特許 7504278 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】2024-06-13

(45)【発行日】2024-06-21

(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 31/0224 20060101AFI20240614BHJP

   H01L 31/0216 20140101ALI20240614BHJP

   H01L 31/068 20120101ALI20240614BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 260

H01L31/04 240

H01L31/06 300

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2023200782

(22)【出願日】2023-11-28

(62)【分割の表示】P 2023053019の分割

【原出願日】2023-03-29

【審査請求日】2023-12-05

(31)【優先権主張番号】202211587455.9

(32)【優先日】2022-12-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(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

(73)【特許権者】

【識別番号】512083920

【氏名又は名称】晶科能源股分有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＪＩＮＫＯ ＳＯＬＡＲ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１，Ｊｉｎｋｏ Ｒｏａｄ， Ｓｈａｎｇｒａｏ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ Ｊｉａｎｇｘｉ ３３４１００ ＣＮ

(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】ワウ ショウ

(72)【発明者】

【氏名】楊潔

(72)【発明者】

【氏名】鄭霈霆

(72)【発明者】

【氏名】パー カー

(72)【発明者】

【氏名】陳金金

(72)【発明者】

【氏名】方霊新

【審査官】吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１２１６４７２８（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２２０１７００（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１１１８２２２３（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／０２－３１／０７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属パターン領域及び非金属パターン領域を有する第１表面を備える基板と、
前記第１表面の前記金属パターン領域に位置し、かつ、前記基板から離れる方向に沿って積層された第１トンネル層及び第１ドーピング導電層を備える第１パッシベーションコンタクト構造と、
前記基板から離れる方向に沿って積層された第２トンネル層と第２ドーピング導電層を備える第２パッシベーションコンタクト構造と、を含み、
そのうち、前記第２パッシベーションコンタクト構造は、前記第１表面の前記非金属パターン領域に位置する第１部分及び第１パッシベーションコンタクト構造に位置する第２部分を含み、前記第２パッシベーションコンタクト構造の前記第１部分の上面は前記第２パッシベーションコンタクト構造の前記第２部分の上面より前記基板から離れていなく、
前記第１ドーピング導電層のドーピング元素のタイプと前記第２ドーピング導電層のドーピング元素のタイプとは同じであり、且つ前記基板のドーピング元素のタイプと同じであり、
前記第１トンネル層の厚さは２ｎｍ～５ｎｍである、
ことを特徴とする太陽電池。

【請求項2】

前記第１ドーピング導電層のドーピング元素濃度は前記第２ドーピング導電層のドーピング元素濃度以上である、
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ドーピング導電層のドーピング曲線の傾きは前記第２ドーピング導電層のドーピング曲線の傾きよりも小さく、前記ドーピング曲線は、ドーピング濃度がドーピング深さによって変化することを示す、
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ドーピング導電層のドーピング元素濃度は５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であり、前記第２ドーピング導電層のドーピング元素濃度は５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～９×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^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5】

前記第１ドーピング導電層の厚さは前記第２ドーピング導電層の厚さ以上である、
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ドーピング導電層の厚さは、５ｎｍ～５００ｎｍであり、前記第２ドーピング導電層の厚さは１ｎｍ～２００ｎｍ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トンネル層の厚さは前記第２トンネル層の厚さ以下である、
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２トンネル層の厚さは０．２ｎｍ～１０ｎｍ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】

前記基板は前記第１表面に対向して設けられる第２表面を含み、
前記第１表面の前記非金属パターン領域における高さは前記第１表面の前記金属パターン領域における高さよりも低く、前記非金属パターン領域における高さおよび前記金属パターン領域における高さは、前記第２表面に対して使われるものである、
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１表面の前記非金属パターン領域における高さと前記第１表面の前記金属パターン領域における高さとの差は０．１μｍ～１０μｍである、
ことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池。

【請求項11】

前記第２パッシベーションコンタクト構造の第１部分の上面は、前記第２パッシベーションコンタクト構造の第２部分の上面よりも低い、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項12】

前記第２パッシベーションコンタクト構造は、前記第１部分と前記第２部分に隣接する第３部分をさらに含み、前記第１部分が前記第１表面の非金属パターン領域を覆い、前記第２部分が前記第１パッシベーションコンタクト構造の側面と上面を覆い、ここで、前記第３部分が前記第１部分に比べて傾斜している、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項13】

前記第３部分の前記基板に向かう表面と前記非金属パターン領域の第１表面との挟角は、９０°～１６０°である、
ことを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池。

【請求項14】

前記第１パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造を含み、各前記サブ第１パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された１つの第１トンネルサブ層及び１つの第１ドーピング導電サブ層を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項15】

前記第２パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造を含み、各前記サブ第２パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された１つの第２トンネルサブ層及び１つの第２ドーピング導電サブ層を含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池。

【請求項16】

前記第２パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造を含み、各前記サブ第２パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された１つの第２トンネルサブ層及び１つの第２ドーピング導電サブ層を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項17】

前記第１パッシベーションコンタクト構造は、複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造を含み、各前記サブ第１パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された１つの第１トンネルサブ層及び１つの第１ドーピング導電サブ層を含み、
前記第２パッシベーションコンタクト構造は複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造を含み、各前記サブ第２パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された１つの第２トンネルサブ層及び１つの第２ドーピング導電サブ層を含み、
前記複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造と前記複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造とが前記基板から離れる方向に沿って交互に積層されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項18】

前記第１表面の前記金属パターン領域の粗さは、前記第１表面の前記非金属パターン領域の粗さよりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項19】

前記第１ドーピング導電層と電気的に接続される第１電極をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。

【請求項20】

それぞれが請求項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複数の電池ストリングと、
前記複数の電池ストリングの表面を覆うために用いられる封止層と、
前記封止層の前記複数の電池ストリングから離れた表面を覆うために用いられるカバープレートと、を含む、
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】

本願の実施例は、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ものである。

【背景技術】

【0002】

太陽電池は良好な光電変換能力を有し、トンネル酸化層パッシベーションコンタクト電池（ＴＯＰＣＯＮ）において、太陽電池中の基板表面のキャリア再結合を抑制しかつ基板に対するパッシベーション性能を高めるために、基板の１つの表面にトンネル酸化層及びドーピング導電層を作製する。そのうち、トンネル酸化層は良好な化学的パッシベーション効果を有し、ドーピング導電層は良好なフィールドパッシベーション効果を有する。また、太陽電池によって発生された光生成キャリアを輸送かつ収集するために、焼結工程を利用して金属パターン領域に塗布された金属ペーストを処理し、金属ペーストをドーピング導電層にバーンスルーして、正面電極を形成し、正面電極がドーピング導電層と電気的に接触され、ドーピング導電層におけるキャリアを収集する。

【0003】

しかしながら、従来の太陽電池に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】

本願の実施例には、少なくとも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太陽電池およ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】

【0005】

本願の実施例で提供された太陽電池は、金属パターン領域及び非金属パターン領域を有する第１表面を備える基板と、前記第１表面の前記金属パターン領域に位置し、かつ、前記基板から離れる方向に沿って積層された第１トンネル層及び第１ドーピング導電層を備える第１パッシベーションコンタクト構造と、前記基板から離れる方向に沿って積層された第２トンネル層と第２ドーピング導電層を備える第２パッシベーションコンタクト構造と、を含み、そのうち、前記第２パッシベーションコンタクト構造は、前記第１表面の前記非金属パターン領域に位置する第１部分及び第１パッシベーションコンタクト構造に位置する第２部分を含み、前記第２パッシベーションコンタクト構造の前記第１部分の上面は前記第２パッシベーションコンタクト構造の前記第２部分の上面より前記基板から離れていない。

【0006】

また、前記第１ドーピング導電層のドーピング元素濃度は前記第２ドーピング導電層のドーピング元素濃度以上である。

【0007】

また、第１ドーピング導電層のドーピング曲線の傾きは前記第２ドーピング導電層のドーピング曲線の傾きよりも小さく、前記ドーピング曲線は、ドーピング濃度がドーピング深さによって変化することを示す。

【0008】

また、第１ドーピング導電層のドーピング元素濃度は５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であり、前記第２ドーピング導電層のドーピング元素濃度は５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～９×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。

【0009】

また、第１ドーピング導電層の厚さは前記第２ドーピング導電層の厚さ以上である。

【0010】

また、第１ドーピング導電層の厚さは、５ｎｍ～５００ｎｍであり、前記第２ドーピング導電層の厚さは１ｎｍ～２００ｎｍである。

【0011】

また、第１トンネル層の厚さは前記第２トンネル層の厚さ以下である。

【0012】

また、第１トンネル層の厚さは０．１ｎｍ～５ｎｍであり、前記第２トンネル層の厚さは０．２ｎｍ～１０ｎｍである。

【0013】

また、前記基板は前記第１表面に対向して設けられる第２表面を含み、前記第１表面の前記非金属パターン領域における高さは前記第１表面の前記金属パターン領域における高さよりも低く、前記非金属パターン領域における高さおよび前記金属パターン領域における高さは、前記第２表面に対して使われるものである。

【0014】

また、前記第１表面の前記非金属パターン領域における高さと前記第１表面の前記金属パターン領域における高さとの差は０．１μｍ～１０μｍである。

【0015】

また、前記第２パッシベーションコンタクト構造の第１部分の上面は、前記第２パッシベーションコンタクト構造の第２部分の上面よりも低い。

【0016】

また、前記第２パッシベーションコンタクト構造は、前記第１部分と前記第２部分に隣接する第３部分をさらに含み、前記第１部分が前記第１表面の非金属パターン領域を覆い、前記第２部分が前記第１パッシベーションコンタクト構造の側面と上面を覆い、ここで、前記第３部分が前記第１部分に比べて傾斜している。

【0017】

また、第３部分の前記基板に向かう表面と前記非金属パターン領域の第１表面との挟角は、９０°～１６０°である。

【0018】

また、第１パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造を含み、各前記サブ第１パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された１つの第１トンネルサブ層及び１つの第１ドーピング導電サブ層を含む。

【0019】

また、第２パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造を含み、各前記サブ第２パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された１つの第２トンネルサブ層及び１つの第２ドーピング導電サブ層を含む。

【0020】

また、前記第１パッシベーションコンタクト構造は、複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造を含み、各前記サブ第１パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された１つの第１トンネルサブ層及び１つの第１ドーピング導電サブ層を含み、前記第２パッシベーションコンタクト構造は複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造を含み、各前記サブ第２パッシベーションコンタクト構造は、前記基板から離れる方向に沿って順次積層された１つの第２トンネルサブ層及び１つの第２ドーピング導電サブ層を含み、前記複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造と前記複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造とが前記基板から離れる方向に沿って交互に積層されている。

【0021】

また、前記第１表面の前記金属パターン領域の粗さは、前記第１表面の前記非金属パターン領域の粗さよりも大きい。

【0022】

また、前記第１ドーピング導電層と電気的に接続される第１電極をさらに含む。

【0023】

それに対応して、本願の実施例では、光起電力モジュールをさらに提供し、当該光起電力モジュールは、それぞれが上記の太陽電池を複数接続してなる複数の電池ストリングと、前記複数の電池ストリングの表面を覆うために用いられる封止層と、前記封止層の前記複数の電池ストリングから離れた表面を覆うために用いられるカバープレートと、を含む。

【発明の効果】

【0024】

本願の実施例で提供される技術案は、少なくとも以下の利点を有する。

【0025】

本願の実施例で提供される技術案では、本願の実施例で提供された太陽電池は、金属パターン領域に第１パッシベーションコンタクト構造と、第１パッシベーションコンタクト構造を覆う第２パッシベーションコンタクト構造とを設けることにより、第１パッシベーションコンタクト構造と第２パッシベーションコンタクト構造が積層された後の厚さが大きくなり、実際に金属電極を形成する過程において、金属電極は第１パッシベーションコンタクト構造と第２パッシベーションコンタクト構造を貫通しにくくなり、金属電極が基板まで貫通する確率を下げる。また、金属電極と第１パッシベーションコンタクト構造及び第２パッシベーションコンタクト構造との接触面積を増やし、接触抵抗を減らし、キャリアに対する金属電極の収集能力を高めるのに役立つ。

【0026】

一方、第２パッシベーションコンタクト構造が非金属パターン領域の第１表面を覆うように設けられることで、第２パッシベーションコンタクト構造は非金属パターン領域の第１表面に対しパッシベーション作用を果たし、非金属パターン領域から金属パターン領域へのキャリアの輸送能力を高める。また、第２パッシベーションコンタクト構造が、第１パッシベーションコンタクト構造の上面と非金属パターン領域の第１表面を同時に覆い、第２パッシベーションコンタクトが連続した膜層となり、第２パッシベーションコンタクト構造の横方向輸送性能を強め、キャリアの輸送能力をさらに高める。また、非金属パターン領域に位置する第２パッシベーションコンタクト構造の上面が金属パターン領域に位置する第２パッシベーションコンタクト構造の上面より高くないように設定されることで、非金属パターン領域の第２パッシベーションコンタクト構造の厚さを小さく保ち、第２パッシベーションコンタクト構造が入射光に対して強い寄生吸光能力を生じさせることを防ぎ、非金属パターン領域の第１表面の入射光に対する吸収利用率を高めるのに役立つ。

【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、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比例上の制限を形成しない。

【図1】図１は、本願の一実施例によって提供された第１の太陽電池の断面構造を示す図である。

【図2】図２は、本願の一実施例によって提供された太陽電池のドーピング曲線図である。

【図3】図３は、本願の一実施例によって提供された第２の太陽電池の断面構造を示す図である。

【図4】図４は、本願の一実施例によって提供された第３の太陽電池の断面構造を示す図である。

【図5】図５は、本願の一実施例によって提供された第４の太陽電池の断面構造を示す図である。

【図6】図６は、本願の一実施例によって提供された第５の太陽電池の断面構造を示す図である。

【図7】図７は、本願の一実施例によって提供された第６の太陽電池の断面構造を示す図である。

【図8】図８は、本願の一実施例によって提供された第７の太陽電池の断面構造を示す図である。

【図9】図９は、本願の別の実施例によって提供された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】

従来技術からわかるように、従来の太陽電池には光電変換効率が低いという問題がある。

【0029】

分析によると、従来の太陽電池の光電変換効率が低い原因の１つは、金属電極が金属パターン領域のドーピング導電層と電気的に接続される必要があり、焼結工程のプロセスウィンドウを増やすため、金属パターン領域の厚さを大きくすることで、金属電極がドーピング導電層を貫通する確率を下げることができることにあることがわかる。ただし、ドーピング導電層の厚さが大きくなると、入射光に対する寄生吸収能力が強くなり、入射光の利用率を下げ、太陽電池の光電変換性能をさらに高めることができない。

【0030】

本願の実施例には太陽電池が提供され、太陽電池は、金属パターン領域及び非金属パターン領域を有する第１表面を備える基板と、第１表面の金属パターン領域に位置する第１パッシベーションコンタクト構造と、第１表面の非金属パターン領域に位置する第１部分及び第１パッシベーションコンタクト構造に位置する第２部分を含む第２パッシベーションコンタクト構造と、を備え、金属パターン領域に第１パッシベーションコンタクト構造と、第１パッシベーションコンタクト構造を覆う第２パッシベーションコンタクト構造とを設けることにより、第１パッシベーションコンタクト構造と第２パッシベーションコンタクト構造が積層された後の厚さが大きくなり、金属電極は第１パッシベーションコンタクト構造と第２パッシベーションコンタクト構造を貫通しにくくなり、金属電極が基板まで貫通する確率を下げる。一方、第２パッシベーションコンタクト構造が、第１パッシベーションコンタクト構造の上面と非金属パターン領域の第１表面を同時に覆い、第２パッシベーションコンタクトが連続した膜層となり、第２パッシベーションコンタクト構造の横方向輸送性能を強め、非金属パターン領域から金属パターン領域へのキャリアの輸送能力を高め、開放電圧と短絡電流を向上させる。また、非金属パターン領域に位置する第２パッシベーションコンタクト構造の上面が金属パターン領域に位置する第２パッシベーションコンタクト構造の上面より高くないように設定されることで、非金属パターン領域の第２パッシベーションコンタクト構造の厚さを小さく保ち、第２パッシベーションコンタクト構造が入射光に対して強い寄生吸光能力を生じさせることを防ぎ、第１表面の非金属パターン領域の入射光に対する吸収利用率を高めるのに役立つ。

【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、本願の一実施例によって提供された第１の太陽電池の断面構造を示す図である。

【0033】

図１に示すように、太陽電池は、金属パターン領域及び非金属パターン領域を有する第１表面を備える基板１００と、第１表面の金属パターン領域に位置し、かつ、基板１００から離れる方向に沿って積層された第１トンネル層１１１及び第１ドーピング導電層１１２を備える第１パッシベーションコンタクト構造１１０と、第１パッシベーションコンタクト構造１１０の上面と第１表面の非金属パターン領域を覆う第２パッシベーションコンタクト構造１２０であって、非金属パターン領域に位置する第２パッシベーションコンタクト構造１２０の上面が金属パターン領域に位置する第２パッシベーションコンタクト構造１２０の上面より高くなく、第２パッシベーションコンタクト構造１２０は、基板１００から離れる方向に沿って積層された第２トンネル層１２１と第２ドーピング導電層１２２を備える第２パッシベーションコンタクト構造１２０と、を含む。

【0034】

第２パッシベーションコンタクト構造１２０が第１パッシベーションコンタクト構造１１０の上面と非金属パターン領域の第１表面を同時に覆うように設けられることで、金属パターン領域における第１パッシベーションコンタクト構造１１０と第２パッシベーションコンタクト構造１２０が積層された後の厚さは大きくなるだけでなく、実際に金属電極を製造する時に金属電極が基板１００まで貫通する確率を下げ、再結合中心の発生を減らし、太陽電池の良好な光電変換性能を確保する。さらに、非金属パターン領域のキャリアは第２パッシベーションコンタクト構造１２０を介して金属パターン領域に輸送できるようにし、キャリアの収集と横方向輸送性能の向上に役立つ。

【0035】

明らかになるように、本願の実施例では、基板１００に近い第１パッシベーションコンタクト構造１１０を部分的なパッシベーションコンタクト構造にし、基板１００から遠く離れる第２パッシベーションコンタクト構造１２０を第１表面全体に正対して設置する。基板１００に近い第１パッシベーションコンタクト構造１１０が第１表面全面を覆い、基板１００から遠く離れる第２パッシベーションコンタクト構造１２０が金属パターン領域に正対して設置されることと比べて、キャリア輸送性能を確保するとともに、入射光の吸収をさらに高めることができる。

【0036】

基板１００に近い第１パッシベーションコンタクト構造１１０が第１表面全面を覆い、基板１００から遠く離れる第２パッシベーションコンタクト構造１２０が金属パターン領域に正対して設置されると、入射光の寄生吸収を減らすために、上層に設けられる第２ドーピング導電層１２２の厚さを小さくする必要があり、金属電極の貫通を防ぐために、第１ドーピング導電層１１２の厚さを大きくする必要があり、これによって、上面が露出する非金属パターン領域の第１パッシベーションコンタクト構造１１０の入射光に対する寄生吸収能力が高くなってしまい、入射光利用率の向上に不利である。金属電極の貫通を防ぐように上層に位置する第２ドーピング導電層１２２の厚さを大きくすると、入射光に対する第２ドーピング導電層１２２の寄生吸収を増やすことを引き起こしてしまう。したがって、この構造によって、第１ドーピング導電層１１２と第２ドーピング導電層１２２の厚さを均衡にすることが難しくなり、入射光の利用率とキャリアの輸送能力を同時に高めることができないという問題を招いてしまう。

【0037】

これに対し、本願の実施例では、上層に位置する第２パッシベーションコンタクト構造１２０が第１パッシベーションコンタクト構造１１０及び第１表面を同時に覆うようにし、第２ドーピング導電層１２２の入射光に対する寄生吸収を減らし、第２ドーピング導電層１２２の厚さを小さく設定することができる一方、金属電極が第１パッシベーションコンタクト構造１１０及び第２パッシベーションコンタクト構造１２０を貫通することを防ぐために、基板１００に近い第１パッシベーションコンタクト構造１１０の厚さを大きく設定することができる。第１パッシベーションコンタクト構造１１０は第２パッシベーションコンタクト構造１２０によって覆われたため、第１パッシベーションコンタクト構造１１０の厚さを大きくしても、入射光に対する寄生吸収を増やすことはない。これによって、キャリア輸送性能を確保しながら、入射光の吸収率を高めることができる。

【0038】

つまり、本願の実施例では、金属電極が基板１００まで貫通する確率を下げるための第１パッシベーションコンタクト構造１１０と、入射光に対する寄生吸収を低減するとともにキャリアの横方向輸送の作用を強めるための第２パッシベーションコンタクト構造１２０とを積層するように設置することで、太陽電池の光電変換性能を全体的に高めることができる。

【0039】

基板１００は入射光を受光して光生成キャリアを生成するために用いられ、いくつかの実施例では、基板１００はシリコン基板であってもよく、シリコン基板の材料は単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンの少なくとも１種であってもよい。いくつかの実施例では、基板１００の材料は炭化珪素、有機材料または多成分化合物であってもよい。多成分化合物は、ペロブスカイト、ガリウム砒素、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウムなどを含むが、これらに限定されない。

【0040】

いくつかの実施例では、太陽電池はＴＯＰＣＯＮ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｏｘｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ、トンネル酸化層パッシベーション接触）電池であり、基板１００は第１表面に対向して設けられる第２表面を含み、基板１００の第１表面と第２表面はいずれも入射光を受光したり光を反射させたりするために用いられる。いくつかの実施例では、基板１００内にドーピング元素を備え、ドーピング元素のタイプはＮ型またはＰ型であり、Ｎ型元素はリン（Ｐ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）またはヒ素（Ａｓ）などのＶ族元素であってもよく、Ｐ型元素はホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）またはインジウム（Ｉｎ）などのＩＩＩ族元素であってもよい。例えば、基板１００がＰ型の基板である場合、その内部のドーピング元素のタイプは、Ｐ型である。あるいは、基板１００がＮ型の基板である場合、その内部のドーピング元素のタイプは、Ｎ型である。

【0041】

第１ドーピング導電層１１２及び第２ドーピング導電層１２２はフィールドパッシベーション作用を有し、少数キャリアを界面から脱出させ、少数キャリアの濃度を下げ、基板１００の界面におけるキャリア再結合の速度を低くし、それによって太陽電池の開放電圧、短絡電流及びバッキングファクターを大きくし、太陽電池の光電変換性能を改善する。

【0042】

いくつかの実施例では、さらに、第１ドーピング導電層１１２と電気的に接続される第１電極１３０を含む。第１電極１３０は第２パッシベーションコンタクト構造１２０を貫通して第１ドーピング導電層１１２と電気的に接触される。基板１００に発生した光生成キャリアは基板１００から第１ドーピング導電層１１２および第２ドーピング導電層１２２に輸送され、さらに第１電極１３０に輸送される。第１電極１３０は光生成キャリアの収集に用いられる。第１電極１３０は金属パターン領域に設けられ、実際の製造過程において、第１ドーピング導電層１１２と電気的に接触するために、第１電極１３０は大きな焼結深さを持つ必要がある。金属パターン領域には第１パッシベーションコンタクト構造１１０と第２パッシベーションコンタクト構造１２０が設けられているため、第１電極１３０は第１ドーピング導電層１１２を貫通して第１トンネル層１１１または基板１００と接触しにくくなり、工程の信頼性と製造された太陽電池の歩留まりを高めている。

【0043】

また、第１電極１３０が第２パッシベーションコンタクト構造１２０を貫通して、第１電極１３０と第２パッシベーションコンタクト構造１２０及び第１パッシベーションコンタクト構造１１０との間の接触面積が大きくなるため、第１電極１３０と第１ドーピング導電層１１２及び第２ドーピング導電層１２２との間の金属接触再結合損失を低減しており、さらに第１電極１３０と第１ドーピング導電層１１２及び第２ドーピング導電層１２２との間のキャリア接触再結合を低減することができる。第２ドーピング導電層１２２および第１ドーピング導電層１１２はいずれもキャリアを輸送する役割を果たしているため、第１電極１３０は第１ドーピング導電層１１２および第２ドーピング導電層１２２から輸送されたキャリアを同時に収集し、収集されたキャリア数を増やし、短絡電流および太陽電池の光電変換性能を高めることができる。

【0044】

いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素のタイプと第２ドーピング導電層１２２のドーピング元素のタイプとは同じであり、且つ基板１００のドーピング元素のタイプと同じであり、これによって、キャリアは基板１００から第１ドーピング導電層１１２および第２ドーピング導電層１２２にスムーズに輸送されることができる。また、第１電極１３０と第１ドーピング導電層１１２および第２ドーピング導電層１２２との間の金属接触再結合損失を低減し、さらに第１電極１３０と第１ドーピング導電層１１２および第２ドーピング導電層１２２との間のキャリア接触再結合損失を下げ、短絡電流および太陽電池の光電変換性能を高めることができる。

【0045】

いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度は第２ドーピング導電層１２２のドーピング元素濃度以上である。いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度と第２ドーピング導電層１２２のドーピング元素濃度はいずれも基板１００のドーピング元素濃度より大きく、これによって、第１ドーピング導電層１１２および第２ドーピング導電層１２２は基板１００に比べて高濃度ドーピング領域を形成し、この高濃度ドーピング領域が基板１００と高低接合を形成し、この高低接合によって、キャリアにバリア効果を生じさせ、基板１００におけるキャリアの第１ドーピング導電層１１２および第２ドーピング導電層１２２への輸送速度と数量を増やし、第１電極１３０は効果的にキャリアを収集することができる。

【0046】

いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度を第２ドーピング導電層１２２のドーピング元素濃度よりも大きくすることができる。第１ドーピング導電層１１２は金属パターン領域に位置し、且つ第１電極１３０と電気的に接触しており、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度をより大きく設定することで、キャリアのバリア効果をさらに高めることができ、基板１００におけるキャリアのトンネル確率を高め、第１ドーピング導電層１１２のキャリア濃度を増やし、第１電極１３０がより多くのキャリアを収集するのに役立つ。

【0047】

第２ドーピング導電層１２２は非金属パターン領域の第１表面に覆われており、第２ドーピング導電層１２２のドーピング元素濃度をより小さくすることで、非金属パターン領域の第１表面でのオージェ再結合の発生を減らすことができ、さらに非金属パターン領域の第１表面に位置するキャリアの再結合を減らし、非金属パターン領域表面に対するパッシベーション効果を向上させ、キャリア数をさらに増やし、開放電圧及び短絡電流を高めるのに役立つ。

【0048】

図１及び図２に示すように、いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２のドーピング曲線の傾きは第２ドーピング導電層１２２のドーピング曲線の傾きよりも小さい。ドーピング曲線の傾きは、第１ドーピング導電層１１２におけるドーピング元素および第２ドーピング導電層１２２におけるドーピング元素のドーピング濃度がドーピング深さによって変化する曲線の傾きである。いくつかの実施例では、電気化学的容量－電圧法（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｖｏｌｔａｇｅ，ＥＣＶ）と二次イオン質量分析法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＳＩＭＳ）によって、活性化されたドーピング元素濃度と注入されたドーピング元素総濃度がドーピング深さによって変化するドーピング曲線を測定することができる。マーク１は第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度がドーピング深さによって変化するドーピング曲線を示し、マーク２は第２ドーピング導電層１２２のドーピング元素濃度がドーピング深さによって変化するドーピング曲線を示す。

【0049】

第１ドーピング導電層１１２のドーピング曲線の傾きを小さく設定する。つまり、第１ドーピング導電層１１２におけるドーピング深さが増えるにつれて、第１ドーピング導電層１１２におけるドーピング元素濃度の変化が小さい。即ち、第１ドーピング導電層１１２におけるドーピング元素濃度の低下が緩やかであるため、第１ドーピング導電層１１２におけるドーピング元素濃度が均一になり、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度が大きくなる。

【0050】

第２ドーピング導電層１２２のドーピング曲線の傾きが大きく、第２ドーピング導電層１２２におけるドーピング深さが増えるにつれて、第２ドーピング導電層１２２におけるドーピング元素濃度が大きく低下し、第２ドーピング導電層１２２のドーピング元素濃度が小さくなる。

【0051】

いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度は５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であり、例えば、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～７×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、７×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～９×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、９×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３または５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であってもよい。いくつかの実施例では、第２ドーピング導電層１２２のドーピング元素濃度は５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～９×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であり、例えば、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～７×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、７×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～９×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、９×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３または５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～９×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であってもよい。上記の範囲内において、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度が大きいため、金属パターン領域に対応する基板１００におけるキャリアのトンネル能力を増やし、第１電極１３０のキャリアに対する収集能力を高めることができる。また、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度が大きすぎないため、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度が大きすぎることによるキャリアのオージェ再結合増大問題を防ぐことができる。また、第２ドーピング導電層１２２のドーピング元素濃度をこの範囲内に設定することで、第２ドーピング導電層１２２のドーピング濃度が小さくなり、第２ドーピング導電層１２２の非金属パターン領域の第１表面に対する表面パッシベーション能力を保つことができる。

【0052】

いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２のドーピング元素濃度は第２ドーピング導電層１２２のドーピング元素濃度と同じであってもよい。

【0053】

いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層の厚さは第２ドーピング導電層１２２の厚さ以上である。

【0054】

いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２の厚さが第２ドーピング導電層１２２の厚さより大きく、第１ドーピング導電層１１２の厚さを大きく設定することで、第１電極１３０が基板１００まで貫通する確率を下げることができるだけでなく、第１ドーピング導電層１１２と第１電極１３０との接触面積を増やし、接触抵抗を減らし、キャリアを第１電極１３０へ輸送する輸送損失を低減し、第１電極１３０のキャリアに対する収集能力を高めるのに役立つ。

【0055】

第２ドーピング導電層１２２は第１ドーピング導電層１１２及び非金属パターン領域の第１表面に位置しており、第２ドーピング導電層１２２の厚さを小さくすることで、第２ドーピング導電層１２２の入射光に対する寄生吸収を減らし、基板１００の入射光に対する吸収利用率を向上させ、さらに光電変換性能を高めることができる。第１ドーピング導電層１１２は第２ドーピング導電層１２２に覆われているため、第１ドーピング導電層１１２は入射光に直接接触せず、第１ドーピング導電層１１２の厚さを大きく設定することができる。また、第１ドーピング導電層１１２は金属パターン領域のみに設けられているため、第１ドーピング導電層１１２を介した入射光の数量が少なく、入射光に対して強い寄生吸収を生じさせることがない。キャリア収集能力を強めることを実現すると同時に、入射光に対する吸収利用率を高めることができる。

【0056】

いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層の厚さは、５ｎｍ～５００ｎｍであり、例えば、５ｎｍ～１０ｎｍ、１０ｎｍ～５０ｎｍ、５０ｎｍ～８０ｎｍ、８０ｎｍ～１００ｎｍ、１００ｎｍ～１５０ｎｍ、１５０ｎｍ～２００ｎｍ、２００ｎｍ～２５０ｎｍ、２５０ｎｍ～３００ｎｍ、３００ｎｍ～３５０ｎｍ、３５０ｎｍ～４００ｎｍ、４００ｎｍ～４５０ｎｍまたは４５０ｎｍ～５００ｎｍであってもよい。いくつかの実施例では、第２ドーピング導電層１２２の厚さは１ｎｍ～２００ｎｍであり、例えば、１ｎｍ～５ｎｍ、５ｎｍ～１０ｎｍ、１０ｎｍ～３０ｎｍ、３０ｎｍ～５０ｎｍ、５０ｎｍ～８０ｎｍ、８０ｎｍ～１００ｎｍ、１００ｎｍ～１３０ｎｍ、１３０ｎｍ～１５０ｎｍ、１５０ｎｍ～１７０ｎｍ、１７０ｎｍ～１８５ｎｍまたは１８５ｎｍ～２００ｎｍであってもよい。上記の範囲内において、第１ドーピング導電層１１２の厚さが大きく、第１電極１３０が第１ドーピング導電層１１２を貫通する確率を効果的に下げることができる。また、第１ドーピング導電層１１２の厚さは大きすぎることもなく、第１ドーピング導電層１１２は金属パターン領域の第１表面に過大な応力を生じさせず、金属パターン領域の第１表面に大きすぎる表面欠陥を生じさせることを防ぎ、キャリア再結合中心の発生を低下させ、キャリア数を高めることができる。

【0057】

第２ドーピング導電層１２２の厚さを上記の範囲内に設定し、第２ドーピング導電層１２２の厚さを小さくすることで、第２ドーピング導電層１２２の入射光に対する寄生吸収を減らし、基板１００の入射光に対する吸収率を高めることができる。

【0058】

いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２の厚さを第２ドーピング導電層１２２の厚さと等しくしてもよい。

【0059】

いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層の材料は、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施例では、第２ドーピング導電層１２２の材料はアモルファスシリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２の材料は第２ドーピング導電層１２２の材料と同じであってもよい。いくつかの実施例では、第１ドーピング導電層１１２の材料は第２ドーピング導電層１２２の材料と異なっていてもよい。

【0060】

第１トンネル層１１１と第２トンネル層１２１は、第１表面の界面パッシベーションを実現するために用いられ、化学的パッシベーション効果を発揮し、具体的には、第１表面のダングリングボンドを飽和させることにより、第１表面の界面欠陥準位密度を下げ、第１表面の再結合中心を減らすことができる。

【0061】

いくつかの実施例では、第１トンネル層１１１の厚さは第２トンネル層１２１の厚さ以下である。

【0062】

いくつかの実施例では、第１トンネル層１１１の厚さを第２トンネル層１２１の厚さより小さくしてもよい。第１トンネル層１１１は金属パターン領域の第１表面に直接接触しており、多数キャリアのトンネルを実現し、キャリアの選択的な輸送を実現することができる。第１トンネル層１１１の厚さを小さく設定することで、金属パターン領域に対応する基板１００のキャリアが第１トンネル層１１１を通過しやすくなり、キャリアのトンネル確率を向上させ、さらにキャリアの輸送効率を高めることができる。また、第１トンネル層１１１の厚さを小さく設定することで、実際に第１トンネル層１１１を堆積させた場合、堆積によって得られる第１トンネル層１１１の均一度が高くなり、第１トンネル層１１１と第１表面との接触断面の形態を改善し、キャリアのトンネルに役立つ。

【0063】

また、第２トンネル層１２１の厚さを大きく設定することで、実際に第１電極１３０を製造する過程において、第１電極１３０を形成するための導電性ペーストが第２トンネル層１２１をバーンスルーしにくくなり、導電性ペーストの腐食敏感度を制御することができる。即ち、第２トンネル層１２１の厚さが大きいほど、導電性ペーストが第２トンネル層１２１をバーンスルーしにくくなり、導電性ペーストの腐食敏感度が低下する。これによって、第１電極１３０が基板１００まで貫通する確率をさらに低減し、キャリア再結合中心の発生を減らすことができる。

【0064】

いくつかの実施例では、第１トンネル層１１１の厚さは０．１ｎｍ～５ｎｍであり、例えば、０．１ｎｍ～０．５ｎｍ、０．５ｎｍ～０．８ｎｍ、０．８ｎｍ～１ｎｍ、１ｎｍ～１．５ｎｍ、１．５ｎｍ～２ｎｍ、２ｎｍ～２．５ｎｍ、２．５ｎｍ～３ｎｍ、３ｎｍ～３．５ｎｍ、３．５ｎｍ～４ｎｍ、４ｎｍ～４．５ｎｍまたは４．５ｎｍ～５ｎｍであってもよい。いくつかの実施例では、第２トンネル層１２１の厚さは０．２ｎｍ～１０ｎｍであり、例えば、０．２ｎｍ～０．５ｎｍ、０．５ｎｍ～０．８ｎｍ、０．８ｎｍ～１．２ｎｍ、１．２ｎｍ～２ｎｍ、２ｎｍ～２．５ｎｍ、２．５ｎｍ～３ｎｍ、３ｎｍ～３．５ｎｍ、３．５ｎｍ～４ｎｍ、４ｎｍ～４．５ｎｍ、４．５ｎｍ～５ｎｍ、５ｎｍ～６ｎｍ、６ｎｍ～７ｎｍ、７ｎｍ～８ｎｍ、８ｎｍ～９ｎｍまたは９ｎｍ～１０ｎｍであってもよい。上記の範囲内において、第１トンネル層１１１の厚さが小さくなり、金属パターン領域に対応する基板１００のキャリアのトンネルを強めるのに役立つ一方、この範囲内において、第１トンネル層１１１の厚さは小さすぎることもなく、第１トンネル層１１１の厚さが小さすぎて堆積工程にて空洞が形成される問題を防ぐことができる。

【0065】

上記の範囲内において、第２トンネル層１２１の厚さが大きいため、第２トンネル層１２１の厚さを大きく調整することで、第１電極１３０の製造に用いられる導電性ペーストのバーンスルー敏感度を制御し、第１電極１３０が基板１００までバーンスルーする確率を下げることができる。

【0066】

いくつかの実施例では、第１トンネル層１１１の厚さは第２トンネル層１２１の厚さと同じであってもよい。

【0067】

いくつかの実施例では、第１トンネル層１１１の材料は第２トンネル層１２１の材料と同じであってもよい。

【0068】

いくつかの実施例では、第１トンネル層１１１の材料は第２トンネル層１２１の材料と異なっている。第１トンネル層１１１と第２トンネル層１２１の材料を異なるように制御することで、第１トンネル層１１１と第２トンネル層１２１がそれぞれ持っている機能を強め、例えば、キャリアの第１トンネル層１１１に対するトンネル効果を強め、第２トンネル層１２１の第１電極１３０バーンスルーに対するバリア作用を強めることができる。

【0069】

いくつかの実施例では、第１トンネル層１１１の材料は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アモルファスシリコンまたは多結晶シリコンのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施例では、第２トンネル層１２１の材料は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アモルファスシリコンまたは多結晶シリコンのうちの少なくとも１つを含む。

【0070】

いくつかの実施例では、第１トンネル層１１１の材料の密度は第２トンネル層１２１の材料の密度よりも小さい。第１トンネル層１１１の材料の密度が小さいことによって、キャリアが第１トンネル層１１１を通過する確率を高めることができる。一方、第２トンネル層１２１の材料の密度を大きく設定することで、第１電極１３０を製造するための導電性ペーストのバーンスルー能力をさらに減らし、第１電極１３０の貫通確率を下げることができるだけでなく、第２トンネル層１２１における欠陥準位密度を低減し、第２トンネル層１２１の非金属パターン領域の第１表面に対するパッシベーション性能を高めることができる。これに基づいて、いくつかの実施例では、第１トンネル層１１１の材料は窒化シリコンであってもよく、第２トンネル層１２１の材料は酸化シリコンであってもよい。

【0071】

図３に示すように、いくつかの実施例では、第１表面は、非金属パターン領域１１における高さが金属パターン領域１０における高さよりも低い。つまり、第１表面は非金属パターン領域１１と金属パターン領域１０との間に段差のある構造が形成されている。非金属パターン領域１１の第１表面が金属パターン領域１０の第１表面と面一になっているのに対して、第１表面の表面積が大きくなっているため、非金属パターン領域１１の第１表面及び第１パッシベーションコンタクト構造１１０の上面に覆われる第２トンネル層１２１と第２ドーピング導電層１２２の表面積を増やすことができる。これによって、基板１００の第１表面の断面積を増やさずに、第２トンネル層１２１の面積を増加させ、キャリアのトンネルにより大きなトンネル経路を提供し、キャリアの輸送数量を増やすことができる。ここでの断面積とは、基板１００の第１表面に平行な方向における断面積を指す。

【0072】

なお、ここでいう非金属パターン領域の第１表面の高さおよび金属パターン領域の第１表面の高さは、いずれも基板１００の第２表面に対して使われるものである。言い換えれば、非金属パターン領域１１に対応する基板の厚さは金属パターン領域１０に対応する基板の厚さよりも小さい。

【0073】

いくつかの実施例では、非金属パターン領域１１の第１表面の高さと金属パターン領域１０の第１表面の高さとの差ｄは０．１μｍ～１０μｍであり、例えば、０．１μｍ～０．２μｍ、０．２μｍ～１μｍ、１μｍ～１．５μｍ、１．５μｍ～２μｍ、２μｍ～２．５μｍ、２．５μｍ～３μｍ、３μｍ～３．１μｍ、３．１μｍ～３．２μｍ、３．２μｍ～３．５μｍ、３．５μｍ～３．８μｍ、３．８μｍ～３．９μｍ、３．９μｍ～４μｍ、４μｍ～４．５μｍ、４．５μｍ～５μｍ、５μｍ～５．５μｍ、５．５μｍ～６μｍ、６μｍ～６．５μｍ、６．５μｍ～７μｍ、７μｍ～７．５μｍ、７．５μｍ～８μｍ、８μｍ～８．５μｍ、８．５μｍ～９μｍまたは９μｍ～１０μｍであってもよい。この高さ範囲内において、非金属パターン領域の第１表面と金属パターン領域の第１表面との高さの差ｄが大きくなり、第１表面の表面積を増やし、さらに第２トンネル層１２１と第２ドーピング導電層１２２の面積を増加させ、キャリアにより大きなトンネル経路を提供し、キャリアの輸送を強めるのに役立つ一方、非金属パターン領域の第１表面と金属パターン領域の第１表面との高さの差ｄも大きすぎず、実際にこの高さの差を形成する過程において、基板１００に対して過大な損失を生じさせて基板１００の第１表面の欠陥準位密度を増やすという問題を防ぎ、基板１００の第１表面におけるキャリアの再結合が少ないことを確保する。

【0074】

図３に示すように、いくつかの実施例では、非金属パターン領域１１に位置する第２パッシベーションコンタクト構造１２０の上面を金属パターン領域１０に位置する第２パッシベーションコンタクト構造１２０の上面よりも低くしてもよい。言い換えれば、非金属パターン領域１１の第１表面に位置する第２パッシベーションコンタクト構造１２０の上面は、金属パターン領域１０に位置する第２パッシベーションコンタクト構造１２０の上面よりも低い。これによって、非金属パターン領域１１に位置する第２パッシベーションコンタクト構造１２０が厚すぎて、非金属パターン領域１１の第１表面に応力損傷を与えることを防ぎ、非金属パターン領域１１の第１表面に表面欠陥が生じることを避け、さらに多すぎるキャリア再結合中心の発生を避けることができる。一方、第２ドーピング導電層１２２の厚さが大きすぎないようにし、第２ドーピング導電層１２２の入射光に対する寄生吸収を減らすことができる。

【0075】

図４に示すように、いくつかの実施例では、第２パッシベーションコンタクト構造は、隣接する第１部分、第２部分及び第３部分を含み、第１部分が第１表面の非金属パターン領域１１を覆い、第２部分が第１パッシベーションコンタクト構造１１０の側面と上面を覆い、ここで、第３部分が第１部分に比べて傾斜している。即ち、第２パッシベーションコンタクト構造１２０は連続的な膜層であり、これによって、キャリアの第２パッシベーションコンタクト構造１２０での横方向輸送を強めることができる。

【0076】

いくつかの実施例では、第１表面は遷移領域１２を含み、遷移領域１２が金属パターン領域１０と非金属パターン領域１１との間に位置し、金属パターン領域１０、非金属パターン領域１１及び遷移領域１２は段差のある構造を構成している。第３部分は遷移領域１２に位置している。第３部分は第２パッシベーションコンタクト構造１２０の遷移部分とすることができる。第３部分が存在しているため、平面である第１表面と比べて、第２パッシベーションコンタクト構造１２０の面積が大きくなり、キャリアの輸送経路を増大させることができる。遷移領域１２は金属パターン領域に近接して設置され、第１パッシベーションコンタクト構造１１０は金属パターン領域の第１表面に位置し、第３部分も金属パターン領域に近接している。これによって、第３部分のキャリアを第１電極１３０に輸送する距離が短くなり、輸送損失を減らし、キャリア数を増やすことができる。

【0077】

また、遷移領域１２の存在により第１表面の面積が増えるため、非金属パターン領域の第１表面の粗さを減らすことができ、非金属パターン領域の第１表面が平らかになり、実際に第２パッシベーションコンタクト構造１２０を製造する過程において、非金属パターン領域の第１表面に第２パッシベーションコンタクト構造１２０を均一に堆積させることができ、第２パッシベーションコンタクト構造１２０が平らかになり、第２パッシベーションコンタクト構造１２０の非金属パターン領域の第１表面に対する表面パッシベーション性能を高めるのに役立つ。

【0078】

上記の考えに基づいて、いくつかの実施例では、金属パターン領域の第１表面の粗さを非金属パターン領域の第１表面の粗さよりも大きくしてもよい。金属パターン領域の第１表面の粗さを大きくすることで、第１パッシベーションコンタクト構造１１０の表面および金属パターン領域の第２パッシベーションコンタクト構造１２０の表面に大きな面積を持たせ、第１電極１３０と第１パッシベーションコンタクト構造１１０および第２パッシベーションコンタクト構造１２０との接触面積を増やし、第１電極１３０の接触抵抗を減らし、キャリアの輸送性能を高めることができる。

【0079】

非金属パターン領域１１の第１表面の粗さを小さく設定することで、非金属パターン領域１１の第１表面に覆われる第２パッシベーションコンタクト構造１２０が平らになり、第２パッシベーションコンタクト構造１２０の非金属パターン領域１１の第１表面に対する表面パッシベーション能力を高めることができる。

【0080】

第３部分が第１表面に垂直であるのに対して、非金属パターン領域１１の第１表面と金属パターン領域１０の第１表面との高さの差が一定である場合、第３部分が第１部分に対して傾斜するように設置されて、第３部分の表面積をより大きくする。したがって、第３部分の基板１００に向かう表面と第１表面との挟角を調整することで、第３部分の表面積を調整することができる。これに基づいて、いくつかの実施例では、第２部分の基板１００に向かう表面と非金属パターン領域の第１表面との挟角θは、９０°～１６０°であり、例えば、９０°～９５°、９５°～１００°、１００°～１０５°、１０５°～１１０°、１１０°～１１５°、１１５°～１２０°、１２０°～１２５°、１２５°～１３０°、１３０°～１３５°、１３５°～１４０°、１４０°～１４５°、１４５°～１５０°、１５０°～１５５°または１５５°～１６０°であってもよい。この範囲内において、第３部分は大きな表面積を持つことができる。且つ、この範囲内において、第３部分の基板１００に向かう表面と第１表面との挟角が小さすぎず、段差のある構造の形成を確保する。

【0081】

いくつかの実施例では、第１パッシベーションコンタクト構造１１０は１層の第１トンネル層１１１と１層の第１ドーピング導電層１１２のみを含んでもよく、第１トンネル層１１１が第１表面に直接接触している。

【0082】

図５に示すように、いくつかの実施例では、第１パッシベーションコンタクト構造１１０は、基板１００から離れる方向に沿って順次積層された複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３を含んでもよく、各サブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３は、基板１００から離れる方向に沿って順次積層された第１トンネル層１１１及び第１ドーピング導電層１１２を含む。つまり、第１パッシベーションコンタクト構造１１０では、複数の第１トンネル層１１１および複数の第１ドーピング導電層１１２を含んでもよく、且つ複数の第１トンネル層１１１および複数の第１ドーピング導電層１１２が交互に積層して設置される。図５は、サブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３の数が２つである形態で示している。

【0083】

いくつかの実施例では、第２パッシベーションコンタクト構造１２０は１層の第２トンネル層１２１と１層の第２ドーピング導電層１２２のみを含み、第２トンネル層１２１が第１パッシベーションコンタクト構造１１０の上面と非金属パターン領域の第１表面を覆うように設置することができる。いくつかの実施例では、第２パッシベーションコンタクト構造１２０が１層の第２トンネル層１２１と１層の第２ドーピング導電層１２２だけを含んだ場合、第１パッシベーションコンタクト構造１１０は複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３を含んでもよいし、１層の第１トンネル層１１１と１層の第１ドーピング導電層１１２のみを含んでもよく、第２パッシベーションコンタクト構造１２０が第１パッシベーションコンタクト構造１１０を被覆することを満たせばよい。

【0084】

図６に示すように、いくつかの実施例では、第２パッシベーションコンタクト構造１２０は、基板１００から離れる方向に沿って順次積層された複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３を含んでもよく、各サブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３は、基板１００から離れる方向に沿って順次積層された第２トンネル層１２１及び第２ドーピング導電層１２２を含む。つまり、第２パッシベーションコンタクト構造１２０では、複数の第２トンネル層１２１および複数の第２ドーピング導電層１２２を含んでもよく、且つ複数の第２トンネル層１２１および複数の第２ドーピング導電層１２２が交互に積層して設置される。図６は、サブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３の数が２つである形態で示している。

【0085】

図６に示すように、いくつかの実施例では、第２パッシベーションコンタクト構造１２０は複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３を含んだ場合、第１パッシベーションコンタクト構造１１０は１層の第１トンネル層１１１と第１ドーピング導電層１１２のみを含んでもよい。図７に示すように、第１パッシベーションコンタクト構造１１０は複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３を含んでもよく、第２パッシベーションコンタクト構造１２０は第１パッシベーションコンタクト構造１１０を被覆することを満たせばよい。

【0086】

図８に示すように、いくつかの実施例では、第１パッシベーションコンタクト構造１１０の数が複数であり、第２パッシベーションコンタクト構造１２０の数が複数であり、複数の第１パッシベーションコンタクト構造１１０と複数の第２パッシベーションコンタクト構造１２０とが基板１００から離れる方向に沿って交互に積層されている。各第２パッシベーションコンタクト構造１２０は１つの第１パッシベーションコンタクト構造１１０の上面と側面を覆い、基板１００に近い第２パッシベーションコンタクト構造１２０は非金属パターン領域の第１表面を覆い、残りの第２パッシベーションコンタクト構造１２０は隣接する第２パッシベーションコンタクト構造１２０の上面を覆う。

【0087】

いくつかの実施例では、複数の第１パッシベーションコンタクト構造１１０と複数の第２パッシベーションコンタクト構造１２０とが交互に積層された場合、第１パッシベーションコンタクト構造１１０は、１層の第１トンネル層１１１と１層の第１ドーピング導電層１１２のみを含んでもよいし、複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３を含んでもよい。第２パッシベーションコンタクト構造１２０は、１層の第２トンネル層１２１及び１層の第２ドーピング導電層１２２のみを含んでもよいし、複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３を含んでもよい。

【0088】

または、言い換えれば、第１パッシベーションコンタクト構造及び第２パッシベーションコンタクト構造に含まれたトンネル層及びドーピング導電層は１層または複数のサブ層を含むことができ、第１パッシベーションコンタクト構造及び第２パッシベーションコンタクト構造を積層してパッシベーションコンタクト構造の厚さを厚くすればよい。具体的な説明は下記の通りである。

【0089】

いくつかの実施例では、図１、３及び図４に示すように、第１パッシベーションコンタクト構造１１０は、１層の第１トンネル層１１１と１層の第１ドーピング導電層１１２のみを含んでもよく、第２パッシベーションコンタクト構造１２０は、１層の第２トンネル層１２１と１層の第２ドーピング導電層１２２のみを含んでもよい。

【0090】

いくつかの実施例では、第１パッシベーションコンタクト構造１１０は、複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３を含んでもよく、各サブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３は、基板１００から離れる方向に沿って順次積層された１層の第１トンネルサブ層１１１及び１層の第１ドーピング導電サブ層１１２を含む。図５には、２つのサブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３が示されている。第２パッシベーションコンタクト構造１２０は、１層の第２トンネル層１２１と１層の第２ドーピング導電層１２２のみを含んでもよい。

【0091】

いくつかの実施例では、第２パッシベーションコンタクト構造１２０は、複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３を含んでもよく、各サブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３は、基板１００から離れる方向に沿って順次積層された１層の第２トンネルサブ層１２１及び１層の第２ドーピング導電サブ層１２２を含む。図６には、２つのサブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３が示されている。第１パッシベーションコンタクト構造１２０は、１層の第１トンネル層１１１と１層の第１ドーピング導電層１１２のみを含んでもよい。

【0092】

いくつかの実施例では、第１パッシベーションコンタクト構造１１０は、複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３を含んでもよく、各サブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３は、基板１００から離れる方向に沿って順次積層された１層の第１トンネルサブ層１１１及び１層の第１ドーピング導電サブ層１１２を含む。第２パッシベーションコンタクト構造１２０は、複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３を含んでもよく、各サブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３は、基板１００から離れる方向に沿って順次積層された１層の第２トンネルサブ層１２１及び一層の第２ドーピング導電サブ層１２２を含む。図７には、２つのサブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３及び２つののサブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３が基板１００から離れる方向に沿って順次積層されている場合が示されている。図８には、２つのサブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３及び２つののサブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３が基板１００から離れる方向に沿って交互に積層されている場合が示されている。

【0093】

複数のサブ第１パッシベーションコンタクト構造１１３及び／又は複数のサブ第２パッシベーションコンタクト構造１２３が存在する場合、相応的に、複数の第１トンネルサブ層、複数の第１ドーピング導電サブ層、複数の第２トンネルサブ層及び複数の第２ドーピング導電サブ層が存在する。太陽電池の製造過程では、複数のサブ層を全体として考慮し、上記の各実施例におけるドーピング元素の種類、ドーピング元素濃度、ドーピング曲線の傾き、厚さ、材料の設定も、複数のサブ層を設置した実施例にも適用される。

【0094】

いくつかの実施例では、さらに、第２パッシベーションコンタクト構造１２０の基板１００から離れる表面に位置する第１パッシベーション層１４０を含む。第１パッシベーション層１４０は、第１表面に対して良好なパッシベーション効果を発揮し、例えば、第１表面のダングリングボンドに対して良好な化学的パッシベーションを行い、第１表面の欠陥準位密度を低減し、第１表面のキャリア再結合を抑制することができる。

【0095】

いくつかの実施例では、第１パッシベーション層１４０は単層構造であってもよいし、いくつかの実施例では、第１パッシベーション層１４０は多層構造であってもよい。いくつかの実施例では、第１パッシベーション層１４０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１つであってもよい。

【0096】

いくつかの実施例では、第１電極１３０は第１パッシベーション層１４０、第２パッシベーションコンタクト構造１２０を貫通して第１ドーピング導電層１１２と電気的に接触してもよい。

【0097】

いくつかの実施例では、さらに、基板１００の第２表面に位置するエミッタ１５０を含む。エミッタ１５０のドーピング元素のタイプが基板１００のドーピング元素のタイプと逆であり、基板１００と一緒にＰＮ接合を構成する。いくつかの実施例では、エミッタ１５０の材料は基板１００の材料と同じであってもよい。

【0098】

いくつかの実施例では、さらに、エミッタ１５０の基板１００から離れる表面に位置する第２パッシベーション層１６０を含む。第２パッシベーション層１６０は、基板１００の第２表面に対して良好なパッシベーション効果を発揮し、第２表面の欠陥準位密度を下げ、基板１００の裏面のキャリア再結合を良好に抑制するために用いられる。また、第２パッシベーション層１６０は良好な反射低減効果を持ち、入射光の反射を低減し、入射光の利用率を高めるのに役立つ。

【0099】

いくつかの実施例では、第２パッシベーション層１６０は単層構造であってもよいが、いくつかの実施例では、第２パッシベーション層１６０は多層構造であってもよい。いくつかの実施例では、第２パッシベーション層１６０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１つであってもよい。

【0100】

いくつかの実施例では、さらに、基板１００の第２表面に位置し、第２パッシベーション層１６０を貫通してエミッタ１５０と電気的に接触する第２電極１７０を含む。

【0101】

上記の実施例によって提供された太陽電池では、金属パターン領域に第１パッシベーションコンタクト構造１１０および第１パッシベーションコンタクト構造１１０を覆う第２パッシベーションコンタクト構造１２０を設けることで、金属電極は積層された第１パッシベーションコンタクト構造１１０および第２パッシベーションコンタクト構造１２０を貫通しにくくなり、金属電極が基板１００まで貫通する確率を下げることができる。一方、第２パッシベーションコンタクト構造１２０は、第１パッシベーションコンタクト構造１１０の上面と非金属パターン領域の第１表面を同時に覆い、第２パッシベーションコンタクトが連続した膜層となり、第２パッシベーションコンタクト構造１２０の横方向輸送性能を強め、非金属パターン領域から金属パターン領域へのキャリアの輸送能力を向上させ、開放電圧と短絡電流を高めることができる。また、非金属パターン領域に位置する第２パッシベーションコンタクト構造１２０の上面が金属パターン領域に位置する第２パッシベーションコンタクト構造１２０の上面より高くないように設定することで、非金属パターン領域の第２パッシベーションコンタクト構造１２０の厚さを小さく保つことができ、第２パッシベーションコンタクト構造１２０が入射光に対して強い寄生吸収能力を生じさせることを防ぎ、非金属パターン領域の第１表面の入射光に対する吸収利用率を高めるのに役立つ。

【0102】

それに対応して、本願の実施例の別の態様は、光起電力モジュールをさらに提供し、図９を参照すると、光起電力モジュールは、前述実施例で提供された太陽電池１０１を複数接続してなる電池ストリングと、電池ストリングの表面を覆うために用いられる封止層１０２と、封止層１０２の電池ストリングから離れた表面を覆うために用いられるカバープレート１０３と、を含む。太陽電池１０１は、全体または複数のスライスの形で電気的に接続されて複数の電池ストリングを形成し、複数の電池ストリングは、直列および／または並列に電気的に接続されている。

【0103】

具体的には、いくつかの実施例では、複数の電池ストリングにおける隣接する電池ストリング間は、伝導バンド１０４で電気的に接続されることができる。封止層１０２は、太陽電池１０１の第１表面及び裏面を覆っており、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、又はポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の有機封止フィルムであってもよい。いくつかの実施例では、カバープレート１０３はガラスカバープレート、プラスチックカバープレート等の光透過性のあるカバープレート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に向かう表面を凹凸面にしてもよく、入射光線の利用率を高める。

【0104】

本願は、好適な実施例で上記のように開示されているが、特許請求の範囲を限定するものではなく、いずれの当業者であれば、本願の着想から逸脱することなく、若干の可能な変動および修正を加えることができるため、本願の保護範囲は、本願の請求項によって規定される範囲に従うべきである。

【0105】

当業者であれば、前記の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。

【要約】      （修正有）

【課題】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。
【解決手段】太陽電池は、金属パターン領域及び非金属パターン領域を有する第１表面を備える基板と、記第１表面の金属パターン領域に位置し、かつ、基板から離れる方向に沿って積層された第１トンネル層及び第１ドーピング導電層を備える第１パッシベーションコンタクト構造と、基板から離れる方向に沿って積層された第２トンネル層と第２ドーピング導電層を備える第２パッシベーションコンタクト構造と、を含み、第２パッシベーションコンタクト構造は、第１表面の非金属パターン領域に位置する第１部分及び第１パッシベーションコンタクト構造に位置する第２部分を含み、第２パッシベーションコンタクト構造の第１部分の上面は第２パッシベーションコンタクト構造の第２部分より基板から離れていない。本願は太陽電池の光電変換効率の向上に有利である。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】