JPH023310B2 - - Google Patents

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JPH023310B2
JPH023310B2 JP57143022A JP14302282A JPH023310B2 JP H023310 B2 JPH023310 B2 JP H023310B2 JP 57143022 A JP57143022 A JP 57143022A JP 14302282 A JP14302282 A JP 14302282A JP H023310 B2 JPH023310 B2 JP H023310B2
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JP
Japan
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layer
paste
back electrode
electrode
solar cell
Prior art date
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JP57143022A
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JPS5932179A (ja
Inventor
Hiroshige Tawara
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Hokusan Co Ltd
Original Assignee
Hokusan Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121The active layers comprising only Group IV materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20Electrodes
    • H10F77/206Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
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。
【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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 P型シリコンウエハに燐、ボロン等による拡
    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。
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US4703553A (en) * 1986-06-16 1987-11-03 Spectrolab, Inc. Drive through doping process for manufacturing low back surface recombination solar cells
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