JP7264673B2 - バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法 - Google Patents
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Description
1.バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法であって、
結晶シリコン基板の裏面にメカニカルハードマスクを用いたイオン注入法及び活性化アニールによりn+層を部分的に形成する工程(A)、
前記工程(A)で得られた、前記n+層を有する前記結晶シリコン基板の両面にパッシベーション膜を形成する工程(B)、及び
前記結晶シリコン基板の裏面側に形成された前記パッシベーション膜のうち前記結晶シリコン基板を直接被覆している領域の一部又は全部を除去し、露出した前記結晶シリコン基板に対してp + 層形成用開口部を設け、該開口部にアルミニウムペーストを塗布し、次いで焼成することにより1つ又は複数のアルミニウム電極を形成するとともに前記結晶シリコン基板の内部にp + 層を形成する工程(C)、
を順に有することを特徴とする、バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法。
2.前記工程(B)の後に、前記結晶シリコン基板の裏面側に形成された前記パッシベーション膜のうち前記結晶シリコン基板を前記n+層を介して被覆している領域の一部を除去し、露出した前記n+層に1つ又は複数の銀電極を形成する工程(C´)を有し、
前記工程(C)及び前記工程(C´)は順不同である、上記項1に記載の製造方法。
3.前記工程(C´)において、前記銀電極に代えて銅電極又はアルミニウム合金電極を形成する、上記項2に記載の製造方法。
4.前記アルミニウム電極は、アルミニウム粉末100質量部に対して有機ビヒクル2~20質量部及びガラスフリット0.15~15質量部を含有する前記アルミニウムペーストの塗膜を650~900℃で焼成することにより形成する、上記項1~3のいずれかに記載の製造方法。
5.前記結晶シリコン基板の裏面側において、前記アルミニウム電極と前記銀電極とが交互に配置されるように形成する、上記項2に記載の製造方法。
結晶シリコン基板の裏面にメカニカルハードマスクを用いたイオン注入法及び活性化アニールによりn+層を部分的に形成する工程(A)、
前記工程(A)で得られた、前記n+層を有する前記結晶シリコン基板の両面にパッシベーション膜を形成する工程(B)、及び
前記結晶シリコン基板の裏面側に形成された前記パッシベーション膜のうち前記結晶シリコン基板を直接被覆している領域の一部又は全部を除去し、露出した前記結晶シリコン基板に1つ又は複数のアルミニウム電極を形成する工程(C)、
を順に有することを特徴とする。
工程(A)は、結晶シリコン基板10(図1(a))の裏面にメカニカルハードマスクを用いたイオン注入法及び活性化アニールによりn+層20を部分的に形成する(図1(b))。図1(b)中、30はn+層を形成していない部分である。
工程(B)は、工程(A)で得られた、前記n+層を有する前記結晶シリコン基板の両面(主面及び裏面)にパッシベーション膜40を形成する(図1(c))。すなわち、工程(A)でn+層を形成した部分20についてはn+層上にパッシベーション膜を形成し、n+層の存在しない部分30については、結晶シリコン基板上にパッシベーション膜を形成する。
工程(C)は、前記結晶シリコン基板の裏面側に形成された前記パッシベーション膜のうち前記結晶シリコン基板を直接被覆している領域の一部又は全部を除去し(図1(d))、露出した前記結晶シリコン基板50に1つ又は複数のアルミニウム電極60Bを形成する(図1(f))。ここで、パッシベーション膜を複数箇所で除去した場合には、結晶シリコン基板の露出部分1箇所に対して1つずつアルミニウム電極を設けることが好ましい。
工程(C´)は、前記工程(B)の後に、前記結晶シリコン基板の裏面側に形成された前記パッシベーション膜のうち前記結晶シリコン基板を前記n+層を介して被覆している領域の一部を除去し、露出した前記n+層に1つ又は複数の銀電極70Bを形成する工程であり(図1(f))、前記工程(C)及び当該工程(C´)は順不同である。ここで、パッシベーション膜を複数箇所で除去した場合には、n+層の露出部分1箇所に対して1つずつ銀電極を設けることが好ましい。なお、上記の通り、工程(B)を実施した後、工程(C)及び工程(C´)はいずれを先に実施してもよい。
(実施例1)
p型の単結晶シリコンからなる結晶シリコン基板を準備した(図1(a))(基板:6inch、厚み200μm)。なお、結晶シリコン基板の切断面ダメージ層の除去とテクスチャを形成する目的で結晶シリコン基板の表面を水酸化カリウムを用いてウエットエッチングを行った。
続いてPH3(フォスフィン)を原料として用い、プラズマを発生させた後にイオン化した原料を結晶シリコン基板表面に向けて照射するイオン注入法により結晶シリコン基板表面にP元素を注入し、その後に活性化アニールを行うことによって0.1~1μm程度の厚みを有するように部分的にn+層を形成した(図1(b))。
次にプラズマCVD法によって酸化アルミニウムからなるパッシベーション膜を約15~50nm形成した後、反射防止膜としてプラズマCVD法によってシランガス及びアンモニアガスを用いて、窒化ケイ素膜を結晶シリコン基板全体(主面及び裏面)に形成した(図1(c))。
続いてアルミニウム電極を用いたp+層形成用の開口部を形成する工程として、n+層が形成されていない領域のパッシベーション膜について、n+層の形成されていない領域の中央に深さ0.1~1.0μm、幅30μmのライン状となるように調整してレーザー照射を行い、アルミニウム電極を用いたp+層形成用開口部を設けた(図1(d))。
また、図2及び3に示すように、アルミニウム電極と櫛歯で対応するように、銀電極の幅方向の中心から中心までの距離が1000μmとなるように、公知の銀ペーストを印刷幅50μmで印刷し、100℃で10分乾燥させた(図1(e))。次に、ベルト炉にてピーク温度を900℃に設定して焼成した(図1(f))。この焼成により、アルミニウム電極(p+層を含む)が形成されるとともに、銀電極がn+層の表面に形成される。
(比較例1)
従来技術と同様に、結晶シリコン基板の受光面表面をテクスチャエッチングすることにより凹凸形状を形成し、結晶シリコン基板の全面に接するように誘電体層を形成し、更に絶縁層を形成した。併せて結晶シリコン基板の裏面にn+層とp+層とを形成するためにパターニングとエッチングとを繰り返すことでバックコンタクト型太陽電池セルを得た。具体的な手順を以下に詳述する。
20 n+層
30 結晶シリコン基板の露出部分(n+層を形成しない部分)
40 パッシベーション膜
50 結晶シリコン基板の露出部分(パッシベーション膜を除去した部分)
60A アルミニウム電極を形成するためのアルミニウムペースト
60B アルミニウム電極
60C アルミニウム-シリコン合金層
60D BSF層
70A 銀電極を形成するための銀ペースト
70B 銀電極
A n型拡散領域の幅
B p型拡散領域の幅
C n型拡散領域とp型拡散領域とのスペース
D 基板端にもっとも近い拡散層端と基板端とのスペース
1000 イオン注入装置
1001、1002 真空槽
1003 絶縁部材
1004 ステージ
1005 ガス供給源
1010 プラズマ
1100 RF導入コイル
1101 永久磁石
1102 RF導入窓
1200、1201 電極
1300 直流電源
1301 交流電源
Claims (5)
- バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法であって、
結晶シリコン基板の裏面にメカニカルハードマスクを用いたイオン注入法及び活性化アニールによりn+層を部分的に形成する工程(A)、
前記工程(A)で得られた、前記n+層を有する前記結晶シリコン基板の両面にパッシベーション膜を形成する工程(B)、及び
前記結晶シリコン基板の裏面側に形成された前記パッシベーション膜のうち前記結晶シリコン基板を直接被覆している領域の一部又は全部を除去し、露出した前記結晶シリコン基板に対してp + 層形成用開口部を設け、該開口部にアルミニウムペーストを塗布し、次いで焼成することにより1つ又は複数のアルミニウム電極を形成するとともに前記結晶シリコン基板の内部にp + 層を形成する工程(C)、
を順に有することを特徴とする、バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法。 - 前記工程(B)の後に、前記結晶シリコン基板の裏面側に形成された前記パッシベーション膜のうち前記結晶シリコン基板を前記n+層を介して被覆している領域の一部を除去し、露出した前記n+層に1つ又は複数の銀電極を形成する工程(C´)を有し、
前記工程(C)及び前記工程(C´)は順不同である、請求項1に記載の製造方法。 - 前記工程(C´)において、前記銀電極に代えて銅電極又はアルミニウム合金電極を形成する、請求項2に記載の製造方法。
- 前記アルミニウム電極は、アルミニウム粉末100質量部に対して有機ビヒクル2~20質量部及びガラスフリット0.15~15質量部を含有する前記アルミニウムペーストの塗膜を650~900℃で焼成することにより形成する、請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記結晶シリコン基板の裏面側において、前記アルミニウム電極と前記銀電極とが交互に配置されるように形成する、請求項2に記載の製造方法。
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