JP5923735B2 - Manufacturing method of solar cell - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell.
従来、改善された光電変換効率を実現し得る太陽電池として、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を参照)。特許文献1には、裏面電極をスクリーン印刷法により形成することが記載されている。 Conventionally, a back junction solar cell is known as a solar cell capable of realizing improved photoelectric conversion efficiency (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 describes that a back electrode is formed by a screen printing method.
特許文献1に記載の方法では、改善された光電変換効率を有する太陽電池を製造するのが困難であるという問題がある。 The method described in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to manufacture a solar cell having improved photoelectric conversion efficiency.
本発明は、改善された光電変換効率を有する太陽電池を製造し得る方法を提供することを主な目的とする。 The main object of the present invention is to provide a method capable of producing a solar cell having improved photoelectric conversion efficiency.
本発明に係る太陽電池の製造方法では、一主面にp型表面とn型表面とを有する光電変換部を用意する。光電変換部の一主面の上に、p型表面とn型表面とを区画する絶縁層を形成する。絶縁層を形成した後に、めっき法により、p型表面の上にp側電極を形成すると共に、n型表面の上にn側電極を形成する電極形成工程を行う。 In the method for manufacturing a solar cell according to the present invention, a photoelectric conversion unit having a p-type surface and an n-type surface on one main surface is prepared. An insulating layer that partitions the p-type surface and the n-type surface is formed on one main surface of the photoelectric conversion unit. After forming the insulating layer, an electrode forming step is performed in which a p-side electrode is formed on the p-type surface and an n-side electrode is formed on the n-type surface by plating.
本発明によれば、改善された光電変換効率を有する太陽電池を製造し得る方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method which can manufacture the solar cell which has the improved photoelectric conversion efficiency can be provided.
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。 Hereinafter, an example of the preferable form which implemented this invention is demonstrated. However, the following embodiment is merely an example. The present invention is not limited to the following embodiments.
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。 Moreover, in each drawing referred in embodiment etc., the member which has a substantially the same function shall be referred with the same code | symbol. The drawings referred to in the embodiments and the like are schematically described, and the ratio of the dimensions of the objects drawn in the drawings may be different from the ratio of the dimensions of the actual objects. The dimensional ratio of the object may be different between the drawings. The specific dimensional ratio of the object should be determined in consideration of the following description.
本実施形態では、図3に示す裏面接合型の太陽電池1の製造方法の一例について説明する。 In the present embodiment, an example of a method for manufacturing the back junction solar cell 1 shown in FIG. 3 will be described.
まず、図1に示される光電変換部10を用意する。光電変換部10は、一主面(裏面)10bにp型表面10bpとn型表面10bnとを有するものである限りにおいて特に限定されない。光電変換部10の例については、後述する。
First, the
次に、光電変換部10の主面10bにp型表面10bpとn型表面10bnとを区画する絶縁層22を形成する。絶縁層22は、例えば、酸化ケイ素や窒化ケイ素などの無機絶縁材料や、感光性または非感光性のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂、あるいはエチレン酢酸ビニル共重合樹脂、などの有機絶縁材料により構成することができる。絶縁層22は、例えば、主面10b上に形成された絶縁膜の一部をエッチングなどに除去することにより形成することができる。また、絶縁層22を有機絶縁材料により形成する場合は、絶縁層22をスクリーン印刷法やインクジェット法などの印刷法により形成することもできる。絶縁層22を感光性の樹脂材料により形成する場合は、絶縁層22をフォトリソグラフィー法を用いて形成することもできる。
Next, the
次に、光電変換部10の主面10bの上にシード層21を形成する。具体的には、絶縁層22を含んだ主面10bの略全面の上に、面状のシード層21を形成する。なお、シード層21は、めっきのシードとなる層である。シード層21はスパッタリング法やCVD法、または無電解めっき法などによって形成することができる。また、シード層21は、例えば、ITO(インジウムスズ酸化物)などの透明導電膜、Cuなどの金属膜、または透明導電膜と金属膜の積層体によって構成することができる。
Next, the
次に、無電解めっき法または電解めっき法などのめっき法により、p型表面10bpの上にp側電極13p(図3を参照)を形成すると共に、n型表面10bnの上にn側電極14nを形成する電極形成工程を行うことにより、太陽電池1を完成させることができる。
Next, the p-
本実施形態では、具体的には、まず、図2に示されるように、電極形成工程において、光電変換部10の主面10bの上に、絶縁層22よりも厚い導電膜12を形成する。導電膜12は、絶縁層22が設けられていない部分と、絶縁層22が設けられている部分とに跨がるように、主面10bの実質的に全体にわたって形成される。従って、この状態では、導電膜12のp型表面10bpの上に位置する部分と、n型表面10bnの上に位置する部分とは、電気的に接続されている。
In the present embodiment, specifically, as shown in FIG. 2, first, in the electrode forming step, the
次に、導電膜12の厚みを絶縁層の厚み以下とする。これにより、導電膜12のp型表面10bpの上に位置している部分と、n型表面10bnの上に位置している部分とを絶縁層22により隔離し、導電膜12のp型表面10bpの上に位置している部分からp側電極13pを形成すると共に、導電膜12のn型表面10bnの上に位置している部分からn側電極14nを形成する。
Next, the thickness of the
なお、導電膜12の厚みを低減する方法としては、機械的研磨によるポリッシング法や、機械的研磨と化学的研磨の両方を用いたCMP(Chemical Mechanical Polishing)法などが挙げられる。導電膜12の表面の平坦性が高い場合は、エッチバック法が好ましく用いられる。
Note that examples of a method for reducing the thickness of the
なお、導電膜12の厚みを低減する工程において、絶縁層22の厚みも同時に低減し、導電膜12の厚みと絶縁層22の厚みとを等しくしてもよい。
Note that in the step of reducing the thickness of the
以上説明したように、本実施形態では、絶縁層22を設けた状態でスパッタリング法によりシード層21を形成し、めっき法によりp側電極13pとn側電極14nとを形成する。このため、p側電極13pとn側電極14nとを高い形状精度で形成することができる。よって、p側電極13pとn側電極14nとの間の間隔を小さくすることができる。従って、改善された光電変換効率を有する太陽電池1を製造することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
本実施形態のように、導電膜12の厚みを絶縁層22の厚み以下とする工程の後に、絶縁層22を除去しない場合、絶縁層22を有する太陽電池1を得ることができる。絶縁層22を有することによって、p側電極13pとn側電極14nとの間の絶縁が十分に保たれ、太陽電池1の信頼性が向上する。
When the
また、絶縁層22を設けた状態でシード層21をに形成することにより、電界めっき法によって導電膜12を形成する際にシード層21全体に均一に電流を流すことができる。これによって、導電膜12の膜厚の均一性が向上する。
In addition, by forming the
ところで、n型表面の上に第1のシード層を形成し、p型表面の上に、第1のシード層とは隔離された第2のシード層を形成し、その後、めっき法によりシード層の上にp側電極及びn側電極を形成することも考えられる。しかしながら、この場合は、第1のシード層と第2のシード層との間隔が小さいと、p側電極とn側電極とが接触してしまう虞がある。このため、第1のシード層と第2のシード層との間の間隔を広くする必要がある。それに対して、絶縁層22を設ける本実施形態では、p側電極13pとn側電極14nとが接触する虞がないため、p側電極13pとn側電極14nとの間の間隔を狭くすることができる。従って、改善された光電変換効率を有する太陽電池1を製造することができる。
By the way, a first seed layer is formed on the n-type surface, a second seed layer isolated from the first seed layer is formed on the p-type surface, and then the seed layer is formed by plating. It is also conceivable to form a p-side electrode and an n-side electrode on the substrate. However, in this case, if the distance between the first seed layer and the second seed layer is small, the p-side electrode and the n-side electrode may come into contact with each other. For this reason, it is necessary to widen the distance between the first seed layer and the second seed layer. On the other hand, in the present embodiment in which the
なお、本実施形態では、導電膜12を絶縁層22よりも厚く形成してから導電膜12の厚みを低減したが、導電膜12を絶縁層22よりも薄く形成し、直接p側電極13p及びn側電極14nを形成してもよい。
In the present embodiment, the thickness of the
(光電変換部10の一例)
図4は、光電変換部の一例の略図的断面図である。図4に示されるように、本例においては、光電変換部10は、基板11を備えている。基板11は、半導体材料からなる。基板11は、例えば、結晶シリコンなどの結晶半導体等により構成することができる。基板11は、一の導電型を有する。具体的には、ここでは、基板11の導電型がn型である例について説明する。
(Example of photoelectric conversion unit 10)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an example of the photoelectric conversion unit. As shown in FIG. 4, in this example, the
基板11の他主面(受光面)10a側に位置する第1の主面11aの上には、基板11と同じ導電型であるn型の半導体により構成された半導体層15nが配されている。この半導体層15nにより、第1の主面11aの実質的に全体が覆われている。半導体層15nは、n型のアモルファスシリコンなどにより構成することができる。
On the first
なお、半導体層15nと第1の主面11aとの間に、例えば数Å〜250Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みの実質的に真性なi型半導体からなる半導体層が配されていてもよい。
A semiconductor layer made of a substantially intrinsic i-type semiconductor having a thickness that does not substantially contribute to power generation, for example, about several to 250 mm, is disposed between the
半導体層15nの基板11とは反対側の表面の上には、反射を抑制する機能と、保護膜としての機能とを併せ持つ反射抑制層16が配されている。この反射抑制層16によって光電変換部10の受光面10aが構成されている。反射抑制層16は、例えば窒化ケイ素等により構成することができる。
On the surface of the
基板11の第2の主面11bの一部分の上には、基板11とは異なる導電型であるp型の半導体により構成された半導体層17pが配されている。基板11の第2の主面11bの半導体層17pが配されていない部分の少なくとも一部の上には、基板11と同じ導電型であるn型の半導体により構成された半導体層18nが配されている。半導体層17pは、例えば、p型のアモルファスシリコンなどにより構成することができる。本実施形態では、半導体層17pと半導体層18nとによって第2の主面11bの実質的に全体が覆われている。
A
これら半導体層17pと半導体層18nとによって光電変換部10の裏面10bが構成されている。半導体層17pは、p型表面10bpを構成している。半導体層18nは、n型表面10bnを構成している。
The
なお、半導体層17pと第2の主面11bとの間に、例えば数Å〜250Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みの実質的に真性なi型半導体からなる半導体層が配されていてもよい。同様に、半導体層18nと第2の主面11bとの間に、例えば数Å〜250Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みの実質的に真性なi型半導体からなる半導体層が配されていてもよい。実質的に真性なi型半導体からなる半導体層は、例えば、i型のアモルファスシリコンなどにより構成することができる。
A semiconductor layer made of a substantially intrinsic i-type semiconductor having a thickness that does not substantially contribute to power generation, for example, about several to 250 mm, is disposed between the
半導体層17pのx軸方向における端部は、半導体層18nと厚み方向zにおいて重畳している。半導体層17pの端部と半導体層18nとの間には、絶縁層19が配されている。絶縁層19は、例えば、窒化ケイ素や酸化ケイ素等により構成することができる。
An end portion of the
このように構成された光電変換部10の上に、上述のとおり、絶縁層22を形成する。絶縁層22を形成したあと、スパッタリング法によりシード層21を形成し、めっき法によりp側電極13pn側電極14nを形成して、太陽電池1を完成させることができる。
As described above, the insulating
(光電変換部10の他の例)
図5は、光電変換部の他の例の略図的断面図である。図5に示されるように、本例においては、基板11と半導体層17pとの間には、例えば数Å〜250Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みの実質的に真性なi型半導体からなる半導体層17iが配されている。基板11と半導体層18nとの間には、例えば数Å〜250Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みの実質的に真性なi型半導体からなる半導体層18iが配されている。
(Another example of the photoelectric conversion unit 10)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of another example of the photoelectric conversion unit. As shown in FIG. 5, in this example, a substantially intrinsic i having a thickness that does not substantially contribute to power generation, for example, about several to 250 inches, is formed between the
半導体層17iと半導体層17pとは、半導体層18nの上を含め、第2の主面11bの実質的に全体を覆うように配されている。このため、半導体層18nの上にも、半導体層17iと半導体層17pとが配されている。半導体層18nと半導体層17pとの間には、再結合層20が配されている。このように、半導体層18nにより構成されたn型表面10bnの上に、さらなる半導体層が設けられていてもよい。
The semiconductor layer 17i and the
p型表面10bpで収集された電子は、半導体層17pに直接接触しているp側電極13pから取り出される。一方、n型表面10bnで収集された電子は、再結合層20、半導体層17i及び半導体層17pを介して、n側電極14nから取り出される。
The electrons collected at the p-
再結合層20は、エネルギーバンド中に多くのギャップ内準位が存在する半導体材料や、p型半導体層とオーム性接触する金属材料などにより構成することができる。再結合層20の材料として、このような材料を選択することにより、n側電極22nから取り出される電子の損失を低減することができる。具体的には、再結合層20は、例えば、p型のアモルファスシリコン等により構成することができる。
The
このように構成された光電変換部10の上に、上述のとおり、シード層21及び絶縁層22を形成する。絶縁層22を形成したあと、めっき法によりp側電極13pn側電極14nを形成して、太陽電池1を完成させることができる。
As described above, the
p型表面10bpとn型表面10bnとは半導体層17i及び半導体層17pを介して接続されている。しかし、半導体層17i及び半導体層17pの膜厚は薄いため、抵抗が大きく、流れる電流も小さい。これによって、半導体層17i及び半導体層17pを分離する形成する工程を省きつつ、p側電極13pとn側電極14nとから発電した電流を効率的に取り出すことができる。
The p-type surface 10bp and the n-type surface 10bn are connected via the semiconductor layer 17i and the
1…太陽電池
10…光電変換部
10a、10b…主面
10bn…n型表面
10bp…p型表面
12…導電膜
13p…p側電極
14n…n側電極
21…シード層
22…絶縁層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (2)
前記光電変換部の一主面の上に、前記p型表面と前記n型表面とを区画する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層を形成した後に、前記絶縁層を設けた状態でシード層を形成する工程と、
めっき法により、前記シード層全体に電流を流して導電膜を形成し、前記導電膜により、前記p型表面の上にp側電極を形成すると共に、前記n型表面の上にn側電極を形成する電極形成工程と、
を備える、太陽電池の製造方法。 Preparing a photoelectric conversion part having a p-type surface and an n-type surface on one principal surface;
Forming an insulating layer that partitions the p-type surface and the n-type surface on one main surface of the photoelectric conversion unit;
Forming a seed layer in a state where the insulating layer is provided after forming the insulating layer;
A conductive film is formed by flowing a current through the seed layer by plating, and a p-side electrode is formed on the p-type surface by the conductive film, and an n-side electrode is formed on the n-type surface. An electrode forming step to be formed;
A method for manufacturing a solar cell.
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