JP2026068733A - 太陽電池及びソーラーモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】切断面に形成されたパッシベーション層により切断面での光励起キャリアの再結合速度を低下させ、光電変換効率を向上させた太陽電池及びソーラーモジュールを提供する。
【解決手段】対向する第１面及び第２面と、前記第１面と前記第２面を繋ぐ側面とを含み、前記側面は、第１面に近接した切断エッジ及び前記第２面に近接した破断エッジを含む切断面を含み、前記切断面に形成された第１パッシベーション層４と、前記第１面のエッジ領域に形成され、第１パッシベーション層４と連続的に分布している第２パッシベーション層５と、を含む。第１パッシベーション層４は酸化アルミニウムパッシベーション層を含み、前記切断面は、第１溝構造と割れ目構造を含み、前記第１面は第２溝構造を含み、前記第２溝構造は前記切断エッジに近接しており、前記第１面のエッジ領域は前記切断面に近い。
【選択図】図２

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２４年１０月１０日に出願した、出願番号が２０２４１１４０４８６８．８の中国特許出願の優先権と利益を主張し、その内容が引用によって本出願に組み込まれている。

本出願は、太陽電池の技術分野に関し、特に、太陽電池及びソーラーモジュールに関する。

太陽電池は、太陽エネルギを利用する装置であり、光起電力効果又は光化学効果によって直接光エネルギを電気エネルギに変換する。太陽電池はカット太陽電池を含み、現在、カット太陽電池の製作では、通常は多種の膜層が形成された太陽電池に切断処理を施して、太陽電池全体を少なくとも二つのカット太陽電池、例えば二つのハーフカットセルに切断する。その後、カット太陽電池をソーラーモジュールの製作に用いる。

しかしながら、切断した後、カット太陽電池の切断面は異なる領域の形状が大きく相違するため、太陽電池の効率を低下させてしまう。

本出願は、太陽電池の効率を向上させるための太陽電池及びソーラーモジュールを提供することを目的とする。

上記目的を実現するために、第１態様において、本出願は、太陽電池を提供する。前記太陽電池は、対向する第１面及び第２面と、前記第１面と前記第２面を繋ぐ側面とを含み、前記側面は、第１面に近接した切断エッジ及び前記第２面に近接した破断エッジを含む切断面を含み、前記太陽電池は、前記切断面に形成された第１パッシベーション層と、前記第１面のエッジ領域に形成され、前記第１パッシベーション層と連続的に分布している第２パッシベーション層と、を含み、前記第１パッシベーション層は酸化アルミニウムパッシベーション層を含み、前記切断面は、第１溝構造と割れ目構造を含み、前記第１面は第２溝構造を含み、前記第２溝構造は前記切断エッジに近接しており、前記第１面のエッジ領域は前記切断面に近い。

切断エッジに近い第１領域は、外部の直接作用に大きく影響される領域であるため、複雑な成分と表面形状、例えば単結晶シリコン以外のシリコン形状があり、この部分のシリコンは不規則に配列したアモルファス形状を含み、多くの場合に大量の欠陥とダングリングボンドが存在し、そして、表面形状が複雑で欠陥の形成が深刻になる。従って、第１パッシベーション層を設けることで切断面のパッシベーションを実現し、近傍のキャリアと欠陥の再結合を減少させることができる。また、第１面に第２溝構造が存在するため、それ自体が電池セルの第１面上の欠陥をもたらし、次に電池セル本体内部の切断面に近接したエッジ領域内に生成されたキャリアが切断面に近接して移動してその上の欠陥と再結合しやすく、効率損失をもたらし、そのためエッジ領域もより良好なパッシベーションを必要とする。第２パッシベーション層によって第１面の切断面に近いエッジ領域をパッシベーションし、キャリアの第１面での再結合速度を低下させ、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。

一実現形態において、切断エッジから離れる方向に、第２溝構造の延在長さは、２０μｍ以上１００μｍ以下である。

一実現形態において、太陽電池は、第１面のエッジ領域に形成された第２パッシベーション層を更に含み、第１面のエッジ領域は、切断面に近く、第２パッシベーション層と第１パッシベーション層は、連続的に分布している。

上記技術的解決手段を採用する場合に、第２パッシベーション層は第１面における切断面に近いエッジ領域をパッシベーションし、第１面でのキャリアの再結合速度を低下させ、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。更に、第２パッシベーション層は第２溝構造を覆っている時に、第２溝構造をパッシベーションして修復することができ、これによって太陽電池の変換効率を向上させる。

一実現形態において、前記第１面のエッジから前記第１面の中心領域への方向に、前記第２パッシベーション層の幅は、前記第２溝構造の延在長さより大きい。

第２パッシベーション層は第２溝構造を覆っている時に、第２溝構造をパッシベーションして修復することができ、これによって太陽電池の変換効率を向上させる。

一実現形態において、第１面のエッジから第１面の中心領域への方向に、第２パッシベーション層の幅は、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

一実現形態において、第１パッシベーション層の厚みは、第２パッシベーション層の厚みより大きい。

一実現形態において、第１面のエッジから第１面の中心領域への方向に、第２パッシベーション層の厚みは、徐々に小さくなる。

一実現形態において、第２パッシベーション層の厚みは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

一実現形態において、前記切断面は、前記切断エッジに近接した第１領域と、前記第１領域よりも前記切断エッジから遠い第２領域と、を含み、前記第１領域の少なくとも一部における酸素元素とアルミニウム元素の比率は、前記第２領域の少なくとも一部における酸素元素とアルミニウム元素の比率より大きい。

切断エッジに近い第１領域は、外部の直接作用に大きく影響される領域であるため、複雑な成分と表面形状、例えば単結晶シリコン以外のシリコン形状があり、この部分のシリコンは不規則に配列したアモルファス形状を含み、多くの場合に大量の欠陥とダングリングボンドが存在し、そして、表面形状が複雑で欠陥の形成が深刻になる。従って、より多い酸素元素が存在すると、この部分のシリコンを十分に反応させて、それによる不良影響を解消することができる。ただし、第２領域は第１領域と比べて、外力直接作用を受けないか、又は外力直接作用が弱く、基本的に結晶構造が完全な単結晶シリコン形状であり、多過ぎる酸素を導入すると、より多い表面欠陥を発生させる可能性がある。従って、第１領域の少なくとも一部における酸素元素とアルミニウム元素の比率が第２領域の少なくとも一部における酸素元素とアルミニウム元素の比率より大きいように設定することで、第１領域と第２領域の相違した表面形状による影響を平衡化させ、更に太陽電池の全体効率を向上させる。

一実現形態において、第１溝構造は、第１領域に位置する。第１パッシベーション層の厚みは、第１溝構造の深さより大きく、割れ目構造の深さより小さい。

上記技術的解決手段を採用する場合に、切断面に第１パッシベーション層が形成されているため、第１パッシベーション層は切断面をパッシベーションし、切断面での光励起キャリアの再結合速度を低下させ、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。更に、第１溝構造は密集して分布し、構造が複雑であり、シリコンの非単結晶シリコン成分を含む場合があるため、該領域は表面形状と成分が複雑になり、表面再結合中心の密度が高くなり、従って、第１パッシベーション層の厚みを第１溝構造の深さより大きく設定すると、第１パッシベーション層は第１溝構造を完全に埋めて、最大程度パッシベーションして修復することができ、これによって太陽電池の変換効率を向上させる。更に、割れ目構造の多くは応力作用で自然に破断して形成されたものであり、その表面が滑らかであるため、第１パッシベーション層の厚みを割れ目構造の深さより小さく設定することで、該領域に対する限りのあるパッシベーションには充分になり、また、切断面に形成された第１パッシベーション層は高くなったり低くなったりした状態となり、切断面の光閉じ込め作用を向上させ、切断面の光励起キャリア濃度を増加させることができ、これによって、太陽電池切断面の光線利用率を向上させ、更に太陽電池の光電変換効率を向上させる。一実現形態において、第１溝構造の深さは１．２μｍより小さく、この時に第１溝構造による太陽電池の損傷度合いを低下させることができ、後で製作する時にセルが裂けたり、多過ぎる欠陥を導入したりしないことを確保する。

一実現形態において、割れ目構造の深さは１μｍ以上であり、この時にパッシベーション過程でのめっき膜の均一性及び光閉じ込め作用を保証することができる。

一実現形態において、上記第１パッシベーション層の厚みは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。上記技術的解決手段を採用する場合に、太陽電池はパッシベーション効果が徐々に増加し、変換効率が第１パッシベーション層の厚みの増加に伴って増加する。

一実現形態において、第２領域の少なくとも一部におけるアルミニウムの含有量と第１領域の少なくとも一部におけるアルミニウムの含有量の差は、３％より大きい。

上記技術的解決手段を採用する場合に、異なるパッシベーション面（即ち、異なる領域）が必要なパッシベーション効果を達成することを確保できる。

一実現形態において、第１溝構造は、切断エッジに近接しており、第１溝構造は、切断エッジから破断エッジに向かって延在している端部を含み、第１溝構造の端部境界は、波状又は鋸歯状である。

上記技術的解決手段を採用する場合に、太陽電池の切断面応力が過度に集まるのを回避し、切断面の品質を向上させることができる。

一実現形態において、切断面は、エッジ領域と中間領域を含み、エッジ領域は、切断エッジ又は破断エッジに近接しており、中間領域は、切断面の中間部分に位置し、中間領域に位置する第１パッシベーション層の粗さは、エッジ領域に位置する第１パッシベーション層の粗さより小さい。

上記技術的解決手段を採用する場合に、太陽光が逃げるのをできる限り回避し、パッシベーション効果を確保することができる。

一実現形態において、波状又は鋸歯状のピーク間の間隔は、３μｍ以上２０μｍ以下である。

上記技術的解決手段を採用する場合に、ピーク間の間隔が３μｍ以上であるため、この時に第１溝構造が過度に集まって分布するのを回避でき、これによって太陽電池の切断面応力が過度に集まるのを回避し、切断面の品質を向上させる。

一実現形態において、割れ目構造の延在方向と第１溝構造の延在方向との間に夾角があり、夾角は、４５°以上９０°未満である。

一実現形態において、切断面において、第１溝構造の延在長さは、１μｍ以上２０μｍ以下である。

上記技術的解決手段を採用する場合に、割れ目によるシリコンシートの損傷を減少させることができる。

一実現形態において、第１面は、受光面又は非受光面である。

第２態様において、本出願は、第１態様に記載の太陽電池を含むソーラーモジュールを更に提供する。

従来技術と比べて、本出願で提供されるソーラーモジュールの有益な効果は上記技術的解決手段に記載の太陽電池の有益な効果と同じであり、ここで再度説明しない。

ここで説明された図面は本出願を更に理解させ、本出願の一部を構成するためのものであり、本出願の例示的実施例及びその説明は本出願を解釈するためのものであり、本出願を不適切に限定する意図がない。

本出願の実施例における切断面のＳＥＭ図である。 本出願の実施例において第１パッシベーション層、第２パッシベーション層及び第３パッシベーション層が形成された太陽電池の構造模式図である。 本出願の実施例において切断面に第１パッシベーション層が形成された後のＳＥＭ図である。

本出願の解決しようとする技術的問題、技術的解決手段及び有益な効果をより明確で分かりやすくするために、以下、図面及び実施例を参照しながら本出願を更に詳細に説明する。ここに記載の具体的な実施例は本出願を解釈するためのものに過ぎず、本出願を限定する意図がないことを理解すべきである。

素子が別の素子「に固定される」又は別の素子「に設置される」と称する場合に、直接的に別の素子にあってもよく、又は間接的にこの別の素子にあってもよいことを説明する必要がある。素子が別の素子「に接続される」と称する場合に、直接的に別の素子に接続されてもよく、又は間接的にこの別の素子に接続されてもよい。

また、用語の「第１」、「第２」は、説明の目的でのみ使用され、相対的重要性を指示又は暗示したり、指示される技術特徴の数量を暗示したりするものと理解してはならない。従って、「第１」、「第２」と限定される特徴は１つ又は複数のこの特徴を含むことを明示又は暗示することが可能である。本出願の記載では、明確且つ具体的に限定しない限り、「複数」は２つ又は２つ以上を意味する。明確且つ具体的に限定しない限り、「若干」は１つ又は１つ以上を意味する。

本出願の記載では、用語の「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等で示す方位又は位置関係は図面に基づいて示す方位又は位置関係であり、その目的は単に本出願を容易に記載し記載を簡単化することにあり、示される装置又は素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構成され操作されることを明示、暗示しないため、本出願を限定するものと理解してはならないことを理解する必要がある。

本出願の記述では、説明すべきところとして、別に明確に規定、限定しない限り、用語「取り付ける」、「連結する」、「接続する」を広義的に理解すべきである。例えば、固定的に接続してもよく、取り外し可能に接続してもよく、又は、一体的に接続してもよく、機械的に接続してもよく、電気的に接続してもよく、直接接続してもよく、さらに中間媒体を介して間接的に接続してもよく、２つの素子の内部の連通又は２つの素子の相互作用の関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本出願での具体的な意味を理解してもよい。

上記技術的問題を解決するために、第１態様において、本出願は太陽電池を提供する。図１と図２を参照すると、上記太陽電池は、対向する第１面及び第２面と、第１面と第２面を繋ぐ側面とを含む。側面は、切断面１と、切断面１に形成された第１パッシベーション層４と、を含み、切断面１は、対向する切断エッジと破断エッジを含む。電池セルのカットプロセスにおいて、外部直接作用によって電池セルの第１面にある程度の損傷を与えることで、電池セルを破断可能にするか、又は電池セルの破断を誘導する。例えば、まず、第１面を機械的に切断するか、又はレーザを照射することによって、第１面に一定の損傷を形成させ、次に、応力変化によって太陽電池全体を破断させ、完全な切断面１を形成させる。ここで、切断エッジは切断面１における、電池セルに近接して施す外部直接作用を受ける第１面であり、破断エッジは第２面に近接している。

太陽電池は、切断面１に形成された第１パッシベーション層４と、前記第１面のエッジ領域に形成され、前記第１パッシベーション層と連続的に分布している第２パッシベーション層と、を更に含む。第１パッシベーション層は酸化アルミニウムパッシベーション層を含む。切断面は、第１溝構造２と割れ目構造３を含む。第１面は第２溝構造を含み、第２溝構造は切断エッジに近接しており、前記第１面のエッジ領域は前記切断面に近い。

切断エッジに近い第１領域は、外部の直接作用に大きく影響される領域であるため、複雑な成分と表面形状、例えば単結晶シリコン以外のシリコン形状があり、この部分のシリコンは不規則に配列したアモルファス形状を含み、多くの場合に大量の欠陥とダングリングボンドが存在し、そして、表面形状が複雑で欠陥の形成が深刻になる。従って、第１パッシベーション層４を設けることで切断面のパッシベーションを実現し、近傍のキャリアと欠陥の再結合を減少させることができる。また、第１面に第２溝構造が存在するため、それ自体が電池セルの第１面上の欠陥をもたらし、次に電池セル本体内部の切断面１に近接したエッジ領域内に生成されたキャリアが切断面に近接して移動してその上の欠陥と再結合しやすく、効率損失をもたらし、そのためエッジ領域もより良好なパッシベーションを必要とする。第２パッシベーション層によって第１面の切断面１に近いエッジ領域をパッシベーションし、キャリアの第１面での再結合速度を低下させ、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。

選択可能な一形態において、切断エッジから離れる方向に、第２溝構造の延在長さは、２０μｍ以上１００μｍ以下である。例として、第２溝構造の長さは、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍ又は１００μｍ等であってよい。

可能な一実現形態としては、図２を参照すると、第１面のエッジから第１面の中心領域への方向に、第２パッシベーション層５の幅Ｗは、第２溝構造の延在長さより大きい。

可能な一実現形態としては、図２を参照すると、第２パッシベーション層５の幅Ｗは、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。例えば、第２パッシベーション層５の幅Ｗは、０．０５ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．５５ｍｍ、１ｍｍ、１．０５ｍｍ、１．５５ｍｍ又は２ｍｍ等であってよい。好ましくは、第２パッシベーション層５の幅Ｗは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。例えば、第２パッシベーション層の幅は、１ｍｍ、１．０５ｍｍ、１．３５ｍｍ、１．５５ｍｍ、１．８５ｍｍ又は２ｍｍ等であってよい。

選択可能な一形態において、第１パッシベーション層の厚みは、第２パッシベーション層の厚みより大きい。

選択可能な一形態において、第１面のエッジから第１面の中心領域への方向に、第２パッシベーション層の厚みは、徐々に小さくなる。

選択可能な一形態において、第１面のエッジから第１面の中心領域への方向に、第２パッシベーション層の厚みは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。例として、第２パッシベーション層の厚みは、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍ、５５ｎｍ、６０ｎｍ、６５ｎｍ、７０ｎｍ、７５ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１０５ｎｍ、１１０ｎｍ、１１５ｎｍ、１２０ｎｍ、１２５ｎｍ、１３０ｎｍ、１３５ｎｍ、１４０ｎｍ、１４５ｎｍ、１５０ｎｍ、１５５ｎｍ、１６０ｎｍ、１６５ｎｍ、１７０ｎｍ、１７５ｎｍ、１８０ｎｍ、１８５ｎｍ、１９０ｎｍ、１９５ｎｍ又は２００ｎｍ等であってよい。

選択可能な一形態において、切断面は、切断エッジに近接した第１領域と、第１領域よりも切断エッジから遠い第２領域と、を含み、第１領域の少なくとも一部における酸素元素とアルミニウム元素の比率は、第２領域の少なくとも一部における酸素元素とアルミニウム元素の比率より大きい。切断エッジに近い第１領域は、外部の直接作用に大きく影響される領域であるため、複雑な成分と表面形状、例えば単結晶シリコン以外のシリコン形状があり、この部分のシリコンは不規則に配列したアモルファス形状を含み、多くの場合に大量の欠陥とダングリングボンドが存在し、そして、表面形状が複雑で欠陥の形成が深刻になる。従って、より多い酸素元素が存在すると、この部分のシリコンを十分に反応させて、それによる不良影響を解消することができる。ただし、第２領域は第１領域と比べて、外力直接作用を受けないか、又は外力直接作用が弱く、基本的に結晶構造が完全な単結晶シリコン形状であり、多過ぎる酸素を導入すると、より多い表面欠陥を発生させる可能性がある。従って、第１領域の少なくとも一部における酸素元素とアルミニウム元素の比率が第２領域の少なくとも一部における酸素元素とアルミニウム元素の比率より大きいように設定することで、第１領域と第２領域の相違した表面形状による影響を平衡化させ、更に太陽電池の全体効率を向上させる。

可能な一実現形態としては、第１領域は切断エッジから破断エッジへ３０μｍ延在した範囲内の領域であり、第２領域は第１領域以外の領域である。第１領域が切断エッジから破断エッジへ３０μｍ延在した範囲内の領域である時に、外力が直接作用する領域が限られ、太陽電池セルの切断面応力が全体的に釣り合っており、ソーラーモジュールのパッケージングにおいてセルが裂けるリスクが低下し、該パッシベーション手段を採用すると、切断破断箇所を有効にパッシベーションして修復することができ、修復効果が確保される。

第１領域に位置する少なくとも一部の領域におけるアルミニウムの含有量は、第２領域に位置する少なくとも一部の領域におけるアルミニウムの含有量より小さい。例として、第２領域の少なくとも一部におけるアルミニウムの含有量と第１領域の少なくとも一部におけるアルミニウムの含有量の差は、３％より大きい。この時に、異なるパッシベーション面（即ち、異なる領域）が必要なパッシベーション効果を達成することを確保できる。

選択可能な一形態において、第１領域の少なくとも一部におけるアルミニウムの含有量は、１％以上３％以下である。例えば、第１領域の少なくとも一部におけるアルミニウムの含有量は、１％、１．５％、２％、２．５％、２．８％又は３％等であってよい。第２領域の少なくとも一部におけるアルミニウムの含有量は、４％以上７％以下である。例えば、第２領域の少なくとも一部におけるアルミニウムの含有量は、４％、４．５％、５％、５．５％、６％、６．５％又は７％等であってよい。

表１を参照して分かるように、第１領域における酸素元素とアルミニウム元素の比率が３より大きいが、第２領域内の酸素元素とアルミニウム元素の比率が３より小さい。例えば、酸化アルミニウムパッシベーション層の膜厚が５０ｎｍより小さい場合に、第１領域における酸素元素とアルミニウム元素の比率が５以上であり、例えば、５、６、７、８、９である。酸化アルミニウムパッシベーション層膜厚が５０ｎｍより大きい場合に、第１領域における酸素元素とアルミニウム元素の比率が３以上８以下であり、例えば、３、４、５、６、７、８である。

上記太陽電池は、半導体サブストレートを含む。例として、上記半導体サブストレートは、シリコンサブストレートであってよい。導電タイプの面から言えば、太陽電池は、真性導電基板、Ｎ型導電基板又はＰ型導電基板であってよい。好ましくは、半導体サブストレートは、Ｎ型導電基板又はＰ型導電基板である。真性導電基板と比べて、Ｎ型導電基板又はＰ型導電基板はより高い導電率を有し、太陽電池の直列接続抵抗を低下させて太陽電池の効率を向上させることに有利である。構造の面から言えば、太陽電池の第１面はスエード面であってよく、太陽電池における受光面の光閉じ込め効果を向上させ、更に太陽電池の光線利用率を向上させる。当然ながら、太陽電池の第１面は平坦な磨き仕上げ面であってもよい。太陽電池の第２面は、磨き仕上げ面であってもよく、スエード面であってもよく、ここで具体的に限定しない。

本出願の別の態様において、第１溝構造２は、第１領域に位置し、第１パッシベーション層４の厚みは、第１溝構造２の深さより大きく、割れ目構造３の深さより小さい。例として、割れ目構造は大体切断面全体にわたり、切断エッジから破断エッジまで延在している。

図１と図２を参照すると、本出願の実施例で提供される太陽電池において、切断面に第１パッシベーション層４が形成されているため、第１パッシベーション層４は切断面１をパッシベーションし、切断面での光励起キャリアの再結合速度を低下させ、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。更に、第１溝構造は密集して分布し、構造が複雑であり、シリコンの非単結晶シリコン成分を含む場合があるため、該領域は表面形状と成分が複雑になり、表面再結合中心の密度が高くなり、従って、第１パッシベーション層４の厚みを第１溝構造２の深さより大きく設定すると、第１パッシベーション層４は第１溝構造２を完全に埋めて、最大程度パッシベーションして修復することができ、これによって太陽電池の変換効率を向上させる。更に、割れ目構造３の多くは応力作用で自然に破断して形成されたものであり、その表面が滑らかであるため、第１パッシベーション層４の厚みを割れ目構造３の深さより小さく設定することで、該領域に対する限りのあるパッシベーションには充分になり、また、切断面１に形成された第１パッシベーション層４は高くなったり低くなったりした状態となり、切断面１の光閉じ込め作用を向上させ、切断面１の光励起キャリア濃度を増加させることができ、これによって、太陽電池切断面１の光線利用率を向上させ、更に太陽電池の光電変換効率を向上させる。また、割れ目構造３は、表面全体が滑らかで規則的であるので、光の吸収に有利である。

可能な一実現形態としては、上記第１パッシベーション層の厚みが第１溝構造の深さより大きく割れ目構造の深さより小さいとは、第１パッシベーション層の平均厚みが第１溝構造の最大深さより大きく割れ目構造の最小深さより小さいと理解してもよい。或いは、第１パッシベーション層の平均厚みが第１溝構造の平均深さより大きく割れ目構造の平均深さより小さいと理解してもよい。

可能な一実現形態としては、第１パッシベーション層の厚みは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。例えば、第１パッシベーション層の厚みは、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍ、５５ｎｍ、６０ｎｍ、６５ｎｍ、７０ｎｍ、７５ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１０５ｎｍ、１１０ｎｍ、１１５ｎｍ、１２０ｎｍ、１２５ｎｍ、１３０ｎｍ、１３５ｎｍ、１４０ｎｍ、１４５ｎｍ、１５０ｎｍ、１５５ｎｍ、１６０ｎｍ、１６５ｎｍ、１７０ｎｍ、１７５ｎｍ、１８０ｎｍ、１８５ｎｍ、１９０ｎｍ、１９５ｎｍ又は２００ｎｍ等であってよい。上記技術的解決手段を採用する場合に、太陽電池はパッシベーション効果が徐々に増加し、変換効率が第１パッシベーション層の厚みの増加に伴って増加する。更に、パッシベーション層の厚みが薄すぎると、パッシベーション効果が足りなく、パッシベーション層の厚みが厚すぎると、得られるパッシベーション効果のエッジ効果が低下すると共に、プロセスの時間長と材料消耗が増加する。

次に、異なる厚みの第１パッシベーション層を例として太陽電池の関連パラメータを説明する。

ここで、ＢＳＬは対照群を表し、３０ｎｍ－ＢＳＬは厚みが３０ｎｍの第１パッシベーション層と対照群の違いを表す。Ｅｔａは変換効率を表し、Ｉｓｃは短絡電流を表し、Ｖｏｃは開放電圧を表し、ＦＦは曲線因子を表す。

可能な一実現形態としては、図１と図３を参照すると、切断面１は、エッジ領域１１と中間領域１２を含み、エッジ領域１１は、切断エッジ又は破断エッジに近接しており、中間領域１２は、切断面１の中間部分に位置する。中間領域１２に位置する第１パッシベーション層４の粗さは、エッジ領域１１に位置する第１パッシベーション層４の粗さより小さい。この時に、太陽光が逃げるのをできる限り回避し、パッシベーション効果を確保することができる。

可能な一実現形態としては、切断エッジから離れる方向に、切断面において、第１溝構造の延在長さは、１μｍ以上２０μｍ以下である。この時に、第１溝構造の全体分布領域を制御することによって、電池セルの有効切断を保証できると共に、切断面に多過ぎる欠陥を導入することがない。例として、第１溝構造の延在長さは、１μｍ、３μｍ、５μｍ、８μｍ、１０μｍ、１２μｍ、１５μｍ、１８μｍ又は２０μｍ等であってよい。

可能な一実現形態としては、第１溝構造の深さは、１．２μｍより小さい。この時に第１溝構造による太陽電池の損傷度合いを低下させることができ、後で製作する時にセルが裂けたり、多過ぎる欠陥を導入したりしないことを確保する。

可能な一実現形態としては、図１を参照すると、第１溝構造２は、第１領域に分布し、切断エッジに近接し、切断エッジから破断エッジへ延在しており、切断エッジから破断エッジへ延在している端部を含み、第１溝構造２の端部境界Ｍは、波状又は鋸歯状である。

この時に、太陽電池の切断面応力が過度に集まるのを回避し、切断面の品質を向上させることができる。上記第１溝端部境界とは切断エッジから離れた境界を指すことに注意されたい。

可能な一実現形態としては、割れ目構造は深さが１μｍ以上であり、表面が滑らかであり、この時にパッシベーション過程でのめっき膜の均一性及び光閉じ込め作用を保証することができる。

可能な一実現形態としては、第１溝構造存在領域内に位置する割れ目構造の深さは、１μｍ以上２μｍ以下である。例として、上記割れ目構造の深さは、１μｍ、１．２μｍ、１．５μｍ、１．７μｍ、１．９μｍ又は２μｍ等であってよい。

第１溝構造存在領域から離れた割れ目構造の深さは、１μｍ以上２μｍ以下である。例として、上記割れ目構造の深さは、１μｍ、１．２μｍ、１．５μｍ、１．７μｍ、１．９μｍ又は２μｍ等であってよい。

可能な一実現形態としては、図１を参照すると、第１溝構造２は、樹枝状、分岐状、曲線のうちのいずれか一つの方式で分布していてもよい。この時に、太陽電池の切断面応力が過度に集まるのを回避し、切断面の品質を向上させることができる。

選択可能な一形態において、図１を参照すると、波状又は鋸歯状のピーク間の水平間隔Ｌは、３μｍ以上２０μｍ以下である。例として、上記水平間隔Ｌは、３μｍ、５μｍ、８μｍ、１０μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１５μｍ、１８μｍ、１９μｍ又は２０μｍ等であってよい。ピーク間の間隔が３μｍ以上であるため、この時に第１溝構造が過度に集まって分布するのを回避でき、これによって太陽電池の切断面応力が過度に集まるのを回避し、切断面の品質を向上させる。

選択可能な一形態において、図１を参照すると、割れ目構造３の延在方向と第１溝構造２の延在方向の間に夾角Ａがあり、夾角Ａの存在は、割れ目の深さ及び幅の分布の更なる均一化を誘導することができる。夾角Ａは、好ましくは、４５°以上９０°未満である。例として、夾角Ａは、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°又は８９°等であってよい。

選択可能な一形態において、図２を参照すると、上記太陽電池は、第１面のエッジ領域に形成された第２パッシベーション層５を更に含み、第１面のエッジ領域は、切断面に近く、第２パッシベーション層５と第１パッシベーション層４は、連続的に分布している。

上記技術的解決手段を採用する場合に、第２パッシベーション層は第１面における切断面に近いエッジ領域をパッシベーションし、第１面でのキャリアの再結合速度を低下させ、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。更に、第２パッシベーション層は第２溝構造を覆っている時に、第２溝構造をパッシベーションして修復することができ、これによって太陽電池の変換効率を向上させる。

可能な一実現形態としては、上記太陽電池は、第２面のエッジ領域に形成された第３パッシベーション層を更に含み、第２面のエッジ領域は、切断面に近く、第３パッシベーション層と第１パッシベーション層は、連続的に分布している。

上記技術的解決手段を採用する場合に、第３パッシベーション層は第２面における切断面に近いエッジ領域をパッシベーションし、第２面でのキャリアの再結合速度を低下させ、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。

可能な一実現形態としては、第１パッシベーション層、第２パッシベーション層及び第３パッシベーション層に加えて、第１パッシベーション層、第２パッシベーション層又は第３パッシベーション層の上又は下に積層された他のパッシベーション層、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素の少なくとも一つを含んでもよい。

選択可能な一形態において、第２面のエッジから第２面の中心領域への方向に、第３パッシベーション層の幅は、２０μｍ以上１００μｍ以下である。例として、第３パッシベーション層の幅は、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍ又は１００μｍ等であってよい。

選択可能な一形態において、第１パッシベーション層の厚みは、第３パッシベーション層の厚みより大きい。

選択可能な一形態において、第２面のエッジから第２面の中心領域への方向に、第３パッシベーション層の厚みは、徐々に小さくなる。

選択可能な一形態において、第２面のエッジから第２面の中心領域への方向に、第３パッシベーション層の厚みは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。例として、第３パッシベーション層の厚みは、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍ、５５ｎｍ、６０ｎｍ、６５ｎｍ、７０ｎｍ、７５ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１０５ｎｍ、１１０ｎｍ、１１５ｎｍ、１２０ｎｍ、１２５ｎｍ、１３０ｎｍ、１３５ｎｍ、１４０ｎｍ、１４５ｎｍ、１５０ｎｍ、１５５ｎｍ、１６０ｎｍ、１６５ｎｍ、１７０ｎｍ、１７５ｎｍ、１８０ｎｍ、１８５ｎｍ、１９０ｎｍ、１９５ｎｍ又は２００ｎｍ等であってよい。

選択可能な一形態において、第１面は、受光面又は非受光面である。太陽電池は、両面受光型太陽電池又はバックコンタクト型太陽電池であってよい。太陽電池は、ｐｅｒｃ電池、ｔｏｐｃｏｎ電池、ＴＢＣ電池又はヘテロ接合太陽電池であってよく、当然ながら、太陽電池は、トンネルパッシベーション構造を含む太陽電池又はヘテロ接合構造を含む他のタイプの太陽電池であってもよい。

第２態様において、本出願の実施例は、第１態様に記載の太陽電池を含むソーラーモジュールを更に提供する。

前記ソーラーモジュールは複数の太陽電池を相互に接続して形成した電池ストリングを含み、ここで、電池ストリングは溶接による相互接続構造、例えば、溶接ストリップ又は溶接ワイヤを含み、溶接による相互接続構造は隣接する二つの太陽電池を電気的に相互に接続し、ここで、溶接による相互接続構造は頭部と尾部を有し、溶接による相互接続構造の頭部と尾部の少なくとも一つは太陽電池の切断面に近接している。例えば、隣接する二つの太陽電池は第１太陽電池と第２太陽電池である。溶接による相互接続構造は隣接する第１太陽電池と第２太陽電池を電気的に相互に接続し、溶接による相互接続構造は第１太陽電池の切断面の近傍の位置から第２太陽電池の切断面の近傍の位置まで延在し、或いは、溶接による相互接続構造は第１太陽電池の切断面の近傍の位置から第２太陽電池における切断面に対向する側面の近傍の位置まで延在し、或いは、溶接による相互接続構造は第１太陽電池における切断面に対向する側面の近傍の位置から第２太陽電池の切断面の近傍の位置まで延在している。溶接による相互接続構造の頭部と尾部は溶接プロセスで位置と偏移が制御しにくいため、パッシベーション誘電体層を破壊し、ひいてはパッシベーション誘電体層を突き破る確率がある。本出願の電池セルの切断面に第１パッシベーション層が形成され、前記切断面に近接した第１面と第２面のエッジ領域に第２パッシベーション層が別に形成されているため、第１面と第２面の該エッジ領域は厚い誘電体層があり、このように電池セルの該エッジ領域に対して充分な保護を図り、溶接による相互接続構造の頭部と尾部がパッシベーション誘電体層を突き破る確率を低下させることができる。更に、溶接による相互接続構造の頭部と尾部の少なくとも一つは第１面又は第２面の該エッジ領域の第２パッシベーション層の上方まで延在している。

本出願の実施例で提供されるソーラーモジュールの有益な効果は上記技術的解決手段に記載の太陽電池の有益な効果と同じであり、ここで再度説明しない。

上記実施形態の説明では、具体的な特徴、構造、材料又は特点はいずれか１つ又は複数の実施例又は例において適切な方式で組み合わせることが可能である。

以上は本出願の具体的な実施形態に過ぎず、本出願の保護範囲がそれに限定されるものでなく、本出願に記載された技術範囲内に当業者が容易に想到し得る変化又は取り替えは、全て本出願の保護範囲に含まれる。したがって、本出願の保護範囲は特許請求の保護範囲に準ずるものとする。

１ 切断面
１１ エッジ領域
１２ 中間領域
２ 第１溝構造
３ 割れ目構造
４ 第１パッシベーション層
５ 第２パッシベーション層

Claims (19)

1. 太陽電池であって、
   対向する第１面及び第２面と、前記第１面と前記第２面とを繋ぐ側面とを含み、
   前記側面は、第１面に近接した切断エッジ及び前記第２面に近接した破断エッジを含む切断面を含み、
   前記太陽電池は、前記切断面に形成された第１パッシベーション層と、前記第１面のエッジ領域に形成され、前記第１パッシベーション層と連続的に分布している第２パッシベーション層と、を含み、
   前記第１パッシベーション層は酸化アルミニウムパッシベーション層を含み、前記切断面は、第１溝構造と割れ目構造を含み、
   前記第１面は第２溝構造を含み、前記第２溝構造は前記切断エッジに近接しており、前記第１面のエッジ領域は前記切断面に近いことを特徴とする、太陽電池。
2. 前記切断エッジから離れる方向に、前記第２溝構造の延在長さは、２０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記第１面のエッジから前記第１面の中心領域への方向に、前記第２パッシベーション層の幅は、前記第２溝構造の延在長さより大きいことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
4. 前記第１面のエッジから前記第１面の中心領域への方向に、前記第２パッシベーション層の幅は、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
5. 前記第１パッシベーション層の厚みは、前記第２パッシベーション層の厚みより大きいことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
6. 前記第１面のエッジから前記第１面の中心領域への方向に、前記第２パッシベーション層の厚みは、徐々に小さくなることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
7. 前記第２パッシベーション層の厚みは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
8. 前記切断面は、前記切断エッジに近接した第１領域と、前記第１領域よりも前記切断エッジから遠い第２領域と、を含み、
   前記第１領域の少なくとも一部における酸素元素とアルミニウム元素の比率は、前記第２領域の少なくとも一部における酸素元素とアルミニウム元素の比率より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
9. 前記第１溝構造は、前記第１領域に位置し、前記第１パッシベーション層の厚みは、前記第１溝構造の深さより大きく、前記割れ目構造の深さより小さいことを特徴とする、請求項８に記載の太陽電池。
10. 前記第１溝構造の深さは１．２μｍより小さく、又は、前記割れ目構造の深さは１μｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
11. 前記第１パッシベーション層の厚みは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
12. 前記第２領域の前記少なくとも一部におけるアルミニウムの含有量と前記第１領域の前記少なくとも一部におけるアルミニウムの含有量の差は、３％より大きいことを特徴とする、請求項８に記載の太陽電池。
13. 前記第１溝構造は、前記切断エッジに近接しており、前記第１溝構造は、前記切断エッジから前記破断エッジに向かって延在している端部を含み、前記第１溝構造の端部境界は、波状又は鋸歯状であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
14. 前記切断面は、エッジ領域と中間領域を含み、前記エッジ領域は、前記切断エッジ又は前記破断エッジに近接しており、前記中間領域は、前記切断面の中間部分に位置し、前記中間領域に位置する前記第１パッシベーション層の粗さは、前記エッジ領域に位置する前記第１パッシベーション層の粗さより小さいことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
15. 前記波状又は鋸歯状のピーク間の間隔は、３μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１３に記載の太陽電池。
16. 前記割れ目構造の延在方向と前記第１溝構造の延在方向との間に夾角があり、前記夾角は、４５°以上９０°未満であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
17. 前記切断面において、前記第１溝構造の延在長さは、１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
18. 前記第１面は、受光面又は非受光面であることを特徴とする、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の太陽電池。
19. 請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の太陽電池を含むことを特徴とする、ソーラーモジュール。