KR20130023219A - 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
실리콘 기판(4)과, 실리콘 기판(4)의 수광면측에 설치된 텍스쳐 구조(5)와, 텍스쳐 구조(5) 상에 설치된 수광면 패시베이션막(13)과, 수광면 패시베이션막(13) 상에 설치된 반사 방지막(12)을 포함하고, 텍스쳐 구조(5)의 평균 텍스쳐 변 길이가 7㎛ 이상인 태양 전지(1)이다.
Description
본 발명은 태양 전지, 특히 태양 전지의 수광면측의 구조에 관한 것이다.
태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 태양 전지는 최근 특히 지구 환경 문제의 관점으로부터 차세대의 에너지원으로서의 기대가 급격하게 높아지고 있다. 태양 전지로서는 화합물 반도체 또는 유기재료를 이용한 것 등 여러가지 종류가 있지만 현재 주류로 되어 있는 것은 실리콘 결정을 이용한 것이다.
단결정 실리콘 기판을 이용한 태양 전지의 구조 상의 연구의 하나로서, 단결정 실리콘 기판의 수광면이 되는 면에 텍스쳐 구조로 칭해지는 수㎛~수십㎛의 고저차를 갖는 피라미드 형상의 요철 형상을 형성하는 기술이 있다. 이와 같이, 태양 전지의 수광면에 요철 형상을 형성함으로써 수광면에 입사되는 광의 반사를 저감함과 동시에 태양 전지 내부에 입사되는 광량을 늘릴 수 있으므로 태양 전지의 광전변환 효율을 향상시킬 수 있다.
단결정 실리콘 기판의 수광면이 되는 면에 요철 형상을 형성하는 수단으로서는 금속 미립자를 촉매로 해서 습식 에칭하는 방법 또는 반응성 이온 에칭하는 방법 등을 들 수 있지만 어느 방법도 양산성이나 제조 비용의 면에서 바람직하지 못하다. 이 때문에, 요철 형상을 형성하는 방법으로 일반적인 방법으로서는 70℃ 이상 90℃ 이하로 가열한 수산화칼륨 등의 알칼리 수용액에 저비점의 알코올 용제를 첨가한 에칭액으로 단결정 실리콘 기판의 수광면이 되는 면을 에칭하는 방법이 이용되고 있다.
예컨대, 특허문헌 1(WO2006/046601호 공보)에는 카르복실산을 포함하는 알칼리성 에칭액을 이용해서 단결정 실리콘 기판에서의 텍스쳐 구조의 크기를 검토한 내용이 기재되어 있다.
그러나, 단결정 실리콘 기판의 표면에 텍스쳐 구조를 형성하고, 텍스쳐 구조의 크기를 바꾸었을 경우에는 단결정 실리콘 기판의 상태에서는 표면 반사율에 큰 차가 없었더라도 텍스쳐 구조 상에 수광면 패시베이션막 및 반사 방지막을 형성해서 태양 전지를 제작했을 경우에는 텍스쳐 구조의 크기에 따라 표면 반사율의 크기에 차이가 발생하는 것을 알았다.
상기 사정을 감안하여 본 발명의 목적은 수광면의 표면 반사율을 낮춤으로써 특성이 우수한 태양 전지를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 실리콘 기판과, 실리콘 기판의 수광면측에 설치된 텍스쳐 구조와, 텍스쳐 구조 상에 설치된 수광면 패시베이션막과, 수광면 패시베이션막 상에 설치된 반사 방지막을 포함하고, 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 7㎛ 이상인 태양 전지이다.
여기서, 본 발명의 태양 전지에 있어서는 평균 텍스쳐 변 길이가 21㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 태양 전지에 있어서는 평균 텍스쳐 변 길이가 14㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 태양 전지에 있어서 텍스쳐 구조의 볼록부의 높이는 5㎛~15㎛인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 태양 전지에 있어서 반사 방지막은 텍스쳐 구조의 저부 부근이 두껍게 되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 태양 전지에 있어서 반사 방지막은 산화 티탄인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 태양 전지에 있어서 반사 방지막은 인을 인산화물로서 15질량%~35질량% 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 태양 전지에 있어서 수광면 패시베이션막은 산화 실리콘인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 태양 전지에 있어서 실리콘 기판의 수광면에는 수광면 확산층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
<발명의 효과>
본 발명에 의하면, 수광면의 표면 반사율을 낮춤으로써 특성이 우수한 태양 전지를 제공할 수 있다.
도 1은 실시형태의 이면 전극형 태양 전지의 이면의 모식적인 평면도이다.
도 2(a)는 도 1의 II-II에 따른 모식적인 단면도이며, 도 2(b)는 도 2(a)에 나타내는 n형 실리콘 기판의 수광면의 일부의 모식적인 확대 단면도이며, 도 2(c)는 도 2(a)에 나타내는 n++층과 p+층의 두께의 차를 도해하는 모식적인 확대 단면도이다.
도 3은 실시형태의 이면 전극형 태양 전지로부터 n형용 전극, p형용 전극 및 이면 패시베이션막을 제거했을 때의 n형 실리콘 기판의 이면의 모식적인 평면도이다.
도 4(a)~도 4(j)는 실시형태의 이면 전극형 태양 전지의 제조 방법의 일례에 대해서 도해하는 모식적인 단면도이다.
도 5(a)는 실시형태의 이면 전극형 태양 전지의 수광면의 SEM(Scanning electron Microscope) 상(像)의 일례이며, 도 5(b)는 평균 텍스쳐 변 길이가 4.6㎛의 비교예의 이면 전극형 태양 전지의 수광면의 SEM 상이다.
도 6은 태양 전지의 텍스쳐 구조를 구성하는 피라미드 형상의 볼록부의 1개를 그 연직 방향 상방으로부터 연직 방향 하방으로 내려다봤을 때의 모식적인 확대 평면도이다.
도 7은 n형 실리콘 기판의 수광면에 평균 텍스쳐 변 길이가 각각 다른 텍스쳐 구조를 형성한 샘플의 수광면의 표면 반사율을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 측정에서 이용한 n형 실리콘 기판의 샘플의 수광면의 텍스쳐 구조 상에 수광면 패시베이션막 및 반사 방지막을 형성함으로써 제작한 이면 전극형 태양 전지의 수광면의 표면 반사율을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 피라미드 형상의 요철 형상인 텍스쳐 구조를 구성하는 볼록부 1개의 모식적인 측면도이다.
도 10(a)는 텍스쳐 변 길이가 작은 텍스쳐 구조를 갖는 태양 전지의 수광면의 일례의 모식적인 확대 단면도이며, 도 10(b)는 텍스쳐 변 길이가 큰 텍스쳐 구조를 갖는 태양 전지의 수광면의 일례의 모식적인 확대 단면도이다.
도 2(a)는 도 1의 II-II에 따른 모식적인 단면도이며, 도 2(b)는 도 2(a)에 나타내는 n형 실리콘 기판의 수광면의 일부의 모식적인 확대 단면도이며, 도 2(c)는 도 2(a)에 나타내는 n++층과 p+층의 두께의 차를 도해하는 모식적인 확대 단면도이다.
도 3은 실시형태의 이면 전극형 태양 전지로부터 n형용 전극, p형용 전극 및 이면 패시베이션막을 제거했을 때의 n형 실리콘 기판의 이면의 모식적인 평면도이다.
도 4(a)~도 4(j)는 실시형태의 이면 전극형 태양 전지의 제조 방법의 일례에 대해서 도해하는 모식적인 단면도이다.
도 5(a)는 실시형태의 이면 전극형 태양 전지의 수광면의 SEM(Scanning electron Microscope) 상(像)의 일례이며, 도 5(b)는 평균 텍스쳐 변 길이가 4.6㎛의 비교예의 이면 전극형 태양 전지의 수광면의 SEM 상이다.
도 6은 태양 전지의 텍스쳐 구조를 구성하는 피라미드 형상의 볼록부의 1개를 그 연직 방향 상방으로부터 연직 방향 하방으로 내려다봤을 때의 모식적인 확대 평면도이다.
도 7은 n형 실리콘 기판의 수광면에 평균 텍스쳐 변 길이가 각각 다른 텍스쳐 구조를 형성한 샘플의 수광면의 표면 반사율을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 측정에서 이용한 n형 실리콘 기판의 샘플의 수광면의 텍스쳐 구조 상에 수광면 패시베이션막 및 반사 방지막을 형성함으로써 제작한 이면 전극형 태양 전지의 수광면의 표면 반사율을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 피라미드 형상의 요철 형상인 텍스쳐 구조를 구성하는 볼록부 1개의 모식적인 측면도이다.
도 10(a)는 텍스쳐 변 길이가 작은 텍스쳐 구조를 갖는 태양 전지의 수광면의 일례의 모식적인 확대 단면도이며, 도 10(b)는 텍스쳐 변 길이가 큰 텍스쳐 구조를 갖는 태양 전지의 수광면의 일례의 모식적인 확대 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명의 도면에 있어서 동일한 참조 부호는 동일 부분 또는 상당 부분을 나타내는 것으로 한다.
도 1에 본 발명의 태양 전지의 일례인 실시형태의 이면 전극형 태양 전지의 이면의 모식적인 평면도를 나타낸다. 도 1에 나타내는 이면 전극형 태양 전지(1)는 n형 단결정 실리콘 기판인 n형 실리콘 기판(4)의 수광면과는 반대측의 이면에 띠형상의 n형용 전극(2)과 띠형상의 p형용 전극(3)을 구비하고 있고, n형용 전극(2)과 p형용 전극(3)은 n형 실리콘 기판(4)의 이면에 있어서 교대로 배열되어 있다.
도 2(a)에 도 1의 II-II에 따른 모식적인 단면도를 나타내고, 도 2(b)에 도 2(a)에 나타내는 n형 실리콘 기판(4)의 수광면의 일부의 모식적인 확대 단면도를 나타내고, 도 2(c)에 도 2(a)에 나타내는 n++층과 p+층의 두께의 차를 도해하는 모식적인 확대 단면도를 나타낸다. 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 수광면에는 요철 형상(5)(텍스쳐 구조)이 형성되어 있다. 요철 형상(5)의 요철은 예컨대 수㎛~수십㎛오더로 된다.
또한, 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 수광면 전체면에 n형 불순물이 확산해서 형성된 수광면 확산층인 n+층(6)이 FSF(Front Surface Field)층으로서 형성되고, n+층(6) 상에 수광면 패시베이션막(13)이 형성되어 있고, 수광면 패시베이션막(13) 상에 반사 방지막(12)이 형성되어 있다.
수광면 확산층인 n+층(6)의 n형 불순물 농도는 n형 실리콘 기판(4)의 n형 불순물 농도보다 높게 되어 있다.
수광면 패시베이션막(13)은 산화 실리콘막으로 이루어진다. 또한, 수광면 패시베이션막(13)의 막 두께는 15㎚~200㎚이며, 바람직하게는 15㎚~60㎚이다.
반사 방지막(12)은 n형 실리콘 기판(4)과 동일한 n형의 도전형이 되는 n형 불순물을 포함하고, 예컨대, n형 불순물로서 인을 포함하는 산화 티탄막으로 이루어진다. 반사 방지막(12)의 막 두께는 예컨대 10~400㎚이다. 또한, 반사 방지막(12)은 요철 형상(5)(텍스쳐 구조)의 저부 부근의 두께가 다른 부분의 두께보다도 두껍게 되어 있다.
반사 방지막(12) 중의 인은 인산화물로서 반사 방지막(12)의 15질량%~35질량% 포함되어 있다. 또한, 인산화물로서 반사 방지막(12)의 15질량%~35질량% 포함된다는 것은 반사 방지막(12) 중의 인산화물의 함유량이 반사 방지막(12) 전체의 15질량%~35질량%인 것을 의미한다.
또한, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 이면에는 n형 실리콘 기판(4)측으로부터 제 2 이면 패시베이션막(8)과 제 1 이면 패시베이션막(11)이 이 순서로 적층된 2층의 적층체로 이루어지는 이면 패시베이션막(14)이 형성되어 있다.
또한, n형 실리콘 기판(4)의 이면에는 n형 불순물 확산층인 n++층(9)과 p형 불순물 확산층인 p+층(10)이 교대로 인접해서 형성되어 있다. 이와 같이, n++층(9)과 p+층(10)이 교대로 인접해서 형성되어 있음으로써 이면 전극형 태양 전지(1)에 역방향의 바이어스(역 바이어스 전압)가 인가되었을 때 통상의 다이오드와 동일하도록 항복 전압까지는 거의 전류가 흐르지 않고 항복 전압보다 큰 전압이 인가되었을 때에 큰 전류(항복 전류)가 흐르고, 그 이상의 전압은 이면 전극형 태양 전지(1)에 인가되어 있지 않는 현상이 일어난다. 이 항복 전류는 n++층(9)과 p+층(10)이 인접하고 있는 영역에서 흐르기 때문에 n++층(9)과 p+층(10)이 교대로 인접되어 있는 이면 전극형 태양 전지(1)에 있어서는 이면 전극형 태양 전지(1)의 이면 전체면에 전류가 흐르게 된다. 이 때문에, 이면 전극형 태양 전지(1)에는 부분적으로 전압이 인가되지 않아 국소적인 누설 전류에 의한 발열을 피할 수 있다.
도 2(c)에 나타내는 바와 같이, n++층(9)의 표면은 p+층(10)의 표면보다 깊이(B)만큼 얕게 위치하고 있고, n형 실리콘 기판(4) 이면의 n++층(9)의 표면은 n형 실리콘 기판(4) 이면의 n++층(9) 이외의 영역의 표면보다 오목해져 있고, n++층(9)과 p+층(10)은 오목 형상을 형성하도록 배치되어 있다. 또한, 깊이(B)는 예컨대 수십㎚오더로 된다. 또한, n++층(9) 상에는 n형용 전극(2)이 형성되고, p+층(10) 상에는 p형용 전극(3)이 형성된다.
n++층(9) 상의 이면 패시베이션막(14)의 막 두께와 p+층(10) 상의 이면 패시베이션막(14)의 막 두께 사이에는 막 두께 차가 있고, n++층(9) 상의 이면 패시베이션막(14)의 막 두께쪽이 p+층(10) 상의 이면 패시베이션막(14)의 막 두께보다 두껍게 되어 있다.
도 3에 이면 전극형 태양 전지(1)로부터 n형용 전극(2), p형용 전극(3) 및 이면 패시베이션막(14)을 제거했을 때의 n형 실리콘 기판(4)의 이면의 모식적인 평면도를 나타낸다. 여기서, 실시형태의 이면 전극형 태양 전지(1)에 있어서는 n형 실리콘 기판(4) 이면의 외주 가장자리에 n++층(9)이 형성되어 있다.
n형 실리콘 기판(4) 이면의 외주 가장자리에는 n형 실리콘 기판(4)의 도전형인 n형으로 동일한 도전형인 n형의 불순물 확산층인 n++층(9)이 형성되어 있으므로 n형 실리콘 기판(4) 이면의 외주 가장자리의 n++층(9)의 표면이 어떠한 영향에 의해 깍여져서 n형 실리콘 기판(4)의 실리콘면이 노출된 경우나, n형 실리콘 기판(4)의 측면 및/또는 수광면에 n++층(9)이 돌아 들어간 경우 등에 있어서도 n++층(9)은 동일한 도전형의 면과 접하게 된다. 이러한 동일한 도전형의 면이 접하는 개소에서는 누설 전류가 발생하지 않으므로 이면 전극형 태양 전지(1)에 역방향의 바이어스(역 바이어스 전압)가 인가되었을 때의 누설 전류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, n형 실리콘 기판(4) 이면의 외주 가장자리 전부에 n++층(9)이 형성되어 있지 않으면 이면 전극형 태양 전지(1)의 특성이 크게 저하된다는 것은 아니므로 n형 실리콘 기판(4) 이면의 외주 가장자리에 부분적으로 n형 실리콘 기판(4)과 다른 도전형인 p형의 불순물 확산층인 p+층(10)이 형성되어 있어도 좋다.
또한, 수광면 확산층인 n+층(6)을 형성하지 않을 경우에는 n형 실리콘 기판(4) 이면의 외주 가장자리에 n++층(9)이 형성되어 있지 않아도 좋다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 에지로부터 p+층(10)까지의 거리[p+층(10)의 길이 방향에 직교하는 방향의 거리]는 n형 실리콘 기판(4)의 우측에 있어서는 C로 되어 있고, n형 실리콘 기판(4)의 좌측에 있어서는 D로 되어 C>D로 되어 있다. 그 때문에, n형 실리콘 기판(4) 우측의 외주 가장자리에 있어서의 n++층(9)의 폭(C)과 n형 실리콘 기판(4) 좌측의 외주 가장자리에 있어서의 n++층(9)의 폭(D)은 다르다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 n형 실리콘 기판(4) 우측의 외주 가장자리의 폭(C)의 n++층(9) 상에도, p+층(10)의 사이에 끼워진 n++층(9)과 마찬가지로, n형용 전극(2)이 형성된다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 이면에 있어서 n++층(9)의 영역은 전부 연결되어서 1개의 확산층 영역을 형성하고 있다. 그리고, p+층(10)은 각각 섬 형상으로 형성되어 있고, 각각의 섬 형상의 p+층(10)은 n++층(9)으로 둘레가 둘러싸여져 있다.
또한, n형 실리콘 기판(4) 이면에 있어서의 n++층(9)의 면적의 합계는 p+층(10)의 면적의 합계보다 작은 것이 바람직하다. 이 경우에는 이면 전극형 태양 전지(1)는 보다 큰 단락(短絡) 전류를 얻을 수 있는 경향이 있다.
또한, 상기에 있어서 n++층(9)의 적어도 1개소에서 p+층(10)의 길이 방향에 직교하는 방향으로 n++층(9)이 분리되어 있어도 좋다. 이 경우, 분리된 n++층(9)의 사이에는 p+층(10)이 형성되게 된다.
또한, 상기에 있어서 p+층(10)의 적어도 1개소에서 p+층(10)의 길이 방향에 직교하는 방향으로 p+층(10)이 분리되어 있어도 좋다. 이 경우, 분리된 p+층(10)의 사이에는 n++층(9)이 형성되게 된다.
이하, 도 4(a)~도 4(j)의 모식적인 단면도를 참조해서 실시형태의 이면 전극형 태양 전지의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다.
우선, 도 4 (a)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 수광면이 되는 면[n형 실리콘 기판(4)의 수광면]의 반대측의 면인 이면[n형 실리콘 기판(4)의 이면]에 텍스쳐 마스크(21)를 형성한다. 여기서, n형 실리콘 기판(4)으로서는, 예컨대 두께 100㎛의 n형 단결정 실리콘으로 이루어지는 기판을 이용할 수 있다. 또한, 텍스쳐 마스크(21)로서는, 예컨대 질화 실리콘막 등을 이용할 수 있다. 또한, 텍스쳐 마스크(21)는, 예컨대 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 또는 스퍼터법 등에 의해 형성할 수 있다.
이어서, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 수광면에 요철 형상(5)을 형성한다. 요철 형상(5)은 예컨대 텍스쳐 구조로 할 수 있다. 요철 형상(5)은, 예컨대 수산화나트륨 수용액 또는 수산화칼륨 수용액 등의 알칼리 수용액에 이소프로필알콜을 첨가해서 70℃ 이상 80℃ 이하로 가열한 용액에 의해 n형 실리콘 기판(4)의 수광면을 에칭함으로써 형성할 수 있다.
이어서, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4) 이면의 일부에 n++층(9)을 형성한다. 여기서, n++층(9)은 예컨대 이하와 같이 해서 형성할 수 있다.
우선, n형 실리콘 기판(4) 이면의 텍스쳐 마스크(21)를 제거한다. 이어서, n형 실리콘 기판(4)의 수광면에, 예컨대 산화 실리콘막 등의 확산 마스크(22)를 형성한다. 이어서, n형 실리콘 기판(4) 이면의 n++층(9)의 형성 영역 이외의 영역에 마스킹 페이스트를 도포한 후에 마스킹 페이스트를 열 처리함으로써 확산 마스크(23)를 형성한다. 그 후, POCl3을 이용한 기상확산에 의해 확산 마스크(23)로부터 n형 실리콘 기판(4)의 이면이 노출된 개소에 인을 확산시킴으로써 n++층(9)을 형성한다.
또한, 마스킹 페이스트로서는, 예컨대 용제, 증점제 및 산화 실리콘 전구체를 포함하는 것 등을 이용할 수 있다. 또한, 마스킹 페이스트의 도포 방법으로서는, 예컨대 잉크젯 인쇄법 또는 스크린 인쇄법 등을 이용할 수 있다.
이어서, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 이면 및 수광면에 산화 실리콘막(24)을 형성한다. 여기서, 산화 실리콘막(24)은, 예컨대 n형 실리콘 기판(4)에 형성된 확산 마스크(22), 확산 마스크(23) 및 확산 마스크(22,23)에 인이 확산함으로써 형성된 글래스층을 불화수소산 처리에 의해 제거한 후 산소 또는 수증기로 열 산화함으로써 형성할 수 있다. 또한, n형 실리콘 기판(4)의 산소 또는 수증기에 의한 열 산화는 산소 분위기 또는 수증기 분위기중에 n형 실리콘 기판(4)을 설치한 상태에서 열 처리함으로써 행할 수 있다.
이 때, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4) 이면의 n++층(9)이 형성되어 있는 영역 상의 산화 실리콘막(24)[n++층(9) 상의 산화 실리콘막(24)]의 막 두께를 n++층(9)이 형성되어 있지 않은 영역 상의 산화 실리콘막(24)[n++층(9) 이외의 영역 상의 산화 실리콘막(24)]의 막 두께보다 두껍게 할 수 있다. 이러한 형상의 산화 실리콘막(24)을 형성할 수 있을 경우의 일례로서는 900℃에서 수증기에 의한 열 산화를 행하여 산화 실리콘막(24)을 형성했을 경우에 n++층(9) 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께를 250㎚~350㎚로 하고, n++층(9) 이외의 영역 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께를 70㎚~90㎚로 할 수 있다. 여기서, 열 산화전의 n++층(9)의 표면의 인 농도는 5×1019개/㎤ 이상이며, 열 산화의 처리 온도의 범위로서는 산소에 의한 열 산화에서 800℃~1000℃, 수증기에 의한 열 산화에서 800℃~950℃이다.
또한, 이하의 공정에 있어서의 p+층(10) 형성시의 n++층(9)의 확산 마스크의 막 두께로서는 60㎚ 이상인 것이 바람직하므로 n++층(9) 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께와 n++층(9) 이외의 영역 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께의 막 두께 차는 60㎚ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 열 산화에 의한 산화 실리콘막(24)의 형성시에 n형 실리콘 기판(4)의 이면에 확산되는 불순물의 종류와 농도에 의해 열 산화에 의한 산화 실리콘막(24)의 성장 속도를 다른 것으로 할 수 있고, 특히, n형 실리콘 기판(4)의 이면에 있어서의 n형 불순물 농도가 높을 경우에는 산화 실리콘막(24)의 성장 속도를 빠르게 할 수 있다. 그 때문에, n형 실리콘 기판(4)보다 n형 불순물 농도가 높은 n++층(9) 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께를 n++층(9)보다 n형 불순물 농도가 낮은 n++층(9) 이외의 영역 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께보다 두껍게 할 수 있다.
또한, 산화 실리콘막(24)은 열 산화시에 실리콘과 산소가 결부됨으로써 형성된다.
이어서, 도 4(e)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 이면 일부에 p+층(10)을 형성한다. 여기서, p+층(10)은 예컨대 이하와 같이 해서 형성할 수 있다.
우선, n형 실리콘 기판(4)의 수광면의 산화 실리콘막(24) 및 이면의 n++층(9) 이외의 영역 상의 산화 실리콘막(24)을 에칭에 의해 제거한다. 여기서, n형 실리콘 기판(4) 이면의 n++층(9) 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께는 n++층(9) 이외의 영역 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께보다 두껍게 형성되어 있으므로 n형 실리콘 기판(4) 이면의 n++층(9) 상에만 산화 실리콘막(24)을 남길 수 있다. n++층(9) 상의 산화 실리콘막(24)과 n++층(9) 이외의 영역 상의 산화 실리콘막(24)의 에칭 레이트의 차에 의해 n++층(9) 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께를 120㎚ 정도로 할 수 있다.
예컨대, 900℃의 수증기에 의한 30분의 열 산화로 산화 실리콘막(24)을 형성하고 n++층(9) 이외의 영역 상의 산화 실리콘막(24)을 제거하기 위해 불화수소산 처리를 했을 경우 n++층(9) 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께를 120㎚ 정도로 할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, n++층(9) 상의 산화 실리콘막(24)의 막 두께가 60㎚ 이상일 경우에는 산화 실리콘막(24)은 p+층(10)의 형성시의 확산 마스크로서 적합하게 기능할 수 있다.
그 후, n형 실리콘 기판(4)의 수광면에 산화 실리콘막 등의 확산 마스크(25)를 형성하고, n형 실리콘 기판(4)의 이면에, 유기고분자에 붕소화합물을 반응시킨 폴리머를 알코올 수용액에 용해시킨 용액을 도포하고, 건조시킨 후에 열 처리를 행함으로써 n++층(9) 이외의 영역에 붕소를 확산시킴으로써 p+층(10)을 형성한다.
이어서, 도 4(f)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 이면에 제 1 이면 패시베이션막(11)을 형성한다. 여기서, 제 1 이면 패시베이션막(11)은 예컨대 이하와 같이 해서 형성할 수 있다.
우선, n형 실리콘 기판(4)에 형성된 산화 실리콘막(24), 확산 마스크(25), 및 산화 실리콘막(24) 및 확산 마스크(25)에 붕소가 확산해서 형성된 글래스층을 불화수소산 처리에 의해 제거한다.
이어서, n형 실리콘 기판(4)의 이면에 산화 실리콘막 등의 확산 마스크를 겸한 제 1 이면 패시베이션막(11)을, 예컨대 CVD법 또는 SOG(spin on galss)의 도포 및 소성 등의 방법에 의해 형성한다.
이어서, n형 실리콘 기판(4)의 수광면에 인 화합물, 티탄알콕사이드, 및 알코올을 적어도 포함하는 혼합액(27)을 스핀 도포 등에 의해 도포하고 건조시킨다. 여기서, 혼합액(27)은 n형 실리콘 기판(4)의 수광면에 수광면 확산층인 n+층(6)을 형성함과 아울러 반사 방지막(12)이 되는 산화 티탄막을 형성하기 위해서 도포된다. 또한, 혼합액(27)의 인 화합물로서는 예컨대 5산화인을 이용할 수 있고, 티탄알콕사이드로서는 예컨대 테트라이소프로필티타네이트를 이용할 수 있고, 및 알코올로서는 예컨대 이소프로필알콜을 이용할 수 있다.
이어서, 도 4 (g) 및 도 4(j)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 수광면에 n+층(6) 및 반사 방지막(12)을 형성한다. 여기서, n+층(6) 및 반사 방지막(12)의 형성은 각각 n형 실리콘 기판(4)의 수광면에 도포되어서 건조된 혼합액(27)을 열 처리함으로써 행할 수 있다. 이 열 처리에 의해 n형 불순물인 인이 n형 실리콘 기판(4)의 수광면에 확산됨으로써 n형 실리콘 기판(4)의 수광면 전체면에 n+층(6)이 형성됨과 아울러 반사 방지막(12)이 되는 인을 함유한 산화 티탄막이 형성된다. 열 처리 후의 n+층(6)의 시트 저항값은 예컨대 30~150Ω/□이며, 바람직하게는 80±20Ω/□이다.
이어서, 도 4 (g) 및 도 4(j)에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판(4)의 이면에 제 2 이면 패시베이션막(8)을 형성함과 아울러 n형 실리콘 기판(4)의 수광면의 n+층(6) 상에 수광면 패시베이션막(13)을 형성한다. 여기서, 제 2 이면 패시베이션막(8) 및 수광면 패시베이션막(13)은 각각, 예컨대 이하와 같이 해서 형성할 수 있다.
즉, n형 실리콘 기판(4)의 산소 또는 수증기에 의한 열 산화를 행한다. 이에 따라, n형 실리콘 기판(4)의 이면과 제 1 이면 패시베이션막(11) 사이에 산화 실리콘막으로 이루어지는 제 2 이면 패시베이션막(8)이 형성됨과 아울러 n형 실리콘 기판(4)의 수광면상의 n+층(6)과 반사 방지막(12) 사이에 산화 실리콘막으로 이루어지는 수광면 패시베이션막(13)이 형성된다.
n+층(6)과 반사 방지막(12) 사이에 수광면 패시베이션막(13)이 형성되는 이유로서는 수광면의 요철 형상(5)의 오목부에 있어서의 반사 방지막(12)의 막 두께가 두꺼워져서 반사 방지막(12)에 크랙이 생기고, 그 크랙이 생겨 있는 개소로부터 산소 또는 수증기가 들어가서 수광면 패시베이션막(13)인 산화 실리콘막이 성장하는 것으로 생각된다. 또한, 수광면의 요철 형상(5)의 볼록부에서는 반사 방지막(12)의 막 두께가 얇으므로 산소 또는 수증기가 투과되어 수광면 패시베이션막(13)인 산화 실리콘막이 성장하는 것으로 생각된다.
또한, n형 실리콘 기판(4)의 이면과 제 1 이면 패시베이션막(11) 사이에 제 2 이면 패시베이션막(8)이 형성되는 이유로서는 n형 실리콘 기판(4) 이면의 제 1 이면 패시베이션막(11)은 CVD법 등으로 형성한 막이므로 제 1 이면 패시베이션막(11)의 내부에 산소 또는 수증기가 투과되고, 이에 따라, 제 2 이면 패시베이션막(8)인 산화 실리콘막이 성장하는 것으로 생각된다.
또한, 제 2 이면 패시베이션막(8) 및 수광면 패시베이션막(13)의 형성은 수광면 확산층인 n+층(6) 및 반사 방지막(12)을 형성하기 위한 열 처리에 계속해서, 가스를 바꾸어 산소 또는 수증기에 의한 열 산화를 행함으로써도 가능하다.
이어서, 도 4(h)에 나타내는 바와 같이, 이면 패시베이션막(14)의 일부를 제거하여 이면 패시베이션막(14)으로부터 n++층(9)의 일부 및 p+층(10)의 일부를 각각 노출시킨다. 여기서, 이면 패시베이션막(14)의 일부의 제거는, 예컨대 이면 패시베이션막(14)의 일부에 에칭 페이스트를 스크린 인쇄법 등에 의해 도포한 후에 에칭 페이스트를 가열하는 등에 의해 행할 수 있다. 그 후, 에칭 페이스트는, 예컨대 초음파 세정한 후에 산 처리함으로써 제거할 수 있다. 에칭 페이스트로서는, 예컨대 에칭 성분으로서 인산, 불화수소, 불화암모늄 및 불화수소암모늄으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함함과 아울러 물, 유기 용매 및 증점제를 포함하는 것 등을 이용할 수 있다.
이어서, 도 4(i)에 나타내는 바와 같이, n++층(9) 상에 n형용 전극(2)을 형성함과 아울러 p+층(10) 상에 p형용 전극(3)을 형성한다. 여기서, n형용 전극(2) 및 p형용 전극(3)은, 예컨대 이면 패시베이션막(14)의 소정의 위치에 은 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도포한 후에 건조시키고, 그 후, 은 페이스트를 소성함으로써 형성할 수 있다. 이상에 의해, 실시형태의 이면 전극형 태양 전지(1)를 제조할 수 있다.
도 5(a)에 상기와 같이 해서 제작한 실시형태의 이면 전극형 태양 전지(1)의 수광면의 SEM 상의 일례를 나타낸다. 여기서, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 실시형태의 이면 전극형 태양 전지(1)의 수광면에는 크기가 다른 피라미드 형상의 볼록부를 복수 포함하는 요철 형상인 텍스쳐 구조가 형성되어 있는 것을 알았다. 또한, 실시형태의 이면 전극형 태양 전지(1)의 수광면의 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이는 11.5㎛이다. 또한, 도 5(b)에는 비교용으로서 평균 텍스쳐 변 길이가 4.6㎛인 비교예의 이면 전극형 태양 전지의 수광면의 SEM 상을 나타낸다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이」는 태양 전지의 수광면의 임의의 개소에 있어서 3000㎛2의 면적의 영역의 SEM 관찰을 행하고, 그 SEM 관찰에 의해 피라미드 형상의 볼록부를 텍스쳐 변 길이가 큰 ?으로부터 5개 선택하고, 그 5개의 볼록부의 텍스쳐 변 길이의 평균값을 구함으로써 산출할 수 있다.
도 6에 텍스쳐 구조를 구성하는 피라미드 형상의 볼록부 1개를 그 연직 방향 상방으로부터 연직 방향 하방으로 내려다봤을 때의 모식적인 확대 평면도를 나타낸다. 여기서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 볼록부(30)는 대각선의 교점이 볼록부(30)의 정점이 되는 사각형의 평면으로서 파악할 수 있고, 이 사각형의 변의 길이(X)를 그 볼록부(30)의 「텍스쳐 변 길이」로 한다.
이어서, n형 실리콘 기판의 수광면의 표면 반사율(수광면의 반사율)을 평가하기 위해서 n형 실리콘 기판의 수광면에 텍스쳐 구조의 크기를 변경한 샘플을 제작했다. 또한, 텍스쳐 구조의 크기는 상기에 나타낸 제조 방법으로 있어서 n형 실리콘 기판의 수광면의 에칭 시간을 바꿈으로써 조절했다. 피라미드 형상의 요철 형상의 텍스쳐 구조는 n형 실리콘 기판의 수광면의 에칭에 의해 형성되므로 n형 실리콘 기판의 수광면의 에칭량을 크게 했을 경우에는 텍스쳐 구조를 구성하는 피라미드 형상의 볼록부의 텍스쳐 변 길이가 커진다.
도 7에 n형 실리콘 기판의 수광면에 평균 텍스쳐 변 길이가 각각 다른 텍스쳐 구조를 형성한 샘플의 수광면의 표면 반사율을 측정한 결과를 나타낸다. 또한, 도 7은 평균 텍스쳐 변 길이가 각각 18.8㎛, 11.5㎛, 9.1㎛, 및 4.6㎛인 텍스쳐 구조를 수광면에 구비한 n형 실리콘 기판의 샘플의 수광면에 입사되는 광의 파장(㎚)의 변화에 대한 수광면의 표면 반사율(a.u.)의 변화를 나타내고 있다. 또한, 도 7의 세로축이 수광면의 표면 반사율(a.u.)을 나타내고, 가로축이 수광면에 입사된 광의 파장(㎚)을 나타내고 있다.
또한, 도 7에 나타내는 a의 실선이 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 18.8㎛인 샘플의 표면 반사율의 변화를 나타내고, 도 7에 나타내는 b의 파선이 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 11.5㎛인 샘플의 표면 반사율의 변화를 나타내고 있다. 또한, 도 7에 나타내는 c의 파선이 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 9.1㎛인 샘플의 표면 반사율의 변화를 나타내고, 도 7에 나타내는 d의 점선이 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 4.6㎛인 샘플의 표면 반사율의 변화를 나타내고 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, n형 실리콘 기판의 수광면의 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이를 변화시킨 경우에도 측정한 입사광의 파장 범위에서는 표면 반사율에 거의 차가 없는 것이 확인되었다. 또한, n형 실리콘 기판의 수광면의 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이를 3㎛~24㎛의 범위에서 변화시킨 샘플을 제작하고, 각각의 샘플의 표면 반사율의 변화를 측정한 결과 모두 도 7에 나타내는 a~d의 변화와 큰 차이가 없어 같은 결과가 얻어졌다.
도 8에 도 7의 측정에서 이용한 n형 실리콘 기판의 샘플의 수광면의 텍스쳐 구조 상에 수광면 패시베이션막 및 반사 방지막을 형성함으로써 제작한 이면 전극형 태양 전지의 수광면의 표면 반사율을 측정한 결과를 나타낸다.
여기서, 도 8의 표면 반사율의 측정에 이용된 이면 전극형 태양 전지로서는 각각 평균 텍스쳐 변 길이가 18.8㎛, 11.5㎛, 9.1㎛, 및 4.6㎛인 텍스쳐 구조를 수광면에 구비한 n형 실리콘 기판을 이용하고, 그 텍스쳐 구조 상에 산화 실리콘막으로 이루어지는 수광면 패시베이션막, 및 인을 인산화물로서 15질량%~35질량% 포함하는 산화 티탄으로 이루어지는 반사 방지막이 이 순서로 적층된 구조를 갖는 4종류의 이면 전극형 태양 전지가 이용되고 있다.
또한, 도 8은 평균 텍스쳐 변 길이가 각각 18.8㎛, 11.5㎛, 9.1㎛, 및 4.6㎛인 텍스쳐 구조를 수광면에 구비한 이면 전극형 태양 전지의 수광면에 입사되는 광의 파장(㎚)의 변화에 대한 수광면의 표면 반사율(a.u.)의 변화를 나타내고 있다. 또한, 도 8의 세로축이 수광면의 표면 반사율(a.u.)을 나타내고, 가로축이 수광면에 입사된 광의 파장(㎚)을 나타내고 있다.
또한, 도 8에 나타내는 e의 실선이 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 18.8㎛인 이면 전극형 태양 전지의 표면 반사율의 변화를 나타내고, 도 8에 나타내는 f의 파선이 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 11.5㎛인 이면 전극형 태양 전지의 표면 반사율의 변화를 나타내고 있다. 또한, 도 8에 나타내는 g의 파선이 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 9.1㎛인 이면 전극형 태양 전지의 표면 반사율의 변화를 나타내고, 도 8에 나타내는 h의 점선이 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 4.6㎛인 이면 전극형 태양 전지의 표면 반사율의 변화를 나타내고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, h의 점선으로 나타내어지는 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 4.6㎛인 이면 전극형 태양 전지의 표면 반사율은 다른 e의 실선, g의 파선 및 h의 파선으로 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지의 표면 반사율보다도 높게 되어 있다. 한편, e의 실선, g의 파선 및 h의 파선으로 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지의 표면 반사율은 낮게 억제되어 있다.
또한, 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이를 변화시킨 이면 전극형 태양 전지를 또한 제작하고, 상기와 마찬가지로 해서 이면 전극형 태양 전지의 표면 반사율을 측정한 결과 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 7㎛~24㎛인 경우에는 e의 실선, g의 파선 및 h의 파선으로 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지와 마찬가지로 이면 전극형 태양 전지의 표면 반사율을 낮게 억제할 수 있다. 한편, 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이가 3㎛~6㎛일 경우에는 h의 파선으로 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지의 표면 반사율과 마찬가지로 표면 반사율이 높게 되었다. 이에 따라, 수광면의 텍스쳐 구조의 평균 텍스쳐 변 길이를 7㎛ 이상으로 했을 경우에는 수광면의 표면 반사율을 낮게 억제할 수 있는 것을 알았다.
또한, 태양 전지에 있어서는 제조 비용 저감을 위해서 실리콘 기판을 보다 얇게 하는 시도가 이루어져 있다. 상기에 나타낸 이면 전극형 태양 전지(1)의 제조 방법에서는 텍스쳐 구조인 요철 형상(5)의 형성 전에 있어서 n형 실리콘 기판(4)의 두께는 예컨대 100㎛로 되어 있다.
또한, 텍스쳐 구조인 요철 형상(5)의 형성 완료 시점에서 n형 실리콘 기판(4)이 지나치게 얇게 되고, 그 후의 공정에 있어서 n형 실리콘 기판(4)의 균열에 의한 수율 저하가 문제로 될 가능성이 있기 때문에 n형 실리콘 기판(4)의 두께는 85㎛ 이상인 것이 바람직하고, 90㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 이것은 텍스쳐 구조를 형성하기 위한 에칭량[n형 실리콘 기판(4)의 수광면의 두께의 감소량]이 바람직하게는 15㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하인 것을 의미한다.
도 9에 피라미드 형상의 요철 형상인 텍스쳐 구조를 구성하는 볼록부(30)의 1개의 모식적인 측면도를 나타낸다. 여기서, 볼록부(30)의 측면은 삼각형의 평면으로서 파악할 수 있고, 삼각형의 높이(G)가 텍스쳐 구조의 형성시의 에칭량에 상당하고, 삼각형의 저변의 길이(X)가 텍스쳐 변 길이에 상당한다. 실리콘 단결정의 (100)면을 에칭함으로써 얻어지는 이상적인 피라미드 형상의 볼록부(30) 정상의 각도[볼록부(30)의 측면인 삼각형의 저변의 대각의 각도)는 70.5°이다.
또한, 도 9를 이용해서 이상적인 피라미드 형상의 볼록부(30) 정상의 각도가 70.5°일 경우의 X의 값을 계산으로 구하면 G=15일 때에 X=21.2이며, G=11일 때에 X=15.5이며, G=10.5일 때에 X=14.8이며, G=10일 때에 X=14.1이다. 따라서, 공정중에 있어서의 실리콘 기판의 균열의 발생을 억제하는 관점으로부터는 텍스쳐 변 길이는 21㎛ 이하인 것이 바람직하고, 14㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 도 8의 측정에 이용된 이면 전극형 태양 전지의 n형 실리콘 기판의 수광면에는 전부, 5산화인을 포함하는 혼합액을 이용함으로써 수광면 확산층이 형성되어 있다. n형 실리콘 기판의 수광면에 수광면 확산층을 형성하지 않을 경우에는 5산화인을 포함하지 않는 혼합액을 이용해서 반사 방지막을 형성하고, 그 후에 수광면 패시베이션막인 산화 실리콘막을 형성하게 되지만, 이 경우에도 도 8에 나타내는 결과와 같은 결과가 얻어졌다.
도 10(a)에 텍스쳐 변 길이가 작은 텍스쳐 구조를 갖는 태양 전지의 수광면의 일례의 모식적인 확대 단면도를 나타내고, 도 10(b)에 텍스쳐 변 길이가 큰 텍스쳐 구조를 갖는 태양 전지의 수광면의 일례의 모식적인 확대 단면도를 나타낸다.
이하에, 도 10 (a) 및 도 10(b)을 참조하여 텍스쳐 구조의 텍스쳐 변 길이의 크기에 의해 표면 반사율이 다른 원인을 고찰한다. 반사 방지막(12)을 상술한 바와 같이 혼합액(27)의 도포, 건조 및 열 처리에 의해 형성했을 경우에는, 도 10(a)에 나타내는 E 및 도 10(b)에 나타내는 F와 같이, 텍스쳐 구조의 오목부에 혼합액(27)이 저류되는 개소가 있으므로 그 부분의 반사 방지막(12)의 막 두께가 두꺼워진다.
도 10(a)에 나타내는 E 및 도 10(b)에 나타내는 F 각각의 영역에 있어서 반사 방지막(12)인 산화 티탄막의 막 두께는 예컨대 300㎚~400㎚가 된다. 반사 방지막(12)을 구성하는 산화 티탄막이 막 두께 70㎚~100㎚ 부근에서 균일하게 성막되었을 경우에는 간섭 효과에 의해 파장 600㎚ 부근의 광에 대한 표면 반사율이 가장 낮아진다. 그러나, 도 10(a) 및 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, E 및 F 부근의 영역과 같이 반사 방지막(12)의 막 두께가 불균일하게 될 경우에는 간섭 효과가 얻어지지 않는다.
따라서, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이, 텍스쳐 변 길이가 작은 텍스쳐 구조일 경우에는 텍스쳐 구조의 오목부의 깊이가 얕아지는 경향이 있으므로 태양 전지의 수광면에 있어서 텍스쳐 구조의 오목부에 형성된 반사 방지막(12)인 산화 티탄막이 차지하는 비율은 높아지는 경향이 있다. 상기에 나타내는 바와 같이, 텍스쳐 구조의 오목부에 형성된 산화 티탄막은 막 두께가 불균일하므로 텍스쳐 구조의 오목부에 형성된 산화 티탄막이 차지하는 비율이 높아질 경우에는 태양 전지의 수광면의 표면 반사율이 높아지는 경향이 있는 것으로 생각된다.
이상의 이유에 의해, 반사 방지막(12)이 설치되는 텍스쳐 구조(5)의 볼록부(30)의 높이는 높은 쪽이 바람직하지만 볼록부(30)의 높이를 높게 하기 위해서는 에칭량을 늘릴 필요가 있다. 에칭량을 늘리면 텍스쳐 구조(5)의 저부에 있어서 n형 실리콘 기판(4)의 두께는 얇아지므로 n형 실리콘 기판(4)의 균열이 생기기 쉬워진다. 따라서, 볼록부(30)의 높이는 5㎛~15㎛로 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 태양 전지의 수광면의 텍스쳐 구조의 텍스쳐 변 길이를 규정함으로써 수광면의 표면 반사율을 낮출 수 있으므로 특성이 우수한 태양 전지를 실현할 수 있다.
또한, 상기에 있어서는 n형 단결정 실리콘 기판인 n형 실리콘 기판에 대해서 기재했지만 p형 단결정 실리콘 기판인 p형 실리콘 기판을 이용하는 것도 가능하다. p형 실리콘 기판을 이용했을 경우에는 p형 실리콘 기판의 수광면의 수광면 확산층은 p형 불순물이 확산된 p+층이 되고, 반사 방지막은 p형 불순물이 포함된 막이 되고, 다른 구조는 n형 실리콘 기판에 대해서 기재한 상기 구조와 같다.
또한, p형 실리콘 기판을 이용할 경우에 p형 실리콘 기판의 이면에 있어서는 p형과 다른 도전형인 n+층의 합계 면적쪽이 p++층의 합계 면적보다 큰 것이 바람직하다. 이 경우에는 보다 큰 단락 전류를 얻을 수 있는 경향이 있다.
또한, p형 실리콘 기판을 이용할 경우에는 p형 실리콘 기판의 이면에 있어서는 p++층의 적어도 1개소에서 p++층의 길이 방향에 직교하는 방향으로 p++층이 분리되어 있어도 좋다. 이 경우, 분리된 p++층 사이에 n+층이 형성되게 된다.
또한, p형 실리콘 기판을 이용할 경우에는 p형 실리콘 기판의 이면에 있어서는 n+층의 적어도 1개소에서 n+층의 길이 방향에 직교하는 방향으로 n+층이 분리되어 있어도 좋다. 이 경우, 분리된 n+층 사이에는 p++층이 형성되게 된다.
또한, 상기에 있어서는 실리콘 기판의 이면에만 전극을 형성한 이면 전극형 태양 전지에 대해서 설명했지만 실리콘 기판의 수광면과 이면에 각각 전극이 형성된 양면 전극 구조인 태양 전지이여도 수광면측의 구조가 상기와 같은 구조를 가질 경우에는 상기와 같은 효과가 발현된다.
<산업상 이용가능성>
본 발명에 의한 태양 전지는 태양 전지 전반에 널리 적용할 수 있다.
1 : 이면 전극형 태양 전지 2 : n형용 전극
3 : p형용 전극 4 : n형 실리콘 기판
5 : 요철 형상 6 : n+층
8 : 제 2 이면 패시베이션막 9 : n++층
10 : p+층 11 : 제 1 이면 패시베이션막
12 : 반사 방지막 13 : 수광면 패시베이션막
14 : 이면 패시베이션막 21 : 텍스쳐 마스크
22 : 확산 마스크 23 : 확산 마스크
24 : 산화 실리콘막 25 : 확산 마스크
27 : 혼합액 30 : 볼록부
3 : p형용 전극 4 : n형 실리콘 기판
5 : 요철 형상 6 : n+층
8 : 제 2 이면 패시베이션막 9 : n++층
10 : p+층 11 : 제 1 이면 패시베이션막
12 : 반사 방지막 13 : 수광면 패시베이션막
14 : 이면 패시베이션막 21 : 텍스쳐 마스크
22 : 확산 마스크 23 : 확산 마스크
24 : 산화 실리콘막 25 : 확산 마스크
27 : 혼합액 30 : 볼록부
Claims (9)
- 실리콘 기판(4)과,
상기 실리콘 기판(4)의 수광면측에 설치된 텍스쳐 구조(5)와,
상기 텍스쳐 구조(5) 상에 설치된 수광면 패시베이션막(13)과,
상기 수광면 패시베이션막(13) 상에 설치된 반사 방지막(12)을 포함하고;
상기 텍스쳐 구조(5)의 평균 텍스쳐 변 길이가 7㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 태양 전지(1). - 제 1 항에 있어서,
상기 평균 텍스쳐 변 길이가 21㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지(1). - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 평균 텍스쳐 변 길이가 14㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지(1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 텍스쳐 구조(5)의 볼록부의 높이는 5㎛~15㎛인 것을 특징으로 하는 태양 전지(1). - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사 방지막은 상기 텍스쳐 구조의 저부 부근이 두껍게 되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지(1). - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사 방지막(12)은 산화 티탄인 것을 특징으로 하는 태양 전지(1). - 제 6 항에 있어서,
상기 반사 방지막(12)은 인을 인산화물로서 15질량%~35질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지(1). - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수광면 패시베이션막(13)은 산화 실리콘인 것을 특징으로 하는 태양 전지(1). - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리콘 기판(4)의 수광면에는 수광면 확산층(6)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지(1).
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