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JP2010147324A - Solar cell element and method of manufacturing solar cell element - Google Patents

Solar cell element and method of manufacturing solar cell element Download PDF

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JP2010147324A JP2008324355A JP2008324355A JP2010147324A JP 2010147324 A JP2010147324 A JP 2010147324A JP 2008324355 A JP2008324355 A JP 2008324355A JP 2008324355 A JP2008324355 A JP 2008324355A JP 2010147324 A JP2010147324 A JP 2010147324A
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JP
Japan
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solar cell
cell element
semiconductor substrate
layer
dopant
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JP2008324355A
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Japanese (ja)
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Manabu Komota
学 古茂田
Kenji Fukui
健次 福井
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell element which has more superior power generation efficiency than before. <P>SOLUTION: The solar cell element 100A has an n-type semiconductor region 2, a p-type semiconductor layer 5, a p-type electrode 6, and an n-type electrode 9. The p-type semiconductor layer 5 is formed adjacently to part of the reverse side of the n-type semiconductor region 2, the p-type electrode 6 is formed at a position opposed to the n-type semiconductor region 2 across the p-type semiconductor layer 5, and the n-type electrode 9 is formed on the reverse surface side of the n-type semiconductor region 2 adjacently to a region where the p-type semiconductor layer 5 is not formed, the p-type semiconductor layer 5 being made smaller in concentration of p-type conductivity type determining elements as being closer to the reverse surface of the n-type semiconductor region 2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体接合を用いた太陽電池素子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a solar cell element using a semiconductor junction and a manufacturing method thereof.

従来より、受光面側における電極の面積を小さくさせた太陽電池素子が広く知られている。例えば、非受光面側にn型電極およびp型電極を形成したうえで、n型あるいはp型電極の一方と受光面側に設けられた受光面電極(フィンガー電極)とを半導体基板に設けた貫通導体により電気的に接続してなるバックコンタクト型の太陽電池素子などが、その一例である。   Conventionally, a solar cell element in which the area of the electrode on the light receiving surface side is reduced is widely known. For example, after an n-type electrode and a p-type electrode are formed on the non-light-receiving surface side, one of the n-type or p-type electrode and a light-receiving surface electrode (finger electrode) provided on the light-receiving surface side are provided on the semiconductor substrate. An example is a back-contact solar cell element that is electrically connected by a through conductor.

また、近年、裏面側にのみ電極を設け、受光面側には電極を設けないようにしたバックコンタクト型の太陽電池素子の開発が盛んになってきている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, the development of back contact type solar cell elements in which electrodes are provided only on the back surface side and electrodes are not provided on the light receiving surface side has become active (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−101240号公報JP-A-2005-101240

受光面全体での受光が可能な太陽電池素子には、例えば、n型結晶シリコン基板と該基板の非受光面側の所定の領域に形成されたp型アモルファスシリコン膜とで形成されてなるpn接合を有する太陽電池素子がある。このような太陽電池素子ではpn接合界面近傍に多くの欠陥が存在し、これらの欠陥によるキャリアの再結合損失が、開放電圧および発電効率の低下の一因となっている。   The solar cell element capable of receiving light on the entire light receiving surface is, for example, a pn formed of an n-type crystalline silicon substrate and a p-type amorphous silicon film formed in a predetermined region on the non-light receiving surface side of the substrate. There is a solar cell element having a junction. In such a solar cell element, there are many defects in the vicinity of the pn junction interface, and carrier recombination loss due to these defects contributes to a decrease in open circuit voltage and power generation efficiency.

また、特許文献1には、n型単結晶シリコン基板の非受光面側の所定の領域に、i型アモルファスシリコン膜とp型アモルファスシリコン膜とがこの順に形成されたpin接合を有する太陽電池素子が開示されている。係る構成の太陽電池素子では、上記i型アモルファスシリコン膜の存在によって、pin接合領域における欠陥密度は小さくなっている。一方で、i型アモルファスシリコン膜は実質的に絶縁膜であるので、pin接合領域におけるキャリアのトンネリングを妨げる原因ともなっていることから、太陽電池素子の曲線因子および発電効率の低下の一要因になっている。   Patent Document 1 discloses a solar cell element having a pin junction in which an i-type amorphous silicon film and a p-type amorphous silicon film are formed in this order in a predetermined region on the non-light-receiving surface side of an n-type single crystal silicon substrate. Is disclosed. In the solar cell element having such a configuration, the defect density in the pin junction region is small due to the presence of the i-type amorphous silicon film. On the other hand, since the i-type amorphous silicon film is substantially an insulating film, it is a cause of hindering carrier tunneling in the pin junction region. ing.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来より発電効率の優れた太陽電池素子を提供すること目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the solar cell element excellent in power generation efficiency conventionally.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、第1の面と第2の面とを含み、第1の導電型を有する半導体基板と、半導体基板の前記第1の面の第1領域に設けられており、第2の導電型を有するとともに前記第2の導電型に寄与するドーパントの濃度が、前記半導体基板の前記第1の面から遠ざかるに従って大きくなる半導体層と、前記半導体層上に設けられており導電性材料からなる第1電極と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 includes a semiconductor substrate having a first conductivity type, including a first surface and a second surface, and a first region of the first surface of the semiconductor substrate. A semiconductor layer having a second conductivity type and a concentration of a dopant that contributes to the second conductivity type increases as the distance from the first surface of the semiconductor substrate increases; and on the semiconductor layer And a first electrode made of a conductive material.

請求項2の発明は、請求項1に記載の太陽電池素子において、前記半導体層における前記第2の導電型に寄与するドーパントの濃度が、前記半導体基板から前記第1電極に向かって連続的に増加している、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the solar cell element according to the first aspect, the concentration of the dopant contributing to the second conductivity type in the semiconductor layer is continuously from the semiconductor substrate toward the first electrode. It is characterized by increasing.

請求項3の発明は、請求項1に記載の太陽電池素子において、前記半導体層は、前記第2の導電型に寄与するドーパントの濃度が相異なる複数の層からなり、前記複数の層のそれぞれは、略一定の濃度で前記第2の導電型に寄与するドーパントを含有する、ことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the solar cell element according to claim 1, wherein the semiconductor layer includes a plurality of layers having different concentrations of dopants contributing to the second conductivity type, and each of the plurality of layers. Contains a dopant that contributes to the second conductivity type at a substantially constant concentration.

請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の太陽電池素子において、前記第1の導電型に寄与するドーパントを前記半導体基板よりも高い濃度で含有し、前記半導体基板の前記第1の面の第2領域に設けられた第1ドープ層と、前記第1ドープ層上に設けられた第2電極と、をさらに備えることを特徴とする。   Invention of Claim 4 contains the dopant which contributes to a said 1st conductivity type in the solar cell element in any one of Claim 1 thru | or 3 in a density | concentration higher than the said semiconductor substrate, The said semiconductor substrate The first doped layer provided in the second region of the first surface of the first and the second electrode provided on the first doped layer.

請求項5の発明は、請求項4に記載の太陽電池素子において、前記半導体層に含有された前記第2の導電型に寄与するドーパントの濃度は、前記半導体層と前記半導体基板との接合界面近傍で1×1017(cm-3)以上1×1020(cm-3)以下であり、前記半導体層と前記第1電極との接合界面近傍で1×1021(cm-3)以上1×1022(cm-3)以下である、ことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the solar cell element according to claim 4, wherein the concentration of the dopant contributing to the second conductivity type contained in the semiconductor layer is a junction interface between the semiconductor layer and the semiconductor substrate. 1 × 10 17 (cm −3 ) or more and 1 × 10 20 (cm −3 ) or less in the vicinity, and 1 × 10 21 (cm −3 ) or more and 1 in the vicinity of the junction interface between the semiconductor layer and the first electrode. It is characterized by being below 10 < 22 > (cm <-3> ).

請求項6の発明は、請求項4または請求項5に記載の太陽電池素子において、前記第1の導電型に寄与するドーパントを前記半導体基板よりも高い濃度で含有し、前記半導体基板の前記第2の面に設けられた第2ドープ層を、さらに含むことを特徴とする。   A sixth aspect of the present invention is the solar cell element according to the fourth or fifth aspect, wherein the dopant contributing to the first conductivity type is contained at a higher concentration than the semiconductor substrate, and And a second doped layer provided on the second surface.

請求項7の発明は、請求項6に記載の太陽電池素子において、前記第1および第2のドープ層が、前記半導体基板の外縁部に熱拡散層として設けられてなることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the solar cell element according to the sixth aspect, the first and second doped layers are provided as a thermal diffusion layer on an outer edge portion of the semiconductor substrate.

請求項8の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の太陽電池素子において、前記半導体層は、前記半導体基板の前記第1の面の略全面に形成されてなり、前記半導体基板の第2の面側に透明導電層を有する第2電極をさらに含むことを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the solar cell element according to any one of the first to third aspects, the semiconductor layer is formed on substantially the entire first surface of the semiconductor substrate. It further includes a second electrode having a transparent conductive layer on the second surface side of the substrate.

請求項9の発明は、請求項8に記載の太陽電池素子において、前記第1の導電型に寄与するドーパントを前記半導体基板よりも高い濃度で含有し、前記半導体基板の前記第2の面に設けられたドープ層をさらに備え、前記第2電極が前記ドープ層上に設けられてなる、ことを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the solar cell element according to claim 8, wherein a dopant contributing to the first conductivity type is contained at a higher concentration than the semiconductor substrate, and the second surface of the semiconductor substrate is provided on the second surface. The semiconductor device further includes a doped layer provided, and the second electrode is provided on the doped layer.

請求項10の発明は、請求項9に記載の太陽電池素子において、前記ドープ層における前記第1の導電型に寄与するドーパントの濃度が、前記半導体基板から前記第2電極に向かって高くなる、ことを特徴とする。   Invention of Claim 10 WHEREIN: In the solar cell element of Claim 9, the density | concentration of the dopant which contributes to the said 1st conductivity type in the said dope layer becomes high toward the said 2nd electrode from the said semiconductor substrate, It is characterized by that.

請求項11の発明は、第1の導電型の半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の第1の面の第1の領域に、第2の導電型を有する半導体層を、前記半導体基板との接合界面に近いほど前記第2の導電型を発現させるドーパントの濃度が小さくなるように形成する工程と、前記半導体層上に、第1電極を形成する工程と、前記半導体基板の前記第1の面の第2の領域に、第2電極を形成する工程と、を備えることを特徴とする。   The invention of claim 11 provides a step of preparing a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a semiconductor layer having a second conductivity type in the first region of the first surface of the semiconductor substrate. A step of forming the dopant to develop the second conductivity type closer to a bonding interface with the substrate, a step of forming a first electrode on the semiconductor layer, and a step of forming the first electrode of the semiconductor substrate. Forming a second electrode in the second region of the first surface.

請求項12の発明は、請求項11に記載の太陽電池素子の製造方法において、前記半導体層を形成する工程において、前記半導体層を少なくともシランとジボランを含有するガスを用いて形成し、前記半導体層の形成開始から終了時にかけて、前記ジボランの流量を増大させることを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a solar cell element according to the eleventh aspect, in the step of forming the semiconductor layer, the semiconductor layer is formed using a gas containing at least silane and diborane, and the semiconductor layer is formed. The diborane flow rate is increased from the start to the end of layer formation.

請求項13の発明は、請求項11に記載の太陽電池素子の製造方法において、前記半導体層を形成する工程において、前記半導体基板の前記第1の面に前記第2の導電型を発現させる前記ドーパントの濃度が略均一なドープ層を形成した後、さらに、前記半導体基板をガスに曝し、前記ドープ層の表面から前記ドーパントを拡散させることを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a solar cell element according to the eleventh aspect, in the step of forming the semiconductor layer, the second conductivity type is expressed on the first surface of the semiconductor substrate. After forming a doped layer having a substantially uniform dopant concentration, the semiconductor substrate is further exposed to a gas to diffuse the dopant from the surface of the doped layer.

請求項14の発明は、請求項11に記載の太陽電池素子の製造方法において、前記半導体層を形成する工程において、前記半導体基板の前記第1の面に前記第2の導電型を発現させる前記ドーパントの濃度が略均一なドープ層を形成した後、さらに、塗布拡散法により、前記ドープ層の表面から前記ドーパントを拡散させることを特徴とする。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a solar cell element according to the eleventh aspect, in the step of forming the semiconductor layer, the second conductivity type is expressed on the first surface of the semiconductor substrate. After forming a doped layer having a substantially uniform dopant concentration, the dopant is further diffused from the surface of the doped layer by a coating diffusion method.

請求項1ないし請求項14の発明によれば、半導体層に含有されるドーパントの濃度は、半導体基板との接合界面近傍では相対的に小さくなっているので、該接合界面近傍においては、欠陥密度が小さくなっており、キャリアの再結合損失が抑制されてなる。また、半導体層に含有されるドーパントの濃度は、第1電極との接合界面に近いほど相対的に大きくなっているので、該接合界面における接触抵抗は小さくされてなる。これにより、係る太陽電池素子では高い発電効率が実現されている。   According to the inventions of claims 1 to 14, since the concentration of the dopant contained in the semiconductor layer is relatively small in the vicinity of the junction interface with the semiconductor substrate, the defect density is in the vicinity of the junction interface. Is reduced, and recombination loss of carriers is suppressed. Moreover, since the concentration of the dopant contained in the semiconductor layer is relatively higher as it is closer to the junction interface with the first electrode, the contact resistance at the junction interface is reduced. Thereby, high power generation efficiency is realized in the solar cell element.

<第1の実施の形態>
<太陽電池素子の全体構造>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池素子100Aの断面構造を示す図である。図2は、太陽電池素子100Aの裏面側を示す平面図である。
<First Embodiment>
<Overall structure of solar cell element>
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of solar cell element 100A according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the back side of the solar cell element 100A.

本実施形態では第1の導電型としてn型、第2の導電型としてp型を用いて説明する。   In the present embodiment, description will be made using n-type as the first conductivity type and p-type as the second conductivity type.

第1の実施の形態に係る太陽電池素子100Aは、第1の面1aと第2の面1bとを含み、n型のドーパント(例えばP(リン))がドープされてなることでn型の導電型を呈するn型半導体領域2を有する半導体基板1と、n型半導体領域2よりもn型のドーパント(例えばP)を高濃度に含有するドープ層3と、アモルファスシリコンからなり、p型のドーパント(例えばB(ボロン))がドープされてなることでp型の導電型を呈するp型半導体層5と、p型電極(第1電極)6、n型電極(第2電極)9と、反射防止層4とを主として備える。   The solar cell element 100A according to the first embodiment includes a first surface 1a and a second surface 1b, and is doped with an n-type dopant (for example, P (phosphorus)), thereby being n-type. A semiconductor substrate 1 having an n-type semiconductor region 2 exhibiting a conductivity type, a doped layer 3 containing an n-type dopant (for example, P) at a higher concentration than the n-type semiconductor region 2, an amorphous silicon, and a p-type A p-type semiconductor layer 5 that exhibits p-type conductivity by being doped with a dopant (for example, B (boron)), a p-type electrode (first electrode) 6, an n-type electrode (second electrode) 9, An antireflection layer 4 is mainly provided.

係る太陽電池素子100Aは、半導体基板1のn型半導体領域2とp型半導体層5とのpn接合を有する。半導体基板1の第1の面1a側のうち、pn接合形成領域を第1領域1aaと称する。また、半導体基板1の第1の面1a側のうち、裏面側ドープ層(第1ドープ層)3aが形成された領域を第2領域1abと称する。なお、係る太陽電池素子100Aにおける表面側とは受光面側(図1においては図面視上側)を示し、裏面側とは表面の裏側(図1においては図面視下側)を示すものとする。   The solar cell element 100 </ b> A has a pn junction between the n-type semiconductor region 2 and the p-type semiconductor layer 5 of the semiconductor substrate 1. A pn junction formation region in the first surface 1a side of the semiconductor substrate 1 is referred to as a first region 1aa. Moreover, the area | region in which the back side doped layer (1st doped layer) 3a was formed among the 1st surface 1a sides of the semiconductor substrate 1 is called 2nd area | region 1ab. In addition, in the solar cell element 100A, the front surface side indicates the light receiving surface side (upper side in the drawing in FIG. 1), and the rear surface side indicates the back side of the front surface (the lower side in the drawing in FIG. 1).

太陽電池素子100Aは、p型電極6およびn型電極9が、太陽電池素子100Aの裏面側にのみ配された構造(バックコンタクト)である。これにより、太陽電池素子100Aは、変換効率の向上が図られているとともに、受光面側において電極が凸部となって存在することがないので、美観の向上も実現されている。   Solar cell element 100A has a structure (back contact) in which p-type electrode 6 and n-type electrode 9 are arranged only on the back surface side of solar cell element 100A. Thereby, in the solar cell element 100A, the conversion efficiency is improved, and since the electrode does not exist as a convex portion on the light receiving surface side, the aesthetic improvement is also realized.

半導体基板1は、例えば、n型の導電性を有する多結晶シリコン基板である。半導体基板1の寸法例としては、大きさが10cm×10cm〜21cm×21cm程度、厚みが300μm以下であることがその好適な一例であり、さらに、厚みに関しては200μm以下であることがより好ましい。また、半導体基板1の抵抗率は0.3〜5Ω・cm程度であるのが好ましい。   The semiconductor substrate 1 is, for example, a polycrystalline silicon substrate having n-type conductivity. A preferred example of the dimensions of the semiconductor substrate 1 is a size of about 10 cm × 10 cm to 21 cm × 21 cm and a thickness of 300 μm or less. Further, the thickness is more preferably 200 μm or less. The resistivity of the semiconductor substrate 1 is preferably about 0.3 to 5 Ω · cm.

また、好ましくは、半導体基板1の第2の面1b側にはドープ層3の形成に先立ってあらかじめ、粗面化処理を施すことによって、微細な凹凸構造(テクスチャ構造)が形成される(図8(a)参照)。半導体基板1がこのような構造を有することにより、太陽電池素子100Aの受光面における光の反射損失が低減される。   Preferably, a fine concavo-convex structure (texture structure) is formed on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1 by performing a roughening process prior to the formation of the doped layer 3 (see FIG. 8 (a)). When the semiconductor substrate 1 has such a structure, the reflection loss of light on the light receiving surface of the solar cell element 100A is reduced.

ドープ層3は、半導体基板1の第1の面1aの第2領域1abに設けられた裏面側ドープ層(第1ドープ層)3aと、半導体基板1の第2の面1bに設けられた表面側ドープ層(第2ドープ層)3bと、を有する。ここで、「第1の面1aの第2領域1abに設けられた」「第2の面1bに設けられた」とは、半導体基板1の第1(第2)の面上に形成される場合と、半導体基板1内に形成される場合とを含む。このようなドープ層3は、20nm〜5μm程度の厚みを有するように形成される。好ましくは、n型半導体領域2は、1×1015〜1×1017(cm-3)程度の濃度でn型のドーパントを含有し、ドープ層3は、1×1016〜1×1020(cm-3)程度の濃度n型のドーパントを含有する。半導体基板1にこのような態様にてドープ層3を形成することで得られる効果については後述する。 The doped layer 3 includes a back-side doped layer (first doped layer) 3 a provided in the second region 1 ab of the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1 and a surface provided on the second surface 1 b of the semiconductor substrate 1. And a side doped layer (second doped layer) 3b. Here, “provided in the second region 1ab of the first surface 1a” and “provided in the second surface 1b” are formed on the first (second) surface of the semiconductor substrate 1. And a case where it is formed in the semiconductor substrate 1. Such a doped layer 3 is formed to have a thickness of about 20 nm to 5 μm. Preferably, the n-type semiconductor region 2 contains an n-type dopant at a concentration of about 1 × 10 15 to 1 × 10 17 (cm −3 ), and the doped layer 3 is 1 × 10 16 to 1 × 10 20. It contains an n-type dopant having a concentration of about (cm −3 ). The effects obtained by forming the doped layer 3 in such a manner on the semiconductor substrate 1 will be described later.

p型半導体層5は、半導体基板1の第1の面1aの第1領域1aa上に形成されている。p型半導体層5は、厚み方向(図面視上下方向)にドーパント濃度の勾配がある。p型半導体層5のドーパント濃度は、半導体基板1との界面から第1シード層7との界面に向かうほど、連続的に増加する(連続的かつ単調に増加する場合を含む)。p型半導体層5は、5nm〜30nm程度の厚みを有するように形成されるのが好ましい。   The p-type semiconductor layer 5 is formed on the first region 1aa of the first surface 1a of the semiconductor substrate 1. The p-type semiconductor layer 5 has a dopant concentration gradient in the thickness direction (vertical direction in the drawing). The dopant concentration of the p-type semiconductor layer 5 increases continuously (including the case of increasing continuously and monotonously) from the interface with the semiconductor substrate 1 toward the interface with the first seed layer 7. The p-type semiconductor layer 5 is preferably formed to have a thickness of about 5 nm to 30 nm.

p型電極6およびn型電極9は、発電された電力を外部に取り出すための取出電極である。図2においてp型電極6およびn型電極9はいずれも複数の電極指を有する櫛歯状電極であり、p型電極6およびn型電極9の電極指は交互に並んでいる(ただし、図1においては、図示の都合上、両電極の電極指を1つずつのみ示している)。   The p-type electrode 6 and the n-type electrode 9 are extraction electrodes for extracting generated electric power to the outside. In FIG. 2, each of the p-type electrode 6 and the n-type electrode 9 is a comb-like electrode having a plurality of electrode fingers, and the electrode fingers of the p-type electrode 6 and the n-type electrode 9 are alternately arranged (however, FIG. In FIG. 1, for convenience of illustration, only one electrode finger of both electrodes is shown).

p型電極6は、第1シード層7と第1裏面電極8とを含む。第1シード層7と第1裏面電極8とは、p型半導体層5の、半導体基板1と接続していない側の面(図1の場合は下側の面)に、順に形成されている。   The p-type electrode 6 includes a first seed layer 7 and a first back electrode 8. The first seed layer 7 and the first back electrode 8 are sequentially formed on the surface of the p-type semiconductor layer 5 that is not connected to the semiconductor substrate 1 (the lower surface in the case of FIG. 1). .

n型電極9は、第2シード層10と第2裏面電極11とを含む。第2シード層10と第2裏面電極11とは、半導体基板1の裏面において、裏面側ドープ層3aの形成領域(第1領域)に順に形成されている。   The n-type electrode 9 includes a second seed layer 10 and a second back electrode 11. The second seed layer 10 and the second back surface electrode 11 are sequentially formed on the back surface of the semiconductor substrate 1 in the formation region (first region) of the back surface side doped layer 3a.

第1シード層7および第2シード層10は、p型電極6およびn型電極9における集電部として機能するほか、第1裏面電極8および第2裏面電極11をメッキ形成する際の下地層としての役割も果たす。第1シード層7および第2シード層10は、数百nm〜数μm程度の厚みに形成される。第1シード層7および第2シード層10は、例えば、Ni(ニッケル)、W(タングステン)、Co(コバルト)、およびこれらの合金、あるいは、Ni、W、CoとP、Bとの合金などの、導電性材料により形成される。また、ITO(酸化インジウム錫)やAg(銀)等の高反射率材料を用いて、第1シード層7および第2シード層を形成する態様であってもよい。この場合、受光面側から入射した光が第1シード層7および第2シード層10にて反射されるので、入射光の透過損失が低減される。   The first seed layer 7 and the second seed layer 10 function as a current collector in the p-type electrode 6 and the n-type electrode 9 and also serve as a base layer when the first back electrode 8 and the second back electrode 11 are formed by plating. Also plays a role as. The first seed layer 7 and the second seed layer 10 are formed to a thickness of about several hundred nm to several μm. The first seed layer 7 and the second seed layer 10 are, for example, Ni (nickel), W (tungsten), Co (cobalt), and alloys thereof, or alloys of Ni, W, Co, P, and B Formed of a conductive material. Alternatively, the first seed layer 7 and the second seed layer may be formed using a highly reflective material such as ITO (indium tin oxide) or Ag (silver). In this case, since the light incident from the light receiving surface side is reflected by the first seed layer 7 and the second seed layer 10, the transmission loss of the incident light is reduced.

第1裏面電極8および第2裏面電極11は、太陽電池素子100Aにて発生した電力の外部取出電極である。第1裏面電極8および第2裏面電極11は、数μm程度の厚みである。第1裏面電極8および第2裏面電極11は、Cuにて形成されるのが好適な一例である。あるいは、Ag、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、Ti(チタン)、W、Mo(モリブデン)、Ta(タンタル)、Pt(白金)、Au(金)、Ni、Coや、これらの合金など、一般的な電極材料を用いてもよい。なお、第1シード層7および第2シード層10を設けることなく、第1裏面電極8および第2裏面電極11を形成することも可能である。   The first back electrode 8 and the second back electrode 11 are external extraction electrodes for the electric power generated in the solar cell element 100A. The first back electrode 8 and the second back electrode 11 have a thickness of about several μm. The first back electrode 8 and the second back electrode 11 are preferably formed of Cu. Alternatively, Ag, Al (aluminum), Cr (chromium), Ti (titanium), W, Mo (molybdenum), Ta (tantalum), Pt (platinum), Au (gold), Ni, Co, and alloys thereof A general electrode material may be used. Note that the first back electrode 8 and the second back electrode 11 can be formed without providing the first seed layer 7 and the second seed layer 10.

反射防止層4は、受光面側から太陽電池素子100Aに入射する光の反射損失の低減を目的として設けられる層である。また、反射防止層4は、半導体基板1の保護層としての役割も有する。反射防止層4は、表面側ドープ層3bを被覆するように形成されている。このように反射防止層4を形成することで、半導体基板1へのバルクおよび表面へのパッシベーション効果が増大し、開放電圧や短絡電流密度が向上するという効果が得られる。   The antireflection layer 4 is a layer provided for the purpose of reducing the reflection loss of light incident on the solar cell element 100A from the light receiving surface side. The antireflection layer 4 also serves as a protective layer for the semiconductor substrate 1. The antireflection layer 4 is formed so as to cover the surface side doped layer 3b. By forming the antireflection layer 4 in this way, the effect of passivation to the bulk and the surface of the semiconductor substrate 1 is increased, and the effect of improving the open circuit voltage and the short circuit current density can be obtained.

反射防止層4の構成材料や厚みは、半導体基板1との屈折率の差などを考慮して定められる。反射防止層4は、屈折率2程度の材料であるSiO2(酸化シリコン)、SiN(窒化シリコン)、TiO2(酸化チタン)、あるいはMgF(フッ化マグネシウム)等により、厚みが50〜200nmとなるように、形成されるのがその好適な一例である。 The constituent material and thickness of the antireflection layer 4 are determined in consideration of the difference in refractive index from the semiconductor substrate 1. The antireflection layer 4 is made of SiO 2 (silicon oxide), SiN (silicon nitride), TiO 2 (titanium oxide), MgF (magnesium fluoride), or the like, which is a material having a refractive index of about 2 , and has a thickness of 50 to 200 nm. It is a preferable example that it is formed.

<ドープ層形成の効果>
次に、太陽電池素子100Aに上述のような形態にてドープ層3を設けることで得られる効果について説明する。
<Effect of dope layer formation>
Next, an effect obtained by providing the solar cell element 100A with the doped layer 3 in the above-described form will be described.

まず、ドープ層3のうち、表面側ドープ層3bは、半導体基板1の表面側の界面付近における欠陥によるキャリアの再結合損失を低減する効果(表面電界効果)を有する、FSF層(表面電界層)として機能する。一方、裏面側ドープ層3aは、半導体基板1の裏面側の界面付近におけるキャリアの欠陥による再結合損失を低減する効果(裏面電界効果)を有する、BSF層(裏面電界層)として機能する。すなわち、半導体基板1の両面にドープ層3を備えることは、太陽電池素子100Aにおける発電効率を向上させる効果を有する。   First, in the doped layer 3, the surface-side doped layer 3 b is an FSF layer (surface electric field layer) having an effect (surface electric field effect) of reducing carrier recombination loss due to defects near the interface on the surface side of the semiconductor substrate 1. ). On the other hand, the back-side doped layer 3a functions as a BSF layer (back-side field layer) having an effect of reducing recombination loss (back-side field effect) due to carrier defects in the vicinity of the back-side interface of the semiconductor substrate 1. That is, providing the doped layer 3 on both surfaces of the semiconductor substrate 1 has an effect of improving the power generation efficiency in the solar cell element 100A.

好ましくは、ドープ層3は、P等のn型ドーパント原子が存在する雰囲気下で半導体基板1を900℃程度の温度に加熱し、該n型ドーパント原子を半導体基板1の内部に拡散させる熱拡散法によって形成される熱拡散層である(詳細は後述)。係る加熱の際には、半導体基板1中に(n型半導体領域2中に)含まれている金属不純物(例えば、Fe、Cu、Alなど)がドープ層3側へと拡散して移動し、n型半導体領域2におけるこれらの金属不純物濃度が低減する、金属ゲッタリング効果が得られる。これにより、n型半導体領域2内における不純物原子の存在に起因したキャリアの再結合が低減されるので、太陽電池素子における発電効率がさらに向上する。   Preferably, the doped layer 3 is a thermal diffusion that heats the semiconductor substrate 1 to a temperature of about 900 ° C. in an atmosphere in which an n-type dopant atom such as P exists, and diffuses the n-type dopant atom into the semiconductor substrate 1. It is a thermal diffusion layer formed by the method (details will be described later). During such heating, metal impurities (for example, Fe, Cu, Al, etc.) contained in the semiconductor substrate 1 (in the n-type semiconductor region 2) diffuse and move to the doped layer 3 side, A metal gettering effect is obtained in which the concentration of these metal impurities in the n-type semiconductor region 2 is reduced. Thereby, since carrier recombination due to the presence of impurity atoms in n-type semiconductor region 2 is reduced, power generation efficiency in the solar cell element is further improved.

特に、ホールに対し比較的大きな捕獲断面積を有するFe不純物が低減することは、多結晶シリコンからなる半導体基板1のライフタイムを向上させる効果もある。なお、FSF層やBSFとしての機能を持たせる観点では、上述のように熱拡散層として形成する態様に代えて、半導体基板1の表面にアモルファスシリコンからなるドープ層3を積層形成する態様であってもよい。   In particular, the reduction of Fe impurities having a relatively large capture cross-sectional area with respect to holes also has an effect of improving the lifetime of the semiconductor substrate 1 made of polycrystalline silicon. In addition, from the viewpoint of providing a function as an FSF layer or a BSF, the doped layer 3 made of amorphous silicon is stacked on the surface of the semiconductor substrate 1 instead of the thermal diffusion layer as described above. May be.

n型半導体領域2における不純物濃度が低減されれば、n型半導体領域2内における不純物原子の存在に起因したキャリアの再結合が低減されるので、上述のようにドープ層3を形成してなる太陽電池素子100Aは、n型半導体領域2の品質を改善させて発電効率を向上させたものであるといえる。   If the impurity concentration in the n-type semiconductor region 2 is reduced, carrier recombination due to the presence of impurity atoms in the n-type semiconductor region 2 is reduced, so that the doped layer 3 is formed as described above. It can be said that the solar cell element 100A has improved power generation efficiency by improving the quality of the n-type semiconductor region 2.

一方で、ドープ層3は、太陽電池素子100Aのpn接合箇所には形成されていない。すなわち、太陽電池素子100Aにおいては、ドープ層3のような高濃度に不純物を含有する領域がpn接合界面の近傍に存在していない。これにより、太陽電池素子100Aにおいては、pn接合界面における欠陥密度は低く保たれており、該界面における欠陥密度は低く保たれており、該界面におけるキャリアの再結合損失は低減されてなる。   On the other hand, dope layer 3 is not formed in the pn junction location of solar cell element 100A. That is, in the solar cell element 100A, a region containing impurities at a high concentration like the doped layer 3 does not exist in the vicinity of the pn junction interface. Thereby, in solar cell element 100A, the defect density at the pn junction interface is kept low, the defect density at the interface is kept low, and the recombination loss of carriers at the interface is reduced.

<p型半導体層の形成態様と発電効率との関係>
次に、p型半導体層5のドーパント濃度に上述のような濃度勾配を設けることと発電効率との関係について説明する。
<Relationship between p-type semiconductor layer formation mode and power generation efficiency>
Next, the relationship between providing the concentration gradient as described above in the dopant concentration of the p-type semiconductor layer 5 and the power generation efficiency will be described.

一般に、pn接合を有する太陽電池素子では、pn接合界面近傍の欠陥が、該接合界面近傍でのキャリアの再結合損失の原因となっている。pn接合界面近傍に欠陥が多く、キャリアの再結合損失が大きい太陽電池素子では、高い発電効率が得られにくいため、素子の発電効率の向上にはpn接合界面近傍の欠陥密度の低減が重要となる。   In general, in a solar cell element having a pn junction, defects near the pn junction interface cause carrier recombination loss near the junction interface. In a solar cell element having many defects near the pn junction interface and large recombination loss of carriers, it is difficult to obtain high power generation efficiency. Therefore, it is important to reduce the defect density near the pn junction interface to improve the power generation efficiency of the element. Become.

太陽電池素子100Aのp型半導体層5においては、上述のように、pn接合界面に近い領域ほどドーパント濃度が相対的に小さい。これにより、p型半導体層5のpn接合界面近傍は、p型半導体層5の他の領域よりも欠陥密度が小さくなっている。係る構成によって、太陽電池素子100Aでは、pn接合界面近傍におけるキャリアの再結合損失が抑制され、発電効率の向上が図られてなる。   In the p-type semiconductor layer 5 of the solar cell element 100A, as described above, the dopant concentration is relatively smaller in the region closer to the pn junction interface. As a result, the defect density in the vicinity of the pn junction interface of the p-type semiconductor layer 5 is smaller than in other regions of the p-type semiconductor layer 5. With such a configuration, in solar cell element 100A, the recombination loss of carriers in the vicinity of the pn junction interface is suppressed, and the power generation efficiency is improved.

具体的には、半導体基板1との接合界面におけるp型半導体層5のドーパント濃度は、1×1017(cm-3)以上1×1020(cm-3)以下であるのが、好適である。このような範囲とすることで、pn接合界面近傍での欠陥の影響を低減し、再結合電流、開放電圧に不具合が生じにくい。また、p型半導体層5におけるキャリアのトンネリング確率を低減させにくく、曲線因子が低下しにくい。 Specifically, the dopant concentration of the p-type semiconductor layer 5 at the junction interface with the semiconductor substrate 1 is preferably 1 × 10 17 (cm −3 ) or more and 1 × 10 20 (cm −3 ) or less. is there. By setting it as such a range, the influence of the defect in the pn junction interface vicinity is reduced, and it is hard to produce a malfunction in a recombination current and an open circuit voltage. Further, it is difficult to reduce the carrier tunneling probability in the p-type semiconductor layer 5, and the fill factor is unlikely to decrease.

太陽電池素子100Aのp型半導体層5においては、半導体/金属接合界面である第1シード層7との界面近傍におけるドーパント濃度が相対的に大きいので、当該界面における接触抵抗(コンタクト抵抗)は十分小さな値となっている。これによって、係る太陽電池素子100Aにおいては、電力の取り出しが良好に行われ得るようになっている。   In the p-type semiconductor layer 5 of the solar cell element 100A, since the dopant concentration in the vicinity of the interface with the first seed layer 7 that is the semiconductor / metal junction interface is relatively high, the contact resistance (contact resistance) at the interface is sufficient. It is a small value. Thereby, in the solar cell element 100A, the electric power can be taken out satisfactorily.

第1シード層7との接合界面におけるp型半導体層5のドーパント濃度は、1×1021(cm-3)以上1×1022(cm-3)以下であるのが、好適である。このような範囲とすることで、接触抵抗が増加しにくく、曲線因子が低下しにくい。加えて、pn接合部の内部電界が減少しにくくなる。 The dopant concentration of the p-type semiconductor layer 5 at the junction interface with the first seed layer 7 is preferably 1 × 10 21 (cm −3 ) or more and 1 × 10 22 (cm −3 ) or less. By setting it as such a range, a contact resistance does not increase easily and a curve factor does not decrease easily. In addition, the internal electric field at the pn junction is unlikely to decrease.

以上のように、太陽電池素子100Aでは、p型半導体層5のドーパント濃度が、半導体基板1の第1の面1aから遠ざかるに従って大きくなる。これにより、半導体基板1とp型半導体層5との接合界面近傍では、欠陥密度が小さく、キャリアの再結合損失が抑制され、また、p型半導体層5と第1シード層7と接合部近傍では、接触抵抗が小さい。係る構成によって、太陽電池素子100Aにおいては、高い発電効率が実現されている。   As described above, in the solar cell element 100 </ b> A, the dopant concentration of the p-type semiconductor layer 5 increases as the distance from the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1 increases. Thereby, in the vicinity of the junction interface between the semiconductor substrate 1 and the p-type semiconductor layer 5, the defect density is small, the recombination loss of carriers is suppressed, and the p-type semiconductor layer 5, the first seed layer 7, and the vicinity of the junction. Then, contact resistance is small. With such a configuration, high power generation efficiency is realized in the solar cell element 100A.

<太陽電池素子の製造方法>
次に、第1の実施の形態に係る太陽電池素子100Aの製造方法について説明する。以降の説明においては、n型のドーパントとしてPが用いられ、p型のドーパントとしてBが用いられる場合を例として説明する。さらに、半導体基板1が表面凹凸構造を有する太陽電池素子100Aを製造する場合を例として説明する。図3は、太陽電池素子100Aの製造工程の流れを示す図である。図4および図5は、製造工程の途中段階における素子の構造を模式的に示す図である。
<Method for producing solar cell element>
Next, a method for manufacturing the solar cell element 100A according to the first embodiment will be described. In the following description, a case where P is used as an n-type dopant and B is used as a p-type dopant will be described as an example. Furthermore, the case where the semiconductor substrate 1 manufactures the solar cell element 100A which has a surface uneven structure is demonstrated as an example. FIG. 3 is a diagram showing a flow of manufacturing steps of the solar cell element 100A. 4 and 5 are diagrams schematically showing the structure of the element in the middle of the manufacturing process.

まず、n型ドーパント原子としてPを所定の濃度で含有するn型多結晶シリコンインゴットが、鋳造法等により形成され、所定の大きさおよび厚みに切断されることによって、n型多結晶シリコン基板(半導体基板1)が得られる(ステップS1)。得られた半導体基板1のスライス面を正常化するために、アルカリ溶液や、混合溶液等でごくわずかにエッチングする。   First, an n-type polycrystalline silicon ingot containing P as a n-type dopant atom at a predetermined concentration is formed by a casting method or the like, and cut into a predetermined size and thickness, whereby an n-type polycrystalline silicon substrate ( A semiconductor substrate 1) is obtained (step S1). In order to normalize the sliced surface of the obtained semiconductor substrate 1, it is slightly etched with an alkaline solution or a mixed solution.

続いて、半導体基板1の表面(すなわち受光面側となる面)を、ドライエッチングや、ウェットエッチングによって粗面化することで、該半導体基板1の表面に、光反射率の低減機能を有する凹凸構造を形成する。   Subsequently, the surface of the semiconductor substrate 1 (that is, the surface on the light receiving surface side) is roughened by dry etching or wet etching, so that the surface of the semiconductor substrate 1 has unevenness having a function of reducing light reflectance. Form a structure.

反応性イオンエッチング法により表面凹凸構造を形成した後には、半導体基板1の表面(凹凸構造形成面)に残ったエッチング残渣の除去を行う。   After the surface concavo-convex structure is formed by the reactive ion etching method, the etching residue remaining on the surface (uneven structure forming surface) of the semiconductor substrate 1 is removed.

次に、図4(a)に示すように、半導体基板1の裏面側において、裏面側ドープ層3aの形成予定領域以外の領域を被覆する態様にて、マスク20を形成する(ステップS2)。つまり、半導体基板1の裏面側において、p型半導体層5の形成予定領域は、少なくともマスク20によって被覆されることになる。マスク20は、液体材料の塗布および焼成などによるいわゆる塗布法によって厚膜として形成する態様であってもよいし、CVD法やスパッタリング法等の薄膜形成手法によって薄膜として形成する態様であってもよい。   Next, as shown in FIG. 4A, a mask 20 is formed on the back side of the semiconductor substrate 1 so as to cover a region other than the region where the back side doped layer 3a is to be formed (step S2). That is, the region where the p-type semiconductor layer 5 is to be formed is covered with at least the mask 20 on the back surface side of the semiconductor substrate 1. The mask 20 may be formed as a thick film by a so-called application method such as application and baking of a liquid material, or may be formed as a thin film by a thin film formation method such as a CVD method or a sputtering method. .

続いて、図4(b)に示すように、ドープ層3を形成する(ステップS3)。ドープ層3の形成には、マスク20の形成された半導体基板1の表面および裏面全面にペースト状のP25(五酸化二リン)を塗布して熱拡散させる塗布熱拡散方法を用いることができる。あるいは、半導体基板1の側面についてもマスク20を形成したうえで、ガス状態にしたPOCl3(オキシ塩化リン)を拡散源として熱拡散させる気相熱拡散方法や、P+イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法等の方法を用いる態様であってもよい。これらの手法においては、半導体基板1を500℃〜950℃程度に加熱する。このような処理により、マスク20の形成領域を除いて、半導体基板1の表面および裏面にドープ層3が形成される。なお、ドープ層3は、半導体基板1の側面にも形成される態様であってもよい。 Subsequently, as shown in FIG. 4B, a doped layer 3 is formed (step S3). For the formation of the doped layer 3, a coating thermal diffusion method is used in which paste-like P 2 O 5 (diphosphorus pentoxide) is applied to the entire front surface and back surface of the semiconductor substrate 1 on which the mask 20 is formed and thermally diffused. Can do. Alternatively, the mask 20 is formed also on the side surface of the semiconductor substrate 1, and a gas phase thermal diffusion method in which POCl 3 (phosphorus oxychloride) in a gas state is thermally diffused as a diffusion source or ions that directly diffuse P + ions are used. A mode using a method such as a driving method may be used. In these methods, the semiconductor substrate 1 is heated to about 500 ° C. to 950 ° C. By such treatment, the doped layer 3 is formed on the front surface and the back surface of the semiconductor substrate 1 except for the formation region of the mask 20. The doped layer 3 may also be formed on the side surface of the semiconductor substrate 1.

ドープ層3を形成した後、マスク20はフッ酸等でエッチング除去される。図4(c)は、マスク20を除去した半導体基板1を示している。   After the doped layer 3 is formed, the mask 20 is removed by etching with hydrofluoric acid or the like. FIG. 4C shows the semiconductor substrate 1 from which the mask 20 has been removed.

なお、マスク20を用いる代わりに、いったん半導体基板1の全面に熱拡散法により高濃度のn型ドープ層を形成し、その後、ドープ層3として残存させる必要のない部分をエッチングして除去するといった方法を用いてもよい。具体的には、高濃度のn型ドープ層を半導体基板1の全面に形成した後、該ドープ層をドープ層3として残存させる領域にレジストを塗布したうえで、フッ酸あるいはフッ酸と硝酸との混合液を用いてエッチングを行い、最後にレジスト膜を除去すればよい。係る場合においては、エッチングは、レーザスクライブ処理やサンドブラスト処理などのメカニカルな手法で行ってもよい。また、ドープ層3の表層のドーパント濃度が高い場合には、フッ酸と硝酸との混合溶液等でエッチングして、ドーピングプロファイルを制御することが好ましい。   Instead of using the mask 20, a high-concentration n-type doped layer is once formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by a thermal diffusion method, and then a portion that does not need to remain as the doped layer 3 is etched and removed. A method may be used. Specifically, after a high-concentration n-type doped layer is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, a resist is applied to a region where the doped layer is left as the doped layer 3, and then hydrofluoric acid or hydrofluoric acid and nitric acid are used. Etching is performed using the mixed solution, and the resist film is finally removed. In such a case, the etching may be performed by a mechanical method such as laser scribing or sand blasting. When the dopant concentration of the surface layer of the doped layer 3 is high, it is preferable to control the doping profile by etching with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid.

続いて、ドープ層3の形成された半導体基板1を洗浄する(ステップS4)。半導体基板1の洗浄は、ウェット洗浄や、ドライ洗浄によって行う。また、酸化膜を除去するために、半導体基板1をフッ酸やNH4F(フッ化アンモニウム)溶液等に浸漬し、その後水洗する。 Subsequently, the semiconductor substrate 1 on which the doped layer 3 is formed is cleaned (step S4). The semiconductor substrate 1 is cleaned by wet cleaning or dry cleaning. Further, in order to remove the oxide film, the semiconductor substrate 1 is immersed in hydrofluoric acid or NH 4 F (ammonium fluoride) solution, and then washed with water.

上述の洗浄後、図4(d)に示すように、p型半導体層5を形成する(ステップS5)。p型半導体層5の形成には、PECVD法、CatCVD法、蒸着法、またはスパッタ法等を用いることができる。p型半導体層5は、非形成領域(半導体基板1の裏面において、pn接合の形成を予定する領域を除いた領域)にメタルマスク等でマスクを行ったうえで、半導体基板1の裏面に、5nm〜30nmの厚みに形成する。   After the above-described cleaning, as shown in FIG. 4D, the p-type semiconductor layer 5 is formed (step S5). For the formation of the p-type semiconductor layer 5, a PECVD method, a CatCVD method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like can be used. The p-type semiconductor layer 5 is masked with a metal mask or the like in a non-formation region (a region excluding a region where a pn junction is scheduled to be formed on the back surface of the semiconductor substrate 1), and then on the back surface of the semiconductor substrate 1. A thickness of 5 nm to 30 nm is formed.

例えば、PECVD法を用いる場合であれば、H2(水素)とSiH4(シラン)とB26(ジボラン)とを原料ガスとし、PECVD装置のチャンバ内のガス圧を1〜5Torr、基板温度を100℃〜200℃という成長条件で、Bのドープされたアモルファスシリコンを形成するのが好適な一例である。 For example, if the PECVD method is used, H 2 (hydrogen), SiH 4 (silane), and B 2 H 6 (diborane) are used as source gases, the gas pressure in the chamber of the PECVD apparatus is 1 to 5 Torr, and the substrate. A preferred example is to form B-doped amorphous silicon under a growth condition of 100 ° C. to 200 ° C.

この際、半導体基板1の裏面に近いほどB濃度が小さく、半導体基板1の裏面から遠いほど(p型半導体層5において、第1シード層7の形成を予定する領域に近いほど)B濃度が大きくなるようにp型半導体層5を形成するには、シランとジボランとのガス流量比を変化させつつp型半導体層5の形成を行えばよい。具体的には、時間の経過とともに、ジボランの流量比を増大させればよく、例えば、形成開始から終了までの30秒間に、水素とシランとジボランとの流量比を1:1:0.001から1:1:0.1へと変化させるのが、好適な一例である。   At this time, the closer to the back surface of the semiconductor substrate 1, the smaller the B concentration, and the farther from the back surface of the semiconductor substrate 1 (the closer to the region where the first seed layer 7 is to be formed in the p-type semiconductor layer 5), the B concentration becomes. In order to form the p-type semiconductor layer 5 so as to be large, the p-type semiconductor layer 5 may be formed while changing the gas flow ratio of silane and diborane. Specifically, the flow rate ratio of diborane may be increased as time passes. For example, the flow rate ratio of hydrogen, silane, and diborane is 1: 1: 0.001 in 30 seconds from the start to the end of formation. A suitable example is changing from 1: 1 to 0.1.

また、p型半導体層5を形成する他の方法として、半導体基板1の裏面にB濃度の均一なドープ層を形成した後(例えば、上記のPECVD法によって、原料ガスの流量比を一定とし、Bのドープされたアモルファスシリコン層を形成した後)、さらに、半導体基板1をチャンバ内でジボランのガスプラズマに曝すことによって、該ドープ層の表面からBを拡散させる方法を用いてもよい。   Further, as another method of forming the p-type semiconductor layer 5, after forming a doped layer having a uniform B concentration on the back surface of the semiconductor substrate 1 (for example, by using the PECVD method, the flow rate ratio of the source gas is made constant, After the formation of the B-doped amorphous silicon layer, a method of diffusing B from the surface of the doped layer by exposing the semiconductor substrate 1 to a gas plasma of diborane in the chamber may be used.

あるいは、半導体基板1の裏面にBの濃度の均一なドープ層を形成した後に、該ドープ層の裏面(半導体基板1と反対側の面)に液体材料であるPBF(ポリボロンフィルム)を塗布することによって、Bを該ドープ層内部へ拡散させる方法(塗布拡散法)を用いて、p型半導体層5を形成してもよい。   Alternatively, after a doped layer having a uniform B concentration is formed on the back surface of the semiconductor substrate 1, a PBF (polyboron film), which is a liquid material, is applied to the back surface of the doped layer (the surface opposite to the semiconductor substrate 1). Thus, the p-type semiconductor layer 5 may be formed using a method (coating diffusion method) for diffusing B into the doped layer.

なお、半導体基板1の裏面の所望の領域にp型半導体層5を形成するには、上述したメタルマスク等により非形成領域をマスクする方法のほか、フォトリソグラフィー法等を用いてもよい。   In order to form the p-type semiconductor layer 5 in a desired region on the back surface of the semiconductor substrate 1, a photolithography method or the like may be used in addition to the method of masking the non-formed region with the above-described metal mask or the like.

次に、図5(a)に示すように、反射防止層4を形成する(ステップS6)。反射防止層4の形成は、PECVD法、スパッタリング法、蒸着法により行うことができる。SiNからなる反射防止層4を形成する場合であれば、アンモニアと水素とシランとを原料ガスとしたPECVD法や、エッチングガスを用いたスパッタリング法により行う。   Next, as shown in FIG. 5A, the antireflection layer 4 is formed (step S6). The antireflection layer 4 can be formed by PECVD, sputtering, or vapor deposition. In the case of forming the antireflection layer 4 made of SiN, it is performed by a PECVD method using ammonia, hydrogen and silane as source gases, or a sputtering method using an etching gas.

次に、図5(b)に示すように、第1シード層7および第2シード層10を形成する(ステップS7)。第1シード層7と第2シード層10とは、Ni、W、Coおよびこれらの合金や、Ni、W、CoとP、Bとの合金などによって形成される。第1シード層7および第2シード層10は、無電解メッキによって形成することができる。この場合、薬液温度を150℃以下とし、厚さが1μm以下となるように形成するのが好ましい。第1シード層7および第2シード層10は、後に第1裏面電極8および第2裏面電極11を形成する際の下地層として機能することになる。   Next, as shown in FIG. 5B, the first seed layer 7 and the second seed layer 10 are formed (step S7). The first seed layer 7 and the second seed layer 10 are formed of Ni, W, Co, and alloys thereof, or alloys of Ni, W, Co, P, and B. The first seed layer 7 and the second seed layer 10 can be formed by electroless plating. In this case, it is preferable to form the chemical solution at a temperature of 150 ° C. or less and a thickness of 1 μm or less. The first seed layer 7 and the second seed layer 10 function as a base layer when the first back electrode 8 and the second back electrode 11 are formed later.

なお、p型電極6を構成する第1シード層7とn型電極9を構成する第2シード層10とは、両者が連続しないように(互いに絶縁されるように)形成する必要がある。これは、それぞれを形成するための無電解メッキを行うに際して、その形成対象領域(第1シード層7の場合はp型半導体層5において、半導体基板1との接続面と反対側の面略全体、第2シード層10の場合は半導体基板1の裏面側において、裏面側ドープ層3aの形成領域(第1領域))のみを選択的に活性化させるようにすることで実現される。あるいは、第1シード層7および第2シード層10を構成することになる金属層を無電解メッキによって半導体基板の裏面側全体に形成した後に、レーザを用いて不要部分を除去するようにしてもよい。なお、レーザによる除去に代わり、不要部分以外をレジスト膜等で被覆し、当該不要部分をエッチング除去する方法を用いることもできる。   It is necessary to form the first seed layer 7 constituting the p-type electrode 6 and the second seed layer 10 constituting the n-type electrode 9 so that they are not continuous (so as to be insulated from each other). This is because, when performing electroless plating for forming each, the formation target region (in the case of the first seed layer 7, in the p-type semiconductor layer 5, substantially the entire surface opposite to the connection surface with the semiconductor substrate 1). In the case of the second seed layer 10, it is realized by selectively activating only the formation region (first region) of the back-side doped layer 3 a on the back side of the semiconductor substrate 1. Alternatively, after forming the metal layer constituting the first seed layer 7 and the second seed layer 10 on the entire back surface side of the semiconductor substrate by electroless plating, unnecessary portions may be removed using a laser. Good. Instead of removing by laser, a method of covering other than unnecessary portions with a resist film or the like and etching away the unnecessary portions can be used.

最後に、図5(c)に示すように、第1裏面電極8および第2裏面電極11を形成する(ステップS8)。第1裏面電極8および第2裏面電極11としては、電解メッキによりCuを形成材料として形成するのが好適である。なお、無電解メッキを行った後には、接着強度向上のため50〜350℃の温度で乾燥処理を行う。   Finally, as shown in FIG. 5C, the first back electrode 8 and the second back electrode 11 are formed (step S8). As the first back electrode 8 and the second back electrode 11, it is preferable to form Cu as a forming material by electrolytic plating. In addition, after performing electroless plating, a drying process is performed at the temperature of 50-350 degreeC for the adhesive strength improvement.

なお、第1裏面電極8および第2裏面電極11の形成は、電解メッキによるほか、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、あるいはディスペンサー塗布法などの種々の塗布法によって導電性ペーストを塗布してこれを焼成する方法や、スパッタリング法や蒸着法などの種々の真空成膜手法を用いることもできる。裏面電極の形成材料としては、製法に合わせて、Cu、Ag、Al、Cr、Ti、W、Mo、Ta、Pt、Au、Ni、Coおよびこれらの合金を用いることができる。   The first back electrode 8 and the second back electrode 11 are formed by applying a conductive paste by various coating methods such as screen printing, doctor blade method, or dispenser coating method in addition to electrolytic plating. Various vacuum film forming methods such as a firing method, a sputtering method, and a vapor deposition method can also be used. As a material for forming the back electrode, Cu, Ag, Al, Cr, Ti, W, Mo, Ta, Pt, Au, Ni, Co and alloys thereof can be used according to the manufacturing method.

以上の工程を経ることで、第1の実施の形態に係る太陽電池素子100Aが完成する。   Through the above steps, the solar cell element 100A according to the first embodiment is completed.

<第2の実施の形態>
次に、第2の実施の形態に係る太陽電池素子100Bについて説明する。図6は、第2の実施の形態に係る太陽電池素子100Bの断面構造を示す図である。なお、第1の実施の形態に係る太陽電池素子100Aと同様の作用効果を奏する構成要素については、同一の符号を付し、以下ではその説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a solar cell element 100B according to the second embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional structure of solar cell element 100B according to the second embodiment. In addition, about the component which show | plays the effect similar to 100 A of solar cell elements which concern on 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted below.

本実施の形態に係る太陽電池素子100Bは、p型半導体層5が、ドーパント濃度の相異なる2つの層から構成される点で、太陽電池素子100Aとは相違する。   Solar cell element 100B according to the present embodiment is different from solar cell element 100A in that p-type semiconductor layer 5 is composed of two layers having different dopant concentrations.

具体的には、太陽電池素子100Bのp型半導体層5は、半導体基板1と接合された、ドーパント濃度が相対的に低い第1p型半導体層5aと、第1シード層7と接した、ドーパント濃度が相対的に高い第2p型半導体層5bとの2層からなる。   Specifically, the p-type semiconductor layer 5 of the solar cell element 100 </ b> B is a dopant in contact with the first seed layer 7 and the first p-type semiconductor layer 5 a bonded to the semiconductor substrate 1 and having a relatively low dopant concentration. It consists of two layers, the second p-type semiconductor layer 5b having a relatively high concentration.

係る構成の太陽電池素子100Bにおいても、太陽電池素子100Aと同様に、p型半導体層5と半導体基板1との接合界面近傍では、欠陥密度が小さくなっており、キャリアの再結合損失が抑制されているとともに、p型半導体層5と第1シード層7と接合界面における接触抵抗についても小さくなっている。従って、係る太陽電池素子100Bにおいても、高い発電効率が実現される。   Also in the solar cell element 100B having such a configuration, similarly to the solar cell element 100A, the defect density is small in the vicinity of the junction interface between the p-type semiconductor layer 5 and the semiconductor substrate 1, and the recombination loss of carriers is suppressed. In addition, the contact resistance at the junction interface between the p-type semiconductor layer 5 and the first seed layer 7 is also reduced. Therefore, high power generation efficiency is realized also in the solar cell element 100B.

第1p型半導体層5aのドーパント濃度は、1×1017(cm-3)以上1×1020(cm-3)以下であり、第2p型半導体層5bのドーパント濃度は、1×1021(cm-3)以上1×1022(cm-3)以下であるのが、好適である。また、p型半導体層5の厚みは5nm〜30nm程度とし、低濃度p型半導体層5aと高濃度p型半導体層5bとの厚みの比は5:1〜3:2程度とするのが好適な一例である。 The dopant concentration of the first p-type semiconductor layer 5a is 1 × 10 17 (cm −3 ) or more and 1 × 10 20 (cm −3 ) or less, and the dopant concentration of the second p-type semiconductor layer 5b is 1 × 10 21 ( It is preferable that it is not less than cm −3 and not more than 1 × 10 22 (cm −3 ). The thickness of the p-type semiconductor layer 5 is preferably about 5 nm to 30 nm, and the thickness ratio of the low-concentration p-type semiconductor layer 5a to the high-concentration p-type semiconductor layer 5b is preferably about 5: 1 to 3: 2. This is an example.

ただし、太陽電池素子100Bにおいては、第1p型半導体層5aと第2p型半導体層5bとの界面でドーパント濃度が不連続に変化するため、該界面付近においてキャリアの再結合が生じやすくなっている。従って、太陽電池素子100Aと比較すると、p型半導体層5内部のキャリアの再結合損失は若干大きいが、発電効率の向上という効果は、十分に得ることができる。   However, in the solar cell element 100B, since the dopant concentration changes discontinuously at the interface between the first p-type semiconductor layer 5a and the second p-type semiconductor layer 5b, carrier recombination is likely to occur near the interface. . Accordingly, the recombination loss of carriers inside the p-type semiconductor layer 5 is slightly larger than that of the solar cell element 100A, but the effect of improving the power generation efficiency can be sufficiently obtained.

太陽電池素子100Bの作製は、図3ないし図5にて示した第1の実施の形態の場合とほぼ同じプロセスにて形成することができる。なお、p型半導体層5を上記のような2層構成とするには、例えば、PECVD法による方法を用いるのであれば、ジボラン、シランおよび水素の流量比を所定の値として第1p型半導体層5aを形成し、続いて、シランに対するジボランの流量比をより大きな値として第2p型半導体層5bを形成すればよい。   The solar cell element 100B can be formed by substantially the same process as in the case of the first embodiment shown in FIGS. In order to make the p-type semiconductor layer 5 have the above-described two-layer structure, for example, if a method by PECVD is used, the flow rate ratio of diborane, silane, and hydrogen is set to a predetermined value and the first p-type semiconductor layer is formed. 5a may be formed, and then the second p-type semiconductor layer 5b may be formed with a larger flow ratio of diborane to silane.

以上、説明したように、第2の実施の形態に係る太陽電池素子100Bにおいても、高い発電効率が実現される。   As described above, high power generation efficiency is also realized in the solar cell element 100B according to the second embodiment.

<第3の実施の形態>
第1および第2の実施の形態においては、バックコンタクト型の太陽電池素子を対象に説明したが、p型半導体層のドーパント濃度について厚み方向に濃度勾配を設ける構成は、素子表裏面の両面に電極を有する太陽電池素子についても適用可能である。本実施の形態では係る構成を有する太陽電池素子について説明する。
<Third Embodiment>
In the first and second embodiments, the back contact solar cell element has been described, but the configuration in which the concentration gradient is provided in the thickness direction with respect to the dopant concentration of the p-type semiconductor layer is provided on both the front and back surfaces of the element. It is applicable also to the solar cell element which has an electrode. In this embodiment, a solar cell element having such a configuration will be described.

図7は、第3の実施の形態に係る太陽電池素子200の断面構造を示す図である。太陽電池素子200は、P等のn型のドーパントを含有するn型半導体層202と、n型半導体層202よりもn型のドーパントを高濃度に含有するドープ層203と、B等のp型のドーパントを含有するp型半導体層205と、p型電極206と、n型電極209とを主として備える。太陽電池素子200においては、n型半導体層202とp型半導体層205とがpn接合を形成している。また、太陽電池素子200においては、p型電極206側を受光面側(表面側)とし、n型電極209側を裏面側とする。   FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional structure of a solar cell element 200 according to the third embodiment. The solar cell element 200 includes an n-type semiconductor layer 202 containing an n-type dopant such as P, a doped layer 203 containing an n-type dopant at a higher concentration than the n-type semiconductor layer 202, and a p-type such as B. A p-type semiconductor layer 205 containing the dopant, a p-type electrode 206, and an n-type electrode 209. In the solar cell element 200, the n-type semiconductor layer 202 and the p-type semiconductor layer 205 form a pn junction. In the solar cell element 200, the p-type electrode 206 side is the light-receiving surface side (front surface side), and the n-type electrode 209 side is the back surface side.

ドープ層203は、n型の導電型を呈する多結晶シリコン基板である半導体基板201の裏面側に形成されてなる層である。また、n型半導体層202は、半導体基板201のうち、ドープ層203以外の部分を構成する層である。n型半導体層202は1×1015〜1×1017(cm-3)程度の濃度でn型のドーパントを含有し、ドープ層203は1×1016〜1×1020程度の濃度でn型のドーパントを含有する。ドープ層203の形成には、半導体基板201に拡散層を形成する方法のほか、半導体基板201表面に高濃度にn型ドーパントを含有するアモルファスシリコン膜を成膜させる方法を用いてもよい。また、半導体基板201は厚み50μm〜300μm程度に形成されるのが好ましく、ドープ層203は厚み5nm〜5μm程度に形成されるのが好ましい。 The doped layer 203 is a layer formed on the back side of the semiconductor substrate 201 which is a polycrystalline silicon substrate exhibiting n-type conductivity. Further, the n-type semiconductor layer 202 is a layer constituting a portion other than the doped layer 203 in the semiconductor substrate 201. The n-type semiconductor layer 202 contains an n-type dopant at a concentration of about 1 × 10 15 to 1 × 10 17 (cm −3 ), and the doped layer 203 has an n-type concentration of about 1 × 10 16 to 1 × 10 20. Contains a type of dopant. In addition to the method of forming a diffusion layer on the semiconductor substrate 201, the doped layer 203 may be formed by a method of forming an amorphous silicon film containing an n-type dopant at a high concentration on the surface of the semiconductor substrate 201. The semiconductor substrate 201 is preferably formed to a thickness of about 50 μm to 300 μm, and the doped layer 203 is preferably formed to a thickness of about 5 nm to 5 μm.

p型半導体層205は、半導体基板201の受光面側全面に形成されている。p型半導体層205は、半導体基板201との界面から第1透明導電層207との界面へ向かって、連続的にドーパント濃度が増加するようにドーパントがドープされてなる。つまり、太陽電池素子100Aにおけるp型半導体層5と同様に、p型半導体層205においては、pn接合界面(半導体基板201との接合界面)近傍でドーパントの濃度が相対的に小さく、金属/半導体接合界面(第1透明導電層207との接合界面)近傍でドーパントの濃度が相対的に大きくなっている。   The p-type semiconductor layer 205 is formed on the entire light receiving surface side of the semiconductor substrate 201. The p-type semiconductor layer 205 is doped with a dopant so that the dopant concentration continuously increases from the interface with the semiconductor substrate 201 toward the interface with the first transparent conductive layer 207. That is, similar to the p-type semiconductor layer 5 in the solar cell element 100A, in the p-type semiconductor layer 205, the dopant concentration is relatively small in the vicinity of the pn junction interface (junction interface with the semiconductor substrate 201). The dopant concentration is relatively high in the vicinity of the bonding interface (bonding interface with the first transparent conductive layer 207).

p型電極206は、p型半導体層205において半導体基板201と接合する面と反対側の面全体に形成された第1透明導電層207と、第1透明導電層207の所定の位置に形成された第1電極208とを有する。n型電極209は、半導体基板201の裏面全体に形成された第2透明導電層210と、第2透明導電層の所定の位置に形成された第2電極211とを有する。   The p-type electrode 206 is formed at a predetermined position of the first transparent conductive layer 207 formed on the entire surface of the p-type semiconductor layer 205 opposite to the surface bonded to the semiconductor substrate 201 and the first transparent conductive layer 207. And the first electrode 208. The n-type electrode 209 includes a second transparent conductive layer 210 formed on the entire back surface of the semiconductor substrate 201 and a second electrode 211 formed at a predetermined position of the second transparent conductive layer.

第1透明導電層207および第2透明導電層210は太陽電池素子200における集電部であり、ITO、GaまたはAlがドープされたZnO、フッ素がドープされたSnO2等の金属酸化物等の透光性の導電性材料により形成されてなる。 The first transparent conductive layer 207 and the second transparent conductive layer 210 are current collectors in the solar cell element 200, such as ITO, Ga or Al doped ZnO, fluorine doped SnO 2 and other metal oxides. It is formed of a translucent conductive material.

また、第1電極208および第2電極211は太陽電池素子200における外部取出電極であり、第1の実施の形態に係る太陽電池素子100Aにおける第1裏面電極8および第2裏面電極11と同様の電極材料により形成されてなる。   The first electrode 208 and the second electrode 211 are external extraction electrodes in the solar cell element 200, and are the same as the first back electrode 8 and the second back electrode 11 in the solar cell element 100A according to the first embodiment. It is formed of an electrode material.

係る構成の太陽電池素子200においても、太陽電池素子100Aと同じように、p型半導体層205のドーパント濃度が相対的に小さいので、pn接合界面(p型半導体層205と半導体基板201との接合界面)近傍では欠陥密度が小さくなっており、キャリアの再結合損失が低減されているとともに、p型半導体層205のドーパント濃度が相対的に大きいので、金属/半導体接合界面(p型半導体層205と第1透明導電層207との接合界面)おける接触抵抗についても小さくなっている。   Also in the solar cell element 200 having such a configuration, the dopant concentration of the p-type semiconductor layer 205 is relatively low as in the solar cell element 100A, and therefore, the pn junction interface (the junction between the p-type semiconductor layer 205 and the semiconductor substrate 201). In the vicinity of the interface), the defect density is small, the recombination loss of carriers is reduced, and the dopant concentration of the p-type semiconductor layer 205 is relatively high, so that the metal / semiconductor junction interface (p-type semiconductor layer 205). The contact resistance at the bonding interface between the first transparent conductive layer 207 and the first transparent conductive layer 207 is also reduced.

このように、太陽電池素子200のp型半導体層205においても、太陽電池素子100Aのp型半導体層5と同様の構成および作用効果を得ることができる。したがって、素子の表裏面の両側に電極を備えた構成を有する、本実施の形態に係る太陽電池素子200においても、高い発電効率が実現される。   Thus, also in the p-type semiconductor layer 205 of the solar cell element 200, the same structure and effect as the p-type semiconductor layer 5 of the solar cell element 100A can be obtained. Therefore, high power generation efficiency is also realized in solar cell element 200 according to the present embodiment having a configuration in which electrodes are provided on both sides of the front and back surfaces of the element.

<変形例>
上述の実施の形態においては、半導体基板1がn型の多結晶シリコン基板である場合を説明したが、半導体基板1の材質は多結晶シリコンに限られず単結晶シリコンや他の半導体であってもよい。
<Modification>
In the above-described embodiment, the case where the semiconductor substrate 1 is an n-type polycrystalline silicon substrate has been described. However, the material of the semiconductor substrate 1 is not limited to polycrystalline silicon, but may be single crystal silicon or another semiconductor. Good.

また、上述の第1および第2の実施の形態の場合、半導体基板1の裏面において第1領域1aaと第2領域1abのいずれにも属さない領域が存在し得るが、当該領域については、半導体基板1の裏面が露出している態様としてもよいし、絶縁層を形成するようにしてもよい。   In the case of the above-described first and second embodiments, there may be a region that does not belong to either the first region 1aa or the second region 1ab on the back surface of the semiconductor substrate 1. It is good also as an aspect in which the back surface of the board | substrate 1 is exposed, and you may make it form an insulating layer.

また、上述の第1および第2の実施の形態においては、半導体基板1の受光面側全面に、表面側ドープ層3bを形成する態様について説明したが、表面側ドープ層3bの代わりに、i型のアモルファスシリコン層や絶縁層を形成してもよい。   In the first and second embodiments described above, the mode in which the surface-side doped layer 3b is formed on the entire light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 has been described. However, instead of the surface-side doped layer 3b, i A type of amorphous silicon layer or insulating layer may be formed.

また、上述したように、第1および第2の実施の形態においては、半導体基板1の受光面側に凹凸構造を形成することが、受光面における光の反射損失を低減するうえで好ましいとし、係る凹凸構造を有する半導体基板1の受光面状に反射防止層4を形成する態様を示している。しかしながら、受光面において光の反射損失を低減する態様は、これに限られるものではない。   In addition, as described above, in the first and second embodiments, it is preferable to form a concavo-convex structure on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1 in order to reduce the reflection loss of light on the light receiving surface, The aspect which forms the antireflection layer 4 in the light-receiving surface shape of the semiconductor substrate 1 which has such an uneven structure is shown. However, the aspect of reducing the reflection loss of light on the light receiving surface is not limited to this.

図8は、半導体基板1の受光面側の構造および反射防止層4の形成態様を示す断面模式図である。図8(a)は、第1の実施の形態に係る太陽電池素子100Aが備える構造を示している。すなわち、半導体基板1の受光面自体が凹凸構造を有してなり、その上に形成された反射防止層4についても、係る凹凸構造を引き継ぐ態様にて形成されてなる。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the structure on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1 and the formation mode of the antireflection layer 4. FIG. 8A shows a structure provided in the solar cell element 100A according to the first embodiment. That is, the light-receiving surface itself of the semiconductor substrate 1 has a concavo-convex structure, and the antireflection layer 4 formed thereon is also formed in a manner that inherits the concavo-convex structure.

これに代わり、図8(b)に示すように、半導体基板1の受光面には凹凸構造を形成せず、その上に設けた反射防止層4の表面に凹凸構造を形成するようにしてもよい。係る構造をとる太陽電池素子においても、光の反射損失を低減させる効果が得られる。   Instead of this, as shown in FIG. 8 (b), the uneven structure is not formed on the light receiving surface of the semiconductor substrate 1, and the uneven structure is formed on the surface of the antireflection layer 4 provided thereon. Good. Even in the solar cell element having such a structure, an effect of reducing reflection loss of light can be obtained.

なお、このように表面に凹凸構造を有する反射防止層4の形成は、例えば、表面が平坦な半導体基板1の受光面側にいったん同じく平坦な表面を有するように反射防止層4を形成したうえで、エッチング等の処理を施すことによって行うようにしてもよいし、あるいは、膜成長過程において直接に凹凸構造が形成されるように、反射防止層4の形成条件を適宜に調整することによって行うようにしてもよい。   The antireflection layer 4 having a concavo-convex structure on the surface is formed, for example, after the antireflection layer 4 is once formed to have a flat surface on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1 having a flat surface. Thus, it may be performed by performing a process such as etching, or by appropriately adjusting the formation conditions of the antireflection layer 4 so that the concavo-convex structure is directly formed in the film growth process. You may do it.

また、上述の第2の実施の形態においては、p型半導体層5が第1p型半導体層5aと第2p型半導体層5bとの2つの層から構成される場合について説明したが、p型半導体層5は、濃度の相異なる3つ以上の層により構成される態様であってもよい。   In the above-described second embodiment, the case where the p-type semiconductor layer 5 is composed of two layers of the first p-type semiconductor layer 5a and the second p-type semiconductor layer 5b has been described. The layer 5 may be configured by three or more layers having different concentrations.

また、上述の第3の実施の形態においては、p型半導体層205のドーパント濃度に対して、半導体基板201との接合界面から第1透明導電層207との接合界面に向かって、連続的に増加するような濃度勾配を設ける場合について説明したが、p型半導体層205は、第2の実施の形態に係る太陽電池素子100Bのように、ドーパント濃度の相異なる複数の層によって構成される態様であってもよい。   In the third embodiment, the dopant concentration of the p-type semiconductor layer 205 is continuously increased from the junction interface with the semiconductor substrate 201 toward the junction interface with the first transparent conductive layer 207. Although the case where the concentration gradient that increases is described has been described, the p-type semiconductor layer 205 is configured by a plurality of layers having different dopant concentrations, like the solar cell element 100B according to the second embodiment. It may be.

また、上述の第3の実施の形態では、太陽電池素子200について、p型電極206側(図7の図面視下側)が受光面側であり、n型電極209側(図7の図面視上側)が裏面側である場合を説明したが、p型電極206側が裏面側であり、n型電極209側が受光面側である態様としてもよい。係る態様でも、太陽電池素子200は、p型電極206側が受光面側でありn型電極209側が裏面側である場合と同様の作用効果を奏するので、高い発電効率が実現される。   Further, in the above-described third embodiment, with respect to the solar cell element 200, the p-type electrode 206 side (the lower side in the drawing in FIG. 7) is the light receiving surface side, and the n-type electrode 209 side (the in the drawing in FIG. 7). Although the case where the upper side is the back side has been described, the p-type electrode 206 side may be the back side, and the n-type electrode 209 side may be the light receiving surface side. Also in this aspect, the solar cell element 200 achieves the same effect as when the p-type electrode 206 side is the light-receiving surface side and the n-type electrode 209 side is the back surface side, and thus high power generation efficiency is realized.

また、第3の実施の形態に係る太陽電池素子200において、ドープ層203中のn型ドーパントの濃度についても濃度勾配を設けるようにしてもよい。具体的には、ドープ層203中のn型ドーパントに対して、n型半導体層202に近いほど相対的に小さく、かつ、n型半導体層202のn型ドーパントの濃度に近い濃度となるように濃度勾配を設けるとともに、n型電極209に近いほど相対的に大きな濃度となるように濃度勾配を設けるようにしてもよい。   In the solar cell element 200 according to the third embodiment, a concentration gradient may be provided for the concentration of the n-type dopant in the doped layer 203. Specifically, the concentration of the n-type dopant in the doped layer 203 is relatively smaller as it is closer to the n-type semiconductor layer 202 and close to the concentration of the n-type dopant in the n-type semiconductor layer 202. A concentration gradient may be provided, and a concentration gradient may be provided such that the closer to the n-type electrode 209, the higher the concentration.

このようなドープ層203の形成によって、太陽電池素子200においては、ドープ層203とn型半導体層202との界面近傍では、欠陥密度を低減し、該接合界面近傍での再結合損失を低減することができるとともに、ドープ層203と第2透明導電層210との接合界面では、接触抵抗を小さくすることができる。これにより、発電効率のさらなる向上を図ることができる。   By forming the doped layer 203 as described above, in the solar cell element 200, the defect density is reduced near the interface between the doped layer 203 and the n-type semiconductor layer 202, and the recombination loss near the junction interface is reduced. In addition, the contact resistance can be reduced at the bonding interface between the doped layer 203 and the second transparent conductive layer 210. Thereby, the further improvement of power generation efficiency can be aimed at.

なお、係るドープ層203を設けた太陽電池素子200についても、p型電極206側を裏面側とし、n型電極209側を受光面側とする態様としてもよい。   Note that the solar cell element 200 provided with the doped layer 203 may also have a mode in which the p-type electrode 206 side is the back surface side and the n-type electrode 209 side is the light receiving surface side.

(実施例)
実施例として、第1の実施の形態に係る太陽電池素子100Aを作製した。
(Example)
As an example, a solar cell element 100A according to the first embodiment was produced.

半導体基板1としては、大きさが10cm×10cmで、厚みが200μmで、n型のドーパントとしてPが1×1016(cm-3)の濃度でドープされた多結晶シリコン基板を用意した。係る半導体基板1の抵抗率は、0.5Ω・mであった。 As the semiconductor substrate 1, a polycrystalline silicon substrate having a size of 10 cm × 10 cm, a thickness of 200 μm, and doped with P as a n-type dopant at a concentration of 1 × 10 16 (cm −3 ) was prepared. The resistivity of the semiconductor substrate 1 was 0.5 Ω · m.

係る半導体基板1の表面を、反応性イオンエッチング法により粗面化した。粗面化は、RIE装置内にて、CHF3を12sccm、Cl2を72sccm、O2を9sccm、およびSF6を65sccmの流量で流し、反応圧力を50mTorrとし、RFパワー500Wとし、3分間行った。その後、超音波洗浄を行ってエッチング残渣を除去した。 The surface of the semiconductor substrate 1 was roughened by a reactive ion etching method. Roughening is performed in an RIE apparatus at a flow rate of 12 sccm for CHF 3 , 72 sccm for Cl 2 , 9 sccm for O 2, and 65 sccm for SF 6 , a reaction pressure of 50 mTorr, RF power of 500 W, and 3 minutes. It was. Thereafter, ultrasonic cleaning was performed to remove etching residues.

ドープ層3の形成には、熱拡散法を用いた。その際の半導体基板1の加熱温度は800℃とした。拡散マスク20としてはSiO2厚膜を塗布法により形成した。得られたドープ層3のドーパント濃度は2×1017(cm-3)であった。 A thermal diffusion method was used to form the doped layer 3. The heating temperature of the semiconductor substrate 1 at that time was set to 800 ° C. As the diffusion mask 20, a thick SiO 2 film was formed by a coating method. The dopant concentration of the obtained doped layer 3 was 2 × 10 17 (cm −3 ).

p型半導体層5の形成は、Bをp型のドーパントとして、PECVD法により行った。p型半導体層5の厚みは23nmに形成した。PECVD装置のチャンバ内のガス圧は、0.5Torr、基板温度は170℃とした。B濃度の制御は、SiH4とB36の流量比を、30秒の間に、1:0.001〜1:0.1に変化させて行った。 The p-type semiconductor layer 5 was formed by PECVD using B as a p-type dopant. The p-type semiconductor layer 5 was formed to a thickness of 23 nm. The gas pressure in the chamber of the PECVD apparatus was 0.5 Torr, and the substrate temperature was 170 ° C. The B concentration was controlled by changing the flow rate ratio of SiH 4 and B 3 H 6 from 1: 0.001 to 1: 0.1 during 30 seconds.

反射防止層4としては、SiN層を100nmの厚みに形成した。SiN層はPECVD法によりアンモニアと水素とシランとを原料ガスとして形成した。   As the antireflection layer 4, a SiN layer was formed to a thickness of 100 nm. The SiN layer was formed by using PECVD and using ammonia, hydrogen, and silane as source gases.

第1シード層7および第2シード層10としては、Ni層を0.3μmの厚みに形成した。Ni層は無電解メッキにより形成した。メッキ用の薬液としては次亜リン酸ニッケルを用い、薬液温度を90℃以下とした。   As the first seed layer 7 and the second seed layer 10, a Ni layer was formed to a thickness of 0.3 μm. The Ni layer was formed by electroless plating. Nickel hypophosphite was used as the chemical for plating, and the chemical temperature was set to 90 ° C. or lower.

第1裏面電極8および第2裏面電極11としては、Cu電極を80μmの厚みに形成した。Cu電極の形成は、電解メッキにより行った。なお、電解メッキ形成後、接着強度向上のため150℃で乾燥処理を行った。   As the 1st back electrode 8 and the 2nd back electrode 11, Cu electrode was formed in thickness of 80 micrometers. The formation of the Cu electrode was performed by electrolytic plating. In addition, after electrolytic plating formation, the drying process was performed at 150 degreeC in order to improve adhesive strength.

なお、このようにして作製した太陽電池素子について、p型半導体層5の厚み方向におけるBの濃度分布(濃度プロファイル)をSIMS(二次イオン質量分析計)により測定した。図9は、実施例に係る太陽電池素子について、p型半導体層5に含有されるBの濃度プロファイルを示す図である。図9において、横軸は、p型半導体層5と第1シード層7との接合界面からの距離を示し、縦軸は、Bの濃度を対数スケールで示す。なお、図中の距離d=23.0(nm)の位置は、p型半導体層5と半導体基板1との接合界面を示す。   In addition, about the solar cell element produced in this way, the concentration distribution (concentration profile) of B in the thickness direction of the p-type semiconductor layer 5 was measured by SIMS (secondary ion mass spectrometer). FIG. 9 is a diagram showing a concentration profile of B contained in the p-type semiconductor layer 5 for the solar cell element according to the example. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the distance from the junction interface between the p-type semiconductor layer 5 and the first seed layer 7, and the vertical axis indicates the B concentration on a logarithmic scale. Note that the position of the distance d = 23.0 (nm) in the figure indicates the junction interface between the p-type semiconductor layer 5 and the semiconductor substrate 1.

図9に示すように、実施例に係る太陽電池素子においては、p型半導体層5のB濃度が、第1シード層7との接合界面で約3×1021(cm-3)で、半導体基板1との接合界面で約2×1019(cm-3)であり、第1シード層7との接合界面から半導体基板1との接合界面まで、およそ単調に減少している。すなわち、p型半導体層5中のB濃度は、半導体基板1との接合界面から第1シード層7の接合界面まで、およそ単調に増加しているともいえる。 As shown in FIG. 9, in the solar cell element according to the example, the B concentration of the p-type semiconductor layer 5 is about 3 × 10 21 (cm −3 ) at the junction interface with the first seed layer 7. It is about 2 × 10 19 (cm −3 ) at the bonding interface with the substrate 1, and decreases approximately monotonically from the bonding interface with the first seed layer 7 to the bonding interface with the semiconductor substrate 1. That is, it can be said that the B concentration in the p-type semiconductor layer 5 increases monotonously from the junction interface with the semiconductor substrate 1 to the junction interface with the first seed layer 7.

上記のような太陽電池素子について、光照射時の電流−電圧特性を測定し、短絡電流Isc、開放電圧Voc、曲線因子FF、および変換効率ηを求めた。 About the solar cell element as described above, the current-voltage characteristics at the time of light irradiation were measured, and the short circuit current I sc , the open circuit voltage V oc , the fill factor FF, and the conversion efficiency η were obtained.

(比較例1)
比較例1として、p型半導体層5について、B濃度を1×1021(cm-3)で略一定とし、厚みを20nmとした以外は、実施例に係る太陽電池素子と同様の構成を有する太陽電池素子を作製した。係る太陽電池素子においても、光照射時の電流−電圧特性を測定し、短絡電流Isc、開放電圧Voc、曲線因子FF、および変換効率ηを求めた。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, the p-type semiconductor layer 5 has the same configuration as that of the solar cell element according to the example except that the B concentration is substantially constant at 1 × 10 21 (cm −3 ) and the thickness is 20 nm. A solar cell element was produced. Also in such a solar cell element, current-voltage characteristics at the time of light irradiation were measured, and a short circuit current I sc , an open circuit voltage V oc , a fill factor FF, and a conversion efficiency η were obtained.

(比較例2)
比較例2として、p型半導体層5の代わりに、半導体基板1の裏面側の第1領域1aaに、厚みが15nmのi型のアモルファスシリコン層と、厚みが10nmであり、B濃度が5×1020(cm-3)で略一定のp型のアモルファスシリコン層とをこの順に形成した以外は、実施例に係る太陽電池素子と同様の構成を有する太陽電池素子を作製した。
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, instead of the p-type semiconductor layer 5, an i-type amorphous silicon layer having a thickness of 15 nm, a thickness of 10 nm, and a B concentration of 5 × are formed in the first region 1aa on the back surface side of the semiconductor substrate 1. A solar cell element having the same configuration as that of the solar cell element according to the example was manufactured except that a substantially constant p-type amorphous silicon layer was formed in this order at 10 20 (cm −3 ).

i型のおよびp型のアモルファスシリコン層の形成にはPECVD法を用いた。PECVD装置のチャンバ内のガス圧は、いずれも0.5Torr、基板温度はいずれも170℃とした。また、原料ガスは、i型のアモルファスシリコン層の形成には水素とシランとを用い、p型のアモルファスシリコン層の形成には水素とシランとジボランとを用いた。   The PECVD method was used to form the i-type and p-type amorphous silicon layers. The gas pressure in the chamber of the PECVD apparatus was 0.5 Torr for all, and the substrate temperature was 170 ° C. for all. As the source gas, hydrogen and silane were used for forming the i-type amorphous silicon layer, and hydrogen, silane and diborane were used for forming the p-type amorphous silicon layer.

係る太陽電池素子においても、光照射時の電流−電圧特性を測定し、短絡電流Isc、開放電圧Voc、曲線因子FF、および変換効率ηを求めた。 Also in such a solar cell element, current-voltage characteristics at the time of light irradiation were measured, and a short circuit current I sc , an open circuit voltage V oc , a fill factor FF, and a conversion efficiency η were obtained.

(比較例3)
比較例3として、p型半導体層5の代わりに、半導体基板1の裏面側の第1領域1aaに、i型のアモルファスシリコン層と、ドーパントBの濃度に勾配が設けられてなる、p型のアモルファスシリコン層とをこの順に形成した以外は、実施例に係る太陽電池素子と同様の構成を有する太陽電池素子を作製した。なお、i型アモルファスシリコン層とp型アモルファスシリコン層との厚みの総和は18nmである。また、該p型のアモルファスシリコン層中のB濃度は、i型のアモルファスシリコン層との接合界面でノンドープとし、第1シード層7との接合界面で1×1021(cm-3)とした。また、ドーパントBの濃度は、第1シード層7との接合界面からi型のアモルファスシリコン層までおよそ単調に増加するようにした。
(Comparative Example 3)
As a comparative example 3, instead of the p-type semiconductor layer 5, a p-type amorphous silicon layer and a dopant B are provided with a gradient in the first region 1aa on the back surface side of the semiconductor substrate 1 with a gradient. Except that the amorphous silicon layer was formed in this order, a solar cell element having the same configuration as the solar cell element according to the example was produced. The total thickness of the i-type amorphous silicon layer and the p-type amorphous silicon layer is 18 nm. The B concentration in the p-type amorphous silicon layer is non-doped at the junction interface with the i-type amorphous silicon layer, and 1 × 10 21 (cm −3 ) at the junction interface with the first seed layer 7. . Further, the concentration of the dopant B is increased approximately monotonically from the junction interface with the first seed layer 7 to the i-type amorphous silicon layer.

i型のアモルファスシリコン層の形成はPECVD法によって行った。PECVD装置のチャンバ内のガス圧は0.5Torr、基板温度は170℃とした。また、原料ガスは水素とシランとを用いた。   The i-type amorphous silicon layer was formed by PECVD. The gas pressure in the chamber of the PECVD apparatus was 0.5 Torr, and the substrate temperature was 170 ° C. Further, hydrogen and silane were used as the source gas.

p型のアモルファスシリコン層の形成についてもPECVD法により行った。PECVD装置のチャンバ内のガス圧は0.5Torr、基板温度は170℃とした。Bの濃度の制御は、SiH4とB26の流量比を、30秒間に、1:0〜1:0.1に変化させて行った。 The formation of the p-type amorphous silicon layer was also performed by PECVD. The gas pressure in the chamber of the PECVD apparatus was 0.5 Torr, and the substrate temperature was 170 ° C. The concentration of B was controlled by changing the flow rate ratio of SiH 4 and B 2 H 6 from 1: 0 to 1: 0.1 in 30 seconds.

係る太陽電池素子においても、光照射時の電流−電圧特性を測定し、短絡電流Isc、開放電圧Voc、曲線因子FF、および変換効率ηを求めた。 Also in such a solar cell element, current-voltage characteristics at the time of light irradiation were measured, and a short circuit current I sc , an open circuit voltage V oc , a fill factor FF, and a conversion efficiency η were obtained.

(実施例と比較例の比較)
上述のようにして得られた、実施例、および比較例1〜3に係る太陽電池素子についての評価結果を表1に示す。なお、表1に示す値は、比較例2の太陽電池素子について得られた値を1.00として規格化されたものである。
(Comparison of Example and Comparative Example)
Table 1 shows the evaluation results of the solar cell elements according to Examples and Comparative Examples 1 to 3 obtained as described above. In addition, the value shown in Table 1 is normalized with the value obtained for the solar cell element of Comparative Example 2 being 1.00.

Figure 2010147324
Figure 2010147324

表1は、実施例に係る太陽電池素子においては、比較例1〜3のいずれの太陽電池素子よりも、大きな値の発電効率ηが得られたことを示している。すなわち、実施例のように、n型半導体領域2とp型半導体層5とによりpn接合を形成し、さらに、p型半導体層5に含有されるドーパント濃度に対し、n型半導体領域2に近いほど大きく、遠いほど小さくなるように濃度勾配を形成することで、従来の太陽電池素子より高い発電効率が得られることが確認された。   Table 1 shows that, in the solar cell element according to the example, a power generation efficiency η having a larger value than that of any of the solar cell elements of Comparative Examples 1 to 3 was obtained. That is, as in the embodiment, a pn junction is formed by the n-type semiconductor region 2 and the p-type semiconductor layer 5, and is closer to the n-type semiconductor region 2 with respect to the dopant concentration contained in the p-type semiconductor layer 5. It was confirmed that the power generation efficiency higher than that of the conventional solar cell element can be obtained by forming the concentration gradient so as to increase as the distance increases and decrease as the distance increases.

太陽電池素子100Aの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of 100 A of solar cell elements. 太陽電池素子100Aの裏面側を示す平面図である。It is a top view which shows the back surface side of 100 A of solar cell elements. 太陽電池素子100Aの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of 100 A of solar cell elements. 太陽電池素子100Aの製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of 100 A of solar cell elements. 太陽電池素子100Aの製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of 100 A of solar cell elements. 太陽電池素子100Bの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the solar cell element 100B. 太陽電池素子200の断面構造を示す図である。3 is a view showing a cross-sectional structure of a solar cell element 200. FIG. 半導体基板1の受光面側の構造および反射防止層4の形成態様を示す断面模式図である。2 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a light receiving surface side of a semiconductor substrate 1 and a formation mode of an antireflection layer 4. FIG. 実施例に係る太陽電池素子について、p型半導体層5中のBの濃度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the density | concentration profile of B in the p-type semiconductor layer 5 about the solar cell element which concerns on an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板
2 n型半導体領域
3 ドープ層
3a 裏面側ドープ層
3b 表面側ドープ層
5 p型半導体層
5a 第1p型半導体層
5b 第2p型半導体層
6 p型電極
9 n型電極
100A、B、200 太陽電池素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 N type semiconductor region 3 Doped layer 3a Back side doped layer 3b Front side doped layer 5 P type semiconductor layer 5a First p type semiconductor layer 5b Second p type semiconductor layer 6 P type electrode 9 N type electrode 100A, B, 200 Solar cell element

Claims (14)

第1の面と第2の面とを含み、第1の導電型を有する半導体基板と、
半導体基板の前記第1の面の第1領域に設けられており、第2の導電型を有するとともに前記第2の導電型に寄与するドーパントの濃度が、前記半導体基板の前記第1の面から遠ざかるに従って大きくなる半導体層と、
前記半導体層上に設けられており導電性材料からなる第1電極と、
を有することを特徴とする太陽電池素子。
A semiconductor substrate including a first surface and a second surface and having a first conductivity type;
A concentration of a dopant provided in the first region of the first surface of the semiconductor substrate and having a second conductivity type and contributing to the second conductivity type is from the first surface of the semiconductor substrate. A semiconductor layer that grows with increasing distance,
A first electrode provided on the semiconductor layer and made of a conductive material;
A solar cell element characterized by comprising:
請求項1に記載の太陽電池素子において、
前記半導体層における前記第2の導電型に寄与するドーパントの濃度が、前記半導体基板から前記第1電極に向かって連続的に増加している、ことを特徴とする太陽電池素子。
The solar cell element according to claim 1,
The solar cell element, wherein a concentration of a dopant contributing to the second conductivity type in the semiconductor layer continuously increases from the semiconductor substrate toward the first electrode.
請求項1に記載の太陽電池素子において、
前記半導体層は、前記第2の導電型に寄与するドーパントの濃度が相異なる複数の層からなり、
前記複数の層のそれぞれは、略一定の濃度で前記第2の導電型に寄与するドーパントを含有する、ことを特徴とする太陽電池素子。
The solar cell element according to claim 1,
The semiconductor layer includes a plurality of layers having different concentrations of dopants contributing to the second conductivity type,
Each of the plurality of layers contains a dopant that contributes to the second conductivity type at a substantially constant concentration.
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の太陽電池素子において、
前記第1の導電型に寄与するドーパントを前記半導体基板よりも高い濃度で含有し、前記半導体基板の前記第1の面の第2領域に設けられた第1ドープ層と、前記第1ドープ層上に設けられた第2電極と、をさらに備えることを特徴とする太陽電池素子。
In the solar cell element according to any one of claims 1 to 3,
A first doped layer containing a dopant contributing to the first conductivity type at a higher concentration than the semiconductor substrate and provided in a second region of the first surface of the semiconductor substrate; and the first doped layer And a second electrode provided on the solar cell element.
請求項4に記載の太陽電池素子において、
前記半導体層に含有された前記第2の導電型に寄与するドーパントの濃度は、前記半導体層と前記半導体基板との接合界面近傍で1×1017(cm-3)以上1×1020(cm-3)以下であり、前記半導体層と前記第1電極との接合界面近傍で1×1021(cm-3)以上1×1022(cm-3)以下である、ことを特徴とする太陽電池素子。
In the solar cell element according to claim 4,
The concentration of the dopant contributing to the second conductivity type contained in the semiconductor layer is 1 × 10 17 (cm −3 ) or more and 1 × 10 20 (cm 3 ) in the vicinity of the junction interface between the semiconductor layer and the semiconductor substrate. -3 ) or less, and is 1 × 10 21 (cm −3 ) or more and 1 × 10 22 (cm −3 ) or less in the vicinity of the junction interface between the semiconductor layer and the first electrode. Battery element.
請求項4または請求項5に記載の太陽電池素子において、
前記第1の導電型に寄与するドーパントを前記半導体基板よりも高い濃度で含有し、前記半導体基板の前記第2の面に設けられた第2ドープ層を、さらに含むことを特徴とする太陽電池素子。
In the solar cell element according to claim 4 or 5,
A solar cell comprising a dopant that contributes to the first conductivity type at a concentration higher than that of the semiconductor substrate, and further comprising a second doped layer provided on the second surface of the semiconductor substrate. element.
請求項6に記載の太陽電池素子において、
前記第1および第2のドープ層が、前記半導体基板の外縁部に熱拡散層として設けられてなることを特徴とする太陽電池素子。
In the solar cell element according to claim 6,
The solar cell element, wherein the first and second doped layers are provided as thermal diffusion layers on an outer edge portion of the semiconductor substrate.
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の太陽電池素子において、
前記半導体層は、前記半導体基板の前記第1の面の略全面に形成されてなり、
前記半導体基板の第2の面側に透明導電層を有する第2電極をさらに備えることを特徴とする太陽電池素子。
In the solar cell element according to any one of claims 1 to 3,
The semiconductor layer is formed on substantially the entire surface of the first surface of the semiconductor substrate,
The solar cell element further comprising a second electrode having a transparent conductive layer on the second surface side of the semiconductor substrate.
請求項8に記載の太陽電池素子において、
前記第1の導電型に寄与するドーパントを前記半導体基板よりも高い濃度で含有し、前記半導体基板の前記第2の面に設けられたドープ層をさらに備え、前記第2電極が前記ドープ層上に設けられてなる、ことを特徴とする太陽電池素子。
The solar cell element according to claim 8, wherein
A dopant that contributes to the first conductivity type at a higher concentration than the semiconductor substrate; and further comprising a doped layer provided on the second surface of the semiconductor substrate, wherein the second electrode is on the doped layer A solar cell element, characterized in that it is provided on the solar cell element.
請求項9に記載の太陽電池素子において、
前記ドープ層における前記第1の導電型に寄与するドーパントの濃度が、前記半導体基板から前記第2電極に向かって高くなる、ことを特徴とする太陽電池素子。
In the solar cell element according to claim 9,
The solar cell element, wherein a concentration of a dopant contributing to the first conductivity type in the doped layer increases from the semiconductor substrate toward the second electrode.
第1の導電型の半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の第1の面の第1の領域に、第2の導電型を有する半導体層を、前記半導体基板との接合界面に近いほど前記第2の導電型を発現させるドーパントの濃度が小さくなるように形成する工程と、
前記半導体層上に、第1電極を形成する工程と、
前記半導体基板の前記第1の面の第2の領域に、第2電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate of a first conductivity type;
In the first region of the first surface of the semiconductor substrate, the concentration of the dopant that causes the semiconductor layer having the second conductivity type to develop the second conductivity type is smaller as the semiconductor interface is closer to the junction interface with the semiconductor substrate. A step of forming so that
Forming a first electrode on the semiconductor layer;
Forming a second electrode in a second region of the first surface of the semiconductor substrate;
A method for producing a solar cell element, comprising:
請求項11に記載の太陽電池素子の製造方法において、
前記半導体層を形成する工程において、前記半導体層を少なくともシランとジボランを含有するガスを用いて形成し、前記半導体層の形成開始から終了時にかけて、前記ジボランの流量を増大させることを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
In the manufacturing method of the solar cell element according to claim 11,
In the step of forming the semiconductor layer, the semiconductor layer is formed using a gas containing at least silane and diborane, and the flow rate of the diborane is increased from the start to the end of the formation of the semiconductor layer. Manufacturing method of solar cell element.
請求項11に記載の太陽電池素子の製造方法において、
前記半導体層を形成する工程において、前記半導体基板の前記第1の面に前記第2の導電型を発現させる前記ドーパントの濃度が略均一なドープ層を形成した後、さらに、前記半導体基板をガスに曝し、前記ドープ層の表面から前記ドーパントを拡散させることを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
In the manufacturing method of the solar cell element according to claim 11,
In the step of forming the semiconductor layer, after forming a doped layer having a substantially uniform concentration of the dopant that develops the second conductivity type on the first surface of the semiconductor substrate, the semiconductor substrate is further gasified The method for manufacturing a solar cell element is characterized in that the dopant is diffused from the surface of the doped layer.
請求項11に記載の太陽電池素子の製造方法において、
前記半導体層を形成する工程において、前記半導体基板の前記第1の面に前記第2の導電型を発現させる前記ドーパントの濃度が略均一なドープ層を形成した後、さらに、塗布拡散法により、前記ドープ層の表面から前記ドーパントを拡散させることを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
In the manufacturing method of the solar cell element according to claim 11,
In the step of forming the semiconductor layer, after forming a doped layer having a substantially uniform concentration of the dopant for expressing the second conductivity type on the first surface of the semiconductor substrate, further, by a coating diffusion method, The manufacturing method of the solar cell element characterized by diffusing the dopant from the surface of the doped layer.
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