JPH0794764A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JPH0794764A
JPH0794764A JP5233250A JP23325093A JPH0794764A JP H0794764 A JPH0794764 A JP H0794764A JP 5233250 A JP5233250 A JP 5233250A JP 23325093 A JP23325093 A JP 23325093A JP H0794764 A JPH0794764 A JP H0794764A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】取扱い時および外部応力等の作用によるシリコ
ンセルの割れやクラックの発生率を低減する。 【構成】(100)面を受光面とするシリコンセル1の
表面における外縁部近傍に無反射パターン2を形成しな
い部分9を構成するとともに、シリコン基板5の劈開方
向<010>,<001>に一致しない4辺によりシリ
コンセル1の表面を構成する。シリコンセル1の端部に
おいて充分な厚みを確保することによってこの部分から
の割れやクラックの発生を防止するとともに、溶接方向
と劈開方向とが一致しないようにして溶接歪みの蓄積を
防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、単一または複数の矩
形のシリコンセルによって構成した太陽電池等の光電変
換装置に関し、特に無反射表面構造を有した光電変換装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】高効率の太陽電池としてブラックセルが
知られている。このブラックセルは、入射光の反射を低
減し、また、基板内部での実効的な光路長を増加させる
べく、表面に多数の微小なピラミッド形状の凹凸を形成
したものである。さらに、この表面の凹凸形状として、
ピラミッドの頂点がセルの内側を向いた逆ピラミッドパ
ターンやV字型の溝からなるVグルーブパターン等の開
発が進められている。これらは、NRS(Non−Re
frecting−Surface:無反射表面形状)
と総称されている。NRSは、面方位が(100)のシ
リコン単結晶板を、約摂氏80度に加熱した弱アルカリ
性のエッチング液で数十分間エッチングすることにより
形成される。このエッチングにより図8および図9に示
すように、シリコンセル81,91の上面には例えば微
細なピラミッド形状82やV字型の溝92が表面電極8
3,93の設置部分を除いて多数形成される。
【0003】なお、シリコンセル81,91は、シリコ
ン基板の表面からリン等のN型不純物を拡散し、表面近
傍にはPN接合が形成されている。表電極は入射光を妨
げず有効にキャリアを収集するために例えば櫛型電極8
3,93を配置し、基板85,95の裏面にP型不純物
を拡散したP+ 拡散層88,98を形成するとともに全
面に裏電極86,96を備えて構成されている。一般
に、太陽電池モジュールは複数のシリコンセル81,9
1をインタコネクタと呼ばれる金属片を介して並列また
は直列に電気的に接続して構成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記N
RSを有するシリコンセルにおいて、ピラミッド形状や
V字型の溝等の無反射パターンの形成方向は、シリコン
セルの(100)面内における<010>または<00
1>方向であり、結晶の劈開方向と同方向に形成され
る。このため、表面が平滑なシリコンセルに比べて取扱
い時に割れを発生しやすい問題があった。特に、従来の
NRS構造のシリコンセルでは、無反射パターンが表面
の端部まで形成されていたため、この部分から割れやク
ラックを発生しやすい問題があった。
【0005】また、図7(同図においてNRSは省略し
ている。)に示すように従来のシリコンセル81では、
表面の4辺のいずれかが劈開方向である無反射パターン
の形成方向に一致していたため、シリコンセル81に接
続用のインタコネクタ84を溶接する際に、劈開方向に
溶接方向が一致して溶接歪みが蓄積し、外部応力の増加
にともなってシリコンセルが脆弱化する問題がある。さ
らに、無反射パターンにより基板の厚さが薄い部分は熱
容量が小さいため、他の部分と比べて溶接時に急激に加
熱されることとなり、熱応力の発生によりクラックを生
じやすくなる問題があった。特に、インタコネクタの接
続強度を大きくするために溶接電力を上昇させるとクラ
ックの発生率が高くなり、歩留りが低下して生産コスト
の上昇を招く問題があった。
【0006】この発明の目的は、シリコンセルの表面の
外縁部において無反射パターンを形成しないようにする
とともに、表面の各辺がシリコンセルの劈開方向に一致
しないようにすることにより、シリコンセルの取扱い時
や溶接作業時における割れやクラックの発生率を低下さ
せ、作業性の向上およびコストの低廉化を実現できる光
電変換装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した発明
は、単一または複数の矩形のシリコンセルにより構成さ
れ、各シリコンセルの受光面に微細な立体形状の無反射
パターンを連続して形成した光電変換装置において、シ
リコンセルの表面の外縁部の所定範囲に無反射パターン
を形成せず、シリコンセルの劈開方向に一致しない4辺
によりシリコンセルの表面を構成したことを特徴とす
る。
【0008】請求項2に記載した発明は、前記シリコン
セルの表面の4辺が劈開方向となす角度を45度とした
ものである。
【0009】
【作用】請求項1に記載した発明においては、光電変換
装置を構成する矩形のシリコンセルの表面の外縁部の所
定範囲において、無反射パターンが形成されず、また、
シリコンセルの表面の4辺はいずれも劈開方向に一致し
ない。したがって、シリコンセルの外縁部の所定範囲に
おいて充分な厚さが確保され、この部分から割れやクラ
ックが発生する確率が低くなる。また、溶接方向はシリ
コンセルの劈開方向に一致せず、溶接歪みによる内部応
力の蓄積に起因する割れやクラックの発生確率が低くな
る。
【0010】請求項2に記載した発明においては、シリ
コンセルの表面の4片が劈開方向となす角度を45度と
することにより、複数のシリコンセルによって構成され
るモジュール内の1枚のシリコンセルに割れを生じた場
合にも、モジュールの電気的接続の一部を維持できる可
能性が高くなる。
【0011】
【実施例】図1は、この発明の実施例である光電変換装
置を構成するシリコンセルの平面図である。同図におい
てNRSは省略されている。シリコンセル1の表面に
は、外縁部9を除く全面に渡って無反射パターンが形成
されている。このシリコンセル1の表面の一辺には表面
電極3が備えられており、この表面電極4にインタコネ
クタ4が溶接されている。面方位が(100)のシリコ
ンセル1においてエッチングにより形成された無反射パ
ターンはシリコンセル1の<010>または<001>
の劈開方向に連続的に形成される。シリコンセル1は表
面を構成する4辺がこの劈開方向に例えば45度の角度
で交わるように単結晶ウエハから取り出される。
【0012】図2は、上記シリコンセルの要部の拡大斜
視図である。同図に示すように、シリコンセル1を構成
するシリコン基板5の表面には多数の逆ピラミッド状の
無反射パターン2が形成されている。この逆ピラミッド
形状の無反射パターン2は面方位(100)における<
010>および<001>の劈開方向と同方向に連続的
に形成されている。この無反射パターン2は基板5の表
面において表面電極3の設置部分およびセルの外縁部に
おいて形成されていない。
【0013】図3は、この発明の別の実施例に係るシリ
コンセルの要部の拡大斜視図である。シリコンセル11
を構成するシリコン基板15の表面にはV字型の溝形状
の無反射パターン12が多数形成されている。このV字
型の溝は<010>または<001>の劈開方向と同方
向に連続して形成されている。このシリコンセル11に
おいても前述のシリコンセル1と同様に、基板15の表
面において表面電極13の設置部およびセルの外縁部近
傍において無反射パターン12は形成されていない。
【0014】図4は、この発明の実施例である光電変換
装置を構成するシリコンセルの製造工程の一部を示す図
である。シリコン単結晶のウエハ41は上面の面方位が
(100)のものを用い、その上下両面に酸化膜42を
形成する。次いでウエハ41の上面に無反射パターンを
形成する部分の酸化膜42をエッチングするためのフォ
トレジスト43が載置される。このフォトレジスト43
は、シリコンセルの表面に形成される無反射パターンを
構成する逆ピラミッド形状に対応した位置に窓開け部4
4が多数形成されている。このフォトレジスト43はウ
エハ41の上面の劈開方向<010>および<001>
に対して所定角度θだけ傾けて載置される。この角度θ
は前述の例では45度である。
【0015】このようにして、無反射パターンを形成す
る位置において酸化膜をフォトリソグラフィにより除去
し、前述のアルカリ性のエッチング液でエッチングして
無反射パターンを形成する。続いて、表裏面の酸化膜を
別々に除去し、それぞれにN型およびP型の不純物を拡
散して表面近傍にPN接合を形成し、フォトリソグラフ
ィにより表面に電極パターンを形成した後に、表面およ
び裏面の蒸着、表面に反射防止膜の蒸着を行い、ウエハ
をダイシングして複数のシリコンセルを得る。
【0016】なお、図5に示すようにウエハ41の上面
に電極をフォトリソグラフィにより形成する際に用いら
れるフォトレジスト54も、ウエハ41の上面における
劈開方向<010>または<001>に対して所定角度
θだけ傾けて載置される。
【0017】以上の工程により作成されたシリコンセル
を用いることにより、図6(A)に示すように、複数の
シリコンセル1を直列に接続したモジュールにおいて、
1つのシリコンセル1aに割れを生じた場合でも、シリ
コンセル1aの上下辺と劈開方向とが傾斜しているた
め、シリコンセル81の上下辺が劈開方向に一致する場
合(同図(B)参照)に比較して、シリコンセル1aの
上下に位置するシリコンセル1b,1cとの接続状態を
一部において維持することができる可能性が高くなる。
なお、図6においてNRSは省略されている。
【0018】また、本願発明のシリコンセルを用いるこ
とにより、割れやクラックの発生率を低減するのみなら
ず、出力特性を改善することが可能となった。これは、
シリコンセルの表面の外縁部近傍9を平滑化することに
よる逆方向のリーク電流が低減され、曲線因子が改善さ
れるためである。
【0019】
【発明の効果】この発明によれば、シリコンセルの表面
の外縁部近傍の所定範囲を平滑化しておくことにより端
部からの割れやクラックの発生を防止することができ、
取扱い作業性が向上する利点がある。また、シリコンセ
ルの表面を構成する4辺は劈開方向に一致せず、インタ
コネクタ等の溶接時における溶接歪みおよび加熱による
割れやクラックの発生を防止することができる利点があ
る。さらに、並列または直列接続されたモジュールの一
部のシリコンセルにおいて劈開方向の割れが生じた場合
でも、その一部において左右または上下のシリコンセル
との接続状態を維持できる可能性が高く、特にシリコン
セルの表面を構成する4辺が劈開方向となす角度を45
度とすることにより接続状態を維持できる可能性が極め
て大きくなり、モジュール内での発生電圧および発生電
流の不均一を生じることがなく、信頼性の向上を図るこ
とができる利点がある。加えて、1枚のウエハから複数
のシリコンセルをダイシングにより作成する場合、ウエ
ハ端部から割れを生じた場合にも、シリコンセルの表面
を構成する4辺を劈開方向に一致させた場合に比較して
シリコンセルの破損数を少なくすることができる可能性
が高く、歩留りを向上できる利点がある。
【0020】また、シリコンセル表面の外縁部近傍の所
定範囲を平滑化することとシリコンセルの表面を構成す
る4辺を劈開方向に一致させないこととの組み合わせに
より、セル外縁部からのリーク電流が低減され、シリコ
ンセル自身の出力特性が改善されるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例である光電変換装置を構成す
るシリコンセルの平面図である。
【図2】同シリコンセルの要部の拡大斜視図である。
【図3】この発明の別の実施例に係るシリコンセルの要
部の拡大斜視図である。
【図4】この発明の実施例に係るシリコンセルの製造工
程における状態を示す図である。
【図5】同製造工程における状態を示す図である。
【図6】この発明の実施例に係る光電変換装置を構成す
るシリコンセルに割れが生じた場合を従来と比較して説
明する図である。
【図7】従来の光電変換装置を構成するシリコンセルの
平面図である。
【図8】従来のシリコンセルの要部の拡大斜視図であ
る。
【図9】同従来のシリコンセルの要部の拡大斜視図であ
る。
【符号の説明】
1−シリコンセル 2−無反射パターン 3−表面電極 5−シリコン基板 9−無反射パターンの形成されない外縁部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単一または複数の矩形のシリコンセルによ
    り構成され、各シリコンセルの受光面に微細な立体形状
    の無反射パターンを連続して形成した光電変換装置にお
    いて、 シリコンセルの表面の外縁部の所定範囲に無反射パター
    ンを形成せず、シリコンセルの劈開方向に一致しない4
    辺によりシリコンセルの表面を構成したことを特徴とす
    る光電変換装置。
  2. 【請求項2】前記シリコンセルの表面の4辺が劈開方向
    となす角度を45度とした請求項1に記載の光電変換装
    置。
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