DE19744197C2

DE19744197C2 - Verfahren zur Herstellung einer Siliziumsolarzelle und Solarzelle

Info

Publication number: DE19744197C2
Application number: DE19744197A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Arimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2017-10-01
Also published as: US6071753A; DE19744197A1; JP3722326B2; US6093882A; JPH10233518A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumsolarzelle sowie eine So larzelle selbst. Insbesondere bezieht sich die Erfin dung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Silizi umsolarzelle, mit dem die elektrische Trennung des pn-Übergangs realisiert wird, die notwendig ist, um die Elektroden einfach und mit einer hohen Produkti vität zu bilden; weiterhin auf eine Solarzelle mit dem pn-Übergang, der elektrisch in einer einfachen Weise getrennt ist.

Siliziumsolarzellen bilden heutzutage den Hauptanteil der Leistungssolarzellen auf der Erde. Im allgemeinen müssen Prozeßabläufe für die Großserienproduktion so einfach wie möglich sein, um Herstellungskosten zu reduzieren.

Im folgenden wird eine Beschreibung eines herkömmlichen Herstel lungsprozesses als Beispiel unter Verwendung der Fig. 9 gegeben, die eine Darstellung der Herstellungs schritte einer Solarzelle zeigt.

Fig. 9a zeigt ein Siliziumsubstrat 1 des p Typs. In Fig. 9b wird beispielsweise Phosphor (P) thermisch in das p Siliziumsubstrat eindiffundiert, um eine Diffu sionsschicht 2 des n Typs zu bilden, indem der elek trische Leitfähigkeitstyp invertiert wird.

Im allgemeinen wird Phosphoroxychlorid (POCl₃) häufig als Phosphordiffusionsquelle verwendet. Wenn es kei nen speziellen Entwurf gibt, wird die n Diffusions schicht auf der gesamten Fläche des p Siliziumsub strats 1 gebildet. Der Schichtwiderstand der n Diffu sionsschicht liegt ungefähr bei einigen 10 Ω/ und die Tiefe der Diffusionsschicht beträgt ungefähr 0,3 bis 0,5 µm.

Die n Diffusionsschicht 2 wird mit einem Fotolack auf die Oberflächen unter Ausnahme der Hauptebene (Licht einfallsebene) aufgebracht und ein Ätzprozeß wird durchgeführt, so daß die n Diffusionsschicht 2 nur auf der Hauptebene verbleibt (Fig. 9c). Der Fotolack wird unter Verwendung eines organischen Lösungsmit tels entfernt.

Dann wird ein Siebdruck mit einer Aluminiumpaste 3 auf der zu der Fläche mit der n Diffusionsschicht entgegengesetzten Fläche durchgeführt und das Sub strat wird in einem Infrarotofen (nahes Infrarot) bei 700°C bis 900°C für einige Minuten bis zehn und ei nige Minuten gebrannt. Als Ergebnis ist das Aluminium aus der Aluminiumpaste als eine Verunreinigung bzw. Dotierung in das p Siliziumsubstrat 1 eindiffundiert, wodurch eine Rückflächenfeldschicht 4 (Back Surface Field BSF) als p⁺ Schicht, die eine Dotierung bei ei ner hohen Konzentration einschließt, gebildet wird, wie in Fig. 9d gezeigt wird. Die BSF Schicht 4 trägt zum Wirkungsgrad der Energieumwandlung der Solarzelle bei.

Dann wird ein kammförmiges Muster einer Silberpaste in Siebdruck aufgebracht, um eine n Elektrode 4 auf der n Diffusionsschicht 2 zu bilden, die nur in der Hauptebene hergestellt wird, wie in Fig. 9e gezeigt ist. Das Substrat mit der n Diffusionsschicht 2 und der n Elektrode 5 wird bei 700°C bis 800°C einge brannt, wodurch eine Solarzelle fertiggestellt ist.

Obwohl es zur Vereinfachung der Beschreibung in der Darstellung weggelassen ist, gibt es viele Fälle, bei denen eine Antireflexionsschicht, wie TiO₂, SiN, SiO₂ oder dergleichen auf der n Diffusionsschicht 2 gebil det wird, um den Energieumwandlungswirkungsgrad zu verbessern.

Fig. 9f zeigt einen Aufbau einer Solarzelle, die nach einem Verfahren ähnlich zu dem oben erwähnten Verfah ren hergestellt wird, wobei die n Diffusionsschicht 2 an den Seitenflächen des p Siliziumsubstrats 1 zusätzlich zu der Hauptebene verbleibt. In diesem Fall weist ein durch das Bezugszeichen 6 angegebener Be reich einen p⁺/n Übergang auf. Die Konzentration ei ner Störstelle (Phosphor) in oder nahe der Oberfläche der n Diffusionsschicht 2 liegt etwa in der Größen ordnung von 10²⁰-10²¹ cm^-3, ein solcher Aufbau ist an fällig für elektrische Ableitungen. Als Ergebnis wird der Energieumwandlungswirkungsgrad der Solarzelle merkbar verringert. Wenn nämlich die n Diffusions schicht nicht nur auf einer einzigen Ebene (Lichtein fallsebene), wie in Fig. 9c gebildet wird, kann eine Solarzelle mit exzellenten Eigenschaften nicht herge stellt werden. In dem oben beschriebenen Stand der Technik ist daher die Anwendung eines Schutzüberzuges zum Schutz der Oberfläche der Diffusionsschicht, die Ätzbehandlung und das Entfernen des Schutzüberzugs notwendig. Um die Herstellungskosten zu reduzieren, ist es jedoch notwendig, dieses Prozesse soweit wie möglich zu vereinfachen.

Die DE 38 14 615 A1 offenbart eine Halbleitervorrich tung mit einem Halbleitersubstrat und einer teilweise auf der Oberfläche des Substrats aufgebrachten Be schichtung, welche ein erstes Gebiet eines ersten Leitungstyps und ein zweites Gebiet eines zweiten Lei tungstyps darstellen, die eine Grenzfläche zwischen sich bilden. Eine Elektrode erstreckt sich auf einem Oberflächengebiet des Substrats, das nicht mit der Beschichtung versehen ist, und besitzt einen Kontakt bereich mit der Beschichtung. Ein isolierender Film ist zwischen dem Substrat und der Beschichtung mit Ausnahme des Kontaktbereichs einerseits und der Elek trode andererseits angeordnet, wobei der isolierende Film auch den Rand der Grenzfläche überdeckt. Der Film ist hitzebeständig und besteht aus Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Polyamid.

Die US 5665175 beschreibt eine Solarzelle mit einem Halbleitersubstrat, einem ersten aktiven Bereich ei nes ersten Leitfähigkeitstyps, der eine erste Seite, die Stirnseiten und den Umfangsbereich einer zweiten, der ersten Seite entgegengesetzten Seite des Sub strats bedeckt, und einem zweiten aktiven Bereich ei nes zweiten Leitfähigkeitstyps, der die zweite Seite des Substrats innerhalb des Umfangsbereichs bedeckt, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten aktiven Be reich ein Abstand vorgesehen ist. Eine gegenseitige Isolation dieser beiden Bereiche wird dadurch erhal ten, daß eine bei der Herstellung dieser Bereiche zwischen ihnen gebildete "auto-doping"-Schicht durch Ätzen entfernt wird und weitere dotierte Bereich mit jeweils entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp zu dem angrenzenden aktiven Bereich in dem Zwischenraum ge schaffen werden, so daß zwei entgegengesetzte PN- Übergänge entstehen, welche Bypaß-Dioden für die ei gentlichen "Fotodioden" der Solarzellen darstellen.

Aus der US 5661041 ist die Herstellung eines ohmschen Kontakts mit einer n-dotierten Schicht auf einem p- dotierten Substrat einer Solarzelle bekannt. Auf der n-dotierten Schicht befindet sich eine durchgehende Antireflexionsschicht aus einem Oxid. Auf die Antire flexionsschicht wird eine Silberpulver, ein Glasfrit te und Silberphosphat enthaltende Paste aufgebracht und anschließend auf 550° bis 600°C erwärmt. Hierbei dringen das Silber und das Silberphosphat durch die Antireflexionsschicht und bilden einen ohmschen Kon takt mit der n-dotierten Schicht. Bei einem zu hohen Anteil an Glasfritten kann eine Glasisolationsschicht zwischen der Silberelektrode und der n-dotierten Schicht entstehen, die den ohmschen Kontakt beein trächtigt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle sowie eine Solarzelle selbst zu schaffen, bei denen die elektri sche Trennung des pn-Überganges, die notwendig zur Herstellung der Solarzelle ist, in einer sehr einfa chen Weise realisiert werden und die Herstellungsko sten und die Produktivität verbessert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfah ren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ei ne Solarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 16 ge löst.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumsolarzel le, die einen p n Übergang aufweist, vorgesehen mit einem Siliziumsubstrat und einer dünnen Schicht eines elektrischen Leitfä higkeitstyps entgegengesetzt zu dem des Silizium substrats, die auf der Vorderfläche oder auf der Vor derfläche und Rückfläche oder der gesamten Fläche einschließlich der Kanten des Siliziumsubstrats ausge bildet ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Trennung des p n Überganges der art durchgeführt wird, daß auf dem p n Übergang ein hauptsächlich aus Glas zusammengesetztes Material, das die Eigenschaft des Schmelzens von Silizium auf weist, aufgebracht wird, gefolgt durch Brennen des Materials.

Die dünne Schicht ist eine einige hundert A bis eini ge Mikrometer dicke und sie wird durch thermische Diffusion einer Verunreinigung, durch Ionenimplanta tion oder Zersetzung eines Rohgases durch die Anwen dung einer externen Energie, wie Wärme oder Plasma, hergestellt. Das hauptsächlich aus Glas zusammenge setzte Material liegt in einer pastenartigen Form vor, die zum Beschichten und zur Musterbildung geeig net ist.

Darüber hinaus ist das hauptsächlich aus Glas zusam mengesetzte Material in der Lage, den p n Übergang elektrisch zu trennen und den p n Übergang an der Po sition zu belassen, an der er ursprünglich gebildet wurde, ohne den p n Übergang zu entfernen.

Das oben erwähnte Verfahren umfaßt weiterhin einen Schritt des Entfernens des hauptsächlich aus Glas zu sammengesetzten Materials, der durchgeführt wird, nachdem der p n Übergang durch Brennen des hauptsäch lich aus Glas bestehenden Materials elektrisch ge trennt wurde.

Das Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle umfaßt außerdem den Schritt des Bildens einer p Elektrode und einer n Elektrode, die zur Abnahme der Leistung in der Solarzelle notwendig sind, wobei die Elektroden in einem Bereich gebildet werden, der nicht der Bereich des p n Überganges ist, bei dem das haupt sächlich aus Glas zusammengesetzte Material gebildet wird.

Der Schritt des Bildens der p Elektrode und der n Elektrode wird nach der Bildung des hauptsächlich aus Glas zusammengesetzten Materials durchgeführt.

Der Schritt des Bildens der p Elektrode und der n Elektrode kann in einem anderen Ausführungsbeispiel nach der Bildung des hauptsächlich aus Glas zusammen gesetzten Materials durchgeführt werden.

Für die p Elektrode und die n Elektrode wird eine Kom bination aus Materialien verwendet, die aus der Grup pe bestehend aus Silber, Aluminiumsilber und Alumini um ausgewählt ist.

Die p Elektrode und die n Elektrode werden in der Vorderfläche oder in der Vorderfläche und der Rück fläche gebildet, auf der bzw. denen der p n Übergang vorgesehen ist bzw. sind und die p Elektrode und die n Elektrode werden zum gleichen Zeitpunkt wie das hauptsächlich aus Glas bestehende Material gebrannt.

In einem anderen Ausführungsbeispiel werden die p Elektrode und die n Elektrode in der Vorderfläche oder sowohl in der Vorderfläche als auch in der Rück fläche, bei der bzw. bei denen der p n Übergang vor gesehen ist, gebildet und die p Elektrode und die n Elektrode werden nach dem Schritt des Brennens des hauptsächlich aus Glas bestehenden Materials ge brannt.

Der Schritt des Brennens der p Elektrode und der n Elektrode kann auch durchgeführt werden, nachdem das dem Brennen unterworfene hauptsächlich aus Glas be stehende Material entfernt wurde.

In einem Ausführungsbeispiel werden die p Elektrode und die n Elektrode auf der Vorderfläche oder sowohl der Vorderfläche als auch der Rückfläche, an der bzw. an denen der p n Übergang vorgesehen ist, gebildet und die p Elektrode und n Elektrode werden gebrannt, bevor das hauptsächlich aus Glas bestehende Material gebrannt wird.

Das hauptsächlich aus Glas zusammengesetzte Material wird auf den p n Übergang in Form eines Musters durch ein Siebdruckverfahren oder ein Drucken mit einem Rollenbeschichter aufgebracht.

Das Material für die p Elektrode und die n Elektrode wird auf den p n Übergang in Form eines Musters unter Verwendung eines Siebdruckverfahrens oder eines Druc kens mit Rollenbeschichter aufgebracht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be schreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle unter Verwendung einer Glaspaste entspre chend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens der elektrischen Trennung des p n Überganges einer Solarzelle unter Verwendung einer Glaspaste ent sprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Darstellung eines Herstellungs verfahrens der Solarzelle unter Ver wendung einer Glaspaste in Überein stimmung mit dem ersten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 eine Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle unter Verwendung einer Glaspaste entspre chend einem zweiten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine Darstellung des Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle unter Verwendung einer Glaspaste in Überein stimmung mit einem dritten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung,

Fig. 6 eine Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle unter Verwendung einer Glaspaste in Übereinstimmung mit einem vierten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 eine Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle unter Verwendung einer Glaspaste in Überein stimmung mit einem fünften Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8 eine Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle unter Verwendung einer Glaspaste in Überein stimmung mit einem sechsten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens einer Solarzel le nach dem Stand der Technik.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung werden nun unter Bezugnahme der Zeichnung beschrieben, in der die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder korrespondierenden Teile bezeichnen.

In der vorliegenden Erfindung werden geeignete Mengen von Diethylenglycolmonobutylether und Ethlenglycolmo nobuthylether mit dem Bleiborglas gemischt, das eine wie oben beschriebene Zusammensetzung hat, und die Mischung wird in eine Pastenform überführt (im fol genden als Glaspaste bezeichnet), indem die Viskosi tät so eingestellt wird, daß ein Siebdruck ermöglicht wird.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 ist ein Flußdiagramm, das den typischen Vor gang zur Herstellung einer Solarzelle entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt. Zuerst wird ein p- Siliziumsubstrat vorbereitet. Das Siliziumsubstrat wird mit einer wäßrigen Alkalilösung, wie Natriumhy droxid mit einer Konzentration von 1 bis einigen Pro zent geätzt, um dabei auf der Vorderfläche eine kon vexe/konkave Struktur, genannt Textur, gebildet wird. Die Textur dient dazu, eine Mehrfachreflexion des Lichts auf der Vorderfläche der Solarzelle zu erhal ten, wobei der Reflexionsgrad wirksam reduziert wird und der Umwandlungswirkungsgrad verbessert wird (Schritte S1, S2). Die Erfindung ist allerdings auch für einen Fall anwendbar, bei dem keine Textur gebil det wird.

Dann wird POCl₃ verwendet, um eine Diffusionsschicht des n Typs aufgrund der thermischen Diffusion von Phosphor (Schritt S3) zu bilden und eine Antireflexionsschicht wird auf der äußeren Oberfläche der n Diffusionsschicht gebildet (Schritt S4). Dann werden die Schritte des Druckens einer Silberpastenelektrode auf eine Lichtempfängerebene, gefolgt durch Trocknen (Schritt S5), des Druckens einer Aluminiumpastenelek trode auf eine Rückfläche, gefolgt durch Trocknen (Schritt S6) des Druckens einer Glaspaste auf die Rückebene, gefolgt vom Trocknen (Schritt S7) und des Ausbrennens aufeinanderfolgend durchgeführt, wodurch eine Solarzelle vollendet wird (Schritte S8, S9). Allerdings ist die vorliegende Erfindung selbst in einem Fall anwendbar, bei dem keine Antireflexions schicht auf der Lichtempfängerebene angeordnet ist. Weiterhin werden keine Probleme auftreten, selbst wenn die Reihenfolge des Bildens einer Vorderelektro de durch Drucken und einer Rückelektrode umgetauscht wird.

Die Beschreibung der Vorbereitung der Solarzelle entsprechend dem oben erwähnten Prozeßdurchlauf wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert.

Fig. 2a ist eine Darstellung, die zeigt, daß eine Glaspaste in Silizium eintreten kann. Fig. 2 wurde durch Messen der Eindringmenge von Glaspaste in das Siliziumsubstrat, das wie folgt hergestellt wird, mit einem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät erhalten. Ein p- Einkristall-Siliziumsubstrat wird verwendet. Ein li nienförmiges Muster aus Glaspaste mit einer Breite von 400 µm wird auf der Oberfläche des Siliziumsub strats unter Verwendung eines Siebdruckverfahrens gebildet. Das Siliziumsubstrat wird bei 100°C in trockner Luft für 10 Minuten getrocknet. Dann wird das Siliziumsubstrat bei 650°C in trockner Luft für einige Minuten gebrannt. Die Auswertung einer Eindringmenge bzw. -größe wird durchgeführt, nachdem die eingebrannte Glaspaste durch Ätzen mit Hydrofluorsäu re entfernt wurde. Da die Fähigkeit des Entfernens der Glaspaste durch Ätzen recht schlecht ist, kann die Glaspaste leicht durch die Verwendung einer ex ternen Kraft, wie durch Ultraschallwellen entfernt werden.

Fig. 2a zeigt, daß in das Silizium etwa 0,5 µm einge drungen wurde. Wie weiter unten beschrieben wird, wird POCl₃ als Rohmaterial verwendet. Wenn die Tiefe der Diffusionsschicht als ein Ergebnis der thermi schen Diffusion von Phosphor zu 0,3 µm bestimmt wird, kann ausreichend in die Diffusionsschicht eingedrun gen werden und sie kann entfernt werden. Die Tiefe des Überganges kann mit guter Reproduzierbarkeit durch Einstellen der Temperatur und der Zeit zur Dif fusion gesteuert werden.

Fig. 2b-1 und 2b-2 sind jeweils eine Aufsicht und eine Querschnittsansicht einer Probe, für die eine Auswertung dahingehend durchgeführt wird, ob die elektrische Trennung des p n Überganges in der Tat durch dieses Verfahren möglich ist oder nicht.

In Fig. 2b-1, 2b-2 bezeichnet das Bezugszeichen 100 ein p dotiertes Siliziumsubstrat mit einer Wider standsfähigkeit von ungefährt 2 Ohmcm, das Bezugs zeichen 101 bezeichnet eine n Diffusionsschicht, bei der Phosphor in POCl₃ thermisch diffundiert ist, was mit einer Dicke von ungefähr 0,3 µm durch die Auswer tung durch SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy) bestätigt wurde, das Bezugszeichen 102 bezeichnet eine n Elektrode aus einer Silberpaste, das Bezugs zeichen 103 bezeichnet eine p Elektrode aus einer Aluminiumsilberpaste mit einigen Prozenten von Alumi nium und das Bezugszeichen 104 bezeichnet eine Glas paste. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Alumi niumsilberpaste für die p Elektrode 103 verwendet. Allerdings wurde bestätigt, daß die gleiche Wirkung, wie unten beschrieben wird, selbst für den Fall er halten wird, in dem eine Aluminiumpaste ohne Silber verwendet wird.

Fig. 2d zeigt die Strom(Ordinate)-Spannungs(Abszis se)kennlinie zwischen der n Elektrode 102 keiner Sil berpaste und der p Elektrode 103 einer Aluminiumsil berpaste, die bei 700°C für einige Minuten einge brannt wurden, der in Fig. 2b-2 gezeigten Probe (die in der Figur als "mit Glaspaste" dargestellt ist) und eine Strom-Spannungskennlinie zwischen der n Elektro de 102 einer Silberpaste, die ohne ein Glaspastenmu ster gebildet wird, und der p Elektrode 103 einer Aluminiumsilberpaste, die einer Musterbildung unter zogen wurde (dargestellt als "ohne Glaspaste"). Wie aus dem Diagramm klar zu erkennen ist, liefert die Existenz der Glaspaste 104 klar die Funktion einer Diode (Gleichrichtung), und es ist zu verstehen, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung sehr wirksam für eine elektrische Trennung des p n Überganges ist. Die Glaspaste 104 ist nach dem Brennen ein isolieren des Material und entsprechend ändert sich nicht die Funktion als Diode, wie in Fig. 2d gezeigt wird, selbst wenn die Glaspaste 104 entfernt wird.

Wenn die in Fig. 2b-2 dargestellte Probe eingebrannt ist, nimmt die Probe die Form wie in Fig. 2c an, bei der die Glaspaste 104 in die n Diffusionsschicht 101 eindringt; Aluminium diffundiert in die n Diffusions schicht 101 unter die p Elektrode 103 der Aluminiumsilberpaste und eine p Inversionsschicht 105, die durch Invertieren der Diffusionsschicht des n Typs in einen p Typ erhalten wird, wird gebildet.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Diffusions schicht 101 des n Typs durch thermische Diffusion von Phosphor des POCl₃ erhalten. Allerdings kann die gleiche Wirkung erhalten werden, indem die Diffu sionsschicht des n Typs, die durch andere Verfahren gebildet wird, verwendet wird, wie Ionenimplantation von Phosphor oder Arsen oder Dekomposition einer Gas mischung mit einem Silangas, wie ein Monosilan (SiH₄), Disilan (Si₂H₆), Dichlorsilan (SiCl₂H₂), Tri chlorsilan (SiCl₃H), Tetrachlorsilan (SiCl₄) und Phosphine (PH₃) als Störstellenmaterial mit einer externen Energie, wie Wärme oder Plasma.

Darüber hinaus können Siliziumkarbid, das durch eine Gasmischung vom Monosilan und Methan oder Ethan er halten wird, verwendet werden, um die Oberflächenre kombination an der Oberfläche der Solarzelle, den Fenstereffekt oder dergleichen zu steuern, indem der p n Übergang in eine Hetero-Übergangsform geändert wird. Weiterhin ist des für die durch diese Verfahren gebildete dünne Schicht möglich, die Form eines Amorphs, eines Mikrokristalls, Polykristalls oder Monokristalls anzunehmen, indem die Bedingungen der Bildung, wie die Temperatur geändert wird. Wenn au ßerdem die Dicke der dünnen Schicht so festgelegt wird, daß sie im Bereich von einigen 10 Nanometer bis zu einigen µm liegt, kann die gleiche Wirkung erhalten werden, indem die Zusammensetzung der Glaspaste und die Einbrennbedingung geplant werden.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Musterbildung zuerst an den metallischen Pasten für die Elektroden und die Glaspaste durchgeführt und dann wird das Ein brennen durchgeführt, wie in Fig. 2b-2, als ein Bei spiel der Realisierung der elektrischen Trennung des p n Überganges. Allerdings ist es möglich, den p n Übergang durch ein anderes Verfahren elektrisch zu trennen. Beispielsweise werden die Elektroden nach der Musterbildung und dem Brennen der Glaspaste ge bildet oder die Elektroden werden nach der Musterbil dung, dem Brennen und dem Entfernen der Glaspaste durch Ätzen gebildet oder die Glaspaste wird mit dem Muster versehen und gebrannt, nachdem die Elektroden mit dem Muster versehen wurden und gebrannt wurden. Weiterhin wurde als spezifische Bedingung der Tempe ratur des Brennens bestätigt, daß die gleiche Wirkung der Trennung des p n Überganges durch Brennen bei 600 -950°C für einen Bereich von einigen Minuten bis zu einigen zehn Minuten erhalten werden kann.

Fig. 3 zeigt Darstellungen zur wirklichen Herstellung einer Solarzelle basierend auf dem oben erwähnten Grundexperiment, das dem Flußdiagramm nach Fig. 1 entspricht.

Der Aufbau der Solarzelle nach Fig. 3 ist im wesent lichen der gleiche wie der in Fig. 9 für den Stand der Technik. In Fig. 3a wird ein Siliziumsubstrat 100 des p Typs mit einer Dicke von 600 µm, einer Abmes sung von 10 cm × 10 cm, einem spezifischen Widerstand von 2 Ωcm und einer ebenen Richtung von (100) ver wendet. Die Diffusionsschicht 101 des n Typs entspre chend Fig. 3b wurde durch thermische Diffusion von Phosphor unter der Verwendung von POCl₃ gebildet. Die Diffusion wurde bei 860°C für 10 Minuten durchgeführt, um die Diffusionsschicht eines Schichtwider stands von ungefährt 50 Ω/ und eine Tiefe des Über ganges von 0,3 µm zu bilden.

Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels liegt im Bil den der Glaspaste 104 an einer Stelle, wie in Fig. 3c und 3d gezeigt wird, wobei die Breite der gemu sterten Glaspaste 104 bei 0,5 mm-2 mm lag. Die Form der n Elektrode 107 aus Silberpaste, die auf der Lichtempfängerebene (Lichteinfallsebene) gebildet werden soll, entsprach einem kammartigen Muster (Ab stand der Elektrode 2,5 mm) wie in Fig. 3e gezeigt wird. Die n Elektrode 107 und die Glaspaste 104 wur den durch Einbrennen in trockner Luft bei 700°C für 7 Minuten gebildet.

Die Eigenschaften der durch dieses Verfahren herge stellten Solarzelle waren vergleichbar mit denen, die durch das Verfahren nach dem Stand der Technik erhal ten wurden. Dies liegt an der Glaspaste 104, die die BSF Schicht 4 von der Diffusionsschicht 101 des n Typs elektrisch trennt, wie in einem Kantenbereich 115 in Fig. 3c gezeigt wird. Darüber hinaus ist es möglich, eine Solarzelle in der gleichen Weise herzu stellen, wie in dem Flußdiagramm nach Fig. 1 gezeigt wird, das heißt, die Antireflexionsschicht wird auf der Vorderfläche der Diffusionsschicht 2 des n Typs gebildet und dann wird die n Elektrode 107 einer Sil berpaste auf der Lichtempfängerebene gebildet, die p Elektrode 103 der Aluminiumpaste wird auf der Rück ebene ebenso wie die Glaspaste 104 gebildet, obwohl ein solcher Prozeß nicht in Fig. 3 gezeigt wird.

In diesem Fall dringt eine in der Silberpaste für die n Elektrode 107 enthaltene Glaskomponente in die Antireflexionsschicht zum Zeitpunkt des Brennens ein, wobei die n Elektrode 107 elektrisch in Kontakt mit der n Diffusionsschicht 101 ist. Die Antireflexions schicht kann eine Siliziumnitridschicht (SiNx), eine Titanoxidschicht (TiOx), eine Siliziumoxidschicht (SiOx) oder der gleichen sein, die beispielsweise unter Verwendung eines CVD Verfahrens, eine Sputter verfahrens oder dergleichen hergestellt ist, wobei die Dicke der Schicht zwischen einigen 10 und hundert nm liegt.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erlaubt die Anwendung des oben erwähnten Prozesses, nachdem die Konkav/Konvex-Struktur, genannt Textur, (es wird auf das Ausführungsbeispiel 6 Bezug genommen) in einer Oberfläche des Substrats vorgesehen wird, wie in dem Flußdiagramm nach Fig. 1 gezeigt wird, obwohl die Bildung der Textur nicht in Fig. 3 gezeigt wird.

Wenn die Antireflexionsschicht gebildet wird, wird insbesondere die Siliziumnitridschicht durch ein Va kuum CVD Verfahren gebildet, wobei die Siliziumni tridschicht auf der Rückseite des Substrats herge stellt wird. In der vorliegenden Erfindung wurde je doch bestätigt, daß eine Solarzelle unter Verwendung des oben erwähnten Produktionsflusses hergestellt werden konnte, ohne die Siliziumnitridschicht auf der Rückebene zu entfernen. Dies liegt daran, daß die in der Glaspaste 104, die auf der Rückebene gebildet ist, und in der Silberpaste für die n Elektrode 107 enthaltene Glaskomponente in die Siliziumnitrid schicht auf der Rückseite eindringt, wodurch die elektrische Trennung des p n Übergangs und der Kon takt der Elektrode mit dem Halbleitersubstrat reali siert werden können. Eine solche Wirkung ist für andere Arten der Antireflexionsschicht, das heißt für andere als die Siliziumnitridschicht anwendbar.

Entsprechend der Erfindung wird, wie oben beschrieben wurde, der Schritt des Entfernens der auf der Rück fläche des Substrats gebildeten nutzlosen Diffusions schicht durch Ätzen, das in der konventionellen Tech nik verlangt wird, unnötig und somit kann der Her stellungsprozeß merkbar vereinfacht werden.

Selbstverständlich können verschiedene unterschiedli che Schritte in bezug auf den Herstellungsfluß zur Bildung der Glaspaste 104 und der Paste für Elektro den gewählt werden. Selbst wenn in diesem Ausfüh rungsbeispiel der elektrische Leitfähigkeitstyp des Substrats entgegengesetzt ist, kann die vorliegende Erfindung in dem gleichen Bewußtsein wie in dem spä ter beschriebenen Ausführungsbeispiel 4 angewendet werden.

In diesem Ausführungsmuster können die Muster für die Elektroden und die Glaspaste durch ein Druckverfahren mit Rollenbeschichter anstelle des Siebdruckverfah rens gebildet werden.

Die oben beschriebenen Prozesse können für die Reali sierung verschiedener unten beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele angewandt werden und können modifi ziert und/oder abhängig von dem Aufbau der Solarzel len und dem Zustand des Siliziumkristalls gewählt werden.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 4 dient zur Erläuterung eines Herstellungsver fahrens einer Solarzelle und eines Aufbaus einer So larzelle in bezug auf das Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Der Herstellungsprozeß wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4a bis 4f beschrieben.

Fig. 4a zeigt einen Zustand, bei dem ein Muster ein Glaspaste 104 auf einem p Siliziumsubstrat 100 gebil det wird, in dem eine n Diffusionsschicht 101 in der gleichen Weise wie im Ausführungsbeispiel 1 gebildet wird. Fig. 4b zeigt einen Zustand, bei dem die Gla spaste 104 durch Ätzen entfernt wurde, nachdem eine Probe, wie sie in Fig. 4a gezeigt wird, eingebrannt wurde. Die Diffusionsschicht 101 des n Typs wird in Übereinstimmung mit dem in bezug auf Ausführungsbei spiel 1 beschriebenen Mechanismus entfernt und eine Fläche des Siliziumsubstrats 106 des p Typs ist frei gelegt, wie in Fig. 4b gezeigt wird.

Fig. 4c zeigt, daß eine n Elektrode 102 einer Silber paste auf der Diffusionsschicht 101 des n Typs gebil det wird, die nicht der Musterbildung der Glaspaste 104 unterworfen war und eine p Elektrode 103 einer Aluminiumsilberpaste wird auf der Oberfläche des Si liziumsubstrats 106 des p Typs gebildet. Die Teilung bzw. der Abstand der gemusterten Elektroden liegt im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 3 mm.

Fig. 4d zeigt, daß eine Elektrode auf der n Diffu sionsschicht 101 auf der gegenüberliegenden Ebene (die die Haupteinfallsebene (Lichtempfängerebene) bildet, wenn die Solarzelle in Funktion ist) in bezug auf die Ebene, auf der die Prozesse entsprechend Fig. 4a bis 4c durchgeführt wurden, gebildet wird. In Fig. 4d bezeichnet das Bezugszeichen 107 eine n Elektrode aus Silberpaste, die auf der Hauptlichtein fallsebene (Lichtempfängerebene) gebildet wird. Die Teilung der gemusterten n Elektrode liegt im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 3 mm.

Die Elektroden 102, 103 und 107 können getrennt ein gebrannt werden. Allerdings können die Elektroden 102, 103 und 107 gleichzeitig eingebrannt werden, nachdem sie in einer aufeinanderfolgenden Weise ge druckt wurden, so daß der Herstellungsprozeß verein facht werden kann. Die n Diffusionsschicht 101, die auf der Haupteinfallsebene gebildet wird, kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, wie in bezug auf Ausführungsbeispiel 1 beschrieben wurde. Die Rei henfolge der Bildung kann geändert werden, insbeson dere kann die auf der Haupteinfallsebene zu bildende Diffusionsschicht 101 gleichzeitig mit oder nach der Bildung der n Diffusionsschicht 101 hergestellt wer den, die auf der Rückebene zu bildet ist.

Die Fig. 4e und 4f zeigen Modelle von Elektrodenmu ster für die Solarzelle. Die in den Fig. 4e und 4f gezeigte Solarzelle weist einen Aufbau auf, bei dem die n Elektrode 107 auf der Hauptlichteinfallsebene vorgesehen ist und die n Elektrode 102 und die p Elektrode 103 auf der Rückebene (gegenüberliegende Ebene) vorgesehen sind, wobei ein solcher Aufbau ein wirksamer Aufbau zur Verbesserung des Umwandlungswir kungsgrades der Solarzelle ist (siehe T. Warabisako und K. Matsukuma, Technical Digest der 7. Internatio nal Photovoltaic Science and Engineering Conference, Nagoya, Japan, 1993, S. 57). Allerdings kann die vor liegende Erfindung eine Solarzelle mit einem solchen Aufbau durch ein vereinfachtes Herstellungsverfahren realisieren.

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 5 ist eine Darstellung zum Erläutern eines Her stellungsverfahrens nach dem dritten Ausführungsbei spiel, um den Aufbau der Solarzelle nach Ausführungs beispiel 2 zu realisieren.

Im Ausführungsbeispiel 2 wurde eine Beschreibung da hingehend gegeben, daß die Glaspaste 104 entfernt wird, um den p n Übergang elektrisch zu trennen. Wie jedoch schon in bezug auf Ausführungsbeispiel 1 be schrieben wurde, ist es nicht immer notwendig, die Glaspaste 104 zu entfernen. In diesem Ausführungsbei spiel wird eine Beschreibung für einen Fall eines Herstellungsverfahrens einer Solarzelle gegeben, bei dem die Glaspaste 104 nicht entfernt wird.

Fig. 5a zeigt einen Zustand, bei dem ein Silberpa stenmuster für eine n Elektrode 102 und ein Alumini um-Silberpastenmuster für eine p Elektrode 103 durch Drucken auf ein Siliziumsubstrat 100 des p Typs ge bildet werden, in dem die Diffusionsschicht 101 des n Typs in der gleichen Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 hergestellt wird, und das Substrat 100 mit den Mu stern wird eingebrannt, wobei das Bezugszeichen 105 eine Inversionsschicht des p Typs bezeichnet, die die gleiche ist wie schon beschrieben.

Fig. 5b zeigt einen Zustand, bei dem eine Glaspaste 104 gedruckt wird, um die elektrische Trennung der n Elektrode 102 von der p Elektrode 103 zu bewirken; Fig. 5c zeigt einen Zustand, bei dem das Substrat mit der Glaspaste 104 eingebrannt ist, um die elektrische Trennung des p n Überganges zu vervollständigen, und Fig. 5d zeigt einen Zustand, bei dem ein Muster für n Elektrode 107 der Silberpaste auf der Lichthauptein fallsebene gebildet wird. In diesem Ausführungsbei spiel wird der Einbrennvorgang für die Elektroden 102, 103 und 107 und die Glaspaste 104 getrennt durchgeführt. Allerdings kann der Einbrennschritt gleichzeitig durchgeführt werden, nachdem die Elek troden 102, 103 und 107 durch Drucken gebildet wur den, so daß der Herstellungsvorgang vereinfacht wer den kann.

Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist es mög lich, die Solarzelle mit einem weiter vereinfachten Herstellungsprozeß in bezug auf Ausführungsbeispiel 2 herzustellen.

Ausführungsbeispiel 4

Fig. 6 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der Solarzelle entspre chend dem vierten Ausführungsbeispiel, um den Aufbau der Solarzelle nach Ausführungsbeispiel 2 zu reali sieren.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel 3 werden die Muster für die p Elektrode, die n Elektrode und die Glaspaste getrennt gebildet, wie in den Fig. 4a und 4b gezeigt wird. Das folgende Verfahren ist je doch wirksam, um den Herstellungsprozeß weiter zu vereinfachen.

Fig. 6a zeigt einen Zustand, bei dem ein Muster einer n Elektrode 102 einer Silberpaste, ein Muster einer p Elektrode 103 einer Aluminium-Silberpaste und ein Muster einer Glaspaste 104 auf einem Siliziumsubstrat 100 des p Typs aufgedruckt werden, in dem die Diffu sionsschicht 101 des n Typs eingebettet ist.

Fig. 6b zeigt einen Zustand, bei dem diese Muster mit einem Mal eingebrannt werden. Das Bezugszeichen 105 bezeichnet eine Inversionsschicht des p Typs, die die gleiche ist wie schon beschrieben wurde.

Fig. 6c zeigt einen Zustand, bei dem ein Muster einer n Elektrode 107 einer Silberpaste auf der Lichthaupt einfallsebene gebildet wird. In diesem Ausführungs beispiel wird das Einbrennen der Muster für Elektro den 102, 103 und für die Glaspaste 104 getrennt von dem Einbrennen der Muster für die Elektrode 107 durchgeführt. Um jedoch den Herstellungsprozeß zu vereinfachen, werden die Muster für die Elektroden 102, 103 und 107 und die Glaspaste 104 zuerst aufge druckt und dann werden sie simultan eingebrannt.

Es ist in Übereinstimmung mit Ausführungsbeispiel 4 möglich, die Solarzelle mit einem weiter vereinfach ten Verfahren in bezug auf Ausführungsbeispiel 3 her zustellen.

In den obigen Ausführungsbeispielen 1 bis 4 werden nicht die optimalen Bedingungen beschrieben. Die Aus wahl der Prozesse zum Herstellen wirklicher Solarzel len, d. h. die Auswahl der Materialien für die Elek troden, die Reihenfolge des Druckens der Glaspaste, die Temperatur und die Anzahl der Male des Einbren nens, die Reihenfolge des Einbrennens und so weiter hängt stark von der Qualität des verwendeten Silizi umskristalls ab. Deshalb können die optimalen Bedin gungen nicht leicht bestimmt werden und sie sollten in Betrachtung eines thermischen Zustandes und so weiter bestimmt werden. Auf alle Fälle ist es offen sichtlich, daß die vorliegende Erfindung kein verein fachtes Verfahren zum Herstellen von Solarzellen zur Verfügung stellt.

Ausführungsbeispiel 5

Fig. 7 ist eine Darstellung zum Erläutern eines Ver fahrens zur Herstellung einer Solarzelle nach dem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung.

Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 betrifft die Verwendung eines Substrats mit einer elektrischen Leitfähigkeit des p Typs. Dieses Ausfüh rungsbeispiel erlaubt jedoch die Verwendung eines Substrats des n Typs.

In Fig. 7a bezeichnet das Bezugszeichen 108 ein n Siliziumsubstrat mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von ungefähr 2 Ωcm und das Bezugszeichen 109 bezeichnet eine Diffusionsschicht des p Typs, die durch thermisches Diffundieren von Bor gebildet wird. Die p Diffusionsschicht 109 kann eine p Silizium schicht sein, die durch Ionenimplantation von Stör stellen, wie Bor oder durch Zerlegen einer Gasmi schung eines Silangases oder eines Diborangases (B₂H₆) durch Anwenden einer externen Energie, wie Wärme oder Plasma, gebildet wird. Wenn die Diffu sionsschicht 109 einigen 10 Nanometer bis einige Mikrometer dick ist, ist es möglich, die unten beschriebene Wir kung durch den gleichen Grund, wie in bezug auf Aus führungsbeispiel 1 beschrieben wurde, vorzusehen.

Zuerst wird auf der p Siliziumschicht 109 eine Gla spaste 104 in einem Muster durch Siebdruck gebildet.

Die Form des Musters und der Abstand bzw. die Teilung kann die gleiche sein wie in Zusammenhang mit Ausfüh rungsbeispiel 2 beschrieben wurde.

Fig. 7b zeigt den Zustand, bei dem die Glaspaste 104, die einem Einbrennschritt unterworfen wurde, durch Ätzen mit Hydrofluorsäure entfernt ist. Aufgrund der Natur der Glaspaste 104 kann das Ätzen durchgeführt werden unabhängig von dem Leitfähigkeitstyp der zu behandelnden Siliziumschicht mit dem Ergebnis, daß die Form entsprechend Fig. 7b erhalten wird. Das Be zugszeichen 110 bezeichnet eine Fläche des n Silizi umsubstrats, die als Ergebnis des Eindringens durch die Glaspaste 104 freigelegt ist.

Fig. 7c zeigt einen Zustand, bei dem ein Silberpa stenmuster für eine n Elektrode 102 durch Drucken auf der Fläche 110 des n Siliziumsubstrats und ein Alumi nium-Silberpastenmuster für eine p Elektrode 103 durch Drucken auf die p Diffusionsschicht 109, die teilweise verbleibt, gebildet werden, und diese Mu ster werden eingebrannt.

Fig. 7d zeigt einen Zustand, bei dem eine Aluminium- Silberpaste für eine p Elektrode 111 auf der p Diffu sionsschicht 109 gebildet wird, die auf der gegen überliegenden Ebene (die die Lichthaupteinfallsebene (Lichtempfängerebene) darstellt, wenn die Solarzelle arbeitet) in bezug auf die Ebene hergestellt wird, auf der die Prozesse entsprechend den Fig. 7a bis 7c durchgeführt wurden.

Das Einbrennen der Elektroden 102, 103 und 111 kann getrennt durchgeführt werden. Allerdings können sie auch gleichzeitig eingebrannt werden, um das Herstellungsverfahren zu vereinfachen. Verschiedene Metho den, wie oben beschrieben wurde, können angewandt werden, um die Diffusionsschicht 109 des p Typs in der Lichthaupteinfallsebene zu bilden. Darüber hinaus kann die Herstellung der Diffusionsschicht 109 des p Typs gleichzeitig oder nach der Herstellung der Dif fusionsschicht des p Typs, die auf der Rückebene zu bilden ist, durchgeführt werden.

Die Fig. 7e und 7f zeigen Modelle der Elektrodenmu ster der Solarzelle, die entsprechend dem oben er wähnten Prozeß hergestellt wurde. Es kann außerdem eine Aluminiumpaste ohne Silber anstelle der Alumini um-Silberpaste zur Bildung der p Elektrode 111 ver wendet werden.

Ausführungsbeispiel 6

Die Fig. 8a und 8b sind jeweils eine Querschnitts ansicht und ein perspektivische Ansicht eines Teils einer Solarzelle entsprechend dem sechsten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung.

Der Aufbau entsprechend Fig. 8 ist unterschiedlich zu denen der Ausführungsbeispiele 2 bis 5. Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist die Verwendung eines p Siliziumsubstrats 112, in dem Durchgangslöcher 113 vorgesehen sind. Die n Diffusionsschicht 101 er streckt sich zur Seitenebene (Innenwand) der Durch gangslöcher 113, wobei ein darüber erzeugter elektri scher Strom mittels der n Elektrode 102 und der p Elektrode 103, die auf der Rückseite der Solarzelle angeordnet sind, gesammelt wird.

Der Grund der Verwendung eines solchen Aufbaus ist wie folgt. Wenn das p Siliziumsubstrat 112, das zur Erzeugung der Leistung beiträgt, dünn gemacht wird, kann eine Verringerung des zu erzeugenden elektri schen Stroms nicht vermieden werden. Somit werden alle Elektroden auf der Rückebene angeordnet, um da bei den Oberflächenbereich für den Empfang des Lichts zu erhöhen, mit dem Ergebnis der Erhöhung eines Pho tostroms.

Der Grundprozeß zur Realisierung des oben erwähnten Aufbaus ist beispielsweise von M. Deguchi et al of fenbart, (Conference Record of IEEE First World Con ference on Photovoltaic Energy Conversion, Hawaii, vol II, S. 1287 (1994)). Daher wird die detaillierte Beschreibung des Prozesses weggelassen.

Die Fig. 8a, 8b und 8c zeigen die vollständige Form der durch dieses Verfahren hergestellten Solarzelle.

Fig. 8a zeigt einen Zustand, bei dem, nachdem die Diffusionsschicht 101 des n Typs auf der gesamten Ebene des p Siliziumsubstrats 112 gebildet wurde, die Herstellung der Elektroden und die elektrische Tren nung des p n Übergangs mit dem gleichen Verfahren durchgeführt wird, wie in bezug auf die Ausführungs beispiele 2 und 3 oder 4 beschrieben wurde.

Hier kann die Diffusionsschicht 101 des n Typs unter Verwendung von verschiedenen Arten hergestellt wer den, wie in Ausführungsbeispiel 1 beschrieben wurde.

Fig. 8c ist eine Aufsicht, die zeigt, wie die Elek troden angeordnet sind. Durch die Verwendung der Elektrodenmuster entsprechend Fig. 8c, bei denen der p n Übergang elektrisch getrennt ist, ist das Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für eine So larzelle anwendbar, die ein Siliziumsubstrat 112 des p Typs mit Durchgangslöchern 113 aufweist.

In den Fig. 8a und 8b bezeichnet das Bezugszeichen 114 einen konkav/konvexen Aufbau, der in der Vorder fläche gebildet wird, und der im allgemeinen Textur bezeichnet wird. Wenn ein Siliziumsubstrat mit einer ebenen Richtung von (100) verwendet wird, kann die Textur durch Ätzen von Silizium unter Verwendung ei ner wäßrigen Alkalilösung, wie Natriumhydroxid einer Konzentration von 1 bis einigen Prozenten gebildet werden. Das Vorsehen der Textur bewirkt einen Mehr fachreflexion des Lichts an der Oberfläche der Solar zelle, um dabei wirksam das Reflexionsvermögen zu re duzieren und den Umwandlungswirkungsgrad zu verbes sern.

In den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 wurde eine Be schreibung gegeben für einen Fall ohne Textur, um die Erklärung zu vereinfachen. Allerdings kann die Textur auch für die Ausführungsbeispiele 1 bis 5 ohne jegli ches Problem angewandt werden.

Außerdem betreffen die Ausführungsbeispiele 2 bis 6 einen Aufbau, bei dem keine Antireflexionsschicht auf der Lichtempfängerebene gebildet wird, um die Erläu terung zu vereinfachen. Ausführungsbeispiele 2 bis 6 können jedoch ohne Problem für den Fall mit Antire flexionsschicht in der gleichen Weise verwendet wer den, wie in bezug auf Ausführungsbeispiel 1 beschrie ben wurde.

Wie oben beschrieben wurde, kann ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle entsprechend der vorlie genden Erfindung die elektrische Trennung des p n Übergangs, der zur Bildung der Solarzelle notwendig ist, in einer sehr einfachen Weise realisieren. Somit ist es möglich, drastisch die Herstellungskosten und die Produktivität der Siliziumsolarzellen zu verbes sern.

Insbesondere kann die elektrische Trennung des pn- Überganges ohne die Durchführung einer gewöhnlichen chemischen Ätzbehandlung nach dem Stand der Technik realisiert werden, indem ein hauptsächlich aus Glas zusammengesetztes Material, das eine Natur des Schmelzens von Silizium aufweist, gefolgt durch Bren nen auf dem pn-Übergang gebildet wird. Somit kann der Herstellungsprozeß der Solarzelle wesentlich verkürzt werden, um dabei die Herstellungskosten zu re duzieren.

Eine als Siliziumschicht ausgebildete dünne Schicht weist eine Dicke von einigen 10 Nanometer bis einigen Mikrometern auf und wird durch thermische Diffusion einer Fehlstelle, Ionenimplantation oder Dekomposi tion eines Rohgases durch die Anwendung einer exter nen Energie, wie Wärme oder Plasma hergestellt. Somit kann der p n Übergang mit guter Kontrollierbarkeit und großer Reproduzierbarkeit gebildet werden.

Da das hauptsächlich aus Glas zusammengesetzte Mate rial sich in einer pastenartigen Form befindet, die zum Beschichten und zur Musterbildung geeignet ist, kann ein gewünschtes Muster gebildet werden.

Da darüber hinaus das hauptsächlich aus Glas zusam mengesetzte Material in der Lage ist, elektrisch den p n Übergang zu trennen und den p n Übergang an der Position, an der er ursprünglich gebildet wurde, zu belassen, ohne zu entfernen, kann der Herstel lungsprozeß vereinfacht werden und eine Gefahr der Kontamination der Solarzelle kann verringert werden.

Das Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle nach der vorliegenden Erfindung umfaßt weiterhin das Ent fernen des hauptsächlich aus Glas zusammengesetzten Materials, das durchgeführt wird, nachdem der p n Übergang elektrisch durch Brennen des hauptsächlich aus Glas bestehenden Materials getrennt wurde. Somit kann die Genauigkeit der Musterbildung der Elektroden verbessert werden.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt wei terhin das Bilden einer p Elektrode und einer n Elek trode, die notwendig sind, um die Leistung in der Solarzelle zu sammeln, in einem anderen Bereich als dem p n Übergang, auf dem das hauptsächlich aus Glas zusammengesetzte Material geformt wird. Somit gibt es keine Beanspruchung des hauptsächlich aus Glas beste henden Materials auf die Elektroden und das Mischen einer Verunreinigung ist vermeidbar.

Die p Elektrode und die n Elektrode werden nach der Bildung des hauptsächlich aus Glas zusammengesetzten Materials hergestellt. Somit können die Bedingungen der Herstellung der Elektroden unabhängig von den Bedingungen der Bildung des hauptsächlich aus Glas bestehenden Materials bestimmt werden. Das heißt, die Bedingungen für die Bildung bzw. Herstellung können leicht optimiert werden.

Die p Elektrode und die n Elektrode können auch vor der Bildung des hauptsächlich aus Glas zusammenge setzten Materials hergestellt werden. Somit können die Bedingungen der Herstellung der Elektroden unab hängig von den Bedingungen der Bildung des hauptsäch lich aus Glas bestehenden Materials festgelegt wer den. Das heißt, die Bedingungen für die Bildung bzw. Herstellung können leicht optimiert werden.

Eine Kombination der aus der Gruppe bestehend aus einer Silberpaste, einer Aluminiumpaste und einer Aluminiumpaste ausgewählten Materialien wird für die p Elektrode und die n Elektrode verwendet. Somit kann das Pastenmaterial zusammen mit dem hauptsächlich aus Glas bestehenden Material verwendet werden, wodurch das Verfahren sehr fruchtbar ist.

Die p Elektrode und die n Elektrode werden auf der Vorderfläche oder auf der Vorderfläche und der Rück fläche gebildet, an der bzw. an denen der p n Über gang vorgesehen ist und die p Elektrode und die n Elektrode werden zum gleichen Zeitpunkt wie das hauptsächlich aus Glas zusammengesetzte Material ge brannt. Somit ist das Verfahren sehr fruchtbar.

Die p Elektrode und die n Elektrode werden auf der Vorderfläche oder auf der Vorderfläche und der Rück fläche gebildet, an der bzw. an denen der p n Über gang vorgesehen ist, und die p Elektrode und die n Elektrode werden nach dem Schritt des Brennens des hauptsächlich aus Glas zusammengesetzten Materials gebrannt. Somit können die Bedingungen der Herstel lung der Elektroden unabhängig von den Bedingungen des Bildens des hauptsächlich aus Glas bestehenden Materials festgelegt werden. Das heißt, die Bedingun gen für die Herstellung bzw. die Bildung können leicht optimiert werden.

Die p Elektrode und die n Elektrode werden nach dem Entfernen des hauptsächlich aus Glas zusammengesetz ten Materials, das dem Brennen unterworfen wurde, gebrannt. Somit können die Bedingungen der Herstel lung der Elektroden unabhängig von den Bedingungen der Bildung des hauptsächlich aus Glas bestehenden Mate rials festgelegt werden. Folglich können die Bedin gungen der Herstellung leicht optimiert werden.

Die p Elektrode und die n Elektrode werden auf der Vorderfläche oder auf der Vorderfläche und der Rück fläche, an der bzw. denen der p n Übergang vorgesehen ist, hergestellt und die p Elektrode und die n Elek trode werden vor dem Schritt des Brennens des haupt sächlich aus Glas bestehenden Materials gebrannt. Somit können die Bedingungen der Herstellung der Elektroden unabhängig von den Bedingungen der Bildung des hauptsächlich aus Glas bestehenden Materials festgelegt werden. Daher können die Bedingungen für die Herstellung leicht optimiert werden.

Das hauptsächlich aus Glas zusammengesetzte Material ist auf einer Ebene vorgesehen, auf der der pn-Über gang gebildet wird, und zwar in Form eines Musters, das durch Siebdruck oder durch Drucken mit einem Rol lenbeschichter hergestellt wird. Somit kann die Mu sterbildung in einer kurzen Zeit gemacht werden, und die Produktivität wird erhöht.

Das Material für die p-Elektrode und die n-Elektrode ist auf dem pn-Übergang in Form eines Musters vor gesehen, das durch ein Siebdruckverfahren oder ein Rollenbeschichtungsverfahren aufgebracht wird. Somit kann die Musterbildung in einer kurzen Zeit durchge führt werden, wodurch die Produktivität erhöht wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumsolar zelle, die einen pn-Übergang aufweist, mit einer Siliziumschicht als Substrat und einer dünnen Schicht eines Leitfähigkeitstyps entgegengesetzt zu dem der Siliziumschicht, die zumindest auf der Vorderseite der Siliziumschicht ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen Schritt des Durchführens einer elektri schen Trennung des pn-Überganges durch Vorsehen eines Materials, das hauptsächlich aus Glas zu sammengesetzt ist und das die Eigenschaften des Schmelzens von Silizium aufweist, gefolgt vom Brennen des Materials.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die dünne Schicht in einer Dicke von einigen 10 Nanometer bis einigen hundert Mikrome tern hergestellt wird, und daß sie durch thermi sche Diffusion einer Verunreinigung, durch Io nenimplantation oder Zerlegung eines Rohgases durch die Anwendung einer externen Energie, wie Wärme oder Plasma gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das hauptsächlich aus Glas zusammengesetzte Material in einer pastenähnli chen Form vorliegt, die zur Beschichtung und zur Musterbildung geeignet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das hauptsächlich aus Glas bestehende Material dazu geeignet ist, elektrisch den p n Übergang zu trennen und den p n Übergang an der Position zu belassen, an der er ursprünglich gebildet wurde, ohne den p n Übergang zu entfernen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß weiterhin der Schritt des Entfernens des hauptsächlich aus Glas beste henden Materials vorgesehen ist, der durchge führt wird, nachdem der p n Übergang elektrisch durch Brennen des hauptsächlich aus Glas beste henden Materials getrennt wurde.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß weiterhin der Schritt des Herstellens einer p Elektrode und einer n Elektrode in einem anderen Bereich als dem p n Übergang vorgesehen ist, an dem das hauptsäch lich aus Glas zusammengesetzte Material gebildet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die p Elektrode und die n Elektrode nach der Bildung des hauptsächlich aus Glas be stehenden Materials hergestellt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die p Elektrode und die n Elektrode vor der Bildung des hauptsächlich aus Glas zusammen gesetzten Materials hergestellt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß eine Kombination von Materialien, gewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Silberpaste, einer Aluminium-Silber paste und einer Aluminiumpaste, für die p Elek trode und n Elektrode gewählt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die p Elektrode und die n Elektrode auf einer Vorderfläche oder sowohl auf der Vorder fläche als auch Rückfläche, an der oder denen der p n Übergang vorgesehen ist, gebildet wer den, und daß die p Elektrode und die n Elektrode zur gleichen Zeit gebrannt werden, zu der das hauptsächlich aus Glas zusammengesetzte Material gebrannt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die p Elektrode und die n Elektrode auf der Vorderfläche oder sowohl auf der Vorderflä che als auch der Rückfläche, an der oder an de nen der p n Übergang vorgesehen ist, gebildet werden, und daß die p Elektrode und die n Elek trode nach dem Brennen des hauptsächlich aus Glas zusammengesetzten Materials gebrannt wer den.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß die p Elektrode und die n Elektrode nach dem Entfernen des hauptsächlich aus Glas zusammengesetzten Materials, das dem Brennen unterworfen wurde, gebrannt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die p Elektrode und die n Elektrode auf der Vorderfläche oder sowohl auf der Vorderflä che als auch der Rückfläche, an der oder denen der p n Übergang vorgesehen ist, gebildet wer den, und daß die p Elektrode und die n Elektrode vor dem Brennen des hauptsächlich aus Glas zu sammengesetzten Materials gebrannt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das hauptsächlich aus Glas zusammengesetzte Material auf einer Ebene, an der der p n Übergang gebildet ist, in Form eines Musters vorgesehen wird, wobei ein Siebdruckverfahren oder ein Drucken mit Rollen beschichter verwendet werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die p Elektrode und die n Elektrode auf dem p n Übergang in Form eines Musters unter Verwendung des Siebdruckverfahrens oder des Druckens mit Rollenbeschichter aufgebracht wird.

16. Solarzelle mit einem Substrat (112) mit Durchgangslöchern (113) und einer durchgehenden dünnen Schicht (101) eines elektrischen Leitfähigkeitstyps entgegengesetzt zu dem des Substrats (112), die auf der Vorderseite und einem Teil der Rückfläche des Substrates (112) sowie in den Durchgangsöffnungen (113) ausgebildet ist, und mit einer p- und einer n- Elektrode (103, 102) auf dem Substrat (112) und der dünnen Schicht (101) dadurch gekennzeichnet, dass ein hauptsächlich aus Glas zusammengesetztes Material (104) zwischen p- und n-Elektrode (103, 102) vorgesehen ist, das den pn-Übergang elektrisch trennt.