JPH11214723A - 太陽電池素子の製造方法 - Google Patents

太陽電池素子の製造方法

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JPH11214723A
JPH11214723A JP10017088A JP1708898A JPH11214723A JP H11214723 A JPH11214723 A JP H11214723A JP 10017088 A JP10017088 A JP 10017088A JP 1708898 A JP1708898 A JP 1708898A JP H11214723 A JPH11214723 A JP H11214723A
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JP
Japan
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layer
electrode
solar cell
glass layer
surface electrode
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Application number
JP10017088A
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English (en)
Inventor
Shuichi Fujii
修一 藤井
Kenji Fukui
健次 福井
Katsuhiko Shirasawa
勝彦 白沢
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 浅いN層上に電極を形成すると電極材料中の
ガラスフフリットがN層中に侵入してN層を突き抜け、
太陽電池を形成した場合にリーク電流が発生するという
問題があった。 【解決手段】 P型シリコン基板の一主面側にN層と表
面電極を形成すると共に、他の主面側に裏面電極を形成
する太陽電池素子の製造方法において、前記シリコン基
板の一主面側にN層を形成する際に生成する燐ガラス層
を残したまま電極材料を塗布して焼き付けることによっ
て前記表面電極を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池素子の製造
方法に関し、特にシリコン基板内にP−N接合部を有す
る太陽電池素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】シリ
コン基板を用いて形成される太陽電池素子は、第2図に
示すように、シリコンウェハー21に内部電場を形成す
るためのP−N接合部22と、入射した光によって発生
した少数荷電担体を集める表面電極23と裏面電極24
とから構成されている。さらに、必要に応じてシリコン
ウェハー21の受光面に反射防止膜25が形成される。
【0003】このような太陽電池素子においては、短波
長側の分光感度を向上させて高い光電変換特性を得るた
めに、第3図に示すように、P−N接合部22を浅く形
成して表面電極23とシリコンウェハー21のN層21
aが接合する領域にN型ドープ剤であるリンなどが高濃
度となるN+ 領域21a′を形成することが知られてい
る。
【0004】即ち、N層21a中に低濃度ドープ領域2
1aと高濃度ドープ領域21a′とが結合するH/L
(ハイロー)接合である。このH/L接合は、少数荷電
担体の寿命を向上させるために、光が照射されるN層領
域21aを適当な抵抗値に設定し、かつ短波長側の分光
感度を向上させるために、P−N接合部22を浅く形成
するとともに、電極23と接合するN+ 領域21a′を
低抵抗値に設定して電極23とシリコンウェハー21と
のオーミックコンタクトを達成することで高い光電変換
効率を得るものである。
【0005】上述のH/L接合したN層21aを有する
太陽電池素子を生産性よく製造する方法としては、特開
昭59−79580号公報に開示されている方法があ
る。これはP−N接合部22を形成する際に、シリコン
ウェハー21の外表面に形成される燐ガラス層26を再
利用するものである。
【0006】つまり、オキシ塩化リン(POCl3 )を
用いてリン原子を拡散することによって、P型シリコン
ウェハー21にN層21aを形成するとき、シリコンウ
ェハー21の外表面にリン原子を含むガラス層26が形
成される(図4(a))。この燐ガラス層26をレジス
ト膜と所定のエッチング液を用いて表面電極23が被着
される部分のみを残して900℃程度で加熱処理を行う
(図4(b))。これにより残存する燐ガラス層26の
リン原子がN層21a中に再拡散され、N+領域21
a′が形成される(図4(c))。その後、燐ガラス層
26及びシリコンウェハー21の側面及び裏面の不要な
N層21aを除去して(図4(d))、反射防止膜4、
表面電極2、及び裏面電極3を形成する(図2)。
【0007】しかし乍ら、かかる製造方法では、燐ガラ
ス層26をパターニングしてN+ 領域21a′を高温工
程で形成し、燐ガラス層26を除去した後に、さらにこ
のN+ 領域21a′上に電極材料を塗布して焼き付ける
ことによって表面電極23(図3参照)を形成しなけれ
ばならないことから、900℃程度の極めて高温工程が
必要で製造工程が煩雑であるとともに、製造が極めて困
難であるという問題があった。
【0008】このような問題を解決するために、N層2
1aのシート抵抗を例えば40Ω/□程度に下げて、こ
のN層21aに直接表面電極23を形成することも考え
られるが、N層21aのシート抵抗を下げると、発電す
る電流値も下がり、変換効率が低下するという問題を誘
発する。
【0009】さらに、N層21aのシート抵抗を例えば
60Ω/□程度に上げて、このN層21aに直接表面電
極23を形成すると、表面電極23を形成する際に、電
極材料のペースト中のガラスフリットなどがN層21a
を突き抜けてP層21bまで到達し、太陽電池素子を形
成した場合に、リーク電流が増大して出力特性が低下す
るという問題があった。特に、電流値を向上させるため
に、シート抵抗を大きくしようとすると、N層21aは
浅く形成せざるを得ず、電極材料を焼き付ける際に電極
材料中のガラスフリットがN層21aを突き抜ける可能
性は大きくなる。
【0010】本発明はこのような従来方法の問題点に鑑
みてなされたものであり、N層が比較的高抵抗でも、こ
のN層上にこのN層を破壊することなく電極を形成する
ことができる太陽電池素子の製造方法を提供することを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る太陽電池素子の製造方法では、P型シ
リコン基板の一主面側にN層と表面電極を形成すると共
に、他の主面側に裏面電極を形成する太陽電池素子の製
造方法において、前記シリコン基板の一主面側にN層を
形成する際に生成する燐ガラス層を残したまま電極材料
を塗布して焼き付けることによって前記表面電極を形成
することを特徴とする。
【0012】また、本発明に係る太陽電池素子の製造方
法では、前記シリコン基板の一主面側にN層を形成する
際に生成する燐ガラス層のうち、前記表面電極を形成す
る領域だけ残して、この燐ガラス層上に前記電極材料を
塗布して焼き付けることによって前記表面電極を形成す
ることが望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図1は本発明の太陽電池素子の製造
方法を示す工程図である。P型を呈する多結晶シリコン
ウェハー1を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン(P
OCl3 )中で加熱することによって、ウェハー1の表
面部分にリン原子を拡散させてN層2を形成し、P−N
接合部3を形成する。この熱拡散により、ウェハー1の
外表面にはリン原子を合む燐ガラス層4が形成される。
なお、5はシリコンウェハー中のP領域を示す(図1
(a))。
【0014】次に、シリコンウェハー1の一主面側にレ
ジスト膜6を塗布して弗酸(HF)と硝酸(N2O)を
主成分とするエッチング液に浸漬して、シリコンウェハ
ー1の側面部と他の主面側の燐ガラス層4およびN層2
を除去した後、シリコンウェハー1の一主面側のレジス
ト膜6を除去し、純水で洗浄する(図1(b)
(c))。
【0015】次に、シリコンウェハー1の一主面側の表
面電極が形成される領域にレジスト膜7を塗布して、弗
酸(HF)の水溶液中に浸漬することによって、N層2
の表面部に残存する燐ガラス層4を除去する(図1
(d)(e))。なお、表面電極を形成する領域の燐ガ
ラス層4は除去しない。この場合、N層2は0.3μm
程度までの厚みに形成し、シート抵抗が60Ω/□以上
になるように形成する。
【0016】次に、残存した燐ガラス層4上に電極材料
をスクリーン印刷法などで印刷塗布して、700℃程度
の温度で焼き付けることによって、表面電極8を形成す
る(図1(f))。電極材料は銀粉末、ガラスフリッ
ト、バインダー、溶剤などを含有して構成される。この
ような電極材料を700℃程度の温度で焼き付けると、
電極材料中のバインダーと溶剤は揮発し、銀粉末とガラ
スフリットだけが電極として残る。また、電極材料は燐
ガラス層4上に塗布されることから、この電極材料が加
熱されても、電極材料中のガラスフリットは燐ガラスに
固着するだけで、シリコン基板1中に侵入することはな
い。したがって、電極材料中のガラスフリットでN層2
が破壊されることもない。
【0017】次に、シリコンウェハー1の一主面側に反
射防止膜10を形成する(図1(g))。反射防止膜1
0はシランとアンモニアとの混合ガスをプラズマCVD
法を用いて形成する。表面電極パターン8部分の反射防
止膜10を除去して、純水で洗浄する(図1(g))。
【0018】最後に、シリコンウェハーの他の主面側
に、アルミニウム(Al)ぺーストを印刷焼成して裏面
電極11を形成した後、半田デップ法により、表面電極
8と裏面電極11の表面を半田層12、13で被覆する
(図1(h))。
【0019】尚、上述の実施例では電極3をAlぺース
トを用いて厚膜手法で形成したが、真空蒸着法、メッキ
法などの薄膜手法で形成してもよく、また反射肪止膜を
電極形成後に被着しても構わない。
【0020】
【実施例】表面電極部分の燐ガラス層を残したまま、表
面電極を焼き付けた本発明の実施形態の方法による太陽
電池素子と、燐ガラス層を全て除去して表面電極を焼き
付けた従来の構造の太陽電池素子を形成して、それぞぞ
れの特性を測定した。なお、N層部分のシート抵抗は6
0Ω/□に設定したものである。その結果を表1に示
す。
【0021】
【表1】
【0022】表1から明らかなように、本発明方法によ
る太陽電池素子では、従来方法による太陽電池素子に比
較して、解放電圧(Voc)が52mV向上し、曲線因子
(F.F.)が0.226向上し、変換効率(Eff
i)が5.3%向上する。
【0023】
【発明の効果】上述したように、本発明に係る太陽電池
素子の製造方法によれば、シリコン基板の一主面側にN
層を形成する際に生成する燐ガラス層を残したまま電極
材料を塗布して焼き付けることによって表面電極を形成
することから、N層を破壊することなく表面電極を形成
することができ、リーク電流が低減されて、曲線因子や
開放電圧が改善される太陽電池素子の製造方法を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池素子の製造方法の一実施
形態を示す工程図である。
【図2】従来の太陽電池素子を示す断面図である。
【図3】従来の太陽電池素子を示す部分拡大断面図であ
る。
【図4】従来の太陽電池素子の製造方法を示す工程図で
ある。
【符号の説明】
1‥‥‥シリコンウェハー、2‥‥‥N層、3‥‥‥P
−N接合部、4‥‥‥燐ガラス層、5‥‥‥P領域、8
‥‥‥表面電極、9‥‥‥N+ 領域、10‥‥‥反射防
止膜、11‥‥‥裏面電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P型シリコン基板の一主面側にN層と表
    面電極を形成すると共に、他の主面側に裏面電極を形成
    する太陽電池素子の製造方法において、前記シリコン基
    板の一主面側にN層を形成する際に生成する燐ガラス層
    を残したまま電極材料を塗布して焼き付けることによっ
    て前記表面電極を形成することを特徴とする太陽電池素
    子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記シリコン基板の一主面側にN層を形
    成する際に生成する燐ガラス層のうち、前記表面電極を
    形成する領域だけ残して、この燐ガラス層上に前記電極
    材料を塗布して焼き付けることによって前記表面電極を
    形成することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池素
    子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記シリコン基板の一主面側に形成され
    るN層が60Ω/□以上のシート抵抗を有することを特
    徴とする請求項1又は請求項2に記載の太陽電池素子の
    製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008109164A (ja) * 2008-01-17 2008-05-08 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池及び太陽電池モジュール
CN102509746A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 湖南红太阳新能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池的扩散工艺
JP2014501456A (ja) * 2010-12-29 2014-01-20 ジーティーエイティー・コーポレーション 薄い半導体膜上に支持要素を構築することによって装置を形成するための方法

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