JPH0529638A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents
光電変換装置の製造方法Info
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- JPH0529638A JPH0529638A JP3180900A JP18090091A JPH0529638A JP H0529638 A JPH0529638 A JP H0529638A JP 3180900 A JP3180900 A JP 3180900A JP 18090091 A JP18090091 A JP 18090091A JP H0529638 A JPH0529638 A JP H0529638A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体基板表面の凹凸形状を溶融変形させな
いで凹凸表面に接合を形成する。 【構成】 ピラミッド状の凹凸が形成された半導体基板
１上に、多結晶薄膜層２を堆積し、ＰＳＧにより不純物
層３を形成し、これらの上にレーザ光４を照射して接合
層５を形成することによってテクスチャ構造太陽電池を
製造する。
いで凹凸表面に接合を形成する。 【構成】 ピラミッド状の凹凸が形成された半導体基板
１上に、多結晶薄膜層２を堆積し、ＰＳＧにより不純物
層３を形成し、これらの上にレーザ光４を照射して接合
層５を形成することによってテクスチャ構造太陽電池を
製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光電変換装置の製造方法
に関し、例えばテクスチャ構造を損なうことなく接合を
形成するのに用いられる、光を用いて接合を形成する製
造方法である。
に関し、例えばテクスチャ構造を損なうことなく接合を
形成するのに用いられる、光を用いて接合を形成する製
造方法である。
【０００２】
【従来の技術】光電変換装置では、その変換効率を上げ
るために入射光の利用効率を上げるための多重反射構造
のための凹凸や、垂直並列型素子のようなキャリアの移
動距離を短くするための凹凸など、微小な溝等の種々の
凹凸が用いられ、この凹凸形状にあわせて接合が形成さ
れる。
るために入射光の利用効率を上げるための多重反射構造
のための凹凸や、垂直並列型素子のようなキャリアの移
動距離を短くするための凹凸など、微小な溝等の種々の
凹凸が用いられ、この凹凸形状にあわせて接合が形成さ
れる。
【０００３】例えば、多重反射のためのテクスチャ構造
を有する太陽電池では、シリコン半導体基板上にエッチ
ングにより多数のピラミッド状の凹凸を形成し、この凹
凸の形成された表面上にドーピング材を塗布した後、８
５０℃程度でアニールを行うか、またはドーピングガス
中で上記基板を８５０℃程度でアニールして凹凸表面上
に接合が形成される。このように接合は一般に熱拡散に
より形成されるが、単に接合を形成する方法としては、
熱拡散以外にレーザドーピング法がある。
を有する太陽電池では、シリコン半導体基板上にエッチ
ングにより多数のピラミッド状の凹凸を形成し、この凹
凸の形成された表面上にドーピング材を塗布した後、８
５０℃程度でアニールを行うか、またはドーピングガス
中で上記基板を８５０℃程度でアニールして凹凸表面上
に接合が形成される。このように接合は一般に熱拡散に
より形成されるが、単に接合を形成する方法としては、
熱拡散以外にレーザドーピング法がある。
【０００４】レーザドーピング法は、半導体基板をドー
パントとなる不純物を含有するガス雰囲気中に保持し、
基板表面へレーザ光を照射し、表面層のみを加熱溶融し
て接合を形成する方法であり、半導体基板を室温に保っ
たままでも行えるのが最大の利点である。レーザとして
は、ＹＡＧ，Ａｒ，エキシマ等が用いられるが、ＹＡＧ
レーザは波長が１．０６μｍ と長く半導体基板への熱
影響が多くなり、Ａｒレーザは照射エネルギー密度が弱
く十分な接合特性を得にくい。これらに対し、エキシマ
レーザは１９３〜３５１ｎｍの紫外光がレーザガスの選
択で得られ、短波長光であるがゆえに半導体基板の表面
層のみを加熱溶融することができ、基板への熱影響をほ
とんど無視できる。
パントとなる不純物を含有するガス雰囲気中に保持し、
基板表面へレーザ光を照射し、表面層のみを加熱溶融し
て接合を形成する方法であり、半導体基板を室温に保っ
たままでも行えるのが最大の利点である。レーザとして
は、ＹＡＧ，Ａｒ，エキシマ等が用いられるが、ＹＡＧ
レーザは波長が１．０６μｍ と長く半導体基板への熱
影響が多くなり、Ａｒレーザは照射エネルギー密度が弱
く十分な接合特性を得にくい。これらに対し、エキシマ
レーザは１９３〜３５１ｎｍの紫外光がレーザガスの選
択で得られ、短波長光であるがゆえに半導体基板の表面
層のみを加熱溶融することができ、基板への熱影響をほ
とんど無視できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】熱拡散による接合形成
では、半導体基板全体が高温にさらされるため、ライフ
タイムが短くなる等の半導体基板特性の低下を招く。こ
れに対し、レーザドーピング法ではドーピング層となる
基板表面のみが加熱されるため上記のような問題を生じ
ない。
では、半導体基板全体が高温にさらされるため、ライフ
タイムが短くなる等の半導体基板特性の低下を招く。こ
れに対し、レーザドーピング法ではドーピング層となる
基板表面のみが加熱されるため上記のような問題を生じ
ない。
【０００６】しかしながら、凹凸上の接合形成にレーザ
ドーピング法を用いると、基板が平坦な場合は問題とな
らないが、基板表面に意図的な凹凸が設けられている場
合には表面溶融のために凹凸形状が変化するという問題
が生じる。
ドーピング法を用いると、基板が平坦な場合は問題とな
らないが、基板表面に意図的な凹凸が設けられている場
合には表面溶融のために凹凸形状が変化するという問題
が生じる。
【０００７】例えば、多重反射構造の太陽電池では、凹
凸が形成されたシリコン半導体基板表面にレーザドーピ
ング法により不純物を拡散し凹凸表面上に接合を形成す
ると、凹凸の先端部が溶融して多重反射するように形成
された凹凸の形状が変化し、多重反射の低減による短絡
電流の低下が生じ変換効率が下がる。
凸が形成されたシリコン半導体基板表面にレーザドーピ
ング法により不純物を拡散し凹凸表面上に接合を形成す
ると、凹凸の先端部が溶融して多重反射するように形成
された凹凸の形状が変化し、多重反射の低減による短絡
電流の低下が生じ変換効率が下がる。
【０００８】以上に鑑み、本発明はレーザドーピング等
の光を用いたドーピング法を利用して、半導体基板表面
に形成された凹凸の形状を変化させずに凹凸の表面に接
合を形成する光電変換装置の製造方法を提供することを
目的とする。
の光を用いたドーピング法を利用して、半導体基板表面
に形成された凹凸の形状を変化させずに凹凸の表面に接
合を形成する光電変換装置の製造方法を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の光電変換装置の
製造方法は、凹凸が形成された半導体基板の該凹凸面上
に非晶質または多結晶の薄膜層を形成し、該薄膜層上に
該薄膜層中に拡散させようとする不純物の存在下で光を
照射して、上記半導体基板と上記薄膜層との間に接合を
形成することを特徴とする。
製造方法は、凹凸が形成された半導体基板の該凹凸面上
に非晶質または多結晶の薄膜層を形成し、該薄膜層上に
該薄膜層中に拡散させようとする不純物の存在下で光を
照射して、上記半導体基板と上記薄膜層との間に接合を
形成することを特徴とする。
【００１０】
【作用】バルクの半導体基板に比して非晶質または多結
晶の薄膜は、ドーピングに必要な光の照射エネルギー密
度が小さいため、半導体基板の凹凸形状を損ねることな
く薄膜中に不純物が拡散される。さらに、この時同様に
薄膜の結晶性が向上して良好な接合が得られる。
晶の薄膜は、ドーピングに必要な光の照射エネルギー密
度が小さいため、半導体基板の凹凸形状を損ねることな
く薄膜中に不純物が拡散される。さらに、この時同様に
薄膜の結晶性が向上して良好な接合が得られる。
【００１１】
【実施例】実施例 シリコン単結晶基板を用いたテクスチャ構造の太陽電池
を例に挙げ、さらに本発明を説明する。図１は本実施例
太陽電池の製造方法を説明する図である。この図に沿っ
て本太陽電池の製造方法を説明する。
を例に挙げ、さらに本発明を説明する。図１は本実施例
太陽電池の製造方法を説明する図である。この図に沿っ
て本太陽電池の製造方法を説明する。
【００１２】まず、Ｐ型（１００）はシリコンウェハを
半導体基板１とし、この表面を洗浄した後、表面のダメ
ージ層を除去するためにフッ酸と硝酸とからなる混酸溶
液でエッチングを行う（同図（ａ））。次にＮａＯＨを
含むアルカリ溶液で半導体基板１の表面を異方性エッチ
ングし、微小なピラミッド状の凹凸を形成する（同図
（ｂ））。
半導体基板１とし、この表面を洗浄した後、表面のダメ
ージ層を除去するためにフッ酸と硝酸とからなる混酸溶
液でエッチングを行う（同図（ａ））。次にＮａＯＨを
含むアルカリ溶液で半導体基板１の表面を異方性エッチ
ングし、微小なピラミッド状の凹凸を形成する（同図
（ｂ））。
【００１３】こうして凹凸の形成された半導体基板１の
表面に、プラズマＣＶＤ法を用いて非晶質シリコン薄膜
層２を形成する（同図（ｃ））。非晶質シリコン薄膜層
２の膜厚は１００〜２００ｎｍとした。尚、この際の半
導体基板１の温度は２５０℃である。
表面に、プラズマＣＶＤ法を用いて非晶質シリコン薄膜
層２を形成する（同図（ｃ））。非晶質シリコン薄膜層
２の膜厚は１００〜２００ｎｍとした。尚、この際の半
導体基板１の温度は２５０℃である。
【００１４】次いで、ドーパントとなる不純物を含有す
る塗布液、本例ではリンを含む溶液（ＰＳＧ液）をスピ
ンナで塗布し乾燥する（同図（ｄ））。
る塗布液、本例ではリンを含む溶液（ＰＳＧ液）をスピ
ンナで塗布し乾燥する（同図（ｄ））。
【００１５】そして、これをレーザ装置のＸ−Ｙステー
ジへ保持し、一旦真空に排気した後、Ｎ2 等の不活性ガ
スを充填しレーザ光を非晶質薄膜層２上に照射した（同
図（ｅ））。照射したレーザ光はＸｅＣｌ（３０８ｎ
ｍ）によるエキシマレーザである。シリコンは短波長を
吸収しやすく波長は短い方が侵入深さを浅くできるので
良い。０．１〜０．３５／ｃｍ2 の範囲でエネルギーを
変化させ、ショット数を１〜２０回まで変えて得られた
太陽電池を比較検討した結果、エネルギー強度約０．２
５５／ｃｍ2 、ショット数１０回の条件で最も大きな短
絡電流、解放電圧が得られることが判り、この照射条件
で最も良好な接合層５が得られることがわかった。尚、
表面不純物濃度は１０20〜１０21ｃｍ-1とした。
ジへ保持し、一旦真空に排気した後、Ｎ2 等の不活性ガ
スを充填しレーザ光を非晶質薄膜層２上に照射した（同
図（ｅ））。照射したレーザ光はＸｅＣｌ（３０８ｎ
ｍ）によるエキシマレーザである。シリコンは短波長を
吸収しやすく波長は短い方が侵入深さを浅くできるので
良い。０．１〜０．３５／ｃｍ2 の範囲でエネルギーを
変化させ、ショット数を１〜２０回まで変えて得られた
太陽電池を比較検討した結果、エネルギー強度約０．２
５５／ｃｍ2 、ショット数１０回の条件で最も大きな短
絡電流、解放電圧が得られることが判り、この照射条件
で最も良好な接合層５が得られることがわかった。尚、
表面不純物濃度は１０20〜１０21ｃｍ-1とした。
【００１６】最後に、接合層５上にＳｉＯ2 酸化膜から
なる表面パッシベーション層を形成し、さらに該パッシ
ベーション層上に反射防止膜を形成し、さらに、裏面電
界層（ＢＳＦ層）を形成した後電極を形成して太陽電池
が完成される。
なる表面パッシベーション層を形成し、さらに該パッシ
ベーション層上に反射防止膜を形成し、さらに、裏面電
界層（ＢＳＦ層）を形成した後電極を形成して太陽電池
が完成される。
【００１７】比較例１ 上記実施例において、非晶質薄膜層２を形成せずに半導
体基板１上に直接ＰＳＧ液を塗布・乾燥し、この後同様
にレーザ光を照射し半導体基板１中に接合層５を形成
し、後は同様にして太陽電池を作製した。この際のエネ
ルギー密度は１．２〜１．５Ｊ／ｃｍ2 、 ショット数は
１０〜２０回とした。この場合、１Ｊ／ｃｍ2 以上でシ
ート抵抗が１００Ω／口 以下となるが、安定した接合
を 得るには上記エネルギー密度が必要となる。
体基板１上に直接ＰＳＧ液を塗布・乾燥し、この後同様
にレーザ光を照射し半導体基板１中に接合層５を形成
し、後は同様にして太陽電池を作製した。この際のエネ
ルギー密度は１．２〜１．５Ｊ／ｃｍ2 、 ショット数は
１０〜２０回とした。この場合、１Ｊ／ｃｍ2 以上でシ
ート抵抗が１００Ω／口 以下となるが、安定した接合
を 得るには上記エネルギー密度が必要となる。
【００１８】比較例２ 上記実施例において、非晶質薄膜層２をプラズマＣＶＤ
法によりリンをドープしたＮ型非晶質シリコン層として
形成し、これをそのまま接合層５とした以外は同様にし
て太陽電池を作製した。
法によりリンをドープしたＮ型非晶質シリコン層として
形成し、これをそのまま接合層５とした以外は同様にし
て太陽電池を作製した。
【００１９】以上示した実施例と比較例とを比べながら
さらに本実施例を説明する。
さらに本実施例を説明する。
【００２０】本実施例では、実施例に記載したレーザエ
ネルギー密度ではいずれも半導体基板１上のピラミッド
状の凹凸形状は変化せず、接合層５の形状もほぼ半導体
基板１の凹凸形状と同じになった。これに対し、比較例
１では凹凸先端部が完全に溶けて凹凸形状が変化し、多
重反射の効率が実施例のものと比べて低い。これは以下
のような事実に基づく。
ネルギー密度ではいずれも半導体基板１上のピラミッド
状の凹凸形状は変化せず、接合層５の形状もほぼ半導体
基板１の凹凸形状と同じになった。これに対し、比較例
１では凹凸先端部が完全に溶けて凹凸形状が変化し、多
重反射の効率が実施例のものと比べて低い。これは以下
のような事実に基づく。
【００２１】図２は結晶構造とドーピングに必要な照射
エネルギー密度との関係を示す図である。平坦な表面を
有するシリコン単結晶基板では約０．８〜１．８Ｊ／ｃ
ｍ2、テクスチャ構造シリコン単結晶基板では多重反射の
効果で約０．４〜１．２Ｊ／ｃｍ2、多結晶シリコン薄
膜では約０．２〜０．６Ｊ／ｃｍ2、非晶質シリコン薄
膜では約０．１〜０．４Ｊ／ｃｍ2 であり、上限は蒸発
等による基板等の破壊の発生の有無で決まる。
エネルギー密度との関係を示す図である。平坦な表面を
有するシリコン単結晶基板では約０．８〜１．８Ｊ／ｃ
ｍ2、テクスチャ構造シリコン単結晶基板では多重反射の
効果で約０．４〜１．２Ｊ／ｃｍ2、多結晶シリコン薄
膜では約０．２〜０．６Ｊ／ｃｍ2、非晶質シリコン薄
膜では約０．１〜０．４Ｊ／ｃｍ2 であり、上限は蒸発
等による基板等の破壊の発生の有無で決まる。
【００２２】この図からわかるように、多結晶または非
晶質薄膜ではバルクの半導体基板に比してドーピングに
必要な光のエネルギー密度が小さい。このことは、バル
クの半導体基板表面を溶融するには満たない低エネルギ
ー密度の光で多結晶または非晶質の薄膜にドーピングが
可能であることを示す。
晶質薄膜ではバルクの半導体基板に比してドーピングに
必要な光のエネルギー密度が小さい。このことは、バル
クの半導体基板表面を溶融するには満たない低エネルギ
ー密度の光で多結晶または非晶質の薄膜にドーピングが
可能であることを示す。
【００２３】従って、半導体基板上に多結晶または非晶
質の薄膜を形成して、この薄膜にドーピングを行うよう
にすると、薄膜だけが溶融し半導体基板が溶融すること
はなく、さらに表面張力により溶融した薄膜は下地の半
導体基板の凹凸形状を保つ。半導体基板１にキャスト法
等で作成した大結晶の多結晶基板を用いても同様の効果
が得られる。
質の薄膜を形成して、この薄膜にドーピングを行うよう
にすると、薄膜だけが溶融し半導体基板が溶融すること
はなく、さらに表面張力により溶融した薄膜は下地の半
導体基板の凹凸形状を保つ。半導体基板１にキャスト法
等で作成した大結晶の多結晶基板を用いても同様の効果
が得られる。
【００２４】尚、実施例の接合層５はレーザの照射条件
により非晶質または多結晶となり、比較例１の接合層５
は単結晶であるが、この結晶性の差により太陽電池の特
性に悪影響は及ぼされなかった。また、実施例中の最適
照射条件では、接合層５は多結晶となった。
により非晶質または多結晶となり、比較例１の接合層５
は単結晶であるが、この結晶性の差により太陽電池の特
性に悪影響は及ぼされなかった。また、実施例中の最適
照射条件では、接合層５は多結晶となった。
【００２５】比較例２では、実施例と同様に非晶質から
なる接合層５が得られ、プラズマＣＶＤの条件によって
は多結晶からなる接合層５が得られる。また、半導体基
板１の凹凸形状もそのまま残される。
なる接合層５が得られ、プラズマＣＶＤの条件によって
は多結晶からなる接合層５が得られる。また、半導体基
板１の凹凸形状もそのまま残される。
【００２６】しかしながら、本実施例の太陽電池と比較
例２の太陽電池とを比べると、本実施例太陽電池の方が
短絡電流及び開放電圧が大きかった。これは、レーザ照
射によって接合部が加熱され、より完全な接合が形成さ
れるためと考えられる。
例２の太陽電池とを比べると、本実施例太陽電池の方が
短絡電流及び開放電圧が大きかった。これは、レーザ照
射によって接合部が加熱され、より完全な接合が形成さ
れるためと考えられる。
【００２７】以上実施例では不純物層３を形成したが不
純物層３を形成せずに不純物を含むガス中で光を照射し
ても良い。
純物層３を形成せずに不純物を含むガス中で光を照射し
ても良い。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、半導体基板が高温にさ
らされることがないためライフタイム等基板特性に悪影
響を及ぼさず、また半導体基板に形成された凹凸形状を
変えずに、凹凸部に良好な接合を形成することができ
る。
らされることがないためライフタイム等基板特性に悪影
響を及ぼさず、また半導体基板に形成された凹凸形状を
変えずに、凹凸部に良好な接合を形成することができ
る。
【００２９】また、接合深さを浅くすることが容易であ
り、光電変換装置の短波長での分光感度を上げることが
できる。
り、光電変換装置の短波長での分光感度を上げることが
できる。
【００３０】さらに、薄膜を形成しない場合に比べ低エ
ネルギー密度の光でドーピングが可能となるため、利用
できる光の種類が増える。
ネルギー密度の光でドーピングが可能となるため、利用
できる光の種類が増える。
【図１】本実施例太陽電池の製造工程を説明する図であ
る。
る。
【図２】結晶構造とドーピングに必要な照射エネルギー
密度との関係を示す図である。
密度との関係を示す図である。
１ 半導体基板 ２ 非晶質薄膜層 ３ 不純物 ４ レーザ光 ５ 接合層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 凹凸が形成された半導体基板の該凹凸面
上に非晶質または多結晶の薄膜層を形成し、該薄膜層上
に該薄膜層中に拡散させようとする不純物の存在下で光
を照射して、上記半導体基板と上記薄膜層との間に接合
を形成することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3180900A JPH0529638A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 光電変換装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3180900A JPH0529638A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 光電変換装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529638A true JPH0529638A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16091277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3180900A Pending JPH0529638A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 光電変換装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529638A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6533399B2 (en) | 2000-07-18 | 2003-03-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Bubble-jet type ink-jet printhead and manufacturing method thereof |
| KR100446591B1 (ko) * | 1997-02-17 | 2005-05-16 | 삼성전자주식회사 | 태양전지용실리콘박막및그제조방법 |
| JP2006041108A (ja) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | Air Water Inc | 太陽電池の製造方法 |
| JP2010251667A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池 |
| JP2011512041A (ja) * | 2008-04-17 | 2011-04-14 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 太陽電池、太陽電池のエミッタ層形成方法及び太陽電池の製造方法 |
| CN102763227A (zh) * | 2009-12-21 | 2012-10-31 | 现代重工业株式会社 | 背面场型异质结太阳能电池及其制造方法 |
| KR20130117097A (ko) * | 2012-04-17 | 2013-10-25 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
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1991
- 1991-07-22 JP JP3180900A patent/JPH0529638A/ja active Pending
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