特許 7194302 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】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-13

(45)【発行日】2022-12-21

(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 31/0216 20140101AFI20221214BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20221214BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20221214BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 240

H01L21/316 X

H01L21/316 S

H01L21/318 B

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022078217

(22)【出願日】2022-05-11

(62)【分割の表示】P 2021152725の分割

【原出願日】2021-09-19

【審査請求日】2022-05-24

(31)【優先権主張番号】202110963291.4

(32)【優先日】2021-08-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】521376620

【氏名又は名称】上海晶科緑能企業管理有限公司

(73)【特許権者】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100199819

【弁理士】

【氏名又は名称】大行 尚哉

(72)【発明者】

【氏名】リ ウン チー

(72)【発明者】

【氏名】余丁

(72)【発明者】

【氏名】楊潔

(72)【発明者】

【氏名】ヂァン シン ウ

(72)【発明者】

【氏名】金浩

【審査官】吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１２２５９６１５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９２１６４７３（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８９６２９９９（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９００４０３８（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０５７６１８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／０２－３１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する第１表面及び第２表面を有する基板と、
前記第１表面に設けられた第１パッシベーション積層体と、
前記第２表面に設けられたトンネル酸化層と、
前記トンネル酸化層の表面に設けられたドープ導電層と、
前記ドープ導電層の表面に設けられた第２パッシベーション層とを備え、
前記基板は、シリコン基板材料であり、
前記第１パッシベーション積層体は、前記第１表面から離れる方向に順次設置される、酸素原子分率が４０％～７０％である第１酸素リッチ誘電体層と、酸素原子分率が０％を超えかつ１０％以下である第１ケイ素リッチ誘電体層と、酸素原子分率が５０％～８０％である第２酸素リッチ誘電体層と、酸素原子分率が０％を超えかつ１０％以下である第２ケイ素リッチ誘電体層とを含み、
前記第１酸素リッチ誘電体層の材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化ガリウム、酸化チタン、又は酸化ハフニウムのうちの１つ又は複数の組み合わせを含み、前記第１ケイ素リッチ誘電体層の材料は、第１窒化ケイ素材料を含み、第２酸素リッチ誘電体層の材料は、酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素のうちの少なくとも１つを含み、前記第２ケイ素リッチ誘電体層の材料は、第２窒化ケイ素材料を含み、
そのうち、前記第１酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率は、前記第２酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率よりも小さく、
前記第１表面に垂直な方向において、前記第１酸素リッチ誘電体層の厚さは、１ｎｍ～２０ｎｍであり、前記第２酸素リッチ誘電体層の厚さは、５ｎｍ～２０ｎｍであり、前記第１ケイ素リッチ誘電体層の厚さが前記第２酸素リッチ誘電体層の厚さよりも大きい、
ことを特徴とする太陽電池。

【請求項2】

前記第１酸素リッチ誘電体層は、酸化ケイ素材料を含み、前記第１酸素リッチ誘電体層の屈折率は１．５８～１．６１であり、前記第１表面に垂直な方向において、前記第１酸素リッチ誘電体層の厚さは２ｎｍ～１５ｎｍ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酸素リッチ誘電体層は、酸窒化ケイ素材料を含み、前記第１酸素リッチ誘電体層の屈折率は、１．６１～１．７１であり、前記第１表面に垂直な方向において、前記第１酸素リッチ誘電体層の厚さは、８ｎｍ～２０ｎｍ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酸素リッチ誘電体層は、酸化アルミニウム材料を含み、前記第１酸素リッチ誘電体層の屈折率は、１．７１～１．８１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5】

前記第２酸素リッチ誘電体層は、酸窒化ケイ素材料を含み、前記第２酸素リッチ誘電体層の屈折率は、１．５６～１．６２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6】

前記第１ケイ素リッチ誘電体層の屈折率は、２．０２～２．２であり、前記第２ケイ素リッチ誘電体層の屈折率は、１．９８～２．０６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7】

前記第１窒化ケイ素材料におけるケイ素原子数と窒素原子数との比は、０．６６～２．３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8】

前記第１ケイ素リッチ誘電体層の屈折率は、２．０２～２．２であり、前記第１表面に垂直な方向において、前記第１ケイ素リッチ誘電体層の厚さは、２０ｎｍ～５０ｎｍ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9】

前記第２窒化ケイ素材料におけるケイ素原子数と窒素原子数との比は、０．４６～１．８７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】

前記第２ケイ素リッチ誘電体層の屈折率は、１．９８～２．０６であり、前記第１表面に垂直な方向において、前記第２ケイ素リッチ誘電体層の厚さは、２０ｎｍ～５０ｎｍ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２パッシベーション層の屈折率は、２．０４～２．２であり、前記第２表面に垂直な方向において、前記第２パッシベーション層の厚さは、６０ｎｍ～１００ｎｍ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】

複数の請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の太陽電池を接続することで形成された電池ストリングと、
前記電池ストリングの表面を被覆するための封止用接着フィルムと、
前記封止用接着フィルムの前記電池ストリングから離れた表面を覆うための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】

本発明の実施例は、光起電力の分野に関し、特に、太陽電池及び光起電力モジュール（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｍｏｄｕｌｅ）に関する。

【背景技術】

【0002】

電位誘起減衰（ＰＩＤ、ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）とは、外部電圧の長期にわたる作用下で、光起電力モジュールに電力減衰が発生する現象を指す。ＰＩＤの故障メカニズムについては、現在、ＰＩＤ－ｓ及びＰＩＤ－ｐ理論が公知されている。前者は、モジュール封止用材料におけるエチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ、Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）は水蒸気と反応して加水分解して酢酸を生成し、酢酸はガラス表面と反応して遊離可能なナトリウムイオンＮａ＋を生成し、電界の作用下で、Ｎａ＋イオンはパッシベーション層を通過してＰＮ接合に入り、漏れ電流経路を形成することを指す。後者は、特にＮａ＋が裏面の少数キャリアを吸引することによってキャリアを再結合させてしまうことを指す。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の実施例には、太陽光に対する吸収効率を向上させることに有利である太陽電池及び光起電力モジュールが提供される。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記の問題を解決するために、本発明の実施例には、太陽電池が提供され、太陽電池は、対向する第１表面及び第２表面を有する基板と、前記第１表面に設けられた第１パッシベーション積層体と、前記第２表面に設けられたトンネル酸化層と、前記トンネル酸化層の表面に設けられたドープ導電層と、前記ドープ導電層の表面に設けられた第２パッシベーション層とを備え、前記第１パッシベーション積層体は、順次設置される第１酸素リッチ誘電体層、第１ケイ素リッチ誘電体層、第２酸素リッチ誘電体層及び第２ケイ素リッチ誘電体層を含み、そのうち、前記第１酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率は、前記第２酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率よりも小さい。

【0005】

また、前記第１酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率は、４０％～７０％であり、前記第１ケイ素リッチ誘電体層は酸素原子を含み、ここで、酸素原子分率は０％を超えかつ１０％以下であり、前記第２酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率は３０％～８０％であり、前記第２ケイ素リッチ誘電体層は酸素原子を含み、ここで、酸素原子分率は０％を超えかつ１０％以下である。

【0006】

また、前記第１酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率は、４０％～６０％であり、前記第１ケイ素リッチ誘電体層における酸素原子分率は、０％を超えかつ７％以下であり、前記第２酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率は、５０％～８０％であり、前記第２ケイ素リッチ誘電体層における酸素原子分率は、０％を超えかつ７％以下である。

【0007】

また、前記第１酸素リッチ誘電体層の材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化ガリウム、酸化チタン、又は酸化ハフニウムのうちの１つ又は複数の組み合わせを含む。

【0008】

また、前記第１酸素リッチ誘電体層は酸化アルミニウム層と酸窒化ケイ素層とを含み、前記酸化アルミニウム層は、前記酸窒化ケイ素層と前記基板との間に位置する。

【0009】

また、前記酸化アルミニウムにおける酸素原子数とアルミニウム原子数の比は、［０．６～２．４］である。

【0010】

また、前記第１酸素リッチ誘電体層の屈折率は、前記第２酸素リッチ誘電体層の屈折率よりも大きい。

【0011】

また、前記第１酸素リッチ誘電体層は、酸化ケイ素材料を含み、前記第１酸素リッチ誘電体層の屈折率は１．５８～１．６１であり、前記第１表面に垂直な方向において、前記第１酸素リッチ誘電体層の厚さは２ｎｍ～１５ｎｍである。

【0012】

また、前記第１酸素リッチ誘電体層は、酸窒化ケイ素材料を含み、前記第１酸素リッチ誘電体層の屈折率は、１．６１～１．７１であり、前記第１表面に垂直な方向において、前記第１酸素リッチ誘電体層の厚さは８ｎｍ～２０ｎｍである。

【0013】

また、前記第１酸素リッチ誘電体層は、酸化アルミニウム材料を含み、前記第１酸素リッチ誘電体層の屈折率は、１．７１～１．８１であり、前記第１表面に垂直な方向において、前記第１酸素リッチ誘電体層の厚さは、１ｎｍ～２０ｎｍである。

【0014】

また、前記第２酸素リッチ誘電体層は、酸窒化ケイ素材料を含み、前記第２酸素リッチ誘電体層の屈折率は、１．５６～１．６２であり、前記第１表面に垂直な方向において、前記第２酸素リッチ誘電体層の厚さは、５ｎｍ～２０ｎｍである。

【0015】

また、前記第１ケイ素リッチ誘電体層の屈折率は、前記第２ケイ素リッチ誘電体層の屈折率よりも大きい。

【0016】

また、前記第１ケイ素リッチ誘電体層の屈折率は、２．０２～２．２であり、前記第２ケイ素リッチ誘電体層の屈折率は、１．９８～２．０６である。

【0017】

また、前記第１ケイ素リッチ誘電体層の材料は、第１窒化ケイ素材料を含み、前記第１窒化ケイ素材料におけるケイ素原子数と窒素原子数との比は、０．６６～２．３である。

【0018】

また、前記第１ケイ素リッチ誘電体層の屈折率は、２．０２～２．２であり、前記第１表面に垂直な方向において、前記第１ケイ素リッチ誘電体層の厚さは、２０ｎｍ～５０ｎｍである。

【0019】

また、前記第２ケイ素リッチ誘電体層の材料は、第２窒化ケイ素材料を含み、前記第２窒化ケイ素材料におけるケイ素原子数と窒素原子数との比は、０．４６～１．８７である。

【0020】

また、前記第２ケイ素リッチ誘電体層の屈折率は、１．９８～２．０６であり、前記第１表面に垂直な方向において、前記第２ケイ素リッチ誘電体層の厚さは、２０ｎｍ～５０ｎｍである。

【0021】

また、前記第２パッシベーション層の屈折率は、２．０４～２．２であり、前記第２表面に垂直な方向において、前記第２パッシベーション層の厚さは、６０ｎｍ～１００ｎｍである。

【0022】

それに対応して、本発明の実施例には、光起電力モジュールがさらに提供され、光起電力モジュールは、複数の上記のいずれか一項に記載の太陽電池を接続することで形成された電池ストリングと、前記電池ストリングの表面を被覆するための封止用接着フィルムと、前記封止用接着フィルムの前記電池ストリングから離れた表面を覆うためのカバープレートとを備える。

【0023】

従来技術と比べて、本発明の実施例に提供された技術考案は、以下の利点を有する。

【0024】

上記の技術考案において、酸素リッチ誘電体層及びケイ素リッチ誘電体層は順次設置されており、ケイ素リッチ誘電体層と比べて、酸素リッチ誘電体層は、高い緻密性、弱い正電荷性、低い硬度を有し、外部のイオンが基板に拡散して入ることを遮断し、エミッタの欠陥密度及び応力損傷を低減することに有利であり、又は、強い負電荷性を有し、基板に対してフィールドパッシベーションを形成することに有利であり、キャリアの選択的な輸送を実現する。少なくとも２層の酸素リッチ誘電体層を設置することで、上記のいずれか一方の技術的効果を強化したり、太陽電池に２つの効果を同時に持たせたりすることに有利である。また、酸素リッチ誘電体層と比べて、ケイ素リッチ誘電体層は通常屈折率が高いという特徴を有し、２層のケイ素リッチ誘電体層を間隔をあけて設置することにより、２つの屈折率の勾配を形成することに有利であり、異なる波長の光をいずれも基板に効果的に入射させることができ、太陽電池の吸収効率を向上させることに有利である。また、第２酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率を第１酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率よりも大きく設定することで、第２酸素リッチ誘電体層に高い密度を持たせることに有利であり、外部のイオン又は他の不純物を更なる外層に遮断し、第１ケイ素リッチ誘電体層の反射防止性能が損なわれることを回避し、太陽電池の高い光吸収効率を確保することに有利である。

【図面の簡単な説明】

【0025】

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、特に断りのない限り、添付の図面における図は比例上の制限を形成しない。

【図1】図１は、本発明の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、本発明の実施例に係る太陽電池の部分断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施例に係る太陽電池の位置-原子分率（ａｔｏｍｉｃ ｆｒａｃｔｉｏｎ）を示す図である。

【図4】図４は、本発明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。

【図5】図５は、本発明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。

【図6】図６は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する構成を示す図である。

【図7】図７は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する構成を示す図である。

【図8】図８は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する構成を示す図である。

【図9】図９は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する構成を示す図である。

【図10】図１０は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明の実施例の目的、技術考案及び利点をより明確にするために、以下、本発明の各実施例について図面を組み合わせて詳細に説明する。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、本発明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及び以下の各実施例に基づく種々の変更や修正がなくても、本発明が保護しようとする技術考案を実現することができる。

【0027】

本発明の実施例には、太陽電池及び光起電力モジュールが提供され、以下、図面を組み合わせて本発明の実施例に係る太陽電池を詳しく説明する。図１は、本発明の実施例に係る太陽電池の断面構造を示す図である。図２は、本発明の実施例に係る太陽電池の部分断面図である。図３は、本発明の実施例に係る太陽電池の位置-原子分率を示す図である。

【0028】

図１を参照して、太陽電池は、対向する第１表面１０ａ及び第２表面１０ｂを有する基板１０と、第１表面１０ａに設けられた第１パッシベーション積層体と、第２表面１０ｂに設けられたトンネル酸化層１２１と、トンネル酸化層１２１の表面に設けられたドープ導電層１２２と、ドープ導電層１２２の表面に設けられた第２パッシベーション層１２３とを備え、第１パッシベーション積層体は、第１表面１０ａから離れる方向に順次設置される第１酸素リッチ誘電体層１１１、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２、第２酸素リッチ誘電体層１１３及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４を含み、そのうち、第１酸素リッチ誘電体層１１１における酸素原子分率は、第２酸素リッチ誘電体層１１３における酸素原子分率よりも小さい。

【0029】

なお、酸素リッチ誘電体層及びケイ素リッチ誘電体層は相対的な概念であり、これらに対するものは、酸素プア誘電体層及びケイ素プア誘電体層であり、一部の環境において、一部の酸素原子分率が高い誘電体層を酸素リッチ誘電体層と呼び、一部の酸素原子分率が低い又は酸素を含まない誘電体層を酸素プア誘電体層と呼び、同様に、一部のケイ素原子分率が高い誘電体層をケイ素リッチ誘電体層と呼び、一部のケイ素原子分率が低い又はケイ素を含まない誘電体層をケイ素プア誘電体層と呼び、本発明では、酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率の値及びケイ素リッチ誘電体層におけるケイ素原子分率の値を限定しない。

【0030】

ケイ素リッチ誘電体層と比べて、酸素リッチ誘電体層は、高い緻密性、弱い正電荷性、低い硬度を有することができ、外部のイオンが基板に拡散して入ることを遮断し、基板に対する応力損傷を低減することに有利であり、又は、強い負電荷性を有し、基板に対してフィールドパッシベーションを形成することに有利であり、キャリアの選択的な輸送を実現する。少なくとも２層の酸素リッチ誘電体層を設置することで、上記のいずれか一方の技術的効果を強化したり、太陽電池に２つの効果を同時に持たせたりすることに有利である。また、酸素リッチ誘電体層と比べて、ケイ素リッチ誘電体層は通常屈折率が高いという特徴を有し、２層のケイ素リッチ誘電体層を間隔をあけて設置することにより、２つの屈折率の段階的勾配、即ち、第２ケイ素リッチ誘電体層及び外部膜層（例えば、封止用膜層及びカバープレート）からなる第１屈折率段階的勾配及び第１ケイ素リッチ誘電体層と第２酸素リッチ誘電体層からなる第２屈折率段階的勾配を形成することに有利であり、異なる波長の光をいずれも基板に効果的に入射させることができ、太陽電池の吸収効率を向上させることに有利である。

【0031】

また、第１酸素リッチ誘電体層１１１における酸素原子分率は、第２酸素リッチ誘電体層１１３における酸素原子分率よりも小さい。酸素原子分率が高いほど、対応する膜層の緻密性が強くなり、外部のイオン又は他の不純物に対する遮断性能がより良好になり、第２酸素リッチ誘電体層１１３における酸素原子分率を大きく設定することで、外部のイオン又は他の不純物を更なる外層に遮断し、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の反射防止性能が損なわれることを回避し、太陽電池の高い光吸収効率を確保することに有利である。

【0032】

以下、図面を組み合わせて図１に示される太陽電池をさらに詳しく説明する。

【0033】

幾つかの実施例では、基板１０は、シリコン基板材料であり、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン又は微結晶シリコンの１種又は複数種であり、他の実施例では、基板の材料は、炭素単体、有機材料又は多元系化合物であってもよく、多元系化合物は、ペロブスカイト、ガリウムヒ素、テルル化カドミウム、銅インジウムセレン等の材料を含むことができるが、これらに限らない。

【0034】

幾つかの実施例では、第１表面１０ａは、受光表面であり、第２表面１０ｂは受光表面と対向する裏面であり、第１表面１０ａの光線に対する反射を低減し、光線の吸収利用率を高め、太陽電池の変換効率を向上させるように、第１表面１０ａはピラミッドテクスチャード加工表面として設定されることができる。幾つかの実施例では、太陽電池が両面電池である場合、前記第２表面１０ｂを受光表面とすることもできる。

【0035】

基板１０は、ベース領域１０１とエミッタ１０２とを含み、幾つかの実施例において、太陽電池は、Ｎ型電池、例えばＴＯＰＣｏｎ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｏｘｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ：トンネル酸化膜パッシベーションコンタクト）電池であり、ベース領域１０１はＮ型ドーピング元素（例えば、リン、ヒ素、アンチモン等）を含み、エミッタ１０２は、Ｐ型ドーピング元素を含み、エミッタ１０２とベース領域１０１とはＰＮ接合を形成し、第１酸素リッチ誘電体層１１１は、第１表面１０ａを覆う。他の実施例において、電池は、Ｐ型電池、例えばＰＥＲＣ（Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｅｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ Ｒｅａｒ Ｃｅｌｌ、不動態化エミッタ及びリアセル）電池であり、ベース領域は、Ｐ型ドーピング元素（例えば、ホウ素、インジウム等）を含み、エミッタは、Ｎ型ドーピング元素を含み、エミッタとベース領域とはＰＮ接合を形成し、第１酸素リッチ誘電体層は第２表面を覆う。以下、太陽電池がＴＯＰＣｏｎ電池であることを例として詳しく説明する。

【0036】

幾つかの実施例では、第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化ガリウム、酸化チタン、又は酸化ハフニウムのうちの１つ又は複数の組み合わせを含む。第１酸素リッチ誘電体層１１１が異なる電気特性の材料から構成されることができ、異なる電気特性の材料の機能・作用が異なるため、異なる材料の組成に基づいて第１酸素リッチ誘電体層１１１の機能・作用を解釈することができ、具体的には、以下の通りである。

【0037】

幾つかの実施例では、第１酸素リッチ誘電体層１１１は負電荷性を示し、第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化チタン又は酸化ハフニウムのうちの１つ又は複数の組み合わせを含み、これによって、基板１０に対してフィールドパッシベーションを形成し、キャリアの選択的な輸送を実現することに有利であり、キャリアの再結合を低減し、光電変換効率を向上させる。これを基にして、第１酸素リッチ誘電体層１１１の酸素原子分率を４０％～７０％、例えば４５％、５０％、５５％、６０％又は６５％に設定することができ、酸素原子分率が低すぎると、第１酸素リッチ誘電体層１１１の負電荷性が弱くて硬度が高く、負電荷性が弱いと、界面でのダングリングボンドを飽和させること及びキャリアの再結合を抑制することに不利になり、硬度が高いと、基板１０と第１酸素リッチ誘電体層１１１との間の応力損傷を低減することに不利になる。酸素原子分率が高すぎると、第１酸素リッチ誘電体層１１１の負電荷性が強くなり、外部の正イオンの基板１０への移動、浸透を遮断することに不利になる。好ましくは、第１酸素リッチ誘電体層１１１の酸素原子分率は、４０％～６０％である。

【0038】

光起電力モジュールの周縁が湿ると、モジュール封止用材料のうちのＥＶＡ材料は水蒸気と反応して加水分解して酢酸を生成し、酢酸はカバープレートガラスと反応して遊離可能なＮａ＋を生成し、電界の作用下で、Ｎａ＋はパッシベーション層を通過し、ＰＮ接合を損傷して、漏電チャネルを形成する。酸化アルミニウム等の負電荷性を示した材料を用いて第１酸素リッチ誘電体層１１１を構成する場合、第１酸素リッチ誘電体層１１１によって運ばれる電荷の極性がＮａ＋の極性と逆であるため、極性反発によりＮａ＋の浸透、移動を遮断することができず、さらにＮａ＋を基板へ移動させるように促す可能性があり、ＰＮ接合を保護することに不利である。第１酸素リッチ誘電体層１１１の成分を合理的なものにし、第１酸素リッチ誘電体層１１１の負電荷性を一定範囲内に制御することで、第１酸素リッチ誘電体層１１１のＮａ＋に対する吸引力を抑制し、ＰＮ接合の電気的特性を改良することに有利である。

【0039】

幾つかの実施例では、第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料は、酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素のうちの少なくとも１つを含む。ベース領域１０１が主にケイ素元素等の半導体元素から構成される場合、第１酸素リッチ誘電体層１１１と基板１０に特性が近い元素が含まれるため、第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料特性は基板１０の材料特性と近く、このように、第１酸素リッチ誘電体層１１１と基板１０との間の材料特性の違いによる応力損傷及び界面欠陥を低減し、光生成キャリアの輸送効率を向上させることに有利である。

【0040】

また、酸化ケイ素及び酸窒化ケイ素は、一般的に正電荷性を示しかつ高い緻密性を有し、酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素のうちの少なくとも１つを用いて第１酸素リッチ誘電体層１１１の主材料とすることで、第１酸素リッチ誘電体層１１１は正電荷性を示すようになり、かつ高い密度を有し、Ｎａ＋の浸透を遮断することに有利である。これに基づいて、第１酸素リッチ誘電体層１１１の酸素原子分率を４０％～７０％、例えば、４５％、５０％、５５％、６０％又は６５％に設定することができ、酸素原子分率が低すぎると、第１酸素リッチ誘電体層１１１は強い正電荷性を示し、殆どのキャリア電子は、第１酸素リッチ誘電体層１１１における正孔を埋めたり、ドープされた水素イオンと反応したりするおそれがあり、キャリアの再結合を抑制することに不利になる。酸素原子分率が高すぎると、第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率が低くなり、入射光線の反射及び出射を促進するおそれがあり、光線の吸収効率の向上に不利になる。

【0041】

幾つかの実施例では、第１酸素リッチ誘電体層１１１において、正電荷性材料の酸化ケイ素及び負電荷性材料の酸化アルミニウム等の両方を含み、かつ、酸素原子分率は４０％～７０％であり、例えば４５％、５０％、５５％、６０％又は６５％であり、このように、第１酸素リッチ誘電体層１１１に上記の２つの材料の利点を有させることができ、即ち、第１酸素リッチ誘電体層１１１は負電荷性を示し、基板１０に対してフィールドパッシベーションを形成し、キャリアの選択的な輸送を実現することができ、同時に、第１酸素リッチ誘電体層１１１は高い緻密性を示し、ナトリウムイオンの浸透を遮断することに有利である。また、第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料特性が基板１０の材料特性に近くて、第１酸素リッチ誘電体層１１１の基板１０に対する応力損傷が小さい。さらに、大量に含んだ酸素原子が第１表面１０ａの未飽和のケイ素原子と結合することができ、ダングリングボンドの密度を小さくし、キャリアの再結合を抑制し、光電変換効率を向上させる。

【0042】

幾つかの実施例では、第１酸素リッチ誘電体層１１１における正電荷性材料と負電荷性材料とは互いに混合し、明らかな限界がない。他の幾つかの実施例では、第１酸素リッチ誘電体層１１１は積層構造であり、図２を参照すると、第１酸素リッチ誘電体層１１１は酸化アルミニウム層と酸窒化ケイ素層とを含み、酸化アルミニウム層は、酸窒化ケイ素層と基板１０との間に位置する。

【0043】

図３は、一実施例に記載の太陽電池の第１パッシベーション積層体の元素分析を示す例であり、図３を参照すると、位置区間０～３７．５ｎｍにおいて、主な元素はケイ素元素であり、基板１０を意味し、位置区間３７．５～５０ｎｍにおいて、主な元素は酸素元素及びアルミニウム元素であり、第１酸素リッチ誘電体層１１１における酸化アルミニウム層を意味し、位置区間５０～５３ｎｍにおいて、酸素原子分率とアルミニウム原子分率が徐々に減少し，ケイ素原子分率と窒素原子分率が徐々に増加し、酸化アルミニウム層に窒化ケイ素層を形成することを意味し、なお、５２ｎｍ付近において、窒素原子分率が急激に減少し、これは、特定の含有量を有する窒素イオン源とケイ素イオン源との衝突により、酸化アルミニウム層における酸素元素がスパッタリングされて窒素イオンとケイ素イオンと混合し、最終的に薄い酸窒化ケイ素層を形成するからである。位置区間５３～８５ｎｍ及び位置区間９０～１２５ｎｍにおいて、主な元素は窒素元素及びケイ素元素であり、それぞれ第１窒化ケイ素材料からなる第１ケイ素リッチ誘電体層１１２と第２窒化ケイ素材料からなる第２ケイ素リッチ誘電体層１１４を意味する。位置区間８５～９０ｎｍにおいて、主な元素は酸素元素とケイ素元素であり、かつ、ケイ素原子分率は両側と比べてある程度減少し、第２酸素リッチ誘電体層１１３を意味し、かつ、第２酸素リッチ誘電体層１１３における酸素原子分率が第１ケイ素リッチ誘電体層１１２及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４におけるケイ素元素の原子分率よりも大きいことを意味する。また、第１酸素リッチ誘電体層１１１も第２酸素リッチ誘電体層１１３も、その酸素原子分率はいずれもピーク状を呈しており、これは、酸素元素が隣接する膜層へ移動浸透することを意味し、同様に、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４における窒素原子分率も徐々に増加したり、徐々に減少したりし、これは、窒素元素も隣接する膜層へ移動浸透することを意味する。酸窒化ケイ素層の存在により、酸化アルミニウム層と窒化ケイ素層との間の応力損傷及び界面欠陥を低減し、キャリアの再結合を抑制し、太陽電池の光電変換効率を向上させることに有利である。

【0044】

なお、第１酸素リッチ誘電体層１１１が単層構造であっても、積層構造であっても、第１酸素リッチ誘電体層１１１が主に酸化アルミニウム材料からなる場合、負電荷性及び硬度の両方の観点から、第１表面１０ａを覆う酸化アルミニウム材料の組成比を制限する必要があり、例えば、酸素原子数とアルミニウム原子数の比を［０．６～２．４］とし、例えば、１、１．５、又は２とする。このように、第１酸素リッチ誘電体層１１１の負電荷性を合理的な範囲内に制御することで、酸化アルミニウム材料の基板１０に対するフィールドパッシベーション作用及びＮａ＋に対する吸引力を均衡させることに有利であり、かつ、第１酸素リッチ誘電体層１１１が高い密度及び低い硬度を有することを確保し、第１酸素リッチ誘電体層１１１は、Ｎａ＋に対して良好な遮断効果を有し、かつ基板１０に小さい応力を加える。

【0045】

ここで、第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率は１．７１～１．８１、例えば１．１７３、１．７６及び１．７９とすることができ、第１表面１０ａに垂直な方向において、第１酸素リッチ誘電体層１１１の厚さは、１ｎｍ～２０ｎｍとすることができ、第１酸素リッチ誘電体層１１１の厚さは、５ｎｍ～１０ｎｍ、例えば６ｎｍ、７ｎｍ、８ｎｍ又は９ｎｍとすることができる。

【0046】

また、第１酸素リッチ誘電体層１１１が酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素のうちの少なくとも１つからなる場合、正電荷性及び密度の両方の観点から、第１酸素リッチ誘電体層１１１における異なる元素の含有量を制限する必要があり、具体的には、第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率を制限する。同時に、酸化ケイ素の密度が酸窒化ケイ素よりも高いため、遮断性能が良好であり、酸窒化ケイ素からなる第１酸素リッチ誘電体層１１１は、予め設定された遮断の要求を満たすように、大きな厚さを有する必要がある。

【0047】

例示すると、第１酸素リッチ誘電体層１１１は、酸化ケイ素材料を含み、第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率は１．５８～１．６１、例えば１．５９又は１．６０であり、第１表面１０ａに垂直な方向において、第１酸素リッチ誘電体層１１１の厚さは２ｎｍ～１５ｎｍ、例えば５ｎｍ、８ｎｍ、１０ｎｍ又は１３ｎｍである。又は、第１酸素リッチ誘電体層１１１は、酸窒化ケイ素材料を含み、第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率は１．６１～１．７１であり、例えば１．６２、１．６５又は１．６８であり、第１表面１０ａに垂直な方向において、第１酸素リッチ誘電体層１１１の厚さは８ｎｍ～１５ｎｍ、例えば１０ｎｍ、１２ｎｍ又は１４ｎｍである。

【0048】

幾つかの実施例では、基板１０を酸素リッチ雰囲気中で酸化することで酸化ケイ素材料からなる第１酸素リッチ誘電体層１１１を形成することができ、工程の温度は４５０°Ｃ～５００°Ｃであってもよく、例えば４６０°Ｃ、４７０°Ｃ、４８０°Ｃ又は４９０°Ｃであり、工程の時間は、１５ｍｉｎ～３０ｍｉｎであってもよく、例えば１８ｍｉｎ、２３ｍｉｎ又は２８ｍｉｎであり、酸化ケイ素材料の高い密度を確保するように、酸素リッチ雰囲気における酸素の体積比は２１％を超えるようにすることができる。同時に、酸化ケイ素材料は、オゾン酸化、笑気ガス酸化、硝酸パッシベーション等の方法で基板１０の表面に形成されてもよい。負電荷性層が高い密度を有するように、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化チタン又は酸化ハフニウムの少なくとも幾つかからなる負電荷性層又は第１酸素リッチ誘電体層１１１は、原子層堆積及びプラズマ増強堆積によって形成されることができる。

【0049】

幾つかの実施例では、第２酸素リッチ誘電体層１１３の材料は、酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素のうちの少なくとも１つを含み、第２酸素リッチ誘電体層１１３における酸素原子分率を３０％～８０％、例えば４０％、５０％、６０％又は７０％に制御することにより、第２酸素リッチ誘電体層１１３に適切な屈折率の範囲を持たせることに有利であり、屈折率が小さすぎると、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４を介して入射した太陽光に内部反射及び出射が発生し、屈折率が大きすぎると、短波の屈折及び吸収の実現に不利になる。理解できるように、短波の吸収率が低い場合、光起電力モジュールが青色又は暗い青色を示し、黒色外観の光起電力モジュールを製造することに不利になる。好ましくは、第２酸素リッチ誘電体層１１３の酸素原子分率は、５０％～８０％である。

【0050】

幾つかの実施例では、太陽光を基板１０に可能な限り垂直に入射させるために、第２酸素リッチ誘電体層１１３の屈折率を小さく設定し、即ち、第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率を第２酸素リッチ誘電体層１１３の屈折率よりも大きく設定し、かつ、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の屈折率を第２酸素リッチ誘電体層１１３の屈折率よりも大きく設定し、これにより、第２酸素リッチ誘電体層１１３を介して入射した太陽光は第１ケイ素リッチ誘電体層１１２及び第１酸素リッチ誘電体層１１１を通過した後に垂直な角度で基板１０に入射し、太陽光の内部反射及び出射を低減し、太陽電池の光線に対する吸収効率を向上させることに有利である。ここで、第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率の範囲は、１．５８～１．７８、例えば１．６３、１．６８又は１．７３とすることができ、第２酸素リッチ誘電体層１１３の屈折率は、１．５６～１．６２、例えば１．５７又は１．５９とすることができる。

【0051】

ここで、上記の屈折率の関係と合わせるように、第１表面１０ａに垂直な方向において、第１酸素リッチ誘電体層１１１の厚さを第２酸素リッチ誘電体層１１３の厚さよりも大きく設定し、かつ、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の厚さを第２酸素リッチ誘電体層１１３の厚さよりも大きく設定することができる。これにより、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２は重点的に長波光線を吸収し、第１酸素リッチ誘電体層１１１及び第２酸素リッチ誘電体層１１３は異なる波長の短波光線を吸収し、太陽電池の異なる波長帯域の光線に対する高い吸収効率を確保し、光起電力モジュールの外観を黒く見せる。

【0052】

幾つかの実施例では、第２酸素リッチ誘電体層１１３は、酸窒化ケイ素材料を含み、第２酸素リッチ誘電体層１１３の屈折率は１．５６～１．６２であり、例えば１．５７又は１．５９であり、第１表面１０ａに垂直な方向において、第２酸素リッチ誘電体層１１３の厚さは５ｎｍ～２０ｎｍであり、さらに、第２酸素リッチ誘電体層１１３の厚さは、５ｎｍ～１８ｎｍ、例えば７ｎｍ、１０ｎｍ、１３ｎｍ又は１６ｎｍとすることができる。第２酸素リッチ誘電体層１１３の屈折率の制限により、酸窒化ケイ素材料における酸素原子数と窒素原子数との比は、２．５８～７．５８、例えば、３．５、４．５、５．５又は６．５とすることができ、酸窒化ケイ素材料における窒素元素は、製造工程に由来してもよいし、隣接する膜層の元素の拡散に由来してもよく、窒素元素の存在により、第２酸素リッチ誘電体層１１３の屈折率を向上させ、小さい屈折率による内部反射を抑制することができると共に、第２酸素リッチ誘電体層１１３と隣接する窒化ケイ素材料を含めた膜層とのマッチ度を高め、第２酸素リッチ誘電体層１１３と隣接する膜層との接触応力を低減することができる。

【0053】

幾つかの実施例では、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の屈折率は、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の屈折率よりも大きい。これにより、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４と第２酸素リッチ誘電体層１１３との屈折率の差を小さくすることに有利であり、屈折率の差による内部反射及び出射を低減することに有利であり、また、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の屈折率を第２酸素リッチ誘電体層１１３の屈折率よりも大きくすることに有利であり、屈折率勾配の上昇を図り、光線の基板１０内への効果的な入射を確保し、太陽電池の光線に対する吸収効率を向上させる。ここで、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の屈折率は、２．０２～２．２、例えば２．０４、２．０６、２．１０、２．１４又は２．１８とすることができ、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の屈折率は、１．９８～２．０６、例えば２．００、２．０２又は２．０４とすることができる。

【0054】

それに対応して、上記の屈折率の関係と合わせるように、基板１０の表面に垂直な方向において、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の厚さを第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の厚さよりも大きく設定することができる。これにより、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４は重点的に異なる波長の長波光線を吸収し、太陽電池の異なる波長帯域の光線に対する吸収効率を向上させることに有利である。

【0055】

幾つかの実施例では、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の材料は、窒素ケイ化物を含み、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の原子分率を設定する場合、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の正電荷性が強すぎることに起因して第１酸素リッチ誘電体層１１１のフィールドパッシベーション効果及び／又はエミッタの電気的特性に影響を及ぼすことを防止する必要があり、同時に、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の正電荷性が弱すぎ、屈折率が低すぎ、又は緻密性が低すぎることを防止する必要があり、正電荷性が弱すぎると、電気的反発によってＮａ＋を遮断することに不利であり、屈折率が低すぎると、内部反射及び出射が発生しやすくなり、密度が低すぎると、同様にＮａ＋を遮断することに不利である。上記の観点から、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２が第１窒化ケイ素材料を含み、第１窒化ケイ素材料におけるケイ素原子数と窒素原子数との比が０．６６～２．３、例えば１．１、１．６又は２．１であるように設定されることができる。

【0056】

異なる膜層に重点的に異なる波長の光線を吸収させ、第２酸素リッチ誘電体層１１３を介して入射した光線をより良く基板１０に入らせるために、上記の原子分率の制限の下で、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の屈折率を２．０２～２．２、例えば２．０４、２．０６、２．１０、２．１４、又は２．１８とすることができ、第１表面１０ａに垂直な方向において、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の厚さは、２０ｎｍ～５０ｎｍであり、さらに、２０ｎｍ～４０ｎｍ、例えば２５ｎｍ、３０ｎｍ、又は３５ｎｍとすることができる。第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の厚さが薄すぎると、光線を基板１０内に屈折させることに不利であり、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の厚さが厚すぎると、第１酸素リッチ誘電体層１１１に過大な応力を加え、界面欠陥が生じてしまうおそれがあり、太陽電池全体の小型化に不利である。

【0057】

ここで、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２は、酸素ドープ窒化ケイ素層であってもよく、酸素原子分率が低く、即ち、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２はケイ素リッチ酸素プア誘電体層（第１ケイ素リッチ酸素プア誘電体層とも呼ばれる）である。幾つかの実施例において、酸素原子は隣接する酸素リッチ誘電体層に由来し、隣接する酸素リッチ誘電体層における酸素原子は、設定された工程により第１ケイ素リッチ誘電体層１１２に拡散し、例えば、濃度差又は熱処理工程により付与された熱エネルギーを利用して第１ケイ素リッチ誘電体層１１２に拡散する。他の幾つかの実施例において、酸素原子は反応チャンバに残された酸素源ガス又は意図的に残された酸素源ガスである。

【0058】

ここで、同一の反応チャンバを用いて第１酸素リッチ誘電体層１１１及び第１ケイ素リッチ誘電体層１１２を順に形成することができ、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２を形成する前に、パージ工程の時間が不十分であり、又は一部の反応物が反応チャンバの側壁に付着される場合、反応チャンバ内に酸素原子が残存する可能性があり、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２を形成する過程において、酸素原子は、窒化ケイ素材料にドープされる可能性があり、それにより、酸素ドープ窒化ケイ素を形成する。第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料が酸化ケイ素である場合、酸化ケイ素の堆積工程を行った後に、酸素源ガスを直接に窒素源ガスに置き換えて、窒化ケイ素を形成し、窒素源ガスに置き換える前に、反応チャンバ内に酸素源ガスがある場合、最終的に酸素ドープ窒化ケイ素を形成する。なお、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２における酸素原子分率を制御するように、反応チャンバにおける酸素源ガスは、意図せずに残されてもよいし、意図的に残されてもよい。

【0059】

第１ケイ素リッチ誘電体層１１２を酸素ドープ窒化ケイ素層とすることを例示して、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２をケイ素リッチ酸素プア誘電体層として設定すると、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２における酸素原子分率を、０％よりも大きくかつ１０％以下、例えば２％、４％、６％又は８％に制御する必要があり、これによって、第１酸素リッチ誘電体層１１１と第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の間の材料の特性をより近くし、両者の間の界面特性を改良することに有利である。具体的には、第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料が酸化アルミニウム等の負電荷性材料である場合、ドープされた酸素原子により第１酸素リッチ誘電体層１１１と第１ケイ素リッチ誘電体層１１２とは同じ元素を有するようになり、両者の結晶格子特性を互いに近接させ、このように、第１酸素リッチ誘電体層１１１と第１ケイ素リッチ誘電体層１１２との界面欠陥及び応力損傷を低減することに有利である。

【0060】

幾つかの実施例では、第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料が酸化ケイ素である場合、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２内に酸素原子がドープされなくてもよく、それは、２つの膜層に共通のケイ素元素が含まれているからであり、この場合、酸素原子分率は０％であってもよい。他の幾つかの実施例において、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２における酸素原子分率は、０％を超えかつ７％以下である。

【0061】

また、ドープされた酸素原子は、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の正電荷性の強弱及び屈折率の大きさを調整することにも用いられ、酸素原子が多いほど、正電荷性は弱くなり、屈折率は小さくなり、酸素原子を一定量でドープすることにより、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２に比較的強い正電荷性を持たせ、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の正電荷性が強すぎることに起因して第１酸素リッチ誘電体層１１１のフィールドパッシベーション効果及びエミッタ１０２の電気的特性に影響を及ぼしてしまうことを回避し、かつ、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の屈折率が高すぎることを回避し、さらに第１ケイ素リッチ誘電体層１１２と第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率の差が大きすぎることに起因して内部反射が生じることを回避することに有利である。

【0062】

幾つかの実施例では、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の材料は、窒素ケイ化物を含み、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の原子分率を設定する場合、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４を介して入射した光線が基板１０内に垂直に入射できるように、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４が高い屈折率を有するように制御する必要があり、同時に、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４と第２酸素リッチ誘電体層１１３との屈折率の差を小さく制御する必要があり、これによって、光線の内部反射及び出射を抑制する。上記の観点から、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４が第２窒化ケイ素材料を含み、第２窒化ケイ素材料におけるケイ素原子数と窒素原子数との比を３．８２～６．３７、例えば、４．３５、４．８５、５．３５、又は５．８５とすることができる。

【0063】

それに対応して、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２と第２ケイ素リッチ誘電体層１１４に重点的に異なる長波光線を吸収させ、かつ、異なる膜層を通過する際の光線の内部反射及び出射をできる限り抑制するために、上記の原子分率の制限の下で、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の屈折率を１．９８～２．０６、例えば２．００、２．０２、２．０４とすることができ、第１表面１０ａに垂直な方向において、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の厚さは、２０ｎｍ～５０ｎｍであり、さらに、２０ｎｍ～４０ｎｍ、例えば２５ｎｍ、３０ｎｍ又は３５ｎｍとすることができる。また、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の厚さが薄すぎる場合、光線を基板１０内に屈折させることに不利であり、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の厚さが厚すぎると、第２酸素リッチ誘電体層１１３に過大な応力を加え、界面欠陥が生じてしまうおそれがあり、太陽電池全体の小型化に不利である。

【0064】

幾つかの実施例では、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４内に酸素原子がドープされているが、ドープされた酸素原子数が少なく、即ち、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４はケイ素リッチ酸素プア誘電体層（第２ケイ素リッチ酸素プア誘電体層とも呼ばれる）であり、ドープされた酸素原子は、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４と第２酸素リッチ誘電体層１１３との間の応力を緩和することに用いられ、例示すると、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４における酸素原子分率は、０％を超えかつ１０％以下であり、好ましくは、酸素原子分率は、０％を超えかつ７％以下であり、例えば、２％、４％又は６％である。

【0065】

幾つかの実施例では、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４は、酸素ドープ窒化ケイ素層以外のケイ素リッチ層であり、例えば、炭化ケイ素層又は酸素ドープ炭化ケイ素層であり、又は、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４には、酸素、窒素及びケイ素以外の他の元素が含まれており、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の高い屈折率を確保するために、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４におけるケイ素原子分率を３０％～７０％、例えば４０％、５０％又は６０％に制御することができる。

【0066】

幾つかの実施例では、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２におけるケイ素原子分率は、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４におけるケイ素原子分率よりも大きく、このように、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の屈折率をより大きくし、小さいから大きくなる屈折率の勾配を形成し、光線の内部反射及び出射を抑制する。例示すると、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４におけるケイ素原子分率は、３０％～６０％、例えば３５％、４０％、４５％、５０％、５５％であってもよく、ケイ素原子分率と窒素原子分率の比は、０．４６～１．８７、例えば０．８、１．１、１．４又は１．７であってもよく、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２におけるケイ素原子分率は４０％～７０％、例えば４５％、５０％、５５％、６０％又は６５％であってもよく、ケイ素原子分率と窒素原子分率の比は、０．６６～２．３、例えば１、１．３、１．６、１．９又は２．２であってもよい。

【0067】

幾つかの実施例では、太陽電池は、基板１０から離れる方向に設置される少なくとも１つの積層構造をさらに備え、積層構造は、順次積層される酸素リッチ誘電体層及び酸素プア誘電体層を含む。つまり、幾つかの実施例において、酸素リッチ誘電体層の電気的特性及び酸素プア誘電体層の電気的特性を向上させるように、太陽電池の表面には、少なくとも３層の積層構造が設置されてもよい。

【0068】

幾つかの実施例では、第２表面１０ｂには、パッシベーション接触構造がさらに設けられ、パッシベーション接触構造は、少なくとも、基板１０から離れる方向に順次設置されたトンネル酸化層１２１及びドープ導電層１２２を含む。ここで、トンネル酸化層１２１の材料は、誘電体材料、例えば酸化ケイ素であり、第２表面１０ｂの界面パッシベーションを実現することに用いられ、裏面１０ｂに垂直な方向において、トンネル酸化層１２１の厚さは、０．５～３ｎｍ、例えば１ｎｍ、１．５ｎｍ、２ｎｍ又は２．５ｎｍとすることができ、トンネル酸化層１２１が厚すぎると、キャリアの通過に不利になり、薄すぎると、パッシベーション効果が悪くなる。ドープ導電層１２２の材料はフィールドパッシベーションを形成することに用いられ、例えば、ケイ素をドープし、具体的に、多結晶シリコン、微結晶シリコン、又はアモルファスシリコンのうちの１つ又は複数をドープし、ドープ導電層１２２のドーパントイオンの種類は、ベース領域１０１のドーパントイオンの種類と同じであり、裏面１０ｂに垂直な方向において、ドープ導電層１２２の厚さの範囲は、８０ｎｍ～１６０ｎｍ、例えば１００ｎｍ、１２０ｎｍ或１４０ｎｍであり、ドープ導電層１２２の屈折率の範囲は３．５～４．５、例えば３．７５、４又は４．２５である。

【0069】

幾つかの実施例では、ドープ導電層１２２には、第２パッシベーション層１２３がさらに設けられ、第２パッシベーション層１２３は、電池裏部における入射光の反射効果を高めることに用いられ、第２パッシベーション層１２３は、単層構造又は積層構造とすることができ、積層構造における異なるサブ層は、材料が同じであるが、屈折率が異なっていてもよい。ここで、第２パッシベーション層１２３は複数層のサブ層を含んでもよく、第２表面１０ｂからドープ導電層１２２に向かう方向において、異なるサブ層の屈折率が徐々に小さくなり、このように、内部反射を利用して電池裏部における入射光の反射効果を高めることに有利である。第２パッシベーション層１２３の材料が窒化ケイ素である場合、屈折率の高い窒化ケイ素サブ層は、より多くの水素イオンを有し、水素イオンは、濃度差によって形成された拡散動力又は熱処理工程によって形成された熱出力の下で第２表面１０ｂまで移動することができ、これによって、基板１０とパッシベーション接触構造との界面欠陥を不動態化し、キャリアの再結合を抑制し、光電変換効率を向上させる。

【0070】

具体的に、第２パッシベーション層１２３は、順次設置された下層パッシベーション層、中間パッシベーション層及び上層パッシベーション層を含むことができ、下層パッシベーション層はドープ導電層１２２の表面を覆い、下層パッシベーション層の屈折率は２．１２～２．２、例えば２．１４、２．１６又は２．１８とすることができ、第２表面１０ｂに垂直な方向において、厚さは１０～２０ｎｍ、例えば１３ｎｍ、１５ｎｍ又は１８ｎｍであり、中間パッシベーション層の屈折率は２．１０～２．１２、例えば２．１３、２．１５又は２．１８とすることができ、厚さは２０～３０ｎｍ、例えば２３ｎｍ、２５ｎｍ又は２８ｎｍであり、上層パッシベーション層の屈折率は２．０９～２．１０とすることができ、厚さは３０～５０ｎｍであり、例えば、３５ｎｍ、４０ｎｍ又は４５ｎｍである。総じて、第２パッシベーション層１２３の平均屈折率は、２．０４～２．２、例えば２．０８、２．１２又は２．１６とすることができ、第２表面１０ｂに垂直な方向において、第２パッシベーション層１２３の厚さは、６０ｎｍ～１００ｎｍ、例えば７０ｎｍ、８０ｎｍ又は９０ｎｍとすることができる。

【0071】

また、太陽電池は、第１電極１１５及び第２電極１２４をさらに備え、第１電極１１５はエミッタ１０２と電気的に接続されており、第２電極１２４は第２パッシベーション層１２３を貫通してドープ導電層１２２と電気的に接続されている。いくつかの実施例において、第１電極１１５及び／又は第２電極１２４は、導電性ペースト（銀ペースト、アルミニウムペースト又は銀アルミニウムペースト）を焼結印刷することで形成されることができる。

【0072】

幾つかの実施例では、酸素リッチ誘電体層及びケイ素リッチ誘電体層は順次設置されており、ケイ素リッチ誘電体層と比べて、酸素リッチ誘電体層は、高い緻密性、弱い正電荷性、低い硬度を有し、外部のイオンが基板に拡散して入ることを遮断し、エミッタの欠陥密度及び応力損傷を低減することに有利であり、又は、強い負電荷性を有し、基板に対してフィールドパッシベーションを形成することに有利であり、キャリアの選択的な輸送を実現する。少なくとも２層の酸素リッチ誘電体層を設置することで、上記のいずれかの技術的効果を強化したり、太陽電池に２つの効果を同時に持たせたりすることに有利である。また、酸素リッチ誘電体層と比べて、ケイ素リッチ誘電体層は通常屈折率が高いという特徴を有し、２層のケイ素リッチ誘電体層を間隔をあけて設置することにより、２つの屈折率の勾配を形成することに有利であり、異なる波長の光を基板に効果的に入射させることができ、太陽電池の吸収効率を向上させることに有利である。また、第２酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率を第１酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率よりも大きく設定することで、外部のイオン又は他の不純物を更なる外層に遮断し、第１ケイ素リッチ誘電体層の反射防止性能が損なわれることを回避し、太陽電池の高い光吸収効率を確保することに有利である。

【0073】

本発明の実施例には、光起電力モジュールがさらに提供され、光起電力モジュールは、受け取った光エネルギーを電気エネルギーに変換することに用いられる。図４を参照すると、光起電力モジュールは、電池ストリング（図示せず）、封止用接着フィルム２及びカバープレート３を備え、電池ストリングは複数の太陽電池１を接続することで形成され、太陽電池１は、上記のいずれかの太陽電池（図１に示される太陽電池を含むが、これに限らない）であってもよく、隣接する太陽電池１の間は伝導バンド（図示せず）によって電気的に接続されており、それと共に、隣接する太陽電池１の間の位置関係は、部分的に積層されてもよいし、互いに接合されてもよい。封止用接着フィルム２は、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）接着フィルム、ポリビニルオクテン共エラストマー（ＰＯＥ）接着フィルム、又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用接着フィルムであってもよく、封止用接着フィルム２は、電池ストリングの表面を被覆して封止する。カバープレート３は、ガラスカバープレート又はプラスチックカバープレート等の透明又は半透明のカバープレートであってよく、カバープレート３は、封止用接着フィルム２の電池ストリングから離れた表面において覆われている。幾つかの実施例において、入射光の利用率を高めるように、カバープレート３に光トラップ構造が設けられており、異なるカバープレート３の光トラップ構造が異なってもよい。光起電力モジュールは、高い電流収集能力と低いキャリア再結合率を有し、高い光電変換効率を実現することができ、それと共に、光起電力モジュールの前面は暗い青色、さらに黒色を示し、より多くのシーンに適用できる。

【0074】

幾つかの実施例では、封止用接着フィルム２及びカバープレート３は太陽電池１の前面のみに位置し、裏面に位置する封止用接着フィルム２及びカバープレート３の弱い光線に対する更なる遮断及び削弱を防止する。また、光起電力モジュールは、側辺全包囲方法で封止することができ、即ち、封止用接着フィルム２が光起電力モジュールの側辺を完全に被覆するという方法を用い、これによって、光起電力モジュールは積層過程において積層ずれが発生することを防止し、かつ、外部環境が光起電力モジュールの側辺を介して太陽電池の性能を損なってしまい、例えば水蒸気の侵入を回避する。

【0075】

幾つかの実施例では、図５を参照すると、光起電力モジュールは、エッジシール部材６を含み、当該エッジシール部材６は、少なくとも光起電力モジュールの側辺に固定封止されており、さらに、エッジシール部材６は、少なくとも光起電力モジュールのコーナー近傍の側辺に固定封止されている。エッジシール部材６は、耐高温テープであってもよく、耐高温テープの耐高温特性に基づいて、太陽電池は、積層過程及び使用過程において分解又は脱落が発生しないため、光起電力モジュールに対する確実な封止を確保することに有利である。幾つかの実施例において、耐高温テープは、光起電力モジュールの側面だけでなく、光起電力モジュールの前面及び裏面にも貼り付けられており、このように、積層過程における光起電力モジュールの積層ずれの発生を抑制し、応力作用の下での光起電力モジュールの応力変形を抑制することに有利である。本発明の実施例には、太陽電池の製造方法がさらに提供される。図６～１０及び図１を参照して、図６～１０及び図１は本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する構成を示す図である。

【0076】

図６を参照して、ベース領域１０１を提供して両面テクスチャード加工を行う。

【0077】

具体的には、Ｎ型ベース領域１０１を洗浄し、ウェット化学エッチングによってピラミッドテクスチャード加工表面を作製し、ピラミッドテクスチャード加工表面は、ベース領域１０１の表面における光線の反射を低減し、ベース領域１０１の光線に対する吸収利用率を高め、太陽電池の変換効率を向上させることができる。幾つかの実施例において、ベース領域１０１の材料は単結晶シリコンであり、ベース領域１０１の厚さは６０ｕｍ～２４０ｕｍであり、具体的に６０ｕｍ、８０ｕｍ、９０ｕｍ、１００ｕｍ、１２０ｕｍ、１５０ｕｍ、２００ｕｍ又は２４０ｕｍ等であり、ベース領域１０１の抵抗率の範囲は、０．３～２ｏｈｍ．ｃｍである。

【0078】

なお、本発明には、テクスチャード加工の具体的な操作方法を限定しない。例えば、ウェットテクスチャード加工工程を選択してテクスチャード加工を行うことができるが、ウェットテクスチャード加工工程に限らない。ベース領域１０１がＮ型単結晶シリコンである場合に、水酸化カリウム溶液等のアルカリ性溶液を用いてテクスチャード加工を行うことができ、ＮａＯＨ溶液の腐食が異方性を有するため、ピラミッド状の微細構造を作製して得られることに有利である。ピラミッド状の微細構造は、四面体、近似四面体、五面体、近似五面体等の構造であってもよい。また、テクスチャード加工工程は、化学エッチング、レーザーエッチング、機械的方法、プラズマエッチング等であってもよく、ピラミッド状の微細構造は金属ペーストをスクリーン印刷して電極を形成する際に前記微細構造により良好に充填されることができ、優れた電極接触を実現し、電池の直列抵抗を効果的に低減し、充填率を向上させることができる。ピラミッド状の微細構造の形態を制御することにより、太陽電池全体の反射率を１０％未満にすることができる。図７を参照して、Ｐ型エミッタ１０２を形成する。

【0079】

両面テクスチャード加工した後、ベース領域１０１の第１表面１０ａをホウ素拡散処理してＰ型エミッタ１０２を形成し、Ｐ型エミッタ１０２は、ベース領域１０１における受光側の一部の表層空間を占め、Ｐ型エミッタ１０２とＮ型ベース領域１０１は、基板１０を構成し、ここで、Ｐ型エミッタ１０２の拡散シート抵抗（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｓｈｅｅｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の範囲は、１３０～１５０Ωにあり、表面拡散濃度は、Ｅ１８～Ｅ１９にある。

【0080】

なお、ホウ素拡散処理において、ベース領域１０１の前面（即ち、第１表面１０ａ）、裏面及び側面に余分なホウ珪酸ガラスも同時に生成し、ホウ珪酸ガラスは、ベース領域１０１に対してある程度の保護作用を果たし、何らかの製造工程のベース領域１０１の表面に対する損傷の発生を回避することができる。換言すれば、余分なホウ珪酸ガラスは、ベース領域１０１のマスク層としてもよい。ホウ素拡散処理に使用されるホウ素源は、液体三臭化ホウ素を含み、ホウ素拡散処理を行うときに、微結晶シリコン相が多結晶シリコン相に変換される。

【0081】

図８を参照して、ベース領域１０１の裏面に対して平坦化工程（例えば、研磨）を行う。

【0082】

裏面は太陽電池の太陽に背く面であり、平坦化工程は、裏面膜層の堆積に必要な平坦な表面、即ち第２表面１０ｂを形成することができる。平坦化工程を行う過程では、裏面のホウ珪酸ガラスが同時に除去される。

【0083】

幾つかの実施例では、研磨工程を行う前に、以下のステップをさらに含む。
調合された混酸でベース領域１０１の裏面１０ｂのホウ珪酸ガラスを除去し、混酸には、質量分率が０．１％～１０％のフッ化水素酸溶液、質量分率が１０％～２０％の硫酸溶液、及び質量分率が２５％～５０％の硝酸溶液が含まれ、酸洗浄の時間は１０ｓ～１８０ｓである、酸洗浄の温度は７°Ｃ～２０°Ｃであるステップ、
酸洗浄後の裏面１０ｂに対して水洗、乾燥処理を行うステップ。
なお、酸洗浄後の基板１０の裏面１０ｂには、多孔質構造が現れる。

【0084】

幾つかの実施例では、アルカリ溶液を用いて裏面１０ｂに対して研磨処理を行う。具体的に、質量分率が５％～１５％のアルカリ溶液を用いて裏面１０ｂを洗浄し、多孔質シリコンを除去する。スプレー方法でアルカリ溶液の微小液滴を裏面１０ｂに滴下して粗面化処理を行い、次いで、質量分率が５％～１０％のフッ化水素酸で予備洗浄を行う。裏面１０ｂを研磨液で研磨し、研磨温度が７０°Ｃ～８０°Ｃであり、研磨時間が＜２６０ｓであり、そのうち、研磨液は、質量分率が１％～１５％のＮａＯＨと、質量分率が１％～１５％のＫＯＨと、質量分率が０．５％～２．５％の添加剤とを含む。エッチング液中の有機成分は、質量分率が５％～１５％の水酸化カリウムと質量分率が１５％～４０％のオキシドールの混合液で除去される。研磨された基板１０に対して水洗、乾燥処理を行う。

【0085】

幾つかの実施例では、裏面１０ｂのホウ素濃度が低いため、アルカリ溶液を用いてエッチングすることにより、エッチング効率を効果的に高めることができる。アルカリ溶液には、有機塩基及び/又は無機塩基が含まれ、無機塩基は、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｇａ（ＯＨ）２、ＮＨ３．Ｈ２Ｏとすることができ、有機塩基は、トリエチルアミン、ニトロフェノール、ピリジン、キニーネ、コルヒチン等とすることができる。研磨液における添加剤は、スルホン酸ナトリウム、無水マレイン酸、アルキル配糖体等からなる緩衝液とすることができる。幾つかの実施例において、基板１０の研磨による重量減少量は、０．３ｇ未満であり、研磨時間及び研磨温度を制御することにより、裏面１０ｂは所定の構造を有することができる。

【0086】

図９を参照して、トンネル酸化層１２１及びドープ導電層１２２を形成する。

【0087】

幾つかの実施例では、堆積工程を用いてトンネル酸化層１２１を形成し、具体的には、トンネル酸化層１２１の材料は酸化ケイ素を含み、堆積工程は化学気相堆積工程を含み、第２表面１０ｂに垂直な方向において、トンネル酸化層１２１の厚さは、１～２ｎｍ、例えば１．２ｎｍ、１．４ｎｍ、１．６ｎｍ又は１．８ｎｍである。他の実施例において、Ｉｎ-ｓｉｔｕ（その場）生成工程を用いてトンネル酸化層を形成してもよく、具体的には、シリコン基板に、熱酸化工程及び硝酸不動態化等の工程を用いてトンネル酸化層をＩｎ-ｓｉｔｕ生成してもよい。

【0088】

幾つかの実施例では、変温式工程及び化学気相堆積法を用いて裏面１０ｂにトンネル酸化層１２１を堆積して形成する。堆積の過程において、昇温速度を０．５°Ｃ／ｍｉｎ～３°Ｃ／ｍｉｎ、例えば１．０°Ｃ／ｍｉｎ、１．５°Ｃ／分、２．０°Ｃ／ｍｉｎ又は２．５°Ｃ／ｍｉｎ等にし、堆積温度を５６０°Ｃ～６２０°Ｃ、例えば５７０°Ｃ、５９０°Ｃ又は６１０°Ｃ等にし、堆積時間を３ｍｉｎ～１０ｍｉｎ、例えば４ｍｉｎ、６ｍｉｎ又は８ｍｉｎ等にするように制御する。

【0089】

幾つかの実施例では、トンネル酸化層１２１を形成した後に、真性多結晶シリコンを堆積して多結晶シリコン層を形成し、イオン注入及びソース拡散によりリンイオンをドープしてＮ型の多結晶シリコンドープ層を形成し、多結晶シリコンドープ層をドープ導電層１２２とする。第２表面１０ｂに垂直な方向において、ドープ導電層１２２の厚さは、８０～１６０ｎｍ、例えば１００ｎｍ、１２０ｎｍ又は１４０ｎｍとすることができる。

【0090】

トンネル酸化層１２１及びドープ導電層１２２を堆積工程により形成する場合、前面にホウ珪酸ガラスがマスク層としてベース領域１０１の第１表面１０ａを保護するため、堆積工程を行う際に堆積領域をマスクにより裏面に限定する必要がなく、後で前面におけるホウ珪酸ガラスと、前面に堆積された酸化ケイ素及び多結晶シリコンとを同時に同一の工程により除去することができる。このように、別途のマスクを設ける必要がなく、工程のステップの削減、工程のプロセスの短縮、工程コストの低減に有利である。他の実施例において、界面パッシベーション層をＩｎ-ｓｉｔｕ生成工程で形成する場合、基板の前面に堆積されたホウ珪酸ガラスの表面には、多結晶シリコンのみがある。

【0091】

幾つかの実施例では、トンネル酸化層１２１及び多結晶シリコン層の堆積及び多結晶シリコン層のドーピングはいずれも低圧化学気相堆積装置に形成されている。具体的なステップは、以下を含む。
まず、アルカリ研磨後の基板１０を堆積装置に置き、酸素源（例えば、酸素、亜酸化窒素、オゾンであってもよい）を２０Ｌ～６０Ｌ導入し、昇温速度０．５°Ｃ／ｍｉｎ～３°Ｃ／ｍｉｎに従って堆積装置内の温度を５６０°Ｃ～６２０°Ｃに加熱し、堆積時間を３ｍｉｎ～１０ｍｉｎとし、トンネル酸化層１２１を形成し、酸素導入の終了後、恒温段階に入り、その後、適量のシランガスを導入し、多結晶シリコン層を形成し、最後に、多結晶シリコン層をＩｎ-ｓｉｔｕドープし、ドープ導電層１２２を形成する。

【0092】

図１０を参照して、基板１０の第１表面に第１パッシベーション積層体を形成し、第１パッシベーション積層体は、順次設置される第１酸素リッチ誘電体層１１１、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２、第２酸素リッチ誘電体層１１３及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４を含み、第１酸素リッチ誘電体層１１１は第１表面１０ａを覆う。

【0093】

幾つかの実施例では、第１パッシベーション積層体を形成する前に、基板１０の第１表面１０ａに巻取りメッキされた余分なホウ珪酸ガラス、酸化ケイ素及び多結晶シリコンを除去する必要がある。他の実施例において、第１パッシベーション積層体を形成する前に、基板の第１表面に巻取りメッキされた余分なホウ珪酸ガラス及び多結晶シリコンを除去する必要がある。

【0094】

さらに、他の実施例において、余分な材料を除去した後に、基板の第１表面にも薄い酸化ケイ素層を成長させる。薄い酸化ケイ素層の形成工程は、自然酸化、熱酸化、ウェット酸化、原子層堆積、プラズマ増強化学気相成長等の工程を含み、基板の表面に垂直な方向において、薄い酸化ケイ素層の厚さは０～３ｎｍであり、例えば１ｎｍ、１．５ｎｍ又は２ｎｍである。

【0095】

幾つかの実施例では、化学気相堆積、低圧化学気相堆積、プラズマ増強化学気相成長（直接プラズマ堆積と間接プラズマ堆積を含む）及びマグネトロンスパッタ等の工程を用いて第１酸素リッチ誘電体層１１１、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２、第２酸素リッチ誘電体層１１３及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４を形成することができるが、上記の工程に限らず、ここで、第２酸素リッチ誘電体層１１３の酸素原子分率は第１酸素リッチ誘電体層１１１の酸素原子分率よりも大きい。

【0096】

幾つかの実施例では、第１酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率は、４０％～７０％、好ましくは４０％～６０％であり、第１ケイ素リッチ誘電体層における酸素原子分率は０％を超えかつ１０％以下、好ましくは０％を超えかつ７％以下であり、第２酸素リッチ誘電体層における酸素原子分率は３０％～８０％、好ましくは５０％～８０％であり、第２ケイ素リッチ誘電体層における酸素原子分率は０％を超えかつ１０％以下、好ましくは０％を超えかつ７％以下である。

【0097】

第１酸素リッチ誘電体層１１１は少なくとも２つのサブ酸素リッチ層から構成されていてもよい。第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸窒化ケイ素等を含む。ここで、第１酸素リッチ誘電体層１１１が酸窒化ケイ素である場合、その反応物はシラン、笑気ガス及びアンモニアガスとすることができ、第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率の範囲は１．６１～１．７１とすることができ、厚さの範囲は８～２０ｎｍにある。第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料が酸化ケイ素である場合、その反応物はシラン、笑気ガス、酸素ガスのうちの１種又は複数種であり、第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率の範囲は１．５８～１．６１である、厚さの範囲は２～１５ｎｍである。第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料が酸化アルミニウムである場合、その反応物はトリメチルアルミニウムと水であり、第１酸素リッチ誘電体層１１１の屈折率の範囲は１．７１～１．７８であり、厚さの範囲は１～２０ｎｍである。

【0098】

第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の材料は、窒化ケイ素又は炭化ケイ素の少なくとも１つであってもよい。第１ケイ素リッチ誘電体層１１２が窒化ケイ素層である場合、実際の必要に応じてそれを２～３層の段階的屈折層に設定することができ、即ち、基板１０から離れる方向において、異なる窒化ケイ素サブ層の屈折率が徐々に低くなる。また、その反応物はシランとアンモニアガスとすることができ、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２におけるケイ素原子数と窒素原子数との比は０．６６～２．３とすることができ、屈折率の範囲は２．０２～２．２であり、厚さの範囲は２０～５０ｎｍである。

【0099】

第２酸素リッチ誘電体層１１３の材料は、酸化ケイ素及び酸窒化ケイ素のいずれかとすることができ、その反応物は、シラン、笑気ガス、及びアンモニアを含む。第２酸素リッチ誘電体層１１３における酸素原子数と窒素原子数との比は２．５８～７．５８であり、屈折率の範囲は１．５６～１．６２であり、厚さの範囲は５～２０ｎｍにある。

【0100】

第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の材料は、窒化ケイ素又は炭化ケイ素のいずれかであってもよい。第２ケイ素リッチ誘電体層１１４が窒化ケイ素層である場合、実際の必要に応じてそれを２～３層の段階的屈折層に設定することができ、即ち、基板１０から離れる方向において、異なる窒化ケイ素サブ層の屈折率が徐々に低くなる。また、その反応物はシランとアンモニアガスとすることができ、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４におけるケイ素原子数と窒素原子数との比は０．４６～１．７８とすることができ、屈折率の範囲は１．９８～２．０６であり、厚さの範囲は２０～５０ｎｍである。

【0101】

図１を参照して、ドープ導電層１２２には、第２パッシベーション層１２３を形成し、かつ第１電極１１５及び第２電極１２４を形成する。

【0102】

第２パッシベーション層１２３が窒化ケイ素層である場合、実際の必要に応じてそれを２～４層の段階的屈折層に設定することができ、即ち、基板１０から離れる方向において、異なる窒化ケイ素サブ層の屈折率が徐々に低くなる。また、その反応物はシランとアンモニアガスとすることができ、第２パッシベーション層１２３におけるケイ素原子数と窒素原子数との比は３．８２～６．３７とすることができ、屈折率の範囲は２．０４～２．２であり、厚さの範囲は６０～１００ｎｍである。

【0103】

第２パッシベーション層１２３を形成した後、金属化処理、スクリーン印刷及び高温焼結等の工程により第１電極１１５及び第２電極１２４を形成する。また、電極を形成した後に、光アニール処理（ｐｈｏｔｏ－ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を行う必要があり、即ち、太陽電池セルを、４００～７００°Ｃの温度、例えば、５００°Ｃ又は６００°Ｃで、１～６ｍｉｎ、例えば２ｍｉｎ、３ｍｉｎ、４ｍｉｎ又は５ｍｉｎ加熱し、その後、電池セルに対して、１５０℃～４００℃、例えば、２００℃、２５０℃、３００℃及び３５０℃の温度下及び１～６個の太陽光照射強度、例えば、２、３、４又は５個の太陽光照射強度下で同時に１ｍｉｎ～６ｍｉｎの処理を行う。

【0104】

当業者であれば、上記の各実施形態は本発明を実現する具体的な実施例であるが、実際の応用において、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、形式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、本発明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、本発明の保護範囲は、請求項に限定された範囲を基準とすべきである。

【要約】

【課題】吸収効率を向上させることに有利な太陽電池を提供する。
【解決手段】太陽電池は、順次設置される第１酸素リッチ誘電体層１１１、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２、第２酸素リッチ誘電体層１１３及び第２ケイ素リッチ誘電体層１１４を含む第１パッシベーション積層体を備え、第１酸素リッチ誘電体層１１１の材料が酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化ガリウム、酸化チタン、又は酸化ハフニウムのうちの１つ又は複数の組み合わせを含み、第１ケイ素リッチ誘電体層１１２の材料が第１窒化ケイ素材料を含み、第２酸素リッチ誘電体層１１３の材料が酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素のうちの少なくとも１つを含み、第２ケイ素リッチ誘電体層１１４の材料が第２窒化ケイ素材料を含み、そのうち、第１酸素リッチ誘電体層１１１における酸素原子分率は、第２酸素リッチ誘電体層１１３における酸素原子分率よりも小さい。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】