特開 2023-180192 太陽電池及び光起電力モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023180192

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】太陽電池及び光起電力モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0236 20060101AFI20231213BHJP

   H01L 31/068 20120101ALI20231213BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 280

H01L31/06 300

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022109993

(22)【出願日】2022-07-07

(31)【優先権主張番号】202210646083.6

(32)【優先日】2022-06-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】519095522

【氏名又は名称】ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド

(71)【出願人】

【識別番号】512083920

【氏名又は名称】晶科能源股分有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100156225

【弁理士】

【氏名又は名称】浦 重剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168549

【弁理士】

【氏名又は名称】苗村 潤

(74)【代理人】

【識別番号】100200403

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 幸信

(74)【代理人】

【識別番号】100206586

【弁理士】

【氏名又は名称】市田 哲

(72)【発明者】

【氏名】コンソン チェン

(72)【発明者】

【氏名】モンレイ シュー

(72)【発明者】

【氏名】ジェ ヤン

(72)【発明者】

【氏名】キンユー ジャン

【テーマコード（参考）】

5F151

5F251

【Ｆターム（参考）】

5F151AA02

5F151AA16

5F151CB20

5F151CB21

5F151CB30

5F151DA03

5F151DA10

5F151GA04

5F151GA16

5F151HA03

5F151HA07

5F251AA02

5F251AA16

5F251CB20

5F251CB21

5F251CB30

5F251DA03

5F251DA10

5F251GA04

5F251GA16

5F251HA03

5F251HA07

(57)【要約】

【課題】本願は、太陽電池及び光起電力モジュールを開示する。
【解決手段】太陽電池は、前面と前面に対向する裏面とを有する基板と、第１領域に形成された第１導電層と、第２領域に形成され、第１導電層とは導電タイプが逆である第２導電層とを備え、間隔領域に対応する裏面には、複数の第１ピラミッド状テクスチャ構造が形成され、第１導電層及び／又は第２導電層の側壁と隣接する間隔領域の側壁との間には、曲面境界領域を有する。従来技術に比べて、本願は、ＩＢＣ電池の局所構造設計を最適化することにより、第１導電層及び／又は第２導電層の側壁と隣接する間隔領域の側壁との間に曲面境界領域を形成し、基板の裏面の入射光反射を増加し、太陽電池の光線に対する吸収量を増加し、太陽電池の変換効率を向上させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池であって、
前面と前記前面に対向する裏面とを有する基板であって、前記裏面に第１方向に交互に間隔を隔てて配列された第１領域及び第２領域を有し、隣接する前記第１領域と前記第２領域との間に前記基板の内部に凹んだ間隔領域を有する基板と、
前記第１領域に形成された第１導電層と、
前記第２領域に形成され、前記第１導電層とは導電タイプが逆である第２導電層と、
前記第１導電層に電気的に接触する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接触する第２電極と、を備え、
前記間隔領域に対応する前記裏面には、複数の第１ピラミッド状テクスチャ構造が形成され、前記第１導電層及び／又は第２導電層の側壁と、隣接する間隔領域の側壁との間には、曲面境界領域を有する、ことを特徴とする太陽電池。

【請求項2】

裏面パッシベーション層をさらに備え、前記裏面パッシベーション層は、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記間隔領域の表面に位置し、前記第１電極は、前記裏面パッシベーション層を通り抜けて前記第１導電層に電気的に接触し、前記第２電極は、前記裏面パッシベーション層を通り抜けて前記第２導電層に電気的に接触する、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項3】

前記基板の前面には、正面パッシベーション層が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項4】

前記基板は、Ｎ型基板であり、前記第１導電層は、Ｐ型ドープ層を含み、前記第２導電層は、Ｎ型ドープ層を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項5】

前記第１導電層及び前記第２導電層の少なくとも１つと前記基板の裏面との間には、誘電体層が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項6】

前記誘電体層は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素を含む、ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。

【請求項7】

前記誘電体層の厚さは、０．５ｎｍ～３ｎｍである、ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。

【請求項8】

前記誘電体層は、前記間隔領域に対応する前記基板の裏面を被覆しない、ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。

【請求項9】

前記第１ピラミッド状テクスチャ構造の頂部表面と底部表面との間の距離範囲は、１μｍ～５μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項10】

前記曲面境界領域の前記第１方向における距離範囲は、３μｍ～１５μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項11】

前記曲面境界領域の頂部表面と底部表面との間の距離範囲は、２μｍ～５μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項12】

前記間隔領域の前記第１方向における距離範囲は、５０～２００μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項13】

前記間隔領域の前記基板の裏面の法線方向における距離範囲は、１～６μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項14】

前記曲面境界領域の少なくとも一部の表面に複数の線状突起テクスチャ構造を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項15】

前記間隔領域の面積と基板の裏面の面積との比は、１０％～３５％である、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項16】

光起電力モジュールであって、
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の太陽電池が接続されてなる電池ストリングと、
前記電池ストリングの表面を被覆するためのパッケージ層と、
前記パッケージ層の前記電池ストリングから離れる表面を被覆するための蓋板とを備える、ことを特徴とする光起電力モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、太陽電池の技術分野に関し、特に太陽電池及び光起電力モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＢＣ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ Ｂａｃｋ Ｃｏｎｔａｃｔ）太陽電池とは、受光面に電極がなく、正負電極がフィンガ状で交差して電池の非受光面に配列されたものを指す。受光面が遮蔽される太陽電池に比べて、ＩＢＣ電池は、より高い短絡電流及び光電変換効率を有する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

どのようにＩＢＣ電池の効率をさらに向上させるかは、解決すべき技術的課題となっている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本願は、従来技術における技術的課題を解決するために、ＩＢＣ電池の効率を向上させることが可能な太陽電池及び光起電力モジュールを提供することを目的とする。

【0005】

本願は、太陽電池を提供し、当該太陽電池は、
前面と前記前面に対向する裏面とを有する基板であって、前記裏面に第１方向に交互に間隔を隔てて配列された第１領域及び第２領域を有し、隣接する前記第１領域と前記第２領域との間に前記基板の内部に凹んだ間隔領域を有する基板と、
前記第１領域に形成された第１導電層と、
前記第２領域に形成され、前記第１導電層とは導電タイプが逆である第２導電層と、
前記第１導電層に電気的に接触する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接触する第２電極と、を備え、
前記間隔領域に対応する前記裏面には、複数の第１ピラミッド状テクスチャ構造が形成され、前記第１導電層及び／又は第２導電層の側壁と隣接する間隔領域の側壁との間には、曲面境界領域を有する。

【0006】

上記の太陽電池において、好ましくは、裏面パッシベーション層をさらに備え、前記裏面パッシベーション層は、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記間隔領域の表面に位置し、前記第１電極は、前記裏面パッシベーション層を通り抜けて前記第１導電層に電気的に接触し、前記第２電極は、前記裏面パッシベーション層を通り抜けて前記第２導電層に電気的に接触する。

【0007】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記基板の前面には、正面パッシベーション層が形成されている。

【0008】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記基板は、Ｎ型基板であり、前記第１導電層は、Ｐ型ドープ層を含み、前記第２導電層は、Ｎ型ドープ層を含む。

【0009】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記第１導電層及び前記第２導電層の少なくとも１つと前記基板の裏面との間には、誘電体層が設けられている。

【0010】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記誘電体層は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素を含む。

【0011】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記誘電体層の厚さは、０．５ｎｍ～３ｎｍである。

【0012】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記誘電体層は、前記間隔領域に対応する前記基板の裏面を被覆しない。

【0013】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記第１ピラミッド状テクスチャ構造の頂部表面と底部表面との間の距離範囲は、１μｍ～５μｍである。

【0014】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記曲面境界領域の前記第１方向における距離範囲は、３μｍ～１５μｍである。

【0015】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記曲面境界領域の頂部表面と底部表面との間の距離範囲は、２μｍ～５μｍである。

【0016】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記間隔領域の前記第１方向における距離範囲は、５０～２００μｍである。

【0017】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記間隔領域の前記基板の裏面の法線方向における距離範囲は、１～６μｍである。

【0018】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記曲面境界領域の少なくとも一部の表面に複数の線状突起テクスチャ構造を有する。

【0019】

上記の太陽電池において、好ましくは、前記間隔領域面積と基板の裏面の面積との比は、１０％～３５％である。

【0020】

本願は、さらに太陽電池の製造方法を提供し、当該方法は、以下のステップを含み、
基板を提供し、前記基板は、前面と前記前面に対向する裏面とを有し、前記裏面に第１方向に交互に間隔を隔てて配列された第１領域及び第２領域を有し、隣接する前記第１領域と前記第２領域との間に前記基板の内部に凹んだ間隔領域を有し、
前記基板の裏面に第１導電層を形成し、
基板の裏面にレーザによる膜切りを行い、前記第２領域及び前記間隔領域に位置する第１導電層を除去し、
前記基板の裏面に第２導電層を形成し、
前記第２導電層の表面の前記第２領域に対応する箇所に第１保護層を形成し、
前記第１保護層で被覆されていない第２導電層を除去し、
前記第１保護層を除去し、
テクスチャリングを行い、前記間隔領域に対応する前記裏面に複数の第１ピラミッド状テクスチャ構造を形成し、前記第１導電層及び／又は第２導電層の側壁と隣接する間隔領域の側壁との間に曲面境界領域を有し、
前記第１導電層に第１電極を形成し、前記第２導電層に第２電極を形成する。

【0021】

上記太陽電池の製造方法のように、好ましくは、前記第１保護層は、インクＩＮＫ保護層である。

【0022】

本願は、さらに光起電力モジュールを提供し、当該光起電力モジュールは、
上記太陽電池が接続されてなる電池ストリングと、
前記電池ストリングの表面を被覆するために用いられるパッケージ層と、
前記パッケージ層の前記電池ストリングから離れる表面を被覆するために用いられる蓋板と、を備える。

【発明の効果】

【0023】

従来技術に比べて、本願は、ＩＢＣ電池の局所構造設計を最適化し、第１導電層及び／又は第２導電層の側壁と隣接する間隔領域の側壁との間に曲面境界領域を形成することにより、基板の裏面の入射光反射を増加し、太陽電池の光線に対する吸収量を増加し、太陽電池の変換効率を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1-1】本願に係る１種目の構成の太陽電池の構造概略図である。

【図1-2】本願に係る２種目の構成の太陽電池の構造概略図である。

【図1-3】本願に係る３種目の構成の太陽電池の構造概略図である。

【図2】本願に係る太陽電池の部分構造概略図である。

【図3】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図１である。

【図4】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図２である。

【図5】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図３である。

【図6】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図４である。

【図7】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図５である。

【図8】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図６である。

【図9】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図７である。

【図10】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図８である。

【図11】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図９である。

【図12】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図１０である。

【図13】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図１１である。

【図14】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図１２である。

【図15】本願に係る１種目の構成の太陽電池の製造過程における構造概略図１３である。

【図16】本願に係る光起電力モジュールの構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照して説明した実施例は例示的なものであり、本願を説明するために用いられるだけであり、本願を限定するものと解釈することはできない。

【0026】

交差指型バックコンタクトは、ＩＢＣ電池とも呼ばれ、ＩＢＣ電池のピッチ（ｐｉｔｃｈ）幅に対して厳しく要求され、広いｐｉｔｃｈは、少数キャリアの伝送と収集に影響を与え、同じピッチ幅の条件で、エミッタとベースが
占める割合も電池効率に影響を与える。ＩＢＣ電池の裏面の各ピッチ（ｐｉｔｃｈ）幅のｐ＋とｎ＋が占める割合を変更することなく、ＩＢＣ電池の効率を向上させるかは、解決すべき技術的課題である。

【0027】

上記技術的課題を解決するために、本願の実施例は、太陽電池を提供し、太陽電池は、ＩＢＣ電池であり、図１―１、図１―２又は図１―３に示すように、太陽電池は、少なくとも基板１、第１導電層５、第２導電層６、第１電極７及び第２電極８を備える。ただし、基板１は、前面２と、前面２に対向する裏面３とを有し、前面２は、太陽光の照射方向に面する受光面であり、裏面３は、前面２に対向する表面である。

【0028】

基板１、例えば、第１導電タイプドーパントを含む結晶性半導体（例えば、結晶シリコン）であってもよい。結晶性半導体は、単結晶シリコンであってもよく、また、第１導電タイプドーパントは、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などのＶ族元素を含むＮ型ドーパント、又はホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などのＩＩＩ族元素を含むＰ型ドーパントであってもよい。

【0029】

裏面３には、第１方向Ｄ１に交互に間隔を隔てて配列された第１領域１０１及び第２領域１０２を有し、隣接する第１領域１０１と第２領域１０２との間に基板１の内部に凹んだ間隔領域４を有し、第１導電層５は、第１領域１０１に形成され、第２導電層６は、第２領域１０２に形成され、第２導電層６は、第１導電層５と導電タイプが逆であり、間隔領域４は、第１導電層５及び第２導電層６を物理的に隔離するために用いられ、それにより、第１導電層５は、第２導電層６と絶縁され、又は第１電極７は、第２電極８と絶縁され、電池の正負電極が短絡し、又は電池の漏電現象の発生を回避し、電池の信頼性を向上させる。

【0030】

第１電極７は、第１導電層５に電気的に接触し、第２電極８は、第２導電層６に電気的に接触し、いくつかの実施例では、第１電極７及び第２電極８の材料は、銀、アルミニウム、銅、ニッケルなどの少なくとも１種の導電金属材料を含む。

【0031】

間隔領域４に対応する裏面３には、複数の第１ピラミッド状テクスチャ構造が形成され、第１ピラミッド状テクスチャ構造は、テクスチャリング（又はエッチング）プロセスにより、形成することができ、テクスチャリングプロセスの態様は、化学エッチング、レーザエッチング、機械的エッチング、プラズマエッチングなどであってもよく、第１ピラミッド状テクスチャ構造は、良好な光閉じ込め及び反射低減効果を有し、それにより、裏面３に入射された光線も利用されることが可能であり、光の有効接触面積を増加させ、光エネルギーの更なる利用を実現し、電池の発電効率を向上させる。

【0032】

いくつかの実施例では、第１領域１０１及び第２領域１０２にそれぞれ対応する裏面３には、複数の非第１ピラミッド状テクスチャ構造、例えば階段状の平坦テクスチャ構造又は四角錐台形テクスチャ構造が形成されている。

【0033】

第１導電層５及び／又は第２導電層６の側壁と、隣接する間隔領域４の側壁との間に曲面境界領域１０を有する。図２のみで例示すると、第２導電層６の側壁と、隣接する間隔領域４の側壁との間に曲面境界領域１０を有する。当該曲面境界領域１０は、滑らかな壁面接続が形成され、それにより、間隔領域４における第１ピラミッド状テクスチャ構造９の表面と異なる光閉じ込め構造を形成し、基板１の裏面３の入射光反射を増加し、太陽電池の光線に対する吸収量を増加するとともに、間隔領域４の領域のパッシベーションに影響を与えることなく、光線が電池により再利用されて、ＩＢＣ電池の光電変換効率を向上させる。いくつかの実施例では、「滑ら」とは、曲面境界領域１０の粗さが第１ピラミッド状テクスチャ構造９の粗さよりも小さく、又は、曲面境界領域１０の粗さが設定された閾値よりも小さいことを指すことができる。いくつかの実施例では、図２に示すような第２導電層６と隣接する間隔領域の構造が類似し、第１導電層５の側壁と隣接する間隔領域４の側壁との間にも曲面境界領域１０を有してもよい。

【0034】

図１―１又は図１―２に示すように、太陽電池は、Ｎ型電池であり、即ち、基板１は、Ｎ型結晶シリコン基板であり、第１導電層５は、Ｐ型ドープ層（即ちエミッタ）を含み、第２導電層６は、Ｎ型ドープ層（即ちベース）を含む。

【0035】

いくつかの実施例では、図１―１に示すように、第１導電層５は、基板１の内部又は裏面３に形成されている。例えば、堆積、拡散又は印刷などの方法でＰ型ドーパントを用いて基板１の裏面３の所定の領域をドーピングすることにより、第１導電層５を形成する。この場合、Ｐ型ドーパントは、基板１とは逆の導電タイプの任意の不純物を有する。即ち、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ａｌ）又はインジウム（Ｉｎ）などのIII族元素を用いることができる。第１導電層５の結晶構造は、基板１の結晶構造と同じであり、例えば、単結晶シリコンである。第２導電層６と基板１との間に誘電体層１３が設けられ、本願の選択可能な技術的手段として、誘電体層１３は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素のうちの１つ又は複数を含む。第２導電層６は、Ｎ型ドーパントを用いてアモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコンなどをドーピングすることにより形成される。Ｎ型ドーパントは、基板１と同じ導電タイプを有する任意のドーパントであってもよい。即ち、例えば、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）又はアンチモン（Ｓｂ）などのＶ族元素を用いることができる。好ましくは、第２導電層６は、リンがドープされた多結晶シリコン層である。第２導電層６の結晶構造は、基板１の結晶構造と同じではない。

【0036】

いくつかの実施例では、図１―２に示すように、第２導電層６は、図１―１に示す第２導電層６と同じであり、ここで繰り返し述べない。異なることは、第１導電層５と基板１との間に同様に誘電体層１３が設けられることである。本願の選択可能な技術的手段として、誘電体層１３は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素のうちの１つ又は複数を含み、第１導電層５は、Ｐ型ドーパントを用いてアモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコンなどをドーピングすることにより形成される。即ち、例えばホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などのIII族元素のＰ型ドーパントを用いることができる。好ましくは、第１導電層５は、ホウ素がドープされた多結晶シリコン層である。第１導電層５の結晶構造は、基板１の結晶構造と異なる。

【0037】

いくつかの実施例では、図１―３に示すように、太陽電池は、Ｐ型電池の構造であり、基板１は、Ｐ型結晶シリコン基板であり、第１導電層５は、Ｐ型ドープ層（即ち、ベース）を含み、第２導電層６は、Ｎ型ドープ層（即ち、エミッタ）を含む。

【0038】

Ｐ型ドープ層は、レーザ、又はドライエッチング、又はウェットエッチング、又は機械的なスクライブなどのプロセスにより基板１の上方に開口を形成し、Ｐ型結晶シリコン基板を露出させ、さらにＰ型結晶シリコン基板の裏面３に第１電極７を直接的に形成し、第１電極７を裏面３に接触させることにより、第１電極７内の金属原子が裏面３内に拡散し、ベース層を形成する。Ｐ型ドープ層は、金属電極と基板１で形成された合金層（例えば、Ａｌ―Ｓｉ合金層）を含む。

【0039】

第２導電層６と基板１との間に誘電体層１３が設けられ、本願の選択可能な技術的手段として、誘電体層１３は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素のうちの１つ又は複数を含む。第２導電層６は、Ｎ型ドーパントを用いてアモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコンなどをドーピングすることにより形成される。Ｎ型ドーパントは、基板１と同じ導電タイプを有する任意のドーパントであってもよい。即ち、例えば、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）又はアンチモン（Ｓｂ）のＶ族元素を用いることができる。

【0040】

本願の実施例では、基板１がＮ型結晶シリコン基板であることを例として本願のＩＢＣ電池の構造を説明する。

【0041】

図１―１、図１４及び図１５に示すように、太陽電池は、裏面パッシベーション層１１をさらに備え、裏面パッシベーション層１１は、電池の裏面をパッシベーションすることができ、第１導電層５、第２導電層６及び間隔領域４の領域におけるダングリングボンドに対して、裏面３のキャリア複合速度を低下させ、光電変換効率を向上させる。裏面パッシベーション層１１は、第１導電層５、第２導電層６及び間隔領域４の表面に位置し、第１電極７は、裏面パッシベーション層１１を通り抜けて第１導電層５に電気的に接触し、第２電極８は、裏面パッシベーション層１１を通り抜けて第２導電層６に電気的に接触する。

【0042】

本願の選択可能な技術的手段として、裏面パッシベーション層１１には、開口が設けられてもよく、それにより、第１電極７と第２電極８が通った後に、それぞれ第１導電層５と第２導電層６に電気的に接触することで、金属電極と第１導電層５及び第２導電層６との接触面積を減少させ、さらに接触抵抗を低減し、開路電圧を向上させる。

【0043】

好ましくは、裏面パッシベーション層１１は、酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、酸化アルミニウム層、酸窒化ケイ素層のうちの少なくとも１種の又は複数種の積層構造を含む。

【0044】

いくつかの実施例では、裏面パッシベーション層１１の厚さの範囲は、１０ｎｍ～１２０ｎｍであり、具体的には、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ又は１２０ｎｍなどであってもよく、当然のことながら上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定しない。

【0045】

好ましくは、基板１の前面２には、正面パッシベーション層１２が形成され、正面パッシベーション層１２は、基板１の前面２をパッシベーションする作用を果たすことができ、界面でのキャリアの複合を低減し、キャリアの伝送効率を向上させ、さらにＩＢＣ電池の光電変換効率を向上させる。

【0046】

好ましくは、正面パッシベーション層１２は、酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、酸化アルミニウム層、酸窒化ケイ素層のうちの少なくとも１種の又は複数種の積層構造を含む。

【0047】

好ましくは、正面パッシベーション層１２の表面には、さらに反射低減層２０が設けられ、反射低減層２０は、入射光線の反射を低減し、光線に対する屈折を向上させ、それにより、光線の利用率を向上させ、光電変換効率を向上させる。いくつかの実施例では、反射低減層２０と類似し、正面パッシベーション層１２は、入射光線に対して反射低減作用を果たすことができる。

【0048】

好ましくは、第１導電層５と第２導電層６の少なくとも１つと基板１の裏面３との間に超薄型の誘電体層１３が設けられ、誘電体層１３は、基板１の裏面３を界面パッシベーションし、界面でのキャリアの複合を低減し、キャリアの伝送効率を保証し、本実施例に関わる技術的手段では、図８乃至図１５に示すように、誘電体層１３は、第２導電層６と基板１の裏面３との間に設けられている。

【0049】

本願の選択可能な技術的手段として、誘電体層１３は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素のうちの１つ又は複数を含む。

【0050】

いくつかの実施例では、誘電体層１３の厚さは、０．５ｎｍ～３ｎｍである。誘電体層１３の厚さが大きすぎると、多くのキャリアのトンネル効果が影響を受け、キャリアは、伝送して誘電体層１３を通過しにくく、さらに誘電体層１３のトンネリング及びパッシベーション効果に影響を与え、電池の光電変換効率は、徐々に低下する。誘電体層１３の厚さが小さすぎると、電極スラリーとの接触に不利である。好ましくは、誘電体層１３の厚さは、０．５ｎｍ～３ｎｍである。具体的には、誘電体層１３の厚さは、０．５ｎｍ、０．９ｎｍ、１．０ｎｍ、１．２ｎｍ、１．４ｎｍ、１．６ｎｍ、１．８ｎｍ、２．０ｎｍ、２．２ｎｍ、２．４ｎｍ、２．６ｎｍ、２．８ｎｍ、３ｎｍなどであってもよく、当然のことながら、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定しない。

【0051】

いくつかの実施例では、誘電体層１３は、間隔領域４に対応する基板１の裏面３を被覆しない。第１導電層５がＰ型ドープ層であり、第２導電層６がＮ型ドープ層である場合、誘電体層１３は、トンネル酸化層として選択され、トンネル酸化層は、多数キャリアがトンネリングして第１導電層５及び第２導電層６に進入することを許可すると同時に、少数キャリアの通過を阻止し、さらに多数キャリアは、第１導電層５及び第２導電層６内に横方向に輸送されて第１電極７又は第２電極８により収集され、トンネル酸化層と第１導電層５及び第２導電層６は、トンネル酸化層のパッシベーション接触構造を構成し、優れた界面パッシベーション及びキャリアの選択的な収集を実現し、キャリアの複合を低減し、電池の光電変換効率を向上させる。なお、トンネル酸化層の実際の効果に完璧なトンネルバリアを備えなくてもよく、それは、例えばピンホールなどの欠陥を含んでもよく、それは、他の電荷キャリア伝送メカニズム（例えばドリフト、拡散）がトンネル効果に対して主導を占めることをもたらすことができるためである。

【0052】

いくつかの実施例では、第１ピラミッド状テクスチャ構造９の頂部表面と底部表面との間の距離範囲は、１μｍ～５μｍであり、具体的には、距離は、１μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、２．５μｍ、３．０μｍ、３．５μｍ、４．０μｍ、４．５μｍ、５．０μｍなどであってもよく、当然のことながら、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定しない。第１ピラミッド状テクスチャ構造９の頂部表面と底部表面との間の距離が上記範囲に限定される場合、第１ピラミッド状テクスチャ構造９は、良好な光閉じ込め効果及び反射低減効果を有し、光電変換効率をさらに向上させる。

【0053】

いくつかの実施例では、曲面境界領域１０の第１方向Ｄ１における距離範囲は、３μｍ～１５μｍであり、具体的には、距離は、３μｍ、５μｍ、７μｍ、９μｍ、１１μｍ、１３μｍ、１５μｍなどであってもよく、当然のことながら、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定しない。この範囲内にあると、入射光の反射を増加し、電池の光線に対する吸収量を増加し、ＩＢＣ電池の変換効率を向上させ、この範囲を超える場合、距離が小さすぎると、向上効果が顕著ではなく、距離が大きすぎると、裏面３の有効面積が無駄にされ、それによって、電池性能を低下させる。

【0054】

いくつかの実施例では、曲面境界領域１０の頂部表面と底部表面との間の距離範囲は、２μｍ～５μｍであり、具体的には、距離は、１μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、２．５μｍ、３．０μｍ、３．５μｍ、４．０μｍ、４．５μｍ、５．０μｍなどであってもよく、当然のことながら、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定しない。曲面境界領域１０の頂部表面と底部表面との間の距離が上記範囲に限定される場合、曲面境界領域１０は、入射光の反射を増加させることができ、光電変換効率をさらに向上させることができる。

【0055】

いくつかの実施例では、検証することにより、入射光の波長が９００～１２００ｎｍの範囲内において、境界領域に当該曲面構造が追加されるため、入射光の電池裏面での反射率は、１％～５％向上することが可能であり、それにより、より多くの入射光が電池裏面に到達した後、反射されて再び基板１に入って吸収され、さらに光電変換効率を０．０５％～０．１％向上させる。

【0056】

いくつかの実施例では、間隔領域４の第１方向Ｄ１における距離範囲は、５０～２００μｍであり、具体的には、距離は、５０μｍ、７０μｍ、９０μｍ、１１０μｍ、１３０μｍ、１５０μｍ、１７０μｍ、１９０μｍ、２００μｍなどであってもよく、当然のことながら、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定しない。間隔領域４が広すぎると、裏面３の有効面積が無駄にされる可能性があり、有効キャリアも収集されにくく、電池性能を低下させる。間隔領域４が狭すぎると、良好な正負極の絶縁作用を果たすことができない。

【0057】

いくつかの実施例では、間隔領域４の基板の裏面３の法線方向における距離範囲は、１～６μｍであり、具体的には、距離は、１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍなどであってもよく、当然のことながら、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定しない。

【0058】

いくつかの実施例では、曲面境界領域１０の少なくとも一部の表面は、複数の線状突起テクスチャ構造を有し、線状突起テクスチャ構造の形状は、帯状、菱形、方形、台形などの非ピラミッド状構造を含み、不規則な多角形平面構造であってもよい。

【0059】

いくつかの実施例では、間隔領域４の面積と基板１の裏面３の面積との比は、１０％～３５％であり、具体的には、比は、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％などであってもよく、当然のことながら、上記範囲内の他の値であってもよく、ここで限定しない。間隔領域４の面積の占める割合が大きすぎると、裏面３の有効面積が無駄にされる可能性があり、有効キャリアも収集されにくく、電池性能を低下させ、間隔領域４の面積の占める割合が小さすぎると、良好な正負極の絶縁作用を果たすことができない。

【0060】

上記実施例に基づき、本願は、さらにＮ型太陽電池の製造方法を提供し、当該製造方法は、以下のステップを含み、即ち、
基板１を提供し、基板１が前面２と、前面２に対向する裏面３とを有し、裏面３に第１方向Ｄ１に交互に間隔を隔てて配列された第１領域１０１及び第２領域１０２を有し、隣接する第１領域１０１と第２領域１０２との間に間隔領域４をすることと、
基板１の裏面３に第１導電層５を形成することと、
基板１の裏面３に対してレーザによる膜切りを行い、第２領域１０２及び間隔領域４に位置する第１導電層５を除去することと、
基板１の裏面３に第２導電層６を形成することと、
第２導電層６の表面の第２領域１０２に対応する箇所に第１保護層１６を形成することと、
第１保護層１６に被覆されていない第２導電層６を除去することと、
第１保護層１６を除去することと、
テクスチャリングであって、間隔領域４に対応する裏面３に複数の第１ピラミッド状テクスチャ構造９を形成し、第１導電層５及び／又は第２導電層６の側壁と、隣接する間隔領域４の側壁との間に曲面境界領域１０を有することと、
第１導電層５に第１電極７を形成し、第２導電層６に第２電極８を形成することとを含む。

【0061】

上記製造方法により製造された太陽電池は、ＩＢＣ電池の局所構造設計を最適化し、第１導電層５及び／又は第２導電層６の側壁と、隣接する間隔領域４の側壁との間に曲面境界領域１０を形成することにより、基板１の裏面３の入射光反射を増加し、太陽電池の光線に対する吸収量を増加し、太陽電池の変換効率を向上させる。

【0062】

以下、本技術的手段を具体的に説明する。
Ｓ１０ステップでは、図３に示すように、基板１は、Ｎ型結晶シリコン基板であることが好ましく、前面２は、太陽光の照射方向に面する受光面であり、裏面３は、前面２に対向する表面であり、第１導電層５は、第１領域１０１に形成され、第２導電層６は、第２領域１０２に形成され、第２導電層６は、第１導電層５と、導電タイプが逆であり、間隔領域４は、第１導電層５及び第２導電層６を隔離するために用いられ、それにより、正負極の絶縁性能を向上させ、電池の漏電現象の発生を回避し、電池の信頼性を向上させる。

【0063】

Ｓ２０ステップでは、図４及び図５に示すように、基板１にテクスチャリングを行い、基板１の裏面３に第１導電層５を形成し、本願実施例では、第１導電層５は、Ｐ型ドープ層（即ちエミッタ）を含み、拡散プロセスによりホウ素を基板１にドーピングし、Ｎ型シリコンウェハ基板１の裏面３に第１導電層５を形成し、シート抵抗は、７０～１２０ｏｈｍ／ｓｑであり、ドープ層にさらに拡散して形成されたホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）を有し、ＢＳＧ層１４は、隔離作用を果たし、第１導電層５をより良く保護し、理解できるように、ホウ素拡散プロセスの場合、基板１の前面２にもＰ型ドープ層及び部分的なＢＳＧ層１４が形成され、この部分のホウケイ酸ガラスを除去する必要があり、好ましくは、濃度２％～１５％の鎖状ＨＦ酸を用いて前面２に位置するＢＳＧ層１４を除去する。

【0064】

Ｓ３０ステップでは、図６及び図７に示すように、基板１の裏面３にレーザによる膜切りを行い、第２領域１０２及び間隔領域４に位置する第１導電層５を除去する。具体的には、まず、裏面３にレーザによる膜切りを行い、レーザによる膜切りパターンは、フォーク状を呈し、第２領域１０２及び間隔領域４の総和に対応し、対応する領域のＢＳＧ層１４を除去した後、研磨してレーザによる損傷を除去し、具体的には、研磨温度は、５０℃～６５℃であり、研磨時間＜８００sであり、研磨液は、体積分率１％～３％のＮａＯＨ又は体積分率１％～３％のＫＯＨ、及び体積分率０．５％～２．５％の添加剤を含み、研磨深さは、２～５μｍである。

【0065】

Ｓ４０ステップでは、図８に示すように、基板１の裏面３に第２導電層６を形成し、第２導電層６は、Ｎ型ドープ層（即ち、ベース）を含み、具体的には、まず熱酸化で誘電体層１３（トンネル酸化層）を成長し、誘電体層１３の厚さは、０．１～１ｎｍであり、トンネル酸化層に低圧化学気相堆積法により真性多結晶シリコンを堆積し、多結晶シリコンの厚さは、１００～２００ｎｍの範囲であり、拡散プロセスによりリンを真性多結晶シリコンにドーピングし、Ｎ型シリコンウェハ基板１の裏面にパッシベーション接触構造を形成し、パッシベーション接触構造は、誘電体層１３と第２導電層６との積層であり、第２導電層６のシート抵抗は、２５～４５ｏｈｍ／ｓｑであり、Ｎ型多結晶シリコンに、さらに拡散して形成されたリンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）を有し、ＰＳＧ層１５は、１層のバリア層とすることができ、厚さは、１０～４０ｎｍの範囲である。

【0066】

Ｓ５０ステップでは、図９に示すように、第２導電層６の表面の第２領域１０２に対応する箇所に第１保護層１６が形成され、いくつかの実行可能な実施形態では、第１保護層１６は、インクＩＮＫ保護層であり、第２導電層６のＰＳＧ層１５にスクリーン印刷又はインクジェット塗布の方式を採用し、１層のフォーク状のインクＩＮＫ保護層を塗布し、当該インクＩＮＫ保護層のパターンは、製造されるＩＢＣ電池のグリッド線パターンである。

【0067】

Ｓ６０ステップでは、第１保護層１６で被覆されていない第２導電層６を除去し、さらに第１保護層１６を除去し、さらにテクスチャリングを行い、間隔領域４に対応する裏面３に複数の第１ピラミッド状テクスチャ構造９が形成され、第１導電層５及び／又は第２導電層６の側壁と隣接する間隔領域４の側壁との間に、曲面境界領域１０を有し、具体的には、
Ｓ６０１であって、図１０に示すように、体積分率２％～１５％のＨＦ酸を用いて第１保護層１６で被覆されていないＰＳＧ層１５を腐食し、腐食時間＜６０sである。

【0068】

Ｓ６０２であって、図１１に示すように第１保護層１６で被覆されていないＰＳＧ層１５を除去した後、アルカリ溶液で第１保護層１６を洗浄して除去し、アルカリ溶液は、体積分率２％～５％のＮａＯＨ又は体積分率２％～５％のＫＯＨ、及び体積分率３％～７％の添加剤を含み、洗浄時間＜３５０sである。

【0069】

Ｓ６０３であって、図１２に示すように、次にテクスチャリング液を用いて第１保護層１６で被覆されていない領域にテクスチャリング処理を行い、当該テクスチャリング液は、ＢＳＧ層１４、ＰＳＧ層１５に反応せず、同時に第１保護層１６で被覆されていない領域の第１導電層５及び誘電体層１３を除去して基板１の前面２と裏面３の間隔領域４にテクスチャリングし、テクスチャリング温度は、７０℃～８０℃であり、テクスチャリング時間＜４５０sであり、テクスチャリング液は、体積分率１％～２％のＮａＯＨ又は体積分率１％～２％のＫＯＨ、及び体積分率０．５％～１％の添加剤を含む。

【0070】

Ｓ６０４であって、図１３に示すように、テクスチャリング処理後の基板１にＲＣＡ洗浄を行い、そして１％～１０％のＨＦ溶液において洗浄し、基板１の表面を洗浄して清潔させ、基板１の表面の誘電体層１３、ＢＳＧ層１４及びＰＳＧ層１５を除去し、それにより、裏面３の異なる領域に異なる形態の構造を形成する。間隔領域４に第１ピラミッド状テクスチャ構造９を形成し、第１ピラミッド状テクスチャ構造９の頂部と底部との距離（又は高さ）の範囲は、２～５μｍであり、間隔領域４と第２導電層６との境界に非ピラミッドテクスチャ状を有する曲面境界領域１０を形成し、当該曲面境界領域１０の幅範囲は、３～１５μｍであり、高さの範囲は、２～５μｍである。

【0071】

Ｓ７０ステップでは、図１４及び図１５に示すように、基板１の前面２と裏面３にそれぞれ正面パッシベーション層１２と裏面パッシベーション層１１を堆積し、正面パッシベーション層１２は、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素、窒化ケイ素の積層であり、裏面パッシベーション層１１は、酸化アルミニウム及び窒化ケイ素であり、基板１の裏面３に銀アルミニウムペースト及び銀ペーストを印刷し、銀アルミニウムペーストの印刷は、第１導電層５に合わせて第１電極７を形成し、銀ペーストは、第２導電層６に位置合わせて第２電極８を形成し、焼結して金属化を完了する。

【0072】

上記実施例に基づき、図１６に示すように、本願は、さらに光起電力モジュールを提供し、当該光起電力モジュールは、電池ストリング１７とパッケージ層１８と蓋板１９とを含む。電池ストリング１７は、上述した太陽電池が接続されてなり、隣接する電池ストリング１７の間に例えば溶接ストリップなどの導電ストリップを介して接続される。パッケージ層１８は、電池ストリング１７の表面を被覆するために用いられる。蓋板１９は、パッケージ層１８の電池ストリング１７から離れる表面を被覆するために用いられる。

【0073】

いくつかの実施例では、電池ストリング１７の数は、少なくとも２つであり、電池ストリング１７は、並列接続及び／又は直列接続の方式により電気的に接続される。

【0074】

いくつかの実施例では、パッケージ層１８は、電池ストリング１７の正面及び裏面に設けられたパッケージ層を含み、パッケージ層１８の材料は、ＥＶＡ、ＰＯＥ又はＰＥＴなどのゴム膜を含むが、それらに限定されない。

【0075】

いくつかの実施例では、蓋板１９は、電池ストリング１７の正面及び裏面に設けられた蓋板１９を含み、蓋板１９は、良好な光透過能力を有する材料が選択され、ガラス、プラスチックなどを含むが、それらに限定されない。

【0076】

以上、図面に示す実施例に基づいて本願の構造、特徴及び作用効果を詳細に説明し、上述したのは本願の好ましい実施例に過ぎず、本出願は図面に示される実施範囲を限定せず、本願の構想に応じて行われる変更、又は同等変化の等価実施例に修正することは、依然として明細書及び図面に含まれる精神を超えない場合、いずれも本出願の保護範囲内にあるべきである。

【符号の説明】

【0077】

１―基板、１０１―第１領域、１０２―第２領域、２―前面、３―裏面、４―間隔領域、５―第１導電層、６―第２導電層、７―第１電極、８―第２電極、９―第１ピラミッド状テクスチャ構造、１０―曲面境界領域、１１―裏面パッシベーション層、１２―正面パッシベーション層、１３―誘電体層、１４―ＢＳＧ層、１５―ＰＳＧ層、１６―第１保護層、１７―電池ストリング、１８―パッケージ層、１９―蓋板、２０―反射低減層、Ｄ１―第１方向。

【図1-1】

【図1-2】

【図1-3】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【手続補正書】

【提出日】2023-08-16

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池であって、
前面と前記前面に対向する裏面とを有する基板であって、前記裏面に第１方向に交互に間隔を隔てて配列された第１領域及び第２領域を有し、隣接する前記第１領域と前記第２領域との間に前記基板の内部に凹んだ間隔領域を有する基板と、
前記第１領域に形成された第１導電層と、
前記第２領域に形成され、前記第１導電層とは導電タイプが逆である第２導電層と、
前記第１導電層に電気的に接触する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接触する第２電極と、を備え、
前記間隔領域に対応する前記裏面には、複数の第１ピラミッド状テクスチャ構造が形成され、前記第１導電層及び／又は第２導電層の側壁と、隣接する間隔領域の側壁との間には、境界領域を有し、
前記境界領域の前記第１方向における距離範囲は、３μｍ～１５μｍである、ことを特徴とする太陽電池。

【請求項2】

裏面パッシベーション層をさらに備え、前記裏面パッシベーション層は、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記間隔領域の表面に位置し、前記第１電極は、前記裏面パッシベーション層を通り抜けて前記第１導電層に電気的に接触し、前記第２電極は、前記裏面パッシベーション層を通り抜けて前記第２導電層に電気的に接触する、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項3】

前記基板の前面には、正面パッシベーション層が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項4】

前記基板は、Ｎ型基板であり、前記第１導電層は、Ｐ型ドープ層を含み、前記第２導電層は、Ｎ型ドープ層を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項5】

前記第１導電層及び前記第２導電層の少なくとも１つと前記基板の裏面との間には、誘電体層が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項6】

前記誘電体層は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素を含む、ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。

【請求項7】

前記誘電体層の厚さは、０．５ｎｍ～３ｎｍである、ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。

【請求項8】

前記誘電体層は、前記間隔領域に対応する前記基板の裏面を被覆しない、ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。

【請求項9】

前記第１ピラミッド状テクスチャ構造の頂部表面と底部表面との間の距離範囲は、１μｍ～５μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項10】

前記境界領域の頂部表面と底部表面との間の距離範囲は、２μｍ～５μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項11】

前記間隔領域の前記第１方向における距離範囲は、５０～２００μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項12】

前記間隔領域の前記基板の裏面の法線方向における距離範囲は、１～６μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項13】

前記境界領域の少なくとも一部の表面に複数の線状突起テクスチャ構造を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項14】

前記間隔領域の面積と基板の裏面の面積との比は、１０％～３５％である、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項15】

光起電力モジュールであって、
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の太陽電池が接続されてなる電池ストリングと、
前記電池ストリングの表面を被覆するためのパッケージ層と、
前記パッケージ層の前記電池ストリングから離れる表面を被覆するための蓋板とを備える、ことを特徴とする光起電力モジュール。