成果報告書詳細
管理番号20160000000122
タイトル平成22年度ー平成26年度成果報告書 「太陽エネルギー技術研究開発/太陽光発電システム次世代高性能技術の開発/極限シリコン結晶太陽電池の研究開発(次世代超薄型結晶シリコン太陽電池の低コスト・高効率化プロセス開発)」
公開日2016/12/10
報告書年度2010 - 2014
委託先名シャープ株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約1.次世代超薄型高効率単結晶シリコン太陽電池の開発
目標変換効率25%を超える単結晶シリコン結晶太陽電池を実現するために、我々はヘテロ接合バックコンタクトセル構造を採用し検討を行った。上記セルによる目標変換効率をクリアするために、下記に示す検討を行った。
・バックコンタクトセル構造開発
ホモ接合バックコンタクト(IBC)構造の開発を通じ、バックコンタクト構造特有の要素技術開発検討を行った。IBC構造で得た知見と他の要素技術開発を用いて、ヘテロ接合バックコンタクト(HBC)構造のプロセス・デバイス開発を行った。
・光閉じ込め技術開発
バックコンタクト構造の特長を生かすために、セル受光面構造の最適化による入射光の基板内に閉じ込める要素技術開発を行った。
・表面パッシベーション技術開発
IBC構造セルの裏面側の大部分を占めるp型拡散層領域の表面パッシベーション特性を向上させるために、ALD装置による酸化アルミニウムによるパッシベーション技術開発を行った。
・高品位pn接合形成技術開発
開放電圧730mV以上を得るために、結晶シリコン上にアモルファスシリコンを成膜したヘテロ接合のプロセス要素技術開発を行った。
・モジュール技術開発
HBC構造セルを用いた高効率モジュールを実現するために、表面実装方式とメッキ方式によるモジュールプロセスを検討した。
上記の検討結果を踏まえて作製したHBC構造セルにて、セル変換効率25.1%を達成することが出来た。また、モジュール変換効率においても20%以上を達成することができた。
2.超薄型多結晶シリコン太陽電池の低コスト・高効率化プロセス開発
高効率構造である、裏面パッシベーション型の多結晶シリコン太陽電池セルについて、裏面構造形成プロセスの低コスト化および裏面パッシベーション効果の高性能化開発を行った。裏面構造については、裏面パッシベーション膜形成前処理において、エッチング量の低減、パッシベーション膜開口において、フォトリソグラフィーやレーザーを不要とする簡略化、裏面反射電極については、蒸着アルミに替えて銅箔を用いることにより、プロセス簡略化と反射率改善を達成した。また、パッシベーション効果については、SiNx膜に替えて、単結晶シリコン太陽電池の開発において技術開発を行ったAlOx膜を適用し、特性改善の見込みを得た。
英文要約Title:High Performance PV Generation System for the Future. R and D on Ultimate Wafer-based Si Solar Cells. (Development of low cost and high efficiency manufacturing process for next generation ultra thin crystalline silicon solar cell)

1. The development of a next generation single-crystalline Silicon solar cell with a very small thickness
In order to achieve an energy conversion efficiency more than 25% of a single c-Si solar cell, we've studied Hetero-junction Back Contact (HBC) cell structure. To achieve a target efficiency above, we've intensively examined the issues below:
1) Back Contact Cell Structure
We've studied element technologies specific to BC structure through the study of Interdigitated Back Contact (IBC) cell structure. By utilizing the findings of the IBC study and other elemental technology works, we've developed an HBC device and its fabrication processes.
2) Light Confinement Technology
In order to enhance the merit of BC cell structure, we've studied a light confinement method by optimizing the cell structure of its light incident surface.
3) Passivation Technology
The surface passivation ability of a p-type diffused region, which largely occupies at the rear surface of IBC cell, should be improved; so we've examined AlOx passivation film with ALD equipment.
4) PN Junction with High Quality
In order to obtain an open circuit voltage of more than 730mV, we've studied a process of Hetero-Junction (HJ), where an amorphous Si film is formed on a crystalline Si.
5) Module Technologies
We've studied and compared Surface Mount Technology (SMT) and a plating technology for the module process in order to obtain a high efficiency HBC module.
Based on the studies above, we achieved a cell efficiency of 25.1% for an HBC solar cell; then we also obtained a module efficiency of more than 20%.
2. The development of a low cost and high efficiency process for a multi-crystalline Silicon solar cell with a very small thickness
We've studied rear structure fabrication processes for lower cost and higher passivation effect of rear-passivated multi-crystalline Si solar cells.We've shown a possible reduction of rear etching time before deposition of the passivation film, a simplified process without photolithography or laser patterning for the aperture formation of the passivation film, and a simplified formation process as well as the improved reflectivity of a rear reflective electrode by using Cu foil instead of evaporated Al film. Besides, AlOx film, which has been developed for single-crystalline Si solar cells, is applied for better passivation instead of SiNx film and its performance is potentially improved.
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