JP2002141533A

JP2002141533A - 半導体基板の電極

Info

Publication number: JP2002141533A
Application number: JP2000336421A
Authority: JP
Inventors: Hideo Okada; 英生岡田; Yoshikazu Matsui; 美和松井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】電極が形成された半導体基板の反りの状態を一
定させる。【解決手段】シリコンウエハ１の裏面電極３を格子状に
形成し、格子の縦方向のピッチＰｖと横方向のピッチＰ
ｈを相互に異ならせている。このため、裏面電極３とな
るアルミニウムの金属ペーストを焼成し固化したとき
に、この裏面電極３の部分（アルミニウムとシリコンと
の合金部分及びアルミニウム）が縦方向と横方向の一方
でより大きく収縮する。この結果、シリコンウエハ１の
最も大きく反る方向が一義的に決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の電極
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の太陽電池としては、例えば図４
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す様なものがある。図４
に示す太陽電池１００では、ｐｎ接合部を含むシリコン
ウエハ（半導体基板）１０１の受光面１０１ａに表面電
極（図示せず）を形成し、ウエハ１０１の裏面１０１ｂ
のほぼ全域に裏面電極１０３を形成し、太陽光が照射さ
れることにより生じる電流を表面電極及び裏面電極１０
３を通じて取り出している。裏面電極１０３は、アルミ
ニウム等の金属ペーストを塗布し、これを焼成すること
により形成される（例えば特開平６−２０９１１５号公
報、特開平９−１７２１９６号公報に記載されてい
る）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属ペ
ーストを焼成することによって裏面電極１０３を形成す
ると、ウエハ１０１に反りが生じ、太陽電池１００にも
反りが生じる。例えば図４（ｂ）及び（ｃ）に示す様
に、ウエハ１０１は、その受光面側の中央部が突出し、
その中央部から周辺部にかけて彎曲して椀状になってい
る。これは、ペースト状のアルミニウムが焼成され固化
するときに、アルミニウムとシリコンの合金部分及びア
ルミニウムの収縮率がウエハ１０１の収縮率よりも大き
く、これにより所謂残留応力を生じるために起こる。

【０００４】また、金属ペーストやウエハ１０１の微妙
な強度分布の差により、ウエハ１０１全体が一様に彎曲
せず、縦方向と横方向では、ウエハ１０１の反り量が異
なる。この傾向は、ウエハ１０１が薄肉化される程に顕
著になり、縦方向と横方向の反り量の差が大きくなる。
図４（ｂ）及び（ｃ）を比較すると明らかな様に、縦方
向の断面Ａ−Ａの反り量が横方向の断面Ｂ−Ｂの反り量
よりも大きくなっている。更に、同一構造の他の太陽電
池であっても、同様に反るとは限らず、それぞれの太陽
電池によって、最も大きく反る方向が異なる。

【０００５】この様に太陽電池の反りの状態が一定しな
いと、裏面電極の焼成工程以後の他の工程において、太
陽電池の搬送のためのハンドリングに大きな支障を来
す。図５は、多数の太陽電池１００を専用キャリア１１
０に収納した状態を示している。図５から明らかな様
に、各太陽電池１００の最も大きく反る方向が相互に異
なることから、各太陽電池１００の間隔が不均一にな
る。特に、図５中の矢印Ｄで示す個所では、各太陽電池
１００の間隔が極端に狭くなっているため、太陽電池１
００の搬送に際し、キャリア１１０から太陽電池１００
を出し入れするというハンドリングが極めて困難にな
る。

【０００６】そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑み
てなされたものであり、半導体基板の反りの状態を一定
させることが可能な半導体基板の電極を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、半導体基板上に設けられた電極であっ
て、電極は、格子状に形成され、該格子のピッチは、縦
方向と横方向で相互に異なる。

【０００８】この様な構成の本発明によれば、電極が格
子状であり、格子のピッチが縦方向と横方向で相互に異
なる。電極が収縮した場合、格子のピッチにより、その
収縮量が変化して、半導体基板の反り量も変化する。こ
のため、格子のピッチを縦方向と横方向で相互に異なら
せることにより、半導体基板の反りの状態を一義的に決
定することができる。

【０００９】また、本発明においては、電極は、導電性
材料を焼結して形成される。

【００１０】この様に導電性材料を焼結して電極を形成
する場合は、電極が収縮し易く、半導体基板の反りが発
生する傾向にある。この電極として、格子状であって、
格子のピッチが縦方向と横方向で相互に異なるものを適
用すれば、半導体基板の反りの状態を一義的に決定する
ことができる。

【００１１】また、本発明においては、半導体基板は、
太陽電池の構成部材であり、電極は、太陽電池の裏面電
極である。

【００１２】太陽電池は、その表面積が広くかつ薄い。
このため、裏面電極間の収縮によって、太陽電池が反り
易い。そこで、裏面電極として、格子状であって、格子
のピッチが縦方向と横方向で相互に異なるものを適用す
ることにより、太陽電池の反りの状態を一義的に決定す
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１（ａ）は、本発明の一実施形態である
太陽電池を示す平面図である。また、図１（ｂ）は、図
１（ａ）のＡ−Ａに沿う断面図であり、図１（ｃ）は、
図１（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図である。更に、図２
は、本実施形態の太陽電池を拡大して示す断面図であ
る。

【００１５】本実施形態の太陽電池１０は、多結晶シリ
コンからなるシリコンウエハ（半導体基板）１と、シリ
コンウエハ１の表面に形成された表面電極２と、シリコ
ンウエハ１の裏面に形成された裏面電極３とを備えてい
る。

【００１６】シリコンウエハ１は、例えばｐ型シリコン
を固化したものである。シリコンウエハ１の表面に、例
えばｎ⁺層４を形成して、ｐｎ接合部を形成している。
また、光電変換率を向上させるために、シリコンウエハ
１の表面に凹凸１ａを形成して、太陽光の吸収を促進さ
せ、更にｎ⁺層４上に反射防止膜６を形成して、太陽光
の反射を防止している。シリコンウエハ１の裏面には、
ｐ⁺層７を形成し、その上に裏面電極３を形成してい
る。

【００１７】シリコンウエハ１は、例えば電磁キャスト
法やリボン法等を用いて製作される。電磁キャスト法
は、シリコンの融液をるつぼ中で冷却し固化して、イン
ゴットを形成するという方法であり、このインゴットを
薄くスライスして、シリコンウエハ１を得る。また、リ
ボン法は、シリコンの融液が入ったるつぼ内にキャピラ
リダイを立て、キャピラリダイを通じて結晶シリコンを
引き上げるという方法であり、この結晶シリコンの固ま
りを薄くスライスして、シリコンウエハ１を得る。

【００１８】シリコンウエハ１の凹凸１ａは、シリコン
ウエハ１に対して三フッ化塩素ガス等の塩素性ガスを用
いたドライエッチングにより形成される。あるいは、水
酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液を用いたウエ
ットエッチングにより形成される。ｎ⁺層４は、凹凸１
ａの形成後に、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ₃）等の不純
物拡散源を用いた不純物拡散により形成される。

【００１９】反射防止膜６は、シランとアンモニアとの
混合ガスを原料として、プラズマＣＶＤ法により形成さ
れる窒化シリコンウエハ膜や、チタン酸アルコキシドを
原料として、常圧ＣＶＤ法により形成される酸化チタン
膜等である。

【００２０】表面電極２は、シリコンウエハ１の受光面
にＡｇペーストを塗布し、これを焼成して形成される。
この表面電極２が形成される個所では、反射防止膜６を
予め除去しておく。

【００２１】裏面電極３は、図１（ａ）から明らかな様
に格子状である。この格子の縦方向のピッチＰｖは、横
方向のピッチＰｈよりも長く設定されている（Ｐｖ＞Ｐ
ｈ）。ここでは、図１（ａ）において縦方向及び横方向
を定義しているが、太陽電池をいずれの方向から見るか
により、これらの方向が逆転することもある。尚、格子
の中空の各部分は、ｐ⁺層７が露出するそれぞれの孔８
となる。

【００２２】裏面電極３は、例えばシルクスクリーン印
刷により、シリコンウエハ１の裏面にアルミニウムの金
属ペーストからなる格子状のパターンを印刷し、この後
にベルト焼成路により約７００℃で金属ペーストを焼成
したものである。裏面電極３は、金属ペーストが塗布さ
れた領域に形成され、各孔８は、金属ペーストが塗布さ
れていないそれぞれの領域に形成される。

【００２３】他に、裏面電極３の形成方法として、各孔
８の領域にレジストを塗布してから、金属ペーストを塗
布し、この後に金属ペーストを焼成するという方法があ
る。レジストは、金属ペーストの焼成の際に蒸発するの
で、レジストを塗布した各領域がそれぞれの孔８とな
る。金属ペーストの焼成の際にレジストが蒸発しきれな
かった場合は、エッチング等によりレジストを除去して
も構わない。

【００２４】尚、裏面電極３は、メッキ法や真空蒸着法
により形成しても良い。また、ｐ⁺層７は、裏面電極３
の形成に伴い、シリコンウエハ１の裏面にアルミニウム
が熱拡散して形成される。

【００２５】この様に本実施形態の太陽電池１０におい
ては、シリコンウエハ１の裏面電極３を格子状に形成
し、格子の縦方向のピッチＰｖと横方向のピッチＰｈを
相互に異ならせている。このため、裏面電極３となるア
ルミニウムの金属ペーストを焼成し固化したときに、こ
の裏面電極３の部分（アルミニウムとシリコンの合金部
分及びアルミニウム）が縦方向と横方向の一方でより大
きく収縮する。つまり、シリコンウエハ１の最も大きく
反る方向が一義的に決定される。ここでは、縦方向のピ
ッチＰｖが長く、縦方向の収縮量が大きいので、図１
（ｂ）及び（ｃ）に示す様に、縦方向の断面Ａ−Ａの反
り量が横方向の断面Ｂ−Ｂの反り量よりも大きくなって
いる。

【００２６】従って、多数の太陽電池１０を製作して
も、これらの太陽電池１０の反りの状態が揃う。このた
め、裏面電極の焼成工程以後の他の工程において、太陽
電池１０の搬送のためのハンドリングが非常に容易にな
る。図３に示す様に、多数の太陽電池１０を専用キャリ
ア２１に収納した状態では、各太陽電池１０の反りの状
態が揃っていることから、各太陽電池１０の間隔が一定
となり、キャリア２１から太陽電池１０を出し入れする
というハンドリングが容易になる。

【００２７】尚、裏面電極３において、各孔８の総面積
が広くなり過ぎると、短絡電流が低減し、つまり電流経
路の抵抗が上昇し、変換効率の点で不利となるので、各
孔８の総面積を適宜に抑えることが望ましい。また、表
面電極２の形状については、言及していないが、本発明
に影響を与えない様な形状のものが望ましい。

【００２８】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものでなく、多様に変形することができる。例えば、シ
リコンウエハの接合部の構造、裏面電極及び表面電極の
材質、反射防止膜の有無や材質等を適宜に選択して設定
しても構わない。また、格子の形状やピッチ等を適宜に
変更して良く、更には格子を裏面電極の特定の領域に形
成しても構わない。更に、太陽電池ばかりでなく、半導
体基板のほぼ全域に電極を設ける構造であれば、本発明
を適用することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、電極
が格子状であり、格子のピッチが縦方向と横方向で相互
に異なる。電極が収縮した場合、格子のピッチにより、
その収縮量が変化して、半導体基板の反り量も変化す
る。このため、格子のピッチを縦方向と横方向で相互に
異ならせることにより、半導体基板の反りの状態を一義
的に決定することができる。

【００３０】例えば、量産される多数の太陽電池の反り
の状態を揃えることができる。このため、電極の焼成工
程以後の他の工程において、太陽電池の搬送のためのハ
ンドリングが非常に容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施形態である太陽電池を
示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿う断面
図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図であ
る。

【図２】図１の太陽電池を拡大して示す断面図である。

【図３】図１の太陽電池の収納状態を示す図である。

【図４】（ａ）は従来の太陽電池を例示する平面図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿う断面図であり、
（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図である。

【図５】図４の太陽電池の収納状態を示す図である。

【符号の説明】

１シリコンウエハ１ａ凹凸２表面電極３裏面電極４ｎ⁺層６反射防止膜７ｐ⁺層８孔１０太陽電池２１キャリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4M104 BB02 BB08 CC01 DD34 DD51 FF11 GG05 HH20 5F051 AA03 BA11 CB05 CB06 CB20 DA03 FA15 FA16 FA17 GA04 GA15 HA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に設けられた電極であっ
て、電極は、格子状に形成され、該格子のピッチは、縦
方向と横方向で相互に異なることを特徴とする半導体基
板の電極。
【請求項２】電極は、導電性材料を焼結して形成され
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の電
極。
【請求項３】半導体基板は、太陽電池の構成部材であ
り、電極は、太陽電池の裏面電極であることを特徴とす
る請求項１及び２のいずれかに記載の半導体基板の電
極。