JP2758749B2 - 光電変換装置及びその製造方法 - Google Patents

光電変換装置及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、面積の大きい光電変換
装置を効率よく作動させる構造及び、その製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来からの光電変換装置の代表的なもの
に、太陽電池がある。又、一般的な太陽電池は、厚さ
0.4mm程度のp型シリコンの単結晶基板の受光面に
する表面側に、不純物拡散でn+層を形成した後、表面
側のグリッド状電極と、裏面側の全面電極とを、金属で
形成していた。この裏面電極の形成には、アルミニウム
粉末を樹脂等と混練して作ったペースト状のインクでそ
の基板の裏面のほぼ全面に印刷した上、加熱して合金膜
にするか、又は、アルミニウムを真空蒸着するなどの方
法が用いられていた。
【0003】電極として、アルミニウム(Al)を主成
分とする材料が用いられているのは約700℃程度の熱
処理でAlと共晶反応したシリコンp層に、再結晶によ
るp+層が形成され、この層がバックサーフェイスフィ
ールド(BSF)の特性を持つからである。
【0004】以上のようなAl裏面電極は、比較的低コ
ストで高い変換効率の太陽電池が得られるが、そのシリ
コン基板とアルミニウム・シリコン合金層では熱膨張係
数に差があり、作製した太陽電池に歪が残ることにな
る。なお、以上の裏面全体にAl電極を形成すること
は、該シリコン基板を透過した光線を裏面で反射して、
再びシリコン内に導入することで、光エネルギーの変換
効率を高くできるからである(BSF)。この裏面電極
をAl金属にするために、従来はAlの真空蒸着が必要
であり低コスト化が難しかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】太陽電池などの光電変
換装置の製造を、低コスト化するためには、シリコン基
板を従来の厚さ0.4mm程度から0.3mm以下へ
と、より薄い基板にして、しかも、その変換効率を高く
しておく必要がある。
【0006】以上から、Al裏面電極を用い、シリコン
基板を薄くして行くと、作製した太陽電極の歪による変
形が大きくなり、例えば10cm角で厚さ0.25mm
のシリコン基板を用いたときの太陽電池は、その受光面
側に中央部が5〜10mmの高さになる凸形に変形し
て、セル完成のための従来の配線や耐湿構造への封止な
どが困難になる。なお、この例の太陽電池の裏面電極
を、純Alになる真空蒸着を用いると、変形はしないが
低コスト化が困難になる。
【0007】本発明は、光電変換装置の裏面電極におけ
る上述の従来の課題を解消して、太陽電池などの光電変
換装置で、その半導体基板を変形させない裏面電極の構
成とその製造方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、第1導電型の半導体基板の受光面となる
表面側に第2導電型の半導体層が形成された光電変換装
置において、上記半導体基板の裏面に、互いに分離して
ドット状に形成した複数の小突起からなる裏面電極を形
成すると共に、シート状の裏面電極板を該小突起の先端
部に接触するように該半導体基板の裏面に配設する
【0009】上記小突起の径を、0.05乃至1.0m
mに形成するのが好ましい。
【0010】また本発明の光電変換装置の製造方法は、
第1導電型の半導体基板の表面に第2導電型の半導体層
を形成する工程と、該半導体基板の裏面に電極形成用の
小突起を複数分散して形成する工程と、該小突起の先端
部に裏面電極板を接続する工程を含む。
【0011】上記小突起を、アルミニウム金属の微粉末
を樹脂で混練したペーストのスクリーン印刷により形成
する。
【0012】
【作用】本発明で形成した裏面電極では、基板と接続し
た小さい突起状電極の接触面積が小さく、かつ、該突起
電極の上を覆う金属板の電極も設けられた構成になる。
【0013】本発明で形成した裏面電極は、基板の裏面
と接続した各突起電極の面積を小さくできるので、該電
極作製後の歪は極めて小さくでき基板を変形させること
はない。又、該突起電極の後に接続する金属板により各
突起電極の相互接続と、光の反射を行なうので該光電変
換装置の特性を低下させることはなく、又、真空蒸着法
を用いないので低コストの作製が可能になる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0015】図1に示したのが本実施例のシリコン基板
10を用いた太陽電池のセル12の構造であり、図1
(A)にその断面図を示し、図1(B)に突起状に形成
した裏面電極部で切断したときの平面図を示した。
【0016】先ず、図1(A)によって、本実施例の太
陽電池の製造工程を説明する。使用したp型シリコンの
単結晶基板(厚み0.3mm以下、例えば0.25mm
厚)の受光面にする表面のみに、約900℃での熱拡散
法でリンのドーパントを深さ0.5μmの深さまで高濃
度に拡散させてn+層を形成した。続いて、この基板の
表面再結合による損失を低減するため、約800℃にし
た酸化雰囲気の炉内に入れて、シリコン酸化膜(SiO
2膜)2を形成した。次に受光面側に従来の方法による
反射防止膜3を堆積した。表面のn+層側には、スクリ
ーン印刷法で銀ペースト材料をグリッド状に形成した
上、約600℃で燒成した表面電極4を作製した。更
に、基板のp型面に裏面電極5を作製するため、基板1
0の裏面に、図1(B)に示したようにアルミニウムペ
ースト材料により径が0.05〜1.0mmのドット形
状に配列するよう印刷によって同時に形成し、次に、7
00℃程度にした電気炉中で燒成した。この燒成工程
で、塗布したペースト中のアルミニウムは、薄いシリコ
ン酸化膜を貫通して基板10裏面のシリコンと合金化す
ると共に拡散して基板10に、図1(A)に示したよう
な複数のp+領域6を形成した。つまり、本実施例のア
ルミニウムペーストによるドット状の印刷と燒成で、p
+領域6とAl−Si合金層電極5が同時に形成される
と共に、電極5形成部は良好なオーミック接合を形成し
ていた。
【0017】なお、本実施例で用いたアルミペースト材
料は、アルミニウムの粉末を樹脂など共によく混練し
てペースト状にしたものである。ここでアルミニウムを
主成分にしたのは、約700℃以上の加熱でのシリコン
との共晶反応で、アルミニウムがドープされた再結晶層
によるp+層6が形成され、前記のBSFの効果による
光電変化効率の向上を図ることができるからである。
【0018】以上の工程の次に、図2に示したように、
図1(A)の構成にしたセル12を、0.01〜0.1
mmのアルミニウム金属シート7の上に載置して電気的
な所定の配置にした後、耐候性を持たせるため、ガラス
板8とテドラフィルム11の間のEVA(エチレン・ビ
ニール・アセテート)によって真空封入した。この封止
工程により、アルミニウムシート7とセル12の間に
は、樹脂層を通しての圧着力(〜1kg/cm2)が働
くことになり、基板10の裏面のほぼ全面にわたってド
ット状に多数配置した突起状の電極5はアルミシート7
と電気的に接続された状態で保持されることになる。
【0019】以上の本実施例によって説明した本発明の
効果は、基板の厚さを薄くし、その面積を大きくしても
裏面電極を互いに分離したドット状にした多分配列した
構成にすることで、作製した太陽電池が歪によって変形
するのを防ぎ、かつ、そのモジュール化において裏面に
貼り付けたアルミニウムシート7が電気的接続と裏面反
射の作用を行なうことになる以上のように作製した実施
例の太陽電池セル12でのドット状の裏面電極の占有率
を横軸にし、対応する特性の関連を示したのが図3であ
る。
【0020】この図3で、図3(A)の単位面積当たり
の短絡電流(JSC)と、図3(B)に示した開放電圧
(VDC)が、前記裏面電極の占有率の減少に従って、上
昇する傾向にある。これから図3(C)に示したフィル
・ファクター(F.F)が、逆に約50%以下の裏面電
極占有率で、減少の傾向になっても、図3(D)に示し
た光電変換効率(EEffi)はその占有率が20%程度に
なるまで上昇している。
【0021】以上のような、図3に示した特性になる原
因として、p+領域による基板10裏面の占有率の低減
で、不純物の高濃度領域の格子歪による再結合電流を小
さくできること、又、そのドット状裏面電極以外の裏面
のパシベーション効果で、その基板裏面での再結合速度
が低くなって開放電圧が上昇すること、及び、シリコン
基板を透過した光が裏面のアルミニウムシートで効率よ
く反射することが短絡電流特性を向上させている、など
ということが考えられる。
【0022】以上は、本発明を実施例によって説明した
が、本発明は実施例によって限定されるものでなく、例
えばセル裏面のドット電極を円形でなく矩形などの形状
にすることもできる。又は、裏面電極を接合したアルミ
ニウムシートも、シリコン基板を透過する波長の光を効
率よく反射する金属やその金属との積層板を用いること
もできる。更に、使用する半導体基板もシリコンに限定
せずGaAs,ZnSe等の化合物半導体でもよく、そ
の状態も単結晶のみでなく、多結晶又は非晶質からなる
基板に適用してもよい。
【0023】
【発明の効果】本発明による光電変換素子は、従来より
薄くした半導体基板を用いても、その作製における加熱
工程による変形が極めて小さくなるので、高い光電変換
効率と信頼性をもつ面積の大きい光電変換装置を低コス
トで製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の太陽電池の構造を示した断面図であ
る。
【図2】実施例の太陽電池によるモジュール化の構造を
示した断面図である。
【図3】実施例の太陽電池の裏面電極の占有率による特
性の変化を示した図である。
【符号の説明】
1 n+層 2 シリコン酸化膜 3 反射防止膜 4 表面電極 5 裏面電極 6 p+領域 7 アルミシート 8 ガラス板 9 EVA(エチレン・ビニール・アセテート) 10 基板 11 テドラフィルム 12 セル(太陽電池)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04 - 31/078

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板の受光面となる
    表面側に第2導電型の半導体層が形成された光電変換装
    置において、上記半導体基板の裏面に、互いに分離してドット状に形
    成した複数の小突起からなる裏面電極を形成すると共
    に、シート状の裏面電極板を該小突起の先端部に接触す
    るように該半導体基板の裏面に配設してなる ことを特徴
    とする光電変換装置。
  2. 【請求項2】 上記小突起の径を、0.05乃至1.0
    mmに形成してなることを特徴とする請求項1の光電変
    換装置。
  3. 【請求項3】 第1導電型の半導体基板の表面に第2導
    電型の半導体層を形成する工程と、該半導体基板の裏面
    に電極形成用の小突起を複数分散して形成する工程と、
    該小突起の先端部に裏面電極板を接続する工程を含んで
    なることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記小突起を、アルミニウム金属の微粉
    末を樹脂で混練したペーストのスクリーン印刷により形
    成してなることを特徴とする請求項3の光電変換装置の
    製造方法。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000138386A (ja) * 1998-11-04 2000-05-16 Shin Etsu Chem Co Ltd 太陽電池の製造方法およびこの方法で製造された太陽電池
JP2003069055A (ja) 2001-06-13 2003-03-07 Sharp Corp 太陽電池セルとその製造方法
JP4074763B2 (ja) 2002-01-22 2008-04-09 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法
JP2003224289A (ja) * 2002-01-28 2003-08-08 Sharp Corp 太陽電池、太陽電池の接続方法、及び太陽電池モジュール
JP4904688B2 (ja) * 2004-12-06 2012-03-28 株式会社デンソー 半導体基板およびその製造方法
JP5084146B2 (ja) * 2006-01-30 2012-11-28 三洋電機株式会社 光起電力モジュール
US8309844B2 (en) * 2007-08-29 2012-11-13 Ferro Corporation Thick film pastes for fire through applications in solar cells
JP4712052B2 (ja) * 2008-01-10 2011-06-29 三菱電機株式会社 太陽電池素子及びその製造方法
KR100989322B1 (ko) * 2009-02-05 2010-10-25 에스에스씨피 주식회사 선택적 에미터 구조를 가지는 태양 전지 기판의 제조 방법 및 태양 전지
CN102396073B (zh) * 2009-04-14 2015-09-09 三菱电机株式会社 光电动势装置及其制造方法
WO2010147260A1 (en) * 2009-06-18 2010-12-23 Lg Electronics Inc. Solar cell and method of manufacturing the same
WO2010150358A1 (ja) * 2009-06-23 2010-12-29 三菱電機株式会社 光起電力装置およびその製造方法
KR101276888B1 (ko) * 2010-08-25 2013-06-19 엘지전자 주식회사 태양 전지
DE112010005921T5 (de) * 2010-10-05 2013-09-26 Mitsubishi Electric Corporation Photovoltaische Vorrichtung und Herstellungsverfahren derselben
WO2012053079A1 (ja) * 2010-10-20 2012-04-26 三菱電機株式会社 光起電力装置およびその製造方法
EP3041055A3 (en) 2014-12-31 2016-11-09 LG Electronics Inc. Solar cell module and method for manufacturing the same
JP6444268B2 (ja) * 2015-06-08 2018-12-26 三菱電機株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法
JP6394618B2 (ja) * 2016-01-26 2018-09-26 三菱電機株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法
DE102018105438A1 (de) * 2018-03-09 2019-09-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle und photovoltaische Solarzelle

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3988167A (en) * 1975-03-07 1976-10-26 Rca Corporation Solar cell device having improved efficiency
JPS63119274A (ja) * 1986-11-06 1988-05-23 Sharp Corp 太陽電池素子

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