JP2001168356A - Method of manufacturing solar cell - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 受光面にテクスチャ構造を有し、pn接合面
が平坦であるような太陽電池セルは高価であった。
【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明は、
第1導電型の半導体基板の受光面側に、第2導電型の不
純物をドーピングして多結晶シリコン層を生成する工程
と、前記多結晶シリコン層を酸化してシリコン酸化膜を
生成する工程と、前記多結晶シリコン層上の前記シリコ
ン酸化膜を除去する工程と、を有することを特徴とする
太陽電池セルの製造方法を提供する。
(57) [Problem] To provide a photovoltaic cell having a texture structure on a light receiving surface and a flat pn junction surface, is expensive. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] To solve the above problems, the present invention provides:
Doping an impurity of a second conductivity type on a light receiving surface side of a semiconductor substrate of a first conductivity type to form a polycrystalline silicon layer; and oxidizing the polycrystalline silicon layer to generate a silicon oxide film; And a step of removing the silicon oxide film on the polycrystalline silicon layer.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光エネルギーを電
気エネルギーに変換する太陽電池セルの製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell for converting light energy into electric energy.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、光エネルギーを電気エネルギ
ーに変換する素子として太陽電池が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a solar cell has been known as an element for converting light energy into electric energy.
【0003】図4は太陽電池の一般的なセル構造を示し
ており、これによれば太陽電池セルは、単結晶シリコン
基板401と、n型拡散層402と、受光面電極404
と、裏面電極403と、反射防止膜405とから構成さ
れている。FIG. 4 shows a general cell structure of a solar cell, according to which a solar cell comprises a single-crystal silicon substrate 401, an n-type diffusion layer 402, and a light-receiving surface electrode 404.
, A back electrode 403, and an antireflection film 405.
【0004】しかしながら上記の太陽電池セル構造は、
p型の単結晶シリコン基板401とn型拡散層402と
の接合部が凹凸形状(以下、テクスチャ構造という)に
なっているため、接合部の面積、いわゆるpn接合部面
積は該構造を用いない場合と比較して1.5〜2.0倍
程度大きくなっている。これにより、飽和電流密度をp
n接合部面積で積分して得られる飽和電流は、該構造を
用いない場合と比較して大きくなり、延いては開放電圧
が低下するという問題があった。[0004] However, the above solar cell structure has
Since the junction between the p-type single crystal silicon substrate 401 and the n-type diffusion layer 402 has an uneven shape (hereinafter referred to as a texture structure), the area of the junction, that is, the so-called pn junction area does not use this structure. It is about 1.5 to 2.0 times larger than the case. This allows the saturation current density to be p
The saturation current obtained by integrating with the area of the n-junction becomes large as compared with the case where the structure is not used, and thus the open-circuit voltage is reduced.
【0005】上記問題を解決するために、結晶シリコン
基板401とn型拡散層402との接合部は平坦であり
n型拡散層402の受光面側はテクスチャ構造を有する
光電変換素子(太陽電池セル)が、特開平5−9512
4号公報に開示されている。In order to solve the above problem, the junction between the crystalline silicon substrate 401 and the n-type diffusion layer 402 is flat, and the light-receiving surface side of the n-type diffusion layer 402 has a textured photoelectric conversion element (solar cell). ) Is disclosed in JP-A-5-9512.
No. 4 discloses this.
【0006】図3は上記光電変換素子の構造を示す断面
図であり、上記光電変換素子は、単結晶のp型半導体基
板301と、n型半導体層302と、シリコン酸化膜か
らなる反射防止膜303と、高濃度p+型不純物領域3
04と、裏面側電極305と、受光面電極306とから
構成されていることがわかる。FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the photoelectric conversion element. The photoelectric conversion element is a single crystal p-type semiconductor substrate 301, an n-type semiconductor layer 302, and an antireflection film made of a silicon oxide film. 303 and a high concentration p + type impurity region 3
4, the back side electrode 305, and the light receiving surface electrode 306.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記光電
変換素子において、エピタキシャル成長によりn型半導
体層302を形成するためには、p型半導体基板301
を単結晶シリコンにする必要があり、低コスト化に不適
当であるという問題があった。However, in the above-mentioned photoelectric conversion element, in order to form the n-type semiconductor layer 302 by epitaxial growth, the p-type semiconductor substrate 301 must be formed.
Needs to be single-crystal silicon, which is unsuitable for cost reduction.
【0008】さらに、p型半導体基板301とn型半導
体層302とは浅いpn接合面が必要であり、n型半導
体層302の表面を選択性エッチングによりテクスチャ
構造を形成する場合において、均一なpn接合深さを得
るにはエッチング量の制御が困難であるという問題があ
った。これは熱拡散法を用いてn型半導体層302を形
成した場合においても同様である。Further, a shallow pn junction surface is required between the p-type semiconductor substrate 301 and the n-type semiconductor layer 302. When a texture structure is formed on the surface of the n-type semiconductor layer 302 by selective etching, a uniform pn junction is formed. There is a problem that it is difficult to control the amount of etching to obtain the junction depth. This is the same when the n-type semiconductor layer 302 is formed by using the thermal diffusion method.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、第1導電型の半導体基板の受光面側に、第
2導電型の不純物をドーピングして多結晶シリコン層を
成膜する工程と、前記多結晶シリコン層を酸化してシリ
コン酸化膜を生成する工程と、前記多結晶シリコン層上
の前記シリコン酸化膜を除去する工程からなる製造方法
を提供する。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a polycrystalline silicon layer is formed on a light-receiving surface side of a semiconductor substrate of a first conductivity type by doping impurities of a second conductivity type. And a step of oxidizing the polycrystalline silicon layer to form a silicon oxide film, and a step of removing the silicon oxide film on the polycrystalline silicon layer.
【0010】この方法により製造される太陽電池セル
は、半導体基板に多結晶シリコンを使用することができ
るので安価に製造できる。A solar cell manufactured by this method can be manufactured at low cost because polycrystalline silicon can be used for a semiconductor substrate.
【0011】また本発明は、前記多結晶シリコン層を形
成する工程において、非晶質シリコン層を形成後、多結
晶シリコン層を形成することを特徴とする太陽電池セル
の製造方法を提供する。この方法により製造される太陽
電池セルは、結晶粒が大きくなり、電気特性が良好であ
る。[0011] The present invention also provides a method for manufacturing a solar cell, characterized in that in the step of forming the polycrystalline silicon layer, an amorphous silicon layer is formed and then a polycrystalline silicon layer is formed. The solar cell produced by this method has large crystal grains and good electrical characteristics.
【0012】また本発明は、前記多結晶シリコン層を酸
化してシリコン酸化膜を形成する工程において、酸化時
間を調節することにより、多結晶シリコン層上の凹凸形
状の高さの制御が容易になる。Further, according to the present invention, in the step of oxidizing the polycrystalline silicon layer to form a silicon oxide film, the height of the irregularities on the polycrystalline silicon layer can be easily controlled by adjusting the oxidation time. Become.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を使って本発明の実施
の形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】図1は、本発明による太陽電池セルの断面
図であり、その構造を示している。図1に示す通り、本
発明による太陽電池セルは、多結晶のp型シリコン基板
101と、多結晶シリコン層102と、p電極104
と、n電極105と、反射防止膜106とから構成され
ている。FIG. 1 is a cross-sectional view of a solar cell according to the present invention, showing the structure thereof. As shown in FIG. 1, a solar cell according to the present invention comprises a polycrystalline p-type silicon substrate 101, a polycrystalline silicon layer 102, and a p-electrode 104.
, An n-electrode 105, and an antireflection film 106.
【0015】図2は上記太陽電池セルの製造工程を示し
ている。以下、図2を使ってその製造工程を説明する。FIG. 2 shows a manufacturing process of the solar cell. Hereinafter, the manufacturing process will be described with reference to FIG.
【0016】まず、図2(a)に示す通り、p型シリコ
ン基板101を1%程度のフッ酸で表面を洗浄し、減圧
CVD装置において、成膜温度が600〜650℃程度
でシランガス又はジシランガスを熱分解する。その後、
受光面側に三酸化リン等を混入し、リン等の不純物をド
ーピングすることにより、結晶粒からなる多結晶シリコ
ン層102が形成される。なお、この結晶粒は、実際
は、ランダムな位置にランダムな大きさで発生するもの
であるが、図2(a)では、この結晶粒を模式的に示す
ために、同じ大きさの柱状の結晶粒を同じ間隔で配置し
て示している。また、図2(a)の工程において、成膜
温度を500℃以下で行うと非晶質シリコン層が形成さ
れ、さらにその後、非晶質シリコン層を窒素雰囲気中で
620℃前後で固層成長させると多結晶シリコン層10
2が形成される。この場合、前者の方法よりも結晶粒の
大きい多結晶シリコン層を形成することができる。First, as shown in FIG. 2A, the surface of the p-type silicon substrate 101 is washed with hydrofluoric acid of about 1%, and a silane gas or a disilane gas is deposited at a film forming temperature of about 600 to 650 ° C. in a low pressure CVD apparatus. Is thermally decomposed. afterwards,
By mixing phosphorus trioxide or the like on the light receiving surface side and doping with impurities such as phosphorus, the polycrystalline silicon layer 102 made of crystal grains is formed. Note that these crystal grains are actually generated at random positions with random sizes, but in FIG. 2A, to schematically show the crystal grains, columnar crystals of the same size are used. The grains are shown arranged at equal intervals. In addition, in the step of FIG. 2A, when the film formation temperature is set at 500 ° C. or lower, an amorphous silicon layer is formed, and thereafter, the amorphous silicon layer is grown in a nitrogen atmosphere at about 620 ° C. The polycrystalline silicon layer 10
2 are formed. In this case, a polycrystalline silicon layer having larger crystal grains than the former method can be formed.
【0017】その後、図2(b)に示す通り、スチーム
酸化により、シリコン酸化膜103を形成する。Thereafter, as shown in FIG. 2B, a silicon oxide film 103 is formed by steam oxidation.
【0018】次に、図2(c)に示す通り、上記基板を
10%程度のフッ酸に浸すことにより、p型シリコン基
板101表面及び多結晶シリコン層102表面のシリコ
ン酸化膜103を除去する。その後、受光面側にある多
結晶シリコン表面の結晶界が露出し直径0.03〜1.
0μm程度の凹凸表面が形成される。ここで、多結晶シ
リコン表面の凹凸の高さは、酸化時間により制御するこ
とができる。なお、所望の高さの凹凸表面を形成するた
めの酸化時間は、テクスチャ構造を形成する場合に使用
されていた従来の選択性エッチングによる成膜時間に比
べて遅いため、その調節が容易である。Next, as shown in FIG. 2C, the silicon oxide film 103 on the surface of the p-type silicon substrate 101 and the surface of the polycrystalline silicon layer 102 is removed by immersing the substrate in hydrofluoric acid of about 10%. . Thereafter, the crystal boundaries on the polycrystalline silicon surface on the light-receiving surface side are exposed, and the diameter is 0.03-1.
An uneven surface of about 0 μm is formed. Here, the height of the irregularities on the polycrystalline silicon surface can be controlled by the oxidation time. Note that the oxidation time for forming the uneven surface of the desired height is slower than the film formation time by the conventional selective etching used for forming the texture structure, so that the adjustment is easy. .
【0019】さらに次に、図2(d)に示す通り、受光
面に櫛の歯状のn電極105を形成し、その上に反射防
止膜106を形成し、また裏面にp電極104を真空蒸
着法等により形成することにより、本発明による太陽電
池セルが完成する。Next, as shown in FIG. 2D, a comb-shaped n-electrode 105 is formed on the light-receiving surface, an anti-reflection film 106 is formed thereon, and the p-electrode 104 is evacuated on the back surface. By forming by a vapor deposition method or the like, the solar cell according to the present invention is completed.
【0020】本発明は、宇宙用太陽電池に使用して有効
なBSR(Back Surface Refrect
or)構造の太陽電池セル以外にも、基板裏面側に高濃
度のp型拡散層を形成したBSF(Back Surf
ace Field)構造や、部分的にp型拡散層を形
成した部分BSF構造の太陽電池セルにも適応可能であ
る。また、地上用太陽電池にも適用することができる。The present invention provides a BSR (Back Surface Reflect) which is effective for use in space solar cells.
BSF (Back Surf) in which a high-concentration p-type diffusion layer is formed on the back surface side of the substrate other than the solar cell having the (or) structure.
ace Field) structure and a solar cell having a partial BSF structure in which a p-type diffusion layer is partially formed. Further, the present invention can be applied to a terrestrial solar cell.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、p
n接合面は平坦で、かつ、受光面にテクスチャ構造を有
する太陽電池セルを、多結晶シリコン基板により製造す
ることができるため、コストを低減することができる。
さらに、酸化時間によりテクスチャ構造の凹凸の高さを
調節することができるため、その制御が容易である。As described above, according to the present invention, p
Since a solar cell having a flat n-junction surface and a texture structure on the light-receiving surface can be manufactured using a polycrystalline silicon substrate, the cost can be reduced.
Further, since the height of the irregularities of the texture structure can be adjusted by the oxidation time, the control is easy.
【図1】本発明による太陽電池セルの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a solar cell according to the present invention.
【図2】本発明による太陽電池セルの製造工程を示すた
めの図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of a solar battery cell according to the present invention.
【図3】従来の光電変換素子の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional photoelectric conversion element.
【図4】従来の太陽電池セルの製造工程を示すための図
である。FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of a conventional solar cell.
101 p型シリコン基板 102 多結晶シリコン層 103 シリコン酸化膜 104 p電極 105 n電極 106 反射防止膜 Reference Signs List 101 p-type silicon substrate 102 polycrystalline silicon layer 103 silicon oxide film 104 p-electrode 105 n-electrode 106 anti-reflection film
Claims (2)
第2導電型の不純物をドーピングして多結晶シリコン層
を形成する工程と、前記多結晶シリコン層を酸化してシ
リコン酸化膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン層
上の前記シリコン酸化膜を除去する工程と、を有するこ
とを特徴とする太陽電池セルの製造方法。1. A light-receiving surface side of a semiconductor substrate of a first conductivity type,
Doping an impurity of a second conductivity type to form a polycrystalline silicon layer, oxidizing the polycrystalline silicon layer to form a silicon oxide film, and forming the silicon oxide film on the polycrystalline silicon layer. And a step of removing the solar cell.
おいて、非晶質シリコン層を形成後、多結晶シリコン層
を形成することを特徴とする請求項1記載の太陽電池セ
ルの製造方法。2. The method according to claim 1, wherein in the step of forming the polycrystalline silicon layer, a polycrystalline silicon layer is formed after forming an amorphous silicon layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34854799A JP2001168356A (en) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | Method of manufacturing solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34854799A JP2001168356A (en) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | Method of manufacturing solar cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001168356A true JP2001168356A (en) | 2001-06-22 |
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ID=18397757
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| JP34854799A Pending JP2001168356A (en) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | Method of manufacturing solar cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001168356A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101203007B1 (en) | 2005-12-14 | 2012-11-20 | 주성엔지니어링(주) | Solar cell and method for manufacturing the same |
| WO2026051865A1 (en) * | 2024-09-09 | 2026-03-12 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | Cell, module, and photovoltaic system |
-
1999
- 1999-12-08 JP JP34854799A patent/JP2001168356A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101203007B1 (en) | 2005-12-14 | 2012-11-20 | 주성엔지니어링(주) | Solar cell and method for manufacturing the same |
| WO2026051865A1 (en) * | 2024-09-09 | 2026-03-12 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | Cell, module, and photovoltaic system |
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