JP2000138386A - 太陽電池の製造方法およびこの方法で製造された太陽電池 - Google Patents
太陽電池の製造方法およびこの方法で製造された太陽電池Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高効率な太陽電池の生産性を向上させ得る太
陽電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 少なくともＰ型シリコン基板１に、リン
が高濃度にドープされたｎ ++部を表面に有するリン接合
層２を形成した後、該ｎ++部３上に表面電極６を形成
し、Ｐ型シリコン基板裏面に裏面電極７を形成する太陽
電池の製造方法において、前記リン接合層の形成は、リ
ンを含んだ有機シリカ化合物ペースト１５を表面電極が
形成されるパターンに対応してＰ型シリコン基板１に印
刷し、該Ｐ型シリコン基板に気相リン拡散熱処理を施す
ことにより、ｎ++部３を表面に有するリン接合層を形成
する太陽電池の製造方法。および、この方法で製造され
た太陽電池。
陽電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 少なくともＰ型シリコン基板１に、リン
が高濃度にドープされたｎ ++部を表面に有するリン接合
層２を形成した後、該ｎ++部３上に表面電極６を形成
し、Ｐ型シリコン基板裏面に裏面電極７を形成する太陽
電池の製造方法において、前記リン接合層の形成は、リ
ンを含んだ有機シリカ化合物ペースト１５を表面電極が
形成されるパターンに対応してＰ型シリコン基板１に印
刷し、該Ｐ型シリコン基板に気相リン拡散熱処理を施す
ことにより、ｎ++部３を表面に有するリン接合層を形成
する太陽電池の製造方法。および、この方法で製造され
た太陽電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生産性が高く高効
率な太陽電池の製造方法に関するものである。
率な太陽電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より化石燃料の有限性と、それにも
増して人類によるこれら化石燃料を中心としたエネルギ
ー大量消費による地球温暖化防止の観点から、太陽電池
がクリーンエネルギーとして注目され、本格的な実用化
が真剣に検討されている。中でもシリコン半導体を用い
る太陽電池は、これまでも各国でその構造と製造方法に
ついて精力的な研究が進められている。
増して人類によるこれら化石燃料を中心としたエネルギ
ー大量消費による地球温暖化防止の観点から、太陽電池
がクリーンエネルギーとして注目され、本格的な実用化
が真剣に検討されている。中でもシリコン半導体を用い
る太陽電池は、これまでも各国でその構造と製造方法に
ついて精力的な研究が進められている。
【０００３】この太陽電池のエネルギー変換効率を向上
させるためには、表面再結合損失の低減を図ることが重
要である。この表面再結合損失は、光吸収により生成さ
れ、本来なら光電流に寄与するはずの少数キャリアが、
太陽電池の表面電極あるいは裏面電極の境界面で再結合
して消滅することにより生じる損失である。特に近年の
太陽電池の薄型化により、ｐｎ接合部から近い距離に電
極が設けられるようになると、この表面再結合損失はよ
り顕著なものとなる。
させるためには、表面再結合損失の低減を図ることが重
要である。この表面再結合損失は、光吸収により生成さ
れ、本来なら光電流に寄与するはずの少数キャリアが、
太陽電池の表面電極あるいは裏面電極の境界面で再結合
して消滅することにより生じる損失である。特に近年の
太陽電池の薄型化により、ｐｎ接合部から近い距離に電
極が設けられるようになると、この表面再結合損失はよ
り顕著なものとなる。
【０００４】そこで、この再結合損失を低減するため
に、電極付近に不純物を高濃度にドープした部分を形成
することにより、フェルミ準位差に起因したエネルギー
バリアー（追い返し電場）を形成して、電極に向かう少
数キャリアをｐｎ接合部側に追い返すことによって、表
面再結合損失を低減することが提案された。また、太陽
電池の半導体表面あるいは裏面に、パッシベーション酸
化膜と呼ばれる酸化膜を形成することにより、半導体表
面に存在する表面電子状態を介しての再結合を低減する
ことも考えられた。
に、電極付近に不純物を高濃度にドープした部分を形成
することにより、フェルミ準位差に起因したエネルギー
バリアー（追い返し電場）を形成して、電極に向かう少
数キャリアをｐｎ接合部側に追い返すことによって、表
面再結合損失を低減することが提案された。また、太陽
電池の半導体表面あるいは裏面に、パッシベーション酸
化膜と呼ばれる酸化膜を形成することにより、半導体表
面に存在する表面電子状態を介しての再結合を低減する
ことも考えられた。
【０００５】図４は、上記の再結合損失を低減する構造
を取り入れた従来型太陽電池を示した構造図である。図
４に示すように、この太陽電池２０のリン接合層２は、
リンが高濃度にドープされたｎ++部３を表面に有してお
り、このｎ++部３上に表面電極６が形成されている。ま
た、Ｐ型シリコン基板１の裏面と裏面電極７の境界面に
は、アルミニウムがドープされた層状のｐ+ 部４が形成
されている。このため、フェルミ準位差によるエネルギ
ーバリアが形成され、再結合損失を低減することができ
るようにされている。
を取り入れた従来型太陽電池を示した構造図である。図
４に示すように、この太陽電池２０のリン接合層２は、
リンが高濃度にドープされたｎ++部３を表面に有してお
り、このｎ++部３上に表面電極６が形成されている。ま
た、Ｐ型シリコン基板１の裏面と裏面電極７の境界面に
は、アルミニウムがドープされた層状のｐ+ 部４が形成
されている。このため、フェルミ準位差によるエネルギ
ーバリアが形成され、再結合損失を低減することができ
るようにされている。
【０００６】さらに、リン接合層２の表面のうち、表面
電極６が形成されていない部分は、パッシベーション酸
化膜５が形成されており、リン接合層２の表面での再結
合を一層低減できるようにされている。また、この太陽
電池２０の表面には、窒化ケイ素から成る反射防止膜８
が形成され、裏面には、裏面電極７として、高反射率の
銀から成る反射層が全面に形成されており、長波長の光
を太陽電池内に閉じ込めて、有効に利用する構造となっ
ている。
電極６が形成されていない部分は、パッシベーション酸
化膜５が形成されており、リン接合層２の表面での再結
合を一層低減できるようにされている。また、この太陽
電池２０の表面には、窒化ケイ素から成る反射防止膜８
が形成され、裏面には、裏面電極７として、高反射率の
銀から成る反射層が全面に形成されており、長波長の光
を太陽電池内に閉じ込めて、有効に利用する構造となっ
ている。
【０００７】従来、このような構造の太陽電池は以下に
示す方法で製造されていた。図３（ａ）〜（ｋ）は、図
４の太陽電池の製造工程の一例を示したフロー図であ
る。まず、Ｐ型シリコン基板１を準備し、スライス時の
表面歪み層の除去を目的として、アルカリ溶液によるミ
ラーエッチングを行い、その後、ＲＣＡ洗浄及びＩＰＡ
乾燥等を行う（ａ）。次に、シリコン基板１の両面に対
して、ＰＯＣｌ3 を雰囲気に使用した気相リン拡散熱処
理（９５０℃）により、リンが高濃度にドープされた層
状のｎ++部３を形成する（ｂ）。
示す方法で製造されていた。図３（ａ）〜（ｋ）は、図
４の太陽電池の製造工程の一例を示したフロー図であ
る。まず、Ｐ型シリコン基板１を準備し、スライス時の
表面歪み層の除去を目的として、アルカリ溶液によるミ
ラーエッチングを行い、その後、ＲＣＡ洗浄及びＩＰＡ
乾燥等を行う（ａ）。次に、シリコン基板１の両面に対
して、ＰＯＣｌ3 を雰囲気に使用した気相リン拡散熱処
理（９５０℃）により、リンが高濃度にドープされた層
状のｎ++部３を形成する（ｂ）。
【０００８】その後、裏面に形成されたｎ++部３を除去
し、シリコン基板１を熱酸化して、両面にマスク用酸化
膜１２を形成する（ｃ）。そして、フォトリソグラフを
使用して、表面電極パターンに対応したマスク用酸化膜
１２を残して、残りをＨＦにて除去する（ｄ）。次い
で、このマスク用酸化膜１２をエッチングマスクとし
て、アルカリ異方性エッチングによるテクスチャー加工
を行い、シリコン基板１の表面に選択的にｎ ++部３を設
ける。加工終了後に、マスク用酸化膜１２をＨＦにて除
去する（ｅ）。さらに、再度シリコン基板１の両面に対
して、ＰＯＣｌ3 を使用した気相リン拡散熱処理（８０
０℃）により、ｎ++部３を表面に有するリン接合層２
（ｎ+ ）を形成する（ｆ）。
し、シリコン基板１を熱酸化して、両面にマスク用酸化
膜１２を形成する（ｃ）。そして、フォトリソグラフを
使用して、表面電極パターンに対応したマスク用酸化膜
１２を残して、残りをＨＦにて除去する（ｄ）。次い
で、このマスク用酸化膜１２をエッチングマスクとし
て、アルカリ異方性エッチングによるテクスチャー加工
を行い、シリコン基板１の表面に選択的にｎ ++部３を設
ける。加工終了後に、マスク用酸化膜１２をＨＦにて除
去する（ｅ）。さらに、再度シリコン基板１の両面に対
して、ＰＯＣｌ3 を使用した気相リン拡散熱処理（８０
０℃）により、ｎ++部３を表面に有するリン接合層２
（ｎ+ ）を形成する（ｆ）。
【０００９】次に、裏面に形成されたリン接合層２を除
去し、シリコン基板１をドライ熱酸化して、パッシベー
ション酸化膜５を形成し、さらに表面にプラズマＣＶＤ
によりＳｉＮ反射防止膜８を形成する（ｇ）。その後、
裏面に形成された酸化膜５をＨＦにて除去し、シリコン
基板１の裏面全体にスクリーン印刷でアルミニウムペー
スト１３を印刷して乾燥し、近赤外線ランプベルト炉焼
成（７００℃）により、アルミニウムが高濃度にドープ
された層状のｐ+ 部４を形成する（ｈ）。そして、アル
ミニウム焼成時に形成されたアルミニウム−シリコン合
金層９及び不要となったアルミニウムペースト１３をＨ
Ｃｌにて除去する（ｉ）。
去し、シリコン基板１をドライ熱酸化して、パッシベー
ション酸化膜５を形成し、さらに表面にプラズマＣＶＤ
によりＳｉＮ反射防止膜８を形成する（ｇ）。その後、
裏面に形成された酸化膜５をＨＦにて除去し、シリコン
基板１の裏面全体にスクリーン印刷でアルミニウムペー
スト１３を印刷して乾燥し、近赤外線ランプベルト炉焼
成（７００℃）により、アルミニウムが高濃度にドープ
された層状のｐ+ 部４を形成する（ｈ）。そして、アル
ミニウム焼成時に形成されたアルミニウム−シリコン合
金層９及び不要となったアルミニウムペースト１３をＨ
Ｃｌにて除去する（ｉ）。
【００１０】次いで、フォトリソグラフを使用し、パッ
シベーション膜５及び窒化ケイ素反射防止膜８に表面電
極パターンに対応したコンタクト開口部１４を形成する
（ｊ）。最後に、裏面は全面に銀を蒸着して裏面電極７
を形成する。表面は開口部１４に、下からチタン、パラ
ジウム、銀を重ねて蒸着した後、リフトオフ法により表
面電極６を形成し、水素を数％含んだ窒素フォーミング
ガス雰囲気でアニール処理を行い太陽電池２０を完成す
る（ｋ）。
シベーション膜５及び窒化ケイ素反射防止膜８に表面電
極パターンに対応したコンタクト開口部１４を形成する
（ｊ）。最後に、裏面は全面に銀を蒸着して裏面電極７
を形成する。表面は開口部１４に、下からチタン、パラ
ジウム、銀を重ねて蒸着した後、リフトオフ法により表
面電極６を形成し、水素を数％含んだ窒素フォーミング
ガス雰囲気でアニール処理を行い太陽電池２０を完成す
る（ｋ）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の製
造方法おいては、ある程度の表面再結合損失が少ない高
効率の太陽電池を製造することはできるものの、その生
産性およびコストには大きな問題があった。すなわち、
図３（ｂ）〜（ｆ）に示した工程では、シリコン基板表
面に、表面電極が形成される部分と形成されない部分に
対応して、それぞれ最適なｐｎ接合を形成する必要があ
り、拡散熱処理、マスク酸化膜形成、パターン形成、エ
ッチング、そして再度の拡散熱処理といった数多くの工
程を施さねばならず、製造工程は極めて複雑かつ非効率
的なものとなっていた。さらに、拡散熱処理、マスク酸
化膜形成等の高温熱処理を繰り返すため、シリコン基板
のライフタイムの低下が問題であった。このライフタイ
ム低下を防止するためには、熱処理炉のクリーン度管理
に厳重な注意が必要となり、生産性の悪化の原因となっ
ていた。
造方法おいては、ある程度の表面再結合損失が少ない高
効率の太陽電池を製造することはできるものの、その生
産性およびコストには大きな問題があった。すなわち、
図３（ｂ）〜（ｆ）に示した工程では、シリコン基板表
面に、表面電極が形成される部分と形成されない部分に
対応して、それぞれ最適なｐｎ接合を形成する必要があ
り、拡散熱処理、マスク酸化膜形成、パターン形成、エ
ッチング、そして再度の拡散熱処理といった数多くの工
程を施さねばならず、製造工程は極めて複雑かつ非効率
的なものとなっていた。さらに、拡散熱処理、マスク酸
化膜形成等の高温熱処理を繰り返すため、シリコン基板
のライフタイムの低下が問題であった。このライフタイ
ム低下を防止するためには、熱処理炉のクリーン度管理
に厳重な注意が必要となり、生産性の悪化の原因となっ
ていた。
【００１２】また、図３（ｈ）に示したように、裏面で
の再結合を低減するため、裏面全面にアルミニウムをド
ープしたｐ+ 部を形成するが、アルミニウムペーストの
印刷・焼成では、シリコン基板とアルミニウムの熱膨張
係数の違いから、焼成後にシリコン基板の反りが生じる
ことがあった。この基板の反りは、基板の薄型化や大面
積化に伴い、より顕著なものとなっており、反りに伴う
破損やライフタイムの低下が大きな問題となっていた。
の再結合を低減するため、裏面全面にアルミニウムをド
ープしたｐ+ 部を形成するが、アルミニウムペーストの
印刷・焼成では、シリコン基板とアルミニウムの熱膨張
係数の違いから、焼成後にシリコン基板の反りが生じる
ことがあった。この基板の反りは、基板の薄型化や大面
積化に伴い、より顕著なものとなっており、反りに伴う
破損やライフタイムの低下が大きな問題となっていた。
【００１３】この基板の反りを防止する方法として、ア
ルミニウムをドープしたｐ+ 部を格子状に形成したり、
ボロンを熱拡散することによりｐ+ 部を形成する方法も
考えられた。しかし、格子状のｐ+ 部を形成する方法で
は、ｐ+ 部を形成していない部分での再結合速度が増加
する欠点があり、ボロンを熱拡散する方法では、１１０
０℃の高温拡散熱処理によって、シリコン基板のライフ
タイムが低下する欠点があった。さらに、これらの方法
では、裏面全面にアルミニウムをドープしたｐ + 部を形
成する方法に比べて、太陽電池の効率が低下してしまう
問題があった。
ルミニウムをドープしたｐ+ 部を格子状に形成したり、
ボロンを熱拡散することによりｐ+ 部を形成する方法も
考えられた。しかし、格子状のｐ+ 部を形成する方法で
は、ｐ+ 部を形成していない部分での再結合速度が増加
する欠点があり、ボロンを熱拡散する方法では、１１０
０℃の高温拡散熱処理によって、シリコン基板のライフ
タイムが低下する欠点があった。さらに、これらの方法
では、裏面全面にアルミニウムをドープしたｐ + 部を形
成する方法に比べて、太陽電池の効率が低下してしまう
問題があった。
【００１４】また、図３（ｉ）に示したように、長波長
光の光閉じ込めのため、裏面には、高反射率の金属膜を
裏面反射層を兼用した裏面電極として形成しているが、
アルミニウム−シリコン合金層は反射率が低いため、こ
のアルミニウム−シリコン合金層をエッチングにより除
去した後、新たに高反射率金属を蒸着することによって
裏面反射層を形成する必要があった。そのため複雑で手
間のかかる工程となっていた。さらに、高価な材料であ
る銀を用いて、損失の多い蒸着を行うことによって、工
程の高コスト化をもたらしていた。
光の光閉じ込めのため、裏面には、高反射率の金属膜を
裏面反射層を兼用した裏面電極として形成しているが、
アルミニウム−シリコン合金層は反射率が低いため、こ
のアルミニウム−シリコン合金層をエッチングにより除
去した後、新たに高反射率金属を蒸着することによって
裏面反射層を形成する必要があった。そのため複雑で手
間のかかる工程となっていた。さらに、高価な材料であ
る銀を用いて、損失の多い蒸着を行うことによって、工
程の高コスト化をもたらしていた。
【００１５】さらに、電極形成においては、図３（ｊ）
（ｋ）に示すようにフォトリソグラフ法を利用したリフ
トオフ法を使用しているため、工程が複雑で非効率的で
あった。さらに、リフトオフ法で使用されるレジストや
使用薬液、及び蒸着法により損失する銀等の電極材料は
かなりの量となるため、歩留りは低く、極めて高コスト
な工程となっていた。以上のように、従来の再結合損失
を低減した構造の太陽電池は、製造方法が極めて複雑
で、歩留りが低く、高コストであり、その生産性は極め
て低いものであった。
（ｋ）に示すようにフォトリソグラフ法を利用したリフ
トオフ法を使用しているため、工程が複雑で非効率的で
あった。さらに、リフトオフ法で使用されるレジストや
使用薬液、及び蒸着法により損失する銀等の電極材料は
かなりの量となるため、歩留りは低く、極めて高コスト
な工程となっていた。以上のように、従来の再結合損失
を低減した構造の太陽電池は、製造方法が極めて複雑
で、歩留りが低く、高コストであり、その生産性は極め
て低いものであった。
【００１６】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、太陽電池製造の工程の簡略化、使用材料の低
減によって、太陽電池製造の生産性およびコストを向上
させ得る太陽電池の製造方法を提供することを目的とす
る
たもので、太陽電池製造の工程の簡略化、使用材料の低
減によって、太陽電池製造の生産性およびコストを向上
させ得る太陽電池の製造方法を提供することを目的とす
る
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、本発明の請求項１に記載
した発明は、少なくともＰ型シリコン基板に、リンが高
濃度にドープされたｎ ++部を表面に有するリン接合層を
形成した後、該ｎ++部上に表面電極を形成し、Ｐ型シリ
コン基板裏面に裏面電極を形成する太陽電池の製造方法
において、前記リン接合層の形成は、リンを含んだ有機
シリカ化合物ペーストを表面電極が形成されるパターン
に対応してＰ型シリコン基板に印刷し、該Ｐ型シリコン
基板に気相リン拡散熱処理を施すことにより、ｎ++部を
表面に有するリン接合層を形成することを特徴とする太
陽電池の製造方法である。
決するためになされたもので、本発明の請求項１に記載
した発明は、少なくともＰ型シリコン基板に、リンが高
濃度にドープされたｎ ++部を表面に有するリン接合層を
形成した後、該ｎ++部上に表面電極を形成し、Ｐ型シリ
コン基板裏面に裏面電極を形成する太陽電池の製造方法
において、前記リン接合層の形成は、リンを含んだ有機
シリカ化合物ペーストを表面電極が形成されるパターン
に対応してＰ型シリコン基板に印刷し、該Ｐ型シリコン
基板に気相リン拡散熱処理を施すことにより、ｎ++部を
表面に有するリン接合層を形成することを特徴とする太
陽電池の製造方法である。
【００１８】このように、リン接合層の形成を、リンを
含んだ有機シリカ化合物ペーストを表面電極が形成され
るパターンに対応してＰ型シリコン基板に印刷し、該Ｐ
型シリコン基板に気相リン拡散熱処理を施すことによっ
て行えば、大幅な工程の簡略化を図ることができ、生産
性を向上させることができる。また熱処理は一回の拡散
熱処理で済むため、シリコン基板のライフタイムの低下
は最小限のものとなり、熱処理炉のクリーン度管理は従
来ほど厳重なものでなくてもよい。さらに、電極パター
ン形成のためのフォトリソグラフ工程が省略可能とな
り、使用材料コストの低減も併せて図ることができる。
含んだ有機シリカ化合物ペーストを表面電極が形成され
るパターンに対応してＰ型シリコン基板に印刷し、該Ｐ
型シリコン基板に気相リン拡散熱処理を施すことによっ
て行えば、大幅な工程の簡略化を図ることができ、生産
性を向上させることができる。また熱処理は一回の拡散
熱処理で済むため、シリコン基板のライフタイムの低下
は最小限のものとなり、熱処理炉のクリーン度管理は従
来ほど厳重なものでなくてもよい。さらに、電極パター
ン形成のためのフォトリソグラフ工程が省略可能とな
り、使用材料コストの低減も併せて図ることができる。
【００１９】この場合、請求項２に記載したように、前
記リン接合層の表面およびＰ型シリコン基板の裏面に、
パッシベーション酸化膜を形成することが好ましい。こ
のように、リン接合層の表面およびＰ型シリコン基板の
裏面の両方に、パッシベーション酸化膜を形成すれば、
太陽電池の再結合損失を低減する効果は、さらに大きな
ものとなり、太陽電池の効率を向上させることができ
る。
記リン接合層の表面およびＰ型シリコン基板の裏面に、
パッシベーション酸化膜を形成することが好ましい。こ
のように、リン接合層の表面およびＰ型シリコン基板の
裏面の両方に、パッシベーション酸化膜を形成すれば、
太陽電池の再結合損失を低減する効果は、さらに大きな
ものとなり、太陽電池の効率を向上させることができ
る。
【００２０】さらに、この場合、請求項３に記載したよ
うに、前記Ｐ型シリコン基板の裏面にパッシベーション
酸化膜を形成した後、該パッシベーション酸化膜上か
ら、アルミニウムペーストをドット状に印刷し、該アル
ミニウムがパッシベーション酸化膜を貫通してＰ型シリ
コン基板のシリコンに拡散するように焼成することによ
り、Ｐ型シリコン基板の裏面にアルミニウムがドープさ
れたドット状のｐ+ 部を形成することが好ましい。
うに、前記Ｐ型シリコン基板の裏面にパッシベーション
酸化膜を形成した後、該パッシベーション酸化膜上か
ら、アルミニウムペーストをドット状に印刷し、該アル
ミニウムがパッシベーション酸化膜を貫通してＰ型シリ
コン基板のシリコンに拡散するように焼成することによ
り、Ｐ型シリコン基板の裏面にアルミニウムがドープさ
れたドット状のｐ+ 部を形成することが好ましい。
【００２１】このように、パッシベーション酸化膜を形
成した後、該パッシベーション酸化膜上から、アルミニ
ウムペーストをドット状に印刷し、該アルミニウムがパ
ッシベーション酸化膜を貫通してＰ型シリコン基板のシ
リコンに拡散するように焼成することにより、ドット状
のｐ+ 部を形成するようにすれば、太陽電池の効率を低
下させることなく、シリコン基板の反りを防止すること
ができる。さらに、アルミニウムペーストをドット状に
印刷するため、従来の全面印刷に比べて、ペースト使用
量が大幅に削減され、製造コストの低減も併せて達成す
ることできる。
成した後、該パッシベーション酸化膜上から、アルミニ
ウムペーストをドット状に印刷し、該アルミニウムがパ
ッシベーション酸化膜を貫通してＰ型シリコン基板のシ
リコンに拡散するように焼成することにより、ドット状
のｐ+ 部を形成するようにすれば、太陽電池の効率を低
下させることなく、シリコン基板の反りを防止すること
ができる。さらに、アルミニウムペーストをドット状に
印刷するため、従来の全面印刷に比べて、ペースト使用
量が大幅に削減され、製造コストの低減も併せて達成す
ることできる。
【００２２】また、この場合、請求項４に記載したよう
に、前記ドット状のｐ+ 部を形成した後、Ｐ型シリコン
基板の裏面の全面に銀ペーストを印刷して焼成し、裏面
反射層を兼用した裏面電極を形成することができる。こ
れは、裏面のパッシベーション酸化膜上に形成されたｐ
+ 部は、ドット状に形成されているため、その占有面積
は裏面の反射率に影響を及ぼさない程度に小さく、アル
ミニウム−シリコン合金層及びアルミニウムペーストを
エッチングで除去する必要がない。そのため、直接シリ
コン基板の裏面の全面に反射層を兼ねた裏面電極を形成
することができ、工程の簡略化により、生産性を一層向
上させることができる。
に、前記ドット状のｐ+ 部を形成した後、Ｐ型シリコン
基板の裏面の全面に銀ペーストを印刷して焼成し、裏面
反射層を兼用した裏面電極を形成することができる。こ
れは、裏面のパッシベーション酸化膜上に形成されたｐ
+ 部は、ドット状に形成されているため、その占有面積
は裏面の反射率に影響を及ぼさない程度に小さく、アル
ミニウム−シリコン合金層及びアルミニウムペーストを
エッチングで除去する必要がない。そのため、直接シリ
コン基板の裏面の全面に反射層を兼ねた裏面電極を形成
することができ、工程の簡略化により、生産性を一層向
上させることができる。
【００２３】また、裏面電極の形成を、従来の損失の多
い蒸着法から、銀ペーストを直接印刷して焼成する方法
に変更することにより、材料歩留りが向上し、工程の簡
略化と併せて、より著しい低コスト化が期待できる。さ
らに、裏面のパッシベーション酸化膜上に直接反射層を
兼用した裏面電極を形成しているため、従来の裏面電極
による反射のみならず、裏面パッシベーション酸化膜に
よる反射効果の寄与もあり、総合的に裏面反射効果を向
上させることができる。
い蒸着法から、銀ペーストを直接印刷して焼成する方法
に変更することにより、材料歩留りが向上し、工程の簡
略化と併せて、より著しい低コスト化が期待できる。さ
らに、裏面のパッシベーション酸化膜上に直接反射層を
兼用した裏面電極を形成しているため、従来の裏面電極
による反射のみならず、裏面パッシベーション酸化膜に
よる反射効果の寄与もあり、総合的に裏面反射効果を向
上させることができる。
【００２４】そして、請求項５に記載したように、前記
リン接合層の表面にパッシベーション酸化膜を形成した
後、該パッシベーション酸化膜上に表面反射防止膜を形
成し、リン接合層のｎ++部に対応して銀ペーストを印刷
して、該銀が表面反射防止膜とパッシベーション酸化膜
を貫通してリン接合層と接触するように焼成することに
より、ｎ++部上に表面電極を形成することができる。
リン接合層の表面にパッシベーション酸化膜を形成した
後、該パッシベーション酸化膜上に表面反射防止膜を形
成し、リン接合層のｎ++部に対応して銀ペーストを印刷
して、該銀が表面反射防止膜とパッシベーション酸化膜
を貫通してリン接合層と接触するように焼成することに
より、ｎ++部上に表面電極を形成することができる。
【００２５】このように、リン接合層の表面にパッシベ
ーション酸化膜と表面反射防止膜を形成し、リン接合層
のｎ++部に対応して銀ペーストを直接印刷して、該銀が
表面反射防止膜とパッシベーション酸化膜を貫通してリ
ン接合層と接触するように焼成することにより、ｎ++部
上に表面電極を形成するようにすれば、リフトオフ法で
のフォトリソグラフ工程を省略することができるため、
工程を簡略化して、フォトリソグラフに使用する材料を
節約することができる。また、材料損失の多い蒸着法か
ら、直接銀ペーストを印刷し焼成する方法に変更するこ
とにより、歩留りを向上させることができ、従来より大
幅なコスト低減を実現することができる。
ーション酸化膜と表面反射防止膜を形成し、リン接合層
のｎ++部に対応して銀ペーストを直接印刷して、該銀が
表面反射防止膜とパッシベーション酸化膜を貫通してリ
ン接合層と接触するように焼成することにより、ｎ++部
上に表面電極を形成するようにすれば、リフトオフ法で
のフォトリソグラフ工程を省略することができるため、
工程を簡略化して、フォトリソグラフに使用する材料を
節約することができる。また、材料損失の多い蒸着法か
ら、直接銀ペーストを印刷し焼成する方法に変更するこ
とにより、歩留りを向上させることができ、従来より大
幅なコスト低減を実現することができる。
【００２６】さらに、この場合、請求項６に記載したよ
うに、前記ｎ++部に対応して銀ペーストを印刷する際
に、リン接合層のｎ++部とそれ以外の部分の色調差から
印刷位置を決定することができる。これは、リン接合層
のｎ++部とそれ以外の部分では、パッシベーション酸化
膜を形成した際に形成される酸化膜の厚さが異なるた
め、その酸化膜厚の違いによる色調差を容易に識別する
ことができるためである。そのため、ｎ++部上に対応し
て正確に短時間で表面電極を形成することができ、太陽
電池製造の生産性をさらに向上させることができる。
うに、前記ｎ++部に対応して銀ペーストを印刷する際
に、リン接合層のｎ++部とそれ以外の部分の色調差から
印刷位置を決定することができる。これは、リン接合層
のｎ++部とそれ以外の部分では、パッシベーション酸化
膜を形成した際に形成される酸化膜の厚さが異なるた
め、その酸化膜厚の違いによる色調差を容易に識別する
ことができるためである。そのため、ｎ++部上に対応し
て正確に短時間で表面電極を形成することができ、太陽
電池製造の生産性をさらに向上させることができる。
【００２７】そして、本発明の請求項７に記載した発明
は、少なくともＰ型シリコン基板に、リン接合層を形成
した後、該リン接合層表面に表面電極を形成し、Ｐ型シ
リコン基板裏面に裏面電極を形成する太陽電池の製造方
法において、前記裏面電極を形成する前に、Ｐ型シリコ
ン基板の裏面にパッシベーション酸化膜を形成して、該
パッシベーション酸化膜上から、アルミニウムペースト
をドット状に印刷し、該アルミニウムがパッシベーショ
ン酸化膜を貫通してＰ型シリコン基板のシリコンに拡散
するように焼成することにより、Ｐ型シリコン基板の裏
面にアルミニウムがドープされたドット状のｐ+ 部を形
成することを特徴とする太陽電池の製造方法である。
は、少なくともＰ型シリコン基板に、リン接合層を形成
した後、該リン接合層表面に表面電極を形成し、Ｐ型シ
リコン基板裏面に裏面電極を形成する太陽電池の製造方
法において、前記裏面電極を形成する前に、Ｐ型シリコ
ン基板の裏面にパッシベーション酸化膜を形成して、該
パッシベーション酸化膜上から、アルミニウムペースト
をドット状に印刷し、該アルミニウムがパッシベーショ
ン酸化膜を貫通してＰ型シリコン基板のシリコンに拡散
するように焼成することにより、Ｐ型シリコン基板の裏
面にアルミニウムがドープされたドット状のｐ+ 部を形
成することを特徴とする太陽電池の製造方法である。
【００２８】このように、本発明のパッシベーション酸
化膜上から、アルミニウムペーストをドット状に印刷・
焼成することにより、ドット状のｐ+ 部を形成する方法
は、リン接合層にｎ++部を形成するかしないかにかかわ
らず、適用することができ、その効果を奏するものであ
る。
化膜上から、アルミニウムペーストをドット状に印刷・
焼成することにより、ドット状のｐ+ 部を形成する方法
は、リン接合層にｎ++部を形成するかしないかにかかわ
らず、適用することができ、その効果を奏するものであ
る。
【００２９】そして、請求項８に記載したように、本発
明の請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の方
法で製造された太陽電池は、安価で、高い太陽電池効率
を持つ太陽電池となる。
明の請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の方
法で製造された太陽電池は、安価で、高い太陽電池効率
を持つ太陽電池となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、具体的に本発明の実施の形
態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。本発明は、高効率の太陽電池を製造するに際して
問題となっていた、製造工程の複雑さ、歩留りの低さ、
製造コストの高さ等を解決することにより、高効率の太
陽電池を高生産性で製造する方法を開発し、完成に至っ
たものである。
態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。本発明は、高効率の太陽電池を製造するに際して
問題となっていた、製造工程の複雑さ、歩留りの低さ、
製造コストの高さ等を解決することにより、高効率の太
陽電池を高生産性で製造する方法を開発し、完成に至っ
たものである。
【００３１】図１（Ａ）〜（Ｇ）は本発明にかかる太陽
電池の製造方法の一例を示したフロー図である。先ず、
従来法と同様に、Ｐ型シリコン基板１を準備し、スライ
ス時の表面歪み除去を目的として、エッチングや洗浄等
の処理を施す（Ａ）。
電池の製造方法の一例を示したフロー図である。先ず、
従来法と同様に、Ｐ型シリコン基板１を準備し、スライ
ス時の表面歪み除去を目的として、エッチングや洗浄等
の処理を施す（Ａ）。
【００３２】リンを含んだ有機シリカ化合物ペースト１
５を表面電極が形成されるパターンに対応してＰ型シリ
コン基板１に印刷し、該Ｐ型シリコン基板１に気相リン
拡散熱処理を施すことにより、ｎ++部３を表面に有する
リン接合層２を形成する（Ｂ）。その後、表面に形成さ
れた不要なリンガラス層を除去し、リン接合層２の表面
およびＰ型シリコン基板１の裏面に、パッシベーション
酸化膜５を形成する。さらに、リン接合層２の表面のパ
ッシベーション酸化膜５上に窒化ケイ素表面反射防止膜
８を形成しておく（Ｃ）。
５を表面電極が形成されるパターンに対応してＰ型シリ
コン基板１に印刷し、該Ｐ型シリコン基板１に気相リン
拡散熱処理を施すことにより、ｎ++部３を表面に有する
リン接合層２を形成する（Ｂ）。その後、表面に形成さ
れた不要なリンガラス層を除去し、リン接合層２の表面
およびＰ型シリコン基板１の裏面に、パッシベーション
酸化膜５を形成する。さらに、リン接合層２の表面のパ
ッシベーション酸化膜５上に窒化ケイ素表面反射防止膜
８を形成しておく（Ｃ）。
【００３３】Ｐ型シリコン基板１の裏面にパッシベーシ
ョン酸化膜５を形成した後、パッシベーション酸化膜５
上から、アルミニウムペースト１３をドット状に印刷
し、該アルミニウムがパッシベーション酸化膜５を貫通
してＰ型シリコン基板１のシリコンに拡散するように焼
成することにより、Ｐ型シリコン基板１の裏面にアルミ
ニウムがドープされたドット状のｐ+ 部４を形成する
（Ｄ）。
ョン酸化膜５を形成した後、パッシベーション酸化膜５
上から、アルミニウムペースト１３をドット状に印刷
し、該アルミニウムがパッシベーション酸化膜５を貫通
してＰ型シリコン基板１のシリコンに拡散するように焼
成することにより、Ｐ型シリコン基板１の裏面にアルミ
ニウムがドープされたドット状のｐ+ 部４を形成する
（Ｄ）。
【００３４】次いで、ｐ+ 部４上のアルミニウム−シリ
コン合金層９及びアルミニウムペースト１３は除去せ
ず、ドット状のｐ+ 部４を形成した後、Ｐ型シリコン基
板１の裏面の全面に銀ペーストを印刷して焼成し、裏面
反射層を兼用した裏面電極７を形成する（Ｅ）。さら
に、リン接合層２のｎ++部３とそれ以外の部分の色調差
から印刷位置を決定して、ｎ++部３に対応して銀ペース
トを印刷して、該銀が窒化ケイ素表面反射防止膜８とパ
ッシベーション酸化膜５を貫通してリン接合層２と接触
するように焼成することにより、ｎ++部３上に表面電極
６を形成する（Ｆ）。最後に、表面での反射防止効果を
高めるために、２層目のＳｉＯ2 反射防止膜１１を形成
し、本発明の太陽電池１０を完成する（Ｇ）。
コン合金層９及びアルミニウムペースト１３は除去せ
ず、ドット状のｐ+ 部４を形成した後、Ｐ型シリコン基
板１の裏面の全面に銀ペーストを印刷して焼成し、裏面
反射層を兼用した裏面電極７を形成する（Ｅ）。さら
に、リン接合層２のｎ++部３とそれ以外の部分の色調差
から印刷位置を決定して、ｎ++部３に対応して銀ペース
トを印刷して、該銀が窒化ケイ素表面反射防止膜８とパ
ッシベーション酸化膜５を貫通してリン接合層２と接触
するように焼成することにより、ｎ++部３上に表面電極
６を形成する（Ｆ）。最後に、表面での反射防止効果を
高めるために、２層目のＳｉＯ2 反射防止膜１１を形成
し、本発明の太陽電池１０を完成する（Ｇ）。
【００３５】本発明の方法では、図１（Ｂ）に示したよ
うに、リン接合層の形成において、リンを含んだ有機シ
リカ化合物ペーストを表面電極が形成されるパターンに
対応して印刷し、１回の気相リン拡散熱処理を施すとい
う簡易な工程のみで、ｎ++部を表面に有するリン接合層
を形成することを特徴とする。従来法では、リン接合層
の形成において、拡散熱処理、マスク酸化膜形成、表面
電極パターン形成、エッチング、そして再度の拡散熱処
理といった工程が極めて複雑で生産性の低下を招き、２
回の拡散熱処理、パターン形成、及びエッチングで消費
される材料が高コストなものとなっていた。さらに２回
の拡散熱処理は基板のライフタイム低下をも招いてい
た。
うに、リン接合層の形成において、リンを含んだ有機シ
リカ化合物ペーストを表面電極が形成されるパターンに
対応して印刷し、１回の気相リン拡散熱処理を施すとい
う簡易な工程のみで、ｎ++部を表面に有するリン接合層
を形成することを特徴とする。従来法では、リン接合層
の形成において、拡散熱処理、マスク酸化膜形成、表面
電極パターン形成、エッチング、そして再度の拡散熱処
理といった工程が極めて複雑で生産性の低下を招き、２
回の拡散熱処理、パターン形成、及びエッチングで消費
される材料が高コストなものとなっていた。さらに２回
の拡散熱処理は基板のライフタイム低下をも招いてい
た。
【００３６】本発明の方法では、電極部に対応してリン
を含んだシリカ化合物を必要最小限に基板に印刷し、１
回の気相リン拡散熱処理を行うことで、シリカ化合物と
接触している部分は高濃度かつ深い拡散となり、その他
の部分は炉内の雰囲気による気相拡散のため、低濃度か
つ浅い拡散となり、１回の熱処理工程のみで選択的なｎ
++部を有するリン接合層の形成を行うことが可能とな
る。
を含んだシリカ化合物を必要最小限に基板に印刷し、１
回の気相リン拡散熱処理を行うことで、シリカ化合物と
接触している部分は高濃度かつ深い拡散となり、その他
の部分は炉内の雰囲気による気相拡散のため、低濃度か
つ浅い拡散となり、１回の熱処理工程のみで選択的なｎ
++部を有するリン接合層の形成を行うことが可能とな
る。
【００３７】そのため、大幅な工程の簡略化を実現で
き、１回の拡散熱処理では基板のライフタイム低下は僅
かであるため、熱処理炉のクリーン度管理等の労力は低
減される。さらに工程を簡略化することにより、材料消
費量を低減することができ、歩留りも向上する。なお、
上記有機シリカ化合物ペーストとしては、例えば、Ｒｎ
Ｓｉ（ＯＨ）4- n で表される有機ケイ素化合物に、添加
剤として、Ｐ2 Ｏ5 やＳｉＰ2 Ｏ7 等の拡散用リン不純
物、ガラス質形成剤および有機バインダーを添加し、有
機溶剤（例えば、アルコールを主成分とし、エステル、
ケトン等から成るもの）に溶解したものを用いることが
できる。
き、１回の拡散熱処理では基板のライフタイム低下は僅
かであるため、熱処理炉のクリーン度管理等の労力は低
減される。さらに工程を簡略化することにより、材料消
費量を低減することができ、歩留りも向上する。なお、
上記有機シリカ化合物ペーストとしては、例えば、Ｒｎ
Ｓｉ（ＯＨ）4- n で表される有機ケイ素化合物に、添加
剤として、Ｐ2 Ｏ5 やＳｉＰ2 Ｏ7 等の拡散用リン不純
物、ガラス質形成剤および有機バインダーを添加し、有
機溶剤（例えば、アルコールを主成分とし、エステル、
ケトン等から成るもの）に溶解したものを用いることが
できる。
【００３８】また、本発明の方法では、図１（Ｃ）に示
したように、リン接合層の表面およびＰ型シリコン基板
の裏面の両方にパッシベーション酸化膜を形成するよう
にした。従来の製造方法では、リン接合層の表面にのみ
パッシベーション酸化膜を形成していたが、シリコン基
板の薄型化に伴い、シリコン基板の裏面近傍での少数キ
ャリアが増加し、裏面パッシベーション酸化膜がないた
めに再結合損失による太陽電池効率が低下する原因とな
っていた。本発明の方法によれば、リン接合層表面およ
びＰ型シリコン基板裏面の両方がパッシベーション酸化
膜により覆われることになるため、光生成した少数キャ
リアの再結合が両面で十分に抑制され、太陽電池効率の
向上を図ることができる。
したように、リン接合層の表面およびＰ型シリコン基板
の裏面の両方にパッシベーション酸化膜を形成するよう
にした。従来の製造方法では、リン接合層の表面にのみ
パッシベーション酸化膜を形成していたが、シリコン基
板の薄型化に伴い、シリコン基板の裏面近傍での少数キ
ャリアが増加し、裏面パッシベーション酸化膜がないた
めに再結合損失による太陽電池効率が低下する原因とな
っていた。本発明の方法によれば、リン接合層表面およ
びＰ型シリコン基板裏面の両方がパッシベーション酸化
膜により覆われることになるため、光生成した少数キャ
リアの再結合が両面で十分に抑制され、太陽電池効率の
向上を図ることができる。
【００３９】そして、本発明の方法では、図１（Ｄ）に
示したように、Ｐ型シリコン基板の裏面にパッシベーシ
ョン酸化膜を形成した後、該パッシベーション酸化膜上
から、アルミニウムペーストをドット状に印刷し、該ア
ルミニウムがパッシベーション酸化膜を貫通してＰ型シ
リコン基板のシリコンに拡散するように焼成することに
より、Ｐ型シリコン基板の裏面にアルミニウムがドープ
されたドット状のｐ+部を形成することを特徴とする。
示したように、Ｐ型シリコン基板の裏面にパッシベーシ
ョン酸化膜を形成した後、該パッシベーション酸化膜上
から、アルミニウムペーストをドット状に印刷し、該ア
ルミニウムがパッシベーション酸化膜を貫通してＰ型シ
リコン基板のシリコンに拡散するように焼成することに
より、Ｐ型シリコン基板の裏面にアルミニウムがドープ
されたドット状のｐ+部を形成することを特徴とする。
【００４０】従来のシリコン基板の裏面全面にアルミニ
ウムペーストを印刷し、層状のｐ+部を形成する方法で
は、シリコンとアルミニウムの熱膨張係数の違いから、
焼成後にシリコン基板の反りが生じ、基板の反りに伴う
破損やライフタイムの低下が問題となっていた。また、
反りを低減するため、アルミニウムをドープしたｐ+部
を格子状に形成方法、あるいはボロンを熱拡散すること
によりｐ+ 部を形成する方法では、再結合損失を低減す
る効果が減少し、太陽電池の効率が低下してしまうとい
う欠点があった。
ウムペーストを印刷し、層状のｐ+部を形成する方法で
は、シリコンとアルミニウムの熱膨張係数の違いから、
焼成後にシリコン基板の反りが生じ、基板の反りに伴う
破損やライフタイムの低下が問題となっていた。また、
反りを低減するため、アルミニウムをドープしたｐ+部
を格子状に形成方法、あるいはボロンを熱拡散すること
によりｐ+ 部を形成する方法では、再結合損失を低減す
る効果が減少し、太陽電池の効率が低下してしまうとい
う欠点があった。
【００４１】これに対して本発明の方法によれば、シリ
コン基板の裏面にパッシベーション酸化膜を形成し、そ
のパッシベーション酸化膜に覆われたシリコン基板裏面
内部に、さらにドット状のアルミニウムドープによるｐ
+ 部を形成しているため、裏面全面がパッシベーション
酸化膜とドット状のｐ+ 部により十分にパッシベーショ
ンされることとなり、再結合損失を有効に低減し、高い
太陽電池効率を実現することができる。また、アルミニ
ウムが印刷される部分はドット状の小さな面積であるの
で、基板の反りが発生することは極めて少なくなる。さ
らに、アルミニウムペーストをドット状に印刷するた
め、従来の全面印刷に比べてペースト使用量が大幅に削
減され、コスト削減も併せて実現することができる。加
えて、このドット状のｐ+ 部は裏面集電電極の役目も果
たすため、裏面電極の形成も容易に行うことができる。
コン基板の裏面にパッシベーション酸化膜を形成し、そ
のパッシベーション酸化膜に覆われたシリコン基板裏面
内部に、さらにドット状のアルミニウムドープによるｐ
+ 部を形成しているため、裏面全面がパッシベーション
酸化膜とドット状のｐ+ 部により十分にパッシベーショ
ンされることとなり、再結合損失を有効に低減し、高い
太陽電池効率を実現することができる。また、アルミニ
ウムが印刷される部分はドット状の小さな面積であるの
で、基板の反りが発生することは極めて少なくなる。さ
らに、アルミニウムペーストをドット状に印刷するた
め、従来の全面印刷に比べてペースト使用量が大幅に削
減され、コスト削減も併せて実現することができる。加
えて、このドット状のｐ+ 部は裏面集電電極の役目も果
たすため、裏面電極の形成も容易に行うことができる。
【００４２】なお、このようなパッシベーション酸化膜
上にドット状のアルミニウムを印刷してｐ+ 部を形成す
る方法は、リン接合層にｎ++部を形成するかしないかに
かかわらず、適用することができる。
上にドット状のアルミニウムを印刷してｐ+ 部を形成す
る方法は、リン接合層にｎ++部を形成するかしないかに
かかわらず、適用することができる。
【００４３】さらに、本発明の方法では、図１（Ｅ）に
示したように、前記ドット状のｐ+部を形成した後、Ｐ
型シリコン基板の裏面の全面に銀ペーストを印刷して焼
成し、裏面反射層を兼用した裏面電極を形成することと
した。従来の製造方法では、アルミニウム焼成時に形成
されたアルミニウム−シリコン合金層およびアルミニウ
ムペーストでは反射率が低いため、これらの層をエッチ
ングで除去後、新たに銀等の高反射率を有する金属を裏
面反射層として形成する必要があり工程が複雑化してい
た。また、銀を蒸着することにより電極を形成すること
は、材料の損失が大きく、高コスト化の要因となってい
た。
示したように、前記ドット状のｐ+部を形成した後、Ｐ
型シリコン基板の裏面の全面に銀ペーストを印刷して焼
成し、裏面反射層を兼用した裏面電極を形成することと
した。従来の製造方法では、アルミニウム焼成時に形成
されたアルミニウム−シリコン合金層およびアルミニウ
ムペーストでは反射率が低いため、これらの層をエッチ
ングで除去後、新たに銀等の高反射率を有する金属を裏
面反射層として形成する必要があり工程が複雑化してい
た。また、銀を蒸着することにより電極を形成すること
は、材料の損失が大きく、高コスト化の要因となってい
た。
【００４４】本発明の方法によれば、シリコン基板裏面
のパッシベーション酸化膜上に裏面集電電極を兼ねたド
ット状ｐ+ 部及びアルミニウム−シリコン合金層とアル
ミニウムペーストが形成されることとなり、その占有面
積は裏面反射率に影響を及ぼさない程度に少ないため、
アルミニウム−シリコン合金層およびアルミニウムペー
ストを除去する必要がない。また、裏面電極の形成を従
来の銀蒸着から、材料の損失の少ない銀ペーストの印刷
・焼成に変更することで、材料歩留りが向上し、工程の
簡略化と併せて低コスト化を実現できる。さらに、反射
率の高い裏面のパッシベーション酸化膜上に反射層を形
成することになるため、従来法での裏面反射層１層のみ
に比べて、裏面のパッシベーション酸化膜と裏面反射層
を兼用した裏面電極での反射効果の寄与もあり、総合的
に裏面反射効果が向上する。
のパッシベーション酸化膜上に裏面集電電極を兼ねたド
ット状ｐ+ 部及びアルミニウム−シリコン合金層とアル
ミニウムペーストが形成されることとなり、その占有面
積は裏面反射率に影響を及ぼさない程度に少ないため、
アルミニウム−シリコン合金層およびアルミニウムペー
ストを除去する必要がない。また、裏面電極の形成を従
来の銀蒸着から、材料の損失の少ない銀ペーストの印刷
・焼成に変更することで、材料歩留りが向上し、工程の
簡略化と併せて低コスト化を実現できる。さらに、反射
率の高い裏面のパッシベーション酸化膜上に反射層を形
成することになるため、従来法での裏面反射層１層のみ
に比べて、裏面のパッシベーション酸化膜と裏面反射層
を兼用した裏面電極での反射効果の寄与もあり、総合的
に裏面反射効果が向上する。
【００４５】そして、本発明の方法では、図１（Ｆ）に
示したように、リン接合層の表面にパッシベーション酸
化膜を形成した後、該パッシベーション酸化膜上に表面
反射防止膜を形成し、リン接合層のｎ++部に対応して銀
ペーストを印刷して、該銀が表面反射防止膜とパッシベ
ーション酸化膜を貫通してリン接合層と接触するように
焼成することにより、ｎ++部上に表面電極を形成するよ
うにし、ｎ++部に対応して銀ペーストを印刷する際に
は、リン接合層のｎ++部とそれ以外の部分の色調差から
印刷位置を決定することとした。
示したように、リン接合層の表面にパッシベーション酸
化膜を形成した後、該パッシベーション酸化膜上に表面
反射防止膜を形成し、リン接合層のｎ++部に対応して銀
ペーストを印刷して、該銀が表面反射防止膜とパッシベ
ーション酸化膜を貫通してリン接合層と接触するように
焼成することにより、ｎ++部上に表面電極を形成するよ
うにし、ｎ++部に対応して銀ペーストを印刷する際に
は、リン接合層のｎ++部とそれ以外の部分の色調差から
印刷位置を決定することとした。
【００４６】従来の方法では、リン接合層とコンタクト
を得るため、フォトリソグラフ法を使用して、表面のパ
ッシベーション及び反射防止膜に表面電極パターンに対
応したコンタクト開口部を形成し、その後、蒸着電極を
コンタクト開口部に位置合わせをし、リフトオフ形成を
する必要があった。そのため工程が複雑化して生産性の
低下を招き、フォトリソグラフ用のレジスト等や蒸着に
よる材料損失のため材料消費量が多大であり、高コスト
化をもたらしていた。
を得るため、フォトリソグラフ法を使用して、表面のパ
ッシベーション及び反射防止膜に表面電極パターンに対
応したコンタクト開口部を形成し、その後、蒸着電極を
コンタクト開口部に位置合わせをし、リフトオフ形成を
する必要があった。そのため工程が複雑化して生産性の
低下を招き、フォトリソグラフ用のレジスト等や蒸着に
よる材料損失のため材料消費量が多大であり、高コスト
化をもたらしていた。
【００４７】本発明によれば、表面電極を形成すべきｎ
++部が、ｎ++部以外の部分と、形成されるパッシベーシ
ョン酸化膜の厚さの違いによる色調差により容易に区別
されるため、ｎ++部上に、例えばパターン認識位置合わ
せ機構を有するスクリーン印刷等により、表面電極パタ
ーンを迅速かつ簡単に印刷することが可能になる。そし
て、銀が表面反射防止膜とパッシベーション酸化膜を貫
通してリン接合層と接触するように焼成するため、フォ
トリソグラフ工程を省略でき、工程の簡略化と使用材料
の低減が達成される。そして、表面電極形成は従来の蒸
着法から、銀ペースト印刷・焼成法に変更したため、材
料歩留りが向上し、従来より大幅な製造コスト削減が達
成できる。
++部が、ｎ++部以外の部分と、形成されるパッシベーシ
ョン酸化膜の厚さの違いによる色調差により容易に区別
されるため、ｎ++部上に、例えばパターン認識位置合わ
せ機構を有するスクリーン印刷等により、表面電極パタ
ーンを迅速かつ簡単に印刷することが可能になる。そし
て、銀が表面反射防止膜とパッシベーション酸化膜を貫
通してリン接合層と接触するように焼成するため、フォ
トリソグラフ工程を省略でき、工程の簡略化と使用材料
の低減が達成される。そして、表面電極形成は従来の蒸
着法から、銀ペースト印刷・焼成法に変更したため、材
料歩留りが向上し、従来より大幅な製造コスト削減が達
成できる。
【００４８】図２は、上記本発明の製造方法で製造され
た太陽電池の一例を示した構造図である。図に示すよう
に、この太陽電池１０は、表面電極６および裏面電極７
の形成されている部分にはそれぞれｎ++部３およびｐ+
部４が形成されており、さらに、リン接合層２の表面お
よびＰ型シリコン基板１の裏面の両方にパッシベーショ
ン酸化膜が形成されているため、再結合損失を低減する
効果は極めて高いものとなる。また、Ｐ型シリコン基板
１の裏面には、反射率の高いパッシベーション酸化膜５
と裏面反射層を兼ねた裏面電極７が形成されているた
め、光閉じ込め効果も高いものとなる。したがって、極
めて高効率の太陽電池とすることができる。加えて、上
述したように大幅な製造工程の簡略化等が図られている
ため、生産性は従来に比べて著しく高く、きわめて安価
な太陽電池となる。
た太陽電池の一例を示した構造図である。図に示すよう
に、この太陽電池１０は、表面電極６および裏面電極７
の形成されている部分にはそれぞれｎ++部３およびｐ+
部４が形成されており、さらに、リン接合層２の表面お
よびＰ型シリコン基板１の裏面の両方にパッシベーショ
ン酸化膜が形成されているため、再結合損失を低減する
効果は極めて高いものとなる。また、Ｐ型シリコン基板
１の裏面には、反射率の高いパッシベーション酸化膜５
と裏面反射層を兼ねた裏面電極７が形成されているた
め、光閉じ込め効果も高いものとなる。したがって、極
めて高効率の太陽電池とすることができる。加えて、上
述したように大幅な製造工程の簡略化等が図られている
ため、生産性は従来に比べて著しく高く、きわめて安価
な太陽電池となる。
【００４９】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例を挙げて
具体的に説明するが本発明はこれに限定されるものでは
ない。 （実施例、比較例）図１に示す方法で、太陽電池を製造
した。先ず、Ｐ型シリコン基板１（抵抗率：３Ω・cm、
基板厚：２５０μｍ）を準備し、スライス時の表面歪み
除去を目的として、アルカリ溶液によるミラーエッチン
グを行い、その後、ＲＣＡ洗浄及びＩＰＡ乾燥を行った
（図１（Ａ））。次にＰ型シリコン基板１の表面にリン
を含んだ有機シリカ化合物ペースト１５を表面電極が形
成されるパターンに対応してライン状にスクリーン印刷
し、乾燥後、Ｐ型シリコン基板１を近赤外ランプベルト
炉に通して、ＰＯＣｌ3 を雰囲気に使用した気相リン拡
散熱処理（９５０℃）により、表面電極パターンに対応
したｎ++部３を表面に有するリン接合層２を形成した
（図１（Ｂ））。
具体的に説明するが本発明はこれに限定されるものでは
ない。 （実施例、比較例）図１に示す方法で、太陽電池を製造
した。先ず、Ｐ型シリコン基板１（抵抗率：３Ω・cm、
基板厚：２５０μｍ）を準備し、スライス時の表面歪み
除去を目的として、アルカリ溶液によるミラーエッチン
グを行い、その後、ＲＣＡ洗浄及びＩＰＡ乾燥を行った
（図１（Ａ））。次にＰ型シリコン基板１の表面にリン
を含んだ有機シリカ化合物ペースト１５を表面電極が形
成されるパターンに対応してライン状にスクリーン印刷
し、乾燥後、Ｐ型シリコン基板１を近赤外ランプベルト
炉に通して、ＰＯＣｌ3 を雰囲気に使用した気相リン拡
散熱処理（９５０℃）により、表面電極パターンに対応
したｎ++部３を表面に有するリン接合層２を形成した
（図１（Ｂ））。
【００５０】なお、上記有機シリカ化合物ペーストとし
ては、ＲｎＳｉ（ＯＨ）4-n で表される有機ケイ素化合
物に、添加剤として、拡散用リン不純物であるＰ2 Ｏ5
およびＳｉＰ2 Ｏ7 と、ガラス質形成剤および有機バイ
ンダーを添加し、アルコールを主成分とする有機溶剤に
溶解したものを用いた。
ては、ＲｎＳｉ（ＯＨ）4-n で表される有機ケイ素化合
物に、添加剤として、拡散用リン不純物であるＰ2 Ｏ5
およびＳｉＰ2 Ｏ7 と、ガラス質形成剤および有機バイ
ンダーを添加し、アルコールを主成分とする有機溶剤に
溶解したものを用いた。
【００５１】表面に形成された不要なリンガラス層をＨ
Ｆにて除去し、ドライ熱酸化により、リン接合層２の表
面およびＰ型シリコン基板１の裏面に、パッシベーショ
ン酸化膜５を形成する。さらに、リン接合層２の表面の
パッシベーション酸化膜５上にプラズマＣＶＤでＳｉＮ
表面反射防止膜８を形成した（図１（Ｃ））。
Ｆにて除去し、ドライ熱酸化により、リン接合層２の表
面およびＰ型シリコン基板１の裏面に、パッシベーショ
ン酸化膜５を形成する。さらに、リン接合層２の表面の
パッシベーション酸化膜５上にプラズマＣＶＤでＳｉＮ
表面反射防止膜８を形成した（図１（Ｃ））。
【００５２】そして、Ｐ型シリコン基板１の裏面のパッ
シベーション酸化膜５上から、アルミニウムペースト１
３をドット状にスクリーン印刷し、乾燥後、近赤外ラン
プベルト炉により、該アルミニウムがパッシベーション
酸化膜５を貫通してＰ型シリコン基板１のシリコンに拡
散するように焼成（７００℃）することにより、パッシ
ベーション酸化膜５に覆われたシリコン基板１の裏面に
アルミニウムがドープされたドット状のｐ+ 部４を形成
した（図１（Ｄ））。
シベーション酸化膜５上から、アルミニウムペースト１
３をドット状にスクリーン印刷し、乾燥後、近赤外ラン
プベルト炉により、該アルミニウムがパッシベーション
酸化膜５を貫通してＰ型シリコン基板１のシリコンに拡
散するように焼成（７００℃）することにより、パッシ
ベーション酸化膜５に覆われたシリコン基板１の裏面に
アルミニウムがドープされたドット状のｐ+ 部４を形成
した（図１（Ｄ））。
【００５３】次いで、ｐ+ 部４上のアルミニウム−シリ
コン合金層９およびアルミニウムペースト１３は除去せ
ず、Ｐ型シリコン基板１の裏面の全面に銀ペーストをス
クリーン印刷し、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉
により焼成し（５８０℃）、裏面反射層を兼用した裏面
電極７を形成した（図１（Ｅ））。
コン合金層９およびアルミニウムペースト１３は除去せ
ず、Ｐ型シリコン基板１の裏面の全面に銀ペーストをス
クリーン印刷し、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉
により焼成し（５８０℃）、裏面反射層を兼用した裏面
電極７を形成した（図１（Ｅ））。
【００５４】さらに、リン接合層２のｎ++部３とそれ以
外の部分の色調差から、ｎ++部３に対応してライン状に
銀ペーストを印刷し、乾燥後、近赤外ランプベルト炉に
より、銀がＳｉＮ表面反射防止膜８とパッシベーション
酸化膜５を貫通してリン接合層２と接触するように焼成
（５８０℃）することにより、ｎ++部３上に表面電極６
を形成した（図１（Ｆ））。
外の部分の色調差から、ｎ++部３に対応してライン状に
銀ペーストを印刷し、乾燥後、近赤外ランプベルト炉に
より、銀がＳｉＮ表面反射防止膜８とパッシベーション
酸化膜５を貫通してリン接合層２と接触するように焼成
（５８０℃）することにより、ｎ++部３上に表面電極６
を形成した（図１（Ｆ））。
【００５５】最後に、表面での反射防止効果を高めるた
めに、常圧ＣＶＤにより２層目のＳｉＯ2 反射防止膜１
１を形成し、本発明の太陽電池１０を完成した（図１
（Ｇ））。
めに、常圧ＣＶＤにより２層目のＳｉＯ2 反射防止膜１
１を形成し、本発明の太陽電池１０を完成した（図１
（Ｇ））。
【００５６】上記のようにして製造された太陽電池の特
性を、自然太陽放射光スペクトルを模擬したソーラーシ
ミュレーター（エアマス値：ＡＭ−１．５、全放射照
度：１００ｍＷ／ｃｍ2 、温度：２５℃）を用いて測定
した。一方、比較例として、図３に示した方法で、実施
例と同じく抵抗率３Ω・cm、基板厚２５０μｍのＰ型シ
リコン基板を用いて太陽電池を製造し、その特性を同様
にソーラーシミュレーターを用いて測定した。これらの
測定結果を表１に併記した。
性を、自然太陽放射光スペクトルを模擬したソーラーシ
ミュレーター（エアマス値：ＡＭ−１．５、全放射照
度：１００ｍＷ／ｃｍ2 、温度：２５℃）を用いて測定
した。一方、比較例として、図３に示した方法で、実施
例と同じく抵抗率３Ω・cm、基板厚２５０μｍのＰ型シ
リコン基板を用いて太陽電池を製造し、その特性を同様
にソーラーシミュレーターを用いて測定した。これらの
測定結果を表１に併記した。
【００５７】
【表１】
【００５８】表１より、実施例の本発明にかかる太陽電
池は、比較例の従来型太陽電池に比べて変換効率で０．
３％も優っており、高効率化が実現できていることが判
る。さらに、実施例の太陽電池の製造にあたっては、総
工程数が比較例の太陽電池の半分近くまで簡略化されて
おり、総製造時間は、長時間を要する拡散熱処理が省か
れたため半分以下の時間となった。また、フォトリソグ
ラフ工程や蒸着を行わなくなったため、これらの工程で
消費される材料を節約でき、大幅なコストダウン、歩留
りの向上がみられた。
池は、比較例の従来型太陽電池に比べて変換効率で０．
３％も優っており、高効率化が実現できていることが判
る。さらに、実施例の太陽電池の製造にあたっては、総
工程数が比較例の太陽電池の半分近くまで簡略化されて
おり、総製造時間は、長時間を要する拡散熱処理が省か
れたため半分以下の時間となった。また、フォトリソグ
ラフ工程や蒸着を行わなくなったため、これらの工程で
消費される材料を節約でき、大幅なコストダウン、歩留
りの向上がみられた。
【００５９】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許
請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構
成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるも
のであっても本発明の技術的範囲に包含される。
ではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許
請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構
成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるも
のであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６０】例えば、本発明の製造方法は、製造される
太陽電池のシリコン基板が単結晶であるか多結晶である
かを問わないことはもちろんのこと、各工程の順序や行
われる処理の細部が異なっていても、本発明の効果を有
するものであり、本発明の範囲に包含される。
太陽電池のシリコン基板が単結晶であるか多結晶である
かを問わないことはもちろんのこと、各工程の順序や行
われる処理の細部が異なっていても、本発明の効果を有
するものであり、本発明の範囲に包含される。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、太陽電池
の製造において、大幅な製造工程の簡略化、使用材料の
低減を実現し、高効率な太陽電池を高生産性で製造する
ことができる。そのため従来に比べて低コストで太陽電
池の製造が可能となる。
の製造において、大幅な製造工程の簡略化、使用材料の
低減を実現し、高効率な太陽電池を高生産性で製造する
ことができる。そのため従来に比べて低コストで太陽電
池の製造が可能となる。
【図１】（Ａ）〜（Ｇ）は本発明にかかる太陽電池の製
造方法の一例を示したフロー図である。
造方法の一例を示したフロー図である。
【図２】本発明の製造方法により製造された太陽電池の
一例を示した構造図である。
一例を示した構造図である。
【図３】（ａ）〜（ｋ）は従来の太陽電池の製造方法の
一例を示したフロー図である。
一例を示したフロー図である。
【図４】再結合損失を低減する構造を取り入れた従来型
太陽電池を示した構造図である。
太陽電池を示した構造図である。
１…Ｐ型シリコン基板、 ２…リン接合層、 ３…ｎ++
部、 ４…ｐ+ 部、５…パッシベーション酸化膜、 ６
…表面電極、 ７…裏面電極、８…窒化ケイ素反射防止
膜、 ９…アルミニウム−シリコン合金層、１０，２０
…太陽電池、 １１…ＳｉＯ2 反射防止膜、１２…マス
ク用酸化膜、 １３…アルミニウムペースト、１４…コ
ンタクト開口部、 １５…有機シリカ化合物ペースト。
部、 ４…ｐ+ 部、５…パッシベーション酸化膜、 ６
…表面電極、 ７…裏面電極、８…窒化ケイ素反射防止
膜、 ９…アルミニウム−シリコン合金層、１０，２０
…太陽電池、 １１…ＳｉＯ2 反射防止膜、１２…マス
ク用酸化膜、 １３…アルミニウムペースト、１４…コ
ンタクト開口部、 １５…有機シリカ化合物ペースト。
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくともＰ型シリコン基板に、リンが
高濃度にドープされたｎ++部を表面に有するリン接合層
を形成した後、該ｎ++部上に表面電極を形成し、Ｐ型シ
リコン基板裏面に裏面電極を形成する太陽電池の製造方
法において、 前記リン接合層の形成は、リンを含んだ有機シリカ化合
物ペーストを表面電極が形成されるパターンに対応して
Ｐ型シリコン基板に印刷し、該Ｐ型シリコン基板に気相
リン拡散熱処理を施すことにより、ｎ++部を表面に有す
るリン接合層を形成することを特徴とする太陽電池の製
造方法。 - 【請求項２】 前記リン接合層の表面およびＰ型シリコ
ン基板の裏面に、パッシベーション酸化膜を形成するこ
とを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項３】 前記Ｐ型シリコン基板の裏面にパッシベ
ーション酸化膜を形成した後、該パッシベーション酸化
膜上から、アルミニウムペーストをドット状に印刷し、
該アルミニウムがパッシベーション酸化膜を貫通してＰ
型シリコン基板のシリコンに拡散するように焼成するこ
とにより、Ｐ型シリコン基板の裏面にアルミニウムがド
ープされたドット状のｐ+ 部を形成することを特徴とす
る請求項２に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】 前記ドット状のｐ+ 部を形成した後、Ｐ
型シリコン基板の裏面の全面に銀ペーストを印刷して焼
成し、裏面反射層を兼用した裏面電極を形成することを
特徴とする請求項３に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】 前記リン接合層の表面にパッシベーショ
ン酸化膜を形成した後、該パッシベーション酸化膜上に
表面反射防止膜を形成し、リン接合層のｎ++部に対応し
て銀ペーストを印刷して、該銀が表面反射防止膜とパッ
シベーション酸化膜を貫通してリン接合層と接触するよ
うに焼成することにより、ｎ++部上に表面電極を形成す
ることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか
１項に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項６】 前記ｎ++部に対応して銀ペーストを印刷
する際に、リン接合層のｎ++部とそれ以外の部分の色調
差から印刷位置を決定することを特徴とする請求項５に
記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項７】 少なくともＰ型シリコン基板に、リン接
合層を形成した後、該リン接合層表面に表面電極を形成
し、Ｐ型シリコン基板裏面に裏面電極を形成する太陽電
池の製造方法において、 前記裏面電極を形成する前に、Ｐ型シリコン基板の裏面
にパッシベーション酸化膜を形成して、該パッシベーシ
ョン酸化膜上から、アルミニウムペーストをドット状に
印刷し、該アルミニウムがパッシベーション酸化膜を貫
通してＰ型シリコン基板のシリコンに拡散するように焼
成することにより、Ｐ型シリコン基板の裏面にアルミニ
ウムがドープされたドット状のｐ+ 部を形成することを
特徴とする太陽電池の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
に記載の方法で製造された太陽電池。
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