JP2000332271A - 太陽電池素子およびその形成方法 - Google Patents
太陽電池素子およびその形成方法Info
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Abstract
合強度が弱くなると共に、工程が煩雑であるいう問題が
あった。 【解決手段】 一導電型不純物を含有する半導体基板の
一主面側に他の導電型不純物を含有する領域と表面電極
を設けると共に、他の主面側に裏面電極を設けた太陽電
池素子において、前記表面電極および/または裏面電極
に金属フッ化物を含有させた。
Description
し、特に結晶系の半導体基板を用いた太陽電池素子に関
する。
ば厚さ0.5mm程度の単結晶または多結晶シリコンな
どから成るp型シリコンウェハ1の主面側に0.2〜
0.5μmの深さにリン(P)などを拡散させたエミッ
タ層1aを設け、このエミッタ層1aの表面に銀などか
ら成るグリッド状表面電極3aを設け、この表面電極3
aの間に窒化シリコン膜や酸化シリコン膜などから成る
反射防止膜2を設け、シリコンウェハ1の他の主面側に
銀などから成る裏面電極4aを設けて構成されている。
そして表面電極3aおよび裏面電極4a上に、外部リー
ド線(不図示)が容易に接続できるように、半田層3
b、4bを設けている。
ルミニウムなどを高濃度に拡散させたp+ 領域1bを設
け、シリコンウェハ1の裏面側の内部電界によって少数
キャリアである電子の再結合速度を遅くさせて短絡電流
を向上させ、もって太陽電池の変換効率を高めることも
提案されている。
陽電池素子では、低コスト化のために、表面電極3aお
よび裏面電極4aは一般に印刷・焼成法で形成される。
印刷・焼成法では、シリコンとの密着強度を向上させる
ために、銀粉未と有機ビヒクルにガラスフリットを銀1
00重量部に対して0.1〜5重量部添加してペースト
状にしたものをスクリーン印刷法によりシリコン基板1
の表面に印刷して600〜800℃で1〜30分程度焼
成することにより形成する。つまり、電極ペースト中に
ガラスフリットを添加して、電極ペースト中の金属成分
の焼結を促進させるとともに、基板材料のシリコンと共
融状態を作って密着強度を向上させるものである。その
後、金属ペースト中のバインダーあるいはガラスフリッ
トなどを取り除いて、電気伝導性を向上させると共に、
素子特性を向上させるために、酸処理を行って表面電極
3aと裏面電極4aの表面部に半田層3b、4bを形成
する。
は、表面電極3aと裏面電極4aを焼き付けた後に酸処
理を行うことから、電気伝導性が向上して素子の特性が
著しく向上するようになるが、その反面金属粉末間およ
び金属電極3a、4aとシリコンウェハ1との間の結合
力を確保しているガラスフリットやバインダなどが除去
されるため、表面電極3aおよび裏面電極4aの接合強
度が弱くなるという問題を誘発する。
電極3aと裏面電極4aを焼き付けた後に酸処理を行う
ことから、太陽電池素子の製造工程が煩雑であるという
問題もある。
みてなされたものであり、電極を焼き付けた後の酸処理
工程で電極の接合強度が弱くなると共に、工程が煩雑で
あるという問題を解消した太陽電池素子を提供すること
を目的とする。
に、請求項1に係る太陽電池素子では、一導電型不純物
を含有する半導体基板の一主面側に他の導電型不純物を
含有する領域と表面電極を設けると共に、他の主面側に
裏面電極を設けた太陽電池素子において、前記表面電極
および/または裏面電極に金属フッ化物を含有させた。
び/または裏面電極が銀を主成分として構成されると共
に、この銀100重量部に対して前記フッ化物を0.1
〜10重量部含有させることが望ましい。
方法では、一導電型不純物を含有する半導体基板の一主
面側に他の導電型不純物を含有する領域を形成し、この
半導体基板の一主面側と他の主面側に金属ペーストを印
刷して焼き付けることによって表面電極と裏面電極を形
成する太陽電池素子の形成方法において、前記金属ペー
ストに金属フッ化物を添加して印刷して焼き付けること
によって前記表面電極および/または裏面電極を形成す
る。
元素と強い化学反応をおこす性質を持つことから、従来
の酸処理工程が不要になって電極強度が向上すると共
に、製造工程が簡略化する。
面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る太陽
電池素子の一実施形態を示す図であり、1は半導体基
板、1aはエミッタ層、1bはp+ 領域、3aは表面電
極、4aは裏面電極、3b、4bは表面電極3aと裏面
電極4aの半田層である。
厚みを有するシリコンウェハから成る。このシリコンウ
ェハは、Cz法、Fz法、EFG法、あるいは鋳造法な
どで形成された単結晶シリコンまたは多結晶シリコンな
どをスライスして形成され、例えばボロン(B)などの
p型不純物を1×1016〜1×1020atoms/cm
3 程度含有する。なおシリコン以外の半導体材料を用い
てもよい。
1aを設け、p−n接合部を形成する。エミッタ層1a
の深さは2000〜10000Å程度である。このエミ
ッタ層は例えばオキシ塩化リン(POCl3 )などを用
いてリン(P)などを1×1016〜1×1020atom
s/cm3 程度気相拡散させることにより、形成され
る。
ニウムなどを1×1020〜1×1022atoms/cm
3 程度高濃度に拡散させたp+ 領域1bを設け、半導体
基板1の裏面側の内部電界によって少数キャリア(電
子)の再結合速度を遅くさせて短絡電流を向上させ、も
って太陽電池の変換効率を高めるのが望ましい。
形成されると共に、他の主面側には裏面電極3が形成さ
れる。この表面電極2と裏面電極3は銀粉末を主成分と
するペーストを半導体基板1の一主面画および他の主面
側に厚膜手法で塗布して600〜800℃程度の温度で
焼き付けることにより形成される。
0.1〜10重量%程度添加したAgペーストをスクリ
ーン印刷して表面電極3aを形成するとともに、半導体
基板1の裏面側に金属フッ化物を添加したAg−Alペ
ーストをスクリーン印刷して裏面電極4aを形成する。
これら金属ペーストを乾燥した後、大気中で600〜8
00℃程度で焼き付けることにより形成する。その後、
半田槽に浸漬して表面電極3aと裏面電極4a上に半田
層3b、4bを形成する。このとき図1に示すように、
表面電極3aは半導体基板1上に直接形成する場合もあ
るが、半導体基板1上に反射防止膜を形成し、その上に
表面電極材料を塗布するファイヤースルー法も用いられ
る。
フッ化カルシウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム
などがある。
をおこす性質を持つことから、フッ化物を添加した金属
ペーストを太陽電池素子の電極として印刷、乾燥、焼成
すると電気伝導性を得ることができ、従来の酸処理を行
う必要が無くなる。これは、金属フッ化物中のフッ素イ
オンが金属ペースト中のバインダーあるいはガラスフリ
ットと反応を起こすためと考えられる。
量部以下の含有であれば電気伝導性が充分向上せず、ま
た10重量部以上の含有であれば電極ペースト中の金属
成分の焼結が充分促進されない。したがって、金属フッ
化物は銀100重量部に対して0.1重量部〜10重量
部の範囲で添加することが望ましい。
には反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は半
導体基板1に入射する光を効率よく吸収するための膜で
あり、その厚みが500〜1000Å、屈折率が1.9
0〜2.30程度になるようにプラズマCVD法などで
形成される。この反射防止膜の材料としては窒化シリコ
ン膜の他に、一酸化シリコン(SiO)、二酸化シリコ
ン(SiO2 )、二酸化チタン(TiO2 )などがあ
る。
リード線(不図示)で接続してモジュール化して使用さ
れる。
結晶から成るシリコンウェハの一主面側にオキシ塩化リ
ン(POCl3 )を用いてリン(P)を気相拡散させる
ことにより、2000〜10000Å程度の深さを有す
るエミッタ層1aを設けてp−n接合部を形成した。ま
たシリコンウェハ1の他の主面側にアルミニウムを1×
1021atoms/cm3 拡散させたp+ 領域1bを形
成した。
量部に対してAgFを1重量部含有するペーストをスク
リーン印刷して表面電極材料を塗布するとともに、シリ
コンウェハ1の他の主面側に銀100重量部に対してA
gFを1重量部含有するAg−Alペーストをスクリー
ン印刷して裏面電極材料を塗布した。このペーストを乾
燥した後に大気中で700℃で焼き付けて太陽電池素子
を形成した。
主面側に金属フッ化物を含まない従来の銀ペーストを印
刷すると共に、他の主面側に金属フッ化物を含まない銀
/アルミニウムペーストを印刷して乾燥した後、大気中
で700℃で焼き付けて酸処理を行って太陽電池素子を
形成した。
を測定した。なお、電気特性は太陽電池の受光面側にA
M1.5相当の光を当てて、I−V測定したものであ
る。また、電極強度は、2mm幅のリボン状金属端子を
表面電極3bに半田付けして、太陽電池の表面と直交す
る垂直方向に沿って20mm/minの速度で引っ張っ
た際に、破壊が生じた外力を測定したものである。その
結果を表1に示す。
行った太陽電池素子の電極接合強度が1.2Kgである
のに対し、銀100重量部に対してAgFを1重量部含
有する銀ペーストを用いた太陽電池素子の電極接合強度
は1.84Kgであり、従来の太陽電池素子よりも0.
64Kg電極強度の向上が見られた。
子では、変換効率が16.23%であるのに対し、銀1
00重量部に対してAgFを1重量部含有する銀ペース
トを用いた本発明の太陽電池素子では、変換効率が1
6.31%であり、従来の太陽電池素子と同等の特性を
示していた。
素子によれば、表面電極および/または裏面電極に金属
フッ化物を添加したことから、電極強度が向上し、モジ
ュール化の際のリード線の配線方法、また接続方法にも
自由度を与える。また、酸処理を行わないので、従来の
酸処理を行う必要が無く、製造工程を簡略化できる。さ
らに、酸処理を行うことなく電気伝導性を得ることがで
きるが、電気伝導性が不十分な場合でも、従来の酸処理
よりも低温あるいは短時間もしくは低濃度の酸処理で電
気伝導性を得ることができる。
施形態を示す図である。
‥p+ 領域、3a‥‥‥表面電極、4a‥‥‥裏面電極
Claims (4)
- 【請求項1】 一導電型不純物を含有する半導体基板の
一主面側に他の導電型不純物を含有する領域と表面電極
を設けると共に、他の主面側に裏面電極を設けた太陽電
池素子において、前記表面電極および/または裏面電極
に金属フッ化物を含有させたことを特徴とする太陽電池
素子。 - 【請求項2】 前記表面電極および/または裏面電極が
銀を主成分として構成されると共に、この銀100重量
部に対して前記金属フッ化物を0.1〜10重量部含有
させたことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池素
子。 - 【請求項3】 一導電型不純物を含有する半導体基板の
一主面側に他の導電型不純物を含有する領域を形成し、
この半導体基板の一主面側と他の主面側に金属ペースト
を印刷して焼き付けることによって表面電極と裏面電極
を形成する太陽電池素子の形成方法において、前記金属
ペーストに金属フッ化物を添加して印刷して焼き付ける
ことによって前記表面電極および/または裏面電極を形
成することを特徴とする太陽電池素子の形成方法。 - 【請求項4】 前記金属ペーストが銀を主成分として構
成されると共に、この銀100重量部に対して前記金属
フッ化物が0.1〜10重量部添加されることを特徴と
する請求項3に記載の太陽電池素子の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11143382A JP2000332271A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 太陽電池素子およびその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11143382A JP2000332271A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 太陽電池素子およびその形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000332271A true JP2000332271A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15337484
Family Applications (1)
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JP11143382A Pending JP2000332271A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 太陽電池素子およびその形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000332271A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008109164A (ja) * | 2008-01-17 | 2008-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池及び太陽電池モジュール |
JP2018067547A (ja) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company | 導電性ペースト組成物及びそれを用いて製造される半導体デバイス |
-
1999
- 1999-05-24 JP JP11143382A patent/JP2000332271A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008109164A (ja) * | 2008-01-17 | 2008-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池及び太陽電池モジュール |
JP4506838B2 (ja) * | 2008-01-17 | 2010-07-21 | 三菱電機株式会社 | 太陽電池及び太陽電池モジュール |
JP2018067547A (ja) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company | 導電性ペースト組成物及びそれを用いて製造される半導体デバイス |
JP7083615B2 (ja) | 2016-10-21 | 2022-06-13 | ソーラー ペースト リミテッド ライアビリティ カンパニー | 導電性ペースト組成物、導電性ペースト組成物を用いて半導体デバイスを製造する方法、及び半導体デバイス |
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