JPH02230776A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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- JPH02230776A JPH02230776A JP1051431A JP5143189A JPH02230776A JP H02230776 A JPH02230776 A JP H02230776A JP 1051431 A JP1051431 A JP 1051431A JP 5143189 A JP5143189 A JP 5143189A JP H02230776 A JPH02230776 A JP H02230776A
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- Japan
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- layer
- oxide film
- thermal oxide
- solar cells
- oxidation
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- 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
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は太陽電池の製造方法に関するもので、人工衛星
の電源等に使用される宇宙用シリコン太陽電池の製造に
使用するときは、特に有用なものである。
の電源等に使用される宇宙用シリコン太陽電池の製造に
使用するときは、特に有用なものである。
（従来の技術）
高出力及び高信頼性が要求される太陽電池、例えば宇宙
用シリコン太陽電池においては、さらに高出力（高効率
）化するために、種々の方法が研究開発されている。そ
れらの中で、太陽電池セルの出力特性を直接的に支配す
る受光面の質的な改善が重要であり、主要なものは下記
である。
用シリコン太陽電池においては、さらに高出力（高効率
）化するために、種々の方法が研究開発されている。そ
れらの中で、太陽電池セルの出力特性を直接的に支配す
る受光面の質的な改善が重要であり、主要なものは下記
である。
（１） 受光面（ｎ＋層）表面領域の高品質化（２）
受光面（ｎ＋層）の酸化パッシベーシッン前記の（１）
のｎ＋層表面領域の高品質化は、例えばＪ．リンドマイ
ヤー他によって報告されているように（ Ｃｏｎｆ．
Ｒｅｃ． ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏ． Ｓｐｅｃ． Ｃｏ
ｎｆ ， ９ ｔｈｐ８８ １９７２） ｎ＋層表面近
傍は高濃度の不純物ドーピングがなされており、結晶の
損傷が著しく、その結果、表面近傍で発生した少数キャ
リアの実効的なライフタイムは極めて小さくなっている
可能性があり、セルの高出力化を図るために、前記の高
濃度のドープ層を除去しようとする試みである。
受光面（ｎ＋層）の酸化パッシベーシッン前記の（１）
のｎ＋層表面領域の高品質化は、例えばＪ．リンドマイ
ヤー他によって報告されているように（ Ｃｏｎｆ．
Ｒｅｃ． ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏ． Ｓｐｅｃ． Ｃｏ
ｎｆ ， ９ ｔｈｐ８８ １９７２） ｎ＋層表面近
傍は高濃度の不純物ドーピングがなされており、結晶の
損傷が著しく、その結果、表面近傍で発生した少数キャ
リアの実効的なライフタイムは極めて小さくなっている
可能性があり、セルの高出力化を図るために、前記の高
濃度のドープ層を除去しようとする試みである。
前記の（２）のｎ＋層の酸化パッシベイシヲンは、主に
近年地上用セルで検討されている技術で、ｎ＋層表面近
傍で発生した少数キャリアを有効に捕獲するために、ｎ
＋層表面例おける少数キャリアの再結合速度を低減しよ
うとする試みである。例えば、ドライ酸素中において８
００〜８５０℃で、一層表面に１００〜２００久程度の
熱酸化膜を形成することが、上記少数キャリアの再結合
速度低減に効果のあることが、報告されている（例えば
Ｋ．Ｍｏｒｉｔａ他Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈ
ｙｓ． Ｖｏｌ ２６，Ｎｏ． ５，Ｍａｙ １９８７
ｐｐ． Ｌ５４７ 〜９を参照）。
近年地上用セルで検討されている技術で、ｎ＋層表面近
傍で発生した少数キャリアを有効に捕獲するために、ｎ
＋層表面例おける少数キャリアの再結合速度を低減しよ
うとする試みである。例えば、ドライ酸素中において８
００〜８５０℃で、一層表面に１００〜２００久程度の
熱酸化膜を形成することが、上記少数キャリアの再結合
速度低減に効果のあることが、報告されている（例えば
Ｋ．Ｍｏｒｉｔａ他Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈ
ｙｓ． Ｖｏｌ ２６，Ｎｏ． ５，Ｍａｙ １９８７
ｐｐ． Ｌ５４７ 〜９を参照）。
（発明が解決しようとする課題）
従来前述のような手段が個別に検討されていたが、宇宙
用シリコン太陽電池セルの高出力化の要梢に充分応ずる
ようには至っていない。
用シリコン太陽電池セルの高出力化の要梢に充分応ずる
ようには至っていない。
前述の（１）に関しては、高濃度のドープ層の厚さが数
１０〜１００λ程度と極めて薄く、ウエーハ全面から、
例えばケεカル・エッチング等の方法で均一に再現性良
く除去することは容易でない。
１０〜１００λ程度と極めて薄く、ウエーハ全面から、
例えばケεカル・エッチング等の方法で均一に再現性良
く除去することは容易でない。
特に最近の太陽電池セルの生産工程で一般に用いられて
いる直径４インチ以上のウェーハにおいては、更に困難
となる。また、精度良くｎ＋層を除去する厚さのコント
ロールが可能な陽極酸化のような電気化学的方法を導入
した場合には、除去後に新なウエーハ洗浄工程の追加が
必要となり、設備投資及び工程の複雑化によって、太陽
ｔ池セルの価格が上昇する。
いる直径４インチ以上のウェーハにおいては、更に困難
となる。また、精度良くｎ＋層を除去する厚さのコント
ロールが可能な陽極酸化のような電気化学的方法を導入
した場合には、除去後に新なウエーハ洗浄工程の追加が
必要となり、設備投資及び工程の複雑化によって、太陽
ｔ池セルの価格が上昇する。
また、前述の（２）に関しては、熱酸化中に新にｎ＋層
からシリコン基板内部へドーピング不純物の固相拡散が
進み、ｎ＋層の厚さが増加し、接合が深くなる現象が生
ずる。宇宙用太陽電池において、接合が深くなることは
、宇宙空間における放射線による損傷の増加につながり
望ましくない。従って、ｎ＋層からの固相拡散を進行さ
せないような熱酸化条件を見出さなければならない。
からシリコン基板内部へドーピング不純物の固相拡散が
進み、ｎ＋層の厚さが増加し、接合が深くなる現象が生
ずる。宇宙用太陽電池において、接合が深くなることは
、宇宙空間における放射線による損傷の増加につながり
望ましくない。従って、ｎ＋層からの固相拡散を進行さ
せないような熱酸化条件を見出さなければならない。
（課題全解決するための手段）
ｐ型シリコン基板の表面にＶ族元素の不純物拡散により
ｎ層を形成させた後、その表面に８５０℃以下の酸素雰
囲気中で１２０Ｘ以下の熱酸化膜を形成し、この熱酸化
膜と共にｎ層の表面をエッチングにより除去した後、エ
ッチング後の表面に８５０℃以下の酸素雰囲気中でさら
に１００〜２００久の熱酸化膜を形成させた。
ｎ層を形成させた後、その表面に８５０℃以下の酸素雰
囲気中で１２０Ｘ以下の熱酸化膜を形成し、この熱酸化
膜と共にｎ層の表面をエッチングにより除去した後、エ
ッチング後の表面に８５０℃以下の酸素雰囲気中でさら
に１００〜２００久の熱酸化膜を形成させた。
（作用）
ｎ＋層の表面に予め１２０Ｘ以下の熱酸化膜を形成する
ことによって、これをエッチングすると均一にかつ再現
性よくｎ＋層表面の高濃度のドープ層を除去できる。さ
らにｎ＋層表面近傍の高濃度ドープ層は、前述のように
、少数キャリアのライフタイムが極めて小さい領域であ
ると同時に、表面再結合速度が大きい領域でもあるから
、これを除去してから再び熱酸化膜パッシベイションを
施すことにより、太陽電池の性能の向上について遥に効
果的となる。
ことによって、これをエッチングすると均一にかつ再現
性よくｎ＋層表面の高濃度のドープ層を除去できる。さ
らにｎ＋層表面近傍の高濃度ドープ層は、前述のように
、少数キャリアのライフタイムが極めて小さい領域であ
ると同時に、表面再結合速度が大きい領域でもあるから
、これを除去してから再び熱酸化膜パッシベイションを
施すことにより、太陽電池の性能の向上について遥に効
果的となる。
（実施例）
第１図（ａ）乃至（ｉ）は本発明の一実施例の各工程の
略断面図である。
略断面図である。
まず、第１図（ａ）に示されるような所定の厚さのｐ型
シリコン単結晶基版（以下ウエーハという）１を炉の中
に入れ、これＫ例えばＢＮ，ＢＣｌ３，ＢＢｒ２等を用
いて、９００ 〜１０００℃で硼素の熱拡散を行って、
第１図（ｂ） Ｋ示されるように、ウ工−ハ１の表面に
は、約１ｐｍの厚さのｐ十層２を形成する。
シリコン単結晶基版（以下ウエーハという）１を炉の中
に入れ、これＫ例えばＢＮ，ＢＣｌ３，ＢＢｒ２等を用
いて、９００ 〜１０００℃で硼素の熱拡散を行って、
第１図（ｂ） Ｋ示されるように、ウ工−ハ１の表面に
は、約１ｐｍの厚さのｐ十層２を形成する。
次に、このウエーハ１の側面及び裏面をワックス等で被
覆した後、表面のｐ十層をエッチングによって除去する
と、第１図（Ｃ）に示されるように、表面にはウエーハ
１のｐ層が露出する。
覆した後、表面のｐ十層をエッチングによって除去する
と、第１図（Ｃ）に示されるように、表面にはウエーハ
１のｐ層が露出する。
次に、例えばＰＨ９ ， ＰＯＣ ｌ ３等を用いて、
８００〜９００℃程度で燐の熱拡散を行なって、第１図
（ｄ） Ｋ示すように、ウエーハ１の表面に約０．２μ
ｍのｎ十層３を形成する。
８００〜９００℃程度で燐の熱拡散を行なって、第１図
（ｄ） Ｋ示すように、ウエーハ１の表面に約０．２μ
ｍのｎ十層３を形成する。
次に、このように処理したウエーハ１を、８５０℃以下
の酸素雰囲気中で熱酸化して、第１図（ｅ） Ｋ示すよ
うに、ウエーハ１の全面に数１０λ〜１２０Ｘ８度の熱
酸化膜４を形成する。この具体的条件の一例をあげると
、ドライ酸素４〜５ｔ／ｍｉｎ中で８００℃Ｋおいて数
秒〜１７分程度の熱酸化を行う。
の酸素雰囲気中で熱酸化して、第１図（ｅ） Ｋ示すよ
うに、ウエーハ１の全面に数１０λ〜１２０Ｘ８度の熱
酸化膜４を形成する。この具体的条件の一例をあげると
、ドライ酸素４〜５ｔ／ｍｉｎ中で８００℃Ｋおいて数
秒〜１７分程度の熱酸化を行う。
次に、この熱酸化膜４で被覆されたウェー／％ １を、
例えば弗酸を主成分とするエッチャントに浸漬して、熱
酸化膜を一旦完全に除去すると、第１図（ｆ）に示され
るようになる。このエッチングの過程において、ｐ＋層
２及びｎ＋層３の表面近傍も若干除去され、いずれもや
や薄いｐ十層２−１及びｎ＋４８−１となる。その後、
あらためて、第１図（ｇ）に示すように、１００ｘ〜２
００久程度の厚さの熱酸化膜５をウェーハ１の全面に形
成する。
例えば弗酸を主成分とするエッチャントに浸漬して、熱
酸化膜を一旦完全に除去すると、第１図（ｆ）に示され
るようになる。このエッチングの過程において、ｐ＋層
２及びｎ＋層３の表面近傍も若干除去され、いずれもや
や薄いｐ十層２−１及びｎ＋４８−１となる。その後、
あらためて、第１図（ｇ）に示すように、１００ｘ〜２
００久程度の厚さの熱酸化膜５をウェーハ１の全面に形
成する。
この具体的条件の一例をあげると、ドライ酸素４〜５ｔ
／ｍＩｎ中で８００℃において１３−８０分の熱酸化を
行う。このようにして形成された熱酸化膜５がパッシベ
ーシッン膜となる。
／ｍＩｎ中で８００℃において１３−８０分の熱酸化を
行う。このようにして形成された熱酸化膜５がパッシベ
ーシッン膜となる。
続いて、ウェーハｌの表面及び裏面の所定の位置に、一
般に行われる方法によって、表面電極６，裏面［極７，
反射防止膜８を形成すると第１図（ｈ）の状態となり、
これを所定の大きさに分離して、第１図（ｉ）に示され
る個々の太陽電池セルが完成する。
般に行われる方法によって、表面電極６，裏面［極７，
反射防止膜８を形成すると第１図（ｈ）の状態となり、
これを所定の大きさに分離して、第１図（ｉ）に示され
る個々の太陽電池セルが完成する。
上記のｎ＋層表面の高濃度ドープ層の除去のだめの熱酸
化膜形成に関する熱酸化条件及びパッシベーシ目ン膜形
成に関する熱酸化条件は、以下の検討結果から得られた
。
化膜形成に関する熱酸化条件及びパッシベーシ目ン膜形
成に関する熱酸化条件は、以下の検討結果から得られた
。
第２図は上記の方法で形成されたｎ＋層８を８００℃に
おいてドライ酸素中で熱酸化した場合の熱酸化膜厚さの
酸化時間依存性を示すグラフである。表面再結合速度低
減を目的とした酸化パッシベーシジンに必要な１００八
〜２００Ａ程度の熱酸化膜を形成するためには、約１８
〜３２分の酸化時間が必要であることが判る。
おいてドライ酸素中で熱酸化した場合の熱酸化膜厚さの
酸化時間依存性を示すグラフである。表面再結合速度低
減を目的とした酸化パッシベーシジンに必要な１００八
〜２００Ａ程度の熱酸化膜を形成するためには、約１８
〜３２分の酸化時間が必要であることが判る。
第８図は同様に上記の方法でｎ＋層８を形成したウェー
ハを８００℃においてドライ酸素中で加熱した場合の接
合深さ（ｎ＋層の厚さ）の加熱時間依存性を示すもので
ある。宇宙環境下におけるセルの放射線による損傷を小
さくするためＫは、接合深さはＯ．ｉｌｌμｍ程度以下
に設定することが望ましく、そのためには加熱時間を約
３０分以内に設定しなければならないことが判る。
ハを８００℃においてドライ酸素中で加熱した場合の接
合深さ（ｎ＋層の厚さ）の加熱時間依存性を示すもので
ある。宇宙環境下におけるセルの放射線による損傷を小
さくするためＫは、接合深さはＯ．ｉｌｌμｍ程度以下
に設定することが望ましく、そのためには加熱時間を約
３０分以内に設定しなければならないことが判る。
以上の２項目から、ｎ＋層８を除去する前にその表面に
形成される熱酸化膜の形成のために許される時間は、８
００℃ならば１７分以内であることになる。換言すると
、パッシベーシ，ン膜形成のための酸化時間と最初の熱
酸化膜の形成のための酸化時間との合計が３０分を超え
ると接合深さが過大になる。なお、８００℃以上ならば
、さらに短時間となる。
形成される熱酸化膜の形成のために許される時間は、８
００℃ならば１７分以内であることになる。換言すると
、パッシベーシ，ン膜形成のための酸化時間と最初の熱
酸化膜の形成のための酸化時間との合計が３０分を超え
ると接合深さが過大になる。なお、８００℃以上ならば
、さらに短時間となる。
第２図から８００℃で酸化時間が１７分のとき形成され
る熱酸化膜の厚さは約１２０λであることが判る。熱酸
化膜４をエッチングするとき、ｎ十層３の表面から１２
ＯＡ除去できれば高画度ドープ層の除去は充分なされた
といえる。
る熱酸化膜の厚さは約１２０λであることが判る。熱酸
化膜４をエッチングするとき、ｎ十層３の表面から１２
ＯＡ除去できれば高画度ドープ層の除去は充分なされた
といえる。
また、８５０℃以上の温度で熱酸化膜を形成した場合に
は、ロ＋層からの燐の固相拡散が著しく、適切な酸化条
件を見出すことは困難である。
は、ロ＋層からの燐の固相拡散が著しく、適切な酸化条
件を見出すことは困難である。
（発明の効果）
不発明によれば、太陽電池セルのコストの上昇を招くこ
となく、受光面表面の高品質化を図ることができ光の電
力への変換効率を向上できる。また、セルの耐放射線特
性を減ずることなく、受光面の酸化パッシベーションを
行うことができるから宇宙用太陽電池の信頼性を向上す
る。さらにｎ＋層表面近傍の高慢度ドープ層を除去した
後に酸化バッシベーシッンを施すことになるので、パノ
シベーシ四ン効果を、より一層顕著にすることができ、
宇宙用セルの高効率化に寄与する。
となく、受光面表面の高品質化を図ることができ光の電
力への変換効率を向上できる。また、セルの耐放射線特
性を減ずることなく、受光面の酸化パッシベーションを
行うことができるから宇宙用太陽電池の信頼性を向上す
る。さらにｎ＋層表面近傍の高慢度ドープ層を除去した
後に酸化バッシベーシッンを施すことになるので、パノ
シベーシ四ン効果を、より一層顕著にすることができ、
宇宙用セルの高効率化に寄与する。
第１図＜ａ）乃至（１）は本発明の一実施例の各工程の
要部断面図、第２図は熱酸化膜の厚さの酸化時間との依
存性を示すグラフ、第８図は接合深さの酸化時間との依
存性を示すグラフである。
要部断面図、第２図は熱酸化膜の厚さの酸化時間との依
存性を示すグラフ、第８図は接合深さの酸化時間との依
存性を示すグラフである。
Claims (1)
- １、ｐ型シリコン基板の表面にＶ族元素の不純物拡散に
より拡散層を形成させた後、その表面に８５０℃以下の
酸素雰囲気中で１２０Å以下の熱酸化膜を形成し、次に
エッチングにより熱酸化膜と共に拡散層の表面の高濃度
のドープ層を除去した後、さらに８５０℃以下の酸素雰
囲気中で１００〜２００Åの熱酸化膜を拡散層の表面に
形成する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 |
|---|---|---|---|
| JP1051431A JPH02230776A (ja) | 1989-03-02 | 1989-03-02 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051431A JPH02230776A (ja) | 1989-03-02 | 1989-03-02 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02230776A true JPH02230776A (ja) | 1990-09-13 |
Family
ID=12886741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1051431A Pending JPH02230776A (ja) | 1989-03-02 | 1989-03-02 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02230776A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003101055A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池の製造方法 |
| WO2009157052A1 (ja) * | 2008-06-23 | 2009-12-30 | 三菱電機株式会社 | 光起電力装置の製造方法 |
| JP2010534927A (ja) * | 2007-07-26 | 2010-11-11 | ウニベルジテーツ コンスタンツ | バックエッチングを施したエミッタを有するシリコン太陽電池および類似の太陽電池を形成する方法 |
| JP2011166021A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 |
| JP2011529276A (ja) * | 2008-07-28 | 2011-12-01 | デイ４ エネルギー インコーポレイテッド | 低温精密エッチ・バック及び不動態化プロセスで製造された選択エミッタを有する結晶シリコンｐｖ電池 |
| JP2013503476A (ja) * | 2009-08-25 | 2013-01-31 | シュティヒティン・エネルギーオンデルツォイク・セントラム・ネーデルランド | 太陽電池およびこのような太陽電池の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-02 JP JP1051431A patent/JPH02230776A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003101055A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池の製造方法 |
| JP2010534927A (ja) * | 2007-07-26 | 2010-11-11 | ウニベルジテーツ コンスタンツ | バックエッチングを施したエミッタを有するシリコン太陽電池および類似の太陽電池を形成する方法 |
| US8586396B2 (en) | 2007-07-26 | 2013-11-19 | Universität Konstanz | Method for producing a silicon solar cell with a back-etched emitter as well as a corresponding solar cell |
| WO2009157052A1 (ja) * | 2008-06-23 | 2009-12-30 | 三菱電機株式会社 | 光起電力装置の製造方法 |
| JP2011529276A (ja) * | 2008-07-28 | 2011-12-01 | デイ４ エネルギー インコーポレイテッド | 低温精密エッチ・バック及び不動態化プロセスで製造された選択エミッタを有する結晶シリコンｐｖ電池 |
| JP2013503476A (ja) * | 2009-08-25 | 2013-01-31 | シュティヒティン・エネルギーオンデルツォイク・セントラム・ネーデルランド | 太陽電池およびこのような太陽電池の製造方法 |
| JP2013503475A (ja) * | 2009-08-25 | 2013-01-31 | シュティヒティン・エネルギーオンデルツォイク・セントラム・ネーデルランド | 太陽電池およびこのような太陽電池の製造方法 |
| JP2011166021A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 |
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