JP3195424B2 - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池およびその製造方法Info
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Description
陽電池およびその製造方法の改良に関するものである。
凸を有する太陽電池の基本的な製造方法は、まず光入射
側であるシリコン基板の表面に、表面反射を低減するた
めの凹凸を形成し、その後、PN接合を形成するための
ドープ層を形成し、最後に表面および裏面の電極を形成
するものであった。
スチャ処理は、(100)の面方位の基板に対しては、
NaOHあるいはKOHなどのアルカリの水溶液中で、
(100)方向と(111)方向の異方性のエッチング
を行ない、基板上にピラミッド型の凹凸を形成してい
る。
カリ水溶液による異方性エッチングを行なっているが、
平坦な表面に比較して反射率が低下するものの、単結晶
基板のテクスチャ処理ほどの効果は得られない。このこ
とは、多結晶基板内に存在する各結晶粒の面方位が一様
でなく、(100)以外の面指数のところでは、ピラミ
ッドが形成されないことが原因である。
ソグラフィを使った等方性エッチングやレーザ、ダイサ
などを用いた機械的加工により、V字型の溝(グルー
ブ)を形成することで表面反射を低減しているのが現状
である。
減することができるが、たとえば、PN接合を通常よく
用いられているPOCl3 を不純物とし、熱拡散法によ
り形成した場合には、基板の全面に拡散されてしまい、
平坦な表面に比べて凹凸がある分、接合面積が増えてし
まう。この接合面積の増加は、漏れ電流の増大を引起し
開放電圧の低下をもたらしてしまう。
るPN接合の面積の低減を図った取組がいろいろとなさ
れているが、いわゆるLSIプロセスでよく用いられる
フォトリソグラフィにより、SiO2 膜をパターニング
し、それを拡散バリア層にしてドープ層を形成したもの
しかないのが現状である。
フィでは、表面に凹凸がある場合、パターニング精度が
悪かったり、信頼性に問題が生じやすい欠点があった。
また、凹凸を形成して表面反射率を低減させるととも
に、部分的なPN接合を形成するためには、フォトリソ
グラフィなどの複雑な工程を含む複数回の工程が必要で
あり、実用化,低価格化という意味では非常に問題があ
った。本発明の目的は、表面反射率の低減のための溝の
作成と部分的なPN接合の形成を連続したレーザ加工処
理によって行なうことによって、製造工程を簡素化し、
高効率で安価な太陽電池を得ることにある。
ザ光により、シリコン基板の表面にV字型溝の形成とV
字型溝の底部のPN接合の形成を連続して行なうように
した。
により、接合部の面積が低減され、その結果、漏れ電流
が減少し開放電圧が向上する。
略断面図であり、同図(b)はその斜視図である。
は、多数のV字型溝2,2,…が形成されており、その
底部にはN型拡散層3,3,…が形成されている。表面
には、パッシベーション膜となるSiO2 膜4および導
電性反射防止膜8が積層されている。導電性反射防止膜
8は、SiO2 膜4の孔を介して受光面電極5,5,…
によりN型拡散層3,3,…と接続されている。裏面に
はBSF層6および裏面電極7が形成されている。以上
のようにして得られたセルの表面の一端には電流取出し
部5−1が設けられている。
い、レーザ光としてはXeCl3 エキシマレーザを用い
た場合の製法の一例を図面に従って説明する。
図2(a)〜(d)は、レーザ光によるV字型溝2,
2,…加工の原理を示す。P型シリコン基板1の表面に
レーザ光を照射すると、照射面においては、シリコンが
溶融,蒸発する。たとえば、P型シリコン基板1を移動
スピードが可変で、基板温度を上昇させることのできる
ステージ上に吸着し、エネルギー密度を、23.6J/
cm2 とし、発振周波数100Hzで連続照射すると、
常温で400μm厚さの多結晶シリコン基板を約30秒
で貫通することがわかっている。したがって、図2
(a)〜(d)に示すように、加工深さに応じて、最初
は照射範囲を広く逐次照射形状を小さくしていくことに
より、V字型の加工形状を得ることができる。斜線を施
した部分は溶融蒸発層1−1である。図2(d)におい
てV字型溝2の斜面は直線になっているが、実際は多数
の段によって構成されている。
cm2 のエネルギー密度で、約8回の照射で基板を深さ
方向に1μm加工できることがわかった。
2の加工の例を示す。V字型溝2はレーザ光の照射形状
をまず50×50μmの正方形にしておき、1照射ごと
に6μmのステップでX方向にステージを動かし、P型
シリコン基板1の端部まで照射位置が移動したところ
で、Y軸スリットにより照射形状を小さくし、さらに逆
のX方向にステージを動かす操作を繰返すことによっ
て、深さ方向に約1μmずつの段差を有する、幅が50
μmで、深さが約45μmのV字状に形成され、さらに
Y方向にステージを順次動かすことによって、基板全面
にV字型溝2,2,…を形成する。
することについて説明する。
2μmとし、PCl3 ガス雰囲気中でエネルギー密度を
変化させて、拡散層面抵抗を調べた結果であるが、0.
7J/cm2 で約1000Ω/sq、0.8J/cm2
で100Ω/sq、1J/cm2 を超えると20〜30
Ω/sqの値となる。この結果をもとに、エネルギー密
度を0.8J/cm2 として、V字型溝2の底部のみに
レーザ光を照射して、N型拡散層3,3,…を形成し
て、V字型溝2の底部のみにPN接合を形成した。な
お、この程度のエネルギー密度では、V字型溝形状はほ
とんど変化しないことは確認できている。さらに、接合
部分のピッチは50μmで通常の結晶基板における少数
キャリアの拡散長である150〜300μmより小さい
ため、バルク内で少数キャリアが再結合して消滅してし
まうことはない。
説明する。パッシベーション膜としては、SiH4 とN
2 Oの混合ガス雰囲気中で、基板を400〜500℃に
加熱することにより、150ÅのSiO2 膜4を形成し
た。表面に200Å程度のSiO2 膜4を形成する表面
パッシベーション効果は、ドープ層に対してよりもドー
プ層がない領域に対する方が大きいため、光電変換素子
の表面で起こる光生成キャリアの再結合を低減させる効
果を増大させることができる。
で、レーザ光のスポットサイズを1×1μmとし、エネ
ルギー密度を0.1〜0.5J/cm2 として、PN接
合が形成されたV字型溝2の底部のみに、レーザ光を照
射することにより、薄いSiO 2 膜が除去されると同時
に、Al(CH3 )3 が光分解し、Alを約5μm析出
させ、受光面電極5,5,…を形成した。
VD法によって導電性のSnO2 膜を形成した。
電極7をAlペーストを印刷,焼成することにより形成
し、太陽電池が完成する。
従来のテクスチャ表面でPOCl3で接合形成を行なっ
た太陽電池の特性との比較を下記の表1に示す。
圧,短絡電流ともに向上しており、少数キャリアの再結
合が低減されたことがわかる。また、レーザを使用する
ことにより、スポットサイズを光学系によって1μm程
度まで任意の大きさに設定でき、従来のフォトエッチン
グと同等の加工精度を、直描によるパターニングででき
るため、従来のような複雑なプロセスを行なわなくて
も、一連のプロセスでV字溝加工および拡散が可能とな
る。レーザ光としては、XeCl3の他のArF,Kr
Fなどのエキシマレーザを用いることもできる。レーザ
光の波長については、350nm以下の紫外光を選択す
れば、シリコン基板への侵入深さが非常に浅く、熱によ
る基板へのダメージが少ないため、高温処理で太陽電池
の特性が悪化することもない。
用できる。
連のレーザ加工プロセスでシリコン基板の表面にV字型
溝とV字型溝の底部のPN接合が連続して形成でき、従
来の太陽電池に比べ高効率で安価な太陽電池を得ること
ができる。
太陽電池の略断面図および斜視図を示す。
す。
ある。
を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 シリコン基板の表面に形成されたV字型
溝の底部のみにPN接合を形成したことを特徴とする太
陽電池。 - 【請求項2】 レーザ光により、シリコン基板の表面に
V字型溝の形成とV字型溝の底部のPN接合の形成を連
続して行なうことを特徴とする太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16765692A JP3195424B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16765692A JP3195424B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 太陽電池およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0613632A JPH0613632A (ja) | 1994-01-21 |
JP3195424B2 true JP3195424B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=15853804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16765692A Expired - Lifetime JP3195424B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3195424B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100448665B1 (ko) * | 2002-06-21 | 2004-09-13 | 한국과학기술원 | 광원의 다중반사를 이용한 접합 방법 |
US7554031B2 (en) * | 2005-03-03 | 2009-06-30 | Sunpower Corporation | Preventing harmful polarization of solar cells |
-
1992
- 1992-06-25 JP JP16765692A patent/JP3195424B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH0613632A (ja) | 1994-01-21 |
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