太陽能電池元件及太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種使輸出特性提高的太陽能電池元件及太陽能電池模塊。本實施方式涉及的太陽能電池元件具備：具有第一面（1F）及該第一面的背面的第二面（1S）的第一導電型的半導體基板（1）；具有位于所述第一面（1S）上的第一層（2a）及貫通所述半導體基板或經由側面而與所述第一層連續(xù)且位于所述第二面（1F）上的第二層（2b）的第二導電型的半導體層（2）；具有位于所述第一層（2a）上的主電極部（4a）及貫通所述半導體基板或經由側面而與所述主電極部電連接且位于所述第二層（2b）上的第一輸出取出部（4c）的第一電極（4）；位于所述第二面中的未配置所述第二層（2b）的部分的第二電極（5）。并且，在上述太陽能電池元件中，所述第二層（2b）的方塊電阻比所述第一層（2a）的方塊電阻大。
【專利說明】太陽能電池元件及太陽能電池模塊
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及太陽能電池元件及太陽能電池模塊。
【背景技術】
[0002]在國際公布第2008/078741號及日本特表2002-500825號中，公開了一種背接觸型太陽能電池元件。
[0003]這樣的太陽能電池元件具有半導體基板、第一電極及第二電極，其中，半導體基板具有多個貫通孔。第一電極設置于半導體基板的受光面、貫通孔及背面的一部分。第二電極設置于半導體基板的背面的未配置第一電極的部位。
[0004]在背接觸型太陽能電池元件中，極性不同的兩個電極(第一電極及第二電極)配置于半導體基板的背面。由此，在太陽能電池元件中有時產生基于漏電流的不良。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種減少了產生漏電流的太陽能電池元件及一種太陽能電池模塊。
[0006]本發(fā)明的一實施方式涉及的太陽能電池元件具備:具有第一面及該第一面的背面的第二面的第一導電型的半導體基板；具有位于所述第一面上的第一層及貫通所述半導體基板或經由側面而與所述第一層連續(xù)且位于所述第二面上的第二層的第二導電型的半導體層。進而，上述太陽能電池元件具備:具有位于所述第一層上的主電極部及貫通所述半導體基板或經由所述半導體基板的側面而與所述主電極部電連接且位于所述第二層上的第一輸出取出部的第一電極；位于所述第二面中的未配置所述第二層的部分的第二電極。并且，在上述太陽能電池元件中，所述第二層的方塊電阻比所述第一層的方塊電阻大。
[0007]本發(fā)明的一實施方式涉及的太陽能電池模塊具備上述太陽能電池元件。
[0008]根據(jù)上述的太陽能電池元件及太陽能電池模塊，能夠使輸出特性提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是從第一面?zhèn)扔^察本發(fā)明的一實施方式涉及的太陽能電池元件的一例的俯視不意圖。
[0010]圖2是從第二面?zhèn)扔^察本發(fā)明的一實施方式涉及的太陽能電池元件的一例的俯視不意圖。
[0011]圖3 (a)是從圖1的截面A-A觀察的示意圖，(b)是從圖1的截面B-B觀察的示意圖。
[0012]圖4是圖2的部分C的放大俯視圖。
[0013]圖5是說明本發(fā)明的一實施方式涉及的太陽能電池模塊的一例的示意圖，Ca)是太陽能電池模塊的局部截面放大圖，(b)是從第一面?zhèn)扔^察太陽能電池模塊的俯視圖?！揪唧w實施方式】
[0014]《太陽能電池元件》
[0015]如圖1?圖4所示那樣，本發(fā)明的一實施方式涉及的太陽能電池元件10具備:一導電型的半導體基板I ;具有與半導體基板I不同的導電型的反向導電型層2;貫通孔3;第一電極4 ;第二電極5 ;半導體層6 ;以及減反射層7。
[0016]半導體基板I具有第一面IF (在圖3中為上表面?zhèn)?及第一面IF的背面的第二面IS (在圖3中為下表面?zhèn)?。在太陽能電池元件10中，第一面IF成為受光面。以下，為了方便說明，也有時將第一面IF稱為半導體基板I的受光面，將第二面IS稱為半導體基板I的背面等。
[0017]作為半導體基板1，使用具有規(guī)定的摻雜劑元素(用于控制導電型的雜質)而具有一導電型(例如P型)的單晶硅基板或多晶硅基板等晶體硅基板。即，半導體基板I具有第一導電型。半導體基板I的厚度例如能夠設為250 μ m以下,進而150 μ m以下。半導體基板I的形狀并不特別限制，半導體基板I的形狀例如可以設為四邊形狀。
[0018]作為半導體基板1，例如可以使用具有P型導電型的晶體硅基板。在將半導體基板I設為具有P型的情況下，作為摻雜劑元素，例如可以使用硼或鎵。
[0019]如圖3所示那樣，在半導體基板I的第一面IF形成有具有多個細微的突起Ib的絨面結構(凹凸結構)la。由此，能夠減少第一面IF的入射光的反射而使半導體基板I內更多地吸收太陽光。需要說明的是，絨面結構Ia在本實施方式中不是必須的結構，只要根據(jù)需要形成即可。
[0020]另外，如圖3所示，半導體基板I具有從第一面IF貫通至第二面IS的多個貫通孔
3。貫通孔3如后述那樣，在其內表面形成有第三層2c。另外，在貫通孔3的內部形成有后述的第一電極4的導通部4b。貫通孔3能夠在直徑為50 μ m以上300 μ m以下的范圍以規(guī)定的間距形成。需要說明的是，貫通孔3在第一面IF及第二面IS的開口部的直徑可以不同。例如，如圖3所示那樣，貫通孔3可以為從第一面IF側朝向第二面IS側而直徑變小的形狀。
[0021]反向導電型層2為具有與半導體基板I相反的導電型的層。即，反向導電型層2相當于具有第二導電型的半導體層。反向導電型層2包括:形成于半導體基板I的第一面IF的第一層2a ;形成于半導體基板I的第二面IS的第二層2b;以及形成于貫通孔3的內表面的第三層2c。在本實施方式中，第一層2a以經由第三層2c與第二層2b連續(xù)的方式形成。在半導體基板I具有P型導電型的情況下，反向導電型層2具有η型的導電型。
[0022]第一層2a例如作為具有40?100Ω/ □左右的方塊電阻的n+型形成。通過將方塊電阻值設為該范圍，能夠減少在第一面IF的表面復合的增大及表面電阻的增大。另外，第一層2a例如在半導體基板I的第一面IF上以0.2μπι?2μπι左右的厚度形成。
[0023]第二層2b形成于半導體基板I的第二面IS中的第一電極4的形成區(qū)域及其周邊部。第二層2b具有與第一層2a相比較高的方塊電阻。第二層2b的方塊電阻例如為100?600Ω/□即可。第三層2c形成于貫通孔3的內表面。第三層2c只要具有與第一層2a同等的方塊電阻即可。需要說明的是，第三層2c也可以具有比第一層2a的方塊電阻低的方塊電阻，由此，能夠更加減少表面電阻的增大。
[0024]在太陽能電池元件10中，pn結形成于半導體基板I的一導電型的區(qū)域和反向導電型層2之間。
[0025]半導體部6是以在太陽能電池元件10的內部形成內部電場為目的而設置。即，半導體部6是以得到BSF效應(Back Surface Field Effect:背電場效應)為目的而設置的層。由此，在半導體基板I的第二面IS的附近不容易產生載流子的復合。其結果是，減少發(fā)電效率的降低。
[0026]在半導體基板I的第二面IS中，半導體部6形成于形成有第二層2b的區(qū)域以外的大致整個面。例如，如圖3 (a)所示那樣，半導體部6在第二面IS中形成為不與第二層2b相接。半導體部6的形成圖案根據(jù)第一電極4的形成圖案而不同。
[0027]半導體部6具有與半導體基板I相同的導電型。即，半導體基板I若為作為第一導電型的P型，則半導體部6也為第一導電型(P型)。并且，半導體部6含有的摻雜劑的濃度比半導體基板I含有的摻雜劑的濃度高。即，在半導體部6中，以比在半導體基板I中用于具有一導電型而摻雜的摻雜劑元素的濃度高的濃度存在有摻雜劑元素。在半導體基板I具有P型的情況下，半導體部6例如能夠通過向第二面IS擴散硼或鋁等摻雜劑元素而形成。此時，半導體部6含有的摻雜劑元素的濃度設為IXlO18?5X1021atom/cm3左右即可。由此，半導體部6具有含有比半導體基板I的P型導電型高濃度的摻雜劑的P+型導電型，與后述的集電部5b之間形成良好的歐姆接觸。
[0028]例如在俯視半導體基板I的第二面IS的情況下，半導體部6可以形成于第二面IS的整個區(qū)域的70%以上。由此，BSF效應提高。其結果是，太陽能電池元件10的輸出特性提高。需要說明的是，半導體部6在本實施方式中不是必須的結構，只要根據(jù)需要形成即可。
[0029]減反射層7形成于半導體基板I的第一面IF側。在本實施方式中，減反射層7形成于第一層2a上。減反射層7具有在半導體基板I的表面(第一面1F)減少入射光的反射的作用。減反射層7能夠用氮化硅膜或氧化物材料膜等形成。減反射層7的厚度設定成對于入射光實現(xiàn)低反射的條件的值。例如，若為使用硅基板作為半導體基板I的情況，則用折射率為1.8?2.3左右的材料將減反射層7形成500?1200A左右的厚度即可。需要說明的是，具有減反射層7在本實施方式中不是必須的結構，只要根據(jù)需要設置即可。
[0030]第一電極4具有多個主電極部4a、多個導通部4b及多個第一輸出取出部4c。如圖1及圖3 (a)所示那樣，主電極部4a形成于半導體基板I的第一面IF上，導通部4b與主電極部4a電連接且設置于貫通孔3內。如圖2及圖3 (a)所示那樣，第一輸出取出部4c形成于第二面IS上，且與導通部4b連接。S卩，主電極部4a經由貫通半導體基板I的導通部4b與第一輸出取出部4c電連接。
[0031]主電極部4a具有將在第一面IF側生成的載流子集電的功能。導通部4b具有將在主電極部4a集電的載流子向設置于第二面IS側的第一輸出取出部4c導出的功能。第一輸出取出部4c具有作為配線連接部的功能，該配線連接部與將鄰接的太陽能電池元件10彼此電連接的配線連接。
[0032]導通部4b如圖1所示，與形成于半導體基板I的貫通孔3對應設置。該導通部4b如圖3 (a)及圖3 (b)所示那樣，設置成從半導體基板I的第一面IF側向第二面IS側導出。需要說明的是，在圖1中，黑圓點狀圖示的導通部4b的形成位置與貫通孔3的形成位
置對應。
[0033]在本實施方式中，多個導通部4b排列于規(guī)定的一個方向。在該太陽能電池兀件10中，如圖1所示那樣，多個導通部4b排列成在與半導體基板I的第一面IF的基準邊BS平行的方向上形成多個列(在圖1中為3列)。在此，基準邊BS是指在使多個太陽能電池元件10排列而形成太陽能電池模塊20的情況下的設為與太陽能電池元件10的排列方向平行的邊。需要說明的是，在本說明書中，平行不應該像數(shù)學定義那樣嚴格解釋。
[0034]在太陽能電池元件10中，導通部4b設置成排列成多根(在圖1中為3根)直線狀。并且，各列的多根導通部4b以大致均等的間隔被配置。
[0035]主電極部4a在半導體基板I的第一面IF上連接相互屬于不同列的導通部4b彼此。主電極部4a為線狀。在本實施方式中，線狀的主電極部4a例如如圖1所示那樣，沿著與導通部4b的排列方向正交的方向，即與基準邊BS正交的方向延伸配置。這樣配置的主電極部4a連接位于與基準邊BS正交的一直線上的三個導通部4b。由此，在光均等地照射于第一面IF時，能夠減少由于電流在一個導通部4b集中流動而產生的電阻損失的增大。因此，能夠減少太陽能電池元件的輸出特性降低。
[0036]能夠將主電極部4a的寬度設為50?200 μ m左右，將各主電極部4a的間隔設為I?3mm左右ο
[0037]另外，在本實施方式中，沿著基準邊BS的方向排列的導通部4b的個數(shù)與主電極部4a的根數(shù)相同。由此，能夠在確保第一面IF的受光面積的同時，減少受光面電極部的電阻損失變大。
[0038]另外，第一電極4如圖1所示那樣，可以配置成覆蓋貫通孔3。此時，可以在第一電極4設置具有比貫通孔3的直徑大的直徑的圓形焊盤電極部4e。若為這樣的方式，則在制造過程中即使主電極部4a的形成位置從期望的位置偏離一些，也容易連接主電極部4a和導通部4b。由此，提高太陽能電池元件10的可靠性。
[0039]另外，第一電極4如圖1所示那樣，也可以具有連接各主電極部4a的各端部彼此的輔助電極部4f。輔助電極部4f具有電連接相鄰的線狀的主電極部4a彼此的功能。具體而言，第一電極4具有連接各主電極部4a的一端彼此的輔助電極部4f和連接各主電極部4a的另一端彼此的輔助電極部4f。根據(jù)這樣的方式，假設即使在一部分的主電極部4a發(fā)生斷線，也能夠通過輔助電極部4f向其他的主電極部4a引導載流子，所以能夠減少太陽能電池兀件10的輸出降低。
[0040]在太陽能電池元件10中，將形成于第一電極4中的作為受光面的第一面IF側的部分設為受光面電極部時，由于該受光面電極部與作為受光面的第一面IF的面整體相比所占的比例非常小，所以實現(xiàn)高受光效率。并且，在第一面IF均勻地形成受光面電極部，因此能夠將在第一面IF發(fā)生的載流子效率良好地集電。
[0041]進而，第一電極4如圖3 (b)及圖4所示那樣，具有在半導體基板I的第二面IS上與多個導通部4b (貫通孔3)對應的位置設置的多個第一輸出取出部4c。
[0042]第一輸出取出部4c在與主電極部4a的長邊方向不同的方向上(在本實施方式中導通部4b的排列方向)依次排列，并且，第一輸出取出部4c在該排列方向上形成具有長邊方向的長尺狀。在本實施方式中，一個第一輸出取出部4c與多個導通部4b連接。具體而言，如圖4所示那樣，一個第一輸出取出部4c與六個或八個導通部4b連接。
[0043]另外，第一輸出取出部4c與導通部4b的排列對應，形成多個列(在圖2中為三列)。以下，將多個第一輸出取出部4c排列的方向，即沿著基準邊BS的方向(與基準邊BS平行的方向)稱為排列方向。需要說明的是，該排列方向為與上述的導通部4b排列的方向相同的方向。
[0044]第二電極5具有與第一電極4不同的極性，并且，第二電極5以與第一電極4電絕緣的方式配置。這樣的第二電極5如圖2及圖4所示那樣，具有第二輸出取出部5a及集電部5b。
[0045]第二輸出取出部5a設置于第二面1S。集電部5b在俯視第二面IS的情況下以夾持第一輸出取出部4c的方式位于兩側。
[0046]集電部5b將在第二面IS側生成的載流子集電。集電部5b形成于設置在半導體基板I的第二面IS的半導體部6上，該集電部5b設置于除去第一輸出取出部4c及其周邊部分以及形成第二輸出取出部5a的區(qū)域的一部分的第二面IS的大致整個面。換言之，集電部5b在俯視第二面IS的情況下以將第一輸出取出部4c夾入的方式形成對。
[0047]在此，“大致整個面”是指在俯視半導體基板I的第二面IS下的第二面IS的整個區(qū)域的70%以上的面。通過將集電部5b設置于第二面IS中的形成第一電極4的區(qū)域以外的大致整個面，能夠縮短在集電部5b集電的載流子的移動距離。因此，能夠使從第二輸出取出部5a取出的載流子的量增加，其結果是，提高太陽能電池元件10的輸出特性。
[0048]第二輸出取出部5a具有作為與將鄰接的太陽能電池元件10彼此電連接的配線連接的配線連接部的功能。另外，第二輸出取出部5a形成為其至少一部分與集電部5b重合即可。由此，能夠將在第一集電部5b集電的載流子向外部輸出。需要說明的是，第二輸出取出部5a如圖3 Ca)所示那樣，可以配置于第二面IS中的沒有形成集電部5b的區(qū)域。
[0049]另外，第二輸出取出部5a與多個第一輸出取出部4c的每個第一輸出取出部4c平行排列。另外，第二輸出取出部5a形成與第一輸出取出部4c同樣在排列方向上具有長邊方向的長尺狀。需要說明的是，在本實施方式中，第一輸出取出部4c及第二輸出取出部5a沿著第一輸出取出部4c或第二輸出取出部5a的排列方向形成多個，但也可以以一根的方式形成帶狀。
[0050]需要說明的是，第一輸出取出部4c和第二輸出取出部5a的沿基準邊BS方向的長度可以不同，也可以相同。
[0051]集電部5b例如能夠用鋁形成。第二輸出取出部5a例如能夠用銀形成。
[0052]另外，在本實施方式中，如圖3(a)、圖4所示那樣，第一輸出取出部4c具有與導通部4b連接的導通區(qū)域4cl (重合部分)和與該導通區(qū)域4cl連接的取出區(qū)域4c2。
[0053]導通區(qū)域4cl設置成覆蓋多個導通部4b的一部分。導通區(qū)域4cl在半導體基板I的第二面IS上位于多個導通部4b (貫通孔3)的正下方。該導通區(qū)域4cl形成在導通部4b的排列方向(沿基準邊BS的方向)具有長邊方向的長尺狀。即，導通區(qū)域4cl沿著導通部4b的排列方向設置。另外，該導通區(qū)域4cl的短邊方向的尺寸與導通部4b的直徑大致相等即可。另外，上述尺寸考慮位置偏離等，可以設為比導通部4b的直徑稍微大一些。在本實施方式中，一個導通區(qū)域4cl與多個導通部4b連接，這樣的導通區(qū)域4cl沿著導通部4b的排列方向排列多個。具體而言，如圖4所示那樣，導通區(qū)域4cl與六個導通部4b連接。
[0054]需要說明的是，導通區(qū)域4cl只要與導通部4b電連接即可，所以只要設為覆蓋導通部4b的一部分的形狀即可。
[0055]取出區(qū)域4c2在第二面IS上與各導通區(qū)域4cl鄰接且與各導通區(qū)域4cl連接。取出區(qū)域4c2配置于導通區(qū)域4cl和集電部5b之間。取出區(qū)域4c2與導通區(qū)域4cl同樣形成具有沿導通部4b的排列方向的長邊方向的長尺狀。這樣的取出區(qū)域4c2如圖4所示那樣，排列成沿著導通部4b的排列方向與導通區(qū)域4cl連接。
[0056]導通區(qū)域4cl及取出區(qū)域4c2與排列的導通部4b的列數(shù)對應，形成多個列(在圖2中為三列)。
[0057]并且，在本實施方式中，如圖4所示那樣，在導通部4b的排列方向上，取出區(qū)域4c2的長度比導通區(qū)域4cl的長度短。并且，如圖4所示那樣，半導體部6在第一輸出取出部4c的排列方向上具有位于相鄰的取出區(qū)域4c2之間的擴張部6a。
[0058]需要說明的是，如上述那樣，在本實施方式中，第一輸出取出部4c具有突出的部分(取出區(qū)域4c2)，但可以不設置這樣的突出的部分。
[0059]在本實施方式中，第二層2b具有與第一層2a相比較高的方塊電阻，所以能夠使第二層2b和第二電極5的距離接近而增大第二電極5的區(qū)域。其結果是，能夠使從第二電極5取出的載流子的量增加，因此實現(xiàn)提高太陽能電池元件10的輸出特性。另外，即使在大量生產過程中產生電極形成位置的偏離等也能夠減少漏電流不良等的不良率。
[0060]第一層2a的方塊電阻例如設為40?100Ω/ □，第二層2b的方塊電阻例如設為100?600Ω/ □即可。需要說明的是，反向導電型層2的各層的方塊電阻例如能夠使用四探針法測定。更加具體而言，反向導電型層2各層的方塊電阻例如從將測量探針接觸10點而測定的值的平均值算出。
[0061]另外，第二層2b的摻雜劑濃度的最大值可以設為比第一層2a的摻雜劑濃度的最大值小。由此，也能夠減少漏電流的產生且使第二層2b與第二電極5的距離小。因此，能夠進一步提高上述輸出特性。
[0062]另外，第二層2b的摻雜劑濃度的最大值比第一層2a的摻雜劑濃度的最大值小，例如，第一層2a的摻雜劑濃度的最大值設定為8X 102°atom/cm3左右,第二層2b的摻雜劑濃度的最大值設定為8X1019atom/cm3以下，需要說明的是，各層的摻雜濃度例如能夠使用次級離子質譜法(SIMS)測定。更加具體而言，反向導電型層2的各層的摻雜劑濃度從使用SIMS(ULVAC-PHI制Model6650)裝置對各層的任意的合計五點測定的各摻雜劑濃度的最大值的平均值算出。
[0063]第二層2b和第二電極5的距離設定為0.3?0.6mm。此時，第二層2b和第二電極5之間可以不設pn分離區(qū)域。另一方面，可以在第二層2b和第二電極5之間及半導體基板I的第二面IS的周緣部設置pn分離區(qū)域。在這樣的pn分離區(qū)域中，存在半導體基板I的一導電型的區(qū)域。
[0064]另外，第三層2c的方塊電阻與第一層2a的方塊電阻大致相等或比其低即可。由此，能夠進一步減少表面電阻的增大。如此，第二層2b可以具有比第三層2c大的方塊電阻。
[0065]另外，第二層2b的摻雜劑濃度可以形成為隨著離開貫通孔3、第三層2c而變小。由此，能夠在貫通孔3附近減少載流子的電阻損失且在遠離與第二電極5鄰接的貫通孔3的區(qū)域減少漏電流的產生。
[0066]此時，如圖3 Ca)所示那樣，關于第二層2b的摻雜劑濃度的最大值，第二層2b的端部的摻雜劑濃度可以為第三層2c的附近(貫通孔3的輪廓附近)的摻雜劑濃度的90%左右。例如，第二層2b的端部的摻雜劑濃度可以設為7X 1019atom/cm3左右,第三層2c的附近(貫通孔3的輪廓附近)的摻雜劑濃度可以設為8X 1019atom/cm3左右。
[0067]《太陽能電池模塊》
[0068]太陽能電池元件10能夠單獨使用，但也能夠作為構成太陽能電池模塊的要素而使用。即，太陽能電池元件10能夠配置成具有相同結構的多個太陽能電池元件10相互鄰接，進而將相互進行串聯(lián)而構成模塊。
[0069]本發(fā)明的一實施方式涉及的太陽能電池模塊20具有相互鄰接排列的實施方式涉及的多個太陽能電池元件10及將相鄰的太陽能電池元件10之間電連接的配線件15。
[0070]太陽能電池模塊20如圖5 Ca)所示，還具有透光性部件11、表面填充件12、背面填充件13及背面保護件14。
[0071]透光性部件11配置于太陽能電池元件10的第一面IF側且具有保護第一面IF的功能，例如由玻璃等構成。
[0072]表面填充件12配置于太陽能電池元件10的第一面IF和透光性部件11之間且具有密封太陽能電池元件10的功能，例如，由透明的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等構成。
[0073]背面填充件13配置于太陽能電池元件10的第二面IS側且具有密封太陽能電池元件10的功能，例如，由透明或白色的EVA等構成。
[0074]背面保護件14具有保護太陽能電池元件10的第二面IS側的功能，例如由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚氟乙烯樹脂(PVF)等的單層或層疊構造形成。
[0075]多個太陽能電池元件10如圖5 (b)所示那樣，用具有作為連接部件的功能的配線件15將相鄰的太陽能電池元件10彼此相互串聯(lián)而成。
[0076]配線件15具有基體片及形成于基體片上的配線。配線具有與第一電極4(第一輸出取出部4c)連接的第一配線。進而，配線具有與第二電極5 (第二輸出取出部5a)連接的第二配線。進而，配線包括用于對第一配線和第二配線進行連接的第三配線，該第一配線與相鄰的一個太陽能電池元件10連接，該第二配線與另一個太陽能電池元件10連接。
[0077]第一配線及第二配線分別逐個交替地隔開規(guī)定的間隔而配置。
[0078]另外，可以在配線上形成絕緣片，在各配線和各電極連接的部分設置開口部。
[0079]作為基體片及絕緣片的材質，例如能夠使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚氟乙烯樹脂(PVF)。也可以使用聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE )或聚醚砜(PES )等耐熱性優(yōu)異的樹脂。需要說明的是，基體片及絕緣片可以為單層結構也可以為多層結構。
[0080]作為配線的材質，只要為具有導電性的材質即可。作為這樣的材質，例如能夠使用銅、鋁及銀等金屬。
[0081]使用焊錫膏劑或導電性粘接劑使配線件15與第一輸出取出部4c和第二輸出取出部5a連接。需要說明的是，可以不具備基體片。
[0082]背面保護件14能夠使用白色等反射率高的材質的構件。由此，照射于太陽能電池元件10之間的光在背面保護件14漫反射后照射于太陽能電池元件10。其結果是，能夠更加增大太陽能電池元件10的受光量。作為背面保護件14的材料，例如能夠使用白色的PET
坐寸ο
[0083]《太陽能電池元件的制造方法》
[0084]接下來，對本發(fā)明的實施方式涉及的太陽能電池元件的制造方法進行說明。具體而言，對太陽能電池元件10的制造方法進行說明。
[0085]〈半導體基板的準備工序〉
[0086]首先準備呈現(xiàn)P型導電型的半導體基板I。
[0087]若為將單晶硅基板作為半導體基板I使用的情況，則能夠通過將單晶硅鑄塊切成規(guī)定的厚度而得到半導體基板I。單晶硅鑄塊能夠使用FZ或CZ法等公知的制法制作的單晶硅鑄塊。另外，若為將多晶硅基板作為半導體基板I使用的情況，則能夠通過將多晶硅鑄塊切成規(guī)定的厚度而得到半導體基板I。多晶硅鑄塊能夠使用澆鑄法或鑄模內凝固法等公知的制法制作的多晶硅鑄塊。
[0088]在以下，以使用作為摻雜劑元素將摻雜B(硼)或Ga(鎵)以IX IO15?IX 1017atoms/cm3左右進行了摻雜的晶體硅基板的情況為例進行說明。即，半導體基板I具有P型導電型。
[0089]需要說明的是，除去伴隨著切割(切成片，slice)的半導體基板I的表層部的機械性損傷層或污染層。例如，將切割后的半導體基板I的表面及背面的表層部用NaOH或Κ0Η、或者氟酸和硝酸的混合液等分別蝕刻10?20 μ m左右，之后，用純水等清洗即可。由此，除去有機成分或金屬成分。
[0090]〈貫通孔的形成工序〉
[0091]接下來，在半導體基板I的第一面IF和第二面IS之間形成貫通孔3。
[0092]貫通孔3能夠使用機械式鉆頭、水射流或激光加工設備等形成。需要說明的是，貫通孔3的形成以成為受光面的第一面IF不受損傷的方式從半導體基板I的第二面IS側朝向第一面IF側進行加工。但是，若由于加工對半導體基板I所造成的損傷少，則也可以從第一面IF側朝向第二面IS側進行加工。
[0093]〈絨面結構的形成工序〉
[0094]接下來，在形成有貫通孔3的半導體基板I的受光面?zhèn)刃纬删哂屑毼⒌耐黄?凸部)Ib的絨面結構la。
[0095]作為絨面結構Ia的形成方法，能夠采用基于NaOH或KOH等堿性水溶液的濕式蝕刻法。作為絨面結構Ia的其他的形成方法，能夠采用使用具有將半導體基板I的材料進行蝕刻的性質的蝕刻氣體的干式蝕刻法。
[0096]〈反向導電型層的形成工序〉
[0097]接下來，形成反向導電型層2。即，在半導體基板I的第一面IF上形成第一層2a，在第二面IS上形成第二層2b，在貫通孔3的內表面上形成第三層2c。
[0098]在將呈現(xiàn)P型導電層的晶體硅基板作為半導體基板I使用的情況下，反向導電型層2呈現(xiàn)η型。作為用于形成反向導電型層2的η型化摻雜劑元素，能夠使用P (磷)。
[0099]在本實施方式中，反向導電型層2具有η型。因此，作為用于形成反向導電型層2的η型化摻雜劑元素，例如能夠使用P (磷)。
[0100]反向導電型層2例如能夠使用以下的方法形成。
[0101]作為第一種方法，具有在半導體基板I的第一面IF和貫通孔3內涂覆形成膏劑狀態(tài)的P2O5，且使其熱擴散的涂覆熱擴散法。在使其擴散時，通過使從膏劑蒸發(fā)的摻雜劑向第二面IS擴散，能夠形成具有比第一層2a高的方塊電阻的第二層2b。
[0102]作為第二種方法，具有將形成氣體狀態(tài)的POCI3 (三氯氧化磷)作為擴散源而擴散于形成對象部位的氣相熱擴散法。若使用氣相熱擴散法，則在反向導電型層2的兩個主面的形成對象部位和貫通孔3的內表面能夠用同一工序形成反向導電型層2。因此，通過在第二面IS中形成具有較薄的厚度的擴散減少層而減少摻雜劑的擴散量，能夠形成與比第一層2a相比方塊電阻高的第二層2b。另外，通過蝕刻第二面IS的表面，能夠形成第二層2b。
[0103]另外，在氣相熱擴散法的情況下可以為以下的方法，首先，準備具有保持多個半導體基板I的槽的容器。接著，在容器槽中將2個半導體基板I各自的第二面IS彼此對置的方式重疊插入。接著，使POCI3擴散。此時，半導體基板I之間的間隔窄，所以與第一面IF相比第二面IS的摻雜劑的擴散量減少。由此，能夠形成與第一層2a相比方塊電阻高的第二層2b。另外，通過使用該方法，能夠在半導體基板I設置貫通孔3，因此，能夠使在第二面IS的貫通孔3的附近的摻雜劑的擴散量多，從而能夠形成使第二面IS的摻雜劑濃度隨著離開貫通孔3 (第三層3c)而變低。
[0104]需要說明的是，在反向導電型層2的形成后如后述那樣用鋁膏劑形成半導體部6的情況下，能夠使作為P型摻雜劑元素的鋁以充分的濃度擴散至充分的深度而形成半導體部6。因此，在該情況下，能夠忽視已經形成的較淺的擴散區(qū)域的存在。即，在該情況下，存在于半導體層6的形成對象部位的反向導電型層2并不需要除去。
[0105]另外，可以用激光照射等公知的方法對形成第一電極4的區(qū)域的周圍或半導體基板I的第二面is的周緣部進行pn分離。
[0106]〈減反射層的形成工序〉
[0107]接下來，在第一層2a上形成減反射層7。作為減反射層7的形成方法，能夠使用PECVD法、蒸鍍法或濺射法等。例如，若為用PECVD法形成由SiNx膜構成的減反射層7的情況，則通過將反應室內設為500°C左右，并且用輝光放電分解使用氮(N2)稀釋的硅烷(Si3H4)和氨氣(NH3)的混合氣體離子化且使其沉積而形成減反射層7。另外，在第三層2c上也可以形成減反射層7。
[0108]〈半導體層的形成工序〉
[0109]接下來，在半導體基板I的第二面IS上形成半導體層6。在將硼作為摻雜劑元素的情況下，用將BBr3 (三溴化硼)作為擴散源的熱擴散法能夠在800?1100°C左右的溫度形成。在該情況下，可以在形成半導體層6之前，在形成半導體層6的對象部位以外的區(qū)域上，例如在已經形成的反向導電型層2等上形成由氧化膜等構成的擴散防止層，且在形成半導體層6后除去該層。
[0110]另外，在將鋁作為摻雜劑元素使用的情況下，通過將由鋁粉末和有機載體等構成的鋁膏劑用印刷法涂覆于半導體基板I的第二面IS后，且用700?850°C左右的溫度進行熱處理(燒成，煅燒)即可。由此，通過使鋁向半導體基板I進行擴散而形成半導體部6。在該情況下，能夠僅在作為鋁膏劑的印刷面的第二面IS上形成作為期望的擴散區(qū)域的半導體部6。并且，也能夠將燒成后形成于第二面IS上的由鋁構成的層不除去而就那樣地作為集電部5b使用。
[0111]〈電極的形成方法〉
[0112]接下來，形成第一電極4的受光面電極部(主電極部4a、焊盤電極部4e)和導通部4b 0
[0113]受光面電極部和導通部4b例如使用涂覆法形成。具體而言，通過在半導體基板I的第一面IF上將導電性膏劑涂覆成圖1所示的受光面電極部的形成圖案而形成涂覆膜。通過將形成的涂覆膜以最高溫度500~850°C燒成數(shù)十秒~數(shù)十分鐘左右，能夠形成受光面電極部和導通部4b。在此使用的導電性膏劑例如能夠使用相對于由銀等構成的金屬粉末100質量份而分別添加有機載體10~30質量份和玻璃粉0.1~10質量份的導電性膏劑。
[0114]需要說明的是，在該情況下，通過涂覆導電性膏劑時也將該導電性膏劑填充于貫通孔3，在與形成受光面電極部的工序同一工序中也能夠形成導通部4b。但是，在將導電性膏劑涂覆于第一面IF時可以不必充分地將導電性膏劑填充于貫通孔3。這是因為如后述那樣在形成第一輸出取出部4c時，從第二面IS側涂覆導電性膏劑，此時導電性膏劑也再度被填充于貫通孔3后才進行燒成。
[0115]需要說明的是，在涂覆導電性膏劑后，在燒成之前，也可以用規(guī)定的溫度使涂覆膜中的溶劑蒸騰而干燥該涂覆膜。另外，也可以分別涂覆?燒成而形成受光面電極部(包括主電極部4a)和導通部4b。具體而言，也可以事先只在貫通孔3填充并干燥導電性膏劑，之后與上述的情況同樣地將導電性膏劑涂覆成圖1所示的受光面電極部(包括主電極部4a)的圖案后進行燒成等。
[0116]另外，在形成受光面電極部(包括主電極部4a)之前形成減反射層7的情況下，例如只要在減反射層7的圖案化形成受光面電極部即可。另外，受光面電極部可以在減反射層7的形成后用燒透(fire through)法形成即可。
[0117]另一方面，也可以在形成受光面電極部后形成減反射層7。在該情況下，受光面電極部的形成條件變得緩和。若為這樣的工序，則例如即使不在800°C左右的高溫進行燒成，也能夠形成受光面電極部。其結果是，能 夠減少由于熱量對半導體基板I產生的損傷。
[0118]接著,在半導體基板I的第二面IS上形成集電部5b。關于第一集電部5b,也能夠使用涂覆法形成。首先，通過在半導體基板I的第二面IS上將導電性膏劑涂覆成圖2所示的集電部5b的圖案而形成涂覆膜。并且，通過將形成的涂覆膜以最高溫度500~850°C燒成數(shù)十秒~數(shù)十分鐘左右，能夠形成集電部5b。在此，作為使用的導電性膏劑，例如能夠使用相對于由鋁或銀等構成的金屬粉末100質量份而分別添加有機載體10~30質量份和玻璃粉0.1~5質量份的導電性膏劑。需要說明的是，在將鋁膏劑使用于導電性膏劑的情況下，能夠在同一工序形成半導體部6和第一集電部5b。
[0119]進而，在半導體基板I的第二面IS上形成第一輸出取出部4c及第二輸出取出部5a。第一輸出取出部4c及第二輸出取出部5a例如能夠使用涂覆法在一個工序形成。首先，在半導體基板I的第二面IS上將導電性膏劑涂覆成圖2、圖4所示的圖案而形成涂覆膜。接著，能夠通過將形成的涂覆膜以最高溫度500~850°C燒成數(shù)十秒~數(shù)十分鐘左右而形成。作為在此使用的導電性膏劑，例如能夠使用相對于由銀等構成的金屬粉末100質量份而添加有機載體10~30質量份和玻璃粉0.1~5質量份的導電性膏劑。
[0120]需要說明的是，第一輸出取出部4c及第二輸出取出部5a可以在單獨的工序形成，也可以使用相互不同組成的導電性膏劑形成。另外，在使用鋁膏劑在一個工序形成半導體部6和集電部5b的情況下，可以將第二輸出取出部5a的一部分形成于第二層2b上。
[0121]本實施方式涉及的太陽能電池元件10能夠用以下的程序制作。
[0122]《太陽能電池模塊的制造方法》
[0123]接下來，對使用上述那樣形成的太陽能電池元件10制造太陽能電池模塊20的方法進行說明。[0124]首先，通過事先在基體片設置成為配線的金屬部件后除去規(guī)定區(qū)域的金屬部件而形成第一配線、第二配線及第三配線。接著，在基體片上設置具有開口部的絕緣片而制作配線件15。
[0125]接著，在配線件15上涂敷焊錫膏劑或導電性膏劑且在其上配置太陽能電池元件10。在該狀態(tài)下，通過加熱配線件15和太陽能電池元件10的連接部分，使配線件15和第一輸出取出部4c及第二輸出取出部5a連接。另外，根據(jù)需要可以用連接件連接各太陽能電池元件10串。
[0126]需要說明的是，作為導電性粘接劑，例如使用銀、鎳或碳等導電性充填劑即可。另夕卜，導電性粘接劑所含的粘結劑例如為環(huán)氧樹脂、硅樹脂、聚酰亞胺樹脂及聚氨酯樹脂等即可。
[0127]接著，在透光性部件11上將表面填充件12、用配線件15相互連接的多個太陽能電池元件10、背面填充件13及背面保護件14依次層疊而制作模塊基體。接著，通過在層壓機中將該模塊基體加熱且施加壓力，一體化模塊基體的構成部件。
[0128]并且，如圖5 (a)所示那樣，用輸出取出配線18連接串聯(lián)的多個太陽能電池元件10中的最初的太陽能電池元件10及最后的太陽能電池元件10的電極的一端和向外部取出輸出的端子箱17。通過上述的程序，制作太陽能電池模塊20。需要說明的是，如圖5 (b)所示那樣，可以在太陽能電池模塊20的外周設置鋁等框架16。
[0129]這樣的太陽能電池模塊20具有上述的太陽能電池元件10，因此輸出特性優(yōu)異。
[0130]以上，在本發(fā)明的實施方式中，例示說明了具體的方式，但本發(fā)明不限定于以上的實施方式。
[0131]例如，在太陽能電池元件10中，可以在第二面IS側具有鈍化膜。鈍化膜為具有在半導體基板I的第二面IS減少載流子的復合的功能。作為鈍化膜，能夠使用氮化硅(Si3N4)、非晶硅氮化膜(a-SiNx)等硅系氮化膜、氧化鋁(A1203)、氧化鈦(TiO2)等。鈍化膜的厚度形成為100?2000A左右即可。
[0132]另外，在本實施方式中，例示了半導體基板I具有多個貫通孔的方式，例如也可以使用不具有卷包式太陽能電池那樣的貫通孔的半導體基板I。
[0133]在卷包式太陽能電池元件中，相當于第二導電型的半導體層的反向導電型層2在具有位于第一面IF上的第一層2a及經由半導體基板I的側面與第一層2a連續(xù)且位于第二面IS上的第二層2b的方面與上述的太陽能電池元件10不同。與這樣的反向導電型層2對應，第一電極4成為具有位于第一層2a上的主電極部4a及位于經由半導體基板I的側面且與主電極部4a電連接的第二層2b上的第一輸出取出部4c的構造。
[0134]如此，在卷包式太陽能電池元件中，位于半導體基板I的受光面?zhèn)鹊姆聪驅щ娦蛯?及第一電極4經由半導體基板I的側面導出于半導體基板I的背面?zhèn)取Ｓ纱?，實現(xiàn)背接觸結構。并且，即使在這樣的方式下，若第一層2a的方塊電阻和第二層2b的方塊電阻具有上述的關系，則與太陽能電池元件10同樣，能夠使輸出特性提高。因此，即使為具備形成這樣方式的太陽能電池元件的太陽能電池模塊，也能夠與太陽能電池模塊同樣使輸出特性提聞。
[0135]附圖標記說明
[0136]I 一半導體基板[0137]2 —反向導電型層
[0138]2a —第一層
[0139]2b —第二層
[0140]2c —第三層
[0141]3 —貫通孔
[0142]4 一第一電極
[0143]5—第二電極
[0144]6 —半導體層
[0145]10—太陽能電池元件
【權利要求】
1.一種太陽能電池元件，具備: 第一導電型的半導體基板，其具有第一面及該第一面的背面的第二面； 第二導電型的半導體層，其具有位于所述第一面上的第一層及貫通所述半導體基板或經由所述半導體基板的側面而與所述第一層連續(xù)且位于所述第二面上的第二層； 第一電極，其具有位于所述第一層上的主電極部及貫通所述半導體基板或經由所述半導體基板的側面而與所述主電極部電連接且位于所述第二層上的第一輸出取出部； 第二電極，其位于所述第二面中的未配置所述第二層的部分， 所述第二層的方塊電阻比所述第一層的方塊電阻大。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池元件，其中， 所述半導體基板具有自所述第一面至所述第二面設置的貫通孔， 所述半導體層還具備位于所屬貫通孔的內部的第三層， 所述第二層的方塊電阻比所述第三層的方塊電阻大。
3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池元件，其中， 所述第一層及所述第二層含有摻雜劑， 所述第二層的摻雜劑濃度的最大值比所述第一層的摻雜劑濃度的最大值小。
4.根據(jù)權利要求3所述的太陽能電池元件，其中， 所述半導體基板具有設置于所述第一面及所述第二面之間的貫通孔， 所述半導體層還具備位于所述貫通孔的內部的第三層， 所述第二層的方塊電阻比所述第三層的方塊電阻大。
5.根據(jù)權利要求3所述的太陽能電池元件，其中， 所述第二層的摻雜劑濃度隨著離開所述貫通孔而降低。
6.根據(jù)權利要求3?5的任一項所述的太陽能電池元件，其中， 還具備形成于所述第二面上的、含有與所述半導體基板相比高濃度的摻雜劑的所述第一導電型的半導體部， 在該半導體部上形成所述第二電極。
7.一種太陽能電池模塊，具備: 權利要求1?6的任一項所述的太陽能電池元件。
【文檔編號】H01L31/0224GK103718305SQ201280037684
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權日:2011年7月28日
【發(fā)明者】佐藤順平, 京田豪, 小柏陽平, 名合佑介 申請人:京瓷株式會社