JP2008270743A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module.
現在主流となっている結晶型シリコン太陽電池の発電効率を高効率化する構成として、太陽電池素子の受光面側に形成された電極の面積を減らして受光面積を大きくする構成が検討されている。図９は、スルーホール型太陽電池モジュールの構成を示す図である。 As a configuration to increase the power generation efficiency of the crystalline silicon solar cells that are currently mainstream, a configuration in which the area of the electrode formed on the light receiving surface side of the solar cell element is reduced to increase the light receiving area is being studied. . FIG. 9 is a diagram showing a configuration of the through-hole type solar cell module.
スルーホール型太陽電池モジュールとは、受光面側から裏面側への貫通電極を設けることで、太陽電池素子の受光面側に存在していた電極をなくす、もしくは電極による占有面積を減らすことによって太陽電池素子の受光面積を向上させ、高効率化を図るというものである。たとえば、第１導電型の結晶基板表面上に順次第１導電型の化合物半導体層、第２導電型の化合物半導体層を順次積層し、スルーホールを介して受光面側電極を裏面側に回すという構造が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。 A through-hole solar cell module is a solar cell that eliminates the electrode existing on the light-receiving surface side of the solar cell element or reduces the area occupied by the electrode by providing a through electrode from the light-receiving surface side to the back surface side. It is intended to improve the light receiving area of the battery element and increase the efficiency. For example, the first conductive type compound semiconductor layer and the second conductive type compound semiconductor layer are sequentially stacked on the surface of the first conductive type crystal substrate, and the light receiving surface side electrode is turned to the back side through the through hole. A structure is disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、スルーホールの裏面側周辺に逆導電型層を広げた構造を有する太陽電池素子も示されている（たとえば、特許文献２参照）。図９（ａ）は、その構造を示す断面図、図９（ｂ）は一主面（受光面）側から見た平面図、図９（ｃ）は他主面（裏面）側から見た平面図を示したものである。なお、図９（ａ）は、図９（ｂ）、（ｃ）における矢印Ｘ方向の断面を示したものである。 Also shown is a solar cell element having a structure in which a reverse conductivity type layer is extended around the back side of the through hole (see, for example, Patent Document 2). 9A is a cross-sectional view showing the structure, FIG. 9B is a plan view seen from one main surface (light-receiving surface) side, and FIG. 9C is seen from the other main surface (back surface) side. A plan view is shown. FIG. 9A shows a cross section in the direction of the arrow X in FIGS. 9B and 9C.
この太陽電池素子の製造方法としては、まず第１導電型（たとえばＰ型）を示す半導体基板１にドリルなどにより多数の貫通孔３を設けた後、貫通孔３の内壁を含む半導体基板１の両面に第２導電型（たとえばＮ型）の逆導電型層２（第１逆導電型層２ａ、第２逆導電型層２ｂ、第３逆導電型層２ｃ）を形成する。このとき裏面側には第３逆導電型層２ｃを形成しない領域が必要となる。その後、裏面側の第３逆導電型層２ｃ上および貫通孔３内に第１電極４（貫通孔内電極４ｂ、裏面側電極４ｃ）を形成し、第３逆導電型層２ｃを形成していない領域に第２電極５を形成し、受光面側電極４ａを貫通孔内電極４ｂと接続することで太陽電池素子が完成する。 As a method for manufacturing this solar cell element, first, a number of through holes 3 are provided in a semiconductor substrate 1 having a first conductivity type (for example, P type) by a drill or the like, and then the semiconductor substrate 1 including the inner wall of the through holes 3 is formed. Second conductivity type (for example, N type) reverse conductivity type layers 2 (first reverse conductivity type layer 2a, second reverse conductivity type layer 2b, and third reverse conductivity type layer 2c) are formed on both surfaces. At this time, a region where the third reverse conductivity type layer 2c is not formed is required on the back surface side. Thereafter, the first electrode 4 (the through-hole electrode 4b and the back-side electrode 4c) is formed on the third reverse conductivity type layer 2c on the back surface side and in the through hole 3 to form the third reverse conductivity type layer 2c. The second electrode 5 is formed in a non-existing region, and the solar cell element is completed by connecting the light receiving surface side electrode 4a to the through-hole electrode 4b.
また、太陽電池素子は、そのままでは屋外での過酷な環境下での使用に耐えることはできないことから、一般的に太陽電池素子の受光面側に設けるガラス等の透明で耐候性のある受光面側部材と、太陽電池素子の裏面側に設けるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や金属箔をポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）で挟みこんだフィルム等の防湿性、電気絶縁性に優れた裏面側部材との間に、ポリビニルブチラール、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の封止性樹脂を介して太陽電池素子を挟持してラミネートし、太陽電池モジュールとして使用される。
太陽電池モジュールは、屋外で長期間使用されるために高度な耐湿性が要求されるが、１０年以上におよぶ屋外曝露では被覆材の光劣化、熱劣化によって、各部材間での剥離が顕在化する場合があり、部材間の剥離は剥離部分への水分の浸入によって、太陽電池素子あるいは素子に付随する金属部材からなる電極や接続タブの腐食や、封止性樹脂の黄変を招き、太陽電池特性の低下につながる。電極が酸化したり、ＥＶＡが水と反応して酸が発生し、電極の腐食、特に電極と半導体層との界面の腐食により集電効率が悪化する。 Solar cell modules are required to have high moisture resistance because they are used outdoors for a long period of time. However, when exposed outdoors for more than 10 years, peeling between each member is obvious due to light deterioration and thermal deterioration of the coating material. The peeling between the members may lead to corrosion of the electrodes and connection tabs made of the metal member attached to the solar cell element or the element, or yellowing of the sealing resin due to the penetration of moisture into the peeling portion, It leads to the deterioration of the solar cell characteristics. Electrode is oxidized or EVA reacts with water to generate acid, and the current collection efficiency deteriorates due to corrosion of the electrode, particularly corrosion of the interface between the electrode and the semiconductor layer.
ガラス等の受光面側部材に比べ、樹脂等からなる裏面側部材から水分は浸入しやすいことから、特性に対して大きな影響を与える受光面側の電極の腐食や受光面側の封止性樹脂の黄変は一般的に起こりにくいと考えられるが、上記のようなスルーホール型太陽電池モジュールの場合、裏面側から浸入した水分が貫通孔３を通して受光面側電極や封止樹脂に対して影響を与えてしまう。 Compared to the light receiving surface side member such as glass, moisture easily enters from the back side member made of resin, etc., so that corrosion of the electrode on the light receiving surface side and sealing resin on the light receiving surface side have a great influence on the characteristics. However, in the case of the through-hole type solar cell module as described above, moisture that has entered from the back side has an influence on the light-receiving surface side electrode and the sealing resin through the through hole 3. Will be given.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成でかつ長期間の屋外曝露、特に高温高湿環境下での太陽電池特性の劣化を最小限にする太陽電池モジュールを提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to minimize degradation of solar cell characteristics under a simple configuration and long-term outdoor exposure, particularly in a high-temperature and high-humidity environment. It is to provide a solar cell module to limit.
本発明は、受光面と裏面とを含み、前記受光面と前記裏面との間を貫通する貫通孔を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記貫通孔内に設けられており、前記貫通孔の断面積が前記半導体基板の前記裏面側の開口において最小である貫通電極と、を有する太陽電池素子と、前記太陽電池素子の受光面側を封止する第1の樹脂と、前記太陽電池素子の裏面側を封止する第2の樹脂と、を有する。ここで裏面開口部における「断面積が最小である」とは、貫通孔の厚み方向における他のいずれの部位における断面積よりも、裏面開口部の断面積が小さい(同一を含まない)ことを意味する。 The present invention includes a light receiving surface and a back surface, a semiconductor substrate having a through hole penetrating between the light receiving surface and the back surface, the semiconductor substrate being provided in the through hole, A solar cell element having a cross-sectional area that is the smallest in the opening on the back surface side of the semiconductor substrate, a first resin that seals a light-receiving surface side of the solar cell element, and the solar cell element And a second resin that seals the back surface side. Here, `` the cross-sectional area is the smallest '' in the back opening means that the cross-sectional area of the back opening is smaller (not including the same) as the cross-sectional area in any other part in the thickness direction of the through hole. means.
本発明の太陽電池モジュールは、半導体基板の裏面側の開口における面積が最小である貫通電極を有する太陽電池素子と、太陽電池素子の受光面側を封止する第1の樹脂と、太陽電池素子の裏面側を封止する第2の樹脂と、を有する。 The solar cell module of the present invention includes a solar cell element having a through electrode having a minimum area in the opening on the back surface side of the semiconductor substrate, a first resin for sealing the light-receiving surface side of the solar cell element, and the solar cell element And a second resin that seals the back surface side.
これにより、太陽電池モジュール内部に裏面側から浸入してきた水分が貫通孔を通して受光面側に浸入することを低減できるので、受光面側での電極の腐食や受光面側の封止性樹脂の黄変の発生を低減でき、高温高湿環境下での太陽電池特性の劣化を低減できる。 As a result, it is possible to reduce the moisture that has entered the solar cell module from the back side into the light receiving surface through the through-hole, so that corrosion of the electrode on the light receiving surface side and yellow of the sealing resin on the light receiving surface side can be reduced. The occurrence of changes can be reduced, and the deterioration of solar cell characteristics in a high temperature and high humidity environment can be reduced.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
［太陽電池素子］
図１は、本発明の実施の一形態である太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子１０の構成を示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[Solar cell element]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a solar cell element 10 constituting a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
第１の導電型を示す半導体基板１として、Ｐ型のシリコン基板を使用する場合を例にとり説明する。なお、Ｎ型のシリコン基板を用いても良いのは言うまでもなく、その場合には電極の極性を逆にすればよい。 A case where a P-type silicon substrate is used as the semiconductor substrate 1 exhibiting the first conductivity type will be described as an example. Needless to say, an N-type silicon substrate may be used. In that case, the polarity of the electrodes may be reversed.
Ｐ型シリコン基板１は、一主面（以下では「受光面」という）と他主面（以下では「裏面」という）との間を貫通する貫通孔３を有する。図１において、貫通孔３はシリコン基板１の厚み方向に貫通している。従来における貫通孔３は、受光面側と裏面側の開口が同じ円形状を有する円柱状であったり、受光面積を確保する観点から特許文献２に記載されているように、受光面側開口部の断面積が最小となるように形成される。 The P-type silicon substrate 1 has a through hole 3 penetrating between one main surface (hereinafter referred to as “light receiving surface”) and another main surface (hereinafter referred to as “back surface”). In FIG. 1, the through hole 3 penetrates in the thickness direction of the silicon substrate 1. The conventional through-hole 3 has a light receiving surface side opening as described in Patent Document 2 from the viewpoint of securing a light receiving area from the viewpoint of securing a light receiving area, or having a light receiving surface side and a back surface side having the same circular shape. It is formed so that the sectional area of
これに対し、本実施形態の太陽電池素子１０において、貫通孔３は、裏面開口部における断面積が最小となるように形成されている。これにより裏面側からの水分の浸入を低減できる。 On the other hand, in the solar cell element 10 of the present embodiment, the through hole 3 is formed so that the cross-sectional area at the back surface opening is minimized. Thereby, the infiltration of moisture from the back side can be reduced.
半導体基板１の受光面および裏面には、リンなどを拡散させることによってＮ型の第１逆導電型層２a、第３逆導電型層２ｃが形成されている。また、貫通孔３の内壁には、リンなどを拡散させることによってＮ型の第２逆導電型層２ｂが形成されている。第１逆導電型層２a、第２逆導電型層２ｂ、第３逆導電型層２ｃをまとめて逆導電型層２と呼ぶ。 An N-type first reverse conductivity type layer 2a and a third reverse conductivity type layer 2c are formed on the light receiving surface and the back surface of the semiconductor substrate 1 by diffusing phosphorus or the like. An N-type second reverse conductivity type layer 2b is formed on the inner wall of the through hole 3 by diffusing phosphorus or the like. The first reverse conductivity type layer 2a, the second reverse conductivity type layer 2b, and the third reverse conductivity type layer 2c are collectively referred to as the reverse conductivity type layer 2.
次に、第１電極４は、貫通孔３内を充填するように形成され、逆導電型層２と接続される電極であり、受光面側電極４ａ、貫通孔内電極４ｂおよび裏面側電極４ｃで構成される。第１電極４は、銀、銅などを主成分とした材料によって形成される。なお、「貫通電極」は、本実施形態においては、貫通孔内電極４ｂに相当する。 Next, the first electrode 4 is an electrode that is formed so as to fill the through hole 3 and is connected to the reverse conductivity type layer 2. The light receiving surface side electrode 4 a, the through hole internal electrode 4 b, and the back surface side electrode 4 c Consists of. The 1st electrode 4 is formed with the material which has silver, copper, etc. as a main component. In the present embodiment, the “through electrode” corresponds to the through-hole electrode 4b.
本実施の形態において、貫通孔３内に形成された第１電極４は、裏面における断面積が
最小になるように形成されることになる。
In the present embodiment, the first electrode 4 formed in the through hole 3 is formed so that the cross-sectional area on the back surface is minimized.
ここで、第１電極４は、受光面上に廻り込むように存在することが好ましく、これによってより多くの集電を行うことが可能となる。 Here, it is preferable that the first electrode 4 exists so as to wrap around the light receiving surface, whereby more current can be collected.
なお、貫通孔３の空間容積、言い換えると第１電極４の体積は、従来の貫通電極の抵抗値と変わらないように形成するために、従来の貫通電極の体積と略同じ体積となるように形成される。 In addition, in order to form so that the space volume of the through-hole 3, in other words, the volume of the 1st electrode 4 may not change with the resistance value of the conventional through-electrode, it will become the volume substantially the same as the volume of the conventional through-electrode. It is formed.
図２は、太陽電池素子１０を受光面側からみた平面図である。たとえば、図２（ａ）に示されるように、受光面側電極４ａを複数のライン状電極により構成することが好ましく、各ライン状電極は、貫通孔内電極４ｂの少なくとも１つと電気的に接続される。これにより、半導体基板１中で生成されたキャリア（電子、正孔）を効率よく集電することができ、貫通孔内電極４ｂを通して、裏面側電極４ｃから取り出すことができる。なお、取り出し電極は、本実施形態においては、裏面側電極４ｃがこれに相当する。 FIG. 2 is a plan view of the solar cell element 10 as seen from the light receiving surface side. For example, as shown in FIG. 2A, the light receiving surface side electrode 4a is preferably composed of a plurality of line electrodes, and each line electrode is electrically connected to at least one of the through-hole electrodes 4b. Is done. Thereby, the carriers (electrons and holes) generated in the semiconductor substrate 1 can be collected efficiently, and can be taken out from the back surface side electrode 4c through the through-hole electrode 4b. In the present embodiment, the extraction electrode corresponds to the back-side electrode 4c.
ここで、裏面側電極４ｃは貫通孔３を塞ぐような位置に形成されることが好ましく、これによって、より効果的に貫通孔３への水分の浸入を防ぐことができる。 Here, the back surface side electrode 4c is preferably formed at a position so as to block the through hole 3, and this can more effectively prevent moisture from entering the through hole 3.
また、図２（ｂ）に示すように、受光面側電極４ａは、少なくとも貫通孔内電極４ｂ上に形成されたポイント状（島状）電極であってもよく、このようにポイント状にすることによって、半導体基板１に吸収される受光量を多くすることができる。 Further, as shown in FIG. 2B, the light-receiving surface side electrode 4a may be a point-like (island-like) electrode formed on at least the through-hole electrode 4b. As a result, the amount of light received by the semiconductor substrate 1 can be increased.
また、半導体基板１の裏面上に形成される裏面側電極４ｃは、第３逆導電型層２ｃ上に設けられる。 Further, the back side electrode 4c formed on the back side of the semiconductor substrate 1 is provided on the third reverse conductivity type layer 2c.
図１において、高濃度ドープ層６は、半導体基板１の裏面であって、貫通孔３近傍以外の略全面に、ボロンやアルミニウムを高濃度に拡散してなるものであり、半導体基板１の裏面と、後述の第２電極５との間に位置するように形成される。ここで、高濃度とは、半導体基板１における第１導電型不純物の濃度よりも不純物濃度が大きいことを意味する。 In FIG. 1, the heavily doped layer 6 is a back surface of the semiconductor substrate 1 and is formed by diffusing boron or aluminum at a high concentration over substantially the entire surface other than the vicinity of the through hole 3. And a second electrode 5 described later. Here, the high concentration means that the impurity concentration is higher than the concentration of the first conductivity type impurity in the semiconductor substrate 1.
この高濃度ドープ層６は、半導体基板１の裏面全領域の７０％以上９０％以下の面積を覆うように形成されることが好ましい。７０％以上とすることで、太陽電池素子の出力特性を効果的に向上させることができ、９０％以下とすることで、外部取出電極である裏面側電極４ｃの面積を確保して抵抗損失を低減することが可能となる。 This highly doped layer 6 is preferably formed so as to cover an area of 70% or more and 90% or less of the entire back surface region of the semiconductor substrate 1. By setting it to 70% or more, the output characteristics of the solar cell element can be effectively improved, and by setting it to 90% or less, the area of the back surface side electrode 4c which is an external extraction electrode is secured and resistance loss is reduced. It becomes possible to reduce.
第２電極５は、半導体基板１の裏面上に位置し、且つ、第１電極４と極性を異にするものである。この第２電極５は、アルミニウムや銀を主成分とする材料によって構成された集電電極５ｂと、該集電電極５ｂと接続され銀などを主成分とする出力取出電極５ａとで構成される。 The second electrode 5 is located on the back surface of the semiconductor substrate 1 and has a polarity different from that of the first electrode 4. The second electrode 5 includes a collector electrode 5b made of a material mainly composed of aluminum or silver, and an output extraction electrode 5a connected to the collector electrode 5b and mainly composed of silver or the like. .
なお、集電電極５ｂは、上述の高濃度ドープ層６上に形成することが好ましく、これによって半導体基板１中で生成されたキャリアを効率よく集電することができる。また、集電電極５ｂは、半導体基板１内で吸収されなかった光を再び半導体基板１内へ反射させて光電流を増加させる役割も有する。さらに、アルミニウムを主成分として用いることで、集電電極５ｂを形成する際に、高濃度ドープ層６を同時に形成することができる。 Note that the collecting electrode 5b is preferably formed on the above-described heavily doped layer 6, whereby the carriers generated in the semiconductor substrate 1 can be collected efficiently. The collecting electrode 5b also has a role of increasing photocurrent by reflecting light that has not been absorbed in the semiconductor substrate 1 back into the semiconductor substrate 1. Furthermore, by using aluminum as a main component, the high-concentration doped layer 6 can be formed at the same time when the collecting electrode 5b is formed.
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールについて図面を参照して説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール２０の構成を示す図であり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は、受光面側からみた平面図である。
Hereinafter, a solar cell module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
3A and 3B are diagrams showing the configuration of the solar cell module 20 according to the embodiment of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view, and FIG. 3B is a plan view seen from the light receiving surface side.
本実施形態の太陽電池モジュール２０は、複数の太陽電池素子１０の受光面側を封止する第1の樹脂１４と裏面側を封止する第2の樹脂１５とを有する。図３において、第1の樹脂１４には受光面側部材１２が設けられており、第2の樹脂１５には裏面側部材１３が設けられている。 The solar cell module 20 of the present embodiment includes a first resin 14 that seals the light-receiving surface side of the plurality of solar cell elements 10 and a second resin 15 that seals the back surface side. In FIG. 3, the first resin 14 is provided with a light receiving surface side member 12, and the second resin 15 is provided with a back surface side member 13.
このような太陽電池モジュール２０は、ガラス等からなる受光面側部材１２の上に、透明のポリビニルブチラール、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）等からなる封止性樹脂１４と、配線部材１１によって接続された複数の太陽電池素子１０と、ＥＶＡ等からなる封止性樹脂１５と、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や金属箔をポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）で挟みこんだフィルム等の裏面側部材１３と、を順次積層して、ラミネータ装置の中で脱気・加熱して押圧することによって一体化させ、太陽電池モジュール２０を得る。 Such a solar cell module 20 includes a sealing resin 14 made of transparent polyvinyl butyral, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), and the like, and a wiring member 11 on a light receiving surface side member 12 made of glass or the like. A plurality of solar cell elements 10 connected, a sealing resin 15 made of EVA or the like, and a back side member 13 such as a film in which polyethylene terephthalate (PET) or metal foil is sandwiched between polyvinyl fluoride resins (PVF); Are laminated in order and integrated by deaeration, heating and pressing in a laminator device to obtain a solar cell module 20.
配線部材１１としては、通常、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の直線形状の銅箔の全面を半田材料によって被覆したものを所定の長さに切断したものが好適に用いられる。これをホットエアーや半田鏝等を用いて太陽電池素子１０の電極上に半田付けして使用される。 As the wiring member 11, generally, a linear copper foil having a thickness of about 0.1 to 0.2 mm and a width of about 2 mm covered with a solder material and cut into a predetermined length is preferably used. It is done. This is used by being soldered onto the electrode of the solar cell element 10 using hot air, soldering iron or the like.
図３に示されるように、本実施形態の太陽電池モジュール２０においては、配線部材１１は、複数の太陽電池素子１０の裏面に設けられた複数の電極と接続される。このため、配線部材１１を折り曲げて受光面側に配置する必要もなく、配線部材１１と電極との剥離を低減できる。 As shown in FIG. 3, in the solar cell module 20 of the present embodiment, the wiring member 11 is connected to a plurality of electrodes provided on the back surface of the plurality of solar cell elements 10. For this reason, it is not necessary to bend and arrange the wiring member 11 on the light receiving surface side, and the peeling between the wiring member 11 and the electrode can be reduced.
なお、上述の太陽電池モジュール２０の外周には、ブチルゴムなどからなる弾性絶縁部材を介してアルミニウムなどの枠体１８をはめ込むことができる。さらに、直列接続された複数の太陽電池素子１０のうち、最端部の太陽電池素子１０の各電極の一端は、出力取出配線１６によって出力取出部である端子ボックス１７に接続される。 A frame 18 such as aluminum can be fitted to the outer periphery of the solar cell module 20 via an elastic insulating member made of butyl rubber or the like. Furthermore, among the plurality of solar cell elements 10 connected in series, one end of each electrode of the solar cell element 10 at the endmost portion is connected to a terminal box 17 which is an output extraction portion by an output extraction wiring 16.
以上のような構成を有する太陽電池モジュール２０は、半導体基板１を貫通し、裏面開口部における断面積が最小である貫通孔３を有する太陽電池素子１０を用いることにより、太陽電池モジュール２０の裏面側部材１３からモジュール内に浸入してきた水分が貫通孔３を通って受光面側に浸入しにくい。 The solar cell module 20 having the above-described configuration uses the solar cell element 10 having the through hole 3 that penetrates the semiconductor substrate 1 and has the smallest cross-sectional area at the back surface opening, thereby allowing the back surface of the solar cell module 20 to be used. Moisture that has entered the module from the side member 13 does not easily enter the light-receiving surface through the through hole 3.
これにより、受光面側に形成されている受光面側電極４ａの腐食を低減でき、受光面側電極４ａと第１逆導電型層２aとのオーミックコンタクト性を良好な状態に維持することができるので、高温高湿環境下での太陽電池特性の劣化を低減できる。 Thereby, the corrosion of the light receiving surface side electrode 4a formed on the light receiving surface side can be reduced, and the ohmic contact property between the light receiving surface side electrode 4a and the first reverse conductivity type layer 2a can be maintained in a good state. Therefore, it is possible to reduce deterioration of the solar cell characteristics under a high temperature and high humidity environment.
受光面側電極４ａは、半導体基板１と充分なコンタクトをとることにより、太陽電池素子１０に光が入射し、吸収・光電変換され生成された光生成キャリア（電子キャリアまたは正孔キャリア）を効率よく収集することができる。そのため、受光面側電極４ａは、第１逆導電型層２aとのオーミックコンタクト性を考慮した設計をする必要がある。 The light-receiving surface side electrode 4a makes sufficient contact with the semiconductor substrate 1 so that light is incident on the solar cell element 10 and efficiently generates photogenerated carriers (electron carriers or hole carriers) generated by absorption and photoelectric conversion. Can be collected well. Therefore, the light receiving surface side electrode 4a needs to be designed in consideration of ohmic contact with the first reverse conductivity type layer 2a.
特に、第１逆導電型層２a上に反射防止膜７を形成した後、反射防止膜７に直接、導電性ペーストを塗布し焼成することにより受光面側電極４ａと第１逆導電型層２aとのコンタクトをとる場合には、受光面側電極４ａにファイヤースルーに寄与するガラスフリットを使用する必要がある。したがって、受光面側電極４ａには、耐湿性の高いガラスフリットを含有した導電性ペーストを使用することができない等の問題があり、必ずしもオーミックコンタクト性と耐湿性の両方を持ち合わせた電極を形成できるとは限らない。 In particular, after the antireflection film 7 is formed on the first reverse conductivity type layer 2a, a conductive paste is directly applied to the antireflection film 7 and baked to thereby form the light receiving surface side electrode 4a and the first reverse conductivity type layer 2a. When making contact with the glass frit, it is necessary to use a glass frit that contributes to fire-through for the light-receiving surface side electrode 4a. Therefore, the light receiving surface side electrode 4a has a problem that a conductive paste containing glass frit having high moisture resistance cannot be used, and an electrode having both ohmic contact property and moisture resistance can be formed. Not necessarily.
これに対し、貫通孔内電極４ｂと裏面側電極４ｃとは、第２逆導電型層２ｂ、第３逆導電型層２ｃとのオーミックコンタクト性を考慮しなくてもよいため、耐湿性の高いガラスフリットを用いて電極形成を行うことが好ましい。 On the other hand, the through-hole inner electrode 4b and the back surface side electrode 4c do not need to consider ohmic contact properties with the second reverse conductivity type layer 2b and the third reverse conductivity type layer 2c, and thus have high moisture resistance. It is preferable to perform electrode formation using glass frit.
また、図４の断面図に示されるように、他の実施形態である太陽電池素子１１では、第３逆導電型層２ｃを無くし、半導体基板１の裏面に、絶縁材料層８を形成しても構わない。裏面側電極４ｃを、絶縁材料層８を介して半導体基板１上に形成することにより、半導体基板１と裏面側電極４ｃとが直接接触しないため、リークの発生を低減できる。しかも、絶縁材料層８として酸化膜や窒化膜を用いる場合には、パッシベーション効果によって半導体基板１の裏面の表面再結合速度を低減させて太陽電池素子の出力特性を向上させることが可能になる。 Further, as shown in the sectional view of FIG. 4, in the solar cell element 11 as another embodiment, the third reverse conductivity type layer 2 c is eliminated, and the insulating material layer 8 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 1. It doesn't matter. By forming the back surface side electrode 4c on the semiconductor substrate 1 through the insulating material layer 8, the semiconductor substrate 1 and the back surface side electrode 4c are not in direct contact with each other, so that the occurrence of leakage can be reduced. In addition, when an oxide film or a nitride film is used as the insulating material layer 8, it is possible to improve the output characteristics of the solar cell element by reducing the surface recombination rate of the back surface of the semiconductor substrate 1 by the passivation effect.
さらに、これらの絶縁材料層８に水素を含有させればパッシベーション効果をより向上させることが可能になる。水素含有の絶縁材料層８としては、たとえば、他の導電型を示す水素化アモルファスシリコン膜を用いても構わない。また、半導体基板と他の導電型を示す水素化アモルファスシリコン膜との間にノンドープ型（i型）の水素化アモルファスシリコン膜を設けても構わない。 Furthermore, if the insulating material layer 8 contains hydrogen, the passivation effect can be further improved. As the hydrogen-containing insulating material layer 8, for example, a hydrogenated amorphous silicon film having another conductivity type may be used. Further, a non-doped (i-type) hydrogenated amorphous silicon film may be provided between a semiconductor substrate and a hydrogenated amorphous silicon film having another conductivity type.
なお、半導体基板１の受光面は、幅と高さが２μｍ以下であり、アスペクト比が０．１〜２の微細な突起が多数形成されたテクスチャ構造とすることが好ましい。こうすることによって、受光面における反射率が低減し、太陽光が半導体基板１内へ多く吸収されるため、太陽電池素子１０の特性を向上させることができる。 The light receiving surface of the semiconductor substrate 1 preferably has a texture structure in which a number of fine protrusions having a width and height of 2 μm or less and an aspect ratio of 0.1 to 2 are formed. By doing so, the reflectance at the light receiving surface is reduced, and sunlight is absorbed much into the semiconductor substrate 1, so that the characteristics of the solar cell element 10 can be improved.
また、受光面のシート抵抗が６０〜３００Ω／□（ｓｑ．）であることが好ましく、この範囲とすることで受光面での表面再結合の増大及び表面抵抗の増大を抑えることができる。特に、上記のようにテクスチャ構造の微細突起と組み合わせることによって、太陽電池モジュールを形成したときの短絡電流を大幅に増大させることができる。なお、受光面のシート抵抗の値は、四探針法により測定することができ、半導体素子の表面に一直線上に並んだ４本の金属針を加圧しながら接触させ、外側の２本の針に電流を流したときに、内側の２本の針の間に発生した電圧を測定し、この電圧と流した電流からオームの法則によって抵抗値が求められる。
［太陽電池素子の製造方法］
太陽電池素子１０の製造方法について、図５の工程図を用いて説明する。
＜半導体基板の準備工程＞
まず、第１導電型を示す半導体基板１として、Ｐ型のシリコン基板を準備する（図５（ａ））。
Moreover, it is preferable that the sheet resistance of a light-receiving surface is 60-300 ohm / square (sq.), And setting it as this range can suppress the increase in the surface recombination in a light-receiving surface, and the increase in surface resistance. In particular, by combining with fine protrusions having a texture structure as described above, the short-circuit current when a solar cell module is formed can be greatly increased. The sheet resistance value of the light receiving surface can be measured by a four-probe method. Four metal needles arranged in a straight line are brought into contact with the surface of the semiconductor element while being pressed, and the two outer needles are contacted. The voltage generated between the two inner needles when a current is passed through is measured, and the resistance value is obtained from this voltage and the passed current by Ohm's law.
[Method for producing solar cell element]
The manufacturing method of the solar cell element 10 is demonstrated using the process drawing of FIG.
<Preparation process of semiconductor substrate>
First, a P-type silicon substrate is prepared as the semiconductor substrate 1 having the first conductivity type (FIG. 5A).
シリコン基板は、単結晶シリコン基板であれば、ＦＺやＣＺ法などの製法で作製された単結晶シリコンインゴットから切り出すことで得られる。 If the silicon substrate is a single crystal silicon substrate, it can be obtained by cutting it from a single crystal silicon ingot produced by a manufacturing method such as FZ or CZ.
また、多結晶シリコン基板であれば、キャスト法や鋳型内凝固法などの製法で作製された多結晶シリコンインゴットから切り出すことで得られる。また、リボン法等の引き上げ法で得られた板状シリコンを用いる場合は、この板状シリコンを所定の大きさにカットし、必要に応じて表面研磨処理等を施すことで所望のシリコン基板を得ることができる。 In addition, a polycrystalline silicon substrate can be obtained by cutting out from a polycrystalline silicon ingot produced by a manufacturing method such as a casting method or an in-mold solidification method. In addition, when using plate-like silicon obtained by a pulling-up method such as a ribbon method, the desired silicon substrate is obtained by cutting the plate-like silicon into a predetermined size and performing surface polishing treatment or the like as necessary. Obtainable.
シリコン基板の導電型の制御は、上記各シリコンインゴットの製造工程において、ドーパント元素そのもの、またはドーパント元素がシリコン中に適量含まれたドーパント材を、適量、シリコン融液中に溶かすことで実現できる。 Control of the conductivity type of the silicon substrate can be realized by dissolving an appropriate amount of the dopant element itself or a dopant material containing an appropriate amount of the dopant element in the silicon melt in the silicon ingot manufacturing process.
以下では、Ｂ（ボロン）あるいはＧａ（ガリウム）が、１×１０１５〜１×１０１７ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の濃度でドープされたＰ型結晶シリコン基板を用いた場合について説明する。ここで、Ｇａを用いれば、基板中のＯ（酸素）とＢとが関係して生じる光劣化現象を回避できるので高効率化に好適である。また、シリコン基板の厚みは、３００μｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは２５０μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下にすればよい。また、Ｐ（リン）等をドープしたＮ型結晶シリコン基板を用いることもできる。
In the following, B (boron) or Ga (gallium) is 1 × 10 15 to 1 × 10 17 a.
A case where a P-type crystalline silicon substrate doped with a concentration of about toms / cm 3 is used will be described. Here, if Ga is used, it is possible to avoid the photodegradation phenomenon caused by the relationship between O (oxygen) and B in the substrate, which is suitable for high efficiency. The thickness of the silicon substrate is preferably 300 μm or less, more preferably 250 μm or less, and even more preferably 150 μm or less. An N-type crystalline silicon substrate doped with P (phosphorus) or the like can also be used.
なお、基板の切り出し（スライス）に伴う基板表層部の機械的ダメージ層や汚染層を除去するために、切り出した基板の受光面側および裏面側の表層部分をＮａＯＨやＫＯＨ、あるいはフッ酸と硝酸の混合液などでそれぞれ１０〜２０μｍ程度エッチングし、その後、純水などで洗浄する。
＜貫通孔の形成工程＞
次に、半導体基板１を厚み方向に貫通する貫通孔３を形成する（図５（ｂ））。
In addition, in order to remove the mechanical damage layer and the contamination layer of the substrate surface layer part due to the cutting (slicing) of the substrate, the surface layer portions on the light receiving surface side and the back surface side of the cut substrate are NaOH or KOH or hydrofluoric acid and nitric acid Etching is about 10 to 20 μm each with a mixed solution of the above, and then washed with pure water or the like.
<Through-hole formation process>
Next, a through-hole 3 that penetrates the semiconductor substrate 1 in the thickness direction is formed (FIG. 5B).
貫通孔３は、機械的ドリル、ウォータージェットまたはレーザー装置等を用いて、半導体基板１の受光面側から裏面側に向けて形成することにより、裏面開口部における断面積を最小とすることが可能となる。なお、貫通孔３は、受光面全体にわたって一定のピッチで複数形成されることが好ましい。また、貫通孔３の円形状開口部の直径は、５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。具体的には、受光面開口部における断面積Ｓ１に対する裏面開口部における断面積Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１）が、０．５≦（Ｓ２／Ｓ１）≦０．９となるように形成することが好ましく、より好ましくは、０．６≦（Ｓ２／Ｓ１）≦０．８である。 By forming the through hole 3 from the light receiving surface side to the back surface side of the semiconductor substrate 1 using a mechanical drill, a water jet, or a laser device, the cross-sectional area at the back surface opening can be minimized. It becomes. The plurality of through holes 3 are preferably formed at a constant pitch over the entire light receiving surface. Moreover, it is preferable that the diameter of the circular opening part of the through-hole 3 is 50 micrometers or more and 300 micrometers or less. Specifically, the ratio (S2 / S1) of the cross-sectional area S2 in the back surface opening to the cross-sectional area S1 in the light-receiving surface opening is 0.5 ≦ (S2 / S1) ≦ 0.9. Is preferable, and more preferably, 0.6 ≦ (S2 / S1) ≦ 0.8.
（Ｓ２／Ｓ１）を０．５よりも小さくすると裏面側での第１電極４の抵抗値が大きくなり、０．９よりも大きくすると、水分の浸入を十分に防ぐことができない。 If (S2 / S1) is smaller than 0.5, the resistance value of the first electrode 4 on the back surface side is increased, and if it is larger than 0.9, the intrusion of moisture cannot be sufficiently prevented.
また、貫通孔３にダメージ層がある場合には、エッチングすることが好ましく、たとえば、フッ酸と硝酸を２：７で混合した溶液にてミラーエッチングを行ってもよい。
＜受光面のテクスチャ構造形成工程＞
次に、半導体基板１の受光面側に、光反射率の低減を効果的に行うための微細な突起（凸部）をもつテクスチャ構造１ａを形成する（図５（ｃ））。
Further, when there is a damaged layer in the through-hole 3, it is preferable to perform etching. For example, mirror etching may be performed with a solution in which hydrofluoric acid and nitric acid are mixed at 2: 7.
<Texture structure forming process of light receiving surface>
Next, a texture structure 1a having fine protrusions (convex portions) for effectively reducing the light reflectance is formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1 (FIG. 5C).
テクスチャ構造１ａの形成方法としては、ＮａＯＨやＫＯＨなどによるアルカリ液によるウェットエッチング法や、Ｓｉをエッチングする性質を有するエッチングガスを用いるドライエッチング法を用いることができる。 As a method for forming the texture structure 1a, a wet etching method using an alkali solution such as NaOH or KOH, or a dry etching method using an etching gas having a property of etching Si can be used.
前者は、先に述べた基板表層部のダメージ層を除去するプロセスに連続して行うこともできるので、特に裏面側をエッチング防止材でマスクしない限り、裏面側にもテクスチャ構造が形成されるため好ましい。 The former can also be carried out continuously with the process for removing the damage layer on the substrate surface layer described above, so that a texture structure is also formed on the back side unless the back side is masked with an etching inhibitor. preferable.
後者は、基本的に、処理した面（受光面側）にだけ微細なテクスチャ構造１ａが形成される。ドライエッチング法には様々な手法があるが、特にＲＩＥ法（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ法）を用いると、広い波長域に渡って極めて低い光反射率に抑えられる微細なテクスチャ構造１ａを、広範囲に渡って短時間で形成することができるので、高効率化に極めて有効である。また、ＲＩＥ法を用いると、結晶の面方位に大きく影響されないでテクスチャ構造１ａを形成できる特徴があるので、結晶シリコン基板として多結晶シリコン基板を用いた場合でも、多結晶シリコン基板内の各結晶粒の面方位に依存しないで、基板全域に渡って低反射率を有する微細テクスチャ構造を一様に形成することができる。 In the latter, a fine texture structure 1a is basically formed only on the processed surface (light receiving surface side). There are a variety of dry etching methods. Particularly, when the RIE method (Reactive Ion Etching method) is used, a fine texture structure 1a that can be suppressed to a very low light reflectance over a wide wavelength range is obtained over a wide range. Since it can be formed in a short time, it is extremely effective for high efficiency. In addition, when the RIE method is used, the texture structure 1a can be formed without being greatly affected by the crystal plane orientation. Therefore, even when a polycrystalline silicon substrate is used as the crystalline silicon substrate, each crystal in the polycrystalline silicon substrate is used. A fine texture structure having a low reflectivity can be formed uniformly over the entire substrate without depending on the plane orientation of the grains.
また、貫通孔３の受光面開口部における断面積が比較的大きいことから、貫通孔３内部、特に受光面側に微細なテクスチャ構造が形成され易くなるため、アンカー効果によってその部分に設けられた電極の強度を向上させることができる。
＜逆導電型層の形成工程＞
次に、受光面上に第１逆導電型層２ａを形成し、貫通孔３の内壁に逆導電型を成す第２逆導電型層２ｂを形成し、裏面上に第３逆導電型層２ｃを形成する（図５（ｄ））。
In addition, since the cross-sectional area of the light receiving surface opening of the through hole 3 is relatively large, a fine texture structure is easily formed inside the through hole 3, particularly on the light receiving surface side. The strength of the electrode can be improved.
<Reverse conductivity type layer formation process>
Next, the first reverse conductivity type layer 2a is formed on the light receiving surface, the second reverse conductivity type layer 2b having the reverse conductivity type is formed on the inner wall of the through hole 3, and the third reverse conductivity type layer 2c is formed on the back surface. Is formed (FIG. 5D).
逆導電型２を形成するためのＮ型化ドーピング元素としてはＰ（リン）を用いることが好ましく、シート抵抗が６０〜３００Ω／□程度のＮ＋型とする。これによって上述のＰ型バルク領域との間にＰＮ接合部が形成される。 P (phosphorus) is preferably used as an N-type doping element for forming the reverse conductivity type 2, and an N + type having a sheet resistance of about 60 to 300 Ω / □ is used. As a result, a PN junction is formed between the P-type bulk region.
逆導電型層２は、ペースト状態にしたＰ２Ｏ５を半導体基板１の表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状態にしたＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）を拡散源とした気相熱拡散法、および、Ｐ＋イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成されるが、気相拡散法を用いれば半導体基板１の両面および貫通孔内壁に、同時に逆導電型層２を形成することができるため好ましい。 The reverse conductivity type layer 2 is a coating thermal diffusion method in which P 2 O 5 in a paste state is applied to the surface of the semiconductor substrate 1 for thermal diffusion, and gas using POCl 3 (phosphorus oxychloride) in a gas state as a diffusion source. It is formed by a phase thermal diffusion method or an ion implantation method for directly diffusing P + ions, but if a vapor phase diffusion method is used, the opposite conductivity type layer 2 is simultaneously formed on both surfaces of the semiconductor substrate 1 and the inner walls of the through holes. This is preferable because it can be performed.
第１逆導電型層２ａは、表面から０．２〜０．５μｍ程度の深さに形成されることが好ましい。なお、第２逆導電型層２ｂは、貫通孔３内部に形成されるため、第１逆導電型層２ａに比べて、ドーパント濃度が低く、厚みが薄くなりやすい。 The first reverse conductivity type layer 2a is preferably formed to a depth of about 0.2 to 0.5 μm from the surface. In addition, since the 2nd reverse conductivity type layer 2b is formed in the inside of the through-hole 3, compared with the 1st reverse conductivity type layer 2a, dopant concentration is low and thickness tends to become thin.
また、処理対象領域以外にも拡散領域が形成されるような条件下では、その部分に予め絶縁材料層を形成することにより、部分的に拡散を低減でき、また、絶縁材料層を形成しない場合には、処理対象領域以外に形成された部分を後からエッチングして除去してもよい。 Also, under conditions where a diffusion region is formed in addition to the region to be processed, diffusion can be partially reduced by forming an insulating material layer in that portion in advance, and when an insulating material layer is not formed Alternatively, a portion formed outside the processing target region may be removed by etching later.
なお、後述するように、裏面の高濃度ドープ層６をアルミニウムペーストによって形成する場合は、Ｐ型ドープ剤であるアルミニウムを充分な濃度で充分な深さまで拡散させることができるので、既に拡散してあった浅い逆導電型層の影響は無視することができ、この高濃度ドープ層６形成位置に存在する逆導電型層は特に除去する必要がない。 As will be described later, when the high-concentration doped layer 6 on the back surface is formed of an aluminum paste, aluminum that is a P-type dopant can be diffused to a sufficient depth at a sufficient concentration, so that it has already diffused. The influence of the shallow reverse conductivity type layer can be ignored, and the reverse conductivity type layer existing at the position where the heavily doped layer 6 is formed does not need to be removed.
逆導電型層２の形成方法は、上記の方法に限定されるものではなく、たとえば薄膜技術を用いて、水素化アモルファスシリコン膜や、微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。ここで水素化アモルファスシリコン膜を用いて逆導電型層２を形成する場合は、その厚さは５０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下とし、結晶質シリコン膜を用いて形成する場合は、その厚さを５００ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以下とする。さらに、半導体基板１と逆導電型層２との間に、ｉ型シリコン領域を厚さ２０ｎｍ以下で形成してもよい。
＜反射防止膜の形成工程＞
次に、第１逆導電型層２ａの上に、反射防止膜７を形成する（図５（ｅ））。
The method of forming the reverse conductivity type layer 2 is not limited to the above method. For example, a thin film technology is used to form a hydrogenated amorphous silicon film, a crystalline silicon film including a microcrystalline silicon film, or the like. Also good. Here, when the reverse conductivity type layer 2 is formed using a hydrogenated amorphous silicon film, the thickness is 50 nm or less, preferably 20 nm or less, and when it is formed using a crystalline silicon film, the thickness is It is 500 nm or less, preferably 200 nm or less. Furthermore, an i-type silicon region may be formed with a thickness of 20 nm or less between the semiconductor substrate 1 and the reverse conductivity type layer 2.
<Antireflection film formation process>
Next, the antireflection film 7 is formed on the first reverse conductivity type layer 2a (FIG. 5E).
反射防止膜７の材料としては、ＳｉＮｘ膜（Ｓｉ３Ｎ４ストイキオメトリを中心にして組成比（ｘ）には幅がある）、ＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜、ＭｇＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ２膜やＺｎＯ膜などを用いることができる。その屈折率および厚みは、材料によって適宜選択されて適当な入射光に対して無反射条件を実現できるようにすればよく、たとえば半導体基板１がシリコン基板である場合、屈折率は１．８〜２．３程度、厚みは５００〜１２００Å程度にすればよい。 Examples of the material for the antireflection film 7 include a SiNx film (composition ratio (x) having a width centered on Si 3 N 4 stoichiometry), a TiO 2 film, a SiO 2 film, a MgO film, an ITO film, and a SnO film. Two films, a ZnO film, or the like can be used. The refractive index and thickness may be appropriately selected depending on the material so that non-reflection conditions can be realized with respect to appropriate incident light. For example, when the semiconductor substrate 1 is a silicon substrate, the refractive index is 1.8 to About 2.3 and the thickness may be about 500 to 1200 mm.
反射防止膜７の形成方法としては、ＰＥＣＶＤ法（プラズマ化学気相成長法）、蒸着法やスパッタ法などを用いることができる。 As a method for forming the antireflection film 7, a PECVD method (plasma chemical vapor deposition method), a vapor deposition method, a sputtering method, or the like can be used.
なお、反射防止膜７は、受光面側電極４ａを形成するために所定のパターンでパターニングしておいてもよい。パターニング法としては、レジストなどのマスクを用いたエッチング法（ウェットあるいはドライ）や、反射防止膜７形成時にマスクを予め形成しておき、反射防止膜７形成後にマスクを除去する方法、を用いることができる。 The antireflection film 7 may be patterned in a predetermined pattern in order to form the light receiving surface side electrode 4a. As a patterning method, an etching method using a mask such as a resist (wet or dry) or a method of forming a mask in advance when forming the antireflection film 7 and removing the mask after forming the antireflection film 7 is used. Can do.
なお、反射防止膜７の上に受光面側電極４ａの導電性ペーストを直接塗布し焼き付けることによって受光面側電極４ａと第１逆導電型層２ａとを電気的に接触させる、いわゆるファイヤースルー法を用いる場合は、上記パターニングの必要はない。 A so-called fire-through method in which the light receiving surface side electrode 4a and the first reverse conductivity type layer 2a are electrically contacted by directly applying and baking the conductive paste of the light receiving surface side electrode 4a on the antireflection film 7 is performed. When using, the above patterning is not necessary.
また、受光面側電極４ａを形成した後に反射防止膜７を形成してもよく、こうすることによって、パターニングする必要がなく、またファイヤースルー法を用いる必要もないため、受光面側電極４ａの形成条件を広くすることができ、たとえば、８００℃程度の高温焼成をする必要もない。
＜裏面への高濃度ドープ層形成工程＞
次に、半導体基板１の裏面には、第１導電型半導体の不純物が高濃度に拡散された高濃度ドープ層６を形成する（図５（ｆ））。
Further, the antireflection film 7 may be formed after the formation of the light receiving surface side electrode 4a. By doing so, it is not necessary to perform patterning and it is not necessary to use the fire-through method. The formation conditions can be widened, and there is no need to perform high-temperature baking at about 800 ° C., for example.
<High-concentration dope layer forming step on the back surface>
Next, a heavily doped layer 6 in which impurities of the first conductivity type semiconductor are diffused at a high concentration is formed on the back surface of the semiconductor substrate 1 (FIG. 5F).
この高濃度ドープ層６は、半導体基板１よりも第１導電型不純物のドーピング割合が多い層を意味し、半導体基板１の裏面近くでのキャリア再結合による効率低下を低減するために内部電界を形成するものである。 The heavily doped layer 6 means a layer having a higher doping ratio of the first conductivity type impurity than the semiconductor substrate 1, and an internal electric field is applied in order to reduce efficiency reduction due to carrier recombination near the back surface of the semiconductor substrate 1. To form.
不純物元素としてはＢ（ボロン）やＡｌ（アルミニウム）を用いることができ、不純物元素濃度を１×１０１８〜５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の高濃度として、Ｐ＋型とすることにより、後述する集電電極５ｂとの間にオーミックコンタクトを得ることができる。 B (boron) or Al (aluminum) can be used as the impurity element, and the impurity element concentration is set to a high concentration of about 1 × 10 18 to 5 × 10 21 atoms / cm 3 , and the P + type is obtained. An ohmic contact can be obtained between the collector electrode 5b described later.
高濃度ドープ層６は、ＢＢｒ３（三臭化ボロン）を拡散源とした熱拡散法を用いて温度８００〜１１００℃程度で形成することができる。なお、当該工程を行うに際して、既に形成されている逆導電型層２に酸化膜などの拡散バリアを形成しておくことが望ましい。 The heavily doped layer 6 can be formed at a temperature of about 800 to 1100 ° C. using a thermal diffusion method using BBr 3 (boron tribromide) as a diffusion source. When performing this step, it is desirable to form a diffusion barrier such as an oxide film in the reverse conductivity type layer 2 that has already been formed.
また、不純物元素としてアルミニウムを用いる場合は、アルミニウム粉末と有機ビヒクル等からなるアルミニウムペーストを印刷法で塗布した後、温度７００〜８５０℃程度で熱処理（焼成）してアルミニウムを半導体基板１に向けて拡散する方法を用いることができる。この方法の場合、ペーストの印刷面だけに所望の拡散領域を形成することができ、かつ、焼成されたアルミニウムは、除去せずにそのまま集電電極５ｂとして利用することができる。 When aluminum is used as the impurity element, an aluminum paste made of aluminum powder and an organic vehicle is applied by a printing method, and then heat-treated (fired) at a temperature of about 700 to 850 ° C. to direct the aluminum toward the semiconductor substrate 1. A diffusion method can be used. In this method, a desired diffusion region can be formed only on the printing surface of the paste, and the baked aluminum can be used as it is as the collecting electrode 5b without being removed.
また、上記の各方法に限定されず、たとえば薄膜技術を用いて水素化アモルファスシリコン膜や微結晶Ｓｉ相を含む結晶質シリコン膜などを形成しても良い。特にｐｎ接合部を、薄膜技術を用いて形成した場合は、高濃度ドープ層６の形成も薄膜技術を用いて行う。このとき膜厚は１０〜２００ｎｍ程度とする。さらに、半導体基板１と高濃度ドープ層６との間にｉ型シリコン領域を厚さ２０ｎｍ以下で形成すると特性向上に有効である。
＜第１電極および第２電極の形成方法＞
次に、半導体基板１に、受光面側電極４ａと貫通孔内電極４ｂを形成する（図５（ｇ））。
Further, the present invention is not limited to the above methods, and for example, a hydrogenated amorphous silicon film or a crystalline silicon film containing a microcrystalline Si phase may be formed by using a thin film technique. In particular, when the pn junction is formed using thin film technology, the high concentration doped layer 6 is also formed using thin film technology. At this time, the film thickness is about 10 to 200 nm. Furthermore, if an i-type silicon region is formed with a thickness of 20 nm or less between the semiconductor substrate 1 and the heavily doped layer 6, it is effective for improving the characteristics.
<Method for forming first electrode and second electrode>
Next, the light receiving surface side electrode 4a and the through hole inner electrode 4b are formed on the semiconductor substrate 1 (FIG. 5G).
これらの電極は、半導体基板１の受光面に塗布法を用いて導電性ペーストを塗布すればよく、たとえば銀、銅、金、白金等からなる導電性ペーストが一般的に用いられるが、生産面、特性面の両方から銀ペーストを用いることが好ましい。 For these electrodes, a conductive paste may be applied to the light receiving surface of the semiconductor substrate 1 by using a coating method. For example, a conductive paste made of silver, copper, gold, platinum or the like is generally used. From the viewpoint of both characteristics, silver paste is preferably used.
そして、本実施の形態の太陽電池素子１０の製造方法においては、金属粉末と、有機ビヒクルと、ガラスフリットとを含有する導電性ペーストを図２に示したような所定の電極形状となるよう受光面に塗布し、また、貫通孔３内にも導電性ペーストを充填する。 In the method for manufacturing solar cell element 10 of the present embodiment, a conductive paste containing metal powder, organic vehicle, and glass frit is received so as to have a predetermined electrode shape as shown in FIG. It is applied to the surface, and the conductive paste is also filled in the through holes 3.
貫通孔３は、受光面開口部における断面積よりも裏面開口部における断面積が小さくなるように形成されているので、たとえば、受光面側から導電性ペーストを印刷、充填することが可能で、こうすることにより、受光面側が印刷ステージと接触する回数を減らすことができるため、印刷ステージとの接触によるテクスチャ構造へのダメージを軽減することができる。 Since the through-hole 3 is formed so that the cross-sectional area at the back surface opening is smaller than the cross-sectional area at the light-receiving surface opening, for example, the conductive paste can be printed and filled from the light-receiving surface side. By doing so, the number of times that the light receiving surface side comes into contact with the printing stage can be reduced, so that damage to the texture structure due to contact with the printing stage can be reduced.
受光面に塗布する導電性ペーストと貫通孔内に充填する導電性ペーストとは同じであっても異なっても構わないが、受光面に塗布する導電性ペーストは、第１逆導電型層２ａとのコンタクト性を重視したペーストを用い、貫通孔内に充填する導電性ペーストは耐湿性を重視したペーストを用いた方が好ましい。塗布する順番は、受光面側が先であっても後であっても構わない。そして、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより受光面側電極４ａと貫通孔内電極４ｂとが形成される。 The conductive paste applied to the light receiving surface and the conductive paste filled in the through holes may be the same or different, but the conductive paste applied to the light receiving surface is the same as that of the first reverse conductivity type layer 2a. It is preferable to use a paste that places importance on contactability and uses a paste that places importance on moisture resistance as the conductive paste that fills the through holes. The order of application may be before or after the light receiving surface side. And the light-receiving surface side electrode 4a and the through-hole inner electrode 4b are formed by baking for several dozen seconds to several tens of minutes at the maximum temperature of 500-850 degreeC.
なお、塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させたほうが好ましい。また、受光面および貫通孔内にペーストを塗布した後、生産性の観点から受光面上のペーストと貫通孔内のペーストとを同時に焼成することが好ましいが、それぞれを最適な焼成条件で別々に焼成を行っても構わない。 In addition, after application | coating, it is more preferable to evaporate and dry a solvent at predetermined temperature. In addition, after applying the paste in the light receiving surface and the through hole, it is preferable to fire the paste on the light receiving surface and the paste in the through hole at the same time from the viewpoint of productivity. Firing may be performed.
特に、反射防止膜７を形成した後、反射防止膜７に直接、導電性ペーストを塗布し、貫通孔３内に導電性ペーストを充填した後に焼成を行うことが好ましい。上記方法によって、ファイヤースルーおよび受光面側電極４ａと貫通孔内電極４ｂとが同時焼成されるため、生産性を向上することができる。 In particular, after forming the antireflection film 7, it is preferable to apply a conductive paste directly to the antireflection film 7 and fill the through holes 3 with the conductive paste, followed by baking. By the above method, the fire-through and light-receiving-surface-side electrode 4a and the through-hole electrode 4b are fired simultaneously, so that productivity can be improved.
受光面側電極４ａに用いる導電性ペーストとしては、主成分を銀粉末とし、たとえば、銀１００重量部に対して有機ビヒクルを１０〜３０重量部、ガラスフリットを０．１〜１０重量部添加したものからなり、貫通孔内電極４ｂに用いる導電性ペーストとしては、銀１００重量部に対して有機ビヒクルを１０〜３０重量部添加したものからなる。 As a conductive paste used for the light-receiving surface side electrode 4a, the main component is silver powder, for example, 10 to 30 parts by weight of an organic vehicle and 0.1 to 10 parts by weight of glass frit are added to 100 parts by weight of silver. The conductive paste used for the through-hole electrode 4b is composed of 10 to 30 parts by weight of an organic vehicle added to 100 parts by weight of silver.
また、金属粉末は球状、フレーク状、不定形状等の粉末を用いることができ、貫通孔内電極４ｂに用いる導電性ペーストにおいては、特に球状の粉末を用いることで焼成した際の電極の収縮を抑えることができるので好ましい。 In addition, the metal powder can be a spherical, flaky or indeterminate powder, and in the conductive paste used for the through-hole electrode 4b, the electrode shrinks when fired by using a spherical powder. Since it can suppress, it is preferable.
また、有機ビヒクルとしては、メチルセルロース、エチルセルロース、ニトロセルロースなどのセルロース系樹脂およびメチルメタクレートなどのアクリル樹脂およびブチラール樹脂等から選択される少なくとも１種類の樹脂をブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ターピネオール、水素添加ターピネオール、水素添加ターピネオールアセテート、メチルエチルケトン、イソボニルアセテート、ノピルアセテート等の有機溶剤に溶解させたものを用いることができる。 As the organic vehicle, at least one resin selected from cellulose resins such as methylcellulose, ethylcellulose, and nitrocellulose and acrylic resins such as methyl methacrylate and butyral resin is used. Butylcarbitol, butylcarbitol acetate, butylcellosolve , Butyl cellosolve acetate, terpineol, hydrogenated terpineol, hydrogenated terpineol acetate, methyl ethyl ketone, isobornyl acetate, nopyrulacetate or the like dissolved in an organic solvent can be used.
ガラスフリットとしては、ＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系やＢｉ２Ｏ３−ＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、また鉛レスのＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系等を用いることができる。 As the glass frit, a PbO—SiO 2 —B 2 O 3 system, a Bi 2 O 3 —PbO—SiO 2 —B 2 O 3 system, a leadless ZnO—SiO 2 —B 2 O 3 system, or the like is used. Can do.
第１逆導電型層２ａとのコンタクト性を重視した受光面側電極４ａの形成に用いられる
ペーストには、ガラスフリットとして、ＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスフリットを含有することが好ましい。また、耐湿性を重視した貫通孔内電極４ｂに用いられるペーストには、ガラスフリットとして、鉛レスのＢｉ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスフリットを含有することが好ましい。
The paste used to form the light-receiving surface side electrode 4a that places importance on the contact property with the first reverse conductivity type layer 2a preferably contains PbO—SiO 2 —B 2 O 3 glass frit as the glass frit. . Moreover, it is preferable that the paste used for the through-hole inner electrode 4b that places importance on moisture resistance contains lead-free Bi 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 glass frit as the glass frit.
塗布および充填方法は、スクリーン印刷法、ロールコーター方式及びディスペンサー方式など種々の手法を用いることができる。 Various methods such as a screen printing method, a roll coater method, and a dispenser method can be used as the coating and filling method.
なお、貫通孔内電極４ｂは、ペーストを用いた印刷、充填法によって形成することが好ましいが、受光面側電極４ａは、これに限らず、貫通孔内電極４ｂの充填後に、たとえばＣＶＤ法、蒸着法などによって、形成してもよい。 The through-hole electrode 4b is preferably formed by printing using a paste and a filling method. However, the light-receiving surface side electrode 4a is not limited to this, and after filling the through-hole electrode 4b, for example, a CVD method, You may form by a vapor deposition method etc.
次に、半導体基板１の裏面上に、第２電極５の集電電極５ｂを形成する（図５（ｈ））。 Next, the current collection electrode 5b of the 2nd electrode 5 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 1 (FIG.5 (h)).
上述と同様の塗布法を用いて、半導体基板１の裏面に導電性ペーストを塗布すればよく、たとえばアルミニウムまたは銀等からなる金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを、金属粉末１００重量部に対してそれぞれ１０〜３０重量部、０．１〜１０重量部を添加してペースト状にしてなる導電性ペーストを用いる。 A conductive paste may be applied to the back surface of the semiconductor substrate 1 using the same coating method as described above. For example, a metal powder made of aluminum or silver, an organic vehicle, and a glass frit are added to 100 parts by weight of the metal powder. A conductive paste formed by adding 10 to 30 parts by weight and 0.1 to 10 parts by weight, respectively, is used.
図６は、半導体素子１０を裏面側からみた平面図である。図に示すような所定のストライプ状の電極形状に塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより集電電極５ｂを形成する。なお、前述したように、アルミニウムペーストを用いる場合は、高濃度ドープ層６と集電電極５ｂとを同時に形成することができ、特に半導体基板１の裏面全領域の７０％以上９０％以下の面積を覆うように形成されることが好ましい。 FIG. 6 is a plan view of the semiconductor element 10 as seen from the back side. The current collecting electrode 5b is formed by applying to a predetermined striped electrode shape as shown in the figure and baking at a maximum temperature of 500 to 850 ° C. for several tens of seconds to several tens of minutes. As described above, when aluminum paste is used, the heavily doped layer 6 and the current collecting electrode 5b can be formed at the same time, and in particular, the area of 70% or more and 90% or less of the entire back surface region of the semiconductor substrate 1. It is preferable to be formed so as to cover.
次に、半導体基板１の裏面に、第１電極４の裏面側電極４ｃと第２電極５の出力取出電極５ａとを形成する（図５（ｉ））。 Next, the back side electrode 4c of the first electrode 4 and the output extraction electrode 5a of the second electrode 5 are formed on the back side of the semiconductor substrate 1 (FIG. 5 (i)).
上述と同様の塗布法を用いて、半導体基板１の裏面に導電性ペーストを塗布すれば良く、たとえば、図６に示すような所定のストライプ状の電極形状に塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより裏面側電極４ｃと出力取出電極５ａとを形成する。 A conductive paste may be applied to the back surface of the semiconductor substrate 1 using the same coating method as described above. For example, the conductive paste is applied in a predetermined striped electrode shape as shown in FIG. The back electrode 4c and the output extraction electrode 5a are formed by baking for several tens of seconds to several tens of minutes.
なお、裏面側電極４ｃと出力取出電極５ａとを別々に形成したり、別の導電性ペーストを用いて形成しても構わない。さらに、受光面側電極４ａと同様の導電性ペーストであってもよいし、銀の粒径、形状、有機ビヒクルの成分、ガラスフリットの成分、銀または有機ビヒクルまたはガラスフリットの含有量のいずれかが異なる導電性ペーストを用いても構わない。 In addition, you may form the back surface side electrode 4c and the output extraction electrode 5a separately, or may form it using another conductive paste. Further, the conductive paste may be the same as that of the light-receiving surface side electrode 4a, and any of silver particle size, shape, organic vehicle component, glass frit component, silver or organic vehicle or glass frit content Different conductive pastes may be used.
なお、集電電極５ｂを形成する場合には、出力取出電極５ａの一部が集電電極５ｂの一部と重なるように構成されることが好ましい。 In the case where the collecting electrode 5b is formed, it is preferable that a part of the output extraction electrode 5a overlaps with a part of the collecting electrode 5b.
以上のようにして、本実施の形態の太陽電池素子１０が完成する。
［太陽電池モジュールの製造方法］
次に、上述したような太陽電池素子１０を用いた太陽電池モジュール２０を形成する製造工程について説明する。
As described above, the solar cell element 10 of the present embodiment is completed.
[Method for manufacturing solar cell module]
Next, a manufacturing process for forming the solar cell module 20 using the solar cell element 10 as described above will be described.
ガラス等からなる受光面側部材１２の上に、透明のポリビニルブチラール、エチレンビ
ニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などからなる封止性樹脂１４と、配線部材１１によって隣接太陽電池素子の第１電極４と第２電極５とが交互に接続された複数の太陽電池素子１０と、ＥＶＡなどからなる封止性樹脂１５と、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や金属箔をポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）で挟みこんだフィルム等の裏面側部材１３とを順次積層して、ラミネータの中で脱気、加熱して押圧することによって一体化させる。
On the light-receiving surface side member 12 made of glass or the like, a sealing resin 14 made of transparent polyvinyl butyral, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) or the like, and the wiring member 11 make the first electrode 4 of the adjacent solar cell element. A plurality of solar cell elements 10 in which the first electrode 5 and the second electrode 5 are alternately connected, a sealing resin 15 made of EVA or the like, and, for example, polyethylene terephthalate (PET) or metal foil is sandwiched between polyvinyl fluoride resins (PVF) The back surface side member 13 such as a dent film is laminated in order and integrated by deaeration, heating and pressing in a laminator.
なお、これらの太陽電池素子１０同士を接続する配線部材１１としては、通常、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面を半田材料によって被覆したものを、所定の長さに切断し、太陽電池素子１０の電極上に半田付けして用いる。また、環境問題を考慮して半田材料は無鉛半田を用いることが望ましい。また、導電性接着剤を用いて電極と配線部材１１とを接続してもよい。 In addition, as the wiring member 11 for connecting these solar cell elements 10 to each other, a copper foil having a thickness of about 0.1 to 0.2 mm and a width of about 2 mm covered with a solder material is usually used. Cut into lengths and soldered onto the electrodes of the solar cell element 10 for use. In consideration of environmental problems, it is desirable to use lead-free solder as the solder material. Moreover, you may connect an electrode and the wiring member 11 using a conductive adhesive.
本発明の太陽電池モジュール２０に使用される太陽電池素子１０は、裏面側に第１電極４と第２電極５とを設けているため、製造工程中では、太陽電池素子１０の受光面側を下方に向けて載置し、上方から配線部材１１を接触させて、ホットエアーや半田鏝を用いて電極と接続すればよく、配線部材１１を接続するために、太陽電池素子１０の表裏を反転させる等の作業を必要としないため、生産性を向上することができる。 Since the solar cell element 10 used in the solar cell module 20 of the present invention is provided with the first electrode 4 and the second electrode 5 on the back surface side, the light receiving surface side of the solar cell element 10 is disposed during the manufacturing process. It is only necessary to place the wiring member 11 in contact with the wiring member 11 from above and connect it to the electrode using hot air or soldering iron. In order to connect the wiring member 11, the front and back of the solar cell element 10 are reversed. Productivity can be improved since no work such as making it necessary is required.
次に、直列接続された複数の素子の最初の素子と最後の素子の電極の一端を、出力取出部である端子ボックス１７に、出力取出配線１６を介して接続する。また図３（ｂ）に示したように、必要に応じてアルミニウムなどの枠１８をブチルゴムなどからなる弾性絶縁部材を介して半導体素子１０の周囲に嵌め込む。以上によって、太陽電池モジュール２０を完成させる。 Next, one end of the electrode of the first element and the last element of the plurality of elements connected in series is connected to the terminal box 17 which is an output extraction portion via the output extraction wiring 16. As shown in FIG. 3B, a frame 18 made of aluminum or the like is fitted around the semiconductor element 10 via an elastic insulating member made of butyl rubber or the like as necessary. The solar cell module 20 is completed by the above.
なお、必要に応じて、半田ディップ処理によって裏面側に形成された第１電極４、第２電極５に半田領域を形成してもよい。 In addition, you may form a solder area | region in the 1st electrode 4 and the 2nd electrode 5 which were formed in the back surface side by the solder dip process as needed.
また、上記説明においては、第３逆導電型層２ｃを形成しているが、これに限らず、図４に示したように、裏面側に絶縁材料層８を形成しても構わない。 In the above description, the third reverse conductivity type layer 2c is formed. However, the present invention is not limited to this, and the insulating material layer 8 may be formed on the back surface side as shown in FIG.
具体的には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、チタン酸化膜（ＴｉＯ２）やシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）などを、スパッタ法、蒸着法或いはＣＶＤ法などを用いて、厚さ１０ｎｍ〜５０μｍ程度で絶縁材料層８を形成する。また、酸素雰囲気または大気雰囲気の熱酸化炉内で半導体基板１に熱処理を施したり、酸化膜材料をスピンコート法、スプレー法やスクリーン印刷法等の塗布法を用いて塗布・焼成することによって、絶縁材料層８を形成しても構わない。なお、絶縁材料層８は単層膜であってもよいし、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の二層構造等からなる複数層であってもよい。 Specifically, a silicon oxide film (SiO 2 film), a titanium oxide film (TiO 2 ), a silicon nitride film (SiNx), or the like is formed using a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, or the like to a thickness of about 10 nm to 50 μm. Then, the insulating material layer 8 is formed. In addition, by subjecting the semiconductor substrate 1 to heat treatment in a thermal oxidation furnace in an oxygen atmosphere or an air atmosphere, and applying and baking the oxide film material using a coating method such as a spin coating method, a spray method, or a screen printing method, The insulating material layer 8 may be formed. Note that the insulating material layer 8 may be a single layer film or a plurality of layers having a two-layer structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
また、プラズマＣＶＤ法を用いて形成したシリコン窒化膜は、水素（Ｈ２）を含んでおり、成膜中および成膜後の加熱により、半導体基板１内に水素（Ｈ２）を拡散させる。こうすることで、半導体基板１中に存在するダングリングボンド（未結合手）に水素（Ｈ２）を結合させ、キャリアがダングリングボンドに捕まる確率を低減することができるので、パッシベーション効果を付与することができる。よって、裏面の略全面にシリコン窒化膜を形成することにより、高効率な太陽電池素子１０を形成することが可能となる。 The silicon nitride film formed by plasma CVD, hydrogen (H 2) includes a by heating after film forming and film forming, to diffuse hydrogen (H 2) in the semiconductor substrate 1. By doing so, hydrogen (H 2 ) is bonded to dangling bonds (unbonded hands) existing in the semiconductor substrate 1 and the probability that carriers are trapped in the dangling bonds can be reduced, thereby providing a passivation effect. can do. Therefore, a highly efficient solar cell element 10 can be formed by forming a silicon nitride film on substantially the entire back surface.
また、裏面の略全面に絶縁材料層８を形成することで、逆導電型層（拡散層）の形成に際して、半導体基板１の裏面側に逆導電型層が形成されるのを低減できる。特に、ＣＶＤ法や塗布法等を用いれば、絶縁材料層８のみを半導体基板１の裏面側表面のみに形成することができるため好ましい。 Further, by forming the insulating material layer 8 on substantially the entire back surface, it is possible to reduce the formation of the reverse conductivity type layer on the back surface side of the semiconductor substrate 1 when forming the reverse conductivity type layer (diffusion layer). In particular, it is preferable to use a CVD method, a coating method, or the like because only the insulating material layer 8 can be formed only on the back surface of the semiconductor substrate 1.
また、絶縁材料層８の上に第１電極４（裏面側電極４ｃ）を形成したとき、焼成温度としては５００〜７００℃程度の低温で焼成することにより、絶縁材料層８の厚みが薄い場合においてファイヤースルーによる第１電極４の成分が絶縁材料層を突き抜け、第１電極４が半導体基板１と接触しリークするといった問題を低減できる。 Moreover, when the 1st electrode 4 (back surface side electrode 4c) is formed on the insulating material layer 8, when the thickness of the insulating material layer 8 is thin by baking at about 500-700 degreeC as baking temperature. In FIG. 2, the problem that the component of the first electrode 4 due to fire-through penetrates the insulating material layer and the first electrode 4 contacts the semiconductor substrate 1 and leaks can be reduced.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来る。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Many corrections and changes can be added within the scope of the present invention.
たとえば、第１電極４（受光面側電極４ａ、貫通孔内電極４ｂおよび裏面側電極４ｃ）、第２電極５（出力取出電極５ａおよび集電電極５ｂ）の各種電極における塗布・焼成は、上述の実施形態で述べた順序で形成する必要はなく、これに代えて、たとえば、各電極となる導電性ペーストをそれぞれ塗布した後に一括焼成を行ってすべての電極を形成したり、あるいは、集電電極５ｂ、出力取出電極５ａ、裏面側電極４ｃおよび貫通孔内電極４ｂを塗布・焼成して形成した後に、受光面側電極４ａを塗布・焼成して形成してもよく、適宜、組み合わせて電極を形成すればよい。 For example, the coating / firing of the first electrode 4 (light-receiving surface side electrode 4a, through-hole electrode 4b, and back surface side electrode 4c) and the second electrode 5 (output extraction electrode 5a and current collecting electrode 5b) is performed as described above. It is not necessary to form the electrodes in the order described in the embodiment. Instead, for example, all the electrodes are formed by applying the conductive pastes to be the electrodes and then baking them together, or collecting the currents. The electrode 5b, the output extraction electrode 5a, the back surface side electrode 4c, and the through-hole electrode 4b may be formed by coating and firing, and then the light receiving surface side electrode 4a may be coated and fired. May be formed.
また、裏面側電極４ｃの電極形状は、図６に示したようなストライプ状（帯状）に限定されるものではなく、これに代えて、たとえば、他の実施形態である太陽電池素子１２では、図７（ａ）に示されるように、裏面側電極４ｃが、貫通孔内電極４ｂ上に形成されるポイント状（島状）に形成されてもよい。この場合には、図７（ｂ）に示されるように、ポイント状の各裏面側電極４ｃ間には絶縁材料層８が形成されることが好ましく、パッシベーション効果を得て太陽電池素子の出力特性を向上させることができる。また、ポイント状の各裏面側電極４ｃ間に高濃度ドープ層６を形成しても構わない。 Moreover, the electrode shape of the back surface side electrode 4c is not limited to the stripe shape (strip shape) as shown in FIG. 6. Instead of this, for example, in the solar cell element 12 of another embodiment, As shown in FIG. 7A, the back-side electrode 4c may be formed in a point shape (island shape) formed on the through-hole electrode 4b. In this case, as shown in FIG. 7B, an insulating material layer 8 is preferably formed between the point-shaped backside electrodes 4c, and a passivation effect is obtained to obtain the output characteristics of the solar cell element. Can be improved. Moreover, you may form the high concentration doped layer 6 between each point-shaped back surface side electrode 4c.
さらに、絶縁材料層８を形成した後に水素添加処理を行っても構わない。水素添加処理により、シリコン基板の粒界に水素を拡散させて、基板の粒界においてパッシベーションを発揮させることができる。水素添加処理としては、水素雰囲気内においてプラズマ処理すればよい。また、水素雰囲気中にヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを混合してもよい。水素プラズマを発生させるための電源の周波数は、ラジオ周波数（ＲＦ）やマイクロ波を使用すればよい。 Furthermore, hydrogenation treatment may be performed after the insulating material layer 8 is formed. By hydrogenation treatment, hydrogen can be diffused to the grain boundary of the silicon substrate, and passivation can be exhibited at the grain boundary of the substrate. As the hydrogenation treatment, plasma treatment may be performed in a hydrogen atmosphere. Further, an inert gas such as helium or argon may be mixed in a hydrogen atmosphere. The frequency of the power source for generating hydrogen plasma may be radio frequency (RF) or microwave.
また、他の実施形態として太陽電池素子１３は、図８に示されるように、高濃度ドープ層６を第３逆導電型層２ｃの近傍まで設けた後に、ガラスペーストを高濃度ドープ層６と第３逆導電型層２ｃとの境界部分に塗布・焼成してｐｎ分離を行ってもよい。また、そのままガラスから成る絶縁材料層８を残して、その上に第１電極４を形成してもよい Further, as another embodiment, as shown in FIG. 8, the solar cell element 13 includes a high concentration doped layer 6 provided up to the vicinity of the third reverse conductivity type layer 2c, and then a glass paste and a high concentration doped layer 6. The pn separation may be performed by coating and baking at the boundary portion with the third reverse conductivity type layer 2c. Alternatively, the first electrode 4 may be formed on the insulating material layer 8 made of glass as it is.
１ 半導体基板
１ａ テクスチャ構造
２ 逆導電型層（拡散層）
２ａ 第１逆導電型層
２ｂ 第２逆導電型層
２ｃ 第３逆導電型層
３ 貫通孔
４ 第１電極
４ａ 受光面側電極
４ｂ 貫通孔内電極
４ｃ 裏面側電極
５ 第２電極
５ａ 出力取出電極
５ｂ 集電電極
６ 高濃度ドープ層
７ 反射防止膜
８ 絶縁材料層
１０，１１，１２，１３ 太陽電池素子
２０ 太陽電池モジュール
1 Semiconductor substrate 1a Texture structure 2 Reverse conductivity type layer (diffusion layer)
2a 1st reverse conductivity type layer 2b 2nd reverse conductivity type layer 2c 3rd reverse conductivity type layer 3 Through-hole 4 1st electrode 4a Light-receiving surface side electrode 4b Through-hole internal electrode 4c Back surface side electrode 5 2nd electrode 5a Output extraction electrode 5b Current collecting electrode 6 Highly doped layer 7 Antireflection film 8 Insulating material layer 10, 11, 12, 13 Solar cell element 20 Solar cell module
Claims (4)
前記太陽電池素子の裏面を封止する第2の樹脂と、を有する太陽電池モジュール。 A semiconductor substrate including a light receiving surface and a back surface, the semiconductor substrate having a through hole penetrating between the light receiving surface and the back surface, and the cross-sectional area of the through hole is provided in the through hole of the semiconductor substrate; A solar cell element having a through electrode that is the smallest in the opening on the back surface side of the semiconductor substrate, and a first resin that seals the light-receiving surface of the solar cell element,
And a second resin that seals the back surface of the solar cell element.
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