光伏元件及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及娃系薄膜異質結太陽能電池中采用的光伏元件，特別是設及發(fā)電效率 進一步提高且能用于薄型的光伏元件及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 當前，作為全球變暖對策，在整個世界范圍內提倡大幅削減c〇2排放量，作為不產 生C〇2等氣體的清潔能源，光伏裝置（太陽電池板）正在普及。其中，具備高發(fā)電效率的異 質結的光發(fā)電元件的、光伏裝置受到廣泛矚目。所述光伏裝置具有多個圖8所示的光發(fā)電 元件（光伏元件）71。光發(fā)電元件71在n型單晶娃基板（C-Si)72的一面（上表面）上，隔 著本征非晶質系娃層（i層）73具備P型非晶質系娃薄膜層74,在n型單晶娃基板（C-Si) 72 的另一面（下表面）上，隔著本征非晶質系娃層（i層）75具備n型非晶質系娃薄膜層76， P型非晶質系娃薄膜層74的上方和n型非晶質系娃薄膜層76的下方分別具有透明導電氧 化物（TransparentConductive0xide)78、79,梳狀的集電極（指狀電極）80、81與它們接 合。
[0003] 而且，為進一步提高受光效率，如圖9所示，對（100)面被切片的n型單晶娃基板 72進行各向異性蝕刻加工，形成有在（111)面取向的多個棱錐體狀凹凸部83。特別是專利 文獻1中公開有通過將棱錐體狀凹凸部83的谷84的部分形成圓的，可W降低覆蓋n型單 晶娃基板72的基于等離子CVD法的本征非晶質系娃層73的膜厚的不均勻性，從而提高光 伏元件的效率（具體為FF值）。
[0004] 此外，專利文獻1 (第9頁第20~31行）也公開有在各向異性蝕刻中使用2重 量％的氨氧化鋼W及抑制氣泡產生的異丙醇，形成深度1~10ym左右的棱錐體?？墒牵?為異丙醇會汽化所W需要補充，對作業(yè)環(huán)境有惡劣影響，故需要嚴格管理。此外，由于異丙 醇價格昂貴，所W成本增加。因此，專利文獻1中完全沒有公開具有深度1~10ym左右的 棱錐體狀凸部的光伏元件的作用、性能。
[0005] 在專利文獻1中，使用表面活性劑（例如日本油脂株式會社制シシhkッ豐ス (注冊商標））代替異丙醇，采用在1. 5重量％的化OH水溶液中添加1重量％的上述表面活 性劑而得到的蝕刻液，蝕刻時間為30分鐘，制造具有寬度5ym深度5ym的棱錐體狀的凹 凸部且光封閉效果良好的娃基板。隨后，將娃基板浸潰在混合有氨氣酸和硝酸的水溶液中 進行各向同性蝕刻，給凹凸部的谷底部分帶來0.IymW上的圓形，然后利用等離子CVD法 使用硅烷氣體（SiH4)，沉積膜厚50~200埃的本征非晶質系娃層。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :國際公開第98/43304號
[0009] 非專利文獻
[0010] 非專利文南犬 1:Propertiesofinterfacesinamorphous/crystalIinesilicon hete;ro_junctions(非晶質/結晶質娃異質結中的界面特性），SaraOlibetetal.，F*hys. StatusSolidiA,1-6(2010)
[0011] 本發(fā)明人實際試驗專利文獻I所述的技術時發(fā)現，不僅是能提高FF值，還能提高 開路電壓Voc值。因此，本發(fā)明人基于上述事實，通過試驗求出在不使用異丙醇等有害有機 溶劑的情況下形成棱錐體狀的凹凸部并W其對角線的長度作為參數時與發(fā)電效率的關系。
[0012] 進而，增大棱錐體狀凹凸部的形狀時，需要更厚的娃基板，會出現在透明導電氧化 物上形成的梳狀集電極所使用的金屬膏（通常為銀膏）的使用量增加的問題。
[0013] 需要說明的是，關于非專利文獻1后述。

【發(fā)明內容】

[0014]本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的發(fā)明，其目的在于提供一種光伏元件及其制造 方法，其在不使用對人體有害且昂貴的有機溶劑的情況下，對娃基板進行蝕刻而形成棱錐 體狀凹凸部并能提高發(fā)電效率。
[0015] 實現所述目的的第一方式設及的光伏元件，具備：利用各向異性蝕刻在表面形成 有多個棱錐體狀凹凸部的娃基板、W及在所述棱錐體狀凹凸部上通過化學氣相沉積法形成 的非晶質系娃薄膜，其中，由W下的公式定義且形成所述棱錐體狀凹凸部的棱錐體的對角 線的平均長度小于Siim，
[0016] 對角線的平均長度=(2X視野范圍的面積/視野范圍的棱錐體的頂點數）°j。
[0017]在第一方式設及的光伏元件中，沒有實施對凹凸部的谷部積極形成R的蝕刻處 理。
[0018] 需要說明的是，在專利文獻1所述的寬度5ym深度5ym的棱錐體狀的凹凸部的 情況下，運里所說的寬度推測是指邊的長度，此時的對角線的平均長度約為7ym。
[0019]第二方式設及的光伏元件，是在第一方式設及的光伏元件中，所述基于化學氣相 沉積法的至少與所述娃基板直接接合的非晶質系娃薄膜的層疊，是在所述娃基板的溫度超 過180°C且為220°CW下的狀態(tài)下進行的。
[0020] 第=方式設及的光伏元件，是在第一方式、第二方式設及的光伏元件中，所述娃基 板的厚度處于70~120ym的范圍。
[0021] 第四方式設及的光伏元件，是在第一方式~第=方式設及的光伏元件中，表面形 成有指狀電極，所述指狀電極的厚度處于1~5ym的范圍。
[0022] 第五方式設及的光伏元件，是在第一方式~第四方式設及的光伏元件中，所述對 角線的平均長度處于2~4ym的范圍。
[0023]第六方式設及的光伏元件，是在第一方式~第五方式設及的光伏元件中，開路電 壓為720mVW上。
[0024]第屯方式設及的太陽能電池模塊，具備第一~第六方式設及的光伏元件。
[0025] 而且，第八方式設及的太陽能電池系統，具備第屯方式設及的太陽能電池模塊。 [00%] 第九方式設及的光伏元件的制造方法，所述光伏元件具備：利用各向異性蝕刻在 表面形成有多個棱錐體狀凹凸部的娃基板、W及在所述棱錐體狀凹凸部上通過化學氣相沉 積法形成的非晶質系娃薄膜；其中，所述制造方法具有蝕刻工序，其通過對蝕刻前娃基板進 行不使用異丙醇而是使用堿和包含醇衍生物和表面活性劑中至少1種的添加劑與水的混 合液的所述各向異性蝕刻，而得到所述娃基板；由W下的公式定義且形成所述棱錐體狀凹 凸部的棱錐體的對角線的平均長度小于5ym，
[0027] 對角線的平均長度=(2X視野范圍的面積/視野范圍的棱錐體的頂點數）°j。
[0028] 而且，第十方式設及的光伏元件的制造方法，是在第九方式設及的光伏元件的制 造方法中，所述混合液的堿濃度例如W化OH換算為0. 2~2質量％ (優(yōu)選不足1質量％ )， 作為所述蝕刻工序，是將所述蝕刻前娃基板浸潰在所述混合液中10~20分鐘，且還具有進 行所述娃基板的清洗處理的清洗工序。
[0029] 在運里，通過在堿性溶液（混合液）中添加表面活性劑，可W防止蝕刻時產生的娃 小片或反應生成物再附著到娃基板上而使娃基板表面產生細微的粗糖。此外，通過在堿性 溶液（混合液）中添加醇衍生物（由醇衍生得到的化合物，是簇酸、醒、醋等。優(yōu)選使用對 人體無害的物質），可W適當抑制娃基板表面的蝕刻反應，在娃基板表面有效形成多個棱錐 體狀凹凸部。
[0030] 優(yōu)選氨氧化鋼或氨氧化鐘等堿性溶液的濃度為0. 2~2質量％ (W氨氧化鋼換算 計優(yōu)選不足1質量％ )，添加劑的濃度為0.05~0.5質量％，處理溫度為75~90°C。由 于蝕刻時間長時生產率會下降，因此W10~20分鐘左右完成蝕刻處理的方式調整堿試劑 (堿）和添加劑的濃度比即可。例如，短時間內小而密地形成棱錐體狀凹凸部時，可W在減 小堿試劑的濃度的同時，提高添加劑的濃度。
[0031] 而且，在進行了蝕刻處理后，通常優(yōu)選用純水或相當于純水的清洗劑進行清洗處 理。需要說明的是，優(yōu)選在形成凹凸部的所述蝕刻工序前進行除去損壞層的蝕刻，即進行兩 階段的蝕刻處理。例如，首先將堿濃度設為5質量％ ^上，提高蝕刻速度來加強各向同性， 除去在娃基板的切片工序中產生的基板表面的損壞層。在除去損壞層后，優(yōu)選進行加強各 向異性并形成凹凸部的所述蝕刻工序。
[0032] 根據本發(fā)明設及的光伏元件及其制造方法，能提供發(fā)電效率（Pmax)比W往的光 伏元件更高的光伏元件，由于凹凸部的對角線的長度小于W往，所W能夠縮短娃基板的制 造時間，從而