JPWO2017056378A1 - 太陽電池セルの製造方法 - Google Patents

太陽電池セルの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2017056378A1
JPWO2017056378A1 JP2017542691A JP2017542691A JPWO2017056378A1 JP WO2017056378 A1 JPWO2017056378 A1 JP WO2017056378A1 JP 2017542691 A JP2017542691 A JP 2017542691A JP 2017542691 A JP2017542691 A JP 2017542691A JP WO2017056378 A1 JPWO2017056378 A1 JP WO2017056378A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
thin film
film layer
conductive thin
manufacturing
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.)
Granted
Application number
JP2017542691A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6516112B2 (ja
Inventor
慶一郎 益子
慶一郎 益子
泰史 角村
泰史 角村
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.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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 Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of JPWO2017056378A1 publication Critical patent/JPWO2017056378A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6516112B2 publication Critical patent/JP6516112B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/0682—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 back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction 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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • 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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact 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
    • 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
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • 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)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

半導体基板１０上に導電性薄膜層２０を形成する第１の工程と、導電性薄膜層２０上に絶縁膜２２を形成する第２の工程と、絶縁膜２２を一部除去することにより導電性薄膜層露出部を形成する第３の工程と、導電性薄膜層露出部にめっき被膜２４を形成する第４の工程と、めっき被膜２４と重ならない領域にある、絶縁膜２２及び導電性薄膜層２０を除去する第５の工程と、を含む太陽電池セルの製造方法であって、第４の工程で形成するめっき被膜２４は絶縁膜２２を覆うように形成する、太陽電池セルの製造方法である。

Description

本発明は、太陽電池セルの製造方法に関し、特に裏面接合型太陽電池セルの製造方法に関する。
発電効率の高い太陽電池として、光が入射する受光面の反対側にあたる裏面にｎ型半導体層およびｐ型半導体層の双方が形成された裏面接合型の太陽電池がある。ｎ型半導体層上に形成されるｎ側電極と、ｐ型半導体層上に形成されるｐ側電極とは、互いに接触しないように絶縁される必要がある。両者を絶縁する方法としては、レーザ照射や、フォトマスクを用いたリソグラフィによって太陽電池セル製造工程で一旦つながったｎ型半導体層とｐ型半導体層と、を切り離す必要がある。
国際公開第２０１０／１０４０９８号公報
従来の方法では、例えばフォトレジストを用いてｎ側電極とｐ側電極とを分離する場合、分離の幅を小さくすることができる反面、レジスト材料やレジストの剥離材料のコストが高い課題があった。一方、エッチングペーストをスクリーン印刷することによってｎ側電極とｐ側電極とを分離することも考えられるが、印刷精度が十分ではなく分離の幅を小さくすることができないという制限があった。そのほか、レーザを用いてｎ側電極とｐ側電極とを分離する場合には、レーザの照射幅よりも細い溝を形成することができない、という制限があった。
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、製造コストを低下させ、光電変換効率が向上した太陽電池セルを提供することを目的とする。
半導体基板上に導電性薄膜層を形成する第１の工程と、導電性薄膜層上に絶縁膜を形成する第２の工程と、絶縁膜を一部除去することにより導電性薄膜層露出部を形成する第３の工程と、導電性薄膜層露出部にめっき被膜を形成する第４の工程と、めっき被膜と重ならない領域にある、絶縁膜及び導電性薄膜層を除去する第５の工程と、を含む太陽電池セルの製造方法であって、第４の工程で形成するめっき被膜は絶縁膜を覆うように形成する、太陽電池セルの製造方法である。
本発明によれば、製造コストが低下し、光電変換効率が向上した太陽電池セルを提供できる。
実施形態に係る太陽電池セルを示す平面図である。 実施形態に係る光電変換部の製造方法を示す概略的断面図である。 実施形態に係る光電変換部の製造方法を示す概略的断面図である。 実施形態に係る光電変換部の製造方法を示す概略的断面図である。 実施形態に係る光電変換部の製造方法を示す概略的断面図である。 実施形態に係る太陽電池セルの電極部の製造方法を示す概略的断面図である。 実施形態に係る太陽電池セルの電極部の製造方法を示す概略的断面図である。 実施形態に係る太陽電池セルの電極部の製造方法を示す概略的断面図である。 実施形態に係る太陽電池セルの電極部の製造方法を示す概略的断面図である。 実施形態に係る太陽電池セルの電極部の製造方法を示す概略的断面図である。 実施形態に係る太陽電池セルの電極部の製造方法を示す概略的断面図である。 図１のＢ−Ｂ線における断面図である。
本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであって、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。まず、本発明の実施形態によって形成された太陽電池セルの構成について説明し、次に当該太陽電池セルの製造方法について説明する。
（太陽電池セルの構成）
図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池セル７０を示す平面図であり、太陽電池セル７０の裏面の構造を示す。本実施形態は、受光面から入射する光を一切遮光することなく発電に寄与させるため、裏面のみに電極を備えた裏面接合型太陽電池セルである。ここで、受光面とは、太陽電池セル７０において主に光（太陽光）が入射される主面を意味し、具体的には、太陽電池セル７０に入射される光の大部分が入射される面を意味する。一方、裏面とは、受光面の裏面にあたる他方の主面を意味する。
太陽電池セル７０は、裏面に設けられるｎ側電極１４と、ｐ側電極１５を備える。ｎ側電極１４は、ｙ方向に延びるバスバー電極と、ｘ方向に延びる複数のフィンガー電極を含む櫛歯状に形成される。同様に、ｐ側電極１５は、ｙ方向に延びるバスバー電極と、ｘ方向に延びる複数のフィンガー電極を含む櫛歯状に形成される。ｎ側電極１４およびｐ側電極１５は、それぞれの櫛歯が噛み合って互いに間挿し合うように形成される。なお、ｎ側電極１４およびｐ側電極１５のそれぞれは、複数のフィンガーのみにより構成され、バスバーを有さないバスバーレス型の電極であってもよい。
図１０は、本実施形態に係る太陽電池セル７０の構造を示す断面図であり、図１のＡＡ線断面を示す。太陽電池セル７０は、半導体基板１０と、第１のｉ型層１２ｉと、第１導電型層１２ｎと、第２のｉ型層１３ｉと、第２導電型層１３ｐと、第１ｄと、第３のｉ型層１７ｉと、第１導電型層１７ｎと、第２絶縁層１８と、銅電極２４とを備える。銅電極２４は、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５から成る。また、図１１は、実施の形態に係る太陽電池セル７０のＢ−Ｂ線断面を示す。
（太陽電池セル７０の製造方法）
次に、本実施形態にかかる太陽電池セル７０の製造方法について説明する。まず、図２〜図５を参照しながら、太陽電池セル７０のうち光電変換部の形成について説明する。続いて、図６〜図１０を参照しながら、光電変換部で生じた光電キャリアを取り出すための電極形成方法について説明する。なお、本実施形態中では特に、図１中のＡ−Ａ線の断面にあたる断面図を用いて製造方法を説明する。
（光電変換部の製造方法）
まず、半導体基板１０を準備する。本実施形態では、厚さが約２００μｍであるｎ型の単結晶シリコン製の半導体基板１０を用いているが、これに限定されるものではない。導電型はｎ型であってもｐ型であってもよく、単結晶半導体基板でも多結晶半導体基板でもよい。半導体基板１０の厚みも任意である。
次に、図２に示すように半導体基板１０の裏面上に半導体層を積層する。本実施形態では、第１のｉ型層１２ｉ及び第１導電型層１２ｎからなる第１積層体１２を形成する。第１のｉ型層１２ｉは、水素（Ｈ）を含むｉ型の非晶質シリコンで構成され、例えば、数ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚さを有する。第１のｉ型層１２ｉの形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成することができる。第１導電型層１２ｎは、半導体基板１０と同じ導電型のドーパントが添加された非晶質半導体で構成される。本実施形態における第１導電型層１２ｎは、水素を含むｎ型非晶質シリコンで構成される。第１導電型層１２ｎは、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。第１積層体１２上には、更に第１絶縁層１６が積層される。第１絶縁層１６は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などにより形成される。第１絶縁層１６は、特に窒化シリコンにより形成されることが望ましく、水素を含んでいることが好ましい。
次に、図３に示すように第１絶縁層１６及び第１積層体１２をパターニング処理する。本実施形態では、約５００μｍ幅の絶縁層を残すようにパターニング処理を行う。本実施形態では、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる第１絶縁層１６にはレーザを照射してパターニングを行い、アモルファス半導体層からなる第１積層体１２は化学エッチング法を用いてパターニングを行う。レーザによる第１絶縁層１６のパターニングは以下のように実施する。レーザは、レーザ照射部への熱影響を少なくするため、パルス幅がナノ秒（ｎｓ）またはピコ秒（ｐｓ）程度の短パルスレーザであることが望ましい。このようなレーザ５０として、ＹＡＧレーザや、エキシマレーザなどを用いることができる。本実施形態では、レーザ光源としてＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）の第３高調波（波長３５５ｎｍ）を使用し、１パルスあたり約０．１〜０．５Ｊ／ｃｍ２の強度で照射する。なお、レーザによりパターニングを短時間で形成できるよう、繰り返し周波数の高いレーザ光源を用いることが望ましい。
化学エッチング法による第１積層体１２のパターニングは以下のように実施する。上記、レーザを用いてパターニングした第１絶縁層１６をマスクとして用いて、第１積層体１２をエッチングする。第１積層体１２のエッチングは、第１絶縁層１６が酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる場合は、例えばアルカリ性のエッチング剤を用いてエッチングしてもよい。
次に、図４に示すように、パターニングした第１積層体１２及び第１絶縁層１６上に、第２のｉ型層１３ｉ及び第２導電型層１３ｐからなる第２積層体１３を形成する。第２のｉ型層１３ｉは、水素を含むｉ型の非晶質シリコンで構成され、例えば、数ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚さを有する。第２導電型層１３ｐは、半導体基板１０とは異なる導電型であるドーパントが添加された非晶質半導体で構成される。本実施形態における第２導電型層１３ｐは、水素を含むｐ型の非晶質シリコンで構成される。第２導電型層１３ｐは、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。なお、第２のｉ型層１３ｉ及び第２導電型層１３ｐの形成方法は、第１導電型層１２ｎ形成時に添加するドーパントの種類を除き、第１のｉ型層１２ｉ及び第１導電型層１２ｎの形成方法と同様である。
次に、図５に示すように、第２積層体１３をパターニングして、第１積層体１２を露出させた開口部を形成する。この開口部は、後に太陽電池セル７０の電極を形成する際に、電極と直接接触する電力取り出し部となる。
まずは、レーザを用いて第２積層体１３のパターニングを行う。この工程においても、第１積層体１２をパターニングしたのと同様の条件のレーザを用いてパターニングを行ってよく、具体的には、レーザ光源としてＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）の第３高調波（波長３５５ｎｍ）を使用し、１パルスあたり約０．１〜０．５Ｊ／ｃｍ２の強度で照射する。
次に、第１絶縁層１６をエッチングして第１積層体１２を露出させる。この工程は、第２積層体１３を除去してしまうことがないように、フッ酸水溶液等の酸性のエッチング剤を用いて行う。この工程によって、第１積層体１２に含まれる第１導電型層１２ｎが露出する。
次に、半導体基板１０のうち、第１積層体１２及び第２積層体１３を形成した裏面とは逆の面、つまり受光面に、第３のｉ型層１７ｉ及び第１導電型層１７ｎからなる第３積層体１７を形成する。第３のｉ型層１７ｉは、水素を含むｉ型の非晶質シリコンにより形成され、例えば、数ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚さを有する。第３のｉ型層１７ｉの上には、第１導電型層１７ｎが設けられる。第１導電型層１７ｎは、半導体基板１０と同じ導電型のドーパントが添加された非晶質半導体で構成される。本実施形態における第１導電型層１７ｎは、水素を含むｎ型非晶質シリコンで構成され、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。第３のｉ型層１７ｉ及び第１導電型層１７ｎの積層方法も、第１のｉ型層１２ｉ及び第１導電型層１２ｎの形成方法と同様である。
第１導電型層１７ｎの上には、反射防止膜および保護膜としての機能を有する第２絶縁層１８が設けられる。第２絶縁層１８は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＮＯ）などにより形成される。第２絶縁層１８の厚さは、反射防止膜としての反射防止特性などに応じて適宜設定され、例えば、８０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。
なお、ここまでに説明した製造方法について、第１積層体１２、第２積層体１３及び第３積層体１７の形成順は、特に限定されない。光電変換部の断面構造が図５に示す構成になるように、任意の順番で各積層体を形成してよい。以上が、光電変換部の製造方法である。
（太陽電池セル７０の電極形成方法）
半導体基板１０のうち第１積層体１２及び第２積層体１３を形成した面、すなわち、太陽光が直接入射しない裏面側に設ける電極取り出し用の電極形成方法について、５つの工程に分けて説明する。
５つの工程とはすなわち、（Ｓ１）光電変換部の裏面側に、銅などの金属からなる導電性薄膜層２０を形成する第１の工程、（Ｓ２）導電性薄膜層２０上に窒化シリコン（ＳｉＮ）等からなる第３絶縁層２２を設ける第２の工程、（Ｓ３）第３絶縁層２２を一部除去することによりシード層第１露出部を形成する第３の工程、（Ｓ４）シード層第１露出部に、銅電極２４を形成する第４の工程、（Ｓ５）銅電極２４の開口部に露出する第３絶縁層２２及び導電性薄膜層２０を除去し、ｐ側電極１５とｎ側電極１４を分離する第５の工程、である。
（Ｓ１）
上記の光電変換部の製造方法に従って、図５の断面を有する光電変換部が形成された太陽電池セルを用意する。図６に示すように、Ｓ１は、光電変換部の裏面側の表面に、透明導電性酸化物層２０ｔと、金属薄膜層２０ｍと、から構成される導電性薄膜層２０を形成する工程である。本工程で形成した導電性薄膜層２０は、後に行う電解めっき工程においてめっきシード層となる。
透明導電性酸化物層２０ｔは、例えば酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物によって形成される。本実施形態では、透明導電性酸化物層２０ｔの厚みは５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。透明導電性酸化物層２０ｔは、スパッタリング法や真空蒸着法等の薄膜形成方法によって、光電変換部の裏面側の表面に均一に形成される。
金属薄膜層２０ｍは、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）などの金属から構成される。本実施形態では、銅（Ｃｕ）からなる金属薄膜層２０ｍを形成している。本実施形態では、金属薄膜層２０ｍは約５０〜３００ｎｍ程度の厚さになるように形成している。従って、Ｓ１工程で形成される導電性薄膜層２０の厚みは、合計で１００ｎｍ〜４００ｎｍ程度である。
（Ｓ２）
Ｓ２は、図７に示すように、Ｓ１工程で形成した導電性薄膜層２０上に第３絶縁層２２を設ける工程である。第３絶縁層２２を構成する材料には、窒化シリコン（ＳｉＮ）のほか、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等を用いることができる。これ以外に、第３絶縁層２２としてレジスト膜を塗布してもよい。窒化シリコン等からなる第３絶縁層２２は、スパッタリング法や真空蒸着法等の薄膜形成法によって、導電性薄膜層２０上に約１０〜５００ｎｍの厚みで均一に形成される。レジスト膜を塗布する場合には、約１００〜５０００ｎｍの厚みで形成する。本実施形態においては、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなり、厚みが約１００ｎｍの第３絶縁層２２を形成している。
（Ｓ３）
Ｓ３は、図８に示すように、Ｓ２で形成した第３絶縁層２２をパターニングにより一部除去して、導電性薄膜層露出部を形成する工程である。本実施形態においては、Ｓ２で形成した第３絶縁層２２にレーザを照射し、この後の工程でフィンガー電極を形成する予定の領域に、フィンガー電極の予定幅よりも小さい幅を有する導電性薄膜層露出部を形成する。このとき、レーザは第３絶縁層２２のみを除去することができる強度で照射し、レーザ照射部において導電性薄膜層２０を残すことができるようにする。具体的には、ＹＡＧレーザやエキシマレーザなどを用いることができる。本実施の形態では、レーザ光源としてＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）の第３高調波（波長３５５ｎｍ）を使用し、１パルスあたり約０．１〜０．５Ｊ／ｃｍ２の強度でレーザを照射する。
本実施形態においては、例えば図８を正面から見た場合において、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる第３絶縁層２２が約１００μｍ幅に残るようにレーザを走査して、第３絶縁層２２のパターニングを行う。このようにして導電性薄膜層２０が露出した領域を、本実施形態における導電性薄膜層露出部とする。
（Ｓ４）
Ｓ４は、Ｓ３にて形成した導電性薄膜層露出部に銅電極２４を形成する工程である。本実施形態においては、透明導電性酸化物層２０ｔと、金属薄膜層２０ｍと、の２層構造の導電性薄膜層２０からなるめっきシード層上に、電解めっきの手法を用いて、約１０〜３０μｍ程度の厚みの銅めっき被膜からなる銅電極２４を形成する。
このとき、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる第３絶縁層２２の厚みは約１００ｎｍであり、銅電極２４はＳ２で形成された第３絶縁層２２よりも厚くなるように形成されている。電解めっき工程においては一般に、めっき被膜の厚みが絶縁膜からなる壁の厚みを超えると、めっき被膜は高さ方向（図中、ｚ方向）に拡大するだけではく、幅方向（ｙ方向）にも拡大する。従って、本実施形態においても、第３絶縁層２２の端部が銅電極２４中に侵入した形状となり、銅電極２４の形成終了段階における断面図は図９のようになる。このとき、例えば、１００μｍ幅で残された第３絶縁層２２のうち、両側の端部から約３０μｍの領域が銅電極２４に覆われる。このようにして形成された銅電極２４は、裏面接合型太陽電池セルのフィンガー電極となる。
（Ｓ５）
Ｓ５は、Ｓ４で形成した隣接する銅電極２４同士を電気的に分離し、ｐ側電極１５と、ｎ側電極１４と、を形成する電極分離工程である。Ｓ４工程までを終了し、図９に示す断面構造となった太陽電池セル７０に対してレーザを照射する。レーザの照射位置は、例えば図１０中にＬで示した範囲であってよい。レーザは第３絶縁層２２のみを除去できる強度とする。レーザのエネルギーは銅に吸収されやすいため、銅電極２４に覆われた部分の第３絶縁層２２は除去されることがなく、銅電極２４に覆われていない部分の第３絶縁層２２のみが除去される。つまり、銅電極２４そのものが、レーザを用いて第３絶縁層２２を除去する際のマスクとなり、銅電極２４の端部に合わせて第３絶縁層２２が除去される。なお、この工程で使用するレーザの使用条件は（Ｓ３）ステップにて使用したレーザの条件と同じものであってよい。
次に、第３絶縁層２２の開口部に露出した導電性薄膜層２０を除去し、隣接する銅電極２４同士を電気的に分離する。例えば、銅電極２４同士の分離には、硫酸過水（硫酸水溶液と過酸化水素水との混合水溶液）や塩酸過水（塩化水素水溶液と過酸化水素水との混合水溶液）等のエッチング液を用いた化学エッチング法が適用される。なお、本実施形態においては、化学エッチング液を用いて導電性薄膜層２０に溝を形成しているが、この溝の形成にもレーザを用いてもかまわない。その際には、導電性薄膜層２０を除去できるようなレーザ出力に変更して溝の形成を行う。このようにして隣接する銅電極２４同士が電気的に分離され、それぞれｐ側電極１５およびｎ側電極１４となる。このとき、電極分離のために形成された溝の幅は約５０μｍ程度であってよい。すなわち、ｐ側電極１５とｎ側電極１４とは、約５０μｍ幅にまで接近させることができる。
ここで、レーザ照射位置と幅は、例えば図１１に示す通りであってもよい。つまり、図１１中にＬで示した位置にレーザを照射して、２本の溝を同時に形成してもよい。この場合、溝を１本づつ形成する場合に比べて作業時間が短縮され、細い幅で電極分離をすることができる。
（発明の効果）
本実施形態の製造方法を採用することによって、エッチングペーストやフォトレジスト等を用いることなく、幅の小さい溝を形成してｐ側電極とｎ側電極との分離を行うことができる。これによって、レーザの照射幅よりも狭い幅の溝を形成できる。レーザ加工により形成可能な溝の幅の最小値は、レーザを発振する装置に拠るものであって、溝の幅の最小値を小さくしようとすると装置が高くなる。本発明によれば、溝の幅の最小値に関係なくレーザ装置を用いて幅の小さい溝を形成できるようになる。更に、従来よりも狭い幅の溝加工によってｐ側電極１５とｎ側電極１４との電極分離を行うことができるため、太陽電池セル表面におけるｐ側電極１５とｎ側電極１４の充填率向上することが出来、同一面積の太陽電池セル表面により多くの電極を形成することができる。詳述すると、第３絶縁層２２に覆われた導電性薄膜層２０はレーザの照射や化学エッチング法によって除去されないため、光電変換時にキャリアを収集するｐ側電極１５とｎ側電極１４の面積を広くすることができる。これにより、光電変換時に発生するキャリアの収集効率を高め、太陽電池セルの特性を向上させることができる。
（太陽電池セルのバスバー部への適用）
上記製造方法は、裏面接合型太陽電池セルの電極のうちフィンガー電極部について詳細に説明したものであるが、例えばｎ側電極１４のフィンガーの先端と、ｐ側電極１５のバスバー部との分離を行う際にも当然適用することができる。図１中のＢ−Ｂ線の断面図を図１２に示す。
図１２に示すように、ｎ側電極１４のフィンガー電極の先端部に、ＳｉＮからなる第３絶縁層２２及び、透明導電性酸化物層２０ｔと金属薄膜層２０ｍとからなる導電性薄膜層２０を残すように電極分離を行う。このとき、ｐ側電極１５のバスバー部に形成された銅電極２４の端部を電極分離の際のマスクとし、ｐ側電極１５のバスバー部にはレーザが照射されるが、ｎ側電極１４のフィンガー電極にはレーザが照射されないようにレーザを照射する。つまり、レーザ照射位置の端部は図１２中のＬの位置とする。ｎ側電極１４および第３絶縁層２２に覆われていない導電性薄膜層２０は、光電変換部で発生したキャリアを、導電性の高い導電性薄膜層２０を経由してｎ側電極１４へと収集できる。そのため、導電性薄膜層２０の面積を広くすることによって、導電性薄膜層２０の近隣領域で発生したキャリアを収集する効率が高まり、太陽電池セルの特性を向上させることができる。
以上、実施形態に基づき本願発明を説明したが、本願の発明はこれに限定されるものではない。本願の発明の意図を逸脱しない範囲において変更を加えることができる。例えば、（Ｓ１）では、透明導電性酸化物層２０ｔと金属薄膜層２０ｍとを積層させて導電性薄膜層２０を形成しているが、導電性薄膜層２０は、透明導電性酸化物層２０ｔの単体でもよい。また、本実施形態では（Ｓ５）にて、銅電極２４の下に侵入している第３絶縁層２２を特に除去していないが、第３絶縁層２２は、ウエットエッチング等によって除去されていてもかまわない。
１０：半導体基板、１２：第１積層体、１３：第２積層体、１６：第１絶縁層、１７：第３積層体、１８：第２絶縁層、２０：導電性薄膜層、２２：第３絶縁層（絶縁膜）、２４：銅電極（めっき皮膜）、１５：ｐ側電極、１４：ｎ側電極
本発明によれば、製造コストが低下し、光電変換効率が向上した太陽電池セルを提供できる。

Claims (6)

  1. 半導体基板上に導電性薄膜層を形成する第１の工程と、
    前記導電性薄膜層上に絶縁膜を形成する第２の工程と、
    前記絶縁膜を一部除去することにより導電性薄膜層露出部を形成する第３の工程と、
    前記導電性薄膜層露出部にめっき被膜を形成する第４の工程と、
    前記めっき被膜と重ならない領域にある、前記絶縁膜及び前記導電性薄膜層を除去する第５の工程と、
    を含む太陽電池セルの製造方法であって、
    前記第４の工程で形成する前記めっき被膜は、前記絶縁膜を覆うように形成する、太陽電池セルの製造方法。
  2. 前記第５の工程にレーザを用いる、請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
  3. 前記第３の工程にレーザを用いる、請求項１又は２に記載の太陽電池セルの製造方法。
  4. 前記第５の工程にウエットエッチングを用いる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  5. 前記導電性薄膜層は、金属薄膜層及び透明導電性酸化膜層のうち少なくとも一方を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  6. 前記半導体基板は、水素を含む非晶質シリコンからなる光電変換層を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
JP2017542691A 2015-09-30 2016-08-23 太陽電池セルの製造方法 Expired - Fee Related JP6516112B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015193233 2015-09-30
JP2015193233 2015-09-30
PCT/JP2016/003838 WO2017056378A1 (ja) 2015-09-30 2016-08-23 太陽電池セルの製造方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019070340A Division JP6771166B2 (ja) 2015-09-30 2019-04-02 太陽電池セルの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2017056378A1 true JPWO2017056378A1 (ja) 2018-06-21
JP6516112B2 JP6516112B2 (ja) 2019-05-22

Family

ID=58422831

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017542691A Expired - Fee Related JP6516112B2 (ja) 2015-09-30 2016-08-23 太陽電池セルの製造方法
JP2019070340A Expired - Fee Related JP6771166B2 (ja) 2015-09-30 2019-04-02 太陽電池セルの製造方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019070340A Expired - Fee Related JP6771166B2 (ja) 2015-09-30 2019-04-02 太陽電池セルの製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US10312396B2 (ja)
JP (2) JP6516112B2 (ja)
CN (1) CN108140686B (ja)
WO (1) WO2017056378A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110121787B (zh) * 2016-10-25 2022-10-14 信越化学工业株式会社 高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法
JP2019133985A (ja) * 2018-01-29 2019-08-08 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
WO2021171953A1 (ja) * 2020-02-26 2021-09-02 株式会社カネカ 太陽電池および太陽電池製造方法
JP7449152B2 (ja) 2020-04-23 2024-03-13 株式会社カネカ 太陽電池の製造方法および太陽電池
CN115394864A (zh) * 2022-03-11 2022-11-25 浙江爱旭太阳能科技有限公司 太阳能电池的导电接触结构、组件及发电系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04342172A (ja) * 1991-05-17 1992-11-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2010157655A (ja) * 2009-01-05 2010-07-15 Sharp Corp 太陽電池素子の製造方法および化合物半導体ウェハ
US20120186649A1 (en) * 2009-09-17 2012-07-26 Tetrasun, Inc. Selective transformation in functional films, and solar cell applications thereof
JP2013026269A (ja) * 2011-07-15 2013-02-04 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP2015082603A (ja) * 2013-10-23 2015-04-27 株式会社カネカ 太陽電池の製造方法及びめっき用治具

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010104098A1 (ja) 2009-03-10 2010-09-16 三洋電機株式会社 太陽電池の製造方法及び太陽電池
JP5485060B2 (ja) * 2010-07-28 2014-05-07 三洋電機株式会社 太陽電池の製造方法
WO2013081104A1 (ja) * 2011-12-02 2013-06-06 三洋電機株式会社 太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽電池の製造方法
KR20140066285A (ko) * 2012-11-22 2014-06-02 삼성에스디아이 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
WO2015198978A1 (ja) * 2014-06-27 2015-12-30 シャープ株式会社 光電変換装置およびその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04342172A (ja) * 1991-05-17 1992-11-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2010157655A (ja) * 2009-01-05 2010-07-15 Sharp Corp 太陽電池素子の製造方法および化合物半導体ウェハ
US20120186649A1 (en) * 2009-09-17 2012-07-26 Tetrasun, Inc. Selective transformation in functional films, and solar cell applications thereof
JP2013026269A (ja) * 2011-07-15 2013-02-04 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP2015082603A (ja) * 2013-10-23 2015-04-27 株式会社カネカ 太陽電池の製造方法及びめっき用治具

Also Published As

Publication number Publication date
CN108140686B (zh) 2020-12-15
CN108140686A (zh) 2018-06-08
JP6771166B2 (ja) 2020-10-21
WO2017056378A1 (ja) 2017-04-06
US20180219119A1 (en) 2018-08-02
US20190245108A1 (en) 2019-08-08
US10475946B2 (en) 2019-11-12
US10312396B2 (en) 2019-06-04
JP2019106553A (ja) 2019-06-27
JP6516112B2 (ja) 2019-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6771166B2 (ja) 太陽電池セルの製造方法
JP5535709B2 (ja) 太陽電池、その太陽電池を用いた太陽電池モジュール及び太陽電池の製造方法
EP1995792A2 (en) Solar cell and manufacturing method of the solar cell
JP2013219065A (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP2010123859A (ja) 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法
JP6614559B2 (ja) 太陽電池セルの製造方法
JPWO2015040780A1 (ja) 太陽電池および太陽電池モジュール
WO2012132835A1 (ja) 太陽電池
KR20110018651A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR20120079591A (ko) 태양전지 및 그 제조 방법
JP5820987B2 (ja) 太陽電池
JP2016066709A (ja) 太陽電池
JP6628163B2 (ja) 太陽電池
JP2017045818A (ja) 裏面電極型太陽電池セルおよび裏面電極型太陽電池セルの製造方法
KR101425890B1 (ko) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
JP2003282903A (ja) 太陽電池装置
WO2012132834A1 (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP6906195B2 (ja) 太陽電池
JP2014132604A (ja) 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
JPWO2017168910A1 (ja) 太陽電池セル及びその製造方法
WO2012132932A1 (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP2015185658A (ja) 太陽電池の製造方法
JPH05259491A (ja) 半導体装置の製造法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180302

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20180417

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: 20190305

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190402

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6516112

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees