JP7190556B2 - 太陽電池の製造方法および太陽電池の仕掛品 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態に係る太陽電池の製造方法で製造される太陽電池の一例について説明する。図1は、本実施形態に係る太陽電池を裏面側からみた図である。図1に示す太陽電池1は、裏面電極型(バックコンタクト型)の太陽電池である。太陽電池1は、2つの主面を備える半導体基板11を備え、半導体基板11の一方の主面において第1領域7と第2領域8とを有する。
同様に、第2領域8は、いわゆる櫛型の形状であり、櫛歯に相当する複数のフィンガー部8fと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部8bとを有する。バスバー部8bは、半導体基板11の一方の辺部に対向する他方の辺部に沿って第1方向(X方向)に延在し、フィンガー部8fは、バスバー部8bから、第2方向(Y方向)に延在する。
フィンガー部7fとフィンガー部8fとは、第1方向(X方向)に交互に設けられている。
半導体基板11は、受光面側からの入射光を吸収して光キャリア(電子および正孔)を生成する光電変換基板として機能する。
パッシベーション層13,23,33は、半導体基板11で生成されたキャリアの再結合を抑制し、キャリアの回収効率を高める。
第2導電型半導体層35は、例えばアモルファスシリコン材料で形成される。第2導電型半導体層35は、例えばアモルファスシリコン材料にn型ドーパント(例えば、上述したリン(P))がドープされたn型の半導体層である。
また、半導体基板11は、結晶シリコン材料にp型ドーパント(例えば、上述したホウ素(B))がドープされたp型半導体基板であってもよい。
第1電極層27は、第1導電型半導体層25上に順に積層された透明電極層28と金属電極層29とを有する。第2電極層37は、第2導電型半導体層35上に順に積層された透明電極層38と金属電極層39とを有する。
金属電極層28,38は、金属材料で形成される。金属材料としては、例えば、Cu、Ag、Alおよびこれらの合金が用いられる。金属電極層28,38は、例えば、銀等の金属粉末を含有する導電性ペースト材料で形成されてもよい。
次に、図3A~図3G,図4Aおよび図4Bを参照して、図1および図2に示す本実施形態の太陽電池1の製造方法について説明する。図3Aは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるパッシベーション層形成工程および光学調整層形成工程を示す図であり、図3Bは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第1半導体層材料膜形成工程(非パターン化層形成工程)を示す図である。図3Cは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるレジストパターン形成工程を示す図であり、図3Dは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第1半導体層形成工程(パターン化層形成工程)を示す図である。図3Eは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第2半導体層材料膜形成工程(非パターン化層形成工程)を示す図であり、図3Fは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるレジストパターン形成工程を示す図である。図3Gは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第2半導体層形成工程(パターン化層形成工程)を示す図である。図4Aは、図3Cに示すレジストパターン形成工程における太陽電池の仕掛品のIV部分の裏面図およびIVA-IVA線断面図であり(パターン印刷直後)、図4Bは、図3Cに示すレジストパターン形成工程における太陽電池の仕掛品のIV部分の裏面図およびIVB-IVB線断面図である(所定時間経過後)。また、図5は、従来のレジストパターン形成工程における太陽電池の仕掛品のIV部分相当の裏面図およびV-V線断面図である。
パターン化層形成工程では、半導体基板11の表面に気泡が発生することを抑制するために、エッチング溶液に対する半導体基板11の挿入(浸漬)および取出方向は、フィンガー部に対応するレジストパターン40Xの延在方向(Y方向)に沿う。
この場合、エッチング溶液から半導体基板11を取り出す際に、レジストパターン40Xにおけるバスバー部とフィンガー部とに対応する部分で形成される袋小路(blind alley,impasse)Aにエッチング溶液が溜まり、袋小路Aの部分のエッチングが袋小路A以外の部分よりも進行し過ぎることがある。そのため、エッチングが不均一となり、太陽電池の性能が低下することがある。
このように、印刷版を通過させた直後のレジスト剤40Zを分離配置させると、一定時間経過後、図4Bに示すように、分離していたレジスト剤40Z同士が連結し、連結部分41の厚さが連結部分41以外の厚さよりも薄くなる。これにより、連結部分41に溝が形成される。
その後、リンス処理が行われ、レジストパターン40を剥離する。
その後、リンス処理が行われ、レジストパターン40を剥離する。
具体的には、例えばスパッタリング法等のPVD法(物理気相成長法)を用いて、半導体基板11の裏面側の全面に、透明電極層材料膜を積層(製膜)する。その後、例えばエッチングペーストを用いたエッチング法を用いて、透明電極層材料膜の一部を除去することにより、透明電極層28,38のパターニングを行う。透明電極層材料膜に対するエッチング溶液としては、例えば塩酸または塩化第二鉄水溶液が用いられる。
その後、例えばパターン印刷法または塗布法を用いて、透明電極層28上に金属電極層29を形成し、透明電極層38の上に金属電極層39を形成することにより、第1電極層27および第2電極層37を形成する。
7 第1領域
7b,8b バスバー部
7f,8f フィンガー部
8 第2領域
11 半導体基板
13 パッシベーション層
15 光学調整層
23 パッシベーション層
23Z,33Z パッシベーション層材料膜
25 第1導電型半導体層(パターン化層)
25Z 第1導電型半導体層材料膜(非パターン化層)
27 第1電極層
28,38 透明電極層(パターン化層)
29,39 金属電極層(パターン化層)
33 パッシベーション層
35 第2導電型半導体層(パターン化層)
35Z 第2導電型半導体層材料膜(非パターン化層)
37 第2電極層
40,40X レジストパターン
40Z レジスト剤
41 連結部分(溝部分)
Claims (7)
- 半導体基板の少なくとも1つの主面側にパターン化層を備える太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記主面側に、前記パターン化層の基となるパターン化前の非パターン化層を形成する非パターン化層形成工程と、
前記非パターン化層上に、パターン化されたレジスト膜であるレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
エッチング法を用いて、前記レジストパターンに基づいて前記非パターン化層をパターン化した前記パターン化層を形成するパターン化層形成工程と、
を含み、
前記レジストパターン形成工程では、スクリーン印刷法を用いて、所定間隔だけ分離するようにレジスト剤を印刷し、
前記所定間隔とは、前記レジスト剤の流動性により、分離した前記レジスト剤同士が連結して前記レジストパターンを形成し、前記レジストパターンにおいて分離した前記レジスト剤同士が連結した連結部分の厚さが前記連結部分以外の厚さよりも薄くなる、間隔である、
太陽電池の製造方法。 - 前記レジストパターン形成工程では、前記レジストパターンにおける、袋小路を形成する部分に前記連結部分を形成する、請求項1に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記レジストパターン形成工程では、前記連結部分の延在方向が、前記パターン化層形成工程におけるエッチング溶液に対する前記半導体基板の挿入および取出方向に沿うように、前記連結部分を形成する、請求項1または2に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記パターン化層は、半導体層、透明電極層または金属電極層である、請求項1~3のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記太陽電池は、前記半導体基板の2つの主面の両方に電極層を備える両面電極型、または、前記半導体基板の2つの主面の一方に電極層を備える裏面電極型である、請求項1~4のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記レジストパターンを形成するための前記レジスト剤は、チキソトロピー性を有する材料を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
- 半導体基板の少なくとも1つの主面側にパターン化層を形成するための太陽電池の仕掛品であって、
前記半導体基板の前記主面側に形成された、前記パターン化層の基となるパターン化前の非パターン化層と、
前記非パターン化層上に形成された、パターン化したレジスト膜であるレジストパターンと、
を備え、
前記レジストパターンは、他の部分よりも厚さが薄い溝部分を有し、
前記溝部分は、前記非パターン化層上の除去予定箇所でない位置であって、前記レジストパターンにおける、袋小路を形成する部分に配置され、
前記溝部分は、前記溝部分の延在方向に交差する交差方向において、異なる厚さを有し、
前記交差方向において、前記溝部分の中央側の厚さは、前記溝部分の前記他の部分側の厚さよりも薄い、
太陽電池の仕掛品。
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