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JP5347409B2 - Solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP5347409B2
JP5347409B2 JP2008250723A JP2008250723A JP5347409B2 JP 5347409 B2 JP5347409 B2 JP 5347409B2 JP 2008250723 A JP2008250723 A JP 2008250723A JP 2008250723 A JP2008250723 A JP 2008250723A JP 5347409 B2 JP5347409 B2 JP 5347409B2
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Description

本発明は、裏面接合型の太陽電池及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a back junction solar cell and a manufacturing method thereof.

太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換できるため、新しいエネルギー源として期待されている。   Solar cells are expected as a new energy source because they can directly convert clean and infinitely supplied sunlight into electricity.

従来、半導体基板の裏面上に形成された複数のn型半導体層及び複数のp型半導体層を備える、いわゆる裏面接合型の太陽電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。各n型半導体層及び各p型半導体層は、所定の方向に沿って交互に形成される。
特開2006−523025号公報
Conventionally, a so-called back junction solar cell including a plurality of n-type semiconductor layers and a plurality of p-type semiconductor layers formed on the back surface of a semiconductor substrate has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Each n-type semiconductor layer and each p-type semiconductor layer are alternately formed along a predetermined direction.
JP 2006-523025 A

ここで、半導体基板内部における光生成キャリアの再結合を抑制するには、n型半導体層とp型半導体層との間隔を狭くすることが好ましい。これにより、太陽電池特性を向上させることができる。   Here, in order to suppress recombination of photogenerated carriers inside the semiconductor substrate, it is preferable to narrow the interval between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer. Thereby, a solar cell characteristic can be improved.

しかしながら、n型半導体層とp型半導体層との間隔を狭くすると、n型半導体層とp型半導体層とが接触してしまう場合がある。この場合、n型半導体層とp型半導体層との接触部分には、低品質なダイオードが形成されるため、太陽電池特性が低下してしまうという問題があった。   However, when the interval between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer is narrowed, the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer may come into contact with each other. In this case, since a low-quality diode is formed at the contact portion between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, there is a problem that the solar cell characteristics are deteriorated.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、太陽電池特性を向上させることができる太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above-mentioned problem, and it aims at providing the solar cell which can improve a solar cell characteristic, and its manufacturing method.

本発明の特徴に係る太陽電池は、受光面と、受光面の反対側に設けられる裏面とを有する半導体基板と、裏面上に順次形成される実質的に真性な第1のi型半導体層と一導電型を有する一導電型半導体層とによって構成される第1の半導体接合と、裏面上に順次形成される実質的に真性な第2のi型半導体層と他導電型を有する他導電型半導体層とによって構成される第2の半導体接合とを備え、第1の半導体接合及び第2の半導体接合それぞれは、第1方向に沿って形成されており、第2のi型半導体層は、一導電型半導体層のうち第1方向と略直交する第2方向における一端部を覆うことを要旨とする。   A solar cell according to a feature of the present invention includes a semiconductor substrate having a light receiving surface and a back surface provided on the opposite side of the light receiving surface, and a substantially intrinsic first i-type semiconductor layer sequentially formed on the back surface. A first semiconductor junction composed of one conductivity type semiconductor layer having one conductivity type, a substantially intrinsic second i-type semiconductor layer sequentially formed on the back surface, and another conductivity type having another conductivity type Each of the first semiconductor junction and the second semiconductor junction is formed along a first direction, and the second i-type semiconductor layer includes: The gist is to cover one end of the one-conductivity-type semiconductor layer in a second direction substantially orthogonal to the first direction.

本発明の特徴に係る太陽電池によれば、第2の半導体接合の他導電型半導体層は、第2のi型半導体層によって、第1の半導体接合の一導電型半導体層と電気的に分離される。従って、一導電型半導体層と他導電型半導体層との間で低品質なダイオードが形成されることを抑制することができる。また、第1の半導体接合と第2の半導体接合との間に間隙を設ける必要がないため、第1の半導体接合と第2の半導体接合との間隔を狭くすることができる。従って、半導体基板内部における光生成キャリアの再結合を抑制することができる。その結果、太陽電池特性を向上させることができる。   According to the solar cell according to the feature of the present invention, the other-conductivity-type semiconductor layer of the second semiconductor junction is electrically separated from the one-conductivity-type semiconductor layer of the first semiconductor junction by the second i-type semiconductor layer. Is done. Therefore, it is possible to suppress the formation of a low-quality diode between the one conductivity type semiconductor layer and the other conductivity type semiconductor layer. Further, since there is no need to provide a gap between the first semiconductor junction and the second semiconductor junction, the interval between the first semiconductor junction and the second semiconductor junction can be reduced. Therefore, recombination of photogenerated carriers inside the semiconductor substrate can be suppressed. As a result, the solar cell characteristics can be improved.

本発明の特徴に係る太陽電池において、第1の半導体接合の第2方向における一端部は、半導体基板に向かって傾斜する斜面を有しており、第2のi型半導体層は、斜面を覆っていてもよい。   In the solar cell according to the feature of the present invention, one end portion in the second direction of the first semiconductor junction has a slope inclined toward the semiconductor substrate, and the second i-type semiconductor layer covers the slope. It may be.

本発明の特徴に係る太陽電池において、第1のi型半導体層は、一導電型半導体層のうち第2方向における一端部を覆っていてもよい。   In the solar cell according to the feature of the present invention, the first i-type semiconductor layer may cover one end of the one-conductivity-type semiconductor layer in the second direction.

本発明の特徴に係る太陽電池の製造方法は、受光面と、受光面の反対側に設けられる裏面とを有する半導体基板を備える太陽電池の製造方法であって、裏面上に実質的に真性な第1のi型半導体層と一導電型を有する一導電型半導体層とを順次形成する工程と、一導電型半導体層上に被覆層を形成する工程と、被覆層の一部を第1方向に沿って除去することによって、第1溝を形成する工程と、第1溝内に露出する一導電型半導体層を除去することによって、第1溝から半導体基板側に延びる第2溝を形成する工程と、第2溝の底面上及び側面上に、実質的に真性な他のi型半導体層と他導電型を有する他導電型半導体層とを順次形成する工程と、被覆層を除去する工程とを備え、第2のi型半導体層を形成する工程において、第2のi型半導体層によって、他導電型半導体層のうち第1方向と略直交する第2方向における一端部を覆うことを要旨とする。   A method for manufacturing a solar cell according to a feature of the present invention is a method for manufacturing a solar cell including a semiconductor substrate having a light receiving surface and a back surface provided on the opposite side of the light receiving surface, and is substantially intrinsic on the back surface. A step of sequentially forming a first i-type semiconductor layer and a one-conductivity-type semiconductor layer having one conductivity type, a step of forming a cover layer on the one-conductivity-type semiconductor layer, and a part of the cover layer in a first direction Forming a first groove by removing the first conductive layer, and forming a second groove extending from the first groove toward the semiconductor substrate by removing the one-conductivity-type semiconductor layer exposed in the first groove. A step of sequentially forming another intrinsic i-type semiconductor layer and another conductivity type semiconductor layer having another conductivity type on the bottom and side surfaces of the second groove, and a step of removing the covering layer In the step of forming the second i-type semiconductor layer, By the body layer, and summarized in that covering the one end portion in a first direction and a second direction substantially perpendicular of the opposite conductivity type semiconductor layer.

本発明の特徴に係る太陽電池の製造方法では、第2溝を形成する工程において、一導電型半導体層のうち被覆層の第2方向における一端部と半導体基板との間に設けられた部分を除去してもよい。   In the method for manufacturing a solar cell according to the feature of the present invention, in the step of forming the second groove, a portion provided between the one end portion in the second direction of the coating layer and the semiconductor substrate in the one-conductive semiconductor layer is formed. It may be removed.

本発明によれば、太陽電池特性を向上させることができる太陽電池及びその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solar cell which can improve a solar cell characteristic, and its manufacturing method can be provided.

次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

(太陽電池の構成)
本発明の実施形態に係る太陽電池の構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る太陽電池10の裏面側の平面図である。図2は、図1のA−A線における拡大断面図である。
(Configuration of solar cell)
The configuration of the solar cell according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a plan view of the back surface side of the solar cell 10 according to the present embodiment. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA in FIG.

図1及び図2に示すように、太陽電池10は、半導体基板11、in接合20、ip接合30、n側電極40n及びp側電極40pを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the solar cell 10 includes a semiconductor substrate 11, an in-junction 20, an ip junction 30, an n-side electrode 40n, and a p-side electrode 40p.

半導体基板11は、太陽光を受ける受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する。半導体基板11は、受光面における受光によって光生成キャリアを生成する。光生成キャリアとは、光が半導体基板11に吸収されて生成される正孔と電子とをいう。   The semiconductor substrate 11 has a light receiving surface that receives sunlight and a back surface provided on the opposite side of the light receiving surface. The semiconductor substrate 11 generates photogenerated carriers by receiving light on the light receiving surface. The photogenerated carrier refers to holes and electrons generated when light is absorbed by the semiconductor substrate 11.

半導体基板11は、n型又はp型の導電型を有する単結晶Si、多結晶Siなどの結晶系半導体材料や、GaAs、InPなどの化合物半導体材料を含む一般的な半導体材料によって構成することができる。本実施形態では、半導体基板11がn型単結晶シリコン基板であるものとする。なお、半導体基板11の受光面には、微小な凹凸が形成されていてもよい。   The semiconductor substrate 11 may be composed of a general semiconductor material including a crystalline semiconductor material such as single crystal Si or polycrystalline Si having n-type or p-type conductivity, or a compound semiconductor material such as GaAs or InP. it can. In the present embodiment, it is assumed that the semiconductor substrate 11 is an n-type single crystal silicon substrate. Note that minute irregularities may be formed on the light receiving surface of the semiconductor substrate 11.

in接合20は、半導体基板11の裏面上において、第1方向に沿ってライン状に形成される。本実施形態に係るin接合20は、実質的に真性なi型アモルファスシリコン層20iと、n型の導電型を有するn型アモルファスシリコン層20nとによって構成される。i型アモルファスシリコン層20iとn型アモルファスシリコン層20nとは、半導体基板11の裏面上に順次形成される。このような構成(いわゆるBSF構造)によれば、半導体基板11の裏面における光生成キャリアの再結合を抑制することができる。   The in-junction 20 is formed in a line shape along the first direction on the back surface of the semiconductor substrate 11. The in-junction 20 according to the present embodiment includes a substantially intrinsic i-type amorphous silicon layer 20i and an n-type amorphous silicon layer 20n having an n-type conductivity type. The i-type amorphous silicon layer 20 i and the n-type amorphous silicon layer 20 n are sequentially formed on the back surface of the semiconductor substrate 11. According to such a configuration (so-called BSF structure), recombination of photogenerated carriers on the back surface of the semiconductor substrate 11 can be suppressed.

ここで、第1方向に略直交する第2方向において、n型アモルファスシリコン層20nの幅は、i型アモルファスシリコン層20iの幅よりも小さい。また、n型アモルファスシリコン層20nの第2方向における両側面は、i型アモルファスシリコン層20iの第2方向における両側面と面一に形成される。これによって、in接合20の第2方向の両端部には、斜面20fが形成される。   Here, in the second direction substantially orthogonal to the first direction, the width of the n-type amorphous silicon layer 20n is smaller than the width of the i-type amorphous silicon layer 20i. Further, both side surfaces in the second direction of the n-type amorphous silicon layer 20n are formed flush with both side surfaces in the second direction of the i-type amorphous silicon layer 20i. As a result, slopes 20f are formed at both ends of the in-join 20 in the second direction.

ip接合30は、半導体基板11の裏面上において、第1方向に沿ってライン状に形成される。本実施形態に係るip接合30は、真性なi型アモルファスシリコン層30iと、p型の導電型を有するp型アモルファスシリコン層30pとによって構成される。i型アモルファスシリコン層30iとp型アモルファスシリコン層30pとは、半導体基板11の裏面上に順次形成される。このような構成(いわゆるHIT構造)によれば、pn接合特性を向上することができる。なお、第2方向において、p型アモルファスシリコン層30pの幅は、i型アモルファスシリコン層30iの幅よりも小さい。   The ip junction 30 is formed in a line shape along the first direction on the back surface of the semiconductor substrate 11. The ip junction 30 according to the present embodiment includes an intrinsic i-type amorphous silicon layer 30i and a p-type amorphous silicon layer 30p having a p-type conductivity type. The i-type amorphous silicon layer 30 i and the p-type amorphous silicon layer 30 p are sequentially formed on the back surface of the semiconductor substrate 11. According to such a configuration (so-called HIT structure), the pn junction characteristics can be improved. In the second direction, the width of the p-type amorphous silicon layer 30p is smaller than the width of the i-type amorphous silicon layer 30i.

このようなin接合20とip接合30とは、図1及び図2に示すように、第2方向において互いに隣接するように形成される。   The in-junction 20 and the ip junction 30 are formed so as to be adjacent to each other in the second direction, as shown in FIGS.

n側電極40nは、in接合20上において、第1方向に沿ってライン状に形成される。n側電極40nは、in接合20から電子を収集する収集電極である。n側電極40nは、in接合20上に順次形成された透明電極層と導電層とによって構成される(不図示)。透明電極層としては、透光性を有する導電性材料、例えば、ITO(酸化インジウム錫)、酸化錫、酸化亜鉛などを用いることができる。導電層としては、Ag,Alなどの金属や、樹脂材料をバインダーとして銀粒子等の導電性粒子をフィラーとする樹脂型導電性ペーストなどを用いることができる。   The n-side electrode 40n is formed in a line along the first direction on the in-junction 20. The n-side electrode 40n is a collecting electrode that collects electrons from the in-junction 20. The n-side electrode 40n includes a transparent electrode layer and a conductive layer that are sequentially formed on the in-junction 20 (not shown). As the transparent electrode layer, a light-transmitting conductive material such as ITO (indium tin oxide), tin oxide, or zinc oxide can be used. As the conductive layer, a metal such as Ag or Al, a resin-type conductive paste using a resin material as a binder and conductive particles such as silver particles as a filler can be used.

p側電極40pは、ip接合30上において、第1方向に沿ってライン状に形成される。p側電極40pは、ip接合30から正孔を収集する収集電極である。p側電極40pは、n側電極40nと同様に、ip接合30上に順次形成された透明電極層と導電層とによって構成される(不図示)。   The p-side electrode 40p is formed in a line shape along the first direction on the ip junction 30. The p-side electrode 40 p is a collecting electrode that collects holes from the ip junction 30. Similarly to the n-side electrode 40n, the p-side electrode 40p is configured by a transparent electrode layer and a conductive layer that are sequentially formed on the ip junction 30 (not shown).

ここで、本実施形態では、第2方向において、ip接合30の一端部は、in接合20の一端部を覆っている。具体的には、ip接合30のi型アモルファスシリコン層30iは、in接合20の斜面20fを覆う。n型アモルファスシリコン層20nとp型アモルファスシリコン層30pとは、i型アモルファスシリコン層30iによって電気的に分離される。   Here, in the present embodiment, one end of the ip junction 30 covers one end of the in-junction 20 in the second direction. Specifically, the i-type amorphous silicon layer 30 i of the ip junction 30 covers the slope 20 f of the in-junction 20. The n-type amorphous silicon layer 20n and the p-type amorphous silicon layer 30p are electrically separated by the i-type amorphous silicon layer 30i.

(太陽電池の製造方法)
次に、太陽電池10の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
(Method for manufacturing solar cell)
Next, the manufacturing method of the solar cell 10 is demonstrated, referring drawings.

まず、図3に示すように、n型単結晶シリコン基板(半導体基板11)の裏面上に、CVD法を用いて、i型アモルファスシリコン層20iとn型アモルファスシリコン層20nとを順次形成する。これによって、in接合20が形成される。i型アモルファスシリコン層20iの層厚は、実質的に発電に寄与しない程度の厚み、例えば数Å〜250Å程度である。n型アモルファスシリコン層20nの層厚は、例えば10nm程度である。   First, as shown in FIG. 3, an i-type amorphous silicon layer 20i and an n-type amorphous silicon layer 20n are sequentially formed on the back surface of an n-type single crystal silicon substrate (semiconductor substrate 11) using a CVD method. Thereby, the in-junction 20 is formed. The i-type amorphous silicon layer 20i has a thickness that does not substantially contribute to power generation, for example, about several to 250 inches. The layer thickness of the n-type amorphous silicon layer 20n is, for example, about 10 nm.

次に、図4に示すように、n型アモルファスシリコン層20n上に、CVD法を用いて、被覆層50を形成する。被覆層50は、後工程においてエッチング法によって選択的に除去可能な材料を用いて形成される。被覆層50としては、例えば、窒化シリコンや酸化シリコンなどを用いることができる。被覆層50の厚みは、例えば100nm程度である。   Next, as shown in FIG. 4, a coating layer 50 is formed on the n-type amorphous silicon layer 20n by CVD. The covering layer 50 is formed using a material that can be selectively removed by an etching method in a later step. As the coating layer 50, for example, silicon nitride, silicon oxide, or the like can be used. The thickness of the coating layer 50 is, for example, about 100 nm.

次に、図5に示すように、フォトリソグラフィー法によって、被覆層50の一部を所定間隔で第1方向に沿って除去する。これによって、第1方向に沿ってそれぞれ延びる複数本の第1溝50gが形成される。   Next, as shown in FIG. 5, a part of the coating layer 50 is removed along the first direction at a predetermined interval by photolithography. Thereby, a plurality of first grooves 50g extending along the first direction are formed.

次に、図6に示すように、被覆層50をマスクとし、エッチング法によって、i型アモルファスシリコン層20iとn型アモルファスシリコン層20nとの一部を所定間隔で第1方向に沿って除去する。これによって、第1方向に沿ってそれぞれ延びる複数本の第2溝20gが形成される。第2溝20gは、第1溝50gから半導体基板11側に延びる。本実施形態では、第2溝20gは、半導体基板11まで達するように形成される。   Next, as shown in FIG. 6, a part of the i-type amorphous silicon layer 20i and the n-type amorphous silicon layer 20n is removed at a predetermined interval along the first direction by an etching method using the covering layer 50 as a mask. . Thereby, a plurality of second grooves 20g extending along the first direction are formed. The second groove 20g extends from the first groove 50g to the semiconductor substrate 11 side. In the present embodiment, the second groove 20 g is formed so as to reach the semiconductor substrate 11.

ここで、第2溝20gを形成する工程では、n型アモルファスシリコン層20nのうち、被覆層50の第2方向における一端部と半導体基板11との間に設けられた部分をも除去する。すなわち、被覆層50の下に設けられたn型アモルファスシリコン層20nを抉るように除去する。この場合、被覆層50の下に設けられたi型アモルファスシリコン層20iを同様に抉るように除去してもよい。被覆層50の下でエッチングを等方的に進めることによって、in接合20に斜面20fが形成される。   Here, in the step of forming the second groove 20g, the portion of the n-type amorphous silicon layer 20n provided between the one end portion of the coating layer 50 in the second direction and the semiconductor substrate 11 is also removed. That is, the n-type amorphous silicon layer 20n provided under the covering layer 50 is removed so as to cover it. In this case, the i-type amorphous silicon layer 20 i provided under the coating layer 50 may be removed so as to be covered similarly. The slope 20 f is formed in the in-joint 20 by isotropically proceeding etching under the covering layer 50.

次に、図7に示すように、第2溝20gの底面上及び側面上に、CVD法を用いて、i型アモルファスシリコン層30iとp型アモルファスシリコン層30pとを順次形成する。これによって、ip接合30が形成される。i型アモルファスシリコン層30iの層厚は、実質的に発電に寄与しない程度の厚み、例えば数Å〜250Å程度である。p型アモルファスシリコン層30pの層厚は、例えば10nm程度である。被覆層50の下部にも回り込むようにi型アモルファスシリコン層30i及びp型アモルファスシリコン層30pを形成することによって、in接合20の斜面20fは、ip接合30のi型アモルファスシリコン層30iによって覆われる。n型アモルファスシリコン層20nとp型アモルファスシリコン層30pとは、i型アモルファスシリコン層30iによって電気的に分離される。   Next, as shown in FIG. 7, an i-type amorphous silicon layer 30i and a p-type amorphous silicon layer 30p are sequentially formed on the bottom and side surfaces of the second groove 20g by using the CVD method. As a result, the ip junction 30 is formed. The i-type amorphous silicon layer 30i has a thickness that does not substantially contribute to power generation, for example, about several to 250 inches. The layer thickness of the p-type amorphous silicon layer 30p is, for example, about 10 nm. By forming the i-type amorphous silicon layer 30 i and the p-type amorphous silicon layer 30 p so as to go around the lower part of the covering layer 50, the inclined surface 20 f of the in-junction 20 is covered with the i-type amorphous silicon layer 30 i of the ip junction 30. . The n-type amorphous silicon layer 20n and the p-type amorphous silicon layer 30p are electrically separated by the i-type amorphous silicon layer 30i.

次に、図8に示すように、エッチング法によって、被覆層50を全て除去する。これによって、ip接合30とn型アモルファスシリコン層20nとが露出される。なお、このときp型アモルファスシリコン層30pの端部は、i型アモルファスシリコン層30iによって覆われており、p型アモルファスシリコン層30pの中央部は露出される。また、本工程において、被覆層50の表面に形成されたi型アモルファスシリコン層30iとp型アモルファスシリコン層30pとは、被覆層50とともに除去される。   Next, as shown in FIG. 8, the entire coating layer 50 is removed by an etching method. As a result, the ip junction 30 and the n-type amorphous silicon layer 20n are exposed. At this time, the end portion of the p-type amorphous silicon layer 30p is covered with the i-type amorphous silicon layer 30i, and the central portion of the p-type amorphous silicon layer 30p is exposed. In this step, the i-type amorphous silicon layer 30 i and the p-type amorphous silicon layer 30 p formed on the surface of the coating layer 50 are removed together with the coating layer 50.

次に、スパッタリング法を用いて、n型アモルファスシリコン層20n上及びp型アモルファスシリコン層30p上に、第1方向に沿って、ITO層(透明電極層)を形成する。続いて、印刷法や塗布法などを用いて、透明電極層上に銀ペースト(導電層)を配ける。   Next, an ITO layer (transparent electrode layer) is formed along the first direction on the n-type amorphous silicon layer 20n and the p-type amorphous silicon layer 30p by sputtering. Subsequently, a silver paste (conductive layer) is provided on the transparent electrode layer using a printing method, a coating method, or the like.

(作用及び効果)
本実施形態に係る太陽電池10は、裏面上に形成されたin接合20とip接合30とを備える。ip接合30のi型アモルファスシリコン層30iは、n型アモルファスシリコン層20nの第2方向における一端部を覆う。
(Function and effect)
The solar cell 10 according to the present embodiment includes an in junction 20 and an ip junction 30 formed on the back surface. The i-type amorphous silicon layer 30i of the ip junction 30 covers one end of the n-type amorphous silicon layer 20n in the second direction.

これによって、ip接合30のp型アモルファスシリコン層30pは、in接合20のn型アモルファスシリコン層20nと電気的に分離される。従って、p型アモルファスシリコン層30pとn型アモルファスシリコン層20nとの間で低品質なダイオードが形成されることを抑制することができる。また、in接合20とip接合30との間に間隙を設ける必要がないため、in接合20とip接合30との間隔を狭くすることができる。従って、半導体基板11内部における光生成キャリアの再結合を抑制することができる。その結果、太陽電池特性を向上させることができる。   As a result, the p-type amorphous silicon layer 30 p of the ip junction 30 is electrically separated from the n-type amorphous silicon layer 20 n of the in-junction 20. Therefore, it is possible to suppress the formation of a low-quality diode between the p-type amorphous silicon layer 30p and the n-type amorphous silicon layer 20n. Further, since there is no need to provide a gap between the in-junction 20 and the ip junction 30, the interval between the in-junction 20 and the ip junction 30 can be reduced. Therefore, recombination of photogenerated carriers inside the semiconductor substrate 11 can be suppressed. As a result, the solar cell characteristics can be improved.

また、本実施形態に係る太陽電池10の製造方法では、被覆層50の一部を除去することによって形成される第2溝を利用して、ip接合30を形成することができる。従って、隣接するとともに電気的に分離されたin接合20とip接合30とを簡便に形成することができる。   In the method for manufacturing the solar cell 10 according to the present embodiment, the ip junction 30 can be formed using the second groove formed by removing a part of the coating layer 50. Therefore, the in-junction 20 and the ip junction 30 which are adjacent and electrically separated can be easily formed.

また、p型アモルファスシリコン層30pの端部は、i型アモルファスシリコン層30iによって覆われており、p型アモルファスシリコン層30pの中央部は露出されている。このため、n型アモルファスシリコン層20n上に形成するn側電極40nの位置が多少ずれたとしても、p型アモルファスシリコン層30pとn側電極40nとの間の短絡は、i型アモルファスシリコン層30iによって抑制される。従って、太陽電池10の製造歩留まりを向上させることができる。   Further, the end portion of the p-type amorphous silicon layer 30p is covered with the i-type amorphous silicon layer 30i, and the central portion of the p-type amorphous silicon layer 30p is exposed. For this reason, even if the position of the n-side electrode 40n formed on the n-type amorphous silicon layer 20n is slightly shifted, the short circuit between the p-type amorphous silicon layer 30p and the n-side electrode 40n causes the i-type amorphous silicon layer 30i. Is suppressed by. Therefore, the manufacturing yield of the solar cell 10 can be improved.

(その他の実施形態)
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
Although the present invention has been described according to the above-described embodiments, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、上記実施形態では、第2溝20gは、半導体基板11に達することとしたが、第2溝20gは、i型アモルファスシリコン層20iに達していればよい。ただし、第2溝20gと半導体基板11との間にi型アモルファスシリコン層20iを残存させる場合には、ip接合30のi型アモルファスシリコン層30iの層厚を小さくすることが好ましい。これによって、半導体基板11とip接合30との電気的抵抗値を小さく抑えることができる。なお、第2溝20gは、半導体基板11の内部まで入り込んでいてもよい。   For example, in the above embodiment, the second groove 20g reaches the semiconductor substrate 11. However, the second groove 20g only needs to reach the i-type amorphous silicon layer 20i. However, when the i-type amorphous silicon layer 20 i is left between the second groove 20 g and the semiconductor substrate 11, it is preferable to reduce the thickness of the i-type amorphous silicon layer 30 i of the ip junction 30. Thereby, the electrical resistance value between the semiconductor substrate 11 and the ip junction 30 can be kept small. Note that the second groove 20 g may penetrate into the semiconductor substrate 11.

また、上記実施形態では、半導体基板11は、n型単結晶シリコン基板であることとしたが、半導体基板11は、p型単結晶シリコン基板であってもよい。   In the above embodiment, the semiconductor substrate 11 is an n-type single crystal silicon substrate. However, the semiconductor substrate 11 may be a p-type single crystal silicon substrate.

また、上記実施形態では、ip接合30が、in接合20の第2方向における一端部を覆うこととしたが、in接合20が、ip接合30の第2方向における一端部を覆っていてもよい。   In the above embodiment, the ip junction 30 covers one end of the in-junction 20 in the second direction. However, the in-junction 20 may cover one end of the ip junction 30 in the second direction. .

また、上記実施形態では、in接合20及びip接合30は、アモルファスシリコンによって構成されることとしたが、これに限られるものではない。例えば、in接合20及びip接合30は、アモルファスシリコンカーバイドや微結晶シリコンによって構成されていてもよい。   In the above embodiment, the in-junction 20 and the ip junction 30 are made of amorphous silicon. However, the present invention is not limited to this. For example, the in-junction 20 and the ip junction 30 may be made of amorphous silicon carbide or microcrystalline silicon.

また、上記実施形態では、i型アモルファスシリコン層20iとi型アモルファスシリコン層30iとは、実質的に真性であることとしたが、p型ドーパント及びn型ドーパントの両方を互いに補償しあうように含んでいてもよい。   In the above embodiment, the i-type amorphous silicon layer 20i and the i-type amorphous silicon layer 30i are substantially intrinsic. However, both the p-type dopant and the n-type dopant are compensated for each other. May be included.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

以下、本発明に係る太陽電池の実施例について具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。   Hereinafter, examples of the solar cell according to the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to those shown in the following examples, and may be appropriately changed within the scope not changing the gist thereof. Can be implemented.

(実施例)
まず、(100)方位のn型単結晶シリコン基板(100mm角、200μm厚、抵抗率0.1Ωcm)を準備した。
(Example)
First, an (100) -oriented n-type single crystal silicon substrate (100 mm square, 200 μm thickness, resistivity 0.1 Ωcm) was prepared.

次に、アルカリ水溶液(20%水酸化ナトリウム)を用いた異方性エッチング法によって、n型単結晶シリコン基板の受光面に微細なテクスチャ構造を形成した。   Next, a fine texture structure was formed on the light-receiving surface of the n-type single crystal silicon substrate by anisotropic etching using an aqueous alkali solution (20% sodium hydroxide).

次に、n型単結晶シリコン基板の裏面上に、RfプラズマCVD法によって、ノンドープのi型アモルファスシリコン層とn型不純物をドープしたn型アモルファスシリコン層とを順次形成した。i型アモルファスシリコン層の層厚は5nmであり、n型アモルファスシリコン層の層厚は5nmであった。   Next, a non-doped i-type amorphous silicon layer and an n-type amorphous silicon layer doped with n-type impurities were sequentially formed on the back surface of the n-type single crystal silicon substrate by Rf plasma CVD. The layer thickness of the i-type amorphous silicon layer was 5 nm, and the layer thickness of the n-type amorphous silicon layer was 5 nm.

次に、n型アモルファスシリコン層上に、RfプラズマCVD法によって、100nm厚の窒化シリコン層を犠牲層として形成した。   Next, a 100 nm thick silicon nitride layer was formed as a sacrificial layer on the n-type amorphous silicon layer by Rf plasma CVD.

次に、窒化シリコン層上に、スピンコート法によって、5μm厚のフォトレジスト層を形成し、露光によって第1方向に沿った開口パターンを形成した。続いて、フッ化水素酸水溶液(5%フッ化水素酸)を用いて、窒化シリコン層の一部を開口パターンに従って除去した。これによって、複数本の第1溝を形成した。なお、第1溝の開口幅は、後工程で形成されるin接合とip接合とのピッチが1000μmとなるように調整した。   Next, a 5 μm-thick photoresist layer was formed on the silicon nitride layer by spin coating, and an opening pattern along the first direction was formed by exposure. Subsequently, a part of the silicon nitride layer was removed according to the opening pattern using a hydrofluoric acid aqueous solution (5% hydrofluoric acid). Thereby, a plurality of first grooves were formed. Note that the opening width of the first groove was adjusted so that the pitch between the in-junction and the ip-junction formed in the subsequent process was 1000 μm.

次に、n型単結晶シリコン基板の受光面上に、RfプラズマCVD法によって、80nm厚の窒化シリコン層をパッシベーション層として形成した。   Next, an 80 nm thick silicon nitride layer was formed as a passivation layer on the light-receiving surface of the n-type single crystal silicon substrate by Rf plasma CVD.

次に、アルカリ水溶液(3%水酸化ナトリウム)を用いた等方性エッチング法によって、第1溝の内部に露出するn型アモルファスシリコン層を除去した。また、当該工程において、i型アモルファスシリコン層及びn型単結晶シリコン基板を同時に除去することによって、第1溝からn型単結晶シリコン基板内部まで達する第2溝を形成した。この際、被覆層50の下に設けられたn型アモルファスシリコン層とi型アモルファスシリコン層とが抉るように除去されることによって、in接合の端部に斜面が形成された。なお、第2溝の鉛直方向長さは、約2μmであった。   Next, the n-type amorphous silicon layer exposed inside the first groove was removed by an isotropic etching method using an alkaline aqueous solution (3% sodium hydroxide). In the step, the i-type amorphous silicon layer and the n-type single crystal silicon substrate were removed at the same time, thereby forming a second groove reaching the inside of the n-type single crystal silicon substrate from the first groove. At this time, the n-type amorphous silicon layer and the i-type amorphous silicon layer provided under the covering layer 50 were removed so that the slope was formed at the end of the in-junction. The vertical length of the second groove was about 2 μm.

次に、第2溝の底面上及び側面上に、RfプラズマCVD法によって、ノンドープのi型アモルファスシリコン層とp型不純物をドープしたp型アモルファスシリコン層とを順次形成した。i型アモルファスシリコン層の層厚は5nmであり、p型アモルファスシリコン層の層厚は5nmであった。これによって、第2溝の内部にip接合を形成され、in接合とip接合とが1000μmピッチで併せて96本形成された。   Next, a non-doped i-type amorphous silicon layer and a p-type amorphous silicon layer doped with p-type impurities were sequentially formed on the bottom and side surfaces of the second groove by Rf plasma CVD. The layer thickness of the i-type amorphous silicon layer was 5 nm, and the layer thickness of the p-type amorphous silicon layer was 5 nm. As a result, ip junctions were formed inside the second groove, and 96 in junctions and ip junctions were formed at a pitch of 1000 μm.

次に、n型単結晶シリコン基板の受光面上に形成されたパッシベーション層としての窒化シリコン層上に、スピンコート法によって、受光面保護層としてレジスト層を形成し、露光によって硬化させた。   Next, a resist layer was formed as a light-receiving surface protective layer by spin coating on a silicon nitride layer as a passivation layer formed on the light-receiving surface of the n-type single crystal silicon substrate, and was cured by exposure.

次に、フッ化水素酸水溶液(5%フッ化水素酸)を用いて、犠牲層としての窒化シリコン層を除去した。   Next, the silicon nitride layer as a sacrificial layer was removed using a hydrofluoric acid aqueous solution (5% hydrofluoric acid).

次に、in接合上及びip接合上に、メタルマスクを用いたRfスパッタ法によって、50nm厚のITO層と5μm厚のAg層とを形成した。   Next, an ITO layer having a thickness of 50 nm and an Ag layer having a thickness of 5 μm were formed on the in-junction and the ip-junction by Rf sputtering using a metal mask.

(比較例)
次に、以下のようにして、比較例に係る太陽電池を作製した。
(Comparative example)
Next, a solar cell according to a comparative example was produced as follows.

まず、実施例と同様のn型単結晶シリコン基板の裏面上に、メタルマスクを用いたRfプラズマCVD法によって、ノンドープのi型アモルファスシリコン層とn型不純物をドープしたn型アモルファスシリコン層とを櫛歯状に順次形成した。i型アモルファスシリコン層の層厚は5nmであり、n型アモルファスシリコン層の層厚は5nmであった。   First, a non-doped i-type amorphous silicon layer and an n-type amorphous silicon layer doped with an n-type impurity are formed on the back surface of an n-type single crystal silicon substrate similar to the embodiment by Rf plasma CVD using a metal mask. Sequentially formed in a comb shape. The layer thickness of the i-type amorphous silicon layer was 5 nm, and the layer thickness of the n-type amorphous silicon layer was 5 nm.

次に、n型単結晶シリコン基板の裏面上に、メタルマスクを用いたRfプラズマCVD法によって、ノンドープのi型アモルファスシリコン層とp型不純物をドープしたp型アモルファスシリコン層とを櫛歯状に順次形成した。i型アモルファスシリコン層の層厚は5nmであり、p型アモルファスシリコン層の層厚は5nmであった。これによって、複数本のin接合と複数本のip接合とが交互に形成された。   Next, a non-doped i-type amorphous silicon layer and a p-type amorphous silicon layer doped with a p-type impurity are comb-shaped on the back surface of the n-type single crystal silicon substrate by Rf plasma CVD using a metal mask. Sequentially formed. The layer thickness of the i-type amorphous silicon layer was 5 nm, and the layer thickness of the p-type amorphous silicon layer was 5 nm. As a result, a plurality of in-junctions and a plurality of ip junctions were alternately formed.

次に、n型単結晶シリコン基板の受光面上に、RfプラズマCVD法によって、80nm厚の窒化シリコン層を表面反射防止層として形成した。   Next, an 80 nm thick silicon nitride layer was formed as a surface antireflection layer on the light-receiving surface of the n-type single crystal silicon substrate by Rf plasma CVD.

(太陽電池特性の測定)
次に、太陽電池特性として太陽電池の変換効率を測定した。具体的には、ソーラーシミュレーターを用いて、上述の実施例及び比較例それぞれ10個ずつについて、太陽電池の変換効率を測定した。表1に測定結果を示す。

Figure 0005347409
(Measurement of solar cell characteristics)
Next, the conversion efficiency of the solar cell was measured as the solar cell characteristic. Specifically, the solar cell conversion efficiency was measured for each of the ten examples and comparative examples described above using a solar simulator. Table 1 shows the measurement results.
Figure 0005347409

上表に示すように、実施例に係る太陽電池の変換効率は、比較例に係る太陽電池の変換効率よりも高かった。   As shown in the above table, the conversion efficiency of the solar cell according to the example was higher than the conversion efficiency of the solar cell according to the comparative example.

実施例に係る太陽電池では、in接合とip接合との間隔を狭くするとともに、ip接合を構成するi型アモルファスシリコン層によって両者を電気的に分離することができた。そのため、実施例に係る太陽電池において変換効率を向上させることができた。   In the solar cell according to the example, the distance between the in-junction and the ip junction can be narrowed, and both can be electrically separated by the i-type amorphous silicon layer constituting the ip junction. Therefore, conversion efficiency could be improved in the solar cell according to the example.

一方で、比較例に係る太陽電池では、in接合とip接合とが接触してしまった部分において低品質なダイオードが形成されたため、変換効率が低下したものと考えられる。   On the other hand, in the solar cell according to the comparative example, it is considered that the conversion efficiency was lowered because a low-quality diode was formed in the portion where the in-junction and the ip-junction contacted.

本発明の実施形態に係る太陽電池10の裏面側の平面図である。It is a top view of the back surface side of the solar cell 10 which concerns on embodiment of this invention. 図1のA−A線における拡大断面図である。It is an expanded sectional view in the AA line of FIG. 本発明の実施形態に係る太陽電池10の製造方法を説明するための図である(その1)。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the solar cell 10 which concerns on embodiment of this invention (the 1). 本発明の実施形態に係る太陽電池10の製造方法を説明するための図である(その2)。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the solar cell 10 which concerns on embodiment of this invention (the 2). 本発明の実施形態に係る太陽電池10の製造方法を説明するための図である(その3)。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the solar cell 10 which concerns on embodiment of this invention (the 3). 本発明の実施形態に係る太陽電池10の製造方法を説明するための図である(その4)。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the solar cell 10 which concerns on embodiment of this invention (the 4). 本発明の実施形態に係る太陽電池10の製造方法を説明するための図である(その5)。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the solar cell 10 which concerns on embodiment of this invention (the 5). 本発明の実施形態に係る太陽電池10の製造方法を説明するための図である(その6)。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the solar cell 10 which concerns on embodiment of this invention (the 6).

符号の説明Explanation of symbols

10…太陽電池
11…半導体基板
20…in接合
20f…斜面
20i…i型アモルファスシリコン層
20n…n型アモルファスシリコン層
30…ip接合
30i…i型アモルファスシリコン層
30p…p型アモルファスシリコン層
40n…n側電極
40p…p側電極
50…被覆層
50g…第1溝
20g…第2溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Solar cell 11 ... Semiconductor substrate 20 ... In junction 20f ... Slope 20i ... i-type amorphous silicon layer 20n ... n-type amorphous silicon layer 30 ... ip junction 30i ... i-type amorphous silicon layer 30p ... p-type amorphous silicon layer 40n ... n Side electrode 40p ... p side electrode 50 ... covering layer 50g ... first groove 20g ... second groove

Claims (4)

受光面と、前記受光面の反対側に設けられる裏面とを有する半導体基板と、
前記裏面上に順次形成される真性な第1のi型半導体層と一導電型を有する一導電型半導体層とによって構成される第1の半導体接合と、
前記裏面上に順次形成される実質的に真性な第2のi型半導体層と他導電型を有する他導電型半導体層とによって構成される第2の半導体接合と
を備え、
前記第1の半導体接合及び前記第2の半導体接合それぞれは、前記半導体基板と水平方向である第1方向に沿って形成されており、
前記第2のi型半導体層は、前記他導電型半導体層及び前記一導電型半導体層が互いに電気的に分離されるように、前記第1のi型半導体層及び前記一導電型半導体層のうち前記第1方向と略直交するとともに前記半導体基板と水平方向である第2方向における一端部の側面を覆う
ことを特徴とする太陽電池。
A semiconductor substrate having a light receiving surface and a back surface provided on the opposite side of the light receiving surface;
A first semiconductor junction composed of an intrinsic first i-type semiconductor layer sequentially formed on the back surface and a one-conductivity-type semiconductor layer having one conductivity type;
A second semiconductor junction composed of a substantially intrinsic second i-type semiconductor layer sequentially formed on the back surface and another conductivity type semiconductor layer having another conductivity type;
Each of the first semiconductor junction and the second semiconductor junction is formed along a first direction that is horizontal to the semiconductor substrate,
The second i-type semiconductor layer includes the first i-type semiconductor layer and the one-conductivity type semiconductor layer so that the other-conductivity-type semiconductor layer and the one-conductivity-type semiconductor layer are electrically separated from each other. A solar cell characterized by covering a side surface of one end portion in a second direction which is substantially perpendicular to the first direction and horizontal to the semiconductor substrate.
前記第1の半導体接合の前記第2方向における一端部の側面は、前記半導体基板に向かって傾斜する斜面を有しており、
前記第2のi型半導体層は、前記斜面を覆う
ことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
The side surface of the one end portion in the second direction of the first semiconductor junction has a slope inclined toward the semiconductor substrate,
The solar cell according to claim 1, wherein the second i-type semiconductor layer covers the slope.
受光面と、前記受光面の反対側に設けられる裏面とを有する半導体基板を備える太陽電池の製造方法であって、
前記裏面上に真性な第1のi型半導体層と一導電型を有する一導電型半導体層とを順次形成する工程と、
前記一導電型半導体層上に被覆層を形成する工程と、
前記被覆層の一部を前記半導体基板と水平方向である第1方向に沿って除去することによって、第1溝を形成する工程と、
前記第1溝内に露出する前記一導電型半導体層を除去することによって、前記第1溝から前記半導体基板側に延びる第2溝を形成する工程と、
前記第2溝の底面上及び側面上に、実質的に真性な第2のi型半導体層と他導電型を有する他導電型半導体層とを前記他導電型半導体層及び前記一導電型半導体層が互いに電気的に分離されるように順次形成する工程と、
前記被覆層を除去する工程と
を備え、
前記第2のi型半導体層を形成する工程において、
前記第2のi型半導体層によって、前記第1のi型半導体層及び前記一導電型半導体層のうち前記第1方向と略直交するとともに前記半導体基板と水平方向である第2方向における一端部の側面を覆う
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
A method for manufacturing a solar cell comprising a semiconductor substrate having a light receiving surface and a back surface provided on the opposite side of the light receiving surface,
Sequentially forming an intrinsic first i-type semiconductor layer and one conductivity type semiconductor layer having one conductivity type on the back surface;
Forming a coating layer on the one conductivity type semiconductor layer;
Forming a first groove by removing a part of the covering layer along a first direction that is horizontal with the semiconductor substrate;
Forming a second groove extending from the first groove toward the semiconductor substrate by removing the one-conductivity-type semiconductor layer exposed in the first groove;
A substantially intrinsic second i-type semiconductor layer and another conductivity type semiconductor layer having another conductivity type are formed on the bottom surface and side surface of the second groove, and the other conductivity type semiconductor layer and the one conductivity type semiconductor layer. Sequentially forming the layers so as to be electrically isolated from each other;
Removing the coating layer,
In the step of forming the second i-type semiconductor layer,
One end of the first i-type semiconductor layer and the one-conductivity-type semiconductor layer in the second direction that is substantially orthogonal to the first direction and is horizontal to the semiconductor substrate by the second i-type semiconductor layer. A method for manufacturing a solar cell, characterized by covering a side surface of the solar cell.
前記第2溝を形成する工程において、
前記一導電型半導体層のうち前記被覆層の前記第2方向における一端部と前記半導体基板との間に設けられた部分を除去する
ことを特徴とする請求項3に記載の太陽電池の製造方法。
In the step of forming the second groove,
4. The method for manufacturing a solar cell according to claim 3, wherein a portion provided between the one end portion of the covering layer in the second direction and the semiconductor substrate is removed from the one-conductivity-type semiconductor layer. .
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