JPWO2011093329A1 - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2011093329A1
JPWO2011093329A1 JP2011551872A JP2011551872A JPWO2011093329A1 JP WO2011093329 A1 JPWO2011093329 A1 JP WO2011093329A1 JP 2011551872 A JP2011551872 A JP 2011551872A JP 2011551872 A JP2011551872 A JP 2011551872A JP WO2011093329 A1 JPWO2011093329 A1 JP WO2011093329A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
solar cell
back surface
groove
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011551872A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5845445B2 (ja
Inventor
井手　大輔
大輔 井手
三島　孝博
孝博 三島
正人 重松
正人 重松
馬場　俊明
俊明 馬場
博幸 森
博幸 森
森上　光章
光章 森上
有二 菱田
有二 菱田
仁 坂田
仁 坂田
良 後藤
良 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2011551872A priority Critical patent/JP5845445B2/ja
Publication of JPWO2011093329A1 publication Critical patent/JPWO2011093329A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5845445B2 publication Critical patent/JP5845445B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281—Shape of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/03529—Shape of the potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/078—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers including different types of potential barriers provided for in two or more of groups H01L31/062 - H01L31/075
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

【課題】 裏面接合型の太陽電池において、電流密度を減少させ、経年劣化を抑制できる太陽電池を提供する。【解決手段】 本発明は、光を受ける受光面１１と受光面１１とは反対側に設けられる裏面１２とを有する半導体基板１０ｎと、第１導電型を有する第１半導体層２０ｎと、第２導電型を有する第２半導体層３０ｐとを備え、第１半導体層２０ｎ及び第２半導体層３０ｐは、裏面１２上に形成される太陽電池１Ａであって、裏面１２には、溝１３が形成されており、溝１３が形成されていない裏面１２には、第１半導体層２０ｎが形成され、第１半導体層２０ｎと第２半導体層３０ｐとが交互に配列された配列方向ｘにおける溝１３の側面１７と溝１３の底面１９とには、第２半導体層３０ｐが形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層が半導体基板の裏面上に形成された裏面接合型の太陽電池に関する。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光エネルギーを直接電気エネルギー変換することができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
従来、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層が半導体基板の裏面上に形成された太陽電池、いわゆる裏面接合型の太陽電池が知られている（例えば、特許文献１）。裏面接合型の太陽電池では、受光面から光を受光し、キャリアを生成する。
図１（ａ）は、従来の裏面接合型の太陽電池１００の断面図である。図１（ａ）に示すように、太陽電池１００では、半導体基板１１０の裏面１１２上に、非晶質半導体層であるｎ型半導体層１２０とｐ型半導体層１３０とが形成されている。ｎ型半導体層１２０とｐ型半導体層１３０とは、交互に配列される。
特表２００９−５２４９１６号公報
裏面接合型の太陽電池では、裏面からのみキャリアを取り出すため、半導体基板の受光面及び裏面からキャリアを取り出す太陽電池に比べると、電流密度が大きくなる。
本発明に係る太陽電池は、受光面と裏面とを有する半導体基板と、第１導電型を有する第１半導体層と、第２導電型を有する第２半導体層とを備え、前記第１半導体層及び前記第２半導体層は、前記裏面上に形成される太陽電池であって、前記裏面には、溝が形成されており、前記溝が形成されていない前記裏面には、前記第１半導体層が形成され、前記第１半導体層と前記第２半導体層とが交互に配列された配列方向における前記溝の側面と前記溝の底面とには、前記第２半導体層が形成される。
また、本発明に係る太陽電池は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第１半導体層と、前記第１半導体層上に形成されるとともに、前記第１半導体層を露出する開口部を含むように形成された絶縁層と、前記半導体基板上において前記第１半導体層と交互に配列されるともに、前記絶縁層を覆うように形成された第２半導体層と、前記第１半導体層上及び前記第２半導体層上に形成されるとともに、前記絶縁層上に前記第１半導体層と前記第２半導体層とを電気的に分離する分離溝を含むように形成された下地電極と、前記下地電極上に形成された収集電極と、を備える。
また、本発明に係る太陽電池の製造方法は、第１半導体層と、前記第１半導体層と交互に配列された第２半導体層と、を形成された半導体基板を準備し、前記第１半導体層及び前記第２半導体層を被覆するように下地電極を形成する工程と、前記下地電極を、前記第１半導体層と接続された第１部分と、前記第２半導体層と接続された第２部分とに分離する分離溝を形成する工程と、メッキ法を用いて、前記下地電極の前記第１部分上及び前記第２部分上のそれぞれに収集電極を形成する工程と、備える。
本発明は、裏面接合型の太陽電池において、電流密度を減少させ、経年劣化を抑制できる。
図１（ａ）は、従来の裏面接合型の太陽電池１００の断面図である。図１（ｂ）は、太陽電池１００における電柱密度を示すグラフである。 図２は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの裏面１２側から視た平面図である。 図３は、図２のＡ−Ａ’線における断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ｂの配列方向ｘ及び長手方向ｙに垂直な垂直方向ｚと配列方向ｘとに沿った断面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ｃの配列方向ｘ及び長手方向ｙに垂直な垂直方向ｚと配列方向ｘとに沿った断面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図７は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法を説明するための図である。 図８は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法を説明するための図である。 図９は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法を説明するための図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法を説明するための図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法を説明するための図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法を説明するための図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法を説明するための図である。 図１４（ａ）は、計算モデルにおける実施例に係る太陽電池の配列方向ｘ及び長手方向ｙに垂直な垂直方向ｚと配列方向ｘとに沿った断面図である。図１４（ｂ）は、計算モデルにおける比較例に係る太陽電池の配列方向ｘ及び長手方向ｙに垂直な垂直方向ｚと配列方向ｘとに沿った断面図である。 図１５は、相対電流密度と原点Ｏからの距離との関係を表すグラフである。
はじめに、図１（ａ）に示す従来の裏面接合型の太陽電池１００の電流密度の大きさを調べるため、デバイスシュミレータを用いて、電流密度を計算した。具体的には、太陽電池１００における、ｎ型半導体層１２０及びｐ型半導体層１３０の電流密度、及び、半導体基板１１０の裏面１１２から０．０５μｍの深さまでの領域ｒの電流密度を測定した。縦軸を電流密度、横軸をｎ型半導体層１２０とｐ型半導体層１３０とが交互に配列された配列方向ｘに沿った長さとする。図１（ａ）に示されるように、配列方向ｘにおけるｐ型半導体層１３０の端部が５００ｎｍの位置になるように設定した。ｐ型半導体層１３０の端部に隣接する配列方向ｘにおけるｎ型半導体層１２０の端部が５５０ｎｍの位置になるように設定した。結果を図１（ｂ）に示す。
図１（ｂ）に示されるように、ｎ型半導体層１２０の端部域１２０ａ及びｐ型半導体層１３０の端部域１３０ａにおいて、電流密度が大きくなっているのが分かる。キャリアである正孔は、ｐ型半導体層１３０へと移動する。半導体基板１１０内において、ｎ型半導体層１２０付近で生じた正孔は、裏面１１２上にあるｐ型半導体層１３０の端部へ集中する。これによって、電流密度が大きくなっていると考えられる。
発電により、電流密度の大きい半導体層の端部は、他の部分に比べて温度が上昇する。この温度上昇によって、半導体層の劣化や、半導体層の端部が半導体基板から剥がれるといった経年劣化が生じてしまう。
つづいて、本発明の実施形態に係る太陽電池１の一例について、図面を参照しながら説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
（１）太陽電池１Ａの概略構成
本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの概略構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの裏面１２側から視た平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’線における断面図である。
太陽電池１Ａは、図２及び図３に示すように、半導体基板１０ｎ、第１半導体層２０ｎ、第２半導体層３０ｐ、絶縁層４０、第１電極５０ｎ、第２電極５０ｐ、接続電極６０ｎ、及び、接続電極６０ｐを備える。
半導体基板１０ｎは、光を受ける受光面１１と受光面１１とは反対側に設けられる裏面１２とを有する。半導体基板１０ｎは、受光面１１における受光によってキャリアを生成する。キャリアとは、半導体基板１０ｎに光が吸収されて生成される正孔と電子とをいう。
図３に示されるように、半導体基板１０ｎの裏面１２には、溝１３が形成されている。溝１３は、側面１７と底面１９とを有している。太陽電池１Ａにおいて、側面１７と底面１９とは、円弧状につながっている。
半導体基板１０ｎは、ｎ型又はｐ型の導電型を有する単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉなどの結晶系半導体材料や、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの化合物半導体材料を含む一般的な半導体材料によって構成することができるウエハ状の基板である。半導体基板１０ｎの受光面１１及び裏面１２には、微小な凹凸が形成されていても良い。図示しないが、半導体基板１０ｎの受光面１１には光の入射を遮る構造体（例えば、電極など）は形成されていない。このため、半導体基板１０ｎは、受光面１１全面での受光が可能である。受光面１１は、パッシベーション層に覆われていても良い。パッシベーション層は、キャリアの再結合を抑制するパッシベーション性を有する。パッシベーション層は、例えば、ドーパントを添加せず、あるいは微量のドーパントを添加することによって形成される実質的に真正な非晶質半導体層である。これに限らず酸化膜や窒化膜を用いることもできる。太陽電池１Ａにおいて、半導体基板１０ｎがｎ型単結晶シリコン基板であるものとして説明する。従って、半導体基板１０ｎの導電型は、ｎ型となる。このため、少数キャリアは、正孔となる。
図３に示されるように、第１半導体層２０ｎは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。具体的には、第１半導体層２０ｎは、溝１３が形成されていない裏面１２上に形成される。また、第１半導体層２０ｎは、長手方向を有するように形成される。この長手方向を長手方向ｙとする。第１半導体層２０ｎは、第１導電型を有する。太陽電池１Ａにおいて、第１半導体層２０ｎは、ｎ型の導電型を有する。
図３に示されるように、第１半導体層２０ｎは、ｉ型非晶質半導体層２２ｉとｎ型非晶質半導体層２５ｎとから構成される。ｉ型非晶質半導体層２２ｉは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。ｎ型非晶質半導体層２５ｎは、ｉ型非晶質半導体層２２ｉ上に形成される。このような、ｎ型の半導体基板１０ｎ、ｉ型非晶質半導体層２２ｉ、及びｎ型非晶質半導体層２５ｎという構成（いわゆるＢＳＦ構造）によれば、半導体基板１０ｎの裏面における少数キャリアの再結合を抑制することができる。
図３に示されるように、第２半導体層３０ｐは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。具体的には、配列方向ｘにおける溝１３の側面１７と溝１３の底面１９とに、第２半導体層３０ｐは形成される。太陽電池１Ａにおいて、第２半導体層３０ｐは、絶縁層４０上にも形成されている。第２半導体層３０ｐは、第１半導体層２０ｎの端部を覆うように形成されている。また、長手方向ｙに沿って、第２半導体層３０ｐは形成される。第２半導体層３０ｐは、第２導電型を有する。太陽電池１Ａにおいて、第２半導体層３０ｐは、ｐ型の導電型を有する。従って、半導体基板１０ｎと第２半導体層３０ｐとによって、ｐｎ接合が形成される。
図３に示されるように、第２半導体層３０ｐは、ｉ型非晶質半導体層３２ｉとｐ型非晶質半導体層３５ｐとから構成される。ｉ型非晶質半導体層３２ｉは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。従って、第２半導体層３０ｐと側面１７との接合及び第２半導体層３０ｐと底面１９との接合は、ヘテロ接合である。ｐ型非晶質半導体層３５ｐは、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ上に形成される。このような、ｎ型の半導体基板１０ｎ、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ、ｐ型非晶質半導体層３５ｐという構成によれば、ｐｎ接合特性を向上することができる。
図３に示されるように、第１半導体層２０ｎと第２半導体層３０ｐとは、配列方向ｘに沿って交互に配列される。太陽電池１Ａにおいて、裏面１２上に形成された第２半導体層３０ｐの配列方向ｘにおける幅Ｌ２は、裏面１２上に形成された第１半導体層２０ｎの配列方向ｘにおける幅Ｌ１よりも長いことが好ましい。これによって、直列抵抗を下げることができるので、太陽電池の曲線因子をより小さくすることができる。なお、太陽電池１Ａにおいて、配列方向ｘと長手方向ｙとは、直交している。
裏面１２上において、第１半導体層２０ｎと第２半導体層３０ｐとは、接している。具体的には、溝１３が形成されていない裏面１２と溝１３との境界上において、第１半導体層２０ｎと第２半導体層３０ｐとは、接している。これにより、半導体基板と半導体層との接合面積を最大限にすることができるため、半導体基板１０ｎの裏面を効果的にパッシベーションすることができる。その結果、発電効率の向上が図られる。
ｉ型非晶質半導体層２２ｉ、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ、ｎ型非晶質半導体層２５ｎ及びｐ型非晶質半導体層３５ｐそれぞれは、水素を含み、かつシリコンを含む非晶質半導体によって構成することができる。このような非晶質半導体としては、非晶質シリコン、非晶質シリコンカーバイド、或いは非晶質シリコンゲルマニウムなどが挙げられる。これに限らず他の非晶質半導体を用いてもよい。ｉ型非晶質半導体層２２ｉ、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ、ｎ型非晶質半導体層２５ｎ及びｐ型非晶質半導体層３５ｐは、それぞれ１種の非晶質半導体によって構成されていてもよい。ｉ型非晶質半導体層２２ｉ、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ、ｎ型非晶質半導体層２５ｎ及びｐ型非晶質半導体層３５ｐは、それぞれ２種以上の非晶質半導体が組み合わされていてもよい。
絶縁層４０は、絶縁性を有する。絶縁層４０は、第１半導体層２０ｎ上に形成される。絶縁層４０としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素などを用いることができる。
第１電極５０ｎは、第１半導体層２０ｎと電気的に接続されている。図２に示されるように、第１電極５０ｎは、長手方向ｙに沿って形成される。第１電極５０ｎは、好ましくは透明電極層５２ｎと収集電極５５ｎとを有する。透明電極層５２ｎは、第１半導体層２０ｎ上に形成される。具体的には、透明電極層５２ｎは、配列方向ｘにおいて、絶縁層４０に挟まれて形成されている。また、絶縁層４０上に形成された第２半導体層３０ｐ上にも形成される。透明電極層５２ｎは、透光性を有する導電性材料によって形成される。透明電極層５２ｎとしては、酸化インジウム錫、酸化錫、酸化亜鉛などを用いることができる。収集電極５５ｎは、透明電極層５２ｎ上に形成される。収集電極５５ｎとしては、樹脂材料をバインダーとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとする樹脂型導電性ペーストや、スパッタリング法による銀などを用いて形成することができる。他にも、銀、ニッケル、銅などをスパッタリング法を用いて下地金属として形成し、その後、銅などをメッキ法により形成することができる。
第２電極５０ｐは、第２半導体層３０ｐと電気的に接続されている。図２に示されるように、第２電極５０ｐは、長手方向ｙに沿って形成される。第２電極５０ｐは、好ましくは透明電極層５２ｐと収集電極５５ｐとを有する。透明電極層５２ｐは、第２半導体層３０ｐ上に形成される。収集電極５５ｐは、透明電極層５２ｐ上に形成される。透明電極層５２ｐ及び収集電極５５ｐは、それぞれ透明電極層５２ｎ、収集電極５５ｎと同一の材料を用いることができる。
第１電極５０ｎ及び第２電極５０ｐは、光を受光することにより生成したキャリアを収集する。第１電極５０ｎ及び第２電極５０ｐは、短絡を防ぐための分離溝７０によって分離されている。分離溝７０は、透明電極５２に設けられる。分離溝７０は、絶縁層４０上に形成された第２半導体層３０ｐ上に形成された透明電極５２に設けられる。従って、分離溝７０の底は、第２半導体層３０ｐとなる。第２半導体層３０ｐは、分離溝７０の底において絶縁層４０を保護する。これによって、第２半導体層３０ｐは、第１半導体層２０ｎと半導体基板１０ｎとの接合を保護する。分離溝７０は、長手方向ｙに沿って形成される。なお、第２半導体層３０ｐは、ｐ型であるため、導電性が低い。このため、第２半導体層３０ｐを介した第１電極５０ｎと第２電極５０ｐとの間のリークは、極めて小さい。
接続電極６０ｎは、複数の第１電極５０ｎと電気的に接続される。接続電極６０ｐは、複数の第２電極５０ｐと電気的に接続される。接続電極６０ｎ及び接続電極６０ｐは、複数の第１電極５０ｎ及び複数の第２電極５０ｐに収集された光生成キャリアをさらに収集する。
（２）太陽電池１Ｂの概略構成
本発明の実施形態に係る太陽電池１Ｂの概略構成について、図４を参照しながら説明する。以下において、太陽電池１Ａと同一部分については、説明を省略する。すなわち、太陽電池１Ａとの相違点を主に説明する。図４は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ｂの配列方向ｘ及び長手方向ｙに垂直な垂直方向ｚと配列方向ｘとに沿った断面図である。
図４に示されるように、第１半導体層２０ｐは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。具体的には、第１半導体層２０ｐは、溝１３が形成されていない裏面１２上に形成される。また、長手方向ｙに沿って、第１半導体層２０ｐは形成される。太陽電池１Ｂにおいて、第１半導体層２０ｐは、ｐ型の導電型を有する。従って、半導体基板１０ｎと第１半導体層２０ｐとの導電型は異なっている。従って、半導体基板１０ｎと第１半導体層２０ｐとによって、ｐｎ接合が形成される。
図４に示されるように、第１半導体層２０ｐは、ｉ型非晶質半導体層２２ｉとｐ型非晶質半導体層２５ｐとから構成される。ｉ型非晶質半導体層２２ｉは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。ｐ型非晶質半導体層２５ｐは、ｉ型非晶質半導体層２２ｉ上に形成される。
図４に示されるように、第２半導体層３０ｎは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。具体的には、配列方向ｘにおける溝１３の側面１７と溝１３の底面１９とに、第２半導体層３０ｎは形成される。太陽電池１Ｂにおいて、第２半導体層３０ｎは、絶縁層４０上にも形成されている。第２半導体層３０ｎは、第１半導体層２０ｐの端部を覆うように形成されている。また、長手方向ｙに沿って、第２半導体層３０ｎは形成される。太陽電池１Ｂにおいて、第２半導体層３０ｎは、ｎ型の導電型を有する。従って、半導体基板１０ｎと第２半導体層３０ｎとは、導電型は同じである。
図４に示されるように、第２半導体層３０ｎは、ｉ型非晶質半導体層３２ｉとｎ型非晶質半導体層３５ｎとから構成される。ｉ型非晶質半導体層３２ｉは、半導体基板１０ｎの裏面１２上に形成される。ｎ型非晶質半導体層３５ｎは、ｉ型非晶質半導体層３２ｉ上に形成される。
図４に示されるように、太陽電池１Ａにおいて、裏面１２上に形成された第１半導体層２０ｐの配列方向ｘにおける幅Ｌ１は、裏面１２上に形成された第２半導体層３０ｎの配列方向ｘにおける幅Ｌ２よりも長い。すなわち、幅Ｌ２は、幅Ｌ１よりも短い。
（３）太陽電池１Ｃの概略構成
本発明の実施形態に係る太陽電池１Ｃの概略構成について、図５を参照しながら説明する。以下において、太陽電池１Ａと同一部分については、説明を省略する。すなわち、太陽電池１Ａとの相違点を主に説明する。図５は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ｃの配列方向ｘ及び長手方向ｙに垂直な垂直方向ｚと配列方向ｘとに沿った断面図である。
図５に示されるように、太陽電池１Ｃにおいて、半導体基板１０ｎの裏面１２には、溝１３ａ及び溝１３ｂが形成されている。溝１３ａは、側面１７と底面１９とを有している。側面１７は、傾きを持って底面１９とつながっている。太陽電池１Ｃにおいて、側面１７と底面１９とは、角を有するようにつながっているが、側面１７と底面１９とは、円弧状につながっていても良い。
溝１３ｂは、側面１７と底面１９とを有している。側面１７は、側面１７ａ及び側面１７ｂとから構成されている。側面１７ａと側面１７ｂとは、角を有するようにつながっているが、側面１７ａと側面１７ｂとは、円弧状につながっていても良い。側面１７ｂと底面１９とは、角を有するようにつながっているが、側面１７ｂと底面１９とは、円弧状につながっていても良い。
太陽電池１Ｃにおいて、裏面１２には、溝１３ａ及び溝１３ｂが形成されているが、裏面１２には、溝１３ａのみ形成されていても良い。また、裏面１２には、溝１３ｂのみ形成されていても良い。
（３）太陽電池１Ａの製造方法
本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法について、図６から図１３を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法を説明するためのフローチャートである。図７から図１３は、本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａの製造方法を説明するための図である。
図６に示されるように、太陽電池１Ａの製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ５を有する。
工程Ｓ１は、半導体基板１０ｎの裏面１２上に、第１導電型を有する第１半導体層２０ｎを形成する工程である。まず、半導体基板１０ｎが準備される。半導体基板１０ｎ表面の汚れを除去するため、半導体基板１０ｎには、酸又はアルカリ溶液でエッチングがなされている。準備された半導体基板１０ｎの裏面１２上に、ｉ型非晶質半導体層２２ｉが形成される。形成されたｉ型非晶質半導体層２２ｉ上に、ｎ型非晶質半導体層２５ｎが形成される。ｉ型非晶質半導体層２２ｉ及びｎ型非晶質半導体層２５ｎは、例えば、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）によって、形成される。この工程Ｓ１によって、裏面１２上に第１半導体層２０ｎが形成される。
工程Ｓ２は、絶縁性を有する絶縁層４０を形成する工程である。工程Ｓ１により、形成された第１半導体層２０ｎ上に、絶縁層４０が形成される。具体的には、図７に示されるように、ｎ型非晶質半導体層２５ｎ上に、絶縁層４０が形成される。絶縁層４０は、例えば、ＣＶＤ法によって、形成される。
工程Ｓ３は、半導体基板１０ｎの裏面１２に、溝１３が形成される工程である。工程Ｓ３は、工程Ｓ３１から工程Ｓ３２を有する。
工程Ｓ３１は、第１半導体層２０ｎ上に形成された絶縁層４０を除去する工程である。スクリーン印刷法を用いて、絶縁層４０上にエッチングペーストを塗布する。垂直方向ｚから裏面１２を見て、第２半導体層３０ｐが形成される部分に該当する絶縁層４０上にエッチングペーストを塗布する。このため、エッチングペーストの配列方向ｘにおける幅及びエッチングペーストの配列方向ｘにおける間隔によって、幅Ｌ１及び幅Ｌ２が決まる。
その後、２００度で４分間程度のアニール処理を行うことにより、図８に示されるように、エッチングペーストが塗布された絶縁層４０部分が除去される。これにより、第１半導体層２０ｎが露出する。処理条件によっては、第１半導体層２０ｎも一部除去される。
工程Ｓ３２は、露出した第１半導体層２０ｎを除去するとともに、半導体基板１０ｎの裏面１２に、溝１３を形成する工程である。露出した第１半導体層２０ｎをアルカリ洗浄する。これにより、図９に示されるように、第１半導体層２０ｎを除去するとともに、半導体基板１０ｎの裏面１２に、溝１３が形成される。処理条件により、溝１３の深さを適宜調整する。工程Ｓ３２において、除去されずに残った絶縁層４０が第１半導体層２０ｎを保護する保護層として働いている。なお、溝１３の形成は、その他の方法を用いても良い。例えば、切削加工によって、溝１３を形成しても良い。
工程Ｓ４は、半導体基板１０ｎの裏面１２に形成された溝１３に、第２半導体層３０ｐを形成する工程である。半導体基板１０ｎの裏面１２上に、ｉ型非晶質半導体層３２ｉが形成される。形成されたｉ型非晶質半導体層３２ｉ上に、ｐ型非晶質半導体層３５ｐが形成される。ｉ型非晶質半導体層３２ｉ及びｐ型非晶質半導体層３５ｐは、例えば、ＣＶＤ法によって、形成される。この工程Ｓ４によって、裏面１２上に第２半導体層３０ｐが形成される。すなわち、配列方向ｘにおける溝１３の側面１７と溝１３の底面１９とに、第２半導体層３０ｐは形成される。図１０に示されるように、太陽電池１Ａにおいて、第２半導体層３０ｐは、全面に渡って形成される。従って、第２半導体層３０ｐは、裏面１２上だけでなく、絶縁層４０上にも形成される。第２半導体層３０ｐは、絶縁層４０の端部及び第１半導体層２０ｎの端部を覆っている。溝１３が形成されていない裏面１２と溝１３との境界上において、第１半導体層２０ｎと第２半導体層３０ｐとは、接している。工程Ｓ３の後に、溝１３を形成しないように、工程Ｓ３２を行うことにより、境界上以外の裏面１２において、第１半導体層２０ｎと第２半導体層３０ｐとが接する。
工程Ｓ５は、第１電極５０ｎ及び第２電極５０ｐを形成する工程である。工程Ｓ５は、工程Ｓ５１から工程Ｓ５４を有する。
工程Ｓ５１は、第２半導体層３０ｐ及び絶縁層４０を除去する工程である。スクリーン印刷法を用いて、絶縁層４０上に形成された第２半導体層３０ｐ上にエッチングペーストを塗布する。その後、約７０度で５分間程度のアニール処理を行うことにより、図１１に示されるように、エッチングペーストが塗布された第２半導体層３０ｐ部分及び絶縁層４０部分が除去される。絶縁層４０が完全に除去されずに残る場合は、フッ化水素（ＨＦ）を用いて洗浄を行う。これにより、第１半導体層２０ｎが露出する。第２半導体層３０ｐ及び絶縁層４０を同時ではなく、別々に除去しても良い。
工程Ｓ５２は、透明電極層５２を形成する工程である。図１２に示されるように、第１半導体層２０ｎ上及び第２半導体層３０ｐ上に、物理蒸着法（ＰＶＤ法）を用いて、透明電極層５２を形成する。その後、ＰＶＤ法を用いて、収集電極５５の下地となるメッキ用の下地金属層（不図示）を形成する。下地金属層には、例えば、Ｎｉ及びＣｕが用いられる。
工程Ｓ５３は、短絡を防ぐための分離溝７０を形成する工程である。分離溝７０は、絶縁層４０上に形成された第２半導体層３０ｐ上に形成された透明電極５２に設けられる。スクリーン印刷法を用いて、エッチングペーストを下地金属層に塗布する。約２００度で４分間程度のアニール処理を行うことにより、図１３に示されるように、エッチングペーストが塗布された下地金属部分、及びそれに対応する透明電極５２部分が除去される。これにより、分離溝７０が形成される。なお、分離溝７０を形成する工程ではエッチングペーストを用いず、フォトレジストを用いたパターニングであってもよい。
工程Ｓ５４は、収集電極５５を形成する工程である。メッキ法を用いて、下地金属に収集電極５５を形成する。これにより、第１電極５０ｎ及び第２電極５０ｐが形成される。第１電極５０ｎの端部を接続電極６０ｎに接続する。第２電極５０ｐの端部を接続電極６０ｐに接続する。これによって、図３に示される太陽電池１Ａが形成される。
なお、下地金属部分及び透明電極５２に分離溝７０を形成しない状態で、メッキ法を用いて、下地金属に収集電極５５を形成した場合、収集電極５５を第１電極５０ｎと第２電極５０ｐとに分離する工程が必要となる。収集電極５５はメッキ法によって厚く形成されていることを考慮すると、この方法では分離する工程の時間が多く必要となり、また、削られる材料が増加して製造コストが増大してしまう。一方、本実施形態では、工程Ｓ５４にて下地金属及び透明電極５２に分離溝７０を形成したのちに、メッキ法を用いて収集電極５５を形成した。これにより、第１電極５０及び第２電極５０ｐは、分離溝７０に応じて互いに分離されている。この方法によると、収集電極５５に比べて薄い下地金属に分離溝７０を形成するだけで、収集電極５５を第１電極５０ｎと第２電極５０ｐとに分離することができる。したがって、製造工程の時間を短縮することができる。
（５）比較評価
本発明の効果を確かめるために、電流密度について、計算モデルによって、評価した。具体的には、正孔８０がｐ型の第２半導体層３０ｐへと移動するときの電流密度を計算した。計算モデルの条件は、以下の通りである。
厚みが２００μｍであるｎ型の半導体基板１０ｎの裏面１２に、ｐ型の第２半導体層３０ｐが形成されている。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示されるように、配列方向ｘにおいて、裏面１２上の第２半導体層３０ｐの端部を原点Ｏとする。原点Ｏから第２半導体層３０ｐの端部に隣接する第１半導体層２０ｎに向かって距離ｘ１までの領域において、受光面１１での受光によって半導体基板１０ｎで生成された正孔８０を対象とする。距離ｘ１は、３５０μｍである。半導体基板１０ｎ及び第２半導体層３０ｐの長手方向ｙ長さは、無限であるとする。正孔８０は、半導体基板１０ｎ内で均一に発生する。正孔８０は、第２半導体層３０ｐに向かって最短ルートを移動する。第２半導体層３０ｐに到達した正孔８０は、すぐに収集される。
図１４（ａ）は、計算モデルにおける実施例に係る太陽電池の配列方向ｘ及び長手方向ｙに垂直な垂直方向ｚと配列方向ｘとに沿った断面図である。図１４（ｂ）は、計算モデルにおける比較例に係る太陽電池の配列方向ｘ及び長手方向ｙに垂直な垂直方向ｚと配列方向ｘとに沿った断面図である。図１４（ａ）に示されるように、実施例の太陽電池では、半導体基板１０ｎに、深さｈの溝が形成されている。配列方向ｘにおける溝の側面から溝の底面にかけて、半径ｈの円弧によって形成されている。実施例１では、深さｈは、１μｍである。実施例２では、深さｈは、５μｍである。実施例３では、深さｈは、１０μｍである。実施例４では、深さｈは、２０μｍである。図１４（ｂ）に示されるように、比較例の太陽電池では、溝は形成されていない。これらの太陽電池によって、電流密度を計算した結果を図１５に示す。
図１５は、相対電流密度と原点Ｏからの距離との関係を表すグラフである。図１５において、縦軸は、相対電流密度である。横軸は、原点Ｏから方向ｘ２に沿った距離（μｍ）である。方向ｘ２は、配列方向ｘにおいて、裏面１２に沿った方向である。
図１５に示されるように、比較例では、原点Ｏにおいて、相対電流密度は、７７０である。原点Ｏから１μｍ離れた部分では、相対電流密度は、０．２となっている。これは、第２半導体層３０ｐの裏面上の端部に正孔８０が集中していることを意味している。
一方、実施例の太陽電池では、比較例の太陽電池に比べて、いずれも原点Ｏにおける電流密度は、大幅に減少している。具体的には、実施例１では、原点Ｏにおいて、相対電流密度は、７０である。実施例２では、原点Ｏにおいて、相対電流密度は、１８である。実施例３では、原点Ｏにおいて、相対電流密度は、９である。実施例４では、原点Ｏにおいて、相対電流密度は、４である。また、深さｈが深いほど、原点Ｏから、離れた位置まで正孔８０が移動していることがわかる。
これらの結果から、半導体基板１０ｎと第２半導体層３０ｐとの接合面が深いほど、電流密度を減少できることがわかる。
（６）作用・効果
本発明の実施形態に係る太陽電池では、太陽電池１では、配列方向ｘにおける溝１３の側面１７と溝１３の底面１９とに、第２半導体層３０ｐは形成される。これによって、半導体基板１０ｎ内における第１半導体層２０ｎ付近で形成されたキャリアにおいて、裏面１２上の第２半導体層３０ｐの端部よりも、側面１７及び底面１９に形成された第２半導体層３０ｐの方が距離的に近いキャリアが現れる。このため、裏面１２上の第２半導体層３０ｎの端部へとキャリアが集中して移動するのではなく、側面１７及び底面１９に形成された第２半導体層３０ｐの方へもキャリアが分散して移動する。従って、電流密度が減
少するものと考えられる。このため、経年劣化を抑制できる。
さらに、溝１３の側面１７と溝１３の底面１９とに、第２半導体層３０ｐは形成されることにより、半導体基板１０ｎと第２半導体層３０ｐとの接合面積が広くなる。これによって、直列抵抗を下げられるため、太陽電池の曲線因子(fill factor)を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る太陽電池１では、側面１７は、傾きを持って底面１９とつながっている。また、本発明の実施形態に係る太陽電池１では、側面１７と底面１９とは、円弧状につながっていても良い。これによって、第１半導体層２０ｎ付近で形成されたキャリアにおいて、裏面１２上の第２半導体層３０ｎの端部よりも、側面１７及び底面１９に形成された第２半導体層３０ｐの方が距離的に近いキャリアが、さらに現れる。その結果、電流密度をより減少させることができるため、経年劣化を抑制できる。
本発明の実施形態に係る太陽電池１では、第２半導体層３０ｐと側面１７との接合及び第２半導体層３０ｐと底面１９との接合は、ヘテロ接合である。半導体基板にドーパントを拡散させて接合を形成した太陽電池と異なり、ヘテロ接合による太陽電池は、接合の境界がはっきりしている。このため、ヘテロ接合による太陽電池は、電流密度が大きくなりやすい。太陽電池１では、ヘテロ接合とする部分を側面１７及び底面１９とすることにより、電流密度を減少させることができる。
本発明の実施形態に係る太陽電池１では、半導体基板１０ｎは、第２導電型である第２半導体層３０ｐと異なる、第１導電型である。これによって、溝１３に形成された第２半導体層３０ｐへと少数キャリアが移動する。溝１３が形成されることにより、第２半導体層３０ｐへの移動距離が短くなる少数キャリアが現れる。このため、再結合する少数キャリアを減らすことができる。
本発明の実施形態に係る太陽電池１Ａでは、裏面１２上に形成された第２半導体層３０ｐの配列方向ｘにおける幅Ｌ２は、裏面１２上に形成された第１半導体層２０ｎの配列方向ｘにおける幅Ｌ１よりも長いことが好ましい。これによって、直列抵抗を下げることができるので、太陽電池の曲線因子をより小さくすることができる。
本発明の実施形態に係る太陽電池１Ｂでは、半導体基板１０ｎは、第２半導体層３０ｎと同じ導電型である。また、裏面１２上に形成された第２半導体層３０ｐの配列方向ｘにおける幅Ｌ２は、裏面１２上に形成された第１半導体層２０ｎの配列方向ｘにおける幅Ｌ１よりも短い。これによって、幅Ｌ２は短いため、底面１９付近で生じた少数キャリアの移動距離を短くできる。
本発明の実施形態に係る太陽電池１では、裏面１２上において、第１半導体層２０ｎと第２半導体層３０ｐとは、接している。また、溝１３が形成されていない裏面１２と溝１３との境界上において、第１半導体層２０ｎと第２半導体層３０ｐとは、接している。これにより、半導体基板と半導体層との接合面積を最大限にすることができるため、発電効率の向上が図られる。
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１００…太陽電池、１０ｎ…半導体基板、１１…受光面、１２，１１２…裏面、２０ｎ，２０ｐ…第１半導体層、２２ｉ，３２ｉ…ｉ型非晶質半導体層、２５ｎ，３５ｎ…ｎ型非晶質半導体層、２５ｐ，３５ｐ…ｐ型非晶質半導体層、３０ｎ，３０ｐ…第２半導体層、４０…絶縁層、５０ｎ，５０ｐ…第１電極，第２電極、５２，５２ｎ，５２ｐ…透明電極層、５５，５５ｎ，５５ｐ…収集電極、６０ｎ，６０ｐ…接続電極、７０…分離溝、８０…正孔、１１０…光電変換部

Claims (17)

  1. 受光面と裏面とを有する半導体基板と、第１導電型を有する第１半導体層と、第２導電型を有する第２半導体層とを備え、
    前記第１半導体層及び前記第２半導体層は、前記裏面上に形成される太陽電池であって、
    前記裏面には、溝が形成されており、
    前記溝が形成されていない前記裏面には、前記第１半導体層が形成され、
    前記第１半導体層と前記第２半導体層とが交互に配列された配列方向における前記溝の側面と前記溝の底面とには、前記第２半導体層が形成される太陽電池。
  2. 前記側面は、傾きを持って前記底面とつながっている請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記側面と前記底面とは、円弧状につながっている請求項１又は２に記載の太陽電池。
  4. 前記第２半導体層と前記側面との接合及び前記第２半導体層と前記底面との接合は、ヘテロ接合である請求項１から３の何れか１項に記載の太陽電池。
  5. 前記半導体基板は、第１導電型である請求項１から４の何れか１項に記載の太陽電池。
  6. 前記裏面上に形成された前記第２半導体層の前記配列方向における幅は、前記裏面上に形成された前記第１半導体層の前記配列方向における幅よりも長い請求項５に記載の太陽電池。
  7. 前記半導体基板は、第２導電型であり、
    前記裏面上に形成された前記第２半導体層の前記配列方向における幅は、前記裏面上に形成された前記第１半導体層の前記配列方向における幅よりも短い請求項１から４の何れか１項に記載の太陽電池。
  8. 裏面上において、前記第１半導体層と前記第２半導体層とが接している請求項１から７の何れか１項に記載の太陽電池。
  9. 前記溝が形成されていない前記裏面と前記溝との境界上において、前記第１半導体層と前記第２半導体層とが接している請求項１から８の何れか１項に記載の太陽電池。
  10. 半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成された第１半導体層と、
    前記第１半導体層上に形成されるとともに、前記第１半導体層を露出する開口部を含むように形成された絶縁層と、
    前記半導体基板上において前記第１半導体層と交互に配列されるともに、前記絶縁層を覆うように形成された第２半導体層と、
    前記第１半導体層上及び前記第２半導体層上に形成されるとともに、前記絶縁層上に前記第１半導体層と前記第２半導体層とを電気的に分離する分離溝を含むように形成された下地電極と、
    前記下地電極上に形成された収集電極と、を備えた太陽電池。
  11. 前記第２半導体層は、前記分離溝の底に露出している請求項１０に記載の太陽電池。
  12. 前記分離溝が形成されていない前記裏面と、前記溝との境界上において、前記第１半導体層と前記第２半導体層とが接している請求項１１のいずれかに記載の太陽電池。
  13. 前記第１半導体層は、ｐ型の導電型であって、
    前記第２半導体層は、ｎ型の導電型である請求項１０から１２のいずれかに記載の太陽電池。
  14. 第１半導体層と、前記第１半導体層と交互に配列された第２半導体層と、を形成された半導体基板を準備し、
    前記第１半導体層及び前記第２半導体層を被覆するように下地電極を形成する工程と、
    前記下地電極を、前記第１半導体層と接続された第１部分と、前記第２半導体層と接続された第２部分とに分離する分離溝を形成する工程と、
    メッキ法を用いて、前記下地電極の前記第１部分上及び前記第２部分上のそれぞれに収集電極を形成する工程と、備えた太陽電池の製造方法。
  15. 前記第２半導体層は、絶縁層を介して前記第１半導体層の端部を覆うように配置されており、
    前記分離溝を前記絶縁層上において形成する請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
  16. 前記分離溝を、前記分離溝の底に前記第２半導体層が露出するように形成する請求項１５に記載の太陽電池の製造方法。
  17. 前記下地電極は、透明電極を含んで構成される請求項１４から１６のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
JP2011551872A 2010-01-26 2011-01-26 太陽電池及びその製造方法 Expired - Fee Related JP5845445B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011551872A JP5845445B2 (ja) 2010-01-26 2011-01-26 太陽電池及びその製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010014597 2010-01-26
JP2010014597 2010-01-26
PCT/JP2011/051479 WO2011093329A1 (ja) 2010-01-26 2011-01-26 太陽電池及びその製造方法
JP2011551872A JP5845445B2 (ja) 2010-01-26 2011-01-26 太陽電池及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2011093329A1 true JPWO2011093329A1 (ja) 2013-06-06
JP5845445B2 JP5845445B2 (ja) 2016-01-20

Family

ID=44319315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011551872A Expired - Fee Related JP5845445B2 (ja) 2010-01-26 2011-01-26 太陽電池及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10181540B2 (ja)
EP (1) EP2530729B1 (ja)
JP (1) JP5845445B2 (ja)
CN (1) CN102725858B (ja)
WO (1) WO2011093329A1 (ja)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5485060B2 (ja) 2010-07-28 2014-05-07 三洋電機株式会社 太陽電池の製造方法
JP5334926B2 (ja) * 2010-08-02 2013-11-06 三洋電機株式会社 太陽電池の製造方法
JP5705968B2 (ja) * 2011-03-25 2015-04-22 三洋電機株式会社 光電変換装置及びその製造方法
WO2012132835A1 (ja) * 2011-03-25 2012-10-04 三洋電機株式会社 太陽電池
KR101826912B1 (ko) * 2011-11-07 2018-02-08 인텔렉츄얼 키스톤 테크놀로지 엘엘씨 광전변환소자 및 그 제조 방법
KR101878397B1 (ko) * 2011-11-18 2018-07-16 인텔렉츄얼 키스톤 테크놀로지 엘엘씨 태양전지 및 그 제조 방법
US20130146136A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-13 Kyoung-Jin Seo Photovoltaic device and method of manufacturing the same
FR2985608B1 (fr) * 2012-01-05 2016-11-18 Commissariat Energie Atomique Cellule photovoltaique et procede de realisation
JP5777795B2 (ja) * 2012-02-24 2015-09-09 三菱電機株式会社 光起電力素子
KR101948206B1 (ko) * 2012-03-02 2019-02-14 인텔렉츄얼 키스톤 테크놀로지 엘엘씨 태양 전지와, 이의 제조 방법
JP6032911B2 (ja) * 2012-03-23 2016-11-30 シャープ株式会社 光電変換素子およびその製造方法
KR101918738B1 (ko) 2012-04-17 2018-11-15 엘지전자 주식회사 태양 전지
JP6071293B2 (ja) * 2012-07-18 2017-02-01 シャープ株式会社 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
JP2014056875A (ja) * 2012-09-11 2014-03-27 Sharp Corp 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
KR101777881B1 (ko) 2012-09-18 2017-09-12 현대중공업그린에너지 주식회사 후면전극형 태양전지 제조 방법
JP2014067804A (ja) * 2012-09-25 2014-04-17 Sharp Corp 光電変換素子
CN102856328B (zh) * 2012-10-10 2015-06-10 友达光电股份有限公司 太阳能电池及其制作方法
JP2014078618A (ja) * 2012-10-11 2014-05-01 Sharp Corp 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
JP6312060B2 (ja) * 2012-10-31 2018-04-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池
CN104995748B (zh) * 2013-03-04 2017-03-08 夏普株式会社 光电转换元件
NL2010496C2 (en) * 2013-03-21 2014-09-24 Stichting Energie Solar cell and method for manufacturing such a solar cell.
JP6284522B2 (ja) * 2013-03-28 2018-02-28 シャープ株式会社 光電変換素子、光電変換モジュールおよび太陽光発電システム
EP3048648B1 (en) 2013-09-19 2019-04-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solar cell and solar cell module
TWI462320B (zh) * 2013-11-11 2014-11-21 Neo Solar Power Corp 背接觸式太陽能電池
WO2015079779A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池の製造方法
US9196758B2 (en) * 2013-12-20 2015-11-24 Sunpower Corporation Solar cell emitter region fabrication with differentiated p-type and n-type region architectures
WO2015114903A1 (ja) * 2014-01-28 2015-08-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池及びその製造方法
WO2015118740A1 (ja) * 2014-02-06 2015-08-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池
JP2015191962A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 三菱電機株式会社 太陽電池およびその製造方法
US20160284917A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 Seung Bum Rim Passivation Layer for Solar Cells
US11355657B2 (en) 2015-03-27 2022-06-07 Sunpower Corporation Metallization of solar cells with differentiated p-type and n-type region architectures
US9525083B2 (en) * 2015-03-27 2016-12-20 Sunpower Corporation Solar cell emitter region fabrication with differentiated P-type and N-type architectures and incorporating a multi-purpose passivation and contact layer
JP6692797B2 (ja) * 2015-03-31 2020-05-13 株式会社カネカ 太陽電池及びその製造方法
JP6762304B2 (ja) * 2015-08-31 2020-09-30 シャープ株式会社 光電変換素子
US9502601B1 (en) * 2016-04-01 2016-11-22 Sunpower Corporation Metallization of solar cells with differentiated P-type and N-type region architectures
WO2019053957A1 (ja) 2017-09-13 2019-03-21 株式会社カネカ 太陽電池、太陽電池の製造方法、および太陽電池モジュール
EP3664156A4 (en) * 2017-12-04 2020-12-09 Kaneka Corporation SOLAR CELL AND ELECTRONIC DEVICE EQUIPPED WITH THE SAID SOLAR CELL
JP7278831B2 (ja) * 2019-03-27 2023-05-22 パナソニックホールディングス株式会社 太陽電池セルの製造方法および割断用太陽電池セル

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005510885A (ja) * 2001-11-26 2005-04-21 シェル・ゾラール・ゲーエムベーハー 背面接点を有する太陽電池の製造
JP2007059644A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Toyota Motor Corp 光起電力素子
WO2009096539A1 (ja) * 2008-01-30 2009-08-06 Kyocera Corporation 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5053083A (en) * 1989-05-08 1991-10-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Bilevel contact solar cells
JP2003124483A (ja) * 2001-10-17 2003-04-25 Toyota Motor Corp 光起電力素子
US7339110B1 (en) * 2003-04-10 2008-03-04 Sunpower Corporation Solar cell and method of manufacture
JP3998619B2 (ja) * 2003-09-24 2007-10-31 三洋電機株式会社 光起電力素子およびその製造方法
JP4155899B2 (ja) * 2003-09-24 2008-09-24 三洋電機株式会社 光起電力素子の製造方法
US7199395B2 (en) 2003-09-24 2007-04-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic cell and method of fabricating the same
DE102004050269A1 (de) * 2004-10-14 2006-04-20 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Verfahren zur Kontakttrennung elektrisch leitfähiger Schichten auf rückkontaktierten Solarzellen und Solarzelle
FR2880989B1 (fr) * 2005-01-20 2007-03-09 Commissariat Energie Atomique Dispositif semi-conducteur a heterojonctions et a structure inter-digitee
US20070169808A1 (en) 2006-01-26 2007-07-26 Kherani Nazir P Solar cell
JP2009152222A (ja) * 2006-10-27 2009-07-09 Kyocera Corp 太陽電池素子の製造方法
US7851698B2 (en) * 2008-06-12 2010-12-14 Sunpower Corporation Trench process and structure for backside contact solar cells with polysilicon doped regions
US9070804B2 (en) * 2009-02-24 2015-06-30 Sunpower Corporation Back contact sliver cells
KR101146737B1 (ko) * 2009-06-29 2012-05-18 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
US20110073175A1 (en) * 2009-09-29 2011-03-31 Twin Creeks Technologies, Inc. Photovoltaic cell comprising a thin lamina having emitter formed at light-facing and back surfaces
CN102576764A (zh) * 2009-10-15 2012-07-11 Lg伊诺特有限公司 太阳能电池设备及其制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005510885A (ja) * 2001-11-26 2005-04-21 シェル・ゾラール・ゲーエムベーハー 背面接点を有する太陽電池の製造
JP2007059644A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Toyota Motor Corp 光起電力素子
WO2009096539A1 (ja) * 2008-01-30 2009-08-06 Kyocera Corporation 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5845445B2 (ja) 2016-01-20
WO2011093329A1 (ja) 2011-08-04
EP2530729A1 (en) 2012-12-05
US10181540B2 (en) 2019-01-15
CN102725858B (zh) 2015-12-09
US20130186456A1 (en) 2013-07-25
EP2530729A4 (en) 2014-10-29
CN102725858A (zh) 2012-10-10
EP2530729B1 (en) 2019-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5845445B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
JP5906393B2 (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
US10680122B2 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
JP5461028B2 (ja) 太陽電池
JP5347409B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
KR101046219B1 (ko) 선택적 에미터를 갖는 태양전지
JP5538360B2 (ja) 太陽電池の製造方法及び太陽電池
US20170194516A1 (en) Advanced design of metallic grid in photovoltaic structures
US20110303278A1 (en) Transparent conducting oxide for photovoltaic devices
JP2016111357A5 (ja)
TWI424582B (zh) 太陽能電池的製造方法
JP2013131586A (ja) 裏面電極型太陽電池の製造方法
JP2010283406A (ja) 太陽電池
US8889981B2 (en) Photoelectric device
WO2018180227A1 (ja) 太陽電池セル
JP6311968B2 (ja) 太陽電池
KR101828423B1 (ko) 태양 전지
KR101661364B1 (ko) 태양 전지의 제조 방법
WO2012132834A1 (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
WO2017038733A1 (ja) 光電変換素子
JP6583753B2 (ja) 太陽電池
WO2012132932A1 (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP5816800B2 (ja) 太陽電池の製造方法
KR20120025732A (ko) 태양 전지의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20130628

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131220

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20140106

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20140314

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140924

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141113

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20150224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150414

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150416

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150609

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150622

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5845445

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees