特許 6825101 ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の製造方法及びその専用装置

(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】6825101

(24)【登録日】2021年1月15日

(45)【発行日】2021年2月3日

(54)【発明の名称】ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の製造方法及びその専用装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0216 20140101AFI20210121BHJP

   H01L 31/18 20060101ALI20210121BHJP

   H01L 31/068 20120101ALI20210121BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 240

   H01L31/04 420

   H01L31/06 300

【請求項の数】3

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2019-525907(P2019-525907)

(86)(22)【出願日】2017年5月25日

(65)【公表番号】特表2020-506529(P2020-506529A)

(43)【公表日】2020年2月27日

(86)【国際出願番号】CN2017086030

(87)【国際公開番号】WO2018209729

(87)【国際公開日】20181122

【審査請求日】2019年5月15日

(31)【優先権主張番号】201710353392.3

(32)【優先日】2017年5月18日

(33)【優先権主張国】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519166279

【氏名又は名称】広東愛旭科技股▲フン▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ ＡＩＫＯ ＳＯＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(73)【特許権者】

【識別番号】517358085

【氏名又は名称】浙江愛旭太陽能科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＡＩＫＯ ＳＯＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】方結彬

(72)【発明者】

【氏名】林綱正

(72)【発明者】

【氏名】頼俊文

(72)【発明者】

【氏名】何乃林

(72)【発明者】

【氏名】殷文杰

(72)【発明者】

【氏名】何達能

(72)【発明者】

【氏名】陳剛

【審査官】 小林 幹

(56)【参考文献】

【文献】 中国実用新案第２０６０１５０８６（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 中国実用新案第２０４５５８４３１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 登録実用新案第３１９０９８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２０１６−５２３４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３９０４１５８（ＣＮ，Ａ）

【文献】 Thorsten Dullweber et al.，"PERC+: industrial PERC solar cells with rear Al grid enabling bifaciality and reduced Al paste consumption"，Progress in Photovoltaics: Research and Applications，２０１６年，Vol.24，pp.1487-1498

【文献】 Hong Yang et al.，"Industrail technology of passivated emitter and rear cells with silicon oxynitride and silicon nitride as rear passivation for high efficiency BIPV modules"，Energy Procedia，２０１６年，Vol.88，pp.389-393

【文献】 Enyu Wang et al.，"Industrial applications of a novel technology for commercial multicrystalline silicon solar cells"，Proceedings of 2015 IEEE 42nd Photovoltaic Specialist Conference (PVSC)，２０１５年，pp.1-3

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ３１／０２−３１／０７８

Ｈ０１Ｌ３１／１８−３１／２０

Ｈ０１Ｌ５１／４２−５１／４８

Ｈ０２Ｓ１０／００−１０／４０

Ｈ０２Ｓ３０／００−９９／００

Ｇｏｏｇｌｅ Ｓｃｈｏｌａｒ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

裏面銀バスバーと、アルミニウムグリッド線と、裏面複合膜と、Ｐ型シリコンと、Ｎ型エミッタと、前面パッシベーション膜と、前面銀電極とを含み、前記裏面複合膜と、Ｐ型シリコンと、Ｎ型エミッタと、前面パッシベーション膜と、前面銀電極とはこの順に下から上に積層され接合したＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の製造方法であって、
Ｐ型シリコンであるシリコンウェハーの前面及び裏面にテクスチャ構造を形成する工程（１）と、
Ｎ型エミッタを形成するように、シリコンウェハーの前面に拡散処理を施す工程（２）と、
拡散処理時に形成されたりんけい酸ガラスと周辺のＰＮ接合とを除去し、裏面のエッチング深さが３〜６μｍになるようにシリコンウェハーの裏面を研磨する工程（３）と、
アニーリング温度：６００〜８２０℃、窒素流量：１〜１５Ｌ／分、酸素流量：０．１〜６Ｌ／分という条件で、シリコンウェハーに対してアニーリング処理を行う工程（４）と、
管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させる工程（５）であって、
ＴＭＡのガス流量２５０〜５００ｓｃｃｍ、ＴＭＡとＮ_２Ｏの比１：１５〜１：２５、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、ＴＭＡとＮ_２Ｏによって酸化アルミニウム膜を堆積させることと、
シランのガス流量５０〜２００ｓｃｃｍ、シランと笑気ガスの比１：１０〜１：８０、アンモニアガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、プラズマ出力４０００〜６０００ｗという条件で、シラン、アンモニアガス及び笑気ガスによって酸窒化ケイ素膜を堆積させることと、
シランのガス流量５００〜１０００ｓｃｃｍ、シランとアンモニアガスの比１：６〜１：１５、窒化ケイ素の堆積温度３９０〜４１０℃、時間１００〜４００秒、プラズマ出力１００００〜１３０００ｗという条件で、シラン及びアンモニアガスによって窒化ケイ素膜を堆積させることと、
笑気ガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、笑気ガスによって二酸化ケイ素膜を堆積させることと、を含み、
前記管型ＰＥＣＶＤ装置は、シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを備えており、前記管型ＰＥＣＶＤ装置において、グラファイトボートによってシリコンウェハーを着脱し、前記グラファイトボートにおいて、係合凹溝部の深さは０．６〜０．８ｍｍであり、係合ベース部の直径は６〜１５ｍｍであり、係合キャップ部の斜面の角度は３５〜４５度であり、係合キャップ部の厚みは１〜１．３ｍｍである工程（５）と、
シリコンウェハーの前面にパッシベーション膜を堆積させる工程（６）と、
レーザー波長５３２ｎｍ、レーザー出力１４ｗ以上、レーザースクライブ速度１２ｍ／秒以上、周波数５００ＫＨｚ以上という条件で、シリコンウェハーの裏面複合膜にレーザーグルービングする工程（７）と、
シリコンウェハーの裏面に、裏面銀バスバーのペーストを印刷して乾燥させる工程（８）と、
裏面銀バスバーに対して垂直に裏面銀バスバーと接続するように、レーザーグルービング領域にアルミニウムペーストを印刷する工程（９）と、
シリコンウェハーの前面に前面電極ペーストを印刷する工程（１０）と、
シリコンウェハーを高温で焼結することにより、裏面銀バスバーとアルミニウムグリッド線と前面銀電極とを形成する工程（１１）と、
ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の完成品を製造するように、シリコンウェハーに対して、ＬＩＤを抑制するためのアニーリング処理を施す工程（１２）と、を含有する、ことを特徴とするＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の製造方法。

【請求項2】

管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させる工程は、
ＴＭＡのガス流量２５０〜５００ｓｃｃｍ、ＴＭＡとＮ_２Ｏの比１：１５〜１：２５、酸化アルミニウム膜の堆積温度２５０〜３００℃、時間５０〜３００秒、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、ＴＭＡとＮ_２Ｏによって酸化アルミニウム膜を堆積させることと、
シランのガス流量５０〜２００ｓｃｃｍ、シランと笑気ガスの比１：１０〜１：８０、アンモニアガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、酸窒化ケイ素膜の堆積温度３５０〜４１０℃、時間５０〜２００秒、プラズマ出力４０００〜６０００ｗという条件で、シラン、アンモニアガス及び笑気ガスによって酸窒化ケイ素膜を堆積させることと、
シランのガス流量５００〜１０００ｓｃｃｍ、シランとアンモニアガスの比１：６〜１：１５、窒化ケイ素膜の堆積温度３９０〜４１０℃、時間１００〜４００秒、プラズマ出力１００００〜１３０００ｗという条件で、シラン及びアンモニアガスによって窒化ケイ素膜を堆積させることと、
笑気ガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、笑気ガスによって二酸化ケイ素膜を堆積させることと、を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

裏面銀バスバーと、アルミニウムグリッド線と、裏面複合膜と、Ｐ型シリコンと、Ｎ型エミッタと、前面パッシベーション膜と、前面銀電極とを含み、前記裏面複合膜と、Ｐ型シリコンと、Ｎ型エミッタと、前面パッシベーション膜と、前面銀電極とはこの順に下から上に積層され接合したＰＥＲＣ両面受光型太陽電池を製造するための専用装置であって、前記専用装置は管型ＰＥＣＶＤ装置であり、前記管型ＰＥＣＶＤ装置は、ウエハー載置領域と、炉体と、特殊ガスキャビネットと、真空システムと、制御システムと、グラファイトボートとを備え、前記特殊ガスキャビネットは、シランを導入するための第１のガスラインと、アンモニアガスを導入するための第２のガスラインと、トリメチルアルミニウムを導入するための第３のガスラインと、笑気ガスを導入するための第４のガスラインとを備え、
前記グラファイトボートは、シリコンウェハーの着脱に用いられ、係合軸部と係合キャップ部と係合ベース部とを備える係合部を有し、前記係合軸部は係合ベース部に取り付けられ、前記係合キャップ部は係合軸部と接合し、前記係合軸部と係合キャップ部及び係合ベース部との間に係合凹溝部が形成され、前記係合凹溝部の深さは０．６〜０．８ｍｍであり、係合ベース部の直径は６〜１５ｍｍであり、係合キャップ部の斜面の角度は３５〜４５度であり、係合キャップ部の厚みは１〜１．３ｍｍである、ことを特徴とするＰＥＲＣ両面受光型太陽電池を製造するための専用装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池に関し、特に管型（tubular）ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池、管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の製造方法、及びその専用装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

結晶シリコン系太陽電池は、太陽放射エネルギーを効果的に吸収し、光起電力効果によって光エネルギーを電力に変換する装置である。太陽光が半導体のＰＮ接合に照射されると、新たな電子−正孔対が形成され、ＰＮ接合の電界により、正孔がＮ型領域からＰ型領域へ移動するとともに、電子がＰ型領域からＮ型領域へ移動する。そして、回路を連通すると、電流が形成されることになる。

【0003】

従来の結晶シリコン系太陽電池には、基本的に、前面（ｆｒｏｎｔ）のみに対してパッシベーション処理を施す。すなわち、ＰＥＣＶＤ（ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、プラズマ促進化学気相堆積）法によって、シリコンウェハーの前面に、窒化ケイ素層を形成させることで、少数キャリアの前面での再結合速度を下げるとともに、結晶シリコン系電池の開放電圧と短絡電流を大幅に引き上げることができ、これにより、結晶シリコン太陽電池の光電変換効率が向上する。

【0004】

結晶シリコン系太陽電池の光電変換効率に対する要求が高まるにつれて、裏面パッシベーション型（Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｅｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ Ｒｅａｒ Ｃｅｌｌ、以下ＰＥＲＣという）太陽電池の研究が始まった。現在、裏面にコーティング膜を形成するために板型ＰＥＣＶＤ（ｐｌａｔｅ ＰＥＣＶＤ）法を使用するのが主流になり、板型ＰＥＣＶＤ装置は、それぞれ１枚のコーティング膜が形成される異なるチャンバーで構成されている。そのため、板型ＰＥＣＶＤ法を使用する場合、装置が決まると、複合膜の層数も決まるので、複合膜の組み合わせを柔軟に調整することができず、裏面の膜の不動態化処理（パッシベーション処理）の効果を最適化することができず、それにより電池の光電変換効率が制限される欠点がある。同時に、板型ＰＥＣＶＤ法においては、間接プラズマ法が使用されるため、膜のパッシベーション処理の効果は望ましくない。また、板型ＰＥＣＶＤ法には、稼働時間（ｕｐｔｉｍｅ）が短く、メンテナンス時間が長いという欠点もあるため、生産性と生産量に支障が生じる。

【0005】

本発明では、管型ＰＥＣＶＤ技術を使用することで、シリコンウェハーの裏面に複合膜を堆積させて、高効率のＰＥＲＣ両面受光型太陽電池を製造する。管型ＰＥＣＶＤ技術においては、直接プラズマ法が使用されるので、複合膜の組み合わせや構成を柔軟に調整することができ、膜のパッシベーション処理の効果が良好になり、ＰＥＲＣ太陽電池の光電転換効率を大幅に向上させることができる。また、管型ＰＥＣＶＤ技術を使用する場合、優れたパッシベーション性能と生産プロセスの柔軟性が得られることにより、酸化アルミニウム膜の厚さを低減し、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）の消費量を減らすことができ、同時に、メンテナンスが容易になり、稼働時間が長くなる。以上の各方面からわかるように、板型ＰＥＣＶＤ技術と比較すると、管型ＰＥＣＶＤ技術は、高性能ＰＥＲＣ電池の製造にかけて、顕著な総合的コスト上の優位性を持つ。

【0006】

しかしながら、管型ＰＥＣＶＤ技術には、オーバーフローコーティングと掻き傷が互いに制約するという課題があるため、外観上及びＥＬ検査上の歩留まりが低く、上記技術による大規模な量産に影響を与える。

【0007】

管型ＰＥＣＶＤコーティング装置は、シリコンウェハーをグラファイトボートに挿入し、次にグラファイトボートを石英チューブに供給することによってコーティング膜を堆積させるものである。シリコンウェハーは、一方の面がグラファイトボートの壁と接触するとともに、他方の面に膜が堆積されるように、グラファイトボートにおける３つの係合部によってグラファイトボートの壁に固定される。コーティング膜の均一性を確保するためには、シリコンウェハーをグラファイトボートの壁に密着させる必要があるため、係合凹溝部の幅が０．２５ｍｍ程度と狭く設定される。管型ＰＥＣＶＤ法によるコーティングには、以下２つの欠点が存在する。１つは、挿入工程において、シリコンウェハーとグラファイトボートの壁との摩擦により、グラファイトボートの壁側の面に掻き傷が生じる。もう１つは、堆積工程において、シリコンウェハーとグラファイトボートの壁との間に隙間が存在し、特に係合部周辺の隙間が大きいため、処理用蒸気はシリコンウェハーの反対側の面までに拡散して堆積して膜が形成される（すなわち、オーバーフローコーティングが施される）。係合部でオーバーフローコーティング現象がより深刻である。

【0008】

管型ＰＥＣＶＤ技術によって従来の太陽電池の前面にコーティング膜を形成する場合、掻き傷とオーバーフローコーティングは完成品である電池に悪影響を与えることがない。その原因として、次のようなものが考えられる。第一に、シリコンウェハーの裏面にＰＮ接合とコーティング膜がないため、掻き傷は電池の電気的性能やＥＬ検査上の歩留まりに影響を与えることがない。第二に、通常の電池において、裏面にコーティング膜を形成せず、オーバーフローコーティングによる裏面の縁における膜の厚さは薄くて目立たないため、外観上の歩留まりに影響を与えることがない。

【0009】

しかしながら、管型ＰＥＣＶＤ技術によってＰＥＲＣ電池の裏面の膜を形成する場合、掻き傷とオーバーフローコーティングによって、完成品である電池の良品率に大きな影響を与える。その原因として、次のようなものが考えられる。第一に、裏面の膜を堆積させる時、オーバーフローコーティングにより前面の縁までコーティング膜が形成されることがある。ＰＥＲＣ電池は、両面にコーティング膜が形成されるものであるので、正面の縁でのコーティング膜が厚くて正面の縁にボート歯形跡や色収差が生じるため、外観上の歩留まりに影響を与える。第二に、シリコンウェハーをグラファイトボートに挿入する工程において、シリコンウェハーの前面はグラファイトボートの壁に接触することがあり、これにより、前面のＰＮ接合に傷がつき、ＥＬ検査に掻き傷がみられ、電池の電気的性能に影響を及ばす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明が解決しようとする課題は、両面で太陽光を吸収することができ、光電転換効率が向上するとともに、外観上及びＥＬ検査上の歩留まりが高く、掻き傷とオーバーフローコーティングの問題を解決できる管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池を提供することである。

【0011】

また、本発明が解決しようとする他の課題は、生産プロセスが簡単で、大規模な量産に適し、現在の生産ラインと優れた互換性を有し、製造された電池の外観上及びＥＬ検査上の歩留まりが高く、掻き傷とオーバーフローコーティングの問題を解決できる上記管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池を製造するための製造方法を提供することである。

【0012】

また、本発明が解決しようとする他の課題は、装置の構造がシンプルで、コストが削減され、生産量が大きく、良品率が高く、製造された電池の外観上及びＥＬ検査上の歩留まりが高く、掻き傷とオーバーフローコーティングの問題を解決できる上記管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の専用装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記の技術的課題を解決するために、本発明は、管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池を提供する。上記管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池は、裏面銀バスバー（busbar）と、アルミニウムグリッド線（gridline）と、裏面複合膜と、Ｐ型シリコンと、Ｎ型エミッタと、前面パッシベーション膜と、前面銀電極とを含み、前記裏面複合膜と、Ｐ型シリコンと、Ｎ型エミッタと、前面パッシベーション膜と、前面銀電極とはこの順に下から上に積層され接合しており、前記裏面複合膜は、酸化アルミニウム膜、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜からなる群から選ばれる少なくとも１つを含み、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に堆積させたものであり、前記管型ＰＥＣＶＤ装置は、シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを備えており、前記４つのガスラインは、前記酸化アルミニウム膜、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜を形成するように、単独または組み合わせて使用され、ガス流量比を調整することにより、組成比及び屈折率の異なる酸窒化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜を得ることができ、前記管型ＰＥＣＶＤ装置において、前記シリコンウェハーはグラファイトボートによって着脱され、グラファイトボートの係合凹溝部の深さは０．５〜１ｍｍであり、
前記裏面複合膜には、レーザーグルービングによって３０〜５００の平行に配置されたレーザーグルービング領域が形成され、各レーザーグルービング領域内には少なくとも１組のレーザーグルービング部が配置され、前記アルミニウムグリッド線は、レーザーグルービング領域を介してＰ型シリコンに連結され、且つ、裏面銀バスバーに対して垂直に裏面銀バスバーと接続する。

上記技術案の改善案として、前記グラファイトボートにおいて、係合凹溝部の深さは０．６〜０．８ｍｍであり、係合ベース部の直径は６〜１５ｍｍであり、係合キャップ部の斜面の角度は３５〜４５度であり、係合キャップ部の厚みは１〜１．３ｍｍである。

【0014】

上記技術案の改善案として、電池の裏面には、３〜５個の係合マークが形成されている。

【0015】

上記技術案の改善案として、前記裏面複合膜の最下層は酸化アルミニウム膜であり、最上層は二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜からなる群から選ばれる少なくとも１つからなる。

【0016】

上記技術案の改善案として、前記裏面複合膜の最下層は二酸化ケイ素膜であり、下から第２層は酸化アルミニウム膜であり、最上層は二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜からなる群から選ばれる少なくとも１つからなる。

【0017】

上記技術案の改善案として、前記酸化アルミニウム膜の厚さは５〜１５ｎｍであり、前記窒化ケイ素膜の厚さは５０〜１５０ｎｍであり、前記酸窒化ケイ素膜の厚さは５〜２０ｎｍであり、前記二酸化ケイ素膜の厚さは１〜１０ｎｍである。

それに対応して、本発明は、管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の製造方法であって、
Ｐ型シリコンであるシリコンウェハーの前面及び裏面にテクスチャ構造を形成する工程（１）と、
Ｎ型エミッタを形成するように、シリコンウェハーの前面に拡散処理を施す工程（２）と、
拡散処理時に形成されたりんけい酸ガラスと周辺のＰＮ接合とを除去し、裏面のエッチング深さは３〜６μｍになるようにシリコンウェハーの裏面を研磨する工程（３）と、
アニーリング温度：６００〜８２０℃、窒素流量：１〜１５Ｌ／分、酸素流量：０．１〜６Ｌ／分という条件で、シリコンウェハーに対してアニーリング処理を行う工程（４）と、
管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させる工程（５）であって、
ＴＭＡのガス流量２５０〜５００ｓｃｃｍ、ＴＭＡとＮ_２Ｏの比１：１５〜１：２５、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、ＴＭＡとＮ_２Ｏによって酸化アルミニウム膜を堆積させることと、
シランのガス流量５０〜２００ｓｃｃｍ、シランと笑気ガスの比１：１０〜１：８０、アンモニアガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、プラズマ出力４０００〜６０００ｗという条件で、シラン、アンモニアガス及び笑気ガスによって酸窒化ケイ素膜を堆積させることと、
シランのガス流量５００〜１０００ｓｃｃｍ、シランとアンモニアガスの比１：６〜１：１５、窒化ケイ素の堆積温度３９０〜４１０℃、時間１００〜４００秒、プラズマ出力１００００〜１３０００ｗという条件で、シラン及びアンモニアガスによって窒化ケイ素膜を堆積させることと、
笑気ガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、笑気ガスによって二酸化ケイ素膜を堆積させることと、を含み、
前記管型ＰＥＣＶＤ装置は、シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを備えており、前記管型ＰＥＣＶＤ装置において、グラファイトボートによってシリコンウェハーを着脱し、前記グラファイトボートの係合凹溝部の深さは０．５〜１ｍｍである工程（５）と、
シリコンウェハーの前面にパッシベーション膜を堆積させる工程（６）と、
レーザー波長５３２ｎｍ、レーザー出力１４ｗ以上、レーザースクライブ速度１２ｍ／秒以上、周波数５００ＫＨｚ以上という条件で、シリコンウェハーの裏面複合膜にレーザーグルービングする工程（７）と、
シリコンウェハーの裏面に、裏面銀バスバーのペーストを印刷して乾燥させる工程（８）と、
裏面銀バスバーに対して垂直に裏面銀バスバーと接続するように、レーザーグルービング領域にアルミニウムペーストを印刷する工程（９）と、
シリコンウェハーの前面に前面電極ペーストを印刷する工程（１０）と、
シリコンウェハーを高温で焼結することにより、裏面銀バスバーとアルミニウムグリッド線と前面銀電極とを形成する工程（１１）と、
管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の完成品を製造するように、シリコンウェハーに対して、ＬＩＤを抑制するためのアニーリング処理を施す工程（１２）とを含有する製造方法を提供する。

【0018】

上記技術案の改善案として、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させる工程は、
ＴＭＡのガス流量２５０〜５００ｓｃｃｍ、ＴＭＡとＮ_２Ｏの比１：１５〜１：２５、酸化アルミニウム膜の堆積温度２５０〜３００℃、時間５０〜３００秒、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、ＴＭＡとＮ_２Ｏによって酸化アルミニウム膜を堆積させることと、
シランのガス流量５０〜２００ｓｃｃｍ、シランと笑気ガスの比１：１０〜１：８０、アンモニアガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、酸窒化ケイ素膜の堆積温度３５０〜４１０℃、時間５０〜２００秒、プラズマ出力４０００〜６０００ｗという条件で、シラン、アンモニアガス及び笑気ガスによって酸窒化ケイ素膜を堆積させることと、
シランのガス流量５００〜１０００ｓｃｃｍ、シランとアンモニアガスの比１：６〜１：１５、窒化ケイ素膜の堆積温度３９０〜４１０℃、時間１００〜４００秒、プラズマ出力１００００〜１３０００ｗという条件で、シラン及びアンモニアガスによって窒化ケイ素膜を堆積させることと、
笑気ガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、笑気ガスによって二酸化ケイ素膜を堆積させることとを含む。

【0019】

それに対応して、本発明は、管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池を製造するための専用装置を提供する。前記専用装置は管型ＰＥＣＶＤ装置であり、前記管型ＰＥＣＶＤ装置は、ウエハー載置領域と、炉体と、特殊ガスキャビネットと、真空システムと、制御システムと、グラファイトボートとを備え、前記特殊ガスキャビネットは、シランを導入するための第１のガスラインと、アンモニアガスを導入するための第２のガスラインと、トリメチルアルミニウムを導入するための第３のガスラインと、笑気ガスを導入するための第４のガスラインとを備え、
前記グラファイトボートは、シリコンウェハーの着脱に用いられ、係合軸部と係合キャップ部と係合ベース部とを備える係合部を有し、前記係合軸部は係合ベース部に取り付けられ、前記係合キャップ部は前記係合軸と接合し、前記係合軸部と係合キャップ部及び係合ベース部との間に係合凹溝部が形成され、係合凹溝部の深さは０．５〜１ｍｍである。

【0020】

上記技術案の改善案として、前記係合凹溝部の深さは０．６〜０．８ｍｍであり、係合ベース部の直径は６〜１５ｍｍであり、係合キャップ部の斜面の角度は３５〜４５度であり、係合キャップ部の厚みは１〜１．３ｍｍである。

【発明の効果】

【0021】

本発明の実施は、以下の有益な効果が得られる。

【0022】

まず、本発明の管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池は、電池の裏面に複数のアルミニウムグリッド線が平行に配置され、上記アルミニウムグリッド線は、従来の片面受光型太陽電池における全アルミニウム裏面電界の代わりに裏面光吸収機能を果たすことだけではなく、電子を伝導するための裏面銀電極におけるフィンガー構造としても使用される。本発明の管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池を製造する場合、銀ペーストとアルミニウムペーストの使用量を節約し、製造コストを削減することができ、且つ、両面で光エネルギーを吸収することができ、太陽電池の応用範囲を著しく拡大するとともに、光電変換効率を改善する。

【0023】

次に、本発明は、上記のアルミニウムグリッド線が設けられたＰＥＲＣ両面受光型太陽電池に合わせるするために、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させ、前記裏面複合膜は、酸化アルミニウム膜、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜からなる群から選ばれる少なくとも１つを含み、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に堆積されたものである。管型ＰＥＣＶＤ装置では、プラズマを直接にシリコンウェハーの表面に衝突させる直接プラズマ法を使用することにより、膜に対するパッシベーション処理の効果が著しくなる。前記管型ＰＥＣＶＤ装置は、シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを備え、前記酸化アルミニウム膜、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜を形成するように、上記４つのガスラインを単独または組み合わせて使用する。シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを使用し、異なるガスの組み合わせ、異なるガス流量比、及び異なる堆積時間を採用することにより、異なる膜を形成することができる。また、窒化ケイ素膜または酸窒化ケイ素膜について、ガス流量比を調整することによって、異なる組成比や屈折率を有する窒化ケイ素膜または酸窒化ケイ素膜を得ることができる。本発明では、複合膜の組み合わせ順序、厚さ及び膜の組成を柔軟に調整することができるので、製造プロセスについて柔軟性と制御性を両立することができ、コストが削減され、かつ生産量が大きくなる。さらに、裏面複合膜を裏面のアルミニウムグリッド線に適応させて最適なパッシベーション効果を生み出すように裏面複合膜を最適化することで、ＰＥＲＣ電池の光電変換効率を大幅に向上させることができる。

【0024】

そして、本発明は、係合軸部の直径及び係合ベース部の直径を調整することによって、係合凹溝部の内側の深さを減少させ、それにより、係合部におけるシリコンウェハーと係合ベース部との間の隙間を減少させ、さらに、ガス流がシリコンウェハーの裏面まで達してオーバーフローコーティングすることを減少させることで、電池前面の縁のボート歯形跡の割合を大幅に減少させる。また、係合キャップ部の斜面の角度及び係合キャップ部の厚さを適宜に増加させることにより、自動挿入機構を調整することで、シリコンウェハーが挿入されるときにシリコンウェハーとグラファイトボートの壁との間の距離をわずかに増加させ、掻き傷の割合を減少させるとともに、シリコンウェハーが滑り落ちるときにグラファイトボートの壁との衝撃力を低減させ、シリコンウェハーの破損率を下げることができる。

【0025】

さらに、窒化ケイ素が裏面複合膜の最上層に位置するため、堆積時間が増加するにつれて、シリコンウェハーの表面の膜が次第に厚くなり、シリコンウェハーが曲がり、シラン及びアンモニアガスがより容易に電池の前面の縁にオーバーフローコーティングされる。本発明において、窒化ケイ素の堆積温度が３９０〜４１０℃に、時間が１００〜４００秒間に設定されており、窒化ケイ素の堆積時間を短縮し堆積温度を下げることによって、シリコンウェハーの曲率を減少させ、オーバーフローコーティングの割合を減少させることができる。窒化ケイ素の堆積温度領域（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｉｎｄｏｗ）は、３９０〜４１０℃で非常に狭く、オーバーフローコーティングを最小限にすることができる。しかし、堆積温度が３９０℃より低いと、オーバーフローコーティングの割合が増えていく。

【0026】

同時に、大規模生産のニーズを満たし、窒化ケイ素の堆積時間の短縮による悪影響を克服するために、本発明おいては、レーザー出力を１４ｗ以上に、レーザースクライブ速度を１２ｍ／ｓ以上に、周波数を５００ＫＨｚ以上に設定する。これにより、裏面複合膜の単位面積当たりのレーザーエネルギー吸収量を高くし、レーザーで複合膜にグルービングすることができ、続いて印刷されたアルミニウムペーストがレーザーグルービング領域を介して基板シリコンと接触することを確保できる。

【0027】

以上のことから分かるように、本発明の管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池は、両面で太陽光を吸収することができ、光電転換効率が向上するとともに、外観上及びＥＬ検査上の歩留まりが高く、掻き傷とオーバーフローコーティングの問題も解決できる。同時に、本発明は、上記電池を製造するための方法及び専用装置を提供する。上記方法は、製造プロセスがシンプルで、大規模な量産に適用することができ、かつ従来の製造ラインとの良好な適合性を有する。上記専用装置は、構造がシンプルで、コストが削減され、生産量が大きくなり、良品率も高くなる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は本発明の管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の断面図である。

【図2】図２は図１に示された管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の裏面構造を示す図である。

【図3】図３は図１に示された裏面複合膜の第１実施形態を示す図である。

【図4】図４は図１に示された裏面複合膜の第２実施形態を示す図である。

【図5】図５は図１に示された裏面複合膜の第３実施形態を示す図である。

【図6】図６は図１に示された裏面複合膜の第４実施形態を示す図である。

【図7】図７は図１に示された裏面複合膜の第５実施形態を示す図である。

【図8】図８は図１に示された裏面複合膜の第６実施形態を示す図である。

【図9】図９は本発明の管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の専用装置を示す図である。

【図10】図１０は図９に示されたグラファイトボートを示す図である。

【図11】図１１は図１０に示されたグラファイトボートの係合部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の目的、技術案及び利点をより明確にするために、添付の図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。

【0030】

従来の片面型の太陽電池は、電池の裏面にシリコンウエハーの裏面全体を覆う全面アルミニウム裏面電界（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）が設けられている。全面アルミニウム裏面電界は、開放電圧Ｖｏｃ及び短絡電流Ｊｓｃを向上させ、少数キャリアを表面から遠ざけ、少数キャリアの再結合速度を低減させることで、電池全体の効率を改善するように機能する。しかしながら、全面アルミニウム裏面電界は不透明であるため、全面アルミニウム裏面電界を有する太陽電池の裏面は光エネルギーを吸収することができず、前面のみで光エネルギーを吸収し、電池の総合的な光電変換効率を大幅に向上させることは困難である。

【0031】

上記課題について、図１に示すように、本発明は、裏面銀バスバー１と、アルミニウムグリッド線２と、裏面複合膜３と、Ｐ型シリコン５と、Ｎ型エミッタ６と、前面パッシベーション膜７と、前面銀電極８とを含み、前記裏面複合膜３と、Ｐ型シリコン５と、Ｎ型エミッタ６と、前面パッシベーション膜７と、前面銀電極８とはこの順に下から上に積層され接合している管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池を提供する。
上記裏面複合膜３には、レーザーグルービングによって３０〜５００組の平行に配置されたレーザーグルービング領域が形成され、各レーザーグルービング領域内には少なくとも１組のレーザーグルービング部９が配置されており、上記アルミニウムグリッド線２は、レーザーグルービング領域を介して、Ｐ型シリコン５に連結され、かつ、裏面銀バスバー１に対して垂直に裏面銀バスバー１と接続する。

【0032】

本発明の従来の片面型のＰＥＲＣ太陽電池に対する改善として、全面アルミニウム裏面電界の代わりに、複数のアルミニウムグリッド線２を設け、さらに、レーザーグルービング技術によって裏面複合膜３にレーザーグルービング領域を形成し、アルミニウムグリッド線２は、Ｐ型シリコン５と局所的に接触するように、平行に配置されたレーザーグルービング領域８に印刷される。密集して平行に配置されたアルミニウムグリッド線２は、開放電圧Ｖｏｃ及び短絡電流Ｊｓｃを向上させるとともに、少数キャリアの再結合速度を低減させ、電池の光電変換効率を改善するので、従来の片面型の電池における全面アルミニウム裏面電界の代わりに使用されることができる。さらに、アルミニウムグリッド線２は、シリコンウエハーの裏面全体を完全に覆うものではないため、太陽光は、各アルミニウムグリッド線２の隙間を介して、シリコンウエハーに照射されることができ、シリコンウエハーの裏面による光エネルギーの吸収が可能となり、電池の光電変換効率が大幅に向上することが可能となる。

【0033】

好ましくは、上記アルミニウムグリッド線２の数がレーザーグルービング領域の数に対応するように設定され、３０〜５００本であり、より好ましくは、８０〜２２０本である。

【0034】

シリコンウエハーの裏面は、図２に示されている。ここで、アルミニウムグリッド線２は、連続的な直線型グリッドである裏面銀バスバー１に対して垂直に裏面銀バスバー１と接続する。裏面複合膜３には、レーザーグルービング領域が設けられているため、アルミニウムペーストを印刷してアルミニウムグリッド線２を形成する際に、アルミニウムペーストがレーザーグルービング領域に充填され、これにより、アルミニウムグリッド線２がＰ型シリコン５と局所接触することになる。その結果、電子をアルミニウムグリッド線２に伝達することができ、そしてアルミニウムグリッド線２での電子がアルミニウムグリッド線２と交差する裏面銀バスバー１に集められる。以上のことから分かるように、本発明のアルミニウムグリッド線２は、開放電圧Ｖｏｃ及び短絡電流Ｊｓｃを向上させるとともに、少数キャリアの再結合速度を低減させ、電子を伝達する役割を果たすため、従来の片面受光型太陽電池における全アルミニウム裏面電界及び裏面銀電極中のフィンガー（ｆｉｎｇｅｒ）構造の代わりに使用されることができる。この場合、銀ペーストとアルミニウムペーストの使用量が低減され、製造コストが低下するだけでなく、両面での光エネルギーの吸収を実現し、太陽電池の応用範囲を大幅に拡大し、光電変換効率を改善する。

【0035】

本発明に係る裏面銀バスバー１の構造は、図２に示すような連続的な直線型グリッドの構造であるが、セグメント化された非連続な構造であってもよい。また、セグメント化された非連続な構造であって、各隣接するセグメントが接続ラインによって接続されてもよい。上記裏面銀バスバー１の幅は０．５〜５ｍｍであり、数は２〜８本である。

【0036】

なお、レーザーグルービング領域ごとに２組又はそれ以上のレーザーグルービング部９が配置された場合、各組のレーザーグルービング部９は互いに平行に配置され、かつ隣接する２組のレーザーグルービング部９の間の間隔は５〜４８０μｍである。

【0037】

各組のレーザーグルービング部９は、少なくとも１つのレーザーグルービング部９を含み、上記レーザーグルービング部９のパターンは、円形、楕円形、三角形、四角形、五角形、六角形、十字形、又は星形に形成されている。

【0038】

本発明に係るレーザーグルービング領域の幅は、１０〜５００μｍであり、レーザーグルービング領域の下に位置するアルミニウムグリッド線２の幅は、レーザーグルービング領域の幅よりも長く、３０〜５５０μｍである。上述アルミニウムグリッド線２を５００μｍなどの大きめな値とし、レーザーグルービング領域の幅を４０μｍなどの小さめな値とする場合、同一のアルミニウムグリッド線２上に複数組のレーザーグルービング領域を並べて配置することができ、アルミニウムグリッド線２とＰ型シリコン５との十分な接触面積を確保できる。

【0039】

なお、上記レーザーグルービング領域内に配置されたレーザーグルービング部は、アルミニウムグリッド線に対して平行であってもよく、垂直であってもよい。

【0040】

本発明は、上記のアルミニウムグリッド線が設けられたＰＥＲＣ両面受光型太陽電池に合わせるために、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させる。管型ＰＥＣＶＤ装置では、プラズマを直接にシリコンウェハーの表面に衝突させる直接プラズマ法を使用することにより、膜に対するパッシベーション処理の効果が著しくなる。図３〜８に示すように、上記裏面複合膜３は、酸化アルミニウム膜、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜からなる群から選ばれる少なくとも１つを含み、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に堆積されたものである。上記管型ＰＥＣＶＤ装置は、シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを備えており、上記４つのガスラインを単独または組み合わせて使用することによって、上記酸化アルミニウム膜、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜を形成する。ガス流量比を調整することによって、異なる組成比や屈折率を有する酸窒化ケイ素膜または窒化ケイ素膜を得ることができる。また、上記酸化アルミニウム膜、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜の形成順序や厚さは調整可能であり、上記酸窒化ケイ素膜と窒化ケイ素膜の組成及び屈折率も調整可能である。

【0041】

上記シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを使用し、異なるガスの組み合わせ、異なるガス流量比、及び異なる堆積時間を採用することにより、異なる膜は形成される。また、窒化ケイ素膜または酸窒化ケイ素膜について、ガス流量比を調整することによって、異なる組成比や屈折率を有する窒化ケイ素膜または酸窒化ケイ素膜を得ることができる。本発明の製造プロセスは、複合膜の組み合わせ順序、厚さ及び膜の組成を柔軟に調整することができるので、柔軟性と制御性を両立することができ、コストが削減され、かつ生産量が大きくなる。さらに、裏面複合膜を裏面のアルミニウムグリッド線に適応させて最適なパッシベーション効果を生み出すように裏面複合膜を最適化することで、ＰＥＲＣ電池の光電変換効率を大幅に向上させることができる。

【0042】

上記管型ＰＥＣＶＤ装置において、グラファイトボートによってシリコンウェハーを着脱する。グラファイトボートの係合凹溝部の深さは０．５〜１ｍｍである。上記グラファイトボートの係合凹溝部の深さは０．６〜０．８ｍｍであり、係合ベース部の直径は６〜１５ｍｍであり、係合キャップ部の斜面の角度は３５〜４５度であり、係合キャップ部の厚みは１〜１．３ｍｍであることが好ましい。上記グラファイトボートの係合凹溝部の深さは０．７〜０．８ｍｍであり、係合ベース部の直径は８〜１２ｍｍであり、係合キャップ部の斜面の角度は３５〜４５度であり、係合キャップ部の厚みは１〜１．２ｍｍであることがより好ましい。

【0043】

管型ＰＥＣＶＤ技術で裏面の膜を堆積させる場合、掻き傷とオーバーフローコーティングは対立するものである。自動挿入機構を調整することによって、シリコンウェハーがグラファイトボートの壁に接触せずに、グラファイトボートと一定の距離を保った状態で、係合凹溝部に挿入することかできる。それによって、シリコンウェハーとグラファイトボートの壁との摩擦が避けられる。しかし、シリコンウェハーとグラファイトボートとの距離が大きすぎる場合、掻き傷の割合が減少するが、シリコンウェハーをボートの壁に付着させることが困難となるため、オーバーフローコーティングの割合は増加する。また、上記距離が大きすぎる場合、シリコンウェハーが係合凹溝部に挿入されずに脱落する恐れがある。一方、シリコンウェハーとグラファイトボートとの間の距離が小さすぎる場合、シリコンウェハーがグラファイトボートにより強く密着するため、オーバーフローコーティングの割合が減少するが、掻き傷の割合が増加する。

【0044】

電池の前面の縁におけるボート歯形跡は、ＰＥＣＶＤ技術による裏面コーティングの場合の係合部に対応するものであり、ガス流が係合部から電池の前面まで達してオーバーフローコーティングしたものである。係合ベース部の厚さが、グラファイトボートの厚さよりもわずかに小さいため、係合部におけるシリコンウェハーと係合ベース部との間には隙間があり、裏面にコーティング膜を形成するとき、係合軸部の下方の両側からガス流が入り込み、シリコンウェハーの前面の縁に膜を堆積する。すなわち、半円形のボート歯形跡が形成される。

【0045】

本発明は、係合軸部の直径及び係合ベース部の直径を調整することによって係合凹溝部の内側の深さを減少させ、これにより、係合部におけるシリコンウェハーと係合ベース部との間の隙間を減少させ、さらに、ガス流がシリコンウェハーの裏面まで達してオーバーフローコーティングすることを減少させることで、電池の前面の縁のボート歯形跡の割合を大幅に低減させる。

【0046】

自動挿入機構を調整することにより、シリコンウェハーをグラファイトボート内の所定の位置に挿入すると、吸盤が真空状態を解除し、シリコンウェハーが係合キャップ部の斜面に落下する。そして、重力により、シリコンウェハーが斜面から滑り落ちてグラファイトボートの壁に密着する。このような非接触型挿入方式が使用されるのは、シリコンウェハーの掻き傷の割合を減少するためである。

【0047】

本発明は、係合キャップ部の斜面の角度及び係合キャップ部の厚さを適宜に増加させることにより、自動挿入機構を調整することで、シリコンウェハーが挿入されるときにシリコンウェハーとグラファイトボートの壁との間の距離をわずかに増加させ、掻き傷の割合を減少させることができる。また、係合キャップ部の斜面の角度を増加させることにより、シリコンウェハーが滑り落ちるときにグラファイトボートの壁との衝撃力を低減させ、シリコンウェハーの破損率を下げることができる。

【0048】

上記管型ＰＥＣＶＤ装置において、グラファイトボートによってシリコンウェハーを着脱し、電池の裏面には、係合マークが形成されている。電池の裏面には、３〜５個の係合マークが形成されている。

【0049】

上記裏面複合膜３としては、様々な実施形態を有する。図３〜５に示すように、上記裏面複合膜の最下層は酸化アルミニウム膜であり、最上層は二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜からなる群から選ばれる少なくとも１つにより形成される。

【0050】

図３に示す裏面複合膜の第１実施形態において、上記裏面複合膜３は、最下層３１が酸化アルミニウム膜であり、最上層３２が酸窒化ケイ素膜と窒化ケイ素膜からなる。

【0051】

図４に示す裏面複合膜の第２実施形態において、上記裏面複合膜は、最下層３１が酸化アルミニウム膜であり、最上層が窒化ケイ素膜からなる。

【0052】

図５に示す裏面複合膜の第３実施形態において、上記裏面複合膜は、最下層３１が酸化アルミニウム膜であり、最上層３２が、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜Ａ、酸窒化ケイ素膜Ｂ、及び窒化ケイ素膜からなる。

【0053】

図６〜８に示すように、上記裏面複合膜は、最下層３１が二酸化ケイ素膜であり、下から第２層３２が酸化アルミニウム膜であり、最上層３３が二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜からなる群から選ばれる少なくとも１つからなる。

【0054】

図６に示す裏面複合膜の第４実施形態において、上記裏面複合膜は、最下層３１が二酸化ケイ素膜であり、下から第２層３２は酸化アルミニウム膜であり、最上層３３が窒化ケイ素膜からなる。

【0055】

図７に示す裏面複合膜の第５実施形態において、上記裏面複合膜は、最下層３１が二酸化ケイ素膜であり、下から第２層３２は酸化アルミニウム膜であり、最上層３３が、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜Ａ、酸窒化ケイ素膜Ｂ、及び窒化ケイ素膜からなる。

【0056】

図８に示す裏面複合膜の第６実施形態において、上記裏面複合膜は、最下層３１が二酸化ケイ素膜であり、下から第２層３２は酸化アルミニウム膜でありり、最上層３３が、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、窒化ケイ素膜Ａ、及び窒化ケイ素膜Ｂからなる。

【0057】

具体的には、上記酸化アルミニウム膜の厚さは５〜１５ｎｍであり、上記窒化ケイ素膜の厚さは５０〜１５０ｎｍであり、上記酸窒化ケイ素膜の厚さは５〜２０ｎｍであり、上記二酸化ケイ素膜の厚さは１〜１０ｎｍである。上記酸化アルミニウム膜、窒化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜及び二酸化ケイ素膜の実際の厚さについて、実際の要求に応じて調整することができ、その実施形態は本発明の実施形態に限定されない。

【0058】

そのため、本発明の管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池は、両面で太陽光を吸収することができ、光電転換効率が向上するとともに、外観上及びＥＬ検査上の歩留まりを高くし、掻き傷とオーバーフローコーティングの課題も解決できる。

【0059】

なお、外観及び電気的性能を検査するためのＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、電界発光）検査によって、結晶シリコン系太陽電池及びモジュールの潜在的な欠陥を検出することができる。ＥＬ検査において、電池に破片、クラック、グリッド破損、掻き傷、焼結欠陥、黒いシミ、電池シートの混合、電池シート抵抗の不均一などの不具合が存在するかどうかを効果的に検出できる。

【0060】

それに対応して、本発明は、管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の製造方法を提供する。上記の製造方法は、以下の１２の工程を含む。

【0061】

（１）Ｐ型シリコンであるシリコンウェハーの前面及び裏面にテクスチャ構造を形成する工程。

【0062】

ここで、ウェットエッチング技術またはドライエッチング技術を用いて、テクスチャリング装置によってシリコンウェハーの前面にテクスチャ構造を形成する。

【0063】

（２）Ｎ型エミッタを形成するように、シリコンウェハーの前面に拡散処理を施す工程。

【0064】

本発明の製造方法で採用される拡散処理は、Ｎ型エミッタをＰ型シリコンの上方に形成するように、シリコンウェハーを熱拡散炉に入れて拡散処理を施す。拡散処理時に、温度を８００℃〜９００℃の範囲内に制御し、目標シート抵抗を７０〜１００Ω/□にする。

【0065】

管型ＰＥＲＣ電池について、裏面のＰ型シリコンは、アルミニウムペーストと完全に接触しておらず、レーザーグルービングの領域のみでアルミニウムペーストと接触しているので、直列抵抗が大きくなる。管型ＰＥＲＣ電池の性能を向上させるために、本発明は、シート抵抗（７０〜１００Ω/□）のより低いものを採用することにより、直列抵抗を低減させるとともに、光電変換効率を向上させることができる。

【0066】

拡散処理時に、シリコンウェハーの前面及び裏面にりんけい酸ガラス層が形成される。このりんけい酸ガラス層は、以下のように形成される。拡散処理中には、ＰＯＣｌ_３とＯ_２が反応して生成されたＰ_２Ｏ_５がシリコンウェハーの前面に堆積し、そして、Ｐ_２Ｏ_５がＳｉと反応してＳｉＯ_２及びリン原子を生成することにより、シリコンウェハーの前面にりんけい酸ガラス（ＰＳＧ）と呼ばれるりん含有ＳｉＯ_２層が形成される。上記りんけい酸ガラス層は、拡散処理時にシリコンウェハーにおける不純物を捕捉することができ、太陽電池の不純物含有量をさらに低減することができる。

【0067】

（３）拡散処理時に形成されたりんけい酸ガラスと周辺のＰＮ接合とを除去し、裏面のエッチング深さが３〜６μｍになるようにシリコンウェハーの裏面を研磨する工程。

【0068】

本発明では、拡散処理されたシリコンウェハーを、体積比が１：５〜１：８であるＨＦ（質量分率４０％〜５０％）とＨＮＯ_３（質量分率６０％〜７０％）との混合溶液の酸洗槽中に５〜３０秒間浸漬することにより、りんけい酸ガラスと周辺のＰＮ接合を取り除く。りんけい酸ガラス層の存在により、ＰＥＣＶＤの色収差やＳｉｘＮｙの脱落が起こりやすく、且つ、りんけい酸ガラス層にはリンやシリコンウエハからの不純物が多量に含まれているため、りんけい酸ガラス層を除去する必要がある。

【0069】

通常の電池のエッチング深さが２μｍほどであるが、本発明では、裏面のエッチング深さは３〜６μｍに設定される。管型ＰＥＲＣ電池のエッチング深さを深めれば、裏面の反射率を向上させて、電池の短絡電流と光電変換効率を向上させることができる。

【0070】

（４）アニーリング温度：６００〜８２０℃、窒素流量：１〜１５Ｌ／分、酸素流量：０．１〜６Ｌ／分という条件で、シリコンウェハーに対してアニーリング処理を行う工程。上記アニーリング工程により、シリコンウェハーの前面のドーピング濃度分布を改善し、ドーピングによる表面の欠陥を減らすことができる。

【0071】

（５）管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させる工程であって、
ＴＭＡのガス流量２５０〜５００ｓｃｃｍ、ＴＭＡとＮ_２Ｏの比１：１５〜１：２５、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、ＴＭＡとＮ_２Ｏによって酸化アルミニウム膜を堆積させることと、
シランのガス流量５０〜２００ｓｃｃｍ、シランと笑気ガスの比１：１０〜１：８０、アンモニアガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、プラズマ出力４０００〜６０００ｗという条件で、シラン、アンモニアガス及び笑気ガスによって酸窒化ケイ素膜を堆積させることと、
シランのガス流量５００〜１０００ｓｃｃｍ、シランとアンモニアガスの比１：６〜１：１５、窒化ケイ素の堆積温度３９０〜４１０℃、時間１００〜４００秒、プラズマ出力１００００〜１３０００ｗという条件で、シラン及びアンモニアガスによって窒化ケイ素膜を堆積させることと、
笑気ガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、笑気ガスによって二酸化ケイ素膜を堆積させることとを含み、
上記管型ＰＥＣＶＤ装置は、シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを備えており、上記管型ＰＥＣＶＤ装置において、グラファイトボートによってシリコンウェハーを着脱し、上記グラファイトボートの係合凹溝部の深さは０．５〜１ｍｍである工程。

【0072】

上記工程の好ましい実施形態として、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させる工程であって、
ＴＭＡのガス流量２５０〜５００ｓｃｃｍ、ＴＭＡとＮ_２Ｏの比１：１５〜１：２５、酸化アルミニウム膜の堆積温度２５０〜３００℃、時間５０〜３００秒、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、ＴＭＡとＮ_２Ｏによって酸化アルミニウム膜を堆積させることと、
シランのガス流量５０〜２００ｓｃｃｍ、シランと笑気ガスの比１：１０〜１：８０、アンモニアガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、酸窒化ケイ素膜の堆積温度３５０〜４１０℃、時間５０〜２００秒、プラズマ出力４０００〜６０００ｗという条件で、シラン、アンモニアガス及び笑気ガスによって酸窒化ケイ素膜を堆積させることと、
シランのガス流量５００〜１０００ｓｃｃｍ、シランとアンモニアガスの比１：６〜１：１５、窒化ケイ素膜の堆積温度３９０〜４１０℃、時間１００〜４００秒、プラズマ出力１００００〜１３０００ｗという条件で、シラン及びアンモニアガスによって窒化ケイ素膜を堆積させることと、
笑気ガスの流量０．１〜５ｓｌｍ、プラズマ出力２０００〜５０００ｗという条件で、笑気ガスによって二酸化ケイ素膜を堆積させることとを含む工程が採用される。

【0073】

上記工程のより好ましい実施形態として、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させる工程であって、
ＴＭＡのガス流量３５０〜４５０ｓｃｃｍ、ＴＭＡとＮ_２Ｏの比１：１８〜１：２２、酸化アルミニウム膜の堆積温度２７０〜２９０℃、時間１００〜２００秒、プラズマ出力３０００〜４０００ｗという条件で、ＴＭＡとＮ_２Ｏによって酸化アルミニウム膜を堆積させることと、
シランのガス流量８０〜１５０ｓｃｃｍ、シランと笑気ガスの比１：２０〜１：４０、アンモニアガスの流量１〜４ｓｌｍ、酸窒化ケイ素膜の堆積温度３８０〜４１０℃、時間１００〜２００秒、プラズマ出力４５００〜５５００ｗという条件で、シラン、アンモニアガス及び笑気ガスによって酸窒化ケイ素膜を堆積させることと、
シランのガス流量６００〜８００ｓｃｃｍ、シランとアンモニアガスの比１：６〜１：１０、窒化ケイ素膜の堆積温度３９５〜４０５℃、時間３５０〜４５０秒、プラズマ出力１１０００〜１２０００ｗという条件で、シラン及びアンモニアガスによって窒化ケイ素膜を堆積させることと、
笑気ガスのガス流量１〜４ｓｌｍ、プラズマ出力３０００〜４０００ｗという条件で、笑気ガスによって二酸化ケイ素膜を堆積させることとを含む工程が採用される。

【0074】

上記工程の最も好ましい実施形態として、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させる工程であって、
ＴＭＡのガス流量４００ｓｃｃｍ、ＴＭＡとＮ_２Ｏの比１：１８、酸化アルミニウム膜の堆積温度２８０℃、時間１４０秒、プラズマ出力３５００ｗという条件で、ＴＭＡとＮ_２Ｏによって酸化アルミニウム膜を堆積させることと、
シランのガス流量１３０ｓｃｃｍ、シランと笑気ガスの比１：３２、アンモニアガスの流量０．５ｓｌｍ、酸窒化ケイ素膜の堆積温度４２０℃、時間１２０秒、プラズマ出力５０００ｗという条件で、シラン、アンモニアガス及び笑気ガスによって酸窒化ケイ素膜を堆積させることと、
シランのガス流量７８０ｓｃｃｍ、シランとアンモニアガスの比１：８．７、窒化ケイ素膜の堆積温度４００℃、時間３５０秒、プラズマ出力１１５００ｗという条件で、シラン及びアンモニアガスによって窒化ケイ素膜を堆積させることと、
笑気ガスの流量２ｓｌｍ、プラズマ出力３５００ｗという条件で、笑気ガスによって二酸化ケイ素膜を堆積させることとを含む工程が採用される。

【0075】

出願人は、オーバーフローコーティングが主として窒化ケイ素の堆積段階で起こることを見出した。窒化ケイ素は裏面複合膜の最上層に位置するので、堆積時間が増加するにつれて、シリコンウェハーの表面の膜が次第に厚くなり、シリコンウェハーが曲がり、シラン及びアンモニアガスがより容易に電池の前面の縁にオーバーフローコーティングされる。窒化ケイ素の堆積時間を短縮し堆積温度を下げることによって、シリコンウェーハの曲率を減少させ、オーバーフローコーティングの割合を減少させることができる。さらなる実験によると、窒化ケイ素の堆積温度領域が３９０〜４１０度と非常に狭く、そして温度がさらに低下すると、オーバーフローコーティングの割合が増加することが分かる。

【0076】

酸化アルミニウム膜を堆積する場合、プラズマ出力は２０００〜５０００ｗに設定され、酸窒化ケイ素膜を堆積する場合、プラズマ出力は４０００〜６０００ｗに設定され、窒化ケイ素膜を堆積する場合、プラズマ出力は１００００〜１３０００ｗに設定され、そして、二酸化ケイ素膜を堆積する場合、プラズマ出力は２０００〜５０００ｗに設定される。異なる膜に対して、好ましい堆積速度をそれぞれ確保することにより、堆積の均一性を改善することができる。

【0077】

さらに、上記管型ＰＥＣＶＤ装置は、シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを備えており、上記管型ＰＥＣＶＤ装置において、グラファイトボートによってシリコンウェハーを着脱し、上記グラファイトボートの係合凹溝部の深さは０．５〜１ｍｍである。グラファイトボートの具体的な構造は上述と同じであるため、ここでは説明を割愛する。

【0078】

（６）シリコンウェハーの前面にパッシベーション膜を堆積させる工程。上記パッシベーション膜は窒化ケイ素膜であることが好ましい。

【0079】

（７）シリコンウェハーの裏面複合膜にレーザーグルービングする工程。

【0080】

レーザー波長５３２ｎｍ、レーザー出力１４ｗ以上、レーザースクライブ速度１２ｍ／秒以上、周波数５００ＫＨｚ以上という条件で、レーザーグルービング技術により、シリコンウェハーの裏面複合膜にＰ型シリコンの下面までの溝深さを有するように溝切りを行う。

【0081】

レーザー波長が５３２ｎｍであり、レーザー出力が１４〜２０ｗであり、レーザースクライブ速度が１２〜２０ｍ／ｓであり、周波数が５００ＫＨｚ以上であることが好ましい。

【0082】

窒化ケイ素の堆積時間が短くなり、窒化ケイ素膜の厚さが薄くなることにつれて、裏面複合膜の水素による不活性化の効果に影響が与えられ、電池の光電変換効率が低下するため、窒化ケイ素の堆積時間は短すぎてはならない。また、窒化ケイ素膜の厚さが薄いほど、レーザーに対する吸収率が低くなる。さらに、大規模生産のニーズを満たすために、レーザースクライブ速度を１２ｍ／ｓ以上に、レーザー出力を１４ｗ以上に設定しなければならない。即ち、レーザーの出力と周波数は一定の条件に満たす必要がある。これにより、裏面複合膜の単位面積当たりのレーザーエネルギー吸収量を高くし、レーザーで複合膜にグルービングすることができ、続いて印刷されたアルミニウムペーストがレーザーグルービング領域を介して基板シリコンと接触することを確保できる。

【0083】

（８）上記シリコンウェハーの裏面に、裏面銀バスバーのペーストを印刷して乾燥させる工程。

【0084】

裏面銀バスバーのパターンに基づいて、裏面銀バスバーのペーストを印刷する。上記裏面銀バスバーは、パターンが連続的な直線型グリッドであっても良く、セグメント化された非連続な構造であってもよく、またはセグメント化された非連続な構造であって、各隣接するセグメントが接続ラインによって接続された構造であってもよい。

【0085】

（９）裏面銀バスバーに対して垂直に裏面銀バスバーと接続するように、レーザーグルービング領域にアルミニウムペーストを印刷する工程。

【0086】

（１０）シリコンウェハーの前面に前面銀電極ペーストを印刷する工程。

【0087】

（１１）シリコンウェハーを高温で焼結することにより、裏面銀バスバーとアルミニウムグリッド線と前面銀電極とを形成する工程。

【0088】

（１２）管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の完成品を製造するように、シリコンウェハーに対して、ＬＩＤを抑制するためのアニーリング処理を施す工程。

【0089】

上記製造方法は、製造プロセスがシンプルで、柔軟性と制御性を両立することができ、複合膜の組み合わせ順序、厚さ及び膜の組成を柔軟に調整することができるため、低コストで生産量が大きくなり、かつ現在の製造ラインとの良好な適合性を有する。上記製造方法により作製される管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池は、両面で太陽光を吸収することができ、光電転換効率、外観の歩留まり及びＥＬ検査上の歩留まりが高く、掻き傷とオーバーフローコーティングの問題を解決できる。

【0090】

図９に示すように、本発明には、さらに、管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池の専用装置が開示されている。上記専用装置は管型ＰＥＣＶＤ装置であり、上記管型ＰＥＣＶＤ装置は、ウエハー載置領域１と、炉体２と、特殊ガスキャビネット３と、真空システム４と、制御システム５と、グラファイトボート６とを備え、上記特殊ガスキャビネット３は、シランを導入するための第１のガスラインと、アンモニアガスを導入するための第２のガスラインと、トリメチルアルミニウムを導入するための第３のガスラインと、笑気ガスを導入するための第４のガスラインとを備える。第１のガスライン、第２のガスライン、第３のガスライン、及び第４のガスラインは、特殊ガスキャビネット３の内部に配置されている（未図示）。

【0091】

図１０及び図１１に示すように、グラファイトボート６は、シリコンウェハーの着脱に用いられ、上記グラファイトボート６は係合部６０を含み、係合部６０は、係合軸部６１と、係合キャップ部６２と、係合ベース部６３とを含む。上記係合軸部６１は係合ベース部６３に取り付けられ、上記係合キャップ部６２は係合軸部６１と接合する。上記係合軸部６１と係合キャップ部６２及び係合ベース部６３との間に係合凹溝部６４が形成され、上記係合凹溝部６４の深さは０．５〜１ｍｍである。

【0092】

図１１に示すように、上記係合凹溝部６４の深さをｈに設定すると、ｈは０．６〜０．８ｍｍであることが好ましい。また、係合ベース部６３の直径をＤに設定すると、Ｄは６〜１５ｍｍであることが好ましい。また、係合キャップ部６２の斜面角度をαに設定すると、αは３５〜４５度であることが好ましい。また、係合キャップ部６２の厚さをａに設定すると、ａは１〜１．３ｍｍであることが好ましい。

【0093】

また、上記係合凹溝部６４の深さｈは０．７ｍｍであり、係合ベース部６３の直径Ｄは９ｍｍであり、係合キャップ部６２の斜面角度αは４０度であり、係合キャップ部６２の厚さａは１．２ｍｍであることがより好ましい。

【0094】

なお、上記係合凹溝部６４の深さｈとは、係合凹溝部の内側の深さを意味し、主に係合軸部６１と係合ベース部６３がなす夾角側の深さを指す。係合凹溝部の深さｈ＝（係合ベース部の直径−係合軸部の直径）／２。係合キャップ部６２の斜面角度αとは、係合キャップ部の斜面と垂直方向との間の角度を指す。

【0095】

従来の係合凹溝部の深さｈは１．７５ｍｍであり、係合ベース部の直径Ｄは９ｍｍであり、係合キャップ部の斜面角度αは３０度であり、係合キャップ部の厚さａは１ｍｍである。従来の係合凹溝部の深さが大きいであるため、係合部でのシリコンウェハーと係合ベース部との間の隙間が大きすぎて、シリコンウェハーの裏面までにオーバーフローコーティングされたガスが多くなり、その結果、電池の前面の縁におけるボート歯形跡の割合が高くなる。また、係合キャップ部の角度が小さく、厚さが薄いため、自動挿入機構の調整余地が小さくなり、掻き傷の割合を効果的に低減することはできない。

【0096】

管型ＰＥＣＶＤ技術で裏面の膜を堆積させる場合、掻き傷とオーバーフローコーティングは対立するものである。自動挿入機構を調整することによって、シリコンウェハーがグラファイトボートの壁に接触せずに、グラファイトボートと一定の距離を保った状態で、シリコンウェハーを係合凹溝部に挿入する。これにより、シリコンウェハーとグラファイトボートの壁との摩擦が避けられる。しかし、シリコンウェハーとグラファイトボートとの距離が大きすぎる場合、掻き傷の割合が減少するが、シリコンウェハーをボートの壁に付着させることが困難となるため、オーバーフローコーティングの割合は増加する。また、上記距離が大きすぎる場合、シリコンウェハーは係合凹溝部に挿入されずに脱落する恐れがある。一方、シリコンウェハーとグラファイトボートとの間の距離が小さすぎる場合、シリコンウェハーがグラファイトボートにより強く密着するため、オーバーフローコーティングの割合が減少するが、掻き傷の割合は増加する。

【0097】

電池の前面の縁におけるボート歯形跡は、ＰＥＣＶＤ技術による裏面コーティングの場合の係合部に対応するものであり、ガス流が係合部から電池の前面まで達してオーバーフローコーティングしたものである。係合ベース部の厚さが、グラファイトボートの厚さよりもわずかに小さいため、係合部におけるシリコンウェハーと係合ベース部との間には隙間があり、裏面にコーティング膜を形成する場合、係合軸部の下方の両側からガス流が入り込み、シリコンウェハーの前面の縁に膜を堆積する。すなわち、半円形のボート歯形跡が形成される。

【0098】

本発明は、係合ベース部の直径Ｄ及び係合軸部の直径を調整することによって係合凹溝部の内側の深さｈを減少させ、それにより、係合部におけるシリコンウェハーと係合ベース部との間の隙間を減少させ、さらに、ガス流がシリコンウェハーの裏面まで達してオーバーフローコーティングすることを減少させることで、前面の縁のボート歯形跡の割合を大幅に低減させる。

【0099】

自動挿入機構を調整することにより、シリコンウェハーをグラファイトボート内の所定の位置に挿入すると、吸盤が真空状態を解除し、シリコンウェハーが係合キャップ部の斜面に落下する。そして、重力により、シリコンウェハーが斜面から滑り落ちてグラファイトボートの壁に密着する。このような非接触型挿入方式が使用されるのは、シリコンウェハーの掻き傷の割合を減少するためである。

【0100】

本発明は、係合キャップ部の斜面の角度α及び係合キャップ部の厚さを適宜に増加させることにより、自動挿入機構を調整することによって、シリコンウェハーが挿入されるときにシリコンウェハーとグラファイトボートの壁との間の距離をわずかに増加させ、掻き傷の割合を減少させることができる。また、係合キャップ部の斜面の角度を増加させることにより、シリコンウェハーが滑り落ちるときにグラファイトボートの壁との衝撃力を低減させ、シリコンウェハーの破損率を下げる。

【0101】

なお、従来技術では、オーバーフローコーティングへの対応としては、通常、事後の修復が採用される。例えば、中国特許出願第２０１５１０９４５４５９．３号の明細書に開示されているＰＥＲＣ型結晶シリコン系太陽電池の製造におけるアルカリによる研磨方法においては、前面にＰＥＣＶＤ法を利用して窒化ケイ素膜を形成した後、ベルト駆動法を用いるエッチング加工によって、オーバーフローコーティングにより裏面及び縁に形成された窒化ケイ素を除去する。これにより、従来の前面の膜がオーバーフローコーティングされることに起因して裏面でのパッシベーション効果が薄くなってしまうという課題を解決できる。しかし、本発明の管型ＰＥＲＣ電池の場合では、裏面のコーティング膜がＰＮ接合が設けられた前面にまでオーバーフローコーティングされているため、上記のようなアルカリによる研磨方法を採用すれば、前面のＰＮ接合が破壊されてしまう。ここで、本発明は、コーティング工程及びコーティング膜の構造を調整することによって、製造中のオーバーフローコーティングの発生を回避することができ、そのため、オーバーフローコーティングの問題が本質的に解決される。本発明では、追加の工程は不要で、加工プロセスが単純化され、コストが節約される。本発明は、コストに敏感な太陽光発電産業にとって重要な意義がある。さらに、本発明によれば、掻き傷の問題も解決される。

【0102】

従って、本発明の実施は、以下の有益な効果が得られる。

【0103】

まず、本発明の管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池は、電池の裏面に複数のアルミニウムグリッド線が平行に配置され、上記アルミニウムグリッド線は、従来の片面受光型太陽電池における全アルミニウム裏面電界の代わりに裏面光吸収機能を果たすことだけではなく、電子を伝導するための裏面銀電極におけるフィンガー構造としても使用される。本発明の管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池を製造する場合、銀ペーストとアルミニウムペーストの使用量を節約し、製造コストを下げることができ、かつ、両面で光エネルギーを吸収することができ、太陽電池の応用範囲を著しく拡大するとともに、光電変換効率を改善する。

【0104】

次に、本発明は、上記のアルミニウムグリッド線が設けられたＰＥＲＣ両面受光型太陽電池に合わせるために、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に裏面複合膜を堆積させ、上記裏面複合膜は、酸化アルミニウム膜、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜からなる群から選ばれる少なくとも１つを含み、管型ＰＥＣＶＤ装置によってシリコンウェハーの裏面に堆積されたものである。管型ＰＥＣＶＤ装置では、プラズマを直接にシリコンウェハーの表面に衝突させる直接プラズマ法を使用することにより、膜に対するパッシベーション処理の効果が著しくなる。上記管型ＰＥＣＶＤ装置は、シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを備えており、上記４つのガスラインを単独または組み合わせて使用することによって、上記酸化アルミニウム膜、二酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、及び窒化ケイ素膜を形成する。シラン、アンモニア、トリメチルアルミニウム、及び笑気ガスをそれぞれ搬送する４つのガスラインを使用し、異なるガスの組み合わせ、異なるガス流量比、及び異なる堆積時間を採用することにより、異なる膜を形成することができる。また、窒化ケイ素膜または酸窒化ケイ素膜について、ガス流量比を調整することによって、異なる組成比や屈折率を有する窒化ケイ素膜または酸窒化ケイ素膜を得ることができる。本発明では、複合膜の組み合わせ順序、厚さ及び膜の組成を柔軟に調整することができるので、製造プロセスについて柔軟性と制御性を両立することができ、コストが削減され、かつ生産量が大きくなる。さらに、裏面複合膜を裏面のアルミニウムグリッド線に適応させて最適なパッシベーション効果を生み出すように裏面複合膜を最適化することで、ＰＥＲＣ電池の光電変換効率を大幅に向上させることができる。

【0105】

そして、本発明は、係合軸部の直径及び係合ベース部の直径を調整することによって、係合凹溝部の内側の深さを減少させ、それにより、係合部におけるシリコンウェハーと係合ベース部との間の隙間を減少させ、さらに、ガス流がシリコンウェハーの裏面まで達してオーバーフローコーティングすることを減少させることで、電池前面の縁のボート歯形跡の割合を大幅に減少させる。また、係合キャップ部の斜面の角度及び係合キャップ部の厚さを適宜に増加させることにより、自動挿入機構を調整することで、シリコンウェハーが挿入されるときにシリコンウェハーとグラファイトボートの壁との間の距離をわずかに増加させ、掻き傷の割合を減少させるとともに、シリコンウェハーが滑り落ちるときにグラファイトボートの壁との衝撃力を低減させ、シリコンウェハーの破損率を下げることができる。

【0106】

さらに、窒化ケイ素が裏面複合膜の最上層に位置するため、堆積時間が増加するにつれて、シリコンウェハーの表面の膜が次第に厚くなり、シリコンウェハーが曲がり、シラン及びアンモニアガスがより容易に電池の前面の縁にオーバーフローコーティングされる。
本発明において、窒化ケイ素の堆積温度が３９０〜４１０℃に、時間が１００〜４００秒間に設定されており、窒化ケイ素の堆積時間を短縮し堆積温度を下げることによって、シリコンウェーハの曲率を減少させ、オーバーフローコーティングの割合を減少させることができる。窒化ケイ素の堆積温度領域は、３９０〜４１０℃と非常に狭く、オーバーフローコーティングを最小限に抑えることができる。しかし、堆積温度が３９０℃より低いと、オーバーフローコーティングの割合が増加する。

【0107】

同時に、大規模生産のニーズを満たし、窒化ケイ素の堆積時間の短縮による悪影響を克服するために、本発明においては、レーザー出力を１４ｗ以上に、レーザースクライブ速度を１２ｍ／ｓ以上に、周波数を５００ＫＨｚ以上に設定する。これにより、裏面複合膜の単位面積当たりのレーザーエネルギー吸収量を高くし、レーザーで複合膜にグルービングすることができ、続いて印刷されたアルミニウムペーストがレーザーグルービング領域を介して基板シリコンと接触することを確保できる。

【0108】

以上のことから分かるように、本発明の管型ＰＥＲＣ両面受光型太陽電池は、両面で太陽光を吸収することができ、光電転換効率、外観上及びＥＬ検査上の歩留まりが高く、掻き傷とオーバーフローコーティングの問題を解決することができる。同時に、本発明は、上記電池を製造するための方法及び専用装置を提供する。上記方法は、製造プロセスがシンプルで、大規模な量産に適用することができ、かつ従来の製造ラインとの良好な適合性を有する。上記専用装置は、構造がシンプルで、コストが削減され、生産量が大きくなり、良品率も高くなる。

【0109】

なお、上記実施例は、本発明を実施するための形態を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではない。好ましい実施例を参照しながら本発明を詳細に説明したが、当業者なら、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく様々な変更及び均等な置換を行うことができることを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】