JP2002261304A - Method for manufacturing photoelectric converter - Google Patents
Method for manufacturing photoelectric converterInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光電変換装置の製造
方法に関し、特に太陽光発電に使用される粒状結晶半導
体を用いた光電変換装置の製造方法に関する。The present invention relates to a method of manufacturing a photoelectric conversion device, and more particularly to a method of manufacturing a photoelectric conversion device using a granular crystal semiconductor used for photovoltaic power generation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の粒状結晶半導体を用いた光電変換
装置を図５、図６、図７、および図８に示す。例えば図
５に示すように、第１のアルミニウム箔１１に開口を形
成し、その開口にｐ形の上にｎ形表皮部２２を持つシリ
コン球２１を結合し、球２の裏側のｎ形表皮部２２を除
去し、第１のアルミニウム箔１１の裏面側に酸化物層３
を形成し、シリコン球２１の裏側のｐ形接面２１上の酸
化物層３を除去し、第２のアルミニウム箔１０と接合す
る光電変換装置が開示されている（例えば特開昭６１−
１２４１７９号公報参照）。2. Description of the Related Art FIGS. 5, 6, 7 and 8 show a conventional photoelectric conversion device using a granular crystal semiconductor. For example, as shown in FIG. 5, an opening is formed in the first aluminum foil 11, and a silicon sphere 21 having an n-type skin portion 22 on a p-type is connected to the opening, and an n-type skin on the back side of the sphere 2 is formed. The part 22 is removed, and the oxide layer 3 is formed on the back side of the first aluminum foil 11.
A photoelectric conversion device is disclosed in which the oxide layer 3 on the p-type contact surface 21 on the back side of the silicon sphere 21 is removed and the second aluminum foil 10 is bonded (for example, see Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Sho 61-1986).
124179).
【０００３】また、図６に示すように、基板１上に低融
点金属層１３を形成し、この低融点金属層１３上に第１
導電形の粒状結晶半導体２３を配設し、この粒状結晶半
導体２３上に第２導電形のアモルファス導電層１２を上
記低融点金属層１３との間に絶縁層３を介して形成する
光電変換装置が開示されている（例えば特許第２６４１
８００号公報参照）。[0006] As shown in FIG. 6, a low melting point metal layer 13 is formed on a substrate 1, and a first melting point metal layer 13 is formed on the low melting point metal layer 13.
A photoelectric conversion device in which a conductive-type granular crystal semiconductor 23 is provided, and a second-conductive-type amorphous conductive layer 12 is formed on the granular crystalline semiconductor 23 between the low-melting-point metal layer 13 and the insulating layer 3. (For example, Japanese Patent No. 2641)
No. 800).
【０００４】また、図７に示すように、基板１上に高融
点金属層１４と低融点金属層１３と半導体微小結晶粒１
５を堆積させ、半導体の微小結晶粒１５を融解させて飽
和させた上で徐々に冷却して半導体を液相エピタキシャ
ル成長させることによって多結晶薄膜１５を形成する方
法が開示されている（例えば特公平８−３４１７７号公
報参照）。As shown in FIG. 7, a high melting point metal layer 14, a low melting point metal layer 13,
5, a method of forming a polycrystalline thin film 15 by melting and saturating the fine crystal grains 15 of the semiconductor and then gradually cooling the semiconductor to cause liquid-phase epitaxial growth of the semiconductor (for example, Japanese Patent Publication No. HEI 10-202). 8-34177).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すような光電変換装置においては、第１のアルミニウ
ム箔１１に開口を形成し、その開口にシリコン球２１を
押し込んで接合させる必要があるため、シリコン球２１
の球径に均一性が要求され、高コストになるという問題
があった。また、接合させるときの処理温度がアルミニ
ウムとシリコンの共晶温度である５７７℃以下であるた
め、接合が不安定になる問題があった。However, in the photoelectric conversion device as shown in FIG. 5, it is necessary to form an opening in the first aluminum foil 11 and press the silicon sphere 21 into the opening to join them. , Silicon sphere 21
However, there is a problem that uniformity is required for the sphere diameter and the cost is high. Further, since the processing temperature at the time of joining is 577 ° C. or lower, which is the eutectic temperature of aluminum and silicon, there was a problem that the joining became unstable.
【０００６】また、図６に示すような光電変換装置によ
れば、第１導電形の粒状結晶半導体２３上に第２導電形
のアモルファス導電層１２を設けるため、安定なｐｎ接
合を形成するためにアモルファス導電層１２を形成する
前に粒状結晶半導体２３の表面を十分にエッチング及び
洗浄する必要があった。また、アモルファス導電層１２
の光吸収が大きいことに起因して膜厚を薄くしなければ
ならず、導電層１７の膜厚が薄い場合、欠陥に対する許
容度も小さくなり、洗浄工程や製造環境の管理を厳しく
する必要があり、その結果、高コストになるという問題
があった。In addition, according to the photoelectric conversion device as shown in FIG. 6, since the amorphous conductive layer 12 of the second conductivity type is provided on the granular semiconductor 23 of the first conductivity type, a stable pn junction is formed. Before the amorphous conductive layer 12 is formed, the surface of the granular crystal semiconductor 23 needs to be sufficiently etched and cleaned. The amorphous conductive layer 12
When the thickness of the conductive layer 17 is small, the tolerance for defects is reduced, and it is necessary to strictly control the cleaning process and the manufacturing environment. As a result, there is a problem that the cost is high.
【０００７】また、図７に示すような光電変換装置によ
れば、低融点金属１３が第１導電形の液相エピタキシャ
ル多結晶層１５中に混入するために性能が落ち、絶縁体
が無いために下部電極１４との間にリークが発生すると
いう問題があった。Further, according to the photoelectric conversion device shown in FIG. 7, the low-melting-point metal 13 is mixed into the liquid-phase epitaxial polycrystalline layer 15 of the first conductivity type, so that the performance deteriorates and there is no insulator. In addition, there is a problem that a leak occurs between the lower electrode 14 and the lower electrode 14.
【０００８】本発明は上記従来技術における問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、低コストの光電
変換装置を得ることができる光電変換装置の製造方法を
提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a photoelectric conversion device capable of obtaining a low-cost photoelectric conversion device.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る光電変換装置の製造方法は、基板上
に第１導電形から成る粒状結晶半導体を多数配置して基
板と接合し、この粒状結晶半導体間に絶縁体を充填する
光電変換装置の製造方法において、前記絶縁体を前記粒
状結晶半導体の上部に離型層を形成して充填した後に、
この離型層を除去することを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a photoelectric conversion device, wherein a plurality of granular crystal semiconductors of the first conductivity type are arranged on a substrate and bonded to the substrate. Then, in the method for manufacturing a photoelectric conversion device for filling an insulator between the granular crystal semiconductors, after filling the insulator by forming a release layer on top of the granular crystal semiconductor,
It is characterized in that this release layer is removed.
【００１０】また、上記光電変換装置の製造方法では、
前記離型層が炭素又は窒化硼素から成ることを特徴とす
るものである。[0010] In the method for manufacturing a photoelectric conversion device,
The release layer is made of carbon or boron nitride.
【００１１】また、上記光電変換装置の製造方法では、
前記離型層をスタンプ法又はロールコート法で形成する
ことを特徴とするものである。[0011] In the method for manufacturing a photoelectric conversion device,
The release layer is formed by a stamp method or a roll coating method.
【００１２】本発明の光電変換装置の製造方法によれ
ば、基板上に第１導電形から成る粒状結晶半導体を配置
し、基板と前記粒状結晶半導体を両者の溶融した合金部
によって接合した後、粒状結晶半導体の上部にあらかじ
め炭素又は窒化硼素を形成し、この粒状結晶半導体間に
絶縁体を充填した後に炭素又は窒化硼素を除去し、前記
粒状結晶半導体及び絶縁体層上にｐｎ接合を形成するた
めのＳｉから成る第二導電形の薄膜を形成することによ
って、従来の特開昭６１−１２４１７９号公報、特許第
２６４１８００号公報、特公平８−３４１７７号公報で
開示されている光電変換装置と比較して製造マージンが
大きく、製造の低コスト化が可能となる。つまり、粒状
結晶半導体を低い粒径精度で製造すればよく、絶縁体で
正電極と負電極の分離が確実にされ、更に粒状結晶半導
体で発生した電流を効率よく集めることができ、よって
低コストの製造が可能となる。According to the method of manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention, a granular crystal semiconductor having a first conductivity type is arranged on a substrate, and the substrate and the granular crystal semiconductor are joined by a molten alloy portion of both. Carbon or boron nitride is previously formed on the granular crystal semiconductor, an insulator is filled between the granular crystal semiconductors, and then the carbon or boron nitride is removed to form a pn junction on the granular crystal semiconductor and the insulator layer. Forming a thin film of the second conductivity type made of Si for the photoelectric conversion device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-124179, Japanese Patent No. 2641800, and Japanese Patent Publication No. 8-34177. As compared with the above, the manufacturing margin is large, and the manufacturing cost can be reduced. In other words, it is only necessary to manufacture the granular crystal semiconductor with low particle size accuracy, the positive electrode and the negative electrode are reliably separated by the insulator, and the current generated by the granular crystal semiconductor can be efficiently collected, thereby reducing the cost. Can be manufactured.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明を詳
細に説明する。図１、図２、および図３において、１は
基板、２は第１導電形の粒状結晶半導体、３はガラス材
料から成る絶縁体、４は第２導電形の薄膜、５は導電
層、６は保護層、７は基板１と粒状結晶半導体の接合
部、８は離型層である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1, 2 and 3, 1 is a substrate, 2 is a granular semiconductor of the first conductivity type, 3 is an insulator made of a glass material, 4 is a thin film of the second conductivity type, 5 is a conductive layer, 6 Denotes a protective layer, 7 denotes a junction between the substrate 1 and the granular crystal semiconductor, and 8 denotes a release layer.
【００１４】基板１は金属、セラミック、樹脂等から成
る。基板１は下部電極を兼ねるために特性として導電性
を持つものであればよく、図４に示すごとく材質が金属
の場合は基板１の構成は単層又は他の金属との複層にす
る。なお、基板１がセラミックや樹脂などの絶縁体の場
合には、図１に示す基板導電層１’をその表面に形成す
る必要がある。The substrate 1 is made of metal, ceramic, resin or the like. The substrate 1 only needs to have conductivity as a characteristic in order to also serve as a lower electrode. When the material is metal as shown in FIG. 4, the configuration of the substrate 1 is a single layer or a multi-layer with another metal. When the substrate 1 is an insulator such as ceramic or resin, the substrate conductive layer 1 'shown in FIG. 1 needs to be formed on the surface.
【００１５】粒状結晶半導体２は、中心部がＳｉ、Ｇｅ
にｐ形を呈するＢ、Ａｌ、Ｇａ等、又はｎ形を呈する
Ｐ、Ａｓ等が微量含まれているものである。そして、基
板１と粒状結晶半導体２が接触した状態で基板１の材料
であるＡｌとＳｉとの共晶温度である５７７℃を越える
温度で焼成することによって接合部７を形成するが、接
合部７は基板１の材料であるＡｌと基板１と接触してい
る部分の粒状結晶半導体２の材料とが共に溶解して溶融
した合金部である。また、合金部に接触している第１導
電形の中心部の面では、基板の材料であるアルミニウム
が拡散し、ｐ+層を形成していることが考えられる。し
かしながら、単に導電性拡散領域を形成するのであれ
ば、ＡｌとＳｉとの共晶温度である５７７℃以下でもで
きるが、基板１と粒状結晶半導体２の接合が弱いために
粒状結晶半導体２が基板１から脱離し、太陽電池として
の構造を維持できなくなる。粒状結晶半導体２の粒径分
布としては均一、不均一を問わないが、均一の場合は粒
径を揃えるための工程が必要になるため、より安価に製
造するためには不均一な方が有利である。更に粒状結晶
半導体２が凸曲面を持つことによって光の光線角度の依
存性も小さい。また、粒子の直径は１０〜５００μｍが
よく、１０μｍ未満では基板との接合の際に粒状結晶半
導体２が完全に溶融するために上部の第２導電形の薄膜
とのリークが発生し、また５００μｍを越えると従来形
の平面板の光電変換装置で使用される半導体原料の使用
量と変わらなくなり、半導体原料の節約の意味で粒子を
適用する利点がなくなる。The center of the granular crystal semiconductor 2 is Si, Ge.
Contains a trace amount of B, Al, Ga or the like exhibiting p-type, or P, As or the like exhibiting n-type. Then, in a state where the substrate 1 and the granular crystal semiconductor 2 are in contact with each other, the bonding portion 7 is formed by firing at a temperature exceeding 577 ° C. which is a eutectic temperature of Al and Si as materials of the substrate 1. Reference numeral 7 denotes an alloy portion in which Al as the material of the substrate 1 and the material of the granular crystal semiconductor 2 at the portion in contact with the substrate 1 are both melted and melted. It is also conceivable that aluminum, which is the material of the substrate, diffuses on the surface of the central portion of the first conductivity type that is in contact with the alloy portion, forming ap + layer. However, if the conductive diffusion region is simply formed, the temperature can be set to 577 ° C. or less, which is the eutectic temperature of Al and Si, but since the bonding between the substrate 1 and the granular crystal semiconductor 2 is weak, the granular crystal semiconductor 2 1 and the structure as a solar cell cannot be maintained. The grain size distribution of the granular crystal semiconductor 2 may be uniform or non-uniform, but if uniform, a process for adjusting the grain size is required. It is. Further, since the granular crystal semiconductor 2 has a convex curved surface, the dependence on the light ray angle of light is small. The diameter of the particles is preferably 10 to 500 μm, and if it is less than 10 μm, the granular crystal semiconductor 2 is completely melted at the time of bonding with the substrate, so that leakage occurs with the upper second conductivity type thin film. When the ratio exceeds the limit, the amount of the semiconductor material used in the conventional flat plate photoelectric conversion device is not changed, and the advantage of applying the particles in the sense of saving the semiconductor material is lost.
【００１６】離型層８は、絶縁体３を形成する際に、離
型層８上で溶融したガラス材料がはじくことによって粒
状結晶半導体２の上部表面から絶縁体３が付着すること
を防止する役目を果たすものであり、絶縁体３を焼成し
て形成する前の段階で、粒状結晶半導体２の上部の一部
に形成しておく。形成方法としては、例えばスタンプ法
又はロールコート法等によって粒状結晶半導体２の上部
表面のみに離型層８を形成する。ディップコート法やス
ピンコート法では結晶半導体２の下部や基板１又は基板
導電層１’までも離型層８が覆い、絶縁体３が層として
形成できなくなる。そして絶縁体３を形成した後、ブラ
ッシング、ブラスト、超音波、プラズマ法等の方法で粒
状結晶半導体２の上部表面から除去する。このことによ
って、後で第２導電形の薄膜４を形成する際に、より広
いｐｎジャンクション領域を得ることができ、粒状結晶
半導体２で発生した電流を効率よく取り出すことが可能
となる。離型層８の材料としては、溶融したガラス材料
との濡れ性が悪い材料から成り、例えば炭素又は窒化硼
素から成るものである。特に炭素の場合はグラファイト
から成るものが、溶融した絶縁体３のはじきが良いた
め、絶縁体３が付着することを防止するのに効果的であ
る。The release layer 8 prevents the insulator 3 from adhering from the upper surface of the granular crystal semiconductor 2 by repelling the glass material melted on the release layer 8 when forming the insulator 3. It plays a role, and is formed on a part of the upper part of the granular crystal semiconductor 2 before the insulator 3 is formed by firing. As a forming method, the release layer 8 is formed only on the upper surface of the granular crystal semiconductor 2 by, for example, a stamp method or a roll coating method. In the dip coating method or the spin coating method, the release layer 8 covers the lower part of the crystalline semiconductor 2 and even the substrate 1 or the substrate conductive layer 1 ′, and the insulator 3 cannot be formed as a layer. After the insulator 3 is formed, it is removed from the upper surface of the granular crystal semiconductor 2 by a method such as brushing, blasting, ultrasonic wave, or plasma method. Thus, when the second conductivity type thin film 4 is formed later, a wider pn junction region can be obtained, and the current generated in the granular crystal semiconductor 2 can be efficiently extracted. The material of the release layer 8 is made of a material having poor wettability with a molten glass material, for example, carbon or boron nitride. In particular, in the case of carbon, graphite made of graphite is effective in preventing the insulator 3 from adhering because the melted insulator 3 has good repellency.
【００１７】絶縁体３は、正極と負極の分離を行うため
の絶縁材料からなるが、第２導電形の薄膜を形成する際
の３００℃程度の温度に耐えるものであればよく、例え
ばＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｐ2Ｏ
5、Ｌｉ2Ｏ、ＳｎＯ、ＰｂＯ、ＺｎＯ等を任意な成分と
する主材料の低温焼成用ガラス材料を用いた絶縁体等が
ある。The insulator 3 is made of an insulating material for the separation of positive and negative electrodes, as long as it withstands temperatures of about 300 ° C. at the time of forming the thin film of the second conductivity type, for example, SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, P 2 O
5 , insulators using a glass material for low-temperature firing as a main material containing Li 2 O, SnO, PbO, ZnO or the like as an optional component.
【００１８】第２導電形の薄膜４はＳｉから成り、気相
成長法等で例えばシラン化合物の気相にｎ形を呈するリ
ン系化合物の気相、又はｐ形を呈するホウ素系化合物の
気相を微量導入して形成する。膜質としては結晶質、非
晶質、結晶質と非晶質とが混在するのどちらでもよい
が、光線透過率を考慮すると結晶質又は結晶質と非晶質
とが混在するものがよく、光線透過率については、粒状
結晶半導体２が無い部分で入射光の一部が第２導電形の
薄膜４を透過し、下部の基板１で反射して粒状結晶半導
体２に照射されることで、光電変換装置全体に照射され
る光エネルギーを効率よく粒状結晶半導体２に照射する
ことが可能となる。導電性については、層中の微量元素
の濃度は高くてもよく、例えば１×１０16〜１０21ａｔ
ｍ／ｃｍ3台程度である。更に、第２導電形の薄膜４は
粒状結晶半導体２の表面に沿って形成し、粒状結晶半導
体２の凸曲面形状に沿って形成することが望ましい。粒
状結晶半導体２の凸曲面状の表面に沿って形成すること
によってｐｎ接合の面積を広く稼ぐことができ、粒状結
晶半導体２の内部で生成したキャリアを効率よく収集す
ることが可能となる。The thin film 4 of the second conductivity type is made of Si. For example, a gaseous phase of a silane compound, a gaseous form of a phosphorus-based compound exhibiting an n-type, or a gaseous phase of a boron-based compound exhibiting a p-type by a vapor phase growth method or the like. Is formed by introducing a small amount. The film quality may be crystalline, amorphous, or a mixture of crystalline and amorphous, but in consideration of light transmittance, it is preferable that the film is crystalline or a mixture of crystalline and amorphous. Regarding the transmittance, a part of the incident light passes through the thin film 4 of the second conductivity type in a portion where the granular crystal semiconductor 2 is not present, is reflected by the substrate 1 below, and is irradiated on the granular crystal semiconductor 2, so that the photoelectric conversion is performed. It is possible to efficiently irradiate the granular crystal semiconductor 2 with light energy applied to the entire conversion device. Regarding the conductivity, the concentration of the trace element in the layer may be high, for example, 1 × 10 16 to 10 21 at.
m / cm 3 . Further, it is desirable that the thin film 4 of the second conductivity type is formed along the surface of the granular crystal semiconductor 2 and is formed along the convex curved shape of the granular crystal semiconductor 2. By forming the pn junction along the convex curved surface of the granular crystal semiconductor 2, the area of the pn junction can be widened, and the carriers generated inside the granular crystal semiconductor 2 can be efficiently collected.
【００１９】導電層５はスパッタリング法や気相成長法
等の成膜方法あるいは塗布焼成等で形成し、ＳｎＯ2、
Ｉｎ2Ｏ3、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2等から選ばれる１
種又は複数の酸化物系膜、又はＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ等から
選ばれる１種又は複数の金属系膜を形成する。透明導電
層は膜厚を選べば反射防止膜としての効果も期待でき
る。なお、導電層５は透明であることが必要であり、粒
状結晶半導体２が無い部分で入射光の一部が導電層５を
透過し、下部の基板１で反射して粒状結晶半導体２に照
射されることで、光電変換装置全体に照射される光エネ
ルギーを効率よく粒状結晶半導体２に照射することが可
能となる。更に、導電層５は粒状結晶半導体２の表面に
沿って形成し、粒状結晶半導体２の凸曲面形状に沿って
形成することが望ましい。粒状結晶半導体２の凸曲面状
の表面に沿って形成することによってｐｎ接合の面積を
広く稼ぐことができ、粒状結晶半導体２の内部で生成し
たキャリアを効率よく収集することが可能となる。The conductive layer 5 is formed by deposition method or coating baking such as sputtering or vapor deposition, SnO 2,
1 selected from In 2 O 3 , ITO, ZnO, TiO 2, etc.
A seed or a plurality of oxide-based films, or one or a plurality of metal-based films selected from Ti, Pt, Au, and the like are formed. If the thickness of the transparent conductive layer is selected, the effect as an antireflection film can be expected. Note that the conductive layer 5 needs to be transparent, and a part of incident light passes through the conductive layer 5 in a portion where the granular crystal semiconductor 2 is not present, and is reflected by the lower substrate 1 to irradiate the granular crystal semiconductor 2. By doing so, it becomes possible to efficiently irradiate the granular crystal semiconductor 2 with light energy applied to the entire photoelectric conversion device. Furthermore, it is desirable that the conductive layer 5 be formed along the surface of the granular crystal semiconductor 2 and be formed along the convex curved surface shape of the granular crystal semiconductor 2. By forming the pn junction along the convex curved surface of the granular crystal semiconductor 2, the area of the pn junction can be widened, and the carriers generated inside the granular crystal semiconductor 2 can be efficiently collected.
【００２０】保護層６は透明誘電体の特性を持つものが
よく、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等で例えば酸化珪素、酸化セ
シウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化チタン、Ｓ
ｉＯ 2−ＴｉＯ2、酸化タンタル、酸化イットリウム等を
単一組成又は複数組成で単層又は組み合わせて第２導電
形の薄膜４又は導電層５上に形成する。保護層６は、光
の入射面に接しているために透明性が必要であり、また
第２導電形の薄膜４又は導電層５と外部との間のリーク
を防止するために誘電体であることが必要である。な
お、保護層６の膜厚を最適化すれば反射防止膜としての
機能も期待できる。The protective layer 6 has the property of a transparent dielectric.
For example, silicon oxide, silicon oxide,
Cium, aluminum oxide, silicon nitride, titanium oxide, S
iO Two-TiOTwo, Tantalum oxide, yttrium oxide, etc.
Single layer or combination of second conductive layer with single composition or multiple composition
It is formed on the shaped thin film 4 or the conductive layer 5. The protective layer 6 is light
Must be transparent because it is in contact with the entrance surface of
Leakage between the second conductive type thin film 4 or conductive layer 5 and the outside
It is necessary to be a dielectric material in order to prevent the occurrence of such a phenomenon. What
Incidentally, if the thickness of the protective layer 6 is optimized,
Function can also be expected.
【００２１】なお、直列抵抗値を低くするために、第２
導電形の薄膜４又は導電層５又は保護層６の上に一定間
隔のフィンガーやバスバーといったパターン電極を設
け、変換効率を向上させることも可能である。In order to reduce the series resistance value, the second
It is also possible to provide a pattern electrode such as a finger or a bus bar at regular intervals on the conductive thin film 4 or the conductive layer 5 or the protective layer 6 to improve the conversion efficiency.
【００２２】[0022]
【実施例】次に、本発明の光電変換装置の製造方法の実
施例を説明する。 〔例１〕実施例として以下のようにして作製した。Next, an embodiment of a method for manufacturing a photoelectric conversion device according to the present invention will be described. Example 1 An example was produced as follows.
【００２３】鉄を含む基板１上にアルミニウム層１９を
５０μｍの厚みに形成し、その上に中心径３００μｍの
ｐ形のシリコン粒子２を密に配置してＡｌとＳｉの共晶
温度である５７７℃を越える温度で加熱し、基板１とｐ
形シリコン粒子２の間にＡｌとＳｉの溶融した合金部を
形成して接合させた。そして、シリコン粒子２の上部約
半分の表面に離型層を形成した後、シリコン粒子２間の
隙間をシリコン粒子２の約半分が埋まる程度に絶縁低融
点ガラスの粒子で埋めて４００〜５５０℃で焼成して絶
縁体３を形成した。次にシリコン粒子２の上部表面をブ
ラッシングしてから洗浄した後、ｎ形結晶質シリコンの
薄膜を４００ｎｍ形成し、その上に導電層としてＩＴＯ
を８０ｎｍ形成した。An aluminum layer 19 having a thickness of 50 .mu.m is formed on a substrate 1 containing iron, and p-type silicon particles 2 having a center diameter of 300 .mu.m are densely arranged thereon. The substrate 1 is heated at a temperature exceeding
A molten alloy portion of Al and Si was formed between the silicon particles 2 and joined. Then, after a release layer is formed on the upper half surface of the silicon particles 2, the gap between the silicon particles 2 is filled with insulating low melting point glass particles to the extent that about half of the silicon particles 2 are filled, and 400 to 550 ° C. To form an insulator 3. Next, after the upper surface of the silicon particles 2 is brushed and washed, a thin film of n-type crystalline silicon is formed to a thickness of 400 nm, and an ITO is formed thereon as a conductive layer.
Was formed to a thickness of 80 nm.
【００２４】試料Ｎｏ．１のものは、離型層として窒化
硼素の粉末を溶媒と混合させたものをシートに塗布し、
その上から基板１上に接合したシリコン粒子２を押し付
けてシリコン粒子２の上部表面のみに形成したものであ
る。試料Ｎｏ．１の製造方法を図３に示す。試料Ｎｏ．
２は、離型層としてグラファイトの粉末を溶媒と混合さ
せたものをロールコート装置を用いて基板１上に接合し
たシリコン粒子２の上部表面のみに塗布形成したもので
ある。Sample No. In the case of No. 1, a mixture of boron nitride powder and a solvent was applied to a sheet as a release layer,
The silicon particles 2 bonded onto the substrate 1 are pressed from above and formed only on the upper surface of the silicon particles 2. Sample No. 1 is shown in FIG. Sample No.
No. 2 is obtained by coating a mixture of graphite powder and a solvent as a release layer only on the upper surface of the silicon particles 2 bonded on the substrate 1 using a roll coater.
【００２５】比較例１は、離型層を形成しない他は実施
例１と同様に作製したものである。比較例１の断面図を
図４に示す。Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that no release layer was formed. FIG. 4 shows a cross-sectional view of Comparative Example 1.
【００２６】比較例２は、離型層として窒化硼素の粉末
を溶媒と混合させたものをディップコート装置を用いて
シリコン粒子２を接合した基板１に形成したものであ
る。In Comparative Example 2, a release layer made of a mixture of boron nitride powder and a solvent was formed on a substrate 1 to which silicon particles 2 were bonded using a dip coater.
【００２７】以上のようにして作製した試料（ｎ＝５）
に垂直に光を入射させて測定した変換効率の結果を表１
にまとめる。Sample prepared as described above (n = 5)
Table 1 shows the results of the conversion efficiencies measured with light incident perpendicularly to the table.
Put together.
【００２８】[0028]
【表１】 [Table 1]
【００２９】離型層を形成しなかった比較例１では、図
４に示すようにｐ形シリコン粒子２の上部表面の一部を
絶縁体３の材料が覆ってしまい、変換効率が低いものと
なった。一方、試料Ｎｏ．１、２では、図３に示すよう
に、離型層によってｐ形シリコン粒子２の上部表面を絶
縁体３から保護したためにｐｎジャンクションを広く取
ることができ、変換効率が向上した。また、比較例２で
は、離型層を基板及びｐ形シリコン粒子２の全面に形成
したために、ｐ形シリコン粒子２の下部表面及び基板表
面の一部で絶縁体３が脱離してしまい、基板とｎ形結晶
質シリコンの薄膜との間でリークが生じ、変換効率が極
端に低いものとなった。In Comparative Example 1 in which the release layer was not formed, a part of the upper surface of the p-type silicon particles 2 was covered with the material of the insulator 3 as shown in FIG. became. On the other hand, sample No. In FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. 3, the upper surface of the p-type silicon particles 2 was protected from the insulator 3 by the release layer, so that the pn junction could be widened and the conversion efficiency was improved. In Comparative Example 2, since the release layer was formed on the entire surface of the substrate and the p-type silicon particles 2, the insulator 3 was detached from the lower surface of the p-type silicon particles 2 and part of the substrate surface, and And a thin film of n-type crystalline silicon caused leakage, resulting in extremely low conversion efficiency.
【００３０】以上の結果より、溶融したガラス材料との
濡れ性が悪い材料を離型層として用いて、ｐ形シリコン
粒子２の上部表面にスタンプ法又はロールコート法によ
って形成することによって、より広いｐｎジャンクショ
ンの面積が確保でき、よってより変換効率を向上させる
ことができる。From the above results, by using a material having poor wettability with a molten glass material as a release layer and forming the upper surface of the p-type silicon particles 2 by a stamping method or a roll coating method, a wider area can be obtained. The area of the pn junction can be secured, and the conversion efficiency can be further improved.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上のように、本発明の光電変換装置に
よれば、基板上に第１導電形から成る粒状結晶半導体を
多数配置して基板と接合し、この粒状結晶半導体間に絶
縁体を充填する光電変換装置の製造方法において、前記
絶縁体を前記粒状結晶半導体の上部に離型層を形成して
充填した後に、この離型層を除去する工程を含む製造方
法にすることによって、より広いｐｎジャンクションの
領域が得られ、よって光電変換特性を向上させることが
できる。As described above, according to the photoelectric conversion device of the present invention, a number of granular crystal semiconductors of the first conductivity type are arranged on a substrate and bonded to the substrate, and an insulator is interposed between the granular crystal semiconductors. In the method for manufacturing a photoelectric conversion device for filling, after forming and filling the insulator with a release layer on the granular crystal semiconductor, the manufacturing method includes a step of removing the release layer, A wider pn junction region can be obtained, and the photoelectric conversion characteristics can be improved.
【００３２】また、本発明の光電変換装置によれば、形
状の自由度があり、入射する光線角度の依存性が少ない
光電変換装置を提供できる。Further, according to the photoelectric conversion device of the present invention, it is possible to provide a photoelectric conversion device which has a degree of freedom in shape and is less dependent on an incident light beam angle.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の製造方法で得られる光電変換装置の一
例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a photoelectric conversion device obtained by a manufacturing method of the present invention.
【図２】本発明の製造方法で得られる光電変換装置の他
の例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating another example of the photoelectric conversion device obtained by the manufacturing method of the present invention.
【図３】本発明の光電変換装置の製造方法を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention.
【図４】比較例１の光電変換装置の詳細断面図である。FIG. 4 is a detailed sectional view of the photoelectric conversion device of Comparative Example 1.
【図５】従来例１の光電変換装置を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a photoelectric conversion device of Conventional Example 1.
【図６】従来例２の光電変換装置を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a photoelectric conversion device of Conventional Example 2.
【図７】従来例３の光電変換装置を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a photoelectric conversion device of Conventional Example 3.
１・・・・基板 １’・・基板導電膜 ２・・・・第１導電形の粒状結晶半導体 ３・・・・絶縁体 ４・・・・第２導電形の薄膜 ５・・・・導電層 ６・・・・保護層 ７・・・・基板と粒状結晶半導体の合金接合部 ８・・・・離型層 ９・・・・導電性拡散領域 １０・・下部アルミニウム箔 １１・・上部アルミニウム箔 １２・・第二導電形のアモルファス導電層 １３・・低融点金属膜 １４・・高融点金属膜 １５・・第１導電形の液相エピタキシャル多結晶層 １６・・第２導電形の多結晶あるいはアモルファス層 １７・・透明導電層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 1 '... Substrate conductive film 2 ... Particle crystal semiconductor of 1st conductivity type 3 ... Insulator 4 ... Thin film of 2nd conductivity type 5 ... Conductivity Layer 6: Protective layer 7: Alloy joint between substrate and granular crystal semiconductor 8: Release layer 9: Conductive diffusion region 10: Lower aluminum foil 11: Upper aluminum Foil 12. Amorphous conductive layer of second conductivity type 13. Low melting point metal film 14. High melting point metal film 15. Liquid phase epitaxial polycrystalline layer of first conductivity type 16. Polycrystalline of second conductivity type Or amorphous layer 17 ... Transparent conductive layer
フロントページの続き (72)発明者 有宗 久雄 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６ 京セラ株式会社滋賀八日市工場内 Ｆターム(参考） 5F051 AA02 AA04 CB13 CB20 CB30 DA03 DA20 FA04 FA06 GA02Continuation of the front page (72) Inventor Hisao Arimune 6F, 1166, Haseno, Snake-cho, Yokaichi-shi, Shiga Prefecture F-term in the Shiga Yokaichi Plant (reference)
Claims (3)
導体を多数配置して基板と接合し、この粒状結晶半導体
間に絶縁体を充填する光電変換装置の製造方法におい
て、前記絶縁体を前記粒状結晶半導体の上部に離型層を
形成して充填した後に、この離型層を除去することを特
徴とする光電変換装置の製造方法。1. A method of manufacturing a photoelectric conversion device in which a number of granular crystal semiconductors of a first conductivity type are arranged on a substrate and bonded to the substrate, and an insulator is filled between the granular crystal semiconductors. A method for manufacturing a photoelectric conversion device, comprising: forming a release layer on the granular crystal semiconductor; filling the release layer; and removing the release layer.
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置の製造
方法。2. The method according to claim 1, wherein the release layer is made of carbon or boron nitride.
ト法で形成することを特徴とする請求項１に記載の光電
変換装置の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the release layer is formed by a stamping method or a roll coating method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001053289A JP2002261304A (en) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | Method for manufacturing photoelectric converter |
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| JP2002261304A true JP2002261304A (en) | 2002-09-13 |
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| JP (1) | JP2002261304A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1327534C (en) * | 2004-07-23 | 2007-07-18 | 南开大学 | Crystal particle granule solar battery and manufacturing method thereof |
-
2001
- 2001-02-28 JP JP2001053289A patent/JP2002261304A/en active Pending
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