[發明專利]太陽能電池的制造方法以及太陽能電池的制造裝置

有效

• 申請號: 200980103617.3
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號: CN101933155A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 山室和弘;佐藤誠一;矢作充;湯山純平;中村久三
• 申請（專利權）人: 株式會社愛發科
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;G01R31/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 楊晶;王琦

技術領域

本發明涉及太陽能電池的制造方法以及太陽能電池的制造裝置，具體而言，涉及能夠以低成本檢測并修復結構缺陷的太陽能電池的制造方法以及太陽能電池的制造裝置。

本申請基于2008年3月31日申請的特愿2008-090567號主張優先權，在此引用其內容。

背景技術

從有效利用能量的觀點來看，近年來，太陽能電池正越來越被廣泛而普遍地利用。特別是利用硅單晶的太陽能電池，其每單位面積的能量轉換效率優異。但是，另一方面，由于利用硅單晶的太陽能電池使用將硅單晶結晶塊切割后的硅片，而結晶塊的制造需要耗費大量能量，制造成本高。特別是實現在室外等設置的大面積的太陽能電池時，如果利用硅單晶制造太陽能電池，目前來說是相當花費成本的。因此，利用可更廉價制造的非晶(非晶質)硅薄膜的太陽能電池，作為低成本的太陽能電池正在普及。

非晶硅太陽能電池使用被稱為pin結的層結構的半導體膜，該半導體膜是通過p型和n型的硅膜將接收光時產生電子和空穴的非晶硅膜(i型)夾住的層結構。在該半導體膜的兩面上，分別形成有電極。由太陽光產生的電子和空穴，因p型與n型半導體的電位差而活躍地移動，通過這樣連續地反復，在兩面的電極上產生電位差。

作為這種非晶硅太陽能電池的具體結構，例如采用如下結構，即在玻璃基板上將透明導電氧化物(TCO，Transparent?Conductive?Oxide)等透明電極作為下部電極來進行成膜，在其上形成由非晶硅構成的半導體膜和作為上部電極的Ag薄膜等。

在這種包括由上下電極和半導體膜構成的光電轉換體的非晶硅太陽能電池中，存在如下問題，即如果只是在基板上以大面積均勻地對各層進行成膜，就會電位差減小、電阻值增大。因此，例如，按照各規定尺寸，對光電轉換體在電氣上進行分區而形成分區單元，電連接彼此相鄰的分區單元，從而構成非晶硅太陽能電池。

具體而言，采用如下結構，即對在基板上以大面積均勻形成的光電轉換體，使用激光等，形成被稱為劃痕線(スクライブライン)的槽，得到多個薄長方形狀的分區單元，并以串聯方式電連接這些分區單元。

可是，已知在這種結構的非晶硅太陽能電池中，在制造階段會產生一些結構缺陷。例如，在形成非晶硅膜時，由于混入微粒或產生氣孔，有時會造成上部電極與下部電極局部短路。另外，在基板上形成光電轉換體之后，當通過劃痕線將其分割為多個分區單元時，也會出現沿著該劃痕線形成上部電極的金屬膜熔化并到達下部電極、上部電極與下部電極局部短路的情況。

如此，在光電轉換體中，當夾著半導體膜而在上部電極與下部電極之間產生局部短路的結構缺陷時，會引起發電電壓下降和光電轉換效率降低這樣的問題。因此，在現有的非晶硅太陽能電池的制造工序中，通過檢測這種短路等結構缺陷，去除產生結構缺陷的部位，從而修復問題。

例如，在專利文獻1、2中公開了一種方法，即對由劃痕線分割的各個分區單元的整體施加偏置電壓，通過紅外線傳感器檢測出在短路部位產生的焦耳熱，從而確定出存在結構缺陷的分區單元。另外，還已知如下方法，即通過CCD相機等放大觀察所有分區單元的表面，或者通過照射光來測量并比較每個分區單元的曲線因子(FF，fill?factor)，從而確定出存在結構缺陷的分區單元。

專利文獻1：日本特開平9-266322號公報

專利文獻2：日本特開2002-203978號公報

但是，在如上所述對分區單元的整體施加偏置電壓來檢測缺陷的方法中，可以確定出分區單元內大致的缺陷位置，但是難以確定其詳細位置，另外還需要紅外線傳感器的掃描等，存在著檢測精度的問題，以及用于檢測的裝置成本高的問題。

另外，由于施加偏置電壓到缺陷部位發熱的程度，因此也有可能會對半導體膜造成損壞。

在通過CCD相機等放大觀察來檢測缺陷的方法中，需要使相機掃描太陽能電池的整個區域，特別是當太陽能電池為大面積時，存在著在結構缺陷的檢測上花費工夫和時間的問題。另外，還有可能檢測不出未出現在表層的缺陷。

在通過照射光來測量每個分區單元的FF的方法中，能夠檢測出存在缺陷的分區單元自身，但是難以確定出在分區單元內何處存在有缺陷。

而且，在上述這些缺陷檢測方法中，由于只能確定出大致的缺陷位置，因此在利用激光等修復缺陷部位時，存在如下問題，即會在大范圍內去除半導體膜，不僅作為太陽能電池的特性不理想，而且在外觀上也不理想。

另外，由于僅確定出大致的缺陷位置，當施加偏置電壓來去除缺陷時，需要提高偏置電壓。但是，當施加所需電壓以上的高偏置電壓時，存在著會對未產生缺陷的正常部分造成損壞的問題。

發明內容