太阳能电池的制造方法_2

文档序号:8207872阅读:来源:国知局
表银总线电极6具有例如Imm?3mm左右的宽度且每张太阳能电池中配置2个?4个,将表银栅极电极5所收集的电取出到外部。而且,由表银栅极电极5和表银总线电极6构成作为呈梳形的第一电极的受光面侧电极12。受光面侧电极12会遮住向半导体基板11入射的太阳光,所以从提高发电效率的观点看来,最好尽可能地减小其面积,一般配置成如图1-1所示那样的梳形的表银栅极电极5和条状的表银总线电极6。
[0044]硅太阳能电池的受光面侧电极的电极材料通常使用银浆料,并添加有例如铅硼玻璃。这样的玻璃是熔块(frit)状的,例如以铅(Pb)5?30wt%、硼(B)5?10被%、硅
(Si)5?15wt%、氧(0)30?60?1:%的组成构成,而且,有时还混合几¥1:%左右的锌(Zn)或镉(Cd)等。这样的铅硼玻璃通过几百。C (例如800°C)的加热而溶解,此时具有侵蚀硅的性质。此外,一般在结晶系硅太阳能电池的制造方法中,使用利用该玻璃熔块(glass frit)的特性来获得硅基板与银浆料的电接触的方法。
[0045]另一方面,在半导体基板11的背面(与受光面相反侧的面),遍及整个面地设置有由铝材料构成的背铝电极7。而且,由背铝电极7构成背面侧电极。
[0046]此外,在半导体基板11的背面侧的表层部形成有含有高浓度杂质的P+层(BSF (Back Surface Field,背场))8。p+层(BSF) 8是为了获得BSF效果而设置的,利用能带构造的电场提高P型层(半导体基板2)电子浓度,使得P型层(半导体基板2)中的电子不煙灭。
[0047]而且,在实施方式的太阳能电池I中,作为η型杂质扩散层3形成有两种层,从而形成选择发射极构造。也就是说,在P型硅基板2的受光面侧的表层部,在受光面侧电极12的下部区域及其附近区域形成有高浓度地扩散有η型杂质的高浓度杂质扩散层(低电阻扩散层)即第一 η型杂质扩散层3a。此外,在P型硅基板2的受光面侧的表层部,在未形成第一 η型杂质扩散层3a的区域,形成有低浓度地扩散有η型的杂质的低浓度杂质扩散层(高电阻扩散层)即第二 η型杂质扩散层3b。
[0048]因此,如果设第一η型杂质扩散层3a的杂质扩散浓度为第一扩散浓度,设第二 η型杂质扩散层3b的杂质扩散浓度为第二扩散浓度,则第二扩散浓度小于第一扩散浓度。此夕卜,如果设第一 η型杂质扩散层3a的电阻值为第一电阻值,设第二 η型杂质扩散层3b的电阻值为第二电阻值,则第二电阻值大于第一电阻值。
[0049]上述的受光面侧电极12形成在第一 η型杂质扩散层3a上。此外,第一 η型杂质扩散层3a中未形成受光面侧电极12的区域和形成有第二 η型杂质扩散层3b的区域成为光入射到太阳能电池I的受光面。
[0050]以上那样构成的实施方式的太阳能电池1,在受光面侧的受光面侧电极12的下部形成有电阻低的第一 η型杂质扩散层3a,从而减小P型硅基板2与受光面侧电极12之间的电阻(接触电阻)。此外,受光面侧的除此以外的区域形成有杂质浓度低的第二 η型杂质扩散层3b,从而减小了电子发生并煙灭的再结合速度。因此,实施方式的太阳能电池I具有由第一 η型杂质扩散层3a和第二 η型杂质扩散层3b构成的选择发射极构造。
[0051]接下来,说明实施方式的太阳能电池I的制造方法。图2是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池的制造方法的一例的流程图。图3-1?图3-7是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池的制造工序的一例的要部断面图。
[0052](硅基板准备工序)
[0053]首先,作为半导体基板准备例如作为面向民用太阳能电池而最常使用的P型硅基板2。P型硅基板2是用带锯或多线锯等将冷却固化熔融的硅而成的单晶硅锭或多晶硅锭以线锯切割或者切片成期望的尺寸以及厚度而制造的,所以表面留下有切片时的损伤。因此,首先,还兼顾去除该损伤层,而将P型硅基板2浸渍到酸或加热了的碱溶液中,例如浸渍到氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液中来蚀刻表面,从而去除在切出硅基板时发生并存在于P型硅基板2的表面附近的损伤区域。去除损伤后的硅基板的厚度是例如180 μ m,外形尺寸是 156_X 156mm。
[0054]另外,虽然这里以P型的硅基板为例进行了说明,但是硅基板既可以是P型也可以是η型。此外,娃基板既可以是多晶娃基板也可以是单晶娃。
[0055](纹理形成工序)
[0056]此外,在去除损伤的同时,或者接在去除损伤之后,作为纹理构造而在P型硅基板2的受光面侧的表面形成微小凹凸。用在例如几wt%的氢氧化钾(KOH)水溶液中添加了几?几十wt%的异丙醇(IPA)的80°C?90°C左右的溶液进行P型硅基板2的各向异性蚀亥IJ,在P型硅基板2的受光面侧的表面形成锥体状的微小凹凸(纹理)。通过在半导体基板的受光面侧形成这样的纹理构造,能够在太阳能电池的表面产生光的多重反射,将入射到太阳能电池的光高效地吸收到硅基板的内部,能够有效地降低反射率并提高转换效率。一般来说,通过使用了碱的P型硅基板2的表面的各向异性蚀刻,形成无规则的锥体形状的纹理构造。
[0057]另外,本实施方式的太阳能电池的制造方法中,关于纹理构造的形成方法和形状,没有特别限制。例如也可以使用如下方法等中的任一种方法:使用含有异丙醇的碱水溶液或主要包括氢氟酸、硝酸的混合液的酸蚀刻的方法;在P型硅基板2的表面形成部分地设置有开口的掩模材料,通过隔着该掩模材料的蚀刻在P型硅基板2的表面获得蜂巢构造或倒锥体构造的方法;或者使用了反应性气体蚀刻(RIE:Reactive 1n Etching,反应性离子蚀刻)的方法。
[0058](含掺杂物浆料的涂敷工序)
[0059]接下来,为了形成选择发射极构造中的高浓度杂质扩散层(低电阻扩散层)即第一 η型杂质扩散层3a,使用丝网印刷法在P型硅基板2的一个面上涂敷形成作为含有扩散源的涂敷剂的含掺杂物浆料21 (图3-1,步骤S10)。在此,由于使用了 P型硅基板2,所以为了使用例如磷作为掺杂物而使用含有磷化合物的含掺杂物浆料21。另外,作为掺杂物,除磷以外还能够使用5族元素。此外,在使用η型硅基板作为硅基板的情况下,使用含有例如硼等3族元素作为掺杂物的含掺杂物浆料。
[0060]在此,含掺杂物浆料21使用在下述的第一扩散工序的热扩散温度(热处理温度)下也不升华和不燃烧(烧光)且非酸性的中性的树脂浆料。作为这样的含掺杂物浆料21,能够使用例如太阳能电池用扩散浆料YT-2100-N(日立化成工业株式会社制造)。以下,说明使用了该太阳能电池用扩散浆料YT-2100-N(日立化成工业株式会社制造)来作为含掺杂物浆料21的情况。
[0061]在第一 η型杂质扩散层3a上通过后面的工序形成受光面侧电极12,从而实现第一η型杂质扩散层3a与受光面侧电极12的电接触。在形成受光面侧电极12时发生配置误差。因此,第一 η型杂质扩散层3a在P型硅基板2的面内的受光面侧电极12的形成位置具有与受光面侧电极12的外形相比稍微向外侧展宽了的外形,从而形成为比该受光面侧电极12大的形状。
[0062]具体而言,使用开口部的宽度设计得比受光面侧电极12的宽度宽的丝网印刷版来进行含掺杂物浆料21的丝网印刷。例如,在受光面侧电极的形成宽度为100 μπι的情况下,考虑到受光面侧电极12的位置偏差,将含掺杂物浆料21的宽度设为250 μm。
[0063]在对应于栅极电极宽度为100 μm、栅极电极长度为153mm、栅极电极个数为70个的结构的丝网印刷版的情况下,开口面积约为2.2cm2。该情况下,针对I张的P型硅基板2的印刷中的含掺杂物浆料21的使用量约为50mg。
[0064]本实施方式中含掺杂物浆料21的丝网印刷所使用的丝网印刷版的规格例如如以下那样。另外,这里示出用于形成第一 η型杂质扩散层3a的丝网印刷版,该第一 η型杂质扩散层3a形成在受光面侧电极12中的表银栅极电极5的形成位置。
[0065](含掺杂物浆料用的丝网印刷版A:栅极电极形成位置用)
[0066]网:不锈钢网#290
[0067]不锈钢网线直径:20 μ m
[0068]开口宽度:250 μ m
[0069]开口长度:153.5mm
[0070](含掺杂物浆料用的丝网印刷版B:栅极电极形成位置用)
[0071]网:树脂网#420
[0072]树脂网线直径:27 μ m
[0073]开口宽度:250μ m
[0074]开口长度:153.5mm
[0075]在此,说明研宄作为含掺杂物浆料21而使用的YT-2100-N对丝网印刷版A和丝网印刷版B造成的影响得到的耐性试验结果。在耐性试验中,将YT-2100-N载置于丝网印刷版上并放置24小时后,用酒精清洗,检查手感状态和外观状态。
[0076]图4-1是示出使用了不锈钢网的丝网印刷版A的耐性试验前状态(新品状态)下的要部的平面图像。图4-1的(a)是倍率为50倍的图像,图4-1的(b)是倍率为200倍的图像。图4-2是示出使用了不锈钢网的丝网印刷版A的耐性试验后的要部的平面图像。图4-2的(a)是倍率为50倍的图像,图4-2的(b)是倍率为2
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