JPS5810872A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池の製造方法

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JPS5810872A
JPS5810872A JP56108871A JP10887181A JPS5810872A JP S5810872 A JPS5810872 A JP S5810872A JP 56108871 A JP56108871 A JP 56108871A JP 10887181 A JP10887181 A JP 10887181A JP S5810872 A JPS5810872 A JP S5810872A
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JP
Japan
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aluminum
layer
substrate
semiconductor substrate
electrode layer
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Pending
Application number
JP56108871A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Morita
廣 森田
Taketoshi Kato
加藤 健敏
Hiroshi Washida
鷲田 浩志
Akira Onoe
尾上 彰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS5810872A publication Critical patent/JPS5810872A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H10F10/00Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/14Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
    • 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

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は太陽電池の製造方法に係り、特に背面電場効
果を良好にする太陽電、池の製造方法に関するものであ
る。
従来の太陽′電池、例えばシリコン半導体基板を用いた
太陽電池の製造方法は、基板にP型シリコンを用いる場
合、表面にリンを高温で熱拡散し、?導電層を形成して
?P綾合をまず形成する。次に電極金属を裏面では全面
一こ1表面では光の入射績を大きくとるため格子状に形
成する。そしてさらに反射防止膜を表面に形成する各工
程を踏襲している。
このようにして得られる太陽電池については近年効率を
向上し、とりわけ裏面電極に近いところでキャリアを生
成する長波長光に対し感度を特に大幅に改良する目的で
、背面電場効果(Backsurface field
 cffs+ct)をもたせる工夫が施されるようにな
っている。この工夫によれば表面側では構造を変えない
が、裏面側で基板面に同導電型高11[の不純物を導入
して同型高濃度層を配置し、裏面近くで生成されるキャ
リアを内部電場で有効に集収し効率を高めるようにする
ものである。この工夫を施すため基板裏面に同型不純物
を炉内加熱による合金又は拡散法で高濃度層を形成する
か、あるいは高濃度の板体に低濃度層をエピタキシャル
成長させてこの型式の基板にあてる等の手段がとられて
いる。pHシリコン基板については例えばアルミニウム
蒸着膜、アルミニウムペースト印刷膜、アルミニウム箔
の熱圧着膜の何れか膜体を添付し、炉中で800〜85
0℃でシンターしてシリコン中にこのアルミニウムを拡
散する方法が最も一般的に手がけられている。
しかしこの熱処理によると、シリコン基板はヒートダメ
ージを受け、著しくP型層中の少数キャリアライフタイ
ムを低下させる為、せっかく背面電場を設けても十分に
効率の向上を達成させない。
この発明はこのような欠点を除き背面電場効果を良好に
する太陽電池の製造方法を提供するもので、即ち(1)
 P型シリコン半導体基板の一側表面にn型半導体層を
形成する工程と、アルミニウムまたはアルミニウムを含
む合金より成る裏面電極層を前記半導体基板の他側表面
に形成する工程と、レーザ光を照a”tsq、bx渇q
選択的に半導体基板と裏面電極層との界面を加熱するこ
とによりアルミニウムを裏面電極層に隣接する半導体基
板中に拡散してP9型層を形成する工程と、表面電極を
形成する工程を含む太陽電池の製造方法、及び(2)P
型シリコン半導体基板の一側表面にn型不純物を拡散し
てn型層を形成する工程と、アルミニウムまたはアルミ
ニウムを含む合金よりなる裏面電極層を前記半導体基板
の他側裏面に形成する工程と、レーザ光を照射すること
により選択的に半導体基板と裏面電極層との界面を加熱
することによりアルミニウムを裏面電極層に隣接する半
導体基板中に拡散してP9型層を形成する工程と、表面
電極層を形成する工程を含む前記第1項に記載の太陽電
池の製造方法にある。このようなこの発明は、レーザ光
lこより基板と裏面電極層との界面を加熱しアルミニウ
ムを拡散させることにより、基板のヒートダメージを抑
制し、P型層中のライフタイムを損ねることな(裏面電
極層に隣接する半導体基板表面にP“型層を形成し、効
率を向上させた太陽電池を得させるものである。
い九にすればシリコン基板中のライフタイムを損わずに
背面電場を形成出来る′h)ということは問題であった
。従来の方法即ち305mm度のアルミニウム蒸着膜又
はアルミニウムペーストによる印刷膜をr型シリコン基
板の裏面に形成し、炉内でこの基板を熱処理してP”!
1層を形成する方法をとる場合にはライフタイムの低下
が著しい。例えばもともとのウェハーで8asecのラ
イフタイムであったものでも熱処理により2.7μSe
cにまで低下してしまう。こ\でこのライフタイムはレ
ーザ光で電子−ホール対を生成し、マイクロ波を照射し
てこの反射強度の減衰から求める周知の方法により測定
したものであり、文飾された熱処理は3oI&のアルミ
ニウム蒸着膜を形成して9素ガス中で徐熱、徐冷し、1
〜3分間815〜820℃での最高温保持を条件としで
ある。
これに対し同様のP′″型層を形成する為にI/−ザ光
を用いアルミニウム拡散させるこの発明の方法による場
合には、ライフタイムは例えば64 leeであり、低
下は僅少にキ望められる。この例でも基板裏面に形成さ
れるアルミニウム蒸着膜は30声としである。そして前
述の炉焼成による場合と同一のアルミニウム拡散を達成
させる為に、裏面電極層と基板の界面から基板側に形成
されるアルミニウムーシリコン合金層のシート抵抗及び
拡散深さを遂次測定し4rがらレーザ光を照射し、レー
ザパワー、照射条件を適正にしである。炉焼放でえた背
面電場効果を効果的にしている太陽電池では、前記のア
ルミシリコン合金表面のシート抵抗が18Ω/口であっ
たので、レーザ光の照射条件もこれに合わせ、YAGレ
ーザの出力を各様に変更し適正条件にし、である。
以下図面を参照してこの発明の実施例につき詳細に説明
する。
第1図はこの発明の製造方法により形成された太陽電池
の断面図である。面指数(10G)で比抵抗lΩ・−の
デ型シリコン基板(1)を準備する。この基板はFZ法
により製造され、少数キャリアライフタ(2)を基板−
側表面側に形成する。このため番とは890℃てオキシ
三塩化リンPOCJ、を気相使用しリンを20分間デポ
ジットし、ひきつづき10分間のドライブインを行うこ
とにより高濃度に拡散すればよい。この結果表面に生じ
た損傷穴の高濃度不純物添加領域、いわゆる多欠陥層(
lead 1ayer)をエツチング除去し、適度の表
面製置で損傷の少ない接合深さ0.2jmの接合を形成
させる。
次に基板他側裏面(3)に裏面電極(4)としてアルミ
ニウム膜を形成する。I X 10 ”1orr以下の
真空中番こ怠かれた純[99,99%のアルミニウム蒸
発源に0、2ムのビーム電流、3KVの加速電圧で電子
纏束を照射することにより、アルミニウムを蒸発させ同
一真空槽中に設置した基板に成膜するいわゆる電子ビー
ム蒸着法によればよい。但し膜の付着力を増す為に蒸着
中の基板温度を300 ”Cとし、蒸着速度30001
/w+!aで30IAmの膜を形成した。
続いてこのアルジニウム膜の上にレーザ光を照射しアル
ミニウムーシリコン境界層近傍を加熱しP′″型層(5
)の形成を行う。使用したレーザはQスイッチYAGレ
ーザで発振波長1.06μm、出力IKW、パルス周波
数5KH,とし、ガルバノミラ−スキャナーにより3イ
ンチの基板裏面アルミニウム面内を均一に照射出来るよ
うにしたものである。
次に、表面電極(Ωを形成する。まず弗酸の薄い水溶液
で表面酸化膜を除去した後、真空蒸着法とフォトエツチ
ング法とをくり返すことにより、格子状の微細三層金属
電極をこの例の表面電極として形成する。この表面電極
はシリコン側から8001のチタン(7)、500Xの
パラジウム(8)、5j1mの銀(9)により構成され
ている。また、裏′面にも、直列抵抗を減少する目的と
リード線の取出しを容易にする目的から銀層01を蒸着
法により5Jm形成する。
更に太陽光の入射面での反射ロスを少くする為表面電極
(2)上に五酸化タンタル膜aυをsoo l、スパッ
タリング法番こより形成する。最後に基板側周縁の拡散
層をおとし、エンキャップ材az、リード(13゜a番
付を行う。
形成された太陽電池に太陽光を100mW/−照射させ
特性を調べたところ、開放電圧0.61V、短絡電流3
6mA/j、変換動$16.5%の値が得られ、従来の
炉アニールによりアルミ−シリコンを合金化する方法で
同一構造につくったものの変換効率が14.7%である
のに比較して著しく特性の改良を果させている。また両
者のそれぞれを含めてスペクトラレヌボンスを測定する
と第2図のような結果が得られる。実es*aイは背面
電場効果をもたない従来例に係り、点S**口は炉内焼
成によって背面電場効果をもたせた例に係り、一点鎖線
曲線ハはこの発明のレーザアニールにより背面電場効果
をもたせた例に係る。0例はイ例に比較して長波長域で
の特性がよいが、短波長域では基板中のライフタイムが
低下した為にむしろ劣っている。
ハ例では基板中のライフタイムの低下が少ない為に長波
長、短波長両域共にイに比較【7て改良効果がみられ、
この結果太陽光下の効率を改良している。
この実施例ではII9型層の形成はP型基板中への不純
物拡散によっているが、基板がP型層上にn型層のエピ
タキシャル成長を行わせ接合を形成させたものであって
もよろしい。
以上、この発明によれば基板裏面電極層に隣接するアル
ミニウム拡散層の形成に炉焼成を用いな太陽電池の製造
を容品化する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の製造方法に係る太陽電池の断面図、
第2図はこの発明及び従来の各製造方法に係る太陽電池
の比較特性図である。 (1)・・・基板 (2)・−・鳳′″型層 (4)・・・裏面電極層 (5)・−・P0型層 (6)・・・表面電極 代理人 弁理士 井 上 −列 第  1  図 第  2  図 波−1c(pm)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)PINシリコン半導体基板の一儒表面化n型半導
    体層を形成する工程と、アルミニウムまたはν ザ光を照射t’5−ax々吟選択的に半導体基板と裏面
    電極層との界面を加熱することによりアルミする工程を
    含むことを4!徴とする太陽電池の製造方法。
  2. (2)Fluシリコン半導体基板のm個表面にnWi不
    純物を拡散して、mmを形成する工程と、アルミニウム
    またはアルミニウムを含む合金よりなる裏面電極層を前
    記半導体基板の他側裏面に形成すΦ〆 る工程と、レーザ光を照射−4”1)ζ★ニ書書違選択
    的半導体基板と裏面電極層との界面を加熱するととによ
    りアルミニウムを裏面電極層に隣接する半導体基板中に
    拡散してpQ m層を形成する工程と、表面電極層を形
    成する工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の太陽電池の製造方法。
JP56108871A 1981-07-14 1981-07-14 太陽電池の製造方法 Pending JPS5810872A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6190486A (ja) * 1984-10-09 1986-05-08 Mitsubishi Electric Corp 放電励起型短パルスレ−ザ装置
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CN102723267A (zh) * 2012-05-29 2012-10-10 奥特斯维能源(太仓)有限公司 晶体硅太阳能电池制造方法及激光二次烧结方法

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