KR20110037984A - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

태양 전지 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110037984A
KR20110037984A KR1020107029616A KR20107029616A KR20110037984A KR 20110037984 A KR20110037984 A KR 20110037984A KR 1020107029616 A KR1020107029616 A KR 1020107029616A KR 20107029616 A KR20107029616 A KR 20107029616A KR 20110037984 A KR20110037984 A KR 20110037984A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor layer
amorphous semiconductor
thickness
type amorphous
solar cell
Prior art date
Application number
KR1020107029616A
Other languages
English (en)
Inventor
도시오 아사우미
히또시 사까따
Original Assignee
산요덴키가부시키가이샤
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 산요덴키가부시키가이샤 filed Critical 산요덴키가부시키가이샤
Publication of KR20110037984A publication Critical patent/KR20110037984A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/075Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/0248Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/03529Shape of the potential jump barrier or surface barrier
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/068Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L31/0682Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L31/0747Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 or HIT® solar cells; solar cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

Abstract

반도체 기판(11)과, 반도체 기판(11)의 이면 상에 형성되는 i형 비정질 반도체층(12)을 갖는 태양 전지(10)에 있어서, i형 비정질 반도체층(12)은, 평면에서 보아 노출되는 노출부(12A)와, p형 비정질 반도체층(13) 및 n형 비정질 반도체층(14)에 의해 덮이는 피복부(12B)를 포함한다. 노출부(12A)의 두께(T1)는 노출부(12B)의 두께(T2)보다 작다.

Description

태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 반도체 기판의 이면 상에 형성된 n형 반도체층 및 p형 반도체층을 구비하는 이면 접합형의 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
태양 전지는, 깨끗하고 무진장하게 공급되는 태양광을 직접 전기로 변환할 수 있기 때문에, 새로운 에너지원으로서 기대되고 있다.
종래, 반도체 기판의 이면 상에 형성된 n형 반도체층 및 p형 반도체층을 구비하는, 소위 이면 접합형의 태양 전지가 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2005-101240호 공보 참조). 구체적으로는, n형 반도체층 및 p형 반도체층 각각은, 반도체 기판의 이면에 형성되는 실질적으로 진정한 비정질 반도체층 상에 있어서, 라인 형상으로 교대로 형성된다. 실질적으로 진정한 비정질 반도체층은, 반도체 기판의 이면에 있어서의 캐리어의 재결합을 억제하는 패시베이션성을 갖는다.
그러나 상기 비정질 반도체층은 도전성을 갖기 때문에, n형 반도체층과 p형 반도체층 사이에서 단락이 발생할 우려가 있었다. 특히, 이러한 단락은, 캐리어의 수집 효율의 향상을 목적으로 하여 n형 반도체층과 p형 반도체층의 간격을 협소하게 한 경우에 발생하기 쉽다.
또한, n형 반도체층 및 p형 반도체층 각각과 반도체 기판 사이에만 비정질 반도체층을 개재 삽입시키는 것도 생각할 수 있지만, 이 경우 반도체 기판의 이면에 있어서의 패시베이션성이 저하되어 버린다.
본 발명은, 상술한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 반도체 기판의 이면 상에 형성되는 비정질 반도체층에 있어서의 단락의 발생을 억제할 수 있는 이면 접합형의 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 특징에 관한 태양 전지는, 수광면과, 수광면의 반대측에 형성되는 이면을 갖는 반도체 기판과, 이면 상에 형성되는 실질적으로 진정한 비정질 반도체층과, 비정질 반도체층 상에 형성되는 p형 반도체층과, 비정질 반도체층 상에 형성되는 n형 반도체층을 구비하고, 비정질 반도체층은, 이면측 방향으로부터 평면에서 보아 노출되는 노출부와, 평면에서 보아 p형 반도체층 및 n형 반도체층에 의해 덮이는 피복부를 포함하고, 노출부의 두께인 제1 두께는, 피복부의 두께인 제2 두께보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 관한 태양 전지에 의하면, 반도체 기판의 이면에 평행한 방향에 있어서, 노출부의 전기 저항을, 피복부의 전기 저항보다 크게 할 수 있다. 그로 인해, 피복부 상에 형성되는 p형 반도체층과, 피복부 상에 형성되는 n형 반도체층 사이에 있어서의 단락의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 반도체 기판의 이면 상에는, 피복부뿐만 아니라 노출부가 형성되기 때문에, 반도체 기판의 이면에 있어서의 패시베이션성을 유지할 수 있다.
본 발명의 특징에 관한 태양 전지에 있어서, 제2 두께에 대한 제1 두께의 비는 0.48 이상 1 미만인 것이 바람직하다.
본 발명의 특징에 관한 태양 전지에 있어서, 제1 두께는 1.44nm 이상 25nm 미만인 것이 바람직하다.
본 발명의 특징에 관한 태양 전지의 제조 방법은, 수광면과 수광면의 반대측에 형성되는 이면을 갖는 반도체 기판을 구비하는 태양 전지의 제조 방법이며, 이면 상에, 실질적으로 진정한 제1 비정질 반도체층을 형성하는 공정과, 제1 비정질 반도체층 표면에 형성되는 제1 영역 및 제2 영역에, 실질적으로 진정한 제2 비정질 반도체층을 형성하는 공정과, 제1 영역에 형성된 제2 비정질 반도체층 상에 p형 반도체층을 형성하는 공정과, 제2 영역에 형성된 제2 비정질 반도체층 상에 n형 반도체층을 형성하는 공정을 구비하는 것을 요지로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 태양 전지(10)를 이면측에서 본 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선에 있어서의 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 i형 비정질 Si층의 층 두께와 태양 전지 특성의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 비(T1/T2)와 태양 전지 특성의 관계를 나타내는 그래프이다.
이어서, 도면을 사용하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호를 부여하고 있다. 단, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 것에 유의해야 한다. 따라서, 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또, 도면 상호 간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
(태양 전지의 구성)
본 발명의 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 구성에 대해, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 태양 전지(10)를 이면측에서 본 평면도이다. 도 2는, 도 1의 A-A선에 있어서의 확대 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 태양 전지(10)는, 반도체 기판(11), i형 비정질 반도체층(12), p형 비정질 반도체층(13), n형 비정질 반도체층(14), p측 전극(15) 및 n측 전극(16)을 구비한다.
반도체 기판(11)은, 태양광을 받는 수광면과, 수광면의 반대측에 형성된 이면을 갖는다. 반도체 기판(11)은, 수광면에 있어서의 수광에 의해 광생성 캐리어를 생성한다. 광생성 캐리어란, 광이 반도체 기판(11)에 흡수되어 생성되는 정공과 전자를 의미한다.
반도체 기판(11)은, n형 또는 p형의 도전형을 갖고 있으며, 단결정 Si, 다결정 Si 등의 결정계 반도체 재료나, GaAs, InP 등의 화합물 반도체 재료를 포함하는 일반적인 반도체 재료에 의해 구성할 수 있다. 또한, 반도체 기판(11)의 수광면 및 이면에는 미소한 요철(텍스처)이 형성되어 있어도 좋다.
i형 비정질 반도체층(12)은, 도펀트를 첨가하지 않거나, 혹은 미량의 도펀트를 첨가함으로써 형성되는 실질적으로 진정한 비정질 반도체층이다. i형 비정질 반도체층(12)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(11)의 이면의 대략 전체면을 덮도록 형성된다. i형 비정질 반도체층(12)은, 반도체 기판(11)의 이면에 있어서의 캐리어의 재결합을 억제하는 패시베이션성을 갖는다.
본 실시 형태에서는, i형 비정질 반도체층(12)은, 반도체 기판(11)을 이면측 방향으로부터 평면에서 보아, p형 비정질 반도체층(13) 및 n형 비정질 반도체층(14)으로부터 노출되는 노출부(12A)와, p형 비정질 반도체층(13) 및 n형 비정질 반도체층(14)에 의해 덮이는 피복부(12B)를 갖는다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 피복부(12B) 상에는 p형 비정질 반도체층(13) 및 n형 비정질 반도체층(14)이 형성된다. 한편, 노출부(12A) 상에는 p형 비정질 반도체층(13) 및 n형 비정질 반도체층(14)은 형성되지 않아, 도 1에 도시한 바와 같이 노출부(12A)는 평면에서 보아 노출된다. 노출부(12A) 및 피복부(12B) 각각은, 반도체 기판(11)의 이면 상에 있어서, 제1 방향을 따라 라인 형상으로 형성된다. 또한, 노출부(12A)와 피복부(12B)는 제1 방향에 대략 직교하는 제2 방향에 있어서 교대로 형성된다.
여기서, 반도체 기판(11)의 이면에 직교하는 직교 방향에 있어서, 노출부(12A)의 두께인 제1 두께(T1)는, 피복부(12B)의 두께인 제2 두께(T2)보다 작다. 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, i형 비정질 반도체층(12)의 절단면은, 요철 형상을 갖는다.
또한, 후술하는 바와 같이, 노출부(12A)의 제1 두께(T1)는 1.44nm 이상 25nm 미만인 것이 바람직하다. 또한, 피복부(12B)의 제2 두께(T2)에 대한 노출부(12A)의 제1 두께(T1)의 비(T1/T2)는 0.48 이상 1 미만인 것이 바람직하다.
p형 비정질 반도체층(13)은, p형 도펀트를 첨가함으로써 형성되는 비정질 반도체층이다. p형 비정질 반도체층(13)은, 피복부(12B) 상에 있어서, 제1 방향을 따라 라인 형상으로 형성된다. 이와 같이, 반도체 기판(11)과 p형 비정질 반도체층(13) 사이에 실질적으로 진정한 i형 비정질 반도체층(12)(피복부(12B))이 개재 삽입된 구조(HIT 구조)에 의하면, pn 접합 특성을 향상시킬 수 있다.
n형 비정질 반도체층(14)은, n형 도펀트를 첨가함으로써 형성되는 비정질 반도체층이다. n형 비정질 반도체층(14)은, 피복부(12B) 상에 있어서, 제1 방향을 따라 라인 형상으로 형성된다. 이와 같이, 반도체 기판(11)과의 이면 상에 i형 비정질 반도체층(12) 및 n형 비정질 반도체층(14)이 순차적으로 적층된 구조(BSF 구조)에 의하면, 반도체 기판(11)의 이면에 있어서의 캐리어의 재결합을 효과적으로 억제할 수 있다.
p측 전극(15)은, p형 비정질 반도체층(13)에 모이는 정공을 수집하는 수집 전극이다. p측 전극(15)은, p형 비정질 반도체층(13) 상에 있어서, 제1 방향을 따라 라인 형상으로 형성된다. p측 전극(15)은, 예를 들어 수지형 혹은 소결형의 도전성 페이스트를 인쇄함으로써 형성할 수 있다.
n측 전극(16)은, n형 비정질 반도체층(14)에 모이는 전자를 수집하는 수집 전극이다. n측 전극(16)은, n형 비정질 반도체층(14) 상에 있어서, 제1 방향을 따라 라인 형상으로 형성된다. n측 전극(16)은, p측 전극(15)과 마찬가지로 형성할 수 있다.
또한, 이상의 구성을 갖는 태양 전지(10)의 출력은, 1매당 수W 정도이다. 그로 인해, 태양 전지(10)를 전원으로서 사용하는 경우에는, 복수의 태양 전지(10)를 전기적으로 접속함으로써 출력을 높인 태양 전지 모듈이 사용된다. 구체적으로는, 1개의 태양 전지(10)의 p측 전극(15)과 다른 태양 전지(10)의 n측 전극(16)을 배선재에 의해 접속함으로써, 1개의 태양 전지(10)와 다른 태양 전지(10)가 전기적으로 접속된다.
(태양 전지의 제조 방법)
이어서, 태양 전지(10)의 제조 방법에 대해, 도 3 내지 도 5를 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면의 (a)는, 반도체 기판(11)을 이면측에서 본 평면도이다.
우선, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(11)의 이면의 대략 전체면에, CVD법을 사용하여, 실질적으로 진정한 제1 i형 비정질 반도체층(121)을 형성한다. 제1 i형 비정질 반도체층(121)은, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 직교 방향, 즉 두께 방향에 있어서 제1 두께(T1)를 갖는다. 또한, 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)의 B-B선에 있어서의 확대 단면도이다.
이어서, 제1 i형 비정질 반도체층(121) 표면 중, 도 3의 (a)에 도시한 제1 영역(S1) 및 제2 영역(S2) 이외의 영역에 섀도우 마스크를 씌운다.
이어서, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 i형 비정질 반도체층(121) 표면 중 제1 영역(S1) 및 제2 영역(S2)에, CVD법을 사용하여, 실질적으로 진정한 제2 i형 비정질 반도체층(122)을 형성한다. 이에 의해, 노출부(12A)와 피복부(12B)를 포함하는 i형 비정질 반도체층(12)이 형성된다. 또한, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 i형 비정질 반도체층(122)은, 직교 방향에 있어서 제3 두께(T3)를 갖는다. 제1 두께(T1)와 제3 두께(T3)의 합은, 피복부(12B)의 제2 두께(T2)이다(도 2 참조). 또한, 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)의 C-C선에 있어서의 확대 단면도이다.
이어서, 제1 i형 비정질 반도체층(121) 표면 중 제1 영역(S1)에 형성된 제2 i형 비정질 반도체층(122) 이외의 영역에 섀도우 마스크를 씌운다. 계속해서, 제1 영역(S1)에 형성된 제2 i형 비정질 반도체층(122) 상에 CVD법을 사용하여, p형 비정질 반도체층(13)을 형성한다. p형 비정질 반도체층의 두께는, 예를 들어 약 10nm이다.
이어서, 제1 i형 비정질 반도체층(121) 표면 중 제2 영역(S2)에 형성된 제2 i형 비정질 반도체층(122) 이외의 영역에 섀도우 마스크를 씌운다. 계속해서, 제2 영역(S2)에 형성된 제2 i형 비정질 반도체층(122) 상에 CVD법을 사용하여, n형 비정질 반도체층(14)을 형성한다. n형 비정질 반도체층(14)의 두께는, 예를 들어 약 10nm이다.
이상에 의해, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(11)의 이면 상에 「HIT 구조」와 「BSF 구조」가 형성된다. 또한, 도 5의 (b)는, 도 5의 (a)의 D-D선에 있어서의 확대 단면도이다.
이어서, 인쇄법이나 도포법 등을 사용하여, p형 비정질 반도체층(13) 상에 p측 전극(15)을 형성함과 함께, n형 비정질 반도체층(14) 상에 n측 전극(16)을 형성한다.
(피복부의 두께의 적정 범위)
이어서, 피복부(12B)의 제2 두께(T2)의 적정 범위를 구하기 위하여 행한 검증 실험에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 실용 가능한 범위에서 i형 비정질 반도체층의 품질 및 층 두께를 변경한 샘플을 제작하고, 각 샘플의 태양 전지 특성(출력값(Pmax))을 측정했다. 또한, 각 샘플에서는, i형 비정질 반도체층을 균일한 두께로 형성했다. 또한, i형 비정질 반도체층은, 층 내부에 포함되는 결함이 적을수록, 또한 도전율이 작을수록 고품질이다.
1. 샘플군 A
샘플군 A는, 고품질의 i형 비정질 Si층을 패시베이션층으로서 구비하는 태양 전지군이다. 구체적으로는, CVD 장치의 설정 조건을, SiH4 유량 50sccm, H2 유량 80sccm, 압력 80Pa, 온도 180℃, RF 파워 50W로 하여, i형 비정질 Si층을 형성했다.
샘플군 A는, 층 두께 2nm부터 26nm까지의 6종류 두께의 샘플을 포함한다.
2. 샘플군 B
샘플군 B는 중간 정도의 품질을 갖는 i형 비정질 Si층을 패시베이션층으로서 구비하는 태양 전지군이다. 구체적으로는, CVD 장치의 설정 조건을, SiH4 유량 50sccm, H2 유량 80sccm, 압력 80Pa, 온도 180℃, RF 파워 100W로 하여, i형 비정질 Si층을 형성했다.
샘플군 B는, 층 두께 2nm부터 32nm까지의 6종류 두께의 샘플을 포함한다.
3. 샘플군 C
샘플군 C는, 저품질의 i형 비정질 Si층을 패시베이션층으로서 구비하는 태양 전지군이다. 구체적으로는, CVD 장치의 설정 조건을, SiH4 유량 50sccm, H2 유량 80sccm, 압력 80Pa, 온도 180℃, RF 파워 200W로 하여, i형 비정질 Si층을 형성했다.
샘플군 C는, 층 두께 14nm부터 38nm까지의 6종류 두께의 샘플을 포함한다.
4. 태양 전지 특성의 측정 결과
도 6은, 샘플군 A 내지 C에 대해, 층 두께와 태양 전지 특성(출력값(Pmax))의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 태양 전지 특성의 피크는, 층 두께 3nm의 i형 비정질 Si층을 구비하는 샘플군 A, 층 두께 18nm의 i형 비정질 Si층을 구비하는 샘플군 B, 층 두께 25nm의 i형 비정질 Si층을 구비하는 샘플군 C에 있어서 얻어졌다.
따라서, i형 비정질 Si층의 층 두께가 3nm 이상 25nm 이하의 범위 내이면, 실용 가능한 품질의 i형 비정질 Si층을 형성함으로써, 양호한 태양 전지 특성을 얻을 수 있는 것을 알았다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 피복부(12B)의 제2 두께(T2)의 적정 범위는 3nm 이상 25nm 이하인 것을 알았다.
(제2 두께(T2)에 대한 제1 두께(T1)의 비의 적정 범위)
이어서, 피복부(12B)의 제2 두께(T2)에 대한 노출부(12A)의 제1 두께(T1)의 비(T1/T2)의 적정 범위를 구하기 위하여 행한 검증 실험에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 상기 샘플군 A 내지 C 각각의 품질(설정 조건)로 형성된 노출부(12A) 및 피복부(12B)를 구비하는 샘플을 제작하고, 각 샘플의 태양 전지 특성(출력값(Pmax))을 측정했다.
도 7은, 각 샘플에 대해, 제2 두께(T2)에 대한 제1 두께(T1)의 비(T1/T2)와 태양 전지 특성(출력값(Pmax))의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 층질에 관계없이, 비(T1/T2)와 출력값(Pmax) 사이에 상관 관계가 존재하는 것이 확인되었다. 또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 비(T1/T2)가 0.48 이상 1.0 미만이면 i형 비정질 Si층의 층 두께가 균일한 경우보다 높은 출력값(Pmax)이 얻어지는 것을 알았다. 이러한 결과가 얻어진 것은, 비(T1/T2)가 0.48 미만인 경우에는 i형 비정질 Si층의 충분한 패시베이션성을 얻지 못하기 때문이다.
여기서, 상술한 바와 같이, 피복부(12B)의 제2 두께(T2)의 적정 범위는 3nm 이상 25nm 이하이다. 따라서, 0.48≤(T1/T2)<1.0인 것을 고려하면, 노출부(12A)의 제1 두께(T1)의 적정 범위는 1.44nm 이상 25nm 미만이다.
(작용 및 효과)
본 실시 형태에 관한 태양 전지(10)에 있어서, i형 비정질 반도체층(12)은, 평면에서 보아 노출되는 노출부(12A)와, p형 비정질 반도체층(13) 및 n형 비정질 반도체층(14)에 의해 덮이는 피복부(12B)를 포함한다. 직교 방향에 있어서, 노출부(12A)의 제1 두께(T1)는 피복부(12B)의 제2 두께(T2)보다 작다.
따라서, 반도체 기판(11)의 이면에 평행한 방향에 있어서, 노출부(12A)의 전기 저항을, 피복부(12B)의 전기 저항보다 크게 할 수 있다. 그로 인해, 피복부(12B) 상에 형성되는 p형 비정질 반도체층(13)과, 피복부(12B) 상에 형성되는 n형 비정질 반도체층(14) 사이에 있어서의 단락의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 반도체 기판(11)의 이면 상에는, 피복부(12B)뿐만 아니라 노출부(12A)가 형성된다. 그로 인해, 반도체 기판(11)의 이면에 있어서의 i형 비정질 반도체층(12)의 패시베이션성을 유지할 수 있다.
또한, 상기 검증 실험에 의해 확인된 바와 같이, 피복부(12B)의 제2 두께(T2)에 대한 노출부(12A)의 제1 두께(T1)의 비(T1/T2)는 0.48 이상 1.0 미만인 것이 바람직하다. 또한, 노출부(12A)의 제1 두께(T1)는 1.44nm 이상 25nm 미만인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 제조 방법은, 반도체 기판(11)의 이면 상에 제1 i형 비정질 반도체층(121)을 형성하는 공정과, 제1 i형 비정질 반도체층(121) 상의 제1 영역(S1) 및 제2 영역(S2)에, 제2 i형 비정질 반도체층(122)을 형성하는 공정과, 제2 i형 비정질 반도체층(122) 상에 p형 비정질 반도체층(13) 및 n형 비정질 반도체층(14)을 형성하는 공정을 구비한다.
따라서, p형 비정질 반도체층(13) 및 n형 비정질 반도체층(14)에 손상을 주지 않고, 노출부(12A) 및 피복부(12B)를 간편하게 형성할 수 있다.
(기타 실시 형태)
본 발명은 상기 실시 형태에 의해 기재했지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안 된다. 이 개시로부터 당업자에게는 여러 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서, p형 비정질 반도체층(13)과 n형 비정질 반도체층(14)의 개수 및 형상은 모식적인 것이며, 이것에 한정되는 것은 아니다. p형 비정질 반도체층(13)과 n형 비정질 반도체층(14)의 개수 및 형상은, 반도체 기판(11)의 크기 등에 따라 적절히 설정할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 피복부(12B) 상에 비정질 반도체층을 형성하는 것으로 했지만, 피복부(12B) 상에 형성되는 반도체층은, 다결정, 미결정, 비정질 중 무엇이든 상관없다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 제1 i형 비정질 반도체층(121)과 제2 i형 비정질 반도체층(122)을 순차적으로 적층함으로써 i형 비정질 반도체층(12)을 형성했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체 기판(11)의 이면 상에 제2 두께(T2)가 균일한 i형 비정질 반도체층을 형성한 후에, 제1 영역(S1) 및 제2 영역(S2) 이외의 영역에 레이저 조사나 에칭 처리를 실시함으로써, 제1 두께(T1)의 노출부(12A)를 형성해도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는 특별히 언급하고 있지 않지만, p측 전극(15) 및 n측 전극(16) 각각과 피복부(12B) 사이에는 투명 도전막(TCO)이 개재 삽입되어 있어도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는 특별히 언급하고 있지 않지만, 반도체 기판(11)의 수광면 상에는 반사 방지막이 형성되어 있어도 좋다. 이에 의해, 태양 전지(10)의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 일본 특허 출원 제2008-171323호(2008년 6월 30일 출원)의 전체 내용이, 참조에 의해 본원 명세서에 포함되어 있다.
<산업상 이용 가능성>
이상과 같이, 본 발명에 관한 이면 접합형의 태양 전지 및 그 제조 방법은, 반도체 기판의 이면 상에 형성되는 비정질 반도체층에 있어서의 단락의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 태양광 발전에 있어서 유용하다.

Claims (4)

  1. 태양 전지로서,
    수광면과, 상기 수광면의 반대측에 형성되는 이면을 갖는 반도체 기판과,
    상기 이면 상에 형성되는 실질적으로 진정한 비정질 반도체층과,
    상기 비정질 반도체층 상에 형성되는 p형 반도체층과,
    상기 비정질 반도체층 상에 형성되는 n형 반도체층을 구비하고,
    상기 비정질 반도체층은, 상기 이면측 방향으로부터 평면에서 보아 노출되는 노출부와, 상기 평면에서 보아 상기 p형 반도체층 및 상기 n형 반도체층에 의해 덮이는 피복부를 포함하고,
    상기 노출부의 두께인 제1 두께는, 상기 피복부의 두께인 제2 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 두께에 대한 상기 제1 두께의 비는 0.48 이상 1 미만인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 두께는 1.44nm 이상 25nm 미만인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  4. 수광면과 상기 수광면의 반대측에 형성되는 이면을 갖는 반도체 기판을 구비하는 태양 전지의 제조 방법이며,
    상기 이면 상에 실질적으로 진정한 제1 비정질 반도체층을 형성하는 공정과,
    상기 제1 비정질 반도체층 표면에 형성되는 제1 영역 및 제2 영역에, 실질적으로 진정한 제2 비정질 반도체층을 형성하는 공정과,
    상기 제1 영역에 형성된 상기 제2 비정질 반도체층 상에 p형 반도체층을 형성하는 공정과,
    상기 제2 영역에 형성된 상기 제2 비정질 반도체층 상에 n형 반도체층을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
KR1020107029616A 2008-06-30 2009-06-29 태양 전지 및 그 제조 방법 KR20110037984A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008171323A JP5207852B2 (ja) 2008-06-30 2008-06-30 太陽電池及びその製造方法
JPJP-P-2008-171323 2008-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110037984A true KR20110037984A (ko) 2011-04-13

Family

ID=41465943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107029616A KR20110037984A (ko) 2008-06-30 2009-06-29 태양 전지 및 그 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110132441A1 (ko)
EP (1) EP2296192A1 (ko)
JP (1) JP5207852B2 (ko)
KR (1) KR20110037984A (ko)
CN (1) CN102089891B (ko)
WO (1) WO2010001848A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102349166A (zh) 2009-03-10 2012-02-08 三洋电机株式会社 太阳能电池的制造方法和太阳能电池
JP2013219065A (ja) * 2010-08-06 2013-10-24 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP5927549B2 (ja) * 2010-08-24 2016-06-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池及びその製造方法
JP5705968B2 (ja) 2011-03-25 2015-04-22 三洋電機株式会社 光電変換装置及びその製造方法
GB2491209B (en) * 2011-05-27 2013-08-21 Renewable Energy Corp Asa Solar cell and method for producing same
JP2013030615A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池
JP6103867B2 (ja) * 2012-09-12 2017-03-29 シャープ株式会社 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
AU2013318182C1 (en) 2012-09-18 2022-01-20 Auspex Pharmaceuticals, Inc. Formulations pharmacokinetics of deuterated benzoquinoline inhibitors of vesicular monoamine transporter 2
IL305352A (en) 2015-03-06 2023-10-01 Auspex Pharmaceuticals Inc Methods for treating abnormal movement disorders
CN112736163B (zh) * 2021-02-10 2022-07-29 普乐(合肥)光技术有限公司 一种多晶硅薄膜钝化背极插指型太阳能电池的制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4070483B2 (ja) * 2002-03-05 2008-04-02 三洋電機株式会社 光起電力装置並びにその製造方法
JP4070648B2 (ja) * 2003-03-25 2008-04-02 三洋電機株式会社 光起電力素子
US7199395B2 (en) * 2003-09-24 2007-04-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic cell and method of fabricating the same
JP4155899B2 (ja) * 2003-09-24 2008-09-24 三洋電機株式会社 光起電力素子の製造方法
JP4511146B2 (ja) * 2003-09-26 2010-07-28 三洋電機株式会社 光起電力素子およびその製造方法
JP4502845B2 (ja) * 2005-02-25 2010-07-14 三洋電機株式会社 光起電力素子
JP2008171323A (ja) 2007-01-15 2008-07-24 Canon Inc ジョブ管理装置、ジョブ管理方法、ジョブ管理プログラム並びに記憶媒体

Also Published As

Publication number Publication date
US20110132441A1 (en) 2011-06-09
JP5207852B2 (ja) 2013-06-12
WO2010001848A1 (ja) 2010-01-07
CN102089891A (zh) 2011-06-08
JP2010010620A (ja) 2010-01-14
CN102089891B (zh) 2013-01-02
EP2296192A1 (en) 2011-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110037984A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
US8569100B2 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
KR101000064B1 (ko) 이종접합 태양전지 및 그 제조방법
KR101539047B1 (ko) 광기전력 변환 소자 및 그의 제조방법
US10084107B2 (en) Transparent conducting oxide for photovoltaic devices
US8872020B2 (en) Heterojunction solar cell based on epitaxial crystalline-silicon thin film on metallurgical silicon substrate design
US8053666B2 (en) Solar cell and manufacturing method of the solar cell
US20150270415A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
KR20090033096A (ko) 태양 전지, 태양 전지 모듈 및 태양 전지의 제조 방법
WO2010064303A1 (ja) 太陽電池セルの製造方法
JP2009515336A (ja) 高効率の太陽電池及びその調製方法
JP2010258043A (ja) 太陽電池
KR20120023391A (ko) 태양전지 및 이의 제조 방법
JP2013239476A (ja) 光起電力装置およびその製造方法、光起電力モジュール
JP2013533620A (ja) 微結晶吸収層とパシベーション層とを有する薄膜太陽電池およびその太陽電池の製造方法
KR101985835B1 (ko) 광기전력소자 및 제조 방법
US20120264253A1 (en) Method of fabricating solar cell
RU2590284C1 (ru) Солнечный элемент
US20100147374A1 (en) Electrode of solar cell and fabricating method thereof
CN217306521U (zh) 一种太阳能电池及一种光伏组件
JP2014082285A (ja) 太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュール
JP6334871B2 (ja) 太陽電池モジュール
US20150372165A1 (en) Photoelectric converting element
Kopecek et al. Large area screen printed n-type silicon solar cells with rear aluminium emitter: efficiencies exceeding 16%
JP5645734B2 (ja) 太陽電池素子

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid