[发明专利]太阳能电池装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池的电极布线及其周边构造，涉及受光面侧的Cu金属层的构造及其形成工艺。

背景技术

作为电极布线，当前制造的太阳能电池通常使用Ag(银)作为布线材料。然而，Ag为贵金属材料，其原料价格高，且占太阳能电池价格的2成以上。为实现太阳能电池的低价格化，原料价格较之Ag而言廉价的Cu(铜)受到关注，作为太阳能电池的电极布线而应用Cu的研究开发正活跃进行。Cu为低电阻材料，深切期待其作为代替Ag的布线材料。

太阳能电池的硅半导体基板(Si基板)构成包含二极管的太阳能电池元件，将照射到Si基板面的光转换为电从而发电。为将发电的电流取出到外部，在太阳能电池的Si基板表面，作为电极布线存在指状(finger)布线和汇流电极(busbar)布线这样的两种布线构造(也包括指状电极、汇流电极)。指状布线是发挥对在Si基板发电的电流进行集电的作用的布线，其由多条细线构成。汇流电极布线是发挥将在指状布线集电的电流连接于极耳线的作用的布线。然后，电流经由极耳线而被取出至外部(例如，专利文献1)。

汇流电极布线具有将多条指状布线集束而进行集电的作用，另外，为了维持与极耳线、Si基板的密合性，以较之指状布线而言非常宽的布线宽度来设计，汇流电极布线的占有面积变大。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-205137号公报

非专利文献

非专利文献1：A.S.Grove,Physics and Technology of Semiconductor Devices,p40(1967)

发明内容

发明要解决的问题

若作为占有面积大的汇流电极布线材料而使用昂贵的Ag，则存在太阳能电池装置的制造成本变高这样的问题。因此，通过将昂贵的Ag更换为廉价的Cu，可望大幅降低太阳能电池装置的制造成本。然而，存在下述问题：即Cu与Si会发生相互扩散，Cu在Si中的扩散速度非常快的问题(参见非专利文献1)。因此，若在以往的汇流电极布线中使用Cu，则Cu原子容易进入Si半导体基板中。进入到基板中的Cu在硅带隙的深能量位置(energy position)形成受主能级、缩短二极管内的载流子寿命，因此，成为使太阳能电池特性变差的原因。另外，对于使用Cu的汇流电极布线，难以确保与Si基板的密合性、或与形成于Si基板上的防反射膜(SiN、SiO₂等)的密合性。因此，还存在使用Cu的汇流电极布线从Si基板、防反射膜剥离的问题。

此外，若在以往的汇流电极布线中使用Cu，则Cu向Ag指状布线中扩散，Cu以Ag指状布线为路径而向Si基板中扩散，从而发生导致上述的太阳能电池特性的劣化的问题。因此，本发明的目的在于，提供能够解决上述问题的太阳能电池装置。

用于解决问题的方法

本申请的发明人发现，通过在Si基板与含Cu金属层之间设置包含氧化物或有机化合物的界面层，即便在配置有以往的Ag汇流电极布线的位置形成含Cu金属层，也能够抑制Cu向Si基板中的扩散，含Cu金属层与Si基板具有高的层合强度。此外，通过设为含Cu金属层与含Ag指状布线分开配置、彼此不接触的构造，能够抑制Cu经由含Ag指状布线而向Si基板中扩散。另外，在含Cu金属层经由焊料层而与极耳线连接的情况下，极耳线与含Cu金属层与Si基板成为具有良好的层合强度的构造，从而完成了本发明。具体而言，本发明提供以下的(1)～(10)。

(1)太阳能电池装置，所述太阳能电池装置具有硅半导体基板、含Cu金属层、含Ag指状布线、和包含氧化物或有机化合物的界面层，其中，含Ag指状布线层合于硅半导体基板的受光面侧，界面层层合于硅半导体基板的受光面侧，含Cu金属层层合于界面层之上，并且，与含Ag指状布线分开配置。

(2)(1)的太阳能电池装置，其中，在硅半导体基板与界面层之间层合有防反射膜。

(3)(1)或(2)的太阳能电池装置，其中，含Cu金属层及含Ag指状布线经由焊料层而与极耳线连接。

(4)(1)～(3)中任一项的太阳能电池装置，其中，含Cu金属层配置于多条含Ag指状布线之间，含Ag指状布线包含断开的构造。

(5)(1)～(4)中任一项的太阳能电池装置，含Ag指状布线配置于多个含Cu金属层之间，含Cu金属层包含断开的构造，。