太阳能电池及太阳能电池的制造方法技术

本发明专利技术的太阳能电池(300)例如为下述串接式太阳能电池，该串接式太阳能电池层积有：设于光入射侧的上部电池(100)及设于该上部电池(100)的下方的下部电池(200)，且选择上部电池(100)的能隙较下部电池(200)的能隙大的材料。本发明专利技术中，上部电池(100)的结晶硅层的厚度设为30μm以下，较佳为5μm～10μm的范围。n型晶硅层的厚度为10μm以下的情况下，结晶硅层内的载体的奥杰复合明显被抑制，其结果，开路电压显著提高。此外，由于可自上部电池(100)及下部电池(200)分别独立地取出输出，由此，不需要取得串联连接型串接式电池中所需要的发电电流的匹配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于太阳能电池技术，更详细而言为关于光电转换效率较先前的太阳能电池高的硅太阳能电池及其制造方法。
技术介绍
于太阳能电池的领域中，已知一种串接式(多接合型)太阳能电池，其层积有多个的光电转换部，由对宽带域的太阳光进行光电转换以图提高光电转换效率(例如，参照专利文献1～3)。为了进一步提高此种串接式太阳能电池的光电转换效率，需要进一步增加光的利用效率来提高输出电流。作为使用单晶硅晶圆的太阳能电池，目前已实现高光电转换效率的技术为，将非晶硅沉积于单晶硅晶圆的两面的异质接合太阳能电池、及于入射光侧的相反侧的面形成有射极及背面电场区域(BSF区域)的背接触式太阳能电池。为了进一步提高串接式硅太阳能电池的光电转换效率，对结晶硅层内的奥杰复合的抑制成为重要的课题。作为用以解决该问题的方法之一，具有将结晶硅层的厚度减薄的方法，于研究层级上将结晶硅层减薄至100μm左右能获得较高的光电转换效率的太阳能电池。[先前技术文献][专利文献]专利文献1：日本特开平10-335683号公报专利文献2：日本特开2001-267598号公报专利文献3：日本特开平2009-260310号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的课题]如上述，为了进一步提高串接式硅太阳能电池的光电转换效率，将结晶硅层的厚度减薄，对抑制结晶硅层内的奥杰复合相当有效。然而，相反若将结晶硅层的厚度减薄，则会因光吸收长度变短，而招致短路电流密度的减少，若对太阳能电池整体进行评价，则有无法达到所希望的光电转换效率的问题。而且，于太阳能电池的制造步骤中，还要求开发用以不使薄结晶硅层破损的方法。本专利技术鉴于该种问题而完成，其目的在于，提供一种串接式硅太阳能电池及其制造方法，其中，将上部电池的结晶硅层减薄，抑制结晶硅层内的奥杰复合，且于制造步骤中也不会使薄结晶硅层破损，且光电转换效率高。[解决课题的手段]为了解决上述问题，本专利技术的太阳能电池的特征在于：上部电池设于基体的主面上，该上部电池包括层积构造，该层积构造自光入射侧起依序具有透明导电层、第1导电型非晶硅材料层、与该第1导电型相反的第2导电型结晶硅层、第2导电型非晶硅层，于该上部电池的表面设置有受光面电极，于该基体设置有背面电极，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为30μm以下。较佳构成为，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为3μm～30μm。此外，较佳构成为，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为4μm～20μm。较佳构成为，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为5μm～10μm。一形态中，该上部电池为于该第1导电型非晶硅材料层与第2导电型结晶硅层间具备i型非晶硅材料层。此外，一形态中，该上部电池为于该第2导电型结晶硅层与第2导电型非晶硅层间具备i型非晶硅层。并且，一形态中，于该上部电池与该基体间具备绝缘性透明钝化层。较佳构成为，该绝缘性透明钝化层为由硅氧化物或铝氧化物构成的层。例如，该基体为由单晶硅构成。一形态中，该基体由单晶硅构成，于该上部电池与该基体间具备由氧化铟锡(ITO)构成的层。此外，一形态中，该基体为由单晶硅构成的下部电池，该上部电池侧为第2导电型区域，于其下方形成有第1导电型区域，于该下部电池的背面设置有该背面电极且被串接。并且，一形态中，该下部电池于该第2导电型区域的该上部电池侧具备供体浓度较该第2导电型区域高的第2导电型层。一形态中，该上部电池具有设于该第2导电型非晶硅层的下侧的第2透明导电层。并且，一形态中，自上方观察该上部电池时，该第2透明导电层的表面呈具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状而露出。一形态中，于该上部电池的表面设置有电连接于该透明导电层的第1梳齿状的受光面电极、及电连接于该第2透明导电层的第2梳齿状的受光面电极。并且，一形态中，于该下部电池的背面侧形成有该第1导电型区域及次级第2导电型区域，该第1导电型区域形成为具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状，该次级第2导电型区域形成为具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状，且供体浓度较该第2导电型区域高，该第1导电型区域的手指部与该次级第2导电型区域的手指部以既定间隔交互配置。一较佳形态中，于该下部电池的背面设置有电连接于该第1导电型区域的第1梳齿状的背面电极、及电连接于该次级第2导电型区域的第2梳齿状的背面电极。又，一较佳形态中，当自上方观察该太阳能电池时，该第1梳齿状的受光面电极的总线部与该第2梳齿状的背面电极的总线部于一端侧位于平行的位置，该第2梳齿状的受光面电极的总线部与该第1梳齿状的背面电极的总线部于另一端侧位于平行的位置。例如，设于该上部电池的透明导电层为氧化铟锡(ITO)。较佳构成为，设于该上部电池的光入射侧的透明导电层兼作反射防止层。较佳构成为，该上部电池的该第2导电型结晶硅层设计为下述厚度，该厚度使该上部电池与该下部电池的发电电流相同。并且，较佳构成为，自上方观察该太阳能电池时，该上部电池具备的具有透明导电层、第1导电型非晶硅材料层、第2导电型结晶硅层、第2导电型非晶硅层的层积构造为阵列构造，该阵列构造具有被划分成以既定间隔二维排列的多条纳米线、或壁面对齐于既定的方向且以既定间隔二维排列的多个壁状的纳米墙，该纳米线的直径或该纳米墙的厚度，于该第2导电型结晶硅层的部位上为10nm以下。较佳构成为，相互邻接的该纳米线或该纳米墙由绝缘性物质隔离。本专利技术的太阳能电池的制造方法，为于基体上具备上部电池的太阳能电池的制造方法，该制造方法包含：第1步骤，其以400℃以下的温度使初级第2导电型硅结晶基板与该基体的表面彼此贴合，该初级第2导电型硅结晶基板于表面区域形成有第2导电型非晶硅层，且于该第2导电型非晶硅层上设置有透明导电层，该基体于表面形成有透明导电层或绝缘性透明钝化层；第2步骤，其自背面将该初级第2导电型硅结晶基板薄化至厚度30μm以下，作为该上部电池的第2导电型结晶硅层。较佳构成为，该基体为于表面区域形成有供体浓度较块状体高的第2导电型层，且于该第2导电型层上设置有绝缘性透明钝化层的次级第2导电型硅结晶基板。较佳构成为，该第1步骤具备对该初级第2导电型硅结晶基板的表面及该基体的表面的至少一者实施表面活化处理的次步骤。例如，该表面活化处理实行等离子处理或臭氧处理的至少一者。例如，该透明导电层为氧化铟锡(ITO)，该绝缘性透明钝化层为由硅氧化物或铝氧化物构成的层。一形态中，具备于该第1步骤前朝该初级第2导电型硅结晶基板的表面区域植入既定配量的氢以形成氢离子植入层的步骤，于该第2步骤中，由对该氢离子植入层施加机械或热冲击，使第2导电型结晶硅层自该初级第2导电型硅结晶基板剥离，以作为该上部电池的第2导电型结晶硅层。此外，一形态中，于该第2步骤后具备第3步骤，在此第3步骤中，于该第2导电型结晶硅层的上方形成与第2导电型相反的第1导电型非晶硅材料层。并且，一形态中，该第3步骤具备于该第1导电型非晶硅材料层的形成前，将该第2导电型结晶硅层划分为纳米线或纳米墙的次步骤，其中该纳米线为以既定间隔二维排列的多条纳米线，且于该第2导电型结晶硅层的部位上直径为10nm以下，该纳米墙为壁面对齐于既定方向且以既定间隔二维排列的多个壁状的纳米墙，且于该第2导电型结晶硅层的部位上厚度为10nm以下。[专利技术的效果]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，其特征在于：上部电池设于基体的主面上，该上部电池包括层积构造，该层积构造自光入射侧起依序具有：透明导电层、第1导电型非晶硅材料层、与该第1导电型相反的第2导电型结晶硅层、第2导电型非晶硅层，于该上部电池的表面设置有受光面电极，于该基体设置有背面电极，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为30μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 JP 2014-0733691.一种太阳能电池，其特征在于：上部电池设于基体的主面上，该上部电池包括层积构造，该层积构造自光入射侧起依序具有：透明导电层、第1导电型非晶硅材料层、与该第1导电型相反的第2导电型结晶硅层、第2导电型非晶硅层，于该上部电池的表面设置有受光面电极，于该基体设置有背面电极，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为30μm以下。2.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为3μm～30μm。3.如权利要求2所述的太阳能电池，其中，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为4μm～20μm。4.如权利要求3所述的太阳能电池，其中，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为5μm～10μm。5.如权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池，其中，该上部电池于该第1导电型非晶硅材料层与第2导电型结晶硅层间具备i型非晶硅材料层。6.如权利要求1至5中任一项所述的太阳能电池，其中，该上部电池于该第2导电型结晶硅层与第2导电型非晶硅层间具备i型非晶硅层。7.如权利要求1至6中任一项所述的太阳能电池，其中，于该上部电池与该基体间具备绝缘性透明钝化层。8.如权利要求7所述的太阳能电池，其中，该绝缘性透明钝化层为由硅氧化物或铝氧化物构成的层。9.如权利要求1至8中任一项所述的太阳能电池，其中，该基体由单晶硅构成。10.如权利要求9所述的太阳能电池，其中，该基体由单晶硅构成，于该上部电池与该基体间具备由氧化铟锡(ITO)构成的层。11.如权利要求9或10所述的太阳能电池，其中，该基体为由单晶硅构成的下部电池，该上部电池侧为第2导电型区域，于其下方形成有第1导电型区域，于该下部电池的背面设置有该背面电极且被串接。12.如权利要求11所述的太阳能电池，其中，该下部电池于该第2导电型区域的该上部电池侧具备供体浓度较该第2导电型区域高的第2导电型层。13.如权利要求1至12中任一项所述的太阳能电池，其中，该上部电池具有设于该第2导电型非晶硅层的下侧的第2透明导电层。14.如权利要求13所述的太阳能电池，其中，自上方观察该上部电池时，该第2透明导电层的表面呈具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状而露出。15.如权利要求14所述的太阳能电池，其中，于该上部电池的表面设置有：电连接于该透明导电层的第1梳齿状的受光面电极、及电连接于该第2透明导电层的第2梳齿状的受光面电极。16.如权利要求11至15中任一项所述的太阳能电池，其中，于该下部电池的背面侧形成有该第1导电型区域及次级第2导电型区域，该第1导电型区域形成为梳齿状，具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部，该次级第2导电型区域形成为梳齿状，具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部，且供体浓度较该第2导电型区域高，该第1导电型区域的手指部与该次级第2导电型区域的手指部以既定间隔交互配置。17.如权利要求16所述的太阳能电池，其中，于该下部电池的背面设置有电连接于该第1导电型区域的第1梳齿状的背面电极、及电连接于该次级第2导电型区域的第2梳齿状的背面电极。18.如权利要求15及17所述的太阳能电池，其中，当自上方观察该太阳能电池时，该第1梳齿状的受光面电极的总线部与该第2梳齿状的背面电极的总线部于一端侧位于平行的位置，该第2梳齿状的受光...

【专利技术属性】
技术研发人员：市川幸美，
申请(专利权)人：国立研究开发法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：日本;JP