太陽能電池元件、太陽能電池元件的制造方法及太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的太陽能電池元件，其具有：具有受光面、與上述受光面相反側(cè)的背面及側(cè)面的半導(dǎo)體基板；配置于上述受光面上的受光面電極；配置于上述背面上的背面電極；和配置于上述受光面、上述背面及側(cè)面中的至少一個面上且含有選自Nb2O5、Ta2O5、V2O5、Y2O3及HfO2中的至少1種化合物的鈍化層。
【專利說明】太陽能電池元件、太陽能電池元件的制造方法及太陽能電 池模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能電池元件、太陽能電池元件的制造方法及太陽能電池模塊。

【背景技術(shù)】
[0002] 對以往的硅太陽能電池元件的制造工序進(jìn)行說明。
[0003] 首先，為了促進(jìn)陷光效應(yīng)而實現(xiàn)高效率化，準(zhǔn)備在受光面?zhèn)刃纬捎屑y理結(jié)構(gòu)的P 型硅基板，接著，在氧氯化磷（POCl3)、氮氣及氧氣的混合氣體氣氛中在800°C?900°C下進(jìn) 行數(shù)十分鐘的處理，均勻地形成η型擴散層。在該以往的方法中，由于使用混合氣體進(jìn)行磷 的擴散，因此不僅在受光面即表面形成η型擴散層，而且在側(cè)面及背面也形成η型擴散層。 因此，為了除去形成于側(cè)面的η型擴散層而需要進(jìn)行側(cè)蝕刻。此外，形成于背面的η型擴散 層需要變換為P +型擴散層。因此，在整個背面涂布包含鋁粒子及粘合劑的鋁糊劑并對其進(jìn) 行熱處理（燒成）而將η型擴散層轉(zhuǎn)化為P +型擴散層，并且形成鋁電極，由此得到歐姆接 觸。
[0004] 但是，由鋁糊劑形成的鋁電極的電導(dǎo)率低。因此，為了降低薄膜電阻，通常形成于 整個背面的鋁電極在熱處理后必須具有10 ym?20 μπι左右的厚度。進(jìn)而，由于硅與鋁的 熱膨脹率大不相同，因此，在熱處理及冷卻的過程中，使形成有鋁電極的硅基板中產(chǎn)生較大 的內(nèi)部應(yīng)力，從而造成晶界損傷（damage)、結(jié)晶缺陷增長及翹曲。
[0005] 為了解決該問題，有減少鋁糊劑的賦予量而使鋁電極的厚度變薄的方法。但是，如 果減少鋁糊劑的賦予量，則從P型硅半導(dǎo)體基板的表面擴散至內(nèi)部的鋁量變得不充分。結(jié) 果：無法實現(xiàn)所需的BSF (Back Surface Field，背場）效應(yīng)（因 P+型擴散層的存在而使生 成載流子的收集效率提高的效應(yīng)），因此產(chǎn)生太陽能電池的特性降低的問題。
[0006] 基于上述情況，提出了通過在硅基板表面的一部分賦予鋁糊劑而局部地形成P+型 擴散層和鋁電極的點接觸的方法（例如參照日本專利第3107287號公報）。
[0007] 此種在與受光面相反的面（以下也稱為"背面"）具有點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池 的情況下，需要在除鋁電極以外的部分的表面抑制少數(shù)載流子的再結(jié)合速度。作為用于該 用途的背面用的鈍化層，提出了 SiO2膜等（例如參照日本特開2004-6565號公報）。作為 因形成此種SiO2膜所產(chǎn)生的鈍化效果，包括將硅基板的背面表層部的硅原子的未結(jié)合鍵封 端，從而使引起再結(jié)合的表面能級密度降低的效果。
[0008] 此外，作為抑制少數(shù)載流子的再結(jié)合的其它方法，包括利用鈍化層內(nèi)的固定電荷 所產(chǎn)生的電場來降低少數(shù)載流子密度的方法。這樣的鈍化效果通常被稱為電場效應(yīng)，并提 出了氧化鋁（Al 2O3)膜等作為具有負(fù)固定電荷的材料（例如參照日本專利第4767110號公 報）。
[0009] 這樣的鈍化層通常通過ALD (Atomic Layer Deposition，原子層沉積）法、 CVD (Chemical Vapor Deposition，化學(xué)氣相沉積）法等方法形成（例如參照J(rèn)ournal of Applied Physics，104(2008)，113703-1 ?113703-7)。此外，作為在半導(dǎo)體基板上形成 氧化鋁膜的簡便的方法，提出了利用溶膠凝膠法的方法（例如參照Thin Solid Films， 517 (2009)，6327 ?6330 及 Chinese Physics Letters，26(2009)，088102-1 ?088102-4)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的課題
[0011] Journal of Applied Physics，104(2008)，113703-1 ?113703-7 中記載的方 法包含蒸鍍等復(fù)雜的制造工序，所以存在難以提高生產(chǎn)率的情況。此外，在用于Thin Solid Films，517(2009)，6327-6330 及 Chinese Physics Letters，26 (2009)，088102-1 ? 088102-4所記載的方法的鈍化層形成用組合物中，會經(jīng)時性地產(chǎn)生凝膠化等不良情況，保 存穩(wěn)定性還難以稱得上充分。
[0012] 本發(fā)明鑒于以上的以往問題而完成，其課題在于提供具有優(yōu)異轉(zhuǎn)換效率且抑制轉(zhuǎn) 換效率的經(jīng)時性降低的太陽能電池元件、該太陽能電池元件的簡便的制造方法及太陽能電 池模塊。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 用于解決上述課題的具體手段如下所述。
[0015] 〈1> 一種太陽能電池元件，其具有：
[0016] 具有受光面、與上述受光面相反側(cè)的背面及側(cè)面的半導(dǎo)體基板；
[0017] 配置于上述受光面上的受光面電極；
[0018] 配置于上述背面上的背面電極；和
[0019] 配置于上述受光面、上述背面及上述側(cè)面中的至少一個面上且含有選自Nb20 5、 Ta2O5' V205、Y2O3及HfO 2中的至少1種化合物的鈍化層。
[0020] 〈2>根據(jù)上述〈1>所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化層還含有A120 3。
[0021] 〈3>根據(jù)上述〈1>或〈2>所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化層為鈍化層形成 用組合物的熱處理物。
[0022] 〈4>根據(jù)上述〈3>所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化層形成用組合物含有選 自Nb 205、Ta205、V20 5、Y203、Hf0^下述通式⑴所示的化合物中的至少1種化合物。
[0023] M(OR1)m (I)
[0024] 式（I)中，M包含選自Nb、Ta、V、Y及Hf中的至少1種金屬元素。R1分別獨立地 表示碳數(shù)1?8的燒基或碳數(shù)6?14的芳基。m表示0?5的整數(shù)。
[0025] 〈5>根據(jù)上述〈4>所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化層形成用組合物含有選 自Nb 2O5及上述通式（I)中的M為Nb的化合物中的至少1種鈮化合物，上述鈍化層形成用 組合物中的上述鈮化合物的總含有率以Nb 2O5換算為0. 1質(zhì)量％?99. 9質(zhì)量％。
[0026] 〈6>根據(jù)上述〈3>?〈5>中任一項所述的太陽能電池元件，其中，上述鈍化層形成 用組合物還含有選自Al 2O3及下述通式（II)所示的化合物中的至少1種鋁化合物。
[0027] 【化1】
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電池元件，其具有： 具有受光面、與所述受光面相反側(cè)的背面及側(cè)面的半導(dǎo)體基板； 配置于所述受光面上的受光面電極； 配置于所述背面上的背面電極；和 配置于所述受光面、所述背面及所述側(cè)面中的至少一個面上且含有選自Nb205、Ta205、V205、Y2O3及HfO2中的至少1種化合物的鈍化層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層還含有Al203。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層為鈍化層形成用組合 物的熱處理物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層形成用組合物含有選自 Nb2O5'Ta2O5'V205、Y203、HfO2及下述通式（I)所示的化合物中的至少1種化合物， M(OR1)m (I) 式（I)中，M包含選自Nb、Ta、V、Y及Hf中的至少1種金屬元素，R1分別獨立地表示碳 數(shù)1?8的烷基或碳數(shù)6?14的芳基，m表示0?5的整數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層形成用組合物含有選自 Nb2O5及所述通式（I)中的M為Nb的化合物中的至少1種鈮化合物，所述鈍化層形成用組 合物中的所述鈮化合物的總含有率以Nb2O5換算為0. 1質(zhì)量％?99. 9質(zhì)量％。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3?5中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層形成用組合 物還含有選自Al2O3及下述通式（II)所示的化合物中的至少1種鋁化合物，
式（Π)中，R2分別獨立地表示碳數(shù)1?8的烷基，η表示0?3的整數(shù)，X2及X3分別 獨立地表示氧原子或亞甲基，R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或碳數(shù)1?8的烷基。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池元件，其中，所述通式（II)中的R2分別獨立地為 碳數(shù)1?4的燒基。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的太陽能電池元件，其中，所述通式（II)中的η為1?3 的整數(shù)、R5分別獨立地為氫原子或碳數(shù)1?4的烷基。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6?8中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層形成用組合 物包含選自Al2O3及所述通式（II)所示的化合物中的至少1種鋁化合物，所述鈍化層形成 用組合物中的所述鋁化合物的含有率為0. 1質(zhì)量％?80質(zhì)量％。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3?9中任一項所述的太陽能電池元件，其中，所述鈍化層形成用組 合物還含有液狀介質(zhì)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池元件，其中，所述液狀介質(zhì)包含選自疏水性有 機溶劑、非質(zhì)子性有機溶劑、萜溶劑、酯溶劑、醚溶劑及醇溶劑中的至少1種。
12. -種權(quán)利要求1?11中任一項所述的太陽能電池元件的制造方法，其包括： 在半導(dǎo)體基板的受光面形成受光面電極的工序； 在所述半導(dǎo)體基板的與所述受光面相反的面即背面形成背面電極的工序； 在所述受光面、所述背面及側(cè)面中的至少一個面上賦予鈍化層形成用組合物而形成組 合物層的工序，所述鈍化層形成用組合物含有選自Nb205、Ta205、V205、Y203、HfO2及下述通式 (I)所示的化合物中的至少1種化合物；和 對所述組合物層進(jìn)行熱處理而形成鈍化層的工序， M(OR1)m (I) 式（I)中，M包含選自Nb、Ta、V、Y及Hf中的至少1種金屬元素，R1分別獨立地表示碳 數(shù)1?8的烷基或碳數(shù)6?14的芳基，m表示0?5的整數(shù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池元件的制造方法，其中，所述鈍化層形成用組 合物還含有選自Al2O3及下述通式（II)所示的化合物中的至少1種鋁化合物，
式（Π)中，R2分別獨立地表示碳數(shù)1?8的烷基，η表示0?3的整數(shù)，X2及X3分別 獨立地表示氧原子或亞甲基，R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或碳數(shù)1?8的烷基。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的太陽能電池元件的制造方法，其中，所述熱處理的溫 度為400°C以上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12?14中任一項所述的太陽能電池元件的制造方法，其中，所述形 成組合物層的工序包括利用絲網(wǎng)印刷法或噴墨法賦予所述鈍化層形成用組合物的步驟。
16. -種太陽能電池模塊，其具有權(quán)利要求1?11中任一項所述的太陽能電池元件和 配置于所述太陽能電池元件的電極上的布線材料。
【文檔編號】H01L31/18GK104471718SQ201380038079
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】織田明博, 吉田誠人, 野尻剛, 倉田靖, 田中徹, 足立修一郎, 早坂剛, 服部孝司, 松村三江子, 渡邊敬司, 森下真年, 濱村浩孝 申請人:日立化成株式會社