[发明专利]光伏元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅系薄膜异质结太阳能电池中采用的光伏元件，特别是涉及发电效率进一步提高且能用于薄型的光伏元件及其制造方法。

背景技术

当前，作为全球变暖对策，在整个世界范围内提倡大幅削减CO₂排放量，作为不产生CO₂等气体的清洁能源，光伏装置(太阳电池板)正在普及。其中，具备高发电效率的异质结的光发电元件的、光伏装置受到广泛瞩目。所述光伏装置具有多个图8所示的光发电元件(光伏元件)71。光发电元件71在n型单晶硅基板(c-Si)72的一面(上表面)上，隔着本征非晶质系硅层(i层)73具备p型非晶质系硅薄膜层74，在n型单晶硅基板(c-Si)72的另一面(下表面)上，隔着本征非晶质系硅层(i层)75具备n型非晶质系硅薄膜层76，p型非晶质系硅薄膜层74的上方和n型非晶质系硅薄膜层76的下方分别具有透明导电氧化物(TransparentConductiveOxide)78、79，梳状的集电极(指状电极)80、81与它们接合。

而且，为进一步提高受光效率，如图9所示，对(100)面被切片的n型单晶硅基板72进行各向异性蚀刻加工，形成有在(111)面取向的多个棱锥体状凹凸部83。特别是专利文献1中公开有通过将棱锥体状凹凸部83的谷84的部分形成圆的，可以降低覆盖n型单晶硅基板72的基于等离子CVD法的本征非晶质系硅层73的膜厚的不均匀性，从而提高光伏元件的效率(具体为FF值)。

此外，专利文献1(第9页第20～31行)也公开有在各向异性蚀刻中使用2重量％的氢氧化钠以及抑制气泡产生的异丙醇，形成深度1～10μm左右的棱锥体。可是，因为异丙醇会汽化所以需要补充，对作业环境有恶劣影响，故需要严格管理。此外，由于异丙醇价格昂贵，所以成本增加。因此，专利文献1中完全没有公开具有深度1～10μm左右的棱锥体状凸部的光伏元件的作用、性能。

在专利文献1中，使用表面活性剂(例如日本油脂株式会社制シントレッキス(注册商标))代替异丙醇，采用在1.5重量％的NaOH水溶液中添加1重量％的上述表面活性剂而得到的蚀刻液，蚀刻时间为30分钟，制造具有宽度5μm深度5μm的棱锥体状的凹凸部且光封闭效果良好的硅基板。随后，将硅基板浸渍在混合有氢氟酸和硝酸的水溶液中进行各向同性蚀刻，给凹凸部的谷底部分带来0.1μm以上的圆形，然后利用等离子CVD法使用硅烷气体(SiH₄)，沉积膜厚50～200埃的本征非晶质系硅层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第98/43304号

非专利文献

非专利文献1：Propertiesofinterfacesinamorphous/crystallinesiliconheterojunctions(非晶质/结晶质硅异质结中的界面特性)，SaraOlibetetal.，Phys.StatusSolidiA，1-6(2010)

本发明人实际试验专利文献1所述的技术时发现，不仅是能提高FF值，还能提高开路电压Voc值。因此，本发明人基于上述事实，通过试验求出在不使用异丙醇等有害有机溶剂的情况下形成棱锥体状的凹凸部并以其对角线的长度作为参数时与发电效率的关系。

进而，增大棱锥体状凹凸部的形状时，需要更厚的硅基板，会出现在透明导电氧化物上形成的梳状集电极所使用的金属膏(通常为银膏)的使用量增加的问题。

需要说明的是，关于非专利文献1后述。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于提供一种光伏元件及其制造方法，其在不使用对人体有害且昂贵的有机溶剂的情况下，对硅基板进行蚀刻而形成棱锥体状凹凸部并能提高发电效率。

实现所述目的的第一方式涉及的光伏元件，具备：利用各向异性蚀刻在表面形成有多个棱锥体状凹凸部的硅基板、以及在所述棱锥体状凹凸部上通过化学气相沉积法形成的非晶质系硅薄膜，其中，由以下的公式定义且形成所述棱锥体状凹凸部的棱锥体的对角线的平均长度小于5μm，

对角线的平均长度＝(2×视野范围的面积/视野范围的棱锥体的顶点数)^0.5。

在第一方式涉及的光伏元件中，没有实施对凹凸部的谷部积极形成R的蚀刻处理。

需要说明的是，在专利文献1所述的宽度5μm深度5μm的棱锥体状的凹凸部的情况下，这里所说的宽度推测是指边的长度，此时的对角线的平均长度约为7μm。