特開 2024-38964 太陽電池およ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】P2024038964

(43)【公開日】2024-03-21

(54)【発明の名称】太陽電池および光起電力モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0745 20120101AFI20240313BHJP

   H01L 31/18 20060101ALI20240313BHJP

【ＦＩ】

H01L31/06 450

H01L31/04 440

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022175938

(22)【出願日】2022-11-02

(31)【優先権主張番号】202211098333.3

(32)【優先日】2022-09-08

(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】100199819

【弁理士】

【氏名又は名称】大行 尚哉

(74)【代理人】

【識別番号】100087859

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 秀治

(72)【発明者】

【氏名】毛傑

(72)【発明者】

【氏名】ワウ ショウ

(72)【発明者】

【氏名】鄭霈霆

(72)【発明者】

【氏名】楊潔

(72)【発明者】

【氏名】ヂァン シン ウ

【テーマコード（参考）】

5F151

5F251

【Ｆターム（参考）】

5F151AA02

5F151AA03

5F151AA04

5F151AA05

5F151AA16

5F151BA16

5F151CB20

5F151FA06

5F151FA13

5F151FA15

5F151HA07

5F251AA02

5F251AA03

5F251AA04

5F251AA05

5F251AA16

5F251BA16

5F251CB20

5F251FA06

5F251FA13

5F251FA15

5F251HA07

(57)【要約】

【課題】本願は、太陽電池の技術分野に関し、特に太陽電池および光起電力モジュールに関する。
【解決手段】太陽電池は、対向する表面及び裏面を有するベースと、金属パターン領域と位置合わせされたベースの表面に位置しかつベースから離反する方向に順に設けられた、第１トンネル層及び、ドーピング元素の種類がベースのドーピング元素の種類と同じである第１ドープ導電層と、ベースの裏面に位置しかつベースから離反する方向に順に設けられた、第２トンネル層及び、ドーピング元素の種類が第１ドープ導電層のドーピング元素の種類と異なる第２ドープ導電層と、を備え、第１ドープ導電層のラマンスペクトルにおける第１ピーク付近の半値幅が、第２ドープ導電層のラマンスペクトルにおける第１ピーク付近の半値幅よりも大きくない。本願の実施例は、太陽電池の光電変換効率を向上するのに有利である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する表面及び裏面を有するベースと、
金属パターン領域と位置合わせされたベースの表面に位置しかつ前記ベースから離反する方向に順に設けられた、第１トンネル層及び、ドーピング元素の種類が前記ベースのドーピング元素の種類と同じである第１ドープ導電層と、
前記ベースの裏面に位置しかつ前記ベースから離反する方向に順に設けられた、第２トンネル層及び、ドーピング元素の種類が前記第１ドープ導電層のドーピング元素の種類と異なる第２ドープ導電層と、
を備え、
前記第１ドープ導電層のラマンスペクトルにおける第１ピーク付近の半値幅が、前記第２ドープ導電層のラマンスペクトルにおける前記第１ピーク付近の半値幅よりも大きくない、
ことを特徴とする太陽電池。

【請求項2】

前記第１ピークは、５２０ｃｍ^－１であり、
前記第１ドープ導電層の５２０ｃｍ^－１付近における半値幅は、２ｃｍ^－１～６ｃｍ^－１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3】

前記第１ピークは、５２０ｃｍ^－１であり、
前記第２ドープ導電層の５２０ｃｍ^－１付近における半値幅は、２ｃｍ^－１～８ｃｍ^－１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4】

前記第１ドープ導電層の厚さは、前記第２ドープ導電層の厚さよりも大きくない、
ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。

【請求項5】

前記第１ドープ導電層の厚さは、２０ｎｍ～３００ｎｍである、
ことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。

【請求項6】

前記第１ドープ導電層は、第１ドーピング元素を含み、
前記第１ドーピング元素はアニールにより活性化され、活性化された第１ドーピング元素が得られ、
前記活性化された第１ドーピング元素の濃度は、１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～６×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３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7】

前記第２ドープ導電層の厚さは、５０ｎｍ～５００ｎｍである、
ことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。

【請求項8】

前記第２ドープ導電層は、第２ドーピング元素を含み、
前記第２ドーピング元素はアニールにより活性化され、活性化された第２ドーピング元素が得られ、
前記活性化された第２ドーピング元素の濃度は、４×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～９×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である、
ことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池。

【請求項9】

前記第１ドープ導電層の結晶粒サイズは、前記第２ドープ導電層の結晶粒サイズよりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項10】

前記ベースは、Ｎ型ベースであり、
前記第１ドープ導電層は、Ｎ型ドープ導電層であり、
前記第２ドープ導電層は、Ｐ型ドープ導電層である、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項11】

前記第１ドープ導電層のドーピング元素は、リン元素を含み、
前記第２ドープ導電層のドーピング元素は、ホウ素元素を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池。

【請求項12】

前記第１ドープ導電層および前記第２ドープ導電層の材料は、炭化ケイ素、微結晶シリコン、またはポリシリコンの少なくとも一つを含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池。

【請求項13】

第１パッシベーション層をさらに備え、
前記第１パッシベーション層の第１部分が、前記第１ドープ導電層の前記ベースから離れた面に位置し、前記第１パッシベーシヨン層の第２部分が、非金属パターン領域と位置合わせされた表面に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項14】

前記第１パッシベーシヨン層の第１部分の頂面と、前記第１パッシベーシヨン層の第２部分の頂面とは面一ではない、
ことを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。

【請求項15】

前記第１パッシベーション層の材料は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、または酸窒化シリコンのうちの少なくとも一つである、
ことを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。

【請求項16】

前記金属パターン領域上に設けられ、前記第１ドープ導電層と電気的に接続された第１電極をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項17】

前記金属パターン領域と位置合わせされた前記ベース内に位置し、頂部が前記第１トンネル層と接触し、ドーピング元素の濃度が前記ベースのドーピング元素の濃度よりも大きい拡散エリアをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項18】

第２ドープ導電層のベースから離れた面に位置する第２パッシベーション層をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項19】

ベースの裏面に位置し、前記第２ドープ導電層と電気的に接触している第２電極をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項20】

請求項１～１９のいずれか１項に記載の太陽電池を複数接続してなるセルストリングと、
前記セルストリングの表面を覆う封止層と、
前記封止層の前記セルストリングから離れた面を覆うカバープレートと、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、太陽電池の分野に関し、特に太陽電池および光起電力モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

太陽電池は、良好な光電変換能力を有しており、通常、太陽電池におけるベースの表面のキャリア再結合を抑制し、ベースに対するパッシベーション効果を向上させるために、ベースの表面にトンネル酸化層およびド一プ導電層を作製することが一般的である。そのうち、ド一プ導電層にドーピング元素がある。

【0003】

ド一プ導電層は、フィールドパッシベーション作用を奏するものであり、ド一プ導電層におけるドーピング元素は、ベースの表面にエネルギーバンドベンディングを形成するために使用可能であり、ド一プ導電層のパッシベーション効果に重要な役割を果たし、太陽電池の光電変換性能に影響を与える。しかしながら、従来の太陽電池は、光電変換効率が低いという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願は、少なくとも太陽電池の光電変換効率の向上に有利な太陽電池および光起電力モジュールを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本願の実施例により提供される太陽電池は、対向する表面及び裏面を有するベースと、金属パターン領域と位置合わせされたベースの表面に位置しかつ前記ベースから離反する方向に順に設けられた、第１トンネル層及び、ドーピング元素の種類が前記ベースのドーピング元素の種類と同じである第１ドープ導電層と、前記ベースの裏面に位置しかつ前記ベースから離反する方向に順に設けられた、第２トンネル層及び、ドーピング元素の種類が前記第１ドープ導電層のドーピング元素の種類と異なる第２ドープ導電層と、を備え、前記第１ドープ導電層のラマンスペクトルにおける第１ピーク付近の半値幅が、前記第２ドープ導電層のラマンスペクトルにおける前記第１ピーク付近の半値幅よりも大きくない。

【0006】

また、前記第１ピークは、５２０ｃｍ^－１であり、前記第１ドープ導電層の５２０ｃｍ^－１付近における半値幅は、２ｃｍ^－１～６ｃｍ^－１である。

【0007】

また、前記第１ピークは、５２０ｃｍ^－１であり、前記第２ドープ導電層の５２０ｃｍ^－１付近における半値幅は、２ｃｍ^－１～８ｃｍ^－１である。

【0008】

また、前記第１ドープ導電層の厚さは、前記第２ドープ導電層の厚さよりも大きくない。

【0009】

また、前記第１ドープ導電層の厚さは、２０ｎｍ～３００ｎｍである。

【0010】

また、前記第２ドープ導電層は、第２ドーピング元素を含み、前記第２ドーピング元素はアニールにより活性化され、活性化された第２ドーピング元素が得られ、前記活性化された第２ドーピング元素の濃度は、４×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～９×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。

【0011】

また、前記第２ドープ導電層の厚さは、５０ｎｍ～５００ｎｍである。

【0012】

また、前記第１ドープ導電層は、第１ドーピング元素を含み、前記第１ドーピング元素はアニールにより活性化され、活性化された第１ドーピング元素が得られ、前記活性化された第１ドーピング元素の濃度は、１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～６×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。

【0013】

また、前記第１ドープ導電層の結晶粒サイズは、前記第２ドープ導電層の結晶粒サイズよりも大きい。

【0014】

また、前記ベースはＮ型ベースであり、前記第１ドープ導電層はＮ型ドープ導電層であり、前記第２ドープ導電層はＰ型ドープ導電層である。

【0015】

また、前記第１ドープ導電層のドーピング元素は、リン元素を含み、前記第２ドープ導電層のドーピング元素は、ホウ素元素を含む。

【0016】

また、前記第１ドープ導電層および前記第２ドープ導電層の材料は、炭化ケイ素、微結晶シリコン、またはポリシリコンの少なくとも一つを含む。

【0017】

また、第１パッシベーション層をさらに備え、前記第１パッシベーション層の第１部分が、前記第１ドープ導電層の前記ベースから離れた面に位置し、前記第１パッシベーシヨン層の第２部分が、非金属パターン領域と位置合わせされた表面に位置する。

【0018】

また、前記第１パッシベーシヨン層の第１部分の頂面と、前記第１パッシベーシヨン層の第２部分の頂面とは面一ではない。

【0019】

また、前記第１パッシベーション層の材料は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、または酸窒化シリコンのうちの少なくとも一つである。

【0020】

また、前記金属パターン領域上に設けられ、前記第１ドープ導電層と電気的に接続された第１電極をさらに備える。

【0021】

また、前記金属パターン領域と位置合わせされた前記ベース内に位置し、頂部が前記第１トンネル層と接触し、ドーピング元素の濃度が前記ベースのドーピング元素の濃度よりも大きい拡散エリアをさらに備える。

【0022】

また、第２ドープ導電層のベースから離れた面に位置する第２パッシベーション層をさらに備える。

【0023】

また、ベースの裏面に位置し、前記第２ドープ導電層と電気的に接触している第２電極をさらに備える。

【0024】

これに応じて、本願の実施例は、上記のいずれか１項に記載の太陽電池を複数接続してなるセルストリングと、セルストリングの表面を覆う封止層と、封止層のセルストリングから離れた面を覆うカバープレートと、を備える光起電力モジュールをさらに提供する。

【発明の効果】

【0025】

本願の実施例により提供される技術案は、少なくとも以下の利点を有する。

【0026】

本願の実施例により提供される太陽電池の技術案では、第１ド一プ導電層の結晶粒サイズが第２ド一プ導電層の結晶粒サイズよりも小さくならないように、表面に位置する第１ド一プ導電層の半値幅を第２ド一プ導電層の半値幅以下とし、第１ド一プ導電層の結晶粒サイズが大きいほど、入射光線に対する第１ド一プ導電層の吸収能力が弱くなるので、第１ド一プ導電層の表面入射光線に対する寄生吸収を小さく保つことができ、ドーピングベースによる入射光線の吸収利用率が向上し、太陽電池の光電変換性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

一つ又は複数の実施例は、対応する添付の図面における図で例示的に説明されるが、これらの例示的な説明は、実施例を限定するものではなく、特に断りのない限り、添付の図面における図は縮尺に制限されない。

【図1】図１は、本願の一実施例に係る太陽電池の断面構造を示す図である。

【図2】図２は、第１ドープ導電層のラマンスペクトル特性図である。

【図3】図３は、第２ドープ導電層のラマンスペクトル特性図である。

【図4】図４は、本願の一実施例に係る別の太陽電池の断面構造を示す図である。

【図5】図５は、本願の他の実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

背景技術から分かるように、従来の太陽電池は光電変換効率が低いという問題がある。

【0029】

分析したところ、従来の太陽電池の光電変換効率が低い要因の一つは、以下のことにあることが分かった。第一に、現在、ベースの表面では、一般的に拡散プロセスによりベースの一部をエミッタに転換し、エミッタにはベースと異なるタイプのドーピングイオンを有するので、拡散していないベースとＰＮ接合を形成する。しかしながら、この構造では、ベース表面の金属パターン領域のキャリア再結合が大きくなり過ぎ、太陽電池の開放電圧および変換効率に影響を及ぼす。第二に、太陽電池の表面および裏面については、通常、入射光線の受光度合いが一致しないため、太陽電池の表面に位置するドープ導電層および太陽電池の裏面に位置するドープ導電層については、適応的な設計を行い、太陽電池の光電変換性能を全体的に向上させる必要がある。

【0030】

本願の実施例により提供される太陽電池では、第１ド一プ導電層の結晶粒サイズが第２ド一プ導電層の結晶粒サイズよりも小さくならないように、表面に位置する第１ド一プ導電層の半値幅を第２ド一プ導電層の半値幅以下とし、第１ド一プ導電層の結晶粒サイズが大きいほど、入射光線に対する第１ド一プ導電層の吸収能力が弱くなるので、第１ド一プ導電層の表面入射光線に対する寄生吸収を小さく保つことができ、ドーピングベースによる入射光線の吸収利用率が向上し、太陽電池の光電変換性能を向上させる。

【0031】

以下、本願の各実施例について図面を結合して詳細に説明する。しかしながら、当業者は理解できるが、読者に本願をよりよく理解させるために、本願の各実施例において多数の技術的細部が提案されているが、これらの技術的細部がなくても、または以下の各実施例に基づく種々の変更や修正によっても、本願が保護を要求している技術案を実現することができる。

【0032】

図１は、本願の一実施例に係る太陽電池の断面構造を示す図である。

【0033】

図１を参照して、太陽電池は、対向する表面及び裏面を有するベース１００と、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面に位置しかつベース１００から離反する方向に順に設けられた、第１トンネル層１１０及び、ドーピング元素の種類がベース１００のドーピング元素の種類と同じである第１ドープ導電層１２０と、ベース１００の裏面に位置しかつベース１００から離反する方向に順に設けられた、第２トンネル層１４０及び、ドーピング元素の種類が第１ドープ導電層１２０のドーピング元素の種類と異なる第２ドープ導電層１５０と、を備え、第１ドープ導電層１２０のラマンスペクトルにおける第１ピーク付近の半値幅が、第２ドープ導電層１５０のラマンスペクトルにおける第１ピーク付近の半値幅よりも大きくない。

【0034】

ベース１００の表面に入射する入射光線がベース１００の裏面よりも多いため、本願の実施例では、第１ドープ導電層１２０がベース１００の表面に位置し、且つベース１００の表面に入射する入射光線が多いという特徴について、第１ドープ導電層１２０の結晶粒サイズが第２ドープ導電層１５０の結晶粒サイズよりも小さくならないように、第１ドープ導電層１２０の半値幅が第２ドープ導電層１５０の半値幅よりも大きくならないように設定することが理解できる。一方で、第１ドープ導電層１２０の、ベース１００の表面への入射光線に対する寄生吸収が小さく抑えられ、ベース１００の入射光線に対する利用率を高めることができる。そして、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面にのみ第１ドープ導電層１２０を設けることで、非金属パターン領域への入射光線に対する第１ドープ導電層１２０の寄生吸収を大きく減少させることができ、入射光線に対する利用率を極めて高くすることができる。金属パターン領域は、電極領域として定義され、非金属パターン領域は、ベース１００の表面における金属パターン領域以外の領域である。

【0035】

一方、第１ドープ導電層１２０の結晶粒サイズが大きいほど、第１ドープ導電層１２０のパッシベーション効果が顕著に向上する。これは、第１ドープ導電層１２０における結晶粒サイズが大きいほど、第１ドープ導電層１２０における結晶粒界の数が少なくなり、また、結晶粒界の数が少ないほど、第１ドープ導電層１２０におけるキャリアの結晶粒界での再結合が少なくなるため、キャリアの再結合が低減され、キャリア濃度が増加するためである。第１ドープ導電層１２０は、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面にのみ設けられることにより、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面にバンドベンディングを形成し、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００にキャリアが集まるようにする。このため、ベース１００表面のパッシベーション性能は、ベース１００の裏面と比較してある程度弱められる。したがって、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面でのキャリアの再結合を改善するためには、第１ドープ導電層１２０のパッシベーション性能をより良くする必要がある。これにより、多くのキャリアがベース１００の表面で再結合することを防止でき、ベース１００の表面のパッシベーション性能が大幅に低下することはない。さらに、入射光線に対するベース１００表面の利用率を高く保ちつつ、短絡電流および開放電圧を増大させることができ、太陽電池の光電変換性能を向上させることができる。

【0036】

具体的には、いくつかの実施例において、第１ドープ導電層１２０の第１ピーク付近における半値幅は、第２ドープ導電層１５０の第１ピーク付近における半値幅に等しくてもよく、これにより、第２ドープ導電層１５０の結晶粒サイズと第１ドープ導電層１２０の結晶粒サイズとが同じになる。つまり、第２ドープ導電層１５０の結晶粒サイズも小さく、第２ドープ導電層１５０のパッシベーシヨン性能を良好に保つことができるが、第２ドープ導電層１５０がベース１００とＰＮ接合を形成する、すなわち、第２ドープ導電層１５０が光生成キャリアを生成させるために用いられるので、第２ドープ導電層１５０のパッシベーシヨン性能を良好に保つことは、ベース１００の裏面での光生成キャリアのキャリア再結合を低減し、光生成キャリアの移動度を向上させ、さらにベース１００内のキャリア濃度を高くすることができる。

【0037】

他のいくつかの実施例において、第１ドープ導電層１２０の第１ピーク付近における半値幅は、第２ドープ導電層１５０の第１ピーク付近における半値幅よりも小さくてもよい。即ち、第１ドープ導電層の結晶粒サイズが第２ドープ導電層１５０の結晶粒サイズよりも大きい。このように、第２ドープ導電層１５０に比べて、第１ドープ導電層１２０の入射光線に対する寄生吸収能力が弱く、第１ドープ導電層１２０の入射光線に対する寄生吸収を低減することができる。ベース１００の裏面よりもベース１００の表面でより多くの入射光線が受光されるので、第１ドープ導電層１２０の入射光線に対する寄生吸収を設けることは、太陽電池全体の入射光線に対する利用率を高める上で重要な意味を持つ。

【0038】

ベース１００は、入射光線を受光して光生成キャリアを生成するためのものであり、いくつかの実施例において、ベース１００は、シリコンベースであってもよく、シリコンベースの材料は、単結晶シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、または微結晶シリコンのうちの少なくとも一種を含み得る。他のいくつかの実施例において、ベース１００の材料は、炭素ケイ素、有機材料、または多価化合物であってもよく、多価化合物は、ペロブスカイト、ヒ化ガリウム、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウム等を含み得るが、これらに限定されない。

【0039】

いくつかの実施例において、ベース１００内には、ドーピング元素を有し、ドーピング元素の種類は、Ｎ型またはＰ型であり、Ｎ型元素は、リン（Ｐ）元素、ビスマス（Ｂｉ）元素、アンチモン（Ｓｂ）元素または砒素（Ａｓ）元素のようなＶ族元素であってもよく、Ｐ型元素は、ホウ素（Ｂ）元素、アルミニウム（Ａｌ）元素、ガリウム（Ｇａ）元素またはインジウム（Ｉｎ）元素のようなＩＩＩ族元素であってもよい。例えば、ベース１００がＰ型のベースである場合、その内部のドーピング元素の種類は、Ｐ型である。あるいは、ベース１００がＮ型のベースである場合、その内部のドーピング元素の種類は、Ｎ型である。

【0040】

ベース１００の表面および裏面は、いずれも入射光線または反射光線を受光するために用いられることができる。いくつかの実施例において、ベース１００の表面は、入射光線に対するベース１００の表面の反射率が小さくなるようにピラミッドテクスチャーとして設けられることができ、これにより、光線に対する吸収利用率が大きくなる。ベース１００の裏面は、例えば積層した段差模様のような非ピラミッドテクスチャーとして設けられてもよく、これにより、ベース１００の裏面に位置する第２トンネル層１４０が高い緻密さおよび均一性を有し、第２トンネル層１４０がベース１００の裏面に対して良好なパッシベーション効果を有する。

【0041】

ベース１００の表面における第１トンネル層１１０と第１ドープ導電層１２０は、ベース１００の表面のパッシベーションコンタクト構造を形成するために使用され、ベース１００裏面における第２トンネル層１４０と第２ドープ導電層１５０は、ベース１００の裏面のパッシベーションコンタクト構造を形成するために使用され、ベース１００表面および裏面にはパッシベーションコンタクト構造が設けられることで、太陽電池が両面ＴＯＰＣＯＮ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｏｘｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ、トンネル酸化層パッシベーションコンタクト）電池を構成する。このように、ベース１００の表面および裏面に位置するパッシベーションコンタクト構造は、ベース１００の表面および裏面のいずれに対してもキャリア再結合を低減する役割を果たすことができ、ベース１００の一方の表面のみにパッシベーションコンタクト構造を形成するよりも、太陽電池のキャリア損失を大幅に低減して、太陽電池の開放電圧および短絡電流を高めることができる。本願の実施例では、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面のみに第１トンネル層１１０と第１ドープ導電層１２０を設けることで、入射光線に対する第１ドープ導電層１２０の寄生吸収を小さくし、入射光線に対する非金属パターン領域の吸収利用率を高めることができる。

【0042】

パッシベーションコンタクト構造を形成することにより、ベース１００の表面でのキャリアの再結合を低減することができ、これにより、太陽電池の開放電圧が上昇し、太陽電池の光電変換効率が向上する。いくつかの実施例において、第１トンネル層１１０と第２トンネル層１４０の材料は、誘電体材料であってもよく、例えば、酸化シリコン、フッ化マグネシウム、アモルファスシリコン、ポリシリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、または酸化チタンのいずれであってもよい。

【0043】

第１ドープ導電層１２０と第２ドープ導電層１５０は、フィールドパッシベーション作用を奏するためのものであり、具体的には、ベース１００の界面にビルトイン電界を形成することで、ベース１００の界面における電子または正孔の濃度を低減し、表面パッシベーションの効果を奏する。

【0044】

いくつかの実施例において、第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０に対するラマンスペクトルの試験原理は、レーザ一によって放出した単色レーザー光をバンドパスフィルターとビームスプリツターを通過させた後、対物レンズを介して集光して第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０の表面に照射し、レーザ一光子と第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０内の原子との衝突によってレーザ一光子を散乱させることである。そのうち、非弾性衝突したビームは、ビームスプリッターと反射フィルターを通過した後、サウンドスペクトログラフに集光されて、第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０のラマンスペクトルのピークを形成する。

【0045】

上記の分析から、第１ピークは、第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０自体の物性に関係しており、第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０に対して実際にラマンスペクトルのテストを行う過程に、ピーク値は第１ピーク付近でジッターしていたため、ここでは第１ピーク付近で限定している。具体的には、いくつかの実施例において、第１ピークの値のジッタ範囲は、－１０ｃｍ^－１～１０ｃｍ^－１であってもよい。

【0046】

ラマンスペクトルの半値幅は、第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０の内部の結晶粒サイズを表すことができ、ラマンスペクトルにおける第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０の半値幅が大きいほど、第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０における結晶粒サイズが小さいことを示し、逆に、第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０における結晶粒サイズが大きいことを示す。

【0047】

いくつかの実施例において、第１ドープ導電層及び第２ドープ導電層１５０の材料は、炭化ケイ素、微結晶シリコン、またはポリシリコンの少なくとも一種を含む。炭化ケイ素、微結晶シリコン、及びポリシリコンは、製造が簡単で、製造コストが安いという利点があり、太陽電池の生産効率及び生産高を大きく向上させることができる。

【0048】

第１ピークは、第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０自体の材料に関係しており、第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０の材料が、それぞれ炭化ケイ素、微結晶シリコン、またはポリシリコンである場合、異なる値を取り得ることが理解できる。

【0049】

図２を参照して、具体的には、幾つかの実施例において、第１ドープ導電層１２０と第２ドープ導電層１５０の材料が同じであり、いずれもポリシリコンである場合、第１ピークは５２０ｃｍ^－１であってもよく、第１ドープ導電層１２０の５２０ｃｍ^－１付近における半値幅は、２ｃｍ^－１～６ｃｍ^－１であってもよく、例えば、２ｃｍ^－１～２．５ｃｍ^－１、２．５ｃｍ^－１～３ｃｍ^－１、３ｃｍ^－１～３．３ｃｍ^－１、３．３ｃｍ^－１～３．４ｃｍ^－１、３．４ｃｍ^－１～３．５ｃｍ^－１、３．５ｃｍ^－１～３．７ｃｍ^－１、３．７ｃｍ^－１～４ｃｍ^－１、４ｃｍ^－１～４．５ｃｍ^－１、４．５ｃｍ^－１～５ｃｍ^－１、５ｃｍ^－１～５．５ｃｍ^－１又は５．５ｃｍ^－１～６ｃｍ^－１であってもよい。この範囲では、第１ドープ導電層１２０の半値幅が比較的小さく、且つ、第１ドープ導電層１２０の結晶粒サイズが比較的大きいので、入射光線に対する第１ドープ導電層１２０の寄生吸収能力が弱く、入射光線の吸収利用率を高めることができる。そして、この範囲では、第１ドープ導電層１２０のパッシベーシヨン性能を優れたものとすることができ、このように、ベース１００の表面への入射光線に対する第１ドープ導電層１２０の寄生吸収を低減できるだけでなく、第１ドープ導電層１２０によるベース１００の表面のパッシベーシヨン性能をも改善でき、第１ドープ導電層１２０が、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面に強い静電界を形成するため、ベース１００の表面におけるキャリアの移動速度を増加させることができ、第１ドープ導電層１２０のフィールドパッシベーション効果を著しく高めることができる。

【0050】

図３を参照して、幾つかの実施例において、第１ピークは５２０ｃｍ^－１であり、第２ドープ導電層１５０の５２０ｃｍ^－１付近における半値幅は、２ｃｍ^－１～８ｃｍ^－１であり、例えば、２ｃｍ^－１～２．５ｃｍ^－１、２．５ｃｍ^－１～３ｃｍ^－１、３ｃｍ^－１～３．３ｃｍ^－１、３．３ｃｍ^－１～３．５ｃｍ^－１、３．５ｃｍ^－１～３．７ｃｍ^－１、３．７ｃｍ^－１～３．９ｃｍ^－１、３．９ｃｍ^－１～４．５ｃｍ^－１、４．５ｃｍ^－１～５ｃｍ^－１、５ｃｍ^－１～５．５ｃｍ^－１、５．５ｃｍ^－１～６ｃｍ^－１、６ｃｍ^－１～６．５ｃｍ^－１、６．５ｃｍ^－１～７ｃｍ^－１、７ｃｍ^－１～７．５ｃｍ^－１または７．５ｃｍ^－１～８ｃｍ^－１であってもよい。この範囲であれば、第２ドープ導電層１５０の半値幅を第１ドープ導電層１２０の半値幅よりも大きくするので、第１ドープ導電層１２０の結晶粒サイズを第２ドープ導電層１５０の結晶粒サイズよりも大きくして、入射光線に対する第１ドープ導電層１２０の寄生吸収能力を弱くすることができ、太陽電池全体の入射光線に対する吸収利用の向上に有利となる。また、この範囲では、第２ドープ導電層１５０の半値幅と、第１ドープ導電層１２０の半値幅との差が大きくなり過ぎない、すなわち、第２ドープ導電層１５０の結晶粒サイズが、第１ドープ導電層１２０の結晶粒サイズに比べて大きくなり過ぎない、ということを見出すことは難しくない。このように、第１ドープ導電層１２０による入射光線への寄生吸収がより少ないままで、第２ドープ導電層１５０に形成される粒界数も少なくすることで、第２ドープ導電層１５０におけるキャリアの再結合が少なくなり、ベース１００の裏面のキャリア濃度を高くすることができ、太陽電池全体の開放電圧および短絡電流を向上させ、太陽電池の光電変換性能を向上させることができる。

【0051】

いくつかの実施例において、第１ドープ導電層の厚さは、第２ドープ導電層１５０の厚さよりも大きくないように設定される。具体的には、いくつかの実施例において、第１ドープ導電層１２０の厚さは、第２ドープ導電層１５０の厚さよりも大きくてもよい。第１ドープ導電層１２０の結晶粒サイズは、第２ドープ導電層１５０の結晶粒サイズよりも小さくないため、いくつかの実施例では、第１ドープ導電層１２０の結晶粒サイズがまた第２ドープ導電層１５０の結晶粒サイズよりも大きく、さらに、実際に第１ドープ導電層１２０を作製する工程において、第１ドープ導電層１２０におけるドーピング元素の拡散速度が低いため、第１ドープ導電層１２０のドーピング元素の濃度が低く、このように、第１ドープ導電層１２０のシート抵抗が大きくなり、第１ドープ導電層１２０の金属接触再結合損失が大きいという問題が発生する可能性がある。そこで、第１ドープ導電層１２０の光吸収能力を低減しつつ、第１ドープ導電層１２０のシート抵抗を向上させるために、第１ドープ導電層１２０の厚さを第２ドープ導電層１５０の厚さより小さく設定することで、第１ドープ導電層１２０におけるドーピング元素がより集中し、さらに第１ドープ導電層１２０におけるドーピング元素の濃度を高くし、第１ドープ導電層１２０のシート抵抗を小さくすることができる。そして、第１ドープ導電層１２０の厚さを薄く設定することにより、入射光線に対する第１ドープ導電層１２０の寄生吸収能をさらに低減することができる。

【0052】

また、第２ドープ導電層１５０の厚さをより大きくすることにより、第２ドープ導電層１５０のパッシベーシヨン作用を強めることができる。これは、第２ドープ導電層１５０における結晶粒サイズが小さいため、実際に第２ドープ導電層１５０を作製する過程において、第２ドープ導電層１５０におけるドーピング元素の拡散速度が大きく、このように、第２ドープ導電層１５０におけるドーピング元素の濃度が大きくなりすぎて、第２ドープ導電層１５０のパッシベーション性能が低下するという問題があるためである。また、第２ドープ導電層１５０はベース１００と共にＰＮ接合を形成するため、第２ドープ導電層１５０のパッシベーション性能を良好にする必要があり、これにより、光生成キャリアの再結合を低減し、ベース１００内のキャリア濃度を高めることができる。これに基づいて、第２ドープ導電層１５０の厚さをより大きくすることで、第２ドープ導電層１５０に拡散されたドーピング元素について拡散経路を長く取ることができ、第２ドープ導電層１５０におけるドーピング元素が集中し過ぎることに起因して第２ドープ導電層１５０におけるドーピング元素濃度が過大になるという問題を回避できる。

【0053】

他の幾つかの実施例において、第１ドープ導電層１２０の厚さは、第２ドープ導電層１５０の厚さと等しくてもよい。

【0054】

具体的には、幾つかの実施例では、第１ドープ導電層の厚さは、２０ｎｍ～３００ｎｍであり、例えば、２０ｎｍ～５０ｎｍ、５０ｎｍ～８０ｎｍ、８０ｎｍ～１３０ｎｍ、１３０ｎｍ～１５０ｎｍ、１３０ｎｍ～１８０ｎｍ、１８０ｎｍ～２３０ｎｍ、２３０ｎｍ～２６０ｎｍ、又は２６０ｎｍ～３００ｎｍであってもよい。この範囲では、第１ドープ導電層１２０の厚さを薄くすることにより、第１ドープ導電層１２０におけるドーピング元素がより集中し、さらに、第１ドープ導電層１２０におけるドーピング元素の濃度がより大きくなり、これにより、第１ドープ導電層１２０のシート抵抗を下げることができ、第１ドープ導電層１２０における金属接触再結合損失を低減し、キャリアの収集能力を向上させるのに有利である。そして、この範囲では、第１ドープ導電層１２０はより薄い厚さを有するので、入射光線に対する第１ドープ導電層１２０の寄生吸収をさらに低減することができ、入射光線の吸収利用率を高めるとともに、キャリアの収集能力を高め、開放電圧および短絡電流を高めることができる。

【0055】

第２ドープ導電層１５０の厚さは、５０ｎｍ～５００ｎｍであり、例えば、５０ｎｍ～１００ｎｍ、１００ｎｍ～１５０ｎｍ、１５０ｎｍ～２００ｎｍ、２００ｎｍ～２５０ｎｍ、２５０ｎｍ～３００ｎｍ、３５０ｎｍ～４００ｎｍ、４００ｎｍ～４５０ｎｍ、または４５０ｎｍ～５００ｎｍであってもよい。この範囲では、第２ドープ導電層１５０の厚さが厚くなるため、第２ドープ導電層１５０に拡散されるドーピング元素の拡散経路を増やすことができ、第２ドープ導電層１５０におけるドーピング元素が第２ドープ導電層１５０に多く堆積して第２ドープ導電層１５０におけるドーピング元素の濃度が高くなり過ぎるのを防止し、第２ドープ導電層１５０のパッシベーション性能を良好に保ち、第２ドープ導電層１５０によって生成された光生成キャリアのベース１００への移動度を高めるのに有利である。

【0056】

第１ドープ導電層１２０の厚さを２０ｎｍ～３００ｎｍの範囲内とし、第２ドープ導電層１５０の厚さを５０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内とすることにより、入射光線への寄生吸収を低減しつつ、第１ドープ導電層１２０のシート抵抗を低減し、第１ドープ導電層１２０におけるキャリアの収集率を向上できるとともに、ベース１００の裏面で生成される光生成キャリアの移動度を高め、さらに、太陽電池の光電変換性能を全体的に向上させることができる。

【0057】

いくつかの実施例において、第１ドープ導電層は、第１ドーピング元素を含み、第１ドーピング元素はアニールにより活性化され、活性化された第１ドーピング元素が得られ、活性化された第１ドーピング元素の濃度は、１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～６×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、例えば、１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～２×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、２×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～３×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、３×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～４×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、４×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、または５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～６×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であってもよい。第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０において、活性化されたドーピング元素はドナー不純物となり得るため、第１ドープ導電層１２０及び第２ドープ導電層１５０はフィールドパッシベーション効果を発揮することが理解できる。この範囲内では、第１ドープ導電層１２０における活性化された第１ドーピング元素の濃度を高い濃度にし、一方で、第１ドープ導電層がベース１００の表面に強い静電界を形成することができ、第１ドープ導電層１２０のフィールドパッシベーシヨン作用の増強に有利である。一方、この範囲であれば、第１ドープ導電層１２０のシート抵抗をより小さくすることができ、第１ドープ導電層の金属接触再結合損失を低減するのに有利であり、キャリアの収集効率を向上させることができる。

【0058】

いくつかの実施例において、第２ドープ導電層は、第２ドーピング元素を含み、第２ドーピング元素はアニールにより活性化され、活性化された第２ドーピング元素が得られ、活性化された第２ドーピング元素の濃度は、４×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～９×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、例えば、４×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３、５×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～６×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３、６×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～７×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３、７×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～８×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３、または８×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～９×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であってもよい。この範囲では、第２ドープ導電層１５０における活性化される第２ドーピング元素の濃度が高くなりすぎないため、第２導電層のオージェ再結合を低減し、ベース１００の裏面におけるキャリア再結合を低減し、第２ドープ導電層１５０で発生したキャリアのベース１００への移動度を向上させることができる。

【0059】

また、活性化された第１ドーピング元素の濃度が１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～６×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、且つ活性化された第２ドーピング元素の濃度が４×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～９×１０^１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３であれば、ベース１００の表面に位置する第１ドープ導電層１２０における第１ドーピング元素の濃度は、ベース１００の裏面に位置する第２ドープ導電層１５０における第２ドーピング元素の濃度よりも小さく、これにより、ベース１００の表面における金属接触再結合損失を低減しつつ、ベース１００の裏面における光学キャリアの移動度を向上させることができ、さらに、太陽電池の光電変換性能を全体的に向上させることができる。

【0060】

いくつかの実施例において、ベース１００は、Ｎ型ベースであり、第１ドープ導電層１２０は、Ｎ型ドープ導電層であり、第２ドープ導電層１５０は、Ｐ型ドープ導電層である。

【0061】

他のいくつかの実施例において、ベース１００は、Ｐ型シリコンベースであってもよく、第１ドープ導電層１２０は、Ｐ型ドープ導電層であり、第２ドープ導電層１５０は、Ｎ型ドープ導電層である。

【0062】

いくつかの実施例において、ベース１００がＮ型ベースであり、第１ドープ導電層１２０がＮ型ドープ導電層であり、第２ドープ導電層１５０がＰ型ドープ導電層である場合、第１ドープ導電層のドーピング元素はリン元素を含み、第２ドープ導電層１５０のドーピング元素はホウ素元素を含むように設定することができる。

【0063】

いくつかの実施例において、第１パッシベーション層１７０をさらに備え、第１パッシベーション層１７０の第１部分が、第１ドープ導電層１２０のベース１００から離れた面に位置し、第１パッシベーシヨン層１７０の第２部分が、非金属パターン領域と位置合わせされた表面に位置する。

【0064】

第１パッシベーション層１７０は、ベース１００の表面に対して良好なパッシベーション効果を奏することができ、例えば、ベース１００の表面のダングリングボンドに対して良好な化学的なパッシベーションを行い、ベース１００の表面の欠陥状態密度を低減し、ベース１００の表面のキャリア再結合を良く抑制することができる。第２部分の第１パッシベーシヨン層１７０は、ベース１００の表面に直接接触しているので、第２部分の第１パッシベーシヨン層１７０とベース１００との間に第１トンネル層１１０および第１ドープ導電層１２０を有していなく、このように、入射光線に対する第１ドープ導電層１２０の寄生吸収の問題を低減することができる。

【0065】

いくつかの実施例において、第１パッシベーション層１７０の第１部分の頂面は、第１パッシベーション層１７０の第２部分の頂面と面一ではない。具体的には、第１パッシベーション層１７０の第１部分の頂面は、第１パッシベーション層１７０の第２部分の頂面よりも高くてもよく、これにより、ベース１００の表面に位置する第２部分の厚さが厚くなり過ぎず、第２部分の厚さが大きいことでベース１００の表面に応力損傷が生じ、ベース１００の表面に界面準位欠陥が多く発生してキャリア再結合中心が多く発生してしまうという問題が防止される。

【0066】

いくつかの実施例において、第１パッシベーション層１７０は、単層構造であってもよいし、他のいくつかの実施例において、第１パッシベーション層１７０は、多層構造であってもよい。いくつかの実施例において、第１パッシベーション層１７０の材料は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、または酸窒化シリコンのうちの少なくとも一つであってもよい。

【0067】

いくつかの実施例において、金属パターン領域上に設けられ、第１ドープ導電層１２０と電気的に接続された第１電極１６０をさらに備える。

【0068】

ベース１００の裏面に形成されたＰＮ接合は、入射光線を受けて光生成キャリアを生成するために用いられ、生成された光生成キャリアは、ベース１００から第１ドープ導電層１２０に伝送し、さらに、光生成キャリアを収集するための第１電極１６０に伝送する。第１ドープ導電層１２０のドーピングイオンの種類がベース１００のドーピングイオンの種類と同じであるため、第１電極１６０と第１ドープ導電層１２０との間の金属接触再結合損失が低減され、さらに、第１電極１６０と第１ドープ導電層１２０との間のキャリア接触再結合を低減し、短絡電流および太陽電池の光電変換性能を向上することができる。幾つかの実施例において、第１電極１６０は、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面側に配置される。第１電極１６０は、第１パッシベーション層１７０を貫通して第１ドープ導電層１２０と電気的に接触する。

【0069】

図４を参照して、いくつかの実施例において、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００内に位置し、頂部が第１トンネル層１１０と接触し、ドーピング元素の濃度がベース１００のドーピング元素の濃度よりも大きい拡散エリア１３０をさらに備える。

【0070】

拡散エリア１３０は、キャリア輸送チャネルとすることができ、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００にのみ拡散エリア１３０を形成することで、ベース１００内のキャリアを拡散エリア１３０を介してドープ導電層に容易に輸送できる、すなわち拡散エリア１３０がキャリア輸送チャネルとして機能する。そして、拡散エリア１３０は、金属パターン領域と位置合わせされたベース１００内にのみ設けられているため、ベース１００内のキャリアを拡散エリア１３０に集中して輸送し、拡散エリア１３０を介して第１ドープ導電層１２０に輸送することができ、これにより、第１ドープ導電層１２０におけるキャリア濃度を大きく向上させることができる。なお、本願実施例では、非金属パターン領域と位置合わせされたベース１００に拡散エリア１３０を設けないことにより、非金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面におけるキャリア濃度が大きすぎることはなく、非金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面で深刻なキャリア再結合の問題が発生することを防止する。また、非金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面にベース１００内のキャリアが輸送されてしまうのを防ぐこともでき、さらに、非金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面にキャリアが堆積して非金属パターン領域と位置合わせされたベース１００の表面に「デッドレイヤー」が発生して過剰なキャリアが再結合するという問題を回避することができ、太陽電池の光電変換性能を全体的に向上させることができる。

【0071】

いくつかの実施例において、第２ドープ導電層１５０のベース１００から離れた面に位置する第２パッシベーション層１８０をさらに備える。第２パッシベーション層１８０は、ベース１００の裏面に対して良好なパッシベーション効果を奏し、ベース１００の裏面の欠陥状態密度を低減して、ベース１００の裏面でのキャリア再結合を良く抑制するために用いられる。ベース１００の裏面におけるテラス突起構造の凹凸の程度が小さいため、ベース１００の裏面に蒸着された第２パッシベーション層１８０が高い平坦性を有し、第２パッシベーション層１８０のパッシベーション性能を向上させることができる。

【0072】

いくつかの実施例において、第２パッシベーション層１８０は、単層構造であってもよいし、他のいくつかの実施例において、第２パッシベーション層１８０は、多層構造であってもよい。いくつかの実施例において、第２パッシベーション層１８０の材料は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、または酸窒化シリコンのうちの少なくとも一つであってもよい。

【0073】

いくつかの実施例において、ベース１００の裏面に位置し、第２ドープ導電層１５０と電気的に接触している第２電極１９０をさらに備え、具体的には、第２電極１９０は、第２パッシベーション層１８０を貫通して第２ドープ導電層１５０と電気的に接触してもよい。

【0074】

上記の実施例に係る太陽電池では、第１ド一プ導電層１２０の結晶粒サイズが第２ド一プ導電層１５０の結晶粒サイズよりも小さくならないように、表面に位置する第１ド一プ導電層１２０の半値幅を第２ド一プ導電層１５０の半値幅以下とし、第１ド一プ導電層１２０の結晶粒サイズが大きいほど、入射光線に対する第１ド一プ導電層１２０の吸収能力が弱くなるので、第１ド一プ導電層１２０の表面入射光線に対する寄生吸収を小さく保つことができ、ドーピングベース１００による入射光線の吸収利用率が向上し、太陽電池の光電変換性能を向上させることができる。
比較例

【0075】

比較例は、一種の太陽電池をを提供する。比較例における太陽電池の構造は、本願実施例に提供される太陽電池の構造と同じであるが、違いは、本願実施例に提供される太陽電池の第１ドープ導電層１２０の、ラマンスペクトルにおける半値幅が、比較例の太陽電池のベース１００の表面におけるドープ導電層の、ラマンスペクトルにおける半値幅よりも小さいことにある。具体的には、本願実施例に提供される太陽電池、第１ドープ導電層１２０の、ラマンスペクトルにおける半値幅は、３．７ｃｍ^－１であり、比較例の太陽電池のベース１００の表面におけるドープ導電層の、ラマンスペクトルにおける半値幅は、１０．１ｃｍ^－１である。比較実験により、本願実施例と比較例との間のパラメータ対比が表１に示す通りであることが分かった。

【0076】

［表１］

【0077】

表１から、本願実施例における太陽電池は、比較例に比べて、開放電圧および変換効率が高いことが分かる。これは、本願実施例において、ベース１００の表面に位置する第１ドープ導電層１２０の半値幅がより小さくなるように設定することで、第１ドープ導電層１２０による入射光線への寄生吸収を小さくしつつ、第１ドープ導電層１２０のパッシベーション性能を良好に保ち、太陽電池の光電変換性能を全体的に向上させるためである。このことから、ベース１００の表面に位置するドープ導電層の半値幅を小さく設定することで、太陽電池の光電変換効率を効果的に向上できることが分かる。

【0078】

これに応じて、本願実施例の別の態様は、光起電力モジュールをさらに提供する。図５を参照して、光起電力モジュールは、上記の実施例により提供される太陽電池１０１を複数接続してなるセルストリングと、セルストリングの表面を覆うための封止層１０２と、封止層１０２のセルストリングから離れた面を覆うためのカバープレート１０３と、を備える。太陽電池１０１をモノリシックまたはマルチフラグメントで電気的に接続して複数のセルストリングが形成され、複数のセルストリングが直列および／または並列に電気的に接続される。

【0079】

具体的には、いくつかの実施例において、複数のセルストリング間は、伝導バンド１０４によって電気的に接続されていてもよい。封止層１０２は、太陽電池１０１の表裏面を覆っており、具体的には、封止層１０２は、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）接着フィルム、ポリエチレンオクテン－エラストマー（ＰＯＥ）接着フィルム、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）接着フィルム等の有機封止フィルムであってもよい。いくつかの実施例において、カバープレート１０３は、ガラスカバープレートやプラスチックカバープレートなどの光透過機能を有するカバープレート１０３であってもよい。具体的には、カバープレート１０３の封止層１０２に向かう面は、凹凸面であってもよく、これにより、入射光線の利用率を高める。

【0080】

本願は、好ましい実施例で上記のように開示しているが、請求の範囲を限定するものではなく、いずれの当業者は、本願の構想を逸脱しない限り、若干の可能な変動、修正を加えることができる。よって、本願の保護範囲は、本願の請求項に限定された範囲を基準にすべきである。

【0081】

当業者であれば、前記各実施形態は本願を実現する具体的な実施例であるが、実用上では本願の精神と範囲を逸脱することなく、形態及び細部において様々な変更が可能であることが理解できる。いずれの当業者は、本願の精神と範囲を逸脱しない限り、それぞれ変更及び修正を行うことが可能であるため、本願の保護範囲は、請求項に限定された範囲を基準にすべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2023-10-24

【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】請求項１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

対向する表面及び裏面を有するベースと、
電極が設けられた領域と位置合わせされたベースの表面に位置しかつ前記ベースから離反する方向に順に設けられた第１トンネル層及び第１ドープ導電層であって、前記第１ドープ導電層が、前記電極が設けられた領域と位置合わせされたベースの表面にのみ設けられ、前記第１ドープ導電層のドーピング元素の種類が前記ベースのドーピング元素の種類と同じである第１トンネル層及び第１ドープ導電層と、
前記ベースの裏面に位置しかつ前記ベースから離反する方向に順に設けられた第２トンネル層及び第２ドープ導電層であって、前記第２ドープ導電層のドーピング元素の種類が前記第１ドープ導電層のドーピング元素の種類と異なる第２トンネル層及び第２ドープ導電層と、
を備え、
前記第１ドープ導電層のラマンスペクトルにおけるピーク値の半値幅が、前記第２ドープ導電層のラマンスペクトルにおける前記ピーク値の半値幅よりも大きくない、
ことを特徴とする太陽電池。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項2】

前記第１ドープ導電層のラマンスペクトルにおけるピーク値の半値幅は、２ｃｍ^－１～６ｃｍ^－１である、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【手続補正3】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項3】

前記第２ドープ導電層のラマンスペクトルにおけるピーク値の半値幅は、２ｃｍ^－１～８ｃｍ^－１である、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【手続補正4】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項13】

第１パッシベーション層をさらに備え、
前記第１パッシベーション層の第１部分が、前記第１ドープ導電層の前記ベースから離れた面に位置し、前記第１パッシベーション層の第２部分が、電極が設けられていない領域と位置合わせされた表面に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【手続補正5】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項14】

前記第１パッシベーション層の第１部分の頂面と、前記第１パッシベーション層の第２部分の頂面とは面一ではない、
ことを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。

【手続補正6】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項16】

前記電極が設けられた領域に設けられ、前記第１ドープ導電層と電気的に接続された第１電極をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【手続補正7】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項17】

前記電極が設けられた領域と位置合わせされた前記ベース内に位置し、頂部が前記第１トンネル層と接触し、ドーピング元素の濃度が前記ベースのドーピング元素の濃度よりも大きい拡散エリアをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【手続補正8】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0017】

また、第１パッシベーション層をさらに備え、前記第１パッシベーション層の第１部分が、前記第１ドープ導電層の前記ベースから離れた面に位置し、前記第１パッシベーション層の第２部分が、非金属パターン領域と位置合わせされた表面に位置する。

【手続補正9】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0018】

また、前記第１パッシベーション層の第１部分の頂面と、前記第１パッシベーション層の第２部分の頂面とは面一ではない。
。

【手続補正10】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0036】

具体的には、いくつかの実施例において、第１ドープ導電層１２０の第１ピーク付近における半値幅は、第２ドープ導電層１５０の第１ピーク付近における半値幅に等しくてもよく、これにより、第２ドープ導電層１５０の結晶粒サイズと第１ドープ導電層１２０の結晶粒サイズとが同じになる。つまり、第２ドープ導電層１５０の結晶粒サイズも小さく、第２ドープ導電層１５０のパッシベーション性能を良好に保つことができるが、第２ドープ導電層１５０がベース１００とＰＮ接合を形成する、すなわち、第２ドープ導電層１５０が光生成キャリアを生成させるために用いられるので、第２ドープ導電層１５０のパッシベーション性能を良好に保つことは、ベース１００の裏面での光生成キャリアのキャリア再結合を低減し、光生成キャリアの移動度を向上させ、さらにベース１００内のキャリア濃度を高くすることができる。

【手続補正11】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0049】

図２を参照して、具体的には、幾つかの実施例において、第１ドープ導電層１２０と第２ドープ導電層１５０の材料が同じであり、いずれもポリシリコンである場合、第１ピークは５２０ｃｍ^-１であってもよく、第１ド-プ導電層１２０の５２０ｃｍ^-１付近における半値幅は、２ｃｍ^-１～６ｃｍ^-１であってもよく、例えば、２ｃｍ^-１～２．５ｃｍ^-１、２．５ｃｍ^-１～３ｃｍ^-１、３ｃｍ^-１～３．３ｃｍ^-１、３．３ｃｍ^-１～３．４ｃｍ^-１、３．４ｃｍ^-１～３．５ｃｍ^-１、３．５ｃｍ^-１～３．７ｃｍ^-１、３．７ｃｍ^-１～４ｃｍ^-１、４ｃｍ^-１～４．５ｃｍ^-１、４．５ｃｍ^-１～５ｃｍ^-１、５ｃｍ^-１～５．５ｃｍ^-１又は５．５ｃｍ^-１～６ｃｍ^-１であってもよい。この範囲では、第１ド-プ導電層１２０の半値幅が比較的小さく、且つ、第１ド-プ導電層１２０の結晶粒サイズが比較的大きいので、入射光線に対する第１ド-プ導電層１２０の寄生吸収能力が弱く、入射光線の吸収利用率を高めることができる。そして、この範囲では、第１ド-プ導電層１２０のパッシベ-ション性能を優れたものとすることができ、このように、ベ-ス１００の表面への入射光線に対する第１ド-プ導電層１２０の寄生吸収を低減できるだけでなく、第１ド-プ導電層１２０によるベ-ス１００の表面のパッシベ-ション性能も改善でき、第１ド-プ導電層１２０が、金属パタ-ン領域と位置合わせされたベ-ス１００の表面に強い静電界を形成するため、ベ-ス１００の表面におけるキャリアの移動速度を増加させることができ、第１ド-プ導電層１２０のフィ-ルドパッシベ-ション効果を著しく高めることができる。

【手続補正12】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0052】

また、第２ド-プ導電層１５０の厚さをより大きくすることにより、第２ド-プ導電層１５０のパッシベ-ション作用を強めることができる。これは、第２ド-プ導電層１５０における結晶粒サイズが小さいため、実際に第２ド-プ導電層１５０を作製する過程において、第２ド-プ導電層１５０におけるド-ピング元素の拡散速度が大きく、このように、第２ド-プ導電層１５０におけるド-ピング元素の濃度が大きくなりすぎて、第２ド-プ導電層１５０のパッシベ-ション性能が低下するという問題があるためである。また、第２ド-プ導電層１５０はベ-ス１００と共にＰＮ接合を形成するため、第２ド-プ導電層１５０のパッシベ-ション性能を良好にする必要があり、これにより、光生成キャリアの再結合を低減し、ベ-ス１００内のキャリア濃度を高めることができる。これに基づいて、第２ド-プ導電層１５０の厚さをより大きくすることで、第２ド-プ導電層１５０に拡散されたド-ピング元素について拡散経路を長く取ることができ、第２ド-プ導電層１５０におけるド-ピング元素が集中し過ぎることに起因して第２ド-プ導電層１５０におけるド-ピング元素濃度が過大になるという問題を回避できる。

【手続補正13】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0057】

いくつかの実施例において、第１ド-プ導電層は、第１ド-ピング元素を含み、第１ド-ピング元素はアニ-ルにより活性化され、活性化された第１ド-ピング元素が得られ、活性化された第１ド-ピング元素の濃度は、１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～６×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であり、例えば、１×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～２×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、２×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～３×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、３×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～４×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、４×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３、または５×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３～６×１０^２０ａｔｏｍ／ｃｍ^３であってもよい。第１ド-プ導電層１２０及び第２ド-プ導電層１５０において、活性化されたド-ピング元素はドナ-不純物となり得るため、第１ド-プ導電層１２０及び第２ド-プ導電層１５０はフィ-ルドパッシベ-ション効果を発揮することが理解できる。この範囲内では、第１ド-プ導電層１２０における活性化された第１ド-ピング元素の濃度を高い濃度にし、一方で、第１ド-プ導電層がベ-ス１００の表面に強い静電界を形成することができ、第１ド-プ導電層１２０のフィ-ルドパッシベ-ション作用の増強に有利である。一方、この範囲であれば、第１ド-プ導電層１２０のシ-ト抵抗をより小さくすることができ、第１ド-プ導電層の金属接触再結合損失を低減するのに有利であり、キャリアの収集効率を向上させることができる。

【手続補正14】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0063】

いくつかの実施例において、第１パッシベ-ション層１７０をさらに備え、第１パッシベ-ション層１７０の第１部分が、第１ド-プ導電層１２０のベ-ス１００から離れた面に位置し、第１パッシベ-ション層１７０の第２部分が、非金属パタ-ン領域と位置合わせされた表面に位置する。

【手続補正15】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0064】

第１パッシベ-ション層１７０は、ベ-ス１００の表面に対して良好なパッシベ-ション効果を奏することができ、例えば、ベ-ス１００の表面のダングリングボンドに対して良好な化学的なパッシベ-ションを行い、ベ-ス１００の表面の欠陥状態密度を低減し、ベ-ス１００の表面のキャリア再結合を良く抑制することができる。第２部分の第１パッシベ-ション層１７０は、ベ-ス１００の表面に直接接触しているので、第２部分の第１パッシベ-ション層１７０とベ-ス１００との間に第１トンネル層１１０および第１ド-プ導電層１２０を有していなく、このように、入射光線に対する第１ド-プ導電層１２０の寄生吸収の問題を低減することができる。