JP2001177122A - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池およびその製造方法Info
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- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 特性のばらつきがなく、信頼性の高い太陽電
池を提供する。単位面積当りの起電力の向上をはかり、
小型で高効率の太陽電池を提供する。 【解決手段】 少なくとも表面が第1導電型の半導体層
を構成する球状基板表面に、pn接合を形成するように
形成された第2導電型の半導体層と、前記第2の半導体
層表面に形成された透明導電膜からなる外側電極とを形
成した多数個のセルを用意する工程と、前記セルを、ト
レイに一列に敷き詰める工程と、前記トレイ内に樹脂を
充填し、敷き詰められたセルと共に硬化せしめ、多数の
太陽電池セルを一体的に固着する工程と、樹脂で固着さ
れた状態で、一体的に研磨することにより、前記第1導
電型の半導体層の少なくとも一部を露呈する工程と、こ
の切断面にテープを貼着する工程と、前記テープで固定
したまま、前記樹脂を除去し、前記第1導電型の半導体
層にコンタクトするように電極を形成する工程とを含む
ことを特徴とする。
池を提供する。単位面積当りの起電力の向上をはかり、
小型で高効率の太陽電池を提供する。 【解決手段】 少なくとも表面が第1導電型の半導体層
を構成する球状基板表面に、pn接合を形成するように
形成された第2導電型の半導体層と、前記第2の半導体
層表面に形成された透明導電膜からなる外側電極とを形
成した多数個のセルを用意する工程と、前記セルを、ト
レイに一列に敷き詰める工程と、前記トレイ内に樹脂を
充填し、敷き詰められたセルと共に硬化せしめ、多数の
太陽電池セルを一体的に固着する工程と、樹脂で固着さ
れた状態で、一体的に研磨することにより、前記第1導
電型の半導体層の少なくとも一部を露呈する工程と、こ
の切断面にテープを貼着する工程と、前記テープで固定
したまま、前記樹脂を除去し、前記第1導電型の半導体
層にコンタクトするように電極を形成する工程とを含む
ことを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池およびそ
の製造方法に係り、特に球状半導体を用いた太陽電池に
関する。
の製造方法に係り、特に球状半導体を用いた太陽電池に
関する。
【0002】
【従来技術】半導体のpn接合部分には内部電界が生じ
ており、これに光を当て、電子正孔対を生成させると、
生成した電子と正孔は内部電界により分離されて、電子
はn側に、正孔はp側に集められ、外部に負荷を接続す
るとp側からn側に向けて電流が流れる。この効果を利
用し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子と
して太陽電池の実用化が進められている。
ており、これに光を当て、電子正孔対を生成させると、
生成した電子と正孔は内部電界により分離されて、電子
はn側に、正孔はp側に集められ、外部に負荷を接続す
るとp側からn側に向けて電流が流れる。この効果を利
用し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子と
して太陽電池の実用化が進められている。
【0003】近年、単結晶シリコン、多結晶シリコンな
どの直径1mm以下の球状の半導体(Ball Semiconduct
or)上に回路パターンを形成して半導体素子を製造する
技術が開発されている。
どの直径1mm以下の球状の半導体(Ball Semiconduct
or)上に回路パターンを形成して半導体素子を製造する
技術が開発されている。
【0004】その1つとして、アルミ箔を用いて多数個
の半導体粒子を接続したソーラーアレーの製造方法が提
案されている(特開平6-13633号)。この方法で
は、図10に示すように、第1導電型表皮部と第2導電型
内部を有する半導体粒子207をアルミ箔の開口にアル
ミ箔201の両側から突出するように配置し、片側の表
皮部209を除去し、絶縁層221を形成する。次に第
2導電型内部111の一部およびその上の絶縁層221
を除去し、その除去された領域217に第2アルミ箔2
19を結合する。その平坦な領域217が導電部として
の第2アルミ箔219に対し良好なオーミック接触を提
供するようにしたものである。
の半導体粒子を接続したソーラーアレーの製造方法が提
案されている(特開平6-13633号)。この方法で
は、図10に示すように、第1導電型表皮部と第2導電型
内部を有する半導体粒子207をアルミ箔の開口にアル
ミ箔201の両側から突出するように配置し、片側の表
皮部209を除去し、絶縁層221を形成する。次に第
2導電型内部111の一部およびその上の絶縁層221
を除去し、その除去された領域217に第2アルミ箔2
19を結合する。その平坦な領域217が導電部として
の第2アルミ箔219に対し良好なオーミック接触を提
供するようにしたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法では、高密度配置には限界があり、また、アル
ミ箔への位置決めが困難であり、多数個の半導体粒子を
実装する場合には特に作業性が悪いという問題があっ
た。
うな方法では、高密度配置には限界があり、また、アル
ミ箔への位置決めが困難であり、多数個の半導体粒子を
実装する場合には特に作業性が悪いという問題があっ
た。
【0006】また、電極の形成についても、第1導電型
表皮部と第2導電型内部との両方へのコンタクト端子が
必要であるが、受光面積を減少させることなく、確実な
コンタクト端子の形成を行うのは難しいという問題があ
った。
表皮部と第2導電型内部との両方へのコンタクト端子が
必要であるが、受光面積を減少させることなく、確実な
コンタクト端子の形成を行うのは難しいという問題があ
った。
【0007】さらにまた、研磨などの方法によって一部
の外側領域を、除去し、露呈した領域に電極を形成する
方法が提案されているが、このような方法では、異なる
導電型の拡散層が同一面内に共存し、これらを独立して
取り出すのが困難であるという問題があった。
の外側領域を、除去し、露呈した領域に電極を形成する
方法が提案されているが、このような方法では、異なる
導電型の拡散層が同一面内に共存し、これらを独立して
取り出すのが困難であるという問題があった。
【0008】さらに、このような除去領域を形成するに
際しては、十分な精度を得るのが困難であり、特性にば
らつきが生じ易く、精度を得るためには極めて作業性が
悪く,フォトリソグラフィ工程を用いなければならない
ような場合もあった。
際しては、十分な精度を得るのが困難であり、特性にば
らつきが生じ易く、精度を得るためには極めて作業性が
悪く,フォトリソグラフィ工程を用いなければならない
ような場合もあった。
【0009】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、特性のばらつきがなく、信頼性の高い太陽電池を提
供することを目的とする。また、本発明は、単位面積当
りの起電力の向上をはかり、小型で高効率の太陽電池を
提供することを目的とする。
で、特性のばらつきがなく、信頼性の高い太陽電池を提
供することを目的とする。また、本発明は、単位面積当
りの起電力の向上をはかり、小型で高効率の太陽電池を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第1は、少なく
とも表面が第1導電型の半導体層を構成する球状基板表
面に、pn接合を形成するように形成された第2導電型
の半導体層と、前記第2の半導体層表面に形成された透
明導電膜からなる外側電極とを形成した多数個のセルを
用意する工程と、前記セルを、トレイに一列に敷き詰め
る工程と、前記トレイ内に樹脂を充填し、敷き詰められ
たセルと共に硬化せしめ、多数の太陽電池セルを一体的
に固着する工程と、樹脂で固着された状態で、一体的に
研磨することにより、前記第1導電型の半導体層の少な
くとも一部を露呈する工程と、この切断面にテープを貼
着する工程と、前記テープで固定したまま、前記樹脂を
除去し、前記第1導電型の半導体層にコンタクトするよ
うに電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
とも表面が第1導電型の半導体層を構成する球状基板表
面に、pn接合を形成するように形成された第2導電型
の半導体層と、前記第2の半導体層表面に形成された透
明導電膜からなる外側電極とを形成した多数個のセルを
用意する工程と、前記セルを、トレイに一列に敷き詰め
る工程と、前記トレイ内に樹脂を充填し、敷き詰められ
たセルと共に硬化せしめ、多数の太陽電池セルを一体的
に固着する工程と、樹脂で固着された状態で、一体的に
研磨することにより、前記第1導電型の半導体層の少な
くとも一部を露呈する工程と、この切断面にテープを貼
着する工程と、前記テープで固定したまま、前記樹脂を
除去し、前記第1導電型の半導体層にコンタクトするよ
うに電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0011】かかる構成によれば、pn接合および外側
電極の形成された球体をトレイに敷き詰めた状態で最密
配置状態に整列させ、これを樹脂で固めることにより、
位置精度よく固定し、これを一括して研磨することによ
り、極めて高精度に電極取り出し部を形成することが可
能となる。
電極の形成された球体をトレイに敷き詰めた状態で最密
配置状態に整列させ、これを樹脂で固めることにより、
位置精度よく固定し、これを一括して研磨することによ
り、極めて高精度に電極取り出し部を形成することが可
能となる。
【0012】そして研磨面をテープなどで固着し、樹脂
を除去することにより、高精度に整列された状態で電極
取り出し部の形成された球体を得ることができる。そし
てこれに内側電極としての導電プレートを形成すること
により、高精度に配列最密配置された球体からなる高効
率の太陽電池を生産性良く形成することができる。さら
にまた、生産性も極めて高いものとなる。
を除去することにより、高精度に整列された状態で電極
取り出し部の形成された球体を得ることができる。そし
てこれに内側電極としての導電プレートを形成すること
により、高精度に配列最密配置された球体からなる高効
率の太陽電池を生産性良く形成することができる。さら
にまた、生産性も極めて高いものとなる。
【0013】また、この方法によれば、マスク工程が不
要である。特に、球状体へのフォトリソグラフィ工程は
露光工程が極めて困難であるが、本発明の方法によれ
ば、フォトリソグラフィ工程を必要とすることなく、極
めて高効率の太陽電池を形成することが可能となる。
要である。特に、球状体へのフォトリソグラフィ工程は
露光工程が極めて困難であるが、本発明の方法によれ
ば、フォトリソグラフィ工程を必要とすることなく、極
めて高効率の太陽電池を形成することが可能となる。
【0014】本発明の第2によれば、少なくとも表面が
第1導電型の半導体層を構成する球状基板表面に、pn
接合を形成するように形成された第2導電型の半導体層
と、前記第2の半導体層表面に形成された透明導電膜か
らなる外側電極とを形成した多数個のセルを用意する工
程と、前記セルを、トレイに一列に敷き詰める工程と、
前記トレイ内に樹脂を充填し、敷き詰められたセルと共
に硬化せしめ、多数の太陽電池セルを一体的に固着する
工程と、樹脂で固着された状態で、一体的に研磨するこ
とにより、前記第1導電型の半導体層の少なくとも一部
を露呈する工程と、前記研磨により露呈せしめられた面
にテープを貼着する工程と、前記テープに貼着された複
数のセルを、前記セルが上に位置するように水平に置す
る工程と、前記セルの上面から樹脂粉体を振り掛ける工
程と、前記セルを加熱し、前記セルと前記テープとの間
を樹脂層で固着する工程と、さらに半田粉体を振り掛け
る工程と、前記セルを加熱し、前記半田粉体を液化し、
前記セルと前記テープとの間を半田で固着する工程と、
前記テープを外し、導電プレートを固着する工程とを含
むことを特徴とする。
第1導電型の半導体層を構成する球状基板表面に、pn
接合を形成するように形成された第2導電型の半導体層
と、前記第2の半導体層表面に形成された透明導電膜か
らなる外側電極とを形成した多数個のセルを用意する工
程と、前記セルを、トレイに一列に敷き詰める工程と、
前記トレイ内に樹脂を充填し、敷き詰められたセルと共
に硬化せしめ、多数の太陽電池セルを一体的に固着する
工程と、樹脂で固着された状態で、一体的に研磨するこ
とにより、前記第1導電型の半導体層の少なくとも一部
を露呈する工程と、前記研磨により露呈せしめられた面
にテープを貼着する工程と、前記テープに貼着された複
数のセルを、前記セルが上に位置するように水平に置す
る工程と、前記セルの上面から樹脂粉体を振り掛ける工
程と、前記セルを加熱し、前記セルと前記テープとの間
を樹脂層で固着する工程と、さらに半田粉体を振り掛け
る工程と、前記セルを加熱し、前記半田粉体を液化し、
前記セルと前記テープとの間を半田で固着する工程と、
前記テープを外し、導電プレートを固着する工程とを含
むことを特徴とする。
【0015】かかる構成によれば、前記1の効果に加
え、太陽電池を構成するセルの隙間に入った樹脂を熔融
し、樹脂層で固着した後、さらに半田粉末を溶融し、太
陽電池セル相互を固着するとともに外側電極間の電気的
接続を行うようにしている.従って、樹脂層は導電プレ
ートと外側電極との絶縁に寄与すると共に、半田層と共
に球体相互間の接続強度を高めているため、信頼性の高
い太陽電池を得る事ができる。
え、太陽電池を構成するセルの隙間に入った樹脂を熔融
し、樹脂層で固着した後、さらに半田粉末を溶融し、太
陽電池セル相互を固着するとともに外側電極間の電気的
接続を行うようにしている.従って、樹脂層は導電プレ
ートと外側電極との絶縁に寄与すると共に、半田層と共
に球体相互間の接続強度を高めているため、信頼性の高
い太陽電池を得る事ができる。
【0016】本発明の第3によれば、請求項2に記載の
太陽電池の製造方法において、前記露呈する工程は直径
を含む面まで研磨し、半球を形成する工程であることを
特徴とする。
太陽電池の製造方法において、前記露呈する工程は直径
を含む面まで研磨し、半球を形成する工程であることを
特徴とする。
【0017】本発明の第4によれば、請求項2に記載の
太陽電池の製造方法において、前記記トレイ内に樹脂を
充填する工程は、前記太陽電池セルの半球が、覆われる
位置まで充填する工程であり、前記研磨する工程は前記
樹脂で覆われた面に対向する側から、前記第1の半導体
層が露呈するまで研磨する工程であることを特徴とす
る。
太陽電池の製造方法において、前記記トレイ内に樹脂を
充填する工程は、前記太陽電池セルの半球が、覆われる
位置まで充填する工程であり、前記研磨する工程は前記
樹脂で覆われた面に対向する側から、前記第1の半導体
層が露呈するまで研磨する工程であることを特徴とす
る。
【0018】かかる構成によれば、樹脂は固定のみに使
用し、研磨領域には樹脂が存在しないため、研磨くずに
より、セルが汚染するのを防ぐことができる。したがっ
て樹脂を選ぶことなく、材料選択に自由度が得られる。
用し、研磨領域には樹脂が存在しないため、研磨くずに
より、セルが汚染するのを防ぐことができる。したがっ
て樹脂を選ぶことなく、材料選択に自由度が得られる。
【0019】本発明の第5によれば、請求項3に記載の
太陽電池の製造方法において、前記導電プレートを固着
する工程に先立ち、前記球の裏面側から高濃度の第2導
電型不純物をドーピングする工程を含む事を特徴とす
る。
太陽電池の製造方法において、前記導電プレートを固着
する工程に先立ち、前記球の裏面側から高濃度の第2導
電型不純物をドーピングする工程を含む事を特徴とす
る。
【0020】かかる構成によれば、導電プレートと第1
導電型半導体層との間に高濃度領域が形成されるため、
コンタクト性が高いものとなる。またこの高濃度層の形
成に際してもフォトリソグラフィ工程が不要である。
導電型半導体層との間に高濃度領域が形成されるため、
コンタクト性が高いものとなる。またこの高濃度層の形
成に際してもフォトリソグラフィ工程が不要である。
【0021】本発明の第6によれば、請求項5に記載の
太陽電池の製造方法において、さらに、前記導電プレー
ト上に保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
かかる構成によれば、保護膜の存在により、信頼性が向
上する。
太陽電池の製造方法において、さらに、前記導電プレー
ト上に保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
かかる構成によれば、保護膜の存在により、信頼性が向
上する。
【0022】本発明の第7によれば、内側電極としての
導電プレートと、少なくとも表面が第1導電型の半導体
層を構成する球状基板と、前記球表面に、pn接合を形
成するように形成された第2導電型の半導体層と、前記
第2の半導体層表面に形成された透明導電膜からなる外
側電極とを具備してなる複数個の球状セルが一部除去さ
れて第1の半導体層が露呈せしめられその露呈面を前記
導電プレート表面に接するように配列され、前記導電プ
レート表面の前記セル間に位置する領域には絶縁性の樹
脂を介して導体層が形成され、この導体層を介して前記
外側電極同士の電気的接続がなされていることを特徴と
する。
導電プレートと、少なくとも表面が第1導電型の半導体
層を構成する球状基板と、前記球表面に、pn接合を形
成するように形成された第2導電型の半導体層と、前記
第2の半導体層表面に形成された透明導電膜からなる外
側電極とを具備してなる複数個の球状セルが一部除去さ
れて第1の半導体層が露呈せしめられその露呈面を前記
導電プレート表面に接するように配列され、前記導電プ
レート表面の前記セル間に位置する領域には絶縁性の樹
脂を介して導体層が形成され、この導体層を介して前記
外側電極同士の電気的接続がなされていることを特徴と
する。
【0023】かかる構成によれば、寸法精度が高くか
つ、最密配置構造の太陽電池を得ることができる。ま
た、外側電極側と内側電極側の導電プレートとの間に絶
縁層が介在することになり、ショートのおそれもなく、
信頼性の高い太陽電池を形成することが可能となる。
つ、最密配置構造の太陽電池を得ることができる。ま
た、外側電極側と内側電極側の導電プレートとの間に絶
縁層が介在することになり、ショートのおそれもなく、
信頼性の高い太陽電池を形成することが可能となる。
【0024】本発明の第8によれば、請求項7に記載の
太陽電池において、前記露呈面は高濃度層を介して前記
導電プレートに接続されていることを特徴とする。
太陽電池において、前記露呈面は高濃度層を介して前記
導電プレートに接続されていることを特徴とする。
【0025】かかる構成によれば、コンタクト抵抗の低
減をはかることができる。また、高濃度層が光子により
励起された電子の障壁となり、いわゆるバックサーフィ
スフィールド効果を得ることができ、効率の向上をはか
ることができる。
減をはかることができる。また、高濃度層が光子により
励起された電子の障壁となり、いわゆるバックサーフィ
スフィールド効果を得ることができ、効率の向上をはか
ることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。 実施形態1 本発明の第1の実施形態の太陽電池は、図1に全体図、図
2に断面概要図を示すように、球状シリコンからなる太
陽電池セル1が、底面を、内側電極としての銅板からな
る導電プレート5上に最密配列されて固着せしめられ、
外側電極は導電プレート5上のセル1間領域に樹脂層4
を介して形成された半田層3によって電気的接続および
固定がなされたものである。すなわち、p型の多結晶シ
リコンからなる球状基板11と、前記球状基板の球表面
に、pn接合を形成するように形成されたn型多結晶シ
リコン層12と、n型多結晶シリコン層12表面に形成
された酸化インジウム錫(ITO)からなる透明の外側
電極13とを具備してなる複数個の球状セルがその底面
を前記導電プレート5表面に接するように配列され、前
記導電プレート5表面の前記セル間に位置する領域には
絶縁性の樹脂層4を介して半田層3が形成され、この半
田層3を介して前記外側電極13同士の電気的接続がな
されている。
て図面を参照しつつ詳細に説明する。 実施形態1 本発明の第1の実施形態の太陽電池は、図1に全体図、図
2に断面概要図を示すように、球状シリコンからなる太
陽電池セル1が、底面を、内側電極としての銅板からな
る導電プレート5上に最密配列されて固着せしめられ、
外側電極は導電プレート5上のセル1間領域に樹脂層4
を介して形成された半田層3によって電気的接続および
固定がなされたものである。すなわち、p型の多結晶シ
リコンからなる球状基板11と、前記球状基板の球表面
に、pn接合を形成するように形成されたn型多結晶シ
リコン層12と、n型多結晶シリコン層12表面に形成
された酸化インジウム錫(ITO)からなる透明の外側
電極13とを具備してなる複数個の球状セルがその底面
を前記導電プレート5表面に接するように配列され、前
記導電プレート5表面の前記セル間に位置する領域には
絶縁性の樹脂層4を介して半田層3が形成され、この半
田層3を介して前記外側電極13同士の電気的接続がな
されている。
【0027】次に、この太陽電池の製造方法について説
明する。まず、太陽電池セルを形成する。図3(a)に示
すように、直径1mmのp型多結晶シリコン粒またはp
型アモルファスシリコン粒を真空中で加熱しつつ落下さ
せ、結晶性の良好な多結晶シリコン球11を形成し、こ
の表面に、フォスフィンを含むシランなどの混合ガスを
用いたCVD法により、n型多結晶シリコン層12を形
成する。ここでCVD工程は細いチューブ内でシリコン
球を搬送しながら、所望の反応温度に加熱されたガスを
供給排出することにより、薄膜形成を行うものである。
なお、この工程は、p型多結晶シリコン粒またはp型ア
モルファスシリコン粒を真空中で加熱しつつ落下させな
がら球状化し、p型多結晶シリコン球を形成するととも
に、落下途上で所望のガスと接触させることにより、n
型多結晶シリコン層12を形成する様にすることも可能
である。
明する。まず、太陽電池セルを形成する。図3(a)に示
すように、直径1mmのp型多結晶シリコン粒またはp
型アモルファスシリコン粒を真空中で加熱しつつ落下さ
せ、結晶性の良好な多結晶シリコン球11を形成し、こ
の表面に、フォスフィンを含むシランなどの混合ガスを
用いたCVD法により、n型多結晶シリコン層12を形
成する。ここでCVD工程は細いチューブ内でシリコン
球を搬送しながら、所望の反応温度に加熱されたガスを
供給排出することにより、薄膜形成を行うものである。
なお、この工程は、p型多結晶シリコン粒またはp型ア
モルファスシリコン粒を真空中で加熱しつつ落下させな
がら球状化し、p型多結晶シリコン球を形成するととも
に、落下途上で所望のガスと接触させることにより、n
型多結晶シリコン層12を形成する様にすることも可能
である。
【0028】この後、図3(b)に示すように、スパッタ
リング法により、基板表面全体に膜厚1μm程度のIT
O薄膜13を形成する。
リング法により、基板表面全体に膜厚1μm程度のIT
O薄膜13を形成する。
【0029】このようにして形成された、太陽電池セル
1を、図4(a)に示すように、トレイTに一列に敷き詰
めたのち、これのトレイTにワックス10を流し込み、
硬化させる。
1を、図4(a)に示すように、トレイTに一列に敷き詰
めたのち、これのトレイTにワックス10を流し込み、
硬化させる。
【0030】そして図4(b)に示すように、この底面を
位置決めし、球体のセルから、グラインディングによ
り、一部領域のp型多結晶シリコン球11が露呈するま
で、外側電極13およびn型多結晶シリコン層12を除
去する。ここでは高精度に底面を位置決めされた球状セ
ルを一体的に保持してグラインディング装置Gに接触せ
しめグラインディングを行うようにしているため、平坦
で、均一な露呈面を得ることが可能となる。
位置決めし、球体のセルから、グラインディングによ
り、一部領域のp型多結晶シリコン球11が露呈するま
で、外側電極13およびn型多結晶シリコン層12を除
去する。ここでは高精度に底面を位置決めされた球状セ
ルを一体的に保持してグラインディング装置Gに接触せ
しめグラインディングを行うようにしているため、平坦
で、均一な露呈面を得ることが可能となる。
【0031】この後、図4(c)に示すように、露呈面側
をポリイミドテープ7で貼着する。そして、図4(d)に
示すように、前記ポリイミドテープ7で固定したまま、
前記ワックス10を除去する。
をポリイミドテープ7で貼着する。そして、図4(d)に
示すように、前記ポリイミドテープ7で固定したまま、
前記ワックス10を除去する。
【0032】さらに、図5(a)に示すように、ポリイミ
ドテープ7に貼着された複数のセルを、前記セル1が上
に位置するように水平に配置し、前記セル1の上面から
ポリイミド樹脂粉体4pを振り掛け、前記セルを加熱
し、前記セルとセルとの間をポリイミド樹脂層4で固着
する。
ドテープ7に貼着された複数のセルを、前記セル1が上
に位置するように水平に配置し、前記セル1の上面から
ポリイミド樹脂粉体4pを振り掛け、前記セルを加熱
し、前記セルとセルとの間をポリイミド樹脂層4で固着
する。
【0033】この後、図5(b)示すように、前記セル
1の上面から半田粉体3pを振りかけ、前記セルを加熱
し、前記半田粉体3pを液化し、前記セルの外側電極1
3間を半田層3で固着し、ポリイミドテープ7を剥離除
去する
1の上面から半田粉体3pを振りかけ、前記セルを加熱
し、前記半田粉体3pを液化し、前記セルの外側電極1
3間を半田層3で固着し、ポリイミドテープ7を剥離除
去する
【0034】そして、図5(c)に示すように、球状セ
ルの裏面側からp型不純物を注入し高濃度層11sを形
成する。
ルの裏面側からp型不純物を注入し高濃度層11sを形
成する。
【0035】そして、図5(d)に示すように、この高
濃度層11sにコンタクトするように導電プレート5を
貼りつけ、さらにポリイミド膜からなる保護膜7を形成
する。このようにして図1および図2に示したような太
陽電池セルが完成する。
濃度層11sにコンタクトするように導電プレート5を
貼りつけ、さらにポリイミド膜からなる保護膜7を形成
する。このようにして図1および図2に示したような太
陽電池セルが完成する。
【0036】かかる構成によれば、かかる構成によれ
ば、pn接合および外側電極の形成された球体をトレイ
に敷き詰めた状態で最密配置状態に整列させ、これを樹
脂で固めることにより、位置精度よく固定し、これを一
括して研磨することにより、極めて高精度の寸法精度を
有する研磨面を得ることが可能となる。また、セルの集
合体全体としても平坦であり導電プレートへの実装が極
めて確実で信頼性の高いものとなる。
ば、pn接合および外側電極の形成された球体をトレイ
に敷き詰めた状態で最密配置状態に整列させ、これを樹
脂で固めることにより、位置精度よく固定し、これを一
括して研磨することにより、極めて高精度の寸法精度を
有する研磨面を得ることが可能となる。また、セルの集
合体全体としても平坦であり導電プレートへの実装が極
めて確実で信頼性の高いものとなる。
【0037】そして切断後、露呈面をテープなどで固着
し、樹脂を除去することにより、高精度に整列された状
態で球状セルを得ることができる。そしてこれに高濃度
層を形成した後内側電極としての導電プレートを形成す
ることにより、最密配置された球状セルからなる高効率
の太陽電池を生産性良く形成することができる。
し、樹脂を除去することにより、高精度に整列された状
態で球状セルを得ることができる。そしてこれに高濃度
層を形成した後内側電極としての導電プレートを形成す
ることにより、最密配置された球状セルからなる高効率
の太陽電池を生産性良く形成することができる。
【0038】また、この方法によれば、マスク工程が不
要である。特に、球状体へのフォトリソグラフィ工程は
露光工程が極めて困難であるが、本発明の方法によれ
ば、フォトリソグラフィ工程を必要とすることなく、極
めて高効率の太陽電池を形成することが可能となる。
要である。特に、球状体へのフォトリソグラフィ工程は
露光工程が極めて困難であるが、本発明の方法によれ
ば、フォトリソグラフィ工程を必要とすることなく、極
めて高効率の太陽電池を形成することが可能となる。
【0039】また、太陽電池を構成するセルの隙間に入
った樹脂を熔融し、樹脂層で固着した後、さらに半田粉
末を溶融し、太陽電池セル相互を固着するとともに外側
電極間の電気的接続を行うようにしており、樹脂層は導
電プレートと外側電極との絶縁に寄与すると共に、半田
層と共に球状セル相互間の接続強度を高めているため、
信頼性の高い太陽電池を得る事ができる。
った樹脂を熔融し、樹脂層で固着した後、さらに半田粉
末を溶融し、太陽電池セル相互を固着するとともに外側
電極間の電気的接続を行うようにしており、樹脂層は導
電プレートと外側電極との絶縁に寄与すると共に、半田
層と共に球状セル相互間の接続強度を高めているため、
信頼性の高い太陽電池を得る事ができる。
【0040】さらに、導電プレートとp型多結晶シリコ
ンとの間に高濃度領域が形成されるため、コンタクト性
が高いものとなる。また、バックサーフィスフィールド
効果を得ることができる上、この高濃度層の形成に際し
てもフォトリソグラフィ工程が不要である。
ンとの間に高濃度領域が形成されるため、コンタクト性
が高いものとなる。また、バックサーフィスフィールド
効果を得ることができる上、この高濃度層の形成に際し
てもフォトリソグラフィ工程が不要である。
【0041】実施形態2 前記第1の実施形態ではp型多結晶シリコン球を用いて
太陽電池セルを構成したが、図6に示すように、球状基
板11cを、銅球で構成し、球状基板表面に、p型のア
モルファスシリコン層11aと、n型多結晶シリコン層
12とを形成しpn接合を形成してなり、導電シート5
は前記銅球にコンタクトするように、外側電極13、n
型の多結晶シリコン層12と、p型アモルファスシリコ
ン層11aの一部が除去されていることを特徴とする。
太陽電池セルを構成したが、図6に示すように、球状基
板11cを、銅球で構成し、球状基板表面に、p型のア
モルファスシリコン層11aと、n型多結晶シリコン層
12とを形成しpn接合を形成してなり、導電シート5
は前記銅球にコンタクトするように、外側電極13、n
型の多結晶シリコン層12と、p型アモルファスシリコ
ン層11aの一部が除去されていることを特徴とする。
【0042】かかる構成によれば、内側電極のコンタク
ト抵抗が低く信頼性の高い太陽電池を容易に形成するこ
とが可能となる。
ト抵抗が低く信頼性の高い太陽電池を容易に形成するこ
とが可能となる。
【0043】なお、太陽電池セルは直列接続してもよい
し、並列接続してもよい。直列接続する際には、p層お
よびn層を外面側と内面側とで逆にしたセルを交互に配
列し、同様に接続することにより、直列接続体を形成す
ることも可能である。
し、並列接続してもよい。直列接続する際には、p層お
よびn層を外面側と内面側とで逆にしたセルを交互に配
列し、同様に接続することにより、直列接続体を形成す
ることも可能である。
【0044】また、ここで、コンタクト形成のためのグ
ラインディング工程における除去深さは、必要に応じて
適宜選択可能であり、半球程度の大きさになるまで研磨
するようにしてもよい。
ラインディング工程における除去深さは、必要に応じて
適宜選択可能であり、半球程度の大きさになるまで研磨
するようにしてもよい。
【0045】更にまた、前記実施形態では、n型の多結
晶シリコンを用いたが、銅球11c上にp型のアモルフ
ァスシリコン層11aと、n型アモルファスシリコン層
とを形成し、pn接合を形成してなるものを用いるよう
にしてもよいことはいうまでもない。
晶シリコンを用いたが、銅球11c上にp型のアモルフ
ァスシリコン層11aと、n型アモルファスシリコン層
とを形成し、pn接合を形成してなるものを用いるよう
にしてもよいことはいうまでもない。
【0046】実施形態3 前記第1の実施形態ではp型多結晶シリコン球を用いて
外側電極まで形成した太陽電池セル1をワックス10で
一体化し、研磨したが、図7(a)乃至(d)に示すよ
うに、多結晶シリコン球を素材のまま図3に示したのと
同様の方法でワックス10で一体化して所望の形状に研
磨し、ポリイミドテープ7で一体的に固定した後、ワッ
クスを除去する。
外側電極まで形成した太陽電池セル1をワックス10で
一体化し、研磨したが、図7(a)乃至(d)に示すよ
うに、多結晶シリコン球を素材のまま図3に示したのと
同様の方法でワックス10で一体化して所望の形状に研
磨し、ポリイミドテープ7で一体的に固定した後、ワッ
クスを除去する。
【0047】こののち図8(a)に示すように、ポリイ
ミドテープ7に貼着されたp型多結晶シリコン球11
を、p型多結晶シリコン球11が上に位置するように水
平に配置し、上面からポリイミド樹脂粉体4pを振り掛
け、加熱し、p型多結晶シリコン球11間をポリイミド
樹脂層4で固着する。
ミドテープ7に貼着されたp型多結晶シリコン球11
を、p型多結晶シリコン球11が上に位置するように水
平に配置し、上面からポリイミド樹脂粉体4pを振り掛
け、加熱し、p型多結晶シリコン球11間をポリイミド
樹脂層4で固着する。
【0048】この後、図8(b)に示すように、不純物
拡散によりn型多結晶シリコン層12を形成すると共に
スパッタリングにより膜厚1μm程度のITO薄膜から
なる外側電極13を形成する。ここで不純物拡散工程は細
いチューブ内でシリコン球を搬送しながら、所望の反応
温度に加熱されたガスを供給排出することにより、行
う。
拡散によりn型多結晶シリコン層12を形成すると共に
スパッタリングにより膜厚1μm程度のITO薄膜から
なる外側電極13を形成する。ここで不純物拡散工程は細
いチューブ内でシリコン球を搬送しながら、所望の反応
温度に加熱されたガスを供給排出することにより、行
う。
【0049】こののち、図8(c)に示すように、外側電
極13まで形成されたp型多結晶シリコン球11の上面
から半田粉体3pを振りかけ、加熱し、前記半田粉体3
pを液化し、セルの外側電極13間を半田層3で固着す
る。
極13まで形成されたp型多結晶シリコン球11の上面
から半田粉体3pを振りかけ、加熱し、前記半田粉体3
pを液化し、セルの外側電極13間を半田層3で固着す
る。
【0050】そして、図8(d)に示すように、高濃度の
不純物拡散を行い高濃度層11sを形成する。
不純物拡散を行い高濃度層11sを形成する。
【0051】最後に、図8(e)に示すように、導電プレ
ート5を貼着するとともに保護膜7を形成し、太陽電池が
完成する。
ート5を貼着するとともに保護膜7を形成し、太陽電池が
完成する。
【0052】この方法では、p型多結晶シリコン球11
間にあらかじめ、樹脂層を介在させ絶縁分離することが
できるため、より信頼性の高い太陽電池を形成すること
が可能となる。
間にあらかじめ、樹脂層を介在させ絶縁分離することが
できるため、より信頼性の高い太陽電池を形成すること
が可能となる。
【0053】実施形態4 前記第1の実施形態ではp型多結晶シリコン球を用いて
外側電極まで形成した太陽電池セルを完全に覆うように
ワックスで一体化し、研磨したが、この例では図9
(a)乃至(c)に示すように、一部のみを覆って一体
化し、所望の形状に研磨し、ポリイミドテープ7で一体
的に固定した後、ワックス10を除去するようにしても
よい。
外側電極まで形成した太陽電池セルを完全に覆うように
ワックスで一体化し、研磨したが、この例では図9
(a)乃至(c)に示すように、一部のみを覆って一体
化し、所望の形状に研磨し、ポリイミドテープ7で一体
的に固定した後、ワックス10を除去するようにしても
よい。
【0054】かかる構成によれば、ワックス10は固定
のみに使用し、研磨領域にはワックスが存在しないた
め、研磨くずにより、セルが汚染するのを防ぐことがで
きる。したがって樹脂を選ぶことなく、材料選択に自由
度が得られる。
のみに使用し、研磨領域にはワックスが存在しないた
め、研磨くずにより、セルが汚染するのを防ぐことがで
きる。したがって樹脂を選ぶことなく、材料選択に自由
度が得られる。
【0055】なお、前記実施の形態ではpn接合を形成
する半導体層として、アモルファスシリコン、多結晶シ
リコンを用いたが、これに限定されることなく、単結晶
シリコン層、さらにはGaAs,GaPなどの化合物半
導体層にも適用可能である。さらには、pn構造のみな
らず、pin構造にも適用可能である。
する半導体層として、アモルファスシリコン、多結晶シ
リコンを用いたが、これに限定されることなく、単結晶
シリコン層、さらにはGaAs,GaPなどの化合物半
導体層にも適用可能である。さらには、pn構造のみな
らず、pin構造にも適用可能である。
【0056】この球状の半導体素子の製造に際し、各処
理工程を連結してライン化することが可能であるため、
生産性が極めて高いという特徴がある。
理工程を連結してライン化することが可能であるため、
生産性が極めて高いという特徴がある。
【0057】各工程では、活性ガス、不活性ガス等の気
体のみならず、水や各種溶液等の液体をも含む種々の雰
囲気での処理がなされる。このような処理工程を連結す
る場合、被処理物を搬送する雰囲気を前工程から後工程
に持ち込まないようにしなければならないため、工程間
において被処理物から前工程の雰囲気を除去し、そして
後工程に合わせた雰囲気に変換して被処理物を搬送する
といった作業が必要であるが、雰囲気変換装置を用いる
ことにより搬送しながら各処理工程が実行でき、極めて
高速で作業性よく信頼性の高い半導体装置を提供するこ
とが可能となる。
体のみならず、水や各種溶液等の液体をも含む種々の雰
囲気での処理がなされる。このような処理工程を連結す
る場合、被処理物を搬送する雰囲気を前工程から後工程
に持ち込まないようにしなければならないため、工程間
において被処理物から前工程の雰囲気を除去し、そして
後工程に合わせた雰囲気に変換して被処理物を搬送する
といった作業が必要であるが、雰囲気変換装置を用いる
ことにより搬送しながら各処理工程が実行でき、極めて
高速で作業性よく信頼性の高い半導体装置を提供するこ
とが可能となる。
【0058】また、前記実施例では太陽電池の製造方法
について説明したが、球の研磨工程は、半導体球の研磨
のみならず、ガラス球など他の材料にも適用可能である
ことはいうまでもない。
について説明したが、球の研磨工程は、半導体球の研磨
のみならず、ガラス球など他の材料にも適用可能である
ことはいうまでもない。
【0059】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、極めて容易に、高精度のコンタクト形成領域を、生
産性良く形成することが可能となる。また、位置決めが
不要であり、充填密度も高く、高効率で信頼性の高い太
陽電池を提供することが可能となる。
ば、極めて容易に、高精度のコンタクト形成領域を、生
産性良く形成することが可能となる。また、位置決めが
不要であり、充填密度も高く、高効率で信頼性の高い太
陽電池を提供することが可能となる。
【0060】また、受光面積を減少することなく、高密
度の配置が可能である。またフォトリソグラフィ工程を
用いることなく高精度で信頼性の高い太陽電池を得るこ
とができる。また低コスト化を図ることが可能となる。
度の配置が可能である。またフォトリソグラフィ工程を
用いることなく高精度で信頼性の高い太陽電池を得るこ
とができる。また低コスト化を図ることが可能となる。
【図1】本発明の第1の実施形態の太陽電池を示す図
【図2】本発明の第1の実施形態の太陽電池を構成する
セルの断面図
セルの断面図
【図3】本発明の第1の実施形態の太陽電池を構成する
セルの製造工程図
セルの製造工程図
【図4】本発明の第1の実施形態の太陽電池の実装工程
を示す図
を示す図
【図5】本発明の第1の実施形態の太陽電池の実装工程
を示す図
を示す図
【図6】本発明の第2の実施形態の太陽電池を示す図
【図7】本発明の第3の実施形態の太陽電池の製造工程
を示す図
を示す図
【図8】本発明の第3の実施形態の太陽電池の製造工程
を示す図
を示す図
【図9】本発明の第4の実施形態の太陽電池の製造工程
を示す図
を示す図
【図10】従来例の太陽電池を示す図
1 太陽電池 3 半田層 4 樹脂層 5 導体層 7 ポリイミドテープ 8 保護膜 11 p型多結晶シリコン球 12 n型多結晶シリコン層 13 外側電極 11S 高濃度層
フロントページの続き (72)発明者 石田 研 福岡県北九州市八幡西区小嶺二丁目10番1 号 株式会社三井ハイテック内 Fターム(参考) 5F051 CB27 DA01 DA03 DA20 EA01 EA20 FA02 FA11
Claims (8)
- 【請求項1】 少なくとも表面が第1導電型の半導体層
を構成する球状基板表面に、pn接合を形成するように
形成された第2導電型の半導体層と、前記第2の半導体
層表面に形成された透明導電膜からなる外側電極とを形
成した多数個のセルを用意する工程と、 前記セルを、トレイに一列に敷き詰める工程と、 前記トレイ内に樹脂を充填し、敷き詰められたセルと共
に硬化せしめ、多数の太陽電池セルを一体的に固着する
工程と、 樹脂で固着された状態で、一体的に研磨することによ
り、前記第1導電型の半導体層の少なくとも一部を露呈
する工程と、 この切断面にテープを貼着する工程と、 前記テープで固定したまま、前記樹脂を除去し、前記第
1導電型の半導体層にコンタクトするように電極を形成
する工程とを含むことを特徴とする太陽電池の製造方
法。 - 【請求項2】 少なくとも表面が第1導電型の半導体層
を構成する球状基板表面に、pn接合を形成するように
形成された第2導電型の半導体層と、前記第2の半導体
層表面に形成された透明導電膜からなる外側電極とを形
成した多数個のセルを用意する工程と、 前記セルを、トレイに一列に敷き詰める工程と、 前記トレイ内に樹脂を充填し、敷き詰められたセルと共
に硬化せしめ、多数の太陽電池セルを一体的に固着する
工程と、 樹脂で固着された状態で、一体的に研磨することによ
り、前記第1導電型の半導体層の少なくとも一部を露呈
する工程と、 前記研磨により露呈せしめられた面にテープを貼着する
工程と、 前記テープに貼着された複数のセルを、前記セルが上に
位置するように水平に配置する工程と、前記セルの上面
から樹脂粉体を振り掛ける工程と、 前記セルを加熱し、前記セルと前記テープとの間を樹脂
層で固着する工程と、 さらに半田粉体を振り掛ける工程と、 前記セルを加熱し、前記半田粉体を液化し、前記セルと
前記テープとの間を半田で固着する工程と、 前記テープを外し、導電プレートを固着する工程とを含
むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 【請求項3】 前記露呈する工程は直径を含む面まで研
磨し、半球を形成する工程であ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】 前記記トレイ内に樹脂を充填する工程
は、前記太陽電池セルの半球が、覆われる位置まで充填
する工程であり、 前記研磨する工程は前記樹脂で覆われた面に対向する側
から、前記第1の半導体層が露呈するまで研磨する工程
であ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5】 前記導電プレートを固着する工程に先立
ち、前記球の裏面側から高濃度の第2導電型不純物をド
ーピングする工程を含む事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6】 さらに、前記導電プレート上に保護膜を
形成する工程を含む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】 内側電極としての導電プレートと、 少なくとも表面が第1導電型の半導体層を構成する球状
基板と、 前記球状基板表面に、pn接合を形成するように形成さ
れた第2導電型の半導体層と、 前記第2の半導体層表面に形成された透明導電膜からな
る外側電極とを具備してなる複数個の球状セルが、 一部除去されて第1の半導体層が露呈せしめられその露
呈面を前記導電プレート表面に接するように配列され、 前記導電プレート表面の前記セル間に位置する領域には
絶縁性の樹脂を介して導体層が形成され、この導体層を
介して前記外側電極同士の電気的接続がなされているこ
とを特徴とする太陽電池。 - 【請求項8】 前記露呈面は高濃度層を介して前記導電
プレートに接続されていることを特徴とする請求項7に
記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35818199A JP2001177122A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35818199A JP2001177122A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 太陽電池およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001177122A true JP2001177122A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18457962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35818199A Pending JP2001177122A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001177122A (ja) |
-
1999
- 1999-12-16 JP JP35818199A patent/JP2001177122A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061025 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070307 |