太阳能单电池集合体和太阳能单电池的制造方法

文档序号:1045320 发布日期:2020-10-09 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 太阳能单电池集合体和太阳能单电池的制造方法 (Solar cell assembly and method for manufacturing solar cell ) 是由 佐久间俊行 村田和哉 片桐雅之 大钟章义 北原明直 于 2020-03-26 设计创作,主要内容包括:太阳能单电池集合体(1)包括:多个太阳能单电池(10)和设置在多个太阳能单电池(10)中的相邻的太阳能单电池(10)之间的单电池间区域(50)。它们各自包括:具有彼此背对的一个主面(20a)和另一个主面(20b)的第1导电型的半导体基片(20);设置在半导体基片(20)的一个主面(20a)侧的第2导电型的第1非晶半导体层(21p);设置在第1非晶半导体层(21p)上的一部分区域的绝缘层(51);和以覆盖绝缘层(51)的方式设置在第1非晶半导体层(21p)上的第1透明导电膜(22)。绝缘层(51)设置成在俯视太阳能单电池集合体1时沿着单电池间区域(50)并且一部分与单电池间区域(50)重叠。(A solar cell assembly (1) is provided with: the solar cell module comprises a plurality of solar cells (10) and an inter-cell region (50) provided between adjacent solar cells (10) in the plurality of solar cells (10). They each include: a semiconductor substrate (20) of a 1 st conductivity type having one main surface (20a) and the other main surface (20b) facing away from each other; a 1 st amorphous semiconductor layer (21p) of a 2 nd conductivity type provided on the side of one main surface (20a) of the semiconductor substrate (20); an insulating layer (51) provided on a part of the region on the 1 st amorphous semiconductor layer (21 p); and a 1 st transparent conductive film (22) provided on the 1 st amorphous semiconductor layer (21p) so as to cover the insulating layer (51). The insulating layer (51) is provided so as to extend along the inter-cell region (50) and so as to partially overlap the inter-cell region (50) when the solar cell assembly (1) is viewed in plan.)

太阳能单电池集合体和太阳能单电池的制造方法

技术领域

本发明涉及包括多个太阳能单电池的太阳能单电池集合体和太阳能单电池的制造方法。

背景技术

现有技术中,作为将光能转换为电能的光电转换装置,太阳能单电池的开发不断进步。太阳能单电池能够将取之不尽的太阳光直接转换为电,此外,与采用化石燃料发电相比对环境的负担小而清洁,所以作为新型能源而备受关注。

太阳能单电池具有半导体基片、形成在半导体基片上的非晶半导体层和形成在非晶半导体层上的透明导电膜。太阳能单电池通过将包括多个太阳能单电池的太阳能单电池集合体截断而形成。

专利文献1公开了如下所述的技术:将太阳能单电池集合体的透明导电膜的一部分除去,对除去了透明导电膜的区域照射激光在非晶半导体层和半导体基片中形成分割用的槽,之后,将太阳能单电池集合体截断,由此来制作太阳能单电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2015-198142号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是,在专利文献1公开的技术中,存在这样的问题:在除去透明导电膜的一部分时非晶半导体层和半导体基片受到损伤,太阳能单电池的特性下降。

于是,本发明的目的在于,提供一种能够抑制太阳能单电池的特性下降的太阳能单电池集合体和太阳能单电池的制造方法。

用于解决课题的方法

为了实现上述目的,本发明的一个方式的太阳能单电池集合体包括:多个太阳能单电池;和设置在所述多个太阳能单电池中的相邻的太阳能单电池之间的单电池间区域,所述太阳能单电池和所述单电池间区域各自包括:具有彼此背对的一个主面和另一个主面的第1导电型的半导体基片;设置在所述半导体基片的所述一个主面侧的第2导电型的第1非晶半导体层;设置在所述第1非晶半导体层上的一部分区域的绝缘层;和以覆盖所述绝缘层的方式设置在所述第1非晶半导体层上的第1透明导电膜,所述绝缘层设置成,在俯视所述太阳能单电池集合体时沿着所述单电池间区域,并且一部分与所述单电池间区域重叠。

为了实现上述目的,本发明的一个方式的太阳能单电池集合体包括:多个太阳能单电池;和设置在所述多个太阳能单电池中的相邻的太阳能单电池之间的单电池间区域,所述太阳能单电池和所述单电池间区域各自包括:具有彼此背对的一个主面和另一个主面的第1导电型的半导体基片;设置在所述半导体基片的所述一个主面侧的隧道氧化层;设置在所述隧道氧化层上的一部分区域的绝缘层;和以覆盖所述绝缘层的方式设置在所述隧道氧化层上的第1导电型的多晶硅层,所述绝缘层设置成,在俯视所述太阳能单电池集合体时沿着所述单电池间区域,并且一部分与所述单电池间区域重叠。

为了实现上述目的,本发明的一个方式的太阳能单电池的制造方法包括:在具有彼此背对的一个主面和另一个主面的第1导电型的半导体基片的所述一个主面侧形成第2导电型的第1非晶半导体层的工序;在所述第1非晶半导体层上形成带状的绝缘层的工序;通过以覆盖所述绝缘层的方式在所述第1非晶半导体层上形成第1透明导电膜而形成太阳能单电池集合体的工序;沿着俯视所述太阳能单电池集合体时的所述绝缘层,在所述太阳能单电池集合体形成槽的工序;和沿着所述槽截断所述太阳能单电池集合体的工序。

发明的效果

依照本发明,能够提供一种能够抑制太阳能单电池的特性下降的太阳能单电池集合体和太阳能单电池的制造方法。

附图说明

图1是实施方式1的太阳能单电池集合体的俯视图。

图2是沿图1的II-II线将实施方式1的太阳能单电池集合体截断了的情况下的截面图。

图3是实施方式1的太阳能单电池集合体的截面图和底视图。

图4是构成图1所示的太阳能单电池集合体的多个太阳能单电池的俯视图。

图5是沿V-V线将图4所示的太阳能单电池截断了的情况下的截面图。

图6是包括图4所示的太阳能单电池的太阳能电池组件的俯视图。

图7是沿VII-VII线将图6所示的太阳能电池组件截断了的情况下的截面图。

图8是表示实施方式1的太阳能单电池集合体的制造方法的流程图。

图9是表示从实施方式1的太阳能单电池集合体制造太阳能单电池的方法的流程图。

图10是表示在实施方式1的太阳能单电池集合体形成了槽的状态的一例的截面图。

图11是表示在实施方式1的太阳能单电池集合体形成了槽的状态的另一例的截面图。

图12是表示实施方式1的变形例1的太阳能单电池集合体的截面图。

图13是表示实施方式1的变形例2的太阳能单电池集合体的截面图。

图14是实施方式2的太阳能单电池集合体的截面图。

图15是构成实施方式2的太阳能单电池集合体的一部分的太阳能单电池的截面图。

1、1A 太阳能单电池集合体

10、10A 太阳能单电池

20 半导体基片

20a 一个主面

20b 另一个主面

21p 第1非晶半导体层

22 第1透明导电膜

22a 开口部

23n 第2非晶半导体层

24 第2透明导电膜

50 单电池间区域

51 绝缘层

51a 开口部

81 槽

121 隧道氧化层

122 多晶硅层

L1、L2 长度

w1、w2 宽度

具体实施方式

下面,使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。下面说明的实施方式,都是用来表示本发明的一个具体例的。因此,下面的实施方式中记载的数值、形状、材料,构成要素、构成要素的配置、连接方式、工序和工序的顺序等均是一例,本发明并不仅限于此。因此,下面的实施方式的构成要素中的、表示本发明的最上位概念的发明内容中未记载的构成要素,作为任意的构成要素来说明。

各图是示意图,严密地说并不一定是图示的结构。此外,在各图中,有对实质上相同的结构标注相同的符号,并省略或简化重复的说明的情况。

另外,“大致**”的记载是包含实质上看作**的意图,例如,以“大致正交”为例进行说明,则不仅包括完全正交,也包含实质上看作正交的意思。在本说明书中,“大致”包括制造误差和尺寸公差。

此外,在各图中,Z轴方向是例如与太阳能单电池的受光面垂直的方向。X轴方向和Y轴方向是相互正交,且都与Z轴方向正交的方向。例如,在下面的实施方式中,“俯视”的意思是从Z轴方向看。在下面的实施方式中,“截面看”的意思是,对于在与太阳能单电池的受光面正交的面(例如,由Z轴和X轴规定的面)中截断该太阳能单电池时的截面,从与该截面大致正交的方向看该截面。

(实施方式1)

[1-1.太阳能单电池集合体的结构]

参照图1~图4,对本实施方式的太阳能单电池集合体进行说明。

图1是实施方式1的太阳能单电池集合体1的俯视图。图2是沿图1的II-II线将太阳能单电池集合体1截断了的情况下的截面图。

太阳能单电池集合体1是在从块(Ingod)切得的半导体基片上形成了多个薄膜的母板。如图1所示,太阳能单电池集合体1的俯视时的形状是大致矩形状。例如,太阳能单电池集合体1是在125mm见方的正方形切除了角部的形状。太阳能单电池集合体1的形状并不限定于大致矩形状。

如图1和图2所示,太阳能单电池集合体1包括:多个太阳能单电池10;和设置在多个太阳能单电池10中的相邻的太阳能单电池10之间的单电池间区域50。在本实施方式中,太阳能单电池集合体1包括2个大致矩形状的太阳能单电池10。单电池间区域50设置在2个太阳能单电池10之间,即,设置在将太阳能单电池集合体1分割成2部分的分界线上。

太阳能单电池10例如是异质结类型的太阳能单电池,以半导体pn结为基本结构。太阳能单电池10通过用单电池间区域50将太阳能单电池集合体1分割而形成。

单电池间区域50,在俯视太阳能单电池集合体1的情况下,在与多个太阳能单电池10的排列方向正交的方向(Y轴方向)上延伸地设置。单电池间区域50的一部分,在分割太阳能单电池集合体1的过程中被除去。单电池间区域50的另一分别,不被除去,在太阳能单电池集合体1被分割后构成太阳能单电池10的一部分。

如图2所示,太阳能单电池集合体1包括:半导体基片20;设置在半导体基片20的一个主面20a侧的p型半导体层21;设置在p型半导体层21上的一部分区域的绝缘层51;以覆盖绝缘层51的方式设置在p型半导体层21上的第1透明导电膜22;和设置在第1透明导电膜22上的第1集电电极30。太阳能单电池集合体1包括:设置在半导体基片20的另一个主面20b侧的n型半导体层23;设置在n型半导体层23上的第2透明导电膜24;和设置在第2透明导电膜24上的第2集电电极40。

绝缘层51是带状,沿单电池间区域50延伸地设置(参照图1)。绝缘层51是太阳能单电池10作为光电转换装置工作时,抑制载流子在p型半导体层21的第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的移动的载流子移动抑制层。关于该绝缘层51,在后面详细说明。

半导体基片20是板状的形状,具有彼此背对的一个主面20a和另一个主面20b。在本实施方式中,一个主面20a位于半导体基片20的背面11侧,另一个主面20b位于太阳能单电池10的受光面12侧。受光面12是,使用太阳能单电池10构建太阳能电池组件时,入射至太阳能单电池10的光中的超过50%的光入射的面。

半导体基片20是晶体硅基片,作为一例是n型的单晶硅基片。半导体基片20不限定于单晶硅基片(n型单晶硅基片或p型单晶硅基片),也可以是多晶硅基片等晶体硅基片。在下面的说明中,关于半导体基片20为n型单晶硅基片的情况进行说明。在本说明书中,也将n型记为第1导电型,将p型记为第2导电型。例如,半导体基片20是具有第1导电型的半导体基片。

半导体基片20的平面形状是大致矩形状,厚度例如为30μm~300μm,优选为150μm以下。在半导体基片20的一个主面20a和另一个主面20b中的至少一个主面,可以形成被称为纹理结构的凹凸形状,该凹凸形状呈二维地配置了多个椎体。

p型半导体层21具有i型非晶半导体层21i(本征非晶半导体层)和第1非晶半导体层21p。i型非晶半导体层21i和第1非晶半导体层21p依次层叠在半导体基片20的一个主面20a上。这里的层叠的意思是,在Z轴负方向上层叠。

i型非晶半导体层21i是配置在半导体基片20与第1非晶半导体层21p之间的钝化层。i型非晶半导体层21i由掺杂的含有率小于1×1019cm-3的非晶硅构成。钝化层不限定于i非晶半导体层,也可以由氧化半导体层或氮化半导体层等形成。

第1非晶半导体层21p是具有与半导体基片20不同的导电型的半导体层。例如,在半导体基片20为第1导电型的情况下,第1非晶半导体层21p是第2导电型。第1非晶半导体层21p例如硼(B)等p型掺杂剂的含有率为5×1019cm-3~5×1022cm-3,优选由5×1020cm-3~5×1021cm-3的非晶硅等构成。

n型半导体层23具有i型非晶半导体层23i(本征非晶半导体层)和第2非晶半导体层23n。i型非晶半导体层23i和第2非晶半导体层23n依次层叠在半导体基片20的另一个主面20b。这里,所谓的层叠,是指在Z轴正方向上层叠。

i型非晶半导体层23i是配置在半导体基片20与第2非晶半导体层23n之间的钝化层。i型非晶半导体层23i由掺杂的含有率不到1×1019cm-3的非晶硅构成。

第2非晶半导体层23n是具有与半导体基片20相同的导电型的半导体层。例如,在半导体基片20为第1导电型的情况下,第2非晶半导体层23n为第1导电型。第2非晶半导体层23n,例如由磷(P)、砷(As)等n型掺杂剂的含有率为5×1019cm-3以上的非晶硅等构成。

第1透明导电膜22和第2透明导电膜24,例如是由透明的导电性材料构成的透明导电层(TCO膜)。第1透明导电膜22设置在半导体基片20的比外周靠内侧的区域(参照图3(b))。第1透明导电膜22在从绝缘层51呈带状地延伸的方向(Y轴方向)在截面中观看时,覆盖整个绝缘层51。在图2中,覆盖绝缘层51的第1透明导电膜22的表面形成为平坦状,但是第1透明导电膜22也可以与绝缘层51相似地以一部分***的方式形成(参照图3(a))。

透明导电膜例如优选包含具有多晶结构的氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)和氧化钛(TiO2)等金属氧化物中的至少1种。这些金属氧化物中可以掺杂锡(Sn)、锌(Zn)、钨(W)、锑(Sb)、钛(Ti)、铝(Al)、铈(Ce)、镓(Ga)等掺杂物,例如尤其优选在In2O3中掺杂了Sn的ITO。能够使掺杂物的浓度为0~20质量%。

第1集电电极30设置在p型半导体层21上,是收集半导体基片20上的受光区域产生的受光电荷(空穴)的电极。第1集电电极30例如具有:在与后述的引片配线的延伸设置方向正交的方向上形成为直线状的多根副栅线电极31;和与这些副栅线电极31连接,并且在与副栅线电极31正交的方向上形成为直线状的多根主栅线电极32。

第2集电电极40设置在n型半导体层23上,是收集在半导体基片20上的受光区域产生的受光电荷(电子)的电极。第2集电电极40例如具有:在与引片配线的延伸设置方向正交的方向上形成为直线状的多根副栅线电极41;和与这些副栅线电极41连接,并且在与副栅线电极41正交的方向上形成为直线状的多根主栅线电极42。其中,主栅线电极32、42,从遮光性、截断性、削减材料的观点出发,优选没有形成在之前所述的单电池间区域50。

此外,从遮光性、截断性、削减材料的观点出发,第1集电电极30也可以不具有主栅线电极32,而由多根副栅线电极31构成。同样,第2集电电极40也可以不具有主栅线电极42,而由多根副栅线电极41构成。

这里,对于设置在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的绝缘层51,参照图1~图3进行说明。绝缘层51为了抑制在太阳能单电池10的侧面端部(侧方的端部),并且在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间容易发生的载流子移动,降低载流子的复合而配置。

图3是太阳能单电池集合体1的截面图和底视图。图3(a)是沿IIIa-IIIa线将图3(b)所示的太阳能单电池集合体1截断了的情况下的截面图,图3(b)是太阳能单电池集合体1的底视图,图3(c)是沿IIIc-IIIc线将图3(b)所示的太阳能单电池集合体1截断了的情况下的截面图。在图3中,省略了p型半导体层21、n型半导体层23、第1集电电极30和第2集电电极40的图示。

如图1和图3(b)所示,绝缘层51在俯视太阳能单电池集合体1时的情况下,沿单电池间区域50设置。具体而言,绝缘层51在与多个太阳能单电池10的排列方向正交的方向(Y轴方向)上呈直线状地延伸设置。

绝缘层51设置成,在俯视太阳能单电池集合体1时的情况下,绝缘层51的一部分与单电池间区域50重叠。具体而言,带状的绝缘层51的宽度w2大于单电池间区域50的宽度w1,在宽度方向(X轴方向)上,绝缘层51以包含单电池间区域50的方式配置。即,在宽度方向上,绝缘层51伸出至单电池间区域50的外侧。

此外,如图3(b)和(c)所示,在与多个太阳能单电池10的排列方向正交的方向(Y轴方向)上,带状的绝缘层51的长度L2比第1透明导电膜22的长度L1长。通过使长度L2比长度L1长,构成被第1透明导电膜22覆盖的绝缘层51的一部分伸出至第1透明导电膜22之外的结构。由此,能够在截断预定部将绝缘层51设置在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的整个区域。此外,在从背面11侧观看太阳能单电池集合体1的情况下,能够通过摄像机等识别绝缘层51的位置。

绝缘层51由SiN、SiO2、TiO2、Al2O3或树脂材料形成。作为树脂材料的例子,能够列举环氧树脂、聚氨酯、硅树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、氟树脂等。此外,还存在树脂材料中包含绝缘颜料(例如,绝缘性炭黑、TiO2、Al2O3等)的情况。

在绝缘层51为SiN,SiO2,TiO2或Al2O3的情况下,绝缘层51的厚度为1nm以上200nm以下,优选为10nm以上100nm以下,进一步优选为10nm以上50nm以下。在绝缘层51为树脂材料的情况下,绝缘层51的厚度为0.1μm以上1mm以下,优选为1μm以上50μm以下,进一步优选为5μm以上30μm以下。

在绝缘层51的材料为SiN,SiO2,TiO2或Al2O3的情况下,作为薄层的绝缘层51透明。在本实施方式中,由于绝缘层51设置在一个主面20a侧,因此能够用背面密封件172或背面保护部件190使透过绝缘层51的光反射,将其用于光电转换。

在绝缘层51的材料为树脂的情况下,能够将绝缘层51着色。例如,在绝缘层51是包含白色的着色树脂的情况下,容易识别绝缘层51,能够提高生产率。此外,在绝缘层51为白色树脂的情况下,能够在一个主面20a侧使光反射,将其用于光电转换。

在本实施方式的太阳能单电池集合体1中,绝缘层51在单电池间区域50中设置在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间。通过采用该结构,在通过将太阳能单电池集合体1分割而制作的太阳能单电池10中,能够在位于太阳能单电池10的侧面端部,且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的位置设置绝缘层51。由此,在太阳能单电池10作为光电转换装置工作时,能够抑制之前所述的载流子移动。因此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

此外,没有必要如现有技术那样在第1透明导电膜22形成除去区域,能够抑制对第1非晶半导体层21p和半导体基片20造成损伤。由此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

在上述说明中,说明了绝缘层51设置在半导体基片20的一个主面20a侧的例子,但是不限于此,绝缘层51也可以设置在另一个主面20b侧的第2非晶半导体层23n与第2透明导电膜24之间。例如,在绝缘层51的材料为SiN,SiO2,TiO2或Al2O3的情况下,薄层的绝缘层51透明,因此能够抑制入射光被绝缘层51遮光。此外,在绝缘层51为树脂材料并被着色的情况下,能够抑制绝缘层51的正下方的载流子的移动。

[1-2.太阳能单电池的结构]

接着,对通过将太阳能单电池集合体1分割而得到的太阳能单电池10的结构进行说明。

图4是构成图1所示的太阳能单电池集合体1的多个太阳能单电池10的俯视图。图5是沿V-V线将图4所示的太阳能单电池10截断了的情况下的截面图。图4中图示了2个太阳能单电池10。

如图4所示,太阳能单电池10通过将太阳能单电池集合体1分割而形成。太阳能单电池10的俯视时的形状为大致长方形状。

如图5所示,太阳能单电池10包括:第1导电型的半导体基片20;设置在半导体基片20的一个主面20a侧的p型半导体层21;设置在p型半导体层21上的一部分区域的绝缘层51;以覆盖绝缘层51的方式设置在p型半导体层21上的第1透明导电膜22;和设置在第1透明导电膜22上的第1集电电极30。p型半导体层21具有i型非晶半导体层21i和第1非晶半导体层21p。

此外,太阳能单电池10包括:设置在半导体基片20的另一个主面20b侧的n型半导体层23;设置在n型半导体层23上的第2透明导电膜24;和设置在第2透明导电膜24上的第2集电电极40。n型半导体层23具有i型非晶半导体层23i和第2非晶半导体层23n。

太阳能单电池10具有通过将太阳能单电池集合体1分割而形成的分割面82。分割面82具有:通过激光形成的切入面82a;和通过截断而形成的截面82b。

绝缘层51设置在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间。此外,绝缘层51设置在太阳能单电池10的四方端部中形成了分割面82的一方端部13,在截面82b露出。此外,如图4所示,在俯视太阳能单电池10的情况下,绝缘层51沿太阳能单电池10的分割面82设置。绝缘层51的宽度(X轴方向的距离)需要为第1非晶半导体层21p的X轴方向的载流子的平均自由程以上的距离,例如为0.01mm以上2mm以下,优选为0.05mm以上1mm以下,进一步优选为0.1mm以上0.5mm以下。

这样,在太阳能单电池10中,绝缘层51在太阳能单电池10的一方端部13,设置在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间。通过采用这样的结构,能够抑制载流子在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的移动。由此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。此外,由于绝缘层51成为阻挡层,因此与现有技术那样除去了第1透明导电膜22的一部分的方式相比,能够抑制污染物在太阳能单电池10的一方端部13的混入。由此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

[1-3.太阳能电池组件的结构]

接着,对包括多个太阳能单电池10的太阳能电池组件9的结构进行说明。

图6是包括图4所示的太阳能单电池10的太阳能电池组件9的俯视图。

如图6所示,太阳能电池组件9包括:包括多个太阳能单电池10等的面板6;和框体7。

面板6是板状,多个太阳能单电池10在内部包含引片配线3和跳接配线4。框体7是包围面板6的外周部的外框部件。太阳能单电池10在太阳能电池组件9的受光面配置成矩阵状。引片配线3是长条状的导电性配线,在列方向(X轴方向)上相邻的太阳能单电池10电连接。通过引片配线3在列方向上连接的多个太阳能单电池10,构成太阳能电池串5。跳接配线4是将太阳能电池串5彼此电连接的配线部件。

图7是将图6所示的太阳能电池组件9沿VII-VII线截断了的情况下的截面图。在图7中,省略了第1集电电极30和第2集电电极40的图示。

图7中图示了太阳能单电池10、引片配线3、面板6中包括的受光面密封件171、背面密封件172、受光面保护部件180和背面保护部件190。如图7所示,引片配线3的一个端部3a的下表面,与设置在太阳能单电池10的受光面12侧的第2集电电极40(省略图示)接合。此外,引片配线3的另一个端部3b的上表面,与设置在太阳能单电池10的背面11侧的第1集电电极30(省略图示)接合。在太阳能单电池10产生的受光电荷,经第1集电电极30、第2集电电极40、引片配线3和跳接配线4被输出至外部。

如之前所述,绝缘层51设置在太阳能单电池10的一方端部13。在太阳能电池串5中,设置有绝缘层51的一方端部13靠近引片配线3。由此,例如,能够抑制通过太阳能单电池10的一方端部13与引片配线3的接触而发生的漏电。

绝缘层51不限定于形成有分割面82的一方端部13,也可以设置在一方端部13的相反侧的另一方端部。在此情况下,在图3(b)所示的太阳能单电池集合体1中,通过在太阳能单电池10的X轴方向的两端设置绝缘层51,还能够在太阳能单电池10的另一方端部设置绝缘层51。

[1-4.太阳能单电池集合体和太阳能单电池的制造方法]

接下来,参照图8~图10对本实施方式的太阳能单电池10的制造方法进行说明。这里,对从太阳能单电池集合体1制作2个太阳能单电池10的例子进行说明。

图8是表示太阳能单电池集合体1的制造方法的流程图。

如图8所示,首先,进行准备半导体基片20的工序(S10)。在本实施方式中,作为半导体基片20,准备n型单晶半导体基片。

接着,进行在半导体基片20的一个主面20a形成p型半导体层21的工序(S11)。具体而言,在半导体基片20的一个主面20a,通过薄膜形成法形成i型非晶半导体层21i。接着,在i型非晶半导体层21i上通过薄膜形成法形成第1非晶半导体层21p。作为薄膜形成法的例子,能够列举等离子体化学气相沉积法(PECVD)、Cat-CVD(Catalytic Chemical VaporDeposition:催化化学气相沉积)和溅射法等。

接着,进行在第1非晶半导体层21p上的一部分区域形成绝缘层51的工序(S12)。绝缘层51沿位于2个太阳能单电池10之间的单电池间区域50形成。此时,绝缘层51的宽度w2被形成得大于单电池间区域50的宽度w1。在绝缘层51为金属材料的情况下,采用使用了掩膜等的薄膜形成法。在绝缘层51为树脂材料的情况下,绝缘层51采用喷墨、喷射分配器、丝网印刷、胶版印刷等方式。

接着,进行在半导体基片20的另一个主面20b形成n型半导体层23的工序(S13)。具体而言,在半导体基片20的另一个主面20b通过薄膜形成法形成i型非晶半导体层23i。接着,在i型非晶半导体层23i上通过薄膜形成法形成第2非晶半导体层23n。其中,工序S13也可以在工序S12之前被执行。

接着,进行形成第1透明导电膜22和第2透明导电膜24的工序(S14)。具体而言,在第1非晶半导体层21p之上形成第1透明导电膜22,在第2非晶半导体层23n之上形成第2透明导电膜24。更具体而言,在第1非晶半导体层21p和第2非晶半导体层23n之上,通过蒸镀法和溅射法等形成氧化铟锡(ITO)等透明导电性氧化物膜。在形成该第1透明导电膜22时,利用掩膜等,将第1透明导电膜22的长度L2形成得短于绝缘层51的长度L1。

接着,进行形成第1集电电极30和第2集电电极40的工序(S15)。第1集电电极30和第2集电电极40由银(Ag)等低电阻导电材料构成。例如,第1集电电极30和第2集电电极40,以规定图案对在粘合剂树脂中分散银颗粒等导电性填料而得到的树脂型导电性膏(银膏等)进行丝网印刷而形成。

通过这些工序S10~S15,制作太阳能单电池集合体1。

接着,参照图9,对太阳能单电池10的制造方法进行说明。

图9是表示从太阳能单电池集合体1制造太阳能单电池10的方法的流程图。

首先,进行在太阳能单电池集合体1形成槽81的工序(S20)。该槽81例如通过对太阳能单电池集合体1的受光面12侧照射激光而形成。

图10是表示在太阳能单电池集合体1形成了槽81的状态的一例的截面图。

如图10所示,槽81沿单电池间区域50和绝缘层51形成。此外,向半导体基片20的没有形成pn结的另一个主面20b侧照射激光。由此,能够在半导体基片20的另一个主面20b形成槽81。这样,通过在另一个主面20b侧进行激光加工,能够抑制对pn结侧带来激光加工的热损伤。

槽81形成为贯通第2透明导电膜24和n型半导体层23,但是不贯通半导体基片20的深度。槽81的深度为半导体基片20的厚度的25%以下、50%以下或75%以下。观看太阳能单电池集合体1的截面的情况下的槽81的宽度(X轴方向的长度),与单电池间区域50的宽度w1相同,小于绝缘层51的宽度w2。

接着,进行对半导体基片20施加弯折应力,沿槽81将半导体基片20截断的工序(S21)。通过该截断,形成2个太阳能单电池10。

通过这些工序,能够在位于太阳能单电池10的一方端部13且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的位置形成绝缘层51。由此,能够抑制载流子在位于太阳能单电池10的一方端部13且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的部位的移动,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

在上述的例子中,说明了在工序S20中从另一个主面20b侧形成槽81的例子,但是也可以从一个主面20a侧形成槽81。

图11是表示在太阳能单电池集合体1形成了槽81的状态的另一例的截面图。图11表示从一个主面20a侧形成了槽81的例子。通过这样从一个主面20a侧通过激光加工等形成槽81,能够降低受光面12的损伤,并且能够抑制受光面12的有效面积的减少。利用该方法,还能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

[1-5.效果等]

如上所述,本实施方式的太阳能单电池集合体1包括:多个太阳能单电池10;和设置在多个太阳能单电池10中的相邻的太阳能单电池10之间的单电池间区域50。太阳能单电池10和单电池间区域50各自包括:具有彼此背对的一个主面20a和另一个主面20b的第1导电型的半导体基片20;设置在半导体基片20的一个主面20a侧的第2导电型的第1非晶半导体层21p;设置在第1非晶半导体层21p上的一部分区域的绝缘层51;和以覆盖绝缘层51的方式设置在第1非晶半导体层21p上的第1透明导电膜22。绝缘层51设置成在俯视太阳能单电池集合体1的情况下沿着单电池间区域50并且一部分与单电池间区域50重叠。

通过采用该结构,在通过将太阳能单电池集合体1分割而制作的太阳能单电池10中,能够在位于太阳能单电池10的侧面端部,且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的位置设置绝缘层51。由此,在太阳能单电池10作为光电转换装置工作时,能够抑制载流子在位于太阳能单电池10的侧面端部且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的部位的移动。因此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

此外,没有必要如现有技术那样在第1透明导电膜22形成除去区域,能够抑制对第1非晶半导体层21p和半导体基片20造成损伤。由此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

此外,进而,也可以构成为,太阳能单电池10和单电池间区域50各自包括:设置在半导体基片20的另一个主面20b侧的第1导电型的第2非晶半导体层23n;和设置在第2非晶半导体层23n上的第2透明导电膜24。

采用这样的结构,在通过将太阳能单电池集合体1分割而制作的太阳能单电池10中,能够在太阳能单电池10的一个主面20a侧和另一个主面20b侧这两者产生受光电荷。因此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

此外,也可以构成为,在俯视太阳能单电池集合体1的情况下,绝缘层51具有带状的形状。

采用这样的结构,能够沿单电池间区域50配置绝缘层51,因此能够在太阳能单电池10的侧面端部设置绝缘层51。由此,在太阳能单电池10作为光电转换装置工作时,能够抑制载流子在位于太阳能单电池10的侧面端部且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的部位的移动。因此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

此外,带状的绝缘层51的宽度w2也可以大于单电池间区域50的宽度w1。

采用这样的结构,能够在太阳能单电池10的侧面端部可靠地设置绝缘层51。由此,在太阳能单电池10作为光电转换装置工作时,能够抑制载流子在位于太阳能单电池10的侧面端部且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的部位的移动。因此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

此外,带状的绝缘层51的长度L2也可以长于第1透明导电膜22的长度L1。

采用这样的结构,能够使被第1透明导电膜22覆盖的绝缘层51的一部分伸出至第1透明导电膜22之外。由此,在单电池间区域50中能够将绝缘层51设置在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间。此外,在从背面11侧观看太阳能单电池集合体1的情况下,能够利用摄像机等识别绝缘层51的位置,能够提高太阳能单电池10的生产率。

此外,也可以构成为,在从绝缘层51呈带状地延伸的方向看时,第1透明导电膜22覆盖整个绝缘层51。

采用这样的结构,在太阳能单电池10的侧面端部,能够使绝缘层51与第1透明导电膜22紧贴地设置。由此,能够提高第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22的紧贴性,能够抑制载流子在位于太阳能单电池10的侧面端部且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的部位的移动。因此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

本实施方式的太阳能单电池10的制造方法包括:在具有彼此背对的一个主面20a和另一个主面20b的第1导电型的半导体基片20的一个主面20a侧形成第2导电型的第1非晶半导体层21p的工序;在第1非晶半导体层21p上形成带状的绝缘层51的工序;通过以覆盖绝缘层51的方式在第1非晶半导体层21p上形成第1透明导电膜22而形成太阳能单电池集合体1的工序;沿着俯视太阳能单电池集合体1时时的绝缘层51,在太阳能单电池集合体1形成槽81的工序;和沿着槽81将太阳能单电池集合体1截断的工序。

采用这些工序,能够在通过太阳能单电池集合体1的截断而形成的太阳能单电池10的侧面端部且第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间设置绝缘层51。由此,在太阳能单电池10作为光电转换装置工作时,能够抑制载流子在位于太阳能单电池10的侧面端部且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的部位的移动。因此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

此外,在形成槽81的工序中,槽81也可以通过照射激光而形成。

采用该工序,能够有效地形成槽81。

此外,在形成槽81的工序中,槽81也可以形成在半导体基片20的另一个主面20b。

采用该工序,通过槽加工,能够抑制半导体基片20的一个主面20a侧的第1非晶半导体层21p和第1透明导电膜22受到的损伤。由此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

此外,绝缘层51也可以是抑制载流子在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的移动的载流子移动抑制层。

采用这样的结构,在太阳能单电池10作为光电转换装置工作时,能够抑制载流子在位于太阳能单电池10的侧面端部且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的部位的移动。因此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

[1-6.实施方式1的变形例1]

接着,对实施方式1的变形例1的太阳能单电池集合体1进行说明。在变形例1中,对在太阳能单电池集合体1的第1透明导电膜22设置了开口部22a的例子进行说明。

图12是表示变形例1的太阳能单电池集合体1的截面图。

在变形例1的太阳能单电池集合体1中也构成为,绝缘层51在单电池间区域50设置在p型半导体层21与第1透明导电膜22之间。更详细而言,绝缘层51设置在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间。

此外,第1透明导电膜22具有沿单电池间区域50设置的带状的开口部22a。开口部22a通过使用了掩膜等的薄膜形成法形成,或者在形成第1透明导电膜22时通过不与绝缘层51紧贴而形成。绝缘层51的一部分从开口部22a露出。

通过采用该结构,在通过将太阳能单电池集合体1分割而制作的太阳能单电池10中,能够在位于太阳能单电池10的侧面端部,且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的位置设置绝缘层51。由此,在太阳能单电池10作为光电转换装置工作时,能够抑制载流子在位于太阳能单电池10的侧面端部且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的部位的移动。因此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

此外,由于在绝缘层51上存在没有形成第1透明导电膜22的区域,因此能够将绝缘层51的载流子移动抑制功能抑制得较低,能够使绝缘层51的厚度较薄。由此,能够缩短绝缘层51的形成时间,提高生产率。

[1-7.实施方式1的变形例2]

接着,对实施方式1的变形例2的太阳能单电池集合体1进行说明。在变形例2中,对绝缘层51和第1透明导电膜22各自具有开口部的例子进行说明。

图13是表示变形例2的太阳能单电池集合体1的截面图。

变形例2的太阳能单电池集合体1也构成为,绝缘层51在单电池间区域50设置在p型半导体层21与第1透明导电膜22之间。更详细而言,绝缘层51设置在第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间。

此外,绝缘层51具有沿单电池间区域50设置的带状的开口部51a,第1透明导电膜22具有宽度与开口部51a相同的开口部22a。开口部51a、22a各自通过使用了掩膜等的薄膜形成法形成,或在形成第1透明导电膜22时绝缘层51的一部分与位于该一部分之上的第1透明导电膜22一同从第1非晶半导体层21p脱离而形成。第1非晶半导体层21p的一部分从开口部51a和开口部22a露出。

通过采用该结构,在通过将太阳能单电池集合体1分割而制作的太阳能单电池10中,能够在位于太阳能单电池10的侧面端部,且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的位置设置绝缘层51。由此,在太阳能单电池10作为光电转换装置工作时,能够抑制载流子在位于太阳能单电池10的侧面端部且位于第1非晶半导体层21p与第1透明导电膜22之间的部位的移动。因此,能够抑制太阳能单电池10的特性下降。

此外,由于存在没有形成绝缘层51的区域,因此在将太阳能单电池集合体1截断时,能够抑制因绝缘层51而产生不良的裂纹。由此,能够提高太阳能单电池10的成品率。

(实施方式2)

接着,对实施方式2的太阳能单电池集合体1A进行说明。在实施方式2中,对太阳能单电池10A不是异质结类型,而是TOPCON(Tunnel Oxide Passivated Contact cell;隧道氧化钝化接触电池)类型的例子进行说明。

图14是实施方式2的太阳能单电池集合体1A的截面图。

实施方式2的太阳能单电池集合体1A包括:多个太阳能单电池10A;和设置在多个太阳能单电池10A中的相邻的太阳能单电池10A之间的单电池间区域50。

太阳能单电池10A和单电池间区域50各自包括:具有彼此背对的一个主面20a和另一个主面20b的第1导电型的半导体基片20;设置在半导体基片20的一个主面20a侧的隧道氧化层121;设置在隧道氧化层121上的一部分区域的绝缘层51;以覆盖绝缘层51的方式设置在隧道氧化层121上的第1导电型的多晶硅层122;和设置在多晶硅层122上的银电极膜125。多晶硅层122例如是P(磷)掺杂多晶硅层。

此外,太阳能单电池集合体1A包括:设置在半导体基片20的另一个主面20b侧的第2导电型的B(硼)掺杂发射极层126;设置在B掺杂发射极层126上的Al2O3层127;和设置在Al2O3层127上的SiNx层128。在SiNx层128上的一部分,设置有与B掺杂发射极层126连接的前格栅129。

在太阳能单电池10A作为光电转换装置工作时,绝缘层51是抑制载流子在隧道氧化层121与多晶硅层122之间的移动的载流子移动抑制层。

绝缘层51是带状,沿单电池间区域50延伸设置。具体而言,绝缘层51在与多个太阳能单电池10A的排列方向正交的方向(Y轴方向)上呈直线状地延伸设置。此外,绝缘层51设置成,在俯视太阳能单电池集合体1A的情况下,绝缘层51的一部分与单电池间区域50重叠。具体而言,带状的绝缘层51的宽度w2大于单电池间区域50的宽度w1,在宽度方向(X轴方向)上,绝缘层51以包含单电池间区域50的方式配置。

在实施方式2的太阳能单电池集合体1A中,绝缘层51在单电池间区域50设置在隧道氧化层121与多晶硅层122之间。采用这样的结构,在太阳能单电池10A作为光电转换装置工作时,能够抑制载流子在隧道氧化层121与多晶硅层122之间的移动。由此,能够抑制太阳能单电池10A的特性下降。

接着,对通过将太阳能单电池集合体1A分割而得到的太阳能单电池10A的结构进行说明。

图15是构成太阳能单电池集合体1A的一部分的太阳能单电池10A的截面图。

如图15所示,太阳能单电池10A包括:第1导电型的半导体基片20;设置在半导体基片20的一个主面20a侧的隧道氧化层121;设置在隧道氧化层121上的一部分区域的绝缘层51;以覆盖绝缘层51的方式设置在隧道氧化层121上的第1导电型的多晶硅层122;和设置在多晶硅层122上的银电极膜125。多晶硅层122例如是P(磷)掺杂多晶硅层。

此外,太阳能单电池10A包括:设置在半导体基片20的另一个主面20b侧的B(硼)掺杂发射极层126;设置在B掺杂发射极层126上的Al2O3层127;和设置在Al2O3层127上的SiNx层128。在SiNx层128上的一部分,设置有与B掺杂发射极层126连接的前格栅129。

太阳能单电池10A具有通过将太阳能单电池集合体1A分割而形成的分割面82。分割面82具有:通过激光形成的切入面82a;和通过截断而形成的截面82b。

绝缘层51设置在隧道氧化层121与多晶硅层122之间。此外,绝缘层51设置在太阳能单电池10A的四方端部中的形成了分割面82的一方端部13,在截面82b露出。

这样,在太阳能单电池10A中,绝缘层51在太阳能单电池10A的一方端部13设置在隧道氧化层121与多晶硅层122之间。采用这样的结构,能够在位于太阳能单电池10A的一方端部13且位于隧道氧化层121与多晶硅层122之间的位置设置绝缘层51。由此,在太阳能单电池10A作为光电转换装置工作时,能够抑制载流子在位于太阳能单电池10A的一方端部13且位于隧道氧化层121与多晶硅层122之间的部位的移动。因此,能够抑制太阳能单电池10A的特性下降。

(其他实施方式)

上面,对本发明的太阳能单电池集合体等基于实施方式进行了说明,但是本发明并不限定于上述实施方式。

例如,关于绝缘层51,说明了沿单电池间区域50连续设置的例子,但是并不限定于此,也可以呈虚线状地断续设置。

例如,关于太阳能单电池集合体1,说明了包括2个太阳能单电池10的例子,但是并不限定于此。太阳能单电池集合体也可以包括3个太阳能单电池和2个单电池间区域。此外,太阳能单电池集合体也可以包括4个太阳能单电池和3个单电池间区域。此外,太阳能单电池集合体也可以包括:呈矩阵状地配置的多个太阳能单电池;和设置在相邻的太阳能单电池之间的多个单电池间区域。

例如,在图3中,图示了在位于2个太阳能单电池10之间的单电池间区域50设置绝缘层51的例子,但是并不限定于此。也可以构成为,绝缘层51在太阳能单电池10的排列方向(X轴方向)上设置在太阳能单电池10的两端。

例如,在上述实施方式中,说明了在太阳能单电池的受光面侧的面形成n型半导体层的例子,但是并不限定于此,也可以在太阳能单电池的受光面侧的面形成p型半导体层。

例如,在上述实施方式中,说明了在半导体基片20与第1非晶半导体层21p之间设置作为钝化层的i型非晶半导体层21i的例子,但是不是一定需要设置i型非晶半导体层21。此外,说明了在半导体基片20与第2非晶半导体层23n之间设置作为钝化层的i型非晶半导体层23i的例子,但是不是一定需要设置i型非晶半导体层23i。

例如,在上述实施方式中,说明了第1集电电极具有副栅线电极和主栅线电极的例子,但是并不限定于此。第1集电电极至少具有副栅线电极即可。此外,说明了第2集电电极具有副栅线电极和主栅线电极的例子,但是并不限定于此。第2集电电极至少具有副栅线电极即可。在此情况下,可以构成为,副栅线电极被引片配线直接连接。

例如,在上述实施方式中,说明了通过激光形成槽81的例子,但是并不限定于此,槽81也可以通过刀片加工等形成。

此外,在上述实施方式中说明了的太阳能单电池的制造方法中的各工序的顺序是一例,并不限定于此。各工序的顺序可以交换,也可以不进行各工序的一部分。

此外,上述实施方式中说明了的太阳能单电池的制造方法中的各工序,可以通过1个工序实施,也可以通过不同的工序实施。其中,通过1个工序实施各工序的意思,包括使用1个装置实施各工序、连续地实施各工序或在相同的场所实施各工序。此外,分别的工序是指包括使用分别的装置实施各工序、各工序在不同的时间(例如,不同日)实施、或各工序在不同的场所实施。

此外,本领域技术人员实施在各实施方式的基础上想到的各种变形而得到的方式、以及在不超过本发明的趣旨的范围内将各实施方式中的构成要素和功能任意组合而实现的方式也包括在本发明的范围内。

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