JPH08111537A - Solar battery - Google Patents

Solar battery

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JPH08111537A
JPH08111537A JP6243867A JP24386794A JPH08111537A JP H08111537 A JPH08111537 A JP H08111537A JP 6243867 A JP6243867 A JP 6243867A JP 24386794 A JP24386794 A JP 24386794A JP H08111537 A JPH08111537 A JP H08111537A
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JP
Japan
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substrate
type
solar cell
layer
back surface
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6243867A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Kaneiwa
実 兼岩
Satoshi Okamoto
諭 岡本
Makoto Nishida
誠 西田
Ichiro Yamazaki
一郎 山嵜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH08111537A publication Critical patent/JPH08111537A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE: To improve efficiency of a solar battery in which a back side field is formed by a microcrystal silicon layer. CONSTITUTION: A solar battery comprises a first conduction type crystal semiconductor substrate 11, a second conduction type semiconductor layer 12 formed on the surface of incidence within the substrate, a first conduction type non- crystalline semiconductor layer 18 formed on the back side of the substrate, and a first conduction type microcrystal semiconductor layer 16 formed on the non-crystalline semiconductor layer and having a higher impurity density than that of the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体太陽電池に関し、
特に、太陽電池の光電変換効率の改善に関するものであ
る。
The present invention relates to a semiconductor solar cell,
In particular, it relates to improvement of photoelectric conversion efficiency of solar cells.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体太陽電池の光電変換効率を
高めるために、半導体基板の光入射側と反対側の裏面上
に、その半導体基板と同一導電型で高不純物濃度の半導
体層を設けることが知られている。このような半導体基
板と高不純物濃度の裏面半導体層との間には、内部電界
が形成される。太陽電池の裏面近傍で発生したキャリア
のうちの少数キャリアはその内部電界によって半導体基
板内部へ押し戻され、それによって太陽電池の光電変換
効率が高められる(以後、この効果を「裏面電界効果」
と称す)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to increase the photoelectric conversion efficiency of a semiconductor solar cell, a semiconductor layer of the same conductivity type as that of the semiconductor substrate and having a high impurity concentration is provided on the back surface of the semiconductor substrate opposite to the light incident side. It has been known. An internal electric field is formed between the semiconductor substrate and the back surface semiconductor layer having a high impurity concentration. The minority carriers among the carriers generated in the vicinity of the back surface of the solar cell are pushed back into the semiconductor substrate by the internal electric field, which enhances the photoelectric conversion efficiency of the solar cell (hereinafter, this effect is referred to as "back surface field effect").
Called).

【0003】たとえば、P型シリコン基板の裏面に高不
純物濃度の半導体層を形成する場合、そのP型シリコン
基板の裏面にアルミニウムペーストを印刷焼成する方法
がある。また、P型シリコン基板の裏面からボロンやア
ルミニウムを拡散することによっても、不純物濃度が高
いP+ 型裏面半導体層を形成することができる。
For example, when a semiconductor layer having a high impurity concentration is formed on the back surface of a P-type silicon substrate, there is a method of printing and baking an aluminum paste on the back surface of the P-type silicon substrate. Further, by diffusing boron or aluminum from the back surface of the P-type silicon substrate, the P + -type back surface semiconductor layer having a high impurity concentration can be formed.

【0004】図6は、特開平4−192569に開示さ
れている太陽電池の断面を概略的に図解している。図6
の太陽電池においては、P型単結晶シリコン基板11の
光入射側にN型層12が形成されている。N型層12の
表面は、入射光の反射を低減するために、たとえばエッ
チングなどによって凹凸にされている。N型層12はシ
リコン酸化膜13によって覆われており、シリコン酸化
膜13は反射防止膜14によって覆われている。電流
は、シリコン酸化膜13と反射防止膜14を貫通してN
型層12に接続されたグリッド電極15を介して取出さ
れる。
FIG. 6 schematically illustrates a cross section of a solar cell disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-192569. Figure 6
In this solar cell, the N-type layer 12 is formed on the light incident side of the P-type single crystal silicon substrate 11. The surface of the N-type layer 12 is made uneven by, for example, etching in order to reduce reflection of incident light. The N-type layer 12 is covered with a silicon oxide film 13, and the silicon oxide film 13 is covered with an antireflection film 14. The electric current penetrates the silicon oxide film 13 and the antireflection film 14 to generate N
It is taken out through the grid electrode 15 connected to the mold layer 12.

【0005】P型基板11の光入射側と反対側の裏面上
には、同じP型の不純物が高濃度に添加されたP+ 型微
結晶シリコン膜からなる裏面電界層16が形成されてい
る。裏面電界層16は、裏面金属電極17によって覆わ
れている。すなわち、図6の太陽電池においては、裏面
電界効果を高める目的のために、P型シリコン基板の裏
面上にP+ 型微結晶シリコン層を設けることによってヘ
テロ接合を形成し、それによって、より効果的な裏面電
界を形成している。
On the back surface of the P-type substrate 11 on the side opposite to the light incident side, a back surface electric field layer 16 made of a P + -type microcrystalline silicon film to which the same P-type impurity is added at a high concentration is formed. . The back surface field layer 16 is covered with a back surface metal electrode 17. That is, in the solar cell of FIG. 6, for the purpose of enhancing the back surface field effect, a heterojunction is formed by providing a P + -type microcrystalline silicon layer on the back surface of the P-type silicon substrate, thereby improving the effect. To form a typical back surface electric field.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、P型シリコ
ン基板の裏面上にP+ 型微結晶シリコンの裏面電界層を
堆積する場合、P+ 型微結晶シリコン層は基板の結晶構
造の影響を受けやすいので、その裏面電極層のうちで基
板に近い部分は微結晶構造になりにくい。すなわち、裏
面電界層が本来のP+ 型微結晶構造を有するためには、
その膜厚をかなり厚くする必要がある。
[SUMMARY OF THE INVENTION Incidentally, when depositing back surface field layer of the P + -type microcrystalline silicon on the back surface of the P-type silicon substrate, P + -type microcrystalline silicon layer under the influence of the crystal structure of the substrate Since it is easy, the portion of the back electrode layer near the substrate is unlikely to have a microcrystalline structure. That is, in order for the back surface field layer to have the original P + -type microcrystalline structure,
It is necessary to increase the film thickness considerably.

【0007】図7は、図6に示されたタイプの太陽電池
におけるP+ 型微結晶シリコンの裏面電界層の膜厚と太
陽電池の種々の特性との関係を示している。図7
(A),(B),(C)および(D)のそれぞれのグラ
フにおいて、横軸はいずれもP+ 型微結晶シリコン層の
膜厚(nm)を表しているが、縦軸はそれぞれ短絡電流
(mA/cm2 ),開放電圧(mV),曲線因子および
変換効率(%)を表している。
FIG. 7 shows the relationship between the film thickness of the back surface electric field layer of P + type microcrystalline silicon in the solar cell of the type shown in FIG. 6 and various characteristics of the solar cell. Figure 7
In each of graphs (A), (B), (C), and (D), the horizontal axis represents the film thickness (nm) of the P + -type microcrystalline silicon layer, but the vertical axis represents a short circuit. The current (mA / cm 2 ), open circuit voltage (mV), fill factor and conversion efficiency (%) are shown.

【0008】図7からわかるように、裏面電界層の形勢
によって太陽電池の特性を改善するためには、その裏面
電界層の膜厚を200nm以上にする必要がある。すな
わち、裏面電界層のうちで基板の結晶構造の影響を受け
る部分はヘテロ接合を形成するのが妨げられ、完全なヘ
テロ接合が得られない。したがって、P型シリコン基板
の裏面上にP+ 型微結晶シリコンの裏面電界層を形成し
ても、その裏面電界層の厚さが薄い場合には高い裏面電
界効果が得られず、太陽電池の光電変換効率が十分には
改善され得ない。
As can be seen from FIG. 7, in order to improve the characteristics of the solar cell by the shape of the back surface field layer, the back surface field layer must have a thickness of 200 nm or more. That is, a part of the back surface electric field layer affected by the crystal structure of the substrate is prevented from forming a heterojunction, and a complete heterojunction cannot be obtained. Therefore, even if the back surface field layer of P + -type microcrystalline silicon is formed on the back surface of the P-type silicon substrate, a high back surface field effect cannot be obtained if the back surface field layer is thin, and the back surface field effect of the solar cell is reduced. The photoelectric conversion efficiency cannot be improved sufficiently.

【0009】このような先行技術の課題に鑑み、本発明
は、裏面電界層の厚さが薄い場合でも大幅に改善された
裏面電界効果によって高い光電変換効率を有する太陽電
池を提供することを目的としている。
In view of such problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a solar cell having high photoelectric conversion efficiency due to a significantly improved back surface field effect even when the back surface field layer is thin. I am trying.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の1つの態様によ
る太陽電池は、第1導電型の結晶半導体基板と、その基
板内において光入射側表面に形成された第2導電型の半
導体層と、基板の光入射側の反対側の裏面上に形成され
た第1導電型の非晶質半導体層と、その非晶質半導体層
上に形成されていて基板よりも高い不純物濃度を有する
第1導電型の微結晶半導体層とを含むことを特徴として
いる。
A solar cell according to one aspect of the present invention comprises a first-conductivity-type crystalline semiconductor substrate and a second-conductivity-type semiconductor layer formed on the light-incident-side surface of the substrate. A first conductive type amorphous semiconductor layer formed on the back surface of the substrate opposite to the light incident side, and a first conductive type amorphous semiconductor layer having a higher impurity concentration than the substrate. And a conductive type microcrystalline semiconductor layer.

【0011】本発明のもう1つの態様による太陽電池に
おいては、非晶質層は水素を含んでいることを特徴とし
ている。
In a solar cell according to another aspect of the present invention, the amorphous layer contains hydrogen.

【0012】本発明の他の態様による太陽電池において
は、非晶質半導体層は2nm以上で20nm以下の範囲
内の厚さを有していることを特徴としている。
In a solar cell according to another aspect of the present invention, the amorphous semiconductor layer has a thickness within a range of 2 nm or more and 20 nm or less.

【0013】本発明のさらに他の態様による太陽電池に
おいては、非晶質半導体層は、基板の裏面上に形成され
たパッシベーション膜に開けられた複数のコンタクトホ
ール内において基板の裏面に接していることを特徴とし
ている。
In a solar cell according to still another aspect of the present invention, the amorphous semiconductor layer is in contact with the back surface of the substrate in a plurality of contact holes formed in the passivation film formed on the back surface of the substrate. It is characterized by that.

【0014】[0014]

【作用】本発明の1つの態様による太陽電池によれば、
結晶半導体基板と微結晶半導体層との間に基板の結晶構
造の影響を受けにくい非晶質半導体層が設けられている
ので、微結晶半導体層は微結晶構造を有する層のみで形
成され得る。その非晶質半導体層は微結晶シリコン層の
堆積初期の結晶構造を制御するように働くだけであっ
て、結晶半導体基板と微結晶半導体層との間のヘテロ接
合に悪影響を与えることはない。したがって、結晶半導
体基板と微結晶半導体層との間で完全なヘテロ接合を形
成することが可能となり、裏面電界効果が大幅に高めら
れて太陽電池の光電変換効率が大きく改善されることに
なる。
According to the solar cell according to one aspect of the present invention,
Since the amorphous semiconductor layer which is not easily influenced by the crystal structure of the substrate is provided between the crystalline semiconductor substrate and the microcrystalline semiconductor layer, the microcrystalline semiconductor layer can be formed only by a layer having a microcrystalline structure. The amorphous semiconductor layer only serves to control the crystal structure of the microcrystalline silicon layer in the initial stage of deposition, and does not adversely affect the heterojunction between the crystalline semiconductor substrate and the microcrystalline semiconductor layer. Therefore, it becomes possible to form a complete heterojunction between the crystalline semiconductor substrate and the microcrystalline semiconductor layer, the back surface field effect is significantly enhanced, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is greatly improved.

【0015】本発明のもう1つの態様による太陽電池に
よれば、非晶質半導体層が水素を含んでおり、その水素
が基板裏面の欠陥をパッシベート(不活性化)するの
で、基板と微結晶シリコン層との間で良好な接合を得る
ことができる。
In the solar cell according to another aspect of the present invention, the amorphous semiconductor layer contains hydrogen, and the hydrogen passivates defects on the back surface of the substrate, so that the substrate and the microcrystals are formed. A good bond can be obtained with the silicon layer.

【0016】本発明の他の態様による太陽電池によれ
ば、非晶質半導体層は2nm以上で20nm以下の範囲
内の極めて薄い厚さを有すれば十分であるので、製造コ
ストや製造時間をほとんど増大させることなく太陽電池
の特性を改善することができる。
In the solar cell according to another aspect of the present invention, it is sufficient that the amorphous semiconductor layer has an extremely thin thickness within the range of 2 nm or more and 20 nm or less, so that the manufacturing cost and the manufacturing time are reduced. The characteristics of the solar cell can be improved with almost no increase.

【0017】本発明のさらに他の態様による太陽電池に
よれば、非晶質半導体層は基板の裏面上に形成されたパ
ッシベーション層に開けられた複数のコンタクトホール
内において基板の裏面に接しているので、太陽電池の裏
面における電気的特性が安定化される。
In the solar cell according to still another aspect of the present invention, the amorphous semiconductor layer is in contact with the back surface of the substrate in the plurality of contact holes formed in the passivation layer formed on the back surface of the substrate. Therefore, the electrical characteristics on the back surface of the solar cell are stabilized.

【0018】[0018]

【実施例】図1において、本発明の一実施例による太陽
電池の断面構造が概略的に示されている。この太陽電池
において、P型結晶シリコン基板11の光入射側にN型
層12が形成されている。N型層12の表面は、入射光
の反射を低減するために、たとえばエッチングなどによ
って凹凸にされている。N型層12はシリコン酸化膜1
3によって覆われており、シリコン酸化膜13は反射防
止膜14によって覆われている。表面からの電流は、シ
リコン酸化膜13と反射防止膜14を貫通してN型層1
2に接続されたグリッド電極15を介して取出される。
FIG. 1 schematically shows a cross-sectional structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention. In this solar cell, an N-type layer 12 is formed on the light incident side of a P-type crystalline silicon substrate 11. The surface of the N-type layer 12 is made uneven by, for example, etching in order to reduce reflection of incident light. N-type layer 12 is silicon oxide film 1
3 and the silicon oxide film 13 is covered with an antireflection film 14. The current from the surface penetrates the silicon oxide film 13 and the antireflection film 14 and the N-type layer 1
It is taken out via the grid electrode 15 connected to the No. 2.

【0019】P型基板11の光入射側と反対側の裏面に
は、基板と同じP型の不純物が添加された非晶質シリコ
ン層18が形成され、その非晶質シリコン層18を覆う
ように、P型の不純物が高濃度に添加されたP+ 型微結
晶シリコンの裏面電界層16が形成されている。裏面電
界層16は裏面電極17によって覆われており、裏面か
らの電流はこの裏面電極17から取出される。
On the back surface of the P-type substrate 11 on the side opposite to the light incident side, an amorphous silicon layer 18 to which the same P-type impurities as the substrate are added is formed so as to cover the amorphous silicon layer 18. A back surface electric field layer 16 of P + -type microcrystalline silicon to which a P-type impurity is added at a high concentration is formed on the surface. The back surface field layer 16 is covered with the back surface electrode 17, and the current from the back surface is taken out from the back surface electrode 17.

【0020】図2は、図1に示されたタイプの太陽電池
における種々の特性とP型非晶質シリコン層18の厚さ
との関係を示している。すなわち、図2(A),
(B),(C)および(D)のそれぞれのグラフにおけ
る横軸はいずれもP型非晶質シリコン層の膜厚(nm)
を表しているが、縦軸はそれぞれ短絡電流(mA/cm
2 ),開放電圧(mV),曲線因子および変換効率
(%)を表している。
FIG. 2 shows the relationship between various characteristics of the solar cell of the type shown in FIG. 1 and the thickness of the P-type amorphous silicon layer 18. That is, as shown in FIG.
In each of the graphs (B), (C) and (D), the horizontal axis is the film thickness (nm) of the P-type amorphous silicon layer.
The vertical axis represents the short-circuit current (mA / cm).
2 ) Indicates open circuit voltage (mV), fill factor and conversion efficiency (%).

【0021】図2において、P型非晶質シリコン層18
は、SiH4 ,H2 およびB2 6の混合ガス雰囲気中
におけるプラズマCVD法によって形成された。混合ガ
ス中の組成比はH2 /SiH4 =0.3およびB2 6
/SiH4 =0.005であり、入力RF(高周波)パ
ワーは7Wであった。このように形成されたP型非晶質
シリコン層18は水素を含んでおり、その水素はP型基
板の裏面上の欠陥をパッシベート(不活性化)するよう
に働く。
In FIG. 2, a P-type amorphous silicon layer 18 is formed.
Was formed by plasma CVD in a mixed gas atmosphere of SiH 4 , H 2 and B 2 H 6 . The composition ratio in the mixed gas is H 2 / SiH 4 = 0.3 and B 2 H 6
/ SiH 4 = 0.005, and the input RF (high frequency) power was 7W. The P-type amorphous silicon layer 18 thus formed contains hydrogen, and the hydrogen acts to passivate (deactivate) defects on the back surface of the P-type substrate.

【0022】P+ 型微結晶シリコン層16は、P型非晶
質シリコン層18の場合と同様にSiH4 ,H2 および
2 6 の混合ガス雰囲気中でプラズマCVD法によっ
て形成された。ただし、P+ 型微結晶シリコン層16の
形成中のガス組成比はH2 /SiH4 =150およびB
2 6 /SiH4 =0.01であり、入力RFパワーは
100Wであった。また、P+ 型微結晶シリコン層16
の厚さは100nmの一定の厚さに設定された。
The P + type microcrystalline silicon layer 16 was formed by the plasma CVD method in the mixed gas atmosphere of SiH 4 , H 2 and B 2 H 6 as in the case of the P type amorphous silicon layer 18. However, the gas composition ratio during the formation of the P + -type microcrystalline silicon layer 16 is H 2 / SiH 4 = 150 and B.
2 H 6 / SiH 4 = 0.01 and the input RF power was 100 W. In addition, the P + -type microcrystalline silicon layer 16
Was set to a constant thickness of 100 nm.

【0023】図2から、極薄のP型非晶質シリコン層1
8をP型基板11とP+ 型微結晶シリコン層16との間
に設けることにより、短絡電流,開放電圧および変換効
率が向上することがわかる。これは、P型基板11,P
型非晶質シリコン層18およびP+ 型微結晶シリコン層
16とで形成される強い裏面電界によって、裏面近傍の
少数キャリアを効率よく基板内部へ押し戻すことができ
る結果である。
From FIG. 2, the ultrathin P-type amorphous silicon layer 1 is formed.
It can be seen that by providing 8 between the P-type substrate 11 and the P + -type microcrystalline silicon layer 16, the short-circuit current, open circuit voltage and conversion efficiency are improved. This is a P-type substrate 11, P
The result is that the strong back surface electric field formed by the type amorphous silicon layer 18 and the P + type microcrystalline silicon layer 16 can efficiently push minority carriers near the back surface back into the substrate.

【0024】ところで、P型非晶質シリコン層18は、
P型結晶シリコン基板11に比べて高い比抵抗を有して
いる。したがって、図2からわかるように、P型シリコ
ン層18の厚さが大きくなりすぎれば、太陽電池の種々
の特性は却って低下することになる。したがって、P型
非晶質シリコン層18は、20nm以下の厚さを有する
ことが好ましい。他方、P型非晶質シリコン層18の厚
さが2nm以下になれば、その非晶質シリコン層18が
不均質になって太陽電池の良好な特性が得られなくな
る。したがって、P型非晶質シリコン層18は2nm以
上の厚さを有することも望まれる。
By the way, the P-type amorphous silicon layer 18 is
It has a higher specific resistance than the P-type crystalline silicon substrate 11. Therefore, as can be seen from FIG. 2, if the thickness of the P-type silicon layer 18 becomes too large, various characteristics of the solar cell will rather deteriorate. Therefore, the P-type amorphous silicon layer 18 preferably has a thickness of 20 nm or less. On the other hand, when the thickness of the P-type amorphous silicon layer 18 is 2 nm or less, the amorphous silicon layer 18 becomes heterogeneous and good characteristics of the solar cell cannot be obtained. Therefore, it is also desired that the P-type amorphous silicon layer 18 has a thickness of 2 nm or more.

【0025】図3は、図1のタイプの太陽電池における
種々の特性とP+ 型微結晶シリコン層16の厚さとの関
係を示している。すなわち、図3(A),(B),
(C)および(D)のグラフの横軸はいずれもP+ 型微
結晶シリコン層の膜厚(nm)を表わし、縦軸はそれぞ
れ短絡電流(mA/cm2 ),開放電圧(mV),曲線
因子および変換効率(%)を表している。図3におい
て、P型非晶質シリコン層18の厚さは10nmの一定
値に設定されている。
FIG. 3 shows the relationship between various characteristics of the solar cell of the type shown in FIG. 1 and the thickness of the P + -type microcrystalline silicon layer 16. That is, in FIG. 3 (A), (B),
In each of the graphs (C) and (D), the horizontal axis represents the film thickness (nm) of the P + -type microcrystalline silicon layer, and the vertical axes represent short-circuit current (mA / cm 2 ), open-circuit voltage (mV), and The fill factor and conversion efficiency (%) are shown. In FIG. 3, the thickness of the P-type amorphous silicon layer 18 is set to a constant value of 10 nm.

【0026】本発明による図3と先行技術による図7と
を比較すれば、図3においては、P + 型微結晶シリコン
層16が極めて薄いところから裏面電界効果による太陽
電池の特性改善が現れ、その改善効果の絶対量も図7の
場合よりも大きいことがわかる。
FIG. 3 according to the present invention and FIG. 7 according to the prior art.
, P in FIG. +Type microcrystalline silicon
Since the layer 16 is extremely thin,
The improvement in battery characteristics appears, and the absolute amount of the improvement effect is also shown in Fig. 7.
It turns out that it is larger than the case.

【0027】図4は、本発明の他の実施例による太陽電
池の断面構造を概略的に示している。図4の太陽電池は
図1のものに類似しているが、P型結晶シリコン基板1
1の底面は熱酸化膜層からなるパッシベーション膜19
によって覆われている。このパッシベーション膜19
は、シリコン基板11の裏面の表面欠陥を不活性化する
ために設けられている。パッシベーション膜19には複
数の開口が開けられており、パッシベーション膜19の
底面を覆うように形成されたP型非晶質シリコン層18
はそれらの開口を介して基板11に接続されている。そ
して、P+ 型微結晶シリコン層16aはP型非晶質半導
体層18aを覆っている。
FIG. 4 schematically shows a sectional structure of a solar cell according to another embodiment of the present invention. The solar cell of FIG. 4 is similar to that of FIG. 1, but the P-type crystalline silicon substrate 1
The bottom surface of 1 is a passivation film 19 made of a thermal oxide film layer.
Is covered by. This passivation film 19
Are provided to inactivate surface defects on the back surface of the silicon substrate 11. A plurality of openings are opened in the passivation film 19, and the P-type amorphous silicon layer 18 formed so as to cover the bottom surface of the passivation film 19.
Are connected to the substrate 11 through those openings. The P + type microcrystalline silicon layer 16a covers the P type amorphous semiconductor layer 18a.

【0028】すなわち、図4の太陽電池においては、パ
ッシベーション膜19の限定された複数の開口内におい
てP+ 型微結晶シリコン層16aがP型非晶質シリコン
層18aを介して基板11に接続されているので、基板
11と裏面電界層16aとの界面近傍におけるキャリア
の再結合を一層減少させることができる。
That is, in the solar cell of FIG. 4, the P + -type microcrystalline silicon layer 16a is connected to the substrate 11 through the P-type amorphous silicon layer 18a in the plurality of limited openings of the passivation film 19. Therefore, recombination of carriers in the vicinity of the interface between the substrate 11 and the back surface electric field layer 16a can be further reduced.

【0029】図5は、本発明のさらに他の実施例による
太陽電池の断面構造を概略的に示している。図5の太陽
電池は図4のものに類似しているが、P型非晶質シリコ
ン層18bとP+ 型微結晶シリコン層16bはパッシベ
ーション膜19に開けられた開口内においてのみ形成さ
れている。このような図5に示された太陽電池において
も、図6のものと同様に種々の特性改善が得られること
が容易に理解されよう。
FIG. 5 schematically shows a sectional structure of a solar cell according to still another embodiment of the present invention. The solar cell of FIG. 5 is similar to that of FIG. 4, but the P-type amorphous silicon layer 18b and the P + -type microcrystalline silicon layer 16b are formed only in the openings formed in the passivation film 19. . It will be easily understood that the solar cell shown in FIG. 5 can be improved in various characteristics similarly to the solar cell shown in FIG.

【0030】以上の実施例では、P型シリコン基板を用
いた場合について説明したが、本発明はN型シリコン基
板を用いた場合にも適用し得ることは容易に理解されよ
う。その場合、N型シリコン基板の光入射側表面にはP
型不純物がドープされ、裏面電界を形成するための非晶
質シリコン層および微結晶シリコン層はN型不純物がド
ープされることはいうまでもない。
In the above embodiments, the case of using the P-type silicon substrate has been described, but it will be easily understood that the present invention can be applied to the case of using the N-type silicon substrate. In that case, P is formed on the light-incident side surface of the N-type silicon substrate.
Needless to say, the amorphous silicon layer and the microcrystalline silicon layer for forming the back surface electric field are doped with N-type impurities.

【0031】また、非晶質シリコン層の代わりに、非晶
質シリコンカーボン層や非晶質カーボン層を用いること
ができ、微結晶シリコン層の代わりに微結晶シリコンカ
ーボン層,微結晶カーボン層,微結晶ダイヤモンド層な
どを用いることもできる。
Further, instead of the amorphous silicon layer, an amorphous silicon carbon layer or an amorphous carbon layer can be used, and instead of the microcrystalline silicon layer, a microcrystalline silicon carbon layer, a microcrystalline carbon layer, A microcrystalline diamond layer or the like can also be used.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、結晶半
導体基板と微結晶半導体の裏面電界層との間に非晶質半
導体層を挿入することにより裏面電界効果を高めること
ができ、それによって短絡電流,開放電圧および光電変
換効率などが改善された太陽電池を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, the back surface field effect can be enhanced by inserting the amorphous semiconductor layer between the crystalline semiconductor substrate and the back surface field layer of the microcrystalline semiconductor. As a result, a solar cell with improved short-circuit current, open circuit voltage, photoelectric conversion efficiency, etc. can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による太陽電池の概略的な断
面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のタイプの太陽電池における種々の特性と
非晶質シリコン層の厚さとの関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between various characteristics and the thickness of the amorphous silicon layer in the solar cell of the type shown in FIG.

【図3】図1のタイプの太陽電池における種々の特性と
微結晶シリコン層の厚さとの関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between various characteristics and the thickness of the microcrystalline silicon layer in the solar cell of the type shown in FIG.

【図4】本発明の他の実施例による太陽電池を示す概略
的な断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a solar cell according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明のさらに他の実施例による太陽電池を示
す概略的な断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a solar cell according to still another embodiment of the present invention.

【図6】先行技術による太陽電池の一例を示す概略的な
断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a solar cell according to the prior art.

【図7】図6のタイプの太陽電池における種々の特性と
微結晶シリコン層の厚さとの関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between various characteristics and the thickness of the microcrystalline silicon layer in the solar cell of the type shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 P型結晶シリコン基板 12 N型層 13 シリコン酸化膜 14 反射防止膜 15 グリッド電極 16,16a,16b P+ 型微結晶シリコン層 17 裏面電極 18,18a,18b P型非晶質シリコン層 19 パッシベーション膜11 P-type crystalline silicon substrate 12 N-type layer 13 Silicon oxide film 14 Antireflection film 15 Grid electrode 16, 16a, 16b P + type microcrystalline silicon layer 17 Backside electrode 18, 18a, 18b P-type amorphous silicon layer 19 Passivation film

フロントページの続き (72)発明者 山嵜 一郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内Front page continuation (72) Inventor Ichiro Yamazaki 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の結晶半導体基板と、 前記基板内において光入射側表面に形成された第2導電
型の半導体層と、 前記基板の光入射側の反対側の裏面上に形成された第1
導電型の非晶質半導体層と、 前記非晶質半導体層上に形成されていて前記基板よりも
高いドーパント濃度を有する第1導電型の微結晶半導体
層とを含むことを特徴とする太陽電池。
1. A first-conductivity-type crystalline semiconductor substrate, a second-conductivity-type semiconductor layer formed on the light-incident-side surface of the substrate, and formed on a back surface of the substrate opposite to the light-incident side. First done
A solar cell comprising: a conductive type amorphous semiconductor layer; and a first conductive type microcrystalline semiconductor layer formed on the amorphous semiconductor layer and having a dopant concentration higher than that of the substrate. .
【請求項2】 前記非晶質層は水素を含んでいることを
特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
2. The solar cell according to claim 1, wherein the amorphous layer contains hydrogen.
【請求項3】 前記非晶質半導体層は2nm以上で20
nm以下の範囲内の厚さを有することを特徴とする請求
項1または2に記載の太陽電池。
3. The amorphous semiconductor layer has a thickness of 2 nm or more and 20 nm or more.
The solar cell according to claim 1 or 2, which has a thickness within a range of nm or less.
【請求項4】 前記非晶質半導体層は、前記基板の前記
裏面上に形成されたパッシベーション膜に開けられた複
数のコンタクトホール内において前記基板の前記裏面に
接していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
かの項に記載された太陽電池。
4. The amorphous semiconductor layer is in contact with the back surface of the substrate in a plurality of contact holes formed in a passivation film formed on the back surface of the substrate. The solar cell according to any one of Items 1 to 3.
【請求項5】 前記非晶質半導体層は、非晶質シリコ
ン,非晶質シリコンカーボン,非晶質カーボンから選択
された少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1
ないし4のいずれかの項に記載された太陽電池。
5. The amorphous semiconductor layer includes at least one selected from amorphous silicon, amorphous silicon carbon, and amorphous carbon.
The solar cell according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 前記微結晶半導体層は、微結晶シリコ
ン,微結晶シリコンカーボン,微結晶カーボンおよび微
結晶ダイヤモンドから選択された少なくとも1つを含む
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかの項に記
載された太陽電池。
6. The microcrystalline semiconductor layer contains at least one selected from microcrystalline silicon, microcrystalline silicon carbon, microcrystalline carbon, and microcrystalline diamond, according to any one of claims 1 to 5. The solar cell described in the section.
【請求項7】 前記結晶半導体基板は、シリコンを含む
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかの項に記
載された太陽電池。
7. The solar cell according to claim 1, wherein the crystalline semiconductor substrate contains silicon.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009088029A (en) * 2007-09-27 2009-04-23 Kyushu Univ Method of manufacturing solar battery
JP2012525703A (en) * 2009-05-01 2012-10-22 シリコー マテリアルズ インコーポレイテッド Double-sided solar cell with back reflector
JP2014039018A (en) * 2012-08-13 2014-02-27 Lg Electronics Inc Solar cell

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