JPH023310B2 - - Google Patents
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明はＰ型シリコンウエハによつてn+P P+
接合とした太陽電池を製造するための方法に関す
る。
従来から効率のよいBSF（Back Surface
Field）化された太陽電池が用いられているが、
この種電池の製造は、次の如き工程を経て実施さ
れている。
すなわち第１図の工程説明図が示す通り、先ず
イの如く用意されたＰ型シリコンウエハに対し既
知の如く燐等を拡散させることにより、ロのよう
にＰ型シリコンウエハの全表面にn+層を形成し
てPn+接合を得るが、この際n+層はシリコン酸化
膜によつて覆われている。
次に上記の拡散済Ｐ型シリコンウエハにおける
裏面および側面部分のn+層を除去するのである
が、このためには当該n+層に耐酸性レジストイ
ンクを約20μm膜厚程度だけスクリーン印刷して
乾燥させた後、HF―HNO3溶液とかHF―HNO3
―CH3COOH溶液にてエツチング処理するか、
研磨紙による機械研磨を施すようにしており、か
くして同図ハの如きものが得られる。
次に上記のものにつき、表面側におけるシリコ
ン酸化膜をHFによりエツチング処理して、これ
を除去した後、そのＰ層裏面側にAl蒸着層１を
同図のホに示す通り真空蒸着により形成し、これ
を空気中にて焼成することで、当該AlをＰ層に
拡散させ、これによつてP+層を形成してn+P P+
接合とするBSF化処理を行なうのである。
上記BSF化処理によりP+層の裏面に付着残存
したヘに示すAl酸化層２を、HCl，HaON溶液
により除去してトの状態となし、次でチ，リに示
す通り、真空蒸着法によつてP+層にはTi―Pd―
AgまたはTi―Agによる裏面電極３を、n+層には
Ti―Agによる裏面電極４を形成し、さらに要す
れば両電極３，４を、デイツピングによるハンダ
層５，５′を被着すると共に、裏面電極４にはさ
らに反射防止膜６を被装することになる。
このように、上記のAl蒸着によるSBF化太陽
電池の製造方法によれば、Ｐ型シリコンウエハ拡
散処理により得られたn+層につき、その裏面部
分の全面にわたつて、これを除去した後、BSF
化処理を行なうから、当該除去作業を可成りの労
力と時間とを要することゝなり、またHFエツチ
ング処理とHClまたはNaOHによる処理を夫々施
さねばならないだけでなく、別途Agを用いて電
極を真空蒸着するため、このためにも相当の作業
時間を要し、かつ使用資材も高価につくため、太
陽電池の安価な提供ができない欠陥がある。
これに対し第２図の工程説明図に示す、Alペ
ーストを用いたBSF化太陽電池の製造方法は、
前記方法の難点を可成り改善し得るものとなつて
いる。
すなわち同法では、イ，ロが前記方法のイ，ロ
と全く同じであり、次に周側部分のn+層のみを
除去してハの如くなし、次にHFエツチングによ
り表裏面のシリコン酸化膜を除去したニに対し
て、その裏面側にAlペースト層１′をスクリーン
印刷してホの如くなし、当該ペーストの溶媒を予
備加熱により蒸発させた後、空気中にて焼成する
のである。
この焼成処理によつて、Alペーストは裏面側
のn+層を突き破つてＰ型シリコンウエハのＰ層
に拡散して行き、この結果同図ヘに示す通り、Ｐ
層に隣接したP+層を形成することができるもの
であり、このようにしてn+P P+接合となるBSF
化処理を進行させ、この際P+層の面にはAlペー
スト酸化層２′が形成される。
次でこのAlペースト酸化層２′をHCl，NaOH
溶液にて除去し、得られたトに対して、裏面電極
３′、表面電極４′、ハンダ層５″，５そして反
射防止膜６′が形成されて行くチ，リ，ヌの工程
は前記方法と同じである。
上記のAlペーストによるBSF化太陽電池の製
造によれば、前方法の如くn+層裏面部分除去工
程が省略され、これにより可成りその作業時間を
短縮することができるものゝ、やはりSiO2の除
去とAlペースト酸化層２′の除去とが必要である
だけでなく、Ag，Ti―Ag等を用いての電極形成
が不可欠であるため、作業性の向上にも限度があ
り、かつ電極形成のために貴金属が用いられるた
め高価な太陽電池となる点についての改善はなさ
れていない。
本発明は上記の如き問題点に鑑み、Alペース
ト印刷後の焼成処理によつて、P+層を形成する
と共に、当該Alペースト層によつてAl裏面電極
が形成されるようにし、しかも、シリコン酸化膜
とAlペースト酸化層の除去を同時に行ない得る
ようにして、前記従来法の難点を解消しようとす
るもので、その特徴とするところは、Ｐ型シリコ
ンウエハに対して燐等による拡散処理を施すこと
により、当該ウエハの全表面にシリコン酸化膜で
覆われたn+層を形成し、当該n+層の周側部分を
除去して、同n+層の裏面部分にAlペーストを印
刷し、これを空気中にて焼成することにより、
Alペーストをシリコン酸化膜、n+層の裏面部分
から前記Ｐ型シリコンウエハのＰ型の拡散させて
P+層を形成することで、n+P P+接合とするBSF
化処理を行ない、これによつてP+層に付着され
た前記AlペーストによるAl裏面電極を残存形成
せしめ、次にこれを弗化水素溶液にてエツチング
処理することにより、上記Al裏面電極の表面に
形成されているAlペースト酸化層と、前記シリ
コン酸化膜とを除去して、当該Al裏面電極とn+
層の表面部分を露呈させ、当該表面部分には表面
電極を常法により形成することにある。
本発明を第３図に示す工程説明図によつて詳細
に説示すれば、例えば同図イの如く直径３イン
チ、厚さ300μm，１ΩcmのＰ型シリコンウエハを
用意し、従来例の如く燐拡散によつて同図ロのよ
うに、当該ウエハの全面にわたりn+層を形成す
るのであり、この際形成されたn+層の面抵抗は
50Ω／口、厚さは0.2μmであつた。
そして上記拡散処理により、そのn+層はSiO2
であるシリコン酸化層により覆われることゝなる
が、次工程では当該n+層の周側部分だけを従来
例と同じく化学エツチング、機械研磨等の手段に
より除去して、同図ハの状態とする。
さらにニに示す工程にあつて、n+層の裏面部
分すなわち、そのシリコン酸化層面にAlペース
ト層Ａをスクリーン印刷するのであるが、この際
使用した当該ペーストとしては、200〜300メツシ
ユのアルミニウム粉であり、印刷により得られた
その膜厚は80〜120μmと可成り厚く形成してお
き、印刷後は200℃程度で10〜15分間、予備加熱
することで溶媒を蒸発させておく。
さらに上記のものを、空気中にて825℃〜875℃
の温度、望ましくは850℃にて４〜６分間焼成す
る。
この焼成処理によつて、Alペーストは裏面側
におけるSiO2，n+層を突き破つて、Ｐ型シリコ
ンウエハのＰ層に拡散して行き、この結果同図の
ホに示す通り、Ｐ層に隣接したP+層を形成する
ことができるのであり、かくしてn+P P+接合と
なるBSF化処理が進行するが、本発明ではAlペ
ースト層Ａが、すべてBSF化に消費されてしま
うのではなく、P+層に隣接してAlペースト層Ａ
によるAl裏面電極A′が残存形成されるのであり、
この際Al裏面電極A′の面にはAlペースト酸化層
A″が形成される。
次に上記のホにつきHFエツチング処理を施す
のであるが、これには50％の弗化水素水溶液に約
10分間浸漬すればよく、当該処理により表面側の
SiO2と裏面側に残存するSiO2とが除去されるだ
けでなく、Alは両性金属で酸、アルカリの双方
と反応するから、HFによりAlペースト酸化層
A″も除去されることになる。
尚上記エツチング処理によるAlペースト酸化
層A″の除去を、より完全なものとするため、さ
らに約５分間程度超音波洗浄処理を行なうように
するのが望ましく、これによつてAl裏面電極
A′の面とn+層の表面部分における面とが露呈さ
れ、ヘに示すものが得られる。
次で上記n+層の表面部分に、常法によりTi―
Agによる表面電極Ｂを形成し、さらに図示例で
は、Al裏面電極A′と表面電極Ｂとに鍍金属Ｃ，
C′を夫々施すようにしており、これにハンダメツ
キ、Znメツキ、Snメツキ等が好適であり、ハン
ダメツキを施せばAl裏面電極の耐候性を向上で
きると共に、直列抵抗を小さくでき、Znメツキ
の場合には、さらに耐候性を増大し得ることゝな
り、Snメツキではハンダ付けが可能なため太陽
電池の接続時に、その作業性がよくなる。
尚裏面電極Ｂについては鍍金処理ではなく、デ
イツピン法によりハンダを付着できるので、同法
によりハンダ層を形成するようにしてもよく、さ
らに必要に応じ従来法と同じく裏面電極Ｂに反射
防止膜Ｄを施すようにしたものが、同図トに示さ
れている。
本発明は上記の通り、Alペースト層ＡをSiO2
の上からn+層に印刷して焼成するようにしたか
ら、広い面積にわたつてのn+層の除去工程を不
要にすることができ、これによつて可成りの作業
時間を短縮できるだけでなく、焼成によるBSF
化処理を施すことによつてP+層を得ると同時に、
Al裏面電極A′をも形成してしまうようにしたか
ら、改めてAg，Ti―Ag等による電極の蒸着工程
を施す必要もなくなり、この結果作業時間の短縮
はもとより、使用される資材からも、その低廉化
を図ることができる。
さらにまたSiO2とAlペースト酸化層A″との除
去をHFにより一度に行なうようにしたので、こ
の点からも作業工程の簡易化と能率向上が実現で
きることゝなり、実際上第１図の方法によるとき
は40枚／２時間30分、第２図の方法では40枚／１
時間の生産であつたものが、40枚／30分となつ
た。
また本発明によつて得られた製品につき、その
Ｉ―Ｖ特性から、その短絡電流、開放電圧を求め
たところ、下表の如く第２図の方法による製品よ
りも、優れた特性を示し、また工程の簡略化にも
拘らず第１図の方法による製品と同等もしくはそ
れ以上の結果を得ることができた。
The present invention uses a P-type silicon wafer to provide n + PP +
The present invention relates to a method for manufacturing a bonded solar cell. Traditionally efficient BSF (Back Surface
Field) solar cells are used, but
This type of battery is manufactured through the following steps. That is, as shown in the process diagram of FIG. 1, first, by diffusing phosphorus or the like into the P-type silicon wafer prepared as shown in A, n + is applied to the entire surface of the P-type silicon wafer as shown in B. A layer is formed to obtain a Pn + junction, with the n + layer covered by a silicon oxide film. Next, the n + layer on the back and side surfaces of the diffused P-type silicon wafer is removed. To do this, acid-resistant resist ink is screen printed on the n + layer to a thickness of approximately 20 μm. After drying, HF-HNO 3 solution or HF-HNO 3
- Etching with CH 3 COOH solution or
Mechanical polishing is performed using abrasive paper, and thus a product as shown in Figure C is obtained. Next, for the above, the silicon oxide film on the front side was etched with HF and removed, and then an Al vapor deposition layer 1 was formed on the back side of the P layer by vacuum evaporation as shown in E of the figure. By firing this in air, the Al is diffused into the P layer, thereby forming a P + layer and n + PP +
BSF processing is performed for bonding. The Al oxide layer 2 shown in F that remained attached to the back surface of the P + layer due to the BSF conversion treatment described above was removed using HCl and HaON solution to form the state shown in G. Next, as shown in Therefore, Ti―Pd― is used in the P + layer.
Back electrode 3 made of Ag or Ti-Ag is placed on the n + layer.
A back electrode 4 made of Ti--Ag is formed, and if necessary, solder layers 5 and 5' are applied to both electrodes 3 and 4 by dipping, and the back electrode 4 is further coated with an antireflection film 6. It turns out. As described above, according to the method for manufacturing an SBF solar cell by Al vapor deposition described above, after removing the n + layer obtained by the P-type silicon wafer diffusion treatment over the entire back surface portion, BSF
Since the removal process requires a considerable amount of effort and time, it is not only necessary to perform HF etching treatment and treatment with HCl or NaOH, but also to evacuate the electrode using Ag separately. Since it is vapor-deposited, a considerable amount of work time is required for this purpose, and the materials used are also expensive, so there is a drawback that solar cells cannot be provided at low cost. On the other hand, the method for manufacturing a BSF solar cell using Al paste, shown in the process diagram of Fig. 2, is as follows:
The disadvantages of the above methods can be considerably improved. In other words, in this method, A and B are exactly the same as A and B of the above method, and then only the n + layer on the peripheral side is removed to form the structure shown in C, and then silicon oxidation is performed on the front and back surfaces by HF etching. After removing the film, an Al paste layer 1' is screen printed on the back side of the film as shown in E, and after the solvent of the paste is preheated to evaporate, it is fired in air. Through this baking process, the Al paste breaks through the n + layer on the back side and diffuses into the P layer of the P type silicon wafer, resulting in a P layer as shown in the figure.
It is possible to form a P + layer adjacent to the BSF layer, thus becoming an n + PP + junction.
The oxidation process proceeds, and at this time an Al paste oxide layer 2' is formed on the surface of the P + layer. Next, this Al paste oxide layer 2' was coated with HCl, NaOH
Steps 1, 2 and 3 in which a back electrode 3', a front electrode 4', a solder layer 5'', 5 and an anti-reflection film 6' are formed on the obtained G after removal with a solution are as described above. The method is the same as that of the method. According to the production of BSF solar cells using the Al paste described above, the step of removing the back surface of the n + layer as in the previous method is omitted, which can considerably shorten the working time.ゝAfter all, not only is it necessary to remove SiO 2 and the Al paste oxide layer 2', but also it is essential to form electrodes using Ag, Ti-Ag, etc., so there is a limit to the improvement of workability. Moreover, since noble metals are used to form the electrodes, there is no improvement in the fact that the solar cells become expensive. , a P + layer is formed, and an Al back electrode is formed by the Al paste layer, and the silicon oxide film and the Al paste oxide layer can be removed at the same time. This method attempts to solve this problem, and its feature is that by performing a diffusion treatment using phosphorus, etc. on a P-type silicon wafer, an n + layer covered with a silicon oxide film is formed on the entire surface of the wafer. By forming, removing the peripheral part of the n + layer, printing Al paste on the back part of the n + layer, and firing this in air,
Diffuse the Al paste into the P type of the P type silicon wafer from the back side of the silicon oxide film and n + layer.
By forming a P + layer, the BSF becomes an n + PP + junction
The surface of the Al back electrode is then etched with a hydrogen fluoride solution to form a residual Al back electrode made of the Al paste adhered to the P + layer. The Al paste oxide layer and the silicon oxide film formed on the Al paste oxide layer and the silicon oxide film are removed, and the Al back electrode and the n +
The method consists of exposing the surface portion of the layer and forming a surface electrode on the surface portion using a conventional method. To explain the present invention in detail with reference to the process diagram shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. As shown in Figure B, an n + layer is formed over the entire surface of the wafer, and the sheet resistance of the n + layer formed at this time is
The resistance was 50Ω/mouth and the thickness was 0.2 μm. Then, by the above diffusion treatment, the n + layer becomes SiO 2
However, in the next step, only the peripheral portion of the n + layer is removed by chemical etching, mechanical polishing, etc. as in the conventional example, resulting in the state shown in Figure C. . Furthermore, in the step shown in d, an Al paste layer A is screen printed on the back side of the n + layer, that is, on the silicon oxide layer surface.The paste used at this time was 200 to 300 mesh aluminum powder The film obtained by printing is formed to have a fairly thick film thickness of 80 to 120 μm, and after printing, the solvent is evaporated by preheating at about 200° C. for 10 to 15 minutes. Furthermore, the above is heated to 825℃ to 875℃ in air.
, preferably 850°C for 4 to 6 minutes. Through this baking process, the Al paste breaks through the SiO 2 and n + layers on the back side and diffuses into the P layer of the P-type silicon wafer, resulting in the Al paste spreading into the P layer as shown in E of the figure. Adjacent P + layers can be formed, and thus the BSF conversion process resulting in n + PP + bonding progresses, but in the present invention, the Al paste layer A is not entirely consumed in BSF conversion. , Al paste layer A adjacent to P + layer
Therefore, the Al back electrode A′ is left behind.
At this time, an Al paste oxide layer is formed on the surface of the Al back electrode A′.
A'' is formed.Next, the above hole is subjected to HF etching treatment, which requires about 50% hydrogen fluoride aqueous solution.
All you need to do is soak it for 10 minutes.
In addition to removing SiO 2 and SiO 2 remaining on the back side, HF removes the Al paste oxide layer because Al is an amphoteric metal and reacts with both acids and alkalis.
A'' will also be removed. In order to more completely remove the Al paste oxide layer A'' by the above etching process, it is desirable to perform an ultrasonic cleaning process for about 5 minutes. , this makes the Al back electrode
The surface of A' and the surface of the n + layer are exposed, and what is shown in F is obtained. Next, Ti--
A surface electrode B made of Ag is formed, and further, in the illustrated example, the Al back electrode A' and the surface electrode B are plated with metal C,
Solder plating, Zn plating, Sn plating, etc. are suitable for this. Solder plating can improve the weather resistance of the Al back electrode and reduce the series resistance. In addition, the weather resistance can be further increased, and since Sn plating allows soldering, it becomes easier to connect solar cells. Since solder can be attached to the back electrode B by the date pin method instead of plating, a solder layer may be formed by the same method, and if necessary, an antireflection film D may be applied to the back electrode B as in the conventional method. An example in which this is applied is shown in Figure G. As described above, the present invention replaces the Al paste layer A with SiO 2
Since the N + layer is printed and fired from above, it is possible to eliminate the need to remove the N + layer over a large area, which can significantly shorten the work time. BSF without firing
At the same time, a P + layer is obtained by applying a chemical treatment.
Since the Al back electrode A' is also formed, there is no need to perform another electrode evaporation process using Ag, Ti-Ag, etc. As a result, not only the work time is shortened, but also the material used can be improved. The cost can be reduced. Furthermore, since the SiO 2 and Al paste oxide layer A'' are removed at the same time using HF, it is possible to simplify the work process and improve efficiency. 40 sheets/2 hours and 30 minutes using the method shown in Figure 2, 40 sheets/1
What used to be time production has become 40 sheets/30 minutes. In addition, when the short circuit current and open circuit voltage of the product obtained by the present invention were determined from its IV characteristics, as shown in the table below, it showed better characteristics than the product obtained by the method shown in Figure 2. In addition, despite the simplification of the process, results equivalent to or better than those produced by the method shown in FIG. 1 could be obtained.
【表】
尚前記したハンダ鍍金によりAl裏面電極をメ
ツキしたものにつき、90℃、湿度100％による信
頼性試験を200時間行なつた結果、異常は認めら
れなかつた。[Table] As a result of conducting a reliability test at 90° C. and 100% humidity for 200 hours on the Al back electrode plated with the solder plating described above, no abnormality was observed.
第１図はAl真空蒸着によるBSF化Ti―Ag電極
太陽電池の製造工程説明図、第２図はAlペース
ト印刷によるBSF化Ti―Ag電極太陽電池の製造
工程説明図、第３図は本発明に係る太陽電池の製
造工程説明図である。
Ａ……Alペースト層、A′……Al裏面電極、
A″……Alペースト酸化層、Ｂ……表面電極。
Figure 1 is an explanatory diagram of the manufacturing process of a BSF Ti-Ag electrode solar cell by Al vacuum evaporation, Figure 2 is an explanatory diagram of the manufacturing process of a BSF Ti-Ag electrode solar cell by Al paste printing, and Figure 3 is the invention of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the solar cell according to the invention. A...Al paste layer, A'...Al back electrode,
A″...Al paste oxide layer, B...surface electrode.
Claims (1)
散処理を施すことにより、当該ウエハの全表面に
シリコン酸化膜で覆われたn+層を形成し、当該
n+層の周側部分を除去して、同n+層の裏面部分
にAlペーストを印刷し、これを空気中にて焼成
することにより、Alペーストをシリコン酸化膜、
n+層の裏面部分から前記Ｐ型シリコンウエハの
Ｐ層に拡散させP+層を形成することで、n+P P+
接合とするBSF化処理を行ない、これによつて
P+層に付着された前記AlペーストによるAl裏面
電極を残存形成せしめ、次にこれを弗化水素溶液
にてエツチング処理することにより、上記Al裏
面電極の表面に形成されているAlペースト酸化
層と、前記シリコン酸化膜とを除去して、当該
Al裏面電極とn+層の表面部分を露呈させ、当該
表面部分には表面電極を常法により形成したこと
を特徴とする太陽電池の製造方法。 ２ 弗化水素溶液によるエツチング処理の後に、
超音波洗滌を施して、Alペースト酸化層の除去
を補完させるようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の太陽電池の製造方法。 ３ Al裏面電極に、ハンダ、Zn，Sn等による鍍
金処理が施される特許請求の範囲第１項記載の太
陽電池の製造方法。[Claims] 1. By performing a diffusion treatment with phosphorus, boron, etc. on a P-type silicon wafer, an n + layer covered with a silicon oxide film is formed on the entire surface of the wafer, and the
By removing the circumferential part of the n + layer, printing Al paste on the back side of the n + layer, and baking it in air, the Al paste becomes a silicon oxide film,
By diffusing from the back side of the n + layer to the P layer of the P type silicon wafer to form a P + layer, n + PP +
By performing BSF processing for bonding,
The Al paste oxide layer is formed on the surface of the Al back electrode by allowing the Al paste attached to the P + layer to remain and then etching it with a hydrogen fluoride solution. and the silicon oxide film are removed.
1. A method for manufacturing a solar cell, characterized in that the Al back electrode and the surface portion of the n + layer are exposed, and a surface electrode is formed on the surface portion by a conventional method. 2 After etching treatment with hydrogen fluoride solution,
2. The method of manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein ultrasonic cleaning is performed to complement the removal of the Al paste oxide layer. 3. The method of manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the Al back electrode is plated with solder, Zn, Sn, etc.
Priority Applications (1)
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| JP57143022A JPS5932179A (en) | 1982-08-18 | 1982-08-18 | Manufacture of solar battery |
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| JP57143022A JPS5932179A (en) | 1982-08-18 | 1982-08-18 | Manufacture of solar battery |
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| JPS5932179A JPS5932179A (en) | 1984-02-21 |
| JPH023310B2 true JPH023310B2 (en) | 1990-01-23 |
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Family Applications (1)
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| JP57143022A Granted JPS5932179A (en) | 1982-08-18 | 1982-08-18 | Manufacture of solar battery |
Country Status (1)
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1982
- 1982-08-18 JP JP57143022A patent/JPS5932179A/en active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5932179A (en) | 1984-02-21 |
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