JP5645734B2 - Solar cell element - Google Patents
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Description
本発明は太陽電池素子に関する。特に、入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換する際の変換効率の向上に好適な構造を備えた太陽電池素子に関する。 The present invention relates to a solar cell element. In particular, the present invention relates to a solar cell element having a structure suitable for improving conversion efficiency when converting incident light energy into electric energy.
近年、太陽光発電への関心が高まってきており、年々太陽電池素子の生産量が増加している。太陽電池素子の構成素材としては様々なものが提案されているが、現在主流となっているのは結晶シリコン系である。 In recent years, interest in solar power generation has increased, and the production amount of solar cell elements has been increasing year by year. Various materials have been proposed as constituent materials for solar cell elements, but the mainstream at present is crystalline silicon.
一般に、結晶シリコン系の半導体基板を用いた太陽電池素子は、半導体基板における受光面(表面)とその反対側に位置する非受光面(裏面)のそれぞれに電極が形成されている。受光面の電極は多数のフィンガー電極と、これらに直交する数本のバスバー電極からなるが、これらの受光面の電極下は遮光される。このため、太陽電池素子の特性が低下することがあった。 In general, in a solar cell element using a crystalline silicon-based semiconductor substrate, electrodes are formed on each of a light receiving surface (front surface) and a non-light receiving surface (back surface) located on the opposite side of the semiconductor substrate. The electrode on the light receiving surface is composed of a large number of finger electrodes and several bus bar electrodes orthogonal to them, but the light is shielded under the electrodes on the light receiving surface. For this reason, the characteristic of the solar cell element may deteriorate.
そこで、太陽電池素子の特性向上を目的として様々な研究開発が行われてきたが、その一つとして、半導体基板の裏面領域に溝加工を施して、得られた溝に埋め込み電極を設けた太陽電池素子が提案されている(例えば、下記の特許文献1、2を参照)。 Therefore, various research and development have been carried out for the purpose of improving the characteristics of solar cell elements. As one of them, a solar cell in which a groove is formed on the back surface region of a semiconductor substrate and a buried electrode is provided in the obtained groove. Battery elements have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2 below).
しかしながら、埋め込み電極を設けた太陽電池素子では、Jsc(短絡電流密度)は改善するものの、Voc(開放電圧)およびFF(フィルファクター)が低下して、結局、変換効率の向上は望めない場合がある。 However, in the solar cell element provided with the embedded electrode, although Jsc (short circuit current density) is improved, Voc (open circuit voltage) and FF (fill factor) are lowered, and eventually, improvement in conversion efficiency cannot be expected. is there.
そこで、本発明は、従来の太陽電池素子と比べて変換効率等の太陽電池素子の電気特性の向上が期待できる太陽電池素子を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the solar cell element which can anticipate the improvement of the electrical property of solar cell elements, such as conversion efficiency, compared with the conventional solar cell element.
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る太陽電池素子は、半導体基板の受光面側に線状の第1電極が設けられて、前記半導体基板の裏面側に線状の第2電極が設られている太陽電池素子であって、前記半導体基板の前記裏面側には、平面透視して前記第1電極と重なる部位に該第1電極に沿って、表層がパッシベーション層である凹部が設けられており、前記第2電極が、平面透視して前記第1電極と重なる部位を避けた部位に前記凹部に沿って設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a solar cell element according to an embodiment of the present invention is provided with a linear first electrode on a light receiving surface side of a semiconductor substrate, and a linear second electrode on a back surface side of the semiconductor substrate. A concave portion whose surface layer is a passivation layer along the first electrode in a portion that overlaps with the first electrode when seen through the plane on the back surface side of the semiconductor substrate. is provided, said second electrode, characterized in that provided along said recess portion to avoid a site overlapping with the first electrode in plan perspective.
上記の太陽電池素子によれば、第1電極下の遮光領域においてキャリアの再結合を好適に低減することができる。 According to said solar cell element, the recombination of a carrier can be reduced suitably in the light-shielding area | region under a 1st electrode.
これにより、特にJscを向上させることができて、暗電流およびリーク電流の低減によるVocとFFの改善をも期待することができる。そして、変換効率の向上した電気特
性の優れた太陽電池素子を提供できる。
Thereby, in particular, Jsc can be improved, and improvement in Voc and FF by reducing dark current and leakage current can be expected. And the solar cell element excellent in the electrical property which the conversion efficiency improved can be provided.
以下に、本発明に係る太陽電池素子の実施形態例について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the solar cell element according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<太陽電池素子の基本構成>
太陽電池素子の基本構成について図1〜3を参照しながら説明する。太陽電池素子Sは、半導体基板1の受光面(表面)側9aに線状の第1電極5が設けられており、半導体基板1の非受光面(裏面)側9bに線状の第2電極6が設けられている。また、半導体基板1の裏面側9bには、平面透視して第1電極5(本実施形態例では特に後記するフィンガー電極5b)と重なる部位に、第1電極5(5b)に沿って設けられており、平面透視して第1電極5(5b)と重なる部位に第1電極5(5b)に沿って、表層がパッシベーション層8である凹部10が設けられており、第2電極6(本実施形態例では特に後記する裏面集電電極6b)が、凹部10を避けた部位、すなわち、平面透視して前記第1電極と重なる部位を避けた部位に凹部10に沿って設けられている。
<Basic configuration of solar cell element>
A basic configuration of the solar cell element will be described with reference to FIGS. In the solar cell element S, a linear first electrode 5 is provided on the light receiving surface (front surface) side 9a of the semiconductor substrate 1, and a linear second electrode is provided on the non-light receiving surface (back surface) side 9b of the semiconductor substrate 1. 6 is provided. In addition, the back surface side 9b of the semiconductor substrate 1 is provided along the first electrode 5 (5b) in a portion that overlaps with the first electrode 5 (in particular, a finger electrode 5b described later in the present embodiment) in a plan view. A concave portion 10 whose surface layer is the passivation layer 8 is provided along the first electrode 5 (5b) at a portion overlapping the first electrode 5 (5b) in a plan view, and the second electrode 6 In the embodiment, the back surface collecting electrode 6b), which will be described later , is provided along the concave portion 10 in a portion that avoids the concave portion 10 , that is, in a portion that does not overlap with the first electrode when seen in a plan view .
ここで、半導体基板1は例えば厚い第1半導体層2および薄い第2半導体層3とからなる。また、半導体基板1は一導電型半導体層である第2半導体層3およびその逆導電型半導体層である第2半導体層2を有していて、第1電極5は第2半導体層3に、第2電極6は第1半導体層2にそれぞれ接している。 Here, the semiconductor substrate 1 includes, for example, a thick first semiconductor layer 2 and a thin second semiconductor layer 3. In addition, the semiconductor substrate 1 has a second semiconductor layer 3 that is a one-conductivity-type semiconductor layer and a second semiconductor layer 2 that is an opposite-conductivity-type semiconductor layer, and the first electrode 5 is connected to the second semiconductor layer 3. The second electrodes 6 are in contact with the first semiconductor layer 2, respectively.
また、第1電極5(5b)が接している第2半導体層3の部位は、この第2半導体層3において一導電型を呈する不純物の濃度が他の領域よりも高い領域12(図3において一点鎖線で囲まれた領域:選択エミッタ領域)としてもよい。 Further, the portion of the second semiconductor layer 3 that is in contact with the first electrode 5 (5b) is a region 12 (in FIG. 3) in which the concentration of an impurity exhibiting one conductivity type is higher in the second semiconductor layer 3 than in other regions. A region surrounded by a one-dot chain line: a selective emitter region) may be used.
また、第1半導体層2において、平面透視して第1電極5(5b)と重なる部位に凹部10に沿って逆導電型を呈する不純物の濃度が他の領域よりも高い領域11(図3においては破線で囲まれた領域:BSF(Back-Surface-Field)領域)が設けられているようにしてもよい。 Further, in the first semiconductor layer 2, the region 11 (in FIG. 3) in which the concentration of the impurity exhibiting the reverse conductivity type along the concave portion 10 is higher than the other region in the portion that overlaps with the first electrode 5 (5 b) as seen through the plane. May be provided with an area surrounded by a broken line (BSF (Back-Surface-Field) area).
また、第2電極6(6b)が接している第1半導体層2の部位は、この第1半導体層2において逆導電型を呈する不純物の濃度が他の領域よりも高い領域であるとしてもよい。 Further, the portion of the first semiconductor layer 2 that is in contact with the second electrode 6 (6b) may be a region in the first semiconductor layer 2 in which the concentration of impurities exhibiting a reverse conductivity type is higher than other regions. .
なお、凹部10は溝状でもよいが、図2に示すように、第1電極5に沿って設けられた多数の孔からなるようにすると好適である。 The recess 10 may have a groove shape, but it is preferable that the recess 10 is composed of a large number of holes provided along the first electrode 5 as shown in FIG.
以上の構成により、太陽電池素子Sは、第1電極5(5b)下の遮光領域を狭くする(できるだけなくす)ことにより、この遮光領域においてキャリアの再結合を好適に低減することができる。これにより、Jscを改善することができて、暗電流およびリーク電流
の低減によるVocとFFとの改善をも期待できる。そして、変換効率の向上した優れた太陽電池素子を提供できる。
With the configuration described above, the solar cell element S can suitably reduce carrier recombination in the light shielding region by narrowing (as much as possible) the light shielding region under the first electrode 5 (5b). As a result, Jsc can be improved, and improvement in Voc and FF by reducing dark current and leakage current can be expected. And the outstanding solar cell element with improved conversion efficiency can be provided.
<本実施形態の特有な構造>
次に、本実施形態の太陽電池素子Sにおいて、上記凹部10を設ける理由について説明する。一般的な太陽電池素子J1の断面図を図4に示す。また、半導体基板1の裏面側に溝加工をして、そこに埋め込んだ第2電極6を設けた太陽電池素子J2を図5に示す。なお、図1〜3と同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
<Unique structure of this embodiment>
Next, the reason why the concave portion 10 is provided in the solar cell element S of the present embodiment will be described. A cross-sectional view of a general solar cell element J1 is shown in FIG. Moreover, the solar cell element J2 which provided the 2nd electrode 6 which carried out the groove process on the back surface side of the semiconductor substrate 1, and was embedded there is shown in FIG. Note that the same members as those in FIGS.
図4に示す太陽電池素子J1において、受光面側の第1電極5を構成するフィンガー電極5bによる遮光の影響について着目した。そして、半導体基板1として多結晶シリコンを用いた太陽電池素子J1において、フィンガー電極5bの直下におけるダーク状態にある領域(ダークエリア)よりも、バイアス光が照射されたフォト状態にある領域(フォトエリア)の方が、少数キャリアのライフタイムおよび拡散長が大きいことを測定により確認した。ここで、バイアス光は、擬似太陽光による光照射を意味する。 In the solar cell element J1 shown in FIG. 4, attention was paid to the influence of light shielding by the finger electrodes 5b constituting the first electrode 5 on the light receiving surface side. Then, in the solar cell element J1 using polycrystalline silicon as the semiconductor substrate 1, a region (photo area) in a photo state irradiated with bias light rather than a region (dark area) in a dark state immediately below the finger electrode 5b. ) Confirmed that the minority carrier lifetime and diffusion length were greater by measurement. Here, the bias light means light irradiation by simulated sunlight.
図6にバイアス光の有無による太陽電池素子の外部量子効率(EQE(External Quantum Efficiency))の測定波長依存性を示す。図6に示すように、測定波長域の略全域でバイアス光無の方が、バイアス光有の場合よりもEQEが小さいことが分かる。これは、フォト状態とダーク状態とでは、再結合中心となる欠陥準位の電子占有率が異なるためである。すなわち、例えばp型半導体においては、フォト状態での電子の疑フェルミレベルEfeが、熱平衡状態(ダーク状態)でのフェルミレベルEfよりも高電子エネルギー側に位置するようになり、疑フェルミレベルEfeよりも低電子側に位置する再結合中心の電子占有率が高くなる。つまり、電子がトラップされる欠陥準位の空席割合が減ることになり、これによりp型半導体中の少数キャリアである電子の再結合確率が低くなる。なお、再結合確率の低さは、長いライフタイム、長い拡散長に対応する。 FIG. 6 shows the measurement wavelength dependence of the external quantum efficiency (EQE) of the solar cell element depending on the presence or absence of bias light. As shown in FIG. 6, it can be seen that the EQE is smaller when the bias light is not present in almost the entire measurement wavelength range than when the bias light is present. This is because the electron occupancy rate of the defect level serving as the recombination center differs between the photo state and the dark state. That is, for example, in a p-type semiconductor, the suspected Fermi level Efe in the photo state is located on the higher electron energy side than the Fermi level Ef in the thermal equilibrium state (dark state). Also, the electron occupancy of the recombination center located on the low electron side is increased. In other words, the vacancy ratio of defect levels where electrons are trapped decreases, and this reduces the probability of recombination of electrons that are minority carriers in the p-type semiconductor. A low recombination probability corresponds to a long lifetime and a long diffusion length.
表1に図6の解析結果を示す。表1から明らかなように、ダーク領域の方が少数キャリアのライフタイムおよび拡散長が短くなっており、フォト領域と比べ、結晶品質(再結合中心となる結晶欠陥が光照射により不活性になって品質が向上すること)が低いことが分かる。なお、表1において、裏面有効結合速度はBSF領域7の影響を含めている。また
、Jscはフィンガー電極5bの遮光の影響を除いた真性のJscを意味しており、フィンガー電極5bによる遮光面積をセルの受光面全体の約7%として算出した値である。
Table 1 shows the analysis results of FIG. As is clear from Table 1, the minority carrier lifetime and diffusion length are shorter in the dark region, and the crystal quality (crystal defects that become recombination centers become inactive by light irradiation compared to the photo region. It can be seen that quality is improved). In Table 1, the effective back surface coupling speed includes the influence of the BSF region 7. Jsc means intrinsic Jsc excluding the influence of light shielding of the finger electrode 5b, and is a value calculated assuming that the light shielding area by the finger electrode 5b is about 7% of the entire light receiving surface of the cell.
したがって、例えば図5に示す太陽電池素子J2のように、半導体基板1のフィンガー電極5b位置と対向する裏面領域に溝加工をして、埋め込み電極である第2電極6の埋め込み部を形成することにより、フィンガー電極5bによる遮光のために形成されたダーク領域が減少してキャリアの再結合が低減してJscが改善し、太陽電池素子の特性が向上すると考えられる。 Therefore, for example, as in the solar cell element J2 shown in FIG. 5, a groove is formed in the back surface region facing the finger electrode 5b position of the semiconductor substrate 1 to form a buried portion of the second electrode 6 that is a buried electrode. Thus, it is considered that the dark region formed for light shielding by the finger electrode 5b is reduced, carrier recombination is reduced, Jsc is improved, and the characteristics of the solar cell element are improved.
しかしながら、半導体基板1のフィンガー電極5b位置と対向する裏面領域に溝加工をして、第2電極6の埋め込み部を形成すると、フィンガー電極5bと第2電極6の距離が小さくなる(結晶品質の劣る遮光領域が短くなる)ことから、暗電流やリーク電流が増加し、VocとFFが低下する。 However, when a groove is formed in the back surface region of the semiconductor substrate 1 opposite to the position of the finger electrode 5b to form the embedded portion of the second electrode 6, the distance between the finger electrode 5b and the second electrode 6 is reduced (crystal quality is reduced). Since the inferior light-shielding region is shortened), dark current and leakage current increase, and Voc and FF decrease.
そこで、例えば図1〜3に示すように、半導体基板1の第1電極を構成するフィンガー電極5bに対向する裏面領域において、ドット状あるいは溝状の開口部である凹部10を設けて、さらに、この凹部10の表層にパッシベーション層8を設けて、場合によってはBSF領域11を設けるようにした。そして、第2電極6を構成する裏面集電電極6bを凹部材10以外の位置に、選択的に半導体基板1と電気的コンタクトをとるようにすることにより、フィンガー電極5b下での遮光領域を流れる暗電流とリーク電流を減少させることができて、従来構造の太陽電池素子J1,J2と比べて、VocおよびFFが改善でき、変換効率を向上させることを見出した。 Therefore, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, in the back surface region facing the finger electrode 5 b constituting the first electrode of the semiconductor substrate 1, a recess 10 that is a dot-like or groove-like opening is provided, and A passivation layer 8 is provided on the surface layer of the recess 10, and a BSF region 11 is provided in some cases. The back surface collecting electrode 6b constituting the second electrode 6 is selectively brought into electrical contact with the semiconductor substrate 1 at a position other than the recess member 10, thereby forming a light shielding region under the finger electrode 5b. It has been found that the dark current and leakage current that flow can be reduced, and that Voc and FF can be improved and the conversion efficiency can be improved as compared with the solar cell elements J1 and J2 having the conventional structure.
<太陽電池素子の具体例>
次に、太陽電池素子の形態のより具体的な例について図1〜3を参照しながら説明する。例えば、p型の第1半導体層2を有する半導体基板1としては、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板等の結晶シリコン基板が好適に用いられる。このような半導体基板1の比抵抗は0.2〜2.0Ω・cm程度である。また、半導体基板1の厚みは150〜250μ程度である。また、半導体基板1の形状は、特に限定されるものではないが、四角形状であれば製法上および多数の太陽電池素子を配列して太陽電池モジュールを構成する際等の観点から好適である。
<Specific examples of solar cell elements>
Next, a more specific example of the form of the solar cell element will be described with reference to FIGS. For example, as the semiconductor substrate 1 having the p-type first semiconductor layer 2, a crystalline silicon substrate such as a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate is preferably used. The specific resistance of such a semiconductor substrate 1 is about 0.2 to 2.0 Ω · cm. The thickness of the semiconductor substrate 1 is about 150 to 250 μm. Moreover, the shape of the semiconductor substrate 1 is not particularly limited, but a rectangular shape is preferable from the viewpoint of the manufacturing method and when a solar cell module is configured by arranging a large number of solar cell elements.
半導体基板1として、p型の導電型を呈する結晶シリコン基板を用いた場合、ドーパント元素としては、例えば、ボロンあるいはガリウムを添加するのが好適である。 When a crystalline silicon substrate exhibiting p-type conductivity is used as the semiconductor substrate 1, for example, boron or gallium is preferably added as the dopant element.
第2半導体層3は、第1半導体層2と逆の導電型を呈する層であり、第1半導体層2における受光面側9aに設けられている。第1半導体層2としてp型の導電型を呈する場合であれば、第2半導体層3はn型の導電型を呈するように形成され、例えばリン等のドーパント元素を拡散させることによって形成できる。 The second semiconductor layer 3 has a conductivity type opposite to that of the first semiconductor layer 2 and is provided on the light receiving surface side 9 a of the first semiconductor layer 2. If the first semiconductor layer 2 has a p-type conductivity, the second semiconductor layer 3 is formed to have an n-type conductivity, and can be formed by diffusing a dopant element such as phosphorus, for example.
また、第1電極5の形成位置において、第2半導体層3と同じ導電型であり、第2半導体層3より厚みが厚く、かつドーパント濃度が大きい第3半導体層を形成することが好ましい。第3半導体層の厚みを厚く、ドーパント濃度を大きく形成することにより、電極とのコンタクト抵抗、および、pn接合部の再結合電流(リーク電流)を低減することができる。第3半導体層の厚みを厚く、ドーパント濃度を大きくする方法の一例としては、塗布熱拡散法または気相熱拡散法により第2半導体層3を形成した後、燐ガラスが残存する状態で第1電極5の電極形状に合わせて半導体基板1にレーザーを照射することによって、燐ガラスから第2半導体層3へリンが再拡散し第3半導体層が形成される。 In addition, it is preferable to form a third semiconductor layer having the same conductivity type as that of the second semiconductor layer 3 at the position where the first electrode 5 is formed, thicker than the second semiconductor layer 3, and having a higher dopant concentration. By increasing the thickness of the third semiconductor layer and increasing the dopant concentration, the contact resistance with the electrode and the recombination current (leakage current) at the pn junction can be reduced. As an example of a method for increasing the thickness of the third semiconductor layer and increasing the dopant concentration, after forming the second semiconductor layer 3 by the coating thermal diffusion method or the vapor phase thermal diffusion method, By irradiating the semiconductor substrate 1 with a laser in accordance with the electrode shape of the electrode 5, phosphorus is re-diffused from the phosphorus glass to the second semiconductor layer 3 to form a third semiconductor layer.
反射防止膜からなる反射防止層4は、太陽電池素子の受光面側9aにおいて、所望の波
長領域の光の反射率を低減させて、光生成キャリア量を増大させる役割を果たす。反射防止層4は、例えば、窒化シリコン膜、酸化チタン膜または酸化シリコン膜などが用いられる。反射防止層4の屈折率と厚みは、構成する材料によって適宜選択されて、適当な入射光に対して無反射条件を実現できるように設定される。結晶シリコンからなる半導体基板1においては、その屈折率は1.8〜2.3程度、厚みは500〜1200Å程度が好ましい。また、反射防止層4が例えばプラズマCVD法によって成膜された窒化シリコン膜からなる場合、パッシベーション効果も有することができるので好適である。
The antireflection layer 4 made of an antireflection film plays a role of reducing the reflectance of light in a desired wavelength region and increasing the amount of photogenerated carriers on the light receiving surface side 9a of the solar cell element. For example, a silicon nitride film, a titanium oxide film, or a silicon oxide film is used for the antireflection layer 4. The refractive index and thickness of the antireflection layer 4 are appropriately selected depending on the constituent materials, and are set so as to realize a non-reflection condition with respect to appropriate incident light. The semiconductor substrate 1 made of crystalline silicon preferably has a refractive index of about 1.8 to 2.3 and a thickness of about 500 to 1200 mm. Further, when the antireflection layer 4 is made of, for example, a silicon nitride film formed by a plasma CVD method, it is preferable because it can have a passivation effect.
半導体基板1の裏面側9bに設けられるBSF領域7は、裏面側9bの近傍でキャリアの再結合による効率の低下を低減させる役割を有しており、裏面側9bに内部電界を形成するものである。BSF領域7は第1半導体層2と同一の導電型を呈しているが、第1半導体層2が含有する多数キャリアの濃度よりも高い多数キャリア濃度を有している。これは、半導体基板1において一導電型を呈するために添加されるドーパント元素の濃度よりも高い濃度でドーパント元素が存在することを意味する。BSF領域7は、半導体基板1がp型を呈するのであれば、例えば、裏面側9bにボロンまたはアルミニウムなどのドーパント元素を高濃度ドープし、元素の濃度が1×1018〜5×1021atoms/cm3程度となるように形成されるのが好適である。 The BSF region 7 provided on the back surface side 9b of the semiconductor substrate 1 has a role of reducing a decrease in efficiency due to carrier recombination in the vicinity of the back surface side 9b, and forms an internal electric field on the back surface side 9b. is there. The BSF region 7 has the same conductivity type as that of the first semiconductor layer 2, but has a majority carrier concentration higher than the concentration of majority carriers contained in the first semiconductor layer 2. This means that the dopant element is present at a concentration higher than the concentration of the dopant element added to exhibit one conductivity type in the semiconductor substrate 1. If the semiconductor substrate 1 exhibits p-type, the BSF region 7 is doped with a dopant element such as boron or aluminum at a high concentration, for example, on the back surface side 9b, and the concentration of the element is 1 × 10 18 to 5 × 10 21 atoms. / Cm 3 is preferably formed.
図1に示すように、表面電極である第1電極5は、バスバー電極5aと、複数の線状のフィンガー電極5bとを有する。バスバー電極5aの少なくとも一部は、フィンガー電極5bと交差している。このバスバー電極5aは、例えば、1.3〜2.5mm程度の幅を有している。一方、フィンガー電極5bは線状であり、その線幅が50〜200μm程度であり、バスバー電極5aよりも細い。また、フィンガー電極5bは、互いに1.5〜3mm程度の間隔を空けて複数設けられている。 As shown in FIG. 1, the 1st electrode 5 which is a surface electrode has the bus-bar electrode 5a and the several linear finger electrode 5b. At least a part of the bus bar electrode 5a intersects the finger electrode 5b. The bus bar electrode 5a has a width of about 1.3 to 2.5 mm, for example. On the other hand, the finger electrode 5b is linear, the line width is about 50-200 micrometers, and is thinner than the bus-bar electrode 5a. A plurality of finger electrodes 5b are provided with an interval of about 1.5 to 3 mm.
このような第1電極5の厚みは、10〜40μm程度である。第1電極5は、例えば銀粉末、ガラスフリットおよび有機ビヒクル等からなる電極形成用ペーストをスクリーン印刷等により所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成することができる。 The thickness of the first electrode 5 is about 10 to 40 μm. The first electrode 5 can be formed by, for example, applying a paste for forming an electrode made of silver powder, glass frit, an organic vehicle, or the like into a desired shape by screen printing or the like and then baking it.
なお、第1電極5は、フィンガー電極5bの長手方向に対して交差する両端部にフィンガー電極5bと交差する線状の補助電極5cをさらに設けてもよい。これにより、めっき法において供給された電流を第1電極5に均一に流すことができ、均一な厚みのめっき電極層を形成することができるため、フィンガー電極5bの一部で線切れが生じても、抵抗の上昇を低減し、他のフィンガー電極5bを通してバスバー電極5aに電流を流すことができるので好適である。 In addition, the 1st electrode 5 may further provide the linear auxiliary electrode 5c which cross | intersects the finger electrode 5b in the both ends which cross | intersect with respect to the longitudinal direction of the finger electrode 5b. As a result, the current supplied in the plating method can be made to flow uniformly to the first electrode 5 and a plating electrode layer having a uniform thickness can be formed. However, it is preferable because the increase in resistance can be reduced and a current can flow through the other finger electrode 5b to the bus bar electrode 5a.
図2に示すように、裏面電極である第2電極6は、裏面出力取出電極6aと裏面集電電極6bとを有する。裏面出力取出電極6aの厚みは10〜30μm程度、幅は1.3〜7mm程度である。裏面出力取出電極6aは、例えば銀ペーストを所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成される。また、裏面集電電極6bは、厚みが15〜50μm程度であり、本実施形態においては、裏面出力取出電極6aと凹部10を除いた略全面に、フィンガー状あるいは、半導体基板1とのコンタクト部のみをドット状かつフィンガー状に形成される。この裏面集電電極6bは、例えばアルミニウムペーストを所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成することができる。なお、第2電極6は蒸着もしくはスパッタ等の薄膜形成、またはめっき法を用いて形成することも可能である。 As shown in FIG. 2, the 2nd electrode 6 which is a back surface electrode has the back surface output extraction electrode 6a and the back surface current collection electrode 6b. The back surface output extraction electrode 6a has a thickness of about 10 to 30 μm and a width of about 1.3 to 7 mm. The back surface output extraction electrode 6a is formed, for example, by applying a silver paste in a desired shape and baking it. Further, the back surface collecting electrode 6b has a thickness of about 15 to 50 μm, and in the present embodiment, a finger-like or contact portion with the semiconductor substrate 1 is formed on substantially the entire surface excluding the back surface output extraction electrode 6a and the recess 10. Only the dots and fingers are formed. This back surface collecting electrode 6b can be formed by, for example, applying an aluminum paste in a desired shape and then baking it. The second electrode 6 can also be formed using thin film formation such as vapor deposition or sputtering, or plating.
また、半導体基板1の裏面側9bには裏面パッシベーション膜として機能するパッシベーション層8が設けられている。このパッシベーション層8は、酸化アルミニウム膜、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜などからなる絶縁層を形成し、このパッシベーション層8のほぼ全面を覆い、選択的にBSF領域7と電気的コンタクトをとるように第2電極
6を形成することが好ましい。ここで、BSF領域7は裏面側9bに内部電界を形成するものであり、裏面側9bの近傍でキャリアの再結合による効率の低下を低減させる役割を有している。
In addition, a passivation layer 8 that functions as a back surface passivation film is provided on the back surface side 9 b of the semiconductor substrate 1. The passivation layer 8 forms an insulating layer made of an aluminum oxide film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like, covers almost the entire surface of the passivation layer 8, and selectively makes electrical contact with the BSF region 7. It is preferable to form the second electrode 6. Here, the BSF region 7 forms an internal electric field on the back surface side 9b, and has a role of reducing a decrease in efficiency due to carrier recombination in the vicinity of the back surface side 9b.
なお、半導体基板1としては、例えば、p型を呈する単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板等の結晶シリコン系の基板が好適に用いられる。 As the semiconductor substrate 1, for example, a p-type single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate such as a polycrystalline silicon substrate is preferably used.
<太陽電池素子の製造方法>
次に、太陽電池素子Sの具体的な製造方法について説明する。まず、第1半導体層2を構成する半導体基板1を準備する。半導体基板1が単結晶シリコン基板の場合は、例えばチョクラルスキー(CZ)法などによって形成され、半導体基板1が多結晶シリコン基板の場合は、例えば鋳造法などによって形成される。なお、以下では、p型の多結晶シリコンを用いた例によって説明する。
<Method for producing solar cell element>
Next, a specific method for manufacturing the solar cell element S will be described. First, the semiconductor substrate 1 constituting the first semiconductor layer 2 is prepared. When the semiconductor substrate 1 is a single crystal silicon substrate, it is formed by, for example, the Czochralski (CZ) method, and when the semiconductor substrate 1 is a polycrystalline silicon substrate, it is formed by, for example, a casting method. In the following description, an example using p-type polycrystalline silicon will be described.
最初に、例えば鋳造法により多結晶シリコンのインゴットを作製する。次いで、そのインゴットを例えば、250μm以下の厚みにスライスする。その後、半導体基板1の切断面の機械的ダメージ層および汚染層を、NaOH、KOHまたはフッ硝酸などの溶液でエッチングする。なお、このエッチング工程後に、ウエットエッチング法またはドライエッチング法を用いて、半導体基板1の表面に微小な凹凸構造(テクスチャ)を形成するのがさらに望ましい。また、テクスチャ形成の条件により、前述のダメージ層除去工程を省略することも可能である。 First, a polycrystalline silicon ingot is produced by, for example, a casting method. Next, the ingot is sliced to a thickness of 250 μm or less, for example. Thereafter, the mechanically damaged layer and the contaminated layer on the cut surface of the semiconductor substrate 1 are etched with a solution such as NaOH, KOH or hydrofluoric acid. Note that it is more desirable to form a minute uneven structure (texture) on the surface of the semiconductor substrate 1 by using a wet etching method or a dry etching method after this etching step. Further, the above-described damaged layer removing step can be omitted depending on the texture forming conditions.
次に、半導体基板1における受光面側9aの表層内にn型の第2半導体層3を形成する。このような第2半導体層3は、ペースト状態にしたP2O5を半導体基板1の表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状態にしたオキシ塩化リン(POCl3)を拡散源とした気相熱拡散法、および、リンイオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成される。この第2半導体層3は0.2〜2μm程度の厚み、40〜150Ω/□程度のシート抵抗に形成される。なお、第2半導体層3の形成方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば薄膜技術を用いて、水素化アモルファスシリコン膜または微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。さらに、半導体基板1と第2半導体層3との間にi型シリコン領域を形成してもよい。 Next, the n-type second semiconductor layer 3 is formed in the surface layer on the light receiving surface side 9 a of the semiconductor substrate 1. Such a second semiconductor layer 3 has a coating thermal diffusion method in which P 2 O 5 in a paste state is applied to the surface of the semiconductor substrate 1 for thermal diffusion, and phosphorus oxychloride (POCl 3 ) in a gas state is a diffusion source. The gas phase thermal diffusion method and the ion implantation method for directly diffusing phosphorus ions are used. The second semiconductor layer 3 is formed to have a thickness of about 0.2 to 2 μm and a sheet resistance of about 40 to 150Ω / □. Note that the method for forming the second semiconductor layer 3 is not limited to the above method. For example, a crystalline silicon film including a hydrogenated amorphous silicon film or a microcrystalline silicon film may be formed using a thin film technique. Good. Furthermore, an i-type silicon region may be formed between the semiconductor substrate 1 and the second semiconductor layer 3.
また、第1電極5の形成位置において、第2半導体層と同じ導電型であり、第2半導体層3よりドーピング濃度が大きく、厚みが厚い第3半導体層を形成する方が好ましい。この第3半導体層は0.2〜2.5μm程度の厚み、20〜60Ω/□程度のシート抵抗に形成される。第3半導体層は、第2半導体層3を形成した後、燐ガラスが残存する状態で第1電極5の電極形状に合わせて半導体基板1にレーザーを照射することによって、燐ガラスから第2半導体層3へリンが再拡散することで形成される。 In addition, it is preferable to form a third semiconductor layer having the same conductivity type as that of the second semiconductor layer at the position where the first electrode 5 is formed, a doping concentration higher than that of the second semiconductor layer 3, and a thickness greater. The third semiconductor layer is formed to a thickness of about 0.2 to 2.5 μm and a sheet resistance of about 20 to 60Ω / □. After the second semiconductor layer 3 is formed, the third semiconductor layer is irradiated from the phosphor glass to the second semiconductor by irradiating the semiconductor substrate 1 with a laser in accordance with the electrode shape of the first electrode 5 with the phosphor glass remaining. Formed by re-diffusion of phosphorus into layer 3.
裏面側9bにも第2半導体層3を形成された場合には、裏面側9bのみをエッチングして除去し、p型の導電型領域を露出させる。例えば、フッ硝酸溶液に半導体基板1における裏面側9bのみを浸して第2半導体層3を除去する。その後、第2半導体層3を形成する際に、半導体基板1の表面に付着した燐ガラスをエッチングして除去する。また、予め裏面側9bに拡散マスクを形成しておき、気相熱拡散法等により第2半導体層3を形成する。その後、続いて拡散マスクを除去するプロセスによっても、同様の構造を形成することが可能である。 When the second semiconductor layer 3 is also formed on the back surface side 9b, only the back surface side 9b is removed by etching to expose the p-type conductivity type region. For example, the second semiconductor layer 3 is removed by immersing only the back surface side 9b of the semiconductor substrate 1 in a hydrofluoric acid solution. Thereafter, when the second semiconductor layer 3 is formed, the phosphorus glass adhering to the surface of the semiconductor substrate 1 is removed by etching. Further, a diffusion mask is formed in advance on the back surface side 9b, and the second semiconductor layer 3 is formed by a vapor phase thermal diffusion method or the like. Thereafter, a similar structure can be formed by a process of subsequently removing the diffusion mask.
以上により、p型第1半導体層2とn型第2半導体層3(および第3半導体層)を備えた半導体基板1を準備することができる。 As described above, the semiconductor substrate 1 including the p-type first semiconductor layer 2 and the n-type second semiconductor layer 3 (and the third semiconductor layer) can be prepared.
次に、反射防止層4を形成する。反射防止層4は、例えば、プラズマCVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)法、蒸着法またはスパッタ法などを用いて形成される。例えば、窒化シリコン膜からなる反射防止層4をプラズマCVD法で形成する場合であれば、反応室内を500℃程度としてシラン(SiH4)とアンモニア(NH3)との混合ガスを窒素(N2)で希釈し、グロー放電分解でプラズマ化させて堆積させることで反射防止層4が形成される。 Next, the antireflection layer 4 is formed. The antireflection layer 4 is formed using, for example, a plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) method, a vapor deposition method, or a sputtering method. For example, when the antireflection layer 4 made of a silicon nitride film is formed by a plasma CVD method, the reaction chamber is set to about 500 ° C. and a mixed gas of silane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) is nitrogen (N 2). The anti-reflective layer 4 is formed by diluting with (3) and plasmaizing and depositing by glow discharge decomposition.
次に、半導体基板1の裏面側9bにレーザーをドット状または溝状に照射し、凹部10を形成する。凹部10の形状は、径(幅)は例えば50〜500μm、深さは10〜150μmのドット状(溝状)とすることができ、第1電極5と対向する位置に設けられている。ドット状に形成する場合の間隔は50μm〜2mm程度である。なお、この加工処理は、例えば、反射防止層4の形成前や、第2半導体層3の形成前に行うことも可能である。 Next, the back surface side 9b of the semiconductor substrate 1 is irradiated with a laser in a dot shape or a groove shape to form the recess 10. The shape of the recess 10 may be a dot shape (groove shape) having a diameter (width) of 50 to 500 μm and a depth of 10 to 150 μm, for example, and is provided at a position facing the first electrode 5. The interval in the case of forming dots is about 50 μm to 2 mm. This processing can also be performed, for example, before the formation of the antireflection layer 4 or before the formation of the second semiconductor layer 3.
凹部10の形成後、半導体基板1の裏面側9bに、例えば酸化アルミニウム膜からなる裏面パッシベーション膜8をALD(Atomic Layer Deposition)法、蒸着法またはスパッタ法等を用いて形成する。凹部10は口径が小さく深い形状であるため、シリコン面に均一な厚さで膜を形成できるALD法が本実施形態では好適である。 After the formation of the recess 10, a back surface passivation film 8 made of, for example, an aluminum oxide film is formed on the back surface side 9b of the semiconductor substrate 1 by using an ALD (Atomic Layer Deposition) method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like. Since the concave portion 10 has a small diameter and a deep shape, the ALD method capable of forming a film with a uniform thickness on the silicon surface is suitable in this embodiment.
次に、第1電極5(バスバー電極5a、フィンガー電極5b)と第2電極6(裏面出力取出電極6a、裏面集電電極6b)とを以下のようにして形成する。 Next, the first electrode 5 (the bus bar electrode 5a and the finger electrode 5b) and the second electrode 6 (the back surface output extraction electrode 6a and the back surface collecting electrode 6b) are formed as follows.
第1電極5は、銀粉末と、有機ビヒクルと、ガラスフリットを含有する導電性ペーストとを用いて作製される。この導電性ペーストを、半導体基板1の表面側9aに塗布する。その後、最高温度600〜850℃で焼成することにより、ファイヤースルーが起こり、反射防止層4を突き破ることによって、半導体基板1と第1電極5が電気的コンタクトを得る。導電性ペーストの塗布方法としては、スクリーン印刷法などを用いることができ、好ましくは塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。 The first electrode 5 is produced using silver powder, an organic vehicle, and a conductive paste containing glass frit. This conductive paste is applied to the surface side 9 a of the semiconductor substrate 1. Then, by firing at a maximum temperature of 600 to 850 ° C., fire-through occurs, and the semiconductor substrate 1 and the first electrode 5 obtain an electrical contact by breaking through the antireflection layer 4. As a method for applying the conductive paste, a screen printing method or the like can be used. Preferably, after application, the solvent is evaporated and dried at a predetermined temperature.
次に、第2電極6を形成する。第2電極6を構成する裏面集電電極6bは、例えばアルミニウム粉末と、有機ビヒクルとを含有するアルミニウムペーストを用いて作製される。このペーストを、凹部10を除いた裏面側9bのほぼ全面にドット状、あるいは細線状に塗布する。塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。 Next, the second electrode 6 is formed. The back surface collecting electrode 6b which comprises the 2nd electrode 6 is produced using the aluminum paste containing aluminum powder and an organic vehicle, for example. This paste is applied in the form of dots or fine lines on almost the entire back surface 9b excluding the recesses 10. As a coating method, a screen printing method or the like can be used.
ペーストを塗布した後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させるほうが作業時にペーストがその他の部分に付着しにくいという観点から好ましい。そして、半導体基板1を焼成炉内にて最高温度600〜850℃で焼成することによってファイヤースルーが起こり、裏面集電電極6bが形成されるとともにBSF領域7が形成される。 After applying the paste, it is preferable to evaporate the solvent at a predetermined temperature and dry it from the viewpoint that the paste is less likely to adhere to other parts during operation. Then, by firing the semiconductor substrate 1 in a firing furnace at a maximum temperature of 600 to 850 ° C., fire-through occurs, and the back surface collecting electrode 6b and the BSF region 7 are formed.
なお、BSF領域7は裏面集電電極6bの直下だけでなく、凹部10にもフローティング層として形成してもよい。 The BSF region 7 may be formed as a floating layer not only directly under the back surface collecting electrode 6b but also in the recess 10.
裏面出力取出電極6aは、例えば銀粉末などからなる金属粉末と、有機ビヒクルとガラスフリットを含有する銀ペーストを用いて作製される。この銀ペーストを予め決められた形状に塗布する。なお、銀ペーストは、アルミニウムペーストの一部と接する位置に塗布されることで、裏面出力取出電極6aと裏面集電電極6bとの一部が重なる。 The back surface output extraction electrode 6a is manufactured using, for example, a metal powder made of silver powder or the like, and a silver paste containing an organic vehicle and glass frit. This silver paste is applied in a predetermined shape. The silver paste is applied at a position in contact with a part of the aluminum paste, so that the back surface output electrode 6a and the back surface collecting electrode 6b partially overlap.
このペーストの塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。この塗布後、好ましくは所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。そして、半導体基板1を焼成炉内にて最高温度が600〜850℃で焼成することにより、第2電極6が半導体基板
1の裏面側9bに形成される。
As a method for applying the paste, a screen printing method or the like can be used. After this application, the solvent is preferably evaporated and dried at a predetermined temperature. And the 2nd electrode 6 is formed in the back surface side 9b of the semiconductor substrate 1 by baking the semiconductor substrate 1 in a baking furnace with the maximum temperature of 600-850 degreeC.
なお、第1電極5と第2電極6の焼成は同時に行ってもよいし、裏面出力取出電極6aとして導電性樹脂ペーストを用いてもよい。 The first electrode 5 and the second electrode 6 may be fired simultaneously, or a conductive resin paste may be used as the back surface output extraction electrode 6a.
以上のようにして、変換効率の改善した太陽電池素子を作製することができる。 As described above, a solar cell element with improved conversion efficiency can be produced.
<その他の実施形態>
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。
<Other embodiments>
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Many corrections and changes can be added within the scope of the present invention as follows.
上述した実施形態では、第1電極5を構成するフィンガー5bの直下のみに凹部10を設けた例について説明したが、半導体基板1の受光面側に設けた第1電極5の遮光領域となる部分をできるだけなくす、つまり第1電極5の遮光領域となる部分の半導体基板1の厚みを薄くすればよいので、例えば、第1電極5側を凹状にしてもよく、また、バスバー電極5aの直下にも凹部を設けてもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the concave portion 10 is provided only directly below the finger 5b constituting the first electrode 5 has been described. However, the portion serving as the light shielding region of the first electrode 5 provided on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1. In other words, the thickness of the semiconductor substrate 1 in the portion serving as the light-shielding region of the first electrode 5 may be reduced. For example, the first electrode 5 side may be concave, and the first electrode 5 may be formed directly below the bus bar electrode 5a. May also be provided with a recess.
また、第1電極5は上述した下地電極層と、その上にめっき法により形成した導電層であるめっき電極層から構成されていてもよい。めっき電極材料としては銅、銀および錫等が好適に用いられる。この場合、下地電極層とめっき電極層の厚みはそれぞれ、1〜10μm、5〜30μmとすることが好適である。下地電極層は電極形成用ペーストを塗布・焼成することで形成されるため、空孔率が5%より大きくなる。めっき電極層は空孔率が5%以下となるように形成されている。下地電極層の厚みを10μm以下、好ましくは8μm以下と薄くすることにより、第1電極5の総厚を維持したまま線抵抗を低減することができる。 Moreover, the 1st electrode 5 may be comprised from the base electrode layer mentioned above and the plating electrode layer which is a conductive layer formed on it by the plating method. As the plating electrode material, copper, silver, tin or the like is preferably used. In this case, the thicknesses of the base electrode layer and the plating electrode layer are preferably 1 to 10 μm and 5 to 30 μm, respectively. Since the base electrode layer is formed by applying and baking an electrode forming paste, the porosity is higher than 5%. The plating electrode layer is formed so that the porosity is 5% or less. By reducing the thickness of the base electrode layer to 10 μm or less, preferably 8 μm or less, the line resistance can be reduced while maintaining the total thickness of the first electrode 5.
以下に、本実施形態の太陽電池素子のより具体的な実施例について説明する。なお、参照図面は図1〜5である。 Below, the more specific Example of the solar cell element of this embodiment is described. The reference drawings are FIGS.
まず、表2に示す実施例1〜3(図1〜3に示す構造)の太陽電池素子を作製するために、厚さ220μm、外形156mm×156mm、比抵抗1.5Ω・cmの多結晶シリコン基板(半導体基板1)を用意して、シリコン基板の表面のダメージ層をNaOHでエッチングして洗浄した。 First, in order to produce the solar cell elements of Examples 1 to 3 (structures shown in FIGS. 1 to 3) shown in Table 2, polycrystalline silicon having a thickness of 220 μm, an outer shape of 156 mm × 156 mm, and a specific resistance of 1.5 Ω · cm. A substrate (semiconductor substrate 1) was prepared, and the damaged layer on the surface of the silicon substrate was etched and washed with NaOH.
次に、ドライエッチング法で表面9aにテクスチャを形成した。そして、POCl3を拡散源とした気相熱拡散法で第2半導体層3を形成した。この時、第2半導体層3のシート抵抗は70Ω/□であった。フッ硝酸溶液による裏面9b側の第2半導体層3の除去と、フッ酸溶液による燐ガラスのエッチング除去を行なった後、表面9aにプラズマCVD法により反射防止層4となる窒化シリコン膜を形成した。反射防止層4の厚みは80nm、屈折率は2.0であった。 Next, a texture was formed on the surface 9a by a dry etching method. Then, the second semiconductor layer 3 was formed by vapor phase thermal diffusion using POCl 3 as a diffusion source. At this time, the sheet resistance of the second semiconductor layer 3 was 70Ω / □. After removing the second semiconductor layer 3 on the back surface 9b side with a hydrofluoric acid solution and removing the phosphor glass by etching with a hydrofluoric acid solution, a silicon nitride film to be the antireflection layer 4 was formed on the surface 9a by plasma CVD. . The antireflection layer 4 had a thickness of 80 nm and a refractive index of 2.0.
次に半導体基板1の裏面9b側のフィンガー電極5bの形成位置に対向する位置にレーザーをドット状に照射し、凹部10を形成した。凹部10を構成する1つの孔は直径100μm、深さ50μm(実施例1)、100μm(実施例2)、150μm(実施例3)とした。 Next, a laser beam was irradiated in a dot shape to a position facing the formation position of the finger electrode 5b on the back surface 9b side of the semiconductor substrate 1 to form a recess 10. One hole constituting the recess 10 had a diameter of 100 μm, a depth of 50 μm (Example 1), 100 μm (Example 2), and 150 μm (Example 3).
次に、裏面側9bに、トリメチルアルミニウム(TMA)とオゾン(O3)を原材料とし、ALD法を用いて、酸化アルミニウム膜からなる裏面パッシベーション膜8を形成した。裏面パッシベーション膜8の厚みは30nm、屈折率は1.6であった。
さらに半導体基板1の表面9aに銀ペーストを、裏面9bの開口部以外の位置にアルミニウムペーストを塗布・焼成して、第1電極5とBSF領域7と裏面集電電極6bを形成した。さらに裏面9bに銀ペーストを塗布・焼成して裏面出力取出電極6aを形成した。裏面集電電極6bは幅150μmのフィンガー状であり、そのピッチは1mmとした。
Next, a back surface passivation film 8 made of an aluminum oxide film was formed on the back surface side 9b using trimethylaluminum (TMA) and ozone (O 3 ) as raw materials and using the ALD method. The back surface passivation film 8 had a thickness of 30 nm and a refractive index of 1.6.
Further, a silver paste was applied to the front surface 9a of the semiconductor substrate 1 and an aluminum paste was applied and baked at a position other than the opening of the back surface 9b to form the first electrode 5, the BSF region 7, and the back current collecting electrode 6b. Further, a silver paste was applied to the back surface 9b and fired to form a back surface output extraction electrode 6a. The back surface collecting electrode 6b was finger-shaped with a width of 150 μm, and the pitch was 1 mm.
次に、表2の比較例1は図4に示す構造を有する太陽電池素子であり、半導体基板1の裏面において、図3に示す凹部10を形成せずに、BSF領域7および第2電極6を半導体基板1の裏面側9bの略全面に形成した以外については実施例1〜3と同様にして作製した。 Next, Comparative Example 1 in Table 2 is a solar cell element having the structure shown in FIG. 4, and the BSF region 7 and the second electrode 6 are formed on the back surface of the semiconductor substrate 1 without forming the recess 10 shown in FIG. 3. Was produced in the same manner as in Examples 1 to 3 except that was formed on substantially the entire back surface side 9b of the semiconductor substrate 1.
また、表2の比較例2〜5は図5に示す構造を有する太陽電池素子であり、図3に示す凹部を有するBSF領域7および第2電極6を半導体基板1の裏面側9bの略全面に形成した以外については実施例1〜3と同様にして作製した。 Comparative Examples 2 to 5 in Table 2 are solar cell elements having the structure shown in FIG. 5, and the BSF region 7 and the second electrode 6 having the recesses shown in FIG. It was produced in the same manner as in Examples 1 to 3 except that it was formed.
ここで、比較例1〜5および実施例1〜3のフィンガー電極5bによる遮光面積は、いずれも受光面全体に対して約7%であった。 Here, the light-shielding area by the finger electrodes 5b of Comparative Examples 1 to 5 and Examples 1 to 3 was all about 7% with respect to the entire light receiving surface.
以上にようにして作製した実施例1〜3および比較例1〜5について、Jsc、Voc、FFおよび変換効率を測定した結果を表2に示す。なお、表2のJscは表1のJscとは異なり、フィンガー電極5bの遮光の影響を含めた実効のJscである。 Table 2 shows the results of measuring Jsc, Voc, FF and conversion efficiency for Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 produced as described above. Note that Jsc in Table 2 is different from Jsc in Table 1 and is effective Jsc including the influence of light shielding of the finger electrode 5b.
表2から明らかなように、実施例1〜3は比較例2〜4に対しては、Jsc、Voc、FFおよび変換効率の全てに対して向上したことを確認した。また、実施例1〜3は全ての比較例1〜5に対してJscおよび変換効率において高い結果となり、本実施形態の効果を確認することができた。 As is apparent from Table 2, it was confirmed that Examples 1 to 3 were improved with respect to all of Jsc, Voc, FF and conversion efficiency with respect to Comparative Examples 2 to 4. In addition, Examples 1 to 3 showed higher results in Jsc and conversion efficiency than all Comparative Examples 1 to 5, and the effects of this embodiment could be confirmed.
1 :半導体基板
2 :第1半導体層(逆導電型半導体層)
3 :第2半導体層(一導電型半導体層)
4 :反射防止層
5 :第1電極(表面電極)
5a :バスバー電極
5b :フィンガー電極
5c :補助電極
6 :第2電極(裏面電極)
6a :裏面出力取出電極
6b :裏面集電電極
7 :BSF領域
8 :裏面パッシベーション層
9a :受光面(表面)側
9b :非受光面(裏面)側
10 :凹部
1: Semiconductor substrate 2: First semiconductor layer (reverse conductivity type semiconductor layer)
3: Second semiconductor layer (one conductivity type semiconductor layer)
4: Antireflection layer 5: First electrode (surface electrode)
5a: Bus bar electrode 5b: Finger electrode 5c: Auxiliary electrode 6: Second electrode (back electrode)
6a: Back surface output extraction electrode 6b: Back surface collecting electrode 7: BSF region 8: Back surface passivation layer 9a: Light receiving surface (front surface) side 9b: Non-light receiving surface (back surface) side 10: Recess
Claims (6)
前記半導体基板の前記裏面側には、
平面透視して前記第1電極と重なる部位に該第1電極に沿って、表層がパッシベーション層である凹部が設けられており、
前記第2電極が、平面透視して前記第1電極と重なる部位を避けた部位に前記凹部に沿って設けられていることを特徴とする太陽電池素子。 A solar cell element in which a linear first electrode is provided on a light receiving surface side of a semiconductor substrate, and a linear second electrode is provided on a back surface side of the semiconductor substrate,
On the back side of the semiconductor substrate,
A concave portion whose surface layer is a passivation layer is provided along the first electrode in a portion that overlaps with the first electrode when seen in a plan view.
Wherein the second electrode, the solar cell element, characterized in that provided along said recess portion to avoid a site overlapping with the first electrode in plan perspective.
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