JPH04107881A - 太陽電池素子 - Google Patents

太陽電池素子

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JPH04107881A JP2226944A JP22694490A JPH04107881A JP H04107881 A JPH04107881 A JP H04107881A JP 2226944 A JP2226944 A JP 2226944A JP 22694490 A JP22694490 A JP 22694490A JP H04107881 A JPH04107881 A JP H04107881A
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は太陽電池素子に関し、特にシリコン基板の裏面
側にのみ電極を形成した太陽電池素子に関する。
(従来の技術およびその問題点) 太陽電池素子は、第3図に示すように、p型シリコン基
板31内の一生面側にn+領域32を形成してp−n接
合部を形成し、このシリコン基板31の一生面側のn+
領域32上と他の主面側にそれぞれ電極33.34を形
成したものが一般的である。なお、第3図中、35は反
射防止膜である。ところが、このような太陽電池素子で
は、受光面側に電極33があるために、この受光面側電
極33によって入射光が遮られて影によるロスが発生す
るとともに、この受光面側電極33部や受光面側高濃度
層32部分でキャリアの再結合損失が発生するという問
題がある。
そこで、受光面側の光彩面積を減少させるとともに受光
面側電極部でのキャリアの再結合を抑制するために、第
4図に示すような太陽電池素子も提案されている。すな
わち、p型シリコン基板41の一生面側には凹凸部42
と反射防止膜43だけを形成して、シリコン基板41内
の他の主面側にn+領域44とp+領域45を形成し、
このn1領域44部分とp+領域45部分と点状に接触
する電極46.47をそれぞれ形成したものである。こ
のように構成することにより、受光面側には電極がない
ことから光彩面積はゼロとなり、また電極との接触面積
を減少させることでキャリアの再結合も抑制できるよう
になる。ところが、この太陽電池素子では、シリコン基
板の比抵抗が大きいと太陽電池素子を形成した場合に直
列抵抗が増大し、集光タイプでない場合には効率が大き
く低下するという問題がある。
また、第5図に示すように、p型シリコン基板51内に
貫通孔52を形成するとともに、このシリコン基板51
の受光面側と貫通孔52内にn+領域53を連続して形
成し、裏面側のp+領域54と貫通孔部分の裏面側のn
+領域55部分にそれぞれ電極56.57を形成するこ
とによって受光面側の光彩面積を減少させるようにした
太陽電池素子も提案されている(例えば特開平1−51
282号公報参照)、ところが、この太陽電池素子では
、シリコン基板51の表面および貫通孔52部分にn+
領域53を形成するために800℃以上の高温プロセス
が必要なことと受光面側にn◆の高濃度層を形成するた
めこの受光面側高濃度層でキャリアの再結合損失が発生
するという問題があった。なお、第5図中、58はp型
シリコン基板の受光面側に形成された反射防止膜である
本発明は、このような従来装置の問題点に鑑みて案出さ
れたものであり、光彩面積による効率低下を防止すると
ともにキャリアの再結合損失を防止した太陽電池素子を
提供することを目的とするものである。
(発明の構成) 本発明によれば、受光面側に凹凸部を有するp型シリコ
ン基板内に傾斜した貫通孔を多数形成するとともに、こ
のシリコン基板裏面側の貫通孔近傍にn+領領域形成し
て、シリコン基板内の受光面側から貫通孔部分を経由し
てn+領領域連続する反転層を形成し、シリコン基板の
受光面側と貫通孔内に反射防止膜を形成して、シリコン
基板裏面側のn+領領域形成された部分以外の部分にp
“領域を形成し、上記n+領領域p“領域上に電極を形
成して成る太陽電池素子が提供され、そのことにより上
記目的が達成される。
(作用) 上記のようにシリコン基板の受光面側には電極が存在し
ないことから、光彩損失とキャリアの再結合損失とは発
生せず、また受光面側にn+領領域ないことからも受光
面側高濃度層によるキャリアの再結合損失も発生しない
、さらに、シリコン基板の受光面側に凹凸部形成すると
ともにシリコン基板内に傾斜した貫通孔を多数形成する
ことによてシリコン基板の表面積を増大させている。し
たがって、高効率の太陽電池素子を提供できるようにな
る。
(実施例) 以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
第1図は、本発明に係る太陽電池素子の一実施例を示す
斜視図であり、1は全体としてp型シリコン基板を示す
前記シリコン基板1は、例えばボロンなどのp型不純物
を含有させた0、4Ωcm程度の比抵抗を有する厚み5
0〜200μm程度のシリコン基板で構成される。この
シリコン基板1は、引き上げ法などによって形成した単
結晶シリコン基板でもよく、また鋳込み法などによって
形成した多結晶シリコン基板でもよい。
前記シリコン基板1内には、多数の貫通孔1aが形成さ
れている。この貫通孔1aは、シリコン基板1の表面積
(受光面81[)を増大させるとともに、後述する反転
層7をシリコン基板1の裏面側に導くために形成される
。この貫通孔1aは、直径50μm程度に形成される。
なお、この貫通孔1aは、入射光をシリコン基板1内に
効率良く取り入れるために傾斜して形成するのが好まし
い。
前記シリコン基板1の受光面側には、テキスチャー処理
によるピラミッド状凹凸部1bが形成されている。この
ピラミッド状凹凸部1bは、シリコン基板1の表面での
照射光の反射ロスを低減させるために形成される。なお
、ピラミッド状凹凸部に限らず、7字溝などを多数形成
するようにしてもよい、シリコン基板1の表面に7字溝
を形成する場合は、水酸化ナトリウム溶液などを使用し
たフォトリソグラフィー技術により形成される。
なお、第1図において、3はn+領領域電極、4はp1
領域の電極である。
第2図は、本発明に係る太陽電池素子の部分断面図であ
る。
前記シリコン基板1内には、貫通孔1aが傾斜して形成
されている。
このシリコン基板1の裏面側の貫通孔1aの近傍には、
選択的にn+領域5が形成されている。
このn+領域5は、Pなどの不純物を高濃度に含有して
いる。
また、シリコン基板1裏面側のn+領域5が形成された
部分以外の部分には、n”領域5部分から適当な距離を
隔ててBSF (裏面電界)層となるp+領域6が形成
されている。このp+領域6は、アルミニウム元素など
を高濃度に含有して構成される。
前記シリコン基板lの受光面側および貫通孔la内の表
面側には、Ceなとのイオンを低濃度に含有する反転層
7が、裏面側に形成されたn+領域5に接続されるよう
に形成されている。この反転層7は、表面近傍で発生し
た電子・正孔を反転層で形成された電界により分離する
ため、および表面へ導かれた電子をn+領域5へ導くた
めに形成される。
前記シリコン基板1の貫通孔1a内を含む表面側には酸
化シリコン(Sin、)膜などから成るパシベーション
膜2が厚み50人程度に形成されている。
このパシベーション膜2上の受光面側および貫通孔la
内には、Ceなどのイオンを含む屈折率nが2.4程度
の窒化シリコン膜(S 1XNy )膜8およびCeな
どのイオンを含まない屈折率nが1.4程度のフッ化マ
グネシウム(MgF2)膜9などから成る多層反射防止
膜が形成されている。この多層反射防止膜8.9は、そ
れぞれ厚み600人、および1000人程度スル成され
る。
また、シリコン基板1の裏面側に形成されたn+領域5
上には、n+領域5と点状に接触するAIなどから成る
電極3、およびp+領域6と点状に接触するA1などか
ら成る電極4がそれぞれ形成されている。なお、n+領
域5の電極3とp+領域6の電極4とは、シリコン基板
1の裏面側の対向部でそれぞれ合流するように櫛歯状に
形成すればよい。また、このn+領域5の電極3とp+
領域6の電ri4とは、BSR(裏面側反射防止層)を
兼ねるものである。
上述のような太陽電池素子は以下のような工程で形成さ
れる。
まず、p型シリコン基板1をHCIなどで清浄化する。
次に、10μm程度に絞られたYAGなどのレーザを用
いて多数の貫通孔1aを傾斜して形成する。
次に、ダメージ層を除去するために、フッ酸・硝酸の混
合溶液などを用いてシリコン基板1の表面を軽くエツチ
ングする。
次に、シリコン基板1の受光面側に、ピラミッド状の凹
凸部1bを形成する。このピラミッド状凹凸部1bは、
水酸化ナトリウム溶液などを用いたテキスチャー処理に
より形成される。
次に、酸化シリコン膜などから成るパシベーション膜2
をプラズマCVD法により形成して、裏面側の所定部分
(nゝ領領域p+領領域を形成する部分)をエツチング
除去する。
次に、シリコン基板1の裏面側にn+領域5とp″″領
域6とをイオン注入法または熱拡散法により形成する 次に、シリコン基板1の受光面側と貫通孔la内のパシ
ベーション膜2上に、Ceイオンなどを含有する窒化シ
リコン膜8をプラズマCVD法などにより形成する。
なお、この反転層7は、n層層を形成した後にエツチン
グによってn層とする。
次に、n1領域5およびp+領域6上にAIなどから成
る電極3.4をスクリーン印刷法または蒸着法により形
成する。
最後に、窒化シリコン腹8とフッ化マグネシウム膜9を
プラズマCVD法などで形成することにより多層反射防
止膜を形成して完成する。
(発明の効果) 以上のように、本発明に係る太陽電池素子では、受光面
側に凹凸部を有するp型シリコン基板内に傾斜した貫通
孔を多数形成するとともに、このシリコン基板裏面側の
貫通孔近傍にn+領領域形成して、シリコン基板内の受
光面側から貫通孔部分を経由してn+領領域連続する反
転層を形成し、シリコン基板の受光面側と貫通孔内に反
射防止膜を形成して、シリコン基板裏面側のn+領領域
形成された部分以外の部分にp+領領域形成し、上記n
+領領域p+領域上に電極を形成して成り、受光面に電
極がないことから、シャドウィング口又はゼロになると
ともに、電極近傍でのキャリアの再結合損失が無くなる
また、シリコン基板の受光面側にn′″層がないことか
ら、n層によるキャリアの再結合損失がなくなる。
さらに、反転層(n層)が存在するので、効果的な集電
ができる。
以上により、従来の構成に比較して電圧・電流特性が向
上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る太陽電池素子の一実施例を示す斜
視図、第2図は第2図は同じく断面図、第3図は従来の
太陽電池素子を示す図、第4図は従来の他の太陽電池素
子を示す図、第5図は従来のその他の太陽電池素子を示
す図である。 1 : 1a : 1b = 3 : 4 : 5 : 6 : 8、9 : p型シリコン基板 貫通孔 凹凸部   2:反射防止膜 n+領領域電極 p+領領域電極 n+領領 域+領領 域射防止膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 受光面側に凹凸部を有するp型シリコン基板内に傾斜し
    た貫通孔を多数形成するとともに、このシリコン基板裏
    面側の貫通孔近傍にn^+領域を形成して、シリコン基
    板内の受光面側から貫通孔部分を経由してn^+領域に
    連続する反転層を形成し、シリコン基板の受光面側と貫
    通孔内に反射防止膜を形成して、シリコン基板裏面側の
    n^+領域が形成された部分以外の部分にp^+領域を
    形成し、上記n^+領域とp^+領域上に電極を形成し
    て成る太陽電池素子。
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