[發明專利]太陽能電池單元及其制造方法、太陽能電池模塊

有效

• 申請號: 201380076925.8
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN105247686B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 森川浩昭
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0236
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 孫蕾

技術領域

本發明涉及太陽能電池單元及其制造方法、太陽能電池模塊。

背景技術

當前在地球上使用的電力用太陽能電池的主流是使用了硅基板的塊型(bulk type)的硅太陽能電池。另外，關于硅太陽能電池的量產級下的工藝流程，為了盡量實施簡化來降低制造成本，進行了各種研究。

一般通過以下方法制作現有的塊型硅太陽能電池單元(以下有時稱為太陽能電池單元)。首先，作為例如第1導電類型的基板，準備p型硅基板。然后，將在硅基板中從鑄造鑄錠進行切片時發生的硅表面的損傷層用例如幾wt％～20wt％的氫氧化鈉、氫氧化鉀那樣的堿溶液除去10μm～20μm厚。

接下來，在除去了損傷層的表面制作被稱為紋理的表面凸凹構造。在太陽能電池單元的表面側(受光面側)，通常，為了抑制光反射而將陽光盡可能多地取入到p型硅基板上，形成這樣的紋理。作為紋理的制作方法，有被稱為例如堿性紋理蝕刻法的方法。在堿性紋理蝕刻法中，用在幾wt％的氫氧化鈉、氫氧化鉀那樣的低濃度堿液中添加了IPA(異丙醇)等促進各向異性蝕刻的添加劑的溶液進行各向異性蝕刻，以使硅(111)面露出的方式形成紋理。

接下來，作為擴散處理，針對p型硅基板在例如三氯氧磷(POCl₃)、氮、氧的混合氣體氣氛下，在例如800℃～900℃下，處理幾十分鐘，在整個表面中，作為第2導電類型的雜質層均勻地形成n型雜質擴散層。在無特別處理的情況下，n型雜質擴散層形成于p型硅基板的整個面。均勻地形成在硅表面的n型雜質擴散層的薄層電阻是幾十Ω/□左右，n型雜質擴散層的深度被設為0.3μm～0.5μm左右。

此處，n型雜質擴散層被均勻地形成在硅表面，所以表面和背面是被電連接了的狀態。為了切斷該電連接，通過例如干蝕刻來蝕刻p型硅基板的端面區域。另外，作為其他方法，還有時通過激光進行p型硅基板的端面分離。之后，將p型硅基板浸漬到氫氟酸水溶液，將在擴散處理中在表面上堆積了的玻璃質(PSG)蝕刻除去。

接下來，作為以防止反射為目的的絕緣膜(防反射膜)，在n型雜質擴散層的表面，以均勻的厚度形成氧化硅膜、氮化硅膜、氧化鈦膜等絕緣膜。在作為防反射膜而形成氮化硅膜的情況下，通過例如等離子體CVD法，將硅烷(SiH₄)氣體以及氨(NH₃)氣作為原材料，在300℃以上、減壓下的條件下，進行成膜形成。防反射膜的折射率是2.0～2.2左右，最佳的膜厚是70nm～90nm左右。另外，應注意這樣形成的防反射膜是絕緣體，僅通過在其上簡單地形成受光面側電極，不會作為太陽能電池起作用。

接下來，在防反射膜上，按照柵電極以及匯流電極的形狀，通過絲網印刷法，涂覆成為受光面側電極的銀膏并使其干燥。此處，受光面側電極用的銀膏形成于以防止反射為目的的絕緣膜上。

接下來，在基板的背面，分別按照背面鋁電極的形狀以及背面銀匯流電極的形狀，通過絲網印刷法，涂覆成為背面鋁電極的背面鋁電極膏、以及成為背面銀匯流電極的背面銀膏并使其干燥。

接下來，通過數秒鐘的峰值溫度成為700℃～900℃的幾分至十幾分鐘的燒結溫度分布圖對在硅基板的表背面涂覆了的電極膏同時進行燒成。由此，在硅基板的表面側作為受光面側電極形成柵電極以及匯流電極，在硅基板的背面側作為背面側電極形成背面鋁電極以及背面銀匯流電極。此處，在硅基板的受光面側，在由于銀膏中包含的玻璃材料而防反射膜熔融的期間，銀材料與硅接觸并再凝固。由此，確保受光面側電極和硅基板(n型雜質擴散層)的導通。這樣的工藝被稱為燒成貫通法(fire through method)。關于被用作電極的金屬膏，使用使作為主成分的金屬粉和玻璃粉末分散到有機賦形劑而得到的厚膜膏組成物。通過在金屬膏中包含的玻璃粉與硅面反應粘著，確保電極的機械性的強度。

另外，在燒成中鋁從背面鋁電極膏中作為雜質擴散到硅基板的背面側，以比硅基板更高的濃度包含鋁作為雜質的p+層(BSF(Back Surface Field：背場))形成于背面鋁電極的正下。通過實施這樣的工序，形成塊型硅太陽能電池單元。

作為這樣的太陽能電池單元中的低成本化的努力，自以往以來持續研究著降低太陽能電池的構成材料成本的嘗試。在太陽能電池單元的構成材料中最昂貴的構成材料是硅基板。因此，針對硅基板，自以往以來持續努力薄型化。關于硅基板的厚度，在開始了太陽能電池的量產的當初，厚為350μm左右是主要的厚度，但當前，生產厚為160μm左右的硅基板。