JP2020161701A - 太陽電池セルの製造方法、太陽電池セル、太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池セルの製造方法、太陽電池セル、太陽電池モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】割断による発電の出力の低下を抑制する技術を提供する。【解決手段】割断用太陽電池セル１０００において、第１導電型を有する第１面１４と、第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面１６とが反対を向いている。このような割断用太陽電池セル１０００が用意される。割断用太陽電池セル１０００における第１面１４上には、第１導電型のドーパント源７４が配置される。ドーパント源７４には、レーザ７６が照射される。【選択図】図２

Description

本開示は、太陽電池セルの製造技術、特に割断可能な割断用太陽電池セルから太陽電池セルを製造するための太陽電池セルの製造方法、太陽電池セル、太陽電池モジュールに関する。
太陽電池を製造する場合、例えば、半導体基板上に薄膜層を形成した後に、レーザによる加熱照射がなされる（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５９−５６７７５号公報
結晶Ｓｉ（シリコン）等の太陽電池セルに対してレーザ割断加工がなされると、結晶欠陥であるレーザダメージが割断端面に形成される。レーザダメージにより、出力特性が低下する。
本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、割断による発電の出力の低下を抑制する技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本開示のある態様の太陽電池セルの製造方法は、第１導電型を有する第１面と、第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面とが反対を向いた割断用太陽電池セルを用意するステップと、割断用太陽電池セルの第１面上に、第１導電型のドーパント源を配置するステップと、ドーパント源にレーザを照射するステップと、を備える。
本開示の別の態様もまた、太陽電池セルの製造方法である。この方法は、第１導電型を有する第１面と、第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面とが反対を向いた割断用太陽電池セルを用意するステップと、割断用太陽電池セルの第１面上に、第１導電型のドーパントガスを供給しながらレーザを照射するステップと、を備える。
本開示のさらに別の態様は、太陽電池セルである。この太陽電池セルは、第１導電型を有する第１面と、第１面とは反対を向き、かつ第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面と、第１面と第２面との間に配置される側面とを備える。側面において、第１面側には第１領域が配置され、第２面側には第２領域が配置されるとともに、第１領域における第１導電型の第１不純物濃度は、第２領域における第１導電型の第２不純物濃度よりも高い。
本開示のさらに別の態様は、太陽電池モジュールである。この太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを備える。複数の太陽電池セルのそれぞれは、第１導電型を有する第１面と、第１面とは反対を向き、かつ第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面と、第１面と第２面との間に配置される側面とを備える。側面において、第１面側には第１領域が配置され、第２面側には第２領域が配置されるとともに、第１領域における第１導電型の第１不純物濃度は、第２領域における第１導電型の第２不純物濃度よりも高い。
本開示によれば、割断による発電の出力の低下を抑制できる。
実施例に係る割断用太陽電池セルの構造を示す上面図である。 図２（ａ）−（ｃ）は、太陽電池セルの製造手順の概略を示す図である。 図２（ａ）−（ｃ）の製造手順によって製造された太陽電池セルの構造を示す断面図である。 図４（ａ）−（ｄ）は、太陽電池セルの製造手順の具体例を示す図である。 図５（ａ）−（ｄ）は、太陽電池セルの製造手順の別の具体例を示す図である。 図６（ａ）−（ｄ）は、太陽電池セルの製造手順のさらに別の具体例を示す図である。 図７（ａ）−（ｄ）は、太陽電池セルの製造手順のさらに別の具体例を示す図である。 図８（ａ）−（ｃ）は、図３の太陽電池セルを含む太陽電池モジュールの構造を示す図である。
本開示を具体的に説明する前に、概要を述べる。本実施例は、１つの太陽電池セルを複数に割断する技術に関する。ここでは、割断前の１つの太陽電池セルを「割断用太陽電池セル」と呼び、割断後の複数の太陽電池セルのそれぞれを「太陽電池セル」と呼ぶ。割断用太陽電池セルに対してレーザ割断加工を実行する場合、通常、割断端面に形成される結晶欠陥であるレーザダメージにより出力特性が低下する。この出力低下を抑制するためには、割断端面欠陥の不活性化処理が必要になる。一般的に、レーザ割断加工は割断用太陽電池セルの表面集電極を形成した後に実行されるが、表面集電極の形成後に割断端面に不活性化処理を新たに実施することは、集電極の劣化等の観点から容易ではない。ここで、端面・表面に対する不活性化処理には、パッシベーション、電界効果型パッシベーションが含まれる。パッシベーションでは、水素原子などで欠陥の未結合活性手が終端される。また、電界効果型パッシベーションでは、端面・表面に高ドープ濃度領域を設け、バンドベンディング効果（電界効果）によって生成したキャリアが欠陥部から忌避される。いずれもキャリア再結合ロスを低減するので、太陽電池セルの内蔵電位ロス低減につながる。
本実施例では、割断用のレーザ照射と同時にレーザドーピング法を実行することによって、割断端面に高ドーピング濃度領域を形成する。これにより、割断端面の高ドーピング濃度領域による電界効果型パッシベーションの効用で出力低下が抑制される。以下の説明において、「平行」、「直交」は、完全な平行、直交だけではなく、誤差の範囲で平行、直交からずれている場合も含む。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。以下では、（１）製造手順、（２）具体例、（３）太陽電池モジュールの構造の順に説明する。
（１）製造手順
図１は、割断用太陽電池セル１０００の構造を示す上面図である。図１に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を含む直交座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、割断用太陽電池セル１０００の平面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、割断用太陽電池セル１０００の厚み方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。割断用太陽電池セル１０００を形成する２つの主表面であって、かつｘ−ｙ平面に平行な２つの主表面のうち、ｚ軸の正方向側に配置される主平面がレーザ照射面であり、ｚ軸の負方向側に配置される主平面がレーザ照射裏面である。以下では、ｚ軸の正方向側を「レーザ照射面側」と呼び、ｚ軸の負方向側を「レーザ照射裏面」と呼ぶこともある。割断用太陽電池セルおよび太陽電池セルが受光発電動作をする際、主として受光する面がｚ軸の正方向側であるか、負方向側であるかは任意である。
そのため、図１は、レーザ照射面側からの割断用太陽電池セル１０００の構造を示す。割断用太陽電池セル１０００は、例えば、正方形の四隅を角面に面取りした形状を有する。割断用太陽電池セル１０００のｙ軸方向の中央部分には、ｘ軸方向に延びる割断線１２が配置される。割断線１２は、割断用太陽電池セル１０００の割断が予定される線である。ここでは、割断用太陽電池セル１０００を割断線１２に沿って割断することによって、第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂが形成される。第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂは太陽電池セル１０と総称され、太陽電池セル１０は、ｙ軸方向よりもｘ軸方向に長い矩形状を有する。このような太陽電池セル１０はハーフカットセルとも呼ばれる。図１に示された割断用太陽電池セル１０００の形状、割断線１２の配置、太陽電池セル１０の形状および数は、一例であり、これに限定されない。
図２（ａ）−（ｃ）は、太陽電池セル１０の製造手順の概略を示し、特に、図２（ａ）−（ｂ）は、固相レーザドーピングによる製造手順を示す。ここでは、図１のＡ−Ａ’線に沿った割断用太陽電池セル１０００の断面図が示される。図２（ａ）のように互いに反対を向く第１面１４と第２面１６を有する割断用太陽電池セル１０００が用意される。第１面１４は、ｚ軸の正方向側を向いたレーザ照射面であり、ｐ型あるいはｎ型である第１導電型を有する。一方、第２面１６は、ｚ軸の負方向側を向いたレーザ照射裏面であり、第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する。第２導電型は、第１導電型がｐ型である場合にｎ型であり、第１導電型がｎ型である場合にｐ型である。また、第２面１６は、全面的に第２導電型を有してもよく、一部に第２導電型の部分を有してもよい。割断用太陽電池セル１０００の第１面１４側に表面電極９０が設けられ、割断用太陽電池セル１０００の第２面１６側に対面電極９２が設けられる。割断用太陽電池セル１０００の具体的な構造は（２）具体例において説明する。
次に、割断用太陽電池セル１０００におけるｙ軸方向の中央部分に、図１の割断線１２を含むようにレーザ加工領域７０が設けられる。レーザ加工領域７０は、レーザを照射する予定の領域である。割断用太陽電池セル１０００の第１面１４上には、例えばインクジェット法あるいはディスペンス法におけるノズル７２により、ドーピングプレカーサとしてドーパント源７４が塗布される。ドーパント源７４は、例えば、固相のドーピングペーストなどであり、レーザ加工領域７０に配置される。ドーパント源７４は、固相状態において、第１面１４と同一の第１導電型を有する。
次に、図２（ｂ）のように、割断用太陽電池セル１０００の第１面１４側からドーパント源７４にレーザ７６が照射される。レーザ７６の照射によって、割断用太陽電池セル１０００の第１面１４側部分に高ドーピング濃度領域８０が形成される。高ドーピング濃度領域８０は、電界効果パッシベーションにより、レーザ照射によるダメージ、あるいは出力低下を抑制する。これに続いて、レーザ７６を照射することによって、割断用太陽電池セル１０００が第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂとに割断されてもよい。あるいは、レーザ７６を照射することによって、割断用太陽電池セル１０００の第１面１４上に、割断線１２に沿った割断用の溝が形成されてもよい。さらに、割断用の溝に沿って、割断用太陽電池セル１０００が第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂへの割断がなされてもよい。
図２（ｃ）は、気相レーザドーピングによる製造手順を示す。図２（ａ）と同一の割断用太陽電池セル１０００が用意される。割断用太陽電池セル１０００は、ドーピングプレカーサであるドーパントガス７８の環境の中に配置される。ドーパントガス７８は、ドーパント源を含んだ気相であり、例えば、ｐ型ドーピングのためのＢＢｒ３ガス、ｎ型ドーピングのためのＰＯＣｌ３ガスである。ここでのドーパントガス７８は、気相状態において、第１面１４と同一の第１導電型を有する。割断用太陽電池セル１０００の第１面１４上に、ドーパントガス７８を供給しながらレーザ７６が照射される。レーザ７６の照射によって、割断用太陽電池セル１０００の第１面１４側部分に高ドーピング濃度領域８０が形成される。これに続く処理は、前述の通りであるので、ここでは説明を省略する。
図３は、第２太陽電池セル１０ｂの構造を示す断面図である。これは、図２（ａ）−（ｃ）により割断された第２太陽電池セル１０ｂを示す。第１面１４、第２面１６、表面電極９０、対面電極９２は、これまでと同一であるので、ここでは説明を省略する。側面１８は、第１面１４と第２面１６との間に配置され、割断用太陽電池セル１０００の厚み方向に延びる。レーザ７６の照射によって、第２太陽電池セル１０ｂの角部が削られるようにレーザ加工溝８２が形成される。レーザ加工溝８２の幅がレーザスクライブ幅であり、例えば、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下にされる。また、レーザ加工溝８２の深さは、例えば、太陽電池セル１０の厚さ方向の２５％以上かつ７５％以下の範囲にされる。ここで、レーザ加工溝８２の深さは、３０％以上かつ５０％以下の範囲にされることが好ましい。
レーザ加工溝８２に沿って側面１８の第１面１４側には、高ドーピング濃度領域８０が配置される。前述のごとく、高ドーピング濃度領域８０は、第１面１４と同一の第１導電型を有する。これは、第２面１６に含まれる第２導電型とは逆極性であることに相当する。高ドーピング濃度領域８０を第１領域と呼ぶ場合、側面１８の第２面１６側に配置される高ドーピング濃度領域８０以外の部分は、第２領域と呼ばれる。ここで、高ドーピング濃度領域８０つまり前述の第１領域における第１導電型の第１不純物ピークドーピング濃度は、１０１９ｃｍ−３以上かつ１０２１ｃｍ−３以下であり、ドーピングプロファイルの半値幅は０．１μｍ以上かつ１０μｍ以下である。一方、第２領域における第１不純物のドーピング濃度は、１０１６ｃｍ−３以下であり、第１導電型の第２不純物濃度であるといえる。このように、第１不純物濃度は第２不純物濃度よりも高い。さらに、不純物濃度は、第１面１４に近づくほど高くなり、第２面１６に近づくほど低くなる。また、不純物濃度は、レーザ加工溝８２が形成される側面１８に近づくほど高くなり、当該側面１８から離れるほど低くなる。
太陽電池セル１０の厚み方向における第２面１６からの第２領域の長さ、つまり対面距離は、太陽電池セル１０の厚みの１０％以上にされる。これは、高ドーピング濃度領域８０によって第２面１６へのリークパスが生じないようにするためである。
（２）具体例
図４（ａ）−（ｄ）は、太陽電池セル１０の製造手順の具体例を示す。図４（ａ）−（ｂ）は、割断用太陽電池セル１０００および太陽電池セル１０に、ｐ型半導体基板２００とｎ型半導体層２４０と含まれる場合を示す。具体的には、ｐ型半導体基板２００のレーザ照射面側にｎ型半導体層２４０が積層されることによって、ｎ型半導体層２４０は第１面１４を含み、ｐ型半導体基板２００は第２面１６を含む。ここで、ｎ型半導体層２４０が有する第１導電型がｎ型であり、ｐ型半導体基板２００が有する第２導電型がｐ型である。図４（ａ）では、このようなｎ型半導体層２４０上に、ｎ型半導体層２４０と同じ第１導電型のｎ型ドーパント源３００が配置され、ｎ型ドーパント源３００に対してレーザ７６が照射される。つまり、ｐｎ接合側からレーザ７６が照射される。図４（ｂ）は、割断用太陽電池セル１０００を割断した第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂを示す。第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂの側面１８における第１面１４側には、電界効果パッシベーションによるｎ＋＋高ドープ領域３２０が配置される。ｎ＋＋高ドープ領域３２０は高ドーピング濃度領域８０に対応する。
図４（ｃ）−（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００および太陽電池セル１０に、ｎ型半導体基板１００とｐ型半導体層１４０と含まれる場合を示す。具体的には、ｎ型半導体基板１００のレーザ照射面側にｐ型半導体層１４０が積層されることによって、ｐ型半導体層１４０は第１面１４を含み、ｎ型半導体基板１００は第２面１６を含む。ここで、ｐ型半導体層１４０が有する第１導電型がｐ型であり、ｎ型半導体基板１００が有する第２導電型がｎ型である。図４（ｃ）では、このようなｐ型半導体層１４０上に、ｐ型半導体層１４０と同じ第１導電型のｐ型ドーパント源３１０が配置され、ｐ型ドーパント源３１０に対してレーザ７６が照射される。つまり、ｐｎ接合側からレーザ７６が照射される。図４（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００を割断した第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂを示す。第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂの側面１８における第１面１４側には、電界効果パッシベーションによるｐ＋＋高ドープ領域３３０が配置される。ｐ＋＋高ドープ領域３３０は高ドーピング濃度領域８０に対応する。
図５（ａ）−（ｄ）は、太陽電池セル１０の製造手順の別の具体例を示す。図５（ａ）−（ｂ）は、割断用太陽電池セル１０００および太陽電池セル１０に、ｐ型半導体基板２００とｎ型半導体層２４０と含まれる場合を示す。具体的には、ｐ型半導体基板２００のレーザ照射裏面側にｎ型半導体層２４０が積層されることによって、ｐ型半導体基板２００は第１面１４を含み、ｎ型半導体層２４０は第２面１６を含む。ここで、ｐ型半導体基板２００が有する第１導電型がｐ型であり、ｎ型半導体層２４０が有する第２導電型がｎ型である。図５（ａ）では、このようなｐ型半導体基板２００上に、ｐ型半導体基板２００と同じ第１導電型のｐ型ドーパント源３１０が配置され、ｐ型ドーパント源３１０に対してレーザ７６が照射される。つまり、ｐｎ接合逆側からレーザ７６が照射される。図５（ｂ）は、割断用太陽電池セル１０００を割断した第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂを示す。第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂの側面１８における第１面１４側には、電界効果パッシベーションによるｐ＋＋高ドープ領域３３０が配置される。
図５（ｃ）−（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００および太陽電池セル１０に、ｎ型半導体基板１００とｐ型半導体層１４０と含まれる場合を示す。具体的には、ｎ型半導体基板１００のレーザ照射裏面側にｐ型半導体層１４０が積層されることによって、ｎ型半導体基板１００は第１面１４を含み、ｐ型半導体層１４０は第２面１６を含む。ここで、ｎ型半導体基板１００が有する第１導電型がｎ型であり、ｐ型半導体層１４０が有する第２導電型がｐ型である。図５（ｃ）では、このようなｎ型半導体基板１００上に、ｎ型半導体基板１００と同じ第１導電型のｎ型ドーパント源３００が配置され、ｎ型ドーパント源３００に対してレーザ７６が照射される。つまり、ｐｎ接合逆側からレーザ７６が照射される。図５（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００を割断した第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂを示す。第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂの側面１８における第１面１４側には、電界効果パッシベーションによるｎ＋＋高ドープ領域３２０が配置される。
図６（ａ）−（ｄ）は、太陽電池セル１０の製造手順のさらに別の具体例を示す。これらは、ヘテロ接合セルの構造を示す。図６（ａ）において、ｎ型半導体基板１００のレーザ照射面側には、真性非晶質半導体層１１０、ｐ型非晶質半導体層１１２、ｐ側透明導電膜層１１４がこの順に設けられる。真性非晶質半導体層１１０とｐ型非晶質半導体層１１２はｐ型半導体層１１６に含まれる。ｐ側透明導電膜層１１４は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性の導電性膜である。また、ｎ型半導体基板１００のレーザ照射裏面側には、真性非晶質半導体層１２０、ｎ型非晶質半導体層１２２、ｎ側透明導電膜層１２４がこの順に設けられる。真性非晶質半導体層１２０とｎ型非晶質半導体層１２２はｎ型半導体層１２６に含まれる。
ｐ側透明導電膜層１１４あるいはｐ型半導体層１１６は第１面１４を含み、ｎ側透明導電膜層１２４あるいはｎ型半導体層１２６は第２面１６を含む。ここで、ｐ型半導体層１１６が有する第１導電型がｐ型であり、ｎ型半導体層１２６が有する第２導電型がｎ型である。図６（ａ）では、このようなｐ型半導体層１１６上に、ｐ型半導体層１１６と同じ第１導電型のｐ型ドーパント源３１０が配置され、ｐ型ドーパント源３１０に対してレーザ７６が照射される。つまり、ｐｎ接合側からレーザ７６が照射される。図６（ｂ）は、割断用太陽電池セル１０００を割断した第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂを示す。第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂの側面１８における第１面１４側には、電界効果パッシベーションによるｐ＋＋高ドープ領域３３０が配置される。
図６（ｃ）において、ｎ型半導体基板１００のレーザ照射面側には、真性非晶質半導体層１２０、ｎ型非晶質半導体層１２２、ｎ側透明導電膜層１２４がこの順に設けられる。真性非晶質半導体層１２０とｎ型非晶質半導体層１２２はｎ型半導体層１２６に含まれる。また、ｎ型半導体基板１００のレーザ照射裏面側には、真性非晶質半導体層１１０、ｐ型非晶質半導体層１１２、ｐ側透明導電膜層１１４がこの順に設けられる。真性非晶質半導体層１１０とｐ型非晶質半導体層１１２はｐ型半導体層１１６に含まれる。ｎ側透明導電膜層１２４あるいはｎ型半導体層１２６は第１面１４を含み、ｐ側透明導電膜層１１４あるいはｐ型半導体層１１６は第２面１６を含む。ここで、ｎ型半導体層１２６が有する第１導電型がｎ型であり、ｐ型半導体層１１６が有する第２導電型がｐ型である。図６（ｃ）では、このようなｎ型半導体層１２６上に、ｎ型半導体層１２６と同じ第１導電型のｎ型ドーパント源３００が配置され、ｎ型ドーパント源３００に対してレーザ７６が照射される。つまり、ｐｎ接合逆側からレーザ７６が照射される。図６（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００を割断した第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂを示す。第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂの側面１８における第１面１４側には、電界効果パッシベーションによるｎ＋＋高ドープ領域３２０が配置される。
図７（ａ）−（ｄ）は、太陽電池セル１０の製造手順のさらに別の具体例を示す。これはＩＢＣ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ Ｂａｃｋ Ｃｏｎｔａｃｔ）セルの構造を示す。図７（ａ）−（ｂ）は、割断用太陽電池セル１０００および太陽電池セル１０に、ｐ型半導体基板２００とｐ型半導体層１４０とｎ型半導体層２４０と含まれる場合を示す。具体的には、ｐ型半導体基板２００のレーザ照射裏面側にｐ型半導体層１４０とｎ型半導体層２４０とが配置されることによって、ｐ型半導体基板２００は第１面１４を含み、ｎ型半導体層２４０は第２面１６を含む。ここで、ｐ型半導体基板２００が有する第１導電型がｐ型であり、ｎ型半導体層２４０が有する第２導電型がｎ型である。また、第２面１６には集電極９４が設けられる。図７（ａ）では、このようなｐ型半導体基板２００上に、ｐ型半導体基板２００と同じ第１導電型のｐ型ドーパント源３１０が配置され、ｐ型ドーパント源３１０に対してレーザ７６が照射される。つまり、ｐｎ接合逆側からレーザ７６が照射される。図７（ｂ）は、割断用太陽電池セル１０００を割断した第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂを示す。第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂの側面１８における第１面１４側には、電界効果パッシベーションによるｐ＋＋高ドープ領域３３０が配置される。
図７（ｃ）−（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００および太陽電池セル１０に、ｎ型半導体基板１００とｐ型半導体層１４０とｎ型半導体層２４０と含まれる場合を示す。具体的には、ｎ型半導体基板１００のレーザ照射裏面側にｐ型半導体層１４０とｎ型半導体層２４０とが配置されることによって、ｎ型半導体基板１００は第１面１４を含み、ｐ型半導体層１４０は第２面１６を含む。ここで、ｎ型半導体基板１００が有する第１導電型がｎ型であり、ｐ型半導体層１４０が有する第２導電型がｐ型である。図７（ｃ）では、このようなｎ型半導体基板１００上に、ｎ型半導体基板１００と同じ第１導電型のｎ型ドーパント源３００が配置され、ｎ型ドーパント源３００に対してレーザ７６が照射される。つまり、ｐｎ接合逆側からレーザ７６が照射される。図７（ｄ）は、割断用太陽電池セル１０００を割断した第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂを示す。第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂの側面１８における第１面１４側には、電界効果パッシベーションによるｎ＋＋高ドープ領域３２０が配置される。
（３）太陽電池モジュールの構造
図８（ａ）−（ｃ）は、太陽電池セル１０を含む太陽電池モジュール５０の構造を示す。図８（ａ）は、太陽電池モジュール５０の受光面側からの平面図である。太陽電池モジュール５０では、太陽電池パネル６０の周囲を囲むようにフレームが取り付けられる。太陽電池パネル６０は、太陽電池セル１０と総称される第１１太陽電池セル１０ａａ、・・・、第４４太陽電池セル１０ｄｄ、ストリング間配線材２２、ストリング端配線材２４、セル間配線材２６を含む。例えば、レーザ照射面は受光面に相当し、レーザ照射裏面は裏面に相当する。
各太陽電池セル１０は、これまで説明した割断用太陽電池セル１０００の割断により生成される。また、各太陽電池セル１０の受光面および裏面には、互いに平行にｘ軸方向に延びる複数のフィンガー電極と、複数のフィンガー電極に直交するようにｙ軸方向に延びる複数、例えば２本のバスバー電極とが備えられる。バスバー電極は、複数のフィンガー電極のそれぞれを接続する。また、バスバー電極およびフィンガー電極は、ｐ側集電極およびｎ側集電極に相当する。
複数の太陽電池セル１０は、ｘ−ｙ平面上にマトリクス状に配列される。ここでは、一例として、ｘ軸方向に４つの太陽電池セル１０が並べられ、ｙ軸方向に４つの太陽電池セル１０が並べられる。ｘ軸方向に並べられる太陽電池セル１０の数と、ｙ軸方向に並べられる太陽電池セル１０の数は、これに限定されない。ｙ軸方向に並んで配置される４つの太陽電池セル１０は、セル間配線材２６によって直列に接続され、１つの太陽電池ストリング２０を形成する。例えば、第１１太陽電池セル１０ａａ、第１２太陽電池セル１０ａｂ、第１３太陽電池セル１０ａｃ、第１４太陽電池セル１０ａｄが接続されることによって、第１太陽電池ストリング２０ａが形成される。他の太陽電池ストリング２０、例えば、第２太陽電池ストリング２０ｂから第４太陽電池ストリング２０ｄも同様に形成される。その結果、４つの太陽電池ストリング２０がｘ軸方向に平行に並べられる。
太陽電池ストリング２０を形成するために、セル間配線材２６は、隣接した太陽電池セル１０のうちの一方の受光面側のバスバー電極と、他方の裏面側のバスバー電極とを接続する。例えば、第１１太陽電池セル１０ａａと第１２太陽電池セル１０ａｂとを接続するための２つのセル間配線材２６は、第１１太陽電池セル１０ａａの受光面側のバスバー電極と第１２太陽電池セル１０ａｂの裏面側のバスバー電極とを電気的に接続する。
複数のストリング間配線材２２のそれぞれは、ｘ軸方向に延びて、互いに隣接する２つの太陽電池ストリング２０に電気的に接続される。例えば、複数の太陽電池セル１０よりもｙ軸の正方向に配置されるストリング間配線材２２は、第２太陽電池ストリング２０ｂにおける第２１太陽電池セル１０ｂａと、第３太陽電池ストリング２０ｃにおける第３１太陽電池セル１０ｃａとを接続する。他のストリング間配線材２２も同様である。その結果、複数の太陽電池ストリング２０は直列に接続される。直列に接続された複数の太陽電池ストリング２０の両端の太陽電池セル１０、例えば、第１１太陽電池セル１０ａａと第４１太陽電池セル１０ｄａには、ストリング端配線材２４が接続される。ストリング端配線材２４は、図示しない端子ボックスに接続される。
図８（ｂ）は、太陽電池モジュール５０の断面図であり、図８（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。太陽電池モジュール５０における太陽電池パネル６０は、太陽電池セル１０と総称される第１１太陽電池セル１０ａａ、第１２太陽電池セル１０ａｂ、第１３太陽電池セル１０ａｃ、セル間配線材２６、保護部材４０と総称される第１保護部材４０ａ、第２保護部材４０ｂ、封止部材４２と総称される第１封止部材４２ａ、第２封止部材４２ｂを含む。図８（ｂ）の上側が受光面側に相当し、下側が裏面側に相当する。
第１保護部材４０ａは、太陽電池パネル６０の受光面側に配置されており、太陽電池パネル６０の表面を保護する。第１保護部材４０ａには、透光性および遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等が使用され、矩形板状に形成される。ここでは、一例としてガラスが使用されるとする。第１封止部材４２ａは、第１保護部材４０ａの裏面側に積層される。第１封止部材４２ａは、第１保護部材４０ａと太陽電池セル１０との間に配置されて、これらを接着する。第１封止部材４２ａとして、例えば、ポリオレフィン、ＥＶＡ、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ポリイミド等の樹脂フィルムのような熱可塑性樹脂が使用される。熱硬化性樹脂が使用されてもよい。第１封止部材４２ａは、透光性を有するとともに、第１保護部材４０ａにおけるｘ−ｙ平面と略同一寸法の面を有する矩形状のシート材によって形成される。
第２封止部材４２ｂは、第１封止部材４２ａの裏面側に積層される。第２封止部材４２ｂは、第１封止部材４２ａとの間で、複数の太陽電池セル１０、セル間配線材２６等を封止する。第２封止部材４２ｂには、第１封止部材４２ａと同様のものを用いることができる。また、ラミネート・キュア工程における加熱によって、第２封止部材４２ｂは第１封止部材４２ａと一体化されていてもよい。
第２保護部材４０ｂは、第２封止部材４２ｂの裏面側に積層される。第２保護部材４０ｂは、バックシートとして太陽電池パネル６０の裏面側を保護する。第２保護部材４０ｂとしては、例えば、ＰＥＴ等の樹脂フィルムが使用される。第２保護部材４０ｂとして、Ａｌ箔を樹脂フィルムで挟んだ構造を有する積層フィルムなどが使用されてもよい。
図８（ｃ）は、太陽電池モジュール５０の裏面側からの平面図である。太陽電池モジュール５０における太陽電池パネル６０には、箱形形状の端子ボックス３０が取り付けられる。端子ボックス３０には、第１ケーブル３２ａ、第２ケーブル３２ｂが電気的に接続される。第１ケーブル３２ａ、第２ケーブル３２ｂは、太陽電池モジュール５０において発電した電力を外部に出力する。
本実施例によれば、割断用太陽電池セル１０００において、第１導電型を有する第１面１４上に、第１導電型のドーパント源７４を配置して、ドーパント源にレーザ７６を照射するので、太陽電池セル１０の側面１８に高ドーピング濃度領域８０を形成できる。また、太陽電池セル１０の側面１８に高ドーピング濃度領域８０が形成されるので、電界効果型パッシベーション効果により、割断による発電の出力の低下を抑制できる。また、割断用太陽電池セル１０００において、第１導電型を有する第１面１４上に、第１導電型のドーパントガスを供給しながらレーザ７６を照射するので、太陽電池セル１０の側面１８に高ドーピング濃度領域８０を形成できる。
また、半導体層と半導体基板とが積層され、半導体層は第１面１４を含み、半導体基板は第２面１６を含むので、第１面１４における導電型とドーパント源７４の導電型とを合わせることができる。また、ｎ型半導体層１２６とｎ型半導体基板１００とｐ型半導体層１１６とが順に積層され、ｎ型半導体層１２６は第１面１４を含み、ｐ型半導体層１１６は第２面１６を含むので、第１面１４における導電型とドーパント源７４の導電型とを合わせることができる。
また、レーザ７６を照射することによって、割断用太陽電池セル１０００を複数の太陽電池セル１０に割断するので、複数の太陽電池セル１０を製造できる。また、レーザ７６を照射することによって、割断用太陽電池セル１０００の第１面１４上に形成した割断用の溝に沿って、割断用太陽電池セル１０００を複数の太陽電池セル１０に割断するので、複数の太陽電池セル１０を製造できる。また、側面１８において、第１面１４側には第１領域が配置され、第２面１６側には第２領域が配置されるとともに、第１領域における第１不純物濃度は、第２領域における第２不純物濃度よりも高いので、割断による発電の出力の低下を抑制できる。また、第２面１６から第１面１４への方向における第２面１６からの第２領域の長さは、第２面１６から第１面１４への長さの１０％以上であるので、リークパスの形成を防止できる。
本実施例の概要は、次の通りである。本開示のある態様の太陽電池セル１０の製造方法は、第１導電型を有する第１面１４と、第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面１６とが反対を向いた割断用太陽電池セル１０００を用意するステップと、割断用太陽電池セル１０００の第１面１４上に、第１導電型のドーパント源７４を配置するステップと、ドーパント源７４にレーザ７６を照射するステップと、を備える。
本開示の別の態様もまた、太陽電池セル１０の製造方法である。この方法は、第１導電型を有する第１面１４と、第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面１６とが反対を向いた割断用太陽電池セル１０００を用意するステップと、割断用太陽電池セル１０００の第１面１４上に、第１導電型のドーパントガス７８を供給しながらレーザ７６を照射するステップと、を備える。
割断用太陽電池セル１０００では、第１導電型を有するｎ型半導体層２４０と、第２導電型を有するｐ型半導体基板２００とが積層され、ｎ型半導体層２４０は第１面１４を含んでもよい。ｐ型半導体基板２００は第２面１６を含む。
割断用太陽電池セル１０００では、第１導電型を有するｎ型半導体層１２６と、第１導電型を有するｎ型半導体基板１００と、第２導電型を有するｐ型半導体層１１６とが順に積層され、ｎ型半導体層１２６は第１面１４を含んでもよい。ｐ型半導体層１１６は第２面１６を含む。
割断用太陽電池セル１０００では、第２導電型を有するｐ型半導体層１４０と、第１導電型を有するｎ型半導体基板１００とが積層され、ｐ型半導体層１４０は第２面１６を含んでもよい。ｎ型半導体基板１００は第１面１４を含む。
割断用太陽電池セル１０００では、第２導電型を有するｎ型半導体層１２６と、第２導電型のｎ型半導体基板１００と、第１導電型を有するｐ型半導体層１１６とが順に積層され、ｎ型半導体層１２６は第２面１６を含んでもよい。ｐ型半導体層１１６は第１面１４を含む。
レーザ７６を照射することによって、割断用太陽電池セル１０００を複数の太陽電池セル１０に割断するステップとをさらに備える。
レーザ７６を照射することによって、割断用太陽電池セル１０００の第１面１４上に、割断用の溝を形成するステップと、割断用の溝に沿って、割断用太陽電池セル１０００を複数の太陽電池セル１０に割断するステップとをさらに備える。
本開示のさらに別の態様は、太陽電池セル１０である。この太陽電池セル１０は、第１導電型を有する第１面１４と、第１面１４とは反対を向き、かつ第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面１６と、第１面１４と第２面１６との間に配置される側面１８とを備える。側面１８において、第１面１４側には第１領域が配置され、第２面１６側には第２領域が配置されるとともに、第１領域における第１導電型の第１不純物濃度は、第２領域における第１導電型の第２不純物濃度よりも高い。
第２面１６から第１面１４への方向における第２面１６からの第２領域の長さは、第２面１６から第１面１４への長さの１０％以上である。
本開示のさらに別の態様は、太陽電池モジュール５０である。この太陽電池モジュール５０は、複数の太陽電池セル１０を備える。複数の太陽電池セル１０のそれぞれは、第１導電型を有する第１面１４と、第１面１４とは反対を向き、かつ第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面１６と、第１面１４と第２面１６との間に配置される側面１８とを備える。側面１８において、第１面１４側には第１領域が配置され、第２面１６側には第２領域が配置されるとともに、第１領域における第１導電型の第１不純物濃度は、第２領域における第１導電型の第２不純物濃度よりも高い。
以上、本開示について実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
１０ 太陽電池セル、 １２ 割断線、 １４ 第１面、 １６ 第２面、 １８ 側面、 ２０ 太陽電池ストリング、 ２２ ストリング間配線材、 ２４ ストリング端配線材、 ２６ セル間配線材、 ３０ 端子ボックス、 ３２ ケーブル、 ４０ 保護部材、 ４２ 封止部材、 ５０ 太陽電池モジュール、 ６０ 太陽電池パネル、 ７０ レーザ加工領域、 ７２ ノズル、 ７４ ドーパント源、 ７６ レーザ、 ７８ ドーパントガス、 ８０ 高ドーピング濃度領域、 ８２ レーザ加工溝、 ９０ 表面電極、 ９２ 対面電極、 ９４ 集電極、 １００ ｎ型半導体基板、 １１０ 真性非晶質半導体層、 １１２ ｐ型非晶質半導体層、 １１４ ｐ側透明導電膜層、 １１６ ｐ型半導体層、 １２０ 真性非晶質半導体層、 １２２ ｎ型非晶質半導体層、 １２４ ｎ側透明導電膜層、 １２６ ｎ型半導体層、 １４０ ｐ型半導体層、 ２００ ｐ型半導体基板、 ２４０ ｎ型半導体層、 ３００ ｎ型ドーパント源、 ３１０ ｐ型ドーパント源、 ３２０ ｎ＋＋高ドープ領域、 ３３０ ｐ＋＋高ドープ領域、 １０００ 割断用太陽電池セル。

Claims (11)

  1. 第１導電型を有する第１面と、前記第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面とが反対を向いた割断用太陽電池セルを用意するステップと、
    前記割断用太陽電池セルの前記第１面上に、前記第１導電型のドーパント源を配置するステップと、
    前記ドーパント源にレーザを照射するステップと、
    を備える太陽電池セルの製造方法。
  2. 第１導電型を有する第１面と、前記第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面とが反対を向いた割断用太陽電池セルを用意するステップと、
    前記割断用太陽電池セルの前記第１面上に、前記第１導電型のドーパントガスを供給しながらレーザを照射するステップと、
    を備える太陽電池セルの製造方法。
  3. 前記割断用太陽電池セルでは、前記第１導電型を有する半導体層と、前記第２導電型を有する半導体基板とが積層され、
    前記半導体層は前記第１面を含み、
    前記半導体基板は前記第２面を含む、
    請求項１または２に記載の太陽電池セルの製造方法。
  4. 前記割断用太陽電池セルでは、前記第１導電型を有する第１半導体層と、前記第１導電型を有する半導体基板と、前記第２導電型を有する第２半導体層とが順に積層され、
    前記第１半導体層は前記第１面を含み、
    前記第２半導体層は前記第２面を含む、
    請求項１または２に記載の太陽電池セルの製造方法。
  5. 前記割断用太陽電池セルでは、前記第２導電型を有する半導体層と、前記第１導電型を有する半導体基板とが積層され、
    前記半導体層は前記第２面を含み、
    前記半導体基板は前記第１面を含む、
    請求項１または２に記載の太陽電池セルの製造方法。
  6. 前記割断用太陽電池セルでは、前記第２導電型を有する第１半導体層と、第２導電型の半導体基板と、前記第１導電型を有する第２半導体層とが順に積層され、
    前記第１半導体層は前記第２面を含み、
    前記第２半導体層は前記第１面を含む、
    請求項１または２に記載の太陽電池セルの製造方法。
  7. 前記レーザを照射することによって、前記割断用太陽電池セルを複数の太陽電池セルに割断するステップとをさらに備える、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  8. 前記レーザを照射することによって、前記割断用太陽電池セルの前記第１面上に、割断用の溝を形成するステップと、
    前記割断用の溝に沿って、前記割断用太陽電池セルを複数の太陽電池セルに割断するステップとをさらに備える、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  9. 第１導電型を有する第１面と、
    前記第１面とは反対を向き、かつ前記第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面と、
    前記第１面と前記第２面との間に配置される側面とを備え、
    前記側面において、前記第１面側には第１領域が配置され、前記第２面側には第２領域が配置されるとともに、前記第１領域における前記第１導電型の第１不純物濃度は、前記第２領域における前記第１導電型の第２不純物濃度よりも高い、
    太陽電池セル。
  10. 前記第２面から前記第１面への方向における前記第２面からの前記第２領域の長さは、前記第２面から前記第１面への長さの１０％以上である、
    請求項９に記載の太陽電池セル。
  11. 複数の太陽電池セルを備え、
    前記複数の太陽電池セルのそれぞれは、
    第１導電型を有する第１面と、
    前記第１面とは反対を向き、かつ前記第１導電型とは異なる第２導電型の部分を少なくとも有する第２面と、
    前記第１面と前記第２面との間に配置される側面とを備え、
    前記側面において、前記第１面側には第１領域が配置され、前記第２面側には第２領域が配置されるとともに、前記第１領域における前記第１導電型の第１不純物濃度は、前記第２領域における前記第１導電型の第２不純物濃度よりも高い、
    太陽電池モジュール。
JP2019061113A 2019-03-27 2019-03-27 太陽電池セルの製造方法、太陽電池セル、太陽電池モジュール Pending JP2020161701A (ja)

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