JP2002083983A - 太陽電池セルの製造方法およびこの方法で製造された太陽電池セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した高効率の太陽電池セルを製造でき、
太陽電池セル製造の生産性およびコストを改善できる太
陽電池セルの製造方法を提供する。 【解決手段】 太陽電池セルの製造方法において、ガリ
ウムをドープしたｐ型シリコン基板を用い、（１）該基
板の表面にりん・ドーパントを含んだ有機チタン化合物
塗布層を形成し、裏面にアルミニウム層を形成した後、
拡散熱処理を施し、該シリコン基板の表面に接合層（ｎ
＋）とＴｉＯ_２反射防止膜を、裏面に電界層（ｐ＋）を
同時に形成する工程、および／または（２）前記基板の
表面のＴｉＯ_２反射防止膜側に電極下部における選択拡
散用のＳｂ合金ドーパントを含んだ銀ペースト塗布層を
形成し、裏面の電界層（ｐ＋）側に銀ペースト塗布層を
形成した後、該シリコン基板を焼成して、両面に銀電極
を同時に形成する工程、を含む太陽電池セルの製造方
法。および、この方法で製造された太陽電池セル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高効率で光劣化が
ない太陽電池セルの簡略で生産性の高い製造方法に関す
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。特に、低コスト
化の見地からの太陽電池セルの変換効率及び生産性の向
上が大きな課題となっている。

【０００３】図２（Ａ）〜（Ｈ）は従来の太陽電池セル
の製造方法の一例を示したものである。これを説明する
と、 （Ａ）：ボロンをドープしたｐ型シリコン基板（電気抵
抗１Ω・cm、厚さ３５０μｍ）１１を準備し、スライス
時の表面歪み層の除去及びテキスチャー加工の目的で、
ＮａＯＨ等のアルカリ溶液による異方性エッチングを行
い、その後ＮＨ_４ＯＨ／Ｈ_２Ｏ_２／Ｈ_２Ｏ溶液等でシリ
コン基板１１を洗浄、スピン乾燥を行う。 （Ｂ）：熱処理炉にシリコン基板１１をセットし、ＰＯ
Ｃｌ_３熱拡散（８５０℃、３０分）により接合層（ｎ
＋）１２の形成を行う。 （Ｃ）：表面にスクリーン印刷でレジスト１９を塗布し
マスキングする。 （Ｄ）：裏面に形成された不要な接合層（ｎ＋）１２を
ＨＦ／ＨＮＯ_３溶液もしくはＮａＯＨ溶液を使用して除
去する。 （Ｅ）：レジスト１９を有機溶剤で除去し、シリコン基
板の洗浄、スピン乾燥を行う。 （Ｆ）：表面に常圧ＣＶＤでＴｉＯ_２反射防止膜１４を
形成する。 （Ｇ）：裏面にスクリーン印刷でアルミニウムペースト
１６を全面に印刷、乾燥させた後、ベルト炉にて焼成
（７５０℃、５分）し裏面電界層（ｐ＋）１５を形成す
る。 （Ｈ）：両面にスクリーン印刷で銀ペーストを印刷、ベ
ルト炉で焼成して電極１７、１８を形成する。なお、表
面銀電極はＴｉＯ_２反射防止膜１４をファイヤースルー
することでＴｉＯ_２膜を溶かしながら接合層に接触でき
るので、電気的接触が得られるように焼成条件（６５０
℃、１０分）を最適化する。ついで電極部の抵抗低減及
び太陽電池セル間の接続を目的として、両面銀電極上に
Ｓｎ／Ｐｂ／Ａｇの半田コーティングを行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の製
造方法においては、製造される太陽電池セルの変換効率
には以下に述べる問題があった。すなわち、太陽電池セ
ルの基板材料となるシリコンウエーハとしては、その特
性の一つである基板ライフタイム（以下、Lifetime、Ｌ
Ｔと記することがある。）の値が１０μｓ以上でなけれ
ば太陽電池基板として利用することはできず、さらに変
換効率の高い太陽電池を得るためには基板ライフタイム
は好ましくは２００μｓ以上であることが要求されてい
る。また、シリコン結晶は、太陽電池セルに加工した際
に強い光を照射すると、太陽電池基板のライフタイムの
低下が起こり、光劣化を生じるために十分な変換効率を
得ることができなかった。

【０００５】この光劣化が起こる原因は、結晶基板中に
存在するボロンと酸素による影響であることが知られて
いる。現在、太陽電池セルとして用いられているウエー
ハの導電型はＰ型が主流であり、通常このＰ型ウエーハ
にはボロンがドーパントとして添加されている。しか
し、シリコン結晶中には酸素が存在し、シリコン結晶中
のボロンと酸素が同時に存在することによって深いエネ
ルギー準位を形成し、ライフタイム特性に影響を与え光
劣化が生じ、変換効率の低下、バラツキが生じると言う
問題点がある。特に、前述したような基板に何回も高温
熱処理を施す製造方法では、シリコン基板内の酸素析出
を助長して、ライフタイムや変換効率が低下し、また、
光劣化が起りやすくなる。

【０００６】加えて、図２に示す従来の太陽電池セルの
製造方法は、以下に述べる問題点により、低コストかつ
高効率の太陽電池セルを製造することは困難である。そ
の理由は、 （１）裏面に形成された接合層（ｎ＋）を除去するため
にレジスト処理工程が必要であり、製造コストの増加及
び生産性低下の原因となっている。 （２）接合層（ｎ＋）、反射防止膜、裏面電界層（ｐ
＋）の形成の熱処理工程が個別のバッチ処理であり、工
程数が多く、（１）と同様に十分なコスト低減及び生産
性の向上が難しい。さらに、接合層（ｎ＋）、反射防止
膜形成等の高温熱処理を繰り返すため、前述の光劣化の
他にシリコン基板の寿命の低下が問題であった。

【０００７】（３）裏面電界層（ｐ＋）形成は、アルミ
ニウムペーストを厚くかつ全面に印刷、焼成しないと裏
面再結合速度の低下の効果が得られないが、シリコン基
板が現状の基板厚より薄型化した場合には、反りや破損
による製造歩留りの低下が予想される。このため、従来
のアルミニウムペースト印刷、焼成法による裏面電界層
（ｐ＋）形成に替わる形成方法が望まれている。

【０００８】（４）高効率太陽電池セルの実現には、裏
面電界層（ｐ＋）形成による裏面再結合速度の低減のみ
ならず、表面電極下部での再結合速度の低減が重要であ
ることが、計算により予測されている。このためには、
表面電極下部も裏面電界層（ｐ＋）と同様に接合層より
も高濃度の拡散層（ｎ＋＋）を形成する必要があるが、
市販品の接合層（ｎ＋）形成は表面が均一濃度プロファ
イルであるため、十分な再結合速度の低減が得られない
という問題があった。一方、電極下部のみに選択的に高
濃度拡散層（ｎ＋＋）を形成させた場合には太陽電池セ
ルの効率向上は認められるものの、フォトリソグラフィ
工程や熱拡散処理工程の回数が増加する等極めて高コス
トな製造方法となる問題がある。加えて、高温の熱処理
回数を増やすことは前述の光劣化や基板寿命低下の原因
となる問題もある。

【０００９】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、光劣化の生じない安定した高効率の太陽電池
セルを製造でき、太陽電池セル製造の生産性およびコス
トを改善することができる太陽電池セルの製造方法を提
供することを目的とする

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明は、太陽電池セルの製造方法において、ガリ
ウムをドープしたｐ型シリコン基板を用い、（１）該基
板の表面にりん・ドーパントを含んだ有機チタン化合物
塗布層を形成し、裏面にアルミニウム層を形成した後、
拡散熱処理を施し、該シリコン基板の表面に接合層（ｎ
＋）とＴｉＯ_２反射防止膜を、裏面に電界層（ｐ＋）を
同時に形成する工程、および／または（２）前記基板の
表面のＴｉＯ_２反射防止膜側に電極下部における選択拡
散用のＳｂ合金ドーパントを含んだ銀ペースト塗布層を
形成し、裏面の電界層（ｐ＋）側に銀ペースト塗布層を
形成した後、該シリコン基板を焼成して、両面に銀電極
を同時に形成する工程、を含むことを特徴とする太陽電
池セルの製造方法である（請求項１）。

【００１１】このように、本発明の太陽電池セルの製造
方法ではボロンの替りにガリウムをドープされたＰ型シ
リコン基板を用いているため、従来のボロンをドープさ
れたシリコン基板を用いた場合と異なり、ボロンと酸素
が同時に存在することによってライフタイム特性に影響
を与え光劣化が生じると言う問題はなく、効率のバラツ
キの少ない高効率な太陽電池セルとなる。

【００１２】また本発明の太陽電池セルの製造方法で
は、シリコン基板の表裏面に同時に接合層（ｎ＋）、Ｔ
ｉＯ_２反射防止膜、電界層（ｐ＋）を形成するため、レ
ジスト工程を省略でき、熱処理工程を少なくできる。さ
らに、表裏面に同時に拡散熱処理を施すため、電界層
（ｐ＋）形成により基板に反りや破損が生じることも防
止できる。加えて、一回の熱処理で表面電極と表面電極
下部に選択的に高濃度拡散層（ｎ＋＋）を裏面電極と同
時に形成することができ、簡略なプロセスにより高効率
太陽電池セルを製造することができる。また、特に本発
明では高温熱処理工程が少ないためライフタイムや変換
効率の低下の原因となる酸素析出が起りにくいという利
点もある。

【００１３】この場合、前記ｐ型シリコン基板中のガリ
ウムの濃度を３×１０^１５〜５×１０^１７atoms／cm³と
することが好ましい（請求項２）。このように、ガリウ
ムの濃度が３×１０^１５atoms／cm³以上であれば、太陽
電池セルの内部抵抗増加により電力が消費され、変換効
率が低下するのを抑制することができ、５×１０^１７at
oms／cm³以下であれば、少数キャリアがガリウム原子に
捕獲されてライフタイムが低下する、いわゆるオージェ
再結合現象を防止することができる。

【００１４】そして、本発明の方法で製造された太陽電
池セルは、安価で、高い変換効率を持つ太陽電池セルと
なる（請求項３）。

【００１５】以下、本発明についてさらに詳細に説明す
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、高効率の太陽電池セルを製造するに際して問題と
なっていた、シリコン基板において光劣化が生じるとい
う問題、および製造工程の複雑さ、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
池セル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。

【００１６】前述のようにボロンをドープされたシリコ
ン基板では、光劣化によるライフタイムの低下の問題が
ある。従来のボロンをドーパントとして加えたシリコン
単結晶から作製される太陽電池セルでは、結晶中に酸素
とボロンが同時に存在することで、太陽電池セルのバル
ク中に酸素とボロンに起因する深いエネルギー準位（ｄ
ｅｅｐ ｌｅｖｅｌまたはｔｒａｐ ｌｅｖｅｌとも言
う。）が形成され、この深いエネルギー準位に太陽電池
セル内のキャリアが捕獲されるために、基板のライフタ
イムの低下が起こり光劣化が生ずる。

【００１７】そこで、本発明者らはボロン以外のドーパ
ントがドープされたシリコン基板を用いることを発想し
た。太陽電池基板は主にＰ型シリコンウエーハが用いら
れているが、ボロン以外の元素を用いてＰ型シリコン結
晶を作ることができれば、例え結晶内に酸素が存在して
も基板ライフタイムの低下は起こらず光劣化の小さい太
陽電池セルを製造することができると考えた。本発明者
らが、実験を繰り返した結果、ガリウムをドーパントと
して添加してＰ型シリコンを製造して基板を作製し、こ
れを用いた太陽電池セルでは結晶中に高い濃度の酸素が
存在してもライフタイムは常に安定で、光劣化を生じな
い太陽電池セルを作ることができることを確認した。

【００１８】しかし、ウエーハの抵抗率が５Ω・ｃｍよ
り大きいと、抵抗率が必要以上に高くなり太陽電池セル
の内部抵抗により電力が消費され、太陽電池セルの変換
効率が低下する。また、ウエーハの抵抗率が０．１Ω・
ｃｍより小さいと、基板抵抗率が極端に低下するために
基板内部にオージェ再結合による少数キャリアのライフ
タイムの低下が発生して、同様にセルの変換効率が悪化
してしまう。従って、太陽電池基板として用いるウエー
ハは、その基板中に含まれるガリウムの濃度が３×１０
^１５〜５×１０^１７atoms／cm³のもの、より好ましくは
７×１０^１５〜１．５×１０^１７atoms／cm³の範囲のも
のを使用するのが良いことを確認した。

【００１９】これによりシリコン基板によって、光劣化
を起こすとなく安定した高い変換効率を有する太陽電池
セルを作ることが可能となり、シリコン太陽電池セルに
よる発電コストを低減させることができる。すなわち、
ライフタイムの低下が小さくなり、変換効率が向上する
とともに、そのバラツキも小さくなる。

【００２０】さらに本発明者らは従来の太陽電池セルの
製造方法に大幅な改良を加え、工程の簡略化と生産コス
トの低減、変換効率の向上を可能とした。その結果、太
陽電池セルのコスト問題の解決とクリーンエネルギーで
ある太陽光発電の普及に寄与するところが大である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。まず、太陽電池セル基板として用いるガリウムがド
ープされたシリコン単結晶を製造する。このガリウムド
ープシリコン単結晶の製造にあたっては、通常のチョク
ラルスキー（ＣＺ）法を用いて行えば良い。すなわち、
原料シリコンとドーパントとしてのガリウムをルツボに
収容して溶かし込み、結晶を成長させながらシリコン単
結晶を引上げる方法である。

【００２２】ここで、原料融液に正確な量のガリウムを
ドープするには、予め高濃度のガリウムを添加したシリ
コン結晶を育成し、この高濃度ガリウムドープシリコン
結晶を砕いて作製したドーピング剤を、計算により適切
な量だけシリコン融液に添加するようにすれば、正確な
量のガリウムをドープすることができる。

【００２３】ガリウムがドープされたシリコン単結晶を
製造したら、通常の方法に従い結晶をウエーハに加工す
る。加工工程では、まずコーン部とテール部を切断し単
結晶棒の周囲を円筒研削し、適当な大きさのブロックに
切断加工する。そして、この適当な大きさにした単結晶
ブロックをスライサーによりスライスして、ウエーハ状
にした後、エッチングによって加工歪みを取り除き太陽
電池基板となるウエーハを作製する。

【００２４】このようにして得られたガリウムがドープ
されたシリコン基板から太陽電池セルを製造する。本発
明ではシリコン基板から太陽電池セルを製造する工程に
も大幅な改良が加えられている。以下、本発明の太陽電
池セルの製造方法の（１）及び（２）工程について説明
する。

【００２５】（１）工程のシリコン基板表面に接合層
（ｎ＋）とＴｉＯ_２反射防止膜を、また裏面に電界層
（ｐ＋）を同時形成する工程については、ｐ型シリコン
基板は厚さ０．１〜０．４ｍｍのものが良く、公知の方
法で表面をテキスチャー処理されたものが良い。りん・
ドーパントを含んだ有機チタン化合物塗布層は、スピン
コート法等の方法により塗布され、厚さは０．１〜０．
２μｍが良く、りん・ドーパントとしてはＰ_２Ｏ_５、Ｓ
ｉＰ_２Ｏ_７、ＣｅＰ_５Ｏ_１４等が例示され、有機チタン
化合物としては公知のものでよく、例えば特開昭６０−
１４０８８０号公報に開示の有機チタン化合物あるいは
有機チタン化合物と有機錫化合物との組成物などが例示
される。本発明においてはりん・ドーパントを有機チタ
ン化合物溶液に含有させて塗布剤としたものが好まし
く、溶媒としては各種アルコール、エステル、ケトン等
の有機溶剤が例示され、溶液粘度はスピンコート法に適
した１０〜３０ｃＰが良い。

【００２６】裏面のアルミニウム層は真空蒸着もしくは
スパッタ法により形成され、厚さは０．５〜３μｍが良
い。拡散の方法は近赤外ランプ加熱炉を用いＮ_２／Ｏ_２
（３％）の雰囲気中で下記の条件で熱サイクルを行い、
両面同時拡散を行う。熱サイクル条件は、昇温速度１０
〜５０℃／secで温度８５０〜９５０℃まで昇温し、そ
の温度で１〜２分キープした後、冷却速度０．５〜２℃
／secで８００℃まで冷却し自然冷却を行う。

【００２７】（２）工程のシリコン基板表面に両面銀電
極を同時形成する工程については、電極下部における選
択拡散用のＳｂ合金ドーパントとしてはＧｅ−Ｓｂ、Ｓ
ｎ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ等が例示される。表面側の
銀ペースト層はスクリーン印刷等の方法で塗布され、厚
さは１０〜２０μｍが良い。裏面側も同様にして銀ペー
スト層を形成する。両面の銀ペースト層の焼成は、近赤
外ランプ加熱炉を用いドライエアーの雰囲気中で温度６
００〜７００℃で５〜２０分間行えば良い。

【００２８】本発明によれば、表面に有機チタン化合物
塗布剤をスピン塗布、裏面にＡｌを真空蒸着もしくはス
パッタで形成した後熱処理するため、従来熱拡散法のよ
うに裏面に接合層（ｎ＋）が形成される事なく、レジス
ト工程が省略でき、また、表面にチタン化合物塗布膜、
裏面にアルミニウム膜が形成されているため、同時熱処
理を行っても相互のクロスコンタミネーションが防止さ
れるという利点がある。更には、表面での接合層（ｎ
＋）形成剤として、Ｐ_２Ｏ_５等のりん・ドーパントを有
機チタン化合物溶液に含有させた塗布剤を使用している
ため、熱処理後この塗布膜はＴｉＯ_２反射防止膜として
有効に作用する。加えて、熱処理回数が少ないため、酸
素析出が少なくなり、ライフタイムや変換効率の低下が
生じにくいとともに、ドーパントがガリウムであるた
め、光劣化は生じない。

【００２９】また、裏面電界層（ｐ＋）形成に当たって
は、従来のアルミニウムペースト焼成法では、アルミニ
ウムが粒子形状で存在するため、十分な電界効果を得る
には、アルミニウムペーストの膜厚を２０〜４０μｍと
厚く形成する必要があった。このため、薄型太陽電池セ
ルの製造においては、反りや破損による製造歩留りの低
下が問題となっていた。本発明の方法では、基板の表面
に有機チタン化合物塗布層を形成し、裏面にアルミニウ
ム層を形成した後、表裏面に同時に拡散熱処理を施すた
め、薄形太陽電池セルを製造する場合でも上記のような
基板の反りや破損を防止することができる。

【００３０】さらに、この場合、前述のようにアルミニ
ウムを真空蒸着もしくはスパッタにて形成後アルミニウ
ムの融点（５８０℃）以上でアロイ処理させる方法を用
いることが好ましい。このようにアルミニウムが全面均
一にＡｌ−Ｓｉアロイ化する事で２μｍ程度の極めて薄
い膜厚でも従来焼成法と同等の裏面電界効果が得られる
ため、薄型シリコン基板に本方法を適用した場合、基板
の反りをより効果的に防ぐことができ、さらに良好な製
造歩留りが期待できるからである。

【００３１】次に、高効率太陽電池セルの実現に当たっ
ては、裏面電界層による裏面再結合速度の低減のみなら
ず、表面再結合速度の低減が重要である。このために
は、表面接合層（ｎ＋）を低濃度とする必要があるが、
均一に低濃度とした場合には、電極接触抵抗損失の増
加、及び電極下部での再結合速度の増加により、効率向
上は期待出来ない。本発明では、銀ペースト中にｎ型ド
ーパントであるＳｂ合金を含有させる事で、電極下部に
選択的に高濃度拡散層（ｎ＋＋）が形成され、表面接合
層（ｎ＋）を最適な低濃度、高シート化条件で形成した
場合にも、電極下部での再結合速度が増加する事なく、
また、電極下部は高濃度かつ低シート化条件で拡散が行
われるため、電極との接触抵抗は十分に低く抑えること
が可能となり、印刷法という簡略なプロセスにより、フ
ォトリソグラフィを使用したプロセスと同様な高効率太
陽電池セルの製造が期待出来る。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を挙げて
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 （実施例１〜３）通常のＣＺ法により、直径５インチ、
結晶方位<１００>であって、初期格子間酸素濃度が約１
８ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ；日本電子工業振興協会規格）
のガリウムがドープされたシリコン単結晶を引き上げ
た。ドープするガリウムの量を３×１０^１５〜５×１０
^１７atoms／cm³の間で調整して抵抗率０．８Ω・ｃｍ
（実施例１）、抵抗率１．５Ω・ｃｍ（実施例２）、及
び抵抗率１．２Ω・ｃｍ（実施例３）の３本のシリコン
単結晶を引上げた。さらにこれらのシリコン単結晶をス
ライスし、直径１２５ｍｍ、抵抗率とウエーハ厚の異な
る抵抗率０．８Ω・ｃｍ、厚さ２００μｍ（実施例
１）、抵抗率１．５Ω・ｃｍ、厚さ１５０μｍ（実施例
２）、及び抵抗率１．２Ω・ｃｍ、厚さ２５０μｍ（実
施例３）の３枚のウエーハを作製した。

【００３３】これらのガリウムがドープされた３枚のシ
リコン単結晶ウエーハから、図１に示す方法で、太陽電
池セルを製造した。 （ａ）：ガリウムがドープされたｐ型シリコン基板１
に、スライス時の表面歪み層の除去及びテキスチャー加
工を目的として、ＮａＯＨ等のアルカリ溶液による異方
性エッチングを行い、ＮＨ_４ＯＨ／Ｈ_２Ｏ_２／Ｈ_２Ｏ溶
液でシリコン基板１を洗浄、スピン乾燥を行う。 （ｂ）：シリコン基板１の表面にＰ_２Ｏ_５を含んだ有機
チタン化合物溶液の塗布剤をスピンコート法で塗布し、
厚さ０．１μｍの有機チタン化合物塗布層３を形成し、
１２０℃で１０分乾燥を行う。 （ｃ）：裏面にアルミニウム層６を、真空蒸着法または
スパッタ法で１〜２μｍの厚さに形成する。 （ｄ）：近赤外ランプ加熱炉に上記シリコン基板１をセ
ットし、下記の条件で熱サイクルを行って両面同時拡散
を行い、表面に接合層（ｎ＋）２とＴｉＯ_２反射防止膜
４を、裏面に電界層（ｐ＋）５を形成する。熱サイクル
条件は、昇温速度３０℃／secで温度９００℃に昇温
し、同温度で１分キープした後、冷却速度１℃／secで
８００℃まで冷却した後、自然冷却を行う。

【００３４】次いで本発明の（２）工程を次の通りおこ
なった。 （ｅ）：表面にn型ドーパントであるＳｎ−Ｓｂ合金を
含んだ銀ペースト９をスクリーン印刷にて厚さ２０μｍ
に塗布し、１２０℃×１０分乾燥する。更に、同様に裏
面側にＳｎ−Ｓｂ合金を含まない銀ペースト１０を印
刷、乾燥させる。 （ｆ）：両面に銀ペースト９、１０を印刷したシリコン
基板１をベルト炉に通し、６５０℃×１０分焼成を行い
表面電極７と高濃度拡散層（ｎ＋＋）２０及び裏面電極
８を形成する。次いで電極７、８にＳｎ／Ｐｂ／Ａｇ系
の半田コーティングを行い太陽電池セルを完成させる。
ここで、表面接合層、高濃度拡散層及び裏面電界層の基
板表面近傍におけるドーパント濃度および拡散深さは、
モニター用のウエーハとして各拡散熱処理毎に投入した
ものがあり、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrosc
opy）により測定した。表面接合層は５×１０^１９／ｃ
ｍ^３、０．４μｍ、高濃度拡散層は２×１０^２０／ｃｍ
^３、０．８μｍであり、裏面電解層は２×１０^１９／ｃ
ｍ^３、３μｍであった。

【００３５】このようにして得られた３枚の太陽電池セ
ルを、２５℃に温度調節された測定台にのせ、ハロゲン
ランプを光源としたソーラーシミュレータでＡＭ（エア
マス）１．５の条件下で定常光をセルに照射し、セルか
ら取り出すことができた電圧と電流を測定して太陽電池
セルの変換効率を算出し、結果を表１に示した。なお、
本発明による変換効率とは、下式で定義された値を言
う。 ［変換効率］＝［セル単位面積当たりから取り出すこと
ができた電力］／［セル単位面積あたりに照射された光
エネルギー］×１００（％）

【００３６】

【表１】

【００３７】表１に示すように、実施例１〜実施例３の
本発明の太陽電池セルは全て１６％以上の高い変換効率
を示しており、効率よく光エネルギーを電気エネルギー
に変換していることが判る。さらに、これらの太陽電池
セルに３０時間以上光を照射した後の変換効率も殆ど変
化することなく初期値と同じ安定した変換効率を示して
おり、光劣化によるライフライム低下は生じていないこ
とが判る。また、実施例の太陽電池セルの製造にあたっ
ては、総工程数が従来の太陽電池セルの半分近くまで簡
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、い
ずれの太陽電池セルにおいてもウエーハの反り、破損は
生じず、レジスト処理工程を行わなくなったために、こ
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。

【００３８】（比較例）通常のＣＺ法により、直径５イ
ンチ、結晶方位<１００>であって、初期格子間酸素濃度
が約１６ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）のボロンをドープした
シリコン単結晶を引き上げた。抵抗率が約１．２Ω・ｃ
ｍになるようにボロンのドープ量を調整してシリコン単
結晶を製造し、この単結晶棒から直径１２５ｍｍ、厚さ
２００μｍのシリコン単結晶ウエーハを作製した。この
ウエーハから図２に示した従来の方法で太陽電池セルを
製造し、実施例と同様にその変換効率を測定した。結果
を表１に併記する。

【００３９】表１より、ボロンをドープしたシリコン基
板から製造された比較例の太陽電池セルは、変換効率が
光を照射した直後であっても１５．５％と実施例の太陽
電池セルに比べて劣っていることが判る。さらに、この
太陽電池セルに３０時間以上光を照射した後の変換効率
は１４．７％に低下しており、光劣化により大幅にライ
フタイムの低下が生じていることが判る。

【００４０】なお、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。

【００４１】例えば、上記実施形態では、ガリウムがド
ープされたシリコン単結晶ウエーハを基板として用いて
太陽電池セルを製造する場合を中心に説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、ガリウムがドープ
されたシリコン多結晶ウエーハであっても適用すること
ができる。また各工程の順序や行われる処理の細部が異
なっていても、本発明の趣旨を逸脱しないかぎり、本発
明の範囲に包含される。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、太陽電池
セルにおいて、大幅な製造工程の簡略化、使用材料の低
減を実現し、高効率で光劣化のない太陽電池セルを高生
産性で製造することができる。そのため、従来に比べて
より低コストで太陽電池セルの提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明にかかる太陽電池セル
の製造方法の一例を示したフロー図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｈ）は従来の太陽電池セルの製造方
法の一例を示したフロー図である。

【符号の説明】

１，１１…シリコン基板、 ２，１２…接合層（ｎ
＋）、３…有機チタン化合物塗布層、 ４，１４…Ｔｉ
Ｏ_２反射防止膜、５，１５…電界層（ｐ＋）、 ６，１
６…アルミニウム層、７，１７…表面電極、 ８，１８
…裏面電極、 ９…Ｓｂ合金含有銀ペースト、１０…銀
ペースト、 １９…レジスト、 ２０…高濃度拡散層
（ｎ＋＋）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳永 勝志 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 Ｆターム(参考） 5F051 AA02 AA16 BA11 BA14 CB18 CB27 FA06 FA10 GA04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池セルの製造方法において、ガリ
   ウムをドープしたｐ型シリコン基板を用い、（１）該基
   板の表面にりん・ドーパントを含んだ有機チタン化合物
   塗布層を形成し、裏面にアルミニウム層を形成した後、
   拡散熱処理を施し、該シリコン基板の表面に接合層（ｎ
   ＋）とＴｉＯ_２反射防止膜を、裏面に電界層（ｐ＋）を
   同時に形成する工程、および／または（２）前記基板の
   表面のＴｉＯ_２反射防止膜側に電極下部における選択拡
   散用のＳｂ合金ドーパントを含んだ銀ペースト塗布層を
   形成し、裏面の電界層（ｐ＋）側に銀ペースト塗布層を
   形成した後、該シリコン基板を焼成して、両面に銀電極
   を同時に形成する工程、を含むことを特徴とする太陽電
   池セルの製造方法。
2. 【請求項２】 前記ｐ型シリコン基板中のガリウムの濃
   度を３×１０^１５〜５×１０^１７atoms／cm³とすること
   を特徴とする請求項１に記載した太陽電池セルの製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の方法で
   製造された太陽電池セル。