特許 5952227 太陽電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5952227

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月13日

(54)【発明の名称】太陽電池

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/04 20140101AFI20160630BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-136000(P2013-136000)

(22)【出願日】2013年6月28日

(65)【公開番号】特開2014-39018(P2014-39018A)

(43)【公開日】2014年2月27日

【審査請求日】2013年6月28日

【審判番号】不服2015-4738(P2015-4738/J1)

【審判請求日】2015年3月11日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0088462

(32)【優先日】2012年8月13日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】502032105

【氏名又は名称】エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(72)【発明者】

【氏名】ヤン ジュホン

(72)【発明者】

【氏名】ヤン ドファン

(72)【発明者】

【氏名】チュン イルヒョン

(72)【発明者】

【氏名】キム ジナ

【合議体】

【審判長】 小松 徹三

【審判官】 ▲高▼ 芳徳

【審判官】 星野 浩一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／１２６５７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３０１５５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２３３８７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H01L 31/06 - 31/078

H01L 31/18 - 31/20

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電型の不純物を含有する基板と、
前記基板の第１面に位置し前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を含有するエミッタ部と、
前記基板の第１面に位置し前記エミッタ部と電気的に接続される第１電極と、
前記基板の第１面の反対の第２面に位置し、複数のホールが形成される後面保護膜と、
前記後面保護膜上に位置し、前記後面保護膜に形成された前記ホールを介して前記基板と電気的に接続される第２電極と、を含み、
前記第２電極は、前記後面保護膜のホール内部に位置する複数の接続電極と、前記複数の接続電極と前記後面保護膜上に位置する後面電極層を含み、
前記後面電極層と前記後面保護膜との間には、真性アモルファスシリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）と真性微結晶シリコン（ｉ−ｍｃ−Ｓｉ）の内の少なくとも一つを含む接着強化膜をさらに含み、前記接着強化膜が前記後面電極層と接する界面には、前記接着強化膜に含まれるシリコン材質と前記後面電極層に含まれる金属物質の化学的結合により形成された金属−シリコン合金層をさらに含み、
前記後面保護膜と前記接着強化膜の間には窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を含む拡散防止膜をさらに含み、
前記接着強化膜の屈折率は３．７〜４．２であり、前記拡散防止膜の屈折率は２．１〜２．３の間であり、
金属−シリコン合金層は、アルミニウム-シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ ａｌｌｏｙ）層である、太陽電池。

【請求項2】

前記接着強化膜の厚さは１０ｎｍ〜１００ｎｍである、請求項１記載の太陽電池。

【請求項3】

前記接着強化膜の屈折率は、前記後面保護膜の屈折率より高い、請求項１記載の太陽電池。

【請求項4】

前記拡散防止膜の厚さは３０ｎｍ〜７０ｎｍである、請求項１記載の太陽電池。

【請求項5】

前記後面保護膜は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）の内の少なくとも一つを含む、請求項１記載の太陽電池。

【請求項6】

前記後面保護膜は、複数の層を含む、請求項１記載の太陽電池。

【請求項7】

前記後面保護膜は、前記基板と接する第１保護膜と前記第１保護膜上に配置される第２保護膜を含む、請求項６記載の太陽電池。

【請求項8】

前記第１保護膜は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）を含み、前記第２保護膜は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を含む、請求項７記載の太陽電池。

【請求項9】

前記第１保護膜の厚さは５ｎｍ〜１５ｎｍであり、前記第２保護膜の厚さは１５０ｎｍ〜２５０ｎｍである、請求項７記載の太陽電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は太陽電池に関する。

【背景技術】

【0002】

最近石油や石炭のような既存エネルギー資源の枯渇が予測され、これらに取り替わる代替エネルギーに対する関心が高まっている。その中でも、太陽電池は、太陽エネルギーから電気エネルギーを生産する電池として、エネルギー資源が豊富であり、環境汚染の問題がなく注目されている。

【0003】

一般的な太陽電池はｐ型とｎ型のように互いに異なる導電型(conductive type)の半導体から形成された基板（substrate）とエミッタ部（emitter layer）、および基板とエミッタ部にそれぞれ接続された電極を備える。この時、基板とエミッタ部の界面にはｐ−ｎ接合が形成されている。

【0004】

このような太陽電池に光が入射すると半導体で複数の電子-正孔対が生成され、生成された電子-正孔対は、電子と正孔にそれぞれ分離され、電子と正孔はｎ型の半導体とｐ型半導体方向に、たとえばエミッタ部と基板の方向に移動し、基板とエミッタ部と電気的に接続された電極によって収集され、この電極を電線で接続して電力を得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、効率が向上する太陽電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の太陽電池は第１導電型の不純物を含有する基板と、基板の第１面に位置し、第１導電型と反対の第２導電型の不純物を含有するエミッタ部と、基板の第１面に位置しエミッタ部と電気的に接続される第１電極と、基板の第１面の反対面の第２面に位置し、複数のホールが形成される後面保護膜と、後面保護膜上に位置し、後面保護膜に形成されたホールを介して基板と電気的に接続される第２電極とを含み、第２電極は、後面保護膜のホール内部に位置する接続電極と、接続電極と後面保護膜上に位置する後面電極層を含み、後面電極層と後面保護膜の間には、真性アモルファスシリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）と真性微結晶シリコン（ｉ−ｍｃ−Ｓｉ）のうちの少なくとも一つを含む接着強化膜をさらに含む。

【0007】

ここで、接着強化膜が後面電極層と接する界面には、金属−シリコン合金層を形成することができる。このように、接着強化膜と後面電極層の間の界面に形成される金属−シリコン合金層は、アルミニウム-シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ ａｌｌｏｙ）層で有り得る。

【0008】

このとき、接着強化膜の厚さは１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、接着強化膜の屈折率は、後面保護膜の屈折率より高い場合がある。一例として、接着強化膜の屈折率は３．７〜４．２で有り得る。

【0009】

また、後面保護膜と接着強化膜の間には、拡散防止膜をさらに含むことができる。このような拡散防止膜は、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を含むことができ、拡散防止膜の屈折率は２．１〜２．３であり、拡散防止膜の厚さは３０ｎｍ〜７０ｎｍで有り得る。

【0010】

また、後面保護膜は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）のうちの少なくとも一つを含むことができ、後面保護膜は、複数の層を含むことができる。

【0011】

一例として、後面保護膜は、基板と接する第１保護膜と第１保護膜の上に配置される第２保護膜を含むことができ、第１保護膜は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）を含み、第２保護膜は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を含むことができる。

【0012】

このとき、第１保護膜の厚さは５ｎｍ〜１５ｎｍであり、第２保護膜の厚さは１５０ｎｍ〜２５０ｎｍで有り得る。

【0013】

また、後面電極層は、ガラスフリット(glass frit)を後面電極の単位体積当たり１ｗｔ％以下で含有することができる。

【0014】

また、接続電極と後面電極層は、同じ材料で形成され、接続電極と後面電極層は、アルミニウム（Ａｌ）を含むことができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る太陽電池は、基板の第２面上に位置する後面保護膜と後面電極層の間に接着強化膜を備えることにより、後面電極層が基板の第２面にさらにしっかり接着できるようにし、長波長帯域の光を効率的に反射させ、太陽電池の光電変換効率をさらに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る太陽電池の一例の一部斜視図である。

【図2】図１に示した 太陽電池をII−II線に沿った断面図である。

【図3】接着補強膜と後面保護膜をさらに具体的に説明するために図２からＫ部分を拡大した図である。

【図4】本発明に係る接着強化膜と後面電極層の間の界面で生成される化学結合の説明するための図である。

【図5】本発明に係る接着強化膜と後面電極層の間の界面で生成される化学結合の説明図である。

【図6】本発明に係る接着強化膜の厚さに応じた接着強化膜の反射率の関係の説明図である。

【図7】本発明に係る太陽電池で後面保護膜と接着強化膜の間に拡散防止膜がさらに含まれる一例の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下では添付した図面を参照にして本発明の実施の形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし本発明はいろいろ多様な形態に具現されることができここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を介して類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。

【0018】

図で多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜、領域、基板などの部分が他の部分「上に」あると言う時、これは他の部分「真上に」ある場合だけではなくその中間に他の部分がある場合も含む。反対に何れの部分が他の部分「真上に」あると言う時には中間に他の部分がないことを意味する。また、どの部分が他の部分の上に「全体的」に形成されているとするときは、他の部分の全体面（または全面）に形成されていることだけでなく、端の一部には、形成されていないことを意味する。

【0019】

それでは添付した図面を参照にして本発明の一実施の形態に係る太陽電池を説明する。

【0020】

図１は、本発明に係る太陽電池の一例の一部斜視図であり、図２は、図１に図示した太陽電池をII - II線に沿った断面図である。

【0021】

図１に示されたように、本発明に係る太陽電池の一例は、基板１１０、エミッタ部１２０、反射防止膜１３０、複数の後面電界部（back surface field、ＢＳＦ）１６０、後面保護膜１７０、第１電極１４０と第２電極１５０を含む。

【0022】

図１では、本発明に係る太陽電池が反射防止膜１３０を含むことを一例として示しているが、本発明は、これと異なり反射防止膜１３０が省略されることも可能である。しかし、太陽電池の効率を考慮したとき、反射防止膜１３０を含むことによりさらに良い効率が発生するので、反射防止膜１３０が含むことを一例として説明する。

【0023】

基板１１０は、第１導電型、例えば、ｐ型導電型の不純物を含有するシリコンから形成される半導体基板１１０である。この時、シリコンは単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンで有り得る。基板１１０がｐ型の導電型を有する場合、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などのような３価元素の不純物を含む。しかし、これとは異なり、基板１１０は、ｎ型導電型で有り得、シリコン以外の他の半導体物質から形成されることもある。基板１１０がｎ型導電型を有する場合、基板１１０は、りん（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素の不純物を含むことができる。

【0024】

図１と図２では、基板１１０の表面に凹凸が形成されていない場合を一例として示されているが、これとは異なり、基板１１０は、テクスチャリング(texturing)され凹凸面のテクスチャリング表面（texturing surface ）を有することができる。

【0025】

エミッタ部１２０は、光が入射される基板１１０の第１面に位置し、基板１１０の導電型と反対の第２導電型、例えば、ｎ型導電型の不純物を含有して半導体基板１１０とｐ−ｎ接合を形成する。

【0026】

このようなｐ−ｎ接合によって、外部から基板１１０に光が入射され、生成された電荷である電子-正孔の対は、電子と正孔に分離され、電子はｎ型の方向に移動し、正孔はｐ型の方向に移動する。したがって、基板１１０がｐ型であり、エミッタ部１２０がｎ型の場合、分離された正孔は、基板１１０の方向に移動し分離された電子は、エミッタ部１２０方向に移動し、基板１１０で正孔は多数キャリアになり、エミッタ部１２０で電子は、多数キャリアとなる。

【0027】

ここで、エミッタ部１２０は、基板１１０とｐ−ｎ接合を形成するので、本実施例と異なり、基板１１０が、ｎ型導電型を有する場合、エミッタ部１２０は、ｐ型の導電型を有する。この場合、分離された電子は、基板１１０の方向に移動し分離された正孔は、エミッタ部１２０の方向に移動する。

【0028】

エミッタ部１２０が、ｎ型導電型を有する場合、エミッタ部１２０はりん（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素の不純物を基板１１０にドーピングして形成することがあり、逆にｐ型の導電型を有する場合、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などのような３価元素の不純物を基板１１０にドーピングして形成することができる。

【0029】

反射防止膜１３０は、エミッタ部１２０の上に位置し、 窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜や 酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜などで形成することができる。このような反射防止膜１３０は、太陽電池に入射される光の反射度を減らし、特定の波長領域の選択性を増加させ、太陽電池の効率を高める。このような反射防止膜１３０は、一例として、約８０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有することができる。反射防止膜１３０は、必要に応じて省略することができる。

【0030】

第１電極１４０は、エミッタ部１２０上に配置され、エミッタ部１２０と電気的に接続されている。このような第１電極１４０は、図１に示されたように、複数のフィンガー電極１４１と複数の前面バスバー１４３を含むことができる。

【0031】

ここで、複数のフィンガー電極１４１は、エミッタ部１２０の上に位置してエミッタ部１２０と電気的に接続され、互いに離隔して定められた方向に伸びている。複数のフィンガー電極１４１は、エミッタ部１２０方向に移動した電荷、例えば、電子を収集する。

【0032】

そして、複数の前面バスバー１４３は、エミッタ部１２０上で複数のフィンガー電極１４１と同じ層に位置し、複数のフィンガー電極１４１と電気的に接続され、複数のフィンガー電極１４１と交差する方向にのびている。複数の前面バスバー１４３は、複数のフィンガー電極１４１によって収集され移動する電荷を収集して外部装置に出力する。

【0033】

複数のフィンガー電極１４１と前面バスバー１４３は、少なくとも一つの導電性物質から構成されており、これら導電性物質の例は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）と、これらの組み合わせから構成される群から選択された少なくとも一つで有り得るが、それ以外の他の導電性金属物質から形成されることがある。

【0034】

次に、後面保護膜１７０は、図１及び図２に示されたように、基板１１０の第１面と反対の面である基板１１０の第２面に位置し、複数のホールが形成することができる。

【0035】

また、後面保護膜１７０に形成されるホールそれぞれの断面形状は、図１に示されたように、円形で有り得るが、これとは異なり多角形の形状で有り得る。

【0036】

このような後面保護膜１７０は、基板１１０の第２面の近くで、電荷の再結合率を減少させるパッシベーション機能を実行し、基板１１０を通過した光の内部反射率を向上させ、 基板１１０を通過した光の再入射率を高める。

【0037】

次に、第２電極１５０は、後面保護膜１７０のホール内部と上に位置し、後面保護膜１７０に形成されたホールを介して基板１１０と電気的に接続され、金属物質を含む。

【0038】

このような第２電極１５０は、図１および図２に示されたように、接続電極１５１と後面電極層１５３を含み、共に、後面バスバー１５５をさらに含むことがある。

【0039】

接続電極１５１は、後面保護膜１７０のホール内部に位置して基板１１０と接続され、後面電極層１５３は、後面保護膜１７０上に位置し、後面保護膜１７０の各ホール内部に位置する接続電極１５１を互に接続します。

【0040】

このように、接続電極１５１と後面電極層１５３には、アルミニウム（Ａｌ）のような導電性金属物質を含むことができるが、これに限定されるものではなく、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）と、これらの組み合わせから構成される群から選択された少なくとも一つであるか、それ以外の他の導電性物質から形成されることもある。

【0041】

ここで、接続電極１５１と後面電極層１５３は、同じ材料を含むことができ、一例として、接続電極１５１と後面電極層１５３は、すべてアルミニウム（Ａｌ）を含むことができる。

【0042】

このような接続電極１５１は、基板１１０の方向から移動する電荷、例えば、正孔を収集して、後面電極層１５３に伝達する。このような接続電極１５１は、後面保護膜１７０と接着強化膜１９０にレーザーやエッチングペーストを利用しホール（Ｈｏｌｅ）を形成させた後、アルミニウム（Ａｌ）のような導電性金属物質を含有したペーストをホール内部に塗布及び熱処理して形成することができる。

【0043】

次に、後面バスバー１５５は、後面保護膜１７０上に位置し、接続電極１５１または後面電極層１５３と電気的に接続されている。このような後面バスバー１５５は、前面バスバー１４３と同じ方向に伸びているストライプ形状で有り得る。この時、後面バスバー１５５は、前面バスバー１４３と向き合う位置に位置することができる。

【0044】

図１と図２で、後面バスバー１５５は、複数の接続電極１５１と重畳されながら、後面保護膜１７０上に形成されているものと示されているが、これとは異なり、後面バスバー１５５は、接続電極１５１と重畳されないように後面保護膜１７０上に形成されることもある。

【0045】

また、後面バスバー１５５は、示されたことと異なり一定の間隔で配置された円形または多角形の形状の複数の導電体から形成することもある。

【0046】

このような後面バスバー１５５は、基板１１０からの接続電極１５１を介して後面電極層１５３から伝達される電荷、例えば、正孔を収集して外部装置に出力する。

【0047】

このように、後面バスバー１５５は、銀（Ａｇ）のような一つの導電性物質で形成されているが、これに限定されず、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ズス（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）及び、これらの組み合わせから形成される群から選択された少なくとも一つを含む。他の導電性物質から形成されることもある。

【0048】

また、後面バスバー１５５は、隣接する後面電極層１５３の上部の一部と重なって電気的に接続するように形成することができる。したがって、後面電極層１５３との接触抵抗が減少して接触効率が高くなり、これにより、後面電極層１５３からの電荷転送率が向上します。

【0049】

後面電界部１６０は、後面保護膜１７０のホール内部に位置する接続電極１５１と基板１１０の間に位置し、基板１１０と同じ第１導電型の不純物が基板１１０より高濃度でドープされた領域、例えば、Ｐ⁺領域である。

【0050】

このような後面電界部１６０は、第２電極１５０が熱処理により乾燥および焼成される際に、第２電極１５０に含有された金属物質、すなわち第１導電型の不純物が基板１１０の内部に拡散されて形成される。

【0051】

このような後面電界部１６０は、基板１１０との不純物濃度差により、基板１１０と電位差を発生させる電位障壁を形成させる。このような電位障壁は、基板１１０の第２面の方向に電子が移動することを防止し、基板１１０の第２面から電子と正孔が再結合して消滅するのを防止する。

【0052】

このような構造を有する本実施形態に係る太陽電池の動作は、次のとおりである。

【0053】

太陽電池に光が照射されて反射防止膜１３０とエミッタ部１２０を介して半導体の基板１１０に入射すると、光のエネルギーによって、半導体の基板１１０から電子-正孔対が発生する。この時、反射防止膜１３０によって基板１１０に入射する光の反射損失が減り、基板１１０に入射する光の量が増加する。

【0054】

これらの電子-正孔対は、基板１１０とエミッタ部１２０のｐ−ｎ接合によって互いに分離され、電子と正孔は、例えば、ｎ型導電型を有するエミッタ部１２０とｐ型の導電型を有する基板１１０方向にそれぞれ移動する。このように、エミッタ部１２０方向に移動した電子は、フィンガー電極１４１によって収集され、前面バスバー１４３に伝達されて、収集され、基板１１０方向に移動した正孔は、隣接する接続電極１５１に伝達された後、後面バスバー１５５によって収集される。このような前面バスバー１４３と後面バスバー１５５を導線で接続すると、電流が流れることになり、これを外部から電力として利用することになる。

【0055】

一方、本発明に係る太陽電池は、図２に示されたように、後面電極層１５３と後面保護膜１７０の間には、真性アモルファスシリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）と真性微結晶シリコン（ｉ−ｍｃ −Ｓｉ）のうちの少なくとも一つを含む接着強化膜１９０をさらに含む。

【0056】

このような接着強化膜１９０は、後面電極層１５３を物理的及び化学的に基板１１０の第２面に固定させる役割をする。したがって、このような接着強化膜１９０を備えた場合には、接着強化膜１９０と後面電極層１５３が互いに接する界面で化学的結合が起き、図１および図２に示されたような太陽電池複数個をインターコネクタ（図示せず）を利用して互に接続させるテビン（tabbing）工程時に、インターコネクタ（図示せず）の接着圧力によって後面電極層１５３と接続電極１５１との間にクラックが発生することを防止することができる。

【0057】

以下では、このような接着強化膜１９０と接着強化膜１９０と接する後面保護膜１７０をさらに具体的に説明する。

【0058】

図３は接着補強膜と後面保護膜をさらに具体的に説明するために図２でＫの部分を拡大した図である。

【0059】

図３に示されたように、本発明に係る太陽電池の一例は、基板１１０の第２面上に位置する後面保護膜１７０上に接着強化膜１９０をさらに含む。

【0060】

本発明に係る太陽電池で、後面保護膜１７０は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）のうちの少なくとも一つを含み、また、後面保護膜１７０は、複数の層を含むことができる。

【0061】

例えば、図３に示されたように、後面保護膜１７０は、基板１１０と接する第１保護膜１７０ａと第１保護膜１７０ａの上に配置される第２保護膜１７０ｂを含むことができる。

【0062】

このような場合、一例で、基板１１０がｐ型の（＋）電荷特性を有する場合、基板１１０と直接接する第１保護膜１７０ａは、（−）電荷特性を有する酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）を含むようにすることができ、第２保護膜１７０ｂは、（＋）電荷特性を有する酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を含むことができる。

【0063】

しかし、これとは反対に、基板１１０がｎ型の（−）電荷特性を有する場合、図３に示されるように、後面保護膜１７０は、単一膜で形成されることがあり、この時の後面保護膜１７０は、（＋）電荷特性を有する酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。

【0064】

また、図３に示されたように、後面保護膜１７０が第１保護膜１７０ａと第２保護膜１７０ｂを含む場合、第１保護膜１７０ａの厚さは５ｎｍ〜１５ｎｍであり、第２保護膜１７０ｂの厚さは１５０ｎｍ〜２５０ｎｍで有り得る。

【0065】

また、本発明に係る接着強化膜１９０の厚さは１０ｎｍ〜１００ｎｍの間で有り得る。

【0066】

接着強化膜１９０の厚さを１０ｎｍ以上に形成することは、後面電極層１５３を接着強化膜１９０上に形成させ、これを熱処理して接着強化膜１９０と化学結合を形成する際に、化学的結合を形成するための最小限の厚さを形成するためであり、接着強化膜１９０による光反射率をさらに高めるためである。

【0067】

また、接着強化膜１９０の厚さを１００ｎｍ以下に形成することは接着強化膜１９０による光反射率をさらに高めつつ、接着強化膜１９０の厚さが過度に厚く形成せず適切な厚さに形成されることで、製造コストと時間を最小限にするためである。

【0068】

さらに具体的には、本発明のように真性アモルファスシリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）と真性微結晶シリコン（ｉ−ｍｃ−Ｓｉ）のうちの少なくとも一つを含む接着強化膜１９０は真空チャンバ内で蒸着されたＣＶＤ方式やＰＥＣＶＤ方式により形成することができる。このような場合には、接着強化膜１９０の厚さが厚くなるほど、真空チャンバ内で蒸着される時間が長くなって工程のコストが上昇するので、これを考慮して接着強化膜１９０の厚さを１００ｎｍ以下に形成することが望ましい。

【0069】

また、ここで、接着強化膜１９０の屈折率は、後面保護膜１７０の屈折率よりも高い場合もある。たとえば、接着強化膜１９０の屈折率は３．７〜４．２の間で有り得、後面保護膜１７０の屈折率は１．７〜２．３の間で有り得る。

【0070】

このような接着強化膜１９０と後面保護膜１７０の屈折率の差によって、基板１１０の第１面に入射された様々な波長帯域の光の中で基板１１０で吸収されない長波長帯域の光、例えば、９００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長帯域の光を再び基板１１０の内部に反射させて太陽電池の発電効率をさらに向上させることができる。ここで、接着強化膜１９０による光の反射は接着強化膜１９０の厚さとも関連しており、これについては図６でさらに詳細に説明する。

【0071】

以下では、前述した接着強化膜１９０の化学的結合についてさらに詳細に説明する。

【0072】

図４と図５は、本発明に係る接着強化膜と後面電極層の間の界面から生成される化学結合について説明するための図である。

【0073】

図４に示されたように、本発明に係る接着強化膜１９０は、一例として、真性アモルファスシリコン層１９０ｂを含むことができ、このような接着強化膜１９０が後面電極層１５３と接する界面には、金属−シリコン合金層１９０ａが形成されることができる。

【0074】

ここで、後面電極層１５３が一例として、アルミニウム（Ａｌ）を含む場合は、接着強化膜１９０と後面電極層１５３が接する界面に形成される金属−シリコン合金層１９０ａは、アルミ−シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ ａｌｌｏｙ）層で有り得る。

【0075】

このような金属−シリコン合金層１９０ａは、接着強化膜１９０に含まれるシリコン材料と後面電極層１５３に含まれる金属物質の化学的結合によって形成されるもので、このような接着強化膜１９０と後面電極層１５３の間の化学結合は、前述したように、後面電極層１５３を基板１１０の第２面に、さらに李強く、安定的に接着させる効果がある。

【0076】

したがって、本発明のように、基板１１０の第２面に接着強化膜１９０を備える太陽電池は、複数の太陽電池をインターコネクタで接続するテビン工程では、インターコネクタの接着圧力によって後面電極層１５３の一部が押されながら後面電極層１５３と接続電極１５１との間が開いて、後面電極層１５３と接続電極１５１が互いに断線する現象を防止することができる。

【0077】

なお、このような金属−シリコン合金層１９０ａは、接着強化膜１９０と後面電極層１５３の間の界面にのみ形成されるのではなく、図４に示されたように、接着強化膜１９０と接続電極１５１との間の界面にも形成することができる。これにより、後面電極層１５３と接続電極１５１は、以後のタビング（ｔａｂｂｉｎｇ） 工程で互いに断線する現象をさらに効果的に防止することができる。

【0078】

ここで、金属−シリコン合金層１９０ａを形成する方法の一例を簡単に説明すると、次のとおりである。

【0079】

まず、基板１１０の第２面に後面保護膜１７０を形成した後、後面保護膜１７０上に真性アモルファスシリコン層（ｉ−ａ−Ｓｉ、１９０ｂ）を含む接着強化膜１９０を形成する。

【0080】

このとき、真性アモルファスシリコン層（ｉ−ａ−Ｓｉ、１９０ｂ）を含む接着強化膜１９０は、チャンバ内でＣＶＤ方式やＰＥＣＶＤ方式によりチャンバー内で蒸着して形成することがある。

【0081】

次に、真性アモルファスシリコン層（ｉａ−Ｓｉ、１９０ｂ）の接着強化膜１９０が蒸着した状態で接続電極１５１と後面電極層１５３を形成するために、一例として、アルミニウムを含有する第２電極１５０用ペーストを塗布する。

【0082】

次に、熱処理工程を実行して、第２電極１５０用ペーストを第２電極１５０に形成し、基板１１０の第２面と接続電極１５１との間に後面電界部１６０を形成する。この時の熱処理工程の最高温度は約７００℃〜８００℃の間で有り得る。

【0083】

このように、第２電極１５０用ペーストを焼成させ、第２電極１５０を形成する熱処理工程中に、第２電極１５０用ペーストに含有されたアルミニウムが溶解され、接着強化膜１９０の真性アモルファスシリコン層（ｉ−ａ−Ｓｉ、１９０ｂ）に含有されたシリコンの一部が溶解される。

【0084】

これにより、第２電極１５０用ペーストに含有されたアルミニウムと真性アモルファスシリコン層（ｉ−ａ−Ｓｉ、１９０ｂ）に含有されたシリコンが互いに化学的に結合し、図４に示されたように、接着強化膜１９０と後面電極層１５３の間の界面に金属−シリコン合金層１９０ａが形成されることができる。

【0085】

このような接着強化膜１９０と後面電極層１５３の間の界面に形成される金属−シリコン合金層１９０ａは、図５に示されたように、接着強化膜１９０が真性微結晶シリコンを含む場合にも同じように適用することができる。

【0086】

つまり、図５に示されたように、このような接着強化膜１９０は、金属−シリコン合金層１９０ａと真性微結晶シリコン層（ｉ−ｍｃ−Ｓｉ、１９０ｂ ‘）を含むこともできる。

【0087】

このような真性微結晶シリコン層（ｉ−ｍｃ−Ｓｉ、１９０ｂ ‘）は、前述したように、第２電極１５０用ペーストを焼成させ、第２電極１５０を形成する熱処理工程中に、熱処理工程の最高温度を維持する時間を相対的に長くすることで形成できる。

【0088】

例えば、第２電極１５０用ペーストの熱処理工程の最高温度を数秒（例えば３〜５秒）程度だけ維持させる場合には、接着強化膜１９０の非晶質シリコン層（ｉ−ａ −Ｓｉ、１９０ｂ）の内部では、状態の変化がほとんど発生せず、接着強化膜１９０と第２電極１５０用ペーストの間の界面でのみ前述したように、化学的結合が発生することができる。

【0089】

しかし、第２電極１５０用ペーストの熱処理工程の最高温度を数十秒〜数分程度保持する場合、接着強化膜１９０と第２電極１５０用ペーストの間の界面だけでなく、接着強化膜１９０の非晶質シリコン層（ｉ−ａ−Ｓｉ、１９０ｂ）の内部でも状態変化が発生することができる。

【0090】

つまり、熱処理工程の最高温度が維持される時間に比例して、接着強化膜１９０の真性アモルファスシリコン層（ｉ−ａ−Ｓｉ、１９０ｂ）が部分的に結晶化され、真性微結晶シリコン層（ｉ−ｍｃ −Ｓｉ、１９０ｂ‘）に変化することができる。なお、この時、真性微結晶シリコン層（ｉ−ｍｃ−Ｓｉ、１９０ｂ ’）の結晶化度は、熱処理工程の最高温度値と最高温度の保持時間によって異なる場合がある。

【0091】

したがって、図４および図５では、接着強化膜１９０が金属−シリコン合金層１９０ａと真性アモルファスシリコン層（ｉ−ａ−Ｓｉ、１９０ｂ）、または金属−シリコン合金層１９０ａと真性微結晶シリコン層（ｉ−ｍｃ−Ｓｉ、１９０ｂ ‘）で形成された場合のみ一例として、示しているが、これとは異なり、接着強化膜１９０は、金属−シリコン合金層１９０ａに真性アモルファスシリコン層（ｉ−ａ−Ｓｉ 、１９０ｂ）と真性微結晶シリコン層（ｉ−ｍｃ−Ｓｉ、１９０ｂ ’）がすべて一緒に含まれて形成されることもある。

【0092】

このような本発明に係る接着強化膜１９０は、前述したように、後面電極層１５３を基板１１０の第２面に、さらに強固に接着、固定することができるので、後面電極層１５３に含有されるガラスフリットを後面電極の単位体積当たり１ｗｔ％以下に削減することができる。

【0093】

さらに具体的には、本発明に係る接着強化膜１９０を使用せずに、後面電極層１５３を基板１１０の第２面に位置する後面保護膜１７０にさらに強固に付着するようにするためには、後面電極層１５３に含有されるガラスフリットの含有量を高めるべきである。

【0094】

このガラスフリットは、鉛（Ｐｂ）を含有するので、接着強化膜１９０がないとき、熱処理工程中に後面保護膜１７０を物理的に突き抜けて入ることができるからである。しかし、このようにガラスフリットの含有量を高める場合には、後で環境汚染が問題になることがある。

【0095】

しかし、本発明に係る接着強化膜１９０は、鉛（Ｐｂ）を含有しないため、このような環境汚染を心配する必要がない。

【0096】

なお、本発明に係る接着強化膜１９０は、後面保護膜１７０を物理的に突き抜けて内部に浸透しないので、後面保護膜１７０が破損されパッシベーション機能が低下することを防止することができる。

【0097】

以下の図６は、本発明に係る接着強化膜の厚さに係る接着強化膜の反射率の関係について説明するための図である。

【0098】

図６でｘ軸は接着強化膜１９０の厚さを示し、ｙ軸は接着強化膜１９０の反射率を示す。図６では一例として、１１００ｎｍの波長帯域の光の反射率を測定した。

【0099】

前述したように、接着強化膜１９０の屈折率は、後面保護膜１７０の屈折率より高く、基板１１０の第１面に入射した様々な波長帯域の光の中で基板１１０に吸収されない９００ｎｍ〜１３００ｎｍの長波長帯の光は再び基板１１０に反射させることができる。

【0100】

このような長波長帯域の光は前述したように、接着強化膜１９０の厚さに応じて反射率が変わることがある。

【0101】

したがって、本発明に係る接着強化膜１９０の厚さは、前述したように、１０ｎｍ〜１００ｎｍの間で形成させることができ、このような接着強化膜１９０の厚さは、長波長帯域の光を反射させる最適化された厚さである。

【0102】

図６に示されたように、接着強化膜１９０がない場合、すなわち、接着強化膜１９０の厚さが「０」の場合、基板１１０の第２面から第１面の方向に反射される光の反射率が５０％以下であることを確認することができる。

【0103】

しかし、本発明に係る接着強化膜１９０を備え、接着強化膜１９０の厚さが１０ｎｍである場合、光の反射率が５８％であり、接着強化膜１９０の厚さが１００ｎｍである場合光反射率が６２．５％であることを確認することができる。

【0104】

したがって、図６によれば、（６５％より高い）高反射は、接着強化膜１９０の厚さが４０ｎｍ〜８０ｎｍの間であるときに、発生する。

【0105】

なお、接着強化膜１９０の反射率は、接着強化膜１９０の厚さが継続的に増加する場合、正弦波（sine wave）または余弦波（cosine wave）と同じ整形波の形状を有することが確認された。

【0106】

したがって、本発明に係る接着強化膜１９０の厚さは１０ｎｍ〜１００ｎｍの間で形成することが最適化された厚さであることを確認することができる。

【0107】

今までは接着強化膜１９０が後面保護膜１７０上に接触してすぐに形成された場合のみを例として説明したが、これと別の方法で後面保護膜１７０と接着強化膜１９０の間には、拡散防止膜１８０がさらに含むことができる。

【0108】

図７は、本発明に係る太陽電池で後面保護膜と接着強化膜の間に拡散防止膜がさらに含まれた一例を説明するための図である。

【0109】

本発明に係る太陽電池は、図７に示されたように、後面保護膜１７０と接着強化膜１９０の間には、拡散防止膜１８０をさらに含むことができる。

【0110】

このような拡散防止膜１８０は、後面保護膜１７０と接着強化膜１９０の間に位置し、第２電極１５０を形成するための熱処理工程時に第２電極１５０を形成するペーストに含有されるアルミニウム（Ａｌ）が後面保護膜１７０まで拡散されることを防止する役割をする。

【0111】

このように、図７に示された拡散防止膜１８０は、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を含むことができる。このような拡散防止膜１８０の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）は、第２電極１５０を形成するための熱処理工程時、後面電極層１５３のアルミニウム（Ａｌ）と結合しアルミニウム（Ａｌ）が後面保護膜１７０に拡散されることを防止する役割をする。これにより、後面電極層１５３のアルミニウム（Ａｌ）が後面保護膜１７０まで拡散されて、後面保護膜１７０のパッシベーション機能が低下化されることを防止することができる。

【0112】

なお、このような拡散防止膜１８０の屈折率は、接着強化膜１９０の屈折率と後面保護膜１７０の屈折率の間の値を有することができる。一例として、拡散防止膜１８０の屈折率は、接着強化膜１９０と後面保護膜１７０の間の屈折率の値の中で２．１〜２．３の間で形成され得、拡散防止膜１８０の厚さは３０ｎｍ〜７０ｎｍ間で形成できる。

【0113】

このように、後面保護膜１７０から接着強化膜１９０に進むにつれて、後面保護膜１７０、拡散防止膜１８０、接着強化膜１９０の屈折率が徐々に大きくなるようにして、接着強化膜１９０の光反射率をさらに向上させることができる。

【0114】

なお、このような拡散防止膜１８０は、接着強化膜１９０と同じチャンバ内でプロセスガスだけ変化して形成することができ、拡散防止膜１８０を備える太陽電池の製造コストを最小限に抑えることができる。

【0115】

具体的には、真性アモルファスシリコン層（ｉ−ａ−Ｓｉ、１９０ｂ）と真性微結晶シリコン層（ｉ−ｍｃ−Ｓｉ、１９０ｂ ‘）のうちの少なくとも一つを含む接着強化膜１９０を蒸着するためには、プロセスガスとしてシラン（ＳｉＨ₄）ガスと水素（Ｈ_２）ガスを必要とし、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を含む拡散防止膜１８０を蒸着するためには、プロセスガスとしてシラン（ＳｉＨ₄）ガスとアンモニア（ＮＨ₃）ガスを必要とする。

【0116】

したがって、後面保護膜１７０上に拡散防止膜１８０を蒸着する際には、プロセスガスとしてシラン（ＳｉＨ₄）ガスとアンモニア（ＮＨ₃）ガスを注入して形成させ、その後、拡散防止膜１８０上に接着強化膜１９０を蒸着する際には、同じチャンバ内でシラン（ＳｉＨ_４）ガスとアンモニア（ＮＨ_３）ガスを含むプロセスガス中のアンモニア（ＮＨ_３）ガスの代わりに水素（Ｈ_２）ガスを注入すればよいので、接着強化膜１９０を蒸着する際にチャンバを変更する必要はない。

【0117】

したがって、本発明に係る接着強化膜１９０と拡散防止膜１８０を備える太陽電池の製造コストは最小限に抑えることができる。

【0118】

このように、本発明に係る太陽電池は、基板１１０の第２面上に接着強化膜１９０を備え、後面電極層１５３がさらに強固に基板１１０の第２面に接着され、後面電極層１５３の接着力が改善される。インターコネクタを利用して複数の太陽電池を相互接続するテビン工程で、後面電極層１５３と接続電極１５１が互いに物理的および電気的に相互に分離されず、相互に強固に接着された状態が維持される。本発明の実施例の太陽電池は長波長帯域の光をさらに効率的に反射することで、太陽電池の効率をさらに向上することができる。

【0119】

なお、本発明に係る太陽電池は、接着強化膜１９０と後面保護膜１７０の間に拡散防止膜１８０をさらに備えることにより、長波長の太陽の光の反射率をさらに向上させ、後面保護膜１７０のパッシベーション機能が弱まることを防止して、太陽電池の効率をさらに向上できる。

【0120】

以上で、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の複数の変形や改良形もまた本発明の権利範囲に属する。

【符号の説明】

【0121】

１１０ 基板
１２０ エミッタ部
１３０ 反射防止防止膜
１４０ 第１電極
１５０ 第２電極
１６０ 後面電界部
１７０ 後面保護膜
１８０ 拡散防止膜
１９０ 接着強化膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】