JP4767110B2 - 太陽電池、および太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
図1に基づいて本発明の太陽電池について説明する。
層という。太陽電池にp型のシリコン基板を用いた場合には、そのシリコン基板は第1導電型不純物層として使用できる。
本発明の太陽電池は、第1パッシベーション膜と第2パッシベーション膜の化学組成が異なる。第1パッシベーション膜は、シリコン基板の外部表面の第1導電型不純物拡散層に接する面の形状に合わせて形成する。第1パッシベーション膜は、酸化珪素や酸化アルミニウムを含む膜であることが好ましい。そして、第1パッシベーション膜は、1つの化学組成物からなる単層膜でもよいし、酸化珪素や酸化アルミニウムなどの膜を含む多数の化学組成物の膜からなる積層膜であってもよい。積層膜であるときは、酸化珪素あるいは酸化アルミニウムが、第1導電型不純物拡散層上に接していることが好ましい。第1パッシベーション膜の厚さは膜質にもよるが、後工程での作業性を考慮し、10〜200nmが好ましい。また、CVD法によって成膜されたものでも良いし、塗布剤やペースト印刷などによって形成されたものでも良い。
おり、シリコン基板201のn+層205直下に第2パッシベーション膜204が形成されている。第2パッシベーション膜204が形成された部分以外のシリコン基板201露出面とp+層206直下には、第1パッシベーション膜203が形成されている。従来の太陽電池において、受光面側の表面と裏面側の表面におけるパッシベーション膜の化学組成を異なるものにし、表面再結合を防止する試みがされているのは、前述のとおりである。しかし、さらに本形態の太陽電池では、裏面側にもn電極207、p電極208を形成することによって、裏面側にもpn接合を形成し、裏面側においても不純物拡散層の種類によって形成するパッシベーション膜の種類を区別している。
≪製造方法1≫
以下、図4に基づいて本発明の太陽電池の製造方法について説明する。図4(a)〜(k)においては説明の便宜のためシリコン基板の裏面にn+層とp+層を1つずつ形成したものを示す。また、本発明において、第1拡散マスクとは、シリコン基板の1表面に第1導電型不純物拡散層をパターニング形成するため、第2拡散マスクとは、シリコン基板の1表面に第2導電型不純物拡散層をパターニング形成するため使用するものとする。そして、第1エッチングペーストとは、第1拡散マスクをエッチングするためのペーストであり、第2エッチングペーストとは第2拡散マスクをエッチングするためのペーストとする。
厚さとすることができる。
Clean−1)、SC−2洗浄(RCA Standard Clean−2)、硫酸と過酸化水素水の混合液による洗浄、薄いフッ化水素水溶液または界面活性剤を含む洗浄液を用いて洗浄することもできる。
ーション効果の高い酸化珪素膜を第1パッシベーション膜403として選択的に成膜することにより最大限の効果を得ることになる。
以下、図5に基づいて本発明の太陽電池の他の製造方法について説明する。図5(a)〜(i)においては説明の便宜のためシリコン基板の裏面にn+層とp+層を1つずつしか形成していないが、実際には複数形成されている。
きる。シリコン基板501の裏面にテクスチャマスク513を形成することによって受光面のみにテクスチャ構造510を形成することができ、裏面は平坦にすることができる。ここで、テクスチャマスク513はたとえばスチーム酸化、常圧CVD法またはSiOG(スピンオングラス)の印刷・焼成などによって形成することができる。酸化珪素膜からなるテクスチャマスク513の厚さは特に限定されないが、たとえば300nm以上800nm以下の厚さとすることができる。
電池が完成する。
以上、本発明の太陽電池の製造方法の実施の形態について例を挙げて本発明を説明してきたが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<第2パッシベーション膜の屈折率とn型のシリコン基板のライフタイムとの相関検討>
種々の屈折率の窒化珪素膜を比抵抗2.8Ωcmのn型のシリコン基板上に75nm成膜し、窒化珪素膜の屈折率とシリコン基板の少数キャリアの寿命、すなわちライフタイム(τ)との相関関係について検討した。このシリコン基板には、同一シリコンインゴットの隣接する場所から切り出されたウェハを使用しており、ウェハのバルクライフタイムが同程度の値を示すと考えられる。したがって、ライフタイムの値が高ければ高いほど、少数キャリアの表面再結合速度が減少していることを示す。シリコン基板は、あらかじめスライスダメージをフッ化水素水溶液と硝酸の混酸でエッチングした厚さ200μmのものを用いた。窒化珪素膜は、プラズマCVD法により形成し、SiH4/NH3の流量比を調整することによってその屈折率を制御した。ライフタイム(τ)は、904nm半導体レーザを用いたμ−PCD法(マイクロ波光導電減衰法)で測定した。なお、μ−PCD法は、マイクロ波をシリコン基板に当て、その反射率の時間変化からライフタイムを測定する方法である。図9にその結果を示した。横軸は窒化珪素膜の屈折率、縦軸はn型のシリコン基板のライフタイム(τ)を示した。
第1導電型不純物拡散層上と第2導電型不純物拡散層上に種々のパッシベーション膜を形成し、各導電型不純物拡散層における表面再結合速度(S(cm/s))を算出した。
本発明の実施例を、裏面接合型太陽電池を例に図4に基づいて説明する。
導電型不純物拡散層と重ならない位置にあらかじめレーザーマーカーにて形成した。そして、HF処理にてテクスチャマスク413を一旦除去した。
実施例1における図4(f)の操作までは同様に行なった。その後、シリコン基板にプラズマCVD法により屈折率3の窒化珪素膜からなる第2パッシベーション膜を成膜し、受光面側には屈折率が2の窒化珪素膜からなる反射防止膜を成膜した。p+層の形状にリン酸を主成分とするエッチングペーストを印刷、加熱、水洗することで第2パッシベーション膜にp+層露出部として開口を設け、その後、蒸着法により酸化アルミニウムを成膜し、p+層露出部に酸化アルミニウム膜からなる第1パッシベーション膜を形成した。そして、実施例1と同様の方法でn+層、p+層上にコンタクトホールを設け、銀ペーストを印刷、焼成してn電極、p電極を形成し、太陽電池を作製した。
本発明の実施例を、裏面接合型太陽電池を例に図5に基づいて開示する。
実施例3における図5(f)の操作までは同様に行なった。
実施例1における図4(f)の操作までは同様に行なった。そして、プラズマCVD法にて窒化珪素膜からなるパッシベーション膜を裏面の全面に形成した。このときパッシベーション膜は、通常使用される屈折率2になるよう調製した窒化珪素膜とした。そして、実施例1と同様の方法でn+層、p+層上に電極コンタクト用の開口としてコンタクトホールを設け、銀ペーストを印刷、焼成してn電極、p電極を形成し太陽電池を作製した。
ここで、実施例1〜4にて作製された太陽電池と、比較例で作製した太陽電池の標準照射条件(A.M.1.5G、100mW/cm2、25℃)セル特性を以下の表に示す。
Voc:開放電圧
F.F:曲線因子
η :変換効率
以上の結果から、本発明の太陽電池は、比較例で製造した裏面接合型太陽電池より高い変換効率が得られることが分かった。
素膜,410,510 テクスチャ構造、411,511 第1拡散マスク、412,512 第2拡散マスク、413,513 テクスチャマスク、414,415,514,515 窓、416,417,516,517 コンタクトホール、818 パッシベーション膜。
Claims (10)
- シリコン基板の1表面に、p + 層とn + 層が形成された太陽電池であって、前記p + 層上に、第1パッシベーション膜として形成される酸化珪素および/または酸化アルミニウムを含む少なくとも1層の膜、前記n + 層上に、第2パッシベーション膜として形成される窒化珪素を含む少なくとも1層の膜が、それぞれ形成されていることを特徴とする太陽電池。
- 前記第2パッシベーション膜として形成される窒化珪素の屈折率が、1.9〜3.6であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
- 前記シリコン基板の太陽光の入射側と反対側の面にpn接合を有することを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池。
- シリコン基板の1表面に、p + 層とn + 層を形成する工程と、
前記p + 層を含む、シリコン基板の1表面に第1パッシベーション膜として形成される酸化珪素および/または酸化アルミニウムを含む少なくとも1層の膜を形成する工程と、
p + 層の形状にあわせて、第1パッシベーション膜を残すパターニング工程と、
前記n + 層を含む、シリコン基板の1表面に第2パッシベーション膜として形成される窒化珪素を含む少なくとも1層の膜を形成する工程と、
p + 層とn + 層のそれぞれに電極を形成するためのパッシベーション膜のパターニング工程と、
p + 層とn + 層のそれぞれに電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - シリコン基板の1表面に、p + 層とn + 層を形成する工程と、
前記n + 層を含む、シリコン基板の1表面に第2パッシベーション膜として形成される窒化珪素を含む少なくとも1層の膜を形成する工程と、
n + 層の形状にあわせて、第2パッシベーション膜を残すパターニング工程と、
前記p + 層を含む、シリコン基板の1表面に第1パッシベーション膜として形成される酸化珪素および/または酸化アルミニウムを含む少なくとも1層の膜を形成する工程と、
p + 層とn + 層のそれぞれに電極を形成するためのパッシベーション膜のパターニング工程と、
p + 層とn + 層のそれぞれに電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記パターニング工程が、エッチングペーストを用いて行なわれることを特徴とする請求項4または5に記載の太陽電池の製造方法。
- シリコン基板の1表面に、p + 層とn + 層を形成する太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板の1表面にn + 層を形成するための第2拡散マスクを形成する工程と、
第2拡散マスクをパターニングして、n + 層を形成する工程と、
第2拡散マスクを除去する工程と、
シリコン基板の1表面にp + 層を形成するための第1拡散マスク兼第2パッシベーション膜として形成される窒化珪素を含む少なくとも1層の膜を形成する工程と、
第1拡散マスク兼第2パッシベーション膜をパターニングして、p + 層を形成する工程と、
第1パッシベーション膜として形成される酸化珪素および/または酸化アルミニウムを含む少なくとも1層の膜を形成する工程と、
p + 層とn + 層のそれぞれに電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - シリコン基板の1表面に、p + 層とn + 層を形成する太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板の1表面にp + 層を形成するための第1拡散マスクを形成する工程と、
第1拡散マスクをパターニングして、p + 層を形成する工程と、
第1拡散マスクを除去する工程と、
シリコン基板の1表面にn + 層を形成するための第2拡散マスク兼第1パッシベーション膜として形成される酸化珪素および/または酸化アルミニウムを含む少なくとも1層の膜を形成する工程と、
第2拡散マスク兼第1パッシベーション膜をパターニングして、n + 層を形成する工程と、
第2パッシベーション膜として形成される窒化珪素を含む少なくとも1層の膜を形成する工程と、
p + 層とn + 層のそれぞれに電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 第1拡散マスク兼第2パッシベーション膜は、窒化珪素の単層膜、または窒化珪素を含む積層膜であることを特徴とする請求項7に記載の太陽電池の製造方法。
- 第2拡散マスク兼第1パッシベーション膜は、酸化珪素または/および酸化アルミニウムの単層膜、または酸化珪素または/および酸化アルミニウムを含む積層膜であることを特徴とする請求項8に記載の太陽電池の製造方法。
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