JPH0572114B2 - - Google Patents
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- JPH0572114B2 JPH0572114B2 JP57104379A JP10437982A JPH0572114B2 JP H0572114 B2 JPH0572114 B2 JP H0572114B2 JP 57104379 A JP57104379 A JP 57104379A JP 10437982 A JP10437982 A JP 10437982A JP H0572114 B2 JPH0572114 B2 JP H0572114B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
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- Sustainable Development (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は太陽電池の製造方法に関する。
一般に、太陽電池は、起電力を取り出すための
電極と、反射損失を減らせるための反射防止膜を
有している。 従来の太陽電池の製造方法は、ごく限られた反
射防止膜材料を用いる場合をのぞき、電極を形成
したのちに反射防止膜を形成する方法が採られて
いた。この理由は、反射防止膜の電気抵抗が非常
に高いため、反射防止膜を形成した上に電極を形
成したのでは電極抵抗が高くなつて実用的でなく
なるからである。なお、反射防止膜材料として酸
化チタンを用いる場合は、通常の方法とは逆に、
反射防止膜を形成したのち電極を設け、これを焼
成処理することにより電極形成部の反射防止膜が
破れてオーミツクな電極が形成されることが知ら
れているが、他の材料ではこのような方法を採る
ことが難かしい。 一方、電極形成法として、印刷法、メツキ法、
蒸着法などが用いられているが、リード線の接続
を容易化し、しかも太陽電池素子の耐候性と信頼
性を向上するため、従来より、上記いずれの電極
形成法においても、電極形成後、素子を半田溶液
に浸し、電極部分を半田で覆う方法が行われてい
る。そのため、反射防止膜の形成工程において、
半田の溶融温度180℃をこえることは許されず、
このことが反射防止膜の材料及び作成手段に制約
を加えていた。例えば従来、プラズマCVD（化学
反応を伴う気相堆積、ケミカル・ベイパー・デポ
ジシヨン）による反射防止膜形成法も知られてい
るが、半田溶融温度をこえない180℃以下で行わ
れていた。 本発明の主たる目的は、従来よりも格段に変換
効率が高い太陽電池の製造方法を提供することに
ある。 本発明の他の目的は、反射防止膜材料として窒
化硅素（Si3N4）を使用し、且つ、従来許されな
かつた高温度にシリコンウエハーを維持しながら
反射防止膜を堆積形成する、太陽電池の製造方法
を提供することにある。 本発明の太陽電池の製造方法は、PN接合を有
するシリコンウエハーの受光側表面に太陽電池の
反射防止膜として窒化硅素膜を堆積形成するに際
し、その堆積形成時の上記シリコンウエハー基板
の温度を250℃〜600℃の範囲に保持し、その後、
上記窒化硅素膜のうち表面電極のパターン部分に
該当する部分をエツチングにより除去し、次に、
その除去部分に電極を形成することを特徴として
いる。 次に本発明の実施例を説明する。 第１図ないし第９図に、本発明実施例を、膜型
図により経時的に示す。 Ｐ型のSiウエハー１を弗酸と硝酸の混合比率が
１：９なる混酸により５分間エツチングして、ウ
エハー表面のダメージ層を含む約20μの層を取り
除き、水洗を行つた（第１図）。引き続いて拡散
炉中において、オキシ塩化燐（POCl3）を拡散源
として気相反応により燐(P)を拡散してn+層２を
素子表面に形成した（第２図）。この拡散後のウ
エハーの受光表面となる片面にエツチングレジス
トを塗布した後に裏面を前記混酸によりエツチン
グして裏面のn+層のみを除去した。エツチング
レジストを有機溶剤により除去した後純水にて洗
浄した（第３図）。この後ウエハーの表面に
Si3N4の反射防止膜３を、基板温度(1)150℃、(2)
250℃、(3)300℃、(4)350℃、(5)400℃、(6)450℃、
(7)500℃、(8)600℃の条件により堆積した（第４
図）。堆積時に使用したガス及びその量はシラン
（SiH4）40c.c.／min、アンモニア（NH3）1000
c.c.／minで堆積時間はそれぞれ、(1)4.5分、(2)4.2
分、(3)4.1分、(4)3.9分、(5)3.6分、(6)3.4分、(7)3.0
分、(8)2.7分であつた。このようにして得られた
Si3N4膜の屈折率及び膜厚はそれぞれ表１に示す
ようになつた。
電極と、反射損失を減らせるための反射防止膜を
有している。 従来の太陽電池の製造方法は、ごく限られた反
射防止膜材料を用いる場合をのぞき、電極を形成
したのちに反射防止膜を形成する方法が採られて
いた。この理由は、反射防止膜の電気抵抗が非常
に高いため、反射防止膜を形成した上に電極を形
成したのでは電極抵抗が高くなつて実用的でなく
なるからである。なお、反射防止膜材料として酸
化チタンを用いる場合は、通常の方法とは逆に、
反射防止膜を形成したのち電極を設け、これを焼
成処理することにより電極形成部の反射防止膜が
破れてオーミツクな電極が形成されることが知ら
れているが、他の材料ではこのような方法を採る
ことが難かしい。 一方、電極形成法として、印刷法、メツキ法、
蒸着法などが用いられているが、リード線の接続
を容易化し、しかも太陽電池素子の耐候性と信頼
性を向上するため、従来より、上記いずれの電極
形成法においても、電極形成後、素子を半田溶液
に浸し、電極部分を半田で覆う方法が行われてい
る。そのため、反射防止膜の形成工程において、
半田の溶融温度180℃をこえることは許されず、
このことが反射防止膜の材料及び作成手段に制約
を加えていた。例えば従来、プラズマCVD（化学
反応を伴う気相堆積、ケミカル・ベイパー・デポ
ジシヨン）による反射防止膜形成法も知られてい
るが、半田溶融温度をこえない180℃以下で行わ
れていた。 本発明の主たる目的は、従来よりも格段に変換
効率が高い太陽電池の製造方法を提供することに
ある。 本発明の他の目的は、反射防止膜材料として窒
化硅素（Si3N4）を使用し、且つ、従来許されな
かつた高温度にシリコンウエハーを維持しながら
反射防止膜を堆積形成する、太陽電池の製造方法
を提供することにある。 本発明の太陽電池の製造方法は、PN接合を有
するシリコンウエハーの受光側表面に太陽電池の
反射防止膜として窒化硅素膜を堆積形成するに際
し、その堆積形成時の上記シリコンウエハー基板
の温度を250℃〜600℃の範囲に保持し、その後、
上記窒化硅素膜のうち表面電極のパターン部分に
該当する部分をエツチングにより除去し、次に、
その除去部分に電極を形成することを特徴として
いる。 次に本発明の実施例を説明する。 第１図ないし第９図に、本発明実施例を、膜型
図により経時的に示す。 Ｐ型のSiウエハー１を弗酸と硝酸の混合比率が
１：９なる混酸により５分間エツチングして、ウ
エハー表面のダメージ層を含む約20μの層を取り
除き、水洗を行つた（第１図）。引き続いて拡散
炉中において、オキシ塩化燐（POCl3）を拡散源
として気相反応により燐(P)を拡散してn+層２を
素子表面に形成した（第２図）。この拡散後のウ
エハーの受光表面となる片面にエツチングレジス
トを塗布した後に裏面を前記混酸によりエツチン
グして裏面のn+層のみを除去した。エツチング
レジストを有機溶剤により除去した後純水にて洗
浄した（第３図）。この後ウエハーの表面に
Si3N4の反射防止膜３を、基板温度(1)150℃、(2)
250℃、(3)300℃、(4)350℃、(5)400℃、(6)450℃、
(7)500℃、(8)600℃の条件により堆積した（第４
図）。堆積時に使用したガス及びその量はシラン
（SiH4）40c.c.／min、アンモニア（NH3）1000
c.c.／minで堆積時間はそれぞれ、(1)4.5分、(2)4.2
分、(3)4.1分、(4)3.9分、(5)3.6分、(6)3.4分、(7)3.0
分、(8)2.7分であつた。このようにして得られた
Si3N4膜の屈折率及び膜厚はそれぞれ表１に示す
ようになつた。
【表】
このようにして堆積を行なつた反射防止膜に、
電極を形成するために電極パターンに相当する部
分の反射防止膜を除去する目的で、電極パターン
の逆パターンを形づくるようにエツチングレジス
ト４を塗布した後、弗酸と純水の１：３の混合溶
液により露出した反射防止膜の部分をエツチング
して除去した（第５図）。反射防止膜をパターン
抜きした後にエツチングレジスト４を有機溶剤に
より除去した（第６図）。この後に、セルの裏面
にAl粉末を主成分とする電極ペースト５を印刷
塗布後、焼成してP+層６を形成した（第７図）。
次に、表面及び裏面にAg粉末を主成分とするAg
ペーストを印刷塗布し、焼成して電極７，８を形
成した（第８図）。この印刷に際し、先に反射防
止膜のパターン抜を行なつた部分に電極材料が印
刷されるようにスクリーン印刷パターンを調整し
た。最後に、Ag電極７，８を保護するため、半
田溶液中に浸してAg電極７，８の上に半田被覆
９，９を形成した（第９図）。 なお、上記実施例において、反射防止膜３のパ
ターン抜きを行う方法として、エツチングレジス
トを印刷する方法を用いたが、これに代えて、ホ
トレジストを使用する方法を用いることもでき
る。また、電極形成方法として印刷法を使用した
が、これに代えて、メツキ法又は蒸着法等の公知
方法を用いることもでき、同一の効果が得られ
る。 表２に、上述した製法により得られた太陽電池
素子の電気的特性を、従来例と併記して示す。表
２における素子No.１〜８は表１における素子No.１
〜８に対応しており、素子No.１を比較例とした理
由は、堆積温度が250℃未満であることによる。
測定条件はソーラーシユミレータ（疑似太陽光光
源）AM.1すなわち、照射強度100ｍＷ／cm2、温
度25℃において測定した。
電極を形成するために電極パターンに相当する部
分の反射防止膜を除去する目的で、電極パターン
の逆パターンを形づくるようにエツチングレジス
ト４を塗布した後、弗酸と純水の１：３の混合溶
液により露出した反射防止膜の部分をエツチング
して除去した（第５図）。反射防止膜をパターン
抜きした後にエツチングレジスト４を有機溶剤に
より除去した（第６図）。この後に、セルの裏面
にAl粉末を主成分とする電極ペースト５を印刷
塗布後、焼成してP+層６を形成した（第７図）。
次に、表面及び裏面にAg粉末を主成分とするAg
ペーストを印刷塗布し、焼成して電極７，８を形
成した（第８図）。この印刷に際し、先に反射防
止膜のパターン抜を行なつた部分に電極材料が印
刷されるようにスクリーン印刷パターンを調整し
た。最後に、Ag電極７，８を保護するため、半
田溶液中に浸してAg電極７，８の上に半田被覆
９，９を形成した（第９図）。 なお、上記実施例において、反射防止膜３のパ
ターン抜きを行う方法として、エツチングレジス
トを印刷する方法を用いたが、これに代えて、ホ
トレジストを使用する方法を用いることもでき
る。また、電極形成方法として印刷法を使用した
が、これに代えて、メツキ法又は蒸着法等の公知
方法を用いることもでき、同一の効果が得られ
る。 表２に、上述した製法により得られた太陽電池
素子の電気的特性を、従来例と併記して示す。表
２における素子No.１〜８は表１における素子No.１
〜８に対応しており、素子No.１を比較例とした理
由は、堆積温度が250℃未満であることによる。
測定条件はソーラーシユミレータ（疑似太陽光光
源）AM.1すなわち、照射強度100ｍＷ／cm2、温
度25℃において測定した。
【表】
この測定結果から明らかなように、本発明実施
例によれば、短絡電流、開放電圧、最適負荷点に
おける最適電流及び最適電圧ともに、従来例又は
比較例に比べて格段に向上し、従つて変換効率が
11.04％〜12.56％と向上した。 本発明により変換効率が向上した理由は、素子
表面の欠陥が不活性化され、受光時に生じた少数
担体の表面再結合速度が低下するためであると考
えられる。したがつて、本発明は、基板内部に本
質的に欠陥を内蔵する例えば多結晶シリコンなど
を用いて太陽電池を形成する場合に、特に有効で
ある。 なお、表２に従来例として挙げた素子No.９の構
成を第１０図に示す。図において、１′はＰ型シ
リコンウエハー、２′はn+層、３′は電極形成後
に設けられた反射防止膜、５′はAlペースト電
極、６′はP+層、７′は表面Agペースト電極、
８′は裏面Agペースト電極、９′は半田被覆層で
ある。
例によれば、短絡電流、開放電圧、最適負荷点に
おける最適電流及び最適電圧ともに、従来例又は
比較例に比べて格段に向上し、従つて変換効率が
11.04％〜12.56％と向上した。 本発明により変換効率が向上した理由は、素子
表面の欠陥が不活性化され、受光時に生じた少数
担体の表面再結合速度が低下するためであると考
えられる。したがつて、本発明は、基板内部に本
質的に欠陥を内蔵する例えば多結晶シリコンなど
を用いて太陽電池を形成する場合に、特に有効で
ある。 なお、表２に従来例として挙げた素子No.９の構
成を第１０図に示す。図において、１′はＰ型シ
リコンウエハー、２′はn+層、３′は電極形成後
に設けられた反射防止膜、５′はAlペースト電
極、６′はP+層、７′は表面Agペースト電極、
８′は裏面Agペースト電極、９′は半田被覆層で
ある。
第１図ないし第９図は本発明実施例を経時的に
説明する図である。第１０図は従来例を示す図で
ある。
説明する図である。第１０図は従来例を示す図で
ある。
Claims (1)
- １ PN接合を有するシリコンウエハーの受光側
表面に太陽電池の反射防止膜として、窒化硅素膜
をプラズマCVD法で堆積形成するに際し、その
堆積形成時の上記シリコンウエハー基板の温度を
250℃〜600℃の範囲に保持し、その後、上記窒化
硅素膜のうち表面電極のパターン部分に該当する
部分をエツチングにより除去し、次に、その除去
部分とシリコンウエハーの裏面側に電極を形成す
ることを特徴とする太陽電池の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57104379A JPS58220477A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 太陽電池の製造方法 |
| US06/684,271 US4640001A (en) | 1982-06-16 | 1984-12-20 | Solar cell manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57104379A JPS58220477A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58220477A JPS58220477A (ja) | 1983-12-22 |
| JPH0572114B2 true JPH0572114B2 (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=14379134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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- 1984-12-20 US US06/684,271 patent/US4640001A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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| JPS58220477A (ja) | 1983-12-22 |
| US4640001A (en) | 1987-02-03 |
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