JP7427833B1 - 太陽電池及びその製造方法、太陽光発電モジュール - Google Patents

太陽電池及びその製造方法、太陽光発電モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】本願は太陽電池及びその製造方法、太陽光発電モジュールに関する。【解決手段】太陽電池は、半導体基板と、エミッタ電極及び第１パッシベーション層と、トンネル層と、トンネル層の表面に位置する第１ドープ導電層及びブロック層と、トンネル層の表面に位置する第２ドープ導電層と、第２ドープ導電層の表面に位置する第２パッシベーション層と、第２パッシベーション層を貫通して第２ドープ導電層とコンタクトを形成する第２電極、および、第１パッシベーション層を貫通してエミッタ電極とコンタクトを形成する第１電極と、を含み、第１ドープ導電層はトンネル層とブロック層との間に位置し、第１ドープ導電層及びブロック層はメタライズ領域に対応し、第２ドープ導電層は非メタライズ領域のトンネル層及びブロック層を覆い、ブロック層は第２ドープ導電層におけるドープ元素の第１ドープ導電層への遷移をブロックするために用いられる。【選択図】図１

Description

本願は、太陽電池の技術分野に関し、具体的には、太陽電池及びその製造方法、太陽光発電モジュールに関する。
太陽電池技術の継続的な発展に伴い、金属コンタクト領域での再結合損失は、太陽電池の変換効率の更なる向上を制約する重要な要因の一つとなっている。太陽電池の変換速度を向上させるために、一般的に、パッシベーションコンタクトによって太陽電池をパッシベーションして、太陽電池の内部と表面との再結合を低減させる。一般的なパッシベーションコンタクト電池には、ヘテロ接合（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｔｈｉｎ－ｌａｙｅｒ、ＨＩＴ）電池とトンネル酸化層パッシベーションコンタクト（Ｔｕｎｎｅｌ Ｏｘｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ、ＴＯＰＣｏｎ）電池がある。しかしながら、従来の電池のパッシベーション構造では、パッシベーション性能の向上に限界があるため、パッシベーションコンタクト電池の変換効率の向上が求められ、かつ量産しにくくなっている。
したがって、パッシベーションコンタクト電池のパッシベーション性能を如何にして向上させるかは、太陽光発電産業において最も解決の急がれる課題となっている。
これに鑑みて、本願は、メタライズ領域のパッシベーション性能が低いことを改善するとともに、キャリアの横方向輸送能力を確保することができる太陽電池及びその製造方法、太陽光発電モジュールを提供する。
第１態様によれば、本願は、太陽電池を提供し、当該太陽電池は、
対向して設けられた第１表面及び第２表面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の第１表面に位置するエミッタ電極及び第１パッシベーション層と、
前記半導体基板の第２表面に位置するトンネル層と、
前記トンネル層の表面に位置する第１ドープ導電層及びブロック層と、
前記トンネル層の表面に位置する第２ドープ導電層と、
前記第２ドープ導電層の表面に位置する第２パッシベーション層と、
前記第２パッシベーション層を貫通して前記第２ドープ導電層とコンタクトを形成する第２電極、および、前記第１パッシベーション層を貫通して前記エミッタ電極とコンタクトを形成する第１電極と、を含み、
前記第１ドープ導電層は、前記トンネル層と前記ブロック層との間に位置し、前記第１ドープ導電層及び前記ブロック層は、メタライズ領域に対応し、
前記第２ドープ導電層は、非メタライズ領域の前記トンネル層及び前記ブロック層を覆い、前記第２ドープ導電層のドープ濃度は、前記第１ドープ導電層のドープ濃度よりも大きくなる。
第２態様によれば、本願は、太陽電池の製造方法を提供し、当該太陽電池の製造方法は、
対向して設けられた第１表面および第２表面を有する半導体基板を提供するステップと、
テクスチャリングされた前記半導体基板の第１表面にエミッタ電極を形成するステップと、
前記半導体基板の第２表面にトンネル層を形成するステップと、
前記トンネル層の表面に第１非導電層を形成し、前記第１非導電層は、メタライズ領域及び非メタライズ領域に対応するステップと、
前記第１非導電層の表面にブロック層を形成し、前記ブロック層は、メタライズ領域に対応するステップと、
前記第１非導電層及び前記ブロック層の表面に第２非導電層を形成し、前記第２非導電層に対してドープ処理を行うことで、前記第２非導電層及び非メタライズ領域に位置する前記第１非導電層を第２ドープ導電層に変換し、メタライズ領域に位置する前記第１非導電層を第１ドープ導電層に変換し、前記第２ドープ導電層のドープ濃度が前記第１ドープ導電層のドープ濃度よりも大きくなるステップと、
前記第２ドープ導電層の表面に第２パッシベーション層を形成し、前記エミッタ電極の表面に第１パッシベーション層を形成するステップと、
前記第２パッシベーション層の表面に第２電極を形成し、前記第１パッシベーション層の表面に第１電極を形成するステップと、を含む。
第３態様によれば、本願の実施例は、太陽光発電モジュールを提供し、当該太陽光発電モジュールは、カバープレートと、封止材層と、太陽電池ストリングとを含み、前記太陽電池ストリングは、第１態様に記載の太陽電池又は第２態様に記載の製造方法で製造された太陽電池を複数含む。
本願の技術案では、少なくとも以下の有益な効果を有する。
本願は、電池の第２表面のメタライズ領域のみに低濃度の第１ドープ導電層及びブロック層を設け、電池の第２表面全面に濃度の高い第２ドープ導電層を設けることにより、一方では、濃度の低い第１ドープ導電層がトンネル層とコンタクトして、トンネル層に対するドープ元素のパッシベーションの影響を低減し、メタライズ領域の再結合電流密度Ｊ０，ｍｅｔａｌを低減することができ、同時に濃度の低い第１ドープ導電層と半導体基板との間の擬フェルミ準位の差ｑＶＤが小さく、理論開回路電圧の向上に有利であり、太陽電池の光電変換効率の向上に有利であり、また、濃度の高い第２ドープ導電層がメタライズ領域及び非メタライズ領域に存在することにより、電池背面のキャリアの横方向輸送速度を確保することができ、さらに、非メタライズ領域にある第２ドープ導電層と半導体基板との間の距離が近いため、低濃度の第１ドープ導電層及びブロック層を設けることで第２ドープ導電層と半導体基板との間の距離が遠すぎることによって第２ドープ導電層のバンドベンディング効果が低下しすぎることを回避して、キャリアの選択輸送を確保することができる。
本願の実施例又は従来技術の技術案をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術の記述に使用が必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下の記述における図面は、本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとっては、創造的な労働をせずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
本願の太陽電池の構成模式図１である。 本願の太陽電池の構成模式図２である。 本願の太陽電池の製造フローチャートである。 本願に係る、半導体基板に第１エミッタ電極を形成する場合の構成模式図である。 本願に係る、半導体基板の第２表面にトンネル層を形成する場合の構成模式図である。 本願に係る、トンネル層の表面に第１非導電層を形成する場合の構成模式図である。 本願に係る、第１非導電層の表面にブロック層を形成する場合の構成模式図である。 本願に係る、非メタライズ領域に位置する第１非導電層及びブロック層の表面に第２非導電層を形成する場合の構成模式図である。 本願に係る、図８で形成された構造に対してドープ処理を行った後の構成模式図である。 本願に係る、半導体基板に第１パッシベーション層及び第２パッシベーション層を形成した後の構成模式図である。 本願の太陽光発電モジュールの構成模式図である。
本願の技術案をより良く理解するために、以下に添付の図面を参照して本願の実施例を詳細に説明する。
説明される実施例は、本願の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではないことが理解されるべきである。本願の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をせずに取得し得る他の実施例は、すべて本願の保護範囲に属するものとする。
本願の実施例で使用される用語は、特定の実施例を説明するためのものに過ぎず、本願を限定するものではない。本願の実施例及び添付の特許請求の範囲で使用される単数形の「一種」、「一つ」、「前記」及び「当該」は、文脈が他の意味を明確に示さない限り、複数形も含むことが意図されている。
本明細書において使用される用語「及び／又は」は、関連対象を説明する関連関係に過ぎず、３つの関係が存在しうることを示し、例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在すること、ＡとＢが同時に存在すること、Ｂが単独で存在するという３つの状況を示すことができるということを理解すべきである。また、本文における文字「／」は、一般的に、前後の関連対象が「又は」の関係であることを示す。
結晶シリコン太陽電池の表面パッシベーションを最適化することは、その効果を向上させる重要な手段の一つである。近年、理論技術の発展と人々のより良いパッシベーション効果に対する追求に伴い、トンネル酸化層パッシベーションコンタクト（ｔｕｎｎｅｌ ｏｘｉｄｅ ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ ｃｏｎｔａｃｔ、ＴＯＰＣｏｎ）構造は、そのより高い理論効率により注目されている。ＴＯＰＣｏｎ構造は、超薄酸化シリコンと高濃度ドープシリコン薄膜からなり、良好なパッシベーション効果を有して電界パッシベーション効果を形成し、ＴＯＰＣｏｎ技術を用いて製造された結晶シリコン電池の効率が２６％以上に達した。
従来のＴＯＰＣｏｎ電池は、ｐｌｏｙ－Ｓｉ（多結晶シリコン）をドープ層として使用し、まず化学気相堆積（ＣＶＤ）の方法により一層の非晶質シリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）を堆積し、次いでアニール処理によりａ－Ｓｉ：Ｈをｐｌｏｙ－Ｓｉに変換することにより、結晶化度を大幅に向上させ、さらにｐｌｏｙ－Ｓｉをドープして活性化し、ＴＯＰＣｏｎ電池の導電性を向上させることが多く、研究者は、シリコン基板と収集層との間の擬フェルミ準位の差ｑＶＤが開回路電圧の上限を決定する物理量であり、ｑＶＤが大きいほど、電池の開回路電圧Ｖｏｃの上限も高くなることを発見した。従来のドープ多結晶シリコン層のドープ濃度は一定の高さに達する必要があり、このように金属電極と良好なコンタクトを形成することができるが、高ドープ濃度の多結晶シリコン層は同様に、リンが酸化層に拡散するとトンネル層のパッシベーション効果に影響を与えてしまい、かつ、ドープ多結晶シリコンとシリコン基板のｑＶＤが小さいため、理論開回路電圧の上限が低く、ＴＯＰＣｏｎ電池の変換効率の向上が制限されるという２つの問題がある。
これに鑑みて、本願の実施例は、太陽電池を提供し、図１は、本願の実施例による太陽電池の構成模式図であり、当該太陽電池は、
対向して設けられた第１表面および第２表面を有する半導体基板１と、
半導体基板１の第１表面に位置するエミッタ電極２及び第１パッシベーション層３と、
半導体基板１の第２表面に位置するトンネル層４と、
トンネル層４の表面に位置する第１ドープ導電層５及びブロック層６と、
トンネル層４の表面に位置する第２ドープ導電層７と、
第２ドープ導電層７の表面に位置する第２パッシベーション層８と、
エミッタ電極２とコンタクトする第１電極９及び第２ドープ導電層７とコンタクトする第２電極１０と、を含み、
第１ドープ導電層５は、トンネル層４とブロック層６との間に位置し、第１ドープ導電層５及びブロック層６は、メタライズ領域に対応し、
第２ドープ導電層７は、非メタライズ領域のトンネル層４及びブロック層６を覆い、第２ドープ導電層７のドープ濃度は、第１ドープ導電層５のドープ濃度より大きくなる、
上記技術案において、本願は、電池の第２表面のメタライズ領域のみに低濃度の第１ドープ導電層５及びブロック層６を設け、電池の第２表面全面に濃度の高い第２ドープ導電層７を設けることにより、一方では、濃度の低い第１ドープ導電層５がトンネル層４とコンタクトし、トンネル層４に対するドープ元素のパッシベーションの影響を低減し、メタライズ領域の再結合電流密度Ｊ０，ｍｅｔａｌを低減することができ、同時に濃度の低い第１ドープ導電層５と半導体基板１との間の擬フェルミ準位の差ｑＶＤが小さく、理論開放電圧の向上に有利であり、太陽電池の光電変換効率の向上に有利であり、また、濃度の高い第２ドープ導電層７がメタライズ領域及び非メタライズ領域に存在することにより、電池背面のキャリアの横方向輸送速度を確保することができ、さらに、非メタライズ領域にある第２ドープ導電層７と半導体基板１との間の距離が近いため、低濃度の第１ドープ導電層５及びブロック層６を設けることで第２ドープ導電層７と半導体基板１との間の距離が遠すぎることによって第２ドープ導電層７のバンドベンディング効果が低下しすぎることを回避して、キャリアの選択輸送を確保することができる。太陽電池の背面のトンネル層４に全面の低ドープ導電層、全面のブロック層６及び全面の高ドープ導電層の順に設けてパッシベーション効果を向上させることに比べて、本願の局在化されたドープ導電層の設計は、メタライズ領域のパッシベーション効果を向上させることができるだけでなく、キャリアの横方向輸送効率を確保することができ、電池効率を効果的に向上させることが可能となる。
いくつかの実施形態では、半導体基板１の第１表面は、太陽電池の正面であってもよく、太陽電池の背面であってもよく、半導体基板１の第１表面が太陽電池の正面である場合、半導体基板１の第２表面は、太陽電池の背面であり、これに対して、半導体基板１の第１表面が太陽電池の背面である場合、半導体基板１の第２表面は、太陽電池の正面であり、理解されるように、太陽電池の正面は、太陽に面する表面（すなわち、受光面）であり、太陽電池の背面は、太陽に背向する表面（すなわち、非受光面）である。以下では、いずれも、半導体基板１の第１表面を太陽電池の正面とし、半導体基板１の第２表面を太陽電池の背面とする場合を例にして説明する。
当業者にとって、メタライズ領域とは、太陽電池の第２電極１０が第２パッシベーション層８を貫通してドープ導電層とコンタクト（直接又は間接コンタクト）を形成する領域を指し、場合によっては、電極形成過程における導電金属微粒子が電極主構造に遊離して間接コンタクトを形成することがあり、非メタライズ領域とは、第２電極１０が第２パッシベーション層８を貫通してドープ導電層とコンタクトを形成する領域以外の他の領域又はメタライズ領域以外の領域を指す。
いくつかの実施形態では、半導体基板１は、Ｎ型結晶シリコン基板（又はシリコンウェハ）であり、Ｐ型結晶シリコン基板（シリコンウェハ）であってもよい。結晶シリコン基板（シリコン基板）は、例えば、多結晶シリコン基板、単結晶シリコン基板、微結晶シリコン基板又は炭化ケイ素基板のうちの一つであり、本願の実施例は、半導体基板１の具体的なタイプについて限定されない。半導体基板１のドープ元素は、リン、窒素などであってよい。
いくつかの実施形態では、半導体基板１の厚さは、６０μｍ～２４０μｍであり、具体的には、６０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、１２０μｍ、１５０μｍ、２００μｍ又は２４０μｍなどであってもよく、ここで限定されない。
いくつかの実施形態では、エミッタ電極２は、均一なドープ深さを有するエミッタ電極構造であってもよく、又は、異なるドープ濃度及びドープ深さを有する選択的エミッタ電極構造であってもよく、具体的には、選択的エミッタ電極２は、金属電極に対応する高ドープエミッタ電極領域であり、他の領域は、低ドープエミッタ電極領域である。エミッタ電極２領域は、半導体基板１の表面内に位置してもよく、半導体基板１の表面外に位置して独立したエミッタ電極２構造を形成してもよい。半導体基板１がＮ型の場合、エミッタ電極２はＰ型であり、半導体基板１とエミッタ電極２とはＰＮ接合を形成する。
いくつかの実施形態では、第１パッシベーション層３の材質は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの単層酸化層又は多層構造を含んでもよいが、これらに限定されず、第１パッシベーション層３は、半導体基板１に対して良好なパッシベーション効果を生じることができ、電池の変換効率の向上に寄与する。なお、第１パッシベーション層３は、入射光の反射を低減させる役割を果たすこともでき、いくつかの実施例では、反射防止層と呼ばれることもできる。
いくつかの実施形態では、第１パッシベーション層３の厚さの範囲は、１０ｎｍ～１２０ｎｍであり、具体的には、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４２ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ又は１２０ｎｍなどであってもよく、もちろん、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定されない。
いくつかの実施形態では、トンネル層４は、薄い酸化物層であり、例えば、酸化シリコン又は金属酸化物であってもよく、かつ、他の追加元素、例えば窒素を含んでもよい。例示的に、トンネル層４は、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、酸窒化シリコン層、酸化モリブデン層、酸化ハフニウム層のうちの一種又は複数種の積層構造であってもよい。他の実施例において、トンネル層４は、酸素含有窒化シリコン層、酸素含有炭化シリコン層などであってもよい。このトンネル層４は、実際の効果で完全なトンネルバリアを備えなくてもよく、例えば、ピンホールのような欠陥を含むため、他の電荷キャリア輸送メカニズム（例えばドリフト、拡散）がトンネル効果に対して支配的になることがある。
いくつかの実施形態では、トンネル層４の厚さは、０．５ｎｍ～２ｎｍであり、具体的には、０．５ｎｍ、０．８ｎｍ、１ｎｍ、１．２ｎｍ、１．５ｎｍ、１．８ｎｍ又は２ｎｍなどであってもよく、本願の薄いトンネル層４は、多数キャリアの輸送を阻止して、少数キャリアのトンネル収集を促進することに有利である。
いくつかの実施形態では、第１ドープ導電層５の材質は、多結晶シリコン、微結晶シリコン及び炭化ケイ素などの半導体材料を含み、本願の実施例は、第１ドープ導電層５の具体的なタイプについて限定されない。好ましくは、第１ドープ導電層５の材質は、多結晶シリコンを含み、すなわち、第１ドープ導電層５は、第１ドープ多結晶シリコン層であり、第２ドープ導電層７は、第２ドープ多結晶シリコン層である。
いくつかの実施形態では、第１ドープ導電層５におけるドープ元素は、ホウ素、リン、ガリウム及びヒ素のうちの少なくとも一つを含む。
いくつかの実施形態では、第１ドープ導電層５のドープ濃度は、１Ｅ１８ｃｍ－３～１．５Ｅ２１ｃｍ－３であり、具体的には、１Ｅ１８ｃｍ－３、３Ｅ１８ｃｍ－３、８Ｅ１８ｃｍ－３、１Ｅ１９ｃｍ－３、５Ｅ１９ｃｍ－３、１Ｅ２０ｃｍ－３、５Ｅ２０ｃｍ－３、８Ｅ２０ｃｍ－３、１Ｅ２１ｃｍ－３または１．５Ｅ２１ｃｍ－３などであってもよい。
具体的には、第１ドープ導電層５におけるドープ元素がリンであり、その材質が多結晶シリコンである場合、第１ドープ導電層５は、リンドープ多結晶シリコン層であり、リンドープ多結晶シリコン層におけるリン元素の濃度は、１Ｅ１９ｃｍ－３～１．５Ｅ２１ｃｍ－３であり、具体的には、１Ｅ１９ｃｍ－３、５Ｅ１９ｃｍ－３、１Ｅ２０ｃｍ－３、５Ｅ２０ｃｍ－３、８Ｅ２０ｃｍ－３、１Ｅ２１ｃｍ－３又は１．５Ｅ２１ｃｍ－３などであってもよい。リンドープ多結晶シリコン層におけるリンの濃度を上記範囲内に制御することで、優れたパッシベーション及び金属コンタクト性能を得ることに有利であり、理解されるように、リンドープ多結晶シリコン層におけるリンの濃度とは、リンドープ多結晶シリコン層においてシリコン格子位置のみを占めるドープ元素リンの濃度を指す。
第１ドープ導電層５におけるドープ元素がヒ素であり、その材質が多結晶シリコンである場合、第１ドープ導電層５は、ヒ素ドープ多結晶シリコン層であり、ヒ素ドープ多結晶シリコン層におけるヒ素元素の濃度は、１Ｅ１９ｃｍ－３～１．５Ｅ２１ｃｍ－３であり、具体的には、１Ｅ１９ｃｍ－３、５Ｅ１９ｃｍ－３、１Ｅ２０ｃｍ－３、５Ｅ２０ｃｍ－３、８Ｅ２０ｃｍ－３、１Ｅ２１ｃｍ－３又は１．５Ｅ２１ｃｍ－３などであってもよい。ヒ素ドープ多結晶シリコン層中のヒ素の濃度を上記範囲内に制御することで、優れたパッシベーション及び金属コンタクト性能を得ることに有利である。
第１ドープ導電層５におけるドープ元素がホウ素であり、その材質が多結晶シリコンである場合、第１ドープ導電層５は、ホウ素ドープ多結晶シリコン層であり、ホウ素ドープ多結晶シリコン層におけるホウ素元素の濃度は、１Ｅ１８ｃｍ－３～４．５Ｅ１９ｃｍ－３であり、具体的には、１Ｅ１８ｃｍ－３、５Ｅ１８ｃｍ－３、１Ｅ１９ｃｍ－３、２Ｅ１９ｃｍ－３、３Ｅ１９ｃｍ－３、４Ｅ１９ｃｍ－３又は４．５Ｅ１９ｃｍ－３などであってもよい。ホウ素ドープ多結晶シリコン層におけるホウ素の濃度を上記範囲内に制御することで、優れたパッシベーション性能を得るとともに、金属電極とのコンタクトを確保することに有利である。
第１ドープ導電層５におけるドープ元素がガリウムであり、その材質が多結晶シリコンである場合、第１ドープ導電層５は、ガリウムドープ多結晶シリコン層であり、ガリウムドープ多結晶シリコン層におけるガリウム元素の濃度は、１Ｅ１８ｃｍ－３～４．５Ｅ１９ｃｍ－３であり、具体的には、１Ｅ１８ｃｍ－３、５Ｅ１８ｃｍ－３、１Ｅ１９ｃｍ－３、２Ｅ１９ｃｍ－３、３Ｅ１９ｃｍ－３、４Ｅ１９ｃｍ－３又は４．５Ｅ１９ｃｍ－３などであってもよい。ガリウムドープ多結晶シリコン層におけるガリウムの濃度を上記範囲内に制御することで、優れたパッシベーション性能を得るとともに、金属電極とのコンタクトを確保することに有利である。
いくつかの実施形態では、第１ドープ導電層５の厚さは、２０ｎｍ～１５０ｎｍであり、具体的には、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１１０ｎｍ、１２０ｎｍ、１３０ｎｍ、１４０ｎｍ又は１５０ｎｍなどであってもよい。
いくつかの実施形態において、本願のブロック層６は、メタライズ領域に位置する第１ドープ導電層５への第２ドープ導電層７におけるドープ元素の遷移をブロックするための膜層構造であり、ドープ元素のメタライズ領域のトンネル層４への拡散を低減し、第２ドープ導電層７におけるドープ元素のドープ濃度を向上させ、さらにフィールドパッシベーション能力を向上させることができる。ブロック層６の材質は、シリコン酸化物（例えば、ＳｉＯｘであってもよい）、シリコン炭化物（例えば、ＳｉＣであってもよい）、シリコン窒化物（例えば、ＳｉＮｘであってもよい）、および、マグネシウムフッ化物（例えば、ＭｇＦ２であってもよい）のうちの少なくとも一つを含む。上記材料におけるドープイオンの拡散速度は、多結晶シリコンにおけるドープイオンの拡散速度よりも遥かに低く、具体的には、多結晶シリコンにおいて結晶粒界が多いとともに、多結晶シリコン本体Ｓｉ－Ｓｉの四面体格子構造は、ブロック層に対して不純物原子の拡散により適し、ブロック層において、例示的に、ＳｉＣは、その非晶質に起因して不純物元素の拡散が遅く、ＳｉＯｘは、自身の格子特性に起因して不純物元素の拡散が遅いため、不純物元素が該ブロック層に長時間滞在し、ゆっくり拡散するため、ブロック作用を果たす。
本実施例では、ブロック層６のブロック能力は、熱拡散したドープイオンが第１ドープ導電層からトンネル層に向かう方向に遷移可能な最長距離で定義され、ドープイオンが遷移可能な最長距離が短いほど、ブロック層６のブロック能力が強くなり、ドープイオンが遷移可能な最長距離が長いほど、ブロック層６のブロック能力が弱くなる。
いくつかの実施形態では、トンネル層４に平行な方向、すなわち図１におけるＸ軸方向に沿って、第１ドープ導電層５の幅とブロック層６の幅との比は１：（１～２）であり、具体的には、１：１、１：１．２、１：１．５、１：１．７又は１：２などであってもよく、好ましくは、第１ドープ導電層５の幅とブロック層６の幅との比は１：１．２であり、図２は、本願の実施例に係る第１ドープ導電層５の幅とブロック層６の幅との比が１：１．２である太陽電池の構成模式図である。理解されるように、いくつかの実施例において、ブロック層６のトンネル層４における正投影は、第１ドープ導電層５のトンネル層４における正投影と重なり、他のいくつかの実施例において、ブロック層６のトンネル層４における正投影は、第１ドープ導電層５のトンネル層４における正投影と部分的に重なり、上記比率の制限の下であれば、第１ドープ導電層５におけるドープ濃度が低い範囲内にあることを確保することができ、ドープ元素のトンネル層４に対するパッシベーション影響を低減することができ、理論開放電圧の向上に有利であり、太陽電池の変換効率をさらに向上させることができる。
いくつかの実施形態では、ブロック層６の厚さは、０．５ｎｍ～４ｎｍであり、例えば、０．５ｎｍ、１ｎｍ、２ｎｍ、３ｎｍ又は４ｎｍなどであってもよい。ブロック層６の厚さ方向とは、第１ドープ導電層５からトンネル層４に向かう方向であり、ブロック層６の厚さを上記範囲内に制御することにより、第１ドープ導電層５におけるドープ濃度が低くなるように、トンネル層４が位置する表面に垂直な方向に沿ったドープ元素が第１ドープ導電層５に入ることをブロックすることができる。ブロック層６の厚さが０．５ｎｍよりも小さくなると、ブロック層６のブロック能力が悪く、低い濃度の第１ドープ導電層５を得ることができず、ブロック層６の厚さが４ｎｍよりも大きくなると、ブロック層６がキャリアのＺ軸方向における輸送に対して大きなブロックを発生し、キャリアの効率的な輸送を確保できなくなる。
いくつかの実施形態では、第２ドープ導電層７は、非メタライズ領域のトンネル層４及びブロック層６を覆い、第２ドープ導電層７の材質は、多結晶シリコン、微結晶シリコン及び炭化ケイ素などの半導体材料を含み、本願の実施例は、第２ドープ導電層７の具体的なタイプについて限定されない。好ましくは、第２ドープ導電層７の材質は、多結晶シリコンを含む。
いくつかの実施形態では、第２ドープ導電層７におけるドープ元素は、ホウ素、リン、ガリウム及びヒ素のうちの少なくとも一つを含む。
いくつかの実施形態では、第２ドープ導電層７のドープ濃度は、５Ｅ１８ｃｍ－３～２Ｅ２１ｃｍ－３であり、具体的には、５Ｅ１８ｃｍ－３、８Ｅ１８ｃｍ－３、１Ｅ１９ｃｍ－３、５Ｅ１９ｃｍ－３、１Ｅ２０ｃｍ－３、５Ｅ２０ｃｍ－３、８Ｅ２０ｃｍ－３、１Ｅ２１ｃｍ－３又は２Ｅ２１ｃｍ－３などであってもよい。
具体的には、第２ドープ導電層７におけるドープ元素がリンであり、その材質が多結晶シリコンである場合、第２ドープ導電層７は、リンドープ多結晶シリコン層となり、リンドープ多結晶シリコン層におけるリン元素の濃度は、５Ｅ１９ｃｍ－３～２Ｅ２１ｃｍ－３であり、具体的には、５Ｅ１９ｃｍ－３、１Ｅ２０ｃｍ－３、５Ｅ２０ｃｍ－３、８Ｅ２０ｃｍ－３、１Ｅ２１ｃｍ－３又は２Ｅ２１ｃｍ－３などであってもよい。リンドープ多結晶シリコン層におけるリンの濃度を上記範囲内に制御することにより、キャリアの横方向輸送を確保することができ、フィルファクターの向上に有利であり、理解されるように、リンドープ多結晶シリコン層におけるリンの濃度とは、リンドープ多結晶シリコン層においてシリコン格子位置のみを占めるドープ元素リンの濃度を指す。
第２ドープ導電層７におけるドープ元素がヒ素であり、その材質が多結晶シリコンである場合、第２ドープ導電層７は、ヒ素ドープ多結晶シリコン層となり、ヒ素ドープ多結晶シリコン層におけるヒ素元素の濃度は、５Ｅ１９ｃｍ－３～２Ｅ２１ｃｍ－３であり、具体的には、５Ｅ１９ｃｍ－３、１Ｅ２０ｃｍ－３、５Ｅ２０ｃｍ－３、８Ｅ２０ｃｍ－３、１Ｅ２１ｃｍ－３又は２Ｅ２１ｃｍ－３などであってもよい。ヒ素ドープ多結晶シリコン層におけるヒ素の濃度を上記範囲内に制御することにより、キャリアの横方向輸送を確保することができ、フィルファクターの向上に有利である。
第２ドープ導電層７におけるドープ元素がホウ素であり、その材質が多結晶シリコンである場合、第２ドープ導電層７は、ホウ素ドープ多結晶シリコン層となり、ホウ素ドープ多結晶シリコン層におけるホウ素元素の濃度は、５Ｅ１８ｃｍ－３～５Ｅ１９ｃｍ－３であり、具体的には、５Ｅ１８ｃｍ－３、１Ｅ１９ｃｍ－３、２Ｅ１９ｃｍ－３、３Ｅ１９ｃｍ－３、４Ｅ１９ｃｍ－３又は５Ｅ１９ｃｍ－３などであってもよい。ホウ素ドープ多結晶シリコン層におけるホウ素の濃度を上記範囲内に制御することで、優れたパッシベーション性能を得るとともに、金属電極とのコンタクトを確保することに有利である。
第２ドープ導電層７におけるドープ元素がガリウムであり、その材質が多結晶シリコンである場合、第２ドープ導電層７は、ガリウムドープ多結晶シリコン層となり、ガリウムドープ多結晶シリコン層におけるガリウム元素の濃度は、５Ｅ１８ｃｍ－３～５Ｅ１９ｃｍ－３であり、具体的には、５Ｅ１８ｃｍ－３、１Ｅ１９ｃｍ－３、２Ｅ１９ｃｍ－３、３Ｅ１９ｃｍ－３、４Ｅ１９ｃｍ－３又は５Ｅ１９ｃｍ－３などであってもよい。ガリウムドープ多結晶シリコン層におけるガリウムの濃度を上記範囲内に制御することで、優れたパッシベーション性能を得るとともに、金属電極とのコンタクトを確保することに有利である。
いくつかの実施形態では、第２ドープ導電層７の厚さは、２０ｎｍ～２００ｎｍであり、具体的には、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１１０ｎｍ、１２０ｎｍ、１３０ｎｍ、１４０ｎｍ、１５０ｎｍ、１６０ｎｍ、１７０ｎｍ、１８０ｎｍ、１９０ｎｍ又は２００ｎｍなどであってもよい。理解されるように、第１ドープ導電層５が局所的なメタライズ領域のみに対応し、第２ドープ導電層７が第１ドープ導電層５を覆い、且つ第２ドープ導電層７が電池の背面全体に対応する（すなわち、メタライズ領域及び非メタライズ領域に対応する）ため、第１ドープ導電層５の厚さは、第２ドープ導電層７の厚さよりも小さい。
いくつかの実施形態では、第１ドープ導電層５とコンタクトするトンネル層４の表面面積をＳ１とし、第１ドープ導電層５とコンタクトするトンネル層４の表面面積と第２ドープ導電層７とコンタクトするトンネル層４の表面面積との和をＳ２とすると、Ｓ１：Ｓ２＝１：（５～５０）であり、具体的には、１：５、１：１０、１：２０、１：３０、１：４０、１：４５又は１：５０などであってもよく、上記範囲内であれば、ドープ導電層のメタライズ領域におけるパッシベーション性能を確保できるとともに、ドープ導電層の他の領域におけるキャリアの横方向輸送を確保でき、電池の光電変換効率の向上に有利である。Ｓ１：Ｓ２が１：５よりも大きくなると、第１ドープ導電層５の比率が多すぎるため、多結晶シリコン層におけるキャリアの横方向の輸送が大きく阻害され、電池のフィルファクターが影響を受け、光電変換効率が低下し、Ｓ１：Ｓ２が１：５０よりも小さくなると、第２ドープ導電層７の比率が多すぎるため、金属領域のキャリアの再結合速度が上昇し、パッシベーション効果が著しく低下し、電池の開回路電圧が影響を受け、光電変換効率が低下する。
いくつかの実施形態において、本願の実施例は、本願の実施例に係る太陽電池を製造するための太陽電池の製造方法をさらに提供し、ドープ導電層を製造する過程において、まず、トンネル層４を覆う第１非導電層１１を製造し、次に、メタライズ領域にブロック層６を製造し、次に、非メタライズ領域を覆うトンネル層４及びブロック層６の表面に第２非導電層１２を製造し、最後に、ドープ処理を行うことで、第２非導電層１２及び非メタライズ領域に位置する第１非導電層１１を第２ドープ導電層７に変換し、メタライズ領域に位置する前記第１非導電層１１を第１ドープ導電層５に変換し、ブロック層６の存在によって、ドープ処理過程の進行に伴って、ドープ元素が第１非導電層１１に入って第１ドープ導電層５に変化する抵抗が大きくなり、第１ドープ導電層５からトンネル層４に向かう方向に沿って、第１ドープ導電層５のドープ濃度が順次減少し、このようにすることで、トンネル層４に対するドープ元素の拡散をできるだけ低減することができ、メタライズ領域のパッシベーション性能の向上に有利である。
いくつかの実施形態において、ドープ処理の過程において、メタライズ領域のブロック層６の存在によって、ドープ元素の第１非導電層１１方向への輸送が阻止され、メタライズ領域に位置する第２非導電層１２において多くのドープ元素が存在し、非メタライズ領域において、ブロック層６によるブロックがないため、ドープ元素が非メタライズ領域全体に均一に拡散することができ、非メタライズ領域に位置する第１非導電層１１及び第２非導電層１２におけるドープ元素が少なく、すなわち、非メタライズ領域に位置する第２ドープ導電層７のドープ濃度がメタライズ領域に位置する第２ドープ導電層７のドープ濃度よりも大きく、このようにすることで、第２ドープ導電層７における第２電極１０とコンタクトする領域の濃度が大きく、キャリアの横方向輸送及び第２ドープ導電層７と第２電極１０との良好なコンタクトの形成に有利である。
いくつかの実施形態では、トンネル層４が位置する平面層に平行な方向に沿って、第１ドープ導電層５の両側がそれぞれ第２ドープ導電層７と境を接するため、ドープ処理過程において、第２ドープ導電層７におけるドープ元素もトンネル層４が位置する平面層に平行な方向に沿って拡散して第１ドープ導電層５に入って、第２ドープ導電層７に向かう第１ドープ導電層５のドープ濃度を第２ドープ導電層７から離反する第１ドープ導電層５のドープ濃度よりも大きくする。
本願の実施例に係る太陽電池の製造方法は、ＴＯＰＣｏｎ電池を製造するために用いられ、以下、本願の実施例における図面を参照しながら、本願のＴＯＰＣｏｎ電池の製造方法を明瞭かつ完全に記述し、記述される実施例は、本願の一部の実施例に過ぎず、全部の実施例ではないと理解されるべきである。
本願の実施例は、図３に示されるように、太陽電池の製造方法を提供し、本願に係る太陽電池の製造方法は、下記のステップを含む。
ステップＳ１００では、半導体基板１を提供し、半導体基板１は、対向して設けられた第１表面及び第２表面を含む。
ステップＳ２００では、テクスチャリングされた半導体基板１の第１表面にエミッタ電極２を形成する。
ステップＳ３００では、半導体基板１の第２表面にトンネル層４を形成する。
ステップＳ４００では、トンネル層４の表面に第１非導電層１１を形成し、第１非導電層１１は、メタライズ領域及び非メタライズ領域に対応する。
ステップＳ５００では、第１非導電層１１の表面にブロック層６を形成し、ブロック層６は、メタライズ領域に対応する。
ステップＳ６００では、第１非導電層１１及びブロック層６の表面に第２非導電層１２を形成し、第２非導電層１２に対してドープ処理を行い、これによって第２非導電層１２及び非メタライズ領域に位置する第１非導電層１１を第２ドープ導電層７に変換し、メタライズ領域に位置する第１非導電層１１を第１ドープ導電層５に変換し、第２ドープ導電層７のドープ濃度が第１ドープ導電層５のドープ濃度よりも大きくなる。
ステップＳ７００では、第２ドープ導電層７の表面に第２パッシベーション層８を形成し、エミッタ電極２の表面に第１パッシベーション層３を形成する。
ステップＳ８００では、第２パッシベーション層８の表面に第２電極１０を形成し、第１パッシベーション層３の表面に第１電極９を形成する。
上記技術案において、本願は、半導体基板１の第２表面に第１非導電層１１、ブロック層６及び第２非導電層１２をこの順で形成してから、ドープ処理を行い、ブロック層６の存在によって、ドープ処理の過程においてドープ元素がブロック層６とトンネル層４との間の第１非導電層１１に少なく入り、これによって第２非導電層１２及び非メタライズ領域に位置する第１非導電層１１を第２ドープ導電層７に変換し、メタライズ領域に位置する第１非導電層１１を第１ドープ導電層５に変換し、且つ第２ドープ導電層７のドープ濃度が第１ドープ導電層５のドープ濃度よりも大きく、第２非導電層１２及び非メタライズ領域に位置する第１非導電層１１を第２ドープ導電層７に変換し、メタライズ領域に位置する第１非導電層１１を第１ドープ導電層５に変換し、第２ドープ導電層７のドープ濃度が第１ドープ導電層５のドープ濃度よりも大きい。一方では、濃度が低い第１ドープ導電層５は、トンネル層４とコンタクトするため、トンネル層４に対するドープ元素のパッシベーション影響を低減することができるとともに、濃度が低い第１ドープ導電層５と半導体基板１との間の擬フェルミ準位の差ｑＶＤが小さいため、理論開放電圧の向上に有利であり、太陽電池の光電変換効率の向上に有利であり、また、濃度が高い第２ドープ導電層７は、メタライズ領域及び非メタライズ領域に存在するため、電池背面のキャリアの横方向輸送速度を確保することができ、さらに、非メタライズ領域に位置する第２ドープ導電層７と半導体基板１との間の距離が近いため、低濃度の第１ドープ導電層５及びブロック層６を設けることで第２ドープ導電層７と半導体基板１との間の距離が遠すぎることによって第２ドープ導電層７のバンドベンディング効果が低下しすぎることを回避して、キャリアの選択的輸送を確保することができる。
いくつかの実施形態では、半導体基板１の第１表面を太陽電池の正面とし、半導体基板１の第２表面を太陽電池の背面とする場合を例にして、本願の太陽電池の製造方法を明瞭かつ完全に記述する。
ステップＳ１００では、半導体基板１を提供し、半導体基板１は、対向して設けられた第１表面及び第２表面を含む。
いくつかの実施形態では、半導体基板１は、Ｎ型結晶シリコン基板（又はシリコンウェハ）であり、Ｐ型結晶シリコン基板（シリコンウェハ）であってもよい。結晶シリコン基板（シリコン基板）は、例えば、多結晶シリコン基板、単結晶シリコン基板、微結晶シリコン基板又は炭化ケイ素基板のうちの一つであり、本願の実施例は、半導体基板１の具体的なタイプについて限定されない。半導体基板１のドープ元素は、リン、窒素等であってもよい。
いくつかの実施形態では、半導体基板１の厚さは、１１０μｍ～２５０μｍであり、具体的には、半導体基板１の厚さは、１１０μｍ、１２０μｍ、１４０μｍ、１５０μｍ、１６０μｍ、１７０μｍ、１８０μｍ、１９０μｍ、２００μｍ、２１０μｍ、２２０μｍ、２３０μｍ、２４０μｍ又は２５０μｍなどであってもよく、本願の実施例は、半導体基板１の厚さについて限定されない。
ステップＳ２００では、図４に示されるように、テクスチャリングされた半導体基板１の第１表面にエミッタ電極２を形成する。
いくつかの実施形態では、テクスチャ又は表面テクスチャ構造（例えばピラミッド構造）を形成するために、半導体基板１の正面にテクスチャリング処理を行ってもよい。テクスチャリング処理の方式は、化学エッチング、レーザーエッチング、機械法及びプラズマエッチングなどであってもよく、ここでは限定されない。例示的に、ＮａＯＨ溶液を用いて半導体基板１の前面をテクスチャリング処理することができ、ＮａＯＨ溶液の腐食に異方性があるため、ピラミッドテクスチャ構造を製造することができる。
理解されるように、テクスチャリング処理により、半導体基板１の表面にテクスチャ構造を持たせ、光閉じ込め効果を生じさせ、太陽電池による光線の吸収数を増加させて、太陽電池の変換効率を向上させることができる。
いくつかの実施形態では、テクスチャリング処理の前に、表面の金属及び有機汚染物質を除去するために、半導体基板１を洗浄するステップをさらに含むことができる。
いくつかの実施形態では、高温拡散、ペーストドープ又はイオン注入のうちのいずれか一つ又は複数の方法によって半導体基板１の正面にエミッタ電極２を形成することができる。具体的には、ホウ素源によりホウ素原子を拡散させてエミッタ電極２を形成する。ホウ素源は、例えば、三臭化ホウ素を用いて拡散処理することにより、結晶シリコンの微結晶シリコン相を多結晶シリコン相に変換することができる。半導体基板１の表面に比較的高い濃度のホウ素を有するため、通常、ホウ珪酸ガラス層（ＢＳＧ）が形成され、このホウ珪酸ガラス層は、金属ゲッタリング作用を有し、太陽電池の正常な動作に影響を与えるため、後に除去する必要がある。
いくつかの実施例では、エミッタ電極２は、均一なドープ深さを有するエミッタ電極２構造であってもよく、又は、異なるドープ濃度及びドープ深さを有する選択的エミッタ電極２構造であってもよい。
ステップＳ３００では、図５に示されるように、半導体基板１の第２表面にトンネル層４を形成する。
いくつかの実施形態では、本願の実施例は、トンネル層４を形成する具体的な操作方式について限定されない。例示的には、オゾン酸化法、高温熱酸化法、硝酸酸化法のいずれか一つを用いて半導体基板１の後表面を酸化トンネルすることができる。トンネル層４は、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層及び酸窒化シリコン層のうちの一種又は複数種であってもよい。
ステップＳ４００では、図６に示されるように、トンネル層４の表面に第１非導電層１１を形成し、第１非導電層１１は、メタライズ領域及び非メタライズ領域に対応する。
いくつかの実施形態では、第１非導電層１１は、低温堆積の方式で行われ、具体的には、非晶質シリコン層は、化学気相成長法（ＣＶＤ）、物理気相成長法（ＰＶＤ）又は原子層堆積法（ＡＬＤ）のうちのいずれか一種又は複数種の方法で製造されてもよく、本願は、ドープ非晶質シリコン層４００の製造方法について限定されない。それに応じて、堆積に用いられる装置は、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置、ＡＬＤ装置などであってもよい。
いくつかの実施形態では、低温堆積の温度は、１００℃～３００℃であり、低温堆積の温度は、具体的に、１００℃、１１０℃、１２０℃、１５０℃、１７０℃、２００℃、２２０℃、２５０℃又は３００℃などであってもよく、低温堆積の温度を上記範囲内に限定することで、非導電膜層の形成に有利であり、局所的な非導電材料を結晶化させ、さらに電池の光電性能を向上させることもできる。
いくつかの実施形態では、第１非導電層１１の厚さは、２０ｎｍ～１５０ｎｍであり、具体的には、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１１０ｎｍ、１２０ｎｍ、１３０ｎｍ、１４０ｎｍ又は１５０ｎｍなどであってもよい。
ステップＳ５００では、図７に示されるように、第１非導電層１１の表面にブロック層６を形成し、ブロック層６は、メタライズ領域に対応する。
いくつかの実施形態では、シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物及びマグネシウムフッ化物などのガス雰囲気下で、第１非導電層１１の表面に局所レーザ処理を行って、メタライズ領域に対応するブロック層６を形成する。局所レーザ処理は、従来のマスクの処理方法に比べて、本願の局所レーザ処理プロセスが簡単であり、生産能力が高く、量産しやすい。もちろん、他の方式によって局在化されたブロック層６を形成してもよく、本願は特に限定されず、ブロック層６を形成する過程において、ブロック層６は、完全にメタライズ領域内に位置してもよく、強いブロック作用を得るために、その一部が非メタライズ領域の内部に位置してもよい。
いくつかの実施形態では、レーザ処理に用いられるレーザ光は、パルス幅が１ｐｓ～１００ｎｓであり、具体的には、１ｐｓ、１００ｐｓ、５００ｐｓ、１ｎｓ、５ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ又は１００ｎｓであってもよい。
いくつかの実施形態では、レーザ光の波長は、２５０ｎｍ～５３２ｎｍであり、具体的には、２５０ｎｍ、２８０ｎｍ、３００ｎｍ、３５０ｎｍ、４００ｎｍ、４８０ｎｍ、５００ｎｍ又は５３２ｎｍであってもよい。
いくつかの実施形態では、レーザ処理のパワーは、２０ｍＪ／ｃｍ２～５００ｍＪ／ｃｍ２であり、具体的には、２０ｍＪ／ｃｍ２、５０ｍＪ／ｃｍ２、８０ｍＪ／ｃｍ２、１００ｍＪ／ｃｍ２、１５０ｍＪ／ｃｍ２、２００ｍＪ／ｃｍ２、３００ｍＪ／ｃｍ２、４００ｍＪ／ｃｍ２又は５００ｍＪ／ｃｍ２であってもよく、青緑波長域での吸収が良いシリコン窒化物などについて、小さいパワーのレーザ光で処理することが可能であり、シリコン酸化物などのバンドギャップが広い材料について、大きいパワーのレーザ光で処理する必要がある。
いくつかの実施形態では、レーザ処理の周波数は、１００ｋＨｚ～１６０ｋＨｚであり、具体的には、１００ｋＨｚ、３００ｋＨｚ、８００ｋＨｚ、１０００ｋＨｚ、１３００ｋＨｚ又は１６００ｋＨｚであってもよい。
いくつかの実施形態では、レーザ処理のパルス照射回数は、１～５回である。
ステップＳ６００では、第１非導電層１１及びブロック層６の表面に第２非導電層１２を形成し、得られた構造が図８に示され、第２非導電層１２に対してドープ処理を行い、得られた構造が図９に示される。
上記ステップにおいて、第２非導電層１２に対してドープ処理を行う過程において、ドープ元素が図１に示すＺ軸方向に沿って拡散し、すなわち、メタライズ領域において、ドープ元素が第２非導電層１２→ブロック層６→第１非導電層１１の順に輸送され、輸送過程において、ブロック層６の存在によって、第２非導電層１２から第１非導電層１１へのドープ元素の拡散が難しくなり、ドープの圧力の作用で、依然として一部のドープ元素が第１非導電層１１に拡散することができ、このようにすることで、第２非導電層１２及び非メタライズ領域に位置する第１非導電層１１を第２ドープ導電層７に変換し、メタライズ領域に位置する第１非導電層１１を第１ドープ導電層５に変換し、且つ第２ドープ導電層７のドープ濃度が第１ドープ導電層５のドープ濃度よりも大きい。理解されるように、第１ドープ導電層５の厚さは、すなわち第１非導電層１１の厚さとなり、第２ドープ導電層７の厚さは、すなわち第１非導電層１１の厚さに第２非導電層１２の厚さを加えた厚さとなる。
いくつかの実施形態では、ドープ処理の過程において、ドープ処理過程の進行に伴い、ドープ元素が第１非導電層１１に入って第１ドープ導電層５になる抵抗がますます大きくなり、これによって第１ドープ導電層５からトンネル層４に向かう方向に沿って、第１ドープ導電層５のドープ濃度が順に減少する。
いくつかの実施形態において、ドープ処理の過程において、メタライズ領域ブロック層６の存在によって、ドープ元素の第１非導電層１１方向への輸送が阻止され、メタライズ領域に位置する第２非晶質シリコンに多くのドープ元素が存在し、非メタライズ領域において、ブロック層６によるブロックがないため、ドープ元素が非メタライズ領域全体に均一に拡散することができ、非メタライズ領域に位置する第１非導電層１１及び第２非導電層１２におけるドープ元素が少なくなり、すなわち、非メタライズ領域に位置する第２ドープ導電層７のドープ濃度がメタライズ領域に位置する第２ドープ導電層７のドープ濃度よりも大きくなる。
いくつかの実施形態では、トンネル層４が位置する平面層に平行な方向に沿って、第１ドープ導電層５の両側がそれぞれ第２ドープ導電層７と境を接するため、ドープ処理過程において、第２ドープ導電層７におけるドープ元素もトンネル層４が位置する平面層に平行な方向に沿って拡散して第１ドープ導電層５に入って、第２ドープ導電層７に向かう第１ドープ導電層５のドープ濃度を第２ドープ導電層７から離れる第１ドープ導電層５のドープ濃度より大きくする。
いくつかの実施形態において、ドープ処理は、高温堆積拡散法を採用し、その具体的な製造過程は、下記の通りである。高温機器に窒素ガスを２０ｍｉｎ導入して炉管内の空気をすべて排出し、高温機器を６００℃～１１００℃に昇温させ、ドープ源が混合された不活性ガス、例えばＡｒ／Ｎ２などを導入し、５ｍｉｎ～５０ｍｉｎ高温反応させ、さらに酸素ガスを導入し、続いて６００℃～１１００℃で５ｍｉｎ～６０ｍｉｎ酸化反応させ、酸化後に高温機器を室温まで降温させればよい。
いくつかの実施形態では、ドープ処理のドープ元素は、ホウ素、ガリウム、リン及びヒ素のうちの少なくとも一つを含む。ドープ処理のドープ源は、ホウ素源、ガリウム源、リン源及びヒ素源のうちの少なくとも一つを含み、典型的には、ホウ素源は、例えば、ＢＣｌ３、ＢＢｒ３、Ｂ２Ｈ４、有機ホウ素源、および高濃度ホウ素単体を含む固体シリコンのうちの少なくとも一つであってもよく、ガリウム源は、例えば、トリメチルガリウム、及び高濃度ガリウム単体を含む固体シリコンであってもよく、リン源は、例えば、ＰＯＣｌ３、ＰＨ３、有機リン源、および高濃度リン単体を含む固体シリコンのうちの少なくとも一つであってもよいが、これらに限定されない。ヒ素源は、例えば、ＡｓＨ３、およびヒ素単体を高濃度に含む固体シリコンであってもよい。
いくつかの実施形態では、ドープ元素の導電型は、半導体基板１のドープ元素の導電型と同じである。例えば、半導体基板１がＮ型基板である場合、ドープされた元素は、Ｎ型ドープ元素であり、例えば、リン元素又はヒ素元素であり、形成されたドープ層は、リンドープ層又はヒ素ドープシリコン層であってもよく、半導体基板１がＰ型基板である場合、ドープされた元素は、Ｐ型ドープ元素であり、例えば、ホウ素元素又はガリウム元素であり、形成されたドープ層は、ホウ素ドープ層又はガリウムドープ層である。
ステップＳ７００では、図１０に示されるように、第２ドープ導電層７の表面に第２パッシベーション層８を形成し、エミッタ電極２の表面に第１パッシベーション層３を形成する。
いくつかの実施形態では、第１パッシベーション層３は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの単層酸化層又は多層構造を含んでもよいが、これらに限定されない。当然ながら、第１パッシベーション層３は、他のタイプのパッシベーション層を採用してもよく、本願は、第１パッシベーション層３の具体的な材質について限定されず、上記第１パッシベーション層３は、半導体基板１に対して良好なパッシベーション及び反射防止効果を生じることができ、電池の変換効率の向上に寄与する。
いくつかの実施形態では、第２パッシベーション層８は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの単層酸化層又は多層構造を含んでもよいが、これらに限定されない。例えば、第２パッシベーション層８は、窒化シリコンからなり、窒化シリコン薄膜層は、反射防止膜の役割を果たすことができ、かつ当該窒化シリコン薄膜は、良好な絶縁性、緻密性、安定性及び不純物イオンに対する遮蔽能力を有し、窒化シリコン薄膜層は、半導体基板１に対してパッシベーション作用を生じて、太陽電池の光電変換効率を顕著に改善することができる。
ステップＳ８００では、第２パッシベーション層８の表面に第２電極１０を形成し、第１パッシベーション層３の表面に第１電極９を形成する。
いくつかの実施形態では、半導体基板１の正面にペーストを用いて正面メイングリッド及び正面サブグリッドを印刷し、乾燥させて対応する第１電極９を形成し、半導体基板１の背面にペーストを用いて背面メイングリッド及び背面サブグリッドを印刷し、乾燥させて対応する第２電極１０を形成し、最後に乾燥後の電池セルを焼結して、太陽電池を製造する。
本願の実施例では、第１電極９及び第２電極１０の具体的な材質について限定されない。例えば、第１電極９は、銀電極又は銀／アルミニウム電極であり、第２電極１０は、銀電極又は銀／アルミニウム電極である。
第３態様では、本願の実施例は、上記した太陽電池が電気的に接続されることによって形成された電池ストリングを含む太陽光発電モジュール１０００を提供する。
具体的には、図１１に示されるように、太陽光発電モジュール１０００は、第１カバープレート２００、第１封止接着層３００、太陽電池ストリング、第２封止接着層４００及び第２カバープレート５００を含む。
いくつかの実施形態では、太陽電池ストリングは、導電テープを介して接続された複数の前記太陽電池１００を含み、太陽電池１００同士の接続方式は、部分的に積層されてもよく、つなぎ合わせされてもよい。
いくつかの実施形態では、第１カバープレート２００、第２カバープレート５００は、透明又は不透明のカバープレート、例えば、ガラスカバープレート、プラスチックカバープレートであってもよい。
第１封止接着層３００の両側は、それぞれ第１カバープレート２００、電池ストリングに接触して貼り付けられ、第２封止接着層４００の両側は、それぞれ第２カバープレート５００、電池ストリングに接触して貼り付けられる。第１封止接着層３００、第２封止接着層４００は、それぞれエチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）接着フィルム、ポリエチレンオクテン共重合体（ＰＯＥ）接着フィルム又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）接着フィルムであってもよい。
太陽光発電モジュール１０００は、太陽光発電モジュール１０００の積層中に積層ずれの現象の発生を防止するために、側面完全包囲式封止、すなわち、封止テープを採用して太陽光発電モジュール１０００の側面を完全に被覆して封止するという方式を採用してもよい。
太陽光発電モジュール１０００は、太陽光発電モジュール１０００の一部の縁部に固定封止される縁封止部材をさらに含む。当該縁封止部材は、太陽光発電モジュール１０００におけるコーナーに近い縁に固定封止することができる。縁封止部材は、耐高温テープであってもよい。当該耐高温テープは、優れた耐高温特性を有し、積層過程において分解又は脱落することがなく、太陽光発電モジュール１０００の確実な封止を確保することができる。耐高温テープの両端は、それぞれ第２カバープレート５００及び第１カバープレート２００に固定される。当該耐高温テープの両端は、それぞれ第２カバープレート５００及び第１カバープレート２００に接着されてもよく、その中央部は、太陽光発電モジュール１０００の側辺に対する位置制限を図ることができ、太陽光発電モジュール１０００の積層過程における積層ずれを防止できる。
以上は、本願の好ましい実施例に過ぎず、本願を限定するものではなく、本願の精神と原則内で行われたいかなる修正、同等置換、改良などは、いずれも本願の保護範囲内に含まれるべきである。
１－半導体基板
２－エミッタ電極
３－第１パッシベーション層
４－トンネル層
５－第１ドープ導電層
６－ブロック層
７－第２ドープ導電層
８－第２パッシベーション層
９－第１電極
１０－第２電極
１１－第１非導電層
１２－第２非導電層
１０００－太陽光発電モジュール
１００－太陽電池
２００－第１カバープレート
３００－第１封止接着層
４００－第２封止接着層
５００－第２カバープレート

Claims (14)

  1. 太陽電池であって、
    対向して設けられた第１表面および第２表面を有する半導体基板と、
    前記半導体基板の第１表面に位置するエミッタ電極及び第１パッシベーション層と、
    前記半導体基板の第２表面に位置するトンネル層と、
    前記トンネル層の表面に位置する第１ドープ導電層及びブロック層と、
    前記トンネル層の表面に位置する第２ドープ導電層と、
    前記第２ドープ導電層の表面に位置する第２パッシベーション層と、
    前記第２パッシベーション層を貫通して前記第２ドープ導電層とコンタクトを形成する第２電極、および、前記第１パッシベーション層を貫通して前記エミッタ電極とコンタクトを形成する第１電極と、を含み、
    前記第１ドープ導電層は、前記トンネル層と前記ブロック層との間に位置し、前記第１ドープ導電層及び前記ブロック層は、メタライズ領域に対応し、
    前記第２ドープ導電層は、非メタライズ領域の前記トンネル層及び前記ブロック層を覆い、前記ブロック層は、前記第２ドープ導電層におけるドープ元素の前記第１ドープ導電層への遷移をブロックするために用いられ、前記第２ドープ導電層のドープ濃度は、前記第１ドープ導電層のドープ濃度よりも大きい、ことを特徴とする太陽電池。
  2. 前記第１ドープ導電層の幅と前記ブロック層の幅との比は、１：（１～２）である、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記第１ドープ導電層とコンタクトする前記トンネル層の表面面積をＳ１とし、前記第１ドープ導電層とコンタクトする前記トンネル層の表面面積と前記第２ドープ導電層とコンタクトするトンネル層の表面面積との和をＳ２とすると、Ｓ１：Ｓ２＝１：（５～５０）である、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  4. 前記第１ドープ導電層におけるドープ元素は、ホウ素、リン、ガリウム及びヒ素の少なくとも一つを含み、及び／又は、前記第１ドープ導電層のドープ濃度は、１Ｅ１８ｃｍ－３～１．５Ｅ２１ｃｍ－３である、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  5. 前記第１ドープ導電層の厚さは、２０ｎｍ～１５０ｎｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  6. 前記第２ドープ導電層におけるドープ元素は、ホウ素、リン、ガリウム及びヒ素のうちの少なくとも一つを含み、及び／又は、前記第２ドープ導電層のドープ濃度は、５Ｅ１８ｃｍ－３～２Ｅ２１ｃｍ－３である、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  7. 前記第２ドープ導電層の厚さは、２０ｎｍ～２００ｎｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  8. 前記ブロック層の材質は、シリコン酸化物、シリコン炭化物、シリコン窒化物及びマグネシウムフッ化物のうちの少なくとも一つを含み、及び／又は、前記ブロック層の厚さは、０．５ｎｍ～４ｎｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  9. 前記第１ドープ導電層の厚さは、前記第２ドープ導電層の厚さよりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  10. 前記非メタライズ領域に位置する第２ドープ導電層のドープ濃度は、前記メタライズ領域に位置する第２ドープ導電層のドープ濃度よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  11. 前記第１ドープ導電層から前記トンネル層に向かう方向に沿って、前記第１ドープ導電層のドープ濃度が順次減少する、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  12. 前記トンネル層が位置する平面に平行する方向において、前記第２ドープ導電層に向かう前記第１ドープ導電層のドープ濃度は、前記第２ドープ導電層から離反する前記第１ドープ導電層のドープ濃度よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  13. 太陽電池の製造方法であって、
    対向して設けられた第１表面および第２表面を有する半導体基板を提供するステップと、
    テクスチャリングされた前記半導体基板の第１表面にエミッタ電極を形成するステップと、
    前記半導体基板の第２表面にトンネル層を形成するステップと、
    前記トンネル層の表面に第１非導電層を形成し、前記第１非導電層は、メタライズ領域及び非メタライズ領域に対応するステップと、
    前記第１非導電層の表面にブロック層を形成し、前記ブロック層は、メタライズ領域に対応するステップと、
    前記第１非導電層及び前記ブロック層の表面に第２非導電層を形成し、前記第２非導電層に対してドープ処理を行い、これによって前記第２非導電層及び非メタライズ領域に位置する前記第１非導電層を第２ドープ導電層に変換し、メタライズ領域に位置する前記第１非導電層を第１ドープ導電層に変換し、前記第２ドープ導電層のドープ濃度が前記第１ドープ導電層のドープ濃度よりも大きくなるステップと、
    前記第２ドープ導電層の表面に第２パッシベーション層を形成し、前記エミッタ電極の表面に第１パッシベーション層を形成するステップと、
    前記第２パッシベーション層の表面に第２電極を形成し、前記第１パッシベーション層の表面に第１電極を形成するステップと、を含み、
    前記ブロック層は、前記第２ドープ導電層におけるドープ元素の前記第１ドープ導電層への遷移をブロックするために用いられる、ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
  14. 太陽光発電モジュールであって、
    カバープレートと、封止材層と、太陽電池ストリングとを含み、前記太陽電池ストリングは、請求項１～１２のいずれか一項に記載の太陽電池を含む、ことを特徴とする太陽光発電モジュール。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118099229A (zh) * 2023-10-08 2024-05-28 晶科能源(海宁)有限公司 太阳能电池、光伏组件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010171263A (ja) 2009-01-23 2010-08-05 Mitsubishi Electric Corp 光起電力装置の製造方法
CN209232797U (zh) 2018-10-17 2019-08-09 晶澳太阳能有限公司 硅基太阳能电池及光伏组件
CN112331742A (zh) 2020-11-10 2021-02-05 帝尔激光科技(无锡)有限公司 一种选择性发射极钝化接触太阳电池及其制备方法
CN213519984U (zh) 2020-12-10 2021-06-22 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 太阳能电池
JP2022073810A (ja) 2020-10-30 2022-05-17 ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド 太陽電池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008064685A1 (de) * 2008-12-19 2010-12-16 Q-Cells Se Solarzelle
WO2019242761A1 (zh) * 2018-06-22 2019-12-26 晶澳太阳能有限公司 晶体硅太阳能电池及其制备方法、光伏组件
CN210897294U (zh) * 2019-10-29 2020-06-30 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 太阳能电池
CN112349798B (zh) * 2020-10-27 2024-03-08 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池及其制造方法
CN112466961B (zh) * 2020-11-19 2024-05-10 晶科绿能(上海)管理有限公司 太阳能电池及其制造方法
CN112736159A (zh) * 2020-12-31 2021-04-30 三江学院 一种选择性多晶硅厚度与掺杂浓度电池结构的制备方法
CN114899243B (zh) * 2021-10-29 2024-02-06 浙江晶科能源有限公司 一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件
CN114038928B (zh) * 2021-11-25 2023-09-15 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池及其制备方法、光伏组件
CN115411152A (zh) * 2022-10-11 2022-11-29 滁州捷泰新能源科技有限公司 一种太阳能电池的制作方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010171263A (ja) 2009-01-23 2010-08-05 Mitsubishi Electric Corp 光起電力装置の製造方法
CN209232797U (zh) 2018-10-17 2019-08-09 晶澳太阳能有限公司 硅基太阳能电池及光伏组件
JP2022073810A (ja) 2020-10-30 2022-05-17 ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド 太陽電池
CN112331742A (zh) 2020-11-10 2021-02-05 帝尔激光科技(无锡)有限公司 一种选择性发射极钝化接触太阳电池及其制备方法
CN213519984U (zh) 2020-12-10 2021-06-22 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 太阳能电池

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