(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ型ベース及び前記Ｎ型ベースの前面に形成されるＰ型エミッタと、
前記Ｎ型ベースの前面において前記Ｐ型エミッタから離れる方向に順次設置されている、第１酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙ（ｘ＞ｙ、ｘ／ｙである第１比の値は、１．５３〜２．５８である）材料を含む第１パッシベーション層、第１窒化ケイ素ＳｉｍＮｎ（ｍ＞ｎ、ｍ／ｎである第２比の値は、３．１２〜５．４１である）材料を含む第２パッシベーション層、及び第２酸窒化ケイ素ＳｉＯｉＮｊ（ｉ／ｊである第３比の値は、０．９７〜７．５８である）材料を含む第３パッシベーション層と、
前記Ｎ型ベースの裏面に位置するパッシベーションコンタクト構造であって、前記パッシベーションコンタクト構造は、少なくとも、前記Ｎ型ベースから離れる方向において順次設置された界面パッシベーション層とフィールドパッシベーション層とを含んでいるパッシベーションコンタクト構造と、
を備えることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記Ｎ型ベースに垂直な方向において、前記第１パッシベーション層の厚さは、８ｎｍ〜２０ｎｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記Ｎ型ベースに垂直な方向において、前記第２パッシベーション層の厚さは、４０ｎｍ〜６０ｎｍである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記Ｎ型ベースに垂直な方向において、前記第３パッシベーション層の厚さは、５０ｎｍ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。
【請求項５】
前記Ｎ型ベースに垂直な方向において、前記第３パッシベーション層の厚さは、１０ｎｍ〜２０ｎｍである、
ことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第２パッシベーション層の第２屈折率は、前記第１パッシベーション層の第１屈折率及び前記第３パッシベーション層の第３屈折率よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記第１屈折率は１．６１〜１．７１であり、前記第２屈折率は１．９８〜２．２であり、前記第３屈折率は１．５６〜１．８７である、
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記パッシベーションコンタクト構造における前記Ｎ型ベースから離反する表面を覆う第４パッシベーション層をさらに備え、
前記第４パッシベーション層の材料は、第２窒化ケイ素ＳｉａＮｂ（ａ／ｂである第４比の値は、３．８２〜６．３７である）材料を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記第４パッシベーション層の屈折率は、２．０４〜２．２であり、
前記Ｎ型ベースの裏面に垂直な方向において、前記第４パッシベーション層の厚さは、６０ｎｍ〜１００ｎｍである、
ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１１】
太陽電池の製造方法において、
Ｎ型ベース及び前記Ｎ型ベースの前面に形成されるＰ型エミッタを提供することと、
前記Ｎ型ベースの前面において前記Ｐ型エミッタから離れる方向に、第１酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙ（ｘ＞ｙ、ｘ／ｙである第１比の値は、１．５３〜２．５８である）材料を含む第１パッシベーション層、第１窒化ケイ素ＳｉｍＮｎ（ｍ＞ｎ、ｍ／ｎである第２比の値は、３．１２〜５．４１である）材料を含む第２パッシベーション層、及び第２酸窒化ケイ素ＳｉＯｉＮｊ（ｉ／ｊである第３比の値は、０．９７〜７．５８である）材料を含む第３パッシベーション層が、順に設けられることと、
前記Ｎ型ベースの裏面にパッシベーションコンタクト構造を形成することであって、前記パッシベーションコンタクト構造は、少なくとも、前記Ｎ型ベースから離れる方向において順次設置された界面パッシベーション層とフィールドパッシベーション層とを含んでいることと、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記第２パッシベーション層を形成する前に、前記第１パッシベーション層に水素イオンを注入するように、反応チャンバー内にアンモニアガスを導入してイオン化し、
そのうち、アンモニアガスの流量は６０００ｓｃｃｍ〜８０００ｓｃｃｍであり、アンモニアガスの導入時間は５ｍｉｎ〜１０ｍｉｎであり、イオン化するためのＲＦパワーは４０００Ｗ〜８０００Ｗである、
ことを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記水素イオンを注入した後に、前記第１パッシベーション層に対して光アニール処理を行い、
そのうち、光アニール処理のアニール温度は１５０℃〜４００℃であり、光アニール処理の光強度は１〜６倍の太陽光強度であり、光アニール処理のアニール時間は１ｍｉｎ〜６ｍｉｎである、
ことを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
同一のプロセスステップにおいて、前記第１パッシベーション層に窒素イオン及び前記水素イオンを注入し、前記第１パッシベーション層における前記Ｎ型ベースから離れる表層の窒素イオン濃度が、前記Ｎ型ベースに近寄る表層の窒素イオン濃度よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記第１パッシベーション層を形成するプロセス装置と、前記第２パッシベーション層を形成するプロセス装置とは、同じである、
ことを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体分野に関し、特に太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池の界面における再結合は、電池効率の向上を制約する重要な要因である。現在、業界では結晶シリコン太陽電池のパッシベーションは、通常、プラズマ励起化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を用いてシリコンウェハ表面に一層の窒化シリコン膜を成長させ、複数層の窒化シリコン膜層の屈折率を調整することにより最適な界面パッシベーション効果および光学反射防止効果が得られる。しかしながら、この不動態化材は比較的高い正の固定電荷を持ち、Ｐ型電池のリン拡散層表面および非拡散表面にしか適用できず、Ｎ型電池のホウ素拡散層表面の不動態化に適用できない。
【０００３】
この問題を解決するために、業界では負の固定電荷を持つ酸化アルミニウム薄膜材料を導入し、Ｐ型電池のリン拡散層表面に酸化アルミニウムを堆積させると、電池界面の欠陥を不動態化するのに十分な量の負の固定電荷を提供して、電池の不動態化効果を高めることができる。しかしながら、Ｎ型シリコンウェハのホウ素拡散層に酸化アルミニウム薄膜を堆積させると、比較的高い界面準位欠陥密度をもたらし、酸化アルミニウムのフィルドパッシベーション効果を弱めるので、電気的アニールなどのプロセスによってそのパッシベーション効果を高める必要がある。そこで、酸化アルミニウム薄膜の堆積に必要な装置およびアニーリングプロセスは、間違いなく、Ｎ型電池を製造するための設備コストおよびプロセス時間を増加させ、かつ電池の歩留まり管理制御に悪影響を与えてしまう。このため、酸化アルミニウム不動態化系に代えて、非酸化アルミニウム不動態化系で高効率を保った新規なＮ型電池の開発が望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、非酸化アルミニウム不動態化系を採用するとともに高効率を維持する太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の実施例に提供される太陽電池は、Ｎ型ベース及び前記ベースの前面に形成されるＰ型エミッタと、前記ベースの前面において前記Ｐ型エミッタから離れる方向に順次設置されている、第１酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙ（ｘ＞ｙ）材料を含む第１パッシベーション層、第１窒化ケイ素ＳｉｍＮｎ（ｍ＞ｎ）材料を含む第２パッシベーション層、及び第２酸窒化ケイ素ＳｉＯｉＮｊ（ｉ／ｊ∈［０．９７、７．５８］）材料を含む第３パッシベーション層と、前記ベースの裏面に位置するパッシベーションコンタクト構造と、を備える。
【０００６】
また、前記ベースに垂直な方向において、前記第１パッシベーション層の厚さは、８ｎｍ〜２０ｎｍである。
【０００７】
また、前記ベースに垂直な方向において、前記第２パッシベーション層の厚さは、４０ｎｍ〜６０ｎｍである。
【０００８】
また、前記ベースに垂直な方向において、前記第３パッシベーション層の厚さは、５０ｎｍ以下である。
【０００９】
また、前記ベースに垂直な方向において、前記第３パッシベーション層の厚さは、１０ｎｍ〜２０ｎｍである。
【００１０】
また、前記第２パッシベーション層の第２屈折率は、前記第１パッシベーション層の第１屈折率及び前記第３パッシベーション層の第３屈折率よりも大きい。
【００１１】
また、前記第１屈折率は１．６１〜１．７１であり、前記第２屈折率は１．９８〜２．２であり、前記第３屈折率は１．５６〜１．８７である。
【００１２】
また、ｘ／ｙである第１比の値は、１．５３〜２．５８であり、ｍ／ｎである第２比の値は、３．１２〜５．４１である。
【００１３】
また、太陽電池は、前記パッシベーションコンタクト構造における前記ベースから離反する表面を覆う第４パッシベーション層をさらに備え、前記第４パッシベーション層の材料は、第２窒化ケイ素ＳｉａＮｂ（ａ／ｂ∈［３．８２、６．３７］）材料を含む。
【００１４】
また、前記第４パッシベーション層の屈折率は、２．０４〜２．２であり、前記ベースの裏面に垂直な方向において、前記第４パッシベーション層の厚さは、６０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００１５】
これに応じて、本発明の実施例は、上記のいずれか1項に記載の太陽電池を含む太陽電池モジュールをさらに提供する。
【００１６】
これに応じて、本発明の実施例は、太陽電池の製造方法をさらに提供し、当該太陽電池の製造方法において、Ｎ型ベース及び前記ベースの前面に形成されるＰ型エミッタを提供することと、前記ベースの前面において前記Ｐ型エミッタから離れる方向に、第１酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙ（ｘ＞ｙ）材料を含む第１パッシベーション層、第１窒化ケイ素ＳｉｍＮｎ（ｍ＞ｎ）材料を含む第２パッシベーション層、及び第２酸窒化ケイ素ＳｉＯｉＮｊ（ｉ／ｊ∈［０．９７、７．５８］）材料を含む第３パッシベーション層が、順に設けられることと、前記ベースの裏面にパッシベーションコンタクト構造を形成することと、を含む。
【００１７】
また、前記第２パッシベーション層を形成する前に、前記第１パッシベーション層に水素イオンを注入するように、反応チャンバー内にアンモニアガスを導入してイオン化し、そのうち、アンモニアガスの流量は６０００ｓｃｃｍ〜８０００ｓｃｃｍであり、アンモニアガスの導入時間は５ｍｉｎ〜１０ｍｉｎであり、イオン化するためのＲＦパワーは４０００Ｗ〜８０００Ｗである。
【００１８】
また、前記水素イオンを注入した後に、前記第１パッシベーション層に対して光アニール処理を行い、そのうち、光アニール処理のアニール温度は１５０℃〜４００℃であり、光アニール処理の光強度は１〜６倍の太陽光強度であり、光アニール処理のアニール時間は１ｍｉｎ〜６ｍｉｎである。
【００１９】
また、同一のプロセスステップにおいて、前記第１パッシベーション層に窒素イオン及び前記水素イオンを注入し、前記第１パッシベーション層における前記ベースから離れる表層の窒素イオン濃度が、前記ベースに近寄る表層の窒素イオン濃度よりも大きい。
【００２０】
また、前記第１パッシベーション層を形成するプロセス装置と、前記第２パッシベーション層を形成するプロセス装置とは、同じである。
【００２１】
従来技術に比べて、本発明の実施例に提供される技術方案は、以下の利点がある。
【００２２】
上記技術方案において、第１パッシベーション層における酸窒化ケイ素の組成比を制御することで、第１パッシベーション層が比較的弱い正帯電性を示し、バッファ層として、強い正帯電性の第２パッシベーション層の、Ｐ型エミッタ電極への影響を小さくし、さらにＰ型エミッタの表面に適用される。同時に、酸化アルミニウムに比べて、酸窒化ケイ素はベースの性質に近く、Ｐ型エミッタの界面準位欠陥密度及び受ける応力ダメージを低減し、さらにベースの前面のキャリア再結合率を低減し、太陽電池の光電変換効率を向上させることに有利である。さらに、正帯電性を有する第１パッシベーション層は、移入した正イオンと反発し、正イオンがベースの表面まで移動することを回避することができ、太陽電池のＰＩＤ現象を抑制し、モジュール性能を向上させることに有利である。
【００２３】
また、第１パッシベーション層の厚さを適正に設定することは、第１パッシベーション層に導入された正面の光閉じ込め損失を低減することに有利である。また、第１パッシベーション層の屈折率を適正に設定することは、第１パッシベーション層内の正電荷量を適切な範囲に保つことに有利であり、移入した正イオンに対する第１パッシベーション層の反発作用を良好に保って、ＰＩＤ現象を抑制しつつ、Ｐ型エミッタの表面不動態化のために第１パッシベーション層を使用することができることを確保する。また、第１パッシベーション層とベースとの間の応力を適正範囲に制御することに有利であり、第１パッシベーション層とベースとの効率的な結合を確保しつつ、ベースが受ける応力ダメージを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
一つ又は複数の実施例は、対応する添付の図面における図で例示的に説明されるが、特に断りのない限り、添付の図面における図は縮尺に制限されない。
【図１】図１は、本発明の実施例に係る太陽電池である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係る太陽電池の外観を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例に係る太陽電池の外観を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例に係る太陽電池の光線反射率の対比図である。
【図５】図５は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する断面構造模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する断面構造模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する断面構造模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する断面構造模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する断面構造模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する断面構造模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する断面構造模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する断面構造模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する断面構造模式図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の各ステップに対応する断面構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施例の目的、技術方案及び利点をより明確にするために、以下、本発明の各実施例について図面を結合して詳細に説明する。しかしながら、当業者は理解できるが、読者に本願をよりよく理解させるために、本発明の各実施例において多数の技術的細部が提案されているが、これらの技術的細部および以下の各実施例に基づく種々の変更や修正がなくても、本願が保護を要求している技術方案を実現することができる。
【００２６】
図１を参照して、太陽電池は、Ｎ型ベース１００およびベース１００の前面に形成されるＰ型エミッタ１１１と、ベース１００の前面においてＰ型エミッタ１１１から離れる方向に順次設置されている、第１酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙ（ｘ＞ｙ）材料を含む第１パッシベーション層１１２、第１窒化ケイ素ＳｉｍＮｎ（ｍ＞ｎ）材料を含む第２パッシベーション層１１３、及び第２酸窒化ケイ素ＳｉＯｉＮｊ（ｉ／ｊ∈［０．９７、７．５８］）材料を含む第３パッシベーション層１１４と、ベース１００の裏面に位置するパッシベーションコンタクト構造１２５と、を備えている。
【００２７】
幾つかの実施例において、ベース１００は、Ｎ型イオン（例えば、リン等の５族元素）がドープされたシリコンベースであり、ベース１００の抵抗率範囲は、０．１〜１０ｏｈｍ・ｃｍ、好ましくは０．３〜２ｏｈｍ・ｃｍであり、好ましい抵抗率値を採用することは、太陽電池の光電変換効率の向上に有利である。ベース１００の前面は、ベース１００の太陽光を向く表面であり、ベース１００の裏面は、ベース１００の太陽光に背く表面であり、Ｐ型エミッタ１１１は、ベース１００における太陽光を向く側の少なくとも一部の表層空間に位置しており、Ｐ型エミッタ１１１の拡散シート抵抗（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｓｈｅｅｔ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の範囲は、１１０Ω〜１４０Ωに設定され、表面拡散濃度は、Ｅ１９〜Ｅ２０／ｃｍ３に設定されることができる。Ｐ型エミッタ１１１は、Ｐ型イオン（例えば、ボロン等の３族元素）がドープされている。Ｎ型ベース１００とＰ型エミッタ１１１は、ＰＮ接合を形成している。
【００２８】
シリコンベースの材料は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、および微結晶シリコンを含んでいる。他の実施例において、ベースの材料は、炭素単体、有機材料及び多価化合物であってもよく、多価化合物には、ガリウムヒ素、テルル化カドミウム、銅インジウムセレンなどが含まれる。
【００２９】
幾つかの実施例において、第１パッシベーション層１１２の材料は、第１酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙ材料を含んでおり、第１パッシベーション層１１２とベース１００のいずれにおいてもシリコン元素を含むため、第１パッシベーション層１１２の材料特性とベース１００の材料特性とが近く、第１パッシベーション層１１２の材料として第１酸窒化ケイ素材料を用いることにより、Ｐ型エミッタ１１１と第１パッシベーション層１１２の間の界面準位欠陥密度を低減し、光誘起キャリアの輸送効率を高め、第１パッシベーション層１１２がベース１００に与える応力を低減することに有利であり、ベース１００が応力ダメージを受けることを回避して、太陽電池が比較的高い光電変換効率を有することを確保する。同時に、酸窒化ケイ素材料は、良好なテクスチャー被覆性を有するとともに、化学的パッシベーション効果とフィールドパッシベーション効果とを兼ね備えるので、パッシベーション積層のパッシベーション効果の向上に有利である。
【００３０】
材料の禁制帯幅の要請から、ベース１００の材料は、一般に半導体材料または半導体材料と材料特性が近い材料が選択され、第１パッシベーション層１１２の材料として、金属化合物（例えば、酸化アルミニウム）を選用した場合、第１パッシベーション層１１２の材料特性とベース１００の材料特性との差が大きいため、第１パッシベーション層１１２はベース１００に比較的大きな応力を加えやすく、ひいては応力ダメージを引き起こしやすくなり、光誘起キャリアの生成及び輸送に不利であり、太陽電池の光電変換効率をより一層向上させることに不利である。
【００３１】
酸窒化ケイ素材料は、上記特徴を備える他、屈折率調整及び電気調整可能な利点も有する。具体的には、第１酸窒化ケイ素の屈折率の大きさを調整することにより、第１パッシベーション層１１２と第２パッシベーション層１１３及び第３パッシベーション層１１４とに良好な屈折率整合性を持たせ、屈折率整合性が悪い（例えば、屈折率の差値が大きい）ことによる光反射損失を低減し、光学損失の最小化を図ることができる。また、第１酸窒化ケイ素の電気的な強弱を調整することにより、第１パッシベーション層１１２とＰ型エミッタ１１１との間の電荷反発力が小さく保たれ、第１パッシベーション層１１２がＮ型ベース１００の表面のＰ型エミッタ１１１（例えば、ボロン拡散によるＰ型エミッタ１１１）に対して良くフィットすることでき、第１パッシベーション層１１２が良好なパッシベーション効果を有することを確保する。
【００３２】
酸窒化ケイ素材料の具体的な応用について、以下に実施例を結合して詳細に説明する。
【００３３】
第１パッシベーション層１１２における、第１酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙ材料の酸素原子の数ｘと窒素原子の数ｙとの比ｘ／ｙは、第１比の値であり、第１比の値の大きさを制御することにより、第１パッシベーション層１１２の電気的な強弱と屈折率を調整することができる。
【００３４】
幾つかの実施例において、第１比の値が１．５〜３となるように制御することで、具体的には、１．５３〜２．５８、例えば１．８６、２．１３または２．３５とすることで、第１酸窒化ケイ素が弱い正帯電性を示し、さらに、第１パッシベーション層１１２の表面電荷が全体的に弱い正帯電性、ひいては中性を示す。第１パッシベーション層１１２の表面電荷が全体的に弱い正帯電性を示すと、第１パッシベーション層１１２は第２パッシベーション層１１３のパッシベーション効果に対する影響が小さく、第１パッシベーション層１１２は良いバンドベンディング効果を有し、ベース１００の前面へのキャリアの再結合速度を低減させ、光電変換効率を向上させることに有利である。また、Ｐ型エミッタ１１１と第１パッシベーション層１１２との間で電荷の極性が同一であることで発生した反発力が弱く、第１パッシベーション層１１２はＮ型ベース１００の表面に好適にフットすることができ、具体的には、第１パッシベーション層１１２とベース１００との結合力がより一層強くなり、第１パッシベーション層１１２とベース１００の間の界面準位欠陥密度がさらに低くなり、第１パッシベーション層１１２はより高い均一性を有する。同時に、第１パッシベーション層１１２は正帯電性を示しているので、モジュール封止材（例えばプラスチックとガラス）からの正イオンの移入を遮断し、正イオンがベース１００の表面まで移動することを回避し、さらに太陽電池のＰＩＤ（電圧誘起劣化）現象を抑制し、光起電力モジュールの性能を向上させることにも有利である。
【００３５】
光起電力モジュールの縁部が湿ると、光起電力モジュールの封止材のガラス内部に移動自在なＮａ＋が多く発生し、ナトリウムイオンが封止材を通過して太陽電池の表面に移動する。第１パッシベーション層１１２の材料として酸化アルミニウムを用いた場合、酸化アルミニウムに担持された電荷の極性がナトリウムイオンの極性と逆となり、ナトリウムイオンの更なる移動を阻止できないため、ナトリウムイオンがベース１００の表面までさらに移動してＰＮ接合を破壊することができ、太陽電池の電力減衰および光電変換効率の低下を招く。第１パッシベーション層１１２として特定の第１酸窒化ケイ素材料を用いた場合、第１パッシベーション層１１２全体が正帯電性を示し、同性反発原理を利用してナトリウムイオンの移動を遮断し、ナトリウムイオンがベース１００の表面に集まることを回避し、第１パッシベーション層１１２及び第２パッシベーション層１１３のパッシベーション効果を確保して、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
【００３６】
幾つかの実施例において、第１比の値の大きさを調整することにより、第１酸窒化ケイ素材料及び第１パッシベーション層１１２は、相対的に高い第１屈折率を有する。このように、後で第３パッシベーション層１１４を導入する際に、第１パッシベーション層１１２の第１屈折率を、第３パッシベーション層１１４の第３屈折率よりも大きくするか、第３屈折率に近づけることができ、これにより入射光線の利用効率及び太陽電池の光電変換効率を向上させる。これに応じて、入射光線の利用効率を確保した前提で、第３パッシベーション層１１４の第３屈折率は相対的に大きい選択範囲を有し、すなわち、第３パッシベーション層１１４の材料選択範囲を広げることと、第３パッシベーション層１１４の第３屈折率が一定の範囲で調整可能な柔軟性を高めることに有利であり、これにより、第３パッシベーション層１１４が第２パッシベーション層１１３に対してさらにフィットし、太陽電池の異なる波長域の太陽光に対する吸収性能を最適化し、太陽電池の短絡電流および電池効率を向上する。
【００３７】
そのうち、第１比の値が１．５〜３である場合、第１パッシベーション層１１２の第１屈折率は、１．６１〜１．７１、例えば１．６３、１．６６または１．６９とすることができる。
【００３８】
第１パッシベーション層１１２の厚さは、第１パッシベーション層１１２のパッシベーション効果及び入射光の利用率に関連している。具体的には、第１パッシベーション層１１２の厚さを調整することにより、第１パッシベーション層１１２に担持された正電荷量を変化させて、第１パッシベーション層１１２とＰ型エミッタ１１１との適合性を変化させ、外部から移入した正イオンに対する第１パッシベーション層１１２の反発力を変化させて、第１パッシベーション層１１２のパッシベーション効果を制御することができる。また、第１パッシベーション層１１２の厚さを調整することにより、第１パッシベーション層１１２がベース１００にかかる応力を調整して、さらに第１パッシベーション層１１２とベース１００の間の界面準位欠陥密度を変更することもでき、界面準位欠陥密度が大きいほど、光閉じ込め能力が強くなり、入射光の利用率が低くなる。
【００３９】
幾つかの実施例において、第１パッシベーション層１１２の厚さは、Ｎ型ベース１００の前面に垂直な方向において、８ｎｍ〜２０ｎｍであり、例えば１２ｎｍ、１５ｎｍ、又は１８ｎｍである。第１パッシベーション層１１２の厚さが８ｎｍ〜２０ｎｍ範囲であると、第１パッシベーション層１１２内の正電荷量が多すぎることを避け、Ｐ型エミッタ１１１に対する第１パッシベーション層１１２の良好なフィールドパッシベーション効果を確保しつつ、第１パッシベーション層１１２内の正電荷量が少なすぎることを避け、移入した正イオンに対する第１パッシベーション層１１２の良好な反発作用を確保し、ＰＩＤ現象を抑制することに有利である。また、第１パッシベーション層１１２とベース１００の間の応力を適正な範囲に制御することで、第１パッシベーション層１１２とベース１００の効率的な結合を確保しつつ、ベース１００が受ける応力ダメージを低減し、応力ダメージによる界面準位欠陥を低減し、正面からの入射光の利用率及びキャリア生成と輸送効率を向上させ、太陽電池の光電変換効率の向上を図ることに有利である。
【００４０】
第２パッシベーション層１１３は、第１窒化ケイ素ＳｉｍＮｎ材料からなり、第１窒化ケイ素ＳｉｍＮｎ材料における窒化ケイ素のケイ素原子の数と窒素原子の数とが第２比の値を有し、第２比の値の大きさを調整することにより、第２パッシベーション層１１３の電気的な強弱および屈折率の大きさを調整することができる。そのうち、電気的な強弱は、単位体積内に担持される正電荷の数で表現することができ、単位体積内に担持される正電荷の数が多いほど、電気特性が強くなる。
【００４１】
幾つかの実施例において、第２比の値は、３〜５であり、具体的には、３．１２〜５．４１であり、例えば３．７２、４．３２、又は４．９２である。上記の原子数量比を有する窒化ケイ素材料は、比較的強い正帯電性を示す。このように、第２パッシベーション層１１３において良好な水素パッシベーション効果を有し、ドーピングされた水素イオンをベース１００の前面に拡散させてキャリアの再結合レートを低減させ、太陽電池の光電変換効率を向上させることに有利である。また、上記原子数量比を持つ窒化ケイ素は、比較的高い屈折率を有し、光の反射及び出射の低減、可視光の吸収の促進、黒色またはくすんだ青の太陽電池の製造の容易化に有利であり、黒色のモジュールの要求を満たす。
【００４２】
幾つかの実施例において、第１比の値に基づいて第２比の値を設定することで、第１パッシベーション層１１２の表面電荷の影響で、第２パッシベーション層１１３が良好な水素パッシベーション効果を有するようになり、かつ、第２パッシベーション層１１３の第２屈折率が、第１屈折率及び第３屈折率よりも大きくなり、第１パッシベーション層１１２及び第２パッシベーション層１１３が全体として第３パッシベーション層１１４に対して比較的高い屈折率を持っており、これにより、光の反射及び出射を低減し、太陽電池の光電変換効率を向上させる。
【００４３】
なお、光電変換効率は上限値を有しており、入射光線の反射量と出射量とが最小値に近づくと、厚さが増やし続ける作用は小さい。
【００４４】
第２パッシベーション層１１３の厚さは、第２パッシベーション層１１３の水素パッシベーション効果に関連し、水素パッシベーション効果は、太陽電池の変換効率に影響し、太陽電池のコストにも関連し、厚さが厚いほどコストが高くなる。
【００４５】
幾つかの実施例において、第２パッシベーション層１１３の厚さは、Ｎ型ベース１００に垂直な方向において、４０ｎｍ〜６０ｎｍであり、例えば４５ｎｍ、５０ｎｍ、又は５５ｎｍである。第２パッシベーション層１１３の厚さが４０ｎｍ〜６０ｎｍ範囲であると、第２パッシベーション層１１３に担持される正電荷量が界面水素パッシベーション要求を満たすことを確保し、キャリアの表面再結合レートを低くすることに有利である。また、太陽電池のパッケージサイズを薄くし、コストを低減することに有利である。
【００４６】
なお、第２パッシベーション層１１３の屈折率及び厚さについての限定は、第２パッシベーション層１１３の全体に対する限定であり、実際には、第２パッシベーション層１１３は、単層膜層であってもよく、順次積層された多層膜層で構成されていてもよい。具体的には、第２パッシベーション層１１３は、２〜４層のサブ膜層により構成されていてもよく、第２パッシベーション層１１３がベース１００に向かう方向において、異なるサブ膜層の屈折率が逓増しており、各サブ膜層の屈折率は、いずれも第２パッシベーション層１１３の屈折率に関する限定を満足しているので、入射光の利用効率をより一層向上させることに有利である。
【００４７】
幾つかの実施例において、第３パッシベーション層１１４は、第２酸窒化ケイ素ＳｉＯｉＮｊ材料を含み、そのうち、ｉ／ｊ∈［０．９７、７．５８］であり、例えば２．５、５、又は６．５であり、第３パッシベーション層１１４の第３屈折率は、第２パッシベーション層１１３の第２屈折率よりも小さく、光の反射及び出射の低減、可視光の吸収の促進、黒色またはくすんだ青のソーラーパネルが示す色の製造の容易化に有利である。
【００４８】
さらに、第２酸窒化ケイ素ＳｉＯｉＮｊ材料におけるｉ／ｊの第３比の値と第１酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙ材料におけるｘ／ｙの第１比の値との比率は、０．５７〜４．９５の範囲であり、例えば０．９８、１．８６、又は３．６７である。比率範囲が１以下である場合、第３パッシベーション層１１４の第３屈折率は、第１パッシベーション層１１２の第１屈折率以上であり、太陽電池は、相対的に高い光電変換効率を有している。比率範囲が１より大きい場合、第３パッシベーション層１１４の第３屈折率が第１パッシベーション層１１２の第１屈折率よりも小さいので、第３パッシベーション層１１４の反射光線又は出射光線は、第１パッシベーション層１１２を介して再びベース１００内に入射し、太陽電池の光電変換効率をより一層向上させることができる。
【００４９】
幾つかの実施例において、隣接する膜層の屈折率整合性および光電変換効率の要求によって限定され、第１屈折率を１．６１〜１．７１、例えば１．６３、１．６６または１．６９とし、第２屈折率を１．９８〜２．２、例えば２．０５、２．１または２．１５とし、第３屈折率を１．５６〜１．８７、例えば１．６１、１．６７または１．７５としてもよい。このように、太陽電池において比較的高い光電変換効率を有することに有利であり、第１パッシベーション層１１２の材料として酸化アルミニウムを用いたことに対して、本発明が提供する太陽電池の短絡電流Ｉｓｃは２０〜４０ｍＡの向上が可能であり、さらに、太陽電池の変換効率の向上に寄与する。
【００５０】
太陽電池が光を吸収する能力は、主に第２パッシベーション層１１３の屈折率及び厚さと第３パッシベーション層１１４の屈折率及び厚さに現れる。第２パッシベーション層１１３の屈折率及び厚さと第３パッシベーション層１１４の屈折率が既に決定されたので、太陽電池が高い光吸収能力を有することをさらに確保するために、第３パッシベーション層１１４の厚さを５０ｎｍ以下に設定することができる。
【００５１】
第３パッシベーション層１１４の厚さに応じて、太陽電池の光吸収能力が異なり、太陽電池が呈する色も異なる。幾つかの実施例において、第３パッシベーション層１１４は、第１厚さ閾値範囲と第２厚さ閾値範囲を有し、第２厚さ閾値範囲の最大値は、第１厚さ閾値範囲の最小値以下である。第３パッシベーション層１１４の厚さが第１厚さ閾値範囲にあると、入射光は第３パッシベーション層１１４のエッジから出射しやすく、人間の目はより多くの出射光を受光することができ、太陽電池の表面は可視光状態で明るい青色を呈するようになる（図２を参照）。第３パッシベーション層１１４の厚さが第２厚さ閾値範囲にあると、入射光はベース１００により多く入射し、太陽電池の表面は可視光状態で黒色に近いくすんだ青、ひいては黒色を呈するようになり（図３を参照）、くすんだ青または黒色の太陽電池は、黒色のモジュールの要求に応えることができる。
【００５２】
そのうち、第１厚さ閾値範囲は、２０ｎｍ〜５０ｎｍであり、例えば３０ｎｍ、３７ｎｍまたは４５ｎｍであり、第２厚さ閾値範囲は、１０ｎｍ〜２０ｎｍであり、例えば１３ｎｍ、１５ｎｍまたは１７ｎｍである。
【００５３】
第１パッシベーション層１１２の弱い正帯電性、屈折率および厚さを設計し、第２パッシベーション層１１３の強い正帯電性、グレーテッドインデックス形膜層構造、および厚さを設計し、第３パッシベーション層１１４の屈折率および厚さを設計することにより、太陽電池の異なる波長域の太陽光に対する入射及び吸収を最適化して、太陽電池の短絡電流及び電池効率を向上させる。図４を参照して、従来の酸化アルミニウムパッシベーション積層と比較して、本願に提供される改良したパッシベーション積層は、近紫外の可視光帯域や紫外光帯域に対して反射率が低く、例えば、波長約３９０ｎｍの光線の反射率は、３０％程度から１０％程度まで低下され、１倍以上低下されており、改良したパッシベーション積層は、光に対する利用率がより高い。
【００５４】
幾つかの実施例において、パッシベーションコンタクト構造１２５は、少なくとも、ベース１００から離れる方向において順次設置された界面パッシベーション層１２１とフィールドパッシベーション層１２２とを含んでいる。そのうち、界面パッシベーション層１２１の材料は、誘電体材料であり、ベース１００の裏面の界面パッシベーションを実現するために用いられ、例えば、界面パッシベーション層１２１はトンネル酸化層（例えば、酸化シリコン層）である。フィールドパッシベーション層１２２の材料は、フィールドパッシベーション効果を奏する材料であり、例えばシリコンドープ層であり、シリコンドープ層は、具体的にポリシリコンドープ層、微結晶シリコンドープ層、またはアモルファスシリコンドープ層の一種または複数種であってもよい。Ｎ型シリコンベース１００に対して、フィールドパッシベーション層１２２は、Ｎ型ポリシリコンドープ層であってもよい。
【００５５】
幾つかの実施例において、フィールドパッシベーション層１２２におけるベース１００から離反する表面には、第４パッシベーション層１２３がさらに設けられている。第４パッシベーション層１２３の材料は、反射防止機能を実現する材料、例えば第２窒化ケイ素ＳｉａＮｂ材料を含む。第４パッシベーション層１２３における窒化ケイ素のケイ素原子の数ａと窒素原子の数ｂとの第４比の値ａ／ｂは、３〜８とすることができ、さらに３．８２〜６．３７とし、例えば４．３２、５．０２、または５．８７とすることができる。
【００５６】
さらに、第４パッシベーション層１２３の屈折率範囲は、２．０４〜２．２に制限でき、例えば、２．０８、２．１２または２．１６であり、ベース１００の裏面に垂直な方向において、第４パッシベーション層１２３の厚さ範囲は、６０ｎｍ〜１００ｎｍ、例えば７０ｎｍ、８０ｎｍまたは９０ｎｍとすることができる。上記パラメータを有する第４パッシベーション層１２３は、裏面への光線を好適に吸収することができ、ベース１００の裏面が比較的高い光利用効率を持つことを確保することに有利である。
【００５７】
幾つかの実施例において、第４パッシベーション層１２３は、第２パッシベーション層１１３に類似する多層サブ膜層であってもよく、すなわち、第４パッシベーション層１２３の、ベース１００に向かう方向において、異なるサブ膜層の屈折率が徐々に高くなり、サブ膜層毎に第４パッシベーション層１２３の全体の屈折率によって制限されている。
【００５８】
また、太陽電池は、Ｐ型エミッタ１１１に電気的接続された第１電極１１５と、第４パッシベーション層１２３を貫通してフィールドパッシベーション層１２２に電気的接続された第２電極１２４と、をさらに備えている。幾つかの実施例において、第１電極１１５および／または第２電極１２４は、導電ペースト（銀ペースト、アルミニウムペースト、または銀アルミニウムペースト）により焼結印刷されたものであってもよい。
【００５９】
幾つかの実施例において、第１パッシベーション層における酸窒化ケイ素の組成比を制御することにより、第１パッシベーション層が弱い正帯電性を示すため、第２パッシベーション層に対する酸窒化ケイ素のフィルードパッシベーション効果の影響を低減し、さらに、Ｐ型エミッタの表面にフィットして適用される。同時に、酸化アルミニウムに比べて、酸窒化ケイ素はベースの性質に近く、Ｐ型エミッタの界面準位欠陥密度及び受ける応力ダメージを低減し、さらにベースの前面のキャリア再結合率を低減し、太陽電池の短絡回路を改善し、太陽電池の光電変換効率を向上させることに有利である。さらに、正帯電性を有する第１パッシベーション層は、移入した正イオンと反発し、正イオンがベースの表面まで移動することを回避することができ、太陽電池のＰＩＤ現象を抑制し、モジュール性能を向上させることに有利である。また、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を含むパッシベーション積層体は、電池の入射光の利用率、特に近紫外の可視光帯域及び紫外光帯域の向上に寄与する。
【００６０】
これに応じて、本発明の実施例は、上記の太陽電池を含む太陽電池モジュールをさらに提供し、太陽電池モジュールは、Ｐ型エミッタを備えかつ非酸化アルミニウム不動態化系を採用しており、Ｎ型エミッタと酸化アルミニウム不動態化系との組み合わせに比べて、本発明の実施例に提供される太陽電池モジュールは、近似的な高い光電変換効率を有するとともに、太陽電池のＰＩＤ現象を抑制することができる。
【００６１】
これに応じて、本発明の実施例は、上記太陽電池の製造に利用可能な太陽電池の製造方法をさらに提供する。
【００６２】
図５および図６を参照して、Ｎ型ベース１００を提供し、両面テクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）を行う。
【００６３】
具体的には、Ｎ型ベース１００を洗浄し、ウェット化学エッチングによってピラミッドテクスチャーを作製し、ピラミッドテクスチャーは、ベース１００の表面における光線の反射を低減することができ、ベース１００の光線に対する吸収利用率を高め、太陽電池の変換効率を向上することができる。また、テクスチャーの作製は、成熟したアルカリ式テクスチャリングプロセスラインを用いて、４５度の正ピラミッドテクスチャーを形成することができる。
【００６４】
図７を参照して、Ｐ型エミッタ１１１が形成される。
【００６５】
両面テクスチャリングした後、ベース１００の前面をボロン拡散処理してＰ型エミッタ１１１を形成し、Ｐ型エミッタ１１１は、ベース１００における太陽を向く側の一部の表層空間を占め、Ｐ型エミッタ１１１とベース１００は、ＰＮ接合を構成する。
【００６６】
なお、ボロン拡散処理は、ベース１００の前面、裏面および側面に不要なホウ珪酸ガラスも同時に生成し、ホウ珪酸ガラスは、ベース１００に対して一定の保護作用を有し、何らかの製造プロセスによるベース１００の表面へのダメージの発生を回避することができる。すなわち、不要なホウ珪酸ガラスは、ベース１００のマスク層としてもよい。
【００６７】
図８を参照して、ベース１００の裏面に対して平坦化プロセス（例えば、研磨）を行う。
【００６８】
裏面は太陽電池の太陽に背く面であり、平坦化プロセスは、裏面膜層の堆積に必要な平坦な面を形成することができる。平坦化プロセスを行う過程では、裏面のホウ珪酸ガラスが同時に除去される。
【００６９】
図９及び図１０を参照して、界面パッシベーション層１２１とフィールドパッシベーション層１２２が形成される。
【００７０】
幾つかの実施例において、堆積プロセスを用いて界面パッシベーション層１２１を形成し、具体的には、界面パッシベーション層１２１の材料は酸化ケイ素を含み、堆積プロセスは化学気相堆積プロセスを含む。他の実施例において、Ｉｎ-ｓｉｔｕ（その場）生成プロセスを用いて界面パッシベーション層を形成してもよく、具体的には、シリコンベースに加えて、熱酸化プロセスおよび硝酸不動態化などのプロセスを用いて界面パッシベーション層をＩｎ-ｓｉｔｕ生成してもよい。
【００７１】
幾つかの実施例において、界面パッシベーション層１２１を形成した後に、真性ポリシリコンを堆積してポリシリコン層を形成し、イオン注入およびソース拡散によりリンイオンをドーピングしてＮ型のポリシリコンドープ層を形成し、ポリシリコンドープ層がフィールドパッシベーション層１２２とする。
【００７２】
界面パッシベーション層１２１およびフィールドパッシベーション層１２２を堆積プロセスにより形成する場合、ホウ珪酸ガラスがマスク層としてベース１００の前面を保護するため、堆積プロセスにおいて堆積領域をマスクにより裏面に限定する必要がなく、後で前面におけるホウ珪酸ガラスと、前面に堆積された酸化ケイ素および多結晶シリコンとを同時に同一のプロセスにより除去することができる。このように、別途のマスクを設ける必要がなく、プロセス工程の削減、プロセスフローの短縮、プロセスコストの低減に有利である。
【００７３】
他の実施例において、界面パッシベーション層をＩｎ−ｓｉｔｕ生成プロセスで形成する場合、ベースの前面におけるホウ珪酸ガラスの表面に堆積されたのは、多結晶シリコンのみである。
【００７４】
図１１を参照して、ベース１００の前面に第１パッシベーション層１１２が形成される。
【００７５】
幾つかの実施例において、第１パッシベーション層１１２を形成する前に、ベース１００の前面に巻取りメッキされた余分なホウ珪酸ガラス、酸化ケイ素および多結晶シリコンを除去する必要がある。他の実施例において、第１パッシベーション層を形成する前に、ベースの前面に巻取りメッキされた余分なホウ珪酸ガラスおよび多結晶シリコンを除去する必要がある。
【００７６】
さらに、他の実施例において、余分な材料を除去した後に、ベースの前面にも薄い酸化ケイ素層を成長させた。酸化ケイ素層の形成プロセスは、自然酸化、熱酸化、ウェット酸化、原子層堆積、プラズマ増強化学気相成長などのプロセスを含み、、ベースの表面に垂直な方向において、薄い酸化ケイ素層の厚さは０〜３ｎｍであり、例えば１ｎｍ、１．５ｎｍまたは２ｎｍである。
【００７７】
幾つかの実施例において、第１パッシベーション層１１２の材料は、第１酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙ材料を含み、第１パッシベーション層１１２の電荷特性の要求を満たすために、第１パッシベーション層１１２における酸窒化ケイ素の酸素原子数ｘと窒素原子数ｙとの第１比の値ｘ／ｙは、１．５〜３である。具体的には、第１比の値は、１．５３〜２．５８であってもよく、例えば１．８６、２．１３、または２．３５である。上記の原子比範囲を有する酸窒化ケイ素は、比較的弱い正帯電性を示す。
【００７８】
第１パッシベーション層１１２は、低圧化学気相成長プロセスを含む化学気相成長プロセスと、直接プラズマ堆積プロセス及びリモートプラズマ堆積プロセスを含むプラズマ増強化学気相成長プロセスと、マグネトロンスパッタプロセスを用いて形成することができる。プラズマＣＶＤ等により堆積された第一パッシベーション層１１２は、比較的緻密な特性を有し、物理バリア方式からナトリウムイオンの移動に抵抗することができる。
【００７９】
幾つかの実施例において、第１パッシベーション層１１２を形成した後、反応チャンバー内にアンモニアガスを導入し、イオン化してアンモニアガスプラズマを形成し、さらに第１パッシベーション層１１２内に水素イオンと窒素イオンを注入する。そのうち、アンモニアガスの流量は、６０００ｓｃｃｍ〜８０００ｓｃｃｍであり、例えば、６５００ｓｃｃｍ、７０００ｓｃｃｍ、または７５００ｓｃｃｍであり、継続導入時間は、５ｍｉｎ〜１０ｍｉｎであり、例えば、６ｍｉｎ、７ｍｉｎ、または８ｍｉｎであり、イオン化するためのＲＦパワーは、４０００Ｗ〜８０００Ｗであり、例えば、５０００Ｗ、６０００Ｗ、または７０００Ｗである。
【００８０】
具体的には、第１パッシベーション層１１２内に水素イオンを注入し、水素イオンがベース１００の表面へ移動可能であり、さらに、ベース１００と第１パッシベーション層１１２との界面欠陥がパッシベーションされ、第１パッシベーション層１１２のパッシベーション効果を向上する。また、第１パッシベーション層１１２内に窒素イオンを注入することにより、第１パッシベーション層１１２におけるベース１００から離れる表層に窒素濃化酸窒化ケイ素を形成することができる。具体的には、第１パッシベーション層１１２がベース１００に向かう方向において、第１酸窒化ケイ素における窒素原子と酸素原子との数量比が順に低くなっており、窒素濃化酸窒化ケイ素の配置は、第１パッシベーション層１１２と後に形成される第２パッシベーション層との格子整合性を高めることに有利であり、第２パッシベーション層は、第１パッシベーション層１１２の表面を覆いかつ窒化ケイ素を主な原料とし、第１パッシベーション層１１２のパッシベーション作用を向上させる。
【００８１】
なお、同一のイオン注入プロセスを用いて、同じ注入エネルギーで水素イオンと窒素イオンを同時に注入してもよい。窒素イオンの質量が水素イオンの質量よりも大きいため、窒素イオンのレンジは水素イオンのレンジよりも小さく、同じ注入エネルギーで水素イオンと窒素イオンを同時に注入することは、第１パッシベーション層１１２におけるベース１００から離反する表層に窒素イオンが集中すること、及び、第１パッシベーション層１１２におけるベース１００に近寄る表層に水素イオンが集中すること、を同時に実現することができ、第１パッシベーション層１１２と第２パッシベーション層との格子整合性を高めるとともに、ベース１００と第１パッシベーション層１１２との間の粒界欠陥を低減し、さらに、第１パッシベーション層１１２のパッシベーション効果および太陽電池の光電変換効率を向上する。
【００８２】
また、窒素イオンおよび水素イオンのイオン注入は、窒素水素混合雰囲気熱処理プロセス（Ｆｏｒｍｉｎｇ  ｇａｓ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ、ＦＧＡ）によって実現されてもよい。
【００８３】
図１２を参照して、第１パッシベーション層１１２の表面を覆う第２パッシベーション層１１３が形成される。
【００８４】
幾つかの実施例において、第２パッシベーション層１１３の材料は、第１窒化ケイ素ＳｉｍＮｎ材料（そのうち、ｍ＞ｎ）を含み、シランとアンモニアガスとの反応により第２パッシベーション層１１３を生成することができ、具体的なプロセスは、化学気相成長プロセス、プラズマ増強化学気相成長プロセス、またはマグネトロンスパッタプロセスを含む。そのうち、化学気相成長プロセスは、低圧化学気相成長プロセスを含み、プラズマ増強化学気相成長プロセスは、直接プラズマ堆積プロセス及びリモートプラズマ堆積プロセスを含む。
【００８５】
幾つかの実施例において、第１パッシベーション層１１２を形成するプロセス装置は、第２パッシベーション層１１３を形成するプロセス装置と同様であり、酸化アルミニウム層を形成するために追加の機器を引き出す必要がなく、ハードコストの低減に有利である。
【００８６】
図１３を参照して、第２パッシベーション層１１３の表面を覆う第３パッシベーション層１１４が形成される。
【００８７】
幾つかの実施例において、第３パッシベーション層１１４の材料は、第２酸窒化ケイ素ＳｉＯｉＮｊ（そのうち、ｉ／ｊ∈［０．９７、７．５８］）材料を含み、第２酸窒化ケイ素材料は、シラン、亜酸化窒素およびアンモニアガスの反応により生成することができ、具体的には、化学気相成長プロセス、プラズマ増強化学気相成長プロセス、またはマグネトロンスパッタプロセスを採用することができる。そのうち、化学気相成長プロセスは、低圧化学気相成長プロセスを含み、プラズマ増強化学気相成長プロセスは、直接プラズマ堆積プロセス及びリモートプラズマ堆積プロセスを含む。
【００８８】
図１４を参照して、フィールドパッシベーション層１２２におけるベース１００から離反する表面に第４パッシベーション層１２３が形成される。
【００８９】
幾つかの実施例において、第４パッシベーション層１２３は、複数層のサブ膜層、例えば２〜４層の膜層に分けることができ、第４パッシベーション層１２３がベース１００に向かう方向において、異なるサブ膜層の屈折率が順に増加することによって、太陽電池の反射防止効果を高めることに有利であり、太陽電池の裏面が黒ベタの効果を呈する。他の実施例では、第４パッシベーション層の異なる箇所における屈折率が同じである。
【００９０】
図１を参照して、第１電極１１５および第２電極１２４が形成される。
【００９１】
第４パッシベーション層１２３を形成した後、金属化処理が実行され、具体的には、スクリーン印刷プロセスおよび高温焼結プロセスを含み、これにより、Ｐ型エミッタ１１１に接続された第１電極１１５およびフィールドパッシベーション層１２２に接続された第２電極１２４を形成する。
【００９２】
幾つかの実施例において、電極を形成した後に、電池セルに対して光アニール処理（ｐｈｏｔｏ−ｔｈｅｒｍａｌ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を行う。具体的には、電池セルを４００℃〜７００℃の環境下に置いて１ｍｉｎ〜６ｍｉｎ予熱し、その後、電池セルに対して１５０℃〜４００℃の温度環境下および１〜６個の太陽光照射強度下で同時に１ｍｉｎ〜６ｍｉｎのアニール処理を行う。上記温度環境下と太陽光照射強度下でアニール処理を行うことにより、電池セルの結晶粒サイズを効果的に大きくしつつ、アニール処理時間を短縮することができる。光アニール処理によって、膜層の結晶粒の形状および大きさをさらに調整し、異なる膜層の内部および異なる膜層間の応力を低減することができ、これにより、酸化アルミニウム不働態系を採用しない場合、膜層の内部欠陥密度および膜層間の界面欠陥密度を低減し、キャリアの表面再結合レートを低減し、キャリアの効果的な輸送を確保して、太陽電池に相対的な高い光電変換効率を持たせる。
【００９３】
幾つかの実施例において、第１パッシベーション層における酸窒化ケイ素の組成比を制御することで、第１パッシベーション層が比較的弱い正帯電性を示し、バッファ層として、強い正帯電性の第２パッシベーション層の、Ｐ型エミッタ電極への影響を小さくし、さらにＰ型エミッタの表面に適用される。同時に、酸化アルミニウムに比べて、酸窒化ケイ素はベースの性質に近く、Ｐ型エミッタの界面準位欠陥密度及び受ける応力ダメージを低減し、さらにベースの前面のキャリア再結合率を低減し、太陽電池の光電変換効率を向上させることに有利である。さらに、正帯電性を有する第１パッシベーション層は、移入した正イオンと反発し、正イオンがベースの表面まで移動することを回避することができ、太陽電池のＰＩＤ現象を抑制し、モジュール性能を向上させることに有利である。
【００９４】
当業者であれば、前記各実施形態は本発明を実現する具体的な実施例であるが、実用上では本発明の精神と範囲を逸脱することなく、形態及び細部において様々な変更が可能であることが理解できる。いずれの当業者は、本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、それぞれ変更及び修正を行うことが可能であるため、本発明の保護範囲は、請求項に限定された範囲を基準にすべきである。
【要約】
【課題】本発明は、太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池は、Ｎ型ベース及び前記ベースの前面に形成されるＰ型エミッタと、前記ベースの前面において前記Ｐ型エミッタから離れる方向に順次設置されている、第１酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙ（ｘ＞ｙ）材料を含む第１パッシベーション層、第１窒化ケイ素ＳｉｍＮｎ（ｍ＞ｎ）材料を含む第２パッシベーション層、及び第２酸窒化ケイ素ＳｉＯｉＮｊ（ｉ／ｊ∈［０．９７、７．５８］）材料を含む第３パッシベーション層と、前記ベースの裏面に位置するパッシベーションコンタクト構造と、を備える。本発明は、太陽電池の性能を向上させることに有利である。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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