TWI668880B - Solar battery unit and solar battery module - Google Patents

Abstract

包括：形成在矽基板的背面的背面鈍化膜；由背面鈍化膜的表面達至矽基板的背面的表層的複數接觸孔(7)；沿著第1方向設在背面鈍化膜上，用以連接沿著第1方向的帶狀接頭線的複數第1背面電極；及將接觸孔(7)內的矽基板與第1背面電極相連接的第2背面電極。太陽電池單元(10)係避開在第1方向與第1背面電極相鄰的區域設置有接觸孔(7)。

Description

太陽電池單元及太陽電池模組

本發明係關於太陽電池單元及太陽電池模組。

以往，在太陽電池中，在抑制矽基板中的受光面側的表面的載體再結合速度的目的下，使用被稱為鈍化膜的特殊薄膜。鈍化膜係具有藉由鈍化膜與矽的關係性，或藉由利用鈍化膜成膜前後的處理，使懸鍵形成終端，藉此使矽基板與鈍化膜的界面中的再結合中心直接減少的功能。此外，鈍化膜係具有藉由使矽基板與鈍化膜的界面含有固定電荷，使界面產生電場障壁，藉由電場效果而使再結合速度抑制的功能。

近年來，如專利文獻1所示，可知藉由設置在太陽電池單元的非受光面側亦即背面亦設置鈍化膜，以圖在背面側的特性改善的PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)構造，藉此達成更進一步的特性改善。在使用P型矽基板的P型太陽電池單元中，在背面鈍化膜使用氧化鋁(Al₂O₃)，而且在保護背面鈍化膜的蓋膜使用氮化矽膜(SiN膜)或氮氧化矽膜(SiON)等膜。

【先前技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利第5924945號公報

但是，如上述專利文獻1所示，若在太陽電池單元的背面亦設置鈍化膜時，為了獲得矽基板的背面側的良好鈍化效果，必須在鈍化膜設置孔，並且在矽基板的背面亦設置孔。

構成太陽電池模組時，相鄰的太陽電池單元的電極彼此藉由極片(tab)作電性接合。在此，當在太陽電池單元的電極連接極片時，因極片連接處理的加熱所致之殘留熱應力會施加在太陽電池單元。接著，因在設在矽基板背面的孔的部分施加殘留熱應力，以孔的部分為起點而在太陽電池單元的矽基板發生裂痕，不僅導致製造太陽電池模組時的製造良率惡化，有導致外力被施加在太陽電池模組時因太陽電池模組的強度降低所致之輸出降低，使太陽電池模組的可靠性降低的問題。

本發明係鑑於上述情形而完成者，目的在獲得達成藉由背面鈍化膜所致之太陽電池單元的特性改善，並且可抑制因對太陽電池單元之接頭線的連接而起的不良情形之發生的太陽電池單元。

為解決上述課題，以達成目的，本發明之太陽電池單元係包括：第1導電型的矽基板；背面鈍化膜，形成在矽基板中與受光面相對向的背面；複數接觸孔，貫穿背面鈍化膜，由背面鈍化膜的表面達至矽基板的背面的表層；複數第1背面電極，沿著第1方向排列設在背面鈍化膜上，用以連接沿 著第1方向的帶狀接頭線；及第2背面電極，將接觸孔內的矽基板與第1背面電極相連接。太陽電池單元係避開在第1方向與第1背面電極相鄰的區域設置有接觸孔。

本發明之太陽電池單元係具有：達成藉由背面鈍化膜所致之太陽電池單元的特性改善，並且可抑制因對太陽電池單元之接頭線的連接而起之不良情形之發生的太陽電池單元的效果。

1、11‧‧‧半導體基板

1H、5H、6H、7‧‧‧接觸孔

2‧‧‧微小凹凸

3‧‧‧n型雜質擴散層

3a‧‧‧磷玻璃層

4‧‧‧反射防止膜

5‧‧‧背面鈍化膜

6‧‧‧蓋膜

8‧‧‧背面電場層

10‧‧‧太陽電池單元

10A‧‧‧太陽電池單元的受光面

10B‧‧‧太陽電池單元的背面

11A‧‧‧半導體基板的受光面

11B‧‧‧半導體基板的背面

12‧‧‧受光面電極

12B‧‧‧受光面匯流排電極

12G‧‧‧受光面柵極電極

13‧‧‧背面電極

13a‧‧‧背面集電電極

13b‧‧‧背面接合電極

13s‧‧‧一對邊

14‧‧‧接頭線連接區域

14a‧‧‧第1區域

14b‧‧‧第2區域

15‧‧‧損傷層

16a‧‧‧背面接合電極材料糊料

16b‧‧‧背面集電電極材料糊料

16c‧‧‧受光面電極材料糊料

20‧‧‧接頭線

25‧‧‧橫接頭線

26‧‧‧輸出接頭線

31‧‧‧受光面保護材

32‧‧‧背面保護材

33‧‧‧受光兩側密封材

34‧‧‧背面側密封材

40‧‧‧框架

50‧‧‧太陽電池組列

70‧‧‧太陽電池陣列

100‧‧‧太陽電池模組

200‧‧‧加熱工具

第1圖係由受光面側觀看本發明之實施形態之太陽電池模組的立體圖。

第2圖係由受光面側觀看本發明之實施形態之太陽電池模組的分解立體圖。

第3圖係本發明之實施形態之太陽電池模組的要部剖面圖。

第4圖係由背面側觀看本發明之實施形態之太陽電池陣列的立體圖。

第5圖係由受光面側觀看本發明之實施形態之太陽電池組列的立體圖。

第6圖係由背面側觀看本發明之實施形態之太陽電池組列的立體圖。

第7圖係由受光面側觀看本發明之實施形態之太陽電池單元的平面圖。

第8圖係由與受光面側相對向的背面側觀看本發明之實施形態之太陽電池單元的平面圖。

第9圖係顯示本發明之實施形態之太陽電池單元的構成的剖面圖，第8圖中的IX-IX線中的要部剖面圖。

第10圖係顯示本發明之實施形態之太陽電池單元的構成的剖面圖，第8圖中的X-X線中的要部剖面圖。

第11圖係本發明之實施形態之太陽電池單元的背面的要部擴大圖。

第12圖係顯示本發明之實施形態之太陽電池單元之製造方法的順序的流程圖。

第13圖係顯示在本發明之實施形態中，由摻雜硼的p型矽所成之半導體基板中的損傷層的存在的概念圖。

第14圖係顯示在本發明之實施形態中，將存在於半導體基板表面的損傷層去除後的狀態的概念圖。

第15圖係顯示在本發明之實施形態中，在半導體基板的表面形成紋理構造的紋理蝕刻工序的模式剖面圖。

第16圖係顯示在本發明之實施形態中，在半導體基板形成n型雜質擴散層的雜質擴散工序的模式剖面圖。

第17圖係顯示在本發明之實施形態中，半導體基板的背面側的平坦化工序的模式剖面圖。

第18圖係顯示在本發明之實施形態中，在半導體基板的背面形成背面鈍化膜與蓋膜的工序的模式剖面圖。

第19圖係顯示在本發明之實施形態中，在半導體基板的受光面側形成反射防止膜的工序的模式剖面圖。

第20圖係顯示在本發明之實施形態中，在半導體基板的背面側形成接觸孔的工序的模式剖面圖。

第21圖係顯示在本發明之實施形態中，半導體基板的背面側中形成接觸孔的區域的模式平面圖。

第22圖係顯示在本發明之實施形態中，將受光面電極及背面電極形成用的電極材料糊料印刷在半導體基板的表背面的工序的模式剖面圖。

第23圖係顯示在本發明之實施形態中，將電極材料糊料同時燒成而形成受光面電極及背面電極的工序的模式剖面圖。

第24圖係顯示在本發明之實施形態中，將受光面電極及背面電極與接頭線作電性接合的接頭線接合工序的模式圖。

第25圖係顯示本發明之實施形態中的太陽電池組列的立體圖。

以下根據圖式，詳細說明本發明之實施形態之太陽電池單元及太陽電池模組。其中，並非為藉由該實施形態來限定本發明者，可在未脫離其要旨的範圍內作適當變更。此外，在以下所示之圖式中，為了易於理解，有各層或各構件的縮尺與實際不同的情形，在各圖式間亦同。

實施形態.

第1圖係由受光面側觀看本發明之實施形態之太陽電池模組100的立體圖。第2圖係由受光面側觀看本發明之實施形態之太陽電池模組100的分解立體圖。第3圖係本發明之實施形態之太陽電池模組100的要部剖面圖。本實施形態之太陽電池模組 100係如第1圖至第3圖所示，太陽電池陣列70中的受光面側以受光面側密封材33及受光面保護材31覆蓋，太陽電池陣列70中與受光面相對向的背面側以背面側密封材34及背面保護材32覆蓋，並且外周緣部以補強用的框架40包圍。

第4圖係由背面側觀看本發明之實施形態之太陽電池陣列70的立體圖。第5圖係由受光面側觀看本發明之實施形態之太陽電池組列50的立體圖。第6圖係由背面側觀看本發明之實施形態之太陽電池組列50的立體圖。第7圖係由受光面側觀看本發明之實施形態之太陽電池單元10的平面圖。第8圖係由與受光面側相對向的背面側觀看本發明之實施形態之太陽電池單元10的平面圖。在第8圖中，以虛線表示接合接頭線20的位置之一例。

如第4圖所示，太陽電池陣列70係複數太陽電池組列50以橫接頭線25及輸出接頭線26作電性及機械性串聯或並聯接合而構成。

此外，如第3圖至第6圖所示，太陽電池組列50係相鄰配置之呈四角形狀的複數太陽電池單元10以接頭線20作電性及機械性串聯連接而構成。複數太陽電池單元10係如第3圖至第6圖所示，藉由接頭線20，以第1方向亦即圖中X方向作串聯連接。第1方向係藉由接頭線20所連接的複數太陽電池單元10的連結方向。

太陽電池單元10係在由形成n型雜質擴散層而形成有pn接合的p型單結晶矽基板所構成之呈四角形狀的半導體基板11的第1主面亦即半導體基板的受光面11A側，藉由紋理蝕 刻形成有凹凸形狀，俾以提高光的集光率。在此，半導體基板11的外形係在半導體基板11的面方向具有正方形狀。n型雜質擴散層係形成在半導體基板的受光面11A側。接著，在半導體基板的受光面11A之上成膜出作為反射防止膜的氮化矽膜。其中，在圖式中省略凹凸形狀及反射防止膜的圖示。此外，太陽電池單元10係在半導體基板的受光面11A側形成有受光面電極12，在半導體基板11的第2主面亦即半導體基板的背面11B側形成有背面電極13。

在太陽電池單元的受光面10A側，如第5圖及第7圖所示，形成有：集中藉由光-電子轉換所發生的電子的受光面集電電極亦即複數受光面柵極電極12G；及將接頭線20接合的受光面接合電極亦即受光面匯流排電極12B。受光面柵極電極12G係用以集中光電流的電極，一邊不會妨礙太陽光到達太陽電池單元10的內部，一邊為了集中光電流，將細直線狀的電極平行排列複數個而形成。

此外，受光面匯流排電極12B係如第7圖所示，沿著太陽電池單元10的連結方向亦即第1方向，遍及太陽電池單元10的大致全長而以線狀設為4列。亦即，受光面匯流排電極12B係沿著與受光面柵極電極12G呈正交的方向，與全部受光面柵極電極12G連接而設。其中，為方便起見，在第1圖、第2圖、第4圖、及第5圖中，係顯示受光面匯流排電極12B設為2列的情形。受光面匯流排電極12B係用以與接頭線20作電性接合而設的電極。受光面匯流排電極12B及受光面柵極電極12G係藉由將具有金屬粒子的導電性糊料塗布在所希望的範圍進 行燒成而形成。

在太陽電池單元的背面10B側，如第6圖及第8圖所示，形成包含鋁(Al)的背面集電電極13a及包含銀(Ag)的背面接合電極13b，構成背面電極13。背面集電電極13a係為了形成用以使開放電壓及短路電流提升之未圖示的背面電場層及為了集中背面側的電流而設的電極，覆蓋太陽電池單元的背面10B的大致全域。

此外，背面接合電極13b係將在背面集電電極13a所集電的電洞取出至外部，用以與外部電極取得接觸而設的電極。亦即，背面接合電極13b係用以與接頭線20作電性接合而設的電極。背面接合電極13b係與受光面匯流排電極12B同樣地，沿著太陽電池單元10的連結方向亦即第1方向而設。接著，背面接合電極13b係配置在夾著半導體基板11而與受光面匯流排電極12B相對向的位置。

本實施形態的背面接合電極13b係如第8圖所示沿著太陽電池單元10的連結方向亦即第1方向，遍及太陽電池單元10的大致全長，以踏腳石狀設為4列。藉由將背面接合電極13b形成為踏腳石狀，可抑制銀的使用量而抑制製造成本。背面集電電極13a及背面接合電極13b係如前所述，將具有Al或Ag等金屬粒子的導電性糊料塗布在所希望的範圍進行燒成而形成。

第9圖係顯示本發明之實施形態之太陽電池單元10的構成的剖面圖，第8圖中的IX-IX線中的要部剖面圖。第10圖係顯示本發明之實施形態之太陽電池單元10的構成的剖面 圖，第8圖中的X-X線中的要部剖面圖。其中，在第9圖及第10圖中，一併顯示與太陽電池單元10相連接的接頭線20。

在太陽電池單元10中，在作為第1導電型之由p型矽所成之半導體基板1的表面亦即受光面側，形成有藉由磷擴散擴散n型雜質的雜質擴散層亦即n型雜質擴散層3，並且形成有由氮化矽膜所成之反射防止膜4。

可使用p型單結晶或多結晶的矽基板，作為半導體基板1。其中，半導體基板1並非為限定於此，亦可使用n型的矽基板。此外，在反射防止膜4，亦可使用矽氧化膜。此外，在太陽電池單元10的半導體基板1的受光面側的表面係形成有微小凹凸，作為紋理構造。微小凹凸係形成為增加在受光面吸收來自外部的光的面積，抑制受光面中的反射率，將光閉入的構造。其中，在第9圖及第10圖中，為方便起見，省略微小凹凸的圖示。

此外，在半導體基板1的受光面側，上述之受光面電極12穿過反射防止膜4而與n型雜質擴散層3作電性連接而設。以受光面電極12而言，在半導體基板1的受光面的面內方向，排列複數長形細長的受光面柵極電極12G而設，此外，與該受光面柵極電極12G導通的受光面匯流排電極12B以在半導體基板1的受光面的面內方向，與該受光面柵極電極12G呈正交的方式而設，分別在底面部與n型雜質擴散層3作電性連接。

受光面匯流排電極12B的長邊方向係與上述第1方向相同的方向，為藉由接頭線20所連接的複數太陽電池單元10的連結方向。此外，受光面匯流排電極12B的長邊方向係形成 為與半導體基板1的面內與第1方向呈正交的第2方向相同的方向。受光面電極12之中在受光面匯流排電極12B，當使用太陽電池單元10來製造太陽電池模組時，如第9圖及第10圖所示焊接接頭線20。其中，在第9圖及第10圖中，受光面電極12之中僅顯示受光面匯流排電極12B。

另一方面，在半導體基板1中與受光面相對向的面亦即背面，遍及全體設有：膜厚為5nm至20nm左右之由氧化鋁(Al₂O₃)所成之背面鈍化膜5；及由膜厚為100nm至150nm左右的氮氧化矽膜(SiON)所成，保護背面鈍化膜5的蓋膜6。其中，在蓋膜6，亦可使用氮化矽膜(SiN膜)。在蓋膜6係設有以厚度方向貫穿的點狀的接觸孔6H。此外，在背面鈍化膜5，以格子狀排列接觸孔6H延長之到達半導體基板1的背面的點狀的接觸孔5H而設。此外，該接觸孔5H延長至半導體基板1的背面的表層，以格子狀排列點狀的接觸孔1H而設。

接著，藉由接觸孔6H、接觸孔5H、及接觸孔1H，構成排列成格子狀的接觸孔7。接觸孔7係沿著半導體基板1的面內的剖面形成為圓形狀。其中，若未形成有蓋膜6，藉由接觸孔5H與接觸孔1H，構成接觸孔7。此外，接觸孔7係以0.5mm至1mm的間隔設成直徑為20nm至100nm左右的圓形。此外，接觸孔7係沿著半導體基板1的面內的剖面並非限定於圓形狀。

此外，在半導體基板1的背面，上述之背面電極13與半導體基板1的背面作電性連接而設。以背面電極13而言，設有填埋接觸孔7，並且在背面鈍化膜5的面內方向，遍及全體被覆背面鈍化膜5的背面集電電極13a。此外，在半導體基板1 的背面上，設有被背面集電電極13a包圍而與背面集電電極13a作電性連接的背面接合電極13b。背面集電電極13a係形成為在接觸孔1H，與半導體基板1的背面作點式電性連接的點接觸。背面電極13之中在背面接合電極13b，當製造太陽電池模組100時，如第9圖及第10圖所示，焊接接頭線20。

本實施形態之太陽電池單元10係厚度為200μm，縱幅為156mm，橫幅為156mm。受光面匯流排電極12B係寬度為1mm、長度為155mm，在太陽電池單元10的受光面側中，以39mm間隔配置4個。受光面柵極電極12G係寬度為50μm至100μm，長度為155mm，將與受光面匯流排電極12B之長邊方向呈正交的方向設為長邊方向，以等間隔以1mm至2mm的間隔設置156個至78個。

背面接合電極13b係具有寬度為2mm、長度為2mm的正方形狀，在太陽電池單元10的背面側之與受光面匯流排電極12B相對應的位置，以將與受光面匯流排電極12B的長邊方向呈平行的方向設為長邊方向的列狀，每隔1列，以26mm至15mm的間隔均等配置6個至10個成4列。

此外，在半導體基板1的背面的表層中與背面集電電極13a相接的區域周邊，係形成有由背面集電電極13a，鋁以高濃度擴散至半導體基板1的背面側的表層的p+區域亦即背面電場(BSF：Back Surface Field)8。亦即，在半導體基板1的背面的表層中與接觸孔1H相鄰的區域係形成有BSF層8。在半導體基板1的背面側，以太陽電池單元10所發電的電氣係由半導體基板1以BSF層8、背面集電電極13a、背面接合電極13b的 路徑流通。

第11圖係本發明之實施形態之太陽電池單元10的背面的要部擴大圖。在太陽電池單元10中，接觸孔7如第8圖所示設在半導體基板1的背面中的接頭線連接區域14以外的區域。亦即，在太陽電池單元10中，在背面的接頭線連接區域14並未設有接觸孔7。

接頭線連接區域14係對應在半導體基板1的背面連接接頭線20的既定的區域或連接接頭線20的可能性高的區域，遍及太陽電池單元10的橫幅的全長而設。連接接頭線20的可能性高的區域係指若接頭線20由既定的連接位置位置偏移而連接時連接接頭線20的可能性高的區域。接頭線連接區域14係在半導體基板1的背面，例如以寬度2mm×長度156mm的寬幅，以39mm間隔設有4組。其中，在第8圖中，為方便起見，接頭線連接區域14係包含半導體基板1的背面中超過橫幅的區域而以虛線顯示。

如第11圖所示，接頭線連接區域14係包含：在第1方向中與背面接合電極13b相鄰的區域亦即第1區域14a；及當將接頭線20的寬度設為W時，在太陽電池單元10的背面的面內與第1方向呈正交的第2方向中，離沿著第1方向的一對邊為W/2的距離的範圍內的區域亦即第2區域14b。第2方向係圖中的Y方向，為背面接合電極13b的寬度方向。

對太陽電池單元10的電極連接接頭線20來製造太陽電池模組100時，如第9圖及第10圖所示，接頭線20被焊接在受光面匯流排電極12B及背面接合電極13b。接著，因接頭線20 的焊接處理中的加熱，在太陽電池單元10發生殘留熱應力。殘留熱應力係因加熱後之冷卻時的受光面匯流排電極12B及背面接合電極13b與接頭線20的熱收縮的差而發生，因此發生在背面接合電極13b附近、與受光面匯流排電極12B附近。半導體基板11的厚度為200μm左右，與背面接合電極13b與配置間隔相比，非常小，殘留熱應力並沒有因半導體基板11的厚度而緩和的情形，亦傳至半導體基板11的背面側。

此外，為了將太陽電池單元10彼此藉由接頭線20相互連接，受光面匯流排電極12B與背面接合電極13b係設在半導體基板1的面內相對應的位置。因此，半導體基板1的背面側的背面接合電極13b附近係受到在接頭線20連接時發生在背面接合電極13b附近的殘留熱應力的影響，並且受到在接頭線20連接時發生在受光面匯流排電極12B附近的殘留熱應力的影響，施加很多殘留熱應力。半導體基板1的背面側包含上述第1區域14a與第2區域14b的接頭線連接區域14係尤其容易受到因在半導體基板1的背面側對背面接合電極13b之接頭線20的連接而起的殘留熱應力的影響、及因對受光面匯流排電極12B之接頭線20的連接而起的殘留熱應力的影響的區域。

若殘留熱應力對設在太陽電池單元10的背面的接觸孔1H的部分施加熱應力，會在半導體基板1發生以接觸孔1H為起點的裂痕。接著，該裂痕的發生不僅導致太陽電池模組100製造時的製造良率的惡化，當外力被施加至使用太陽電池單元10所構成的太陽電池模組100時，引起因太陽電池模組100的強度降低所致之輸出降低，造成使太陽電池模組100的可靠性降 低的原因。

因此，在本實施形態中，將接觸孔7，更詳言之為接觸孔1H，設在半導體基板1的背面的接頭線連接區域14以外的區域，藉此可抑制在受光面匯流排電極12B附近及背面接合電極13b附近所發生之殘留熱應力對接觸孔1H的影響。亦即，在太陽電池單元10中，在受到因對背面接合電極13b之接頭線20的連接而起的殘留熱應力的影響、及因對受光面匯流排電極12B之接頭線20的連接而起的殘留熱應力的影響的背面接合電極13b附近的接頭線連接區域14並未設有接觸孔1H。

藉此，太陽電池單元10係可抑制因在受光面匯流排電極12B附近及背面接合電極13b附近所產生的殘留熱應力的影響，熱應力施加在設在半導體基板1的背面的接觸孔1H的部分而在太陽電池單元10發生裂痕的情形。因此，太陽電池單元10係可抑制因在受光面匯流排電極12B附近所產生的殘留熱應力的影響所致之上述太陽電池單元10的製造良率的惡化及太陽電池模組100的輸出降低。亦即，藉由在半導體基板1的背面的接頭線連接區域14以外的區域設置接觸孔7，可抑制因接頭線20的連接而起之殘留熱應力對接觸孔1H的影響，且可抑制以接觸孔1H為起點的裂痕的發生。

在此，在接頭線20的正上方亦有發生殘留熱應力之虞，因此以不設置接觸孔7為佳。因此，在第1方向與背面接合電極13b相鄰的區域亦即第1區域14a係以不設置接觸孔7為佳。亦即，接觸孔7係以避開在第1方向與背面接合電極13b相鄰的區域亦即第1區域14a而設為佳。

此外，在接頭線20的連接中，係有由既定的連接位置發生接頭線20的位置偏移的情形。較佳為考慮如上所示之接頭線20的位置偏移而選擇性形成接觸孔7。關於接頭線20的位置偏移，若考慮來自背面接合電極13b的集電效果，以接頭線20的寬幅方向中的一半以上的區域與背面接合電極13b進行焊材接合為佳。若將接頭線20的寬度設為W，未形成有接觸孔7的非接觸孔區域係以形成為考慮到前述接頭線20的位置偏移的W/2的範圍為佳。亦即，將接頭線20的寬度設為W時，在太陽電池單元10的背面的面內與第1方向呈正交的第2方向中，如第11圖所示，以在離一對邊13s、13s為W/2的距離的範圍內的區域亦即第2區域14b不設置接觸孔7為佳。亦即，接觸孔7係以避開在第1方向與背面接合電極13b相鄰的區域亦即第2區域14b而設為佳。

此外，在太陽電池單元10中，為了確保較寬的受光面積，受光面匯流排電極12B的寬度與接頭線20的寬度係形成為相同寬度，例如形成為1mm寬。另一方面，背面接合電極13b的寬度係考慮背面接合電極13b及接頭線20的製造精度，形成為比接頭線20的寬度為寬1mm左右的寬度，例如形成為2mm左右的寬度。接著，此時，如第11圖所示，當將接頭線20的寬度設為W時，第2方向中的背面接合電極13b的寬度為2W，接觸孔7並不設在第2方向中離背面接合電極13b的中心位置C為W的距離的範圍內。亦即，不僅在半導體基板1的背面連接接頭線20的既定區域，在接頭線20由既定的連接位置位置偏移而連接時連接接頭線20的可能性高的區域亦不設置接觸孔7。藉 此，即使在接頭線20由既定的連接位置位置偏移而連接的情形下，亦可得上述效果。

接著，說明上述之本實施形態之太陽電池模組100之製造方法。

(太陽電池單元的製作)

首先，製作太陽電池單元10。第12圖係顯示本發明之實施形態之太陽電池單元10之製造方法之順序的流程圖。第13圖至第20圖、第22圖、及第23圖係顯示本發明之實施形態之太陽電池單元10之製造方法的剖面圖。第21圖係顯示在本發明之實施形態中，半導體基板的背面側中形成接觸孔的區域的模式平面圖。

第13圖係顯示在本發明之實施形態中，由摻雜硼(B)的p型矽所成之半導體基板1中的損傷層15的存在的概念圖。第14圖係顯示在本發明之實施形態中，將存在於半導體基板1的表面的損傷層15去除後的狀態的概念圖。在第13圖及第14圖中係顯示由矽晶錠以線鋸切割的p型單結晶矽基板亦即半導體基板1。形成p型單結晶矽基板時，係藉由例如上拉法來製作圓柱晶錠。使硼摻雜在例如以1400℃前後熔融的矽內，使矽內發生電洞，藉由上拉法被上拉，藉此獲得圓柱狀的p型矽晶錠。

一般而言，在矽摻雜硼，有矽晶錠內成為低電阻，另一方面，矽的純度降低，亦即取出的電子變少，結晶品質降低之虞，因此必須注意硼的摻雜量。如上所示之純度的降低，尤其若為品質安定的單結晶矽時會明顯出現，此已廣為人知， 大多以矽的比電阻予以管理。此外，亦必須注意因在矽內介在鎢、鈦、鐵、鋁及鎳等雜質，在結晶缺陷及矽的能帶間隙的中央部形成準位，且加速在太陽電池單元10的矽基板的內部所發生的載體的再結合，取出的電流變少。

圓柱狀的p型矽晶錠在藉由帶鋸被切出成晶錠尺寸的區塊之後，另外藉由多線鋸，切片加工成實用大小的太陽電池用的半導體基板1。在藉由多線鋸被切片的半導體基板1的表面，殘留有因機械加工所發生的損傷層15，若照原樣，並無法製作光電轉換效率高的太陽電池單元10。因此，藉由使用氫氧化鈉或氫氧化鉀所代表的苛性鹼的水溶液的蝕刻、或使用室溫程度的氫氟酸與硝酸的混合溶液等酸溶液的蝕刻，進行損傷層15的去除。損傷層15亦依p型矽基板的切片方式而異，一般殘留至10μm左右的深度。接著，必須依損傷層15的殘存程度，使蝕刻處理時間為可變。

第15圖係顯示在本發明之實施形態中，在半導體基板1的表面形成紋理構造的紋理蝕刻工序的模式剖面圖。損傷層15去除後，在步驟S10中，藉由對該半導體基板1進行蝕刻，如第15圖所示，在半導體基板1的表面形成深度為1μm至10μm左右的尺寸的微小凹凸2，作為紋理構造。形成紋理構造的蝕刻一般而言大多使用在氫氧化鈉水溶液等鹼水溶液混合異丙醇(Isopropyl Alcohol：IPA)的混合溶液法予以處理，但是亦可選擇乾式蝕刻法。

如第14圖所示，在已施行損傷層15之去除處理的半導體基板1中，將入射至表面的光反射35%前後，取入至半導 體基板1內的光量變少。藉由將紋理構造形成在半導體基板1的受光面側，在微小凹凸2的表面使光作擴散反射，在太陽電池單元10的表面，產生光的多重反射，可實效上使反射率減低。接著，藉由增加取入至半導體基板1內的光量，可使在太陽電池單元10所取出的電流值提升，且可使光電轉換效率提升。

第16圖係顯示在本發明之實施形態中，在半導體基板1形成n型雜質擴散層3的雜質擴散工序的模式剖面圖。紋理構造形成後，在步驟S20中，形成成為太陽電池之基本構造的PN接合。PN接合係對在表面形成有紋理構造的半導體基板1，使磷(P)藉由熱擴散由表面擴散，如第16圖所示，藉由將片電阻為60Ω/sq.至200Ω/sq.左右的n型雜質擴散層3形成在半導體基板1的表面層而形成。對半導體基板1之磷的氣相擴散一般在氧氯化磷(POCl₃)氣體環境下進行。

在此，如第16圖所示，在n型雜質擴散層3形成瞬後的半導體基板1的表面，形成有以玻璃為主成分的膜且含有P₂O₅與SiO₂的磷玻璃層3a，因此使用氫氟酸所代表的處理液來去除。藉由去除磷玻璃層3a，使光的透過性提升，並且可防止在太陽電池單元10所發生的載體的再結合。

其中，在一般的磷的擴散工序中，為了使磷擴散至半導體基板的擴散濃度安定化，大多採取一度使磷擴散後，將基板的表面部的擴散層蝕刻，之後另外在高溫下，實施再擴散工序亦即驅入(Drive in)工序的手法。

第17圖係顯示在本發明之實施形態中，半導體基板1的背面側的平坦化工序的模式剖面圖。PN接合形成後，在 步驟S30中，實施將形成在半導體基板1的背面側的n型雜質擴散層3去除，並且將半導體基板1的背面側平坦化的平坦化工序。藉此，獲得在受光面側形成n型雜質擴散層3，且背面形成為平坦的半導體基板11。

首先，在以阻劑或耐酸性樹脂等保護膜保護受光面側之後，在氟硝酸溶液中浸漬半導體基板1，藉此將半導體基板1的端面與背面側的n型雜質擴散層3去除。接著，在保護受光面側的狀態下，以氟化氫水溶液與硝酸的混酸或鹼水溶液，將半導體基板1的背面蝕刻，藉此使半導體基板1的背面形成為平坦。該半導體基板1的背面的平坦化處理係用以安定製作PERC構造所需處理。

其中，在半導體基板1的背面側，亦可不預先形成n型雜質擴散層3。

第18圖係顯示在本發明之實施形態中，在半導體基板1的背面形成背面鈍化膜5與蓋膜6的工序的模式剖面圖。在此係說明在背面鈍化膜5之上另外形成蓋膜6的情形。半導體基板1的背面平坦化後，在步驟S40中，如第18圖所示，將由膜厚為5nm至20nm左右的氧化鋁(Al₂O₃)所成之背面鈍化膜5、及由膜厚為100nm至150nm左右的氮氧化矽膜(SiON)所成之蓋膜6，以該順序形成在半導體基板1的背面上。在背面鈍化膜5及蓋膜6的形成，係可使用例如電漿CVD法。

藉由形成背面鈍化膜5，抑制在半導體基板1的背面的矽表面與背面鈍化膜5的界面的載體消失，並且將波長長的紅色光在背面鈍化膜5上作反射而返回至半導體基板1內，可 期待使光電轉換效率提升的效果。

第19圖係顯示在本發明之實施形態中，在半導體基板11的受光面側形成反射防止膜4的工序的模式剖面圖。背面鈍化膜5與蓋膜6形成後，在步驟S50中，如第19圖所示，將由膜厚為65nm至90nm的SiN膜所成之反射防止膜4，形成在形成有n型雜質擴散層3的半導體基板1的受光面側，亦即n型雜質擴散層3上。亦即，為了有效進行對半導體基板11內的光閉入及取入，除了上述之紋理構造之外，將折射率不同的薄膜形成在半導體基板11的光入射面。在反射防止膜4的形成係使用例如電漿化學蒸鍍(Chemical Vapor Deposition：CVD)法，使用矽烷與氨與氧的混合氣體，形成氮化矽膜作為反射防止膜4。其中，亦可形成矽酸化膜作為反射防止膜4。

藉由在反射防止膜4的形成使用電漿CVD法，可在形成反射防止膜4的同時，消除在反射防止膜4的形成製程中所生成的氫離子及自由基存在於半導體基板11的表面及結晶粒界的懸鍵，以得結晶晶質提升效果。懸鍵意指存在於基板表面上的矽原子的鍵結切斷的狀態，藉由與前述氫離子及自由基鍵結，可將準位移至能帶間隙之端而使再結合速度降低。

關於反射防止膜4，藉由使用在反射防止膜4的表面與半導體基板11的表面作反射的光的干擾，二者的周期偏移半波長，藉此彼此互相抵消，未被檢測出反射光的狀態可謂為適當狀態。但是，將太陽電池模組作為製品處理時，必須亦處理後述之蓋玻璃及密封材等構件，必須注意前述適當的反射防止膜4的規格改變。

第20圖係顯示在本發明之實施形態中，在半導體基板1的背面側形成接觸孔7的工序的模式剖面圖。藉由在半導體基板1的背面形成背面鈍化膜5與蓋膜6，半導體基板1的背面係成為絕緣構造。因此，在步驟S60中，為了使半導體基板1的背面與背面電極13導通，必須設置接觸孔7。

首先，將在膜厚方向貫穿蓋膜6而具有既定接觸孔徑的點狀接觸孔6H、及在膜厚方向貫穿背面鈍化膜5而具有既定接觸孔徑的點狀接觸孔5H，形成在半導體基板1的背面側除了接頭線連接區域14之外的區域的全面。接觸孔6H及接觸孔5H係使用例如雷射，形成為具有既定間隔的格子狀。其中，若未形成蓋膜6而僅形成有背面鈍化膜5時，僅形成接觸孔5H。

接著，將具有與接觸孔5H相同之既定的接觸孔徑、及既定的接觸孔深度的接觸孔1H，使用雷射而形成在半導體基板1的背面與接觸孔5H的下部相對應的區域。藉此，在半導體基板1的背面側，形成接觸孔6H與接觸孔5H與接觸孔1H相連通之具有既定之接觸孔徑及既定之接觸孔深度的接觸孔7。

第21圖係顯示在本發明之實施形態中，半導體基板1的背面側中形成接觸孔7的區域的模式平面圖。接觸孔7係如上所述，沒有遺漏地以點狀配置在半導體基板1的背面中的接頭線連接區域14以外的區域。接觸孔7係以0.5mm至1mm左右的間隔，等間隔配置在半導體基板1的背面全體。在第21圖中係模式顯示相鄰接觸孔7的間隔及數量。

其中，關於接觸孔的形成，一般進行藉由雷射照射所為之機械孔加工，但是背面電極13形成時，亦可藉由使用 具有燒穿性能的電極材料，來代用孔加工。

第22圖係顯示在本發明之實施形態中，將受光面電極12及背面電極13形成用的電極材料糊料印刷在半導體基板11的表背面的工序的模式剖面圖。在步驟S70中，藉由背面接合電極13b的電極材料且為包含銀及玻璃的背面接合電極材料糊料16a，如第22圖所示，藉由網版印刷法，將背面接合電極13b的圖案選擇性印刷在半導體基板11的背面中的蓋膜6上。背面接合電極材料糊料16a係在蓋膜6上，以具有既定間隔的格子狀印刷在未形成有接觸孔7的接頭線連接區域14的既定的形成區域。若未形成蓋膜6，背面接合電極材料糊料16a係印刷在背面鈍化膜5上。

之後，將背面接合電極材料糊料16a乾燥。在網版印刷係使用一般的網版印刷機。亦即，藉由使刮漿板在載置有電極材料糊料的狀態的印刷遮罩上掃描，透過印刷遮罩，在半導體基板11中的印刷面印刷電極材料糊料。

接著，在步驟S80中，藉由背面集電電極13a的電極材料且含有鋁及玻璃的背面集電電極材料糊料16b，如第22圖所示，藉由網版印刷法，將背面集電電極13a的圖案選擇性印刷在半導體基板11的背面。背面集電電極材料糊料16b係包含第1導電型的擴散源的電極材料糊料。背面集電電極材料糊料16b係在半導體基板11的背面側中，填埋接觸孔7並且在半導體基板11的背面的面內方向，遍及全體被覆蓋膜6予以印刷。亦即，背面集電電極材料糊料16b係將相鄰接觸孔7之間連接予以印刷。背面集電電極材料糊料16b係在包圍背面接合電極材 料糊料16a的狀態下被印刷。之後，將背面集電電極材料糊料16b乾燥。

接著，在步驟S90中，如第22圖所示，在半導體基板11的受光面側的反射防止膜4上，將受光面電極12的電極材料且為包含銀及玻璃的受光面電極材料糊料16c，選擇性地藉由網版印刷法印刷成受光面電極12的形狀。亦即，將受光面電極材料糊料16c選擇性印刷成受光面柵極電極12G的圖案及受光面匯流排電極12B的圖案。

第23圖係顯示在本發明之實施形態中，將電極材料糊料同時燒成而形成受光面電極12及背面電極13的工序的模式剖面圖。接著，在步驟S100中，在大氣中或氧氣體環境中，例如以700℃至900℃的溫度，以2秒至10秒的時間，將背面接合電極材料糊料16a、背面集電電極材料糊料16b、及受光面電極材料糊料16c的印刷圖案同時燒成。藉由燒成，將電極材料糊料所含有的有機溶劑等進行加熱分解，以電極而言，使其變質為較佳之低電阻狀態，並且在電極與半導體基板11間確保歐姆接觸。

亦即，藉由進行燒成，如第23圖所示，受光面電極材料糊料16c燒穿反射防止膜4而貫穿，且形成與11型雜質擴散層3導通的受光面電極12。

此外，如第23圖所示，形成背面集電電極13a及背面接合電極13b，並且在半導體基板11的背面的表層中與背面集電電極13a相接的區域周邊，形成鋁由背面集電電極13a高濃度擴散的p+區域亦即BSF層8，該BSF層8與背面集電電極13a在 接觸孔7內作電性連接。亦即，被印刷在接觸孔7內的背面集電電極材料糊料16b與半導體基板11的背面的矽起共晶反應而形成BSF層8，並且形成與BSF層8作電性連接的點接觸。

在受光面電極12中，必須確保貫穿作為絕緣膜的反射防止膜4m而與存在於反射防止膜4之下的n型雜質擴散層3的良好電性接觸，因此至少在受光面柵極電極12G中，在電極材料糊料混入玻璃材。接著，燒成時，電極材料糊料熔融之際，玻璃材與作為反射防止膜4的氮化矽膜、氧化鈦發生共熔而亦包含作為金屬成分的銀而到達至n型雜質擴散層3。

但是，若作為金屬成分的銀未到達n型雜質擴散層3，導致太陽電池單元10的曲線因子(Fill Factor：FF)的特性降低，若作為金屬成分的銀到達比n型雜質擴散層3更深的位置時，太陽電池單元10發電時會發生洩漏，因此必須注意。

此外，已知鑄型基板若曝露在高溫下時，載體的擴散長會變小，因此結晶性會惡化，因此電極的燒成係以儘可能以低溫且短時間處理為佳。

此外，在上述之PERC構造單元中，有因光照射所致之光致衰減(Light Induced Degradation：LID)造成問題的案例。此已知因電子或電洞在矽塊(silicon bulk)內移動，硼(B)與氧(O)的成對成為不安定狀態，與在背面具有BSF構造的太陽電池單元相比較，會更加明顯劣化。

亦已知尤其在取決於硼(B)摻雜量的低比電阻基板中，光致衰減更加顯著。已知一種為了抑制前述光致衰減，一邊照射光一邊在100℃至250℃左右的高溫下進行退火處 理，藉此使硼(B)與O(氧)的成對安定化的技術，在低比電阻P型PERC構造單元中，係以實施前述處理為佳。

藉由實施以上工序，獲得太陽電池單元10。其中，電極材料糊料的印刷亦可藉由濺鍍法或轉印法等其他方法進行。

(接頭線的連接)

接著，在太陽電池單元10連接接頭線20。亦即，在形成在太陽電池單元的背面10B的背面接合電極13b上配置接頭線20中的一端側的區域，而且在形成在鄰接的太陽電池單元的受光面10A的受光面匯流排電極12B配置該接頭線20中的另一端側的區域。接著，被覆在接頭線20的焊材因加熱而熔融，之後，冷卻凝固。藉此，進行接頭線20中之一端側的區域與背面接合電極13b、及接頭線20中之另一端側的區域與受光面匯流排電極12B的焊材接合，在太陽電池單元10電性及機械性連接接頭線20。

第24圖係顯示在本發明之實施形態中，將受光面電極12及背面電極13與接頭線20作電性接合的接頭線接合工序的模式圖。如第24圖所示，在太陽電池單元10的背面接合電極13b重疊接頭線20中之一端側的區域，在未圖示的受光面匯流排電極12B重疊接頭線20中之另一端側的區域的狀態下，以加熱工具200將接頭線20加熱，藉此同時獲得接頭線20與背面接合電極13b的電性接合及機械性接合、及接頭線20與受光面匯流排電極12B的電性接合及機械性接合。其中，在太陽電池單元10與接頭線20的連接亦可使用採用導電性糊料或黏著性 的導電性薄膜(Conductive Film：CF)的接合。

如第24圖所示，當將接頭線20連接在太陽電池單元10時，對太陽電池單元10施加熱應力，經由在氣體環境中的冷卻，在接頭線20的周邊，亦即受光面匯流排電極12B的周邊及背面接合電極13b的周邊發生殘留熱應力。

但是，在本實施形態之太陽電池單元10中，如上所述，接觸孔7係形成在半導體基板11的背面中的接頭線連接區域14以外的區域。藉此，可抑制如上所述因對太陽電池單元10的受光面匯流排電極12B及背面接合電極13b之接頭線20的連接時的殘留熱應力的影響而起的太陽電池單元10的製造良率的惡化及太陽電池模組100的輸出降低。

第25圖係顯示本發明之實施形態中的太陽電池組列50的立體圖。反覆以上接頭線20的連接處理，如第25圖所示形成串聯連接所希望個數的太陽電池單元10的複數太陽電池組列50。接著，將如以上所示所得之複數太陽電池組列50以橫接頭線25相連接而形成太陽電池陣列70。太陽電池陣列70係將並聯配置的複數太陽電池組列50，使用作為橫接頭線25的匯流條作串聯連接，且設置作為電力取出用的輸出接頭線26的匯流條來形成。

在太陽電池組列50的製作工序中，亦對太陽電池單元10施加熱應力，由此有在半導體基板1發生以接觸孔1H為起點的裂痕的可能性。

但是，在本實施形態之太陽電池單元10中，如上所述，接觸孔7係形成在半導體基板1的背面中的接頭線連接區 域14以外的區域。藉此，可抑制如上所述因對太陽電池單元10的受光面匯流排電極12B及背面接合電極13b之接頭線20的連接時的殘留熱應力的影響而起的太陽電池單元10的製造良率的惡化及太陽電池模組100的輸出降低。

(積層體的形成)

接著，以第2圖所示之配置，在太陽電池陣列70的受光面側配置受光面側密封材33與受光面保護材31，在太陽電池陣列70的背面側配置背面側密封材34與背面保護材32而形成積層體。

(層疊處理)

接著，將積層體裝設在層疊裝置，以140℃以上160℃以下進行30分鐘前後的熱處理及層疊處理。藉此，積層體的各構件透過受光面側密封材33與背面側密封材34而一體化，而得太陽電池模組100。

太陽電池模組100係設置在屋外者，雪的荷重或風等外力施加於表面蓋玻璃及背面背膜的案例亦不少。此時，在經封裝的內部的太陽電池單元10亦發生應力，因此亦有在半導體基板1發生以接觸孔1H為起點的裂痕，造成發電降低的風險。

但是，在本實施形態之太陽電池單元10中，如上所述，接觸孔7係形成在半導體基板1的背面中的接頭線連接區域14以外的區域。藉此，可抑制如上所述因對太陽電池單元10的受光面匯流排電極12B及背面接合電極13b之接頭線20的連接時的殘留熱應力的影響而起的太陽電池單元10的製造良率的惡化及太陽電池模組100的輸出降低。

如上所述，在本實施形態之太陽電池單元10中，設在背面側的接觸孔7限定在半導體基板1的背面中的接頭線連接區域14以外的區域而選擇性形成。因此，如上所述，藉由因背面鈍化膜5所致之半導體基板11的背面中的鈍化效果，達成太陽電池單元10的特性改善，並且可抑制因對太陽電池單元10的受光面電極12及背面電極13之接頭線20的連接而起的不良情形的發生。

以上之實施形態所示之構成係顯示本發明之內容之一例者，亦可與其他周知技術組合，亦可在未脫離本發明之要旨的範圍內，將構成的一部分省略、變更。

Claims (8)

1. 一種太陽電池單元，其特徵為包括：第1導電型的矽基板；背面鈍化膜，形成在前述矽基板中與受光面相對向的背面；複數接觸孔，貫穿前述背面鈍化膜以及穿過部分該矽基板，由前述背面鈍化膜的表面達至前述矽基板的前述背面的表層；複數第1背面電極，沿著第1方向排列設在前述背面鈍化膜上，用以連接沿著前述第1方向的帶狀接頭線；及第2背面電極，將前述接觸孔內的前述矽基板與前述第1背面電極相連接，避開在前述第1方向與前述第1背面電極相鄰的區域設置有前述接觸孔。
2. 如申請專利範圍第1項之太陽電池單元，其中，前述接觸孔係在前述背面的面內避開連接前述接頭線的區域而設。
3. 如申請專利範圍第2項之太陽電池單元，其中，前述第1背面電極具有在前述背面的面內具有沿著前述第1方向的一對邊的四角形狀，當將前述接頭線的寬度設為W時，前述接觸孔係在前述背面的面內與前述第1方向呈正交的第2方向中，避開離前述一對邊為W/2的距離的範圍而設。
4. 如申請專利範圍第3項之太陽電池單元，其中，前述第2方向中的前述第1背面電極的寬度為2W，前述接觸孔係避開在前述第2方向離前述第1背面電極的中 心位置為W的距離的範圍而設。
5. 一種太陽電池模組，其特徵為包括：第1太陽電池單元；第2太陽電池單元，排列配置在前述第1太陽電池單元；及帶狀的接頭線，將設在前述第1太陽電池單元的受光面側的受光面電極、與設在前述第2太陽電池單元中與受光面相對向的背面的第1背面電極相連接，前述第1太陽電池單元及前述第2太陽電池單元係具有：第1導電型的矽基板；背面鈍化膜，形成在前述矽基板的背面；複數接觸孔，貫穿前述背面鈍化膜以及穿過部分該矽基板，由前述背面鈍化膜的表面達至前述矽基板的前述背面的表層；複數前述第1背面電極，沿著第1方向排列設在前述背面鈍化膜上；及第2背面電極，將前述接觸孔內的前述矽基板與前述第1背面電極相連接，避開在前述第1方向與前述第1背面電極相鄰的區域設置有前述接觸孔。
6. 如申請專利範圍第5項之太陽電池模組，其中，前述接觸孔並未設在前述背面的面內連接前述接頭線的區域。
7. 如申請專利範圍第6項之太陽電池模組，其中，前述第1背面電極具有在前述背面的面內具有沿著前述第1方向的一對邊的四角形狀， 當將前述接頭線的寬度設為W時，前述接觸孔係在前述背面的面內與前述第1方向呈正交的第2方向中，避開離前述一對邊為W/2的距離的範圍而設。
8. 如申請專利範圍第7項之太陽電池模組，其中，前述第2方向中的前述第1背面電極的寬度為2W，前述接觸孔係避開在前述第2方向離前述第1背面電極的中心位置為W的距離的範圍而設。