JPH04369869A - Solar cell and manufacture thereof - Google Patents
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- JPH04369869A JPH04369869A JP3174507A JP17450791A JPH04369869A JP H04369869 A JPH04369869 A JP H04369869A JP 3174507 A JP3174507 A JP 3174507A JP 17450791 A JP17450791 A JP 17450791A JP H04369869 A JPH04369869 A JP H04369869A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は、絶縁基板上に光電変
換を行なう薄膜結晶セルが設けられた太陽電池及びその
製造方法に関し、特に同一基板上に複数の薄膜結晶セル
を集積できる太陽電池及びその製造方法に関するもので
ある。[Field of Industrial Application] The present invention relates to a solar cell in which a thin film crystal cell for photoelectric conversion is provided on an insulating substrate, and a method for manufacturing the same, and more particularly to a solar cell in which a plurality of thin film crystal cells can be integrated on the same substrate, and a method for manufacturing the same. The present invention relates to a manufacturing method thereof.
【0002】0002
【従来の技術】図12は例えば第20回IEEE ホ
トボルタイック スペシャリスツ コンファレンス
(1988)会議記録,2巻,1406頁(The C
oference Record of the 20
th IEEE Photovoltaic Spec
ialists Conference, 1988,
Volume 2, pp.1406)に記載された
、絶縁膜上のシリコン層を溶融再結晶化して形成した従
来の太陽電池の製造工程を示す断面図であり、図におい
て、100はシリコン基板,300は基板1上に設けら
れた絶縁層となるSiO2 膜、301はSiO2 膜
300に設けられた開口部、401はSiO2 膜30
0上に成長された多結晶シリコン層、402は多結晶シ
リコン層401を加熱溶融したシリコン層、403は溶
融シリコン層402の再固化により形成された大粒径ま
たは単結晶のシリコン層である。2. Description of the Related Art FIG. 12 shows, for example, the 20th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (1988) Conference Record, Volume 2, Page 1406 (The C
Oference Record of the 20
th IEEE Photovoltaic Spec
ialists Conference, 1988,
Volume 2, pp. 1406) is a cross-sectional view showing the manufacturing process of a conventional solar cell formed by melting and recrystallizing a silicon layer on an insulating film. 301 is an opening provided in the SiO2 film 300, and 401 is the SiO2 film 30.
402 is a silicon layer formed by heating and melting the polycrystalline silicon layer 401, and 403 is a large-grain or single-crystal silicon layer formed by resolidifying the molten silicon layer 402.
【0003】次に製造工程について説明する。まず、図
12(a) に示すようにシリコン基板100上に熱酸
化法またはCVD(chemical vapor d
eposition )技法によりSiO2 膜300
を形成し、該SiO2 膜300に写真製版とエッチン
グ技術を用いて開口部301を設ける。次に図12(b
) に示すようにウエハ全面にCVD技法を用いてシリ
コン層401を成長する。ここで、このシリコン層40
1は多結晶シリコン層である。次にシリコン層401を
加熱して図12(c) に示すように溶融状態のシリコ
ン層402とする。シリコン層402は開口部301を
通して基板1に接触している。このシリコン層402を
再結晶化して図12(d) に示すようにSiO2 膜
300上に大粒径または単結晶のシリコン層403を形
成する。この後シリコン層403中に不純物拡散等によ
りpn接合を形成し、さらに基板100裏面全面及びシ
リコン層403の表面の一部に電極を形成することによ
り太陽電池構造が完成する。Next, the manufacturing process will be explained. First, as shown in FIG. 12(a), a thermal oxidation method or chemical vapor deposition (CVD) process is performed on a silicon substrate 100.
SiO2 film 300 using
is formed, and an opening 301 is provided in the SiO2 film 300 using photolithography and etching techniques. Next, Figure 12(b)
), a silicon layer 401 is grown on the entire surface of the wafer using the CVD technique. Here, this silicon layer 40
1 is a polycrystalline silicon layer. Next, the silicon layer 401 is heated to form a molten silicon layer 402 as shown in FIG. 12(c). Silicon layer 402 is in contact with substrate 1 through opening 301 . This silicon layer 402 is recrystallized to form a large grain size or single crystal silicon layer 403 on the SiO2 film 300 as shown in FIG. 12(d). Thereafter, a pn junction is formed in the silicon layer 403 by impurity diffusion, etc., and electrodes are further formed on the entire back surface of the substrate 100 and a part of the surface of the silicon layer 403, thereby completing the solar cell structure.
【0004】次に動作について説明する。シリコン層4
03の表面から入射した光は、シリコン層403中でキ
ャリアを発生し、発生した光電流の一方の極性はシリコ
ン層403上に形成された表面電極から、他方の極性は
SiO2 膜300の開口部301を介し基板100を
通して裏面電極より取り出される。Next, the operation will be explained. silicon layer 4
The light incident from the surface of 03 generates carriers in the silicon layer 403, and one polarity of the generated photocurrent is from the surface electrode formed on the silicon layer 403, and the other polarity is from the opening of the SiO2 film 300. It passes through the substrate 100 via 301 and is taken out from the back electrode.
【0005】この従来例では、導電性を有する基板10
0上に機能層となるシリコン層403を設けた構成とな
っているため、基板上において機能領域を分割して集積
化セルを形成することはできない。In this conventional example, a conductive substrate 10
Since the silicon layer 403 serving as a functional layer is provided on the substrate, it is not possible to divide the functional area on the substrate to form an integrated cell.
【0006】図13は例えば特開昭55−124274
号公報に開示された従来の集積型太陽電池の構造を示
す図であり、図13(a) は断面図、図13(b)
は斜視図である。
図において、101は透明なガラス等からなる絶縁性基
板、102は基板101上にストライプ状に分割されて
設けられた透光性導電膜からなる第1電極、103は非
晶質シリコンからなる発電層、104は発電層103上
に設けられた第2電極、105は素子表面を覆って形成
された保護絶縁膜である。FIG. 13 shows, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-124274.
13(a) is a cross-sectional view, and FIG. 13(b) is a diagram showing the structure of a conventional integrated solar cell disclosed in the publication.
is a perspective view. In the figure, 101 is an insulating substrate made of transparent glass or the like, 102 is a first electrode made of a transparent conductive film divided into stripes on the substrate 101, and 103 is a power generator made of amorphous silicon. The layer 104 is a second electrode provided on the power generation layer 103, and the layer 105 is a protective insulating film formed to cover the element surface.
【0007】次に動作について説明する。基板101裏
面より入射した光は、第1電極102を透過して非晶質
シリコン層103内でキャリアを発生する。発生した光
電流の一方の極性は第1電極102から、他方の極性は
第2電極104より取り出される。Next, the operation will be explained. Light incident from the back surface of the substrate 101 passes through the first electrode 102 and generates carriers within the amorphous silicon layer 103. One polarity of the generated photocurrent is extracted from the first electrode 102 and the other polarity is extracted from the second electrode 104.
【0008】この従来例では、絶縁基板上に複数の機能
領域が形成された集積化セルが実現されている。ここで
、本従来例では発電層103として非晶質シリコンを用
いており、これは300℃程度の加熱下において形成が
可能である。このため、基板及び基板側電極としては、
高温耐熱性を持たないガラス等からなる絶縁性基板,透
光性導電膜を用いている。In this conventional example, an integrated cell is realized in which a plurality of functional regions are formed on an insulating substrate. Here, in this conventional example, amorphous silicon is used as the power generation layer 103, which can be formed under heating at about 300°C. Therefore, for the substrate and substrate side electrodes,
An insulating substrate made of glass or the like that does not have high-temperature resistance and a transparent conductive film are used.
【0009】図14は例えば第3回インターナショナル
ホトボルタイック サイエンスアンド エンジ
ニアリング コンファレンス(1987)技術抄録,
451頁(Technical Digest, 3r
d International Photovolt
aic Science and Engineeri
ngConference, 1987, pp.45
1 )に開示された、従来の集積型太陽電池の構造を示
す斜視図であり、図において、201は絶縁性基板、2
02は基板側電極、203は発電層となる結晶半導体層
、204は半導体層203表面に形成されたグリッド電
極である。FIG. 14 shows, for example, the technical abstracts of the 3rd International Photovoltaic Science and Engineering Conference (1987).
451 pages (Technical Digest, 3r
d International Photovolt
aic Science and Engineering
ngConference, 1987, pp. 45
1) is a perspective view showing the structure of a conventional integrated solar cell disclosed in 1), in which 201 is an insulating substrate;
02 is a substrate side electrode, 203 is a crystalline semiconductor layer serving as a power generation layer, and 204 is a grid electrode formed on the surface of the semiconductor layer 203.
【0010】この従来例は、結晶半導体層の形成のため
の高温プロセスに耐える絶縁基板201上に複数の凹部
を形成し、この凹部の底に基板側電極202を形成した
後、該電極202上に直接結晶半導体層203を形成し
、さらに該半導体層203表面部にpn接合を設けた後
、グリッド電極204を形成している。In this conventional example, a plurality of recesses are formed on an insulating substrate 201 that can withstand high-temperature processes for forming a crystalline semiconductor layer, and a substrate-side electrode 202 is formed at the bottom of the recess. A crystalline semiconductor layer 203 is directly formed on the semiconductor layer 203, a pn junction is provided on the surface of the semiconductor layer 203, and then a grid electrode 204 is formed.
【0011】図15は例えば第9回ヨーロピアン コ
ミュニティーズ ホトボルタイックソーラー エナ
ジー コンファレンス(1989)予稿集,700頁
(9th E.C.Photovoltaic Ene
rgy Conference, 1989, pp.
700 )に開示された、従来の集積型太陽電池の構造
を示す図であり、図において、501は絶縁性基板、5
02は障壁層、503は基板側に配置される第1の電極
、504は発電層となる結晶半導体層、505は半導体
層504表面および側面に形成された第2の電極である
。FIG. 15 shows, for example, the 9th European Communities Photovoltaic Solar Energy Conference (1989) Proceedings, page 700 (9th E.C. Photovoltaic Energy Conference).
rgy Conference, 1989, pp.
700) is a diagram showing the structure of a conventional integrated solar cell, in which 501 is an insulating substrate;
02 is a barrier layer, 503 is a first electrode placed on the substrate side, 504 is a crystalline semiconductor layer serving as a power generation layer, and 505 is a second electrode formed on the surface and side surfaces of the semiconductor layer 504.
【0012】この従来例は、結晶半導体層の形成のため
の高温プロセスに耐える絶縁基板501上に障壁層50
2を形成し、この障壁層502上に複数のストライプ状
の第1の電極503を形成した後、該電極503上に直
接結晶半導体層504からなる発電層を形成し、さらに
該半導体層504表面および側面に第2の電極を隣接す
る機能領域の第1の電極503に接続して形成している
。In this conventional example, a barrier layer 50 is formed on an insulating substrate 501 that can withstand high-temperature processes for forming a crystalline semiconductor layer.
After forming a plurality of striped first electrodes 503 on this barrier layer 502, a power generation layer consisting of a crystalline semiconductor layer 504 is directly formed on the electrodes 503, and further, the surface of the semiconductor layer 504 is A second electrode is formed on the side surface and connected to the first electrode 503 of the adjacent functional area.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】従来の集積化セルを構
成することが可能な太陽電池は以上のように構成されて
おり、以下のような問題点があった。まず、図13に示
す従来の太陽電池では発電層が非晶質シリコンで形成さ
れているため、発電層をシリコン結晶で形成したものに
比べその性能が劣るという問題点があった。また、図1
3に示す構造では、基板,基板側電極が高温プロセスに
耐えられないため発電層をシリコン結晶で形成すること
ができないという問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] Conventional solar cells capable of forming integrated cells have been constructed as described above, and have had the following problems. First, in the conventional solar cell shown in FIG. 13, since the power generation layer is formed of amorphous silicon, there is a problem that its performance is inferior to that of a power generation layer formed of silicon crystal. Also, Figure 1
The structure shown in No. 3 has a problem in that the power generation layer cannot be formed of silicon crystal because the substrate and the substrate-side electrode cannot withstand high-temperature processes.
【0014】また、図14,図15に示す従来の太陽電
池では、発電層は結晶半導体で形成されているが、基板
側電極上に全面で接触する状態で結晶成長されているた
め、発電層を形成する高温プロセスにおいて発電層中に
基板側電極から不純物が混入し、これにより太陽電池の
特性が劣化するという問題点があった。Furthermore, in the conventional solar cells shown in FIGS. 14 and 15, the power generation layer is formed of a crystalline semiconductor, but since the crystal is grown in full contact with the substrate side electrode, the power generation layer In the high-temperature process of forming the solar cell, impurities enter the power generation layer from the substrate-side electrode, which causes a problem in that the characteristics of the solar cell deteriorate.
【0015】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、一基板上に複数のセルを集積す
ることが可能な太陽電池において、その特性を向上でき
る太陽電池の構造及びその製造方法を得ることを目的と
する。The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and provides a structure and structure of a solar cell that can improve the characteristics of a solar cell in which a plurality of cells can be integrated on one substrate. The purpose of this study is to obtain a manufacturing method for the same.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】この発明に係る太陽電池
は、絶縁性基板上に設けられた第1の半導体層と、該第
1の半導体層上に設けられた絶縁層と、該絶縁層に設け
られた開口部において上記第1の半導体層に接触するよ
うに上記絶縁層上に設けられた上記第1の半導体層と同
一の材料を主成分とする第2の半導体層とを備え、光の
入射によって上記第2の半導体層において発生した光電
流の一方の極性が、上記絶縁層の開口部を介し上記第1
の半導体層を通して取り出されるようにしたものである
。[Means for Solving the Problems] A solar cell according to the present invention includes: a first semiconductor layer provided on an insulating substrate; an insulating layer provided on the first semiconductor layer; a second semiconductor layer mainly composed of the same material as the first semiconductor layer provided on the insulating layer so as to be in contact with the first semiconductor layer at an opening provided in the insulating layer; One polarity of a photocurrent generated in the second semiconductor layer due to the incidence of light passes through the opening of the insulating layer to the first semiconductor layer.
The semiconductor layer is taken out through the semiconductor layer.
【0017】また、この発明に係る太陽電池の製造方法
は、絶縁性基板上に第1の半導体層を形成し、該第1の
半導体層上に絶縁層を形成し、該絶縁層に上記第1の半
導体層が露出する開口部を設け、上記絶縁層上に上記開
口部において上記第1の半導体層に接続する上記第1の
半導体層と同一の材料を主成分とする第2の半導体層を
形成するようにしたものである。Further, the method for manufacturing a solar cell according to the present invention includes forming a first semiconductor layer on an insulating substrate, forming an insulating layer on the first semiconductor layer, and forming the first semiconductor layer on the insulating layer. a second semiconductor layer having the same material as the first semiconductor layer as a main component and connected to the first semiconductor layer at the opening on the insulating layer; It is designed to form a .
【0018】[0018]
【作用】この発明においては、絶縁性基板上に設けられ
た第1の半導体層と、該第1の半導体層上に設けられた
絶縁層と、該絶縁層に設けられた開口部において上記第
1の半導体層に接触するように上記絶縁層上に設けられ
た上記第1の半導体層と同一の材料を主成分とする第2
の半導体層とを備え、光の入射によって上記第2の半導
体層において発生した光電流の一方の極性を、上記絶縁
層の開口部を介し上記第1の半導体層を通して取り出す
構成としたから、光電変換層となる第2の半導体層中に
特性を劣化させる不純物の混入のない高性能の絶縁基板
上太陽電池を得ることができる。[Operation] In the present invention, the first semiconductor layer provided on the insulating substrate, the insulating layer provided on the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer provided in the opening provided in the insulating layer are provided. A second semiconductor layer mainly composed of the same material as the first semiconductor layer provided on the insulating layer so as to be in contact with the first semiconductor layer.
, and one polarity of the photocurrent generated in the second semiconductor layer due to the incidence of light is taken out through the first semiconductor layer through the opening of the insulating layer. It is possible to obtain a high-performance solar cell on an insulating substrate without the inclusion of impurities that deteriorate characteristics in the second semiconductor layer serving as a conversion layer.
【0019】また、この発明においては、絶縁性基板上
に第1の半導体層を形成し、該第1の半導体層上に絶縁
層を形成し、該絶縁層に上記第1の半導体層が露出する
開口部を設け、上記絶縁層上に上記開口部において上記
第1の半導体層に接続する上記第1の半導体層と同一の
材料を主成分とする第2の半導体層を形成するようにし
たから、光電変換層となる第2の半導体層と下部電極と
なる第1の半導体層との混合が生じても、特性の劣化が
生じず、高性能の太陽電池を得ることができ、また容易
に集積化太陽電池を作製することができる。Further, in the present invention, a first semiconductor layer is formed on an insulating substrate, an insulating layer is formed on the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer is exposed to the insulating layer. A second semiconductor layer is formed on the insulating layer, the second semiconductor layer being connected to the first semiconductor layer in the opening and having the same material as the first semiconductor layer as a main component. Therefore, even if the second semiconductor layer serving as the photoelectric conversion layer and the first semiconductor layer serving as the lower electrode are mixed, the characteristics do not deteriorate, and a high-performance solar cell can be obtained easily. It is possible to fabricate integrated solar cells.
【0020】[0020]
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図1は本発明の一実施例による太陽電池の構造を示
す断面図であり、図において、1はアルミナ等からなる
絶縁基板、2は基板1上に形成された第1のp型半導体
層、3は第1の半導体層2上に形成された絶縁層、35
は絶縁層3に設けられた開口、4は絶縁層3上に形成さ
れた第2のp型半導体層、44は第2のp型半導体層4
中に拡散等により形成されたn型領域である。ここで第
1のp型半導体層の厚みは2〜3ミクロン程度、絶縁層
3の厚みは数千オングストローム〜1ミクロン程度、第
2のp型半導体層の厚みは20〜30ミクロン程度であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an insulating substrate made of alumina or the like, 2 is a first p-type semiconductor layer formed on the substrate 1, 3 is an insulating layer formed on the first semiconductor layer 2; 35
4 is an opening provided in the insulating layer 3, 4 is a second p-type semiconductor layer formed on the insulating layer 3, and 44 is a second p-type semiconductor layer 4.
This is an n-type region formed by diffusion or the like. Here, the thickness of the first p-type semiconductor layer is about 2 to 3 microns, the thickness of the insulating layer 3 is about several thousand angstroms to 1 micron, and the thickness of the second p-type semiconductor layer is about 20 to 30 microns.
【0021】次に製造工程について説明する。図3は図
1の太陽電池の製造工程を示す図であり、図において、
図1と同一符号は同一又は相当部分である。まず、図3
(a)に示すアルミナ等の絶縁基板1上にCVD法等に
より図3(b) に示すように2〜3ミクロン厚の第1
のp型ポリシリコン層2を形成する。次に第1のp型ポ
リシリコン層2上にやはりCVD法等により図3(c)
に示すように数千オングストローム〜1ミクロン程度の
厚みの絶縁層3を形成する。この後、写真製版とエッチ
ング技術を用いて図3(d) に示すように絶縁層3に
開口35を形成する。このように開口35を設けた絶縁
層3上にCVD法等により図3(e) に示すように2
0〜30ミクロン程度の厚みの第2のp型ポリシリコン
層4を形成する。Next, the manufacturing process will be explained. FIG. 3 is a diagram showing the manufacturing process of the solar cell in FIG. 1, and in the diagram,
The same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. First, Figure 3
A first film with a thickness of 2 to 3 microns as shown in FIG. 3(b) is formed by CVD or the like on an insulating substrate 1 made of alumina or the like shown in FIG. 3(a).
A p-type polysilicon layer 2 is formed. Next, as shown in FIG. 3(c), the first p-type polysilicon layer 2 is also coated by CVD or the like.
As shown in FIG. 2, an insulating layer 3 having a thickness of approximately several thousand angstroms to 1 micron is formed. Thereafter, using photolithography and etching techniques, an opening 35 is formed in the insulating layer 3 as shown in FIG. 3(d). As shown in FIG. 3(e), 2.
A second p-type polysilicon layer 4 having a thickness of about 0 to 30 microns is formed.
【0022】なお、第1,第2のp型ポリシリコン層2
,4のドーピング不純物としては一般にボロン(B)が
用いられる。第2のp型ポリシリコン層4の比抵抗は一
般に1Ω・cm程度となるようにドーピング不純物濃度
を制御する。一方、第1のp型ポリシリコン層2は電極
として機能するものであるから、その比抵抗は十分に低
くする必要がある。このために、第1のp型ポリシリコ
ン層2の不純物濃度は第2のp型ポリシリコン層4に比
して高くしている。Note that the first and second p-type polysilicon layers 2
, 4 is generally used as the doping impurity. The doping impurity concentration is controlled so that the resistivity of the second p-type polysilicon layer 4 is generally about 1 Ω·cm. On the other hand, since the first p-type polysilicon layer 2 functions as an electrode, its specific resistance must be made sufficiently low. For this reason, the impurity concentration of the first p-type polysilicon layer 2 is made higher than that of the second p-type polysilicon layer 4.
【0023】第2のp型ポリシリコン層4を形成した後
、該p型ポリシリコン層4表面に、リン(P)の拡散ま
たはヒ素(As)のイオン打ち込み等により、図3(f
) に示すようにn型領域44を形成し、光電変換に必
要なpn接合を得ることにより、図1に示す太陽電池が
完成する。実用に際しては、n型領域44上に表面電極
が形成され、さらに必要に応じてn型領域44の表面上
には図示しない反射防止膜等が設けられる。After forming the second p-type polysilicon layer 4, the surface of the p-type polysilicon layer 4 is diffused with phosphorus (P) or ion-implanted with arsenic (As) as shown in FIG. 3(f).
) The solar cell shown in FIG. 1 is completed by forming the n-type region 44 and obtaining the pn junction necessary for photoelectric conversion. In practical use, a surface electrode is formed on the n-type region 44, and an antireflection film (not shown) or the like is further provided on the surface of the n-type region 44 as necessary.
【0024】図4は図1の太陽電池の製造工程の他の例
を示す図であり、図において、図1と同一符号は同一又
は相当部分である。まず、図4(a) に示すアルミナ
等の絶縁基板1上にCVD法等により図4(b) に示
すように2〜3ミクロン厚の第1のp型ポリシリコン層
2を形成する。次に第1のp型ポリシリコン層2上にC
VD法等により図4(c) に示すように保護膜30を
形成し、基板1を加熱しながら、さらに保護膜30表面
よりポリシリコン層2を加熱し領域溶融再結晶化を行い
、図4(d) に示すようにポリシリコン層2の結晶粒
径を大粒径化した、又は単結晶化した半導体層2′を形
成する。この後、保護膜30を除去し、あらたに半導体
層2′上に絶縁膜3を形成し、この絶縁膜3に図4(e
) に示すように開口35を形成する。ここで絶縁膜3
としては、あらたに形成するのではなく、保護膜30を
そのまま流用することも可能である。このように開口3
5を設けた絶縁層3上にCVD法等により図4(f)
に示すように20〜30ミクロン程度の厚みの第2のp
型ポリシリコン層4を形成する。次に第2のポリシリコ
ン層4上にCVD法等により図4(g) に示すように
保護膜5を形成し、基板1を加熱しながら、さらに保護
膜5表面よりポリシリコン層4を加熱し領域溶融再結晶
化を行い、図4(h)に示すようにポリシリコン層4の
結晶粒径を大粒径化した、又は単結晶化した半導体層4
′を形成する。そして該p型半導体層4′表面に、図4
(i) に示すようにn型領域44を形成し、光電変換
に必要なpn接合を得ることにより、図1に示す太陽電
池が完成する。この図4に示す製造方法によれば、第1
,第2の半導体層の結晶粒径を溶融再結晶化により大粒
径化、又は単結晶化しているので、太陽電池をさらに高
性能化することができる。FIG. 4 is a diagram showing another example of the manufacturing process of the solar cell shown in FIG. 1. In the diagram, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. First, as shown in FIG. 4(b), a first p-type polysilicon layer 2 having a thickness of 2 to 3 microns is formed on an insulating substrate 1 made of alumina or the like shown in FIG. 4(a) by CVD or the like. Next, on the first p-type polysilicon layer 2,
A protective film 30 is formed by a VD method or the like as shown in FIG. 4(c), and while heating the substrate 1, the polysilicon layer 2 is further heated from the surface of the protective film 30 to perform area melting recrystallization. (d) As shown in (d), a semiconductor layer 2' is formed in which the crystal grain size of the polysilicon layer 2 is increased or made into a single crystal. After that, the protective film 30 is removed, and an insulating film 3 is newly formed on the semiconductor layer 2'.
) An opening 35 is formed as shown in FIG. Here, insulating film 3
Therefore, it is also possible to use the protective film 30 as it is instead of forming a new one. Opening 3 like this
4(f) by CVD method etc. on the insulating layer 3 provided with 5.
As shown in FIG.
A mold polysilicon layer 4 is formed. Next, a protective film 5 is formed on the second polysilicon layer 4 by a CVD method or the like as shown in FIG. 4(g), and while heating the substrate 1, the polysilicon layer 4 is further heated from the surface of the protective film 5. The polysilicon layer 4 is formed into a semiconductor layer 4 in which the crystal grain size of the polysilicon layer 4 is increased or made into a single crystal by performing region melt recrystallization.
′ is formed. Then, on the surface of the p-type semiconductor layer 4', as shown in FIG.
(i) By forming the n-type region 44 and obtaining the pn junction necessary for photoelectric conversion, the solar cell shown in FIG. 1 is completed. According to the manufacturing method shown in FIG.
Since the crystal grain size of the second semiconductor layer is increased by melt recrystallization or made into a single crystal, the performance of the solar cell can be further improved.
【0025】図5は図1の太陽電池の製造工程のさらに
他の例を示す図であり、図において、図1と同一符号は
同一又は相当部分である。まず、図5(a) に示すア
ルミナ等の絶縁基板1上にCVD法等により図5(b)
に示すように第1のp型ポリシリコン層2を形成し、
この第1のp型ポリシリコン層2上にCVD法等により
図5(c) に示すように絶縁層3を形成する。この後
、絶縁層3に図5(d) に示すように開口35を形成
する。このように開口35を設けた絶縁層3上にCVD
法等により図5(e) に示すように第2のp型ポリシ
リコン層4を形成する。次に第2のポリシリコン層4上
にCVD法等により図5(f) に示すように保護膜5
を形成し、基板1を加熱しながら、さらに保護膜5表面
より第1,第2のポリシリコン層2,4を加熱し領域溶
融再結晶化を行い、図5(g) に示すように第1,第
2のポリシリコン層2,4の結晶粒径を大粒径化した、
又は単結晶化した半導体層2′,4′を形成する。そし
てp型半導体層4′表面に、図5(h) に示すように
n型領域44を形成し、光電変換に必要なpn接合を得
ることにより、図1に示す太陽電池が完成する。この図
5に示す製造方法によれば、図4に示す製造方法と同様
第1,第2の半導体層の結晶粒径を溶融再結晶化により
大粒径化、又は単結晶化しているので、太陽電池をさら
に高性能化することができる。さらに、上記第1,第2
の半導体層の溶融再結晶化を一度に行うようにしている
ので、図4の製造方法に比して溶融再結晶化の工程数を
減らすことができるものである。FIG. 5 is a diagram showing still another example of the manufacturing process of the solar cell shown in FIG. 1. In the diagram, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. First, the insulating substrate 1 made of alumina or the like shown in FIG. 5(a) is coated with the material shown in FIG.
A first p-type polysilicon layer 2 is formed as shown in FIG.
An insulating layer 3 is formed on the first p-type polysilicon layer 2 by CVD or the like as shown in FIG. 5(c). Thereafter, an opening 35 is formed in the insulating layer 3 as shown in FIG. 5(d). CVD is performed on the insulating layer 3 provided with the opening 35 in this way.
A second p-type polysilicon layer 4 is formed by a method or the like as shown in FIG. 5(e). Next, a protective film 5 is formed on the second polysilicon layer 4 by CVD or the like as shown in FIG. 5(f).
While heating the substrate 1, the first and second polysilicon layers 2 and 4 are further heated from the surface of the protective film 5 to perform region melting and recrystallization, as shown in FIG. 5(g). 1. The crystal grain size of the second polysilicon layers 2 and 4 is increased,
Alternatively, single-crystal semiconductor layers 2' and 4' are formed. Then, an n-type region 44 is formed on the surface of the p-type semiconductor layer 4' as shown in FIG. 5(h) to obtain a p-n junction necessary for photoelectric conversion, thereby completing the solar cell shown in FIG. 1. According to the manufacturing method shown in FIG. 5, similar to the manufacturing method shown in FIG. 4, the crystal grain sizes of the first and second semiconductor layers are increased by melt recrystallization or made into single crystals. It is possible to further improve the performance of solar cells. Furthermore, the first and second
Since the semiconductor layers are melted and recrystallized at one time, the number of melting and recrystallization steps can be reduced compared to the manufacturing method shown in FIG.
【0026】次に、このようにして作製された太陽電池
の動作について説明する。n型領域44が形成された第
2のp型半導体層4表面から入射した光は、半導体層4
中でキャリアを発生し、発生した光電流の一方の極性は
n型領域44上に形成された図示しない表面電極から、
他方の極性は絶縁層3の開口部35を介し第1のp型半
導体層2を通して取り出される。Next, the operation of the solar cell produced in this manner will be explained. Light incident from the surface of the second p-type semiconductor layer 4 on which the n-type region 44 is formed is transmitted to the semiconductor layer 4.
Carriers are generated inside, and one polarity of the generated photocurrent is transmitted from a surface electrode (not shown) formed on the n-type region 44.
The other polarity is taken out through the first p-type semiconductor layer 2 through the opening 35 in the insulating layer 3 .
【0027】ここで、絶縁層3は、製造時においては、
第2のp型半導体層4の形成工程等において、第1のp
型半導体層2と第2のp型半導体層4が混ざり合ったり
、第1のp型半導体層2中に高濃度にドープされたp型
不純物が第2のp型半導体層4中に拡散して第1のp型
半導体層2中の不純物濃度が低下することにより第1の
p型半導体層2の比抵抗が高くなったりするのを防止す
る役割をはたし、また、動作時においては、入射する光
を図1中の矢印L1 ,L2 に示すように、第2のp
型半導体層4との界面,あるいは第1のp型半導体層2
との界面において反射させ、光電変換層である第2のp
型半導体層4内に閉じ込めることにより、変換効率を向
上する役割をはたす。[0027] Here, the insulating layer 3 is manufactured as follows:
In the process of forming the second p-type semiconductor layer 4, etc., the first p-type semiconductor layer 4 is
type semiconductor layer 2 and second p-type semiconductor layer 4 or the p-type impurity doped in the first p-type semiconductor layer 2 at a high concentration diffuses into the second p-type semiconductor layer 4. This serves to prevent the specific resistance of the first p-type semiconductor layer 2 from increasing due to a decrease in the impurity concentration in the first p-type semiconductor layer 2, and also during operation. , as shown by the arrows L1 and L2 in FIG.
interface with the type semiconductor layer 4 or the first p-type semiconductor layer 2
The second p layer, which is a photoelectric conversion layer, is reflected at the interface with
By confining it within the type semiconductor layer 4, it plays the role of improving conversion efficiency.
【0028】このように、本実施例では、絶縁基板上の
下部電極を、光電変換を行う第2の半導体層4と同一の
材料を主成分とする第1の半導体層2からなるものとし
たので、下部電極上に光電変換層を結晶成長する際に、
光電変換の特性を劣化させる不純物が下部電極から光電
変換層に混入することがなく、また、光電変換層の結晶
成長を高温で行うことができ、すぐれた特性を有する絶
縁基板上の太陽電池を実現できる。As described above, in this example, the lower electrode on the insulating substrate is made of the first semiconductor layer 2 whose main component is the same material as the second semiconductor layer 4 that performs photoelectric conversion. Therefore, when growing the photoelectric conversion layer on the bottom electrode,
Impurities that degrade photoelectric conversion characteristics do not enter the photoelectric conversion layer from the lower electrode, and crystal growth of the photoelectric conversion layer can be performed at high temperatures, making it possible to create solar cells on insulating substrates with excellent characteristics. realizable.
【0029】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。図2は本発明の第2の実施例による太陽電池の構造
を示す断面図であり、図において、図1と同一符号は同
一又は相当部分であり、11は絶縁基板1と第1の半導
体層2との間に設けられたシリコン酸化膜,シリコン窒
化膜等からなる障壁層である。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a solar cell according to a second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. This is a barrier layer made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, etc., provided between the two.
【0030】本実施例の製造工程は、絶縁基板1上に第
1の半導体層2を形成するのに先だって、基板1上にシ
リコン酸化膜,シリコン窒化膜等からなる障壁層11を
形成する工程以外は上記第1の実施例の製造工程と全く
同一である。The manufacturing process of this embodiment is a step of forming a barrier layer 11 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, etc. on the substrate 1 before forming the first semiconductor layer 2 on the insulating substrate 1. The other manufacturing steps are completely the same as those of the first embodiment.
【0031】上記第1の実施例の構造とすることにより
、下部電極から光電変換層に不純物が混入することが防
止できるが、下部電極上に光電変換層を結晶成長する際
等に絶縁基板1中の不純物が下部電極を構成する第1の
半導体層2中に混入し、この不純物がさらに光電変換層
に混入して光電変換の特性を劣化させることが考えられ
る。本第2の実施例による太陽電池では上記第1の実施
例による太陽電池の構造に加えてさらに絶縁基板1と第
1の半導体層2との間にシリコン酸化膜,シリコン窒化
膜等からなる障壁層11を備えた構造となっており、こ
れにより下部電極上に光電変換層を結晶成長する際等に
絶縁基板1中の不純物が下部電極を構成する第1の半導
体層2中に混入するのを防止することができる。By adopting the structure of the first embodiment, it is possible to prevent impurities from entering the photoelectric conversion layer from the lower electrode, but when crystal-growing the photoelectric conversion layer on the lower electrode, the insulating substrate 1 It is conceivable that impurities therein mix into the first semiconductor layer 2 constituting the lower electrode, and this impurity further mixes into the photoelectric conversion layer, deteriorating the photoelectric conversion characteristics. In addition to the structure of the solar cell according to the first embodiment, the solar cell according to the second embodiment further includes a barrier made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, etc. between the insulating substrate 1 and the first semiconductor layer 2. The structure includes a layer 11, which prevents impurities in the insulating substrate 1 from being mixed into the first semiconductor layer 2 constituting the lower electrode during crystal growth of the photoelectric conversion layer on the lower electrode. can be prevented.
【0032】次に本発明の第3の実施例である集積化太
陽電池について説明する。図6,図7は本発明の第3の
実施例による集積化太陽電池の製造工程を示す断面工程
図であり、これら図において、図1と同一符号は同一又
は相当部分である。以下、本第3の実施例の製造工程に
ついて説明する。まず、図6(a) に示すアルミナ等
の絶縁基板1上に図6(b) に示すように第1のp型
ポリシリコン層2を形成する。次に図6(c) に示す
ように第1のp型ポリシリコン層2に分離溝50を形成
して、第1のp型ポリシリコン層2を複数の領域に分割
する。次に、図6(d) に示すように基板全面に絶縁
層3を形成する。
この後、写真製版とエッチング技術を用いて図6(e)
に示すように絶縁層3に開口35を形成する。このよ
うに開口35を設けた絶縁層3上に図6(f) に示す
ように第2のp型ポリシリコン層4を形成する。次に第
2のポリシリコン層4上に図6(g) に示すように保
護膜5を形成し、基板1を加熱しながら、さらに保護膜
5表面より第1,第2のポリシリコン層2,4を加熱し
領域溶融再結晶化を行い、図6(h) に示すように第
1,第2のポリシリコン層2,4の結晶粒径を大粒径化
した、又は単結晶化した半導体層2′,4′を形成する
。次に図6(i) に示すように第2のp型ポリシリコ
ン層4′に分離溝50に応じた分離溝55を形成し、光
−電変換層である第2のp型ポリシリコン層4′を分離
溝50により複数に領域に分割された第1のp型ポリシ
リコン層2の各領域に対応した複数の領域に分割する。
この後、図7(a) に示すように、分割された第2の
p型ポリシリコン層4′の各領域の一端上以外の保護層
5及び分離溝55底に露出した絶縁層3を除去する。こ
の状態で表面側からn型不純物の拡散を行い、図7(b
) に示すようにn型領域44を形成し、光電変換に必
要なpn接合を得る。そして、図7(c) に示すよう
に、分離溝55にアルミペースト,銀ペースト等の導電
性ペースト6を充填して、分離溝底に露出した第1のp
型ポリシリコン層2′と、隣接する領域の第2のp型ポ
リシリコン層4′表面のn型領域44とを接続すること
により、分割された太陽電池の各領域を直列に接続した
構造を得る。Next, a third embodiment of the present invention, an integrated solar cell, will be explained. 6 and 7 are cross-sectional process diagrams showing the manufacturing process of an integrated solar cell according to a third embodiment of the present invention, and in these figures, the same reference numerals as in FIG. 1 represent the same or corresponding parts. The manufacturing process of the third embodiment will be explained below. First, as shown in FIG. 6(b), a first p-type polysilicon layer 2 is formed on an insulating substrate 1 made of alumina or the like shown in FIG. 6(a). Next, as shown in FIG. 6C, a separation groove 50 is formed in the first p-type polysilicon layer 2 to divide the first p-type polysilicon layer 2 into a plurality of regions. Next, as shown in FIG. 6(d), an insulating layer 3 is formed over the entire surface of the substrate. After this, using photolithography and etching techniques, the image shown in FIG. 6(e) was created.
An opening 35 is formed in the insulating layer 3 as shown in FIG. As shown in FIG. 6(f), a second p-type polysilicon layer 4 is formed on the insulating layer 3 in which the opening 35 is formed in this way. Next, a protective film 5 is formed on the second polysilicon layer 4 as shown in FIG. , 4 is heated to perform area melting recrystallization, and as shown in FIG. Semiconductor layers 2' and 4' are formed. Next, as shown in FIG. 6(i), a separation groove 55 corresponding to the separation groove 50 is formed in the second p-type polysilicon layer 4', and the second p-type polysilicon layer, which is a photo-electric conversion layer, is formed. 4' is divided into a plurality of regions corresponding to each region of the first p-type polysilicon layer 2 divided into a plurality of regions by the separation trench 50. After this, as shown in FIG. 7(a), the protective layer 5 other than one end of each region of the divided second p-type polysilicon layer 4' and the insulating layer 3 exposed at the bottom of the isolation trench 55 are removed. do. In this state, n-type impurities are diffused from the surface side, and as shown in FIG.
), an n-type region 44 is formed to obtain a pn junction necessary for photoelectric conversion. Then, as shown in FIG. 7(c), the separation groove 55 is filled with a conductive paste 6 such as aluminum paste or silver paste, and the first paste exposed at the bottom of the separation groove is removed.
By connecting the type polysilicon layer 2' and the n-type region 44 on the surface of the second p-type polysilicon layer 4' in the adjacent region, a structure in which each region of the divided solar cell is connected in series is created. obtain.
【0033】次に動作について説明する。図1に示す単
体のセルの場合と同様、n型領域44が形成された第2
のp型半導体層4表面から入射した光は、半導体層4中
でキャリアを発生し、発生した光電流の一方の極性はn
型領域44上に、他方の極性は絶縁層3の開口部35を
介し第1のp型半導体層2を通して取り出され、該取り
出された他方の極性は導電性ペースト6を経て隣接する
セルの他方の極性に接続される。従って一基板上に多数
のセルを形成することにより、大きな電力を発生するこ
とができる。Next, the operation will be explained. As in the case of the single cell shown in FIG.
The light incident from the surface of the p-type semiconductor layer 4 generates carriers in the semiconductor layer 4, and one polarity of the generated photocurrent is n.
On the mold region 44, the other polarity is extracted through the first p-type semiconductor layer 2 through the opening 35 of the insulating layer 3, and the other polarity extracted is transferred to the other side of the adjacent cell via the conductive paste 6. Connected to the polarity of Therefore, by forming a large number of cells on one substrate, a large amount of power can be generated.
【0034】このように、本実施例では、絶縁基板上の
下部電極を、光電変換を行う第2の半導体層4と同一の
材料を主成分とする第1の半導体層2からなるものとし
たので、下部電極上に光電変換層を結晶成長する際に、
光電変換の特性を劣化させる不純物が下部電極から光電
変換層に混入することがなく、また、光電変換層の結晶
成長を高温で行うことができ、すぐれた特性を有する絶
縁基板上の集積化太陽電池を実現できる。As described above, in this example, the lower electrode on the insulating substrate is made of the first semiconductor layer 2 whose main component is the same material as the second semiconductor layer 4 that performs photoelectric conversion. Therefore, when growing the photoelectric conversion layer on the bottom electrode,
The integrated solar cell on an insulating substrate has excellent characteristics, since impurities that degrade the photoelectric conversion characteristics do not enter the photoelectric conversion layer from the lower electrode, and the crystal growth of the photoelectric conversion layer can be performed at high temperatures. Batteries can be realized.
【0035】なお、上記図6,図7で示す工程では第1
,第2のポリシリコン層2,4を一度に溶融再結晶化す
るものについて説明したが、図4で示す製造方法と同様
にして第1,第2のポリシリコン層2,4を別々の工程
で溶融再結晶化するようにしてもよい。Note that in the steps shown in FIGS. 6 and 7 above, the first
, the second polysilicon layers 2 and 4 are melted and recrystallized at once, but the first and second polysilicon layers 2 and 4 are formed in separate steps in the same manner as the manufacturing method shown in FIG. It may also be melted and recrystallized.
【0036】また、図6,図7で示す工程では、第2の
p型ポリシリコン層4′を分離する分離溝55を、第1
のp型ポリシリコン層2を分離する分離溝50にかから
ないように第1のp型ポリシリコン層2′上に形成する
ものについて示したが、図8に示す本発明の第4の実施
例のように分離溝55を第1のp型ポリシリコン層2を
分離する分離溝50にかかるように形成してもよく、完
成した集積化太陽電池の動作は図6,図7で示す製造方
法により作製されたものと全く同じである。In addition, in the steps shown in FIGS. 6 and 7, the isolation trench 55 for isolating the second p-type polysilicon layer 4' is
In the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. The separation trench 55 may be formed so as to span the separation trench 50 separating the first p-type polysilicon layer 2, as shown in FIG. It is exactly the same as the one produced.
【0037】図9は本発明の第5の実施例による集積化
太陽電池の製造工程の一部を示す断面工程図であり、こ
れら図において、図1と同一符号は同一又は相当部分で
ある。以下、本第5の実施例の製造工程について説明す
る。絶縁基板1上に第1のp型ポリシリコン層2を形成
し、これに分離溝50を形成したのち絶縁層3を形成し
、さらに絶縁層3に開口35を形成した後第2のp型ポ
リシリコン層4を形成し、第1,第2のポリシリコン層
2,4を加熱し領域溶融再結晶化を行った後、第2のp
型ポリシリコン層4′に分離溝55を形成するまでの工
程は上記第3,第4の実施例と全く同様である。本実施
例では拡散等によりpn接合を形成するかわりに、CV
Dにより第2のp型ポリシリコン層4′上にn型微結晶
シリコンを堆積してpn接合を形成している。第2のp
型ポリシリコン層4′に図9(a)に示すように分離溝
55を形成した後、図9(b) に示すように、分割さ
れた第2のp型ポリシリコン層4′の各領域の一端上以
外の保護層5を除去する。この状態で、図9(c) に
示すように基板全面にn型微結晶シリコン44′をCV
Dにより形成し、さらにn型微結晶シリコン44′上に
透明導電膜45を形成する。ここでn型微結晶シリコン
44′上に透明導電膜45を形成するのは、微結晶シリ
コンは横方向の伝導性が低いため、これを補うためであ
る。透明導電膜45としては、酸化スズ(SnO2 )
やインジウムティンオキサイド(ITO)等が用いられ
る。この後、図9(d) に示すように、図9(b)
の工程で残した保護層5及び分離溝55部の絶縁層3を
除去し、これとともにこれら保護層5,絶縁層3上のn
型微結晶シリコン44′,透明導電膜45をリフトオフ
する。そして、分離溝底に露出した第1のp型ポリシリ
コン層2′と、隣接する領域の第2のp型ポリシリコン
層4′上のn型微結晶シリコン44′,透明導電膜45
とを接続することにより、分割された太陽電池の各領域
を直列に接続した構造を得る。完成した集積化太陽電池
の動作は図6,図7で示す製造方法により作製されたも
のと全く同じである。FIG. 9 is a cross-sectional process diagram showing a part of the manufacturing process of an integrated solar cell according to a fifth embodiment of the present invention, and in these figures, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. The manufacturing process of the fifth embodiment will be described below. A first p-type polysilicon layer 2 is formed on an insulating substrate 1, an isolation trench 50 is formed therein, an insulating layer 3 is formed, an opening 35 is further formed in the insulating layer 3, and a second p-type polysilicon layer 2 is formed on the insulating substrate 1. After forming a polysilicon layer 4 and heating the first and second polysilicon layers 2 and 4 to perform region melting and recrystallization, a second polysilicon layer 4 is formed.
The steps up to forming the isolation trench 55 in the mold polysilicon layer 4' are exactly the same as in the third and fourth embodiments. In this embodiment, instead of forming a pn junction by diffusion etc., CV
By D, n-type microcrystalline silicon is deposited on the second p-type polysilicon layer 4' to form a pn junction. second p
After forming the separation groove 55 in the type polysilicon layer 4' as shown in FIG. 9(a), each region of the divided second p-type polysilicon layer 4' is divided as shown in FIG. 9(b). The protective layer 5 is removed except on one end of the protective layer 5. In this state, as shown in FIG. 9(c), n-type microcrystalline silicon 44' is deposited over the entire surface of the substrate by CVD.
A transparent conductive film 45 is formed on the n-type microcrystalline silicon 44'. The reason why the transparent conductive film 45 is formed on the n-type microcrystalline silicon 44' is to compensate for the low lateral conductivity of microcrystalline silicon. The transparent conductive film 45 is made of tin oxide (SnO2).
or indium tin oxide (ITO). After this, as shown in Fig. 9(d), Fig. 9(b)
The protective layer 5 and the insulating layer 3 in the separation groove 55 portion left in the step of 2 are removed, and at the same time, the n
The mold microcrystalline silicon 44' and the transparent conductive film 45 are lifted off. The first p-type polysilicon layer 2' exposed at the bottom of the isolation trench, the n-type microcrystalline silicon 44' and the transparent conductive film 45 on the second p-type polysilicon layer 4' in the adjacent region.
By connecting these, a structure is obtained in which each region of the divided solar cell is connected in series. The operation of the completed integrated solar cell is exactly the same as that produced by the manufacturing method shown in FIGS. 6 and 7.
【0038】図10は本発明の第6の実施例による集積
化太陽電池の製造工程の一部を示す断面工程図であり、
図において、図6,図7と同一符号は同一又は相当部分
である。上述の第3の実施例では、分割された第2のp
型ポリシリコン層4′の各領域の一端上に保護層5を残
した状態でn型不純物の拡散を行い、該保護膜5下には
n型領域44が形成されないようにして、導電性ペース
トにより各セルのn型領域どうしが接続されない構造と
したが、本第6の実施例では、図10(a) に示すよ
うに保護膜5を全て除去した状態でn型不純物の拡散を
行い、図10(b) に示すように第2のp型ポリシリ
コン層4′の全表面にn型領域44を形成した後、エッ
チングにより図10(c) に示す分離用溝56を形成
して、これにより各セルのn型領域どうしが接続されな
い構造としている。FIG. 10 is a cross-sectional process diagram showing a part of the manufacturing process of an integrated solar cell according to a sixth embodiment of the present invention.
In the figures, the same reference numerals as in FIGS. 6 and 7 indicate the same or corresponding parts. In the third embodiment described above, the divided second p
The n-type impurity is diffused with the protective layer 5 left on one end of each region of the type polysilicon layer 4', and the conductive paste is However, in the sixth embodiment, the n-type impurity is diffused with the protective film 5 completely removed, as shown in FIG. 10(a). After forming an n-type region 44 on the entire surface of the second p-type polysilicon layer 4' as shown in FIG. 10(b), an isolation groove 56 shown in FIG. 10(c) is formed by etching. This provides a structure in which the n-type regions of each cell are not connected to each other.
【0039】図11(a) は本発明の第7の実施例に
よる保護ダイオードを備えた集積化太陽電池の構造を示
す断面図である。図において、図10と同一符号は同一
又は相当部分であり、62は保護ダイオードとして機能
する領域、60は各セル領域の光電変換部と保護ダイオ
ード部62を分離する溝、65は絶縁膜である。製造工
程は、絶縁基板1上に第1のp型ポリシリコン層2を形
成し、これに分離溝50を形成したのち絶縁層3を形成
し、さらに絶縁層3に開口35を形成した後第2のp型
ポリシリコン層4を形成し、第1,第2のポリシリコン
層2,4を加熱し領域溶融再結晶化を行った後、第2の
p型ポリシリコン層4′に分離溝55を形成するまでの
工程は上記第3,第4の実施例と全く同様であり、この
後、上述の第6の実施例と同様保護膜5を全て除去した
状態でn型不純物の拡散を行い、その後、所定のセル領
域の端部をエッチング溝60で分離して保護ダイオード
部62を形成し、分離溝60の側壁に露出した光電変換
部のpn接合を絶縁膜65で被覆する。そして導電性ペ
ースト6で下部電極であるp型層2′と隣接するセルの
n型領域44とを接続するとともにこれらと保護ダイオ
ード部62のn型領域とを接続し、また保護ダイオード
部62のp型領域と光電変換部の表面のn型領域とを接
続する。図11(b) は図11(a) の集積化太陽
電池の等価回路図であり、図において、70aは光電変
換部、71aは該光電変換部に接続された保護ダイオー
ド、70bは隣接するセル領域の光電変換部である。FIG. 11(a) is a cross-sectional view showing the structure of an integrated solar cell with a protection diode according to a seventh embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 10 indicate the same or equivalent parts, 62 is a region that functions as a protection diode, 60 is a groove separating the photoelectric conversion part and protection diode part 62 of each cell region, and 65 is an insulating film. . The manufacturing process consists of forming a first p-type polysilicon layer 2 on an insulating substrate 1, forming an isolation trench 50 in it, forming an insulating layer 3, and then forming an opening 35 in the insulating layer 3. After forming a second p-type polysilicon layer 4 and heating the first and second polysilicon layers 2 and 4 to perform region melting recrystallization, a separation groove is formed in the second p-type polysilicon layer 4'. The steps up to the formation of the protective film 55 are exactly the same as those in the third and fourth embodiments, and after that, the n-type impurity is diffused with the protective film 5 completely removed, as in the sixth embodiment. Thereafter, the end portions of predetermined cell regions are separated by etching grooves 60 to form protective diode portions 62, and the pn junctions of the photoelectric conversion portions exposed on the side walls of the separation grooves 60 are covered with an insulating film 65. Then, the conductive paste 6 connects the p-type layer 2', which is the lower electrode, with the n-type region 44 of the adjacent cell, and also connects these with the n-type region of the protection diode section 62. The p-type region and the n-type region on the surface of the photoelectric conversion section are connected. FIG. 11(b) is an equivalent circuit diagram of the integrated solar cell of FIG. 11(a), in which 70a is a photoelectric conversion section, 71a is a protection diode connected to the photoelectric conversion section, and 70b is an adjacent cell. This is the photoelectric conversion section of the area.
【0040】集積化太陽電池では、実使用時において基
板上の複数のセル領域の一部が影に入った場合、影に入
ったセルには、他のセルでの総発生電圧が逆方向電圧の
形で印加されることとなる。この逆方向電圧が素子の耐
圧を越える値となると素子の破壊が生ずる。本実施例の
ように各セル領域に該領域の光電変換部と並列に反対極
性の方向に保護ダイオードを接続した構造とすれば、電
流はこの保護ダイオードを通って流れるため、影になっ
た光電変換部に逆方向電圧として印加されることがなく
、素子の破壊を防止できる。なお、この保護ダイオード
は、全てのセル領域に対してではなく、光電変換部の逆
方向耐圧に応じて数セルにつき1つというように設ける
ようにしてもよい。[0040] In an integrated solar cell, if part of a plurality of cell areas on the substrate falls into the shadow during actual use, the total generated voltage in the other cells will be the reverse voltage for the cell in the shade. It will be applied in the form of If this reverse voltage exceeds the withstand voltage of the element, the element will be destroyed. If the structure is such that each cell region has a protection diode connected in parallel with the photoelectric conversion section in that region in the opposite polarity direction as in this example, current flows through this protection diode, so that the photoelectric conversion part in the shadow is Since no reverse voltage is applied to the converter, damage to the element can be prevented. Note that this protection diode may not be provided for all cell regions, but may be provided for each several cells depending on the reverse breakdown voltage of the photoelectric conversion section.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、絶縁
性基板上に設けられた第1の半導体層と、該第1の半導
体層上に設けられた絶縁層と、該絶縁層に設けられた開
口部において上記第1の半導体層に接触するように上記
絶縁層上に設けられた上記第1の半導体層と同一の材料
を主成分とする第2の半導体層とを備え、光の入射によ
って上記第2の半導体層において発生した光電流の一方
の極性を、上記絶縁層の開口部を介し上記第1の半導体
層を通して取り出す構成としたから、光電変換層となる
第2の半導体層中に特性を劣化させる不純物の混入のな
い高性能の太陽電池を実現することができ、また絶縁基
板上に形成するので、一基板上に複数の高性能の太陽電
池セルを集積したものを得ることができる効果がある。As described above, according to the present invention, the first semiconductor layer provided on the insulating substrate, the insulating layer provided on the first semiconductor layer, and the insulating layer provided on the insulating substrate. a second semiconductor layer mainly composed of the same material as the first semiconductor layer provided on the insulating layer so as to be in contact with the first semiconductor layer in the opening provided therein; Since one polarity of the photocurrent generated in the second semiconductor layer by the incidence of the photoelectric current is taken out through the first semiconductor layer through the opening of the insulating layer, the second semiconductor becomes the photoelectric conversion layer. It is possible to realize a high-performance solar cell without the inclusion of impurities that degrade characteristics in the layers, and since it is formed on an insulating substrate, it is possible to integrate multiple high-performance solar cells on one substrate. There are effects that can be obtained.
【0042】また、この発明においては、絶縁性基板上
に第1の半導体層を形成し、該第1の半導体層上に絶縁
層を形成し、該絶縁層に上記第1の半導体層が露出する
開口部を設け、上記絶縁層上に上記開口部において上記
第1の半導体層に接続する上記第1の半導体層と同一の
材料を主成分とする第2の半導体層を形成するようにし
たから、光電変換層となる第2の半導体層と下部電極と
なる第1の半導体層との混合が生じても、特性の劣化が
生じず、高性能の太陽電池を得ることができ、また容易
に集積化太陽電池を作製することができる効果がある。Further, in the present invention, a first semiconductor layer is formed on an insulating substrate, an insulating layer is formed on the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer is exposed to the insulating layer. A second semiconductor layer is formed on the insulating layer, the second semiconductor layer being connected to the first semiconductor layer in the opening and having the same material as the first semiconductor layer as a main component. Therefore, even if the second semiconductor layer serving as the photoelectric conversion layer and the first semiconductor layer serving as the lower electrode are mixed, the characteristics do not deteriorate, and a high-performance solar cell can be obtained easily. This has the effect of making it possible to fabricate an integrated solar cell.
【図1】この発明の第1の実施例による太陽電池の構造
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
【図2】この発明の第2の実施例による太陽電池の構造
を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a solar cell according to a second embodiment of the invention.
【図3】図1の実施例の太陽電池の製造工程を示す断面
工程図である。3 is a cross-sectional process diagram showing the manufacturing process of the solar cell of the example of FIG. 1. FIG.
【図4】図1の実施例の太陽電池の製造工程の他の例を
示す断面工程図である。4 is a cross-sectional process diagram showing another example of the manufacturing process of the solar cell of the embodiment shown in FIG. 1. FIG.
【図5】図1の実施例の太陽電池の製造工程のさらに他
の例を示す断面工程図である。5 is a cross-sectional process diagram showing still another example of the manufacturing process of the solar cell of the embodiment shown in FIG. 1. FIG.
【図6】本発明の第3の実施例による集積化太陽電池の
製造工程の一部を示す断面工程図である。FIG. 6 is a cross-sectional process diagram showing a part of the manufacturing process of an integrated solar cell according to a third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第3の実施例による集積化太陽電池の
製造工程の一部を示す断面工程図である。FIG. 7 is a cross-sectional process diagram showing a part of the manufacturing process of an integrated solar cell according to a third embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第4の実施例による集積化太陽電池の
製造工程を示す断面工程図である。FIG. 8 is a cross-sectional process diagram showing a manufacturing process of an integrated solar cell according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第5の実施例による集積化太陽電池の
製造工程を示す断面工程図である。FIG. 9 is a cross-sectional process diagram showing a manufacturing process of an integrated solar cell according to a fifth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第6の実施例による集積化太陽電池
の製造工程を示す断面工程図である。FIG. 10 is a cross-sectional process diagram showing a manufacturing process of an integrated solar cell according to a sixth embodiment of the present invention.
【図11】保護ダイオードを設けた本発明の第7の実施
例による集積化太陽電池の構造を示す断面図及び等価回
路図である。FIG. 11 is a cross-sectional view and an equivalent circuit diagram showing the structure of an integrated solar cell according to a seventh embodiment of the present invention provided with a protection diode.
【図12】半導体の溶融再結晶化技術を用いて形成した
従来の太陽電池の形成工程を示す断面工程図である。FIG. 12 is a cross-sectional process diagram showing a process for forming a conventional solar cell formed using a semiconductor melt recrystallization technique.
【図13】従来の集積型太陽電池の構造を示す図である
。FIG. 13 is a diagram showing the structure of a conventional integrated solar cell.
【図14】従来の他の集積型太陽電池の構造を示す図で
ある。FIG. 14 is a diagram showing the structure of another conventional integrated solar cell.
【図15】従来のさらに他の集積型太陽電池の構造を示
す図である。FIG. 15 is a diagram showing the structure of yet another conventional integrated solar cell.
1 絶縁性基板 2 第1の半導体層 3 絶縁層 4 第2の半導体層 44 接合層 5 キャップ層 6 導電性ペースト 45 透明導電膜 1 Insulating substrate 2 First semiconductor layer 3 Insulating layer 4 Second semiconductor layer 44 Bonding layer 5 Cap layer 6 Conductive paste 45 Transparent conductive film
Claims (9)
体層と、該第1の半導体層上に設けられた絶縁層と、該
絶縁層に設けられた開口部において上記第1の半導体層
に接触するように上記絶縁層上に設けられた上記第1の
半導体層と同一の材料を主成分とする第2の半導体層と
を備え、光の入射によって上記第2の半導体層において
発生した光電流の一方の極性が、上記絶縁層の開口部を
介し上記第1の半導体層を通して取り出されることを特
徴とする太陽電池。1. A first semiconductor layer provided on an insulating substrate, an insulating layer provided on the first semiconductor layer, and a first semiconductor layer provided in an opening provided in the insulating layer. a second semiconductor layer mainly composed of the same material as the first semiconductor layer provided on the insulating layer so as to be in contact with the first semiconductor layer; A solar cell characterized in that one polarity of the photocurrent is taken out through the first semiconductor layer through an opening in the insulating layer.
板上に障壁層を介して設けられていることを特徴とする
請求項1記載の太陽電池。2. The solar cell according to claim 1, wherein the first semiconductor layer is provided on the insulating substrate with a barrier layer interposed therebetween.
2の半導体層は、上記絶縁性基板上に、複数の領域に分
割されて形成されており、一の領域の第1の半導体層が
隣接する他の一の領域の光電流の他方の極性の取り出し
部に接続されていることを特徴とする請求項1又は請求
項2記載の太陽電池。3. The first semiconductor layer, the insulating layer, and the second semiconductor layer are formed on the insulating substrate by being divided into a plurality of regions, and the first semiconductor layer in one region is divided into a plurality of regions. 3. The solar cell according to claim 1, wherein the layer is connected to an extraction portion of the other polarity of the photocurrent in another region adjacent to the layer.
域が、該領域内で分割された上記第2の半導体層の一部
を用いて構成される保護ダイオードを備えたことを特徴
とする請求項3記載の太陽電池。4. All or some of the plurality of regions include a protection diode configured using a part of the second semiconductor layer divided within the region. The solar cell according to claim 3.
する工程と、該第1の半導体層上に絶縁層を形成する工
程と、該絶縁層に上記第1の半導体層が露出する開口部
を設ける工程と、上記絶縁層上に上記開口部において上
記第1の半導体層に接続する該第1の半導体層と同一の
材料を主成分とする第2の半導体層を形成する工程とを
含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。5. Forming a first semiconductor layer on an insulating substrate, forming an insulating layer on the first semiconductor layer, and exposing the first semiconductor layer to the insulating layer. a step of providing an opening; and a step of forming a second semiconductor layer on the insulating layer, the second semiconductor layer being connected to the first semiconductor layer at the opening and having the same material as the first semiconductor layer as a main component. A method for manufacturing a solar cell, comprising:
する工程と、該第1の半導体層を複数の領域に分割する
工程と、該第1の半導体層を絶縁層で被覆する工程と、
上記絶縁層の上記第1の半導体層上の所定の箇所に開口
部を設ける工程と、上記絶縁層上に上記開口部において
上記第1の半導体層に接続する該第1の半導体層と同一
の材料を主成分とする第2の半導体層を形成する工程と
、該第2の半導体層を上記第1の半導体層の領域に従っ
て複数の領域に分割する工程と、上記複数の領域のうち
一の領域の上記第1の半導体層を、隣合う他の一の領域
の上記第1の半導体層側とは反対の極性の電流取り出し
部に電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする太
陽電池の製造方法。6. A step of forming a first semiconductor layer on an insulating substrate, a step of dividing the first semiconductor layer into a plurality of regions, and a step of covering the first semiconductor layer with an insulating layer. and,
providing an opening at a predetermined location on the first semiconductor layer of the insulating layer; a step of forming a second semiconductor layer mainly composed of a material, a step of dividing the second semiconductor layer into a plurality of regions according to the region of the first semiconductor layer, and a step of dividing the second semiconductor layer into a plurality of regions according to the region of the first semiconductor layer; a step of electrically connecting the first semiconductor layer of a region to a current extraction portion of a polarity opposite to the first semiconductor layer side of another adjacent region. How to manufacture batteries.
晶化する工程を含むことを特徴とする請求項5又は請求
項6記載の太陽電池の製造方法。7. The method of manufacturing a solar cell according to claim 5, further comprising the step of melting and recrystallizing the first and second semiconductor layers.
晶化は同時に行うことを特徴とする請求項7記載の太陽
電池の製造方法。8. The method of manufacturing a solar cell according to claim 7, wherein the first and second semiconductor layers are melted and recrystallized simultaneously.
層に達する分割溝を形成することにより行った後、該第
2の半導体層の該分割溝の側壁部を含む表面部に該第2
の半導体の導電型とは反対の導電型の半導体層を形成す
ることを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれか
記載の太陽電池の製造方法。9. After dividing the second semiconductor layer by forming a dividing groove that reaches the insulating layer, the second semiconductor layer is divided into a surface portion of the second semiconductor layer including the side wall portion of the dividing groove. 2
9. The method for manufacturing a solar cell according to claim 6, further comprising forming a semiconductor layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174507A JPH04369869A (en) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | Solar cell and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174507A JPH04369869A (en) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | Solar cell and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04369869A true JPH04369869A (en) | 1992-12-22 |
Family
ID=15979717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3174507A Pending JPH04369869A (en) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | Solar cell and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04369869A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019009242A (en) * | 2017-06-22 | 2019-01-17 | ソーラーフロンティア株式会社 | Photoelectric conversion module |
-
1991
- 1991-06-18 JP JP3174507A patent/JPH04369869A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019009242A (en) * | 2017-06-22 | 2019-01-17 | ソーラーフロンティア株式会社 | Photoelectric conversion module |
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