは、１２００μｍであり、幅は、２００μｍであり、
前記第２のレーザグルービング領域は、鉛直に配置された二つの第２のレーザグルービングユニットと水平に配置された二つの第２のレーザグルービングユニットとを含み、各組の第２のレーザグルービングユニットは、一つまたは複数の第２のレーザグルービング体を含み、前記第２のレーザグルービング体は、アルミニウムグリッド外枠に対して垂直であり、前記第２のレーザグルービング体の長さは、１２００μｍであり、幅は、２００μｍであり、
（８）前記シリコンウエハの裏面上に裏面銀バスバー電極を印刷し、
（９）前記シリコンウエハの裏面上にアルミニウムペーストを印刷して、裏面アルミニウムグリッド線を得ており、前記裏面銀電極と裏面アルミニウムグリッド線は、第1の所定角度で交差し、前記裏面アルミニウムグリッド線とレーザグルービング体は、第２の所定角度で交差し、ただし、第１の所定角度は１５°であり、第２の所定角度は９０°であり、裏面アルミニウムグリッド線の数は、３００本であり、前記裏面アルミニウムグリッド線の幅は、３００μｍであり、
（１０）前記シリコンウエハの裏面上に、裏面アルミニウムグリッド線の周りに沿ってアルミニウムペーストを印刷して、アルミニウムグリッド外枠を得ており、前記アルミニウムグリッド外枠と第２のレーザグルービング体とがなす角度は、９０°であり、
（１１）前記シリコンウエハの表面上に表面電極ペーストを印刷し、
（１２）シリコンウエハを高温で焼結して、裏面銀電極と表面銀電極とを形成し、
（１３）シリコンウエハに対して、抗ＬＩＤアニーリング処理を施す。
最後に、上記実施形態は、本発明の技術的解決策を例示することのみを意図しており、本発明の保護範囲を限定することを意図していないことに留意されたい。本発明を好ましい実施形態を参照して詳細に説明したが、本発明の技術的解決策は、本発明の技術的解決策の思想および範囲を逸脱しない範囲で、変更または同等な置換が可能であることを、当業者は理解すべきである。

Claims (3)

  1. Ｐ型シリコンであるシリコンウエハの表面と裏面に、テクスチャ構造を形成するステップ（１）と、
    前記シリコンウエハに対して拡散処理を施して、Ｎ型エミッタを形成するステップ（２）と、
    前記拡散処理時に形成された周辺のｐ－ｎ接合と前記表面のりんけい酸ガラスとを除去するステップ（３）と、
    前記シリコンウエハの裏面上に酸化アルミニウム膜を堆積するステップ（４）と、
    前記シリコンウエハの裏面上に窒化シリコン膜を堆積するステップ（５）と、
    前記シリコンウエハの表面上に窒化シリコン膜を堆積するステップ（６）と、
    複数組の第１のレーザグルービングユニットを含み、各組の前記第１のレーザグルービングユニットが一つまたは複数の第１のレーザグルービング体を含む、第１のレーザグルービング領域を形成するように、前記シリコンウエハの裏面にレーザグルービングするステップ（７）と、
    前記シリコンウエハの裏面上に裏面銀バスバー電極を印刷するステップ（８）と、
    前記シリコンウエハの裏面上にアルミニウムペーストを印刷して、前記第１のレーザグルービング領域を介して前記Ｐ型シリコンに接続し、前記裏面銀バスバー電極と第１の所定角度で交差し、ただし、１０°＜前記第１の所定角度＜９０°を満たすように、前記第１のレーザグルービング体と１０°より大きく９０°より小さい角度で前記第１のレーザグルービング領域に印刷される、裏面アルミニウムグリッド線を得るステップ（９）と、
    前記シリコンウエハの裏面上に、前記裏面アルミニウムグリッド線の周りに沿ってアルミニウムペーストを印刷して、アルミニウムグリッド外枠を得るステップ（１０）と、
    前記シリコンウエハの表面上に表面電極ペーストを印刷するステップ（１１）と、
    前記シリコンウエハを高温で焼結して、裏面銀電極と表面銀電極とを形成するステップ（１２）と、
    前記シリコンウエハに対して、抗ＬＩＤアニーリング処理を施すステップ（１３）と、を含む、
    ことを特徴とするＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法。
  2. さらに、前記ステップ（３）と（４）の間に、前記シリコンウエハの裏面を研磨するステップを含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法。
  3. 前記ステップ（７）は、さらに、複数組の第２のレーザグルービングユニットを含み、各組の前記第２のレーザグルービングユニットが一つまたは複数の第２のレーザグルービング体を含む、第２のレーザグルービング領域を形成するように、前記シリコンウエハの裏面にレーザグルービングするステップを含み、
    前記アルミニウムグリッド外枠と前記第２のレーザグルービング体は、第３の所定角度で交差し、ただし、１０°＜前記第３の所定角度≦９０°を満たす、
    ことを特徴とする請求項２に記載のＰ型ＰＥＲＣ両面太陽電池の製造方法。
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