JP7368653B2 - 太陽電池及び光起電力モジュール - Google Patents

太陽電池及び光起電力モジュール Download PDF

Info

Publication number
JP7368653B2
JP7368653B2 JP2023091398A JP2023091398A JP7368653B2 JP 7368653 B2 JP7368653 B2 JP 7368653B2 JP 2023091398 A JP2023091398 A JP 2023091398A JP 2023091398 A JP2023091398 A JP 2023091398A JP 7368653 B2 JP7368653 B2 JP 7368653B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
solar cell
passivation layer
semiconductor substrate
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023091398A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023113779A (ja
Inventor
暁▲うぇん▼ 張
文▲ぎ▼ 李
丁 余
世杰 趙
嘉磊 柴
▲じえ▼ 楊
▲きん▼宇 張
浩 金
Original Assignee
ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド filed Critical ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド
Publication of JP2023113779A publication Critical patent/JP2023113779A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7368653B2 publication Critical patent/JP7368653B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1868—Passivation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

本願は光起電力効果による電池の技術分野に関し、具体的に、太陽電池及び光起電力モジュールに関する。
太陽電池は、シリコン基板のテクスチャー面構造における膜層の厚さ均一性が、電池のパッシベーション効果が安定し、外観色が均一となる前提条件である。従来、業界で製造された太陽電池は、一般的にシリコン基板の表面にパッシベーション膜を堆積形成することにより、パッシベーション及び反射防止を実現する。しかし、膜層の積層数が多すぎるため、膜層のテクスチャリング後のピラミッド表面における堆積の不均一性は、ますます悪化し、それによってセルに色差が発生し、また、このような不均一性はそのパッシベーション効果に影響し、開放電圧が低くなる。さらに、膜層の不均一性によっては、それと金属ペーストとのマッチングも悪くなり、太陽電池の短絡電流及びフィルファクターが低下し、電池の変換効率が低下してしまう。
これに鑑み、本願は、堆積した第１パッシベーション層の均一性を向上させ、第１パッシベーション層の反射防止効果を向上させることができる太陽電池及び光起電力モジュールを提供する。
本願の第１態様において、太陽電池を提供する。前記太陽電池は、
前面に第１テクスチャ構造を有する半導体基板と、前記半導体基板の第１テクスチャ構造上に位置する第１パッシベーション層と、前記半導体基板の後面に位置するトンネル層と、前記トンネル層の表面に位置するドープ導電層と、前記ドープ導電層の表面に位置する第２パッシベーション層とを含み、
前記第１テクスチャ構造は、ピラミッド状微構造を含み、前記ピラミッド状微構造の斜辺の長さをＣμｍとすると、０．４≦Ｃ≦１．９であり、
前記半導体基板の後面に第２テクスチャ構造を有し、
前記第２テクスチャ構造は、少なくとも部分的に積み重ねられた２つ又は複数の第１サブ構造を含み、
前記後面から離れ、かつ前記後面に垂直な方向に、最外側の第１サブ構造の頂部表面とそれに隣接する第１サブ構造の頂部表面との距離Ｈは、２μｍ以下であり、
前記第１パッシベーション層の不均一さをＮとすると、Ｎが４％以下であり、Ｎ＝（Ｄｍａｘ－Ｄｍｉｎ）／Ｄｍａｘであり、ただし、Ｄｍａｘは、前記ピラミッド状微構造上に位置する第１パッシベーション層の最大厚さであり、Ｄｍｉｎは、前記ピラミッド状微構造上に位置する第１パッシベーション層の最小厚さであり、前記第１パッシベーション層における最大厚さの領域は、前記ピラミッド状微構造の頂部又は底部に位置する。
前記第１パッシベーション層における最大厚さの領域は、前記ピラミッド状微構造の頂部又は底部に位置する。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記ピラミッド状微構造における第１パッシベーション層の最大厚さは、７０ｎｍ≦Ｄｍａｘ≦１８０ｎｍである。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記ピラミッド状微構造における第
１パッシベーション層の最小厚さは、５０ｎｍ≦Ｄｍｉｎ≦７０ｎｍである。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記ピラミッド状微構造の底部の一次元サイズをＡμｍとすると、０．１≦Ａ≦３である。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記ピラミッド状微構造の頂部から底部までの高さをＢμｍとすると、０．１≦Ｂ≦３である。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記第１パッシベーション層は、１層の誘電体層及びＫ層の反射防止層を含み、Ｋは２以上７以下の整数であり、それぞれの反射防止層の屈折率は、前記半導体基板との距離の増大に伴って順次低くなる。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記誘電体層は、アルミニウム含有酸化物、ガリウム含有酸化物、シリコン含有酸化物、チタン含有酸化物、ハフニウム含有酸化物、ニッケル含有酸化物、白金含有酸化物、タンタル含有酸化物のうちの少なくとも１種を含む。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記誘電体層の厚さは、１ｎｍ～２０ｎｍである。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記反射防止層は、ケイ素、窒素、酸素のうちの少なくとも２種類の元素からなる化合物を含む。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記反射防止層の単層の厚さは、１ｎｍ～５０ｎｍである。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記第１パッシベーション層の総厚さは、７０ｎｍ～１５０ｎｍである。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記第１パッシベーション層の全体反射率は、１．５～２．５であある。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記トンネル層の厚さは、０．８ｎｍ～２ｎｍである。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記ドープ導電層の厚さは、６０ｎｍ～２００ｎｍである。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記ドープ導電層は、Ｎ型ドープ多結晶シリコン層であり、前記ドープ導電層は、屈折率の範囲が３．５～４．５である。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記第２パッシベーション層は、窒化シリコン層、酸化シリコン層、酸窒化シリコン層のうちの少なくとも１種を含み、前記第２パッシベーション層の厚さは、７０ｎｍ～１２０ｎｍである。
第１態様によれば、実施可能な実施形態において、前記太陽電池は、第１電極及び第２電極をさらに備え、前記第１電極は、前記第１パッシベーション層を貫通して前記半導体基板の前面のＰ型ドープ層とオーミック接触を形成し、前記第２電極は、前記第２パッシベーション層を貫通して前記ドープ導電層とオーミック接触を形成する。
第２態様において、本願は、上記した太陽電池を備える太陽電池ストリングを複数含む光起電力モジュールを提供する。
本願の技術案は、少なくとも以下の有益な効果を奏しうる。本願に係る太陽電池及びその製造方法、光起電力モジュールは、ピラミッド状微構造の斜辺の長さの寸法を０．４μｍ～１．９μｍの範囲に制御することにより、第１パッシベーション層を形成するための原料ガスがピラミッド状微構造の頂部、底部及び頂部と底部との間の位置に拡散堆積する時の堆積確率が近く、ピラミッド状微構造における第１パッシベーション層の厚さの均一性が向上し、第１パッシベーション層のパッシベーション効果を向上させ、電池の開放電圧を高めることができ、さらに第１パッシベーション層の均一性が向上すると、第１パッシベーション層と金属ペーストとのマッチング程度が向上し、接触抵抗率を効果的に低下させ、太陽電池の短絡電流及びフィルファクターを向上させ、太陽電池の変換効率を向上させる。
以下、本願の実施例又は従来技術の技術案をより明確に説明するために、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下に記載する図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的労働をしない前提で、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。
本願実施例に係る太陽電池の構成を示す模式図である。 本願実施例に係る太陽電池の半導体基板の前面の第１テクスチャ構造の電子顕微鏡写真である。 本願実施例に係る太陽電池の半導体基板の前面のピラミッド状微構造の構成を示す模式図である。 本願実施例に係る太陽電池の半導体基板の前面のピラミッド状微構造の底部の一次元サイズを示す模式図である。 本願実施例に係る太陽電池の半導体基板の前面のピラミッド状微構造上に形成された第１パッシベーション層の構成を示す模式図である。 従来技術に係る太陽電池の半導体基板の前面のピラミッド状微構造上に形成された第１パッシベーション層の構成を示す模式図である。 本願実施例に係る太陽電池の半導体基板の前面の第１パッシベーション層の形成状態を示す模式図である。 本願実施例に係る太陽電池の半導体基板の前面の第１パッシベーション層の他の形成状態を示す模式図である。 本願実施例に係る太陽電池の半導体基板の前面の第１パッシベーション層のさらに他の形成状態を示す模式図である。 本願実施例に係る別の太陽電池の構成を示す模式図である。 本願実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す模式図である。 本願実施例に係る太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。 本願実施例に係る太陽電池の変換効率と不均一さ、斜辺の長さの変化を示す模式図である。
以下、本願の技術案をよりよく理解するために、図面を参照しながら本願の実施例を詳細に説明する。
説明される実施例は、本願の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではないことは明白である。本願における実施例に基づいて、当業者が創造的労働をしない前提で得た他の全ての実施例は、いずれも本願の保護範囲に属する。
本願の実施例において使用される用語は、特定の実施例を説明するためだけのものであり、本願を限定するものではない。本願の実施例及び添付の特許請求の範囲に使用される単数形の「１種」、「前記」及び「該」は、文脈から意味が明らかにそうでない場合を除き、複数形が含まれることも意図される。
なお、本明細書で使用される用語「及び／又は」は、関連対象を説明する関連関係に過ぎず、例えば、Ａ及び／又はＢの場合、Ａが単独で存在する、同時にＡ及びＢが存在する、Ｂが単独で存在するという３種類の関係が存在してもよいことを示す。また、本明細書における文字「／」は、一般的に、前後関連対象が「又は」という関係を示す。
太陽電池は、シリコン基板のテクスチャー面構造における膜層の厚さ均一性が、電池のパッシベーション効果が安定し、外観色が均一となる前提条件である。従来、業界で製造された太陽電池は、一般的にシリコン基板の表面にパッシベーション膜を堆積形成することにより、パッシベーション及び反射防止を実現する。しかし、膜層の積層数が多すぎるため、膜層のテクスチャリング後のピラミッド表面における堆積の不均一性は、ますます悪化し、それによってセルに色差が発生し、また、このような不均一性はそのパッシベーション効果に影響し、開放電圧が低くなる。さらに、膜層の不均一性によっては、それと金属ペーストとのマッチングも悪くなり、太陽電池の短絡電流及びフィルファクターが低下し、電池の変換効率が低下してしまう。
これに基づき、第１態様において、本願は太陽電池を提供する。該太陽電池は、
表面に第１テクスチャ構造を有する半導体基板と、前記半導体基板の第１テクスチャ構造上に位置する第１パッシベーション層とを含み、
前記第１パッシベーション層は、ピラミッド状微構造を含み、前記ピラミッド状微構造の斜辺の長さをＣμｍとすると、０．４≦Ｃ≦１．９であり、
前記第１パッシベーション層の不均一さをＮとすると、Ｎが４％以下であり、Ｎ＝（Ｄｍａｘ－Ｄｍｉｎ）／Ｄｍａｘであり、ただし、Ｄｍａｘは、前記ピラミッド状微構造上に位置する第１パッシベーション層の最大厚さであり、Ｄｍｉｎは、前記ピラミッド状微構造上に位置する第１パッシベーション層の最小厚さである。
上記技術案において、ピラミッド状微構造の斜辺の長さの寸法を０．４μｍ～１．９μｍの範囲に制御することにより、第１パッシベーション層を形成するための原料ガスがピラミッド状微構造の頂部、底部及び頂部と底部との間の位置に拡散堆積する時の堆積確率が近く、ピラミッド状微構造における第１パッシベーション層の厚さの均一性が向上し、第１パッシベーション層のパッシベーション効果を向上させ、電池の開放電圧を高めることができ、さらに第１パッシベーション層の均一性が向上すると、第１パッシベーション層と金属ペーストとのマッチング程度が向上し、接触抵抗率を効果的に低下させ、太陽電池の短絡電流及びフィルファクターを向上させ、太陽電池の変換効率を向上させる。
本願は、ＴＯＰＣｏｎ電池を例とし、本願の技術案を詳細に説明する。
図１は、本願に係る太陽電池の構成を示す模式図である。図１に示すように、太陽電池は、
前面に、ピラミッド状微構造を含む第１テクスチャ構造１１を有し、前記ピラミッド状微構造の斜辺の長さをＣμｍとすると、０．４≦Ｃ≦１．９である半導体基板１０と、
半導体基板１０の第１テクスチャ構造１１上に位置する第１パッシベーション層２０であって、不均一さＮが４％以下である第１パッシベーション層２０と、
半導体基板１０の後面に位置するトンネル層３０と、
トンネル層３０の表面に位置するドープ導電層４０であって、前記半導体基板１０と同じ導電型のドーピング元素を有するドープ導電層４０と、
ドープ導電層４０の表面に位置する第２パッシベーション層５０と、を備える。
なお、半導体基板１０の前面とは、受光面、即ち太陽光線による照射を受ける表面（受光面）を指してもよく、半導体基板１０の後面とは、前記前面と対向する表面を指す。いくつかの実施例において、前記形成された太陽電池は片面電池であり、前記前面は受光面を指してもよく、後面は非受光面を指してもよい。いくつかの実施例において、前記形成された太陽電池は両面電池であり、前記前面及び後面はいずれも受光面であってもよい。
本願の選択可能な技術案として、半導体基板１０は、Ｎ型結晶シリコン基板（又はシリコン片）であり、高温拡散、ペーストによるドーピング又はイオン注入のうちの何れか１種または複数種のプロセスを採用し、半導体基板の前面にＰ型ドープ層を形成することにより、前記半導体基板１０にＰＮ接合を形成することができる。いくつかの実施例において、前記半導体基板１０は、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板、微結晶シリコン基板又は炭化シリコン基板のうちの１種であってもよい。
いくつかの実施例において、前記Ｐ型ドープ層は、ホウ素ドープ拡散層である。ホウ素ドープ拡散層は、ホウ素源を用いて拡散プロセスによりホウ素原子を前面に一定の深さまで拡散させたＰ型ドープ層（すなわち、Ｐ＋層）である。例えば、ホウ素源は、液状の三臭化ホウ素であってもよい。
いくつかの実施例において、図２ａに示すように、半導体基板１０の前面に、ピラミッド状微構造１１１を含む第１テクスチャ構造１１を有する。ピラミッド状微構造１１１は、四面体、略四面体、五面体、略五面体等の構造であってもよい。ピラミッド状微構造１１１は、半導体基板に対してテクスチャリングプロセスを行うことにより形成することができる。テクスチャリングプロセスの方式は、化学エッチング、レーザエッチング、機械法、プラズマエッチングなどであってもよい。前記ピラミッド状微構造によって、金属ペーストをスクリーン印刷して電極を形成する時にピラミッド状微構造によりよく充填させることができ、より優れた電極接触を取得し、電池の直列電気抵抗を効果的に低下し、フィルファクターを向上させることができる。
いくつかの実施例において、図２ｂに示すように、前記ピラミッド状微構造１１１の斜辺の長さをＣμｍとすると、０．４≦Ｃ≦１．９であり、ピラミッド状微構造１１１の斜辺の長さは、具体的に、０．４μｍ、０．５μｍ、０．６μｍ、０．８μｍ、１．０μｍ、１．２μｍ、１．４μｍ、１．５μｍ、１．６μｍ、１．８μｍ又は１．９μｍ等であってもよい。ピラミッド状微構造１１１の底部の一次元サイズをＡμｍとすると、０．１≦Ａ≦３である。なお、図２ｃに示すように、前記底部の一次元サイズＡは、具体的に、底部表面の長さ、幅、対角線の長さ、円形の直径等であってもよく、ここで限定されない。いくつかの実施例において、前記一次元サイズは、基板の前面の予め設定された範囲内に、複数のピラミッド状微構造の底部表面の一次元サイズの平均値を指してもよい。具体的には、ピラミッド状微構造１１１の底部の一次元サイズＡは、０．１μｍ、０．５μｍ、０．８μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、１．８μｍ、２μｍ、２．５μｍ、２．８μｍ又は３μｍ等であってもよい。
ピラミッド状微構造の頂部から底部までの高さをＢμｍとすると、０．１≦Ｂ≦３であり、ピラミッド状微構造の頂部から底部までの垂直距離は、０．１μｍ、０．５μｍ、０．８μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、１．８μｍ、２μｍ、２．５μｍ、２．８μｍ又は３μｍ等であってもよい。
いくつかの実施例において、前記太陽電池の第１テクスチャ構造又は第２テクスチャ構造を特徴付けるテクスチャサイズ特徴、例えばピラミッド状微構造の底部表面の一次元サイズ、ピラミッド状微構造の頂部と底部の高さを測定する場合、試験装置（光学顕微鏡、原子間力顕微鏡、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡など）により直接測定することができる。例えば、ピラミッド状微構造１１１の底部の一次元サイズの測定方法は、第１テクスチャ構造において１０個以上のピラミッド状微構造をランダムに選択し、試験装置でその底部の一次元サイズをそれぞれ測定し、そして複数の一次元サイズの平均値を算出し、ピラミッド状微構造１１１の底部の一次元サイズを取得する。第１パッシベーション層２０の厚さとは、形成面に対する第１パッシベーション層２０の厚さを指す。以上の測定手段は、単なる例示であり、本願において限定されない。
図２ｄ及び図２ｅに示すように、同一ピラミッド状微構造１１１上に形成された第１パッシベーション層２０は、ピラミッド状微構造１１１の頂部ａ及び／又は底部ｃに位置する第１パッシベーション層２０の厚さが大きく、ピラミッド状微構造１１１の頂部ａと底部ｃとの間に位置する第１パッシベーション層２０の厚さが小さい。
本願において、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の高解像度機器を用いて、ピラミッド状微構造１１１における第１パッシベーション層２０の厚さを測定することができる。測定により、前記ピラミッド状微構造１１１における第１パッシベーション層２０の最大厚さをＤｍａｘとし、前記ピラミッド状微構造１１１における第１パッシベーション層２０の最小厚さをＤｍｉｎとし、前記第１パッシベーション層２０の不均一さＮをＮ＝（Ｄｍａｘ－Ｄｍｉｎ）／Ｄｍａｘと定義すると、第１パッシベーション層２０の不均一さＮが４％以下である。
具体的は、第１パッシベーション層２０の不均一さＮは、４％、３．５％、３％、２．８％、２．５％、２％、１．８％、１．５％、１％等であり、ここで限定されない。第１パッシベーション層２０の不均一さを上記範囲に制御すると、太陽電池の前面の外観色が最も均一であり、パッシベーション効果、反射防止効果が最も好適であり、太陽電池の変換効率を向上させることができる。
図２ｄに示すように、前記ピラミッド状微構造における第１パッシベーション層における最大厚さの領域は、前記ピラミッド状微構造の頂部ａ又は底部ｂに位置する。いくつかの実施例において、測定する時、同一ピラミッド状微構造の頂部に位置する第１パッシベーション層の厚さをＤｍａｘ１とし、同一ピラミッド状微構造の底部に位置する第１パッシベーション層の厚さをＤｍａｘ２とすると、ピラミッド状微構造における第１パッシベーション層２０の最大厚さはＤｍａｘ＝（Ｄｍａｘ１＋Ｄｍａｘ２）／２である。頂部から底部まで複数のパッシベーション層の厚さをそれぞれ測定し、サンプル数を≧１０とし、第１パッシベーション層２０の最小厚さＤｍｉｎを算出する。他の実施形態において、測定する時、同一ピラミッド状微構造を選択し、頂部から底部まで複数のパッシベーション層の厚さをそれぞれ測定し、サンプル数を≧１０とし、サンプリングして測定された厚さを比較し、ＤｍａｘとＤｍｉｎを得ることができる。
具体的に、７０ｎｍ≦Ｄｍａｘ≦１８０ｎｍであり、具体的に７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１１０ｎｍ、１２０ｎｍ、１５０ｎｍ、１６０ｎｍ又は１８０ｎｍ等であってもよく、当然上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定されない。
前記ピラミッド状微構造における第１パッシベーション層における最小厚さの領域は、前記ピラミッド状微構造の頂部と底部との間に位置し、第１パッシベーション層２０の最小厚さは５０ｎｍ≦Ｄｍｉｎ≦７０ｎｍであり、具体的に、５０ｎｍ、５６ｎｍ、５８ｎｍ、６０ｎｍ、６２ｎｍ、６５ｎｍ、６８ｎｍ又は７０ｎｍ等であってもよく、当然上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定されない。
図３ａに示すように、ピラミッド状微構造１１１の斜辺の長さが４００ｎｍ（即ち０．４μｍ）より小さい場合、プラズマ気相堆積プロセスでピラミッド状微構造１１１に第１パッシベーション層２０を堆積形成し、斜辺の長さが小さすぎるため、プラズマがピラミッド状微構造の底部、中部、頂部に到達する拡散経路が基本的に同じであり、重力作用によって、ピラミッド状微構造の底部の堆積確率が増大し、それによってピラミッド状微構造の底部にパッシベーション層をより堆積形成しやすく、底部に堆積されたパッシベーション層の厚さが頂部に堆積されたパッシベーション層より厚くなりやすく、パッシベーション層の均一性が低下する。
図３ｃに示すように、ピラミッド状微構造１１１の斜辺の長さが１．９μｍより大きい場合、プラズマ気相堆積プロセスでピラミッド状微構造１１１に第１パッシベーション層２０を堆積形成し、斜辺の長さが大きすぎるため、プラズマがピラミッド状微構造の底部に到達する拡散経路が、プラズマがピラミッド状微構造の頂部に到達する拡散経路より遥かに大きく、ピラミッド状微構造の頂部の堆積確率が増大し、それによって少量のプラズマしか底部に到達することができず、ピラミッド状微構造の頂部の厚さが底部に堆積されたパッシベーション層の厚さより大きく、パッシベーション層の均一性が低下する。
したがって、堆積プロセスパラメータを一定に保つ場合、ピラミッド状微構造１１１の溝の深さの増加に伴い、同じ位置における第１パラメーター層の厚さが安定になるまで徐々に小さくなり、曲率が大きい位置ほど同一時間内に堆積する第１パラメーター層の厚さが大きくなり、ピラミッド状微構造１１１の斜辺の長さを０．４μｍ～１．９μｍの範囲に制御することにより、第１パッシベーション層を形成するための原料ガスがピラミッド状微構造の各箇所に拡散して堆積する時の堆積確率が近く、ピラミッド状微構造の各位置に堆積した第１パッシベーション層の厚さの均一性がより良い。いくつかの実施形態において、第１テクスチャ構造１１１における複数のピラミッド状微構造の斜辺の長さをランダムに収集し、平均値を算出し、平均値をピラミッド状微構造の斜辺の長さとして定義する。例えば、４つのピラミッド状微構造１１１をランダムに選択し、その斜辺の長さをそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４とすると、ピラミッド状微構造１１１の斜辺の長さは（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）／４である。
本願の選択可能な技術案として、前記第１パッシベーション層２０は、積層設置された１層の誘電体層２１及びＫ層の反射防止層２２を含み、Ｋは２以上７以下の整数であり、それぞれの反射防止層２２の屈折率は前記半導体基板との距離の増大に伴って順次低くなる。
前記誘電体層２１は、アルミニウム含有酸化物、ガリウム含有酸化物、シリコン含有酸化物、チタン含有酸化物、ハフニウム含有酸化物、ニッケル含有酸化物、白金含有酸化物、タンタル含有酸化物のうちの少なくとも１種を含む。例えば、誘電体層２１は、酸化アルミニウム層、酸化ガリウム層、酸化シリコン層、酸化チタン層、酸化ハフニウム層等であってもよく、ここで限定されない。
いくつかの実施例において、前記誘電体層２１の厚さの範囲は、１ｎｍ～２０ｎｍであり、具体的に、１ｎｍ、５ｎｍ、８ｎｍ、９ｎｍ、１０ｎｍ、１２ｎｍ、１５ｎｍ、１８ｎｍ又は２０ｎｍ等であってもよく、当然、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定されない。
反射防止層２２は、ケイ素、窒素、酸素のうちの少なくとも２種類の元素からなる化合物を含む。具体的に、反射防止層は、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層からなる群より選択される少なくとも１種又は複数種の積層構造である。
前記反射防止層２２の単層の厚さは、１ｎｍ～５０ｎｍであり、具体的に、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ又は５０ｎｍ等であってもよく、当然、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定されない。
反射防止層２２のそれぞれは、屈折率が前記半導体基板との距離の増大に伴って順次低くなることにより、第１パッシベーション層のパッシベーション効果を高めることができる。
前記第１パッシベーション層２０の全体反射率は、１．５～２．５であり、具体的に、１．５、１．６、１．８、１．９、２．０、２．２、２．４又は２．５等であってもよく、ここで限定されず、第１パッシベーション層２０の全体反射率は１．５～１．８であることが好ましい。
前記第１パッシベーション層２０の総厚さは、７０ｎｍ～１５０ｎｍであり、具体的に、７０ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍ、９５ｎｍ、１００ｎｍ、１１０ｎｍ、１２０ｎｍ、１３０ｎｍ又は１５０ｎｍ等であってもよく、ここで限定されない。
さらに、図１に示すように、半導体基板１０の後面に第２テクスチャ構造１２を有する。具体的に、第２テクスチャ構造１２は、アルカリ研磨処理により形成することができる。
本願の選択可能な技術案として、半導体基板の後面の第２テクスチャ構造は、少なくとも部分的に積み重ねられた２つ又は複数の第１サブ構造を含む。前記第２テクスチャ構造は、非ピラミッド状微構造形態を呈する。
前記少なくとも部分的に積み重ねられた２つ又は複数の第１サブ構造について、前記後面から離れ、かつ前記後面に垂直な方向（積み重ねられる方向と理解してもよい）に、最外側の第１サブ構造の頂部表面とそれに隣接する第１サブ構造の頂部表面との距離Ｈは、２μｍ以下であり、具体的に、２μｍ、１．８μｍ、１．５μｍ、１．２μｍ、１．１μｍ、１．０μｍ、０．８μｍ、０．５μｍ、０．３μｍ、０．２μｍ又は０．１μｍ等であってもよい。なお、３層の第１サブ構造が積層設置された場合、いずれかの層の第１サブ構造の頂部表面と、隣接する層の第１サブ構造の頂部表面との距離Ｈは、２μｍ以下である。
前記最外側の第１サブ構造の頂部表面の一次元サイズＬは、４５μｍ以下、すなわち０＜Ｌ≦４５μｍであり、好ましくは、前記一次元サイズＬは２μｍ～４５μｍである。ここで、前記頂部表面の一次元サイズＬは、具体的に、表面の長さ、幅、対角線の長さ、円形の直径等であってもよく、ここで限定されない。いくつかの実施例において、前記一次元サイズは、基板の後面の予め設定された範囲内に、最外側の複数の第１サブ構造の頂部表面の一次元サイズの平均値を指してもよい。最外側の第１サブ構造の頂部表面の平均一次元サイズは、具体的に、２μｍ、５μｍ、８μｍ、１２μｍ、１５μｍ、１８μｍ、２０μｍ、２５μｍ、２８μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４２μｍ、４３μｍ、４５μｍ等であってもよい。
いくつかの実施例において、後続の第１パッシベーション層、例えば第１パッシベーション層２０、トンネル層３０、ドープ導電層４０等の製造により、第２テクスチャ構造と第１テクスチャ構造の初期構造に一定の破壊をもたらすおそれがあり、例えば、量産される太陽電池において、前記第１テクスチャ構造に、ピラミッド状微構造の尖塔が破壊されたことによって形成された少量の非ピラミッド状の微構造をさらに含む可能性がある。
図１に示すように、半導体基板１０の後面の第２テクスチャ構造１２上に位置するトンネル層３０は、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、酸窒化シリコン層、酸化モリブデン層、酸化ハフニウム層のうちの１種又は複数種の積層構造であってもよい。他の実施例において、トンネル層３０は、酸素含有窒化シリコン層、酸素含有炭化シリコン層等であってもよい。トンネル層３０の厚さは、０．８ｎｍ～２ｎｍである。具体的に、トンネル層３０の厚さは、０．８ｎｍ、０．９ｎｍ、１．０ｎｍ、１．２ｎｍ、１．４ｎｍ、１．６ｎｍ、１．８ｎｍ又は２ｎｍ等である。トンネル層３０の厚さは、形成面に対するトンネル層の厚さを指す。第２テクスチャ構造に形成されたトンネル層３０の厚さは、サブ構造の斜面の法線方向を厚さ方向として、断面観察を行って算出することができる。トンネル層３０の厚さが大きすぎると、トンネル層の接触抵抗の低減に不利である。トンネル層の厚さを制御することにより、接触抵抗によるフィルファクターの低下を抑制することができる。
具体的に、トンネル層３０のバンドギャップ幅は、３．０ｅＶ超であり、キャリアが一般的に熱放射によりトンネル層３０を通過することが困難であるものの、トンネル層３０が非常に薄いため、キャリアがトンネル効果によってトンネル層３０を通過することができる。そのため、厚さが０．８ｎｍ～２ｎｍのトンネル層は、多数キャリアの輸送を阻害しない。トンネル層の厚さが徐々に増大することに伴い、多数キャリアのトンネル効果が影響を受け、キャリアがトンネル層３０を通過しにくくなり、電池の光電変換効率が徐々に低下する。トンネル層の厚さが小さすぎると、パッシベーションの役割を果たすことができない。好ましくは、トンネル層３０は酸化シリコン層であり、トンネル層３０の厚さが０．８ｎｍ～１．５ｎｍである。
いくつかの実施例において、前面にピラミッド状テクスチャ構造を形成し、後面に非ピラミッドテクスチャ構造を形成するように、半導体基板の前後の面に異なる形態のテクスチャ構造を設置することにより、形成された電池は異なる階層の光閉じ込め構造を有し、光の有効接触面積を増加させ、接触抵抗率を低下させ、太陽電池の開放電圧を向上させ、フィルファクター及び光電変換効率を向上させることができる。
いくつかの実施例において、ドープ導電層４０は、ドープ多結晶シリコン層、ドープ微結晶シリコン層、ドープアモルファスシリコン層であってもよく、前記ドープ導電層４０は、前記半導体基板と同じ導電型のドーピング元素を含む。
半導体基板１０がＮ型単結晶シリコン基板である場合、ドープ導電層４０は、Ｎ型ドープ多結晶シリコン層、Ｎ型ドープ微結晶シリコン層又はＮ型ドープアモルファスシリコン層であり、ドーピング元素はリン等のＮ型ドーピング元素であってもよい。
いくつかの実施例において、前記ドープ導電層４０は、厚さの範囲が６０ｎｍ～２００ｎｍであり、例えば、Ｎ型ドープ多結晶シリコン層の場合、前記ドープ導電層４０は屈折率の範囲が３．５～４．５である。
本願の選択可能な技術案として、第２パッシベーション層５０は、窒化シリコン層、酸化シリコン層、酸窒化シリコン層のうちの少なくとも１種を含む。前記第２パッシベーション層５０の厚さが７０ｎｍ～１２０ｎｍである。例えば、前記第２パッシベーション層５０は、窒化シリコン層であり、前記窒化シリコン層は、シリコン／窒素の比が低く、屈折率の範囲が１．７～２．１であり、屈折率が１．７、１．８、１．９、２．０又は２．１等であってもよく、当然、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定されない。窒化シリコン層の屈折率を制御することにより、シリコン／窒素の比を低くすることによって、形成された第２パッシベーション層５０は金属化処理時に接触抵抗率を低下させることができ、さらに太陽電池の接触抵抗率をさらに低下させることができる。
いくつかの実施例において、第２パッシベーション層５０が積層設置された窒化シリコン層と酸化シリコン層又は積層設置された窒化シリコン層と酸窒化シリコン層である場合、窒化シリコン層がドープ導電層の表面に位置し、酸化シリコン層又は酸窒化シリコン層が窒化シリコン層の表面に位置する。
さらに、太陽電池は、第１電極６０及び第２電極７０をさらに備え、第１電極６０は第１パッシベーション層２０を貫通して半導体基板１０の前面のＰ型ドープ層（例えば、ホウ素ドープ拡散層）とオーミック接触を形成し、第２電極７０は第２パッシベーション層５０を貫通してドープ導電層４０とオーミック接触を形成し、ドープ導電層４０とトンネル層３０とはパッシベーション接触構造を構成する。前記第１電極６０及び第２電極７０は、第１パッシベーション層及び第２パッシベーション層の表面に塗布された導電性金属ペーストを焼結することにより形成することができる。いくつかの実施例において、前記第１電極６０又は第２電極７０の材料として、銀、アルミニウム、銅、ニッケルなどの金属材料が挙げられる。
図１に示すように形成された太陽電池について、即ち、半導体基板１０の前面にピラミッド状微構造の第１テクスチャ構造が形成され、半導体基板の後面に非ピラミッド状微構造の第２テクスチャ構造が形成され、前記第１テクスチャ構造上に、マッチングした第１パッシベーション層２０が形成され、第１パッシベーション層の不均一さＮが４％以下であり、前記第２テクスチャ構造にマッチングしたトンネル層３０、ドープ導電層４０及び第２パッシベーション層５０（例えば、窒化ケイ素層）が形成された太陽電池構造は、高い光電変換効率を有する。
いくつかの実施例において、太陽電池はＰＥＲＣ太陽電池であってもよく、図４に示すように、その構造は、
対向して設けられた前面と後面を含む半導体基板１０と、
半導体基板１０の前面に位置するドープ層であって、第１ドーピング濃度を有する低濃度ドープ領域１２１と第２ドーピング濃度を有する高濃度ドープ領域１２２とを有し、高濃度ドープ領域１２２と低濃度ドープ領域１２１との間に選択的エミッタ構造が形成されるドープ層と、
ドープ層上に位置する第１パッシベーション層２０と、
第１パッシベーション層２０上に位置する第１電極６０であって、第１パッシベーション層２０とドープ層の高濃度ドープ領域１２２を貫通してオーミック接触を形成する第１電極６０と、
半導体基板１０の後面に位置する第２パッシベーション層５０と、
第２パッシベーション層５０の後面に位置する第２電極７０とを備え、
ただし、第２パッシベーション層５０に開口が設けられ、第２電極７０の少なくとも一部が開口を貫通して半導体基板１０とオーミック接触を形成する。
なお、本実施例における半導体基板１０は、Ｐ型結晶シリコン基板であってもよい。上記した第１パッシベーション層２０、第２パッシベーション層５０、第１電極６０及び第２電極７０の種類は、Ｔｏｐｃｏｎ電池を参照することができ、ここで繰り返し述べない。
いくつかの実施例において、該太陽電池は、さらにＩＢＣ電池、ＨＪＴ電池であってもよく、ここで限定されない。
第２態様において、本願の実施例は、複数の太陽電池ストリングを備える光起電力モジュールを提供する。
図５に示すように、光起電力モジュールは、第１カバー１、第１封止接着層２、太陽電池ストリング３、第２封止接着層４と第２カバー５を備える。
太陽電池ストリング３は、複数の太陽電池（図１に示す太陽電池）を含む、太陽電池同士が導電リボン（図示せず）により接続される。太陽電池同士の間の接続形態は、部分積層であってもスプライシングであってもよい。
第１カバー１、第２カバー５は、透明又は不透明のカバー、例えばガラスカバー、プラスチックカバーであってもよい。
第１封止接着層２の両側がそれぞれ第１カバー１、太陽電池ストリング３と接触して貼り合わせており、第２封止接着層４の両側がそれぞれ第２カバー１、太陽電池ストリング３と接触して貼り合わせている。上記した第１封止接着層２、第２封止接着層４はそれぞれ、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）接着フィルム、ポリエチレンオクテン共弾性体（ＰＯＥ）接着フィルム又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）接着フィルムであってもよい。
光起電力モジュールは、光起電力モジュールに積層過程で積層ずれの現象が発生することを防止するように、側辺全体を囲む形で封止され、すなわち、封止テープを用いて光起電力モジュールの側辺を完全に被覆して封止してもよい。
さらに、光起電力モジュールは、光起電力モジュールの一部の縁部に固定されて封止するための辺縁封止部材をさらに備る。該辺縁封止部材は、光起電力モジュールにおける角部に近い縁部に固定されて封止作用を果たすことができる。該辺縁封止部材は、耐高温テープであってもよい。該耐高温テープは、優れた耐高温特性を有し、積層過程において分解したり脱落したりすることがなく、光起電力モジュールを確実に封止することを保証することができる。ここで、耐高温テープは、両端がそれぞれ第２カバー５と第１カバー１に固定されている。該耐高温テープは、両端がそれぞれ第２カバー５と第１カバー１に接着されてもよく、その中部が光起電力モジュールの側辺を位置規制して、光起電力モジュールに積層過程で積層ずれが発生することを防止することができる。
第３態様において、本願は、上記ＴＯＰＣｏｎ太陽電池を製造する太陽電池の製造方法をさらに提供し、図６に示すように、製造方法は、
半導体基板に対してテクスチャリング処理を行い、半導体基板の前面に第１テクスチャ構造を形成するステップＳ１０であって、第１テクスチャ構造がピラミッド状微構造を含んでもよく、前記ピラミッド状微構造の斜辺の長さをＣμｍとすると、０．４≦Ｃ≦１．９であるステップＳ１０と、
テクスチャリング後の半導体基板の前面に対してドーピング処理を行い、ドープ層を形成するステップＳ２０と、
アルカリ溶液を用いて半導体基板の後面に対して研磨処理を行うことにより、半導体基板の後面に第２テクスチャ構造を形成するステップＳ３０と、
半導体基板の後面の第２テクスチャ構造上にトンネル層を形成するステップＳ４０と、
トンネル層の表面に多結晶シリコン層を堆積形成し、多結晶シリコン層に対してドーピング処理を行い、半導体基板と同じ導電型のドーピング元素を有するドープ導電層を形成するステップＳ５０と、
半導体基板の前面の第１テクスチャ構造上に不均一さＮが４％以下である第１パッシベーション層を堆積形成するステップＳ６０と、
ドープ導電層の表面に第２パッシベーション層を形成するステップＳ７０と、を含む。
上記技術案において、ピラミッド状微構造の斜辺の長さの寸法を０．４μｍ～１．９μｍの範囲に制御することにより、ピラミッド状微構造における第１パッシベーション層の厚さの均一性が向上し、第１パッシベーション層のパッシベーション効果を向上させ、電池の開放電圧を高めることができ、さらに、第１パッシベーション層の均一性が向上すると、第１パッシベーション層と金属ペーストとのマッチング程度が向上し、太陽電池の短絡電流及びフィルファクターを向上させ、太陽電池の変換効率を向上させる。
以下、本技術案を具体的に説明する。
ステップＳ１０において、半導体基板に対してテクスチャリング処理を行い、半導体基板の前面に第１テクスチャ構造を形成し、第１テクスチャ構造がピラミッド状微構造を含み、前記ピラミッド状微構造の斜辺の長さをＣμｍとすると、０．４≦Ｃ≦１．９である。
半導体基板は、結晶シリコン基板（シリコン基板）、例えば多結晶シリコン基板、単結晶シリコン基板、微結晶シリコン基板、又は炭化シリコン基板のうちの１種であってもよく、本願の実施例において半導体基板の具体的な種類が限定されない。いくつかの実施例において、半導体基板は、Ｎ型結晶シリコン基板（又はシリコン片）であり、半導体基板の厚さが６０μｍ～２４０μｍであり、具体的に、６０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、１２０μｍ、１５０μｍ、２００μｍ又は２４０μｍ等であってもよく、ここで限定されない。半導体基板のドーピング元素は、リン、窒素などであってもよい。
図２ａに示すように、半導体基板１０の前面に、ピラミッド状微構造１１１を含む第１テクスチャ構造１１を有する。ピラミッド状微構造１１１は、四面体、略四面体、五面体、略五面体等の構造であってもよい。ピラミッド状微構造１１１は、半導体基板に対してテクスチャリングプロセスを行うことにより形成することができる。テクスチャリングプロセスの方式は、化学エッチング、レーザエッチング、機械法、プラズマエッチングなどであってもよい。前記ピラミッド状微構造によって、金属ペーストを用いてスクリーン印刷により電極を形成する時に前記微構造によりよく充填することができ、より優れた電極接触が得られ、電池の直列電気抵抗を効果的に低減し、フィルファクターを向上させることができる。
一実施形態において、前記半導体基板に対してテクスチャリング処理を行うことは、濃度がＸ％の水酸化カリウム溶液と濃度がＹ％の過酸化水素溶液の混合溶液を用いて前記半導体基板の表面を洗浄することを含み、ただし、Ｘ％とＹ％の積が０．００５～０．２８５である。
具体的に、前記水酸化カリウム溶液の濃度をＸ％とすると、５≦Ｘ≦２５であり、例えば、水酸化カリウム溶液の濃度が５％である場合、１００ｇの水酸化カリウム溶液に５ｇの水酸化カリウムが含まれる。水酸化カリウム溶液の濃度は、具体的に、５％、８％、１０％、１２％、１５％、１８％、２０％又は２５％等であってもよい。前記過酸化水素溶液の濃度をＹ％とすると、７≦Ｙ≦２５であり、具体的に、７％、８％、９％、１０％、１２％、１５％、１８％、２０％、２２％又は２５％等であってもよい。試験によって、Ｘ％とＹ％の積を上記範囲に制御することにより、製造されたピラミッド状微構造の均一性の向上に有利であることが確認された。なお、テクスチャリング溶液の濃度、添加剤、反応時間及び反応温度はいずれも最終的に製造されたピラミッド状微構造のサイズに影響を与える。
Ｎ型半導体基板がＮ型単結晶シリコン基板である場合、水酸化カリウムと過酸化水素の混合溶液を用いてテクスチャリング処理を行うことで、水酸化カリウム溶液による腐食が異方性を有するため、ピラミッド状微構造を製造して得ることができる。
いくつかの実施例において、図２ｂに示すように、前記ピラミッド状微構造１１１の斜辺の長さをＣμｍとすると、０．４≦Ｃ≦１．９であり、ピラミッド状微構造１１１の斜辺の長さは、具体的に、０．４μｍ、０．５μｍ、０．６μｍ、０．８μｍ、１．０μｍ、１．２μｍ、１．４μｍ、１．５μｍ、１．６μｍ、１．８μｍ又は１．９μｍ等であってもよい。
ピラミッド状微構造１１１の底部の一次元サイズをＡμｍとすると、０．１≦Ａ≦３である。なお、図２ｃに示すように、前記底部の一次元サイズＡは、具体的に、底部表面の長さ、幅、対角線の長さ、円形の直径等であってもよく、ここで限定されない。いくつかの実施例において、前記一次元サイズは、基板の前面の予め設定された範囲領域内に、複数のピラミッド状微構造の底部表面の一次元サイズの平均値を指してもよい。具体的には、ピラミッド状微構造１１１の底部の一次元サイズＡは、０．１μｍ、０．５μｍ、０．８μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、１．８μｍ、２μｍ、２．５μｍ、２．８μｍ又は３μｍ等であってもよい。
ピラミッド状微構造の頂部から底部までの高さをＢμｍとすると、０．１≦Ｂ≦３であり、ピラミッド状微構造の頂部から底部までの垂直距離は、０．１μｍ、０．５μｍ、０．８μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、１．８μｍ、２μｍ、２．５μｍ、２．８μｍ又は３μｍ等であってもよい。
いくつかの実施例において、前記太陽電池の第１テクスチャ構造又は第２テクスチャ構造を特徴付けるテクスチャサイズ特徴、例えばピラミッド状微構造の底部表面の一次元サイズ、ピラミッド状微構造の頂部と底部の高さを測定する場合、測定装置（光学顕微鏡、原子間力顕微鏡、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡など）により膜層表面を直接測定することができる。例えば、ピラミッド状微構造１１１の底部の一次元サイズの測定方法は、第１テクスチャ構造において１０個以上のピラミッド状微構造をランダムに選択し、測定装置でその底部の一次元サイズをそれぞれ測定し、そして複数の一次元サイズの平均値を算出し、ピラミッド状微構造１１１の底部の一次元サイズを取得する。第１パッシベーション層２０の厚さは、形成面に対する第１パッシベーション層２０の厚さを指す。以上の測定手段は、単なる例示であり、本願において限定されない。
ステップＳ２０において、テクスチャリング後の半導体基板の前面に対してドーピング処理を行い、ドープ層を形成する。
具体的な実施形態において、半導体基板１０がＮ型基板である場合、高温拡散、ペーストによるドーピング又はイオン注入のうちの何れか１種または複数種のプロセスを採用し、半導体基板の前面にＰ型ドープ層を形成することにより、前記半導体基板１０にＰＮ接合を形成する。
いくつかの実施例において、前記Ｐ型ドープ層は、ホウ素ドープ拡散層である。ホウ素ドープ拡散層は、ホウ素源を用いて拡散プロセスによりホウ素原子を前面に一定の深さまで拡散させたＰ型ドープ層（すなわち、Ｐ＋層）である。例えば、ホウ素源は、液状の三臭化ホウ素であってもよい。ホウ素拡散処理された基板の微結晶シリコン相が、多結晶シリコン相に変換される。半導体基板の表面に高い濃度のホウ素を有するため、通常、ホウケイ酸ガラス層（ＢＳＧ）が形成される。
さらに、ステップＳ３０において、アルカリ溶液を用いて半導体基板の後面に対して研磨処理を行う前に、前記製造方法はさらに以下のステップを含む。
調製された混酸で半導体基板の後面のホウケイ酸ガラス層を除去し、前記混酸は、濃度が０．１％～１０％のフッ化水素酸溶液、濃度が１０％～２０％の硫酸溶液及び２５％～５０％の硝酸溶液を含む。
酸洗後の半導体基板の後面を水洗、乾燥処理する。
理解できるように、ホウ素拡散処理時に、半導体基板の後面にも回り込む効果により一部のホウケイ酸ガラスが形成されるため、この部分のホウケイ酸ガラスを除去する必要がある。なお、酸洗後の半導体基板の後面に多孔質構造が形成される。
具体的に、酸洗時間を１０ｓ～１８０ｓとし、酸洗温度を７℃～２０℃とし、すなわち常温状態で半導体基板の後面におけるホウケイ酸ガラスを酸洗して除去し、半導体基板本体を露出させる。
ステップＳ３０において、アルカリ溶液を用いて半導体基板の後面に対して研磨処理を行うことにより、半導体基板の後面に第２テクスチャ構造を形成する。
具体的に、濃度が５％～１５％のアルカリ溶液を用いて半導体基板の後面を洗浄し、多孔質シリコンを除去し、
そしてスプレー方式でアルカリ溶液の微小液滴を半導体基板の後面に滴下して粗化処理を行い、さらに濃度が５％～１０％のフッ化水素酸で予備洗浄を行い、
研磨液を用いて半導体基板の後面を研磨し、研磨温度を７０℃～８０℃とし、研磨時間を２６０ｓ未満とし、ただし、研磨液は、濃度が１％～１５％のＮａＯＨ、濃度が１％～１５％のＫＯＨ及び濃度が０．５％～２．５％の添加剤を含む。
濃度が５％～１５％の水酸化カリウムと濃度が１５％～４０％の過酸化水素水との混合液を用いて、エッチング液中の有機成分を除去し、
研磨後の半導体基板を水洗し、乾燥処理する。
いくつかの実施例において、後面研磨処理を行う場合、半導体基板の前面におけるホウケイ酸ガラス層を保護し、例えばマスクによりホウケイ酸ガラス層を保護する必要がある。
具体的な実施例において、半導体基板の後面におけるホウ素濃度が低いため、アルカリ溶液を用いてエッチングすることにより、エッチング効率を効果的に向上させることができる。アルカリ溶液に有機塩基及び／又は無機塩基が含まれ、無機塩基は、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｇａ（ＯＨ）２、ＮＨ３・Ｈ２Ｏであってもよく、有機塩基は、トリエチルアミン、ニトロフェノール、ピリジン、キニーネ、コルヒチン等であってもよい。研磨液中の添加剤は、スルホン酸ナトリウム、無水マレイン酸、アルキルグリコシド等からなる緩衝液であってもよい。
研磨温度は、具体的に７０℃、７２℃、７４℃、７５℃、７８℃、７９℃、８０℃等であってもよく、研磨時間は、２５０ｓ、２４０ｓ、２３０ｓ、２２０ｓ、２００ｓ、１８０ｓ、１６０ｓ、１４０ｓ、１２０ｓ、１００ｓ、８０ｓ等であってもよく、当然、上記範囲内の他の値であってもよい。
いくつかの実施例において、半導体基板の研磨減量は、０．３ｇ未満である。
研磨時間と研磨温度を制御することにより、研磨後の第２テクスチャ構造におけるサブ構造の形状を調整することができ、それにより少なくとも部分的に積み重ねられた２つ又は複数の第１サブ構造のうち、前記後面から離れかつ前記後面に垂直な方向において、最外側の第１サブ構造の頂部表面とそれに隣接する第１サブ構造の頂部表面との距離が２μｍ以下である。
いくつかの実施例において、熱風で半導体基板の表面を乾燥させて非ピラミッド状微構造を含む第２テクスチャ構造を形成することができる。
ステップＳ４０において、半導体基板の後面の第２テクスチャ構造上にトンネル層を形成する。
いくつかの実施可能な実施形態において、オゾン酸化法、高温熱酸化法、硝酸酸化法、化学気相堆積法、低圧化学気相堆積法を用いて、半導体基板の後面をエッチングした後に処理し、トンネル層３０を形成することができる。
いくつかの実施例において、変温式プロセス及び化学気相堆積法を用いて、半導体基板の後面にトンネル層３０を堆積形成する。堆積過程において、昇温速度を０．５℃／ｍｉｎ～３℃／ｍｉｎ、堆積温度を５６０℃～６２０℃、堆積時間を３ｍｉｎ～１０ｍｉｎと制御する。
具体的に、堆積過程において、堆積温度は５６０℃、５７０℃、５８０℃、５９０℃、６００℃、６１０℃、６１５℃又は６２０℃等であってもよく、堆積時間は３ｍｉｎ、４ｍｉｎ、５ｍｉｎ、６ｍｉｎ、７ｍｉｎ、８ｍｉｎ、９ｍｉｎ又は１０ｍｉｎ等であってもよく、昇温速度は０．５℃／ｍｉｎ、０．８℃／ｍｉｎ、１．０℃／ｍｉｎ、１．２℃／ｍｉｎ、１．５℃／ｍｉｎ、２．０℃／ｍｉｎ、２．５℃／ｍｉｎ又は３℃／ｍｉｎ等であってもよく、当然、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定されない。
好ましくは、低圧化学気相堆積法を用いて、半導体基板の後面にトンネル層３０を堆積形成することにより、後続の高温ドーピング処理時に薄いトンネル層３０の局所ドーピング濃度が高すぎるによる影響を軽減でき、開放電圧の変動を低減することができ、変温式プロセス及び低圧化学気相堆積法で堆積形成したトンネル層３０により、太陽電池の開放電圧を４ｍＶ～６ｍＶ高めることができる。
トンネル３０は、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、酸窒化シリコン層、酸化モリブデン層、酸化ハフニウム層のうちの１種又は複数種の積層構造であってもよい。他の実施例において、トンネル層３０は、酸素含有窒化シリコン層、酸素含有炭化シリコン層等であってもよい。トンネル層３０の厚さは、０．８ｎｍ～２ｎｍである。具体的に、トンネル層３０の厚さは、０．８ｎｍ、０．９ｎｍ、１．０ｎｍ、１．２ｎｍ、１．４ｎｍ、１．６ｎｍ、１．８ｎｍ又は２ｎｍ等である。トンネル層３０の厚さは、形成面に対するトンネル層の厚さを指す。第２テクスチャ構造上に形成されたトンネル層３０の厚さは、サブ構造の斜面の法線方向を厚さ方向として、断面観察を行って算出することができる。トンネル層３０の厚さが大きすぎると、トンネル層の接触抵抗の低下に不利である。トンネル層の厚さを制御することにより、接触抵抗によるフィルファクターの低下を抑制することができる。
具体的に、トンネル層３０のバンドギャップ幅が、３．０ｅＶ超であり、キャリアが一般的に熱放射によりトンネル層３０を通過することが困難であるが、トンネル層３０が非常に薄いため、キャリアがトンネル効果によってトンネル層３０を通過することができる。そのため、厚さが０．８ｎｍ～２ｎｍのトンネル層は、多数キャリアの輸送を阻害しない。トンネル層の厚さが徐々に増大することに伴い、多数キャリアのトンネル効果が影響を受け、キャリアが輸送されてトンネル層３０を通過しにくくなり、電池の光電変換効率が徐々に低下する。トンネル層の厚さが小さすぎると、パッシベーション作用を果たすことができない。好ましくは、トンネル層３０は酸化シリコン層であり、トンネル層３０の厚さが０．８ｎｍ～１．５ｎｍである。
ステップＳ５０において、トンネル層の表面に多結晶シリコン層を堆積形成し、多結晶シリコン層に対してドーピング処理を行い、半導体基板と同じ導電型のドープ導電層を形成する。
いくつかの実施可能な実施形態において、物理気相堆積法、化学気相堆積法、プラズマ支援化学気相堆積法、原子層堆積法のうちのいずれかの方法により、トンネル層の表面に多結晶シリコン層を堆積形成する。化学気相堆積法は、低圧化学気相堆積法、又は常圧化学気相堆積法であってもよい。
具体的な実施形態において、トンネル層と多結晶シリコン層の堆積、及び多結晶シリコン層へのドーピングは、いずれも低圧化学気相堆積装置で形成される。
具体的には、該ステップは、
まず、アルカリによる研磨後の半導体基板を堆積装置に置き、２０Ｌ～６０Ｌの酸素源（例えば酸素、亜酸化窒素、オゾンであってもよい）を流し、０．５℃／ｍｉｎ～３℃／ｍｉｎの昇温速度で堆積装置内の温度を５６０℃～６２０℃に加熱し、堆積時間を３ｍｉｎ～１０ｍｉｎとし、トンネル層３０を形成するステップと、
酸素を流した後、恒温段階に入り、そして適量のシランガスを導入し、多結晶シリコン層を形成するステップと、
最後に、多結晶シリコン層に対してｉｎ－ｓｉｔｕドーピングを行い、ドープ導電層４０を形成するステップと、を含む。
いくつかの実施例において、ドープ導電層４０は、ドープ多結晶シリコン層であってもよく、前記ドープ導電層４０は、前記半導体基板と同じ導電型のドーピング元素を有する。
他の実施例において、トンネル層３０の表面に微結晶シリコン層又はアモルファスシリコン層を堆積形成し、ｉｎ－ｓｉｔｕドーピングを行い、ドープ微結晶シリコン層又はドープアモルファスシリコン層、即ちドープ導電層４０を形成することもできる。
半導体基板１０がＮ型単結晶シリコン基板である場合、ドープ導電層４０は、Ｎ型ドープ多結晶シリコン層、Ｎ型ドープ微結晶シリコン層又はＮ型ドープアモルファスシリコン層であり、ドーピング元素は、リン等のＮ型ドーピング元素であってもよい。
いくつかの実施例において、前記ドープ導電層４０は、厚さの範囲が６０ｎｍ～２００ｎｍであり、例えば、Ｎ型ドープ多結晶シリコン層の場合、前記ドープ導電層４０は屈折率の範囲が３．５～４．５である。
ステップＳ５０の後、且つステップＳ６０の前に、上記製造方法は、
ｉｎ－ｓｉｔｕドーピングされた多結晶シリコン層を堆積した後に高温アニール処理と洗浄処理を行うことをさらに含む。
本願実施例において、この高温アニール処理と洗浄処理の具体的な処理方式が限定されない。例えば、この高温アニール処理によって処理されるのが、堆積された多結晶シリコン層であり、これにより、多結晶シリコン層をよりよく結晶化させることができ、アニールの温度範囲が、７００℃～１０００℃であってもよい。
高温アニール処理により、５価のリン原子を拡散させてドープ多結晶シリコン層を形成し、アニール処理後、結晶シリコンにおける微結晶シリコン相が多結晶シリコン相に変換し、リンが半導体基板の表面に堆積されてリンシリコンガラス（ＰＳＧ）を形成する。
洗浄処理は、リンドーピング過程中に形成したリンシリコンガラス層（ＰＳＧ）を除去するためである。理解できるように、リンが拡散する時、半導体基板の表面に高い濃度のリンを含むため、通常、リンシリコンガラス層（ＰＳＧ）が形成され、このリンシリコンガラス層が、金属ゲッタリング作用を有し、太陽電池の正常動作に影響を与え、除去する必要がある。
具体的な実施例において、半導体基板の後面を下に向けるように、半導体基板をチェーン式酸洗装置（チェーン式装置のベルトの速度が１．０ｍ／ｍｉｎ～２．０ｍ／ｍｉｎである）内に置く。半導体基板が酸槽に入り、後面にリン拡散によって形成されたリンシリコンガラス層（ＰＳＧ）がエッチングにより除去される。酸槽内に調製された混酸が注入されており、混酸が質量濃度が２％～１０％のフッ化水素酸溶液、及び質量濃度が２％～１０％の塩酸溶液を含み、酸洗温度が１５℃～２５℃であり、酸洗時間が約３０ｓ～６０ｓであり、半導体基板の前面が水膜に被覆され、半導体基板の前面のホウケイ酸ガラス層（ＢＳＧ）が保護層として、リンシリコンガラス層（ＰＳＧ）を除去する過程において、半導体基板の前面と混酸との反応を回避することもできる。
なお、酸洗後に水洗が必要であり、水洗時間が１０～２０ｓであり、水洗温度が１５℃～２５℃であってもよく、当然ながら、水洗後に半導体基板を乾燥処理してもよい。
ステップＳ６０において、半導体基板の前面の第１テクスチャ構造上に不均一さＮが４％以下の第１パッシベーション層を堆積形成する。
いくつかの実施例において、プラズマ支援化学気相堆積法を用いて第１パッシベーション層２０を堆積してもよく、当然ながら他の方法、例えば有機化学気相堆積法などを用いてもよい。本願の実施例において、第１パッシベーション層２０の具体的な実施形態が限定されない。
理解できるように、ピラミッド状微構造の斜辺の長さの寸法を０．４μｍ～１．９μｍの範囲に制御することにより、第１パッシベーション層を形成するための原料ガスがピラミッド状微構造の頂部、底部及び頂部と底部との間の位置に拡散堆積する時の堆積確率が近く、ピラミッド状微構造における第１パッシベーション層の厚さの均一性が向上し、第１パッシベーション層のパッシベーション効果を向上させ、電池の開放電圧を高めることができ、さらに第１パッシベーション層の均一性が向上すると、第１パッシベーション層と金属ペーストとのマッチング程度が向上し、接触抵抗率を効果的に低下させ、太陽電池の短絡電流及びフィルファクターを向上させ、太陽電池の変換効率を向上させる。
前記第１パッシベーション層２０は、積層設置された１層の誘電体層２１及びＫ層の反射防止層２２を含み、Ｋは２以上７以下の整数であり、それぞれの反射防止層２２の屈折率は前記半導体基板との距離の増大に伴って順次低くなる。
前記誘電体層２１は、アルミニウム含有酸化物、ガリウム含有酸化物、シリコン含有酸化物、チタン含有酸化物、ハフニウム含有酸化物、ニッケル含有酸化物、白金含有酸化物、タンタル含有酸化物のうちの少なくとも１種を含む。例えば、誘電体層は、酸化アルミ
ニウム層、酸化ガリウム層、酸化シリコン層、酸化チタン層、酸化ハフニウム層等であってもよく、ここで限定されない。
いくつかの実施例において、前記誘電体層２１の厚さの範囲は、１ｎｍ～２０ｎｍであり、具体的に、１ｎｍ、５ｎｍ、８ｎｍ、９ｎｍ、１０ｎｍ、１２ｎｍ、１５ｎｍ、１８ｎｍ又は２０ｎｍ等であってもよく、当然、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定されない。
反射防止層２２は、ケイ素、窒素、酸素のうちの少なくとも２種類の元素からなる化合物を含む。具体的に、反射防止層は、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層からなる群より選択される少なくとも１種又は複数種の積層構造である。
前記反射防止層の単層の厚さは、１ｎｍ～５０ｎｍであり、具体的に、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ又は５０ｎｍ等であってもよく、当然上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定されない。
反射防止層２２のそれぞれは、屈折率が前記半導体基板との距離の増大に伴って順次低くなる。
前記第１パッシベーション層２０の全体反射率は、１．５～２．５であり、具体的に、１．５、１．６、１．８、１．９、２．０、２．２、２．４又は２．５等であってもよく、ここで限定されず、第１パッシベーション層２０の全体反射率は１．５～１．８であることが好ましい。
前記第１パッシベーション層２０の総厚さは、７０ｎｍ～１５０ｎｍであり、具体的に、７０ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍ、９５ｎｍ、１００ｎｍ、１１０ｎｍ、１２０ｎｍ、１３０ｎｍ又は１５０ｎｍ等であってもよく、ここで限定されない。
ステップＳ７０において、ドープ導電層の表面に第２パッシベーション層を形成する。
プラズマ支援化学気相堆積法を用いて第２パッシベーション層５０を堆積してもよく、当然ながら他の方法、例えば有機化学気相堆積法などを用いてもよい。本願の実施例において、第２パッシベーション層５０の具体的な実施形態が限定されない。
本願の選択可能な技術案として、第２パッシベーション層５０は、窒化シリコン層、酸化シリコン層、酸窒化シリコン層のうちの少なくとも１種を含む。前記第２パッシベーション層５０の厚さが７０ｎｍ～１２０ｎｍである。例えば、前記第２パッシベーション層５０は、窒化シリコン層であり、前記窒化シリコン層は、シリコン／窒素の比が低く、屈折率の範囲が１．７～２．１であり、屈折率が１．７、１．８、１．９、２．０又は２．１等であってもよく、当然上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定されない。窒化シリコン層の屈折率を制御することにより、低いシリコン／窒素の比を有させることによって、形成された第２パッシベーション層５０は金属化処理時に接触抵抗率を低下させることができ、太陽電池の接触抵抗率をさらに低下させる。
いくつかの実施例において、第２パッシベーション層５０は、積層設置された窒化シリコン層と酸化シリコン層、又は積層設置された窒化シリコン層と酸窒化シリコン層である場合、窒化シリコン層がドープ導電層の表面に位置し、酸化シリコン層又は酸窒化シリコン層が窒化シリコン層の表面に位置する。
さらに、ステップＳ７０の後、上記製造方法は、
半導体基板に対して、スクリーン印刷を行って焼結することで電極を形成することをさらに含む。
いくつかの実施例において、太陽電池は、第１電極６０及び第２電極７０をさらに含み、第１電極６０は第１パッシベーション層２０を貫通して半導体基板１０の前面のＰ型ドープ層（例えば、ホウ素ドープ拡散層）とオーミック接触を形成し、第２電極７０は第２パッシベーション層５０を貫通してドープ導電層４０とオーミック接触を形成し、ドープ導電層４０とトンネル層３０とはパッシベーション接触構造を構成する。前記第１電極６０及び第２電極７０は、第１パッシベーション層及び第２パッシベーション層の表面に塗布された導電性金属ペーストを焼結することにより形成することができる。いくつかの実施例において、前記第１電極６０又は第２電極７０の材料として、銀、アルミニウム、銅、ニッケルなどの金属材料が挙げられる。
以下、上記方法により太陽電池を得る実施例１～８、及び比較例１～３の具体的なプロセスパラメータは表１に示され、製造された太陽電池の試験結果は表２に示される。
実施例１～実施例８から分かるように、半導体基板の前面の第１テクスチャ構造における第１パッシベーション層の不均一さＮを望ましい範囲に制御することにより、第１パッシベーション層のパッシベーション効果を向上させ、太陽電池の開放電圧を高めることができ、さらに、第１パッシベーション層の均一性が向上すると、第１パッシベーション層と金属ペーストとのマッチング程度が向上し、太陽電池の短絡電流及びフィルファクターを向上させ、太陽電池の変換効率を向上させる。
図７に示すように、半導体基板の前面の第１テクスチャ構造におけるピラミッド状微構造の斜辺の長さの増大に伴い、太陽電池の変換効率が上昇した後に低下する傾向にある。これは、斜辺の長さが大きすぎるか又は小さすぎると、ピラミッド状微構造に形成された第１パッシベーション層の不均一さが向上するからである。好ましくは、ピラミッド状微構造の斜辺の長さが０．６μｍ～１．６μｍである場合、光電変換効率は２４．１４％以上に達することができる。
比較例１の太陽電池における第１テクスチャ構造において、ピラミッド状微構造の斜辺の長さが小さすぎるため、堆積形成された第１パッシベーション層の不均一さが向上し、太陽電池の短絡電流及びフィルファクターが低下し、太陽電池の変換効率も低下する。
比較例２及び３の太陽電池における第１テクスチャ構造において、ピラミッド状微構造の斜辺の長さが大きすぎるため、堆積形成された第１パッシベーション層の不均一さが向上し、太陽電池の短絡電流及びフィルファクターが低下し、太陽電池の変換効率も低下する。
以上、好適な実施例を参照しながら本発明を開示したが、これらの内容は、特許請求の範囲を限定するものではない。当業者が本発明の主旨を逸脱せずに種々の可能な変更や変形を行うことができる。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に定められた範囲に準じるべきである。
１０ 半導体基板
２０ 第１パッシベーション層
２２ 反射防止層
３０ トンネル層
４０ ドープ導電層
５０ 第２パッシベーション層
６０ 第１電極
７０ 第２電極

Claims (14)

  1. 太陽電池であって、
    前面に第１テクスチャ構造を有する半導体基板と、前記半導体基板の第１テクスチャ構造上に位置する第１パッシベーション層と、前記半導体基板の後面上に位置する第２パッシベーション層とを含み、
    前記第１テクスチャ構造は、ピラミッド状微構造を含み、
    前記ピラミッド状微構造の斜辺の長さをＣμｍとすると、０．４≦Ｃ≦１．９であり、
    前記半導体基板の後面に第２テクスチャ構造を有し、
    前記第２テクスチャ構造は、少なくとも部分的に積み重ねられた２つ又は複数の第１サブ構造を含み、
    前記後面から離れ、かつ前記後面に垂直な方向に、最外側の第１サブ構造の頂部表面とそれに隣接する第１サブ構造の頂部表面との距離Ｈは、２μｍ以下であり、
    前記第１パッシベーション層の不均一さをＮとすると、Ｎが４％以下であり、Ｎ＝（Ｄｍａｘ－Ｄｍｉｎ）／Ｄｍａｘであり、ただし、Ｄｍａｘは、前記ピラミッド状微構造上に位置する第１パッシベーション層の最大厚さであり、Ｄｍｉｎは、前記ピラミッド状微構造上に位置する第１パッシベーション層の最小厚さであり、
    前記第１パッシベーション層における最大厚さの領域は、前記ピラミッド状微構造の頂部又は底部に位置することを特徴とする太陽電池。
  2. 前記ピラミッド状微構造における第１パッシベーション層の最大厚さは、７０ｎｍ≦Ｄｍａｘ≦１８０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記ピラミッド状微構造における第１パッシベーション層の最小厚さは、５０ｎｍ≦Ｄｍｉｎ≦７０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  4. 前記ピラミッド状微構造の底部の一次元サイズをＡμｍとすると、０．１≦Ａ≦３であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  5. 前記ピラミッド状微構造の頂部から底部までの高さをＢμｍとすると、０．１≦Ｂ≦３であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  6. 前記第１パッシベーション層は、１層の誘電体層及びＫ層の反射防止層を含み、Ｋは２以上７以下の整数であり、それぞれの反射防止層の屈折率は、前記半導体基板との距離の増大に伴って順次低くなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  7. 前記誘電体層は、アルミニウム含有酸化物、ガリウム含有酸化物、シリコン含有酸化物、チタン含有酸化物、ハフニウム含有酸化物、ニッケル含有酸化物、白金含有酸化物、タンタル含有酸化物のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  8. 前記誘電体層の厚さは、１ｎｍ～２０ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  9. 前記反射防止層は、ケイ素、窒素、酸素のうちの少なくとも２種類の元素からなる化合物を含むことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  10. 前記反射防止層の厚さは、１ｎｍ～５０ｎｍであることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池。
  11. 前記第１パッシベーション層の総厚さは、７０ｎｍ～１５０ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  12. 前記第１パッシベーション層の全体反射率は、１．５～２．５であることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  13. 前記第２パッシベーション層は、窒化シリコン層、酸化シリコン層、酸窒化シリコン層のうちの少なくとも１種を含み、前記第２パッシベーション層の厚さは、７０ｎｍ～１２０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の太陽電池を備える太陽電池ストリングを複数含むことを特徴とする光起電力モジュール。
JP2023091398A 2021-09-14 2023-06-02 太陽電池及び光起電力モジュール Active JP7368653B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111074502.5A CN113540269B (zh) 2021-09-14 2021-09-14 太阳能电池及其制备方法、光伏组件
CN202111074502.5 2021-09-14
JP2022146331A JP7291282B2 (ja) 2021-09-14 2022-09-14 太陽電池及び光起電力モジュール

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022146331A Division JP7291282B2 (ja) 2021-09-14 2022-09-14 太陽電池及び光起電力モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023113779A JP2023113779A (ja) 2023-08-16
JP7368653B2 true JP7368653B2 (ja) 2023-10-24

Family

ID=78085544

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021169750A Active JP7152580B1 (ja) 2021-09-14 2021-10-15 太陽電池及びその製造方法、光起電力モジュール
JP2022146331A Active JP7291282B2 (ja) 2021-09-14 2022-09-14 太陽電池及び光起電力モジュール
JP2023091398A Active JP7368653B2 (ja) 2021-09-14 2023-06-02 太陽電池及び光起電力モジュール

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021169750A Active JP7152580B1 (ja) 2021-09-14 2021-10-15 太陽電池及びその製造方法、光起電力モジュール
JP2022146331A Active JP7291282B2 (ja) 2021-09-14 2022-09-14 太陽電池及び光起電力モジュール

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230079826A1 (ja)
EP (1) EP4148808A1 (ja)
JP (3) JP7152580B1 (ja)
CN (2) CN114649427B (ja)
AU (2) AU2021245100B1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117476785A (zh) * 2022-06-21 2024-01-30 浙江晶科能源有限公司 背接触太阳能电池及光伏组件
CN115084286B (zh) * 2022-07-22 2022-11-18 山东腾晖新能源技术有限公司 光伏电池正面钝化接触结构及应用
CN115172528B (zh) * 2022-07-28 2023-11-10 安徽晶科能源有限公司 一种太阳能电池及其制备工艺、光伏组件
CN117691000B (zh) * 2024-02-01 2024-05-14 通威太阳能(眉山)有限公司 一种太阳电池的制备方法、太阳电池及光伏组件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000332279A (ja) 1999-05-24 2000-11-30 Kyocera Corp 太陽電池の製造方法
JP2011258767A (ja) 2010-06-09 2011-12-22 Sharp Corp 太陽電池
WO2018003891A1 (ja) 2016-06-30 2018-01-04 株式会社カネカ 結晶シリコン系太陽電池およびその製造方法
US20200350445A1 (en) 2017-04-26 2020-11-05 Lg Electronics Inc. Solar cell and method of manufacturing the same

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000022185A (ja) * 1998-07-03 2000-01-21 Sharp Corp 太陽電池セル及びその製造方法
JP2003063900A (ja) 2001-08-28 2003-03-05 Daido Steel Co Ltd 単結晶半導体基板の表面処理方法
JP2005142271A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Canon Inc 太陽電池及びその製造法
JP2008047792A (ja) 2006-08-21 2008-02-28 Toppan Printing Co Ltd 太陽電池部材および太陽電池部材シート
NL2003390C2 (en) * 2009-08-25 2011-02-28 Stichting Energie Solar cell and method for manufacturing such a solar cell.
US20110100412A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 International Business Machines Corporation Method of manufacturing photovoltaic modules
WO2011061694A2 (en) * 2009-11-18 2011-05-26 Solar Wind Ltd. Method of manufacturing photovoltaic cells, photovoltaic cells produced thereby and uses thereof
CN105789337B (zh) * 2010-03-26 2017-09-26 泰特拉桑有限公司 贯穿包括结构和制造方法的高效率晶体太阳能电池中的钝化电介质层的屏蔽电触点和掺杂
WO2011161813A1 (ja) * 2010-06-25 2011-12-29 三菱電機株式会社 太陽電池セルおよびその製造方法
JP2013012691A (ja) 2011-06-30 2013-01-17 Ulvac Japan Ltd 薄膜太陽電池の製造方法及び薄膜太陽電池
JP5546616B2 (ja) 2012-05-14 2014-07-09 セリーボ， インコーポレイテッド トンネル酸化物を有する後面接合太陽電池
JPWO2013179529A1 (ja) * 2012-05-30 2016-01-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池
JP6308438B2 (ja) * 2012-10-23 2018-04-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池
JP6277555B2 (ja) 2012-11-29 2018-02-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池
WO2015041214A1 (ja) * 2013-09-19 2015-03-26 攝津製油株式会社 半導体基板用エッチング液
JP6162076B2 (ja) * 2014-06-04 2017-07-12 信越化学工業株式会社 太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP6426961B2 (ja) * 2014-09-30 2018-11-21 株式会社カネカ 太陽電池の製造方法及び太陽電池モジュールの製造方法
JP6414767B2 (ja) * 2015-03-17 2018-10-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池セル
JP2017033970A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 京セラ株式会社 太陽電池素子およびその製造方法
WO2017163498A1 (ja) * 2016-03-23 2017-09-28 三菱電機株式会社 太陽電池、および、太陽電池の製造方法
CN105826405A (zh) * 2016-05-17 2016-08-03 常州天合光能有限公司 一种单晶硅双面太阳电池及其制备方法
CN107946378A (zh) * 2016-10-12 2018-04-20 英属开曼群岛商精曜有限公司 太阳能电池结构
CN106653887A (zh) * 2016-12-30 2017-05-10 中国科学院微电子研究所 一种背结背接触太阳能电池
JP2019149444A (ja) 2018-02-27 2019-09-05 パナソニック株式会社 太陽電池セル、及び、太陽電池セルの製造方法
CN108470695B (zh) * 2018-03-16 2020-06-23 英利能源（中国）有限公司 一种制作黑硅太阳电池的方法
CN109494262A (zh) * 2018-12-28 2019-03-19 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种晶硅太阳能电池用多层减反射膜结构及其沉积方法
KR102290467B1 (ko) * 2019-10-15 2021-08-18 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
CN110739367A (zh) * 2019-10-23 2020-01-31 泰州中来光电科技有限公司 一种N型TOPCon太阳能电池制备方法
CN110739357A (zh) * 2019-10-30 2020-01-31 江苏海洋大学 纳米倒金字塔-准微米金字塔背钝化太阳电池及制法
CN111403503A (zh) * 2020-04-24 2020-07-10 中威新能源(成都)有限公司 一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法
CN112466968A (zh) * 2020-11-18 2021-03-09 隆基绿能科技股份有限公司 一种光伏电池及光伏组件
CN112466962B (zh) 2020-11-19 2021-11-23 晶科绿能(上海)管理有限公司 太阳能电池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000332279A (ja) 1999-05-24 2000-11-30 Kyocera Corp 太陽電池の製造方法
JP2011258767A (ja) 2010-06-09 2011-12-22 Sharp Corp 太陽電池
WO2018003891A1 (ja) 2016-06-30 2018-01-04 株式会社カネカ 結晶シリコン系太陽電池およびその製造方法
US20200350445A1 (en) 2017-04-26 2020-11-05 Lg Electronics Inc. Solar cell and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN113540269A (zh) 2021-10-22
AU2021245100B1 (en) 2023-02-09
JP7291282B2 (ja) 2023-06-14
CN113540269B (zh) 2022-04-12
EP4148808A1 (en) 2023-03-15
JP2023042583A (ja) 2023-03-27
AU2023201070B2 (en) 2024-02-22
US20230079826A1 (en) 2023-03-16
JP7152580B1 (ja) 2022-10-12
CN114649427A (zh) 2022-06-21
JP2023113779A (ja) 2023-08-16
AU2023201070A1 (en) 2023-03-23
JP2023042491A (ja) 2023-03-27
CN114649427B (zh) 2023-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11538944B2 (en) Solar cell, method for manufacturing solar cell, and solar cell module
JP7368653B2 (ja) 太陽電池及び光起電力モジュール
JP7331232B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法、太陽電池モジュール
US20080241987A1 (en) Method for fabricating a silicon solar cell structure having silicon nitride layers
CN112635591A (zh) 一种太阳能电池的制备方法以及太阳能电池
Iftiquar et al. Fabrication of crystalline silicon solar cell with emitter diffusion, SiNx surface passivation and screen printing of electrode
US20240006550A1 (en) Solar cell, manufacturing method thereof, and photovoltaic module
CN116914012A (zh) 一种双面掺杂多晶硅钝化接触电池及其制备方法
CN103904168B (zh) 太阳能电池单元的制造方法
CN220604704U (zh) 一种双面掺杂多晶硅钝化接触电池
JP2019050329A (ja) 太陽電池セルの製造方法
CN108133975B (zh) 一种多晶掺镓太阳电池及其制备方法
TWI482294B (zh) 製作背面具有介電質層以及分散式接觸電極之矽太陽能電池之方法及該元件

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230602

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20230825

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231010

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231012

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7368653

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150