JPS622712B2 - - Google Patents
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- JPS622712B2 JPS622712B2 JP56137331A JP13733181A JPS622712B2 JP S622712 B2 JPS622712 B2 JP S622712B2 JP 56137331 A JP56137331 A JP 56137331A JP 13733181 A JP13733181 A JP 13733181A JP S622712 B2 JPS622712 B2 JP S622712B2
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- Japan
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- thickness
- layer
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- solar cell
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- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/14—Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
- H10F10/144—Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs,AlGaAs, or InP photovoltaic cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing 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】
この発明は、光エネルギーを電気エネルギーに
交換する太陽電池の製造方法に係り、特にその機
械的強度を保持しつつ、軽量化を計るための製造
方法の効良に関するものである。
交換する太陽電池の製造方法に係り、特にその機
械的強度を保持しつつ、軽量化を計るための製造
方法の効良に関するものである。
近年、人工衛星などの宇宙空間用機器の電源と
して太陽電池が広く用いられつつあり、現在主と
してシリコン太陽電池が広く用いられている。し
かし、このような用途に対しては限られた容積
で、より多くの電力を得るために、高い変換効率
をもつた太陽電池が要望され、さらに、宇宙空間
においては放射線が降りそそいでいるので、放射
線による特性の劣化のないことが要求される。こ
のような要求に対して、現在最も高い変換効率を
有し、耐放射線性にも優れているヒ化ガリウム
（GaAs）太陽電池が注目されている。
して太陽電池が広く用いられつつあり、現在主と
してシリコン太陽電池が広く用いられている。し
かし、このような用途に対しては限られた容積
で、より多くの電力を得るために、高い変換効率
をもつた太陽電池が要望され、さらに、宇宙空間
においては放射線が降りそそいでいるので、放射
線による特性の劣化のないことが要求される。こ
のような要求に対して、現在最も高い変換効率を
有し、耐放射線性にも優れているヒ化ガリウム
（GaAs）太陽電池が注目されている。
第１図は従来のGaAs太陽電池の一例を示す平
面図、第２図は第１図の―線での断面図であ
る。この従来のGaAs太陽電池は、250〜300μｍ
の厚さをもつｎ形のGaAs基板１の上にｐ形GaAs
層２を形成して、両者間にpn接合３が形成され
ており、さらに、ｐ形GaAs層２の上にｐ形アル
ミニウム・ガリウム・ヒ素（AlGaAs）層４が形
成されている。そして、ｎ側電極５はｎ形GaAs
基板１の裏面に形成され、ｐ側電極６はｐ形
AlGaAs層４の表面に、同表面への光入射をあま
り妨げないように部分的に（この例では第１図に
示すように櫛状に）形成されている。ｐ形
AlGaAs層４の表面の上記ｐ側電極６が形成され
ていない部分には反射防止膜７が形成されてい
る。さらに、太陽光に対して透明な板、例えば、
100〜250μｍの厚さをもつ溶融シリカまたはセリ
ウームをドープしたマイクロシートのカバーガラ
ス８が透明シリコーン樹脂９によつてｐ側電極６
および反射防止膜７の上に接着されている。
面図、第２図は第１図の―線での断面図であ
る。この従来のGaAs太陽電池は、250〜300μｍ
の厚さをもつｎ形のGaAs基板１の上にｐ形GaAs
層２を形成して、両者間にpn接合３が形成され
ており、さらに、ｐ形GaAs層２の上にｐ形アル
ミニウム・ガリウム・ヒ素（AlGaAs）層４が形
成されている。そして、ｎ側電極５はｎ形GaAs
基板１の裏面に形成され、ｐ側電極６はｐ形
AlGaAs層４の表面に、同表面への光入射をあま
り妨げないように部分的に（この例では第１図に
示すように櫛状に）形成されている。ｐ形
AlGaAs層４の表面の上記ｐ側電極６が形成され
ていない部分には反射防止膜７が形成されてい
る。さらに、太陽光に対して透明な板、例えば、
100〜250μｍの厚さをもつ溶融シリカまたはセリ
ウームをドープしたマイクロシートのカバーガラ
ス８が透明シリコーン樹脂９によつてｐ側電極６
および反射防止膜７の上に接着されている。
このような構造のGaAs太陽電池１１において
は、光電流発生に有効な光キヤリヤは主としてｐ
形GaAs層２内で発生する。ｐ形GaAs層２の上に
はｐ形AlGaAs層４が設けられているので、発生
した光キヤリヤのｐ形GaAs層２表面での再結合
による損失をかなり防ぐことができ、高効率の太
陽電池が実現されている。さらに、空乏層領域、
およびｎ形GaAs基板１内のpn接合３からホール
の拡散長さ程度までの領域内で発生した光キヤリ
ヤも光電流発生に寄与する。これより奥深いｎ形
GaAs基板１内で発生する光キヤリヤは非常にわ
ずかであり、かつ、pn接合３に到達しないの
で、光電流発生には寄与しない。なお、ｐ形
AlGaAs層４内で発生する光キヤリヤは、表面再
結合するので光電流発生には寄与できない。従つ
て、この層４での光の吸収はできるだけ少なくす
ることが望ましく、この層４の厚さは１μｍ以下
というように薄くされている。通常ｐ形GaAs層
２の厚さは数μｍ以下、空乏層の厚さは１μｍ以
下、ｎ形GaAs基板１中のホールの拡散長さは数
μｍ以下であり、有効な受光領域はｐ形AlGaAs
層４とｐ形GaAs層２との界面から10μｍ程度、
深くても20μｍ以下という極めて薄い厚さであ
る。従つて、表面から10〜20μｍ以上離れた所で
生じる放射線損傷は変換効率には影響せず、表面
から200〜300μｍの有効受光領域を有するシリコ
ン太陽電池に比して耐放射線性に優れているとい
える。
は、光電流発生に有効な光キヤリヤは主としてｐ
形GaAs層２内で発生する。ｐ形GaAs層２の上に
はｐ形AlGaAs層４が設けられているので、発生
した光キヤリヤのｐ形GaAs層２表面での再結合
による損失をかなり防ぐことができ、高効率の太
陽電池が実現されている。さらに、空乏層領域、
およびｎ形GaAs基板１内のpn接合３からホール
の拡散長さ程度までの領域内で発生した光キヤリ
ヤも光電流発生に寄与する。これより奥深いｎ形
GaAs基板１内で発生する光キヤリヤは非常にわ
ずかであり、かつ、pn接合３に到達しないの
で、光電流発生には寄与しない。なお、ｐ形
AlGaAs層４内で発生する光キヤリヤは、表面再
結合するので光電流発生には寄与できない。従つ
て、この層４での光の吸収はできるだけ少なくす
ることが望ましく、この層４の厚さは１μｍ以下
というように薄くされている。通常ｐ形GaAs層
２の厚さは数μｍ以下、空乏層の厚さは１μｍ以
下、ｎ形GaAs基板１中のホールの拡散長さは数
μｍ以下であり、有効な受光領域はｐ形AlGaAs
層４とｐ形GaAs層２との界面から10μｍ程度、
深くても20μｍ以下という極めて薄い厚さであ
る。従つて、表面から10〜20μｍ以上離れた所で
生じる放射線損傷は変換効率には影響せず、表面
から200〜300μｍの有効受光領域を有するシリコ
ン太陽電池に比して耐放射線性に優れているとい
える。
このように、GaAs太陽電池は宇宙空間機器用
として優れた特性を有しているが、GaAsはシリ
コンに比して比重が大きいので、同一寸法のシリ
コン太陽電池より重くなる。これは人工衛星の打
上げ時などに重大な欠点となる。一方上述のよう
にGaAs太陽電池の有効受光領域は厚さ10〜20μ
ｍの領域であるので、太陽電池の厚さはこの程度
で十分であるが、宇宙機器用太陽電池の標準寸法
である２cm×２cmの受光面の大きさで、上記厚さ
の結晶を得ることは現在の技術ではかなり困難で
あり、たとえ、得られたとしても非常に割れ易
く、電極形成等の組立て工程での取扱いが極めて
困難であり、太陽電池製作歩留りが極めて悪く、
太陽電池の価格をおし上げていた。
として優れた特性を有しているが、GaAsはシリ
コンに比して比重が大きいので、同一寸法のシリ
コン太陽電池より重くなる。これは人工衛星の打
上げ時などに重大な欠点となる。一方上述のよう
にGaAs太陽電池の有効受光領域は厚さ10〜20μ
ｍの領域であるので、太陽電池の厚さはこの程度
で十分であるが、宇宙機器用太陽電池の標準寸法
である２cm×２cmの受光面の大きさで、上記厚さ
の結晶を得ることは現在の技術ではかなり困難で
あり、たとえ、得られたとしても非常に割れ易
く、電極形成等の組立て工程での取扱いが極めて
困難であり、太陽電池製作歩留りが極めて悪く、
太陽電池の価格をおし上げていた。
この発明は以上のような点に鑑みてなされたも
ので、ある程度の厚さの結晶基板を用いて接合、
表面側電極等の形成およびカバーガラスの接着を
完了した後に、基板の裏面をエツチングして所要
の結晶厚さにすることによつて、高効率で、耐放
射特性にすぐれ、しかも軽量で、かつ十分な機械
的強度を有する太陽電池を歩留りよく得る製作方
法を提供することを目的としている。
ので、ある程度の厚さの結晶基板を用いて接合、
表面側電極等の形成およびカバーガラスの接着を
完了した後に、基板の裏面をエツチングして所要
の結晶厚さにすることによつて、高効率で、耐放
射特性にすぐれ、しかも軽量で、かつ十分な機械
的強度を有する太陽電池を歩留りよく得る製作方
法を提供することを目的としている。
第３図Ａ〜Ｇはこの発明による太陽電池の製造
方法の一実施例を説明するための、その主要工程
段階における状態を示す断面図である。まず、用
意するものとしては、(i)融液槽および基板収納部
を有するカーボン製治具（図示せず）、(ii)300μｍ
程度の厚さをもつｎ形GaAs基板１（第３図Ａ）、
(iii)３元化合物半導体、例えばGaにAl、並びにAs
もしくはGaAsを含んだ融液に族元素例えば亜
鉛（Zn）を添加した結晶成長融液（図示せず）
である。
方法の一実施例を説明するための、その主要工程
段階における状態を示す断面図である。まず、用
意するものとしては、(i)融液槽および基板収納部
を有するカーボン製治具（図示せず）、(ii)300μｍ
程度の厚さをもつｎ形GaAs基板１（第３図Ａ）、
(iii)３元化合物半導体、例えばGaにAl、並びにAs
もしくはGaAsを含んだ融液に族元素例えば亜
鉛（Zn）を添加した結晶成長融液（図示せず）
である。
まず、上記カーボン製治具の融液槽に上記結晶
成長融液を入れるとともに、その基板収容部に上
記ｎ形GaAs基板１を収容する。そして、このカ
ーボン製治具を石英反応管（図示せず）内に入
れ、この石英反応管内を充分水素（H2）ガスで置
換したのち、H2ガスを流しながら所定温度まで
昇温する。温度が所定温度に安定したのち、上記
結晶成長融液をｎ形GaAs基板１に接触させた状
態で所定の温度で、この結晶成長融液からZnが
ｎ形GaAs基板１内に拡散してｐ形GaAs層２の厚
さが所定の値になるように、一定時間保持する。
次に、ｐ形AlxGa1-xAs層４の厚さが１μｍ以下
になるように、例えば0.2℃／分〜1.0℃／分の冷
却速度で所定温度降温させる。この状態を第３図
Ｂに示す。次に第３図Ｃに示すように反射防止膜
およびｐ形AlxGa1-xAs層４の保護膜として効果
をもつ、例えばシリコン窒化（Si3N4）膜７を形成
する。つづいて、写真蝕刻技術を用いて、Si3N4
膜７およびｐ形AlxGa1-xAs層４に穴あけを行な
つた後、この穴を通してｐ形GaAs層２の表面に
オーミツクコンタクトする、例えば金（Au）―
亜鉛（Zn）からなるグリツド状のｐ側電極６を
形成する。この状態を第３図Ｄに示す。次にｐ側
電極６の一部に外部リードのコネタ（図示せず）
を半田付けまたは溶接した後、太陽光に対して透
明な板、例えば、100〜250μｍの厚さをもつ溶融
シリカまたはセリウムをドープしたマイクロシー
トのカバーガラス８を透明シリコーン樹脂９で反
射防止膜７の表面に接着される。この状態を第３
図Ｅに示す。次に、第３図Ｆに示すように、この
カバーガラス８の接着されたGaAs太陽電池を例
えば、GaAsのエツチング液（HNO3：H2O：FH
＝３：２：１の混合液）に浸し、ｎ形GaAs基板
１の裏面をエツチングし、ｐ形GaAs層２とｎ形
GaAs基板１とからなる素子基体１０の厚さを50
μｍ程度にする。つづいて、第３図Ｇに示すよう
に、上記エツチングされたｎ形GaAs層１の面に
ｎ側電極５を形成してGaAs太陽電池は完成す
る。
成長融液を入れるとともに、その基板収容部に上
記ｎ形GaAs基板１を収容する。そして、このカ
ーボン製治具を石英反応管（図示せず）内に入
れ、この石英反応管内を充分水素（H2）ガスで置
換したのち、H2ガスを流しながら所定温度まで
昇温する。温度が所定温度に安定したのち、上記
結晶成長融液をｎ形GaAs基板１に接触させた状
態で所定の温度で、この結晶成長融液からZnが
ｎ形GaAs基板１内に拡散してｐ形GaAs層２の厚
さが所定の値になるように、一定時間保持する。
次に、ｐ形AlxGa1-xAs層４の厚さが１μｍ以下
になるように、例えば0.2℃／分〜1.0℃／分の冷
却速度で所定温度降温させる。この状態を第３図
Ｂに示す。次に第３図Ｃに示すように反射防止膜
およびｐ形AlxGa1-xAs層４の保護膜として効果
をもつ、例えばシリコン窒化（Si3N4）膜７を形成
する。つづいて、写真蝕刻技術を用いて、Si3N4
膜７およびｐ形AlxGa1-xAs層４に穴あけを行な
つた後、この穴を通してｐ形GaAs層２の表面に
オーミツクコンタクトする、例えば金（Au）―
亜鉛（Zn）からなるグリツド状のｐ側電極６を
形成する。この状態を第３図Ｄに示す。次にｐ側
電極６の一部に外部リードのコネタ（図示せず）
を半田付けまたは溶接した後、太陽光に対して透
明な板、例えば、100〜250μｍの厚さをもつ溶融
シリカまたはセリウムをドープしたマイクロシー
トのカバーガラス８を透明シリコーン樹脂９で反
射防止膜７の表面に接着される。この状態を第３
図Ｅに示す。次に、第３図Ｆに示すように、この
カバーガラス８の接着されたGaAs太陽電池を例
えば、GaAsのエツチング液（HNO3：H2O：FH
＝３：２：１の混合液）に浸し、ｎ形GaAs基板
１の裏面をエツチングし、ｐ形GaAs層２とｎ形
GaAs基板１とからなる素子基体１０の厚さを50
μｍ程度にする。つづいて、第３図Ｇに示すよう
に、上記エツチングされたｎ形GaAs層１の面に
ｎ側電極５を形成してGaAs太陽電池は完成す
る。
このようにして得られたGaAs太陽電池は、そ
の重量が従来のものに比較して1/5以下となり、
充に軽量化の効果がみられ、しかもカバーガラス
が接着されているので充分な機械的強度を有して
いる。
の重量が従来のものに比較して1/5以下となり、
充に軽量化の効果がみられ、しかもカバーガラス
が接着されているので充分な機械的強度を有して
いる。
なお、上記実施例ではGaAsを用いた太陽電池
について説明したが、他の半導体を用いた太陽電
池の製造にもこの発明は適用できる。
について説明したが、他の半導体を用いた太陽電
池の製造にもこの発明は適用できる。
以上、詳述したように、この発明になる太陽電
池の製造方法では、取扱い容易な程度の厚さの結
晶基板を用いて、接合、表面側電極等の形成およ
び表面側にカバーガラスを接着した後に、基板の
裏面にエツチングして所要の結晶厚さにするの
で、特性のすぐれ、軽量で、機械的強度の十分な
太陽電池を歩留りよく製造することができる。
池の製造方法では、取扱い容易な程度の厚さの結
晶基板を用いて、接合、表面側電極等の形成およ
び表面側にカバーガラスを接着した後に、基板の
裏面にエツチングして所要の結晶厚さにするの
で、特性のすぐれ、軽量で、機械的強度の十分な
太陽電池を歩留りよく製造することができる。
第１図は従来のGaAs太陽電池の一例を示す平
面図、第２図は第１図の―線での断面図、第
３図Ａ〜Ｇはこの発明による太陽電池の製造方法
の一実施例を説明するための、その主要工程段階
における状態を示す断面図である。 図において、１はｎ形GaAs基板（第１伝導形
の半導体基板）、２はｐ形GaAs層（第２伝導形の
半導体層）、３はpn接合、５はｎ側電極（第２の
電極、６はｐ側電極（第１の電極）、８はカバー
ガラス、１０は素子基体である。なお、図中符号
は同一または相当部分を示す。
面図、第２図は第１図の―線での断面図、第
３図Ａ〜Ｇはこの発明による太陽電池の製造方法
の一実施例を説明するための、その主要工程段階
における状態を示す断面図である。 図において、１はｎ形GaAs基板（第１伝導形
の半導体基板）、２はｐ形GaAs層（第２伝導形の
半導体層）、３はpn接合、５はｎ側電極（第２の
電極、６はｐ側電極（第１の電極）、８はカバー
ガラス、１０は素子基体である。なお、図中符号
は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 取り扱いが安全容易な程度の厚さの第１伝導
形の半導体基板の一方の主面側に第２伝導形の半
導体層を形成し上記半導体基板との間にpn接合
を構成させ、上記半導体層の表面に第１の電極の
形成などの所要の処理を施した後に当該表面上に
太陽光に対して透明なカバーガラスを被着させ、
しかる後に、上記半導体基板の他方の主面側をエ
ツチングして上記半導体基板と上記半導体層とか
らなる素子基体の厚さを所要厚さにして、当該主
面に第２の電極を形成することを特徴とする太陽
電池の製造方法。 ２ 半導体としてヒ化ガリウムを用い、半導体基
板エツチング後の素子基体の厚さを50μｍ程度に
する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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56137331A JPS5839074A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56137331A JPS5839074A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5839074A JPS5839074A (ja) | 1983-03-07 |
| JPS622712B2 true JPS622712B2 (ja) | 1987-01-21 |
Family
ID=15196158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56137331A Granted JPS5839074A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5839074A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272179A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-02 | Sharp Corp | 薄型の化合物半導体装置の製造法 |
| DE3536299A1 (de) * | 1985-10-11 | 1987-04-16 | Nukem Gmbh | Solarzelle aus silizium |
| JPH01307277A (ja) * | 1988-06-04 | 1989-12-12 | Nippon Mining Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| US9412884B2 (en) * | 2013-01-11 | 2016-08-09 | Solarcity Corporation | Module fabrication of solar cells with low resistivity electrodes |
| US20200313028A1 (en) * | 2019-04-01 | 2020-10-01 | The Boeing Company | Multijunction solar cell having a fused silica cover glass |
-
1981
- 1981-08-31 JP JP56137331A patent/JPS5839074A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5839074A (ja) | 1983-03-07 |
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