JP2019050329A - 太陽電池セルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本願発明者は、太陽電池セルのパッシベーション膜として酸化アルミニウムを採用した場合に、高温高湿下におけるパッシベーション性の低下の課題があることを見出し、本発明に係る太陽電池セルの製造方法を発明するに至った。【解決手段】本発明の太陽電池セルの製造方法は、シリコン基板に不純物を導入して不純物含有領域を形成する工程と、シリコン基板上に酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜を形成する工程と、パッシベーション膜が形成されたシリコン基板を、酸素を含む雰囲気下でアニールするアニール工程と、シリコン基板の不純物含有領域に接続されるように電極を形成する工程とを備える太陽電池セルの製造方法である。【選択図】図２
Description
太陽電池セルの製造方法に関するものである。
近年、地球環境問題への関心が高まりつつある中、自然エネルギーを利用した新しいエネルギー技術が大いに注目されている。そのひとつとして、太陽エネルギーを利用したシステムの関心が高く、特に光電変換効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電は、クリーンなエネルギーを得る手段として広く行われている。
太陽電池セルには、化合物半導体を用いたものや有機材料を用いたものなど様々なものがあるが、現在、シリコン結晶を用いた太陽電池セルが主流となっている。
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池セルは、太陽光が入射する側の面（受光面）にｎ電極が形成されており、受光面と反対側の面（裏面）にｐ電極が形成された構成の両面電極型太陽電池セルである。また、太陽電池セルの受光面には電極を形成せず、太陽電池セルの裏面のみにｎ電極およびｐ電極を形成した裏面電極型太陽電池セルの開発も進められている。
太陽電池セルの表面には、入射した光によって発生したキャリアの再結合を低減するために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜またはこれらの積層膜からなるパッシベーション膜が設けられることが通常である。パッシベーション膜を設けることによって、太陽電セルの光電変換効率を高めることができる。
例えば、非特許文献１には、高いパッシベーション性を有するパッシベーション膜としてＡＬ２Ｏ３膜が示されており、さらに、パッシベーション膜を設けた後に、Ｎ２雰囲気においてアニールすることにより、パッシベーション性を向上する技術が示されている。
"Ultralow surface recombination of c-Si substrates passivated by plasma-assisted atomic layer deposited Al2O3",B.Hoex 他,Applied Physics Letters, Vol. 89, (2006) 042112 1-3.
しかしながら、非特許文献１には太陽電池セルの耐湿性等の長期信頼性の向上について開示はない。
本願発明者は、太陽電池セルのパッシベーション膜として酸化アルミニウムを採用した場合に、高温高湿下におけるパッシベーション性の低下の課題があることを見出し、本発明に係る太陽電池セルの製造方法を発明するに至った。
本発明の太陽電池セルの製造方法は、シリコン基板に不純物を導入して不純物含有領域を形成する工程と、シリコン基板上に酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜を形成する工程と、酸素を含む雰囲気下でアニールするアニール工程と、シリコン基板の不純物含有領域に接続されるように電極を形成する工程とを備える太陽電池セルの製造方法であ
る。
る。
また、本発明の別の態様の太陽電池セルの製造方法は、シリコン基板に不純物を導入して不純物含有領域を形成する工程と、シリコン基板上に酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜を形成する工程と、パッシベーション膜が形成されたシリコン基板を加熱室内に投入する工程と、加熱室内に酸素を含む気体を導入する工程と、加熱室内でシリコン基板をアニールする工程と、シリコン基板の不純物含有領域に接続されるように電極を形成する工程とを備える太陽電池セルの製造方法である。
本発明によれば、耐湿性が向上した太陽電池セルを得ることができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
[実施形態]
図１は、本実施形態の裏面電極型太陽電池セルを裏面側から見た場合の模式図である。裏面電極型太陽電池セルの裏面には、ｎ電極２６、ｐ電極２７およびｎ型集電電力２８、ｐ型集電電極２９が配置されている。図２は、図１における裏面電極型太陽電池セルのＡ−Ａ´断面を示す図である。本願における裏面とは、裏面電極型太陽電池セルの受光面の逆の面である。
図１は、本実施形態の裏面電極型太陽電池セルを裏面側から見た場合の模式図である。裏面電極型太陽電池セルの裏面には、ｎ電極２６、ｐ電極２７およびｎ型集電電力２８、ｐ型集電電極２９が配置されている。図２は、図１における裏面電極型太陽電池セルのＡ−Ａ´断面を示す図である。本願における裏面とは、裏面電極型太陽電池セルの受光面の逆の面である。
図２に示すように、裏面電極型太陽電池セル２は、受光面側に凹凸形状を有するシリコン基板２１を備える。シリコン基板２１の裏面側には、ｎ型不純物が拡散されたｎ型不純物含有領域２３と、ｐ型不純物が拡散されたｐ型不純物含有領域２４とが形成されている。さらに、シリコン基板２１の受光側にはパッシベーション膜兼反射防止膜２２が形成され、シリコン基板２１の裏面側にはパッシベーション膜２５が形成されている。
シリコン基板２１としては、たとえば、ｎ型またはｐ型のいずれかの導電型を有する多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどからなる基板を用いることができる。シリコン基板２１の厚さは、５０μｍ以上４００μｍ以下程度が望ましい。
ｎ型不純物含有領域２３はリンなどのｎ型不純物を含む領域である。ｐ型不純物含有領域２４はボロンあるいはアルミニウムなどのｐ型不純物を含む領域である。シリコン基板
２１は、ｎ型またはｐ型の導電型を有するものを使用することができる。シリコン基板２１の内部では、ｎ型不純物含有領域２３またはｐ型不純物含有領域２４とシリコン基板２１との界面において、複数のｐｎ接合が形成されている。
２１は、ｎ型またはｐ型の導電型を有するものを使用することができる。シリコン基板２１の内部では、ｎ型不純物含有領域２３またはｐ型不純物含有領域２４とシリコン基板２１との界面において、複数のｐｎ接合が形成されている。
裏面側パッシベーション膜２５は、酸化アルミニウム膜単膜あるいは酸化アルミニウム膜を含む積層膜からなる。ここで、酸化アルミニウム膜を含むパッシベーション膜はｐ型シリコン基板上あるいはｐ型不純物含有領域上に形成されることが望ましく、シリコン基板２１がｐ型の場合には、ｐ型シリコン基板２１の受光面側に受光面パッシベーション膜兼反射防止膜２２として酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜を形成しても良い。また、酸化アルミニウムを含む積層膜を形成する場合、酸化アルミニウム上に、例えば、酸化シリコン膜、窒素シリコン膜を形成してもよい。
受光面パッシベーション膜兼反射防止膜２２は、たとえば、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、アモルファスシリコン膜のいずれかあるいはこれらの積層膜か、上記のように酸化アルミニウム膜単膜あるいは酸化アルミニウム膜を含む積層膜で形成することができる。また、受光面パッシベーション膜兼反射防止膜２２下のシリコン基板２１に、シリコン基板２１と同じ導電型でシリコン基板２１より不純物濃度が高い受光面不純物領域を形成しても良い。
パッシベーション膜２５には、コンタクトホールが設けられており、コンタクトホールを介して、ｎ型不純物含有領域２３にｎ電極２６が接続され、ｐ型不純物含有領域２４にｐ電極２７が接続されている。ｎ電極２６およびｐ電極２７の各々は、シリコン基板２１の内部の裏面側に形成された複数のｐｎ接合にそれぞれ対応した電極となる。ｎ電極２６およびｐ電極２７として、たとえば、銀などの金属からなる電極を用いることができる。
図１に示すように、ｎ電極２６及びｐ電極２７は、それぞれ第一方向に伸びる長尺状の形状とすることができる。ｎ電極２６及びｐ電極２７は、第一方向と直交する方向である第二の方向に所定の間隔を開けて１本ずつ交互に配置されていてもよい。また、ｎ電極２６の端にはｎ型集電電極２８、ｐ電極２７の端にはｐ型集電電極２９を形成しても良い。ｎ型集電電極２８は複数個あるｎ型電極２６に電気的に並列接続する電極であり、同様にｐ型集電電極２９は複数個あるｎ型電極２６に電気的に並列接続する電極である。
（裏面電極太陽電池セルの製造方法）
以下に、本実施形態の裏面電極太陽電池セルの製造方法を示す。
以下に、本実施形態の裏面電極太陽電池セルの製造方法を示す。
本実施形態では一例として、裏面のパッシベーション膜２５に酸化アルミニウム膜と酸化シリコン膜を形成し、受光面パッシベーション膜兼反射防止２２に窒化シリコン膜を形成する場合の製造方法を示す。
図３は、図１、および図２に示す本実施形態の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例を示す模式的断面図である。本実施形態の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例を、図３を用いて説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、まずシリコン基板２１を用意する。インゴットからスライスしたものであるため、シリコン基板２１の表面にはスライスダメージ２１ａが形成されている。
次に、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板２１の表面のスライスダメージ２１ａを除去する。ここで、スライスダメージ２１ａの除去は、たとえば上記のスライス後のシリコン基板２１の表面をフッ化水素水溶液と硝酸との混酸または水酸化ナトリウムなどのア
ルカリ水溶液などでエッチングすることなどによって行なうことができる。
ルカリ水溶液などでエッチングすることなどによって行なうことができる。
次に、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板２１の受光面の全面にテクスチャ構造などの凹凸構造を形成する。シリコン基板２１の裏面全面に、たとえば窒化シリコン膜からなるエッチング防止膜を形成する。その後、シリコン基板２１の受光面をエッチング液に浸すことによって、シリコン基板２１の受光面をエッチングしてテクスチャ構造を形成する。エッチング液としては、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加したものを使用することができる。エッチング液は、たとえば７０℃以上８０℃以下に加熱される。エッチング処理後、裏面に形成したエッチング防止膜はたとえばフッ化水素水によって剥離できる。
次に、図３（ｄ）に示すように、シリコン基板２１の裏面に、ｎ型不純物含有領域２３およびｐ型不純物含有領域２４をそれぞれ形成する。ｎ型不純物含有領域２３は、たとえば、リンを含むドーピングペーストをシリコン基板２１裏面に部分的に塗布し、加熱することで、不純物をシリコン基板２１内に拡散させ形成することができる。あるいは、リンを含むドーピング液をシリコン基板２１裏面全面にスピンコートし、加熱拡散することや、ＰＯＣｌ3のようなリンを含むガスを用いた気相拡散により形成することができる。だ
だし、このようにシリコン基板２１裏面全面に拡散される方法において部分的な不純物含有領域を形成する場合は、不純物含有領域以外の領域にたとえば酸化シリコン膜、窒素シリコン膜からなる拡散防止膜を設ける必要がある。ｐ型不純物含有領域２４は、ｎ型不純物含有領域２３と同様の方法で形成することができる。ｐ型不純物含有領域２４は、ボロンあるいはアルミニウムを含むドーピング剤、あるいはＢＢｒ3のようなボロンを含むガ
スを用いて、シリコン基板２１内にボロンあるいはアルミニウムを拡散することにより形成することができる。また、シリコン基板２１の受光面に不純物領域を形成する場合おいても、同様の方法で形成することもできる。さらに、裏面不純物領域形成時に、受光面の拡散防止膜を形成せずに加熱拡散することで、裏面不純物領域と同時に受光面に不純物領域を形成することもできる。不純物領域形成後、たとえば、フッ化水素水に浸漬することで、ドーピング剤残物や高濃度不純物領域をシリコン基板２１表面から剥離することができる。剥離後、さらに酸素を含む雰囲気内で加熱し、フッ化水素水等で酸化膜を剥離する工程を追加しても良い。
だし、このようにシリコン基板２１裏面全面に拡散される方法において部分的な不純物含有領域を形成する場合は、不純物含有領域以外の領域にたとえば酸化シリコン膜、窒素シリコン膜からなる拡散防止膜を設ける必要がある。ｐ型不純物含有領域２４は、ｎ型不純物含有領域２３と同様の方法で形成することができる。ｐ型不純物含有領域２４は、ボロンあるいはアルミニウムを含むドーピング剤、あるいはＢＢｒ3のようなボロンを含むガ
スを用いて、シリコン基板２１内にボロンあるいはアルミニウムを拡散することにより形成することができる。また、シリコン基板２１の受光面に不純物領域を形成する場合おいても、同様の方法で形成することもできる。さらに、裏面不純物領域形成時に、受光面の拡散防止膜を形成せずに加熱拡散することで、裏面不純物領域と同時に受光面に不純物領域を形成することもできる。不純物領域形成後、たとえば、フッ化水素水に浸漬することで、ドーピング剤残物や高濃度不純物領域をシリコン基板２１表面から剥離することができる。剥離後、さらに酸素を含む雰囲気内で加熱し、フッ化水素水等で酸化膜を剥離する工程を追加しても良い。
次に、図３（ｅ）に示すように、シリコン基板２１の裏面にパッシベーション膜２５として酸化アルミニウム膜と酸化シリコン膜の積層膜を形成する。ここで、酸化アルミニウム膜は、たとえば、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法、蒸着法またはプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの方法により形成することができる。また、酸化アルミニウム膜上の酸化シリコン膜はプラズマＣＶＤ法または常圧ＣＶＤ法により成膜することができる。パッシベーション膜２５の膜厚は、酸化アルミニウム０．１〜４ｎｍ、酸化シリコン膜２０〜２００ｎｍ程度が望ましい。
パッシベーション膜２５を形成した後、酸素を含む雰囲気下でシリコン基板２１をアニール処理する。この時、アニール処理雰囲気の酸素モル濃度［ｍｏｌ％］が、０．１ｍｏｌ％以上であることが望ましく、さらには２２ｍｏｌ％以上が望ましい。また、酸素以外の雰囲気は不活性ガスが望ましく、たとえば、窒素がよい。また、水素を含んでいてもよい。アニール処理時のシリコン基板２１の温度は６２０℃以上が望ましい。さらには６４０℃以上が望ましい。本アニール処理工程により、高温高湿環境下におけるパッシベーション膜２５のパッシベーション性の低下を低減することができる。
次に、図３（ｆ）に示すように、シリコン基板２１の受光面にパッシベーション膜兼反射防止膜２２として窒化シリコン膜を形成する。窒化シリコン膜は、たとえばプラズマＣ
ＶＤ法などにより形成することができる。本実施形態では、パッシベーション膜２５を形成し、アニール処理後、パッシベーション膜兼反射防止膜２２を形成しているが、工程順はこれに限らず、たとえば、パッシベーション膜２５を形成した後、パッシベーション膜兼反射防止膜２２を形成し、アニール処理を実施してもよい。
ＶＤ法などにより形成することができる。本実施形態では、パッシベーション膜２５を形成し、アニール処理後、パッシベーション膜兼反射防止膜２２を形成しているが、工程順はこれに限らず、たとえば、パッシベーション膜２５を形成した後、パッシベーション膜兼反射防止膜２２を形成し、アニール処理を実施してもよい。
次に、図３（ｇ）に示すように、シリコン基板２１の裏面のパッシベーション膜２５の一部を除去することによってコンタクトホール２５ａおよびコンタクトホール２５ｂを形成する。ここで、コンタクトホール２５ａは、ｎ型不純物含有領域２３の表面の少なくとも一部を露出させるように形成され、コンタクトホール２５ｂは、ｐ型不純物含有領域２４の表面の少なくとも一部を露出させるように形成される。
なお、コンタクトホール２５ａおよび２５ｂはそれぞれ、たとえば、リン酸を含むペーストを部分的に塗布し、加熱することでパッシベーション膜２５をエッチングし形成する方法や、パッシベーション膜２５に部分的にレーザー照射することで、パッシベーション膜２５を剥離する方法、あるいはフォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホールの形成箇所に対応する部分に開口を有するレジストパターンをパッシベーション膜２５上に形成した後に、レジストパターンの開口からパッシベーション膜２５をエッチングなどにより除去する方法で形成することができる。
次に、図３（ｈ）に示すように、コンタクトホール２５ａおよびコンタクトホール２５ｂの位置にそれぞれｎ電極２６及びｐ電極２７を形成する。ｎ電極２６及びｐ電極２７は、銀を含むペーストを印刷し、焼成することで形成できる。あるいは、銀を含む金属をスパッタ法や蒸着法によって堆積させることによっても形成できる。この時、同時にｎ集電電極２８、ｐ集電電極２９を形成しても良い。本実施形態では、コンタクトホールを形成した後、電極２６、２７を形成しているが、ファイアースルー法を用いて、電極焼成時にコンタクトホールを同時形成してもよい。
本実施形態では、裏面電極型太陽電池セルにおける製造方法を例に示したが、酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜を用いた太陽電池セルであればよく、両面電極型太陽電池セルであってもよい。
[実施例]
（パッシベーション膜の評価）
本実施例に係るシリコン基板のパッシベーション膜評価サンプルについて、図４を参照して説明する。図４は、シリコン基板上に成膜されたパッシベーション膜のパッシベーション性を評価するためのサンプルの概略断面図である。評価用サンプルは、Ｎ型の導電型を有する単結晶シリコン基板４１の両面に、ボロンを拡散したｐ型不純物領域４２を形成し、この上にパッシベーション膜４５として、ＡＬＤ法により酸化アルミニウムを膜厚０.７ｎｍ成膜したものである。
（パッシベーション膜の評価）
本実施例に係るシリコン基板のパッシベーション膜評価サンプルについて、図４を参照して説明する。図４は、シリコン基板上に成膜されたパッシベーション膜のパッシベーション性を評価するためのサンプルの概略断面図である。評価用サンプルは、Ｎ型の導電型を有する単結晶シリコン基板４１の両面に、ボロンを拡散したｐ型不純物領域４２を形成し、この上にパッシベーション膜４５として、ＡＬＤ法により酸化アルミニウムを膜厚０.７ｎｍ成膜したものである。
このサンプルを、窒素および／または酸素を導入したチューブ炉内において、シリコン基板４１を温度６３０℃で１５分間アニール処理した。窒素ガスおよび酸素ガスの流量比を変えることによりアニール処理雰囲気の酸素モル濃度が異なるサンプルを作製した。酸素モル濃度０ｍｏｌ％のサンプルは、窒素ガス７２ｓｌｍ，酸素ガス０ｓｌｍ、酸素モル濃度２２ｍｏｌ％のサンプルは、窒素７２ｓｌｍ、酸素２０ｓｌｍ、酸素モル濃度１００ｍｏｌ％のサンプルは、窒素０ｓｌｍ、酸素５０ｓｌｍをそれぞれチューブ炉内に導入し、アニール処理した。
アニール処理を施した其々の条件のサンプルについて、ＱＳＳＰＣ（Ｑｕａｓｉ Ｓｔｅａｄｙ Ｓｔａｔｅ Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）法によりエミッタ飽和電
流密度Ｊ０を測定した。Ｊ０の測定は、Ｓｉｎｔｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のライフタイム測定装置ＷＣＴ−１２０を用いて行った。Ｊ０測定後、高温高湿試験を実施し、再度Ｊ０を測定した。高温高湿試験は、サンプルを温度８５℃、湿度８５％の環境下に２４時間置いて実施した。
流密度Ｊ０を測定した。Ｊ０の測定は、Ｓｉｎｔｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のライフタイム測定装置ＷＣＴ−１２０を用いて行った。Ｊ０測定後、高温高湿試験を実施し、再度Ｊ０を測定した。高温高湿試験は、サンプルを温度８５℃、湿度８５％の環境下に２４時間置いて実施した。
図５は、アニール処理の雰囲気における酸素モル濃度［ｍｏｌ％］と、高温高湿試験前後のＪ０変化率を示す図である。Ｊ０変化率とは「Ｊ０変化率［％］＝（高温高湿試験後のＪ０値）÷（高温高湿試験前のＪ０値）」として算出した値である。酸素モル濃度が０ｍｏｌ％のサンプルでは、Ｊ０変化率が約３００％であり、高温高湿試験後のＪ０が試験前のＪ０に対し、３倍ほど大きくなっている。この結果から、パッシベーション膜のパッシベーション性が低下していること分かる。一方、酸素モル濃度が２０ｍｏｌ％のサンプルにおいては、Ｊ０変化率が１００％より低く、パッシベーション性が改善されている。さらに、酸素モル濃度１００ｍｏｌ％のサンプルにおいては、Ｊ０変化率がより低く、パッシベーション性がさらに改善されている。
（裏面電極型太陽電池セルへの適用）
本実施例では、図３の製造方法により、図２の構造の裏面電極太陽電池セルを作製した。パッシベーション膜２５は、シリコン基板２１側から、酸化アルミニウムをＡＬＤ法により成膜し、酸化アルミニウム膜上に酸化シリコン膜を常圧ＣＶＤ法により成膜して２層の積層膜とした。パッシベーション膜の膜厚は、酸化アルミニウム０.７ｎｍ、酸化シリ
コン膜７０ｎｍとした。
本実施例では、図３の製造方法により、図２の構造の裏面電極太陽電池セルを作製した。パッシベーション膜２５は、シリコン基板２１側から、酸化アルミニウムをＡＬＤ法により成膜し、酸化アルミニウム膜上に酸化シリコン膜を常圧ＣＶＤ法により成膜して２層の積層膜とした。パッシベーション膜の膜厚は、酸化アルミニウム０.７ｎｍ、酸化シリ
コン膜７０ｎｍとした。
パッシベーション膜２５を形成した後、シリコン基板２１をチューブ炉（加熱室）に投入し、アニールした。この際、評価のため、アニール処理雰囲気における酸素モル濃度およびアニール処理温度をサンプルごとに変えた。酸素モル濃度評価サンプルについて、酸素モル濃度０％のサンプルは、炉内に窒素ガス７２ｓｌｍ，酸素ガス０ｓｌｍ、酸素モル濃度０．１ｍｏｌ％のサンプルは、窒素ガス７２ｓｌｍ，酸素ガス０．１ｓｌｍ、酸素モル濃度２２％のサンプルは、窒素ガス７２ｓｌｍ，酸素ガス２０ｓｌｍ、酸素モル濃度１００［％］のサンプルは、窒素ガス０［ｓｌｍ］，酸素ガス５０［ｓｌｍ］をチューブ炉内に導入し、シリコン基板４１を温度７００℃で１５分間アニール処理をした。アニール処理温度評価サンプルについて、シリコン基板を温度４００℃のチューブ炉に投入し、各サンプルそれぞれ６００℃、６２０℃、６４０℃、６６０℃、７００℃に昇温し１５分間アニール処理した。この時、アニール処理雰囲気は酸素モル濃度０．１ｍｏｌ％（窒素ガス７２ｓｌｍ，酸素ガス０．１ｓｌｍをチューブ炉内に導入）の状態とした。
その後、各太陽電池セルを用いてサンプルモジュールを作製した。１つの太陽電池セルのｎ集電電極２８、ｐ集電電極２９それぞれをｎ電極取出し線、ｐ電極取出し線に導電性接着剤を用いて接続した。さらに、表面にガラス基板、裏面にＰＥＴフィルムを用いて、これらの間に太陽電池セルとＥＶＡからなる封止材とを配置し、表面ガラスと裏面フィルム間を真空下で加熱圧着することによって、太陽電池セルを封止し、サンプルモジュールを作製した。ｐ電極取り出し線およびｎ電極取り出し線は、サンプルモジュール外に取り出して、太陽電池セルの出力測定に用いた。
上述の方法で作製した各アニール条件の太陽電池セルを用いたサンプルモジュールを各２個ずつ作製し、高温高湿試験前後の太陽電池セルの出力Ｐｍを測定した。高温高湿試験は、気温１０５℃、湿度１００％の環境下に、投入して実施した。
図６および図７は、裏面電極太陽電池セルの高温高湿試験環境下投入時間と、裏面電極太陽電池セルの出力Ｐｍの変化率との関係を示す図である。図６中にプロットされている各サンプルは、アニール処理の雰囲気における酸素モル濃度を変えたものであり、図７中
にプロットされている各サンプルは、アニール処理温度を変えたものである。各アニール条件における測定値は、２つのサンプルの平均値である。 図６において、酸素モル濃度０ｍｏｌ％のサンプルの高温高湿環境下５０ｈ前後の出力低下が１．４％に対し、酸素モル濃度が０．１ｍｏｌ％および２２ｍｏｌ％のサンプルでは、出力低下が１．２％程度に抑えられており、さらに、酸素モル濃度１００ｍｏｌ％のサンプルでは出力低下が０．８％程度に抑えられており、酸素が含まれる雰囲気においてアニール処理したサンプルは、高温高湿試験による裏面電極太陽電池セルの出力低下が小さいことが分かる。
にプロットされている各サンプルは、アニール処理温度を変えたものである。各アニール条件における測定値は、２つのサンプルの平均値である。 図６において、酸素モル濃度０ｍｏｌ％のサンプルの高温高湿環境下５０ｈ前後の出力低下が１．４％に対し、酸素モル濃度が０．１ｍｏｌ％および２２ｍｏｌ％のサンプルでは、出力低下が１．２％程度に抑えられており、さらに、酸素モル濃度１００ｍｏｌ％のサンプルでは出力低下が０．８％程度に抑えられており、酸素が含まれる雰囲気においてアニール処理したサンプルは、高温高湿試験による裏面電極太陽電池セルの出力低下が小さいことが分かる。
図7において、アニール処理温度６００℃のサンプルの高温高湿環境下１５０ｈ前後の
出力低下が３．５％に対し、アニール処理温度６２０℃では、出力低下が３．１％程度に抑えられており、さらに、アニール処理温度６４０℃以上のサンプルでは出力低下が２．７％程度以下に抑えられており、アニール処理温度６００〜７００℃の範囲でアニール処理温度が高いほど、高温高湿試験による裏面電極太陽電池セルの出力低下が小さいことが分かる。
出力低下が３．５％に対し、アニール処理温度６２０℃では、出力低下が３．１％程度に抑えられており、さらに、アニール処理温度６４０℃以上のサンプルでは出力低下が２．７％程度以下に抑えられており、アニール処理温度６００〜７００℃の範囲でアニール処理温度が高いほど、高温高湿試験による裏面電極太陽電池セルの出力低下が小さいことが分かる。
このように、酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜を形成した後、酸素を含む雰囲気下でアニール処理することにより、耐湿性が向上した信頼性の高い太陽電池を製造することができる。
以上、実施形態および実施例について具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した実施形態および実施例それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
２ 裏面電極型太陽電池セル
２１、４１ シリコン基板
２２ 反射防止膜
２３ ｎ型不純物含有領域
２４、４２ ｐ型不純物含有領域
２５、４５ パッシベーション膜
２５ａ コンタクトホール
２５ｂ コンタクトホール
２６ ｎ電極
２７ ｐ電極
２８ ｎ集電電極
２９ ｐ集電電極
２１、４１ シリコン基板
２２ 反射防止膜
２３ ｎ型不純物含有領域
２４、４２ ｐ型不純物含有領域
２５、４５ パッシベーション膜
２５ａ コンタクトホール
２５ｂ コンタクトホール
２６ ｎ電極
２７ ｐ電極
２８ ｎ集電電極
２９ ｐ集電電極
Claims (6)
- シリコン基板に不純物を導入して不純物含有領域を形成する工程と、
前記シリコン基板上に酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜が形成された前記シリコン基板を、酸素を含む雰囲気下でアニールするアニール工程と、
前記シリコン基板の前記不純物含有領域に接続されるように電極を形成する工程と、
を備える太陽電池セルの製造方法。 - 前記アニール工程は、酸素モル濃度が０．１ｍｏｌ％以上の雰囲気で行われる請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
- 前記アニール工程は、酸素モル濃度が２２ｍｏｌ％以上の雰囲気で行われる請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
- 前記アニール工程は、６２０℃以上の温度で行われる請求項１から３の何れか１項に記載の太陽電池セルの製造方法。
- 前記アニール工程は、６４０℃以上の温度で行われる請求項１から３の何れか１項に記載の太陽電池セルの製造方法。
- シリコン基板に不純物を導入して不純物含有領域を形成する工程と、
前記シリコン基板上に酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜が形成された前記シリコン基板を加熱室内に投入する工程と、
前記加熱室内に酸素を含む気体を導入する工程と、
前記加熱室内で前記シリコン基板をアニールする工程と、
前記シリコン基板の前記不純物含有領域に接続されるように電極を形成する工程と、
を備える太陽電池セルの製造方法。
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