特表 2024-529031 パッシベーティングコンタクト構造体、その製造方法及びそれを用いた太陽電池

(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】2024-08-01

(54)【発明の名称】パッシベーティングコンタクト構造体、その製造方法及びそれを用いた太陽電池

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/068 20120101AFI20240725BHJP

   H01L 31/0216 20140101ALI20240725BHJP

【ＦＩ】

H01L31/06 300

H01L31/04 240

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024506981

(86)(22)【出願日】2022-08-05

(85)【翻訳文提出日】2024-04-05

(86)【国際出願番号】 CN2022110671

(87)【国際公開番号】W WO2023011653

(87)【国際公開日】2023-02-09

(31)【優先権主張番号】202110897352.1

(32)【優先日】2021-08-05

(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】323007401

【氏名又は名称】▲天▼合光能股▲フン▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ペーター・オルターマット・ピエトロ

(72)【発明者】

【氏名】▲陳▼ ▲芸▼▲チ▼

(72)【発明者】

【氏名】高 ▲紀▼凡

(72)【発明者】

【氏名】▲陳▼ ▲イ▼峰

【テーマコード（参考）】

5F251

【Ｆターム（参考）】

5F251AA02

5F251DA03

5F251FA02

5F251FA03

5F251FA06

5F251GA04

(57)【要約】

本発明は、太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体、その製造方法及びそれを用いた太陽電池を提供している。パッシベーティングコンタクト構造体は、トンネリング層と、前記トンネリング層上に位置し、且つ、前記トンネリング層と接触している透明導電膜と、前記透明導電膜上に位置しているカバー層と、前記カバー層を通過して前記透明導電膜と接触しており、端面が前記透明導電膜内に位置している金属電極と、を備える。本発明に係る太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体、その製造方法及びそれを用いた太陽電池は、導電性とパッシベーション作用の両方を果たすことができ、且つ、吸光損失を減少する効果も有している。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体であって、
トンネリング層と、
前記トンネリング層上に位置し、且つ、前記トンネリング層と接触している透明導電膜と、
前記透明導電膜上に位置しているカバー層と、
前記カバー層を通過して前記透明導電膜と接触しており、端面が前記透明導電膜内に位置している金属電極と、
を備えるパッシベーティングコンタクト構造体。

【請求項2】

前記透明導電膜は、第１のドーピングタイプの透明導電膜であることを特徴とする請求項１に記載のパッシベーティングコンタクト構造体。

【請求項3】

基板と、
前記基板上に位置している第１のドーピングタイプの第１の半導体層と、をさらに備え、
前記トンネリング層が前記第１の半導体層上に位置していることを特徴とする請求項１に記載のパッシベーティングコンタクト構造体。

【請求項4】

前記第１のドーピングタイプは、Ｎ型であることを特徴とする請求項２または３に記載のパッシベーティングコンタクト構造体。

【請求項5】

前記トンネリング層の厚さが０．５ｎｍ～３ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のパッシベーティングコンタクト構造体。

【請求項6】

前記透明導電膜の厚さが１０ｎｍ～３００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のパッシベーティングコンタクト構造体。

【請求項7】

前記透明導電膜の材料は、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載のパッシベーティングコンタクト構造体。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載のパッシベーティングコンタクト構造体を備える太陽電池。

【請求項9】

太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体の製造方法であって、
トンネリング層を形成するステップと、
前記トンネリング層上に透明導電膜を形成するステップと、
前記透明導電膜上にカバー層を形成するステップと、
前記カバー層を通過して前記透明導電膜と接触し、端面が前記透明導電膜内に留める金属電極を形成するステップと、
を備える製造方法。

【請求項10】

基板上に第１のドーピングタイプの半導体層を形成するステップをさらに備え、
前記トンネリング層が前記半導体層上に形成されることを特徴とする請求項９に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主に太陽電池に関し、特にパッシベーティングコンタクト構造体、その製造方法及びそれを用いた太陽電池に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のシリコン系太陽電池では、キャリアを収集するために金属グリッド線がシリコンと直接接触する。しかし、金属とシリコンが直接接触すると、余分なキャリアの再結合が大量に発生し、損失が生じる。シリコン系太陽電池における金属接触による再結合損失を低減するために、「パッシベーティングコンタクト」という概念が提案され、その原理は、あるタイプのキャリアが金属接触の先端のトンネリング層によってブロックされているため、金属接触界面では関連する再結合が発生しないということである。同時に、トンネリング層はパッシベーションされ、これはトンネリング層が多量のキャリア再結合をもたらさないことを意味し、それによって金属接触時のわずかな再結合損失の効果を実現している。

【0003】

しかし、従来のパッシベーティングコンタクト構造体には、一般的に非晶質シリコンを含み、当該シリコン材料を採用した多結晶層は、ほとんど光吸収が深刻であり、それによって、現有のパッシベーティングコンタクト構造体は金属グリッド線とシリコンとの直接接触による再結合損失を低減した上で、寄生光吸収損失を発生させた。そのため、全体的に、従来の、正面に配置されたパッシベーティングコンタクト構造体は、太陽電池のエネルギー変換性能の向上にあまり良い効果を発揮していない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願が解決しようとする技術課題は、導電性とパッシベーション作用の両方を果たすことができ、且つ吸光損失を減少する効果を有しているパッシベーティングコンタクト構造体、その製造方法及びそれを用いた太陽電池を提供している。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の技術課題を解決するために、本発明は、太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体を提供しており、トンネリング層と、前記トンネリング層上に位置し、且つ、前記トンネリング層と接触している透明導電膜と、前記透明導電膜上に位置しているカバー層と、前記カバー層を通過して前記透明導電膜と接触しており、端面が前記透明導電膜内に位置している金属電極と、を備える。

【0006】

本発明の一実施形態では、前記透明導電膜は、第１のドーピングタイプの透明導電膜である。

【0007】

本発明の一実施形態では、前記パッシベーティングコンタクト構造体は、基板と、前記基板上に位置している第１のドーピングタイプの第１の半導体層と、をさらに備え、前記トンネリング層が前記第１の半導体層上に位置している。

【0008】

本発明の一実施形態では、前記第１のドーピングタイプは、Ｎ型である。

【0009】

本発明の一実施形態では、前記トンネリング層は、その厚さが０．５ｎｍ～３ｎｍである。

【0010】

本発明の一実施形態では、前記透明導電膜は、その厚さが１０ｎｍ～３００ｎｍである。

【0011】

本発明の一実施形態では、前記透明導電膜の材料は、酸化亜鉛である。

【0012】

本発明の別の態様は、上記のパッシベーティングコンタクト構造体を備える太陽電池をさらに提供している。

【0013】

本発明の別の態様は、太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体の製造方法をさらに提供しており、トンネリング層を形成するステップと、前記トンネリング層上に透明導電膜を形成するステップと、前記透明導電膜上にカバー層を形成するステップと、前記カバー層を通過して前記透明導電膜と接触し、端面が前記透明導電膜内に留める金属電極を形成するステップと、を備える。

【0014】

本発明の一実施形態では、前記製造方法は、基板上に第１のドーピングタイプの半導体層を形成するステップをさらに備え、前記トンネリング層が前記半導体層上に形成される。

【発明の効果】

【0015】

従来技術と比較して、本発明は以下の利点を有している。

【0016】

本発明に係る太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体、それを用いた太陽電池及び製造方法は、透明導電膜とトンネリング層とを組み合わせて使用することにより、導電性と金属‐非金属領域のパッシベーティングコンタクトの両方の役割を果たすことができ、シリコン系太陽電池におけるキャリア再結合損失を効果的に低減することができる。同時に、この透明導電膜の高い光透過性により、入射光の吸光損失を低減する効果もあり、太陽電池全体としてのエネルギー変換効率を向上させることができる。

【0017】

以下の実施形態およびその図面を用いて、本発明の特徴、性能についてさらに説明している。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る太陽電池のパッシベーティングコンタクト構造体の構成概略図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る本発明のパッシベーティングコンタクト構造体を採用したＰ型基板太陽電池の構成概略図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る本発明のパッシベーティングコンタクト構造体を採用したＮ型基板太陽電池の構成概略図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る太陽電池に用いるパッシベーティングコンタクト構造体の製造方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本願の実施形態の技術案をより明確に説明するために、実施形態の説明に必要な図面を以下に簡単に説明する。明らかに、以下の説明における図面は、本願のいくつかの例または実施形態にすぎず、本分野の当業者にとっては、進歩性的な労力を要することなく、これらの図面に基づいて本願を他の類似のシナリオに適用することもできる。言語環境から明らかにしたり、別の説明をしたりしない限り、図中の同じ符号は、同じ構成または操作を表している。

【0020】

本願および特許請求の範囲に示されるように、文脈では例外を明示的に示唆しない限り、「一」、「一つ」、「一種」、および／または「その」などの用語は、特に単数を指すものではなく、複数を含むこともある。一般的に、「備える」および「含む」という用語は、明確に識別されたステップおよび要素を含むことを示すだけであり、これらのステップおよび要素は排他的な羅列を構成せず、方法または装置は、他のステップまたは要素を含む場合がある。

【0021】

特に明記されない限り、これらの実施形態で説明された部品およびステップの相対的な配置、数値式および数値は、本願の範囲を制限しない。一方、図面に示された各部分の寸法は、説明を容易にするために実際の比例関係では描かれていないことが理解されるべきである。関連分野の当業者に知られている技術、方法及び装置については、詳細な議論は行われないかもしれないが、適切な場合には、当該技術、方法及び装置は、特許された明細書の一部とみなされるものとする。ここに示され、議論されているすべての例において、任意の具体的な値は、限定としてではなく、単なる例示的なものとして解釈されるべきである。従って、例示的な実施形態の他の例は、異なる値を有することができる。以下の図面では、類似の符号及びアルファベットが類似項を示していることに留意すべきである。したがって、ある項が１つの図面で定義されれば、それ以降の図面ではそれについてさらに議論する必要はない。

【0022】

本願の明細書においては、理解していただきたいのは、「前、後、上、下、左、右」、「横方向、縦方向、垂直、水平」、及び「頂部、底部」などの方位語によって示される方位又は位置関係は、通常、図面に示される方位又は位置関係に基づいたものであり、本出願の説明を容易にし、説明を簡略化するためだけである。これらの方位語は、別段の説明なしに、指定された装置又は要素が特定の方位を有し、又は特定の方位で構成され、動作しなければならないことを示し又は暗示するものではなく、したがって、本願の保護の範囲を限定するものと理解することはできない。「内、外」という方位語は、各部品自体に対する輪郭の内外を意味する。

【0023】

説明を容易にするために、図面に示された１つの部品または特徴と他の部品または特徴との空間位置関係は、「…の上」、「…の上方」、「…の上面」、「上面における」などの空間的な関係語を使用してここで説明することができる。空間的な関係語は、使用中または動作中の部品の、図面に示された方向以外の方向を含むことを意図していることが理解されるであろう。例えば、図面中の部品を反転すると、「他の部品または構造の上方にある」または「他の部品または構造の上にある」と記載されている部品は、「他の部品または構造の下方にある」または「他の部品または構造の下にある」のように位置づけられている。したがって、例示的な用語「…の上方」は、「…の上方」および「…の下方」という２つの方位を含むことができる。当該部品はまた、他の異なる方法で（９０度回転または他の向きで）位置決めされてもよく、ここで使用される空間的な相対記述について適切に説明されてもよい。

【0024】

また、「第一」、「第二」等の言葉を用いて部品を限定するのは、単に対応する部品を区別しやすくするためであり、別途の声明がなければ、上記の言葉には特別な意味がないので、本願の保護範囲に対する制限と理解することはできないことを説明しておく必要がある。さらに、本願で使用されている用語は公知の用語から選択されるが、本願の明細書に記載されている用語の中には、出願人が自己の判断で選択したものもあり、その詳細な意味は、本明細書の説明の関連する部分で説明される。また、使用されている実際の用語だけでなく、個々の用語に含まれる意味でも本願を理解することが求められる。

【0025】

ある部品が「別の部品の上に」、「別の部品に接続」、「別の部品に結合」、または「別の部品に接触」と呼ばれる場合、それは直接別の部品の上にあるか、接続されているか、結合されているか、または別の部品に接触していてもよく、または挿入された部品が存在していてもよいことが理解されるべきである。これに対し、ある部品が「他の部品に直接」、「直接接続」、「直接結合」、「直接接触」と呼ばれる場合には、挿入部品は存在しない。同様に、ある部品が他の部品に「電気的に接触している」または「電気的に結合している」と呼ばれる場合、当該第１の部品と第２の部品との間に電流を流すことができる電気経路が存在する。この電気経路は、コンデンサ、結合されたインダクタ、および／または電流を流すことができる他の部品を含むことができ、さらに導電性部材同士が直接接触していなくてもよい。

【0026】

本発明の一実施形態は、太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体を提案しており、透明導電膜とトンネリング層とを併用することにより、導電性とパッシベーションの両方を奏し、吸光損失を低減する効果もある。

【0027】

図１は、本発明の一実施形態の太陽電池のパッシベーティングコンタクト構造体１０の構成概略図であり、当該パッシベーティングコンタクト構造体１０は、太陽電池の表面または裏面に使用することができる。図１によれば、パッシベーティングコンタクト構造体１０は、トンネリング層１１、透明導電膜１２、カバー層１３及び金属電極１４をこの順に備えている。

【0028】

具体的には、トンネリング層１１は、透明導電膜１２内への正孔の進入を阻止することができる。トンネリング層は、材質の観点から一般に酸化ケイ素であってもよいが、本発明におけるトンネリング層の材料はこれに限定されず、本発明の他の実施形態では、トンネリング層は他の材料で形成されていてもよい。一方、寸法の観点から、本発明のいくつかの実施形態では、トンネリング層１１の厚さは、０．５ｎｍ～３ｎｍである。

【0029】

さらに、透明導電膜１２は、トンネリング層１１上に位置し、かつ、トンネリング層１１と直接接触しており、両者の間に他の電池階層構造を有していない。この透明導電膜１２の材料は、酸化亜鉛であることが好ましい。ただし、透明導電膜１２は、酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の他の材料であってもよい。例示的には、本発明のいくつかの実施形態では、当該透明導電膜１２の厚さは、１０ｎｍ～３００ｎｍである。

【0030】

さらに、カバー層１３は、透明導電膜１２上に位置しており、カバー層１３は、透明導電膜１２を保護する役割を果たすことができ、一般的には、窒化ケイ素、酸化アルミニウム等の材質である。例を挙げると、カバー層１３は、水蒸気、ＰＩＤ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｔｉｏｎ）イオン、物理的な摩擦、焼結時の水素源損失、金属剥離等から透明導電膜１２を保護することができる。

【0031】

最後に、金属電極１４は、カバー層１３を通過して透明導電膜１２に接触しており、且つ、金属電極１４の端面１４ａは、透明導電膜１２内に位置している。ここで、金属電極１４の材質は、銀、アルミニウム又は銅などであってもよく、本発明は、金属電極の材料選択に制限を与えない。実際に太陽電池を作製する工程において、特に金属焼結工程において、金属である金属電極１４が最上面のカバー層１３を通過した後、透明導電膜１２に接触するがトンネル層１１に到達しなく損傷を与えることがない状態に至るまでの金属腐食性を確保している。

【0032】

本発明のいくつかの実施形態では、図１に示すような透明導電膜１２は、第１のドーピングタイプの透明導電膜である。具体的には、この第１のドーピングタイプはＮ型であってもよく、透明導電膜１２はＮ型ドープされた透明導電膜である。例示的には、透明導電膜１２の材料が酸化亜鉛である場合には、パッシベーティングコンタクト構造体１０を作製する際に、ペースト中にアルミニウムを適量添加することができる。これにより、酸化亜鉛と金属との接触領域のＮ型ドーピングを強化することができ、透明導電膜１２から金属電極１４への電子の伝達を容易にすることができる。

【0033】

まとめて言えば、透明導電膜１２は、高度にドーピングする必要がなく、電子の縦方向の輸送を提供する役割を果たすだけでよい。製造過程において、この透明導電膜１２は金属電極１４の端面１４ａを受け入れ、底部のトンネリング層１１を破壊から有効に保護することができ、電池製造が完了した後、電池内部での電子の効率的な収集と伝送を保証することができ、電池の実際の使用中に、その高い光透過性を利用して（この透明導電膜は、非常に高いドーピングを必要としないため）、太陽光の入射率を増加させ、従来のパッシベーション構成中のアモルファスシリコン及びポリシリコンの光吸収による影響を有効に解決することができる。

【0034】

上記の構成に加えて、図１に示す実施形態では、パッシベーティングコンタクト構造体１０は、基板１５と、上記の第１のドーピングタイプを採用する第１の半導体層１６とをさらに含み、第１の半導体層１６は基板１５上に位置しており、且つ、トンネリング層１１はこの第１の半導体層１６上に位置している。例示的には、この基板１５の材質はシリコンである。本発明のいくつかの実施形態では、この第１の半導体層１６はＮ型ドープされた半導体層である。Ｎ型ドーピングは、基板１５（即ち、シリコンバルク）内の横方向伝導を増加させ、透明導電膜１２との接触をより良好に形成するために選択される。例示的には、Ｎ型ドープされた第１の半導体層１６は、リンまたはガリウムのような物質をドーピングすることによって実現することができ、本発明はこれに対して限定を加えない。本発明の実施形態では、基板１５自体は、Ｐ型ドーピングであってもよく、Ｎ型ドーピングであってもよい。Ｐ型ドーピングは、ホウ素またはガリウムをドーピングすることにより実現でき、Ｎ型ドーピングは、リンまたはヒ素により実現できる。

【0035】

なお、この第１の半導体層１６の作製は、作製プロセスによって、この基板１５上に独立して作製してもよいし、この基板１５中にドーピングして作製してもよいので、作製のプロセスを限定するものではなく、作製完了後に、図１に示すように、基板１５上にＮ型ドープされた第１の半導体層１６が形成されている。

【0036】

本発明は、透明導電膜（酸化亜鉛等）をトンネリング層に直接に接触させて併用する構成を採用しており、パッシベーションの効果をともに奏する。この透明導電膜は、実際の太陽電池の製造工程において、特に金属焼結工程において、直接接触するトンネリング層を破壊から効果的に保護することができ、電池の製造終了後には、効率的な電子の収集及び伝送を保証することができる。

【0037】

それ以外に、透明導電膜とトンネリング層を併用する構成は、既存のパッシベーション構成における多結晶シリコン層の光吸収による影響を回避しており、透明導電膜の高い光透過性を利用することにより、本発明のパッシベーティングコンタクト構造体は、パッシベーティングコンタクト効果を提供すると同時に、光吸収損失を効果的に減少させることができる。例を挙げると、エリプソメータを使用して、アルミニウムドープされたＺｎＯ（即ち、本発明の一実施形態の太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体における透明導電膜）を、従来の太陽電池のパッシベーティングコンタクトを提供する材料である多結晶シリコンと対比すると、アルミニウムドープされたＺｎＯの消光係数は波長の６３２ｎｍで約０．０１７であり、多結晶シリコンは同じ波長で０．２５２である。このことから、本発明のパッシベーティングコンタクト構造体を採用することにより、吸光損失を著しく減少させ、太陽電池のエネルギー変換効率を向上させ、太陽電池の性能を最適化することができる。

【0038】

上記の太陽電池のパッシベーティングコンタクト構造体に加えて、本発明の一実施形態は、上記のパッシベーティングコンタクト構造体を含む太陽電池も提案する。このようなパッシベーティングコンタクト構造体を有する太陽電池は、従来のパッシベーティングコンタクト構造体を有する太陽電池と比較して、多結晶シリコン層による光吸収の悪影響を回避し、エネルギーの変換効果を向上させることができる。

【0039】

図２は、本発明の一実施形態にける、本発明のパッシベーティングコンタクト構造体を採用するＴＯＰｅｒｃ（パッシベーティングエミッタおよび背面電池（ＰＥＲＣ）の裏面構成とＴＯＰＣｏｎ電池の正面構造との組み合わせ）太陽電池２０の構成図である。本実施形態の太陽電池２０はＰ型基板の電池であるが、本発明はこのような構成タイプに限定されるものではない。図２に示すように、太陽電池２０の上半分（即ち、正極部分）は、図１に示すようなパッシベーティングコンタクト構造体を採用しており、具体的には、トンネリング層２１、透明導電膜２２、カバー層２３、正面の金属電極２４１、Ｐ型基板２５、Ｎ型ドープされた第１の半導体層２６から構成されている。例示的には、本発明の一実施形態では、Ｐ型基板２５はＰ型シリコン基板であり、第１の半導体層２６はＮ型ドーピング（例えば、リンドーピング）であり、トンネリング層２１は酸化シリコンであり、透明導電膜２２はアルミニウムドープされた酸化亜鉛であり、カバー層２３は窒化ケイ素であるが、本発明の太陽電池はこのような材料選択に限定されない。

【0040】

その上で、太陽電池２０の裏面には、Ｐ型基板２５の下にパッシベーション層２７およびパッシベーション反射防止膜２８と、裏面の金属電極２４２が設けられている。パッシベーション層２７の材料は例えばアルミナであり、パッシベーション反射防止膜２８の材料は例えば窒化ケイ素である。裏面の金属電極２４２は、Ｐ型基板２５内に位置する端面にはアルミニウムバックフィールド２９をさらに有している。これらの構成は従来のＰＥＲＣ電池構成であり、本発明の重点ではないのでここでは展開しない。

【0041】

同様に、図３に示すように、本発明のパッシベーティングコンタクト構造体を採用した本発明の一実施形態のＮ型太陽電池の構造概略図である。太陽電池３０の裏面は、上述したパッシベーティングコンタクト構造体を有する。具体的には、太陽電池３０は、トンネリング層３１と、透明導電膜３２と、カバー層３３と、裏面の金属電極３４１と、Ｎ型基板３５と、Ｎ型ドープされた第１の半導体層３６とを備えている。さらに、太陽電池３０の正面には、正面の金属電極３４２、パッシベーション反射防止膜３９、パッシベーション層３８、エミッタ３７が設けられている。例示的には、パッシベーション反射防止膜３９は例えば窒化ケイ素であり、パッシベーション層は例えばアルミナであり、エミッタ３７は例えばボロン拡散エミッタである。例示的には、本発明の一実施形態では、Ｎ型基板３５はＮ型シリコン基板であり、第１の半導体層３６はＮ型ドーピング（例えば、リンドーピング）であり、トンネリング層３１は酸化シリコンであり、透明導電膜３２はアルミニウムドープされた酸化亜鉛であり、カバー層３３は窒化ケイ素である。同様に、本発明の太陽電池は、このような材料選択に限定されない。

【0042】

上記の太陽電池は、その正面または裏面に本発明のパッシベーティングコンタクト構造体を適用しており、その透明導電膜が高い光透過性を有し、トンネリング層と組み合わせて用いることにより、パッシベーティングコンタクト効果が得られる上に、従来のパッシベーション層としてポリシリコンを用いた太陽電池に比べて吸光損失を低減する効果も得られる。しかしながら、本発明は、図２および図３に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば、本発明のいくつかの実施形態では、太陽電池の正面および裏面の両方が上述したパッシベーティングコンタクト構造体を採用して、異なる応用シナリオにおいてパッシベーティングコンタクト効果をより良く提供しながら、光吸収損失を効果的に低減することができる。

【0043】

本発明の別の実施形態は、上記の太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体の製造方法をさらに提案する。図４に示すように、製造方法４０は、以下のステップを含む。

【0044】

ステップ４１は、トンネリング層を形成するステップである。トンネリング層は、例えば、熱酸素反応によって堆積することができる。本発明の一実施形態では、堆積温度は７５０℃であり、最終的に形成されるトンネリング層の厚さは１．５ｎｍである。

【0045】

ステップ４２は、トンネリング層上に透明導電膜を形成するステップである。本発明の一実施形態では、透明導電膜を形成する方式として、ＡＬＤ法（原子層堆積法）を用いてトンネリング層上に透明導電膜ＺｎＯを片面堆積し、堆積温度は２００℃であり、最終的に形成される透明導電膜の厚さは６０ｎｍである。

【0046】

ステップ４３は、透明導電膜上にカバー層を形成するステップである。具体的には、本発明のいくつかの実施形態では、カバー層を作製するこのステップ４３は、チューブ型ＰＥＣＶＤ（プラズマ強化化学気相成長）法を使用してカバー層としてＳｉＮ_ｘを作製することができる。

【0047】

ステップ４４では、カバー層を通過して透明導電膜に接し、端面が透明導電膜内に留める金属電極を形成するステップである。

【0048】

上記の各ステップに基づいて、本発明のいくつかの実施形態では、太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体を製造する方法は、基板上に第１のドーピングタイプの半導体層を形成するステップをさらに含み、且つ、上記のステップ４１で形成されたトンネリング層は、この半導体層上に形成され、この第１のドーピングタイプはＮ型であってもよい。本発明の太陽電池用のパッシベーティングコンタクト構造体の製造方法に関する他の詳細および技術効果は、パッシベーティングコンタクト構造体および本発明のパッシベーティングコンタクト構造体を有する太陽電池に対する前述の説明を参照することができ、ここではこれ以上言及しない。

【0049】

本願において、図４は、本願の実施形態によるシステムによって実行される動作を示すためにフローチャートを使用する。上記または以下の動作は、必ずしも順序に従って正確に実行されるとは限らないことを理解すべきである。逆に、様々なステップを逆の順序で処理することも、同時に処理することもできる。また、これらのフローに別の動作を追加したり、これらのフローから１つまたは複数のステップの動作を除去したりすることもできる。

【0050】

図２を参照すると、一実施形態では、上記のパッシベーティングコンタクト構造体を有するＴＯＰｅｒｃ太陽電池（Ｐ型基板電池を例として）の製造方法は、以下のとおりである。

【0051】

（１）Ｐ型シリコン基板２５を選択し、表面にフロック加工を施す。

【0052】

（２）ステップ（１）で処理されたシリコンウェーハを洗浄した後、拡散炉に入れてリン拡散を行い、Ｎ型ドーピングされた第１の半導体層２６を形成するとともに、ＰＮ接合及びリンシリコンガラス（ＰＳＧ）を形成する。

【0053】

（３）シリコンウェーハの一面をフッ酸洗浄後、片面エッチング洗浄機を用いて裏面ＰＳＧを除去する。

【0054】

（４）シリコンウェーハの裏面研磨を行い、このとき正面がＰＳＧにより保護されるため影響を受けず、その後、濃硫酸、フッ化水素酸、アンモニア水、フッ化水素酸、塩酸、フッ化水素酸洗浄を順次行い、シリコンウェーハを洗浄し、表面ＰＳＧ膜を除去する。

【0055】

（５）シリコンウェーハを管状炉に入れて熱酸素反応を行い、トンネリング層２１として酸化シリコンを堆積し、堆積温度は７５０℃、膜厚は約１．５ｎｍである。

【0056】

（６）（原子層堆積）ＡＬＤ法を用いてシリコンウェーハのトンネリング層２１上にドープなしのＺｎＯまたはＺｎＯ：Ａｌ層を透明酸化膜２２として片面堆積し、堆積温度は２００℃、厚さは６０ｎｍである。

【0057】

（７）裏面パッシベーション膜堆積を行い、パッシベーション層２７とパッシベーション反射防止膜２８として、管式ＰＥＣＶＤ法を用いて、シリコンウェーハ裏面にアルミナ／窒化ケイ素層堆積を順次行った。その後、正面にカバー層２３を堆積し、即ち、管式ＰＥＣＶＤ法を用いて窒化ケイ素層を順次作製する。

【0058】

（８）レーザを用いて裏面のパッシベーション層２７とパッシベーション減反射膜２８を開放する。

【0059】

（９）正面、裏面の金属電極２４１、２４２及び微細なグリッド線を印刷して焼結する。

【0060】

図３を参照すると、一実施形態において、上述のパッシベーティングコンタクト構造体を有する、Ｎ型基板電池を例とする製造方法は以下の通りである。

【0061】

（１）Ｎ型シリコン基板３５を選択し、表面にフロック加工を施す。

【0062】

（２）ステップ（１）で処理されたシリコン基板３５を洗浄した後、拡散炉に入れ、シリコンウェーハをホウ素拡散し、Ｐ＋型ドープされたエミッタ３７を形成するとともに、ホウ素シリコンガラス（ＢＳＧ）を形成する。

【0063】

（３）シリコンウェーハの一面をＨＦ酸洗浄し、この面を裏面とし、片面エッチング洗浄機を用いて裏面ＢＳＧを除去し、シリコンウェーハを洗浄する。

【0064】

（４）シリコンウェーハを裏面研磨し、二次フロック加工を行い、その際に正面がＢＳＧにより保護されるため、影響を受けずにシリコンウェーハを洗浄する。

【0065】

（５）洗浄されたシリコンウェーハを管式拡散炉に入れ、裏面をリン拡散し、ｎ＋＋ドーピング層３６を形成する。その後、シリコンウェーハをＨＦ酸洗浄し、裏面のＰＳＧ及び正面のＰＳＧ、ＢＳＧを除去する。

【0066】

（６）シリコンウェーハを管式炉に入れて熱酸素反応を行い、トンネリング層３１として酸化シリコンを堆積し、堆積温度は７５０℃、膜厚は約１．５ｎｍである。

【0067】

（７）（原子層堆積）ＡＬＤ法またはＰＥＣＶＤ法を用いてトンネリング層３１上にドープなしのＺｎＯまたはドープありのＺｎＯ：Ａｌ層を透明酸化膜３２として堆積し、堆積温度は２００℃（ＡＬＤ）または３５０℃（ＰＥＣＶＤ）であり、厚さは１００ｎｍである。

【0068】

（８）裏面カバー層３３の堆積を行い、即ち、管式ＰＥＣＶＤ法を用いてシリコンウェーハ裏面に窒化ケイ素層堆積を行う。その後、正面にパッシベーション層３８とパッシベーション反射防止層３９の堆積を行い、即ち、管式ＰＥＣＶＤ法を用いてアルミナ／窒化ケイ素層を順次作製し、ＡＬＤ法を用いてＡｌＯ_ｘを堆積してもよい。

【0069】

（９）正面、裏面の金属電極３４１、３４２及び微細なグリッド線を印刷して焼結する。

【0070】

上記では、基本的な概念について説明したが、本分野の当業者にとって、上記の開示が一例に過ぎないことは、自明であり、本出願を限定するものではない。ここでは明記されていないが、本分野の当業者は、本出願に対して様々な修正、改良、及び補正を行う可能性がある。このような修正、改善、および補正は、本出願において提案されているので、本出願の例示的な実施形態の精神および範囲に属する。

【0071】

同時に、本出願は、特定の用語を使用して本出願の実施形態を説明している。例えば、「一つの実施形態」、「一実施形態」、および／または「いくつかの実施形態」は、本願の少なくとも１つの実施形態に関連する特徴、構成、または特徴を意味する。従って、本明細書において異なる場所で２回以上言及されている「一実施形態」または「一つの実施形態」または「一つの代替的な実施形態」は、必ずしも同じ実施形態を意味するものではないことが強調され、留意されるべきである。さらに、本願の一つまたは複数の実施形態におけるいくつかの特徴、構成、または特徴を適切に組み合わせることができる。

【0072】

同様に、１つまたは複数の発明の実施形態の理解を容易にするために、本明細書に開示された表現を簡略化するために、本願の実施形態の前述の説明では、複数の特徴が、１つの実施形態、図面、またはそれらの説明に統合されることがあることに留意されたい。しかし、この開示方法は、請求項に記載された特徴よりも、本願の対象に必要な特徴が多いことを意味するものではない。実際には、実施形態の特徴は、上記に開示された単一の実施形態の全ての特徴よりも少ない。

【0073】

いくつかの実施形態では、構成要素、属性の数を記述する数字が使用されるが、そのような実施形態を記述するための数字は、いくつかの例では、修飾語「約」、「概略的に」、または「大体」を使用して修飾されることが理解されるべきである。別段の記載がない限り、「約」、「概略的に」、または「大体」は、数値が±２０％の変化を許容することを意味する。したがって、いくつかの実施形態では、明細書および請求項で使用される数値パラメータは近似値であり、この近似値は、個々の実施形態に必要とされる特徴に応じて変更され得る。いくつかの実施形態では、数値パラメータは、所定の有効桁数を考慮し、一般的な桁数保持の方法を採用すべきである。本願のいくつかの実施形態では、その範囲の広さを確認するために使用される数値フィールドおよびパラメータは近似値であるが、特定の実施形態では、そのような数値の設定は、可能な範囲内で可能な限り正確である。

【0074】

本願は現在の具体的な実施形態を参照して説明されているが、上述の実施形態は本願を説明するためのものであり、本願の精神から逸脱することなく種々の等価な変化または置換を行うことができるので、本願の実質的な精神的範囲内で上記実施形態の変化、変形が本願の請求項の範囲内に収まる限りである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】