JPWO2016052046A1 - 太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ヘテロ接合太陽電池101の光電変換部40は、単結晶シリコン基板1の第一の主面および第二の主面のそれぞれに、第一導電型シリコン系薄膜31および第二導電型シリコン系薄膜32を備える。これらの導電型シリコン系薄膜は、いずれか一方がp型であり、他方がn型である。
光電変換部40の導電型シリコン系薄膜31,32上には、導電性酸化物を主成分とする透明電極層61,62が形成される。導電性酸化物としては、例えば、酸化亜鉛や酸化インジウム、酸化錫等を単独で、あるいは複合酸化物として用いることができる。導電性、光学特性、および長期信頼性の観点から、インジウム系酸化物が好ましく、中でも酸化インジウム錫(ITO)を主成分とするものがより好ましく用いられる。透明電極層61,62の膜厚は、透明性、導電性、および光反射低減の観点から、10nm以上140nm以下であることが好ましい。
本発明では、第一電極層61の製膜時に、基板の周縁がマスクと接触した状態で製膜が行われることにより、第一の主面の周縁は電極層非形成領域615となる。そのため、第二電極層62が側面および反対面の周端に回り込んで製膜されている場合でも、光電変換部40の第一の主面上に、第一電極層および第二電極層のいずれも形成されていない絶縁領域401が存在する。絶縁領域401が存在することにより、電極層製膜時の回り込みによる短絡の問題を解決できる。
ヘテロ接合太陽電池では、光電変換部40の第二の主面上(導電型シリコン系薄膜32上)に、第二電極層62が形成される。第二電極層の製膜は、第一電極層の製膜の前後いずれに行ってもよい。図1に示すように、第一の主面の周縁に電極層非形成領域615が存在するため、第二電極層62が、光電変換部40の第二の主面の周端まで形成され、光電変換部の側面および第一の主面の周端にまで回り込んで形成されている場合でも、第一の主面の周縁には、第一電極層および第二電極層のいずれも製膜されていない絶縁領域401が形成される。
ヘテロ接合太陽電池では、光生成キャリアを有効に取り出すために、透明電極層61,62上に、金属集電極が形成される。受光面側の集電極は、所定のパターン状に形成される。裏面側の集電極は、パターン状でもよく、透明電極層上の略全面に形成されていてもよい。図1に示す形態では、受光面側の透明電極層61上にパターン集電極7が形成され、裏面側の透明電極層62上の全面に裏面金属電極層8が形成されている。透明電極層上の全面に金属電極層を形成する方法としては、各種PVD法やCVD法等のドライプロセス、ペーストの塗布、めっき法等が挙げられる。裏面金属電極層としては、近赤外から赤外域の波長領域の光の反射率が高く、かつ導電性や化学的安定性が高い材料を用いることが望ましい。このような特性を満たす材料としては、銀、銅、アルミニウム等が挙げられる。
透明電極上に絶縁層を形成後、絶縁層を貫通する溝を設けて透明電極層の表面または側面を露出させ、透明電極層の露出面に光めっき等により金属シードを析出させた後、この金属シードを起点としてめっきにより金属電極層を形成する(特開2011−199045号参照)。
凹凸を有する金属シード上に、絶縁層を形成することにより、絶縁層が不連続となるため、穿孔が形成される。この穿孔を起点としてめっきにより金属電極を形成する(WO2011/045287号)。
低融点材料を含有する金属シード上に絶縁層を形成後、または絶縁層形成時に、加熱により低融点材料を熱流動させて、金属シード上の絶縁層に穿孔を形成し、この穿孔を起点としてめっきにより金属電極を形成する(WO2013/077038号)。
絶縁層として自己組織化単分子膜を形成後、金属シード上の自己組織化単分子膜が剥離除去されることにより、絶縁層に穿孔が形成される(金属シードが露出した状態となる)。露出した金属シードを起点としてめっきにより金属電極を形成する。透明電極層上には自己組織化単分子膜が形成されているため、透明電極層上への金属電極の析出が抑制される(WO2014/097829号)。
21,22. 真性シリコン系薄膜
31,32. 導電型シリコン系薄膜
61,62. 電極層
7. 集電極
71. シード層
72. 金属電極
8. 裏面電極
9. 絶縁層
9h. 穿孔
40.光電変換部
101.ヘテロ接合太陽電池
110,130. 基板
200. マスク板
210,230 載置平面
215,245 テーパ面
401. 絶縁領域
611. 主形成領域
613. 遷移成領域
615. 電極層非形成領域
Claims (16)
- 結晶シリコン基板を含む光電変換部の第一の主面上に第一電極層を備える太陽電池の製造方法であって、
結晶シリコン基板の第一の主面側に第一電極層が製膜される第一電極層形成工程において、開口を有するマスク板の開口縁部に、結晶シリコン基板の第一の主面側が接するように載置された状態で、デポアップ方式で製膜が行われることにより、第一の主面の周端への着膜が防止され、
前記マスク板の開口縁部は、前記結晶シリコン基板の第一の主面側と接する部位に、前記結晶シリコン基板の周端における撓み角に沿うテーパ面を有する、太陽電池の製造方法。 - 前記結晶シリコン基板の第一の主面側が凸となるように撓んだ状態で、前記第一電極層形成工程が実施され、
前記マスク板の開口縁部のテーパ面は、前記マスク板の下面から載置平面側に向かって開口が拡径するように形成されている、請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記結晶シリコン基板の周端における撓み角θが0.1°〜10°であり、前記マスク板の載置平面と前記テーパ面とのなす角αが、0.5θ〜2θである、請求項1または2に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記結晶シリコン基板の厚みが、10μm〜150μm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。
- 前記第一電極層形成工程において、結晶シリコン基板の第一の主面側のマスク板による遮蔽領域に、マスク板の開口側から結晶シリコン基板の周端方向に向けて、前記第一電極層の被覆率または膜厚の少なくともいずれか一方が小さくなっている遷移領域が形成され、
前記遷移領域の幅が、0より大きく、1.5mm未満である、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。 - さらに、
前記第一電極層上に、パターン状の金属シードが形成される工程;
前記第一電極層上の全面に絶縁層が形成される工程;および
前記金属シードと導通する金属電極が、めっき法により形成される工程、をこの順に有し、
前記金属電極は、前記絶縁層に設けられた穿孔を介して、前記金属シードと導通される、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。 - 前記太陽電池において、前記結晶シリコン基板は表面テクスチャを有する単結晶シリコン基板であり、前記光電変換部は単結晶シリコン基板の両面に導電型シリコン系薄膜を備え、前記第一電極層は透明電極層であり、
前記結晶シリコン基板の第二の主面上に第二電極層が製膜される第二電極層形成工程をさらに有し、
前記第一電極層形成工程において、第一電極層が光電変換部の第一の主面の周端に形成されていないことにより、前記太陽電池は、第一電極層と第二電極層とが絶縁されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第二電極層形成工程において、前記結晶シリコン基板の第二の主面側の周端および側面にも、前記第二電極層が形成される、請求項7に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第二電極層形成工程において、前記第二電極層が前記結晶シリコン基板の第一の主面側の周端にも形成され、
前記結晶シリコン基板の第一の主面側において、前記第一電極層と前記第二電極層との最短距離が、0より大きく、1.5mm未満である、請求項8に記載の太陽電池の製造方法。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法により太陽電池が製造される工程;および前記太陽電池が封止材により封止される工程、をこの順に有する、太陽電池モジュールの製造方法。
- 表面テクスチャを有する単結晶シリコン基板の両面に導電型シリコン系薄膜を備える光電変換部と、前記光電変換部の第一の主面上の第一透明電極層と、前記光電変換部の第二の主面上の第二透明電極層とを有する太陽電池であって、
前記第二透明電極層は、光電変換部の第二の主面の周端および側面ならびに光電変換部の第一の主面の周端にも形成されており、
前記第一透明電極層が光電変換部の第一の主面の周端に形成されていないことにより、前記第一透明電極層と前記第二透明電極層とが絶縁されており、
前記第一透明電極層は、第一の主面の中央部における主形成領域と、主形成領域から光電変換部の周端方向に向けて、被覆率または膜厚の少なくともいずれか一方が小さくなっている遷移領域とを有し、
前記第一透明電極層は、前記遷移領域における結晶化度が、前記主形成領域における透明電極の結晶化度よりも大きい、太陽電池。 - 前記遷移領域の幅が、0より大きく、1.5mm未満である、請求項11に記載の太陽電池。
- 前記光電変換部の第一の主面において、前記第一透明電極層と前記第二透明電極層との最短距離が、0より大きく、1.5mm未満である、請求項11または12に記載の太陽電池。
- 前記シリコン基板の厚みが、10μm〜150μmである、請求項11〜13のいずれか1項に記載の太陽電池。
- 前記第一透明電極層上に、パターン状の金属シード、前記第一透明電極層上の全面に形成された絶縁層、および前記金属シードと導通する金属電極を備え、
前記金属電極は、前記絶縁層に設けられた穿孔を介して、前記金属シードと導通されている、請求項11〜14のいずれか1項に記載の太陽電池。 - 請求項11〜15のいずれか1項に記載の太陽電池が封止材により封止されている、太陽電池モジュール。
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