特表 2024-524498 ヘテロ接合太陽電池及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-05

(54)【発明の名称】ヘテロ接合太陽電池及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0224 20060101AFI20240628BHJP

   H01L 31/0745 20120101ALI20240628BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20240628BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20240628BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 266

H01L31/06 450

H01L21/28 301R

H01L21/88 G

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023581060

(86)(22)【出願日】2022-06-24

(85)【翻訳文提出日】2023-12-28

(86)【国際出願番号】 CN2022101228

(87)【国際公開番号】W WO2023274081

(87)【国際公開日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】202110735832.8

(32)【優先日】2021-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524004179

【氏名又は名称】安徽▲華▼晟新能源科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＡＮＨＵＩ ＨＵＡＳＵＮ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ９９ Ｑｉｎｇｌｉｕ Ｒｏａｄ， Ｘｕａｎｃｈｅｎｇ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ， Ｘｕａｎｃｈｅｎｇ， Ａｎｈｕｉ， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】辛科

(72)【発明者】

【氏名】周▲粛▼

(72)【発明者】

【氏名】▲コン▼道仁

(72)【発明者】

【氏名】王文静

(72)【発明者】

【氏名】徐▲暁▼▲華▼

(72)【発明者】

【氏名】梅志▲綱▼

(72)【発明者】

【氏名】▲楊▼▲龍▼

【テーマコード（参考）】

4M104

5F033

5F251

【Ｆターム（参考）】

4M104AA01

4M104BB36

4M104BB39

4M104CC01

4M104DD43

4M104GG05

4M104HH20

5F033HH07

5F033JJ01

5F033KK38

5F033LL02

5F033PP19

5F033QQ41

5F033XX09

5F251AA02

5F251AA04

5F251AA16

5F251CB11

5F251CB13

5F251CB18

5F251CB21

5F251FA02

5F251FA14

(57)【要約】

本願はヘテロ接合太陽電池及びその製造方法を提供し、該ヘテロ接合太陽電池は、半導体基板層と、前記半導体基板層の一側に位置する背面複合透明導電膜と、を含み、前記背面複合透明導電膜は、第１背面透明導電膜と、前記第１背面透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側の面に位置する第２背面透明導電膜と、を含み、前記第１背面透明導電膜と前記第２背面透明導電膜の両方にはＩＩＩ族重原子がドーピングされており、前記第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さい。該技術的解決手段により、前記ヘテロ接合太陽電池の光電変換効率及び封止性能がいずれも向上する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヘテロ接合太陽電池であって、
半導体基板層と、前記半導体基板層の一側に位置する背面複合透明導電膜と、を含み、
前記背面複合透明導電膜は、
第１背面透明導電膜と、
前記第１背面透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側の面に位置する第２背面透明導電膜と、を含み、
前記第１背面透明導電膜と前記第２背面透明導電膜の両方にはＩＩＩ族重原子がドーピングされており、前記第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さい、ことを特徴とする、ヘテロ接合太陽電池。

【請求項2】

前記ＩＩＩ族重原子はガリウム原子を含み、前記第１背面透明導電膜の材料はガリウムがドーピングされた酸化亜鉛を含み、前記第２背面透明導電膜の材料は、ガリウムがドーピングされた酸化亜鉛を含み、
好ましくは、前記第２背面透明導電膜におけるガリウムの質量パーセント濃度と前記第１背面透明導電膜におけるガリウムの質量パーセント濃度との比は１：２～１：４であり、
好ましくは、前記第１背面透明導電膜におけるガリウムの濃度が１．５質量％～２質量％であり、前記第２背面透明導電膜におけるガリウムの濃度が０．５質量％～１質量％であり、
好ましくは、前記第２背面透明導電膜の厚さと前記第１背面透明導電膜の厚さとの比は１：４～１：３であり、
好ましくは、前記第２背面透明導電膜の厚さが１０ｎｍ～２０ｎｍであり、前記第１背面透明導電膜の厚さが５０ｎｍ～６０ｎｍであり、
好ましくは、前記ヘテロ接合太陽電池は、前記第２背面透明導電膜の前記第１背面透明導電膜とは反対側の面に位置する有機封止層をさらに含む、ことを特徴とする、請求項１に記載のヘテロ接合太陽電池。

【請求項3】

前記背面複合透明導電膜は、第３背面透明導電膜をさらに含み、前記第３背面透明導電膜の仕事関数が前記第１背面透明導電膜の仕事関数よりも大きく、かつ、前記第２背面透明導電膜の仕事関数よりも大きく、
好ましくは、前記第３背面透明導電膜の移動度が前記第１背面透明導電膜の移動度よりも大きく、かつ前記第２背面透明導電膜の移動度よりも大きく、前記第３背面透明導電膜におけるドーピングイオンの濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、かつ第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、
好ましくは、前記第３背面透明導電膜の材料はタングステンがドーピングされた酸化インジウムを含み、
好ましくは、前記タングステンがドーピングされた酸化インジウムにおけるタングステンの濃度が０．１質量％～０．３質量％であり、
好ましくは、前記第３背面透明導電膜の厚さと第１背面透明導電膜の厚さとの比は１：５～１：６である、ことを特徴とする、請求項１に記載のヘテロ接合太陽電池。

【請求項4】

前記背面複合透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側に位置する背面グリッド線をさらに含み、前記背面グリッド線は、第１サブ背面グリッド線と、第１サブ背面グリッド線の前記半導体基板層とは反対側の面に位置する第２サブ背面グリッド線と、を含み、前記第１サブ背面グリッド線の導電率が前記第２サブ背面グリッド線の導電率よりも大きく、前記第２サブ背面グリッド線の融点が前記第１サブ背面グリッド線の融点よりも小さく、
好ましくは、前記第１サブ背面グリッド線の材料は銅を含み、前記第２サブ背面グリッド線の材料はスズを含み、
好ましくは、前記第１サブ背面グリッド線の厚さと前記第２サブ背面グリッド線の厚さとの関係は５：１～９：１であり、
好ましくは、前記背面グリッド線のアスペクト比は０．８：２～１：２であり、前記背面グリッド線の幅が９μｍ～１１μｍであり、前記背面グリッド線の高さが４μｍ～６μｍである、ことを特徴とする、請求項１に記載のヘテロ接合太陽電池。

【請求項5】

前記半導体基板層と前記背面複合透明導電膜との間に位置する第１ドーピング半導体層をさらに含み、前記第１ドーピング半導体層はナノ結晶状態であり、又は、前記第１ドーピング半導体層は微結晶状態であり、
好ましくは、前記第１ドーピング半導体層におけるドーピングイオンの濃度が２Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～８Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である、ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のヘテロ接合太陽電池。

【請求項6】

前記半導体基板層の前記背面複合透明導電膜とは反対側に位置する表面複合透明導電膜をさらに含み、前記表面複合透明導電膜の材料はタングステンがドーピングされた酸化インジウムを含み、
好ましくは、前記半導体基板層と前記表面複合透明導電膜との間に位置する第２ドーピング半導体層をさらに含み、前記第２ドーピング半導体層はナノ結晶状態であり、又は、前記第２ドーピング半導体層は微結晶状態であり、
好ましくは、前記ヘテロ接合太陽電池は、前記表面複合透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側に位置する表面グリッド線をさらに含み、前記表面グリッド線は、第１サブ表面グリッド線と、第１サブ表面グリッド線の前記半導体基板層とは反対側の面に位置する第２サブ表面グリッド線を含み、前記第１サブ表面グリッド線の導電率が前記第２サブ表面グリッド線の導電率よりも大きく、前記第２サブ表面グリッド線の融点が前記第１サブ表面グリッド線の融点よりも小さく、
好ましくは、前記第１サブ表面グリッド線の材料は銅を含み、前記第２サブ表面グリッド線の材料はスズを含み、
好ましくは、前記第１サブ表面グリッド線の厚さと前記第２サブ表面グリッド線の厚さとの関係は５：１～９：１であり、
好ましくは、前記表面グリッド線のアスペクト比は０．８：２～１：２であり、前記表面グリッド線の幅が４μｍ～６μｍであり、前記表面グリッド線の高さが２．５μｍ～３．５μｍである、ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のヘテロ接合太陽電池。

【請求項7】

ヘテロ接合太陽電池の製造方法であって、
半導体基板層を提供するステップと、
前記半導体基板層の一側に背面複合透明導電膜を形成するステップと、を含み、
前記背面複合透明導電膜を形成するステップは、前記半導体基板層の一側に第１背面透明導電膜を形成することと、前記第１背面透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側の面に第２背面透明導電膜を形成することと、を含み、前記第１背面透明導電膜と前記第２背面透明導電膜の両方にはＩＩＩ族重原子がドーピングされており、前記第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さい、ことを特徴とする、ヘテロ接合太陽電池の製造方法。

【請求項8】

前記背面複合透明導電膜を形成するステップは、前記第１背面透明導電膜を形成する前に、前記半導体基板層の一側に第３背面透明導電膜を形成することをさらに含み、
前記第１背面透明導電膜を形成した後、前記第３背面透明導電膜は前記第１背面透明導電膜と前記半導体基板層との間に位置し、
前記第３背面透明導電膜の仕事関数が第１背面透明導電膜の仕事関数よりも大きく、かつ、第２背面透明導電膜の仕事関数よりも大きく、
好ましくは、前記第３背面透明導電膜の移動度が前記第１背面透明導電膜の移動度よりも大きく、かつ前記第２背面透明導電膜の移動度よりも大きく、前記第３背面透明導電膜におけるドーピングイオンの濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、かつ第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さい、ことを特徴とする、請求項７に記載のヘテロ接合太陽電池の製造方法。

【請求項9】

前記背面複合透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側に背面グリッド線を形成するステップをさらに含み、
前記背面グリッド線を形成するステップは、前記背面複合透明導電膜の面に、第１グリッド線用開口部を有するパターン化された第１フォトレジスト層を形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に背面グリッド線を形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に背面グリッド線を形成した後、前記第１フォトレジスト層を除去することと、を含み、
好ましくは、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に背面グリッド線を形成するステップは、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に第１サブ背面グリッド線を形成することと、蒸着プロセスを用いて第１グリッド線用開口部に第１サブ背面グリッド線の面に位置する第２サブ背面グリッド線を形成することと、を含み、前記第１サブ背面グリッド線の導電率が前記第２サブ背面グリッド線の導電率よりも大きく、前記第２サブ背面グリッド線の融点が前記第１サブ背面グリッド線の融点よりも小さく、
好ましくは、前記半導体基板層の他側に表面複合透明導電膜を形成するステップであって、前記表面複合透明導電膜の材料はタングステンがドーピングされた酸化インジウムを含むステップをさらに含み、
好ましくは、前記表面複合透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側に表面グリッド線を形成するステップをさらに含み、
前記表面グリッド線を形成するステップは、前記表面複合透明導電膜の面に、第２グリッド線用開口部を有するパターン化された第２フォトレジスト層を形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に表面グリッド線を形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に表面グリッド線を形成した後、前記第２フォトレジスト層を除去することと、を含み、
好ましくは、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に表面グリッド線を形成するステップは、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に第１サブ表面グリッド線を形成することと、蒸着プロセスを採用して第２グリッド線用開口部に第１サブ表面グリッド線の面に位置する第２サブ表面グリッド線を形成することと、を含み、前記第１サブ表面グリッド線の導電率が前記第２サブ表面グリッド線の導電率よりも大きく、前記第２サブ表面グリッド線の融点が前記第１サブ表面グリッド線の融点よりも小さい、ことを特徴とする、請求項７に記載のヘテロ接合太陽電池の製造方法。

【請求項10】

前記半導体基板層の一側に第１ドーピング半導体層を形成するステップをさらに含み、前記第１ドーピング半導体層はナノ結晶状態であり、又は、前記第１ドーピング半導体層は微結晶状態であり、
前記背面複合透明導電膜を形成した後、前記第１ドーピング半導体層は前記半導体基板層と前記背面複合透明導電膜との間に位置し、
好ましくは、前記第１ドーピング半導体層を形成するプロセスはプラズマ化学気相成長プロセスを含み、プラズマ化学気相成長プロセスのパラメータとして、採用されたガスはＨ_２、ＳｉＨ_４、及びＢ_２Ｈ_６を含み、Ｈ_２とＳｉＨ_４の流量比は２００：１．８～２００：２．３であり、Ｂ_２Ｈ_６とＳｉＨ_４の流量比は１：１～１：５であり、チャンバ圧力は０．３Ｐａ～０．５Ｐａであり、ＲＦ電力密度が０．２５ｍＷ／ｃｍ^２～０．４ｍＷ／ｃｍ^２である、ことを特徴とする、請求項７に記載のヘテロ接合太陽電池の製造方法。

【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、具体的には、ヘテロ接合太陽電池及びその製造方法に関する。

【0002】

本願は、２０２１年６月３０日に中国特許庁に提出された、出願番号が２０２１１０７３５８３２．８で、発明の名称が「ヘテロ接合太陽電池及びその製造方法」である中国特許出願の優先権を主張し、その全内容は引用の方式により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

太陽電池はクリーンエネルギー電池であり、太陽電池は生活及び生産に広く使用されている。太陽電池、特にヘテロ接合太陽電池の電極とアモルファスシリコン層との間に一層の透明導電膜（ＴＣＯ）を加えてキャリアの収集を効果的に増加させ、太陽電池の変換効率を向上させることができる。

【0004】

透明導電膜は表面透明導電膜及び背面透明導電膜を含む。現在、透明導電膜の設置はヘテロ接合太陽電池の光電変換効率及び封止性能が悪くなるという問題を引き起こす。ヘテロ接合太陽電池、背面透明導電膜の総合性能の最適化は当業者が研究している課題である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、本願が解決しようとする技術的課題は、従来技術におけるヘテロ接合太陽電池の光電変換効率及び封止性能が悪いという問題を克服することにより、ヘテロ接合太陽電池を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願は、半導体基板層と、前記半導体基板層の一側に位置する背面複合透明導電膜と、を含み、前記背面複合透明導電膜は、第１背面透明導電膜と、前記第１背面透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側の面に位置する第２背面透明導電膜と、を含み、前記第１背面透明導電膜と前記第２背面透明導電膜の両方にはＩＩＩ族重原子がドーピングされており、前記第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さいヘテロ接合太陽電池を提供する。

【0007】

任意選択的に、前記ＩＩＩ族重原子はガリウム原子を含み、前記第１背面透明導電膜の材料はガリウムがドーピングされた酸化亜鉛を含み、前記第２背面透明導電膜の材料は、ガリウムがドーピングされた酸化亜鉛を含む。

【0008】

任意選択的に、前記第２背面透明導電膜におけるガリウムの質量パーセント濃度と前記第１背面透明導電膜におけるガリウムの質量パーセント濃度との比は１：２～１：４である。

【0009】

任意選択的に、前記第１背面透明導電膜におけるガリウムの濃度が１．５質量％～２質量％であり、前記第２背面透明導電膜におけるガリウムの濃度が０．５質量％～１質量％である。

【0010】

任意選択的に、前記第２背面透明導電膜の厚さと前記第１背面透明導電膜の厚さとの比は１：４～１：３である。

【0011】

任意選択的に、前記第２背面透明導電膜の厚さが１０ｎｍ～２０ｎｍであり、前記第１背面透明導電膜の厚さが５０ｎｍ～６０ｎｍである。

【0012】

任意選択的に、前記ヘテロ接合太陽電池は、前記第２背面透明導電膜の前記第１背面透明導電膜とは反対側の面に位置する有機封止層をさらに含む。

【0013】

任意選択的に、前記背面複合透明導電膜は、第３背面透明導電膜をさらに含み、前記第３背面透明導電膜の仕事関数が前記第１背面透明導電膜の仕事関数よりも大きく、かつ、前記第２背面透明導電膜の仕事関数よりも大きい。

【0014】

任意選択的に、前記第３背面透明導電膜の移動度が前記第１背面透明導電膜の移動度よりも大きく、かつ前記第２背面透明導電膜の移動度よりも大きく、前記第３背面透明導電膜におけるドーピングイオンの濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、かつ第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さい。

【0015】

任意選択的に、前記第３背面透明導電膜の材料はタングステンがドーピングされた酸化インジウムを含む。

【0016】

任意選択的に、前記タングステンがドーピングされた酸化インジウムにおけるタングステンの濃度が０．１質量％～０．３質量％である。

【0017】

任意選択的に、前記第３背面透明導電膜の厚さと第１背面透明導電膜の厚さとの比は１：５～１：６である。

【0018】

任意選択的に、前記背面複合透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側に位置する背面グリッド線をさらに含み、前記背面グリッド線は、第１サブ背面グリッド線と、第１サブ背面グリッド線の前記半導体基板層とは反対側の面に位置する第２サブ背面グリッド線と、を含み、前記第１サブ背面グリッド線の導電率が前記第２サブ背面グリッド線の導電率よりも大きく、前記第２サブ背面グリッド線の融点が前記第１サブ背面グリッド線の融点よりも小さい。

【0019】

任意選択的に、前記第１サブ背面グリッド線の材料は銅を含み、前記第２サブ背面グリッド線の材料はスズを含む。

【0020】

任意選択的に、前記第１サブ背面グリッド線の厚さと前記第２サブ背面グリッド線の厚さとの関係は５：１～９：１である。

【0021】

任意選択的に、前記背面グリッド線のアスペクト比は０．８：２～１：２であり、前記背面グリッド線の幅が９μｍ～１１μｍであり、前記背面グリッド線の高さが４μｍ～６μｍである。

【0022】

任意選択的に、前記半導体基板層と前記背面複合透明導電膜との間に位置する第１ドーピング半導体層をさらに含み、前記第１ドーピング半導体層はナノ結晶状態であり、又は、前記第１ドーピング半導体層は微結晶状態である。

【0023】

任意選択的に、前記第１ドーピング半導体層におけるドーピングイオンの濃度が２Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～８Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。

【0024】

任意選択的に、前記半導体基板層の前記背面複合透明導電膜とは反対側に位置する表面複合透明導電膜をさらに含み、前記表面複合透明導電膜の材料はタングステンがドーピングされた酸化インジウムを含む。

【0025】

任意選択的に、前記半導体基板層と前記表面複合透明導電膜との間に位置する第２ドーピング半導体層をさらに含み、前記第２ドーピング半導体層はナノ結晶状態であり、又は、前記第２ドーピング半導体層は微結晶状態である。

【0026】

任意選択的に、前記ヘテロ接合太陽電池は、前記表面複合透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側に位置する表面グリッド線をさらに含み、前記表面グリッド線は、第１サブ表面グリッド線と、第１サブ表面グリッド線の前記半導体基板層とは反対側の面に位置する第２サブ表面グリッド線を含み、前記第１サブ表面グリッド線の導電率が前記第２サブ表面グリッド線の導電率よりも大きく、前記第２サブ表面グリッド線の融点が前記第１サブ表面グリッド線の融点よりも小さい。

【0027】

任意選択的に、前記第１サブ表面グリッド線の材料は銅を含み、前記第２サブ表面グリッド線の材料はスズを含む。

【0028】

任意選択的に、前記第１サブ表面グリッド線の厚さと前記第２サブ表面グリッド線の厚さとの関係は５：１～９：１である。

【0029】

任意選択的に、前記表面グリッド線のアスペクト比は０．８：２～１：２であり、前記表面グリッド線の幅が４μｍ～６μｍであり、前記表面グリッド線の高さが２．５μｍ～３．５μｍである。

【0030】

本願は、半導体基板層を提供するステップと、前記半導体基板層の一側に背面複合透明導電膜を形成するステップと、を含み、前記背面複合透明導電膜を形成するステップは、前記半導体基板層の一側に第１背面透明導電膜を形成することと、前記第１背面透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側の面に第２背面透明導電膜を形成することと、を含み、前記第１背面透明導電膜と前記第２背面透明導電膜の両方にはＩＩＩ族重原子がドーピングされており、前記第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さいヘテロ接合太陽電池の製造方法をさらに提供する。

【0031】

任意選択的に、前記背面複合透明導電膜を形成するステップは、前記第１背面透明導電膜を形成する前に、前記半導体基板層の一側に第３背面透明導電膜を形成することをさらに含み、前記第１背面透明導電膜を形成した後、前記第３背面透明導電膜は前記第１背面透明導電膜と前記半導体基板層との間に位置し、前記第３背面透明導電膜の仕事関数が第１背面透明導電膜の仕事関数よりも大きく、かつ、第２背面透明導電膜の仕事関数よりも大きい。

【0032】

任意選択的に、前記第３背面透明導電膜の移動度が前記第１背面透明導電膜の移動度よりも大きく、かつ前記第２背面透明導電膜の移動度よりも大きく、前記第３背面透明導電膜におけるドーピングイオンの濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、かつ第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さい。

【0033】

任意選択的に、前記方法は、前記背面複合透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側に背面グリッド線を形成するステップをさらに含み、前記背面グリッド線を形成するステップは、前記背面複合透明導電膜の面に、第１グリッド線用開口部を有するパターン化された第１フォトレジスト層を形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に背面グリッド線を形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に背面グリッド線を形成した後、前記第１フォトレジスト層を除去することと、を含む。

【0034】

任意選択的に、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に背面グリッド線を形成するステップは、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に第１サブ背面グリッド線を形成することと、蒸着プロセスを用いて第１グリッド線用開口部に第１サブ背面グリッド線の面に位置する第２サブ背面グリッド線を形成することと、を含み、前記第１サブ背面グリッド線の導電率が前記第２サブ背面グリッド線の導電率よりも大きく、前記第２サブ背面グリッド線の融点が前記第１サブ背面グリッド線の融点よりも小さい。

【0035】

任意選択的に、前記ヘテロ接合太陽電池の製造方法は、前記半導体基板層の他側に表面複合透明導電膜を形成するステップであって、前記表面複合透明導電膜の材料はタングステンがドーピングされた酸化インジウムを含むステップをさらに含む。

【0036】

任意選択的に、前記ヘテロ接合太陽電池の製造方法は、前記表面複合透明導電膜の前記半導体基板層とは反対側に表面グリッド線を形成するステップをさらに含み、前記表面グリッド線を形成するステップは、前記表面複合透明導電膜の面に、第２グリッド線用開口部を有するパターン化された第２フォトレジスト層を形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に表面グリッド線を形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に表面グリッド線を形成した後、前記第２フォトレジスト層を除去することと、を含む。

【0037】

任意選択的に、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に表面グリッド線を形成するステップは、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に第１サブ表面グリッド線を形成することと、蒸着プロセスを採用して第２グリッド線用開口部に第１サブ表面グリッド線の面に位置する第２サブ表面グリッド線を形成することと、を含み、前記第１サブ表面グリッド線の導電率が前記第２サブ表面グリッド線の導電率よりも大きく、前記第２サブ表面グリッド線の融点が前記第１サブ表面グリッド線の融点よりも小さい。

【0038】

任意選択的に、前記方法は、前記半導体基板層の一側に第１ドーピング半導体層を形成するステップをさらに含み、前記第１ドーピング半導体層はナノ結晶状態であり、又は、前記第１ドーピング半導体層は微結晶状態であり、前記背面複合透明導電膜を形成した後、前記第１ドーピング半導体層は前記半導体基板層と前記背面複合透明導電膜との間に位置する。

【0039】

任意選択的に、前記第１ドーピング半導体層を形成するプロセスはプラズマ化学気相成長プロセスを含み、プラズマ化学気相成長プロセスのパラメータとして、採用されたガスはＨ_２、ＳｉＨ_４とＢ_２Ｈ_６を含み、Ｈ_２とＳｉＨ_４の流量比は２００：１．８～２００：２．３であり、Ｂ_２Ｈ_６とＳｉＨ_４の流量比は１：１～１：５であり、チャンバ圧力は０．３Ｐａ～０．５Ｐａであり、ＲＦ電力密度が０．２５ｍＷ／ｃｍ^２～０．４ｍＷ／ｃｍ^２である。

【発明の効果】

【0040】

本願の技術的解決手段は以下の有益な効果を有する。
１．本願に係るヘテロ接合太陽電池は背面複合透明導電膜を含み、前記背面複合透明導電膜は、第１背面透明導電膜と、前記第１背面透明導電膜の前記半導体基板層側とは反対側の面に位置する第２背面透明導電膜とを含み、前記第１背面透明導電膜と前記第２背面透明導電膜との両方にはＩＩＩ族重原子がドーピングされている。ＩＩＩ族重原子の原子量が大きいため、ＩＩＩ族重原子がドーピングされた第１背面透明導電膜の密度が大きくなり、ＩＩＩ族重原子がドーピングされた第２背面透明導電膜の密度が大きくなり、第１背面透明導電膜及び第２背面透明導電膜の硬度がいずれも大きくなるため、第２背面透明導電膜と有機封止層との間の界面にあるガリウム原子は有機封止層のより多くのＣ－Ｈ結合に被覆され、すなわち、界面にあるガリウム原子はより多くのＣ－Ｈ結合に結合することができ、さらに、第２背面透明導電膜と有機封止層との間の結合力が大きくなる。また、前記第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度が小さく、このようにして、第２背面透明導電膜の面欠陥準位密度が低下し、第２背面透明導電膜と有機封止層との間の結合力が増強される。そして、第１背面透明導電膜及び第２背面透明導電膜の硬度が大きくなり、第１背面透明導電膜及び第２背面透明導電膜の結合力も大きくなる。以上のように、背面複合透明導電膜と有機封止層との間の結合力が増強され、ヘテロ接合太陽電池の封止性能が向上する。

【0041】

第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度が大きいため、第１背面透明導電膜における自由キャリア濃度が大きくなり、第１背面透明導電膜の導電能力が第２背面透明導電膜の導電能力より優れ、それにより背面複合透明導電膜の導電能力がよくなり、背面複合透明導電膜のキャリア収集能力がよくなり、ヘテロ接合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。

【0042】

２．さらに、前記ＩＩＩ族重原子はガリウム原子を含み、前記第１背面透明導電膜の材料はガリウムがドーピングされた酸化亜鉛を含み、前記第２背面透明導電膜の材料はガリウムがドーピングされた酸化亜鉛を含む。ガリウムがドーピングされた酸化亜鉛は、価格が低いという利点を有し、ヘテロ接合太陽電池のコストを低減させるだけでなく、移動度が大きいという利点を有し、第１背面透明導電膜及び第２背面透明導電膜の導電能力を向上させることができる。

【0043】

３．さらに、前記背面複合透明導電膜は第３背面透明導電膜をさらに含み、前記第３背面透明導電膜の仕事関数が第１背面透明導電膜の仕事関数よりも大きく、かつ第２背面透明導電膜の仕事関数よりも大きい。第３背面透明導電膜の仕事関数が大きいため、第３背面透明導電膜と第１ドーピング半導体層との間のバンドギャップ不整合を低減し、すなわち、背面複合透明導電膜と第１ドーピング半導体層との間のバンドギャップ不整合を低減することにより、第１ドーピング半導体層に対する背面複合透明導電膜の価電子帯曲げ量が小さくなり、正孔がトンネルを通り抜けて第１ドーピング半導体層から背面複合透明導電膜に到達することに有利である。

【0044】

さらに、第３背面透明導電膜におけるドーピングイオンの濃度が低くなるに従って第３背面透明導電膜のフェルミ準位が上がり、それに対応し、第３背面透明導電膜の仕事関数が小さくなる。本願において第３背面透明導電膜におけるドーピングイオンの濃度が前記第１背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、かつ第２背面透明導電膜におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、このようにして、第３背面透明導電膜の仕事関数が大きくなる。第３背面透明導電膜の移動度が第１背面透明導電膜の移動度よりも大きく、かつ第２背面透明導電膜の移動度よりも大きいが、第３背面透明導電膜の移動度の方が大きいので、第３背面透明導電膜におけるドーピングイオンの濃度が小さくても、第３背面透明導電膜の導電率が小さすぎず、すなわち、第３背面透明導電膜は依然として良好な導電性を維持することができ、第３背面透明導電膜と第１ドーピング半導体層との接触抵抗が低い。

【0045】

４．さらに、第１ドーピング半導体層はナノ結晶状態であり、又は第１ドーピング半導体層は微結晶状態であり、また、第１ドーピング半導体層におけるドーピングイオンの濃度が高く、このようにして、第１ドーピング半導体層の導電率が向上し、第１ドーピング半導体層は高いドーピング濃度を有して電界の不働態化が向上し、すなわち、第１ドーピング半導体層と第１真性半導体層との間の電界強度が大きくなり、光生成電子が第１ドーピング半導体層と第１真性半導体層との間の界面に拡散することがよりよく阻害され、光生成電子がより多くヘテロ接合太陽電池の表面に拡散し、光生成キャリアの再結合確率が低減される。同時に、第１ドーピング半導体層のバルク抵抗が低減されることにより、第１ドーピング半導体層と背面複合透明導電膜との接触抵抗が低減され、ヘテロ接合太陽電池の直列抵抗が改善され、ヘテロ接合太陽電池の光電変換効率が向上する。

【0046】

本願の具体的な実施形態又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、具体的な実施形態又は従来技術の記述のために使用した図面を簡単に説明するが、明らかに、以下に記述した図面は本願のいくつかの実施形態であり、当業者にとって、創造的な労力をせずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】図１は本願の一実施例に係るヘテロ接合太陽電池の構造概略図である。

【図2】図２は本願の一実施例に係るヘテロ接合太陽電池の形成過程のフローチャートである。

【図3】図３は本願の別の実施例に係るヘテロ接合太陽電池の製造過程の構造概略図である。

【図4】図４は本願の別の実施例に係るヘテロ接合太陽電池の製造過程の構造概略図である。

【図5】図５は本願の別の実施例に係るヘテロ接合太陽電池の製造過程の構造概略図である。

【図6】図６は本願の別の実施例に係るヘテロ接合太陽電池の製造過程の構造概略図である。

【図7】図７は本願の別の実施例に係るヘテロ接合太陽電池の製造過程の構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

以下、図面を参照しながら本願の技術的解決手段を明確かつ完全に説明し、明らかなように、説明される実施例は本願の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。本願の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をせずに得るほかの実施例はすべて本願の保護範囲に属する。

【0049】

なお、本願の説明では、用語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「内」、「外」などで指示される方位又は位置関係は図示に基づく方位又は位置関係であり、単に本願の説明を容易にしたり簡略化したりするためのものであり、係る装置又は素子が特定の方位を有したり、特定の方位で構成及び操作されたりすることを指示又は暗示しないため、本願を限定するものではないと理解すべきである。また、用語「第１」、「第２」、「第３」は単に説明の目的に使用されるものであり、相対的な重要性を指示又は暗示しないと理解すべきである。

【0050】

なお、本願の説明では、特に明確な規定及び限定がない限り、用語「取り付け」、「連結」、「接続」は広義に理解すべきであり、例えば、固定接続、取り外し可能接続、又は一体的接続であってもよく、機械的接続、又は電気的接続であってもよく、直接連結、又は中間媒体を介する間接的連結であってもよく、２つの素子の内部の連通であってもよく、無線接続であってもよく、有線接続であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本願における上記用語の具体的な意味を理解することができる。

【0051】

また、以下説明される本願の様々な実施形態に係る技術的特徴について、矛盾しない限り、互いに組み合わせることができる。

【0052】

本願の一実施例は、ヘテロ接合太陽電池を提供し、図１を参照し、該ヘテロ接合太陽電池は、
半導体基板層１００と、
前記半導体基板層１００の一側に位置する背面複合透明導電膜１３０ｂと、を含み、
前記背面複合透明導電膜１３０ｂは、第１背面透明導電膜１３１と、前記第１背面透明導電膜１３１の前記半導体基板層１００とは反対側の面に位置する第２背面透明導電膜１３２と、を含み、前記第１背面透明導電膜１３１と前記第２背面透明導電膜１３２の両方にはＩＩＩ族重原子がドーピングされており、前記第２背面透明導電膜１３２におけるＩＩＩ族重原子の濃度が前記第１背面透明導電膜１３１におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さい。

【0053】

本実施例では、前記半導体基板層１００の導電型はＮ型である。なお、他の実施例では、前記半導体基板層の導電型はＰ型であってもよい。

【0054】

前記半導体基板層１００の材料は、単結晶シリコンを含む。

【0055】

前記第１背面透明導電膜１３１と前記第２背面透明導電膜１３２の両方にはＩＩＩ族重原子がドーピングされている。ＩＩＩ族重原子の原子量が大きいため、ＩＩＩ族重原子がドーピングされた第１背面透明導電膜１３１の密度が大きくなり、ＩＩＩ族重原子がドーピングされた第２背面透明導電膜１３２の密度が大きくなり、第１背面透明導電膜１３１及び第２背面透明導電膜１３２の硬度がいずれも大きくなるため、第２背面透明導電膜１３２と有機封止層との界面にあるガリウム原子（Ｇａ）は有機封止層のより多くのＣ－Ｈ結合で被覆され、すなわち、界面にあるガリウム原子はより多くのＣ－Ｈ結合に結合することができる。さらに、第２背面透明導電膜１３２と有機封止層との間の結合力が大きくなる。また、前記第２背面透明導電膜１３２におけるＩＩＩ族重原子の濃度が前記第１背面透明導電膜１３１におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、第２背面透明導電膜１３２におけるＩＩＩ族重原子の濃度が小さく、このようにして、第２背面透明導電膜１３２の表面欠陥準位密度が低下し、第２背面透明導電膜１３２と有機封止層との間の結合力が増強される。そして、第１背面透明導電膜１３１及び第２背面透明導電膜１３２の硬度がいずれも大きくなるため、第１背面透明導電膜１３１と第２背面透明導電膜１３２との結合力も大きくなる。以上のように、背面複合透明導電膜１３０ｂと有機封止層との間の結合力が増強され、ヘテロ接合太陽電池の封止性能が向上する。

【0056】

また、第１背面透明導電膜１３１におけるＩＩＩ族重原子の濃度が大きいため、第１背面透明導電膜１３１における自由キャリア濃度が大きくなり、第１背面透明導電膜１３１の導電能力が第２背面透明導電膜１３２の導電能力より優れ、それにより背面複合透明導電膜１３０ｂの導電能力がよくなり、背面複合透明導電膜１３０ｂのキャリア収集能力がよくなり、ヘテロ接合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。

【0057】

本実施例では、前記ＩＩＩ族重原子はガリウム原子を含む。本実施例では、ＩＩＩ族重原子はアルミニウム原子を含まない。前記ＩＩＩ族重原子の原子量がガリウム原子の原子量以上である。

【0058】

一実施例では、第１背面透明導電膜１３１の材料はガリウムがドーピングされた酸化亜鉛を含み、前記第２背面透明導電膜１３２の材料はガリウムがドーピングされた酸化亜鉛を含む。

【0059】

第１背面透明導電膜１３１及び第２背面透明導電膜１３２に酸化亜鉛系の材料が採用される場合、酸化亜鉛系の材料は非常に安価であり、ヘテロ接合太陽電池のコストを著しく低減することができる。

【0060】

なお、アルミニウム（Ａｌ）がドーピングされた酸化亜鉛の価格が低いが、アルミニウムがドーピングされた酸化亜鉛の移動度が低いため、太陽電池の光電変換効率が低下し、かつ、アルミニウムがドーピングされた酸化亜鉛におけるアルミニウムの原子量が小さく、アルミニウムがドーピングされた酸化亜鉛の硬度が小さいため、アルミニウムがドーピングされた酸化亜鉛と有機封止層との間の結合力が小さく、太陽電池の封止性能要件が満たされ得ない。

【0061】

本実施例では、ガリウムがドーピングされた酸化亜鉛と有機封止層との間の結合力が大きい。また、ガリウムがドーピングされた酸化亜鉛の移動度が、アルミニウムがドーピングされた酸化亜鉛の移動度よりも大きい。ガリウムがドーピングされた酸化亜鉛は、価格が低いという利点を有し、ヘテロ接合太陽電池のコストを低減させるだけでなく、移動度が大きいという利点を有する。

【0062】

一実施例では、前記第２背面透明導電膜１３２におけるガリウムの質量パーセント濃度と前記第１背面透明導電膜１３１におけるガリウムの質量パーセント濃度との比は１：２～１：４である。利点は以下のとおりであり、第１背面透明導電膜１３１は高濃度ドーピングされたものであり、第１背面透明導電膜１３１の導電率が高く、第２背面透明導電膜１３２は中濃度ドーピングされたものであり、有機封止層との密着性を良好にすることに用いられる。上記比の範囲であれば、背面複合透明導電膜１３０ｂ全体の導電性が良好になり、有機封止層との密着性が良好になる。

【0063】

特定の一実施例では、前記第１背面透明導電膜１３１におけるガリウムの濃度が１．５質量％～２質量％であり、前記第２背面透明導電膜１３２におけるガリウムの濃度が０．５質量％～１質量％である。

【0064】

一実施例では、前記第２背面透明導電膜１３２の厚さと前記第１背面透明導電膜１３１の厚さとの比は１：４～１：３である。このような比の範囲の利点は以下のとおりである。第１背面透明導電膜１３１の厚さを厚くすることにより、第１背面透明導電膜１３１の抵抗が低減され、第１背面透明導電膜１３１は背面複合透明導電膜１３０ｂの主な導電層とされ、第２背面透明導電膜１３２の厚さを薄くすることにより、高濃度ドーピングされた第１背面透明導電膜１３１の厚さの割合に対する中濃度ドーピングされた第２背面透明導電膜１３２の厚さの割合が小さくなり、それにより背面複合透明導電膜１３０ｂの導電能力が向上する。

【0065】

特定の一実施例では、前記第２背面透明導電膜１３２の厚さが１０ｎｍ～２０ｎｍであり、前記第１背面透明導電膜１３１の厚さが５０ｎｍ～６０ｎｍである。前記ヘテロ接合太陽電池は、前記第２背面透明導電膜１３２の前記第１背面透明導電膜１３１とは反対側の面に位置する有機封止層（図示せず）をさらに含む。前記有機封止層の材料は、ポリエチレン－オレフィン共重合体（ＰＯＥ）、発泡性ポリエチレン（ＥＰＥ）又は熱可塑性ポリオレフィンエラストマー（ＴＰＯ）を含む。

【0066】

前記ヘテロ接合太陽電池は、前記半導体基板層１００と前記背面複合透明導電膜１３０ｂとの間に位置する第１ドーピング半導体層１２０ｂをさらに含む。

【0067】

前記背面複合透明導電膜１３０ｂは、第３背面透明導電膜１３３をさらに含み、前記第３背面透明導電膜１３３の仕事関数が、第１背面透明導電膜１３１の仕事関数よりも大きく、かつ、第２背面透明導電膜１３２の仕事関数よりも大きい。第３背面透明導電膜１３３の仕事関数が大きいため、第３背面透明導電膜１３３と第１ドーピング半導体層１２０ｂとの間のバンドギャップ不整合を低減し、すなわち、背面複合透明導電膜１３０ｂと第１ドーピング半導体層１２０ｂとの間のバンドギャップ不整合を低減することにより、第１ドーピング半導体層１２０ｂに対する背面複合透明導電膜１３０ｂの価電子帯曲げ量が小さくなり、正孔がトンネルを通り抜けて第１ドーピング半導体層１２０ｂから背面複合透明導電膜１３０ｂに到達することに有利である。

【0068】

さらに、前記第３背面透明導電膜１３３の移動度が、前記第１背面透明導電膜１３１の移動度よりも大きく、かつ前記第２背面透明導電膜１３２の移動度よりも大きく、前記第３背面透明導電膜１３３におけるドーピングイオンの濃度が前記第１背面透明導電膜１３１におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、かつ第２背面透明導電膜１３２におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さい。

【0069】

第３背面透明導電膜１３３におけるドーピングイオンの濃度が低くなるに従って第３背面透明導電膜１３３のフェルミ準位が上がり、それに対応し、第３背面透明導電膜１３３の仕事関数が小さくなる。本願の実施例では、採用される第３背面透明導電膜１３３におけるドーピングイオンの濃度が前記第１背面透明導電膜１３１におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、かつ第２背面透明導電膜１３２におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さく、このようにして、第３背面透明導電膜１３３の仕事関数が大きくなる。また、第３背面透明導電膜１３３の移動度が、第１背面透明導電膜１３１の移動度よりも大きく、かつ第２背面透明導電膜１３２の移動度よりも大きいが、第３背面透明導電膜１３３の移動度の方が大きいので、第３背面透明導電膜１３３におけるドーピングイオンの濃度が小さくても、第３背面透明導電膜１３３の導電率が小さすぎず、すなわち、第３背面透明導電膜１３３は依然として良好な導電性を維持することができ、第３背面透明導電膜１３３と第１ドーピング半導体層１２０ｂとの接触抵抗が低い。一実施例では、前記第３背面透明導電膜１３３の材料はタングステンがドーピングされた酸化インジウムを含む。タングステンがドーピングされた酸化インジウムの移動度が酸化インジウムスズの移動度よりも大きく、タングステンがドーピングされた酸化インジウムの仕事関数が酸化インジウムスズの仕事関数よりも大きい。

【0070】

一実施例では、前記第３背面透明導電膜１３３の移動度が７０μＳ／ｃｍ^２～９０μＳ／ｃｍ^２であり、例えば８０μＳ／ｃｍ^２である。

【0071】

特定の一実施例では、前記第３背面透明導電膜１３３の材料はタングステンがドーピングされた酸化インジウムである場合、タングステンがドーピングされた酸化インジウムにおける酸化タングステンの濃度が０．１質量％～０．３質量％である。

【0072】

一実施例では、前記第３背面透明導電膜１３３の厚さと第１背面透明導電膜１３１の厚さとの比は１：５～１：６である。利点は以下のとおりである。第３背面透明導電膜１３３の導電率が第１背面透明導電膜１３１の導電率よりも小さいため、背面複合透明導電膜１３０ｂ全体として良好な導電性を確保するためには、第３背面透明導電膜１３３の厚さをできるだけ薄くする必要がある。また、第３背面透明導電膜１３３の厚さが薄く、ＰＮ接合のビルトイン電界を維持し、高い開放電圧を維持するのに有利である。

【0073】

特定の一実施例では、前記第３背面透明導電膜１３３の厚さが５ｎｍｍ～１２ｎｍであり、例えば１０ｎｍｍである。

【0074】

なお、本実施例では、第１背面透明導電膜１３１におけるドーピング濃度が、第２背面透明導電膜１３２におけるドーピング濃度よりも大きいため、第１背面透明導電膜１３１の導電率が第２背面透明導電膜１３２の導電率よりも大きい。第３背面透明導電膜１３３の導電率が、第１背面透明導電膜１３１の導電率よりも小さく、かつ第２背面透明導電膜１３２の導電率よりも大きい。

【0075】

なお、第１背面透明導電膜１３１におけるドーピング濃度が第２背面透明導電膜１３２におけるドーピング濃度よりも大きく、かつ第１背面透明導電膜１３１の材料と第２背面透明導電膜１３２の材料とは同じであるため、第２背面透明導電膜１３２の移動度が、第１背面透明導電膜１３１の移動度よりも大きい。特定の一実施例では、第２背面透明導電膜１３２の移動度が３５μＳ／ｃｍ^２～３８μＳ／ｃｍ^２であり、第１背面透明導電膜１３１の移動度が３３μＳ／ｃｍ^２～３５μＳ／ｃｍ^２である。

【0076】

なお、タングステンがドーピングされた酸化インジウムの仕事関数が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の仕事関数よりも大きい。

【0077】

なお、他の実施例では、前記背面複合透明導電膜１３０ｂは第１背面透明導電膜１３１と第２背面透明導電膜１３２との両方のみを含むが、第３背面透明導電膜１３３を含まない。

【0078】

前記背面複合透明導電膜１３０ｂの厚さが７０ｎｍ～８０ｎｍであり、背面複合透明導電膜１３０ｂのシート抵抗が３０Ω／ｓｑｕａｒｅ～６０Ω／ｓｑｕａｒｅであり、前記背面複合透明導電膜１３０ｂの透過率が８２％よりも大きく、波長が３５０ｎｍ～１１００ｎｍの光に対する前記背面複合透明導電膜１３０ｂの透過率は８２％よりも大きい。

【0079】

前記ヘテロ接合太陽電池は、前記背面複合透明導電膜１３０ｂの前記半導体基板層１００とは反対側に位置する背面グリッド線１４０ｂをさらに含む。

【0080】

前記背面グリッド線１４０ｂは、第１サブ背面グリッド線１４１ｂと、第１サブ背面グリッド線１４１ｂの前記半導体基板層１００とは反対側の面に位置する第２サブ背面グリッド線１４２ｂと、を含み、前記第１サブ背面グリッド線１４１ｂの導電率が前記第２サブ背面グリッド線１４２ｂの導電率よりも大きく、前記第２サブ背面グリッド線１４２ｂの融点が前記第１サブ背面グリッド線１４１ｂの融点よりも小さい。

【0081】

特定の一実施例では、前記第１サブ背面グリッド線１４１ｂの材料は銅を含み、前記第２サブ背面グリッド線１４２ｂの材料はスズをむ。銅を前記第１サブ背面グリッド線１４１ｂの材料とすることで、第１サブ背面グリッド線１４１ｂは良好な導電率を有するとともに価格が低い。第２サブ背面グリッド線１４２ｂの材料はスズであり、スズの融点が低く、それにより第２サブ背面グリッド線１４２ｂと半田リボンとの間の結合力を高め、第２サブ背面グリッド線１４２ｂと半田リボンとの間の溶接効果を保証する。以上のように、背面グリッド線１４０ｂは、低コストという利点と良好な溶接効果を両立させることができる。

【0082】

一実施例では、前記第１サブ背面グリッド線１４１ｂの厚さと前記第２サブ背面グリッド線１４２ｂの厚さとの関係は５：１～９：１である。特定の一実施例では、第１サブ背面グリッド線１４１ｂの厚さが４μｍ～４．５μｍであり、第２サブ背面グリッド線１４２ｂの厚さが０．５μｍ～１μｍである。背面グリッド線１４０ｂの総厚は４μｍ～６μｍ、例えば５μｍである。

【0083】

一実施例では、前記背面グリッド線１４０ｂのアスペクト比は０．８：２～１：２である。前記背面グリッド線の幅が９μｍ～１１μｍであり、前記背面グリッド線の高さが４μｍ～６μｍである。

【0084】

本実施例では、前記第１ドーピング半導体層１２０ｂはナノ結晶状態であり、又は前記第１ドーピング半導体層１２０ｂは微結晶状態であり、また、第１ドーピング半導体層１２０ｂにおけるドーピングイオンの濃度が高く、このようにして、第１ドーピング半導体層１２０ｂの導電率が向上し、第１ドーピング半導体層１２０ｂは高いドーピング濃度を有して電界の不働態化が向上し、すなわち、第１ドーピング半導体層１２０ｂと第１真性半導体層１１０ｂとの間の電界強度が大きくなり、光生成電子が第１ドーピング半導体層１２０ｂと第１真性半導体層１１０ｂとの間の界面に拡散することがよりよく阻害され、光生成電子がより多くヘテロ接合太陽電池の表面に拡散し、光生成キャリアの再結合確率が低減される。また、第１ドーピング半導体層１２０ｂのバルク抵抗が低減されることにより、第１ドーピング半導体層１２０ｂと背面複合透明導電膜１３０ｂとの接触抵抗が低減され、ヘテロ接合太陽電池の直列抵抗が改善され、ヘテロ接合太陽電池の光電変換効率が向上する。第１ドーピング半導体層１２０ｂにおける結晶粒径は、１ｎｍ～１０ｎｍである。

【0085】

本実施例では、前記第１ドーピング半導体層１２０ｂの材料はナノ結晶シリコンであり、又は前記第１ドーピング半導体層１２０ｂの材料は微結晶シリコンである。

【0086】

一実施例では、前記第１ドーピング半導体層１２０ｂにおけるドーピングイオンの濃度が２Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～８Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。第１ドーピング半導体層１２０ｂの導電型がＰ型である場合、第１ドーピング半導体層１２０ｂにおけるドーピングイオンは、Ｐ型イオン、例えば、ホウ素イオンである。

【0087】

第１ドーピング半導体層１２０ｂの結晶化率は２０％～８０％である。

【0088】

特定の一実施例では、第１ドーピング半導体層１２０ｂの厚さが７ｎｍ～１４ｎｍである。

【0089】

特定の一実施例では、第１ドーピング半導体層１２０ｂの導電率が２×１０^-１Ｓ／ｃｍ～８×１０^-１Ｓ／ｃｍである。

【0090】

前記ヘテロ接合太陽電池は、前記半導体基板層１００の前記背面複合透明導電膜１３０ｂとは反対側に位置する表面複合透明導電膜１３０ａをさらに含み、前記表面複合透明導電膜１３０ａの材料は、タングステンがドーピングされた酸化インジウムを含む。

【0091】

本実施例では、前記表面複合透明導電膜１３０ａは単層構造であり、前記表面複合透明導電膜１３０ａの材料はタングステンがドーピングされた酸化インジウムであり、タングステンがドーピングされた酸化インジウムの移動度が酸化インジウムスズの移動度よりも大きく、そのため、表面複合透明導電膜１３０ａの抵抗を一定に維持する場合、表面複合透明導電膜１３０ａにおけるドーピング濃度を低減することができ、より低いドーピング濃度により自由キャリアに対する複合が低減され、また、より低いドーピング濃度により表面複合透明導電膜１３０ａの透過率が向上し、具体的には、７００ｎｍ～１１００ｎｍの光に対する透過率が増加し、ヘテロ接合太陽電池が吸収する太陽光はより多くなり、ヘテロ接合太陽電池の短絡電流が向上し、ヘテロ接合太陽電池の光電変換効率が向上する。

【0092】

特定の一実施例では、表面複合透明導電膜１３０ａの厚さが７０ｎｍ～８０ｎｍであり、表面複合透明導電膜１３０ａのシート抵抗が６０Ω／ｓｑｕａｒｅ～１００Ω／ｓｑｕａｒｅであり、表面複合透明導電膜１３０ａの透過率が８５％よりも大きく、具体的には、波長が３５０ｎｍ～１１００ｎｍの光に対する表面複合透明導電膜１３０ａの透過率が８５％よりも大きい。

【0093】

前記ヘテロ接合太陽電池は、前記表面複合透明導電膜１３０ａと前記半導体基板層１００との間に位置する第２ドーピング半導体層１２０ａをさらに含む。前記第２ドーピング半導体層１２０ａの導電型が前記第１ドーピング半導体層１２０ｂの導電型と逆である。本実施例では、前記第２ドーピング半導体層１２０ａの導電型がＮ型であることを例とする。

【0094】

前記第２ドーピング半導体層１２０ａはナノ結晶状態であり、又は、前記第２ドーピング半導体層１２０ａは微結晶状態である。

【0095】

前記第２ドーピング半導体層１２０ａはナノ結晶状態であり、又は前記第２ドーピング半導体層１２０ａは微結晶状態であり、また、第２ドーピング半導体層１２０ａにおけるドーピングイオンの濃度が高く、このようにして、第２ドーピング半導体層１２０ａの導電率が向上し、第２ドーピング半導体層１２０ａは高いドーピング濃度を有して電界の不働態化が向上し、すなわち、第２ドーピング半導体層１２０ａと第２真性半導体層１１０ａとの間の電界強度が大きくなり、光生成正孔が第２ドーピング半導体層１２０ａと第２真性半導体層１１０ａとの間の界面に拡散することがよりよく阻害され、光生成正孔がより多くヘテロ接合太陽電池の表面に拡散し、光生成キャリアの再結合確率が低減される。また、第２ドーピング半導体層１２０ａのバルク抵抗が低減されることにより、第２ドーピング半導体層１２０ａと表面複合透明導電膜１３０ａとの接触抵抗が低減され、ヘテロ接合太陽電池の直列抵抗が改善され、ヘテロ接合太陽電池の光電変換効率が向上する。第２ドーピング半導体層１２０ａの結晶粒径は１ｎｍ～１０ｎｍである。

【0096】

前記第２ドーピング半導体層１２０ａにおけるドーピングイオンの濃度が２Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～８Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。

【0097】

前記ヘテロ接合太陽電池は、前記表面複合透明導電膜１３０ａの前記半導体基板層１００とは反対側に位置する表面グリッド線１４０ａをさらに含み、前記表面グリッド線１４０ａは、第１サブ表面グリッド線１４１ａと、第１サブ表面グリッド線１４１ａの前記半導体基板層１００とは反対側の面に位置する第２サブ表面グリッド線１４２ａと、を含み、前記第１サブ表面グリッド線１４１ａの導電率が前記第２サブ表面グリッド線１４２ａの導電率よりも大きく、前記第２サブ表面グリッド線１４２ａの融点が前記第１サブ表面グリッド線１４１ａの融点よりも小さい。

【0098】

一実施例では、前記第１サブ表面グリッド線１４１ａの材料は銅を含み、前記第２サブ表面グリッド線１４２ａの材料はスズを含む。銅を第１サブ表面グリッド線１４１ａの材料とすることで、第１サブ表面グリッド線１４１ａは良好な導電率を有するとともに価格が低い。第２サブ表面グリッド線１４２ａの材料はスズであり、スズの融点が低く、第２サブ表面グリッド線１４２ａと半田リボンとの間の結合力を高め、第２サブ表面グリッド線１４２ａと半田リボンとの間の溶接効果を保証する。以上のように、表面グリッド線１４０ａはコストが低いという利点と良好な溶接効果を両立させる。

【0099】

一実施例では、前記第１サブ表面グリッド線１４１ａの厚さと前記第２サブ表面グリッド線１４２ａの厚さとの関係は５：１～９：１である。特定の一実施例では、第１サブ表面グリッド線１４１ａの厚さが２μｍ～２．５μｍであり、第２サブ表面グリッド線１４２ａの厚さが０．５μｍ～１μｍである。表面グリッド線１４０ａの総厚は２．５μｍ～３．５μｍであり、例えば３μｍである。前記表面グリッド線の幅が４μｍ～６μｍであり、前記背面グリッド線の高さが２．５μｍ～３．５μｍである。

【0100】

なお、本実施例では、表面グリッド線１４０ａの透過率を向上させることを目的として、第１サブ表面グリッド線１４１ａの厚さを第１サブ背面グリッド線１４１ｂの厚さよりも小さくし、それによりヘテロ接合太陽電池パネルの表面に照射される太陽光がより多くなる。

【0101】

一実施例では、前記表面グリッド線１４０ａのアスペクト比は０．８：２～１：２である。

【0102】

前記ヘテロ接合太陽電池は、前記第１ドーピング半導体層１２０ｂと前記半導体基板層１００との間に位置する第１真性半導体層１１０ｂと、前記第２ドーピング半導体層１２０ａと前記半導体基板層１００との間に位置する第２真性半導体層１１０ａと、をさらに含む。

【0103】

それに対応して、本願の別の実施例は、ヘテロ接合太陽電池の製造方法をさらに提供し、図２を参照し、ステップＳ１～Ｓ２を含む。
Ｓ１、半導体基板層１００を提供する。
Ｓ２、前記半導体基板層１００の一側に背面複合透明導電膜１３０ｂを形成する。

【0104】

前記背面複合透明導電膜１３０ｂを形成するステップはＳ２１～Ｓ２２を含む。
Ｓ２１、前記半導体基板層１００の一側に第１背面透明導電膜１３１を形成する。
Ｓ２２、前記第１背面透明導電膜１３１の前記半導体基板層１００とは反対側の面に第２背面透明導電膜１３２を形成し、前記第１背面透明導電膜１３１と前記第２背面透明導電膜１３２の両方にはＩＩＩ族重原子がドーピングされており、前記第２背面透明導電膜１３２におけるＩＩＩ族重原子の濃度が前記第１背面透明導電膜１３１におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さい。

【0105】

前記背面複合透明導電膜１３０ｂを形成するステップは、前記第１背面透明導電膜１３１を形成する前に、前記半導体基板層１００の一側に第３背面透明導電膜１３３を形成することをさらに含み、前記第１背面透明導電膜１３１を形成した後、前記第３背面透明導電膜１３３は前記第１背面透明導電膜１３１と前記半導体基板層１００との間に位置する。なお、本実施例では、背面複合透明導電膜１３０ｂは第１背面透明導電膜１３１、第２背面透明導電膜１３２、及び第３背面透明導電膜１３３を含むことを例とし、他の実施例では、背面複合透明導電膜１３０ｂは第３背面透明導電膜１３３を含まなくてもよい。

【0106】

また、図３～図７を参照しながら、ヘテロ接合太陽電池の製造方法について詳細に説明する。

【0107】

図３を参照して、半導体基板層１００を提供する。

【0108】

図４を参照して、前記半導体基板層１００の一側面に第１真性半導体層１１０ｂを形成し、前記半導体基板層１００の他側面に第２真性半導体層１１０ａを形成する。

【0109】

図５を参照し、前記第１真性半導体層１１０ｂの前記半導体基板層１００とは反対側に第１ドーピング半導体層１２０ｂを形成し、前記第２真性半導体層１１０ａの前記半導体基板層１００とは反対側に第２ドーピング半導体層１２０ａを形成する。

【0110】

特定の一実施例では、前記第１ドーピング半導体層１２０ｂを形成するプロセスはプラズマ化学気相成長プロセスを含み、プラズマ化学気相成長プロセスのパラメータとして、採用されるガスはＨ_２、ＳｉＨ_４、及びＢ_２Ｈ_６を含み、Ｈ_２とＳｉＨ_４の流量比は２００：１．８～２００：２．３であり、Ｂ_２Ｈ_６とＳｉＨ_４の流量比は１：１～１：５であり、チャンバ圧力は０．３Ｐａ～０．５Ｐａであり、ＲＦ電力密度が０．２５ｍＷ／ｃｍ^２～０．４ｍＷ／ｃｍ^２である。

【0111】

前記第１ドーピング半導体層１２０ｂにおけるドーピングイオンの濃度が２Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３～８Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ^３である。

【0112】

本実施例では、前記第１ドーピング半導体層１２０ｂはナノ結晶状態であり、又は、前記第１ドーピング半導体層１２０ｂは微結晶状態であり、また、第１ドーピング半導体層１２０ｂにおけるドーピングイオンの濃度が高い。

【0113】

特定の一実施例では、前記第１ドーピング半導体層１２０ｂの材料はナノ結晶シリコンであり、又は前記第１ドーピング半導体層１２０ｂの材料は微結晶シリコンである。

【0114】

本実施例では、第２ドーピング半導体層１２０ａはナノ結晶状態であり、又は、前記第２ドーピング半導体層１２０ａは微結晶状態であり、また、第２ドーピング半導体層１２０ａにおけるドーピングイオンの濃度が高い。特定の一実施例では、前記第２ドーピング半導体層１２０ａの材料はナノ結晶シリコンであり、又は前記第２ドーピング半導体層１２０ａの材料は微結晶シリコンである。

【0115】

前記第２ドーピング半導体層１２０ａの形成プロセスはプラズマ化学気相成長プロセスを含む。

【0116】

図６を参照し、前記第１ドーピング半導体層１２０ｂの前記半導体基板層１００とは反対側に背面複合透明導電膜１３０ｂを形成し、前記第２ドーピング半導体層１２０ａの前記半導体基板層１００とは反対側に表面複合透明導電膜１３０ａを形成する。

【0117】

前記背面複合透明導電膜１３０ｂを形成するステップは、前記第１ドーピング半導体層１２０ｂの前記半導体基板層１００とは反対側に第３背面透明導電膜１３３を形成することと、前記第３背面透明導電膜１３３の前記半導体基板層１００とは反対側の面に第１背面透明導電膜１３１を形成することと、前記第１背面透明導電膜１３１の前記半導体基板層１００とは反対側の面に第２背面透明導電膜１３２を形成することと、を含み、前記第１背面透明導電膜１３１と前記第２背面透明導電膜１３２の両方にはＩＩＩ族重原子がドーピングされており、前記第２背面透明導電膜１３２におけるＩＩＩ族重原子の濃度が前記第１背面透明導電膜１３１におけるＩＩＩ族重原子の濃度よりも小さい。

【0118】

前記第３背面透明導電膜１３３の移動度が前記第１背面透明導電膜１３１の移動度よりも大きく、かつ前記第２背面透明導電膜１３２の移動度よりも大きく、前記第３背面透明導電膜１３３の仕事関数が、第１背面透明導電膜１３１の仕事関数よりも大きく、かつ第２背面透明導電膜１３２の仕事関数よりも大きい。

【0119】

前記第１背面透明導電膜１３１を形成するプロセスは、プラズマ化学気相成長プロセスなどの成長プロセスを含み、第２背面透明導電膜１３２を形成するプロセスは、プラズマ化学気相成長プロセスなどの成長プロセスを含み、前記第３背面透明導電膜１３３を形成するプロセスは、プラズマ化学気相成長プロセスなどの成長プロセスを含む。

【0120】

前記表面複合透明導電膜１３０ａを形成するプロセスは、プラズマ化学気相成長プロセスなどの成長プロセスを含む。

【0121】

前記表面複合透明導電膜１３０ａの材料はタングステンがドーピングされた酸化インジウムを含む。

【0122】

図７を参照し、前記背面複合透明導電膜１３０ｂの前記半導体基板層１００とは反対側に背面グリッド線１４０ｂを形成し、前記表面複合透明導電膜１３０ａの前記半導体基板層１００とは反対側に表面グリッド線１４０ａを形成する。

【0123】

前記背面グリッド線１４０ｂを形成するステップは、前記背面複合透明導電膜１３０ｂの面に、第１グリッド線用開口部を有するパターン化された第１フォトレジスト層を形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に背面グリッド線１４０ｂを形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に背面グリッド線１４０ｂを形成した後、前記第１フォトレジスト層を除去することと、を含む。

【0124】

前記第１フォトレジスト層を形成するステップは、第１フォトレジスト膜を塗布することと、第１フォトレジスト膜を塗布した後、第１フォトレジスト膜を硬化することと、第１フォトレジスト膜を硬化した後、第１フォトレジスト膜に対して露光を行うことと、第１フォトレジスト膜を露光した後、第１フォトレジスト膜を現像し、第１フォトレジスト層を形成することと、を含む。

【0125】

前記第１フォトレジスト層を除去するプロセスは離型プロセスを含む。

【0126】

蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に背面グリッド線１４０ｂを形成するステップは、蒸着プロセスを用いて前記第１グリッド線用開口部に第１サブ背面グリッド線１４１ｂを形成することと、前記第１サブ背面グリッド線１４１ｂを形成した後、蒸着プロセスを用いて第１グリッド線用開口部に第１サブ背面グリッド線１４１ｂの面に位置する第２サブ背面グリッド線１４２ｂを形成することと、を含み、前記第１サブ背面グリッド線１４１ｂの導電率が前記第２サブ背面グリッド線１４２ｂの導電率よりも大きく、前記第２サブ背面グリッド線１４２ｂの融点が前記第１サブ背面グリッド線１４１ｂの融点よりも小さい。

【0127】

前記表面グリッド線１４０ａを形成するステップは、前記表面複合透明導電膜１３０ａの面に、第２グリッド線用開口部を有するパターン化された第２フォトレジスト層を形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に表面グリッド線１４０ａを形成することと、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に表面グリッド線１４０ａを形成した後、前記第２フォトレジスト層を除去することと、を含む。

【0128】

前記第２フォトレジスト層を形成するステップは、第２フォトレジスト膜を塗布することと、第２フォトレジスト膜を塗布した後、第２フォトレジスト膜を硬化することと、第２フォトレジスト膜を硬化した後、第２フォトレジスト膜に対して露光を行うことと、第２フォトレジスト膜を露光した後、第２フォトレジスト膜を現像し、第２フォトレジスト層を形成することと、を含む。

【0129】

前記第２フォトレジスト層を除去するプロセスは離型プロセスを含む。

【0130】

蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に表面グリッド線１４０ａを形成するステップは、蒸着プロセスを用いて前記第２グリッド線用開口部に第１サブ表面グリッド線１４１ａを形成することと、前記第１サブ表面グリッド線１４１ａを形成した後、蒸着プロセスを用いて第２グリッド線用開口部に第１サブ表面グリッド線１４１ａの面に位置する第２サブ表面グリッド線１４２ａを形成することと、を含み、前記第１サブ表面グリッド線１４１ａの導電率が前記第２サブ表面グリッド線１４２ａの導電率よりも大きく、前記第２サブ表面グリッド線１４２ａの融点が前記第１サブ表面グリッド線１４１ａの融点よりも小さい。

【0131】

本実施例では、表面グリッド線１４０ａを形成する過程において蒸着プロセスを採用するため、表面グリッド線１４０ａと表面複合透明導電膜１３０ａとの結合力がよくなり、表面グリッド線１４０ａと表面複合透明導電膜１３０ａとの接触抵抗がさらに低下する。

【0132】

本実施例では、背面グリッド線１４０ｂを形成する過程において蒸着プロセスを採用するため、背面グリッド線１４０ｂと背面複合透明導電膜１３０ｂとの結合力がよくなり、背面グリッド線１４０ｂと背面複合透明導電膜１３０ｂとの接触抵抗がさらに低下する。

【0133】

本実施例では、該ヘテロ接合太陽電池の製造方法の製造方法は、表面グリッド線１４０ａ及び背面グリッド線１４０ｂを硬化処理するステップと、表面グリッド線１４０ａ及び背面グリッド線１４０ｂを硬化処理した後、光注入アニール処理を行うステップと、をさらに含む。

【0134】

光注入アニール処理とは、アニール処理を行うとともに、前記表面グリッド線１４０ａ及び背面グリッド線１４０ｂに赤外光を照射し、表面グリッド線１４０ａ及び背面グリッド線１４０ｂに対する熱ショックを強化する。

【0135】

製造方法に関する各フィルム層のパラメータはいずれも前の実施例に対応する内容を参照し、詳述しない。

【0136】

明らかに、上記実施例は単に明確に本願の技術的要点を説明するための例示であり、実施形態を限定するものではない。当業者であれば、上記説明に基づいて他のさまざまな形態の変化又は変更を行うこともできる。ここで全ての実施形態を網羅する必要がなく、また全ての実施形態を網羅することが不可能なことである。これから導出された明らかな変化又は変動は依然として本発明が創造した特許範囲に属する。

【符号の説明】

【0137】

１００ 半導体基板層
１１０ｂ 第１真性半導体層
１１０ａ 第２真性半導体層
１３０ｂ 背面複合透明導電膜
１２０ｂ 第１ドーピング半導体層
１２０ａ 第２ドーピング半導体層
１３１ 第１背面透明導電膜
１３２ 第２背面透明導電膜
１３３ 第３背面透明導電膜
１３０ａ 表面複合透明導電膜
１４０ｂ 背面グリッド線
１４１ｂ 第１サブ背面グリッド線
１４２ｂ 第２サブ背面グリッド線
１４０ａ 表面グリッド線
１４１ａ 第１サブ表面グリッド線
１４２ａ 第２サブ表面グリッド線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】