JP2002164555A - 太陽電池およびその形成方法 - Google Patents
太陽電池およびその形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン基板の内部に水素を充分に取り込む
ことができる太陽電池を提供する。 【解決手段】 ｐｎ接合部を有するシリコン基板の一主
面側を粗面状にすると共に、このシリコン基板の一主面
側に窒化シリコンから成る反射防止膜を設け、このシリ
コン基板の両主面側に電極を形成した太陽電池であっ
て、前記シリコン基板の一主面側の表面部近傍に結晶欠
陥を形成する。
ことができる太陽電池を提供する。 【解決手段】 ｐｎ接合部を有するシリコン基板の一主
面側を粗面状にすると共に、このシリコン基板の一主面
側に窒化シリコンから成る反射防止膜を設け、このシリ
コン基板の両主面側に電極を形成した太陽電池であっ
て、前記シリコン基板の一主面側の表面部近傍に結晶欠
陥を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池とその形成
方法に関し、特に一主面側を粗面状にしたシリコン基板
を用いた太陽電池とその形成方法に関する。
方法に関し、特に一主面側を粗面状にしたシリコン基板
を用いた太陽電池とその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】太陽
電池はシリコン等の半導体基板内に入射した太陽光など
の光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであ
る。この電気エネルギーへの変換効率を向上させるため
にいろいろな技術があり、従来より様々な試みがなされ
てきた。その中のひとつに半導体基板表面での光の反射
を少なくする技術があり、半導体基板の表面に照射され
る光の反射を低減することで、半導体基板内に取り込ま
れる光の量を増加し、電気エネルギーへの変換効率を高
めることができる。
電池はシリコン等の半導体基板内に入射した太陽光など
の光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであ
る。この電気エネルギーへの変換効率を向上させるため
にいろいろな技術があり、従来より様々な試みがなされ
てきた。その中のひとつに半導体基板表面での光の反射
を少なくする技術があり、半導体基板の表面に照射され
る光の反射を低減することで、半導体基板内に取り込ま
れる光の量を増加し、電気エネルギーへの変換効率を高
めることができる。
【０００３】太陽電池は使用材料によって、結晶系、ア
モルファス系、化合物系などに分類される。このうち、
現在市場で流通しているのはほとんどが結晶系シリコン
太陽電池である。この結晶系シリコン太陽電池はさらに
単結晶型、多結晶型に分類される。単結晶型シリコン太
陽電池は基板の品質が良いため、高効率化が容易である
という長所を有する反面、基板の製造コストが大きいと
いう短所を有する。それに対し、多結晶型シリコン太陽
電池は基板品質が劣るために高効率化が難しいという弱
点はあるものの、低コストで製造できるというメリット
がある。また、最近では多結晶シリコン基板の品質の向
上やセル化技術の進歩によって研究レベルでは１８％台
の変換効率が達成されている。
モルファス系、化合物系などに分類される。このうち、
現在市場で流通しているのはほとんどが結晶系シリコン
太陽電池である。この結晶系シリコン太陽電池はさらに
単結晶型、多結晶型に分類される。単結晶型シリコン太
陽電池は基板の品質が良いため、高効率化が容易である
という長所を有する反面、基板の製造コストが大きいと
いう短所を有する。それに対し、多結晶型シリコン太陽
電池は基板品質が劣るために高効率化が難しいという弱
点はあるものの、低コストで製造できるというメリット
がある。また、最近では多結晶シリコン基板の品質の向
上やセル化技術の進歩によって研究レベルでは１８％台
の変換効率が達成されている。
【０００４】多結晶シリコン太陽電池は低コストに量産
できるため、従来から市場に流通してきたが、近年環境
問題が取りざたされる中でさらに需要が増してきてお
り、低コストでより高い変換効率が求められるようにな
った。
できるため、従来から市場に流通してきたが、近年環境
問題が取りざたされる中でさらに需要が増してきてお
り、低コストでより高い変換効率が求められるようにな
った。
【０００５】シリコン基板を用いて太陽電池素子を形成
する場合、基板表面を水酸化ナトリウムなどのアルカリ
水溶液でエッチングすると、表面に微細な凹凸が形成さ
れ、基板表面の反射をある程度低減させることができ
る。
する場合、基板表面を水酸化ナトリウムなどのアルカリ
水溶液でエッチングすると、表面に微細な凹凸が形成さ
れ、基板表面の反射をある程度低減させることができ
る。
【０００６】面方位が（１００）面の単結晶シリコン基
板を用いた場合は、このような方法でテクスチャー構造
と呼ばれるピラミッド構造を基板表面に均一に形成する
ことができるものの、アルカリ水溶液によるエッチング
は結晶の面方位に依存することから、多結晶シリコン基
板で太陽電池素子を形成する場合、ピラミッド構造を均
一には形成できず、そのため全体の反射率も効果的には
低減できないという問題がある。
板を用いた場合は、このような方法でテクスチャー構造
と呼ばれるピラミッド構造を基板表面に均一に形成する
ことができるものの、アルカリ水溶液によるエッチング
は結晶の面方位に依存することから、多結晶シリコン基
板で太陽電池素子を形成する場合、ピラミッド構造を均
一には形成できず、そのため全体の反射率も効果的には
低減できないという問題がある。
【０００７】このような問題を解決するために、太陽電
池素子を多結晶シリコン基板で形成する場合に、基板表
面に微細な突起を反応性イオンエッチング（Reactive I
on Etching）法で形成することが提案されている（たと
えば特公昭６０−２７１９５号公報、特開平５−７５１
５２号公報、特開平９−１０２６２５号公報参照）。こ
の方法によると、多結晶シリコンにおける不規則な結晶
の面方位に左右されることなく、基板表面に微細な突起
を均一に形成することができ、特に多結晶シリコンを用
いた太陽電池素子においては、反射率をより効果的に低
減することができるようになる。
池素子を多結晶シリコン基板で形成する場合に、基板表
面に微細な突起を反応性イオンエッチング（Reactive I
on Etching）法で形成することが提案されている（たと
えば特公昭６０−２７１９５号公報、特開平５−７５１
５２号公報、特開平９−１０２６２５号公報参照）。こ
の方法によると、多結晶シリコンにおける不規則な結晶
の面方位に左右されることなく、基板表面に微細な突起
を均一に形成することができ、特に多結晶シリコンを用
いた太陽電池素子においては、反射率をより効果的に低
減することができるようになる。
【０００８】一方、多結晶シリコン基板を用いる太陽電
池の高効率化のためには、多結晶シリコンの内部に水素
を導入し、結晶欠陥や不純物をパッシベーション（不活
性化）することが不可欠である。これは、水素が不純物
や結晶欠陥と相互作用して、バンドギャップ中の準位を
伝導帯や荷電子帯の近くや中に移動させるものである。
ビー・エル・ソポリらによるとSolar Energy Materials
and Solar Cells 41/ 42 (1996) 159-169のHydrogen i
n silicon: A discussion of diffusion andpassivatio
n mechanisms（シリコン中の水素：拡散とパッシベーシ
ョンのメカニズムの議論）の中で、水素−空孔complex
｛V-H｝生成を含んだ新しいＨ拡散メカニズム、Ｓｉ表
面での水素の高溶解度をもたらす表面ダメージと低温で
Ｈ分子を分解するという二つのモデルを提案し、表面に
生成された点欠陥により水素の拡散が助長されることを
述べている。すなわち、水素による不純物や欠陥のパッ
シベーションをより効果的にするには、表面への点欠陥
の導入を積極的に行う必要がある。
池の高効率化のためには、多結晶シリコンの内部に水素
を導入し、結晶欠陥や不純物をパッシベーション（不活
性化）することが不可欠である。これは、水素が不純物
や結晶欠陥と相互作用して、バンドギャップ中の準位を
伝導帯や荷電子帯の近くや中に移動させるものである。
ビー・エル・ソポリらによるとSolar Energy Materials
and Solar Cells 41/ 42 (1996) 159-169のHydrogen i
n silicon: A discussion of diffusion andpassivatio
n mechanisms（シリコン中の水素：拡散とパッシベーシ
ョンのメカニズムの議論）の中で、水素−空孔complex
｛V-H｝生成を含んだ新しいＨ拡散メカニズム、Ｓｉ表
面での水素の高溶解度をもたらす表面ダメージと低温で
Ｈ分子を分解するという二つのモデルを提案し、表面に
生成された点欠陥により水素の拡散が助長されることを
述べている。すなわち、水素による不純物や欠陥のパッ
シベーションをより効果的にするには、表面への点欠陥
の導入を積極的に行う必要がある。
【０００９】高電圧イオン源等を用いた水素のイオン注
入法などによっても、基板の表面に点欠陥を積極的に形
成できるが、この方法では、プロセスの増加によるコス
ト上昇が避けられない。また、高エネルギー水素イオン
の注入によって生成される基板表面の欠陥は、プラズマ
ＣＶＤ法で形成する窒化膜では充分にパッシベーション
できず、逆に太陽電池の特性が低下するという問題があ
った。
入法などによっても、基板の表面に点欠陥を積極的に形
成できるが、この方法では、プロセスの増加によるコス
ト上昇が避けられない。また、高エネルギー水素イオン
の注入によって生成される基板表面の欠陥は、プラズマ
ＣＶＤ法で形成する窒化膜では充分にパッシベーション
できず、逆に太陽電池の特性が低下するという問題があ
った。
【００１０】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、シリコン基板の内部に充分に
水素を取り込むことができる太陽電池とその形成方法を
提供することを目的とする。
みてなされたものであり、シリコン基板の内部に充分に
水素を取り込むことができる太陽電池とその形成方法を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る太陽電池によれば、ｐｎ接合部を有
するシリコン基板の一主面側を粗面状にすると共に、こ
のシリコン基板の一主面側に窒化シリコンから成る反射
防止膜を設け、このシリコン基板の両主面側に電極を形
成した太陽電池において、前記シリコン基板の一主面側
の表面部近傍に結晶欠陥を形成したことを特徴とする。
に、請求項１に係る太陽電池によれば、ｐｎ接合部を有
するシリコン基板の一主面側を粗面状にすると共に、こ
のシリコン基板の一主面側に窒化シリコンから成る反射
防止膜を設け、このシリコン基板の両主面側に電極を形
成した太陽電池において、前記シリコン基板の一主面側
の表面部近傍に結晶欠陥を形成したことを特徴とする。
【００１２】上記太陽電池では、前記結晶欠陥を前記粗
面状部の凹部に主として形成することが望ましい。
面状部の凹部に主として形成することが望ましい。
【００１３】また、請求項３に係る太陽電池の形成方法
によれば、ｐｎ接合部を有するシリコン基板の一主面側
を粗面状にすると共に、このシリコン基板の一主面側に
反射防止膜を形成し、このシリコン基板の両主面側に電
極を形成する太陽電池の形成方法において、前記シリコ
ン基板の一主面側をドライエッチング法で粗面状にする
と同時に、このシリコン基板の一主面側に結晶欠陥を形
成した後、窒化シリコンから成る反射防止膜をプラズマ
ＣＶＤ法で形成することを特徴とする。
によれば、ｐｎ接合部を有するシリコン基板の一主面側
を粗面状にすると共に、このシリコン基板の一主面側に
反射防止膜を形成し、このシリコン基板の両主面側に電
極を形成する太陽電池の形成方法において、前記シリコ
ン基板の一主面側をドライエッチング法で粗面状にする
と同時に、このシリコン基板の一主面側に結晶欠陥を形
成した後、窒化シリコンから成る反射防止膜をプラズマ
ＣＶＤ法で形成することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、各請求項に係る発明の実施
形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】図１は請求項１に係る太陽電池の一実施形
態を示す断面図である。図１において１はシリコン基
板、１ａは表面凹凸構造、１ｂは受光面側不純物拡散
層、１ｃは裏面側不純物拡散層（ＢＳＦ）、１ｄは表面
反射防止膜、１ｅは表面電極、１ｆは裏面電極、１ｇは
結晶欠陥を示している。
態を示す断面図である。図１において１はシリコン基
板、１ａは表面凹凸構造、１ｂは受光面側不純物拡散
層、１ｃは裏面側不純物拡散層（ＢＳＦ）、１ｄは表面
反射防止膜、１ｅは表面電極、１ｆは裏面電極、１ｇは
結晶欠陥を示している。
【００１６】前記シリコン基板１は単結晶もしくは多結
晶のシリコン基板である。この基板はｐ型、ｎ型いずれ
でも良い。単結晶シリコンの場合は引き上げ法などによ
って形成され、多結晶シリコンの場合は鋳造法などによ
って形成される。多結晶シリコンは、大量生産が可能で
製造コスト面で単結晶シリコンよりもきわめて有利であ
る。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴット
を３００μｍ程度の厚みにスライスして、１０ｃｍ×１
０ｃｍもしくは１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断
してシリコン基板となる。
晶のシリコン基板である。この基板はｐ型、ｎ型いずれ
でも良い。単結晶シリコンの場合は引き上げ法などによ
って形成され、多結晶シリコンの場合は鋳造法などによ
って形成される。多結晶シリコンは、大量生産が可能で
製造コスト面で単結晶シリコンよりもきわめて有利であ
る。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴット
を３００μｍ程度の厚みにスライスして、１０ｃｍ×１
０ｃｍもしくは１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断
してシリコン基板となる。
【００１７】シリコン基板１の表面側には、入射した光
を反射させずに有効に取り込むために微細な突起１ａを
形成する。これは、真空引きされたチャンバー内にガス
を導入し、一定圧力に保持して、チャンバー内に設けら
れた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生さ
せ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用によ
り基板表面をエッチングするものである。一般的に反応
性イオンエッチング（ＲＩＥ）法と呼ばれるこの方法は
図２および図３のように示される。
を反射させずに有効に取り込むために微細な突起１ａを
形成する。これは、真空引きされたチャンバー内にガス
を導入し、一定圧力に保持して、チャンバー内に設けら
れた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生さ
せ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用によ
り基板表面をエッチングするものである。一般的に反応
性イオンエッチング（ＲＩＥ）法と呼ばれるこの方法は
図２および図３のように示される。
【００１８】図２および図３は、本発明に係る反応性イ
オンエッチング装置の一例を示す図である。図２および
図３においては、２ａはマスフローコントローラー、２
ｂはシリコン基板、２ｃはＲＦ電極、２ｄは圧力調整
器、２ｅは真空ポンプ、２ｆはＲＦ電源を示している。
オンエッチング装置の一例を示す図である。図２および
図３においては、２ａはマスフローコントローラー、２
ｂはシリコン基板、２ｃはＲＦ電極、２ｄは圧力調整
器、２ｅは真空ポンプ、２ｆはＲＦ電源を示している。
【００１９】発生した活性種のうち、イオンがエッチン
グに作用する効果を大きくした方法を一般に反応性イオ
ンエッチング法と呼んでいる。似た方法にプラズマエッ
チングなどがあり、プラズマ発生の原理は同様である
が、基板に作用する活性種の種類の分布をチャンバー構
造あるいは電極構造により変化させたものである。その
ため、本発明は反応性イオンエッチング法だけに限ら
ず、広くプラズマエッチング法全般に対して有効であ
る。本発明では例えば酸素（Ｏ2）を１０ｓｃｃｍ、Ｓ
Ｆ6を８０ｓｃｃｍ流しながら、反応圧力７Ｐａ、プラ
ズマを発生させるＲＦパワー８００Ｗで５分間エッチン
グを行なう。これによりシリコン基板表面には微細な凹
凸構造が形成され、粗面状になる。
グに作用する効果を大きくした方法を一般に反応性イオ
ンエッチング法と呼んでいる。似た方法にプラズマエッ
チングなどがあり、プラズマ発生の原理は同様である
が、基板に作用する活性種の種類の分布をチャンバー構
造あるいは電極構造により変化させたものである。その
ため、本発明は反応性イオンエッチング法だけに限ら
ず、広くプラズマエッチング法全般に対して有効であ
る。本発明では例えば酸素（Ｏ2）を１０ｓｃｃｍ、Ｓ
Ｆ6を８０ｓｃｃｍ流しながら、反応圧力７Ｐａ、プラ
ズマを発生させるＲＦパワー８００Ｗで５分間エッチン
グを行なう。これによりシリコン基板表面には微細な凹
凸構造が形成され、粗面状になる。
【００２０】この微細な突起１ａは円錐形もしくはそれ
が連なったような形状を呈し、ＲＩＥ法におけるガス濃
度もしくはエッチング時間を制御することにより、その
大きさを変化させることができる。この微細な突起１ａ
の幅と高さはそれぞれ２μｍ以下に形成される。この微
細な突起１ａをシリコン基板１の必要部分全面にわたっ
て均一且つ正確に制御性を持たせて形成するためには、
１μｍ以下が好適である。この微細な突起１ａのアスペ
クト比（突起１ａの高さ／幅）は、２以下であることが
望ましい。このアスペクト比が２以上の場合、製造過程
で微細な突起１ａが破損し、太陽電池セルを形成した場
合にリーク電流が大きくなって良好な出力特性を得にく
くなる。
が連なったような形状を呈し、ＲＩＥ法におけるガス濃
度もしくはエッチング時間を制御することにより、その
大きさを変化させることができる。この微細な突起１ａ
の幅と高さはそれぞれ２μｍ以下に形成される。この微
細な突起１ａをシリコン基板１の必要部分全面にわたっ
て均一且つ正確に制御性を持たせて形成するためには、
１μｍ以下が好適である。この微細な突起１ａのアスペ
クト比（突起１ａの高さ／幅）は、２以下であることが
望ましい。このアスペクト比が２以上の場合、製造過程
で微細な突起１ａが破損し、太陽電池セルを形成した場
合にリーク電流が大きくなって良好な出力特性を得にく
くなる。
【００２１】ＲＩＥ法においては、プラズマにより発生
したイオン等の反応種がシリコン基板と反応または物理
的に入射することによりシリコン基板表面がエッチング
され、微細な突起１ａが形成される。その反応ガスの種
類、流量、反応圧力、ＲＦ電力を制御することによりシ
リコン基板表面の特にエッチングが進んだ凹凸の凹部に
おいてエッチングのダメージによる結晶欠陥が導入され
る。この結晶欠陥は、断面透過顕微鏡（ＴＥＭ）による
観察によると、その長さまたは幅が０．１μｍから１μ
ｍ程度にも達する大きさを持つことが分かった。これら
の結晶欠陥は、多結晶シリコン基板に本来から含まれる
結晶粒界や転位のような結晶欠陥とは別に形成されたも
のである。
したイオン等の反応種がシリコン基板と反応または物理
的に入射することによりシリコン基板表面がエッチング
され、微細な突起１ａが形成される。その反応ガスの種
類、流量、反応圧力、ＲＦ電力を制御することによりシ
リコン基板表面の特にエッチングが進んだ凹凸の凹部に
おいてエッチングのダメージによる結晶欠陥が導入され
る。この結晶欠陥は、断面透過顕微鏡（ＴＥＭ）による
観察によると、その長さまたは幅が０．１μｍから１μ
ｍ程度にも達する大きさを持つことが分かった。これら
の結晶欠陥は、多結晶シリコン基板に本来から含まれる
結晶粒界や転位のような結晶欠陥とは別に形成されたも
のである。
【００２２】表面に存在する欠陥を介して、水素の拡散
が助長されることから、水素パッシベーションがより効
果的に行われる。
が助長されることから、水素パッシベーションがより効
果的に行われる。
【００２３】半導体基板１の表面側にはまた、逆導電型
半導体不純物が拡散された層１ｂが形成されている。こ
の逆導電型半導体不純物が拡散された層１ｂは、シリコ
ン基板１内に半導体接合部を形成するために設けるもの
であり、例えばｎ型の不純物を拡散させる場合、ＰＯＣ
ｌ3を用いた気相拡散法、Ｐ2Ｏ5を用いた塗布拡散法、
およびＰ+イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法な
どによって形成される。この逆導電型半導体不純物を含
有する層１ｂは０．３〜０．５μｍ程度の深さに形成さ
れる。
半導体不純物が拡散された層１ｂが形成されている。こ
の逆導電型半導体不純物が拡散された層１ｂは、シリコ
ン基板１内に半導体接合部を形成するために設けるもの
であり、例えばｎ型の不純物を拡散させる場合、ＰＯＣ
ｌ3を用いた気相拡散法、Ｐ2Ｏ5を用いた塗布拡散法、
およびＰ+イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法な
どによって形成される。この逆導電型半導体不純物を含
有する層１ｂは０．３〜０．５μｍ程度の深さに形成さ
れる。
【００２４】このシリコン基板１の表面側には、反射防
止膜１ｄが形成されている。この反射防止膜１ｄは、シ
リコン基板１の表面で光が反射するのを防止して、シリ
コン基板１内に光を有効に取り込むために設ける。この
反射防止膜１ｄは、シリコン基板１との屈折率差等を考
慮して、屈折率が２程度の材料で構成され、厚み５００
〜２０００Å程度にプラズマＣＶＤ法による窒化シリコ
ン膜で構成される。
止膜１ｄが形成されている。この反射防止膜１ｄは、シ
リコン基板１の表面で光が反射するのを防止して、シリ
コン基板１内に光を有効に取り込むために設ける。この
反射防止膜１ｄは、シリコン基板１との屈折率差等を考
慮して、屈折率が２程度の材料で構成され、厚み５００
〜２０００Å程度にプラズマＣＶＤ法による窒化シリコ
ン膜で構成される。
【００２５】シリコン基板１の裏面側には、一導電型半
導体不純物が高濃度に拡散された層１ｃを形成すること
が望ましい。この一導電型半導体不純物が高濃度に拡散
された層１ｃは、シリコン基板１の裏面近くでキャリア
の再結合による効率の低下を防ぐために、シリコン基板
１の裏面側に内部電界を形成するものである。つまり、
シリコン基板１の裏面近くで発生したキャリアがこの電
界によって加速される結果、電力が有効に取り出される
こととなり、特に長波長の光感度が増大すると共に、高
温における太陽電池特性の低下を軽減できる。このよう
に一導電型半導体不純物が高濃度に拡散された層１ｃが
形成されたシリコン基板１の裏面側のシート抵抗は、１
５Ω／□程度になる。
導体不純物が高濃度に拡散された層１ｃを形成すること
が望ましい。この一導電型半導体不純物が高濃度に拡散
された層１ｃは、シリコン基板１の裏面近くでキャリア
の再結合による効率の低下を防ぐために、シリコン基板
１の裏面側に内部電界を形成するものである。つまり、
シリコン基板１の裏面近くで発生したキャリアがこの電
界によって加速される結果、電力が有効に取り出される
こととなり、特に長波長の光感度が増大すると共に、高
温における太陽電池特性の低下を軽減できる。このよう
に一導電型半導体不純物が高濃度に拡散された層１ｃが
形成されたシリコン基板１の裏面側のシート抵抗は、１
５Ω／□程度になる。
【００２６】シリコン基板１の表面側および裏面側に
は、表面電極１ｅおよび裏面電極１ｆが形成されてい
る。この表面電極１ｅおよび裏面電極１ｆは主にＡｇ
紛、バインダー、フリットなどからなるＡｇペーストを
スクリーンプリントおよび焼成し、その上に半田層を形
成する。表面電極１ｅは、例えば幅２００μｍ程度に、
またピッチ３ｍｍ程度に形成される多数のフィンガー電
極と、この多数のフィンガー電極を相互に接続する２本
のバスバー電極で構成される。裏面電極１ｆは例えば、
幅３００μｍ程度に、またピッチ５ｍｍ程度に形成され
る多数のフィンガー電極と、この多数のフィンガー電極
を相互に接続する２本のバスバー電極で構成される。
は、表面電極１ｅおよび裏面電極１ｆが形成されてい
る。この表面電極１ｅおよび裏面電極１ｆは主にＡｇ
紛、バインダー、フリットなどからなるＡｇペーストを
スクリーンプリントおよび焼成し、その上に半田層を形
成する。表面電極１ｅは、例えば幅２００μｍ程度に、
またピッチ３ｍｍ程度に形成される多数のフィンガー電
極と、この多数のフィンガー電極を相互に接続する２本
のバスバー電極で構成される。裏面電極１ｆは例えば、
幅３００μｍ程度に、またピッチ５ｍｍ程度に形成され
る多数のフィンガー電極と、この多数のフィンガー電極
を相互に接続する２本のバスバー電極で構成される。
【００２７】ＲＩＥ法によるエッチングを３分間行った
場合にも、反射を低下させるに充分な凹凸形状は得られ
るが、基板の表面部分に結晶欠陥が形成されない。これ
に対して、５分間のエッチングを行った場合には同等の
反射率の低下が見られると共に、エッチングダメージに
よる結晶欠陥が形成されるため、その後に製膜するプラ
ズマＣＶＤ法による窒化珪素膜中の水素の拡散が助長さ
れ、半導体基板内部の不純物や結晶欠陥のパッシベーシ
ョンがより有効に働き、セル効率が向上する。
場合にも、反射を低下させるに充分な凹凸形状は得られ
るが、基板の表面部分に結晶欠陥が形成されない。これ
に対して、５分間のエッチングを行った場合には同等の
反射率の低下が見られると共に、エッチングダメージに
よる結晶欠陥が形成されるため、その後に製膜するプラ
ズマＣＶＤ法による窒化珪素膜中の水素の拡散が助長さ
れ、半導体基板内部の不純物や結晶欠陥のパッシベーシ
ョンがより有効に働き、セル効率が向上する。
【００２８】
【実施例】図１を参照して説明された実施の形態に対応
して、多結晶シリコン太陽電池を作製した。まず、シリ
コン基板１の表面側に、ＲＩＥ法により酸素（Ｏ2）を
１０ｓｃｃｍ、ＳＦ6を８０ｓｃｃｍ流しながら、反応
圧力７Ｐａ、プラズマを発生させるＲＦパワー８００Ｗ
で５分間および３分間エッチングを行った二種類のサン
プルを準備した。
して、多結晶シリコン太陽電池を作製した。まず、シリ
コン基板１の表面側に、ＲＩＥ法により酸素（Ｏ2）を
１０ｓｃｃｍ、ＳＦ6を８０ｓｃｃｍ流しながら、反応
圧力７Ｐａ、プラズマを発生させるＲＦパワー８００Ｗ
で５分間および３分間エッチングを行った二種類のサン
プルを準備した。
【００２９】次に、ＰＯＣｌ3を用いた気相拡散法によ
り逆導電型半導体不純物を含有する層１ｂを０．３μｍ
程度の深さに形成した。
り逆導電型半導体不純物を含有する層１ｂを０．３μｍ
程度の深さに形成した。
【００３０】次に、このシリコン基板１の表面側に窒化
シリコン膜で構成される反射防止膜１ｄを、屈折率が２
程度、厚み８００Å程度にプラズマＣＶＤ法により形成
した。
シリコン膜で構成される反射防止膜１ｄを、屈折率が２
程度、厚み８００Å程度にプラズマＣＶＤ法により形成
した。
【００３１】次に、シリコン基板１の裏面側に、アルミ
ペーストを印刷した後、焼成することにより一導電型半
導体不純物が高濃度に拡散された層１ｃを形成した。
ペーストを印刷した後、焼成することにより一導電型半
導体不純物が高濃度に拡散された層１ｃを形成した。
【００３２】次に、シリコン基板１の表面側および裏面
側に、表面電極１ｅおよび裏面電極１ｆをＡｇペースト
を印刷した後、焼成し、その上に半田層を形成する事に
より形成した。
側に、表面電極１ｅおよび裏面電極１ｆをＡｇペースト
を印刷した後、焼成し、その上に半田層を形成する事に
より形成した。
【００３３】ＲＩＥ法によるエッチングを３分間行った
場合にも、反射を低下させるに充分な凹凸形状は得られ
るが、基板の表面部分に結晶欠陥が形成されない。これ
に対して、５分間のエッチングを行った場合には同等の
反射率の低下が見られると共に、エッチングダメージに
よる結晶欠陥が形成されるため、その後に製膜するプラ
ズマＣＶＤ法による窒化珪素膜中の水素の拡散が助長さ
れ、半導体基板内部の不純物や結晶欠陥のパッシベーシ
ョンがより有効に働き、セル効率が向上した。その結果
を表１に示す。
場合にも、反射を低下させるに充分な凹凸形状は得られ
るが、基板の表面部分に結晶欠陥が形成されない。これ
に対して、５分間のエッチングを行った場合には同等の
反射率の低下が見られると共に、エッチングダメージに
よる結晶欠陥が形成されるため、その後に製膜するプラ
ズマＣＶＤ法による窒化珪素膜中の水素の拡散が助長さ
れ、半導体基板内部の不純物や結晶欠陥のパッシベーシ
ョンがより有効に働き、セル効率が向上した。その結果
を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１においては、ＲＩＥによるエッチング
時間が３分間の太陽電池と５分間の太陽電池の特性を比
較している。ＲＩＥによるエッチング時間が３分間の太
陽電池に比べて５分間の太陽電池の方が、短絡電流密度
および開放電圧が優れており結果として変換効率が高
い。これは、すなわち半導体基板内部の不純物や結晶欠
陥のパッシベーションがより有効に働き、セル効率が向
上した事を示している。
時間が３分間の太陽電池と５分間の太陽電池の特性を比
較している。ＲＩＥによるエッチング時間が３分間の太
陽電池に比べて５分間の太陽電池の方が、短絡電流密度
および開放電圧が優れており結果として変換効率が高
い。これは、すなわち半導体基板内部の不純物や結晶欠
陥のパッシベーションがより有効に働き、セル効率が向
上した事を示している。
【００３６】図４は、本発明に係る一実施形態を示す太
陽電池セル表面側の断面ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）像で
ある。５分間の反応性イオンエッチングによって表面に
微細な凹凸が形成されており、凹部にはエッチングの際
に生成されたダメージによる結晶欠陥が観察される。
陽電池セル表面側の断面ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）像で
ある。５分間の反応性イオンエッチングによって表面に
微細な凹凸が形成されており、凹部にはエッチングの際
に生成されたダメージによる結晶欠陥が観察される。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る太陽電池
によれば、窒化シリコンから成る反射防止膜が形成され
るシリコン基板の一主面側を粗面状にすると共に、この
一主面側の表面部近傍に結晶欠陥を形成することから、
反射防止膜を形成する際に、シリコン基板内に水素分子
を有効に取り込むことができ、もってシリコン基板内の
不純物や結晶欠陥のパシベーション効果が高くなって、
高い開放電圧を得ることができると共に、シリコン基板
表面での反射を防止して高い光閉じ込め効果を得ること
ができ、変換効率の高い太陽電池を得ることができる。
によれば、窒化シリコンから成る反射防止膜が形成され
るシリコン基板の一主面側を粗面状にすると共に、この
一主面側の表面部近傍に結晶欠陥を形成することから、
反射防止膜を形成する際に、シリコン基板内に水素分子
を有効に取り込むことができ、もってシリコン基板内の
不純物や結晶欠陥のパシベーション効果が高くなって、
高い開放電圧を得ることができると共に、シリコン基板
表面での反射を防止して高い光閉じ込め効果を得ること
ができ、変換効率の高い太陽電池を得ることができる。
【００３８】また、請求項３に係る太陽電池の形成方法
によれば、シリコン基板の一主面側をドライエッチング
法で粗面状にすると同時に、このシリコン基板の粗面状
部分に結晶欠陥を形成した後、プラズマＣＶＤ法で窒化
シリコンから成る反射防止膜を形成することから、反射
防止膜を形成する際に、シリコン基板内に水素分子を有
効に取り込むことができ、もってシリコン基板内の不純
物や結晶欠陥のパシベーション効果が高くなって、高い
開放電圧を得ることができると共に、シリコン基板表面
での反射を防止して高い光閉じ込め効果を得ることがで
き、変換効率の高い太陽電池を得ることができる。
によれば、シリコン基板の一主面側をドライエッチング
法で粗面状にすると同時に、このシリコン基板の粗面状
部分に結晶欠陥を形成した後、プラズマＣＶＤ法で窒化
シリコンから成る反射防止膜を形成することから、反射
防止膜を形成する際に、シリコン基板内に水素分子を有
効に取り込むことができ、もってシリコン基板内の不純
物や結晶欠陥のパシベーション効果が高くなって、高い
開放電圧を得ることができると共に、シリコン基板表面
での反射を防止して高い光閉じ込め効果を得ることがで
き、変換効率の高い太陽電池を得ることができる。
【図１】本発明に係る太陽電池セルの一般的な構造を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明に係る反応性イオンエッチング装置の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】本発明に係る反応性イオンエッチング装置の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】本発明に係る太陽電池の表面付近の透過型電子
顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
１……シリコン基板、１ａ……表面凹凸構造、１ｂ……
不純物拡散層、１ｃ……裏面不純物拡散層、１ｄ……反
射防止膜、１ｅ……表面電極、１ｆ……裏面電極、１ｇ
……結晶欠陥、２ａ……マスフローコントローラー、２
ｂ……シリコン基板、２ｃ……ＲＦ電極、２ｄ……圧力
調整器、２ｅ……真空ポンプ、２ｆ……ＲＦ電源、
不純物拡散層、１ｃ……裏面不純物拡散層、１ｄ……反
射防止膜、１ｅ……表面電極、１ｆ……裏面電極、１ｇ
……結晶欠陥、２ａ……マスフローコントローラー、２
ｂ……シリコン基板、２ｃ……ＲＦ電極、２ｄ……圧力
調整器、２ｅ……真空ポンプ、２ｆ……ＲＦ電源、
Claims (3)
- 【請求項１】 ｐｎ接合部を有するシリコン基板の一主
面側を粗面状にすると共に、このシリコン基板の一主面
側に窒化シリコンから成る反射防止膜を設け、このシリ
コン基板の両主面側に電極を形成した太陽電池におい
て、前記シリコン基板の一主面側の表面部近傍に結晶欠
陥を形成したことを特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 前記結晶欠陥を前記粗面状部の凹部に主
として形成することを特徴とする請求項１に記載の太陽
電池。 - 【請求項３】 ｐｎ接合部を有するシリコン基板の一主
面側を粗面状にすると共に、このシリコン基板の一主面
側に反射防止膜を形成し、このシリコン基板の両主面側
に電極を形成する太陽電池の形成方法において、前記シ
リコン基板の一主面側をドライエッチング法で粗面状に
すると同時に、このシリコン基板の一主面側に結晶欠陥
を形成した後、窒化シリコンから成る反射防止膜をプラ
ズマＣＶＤ法で形成することを特徴とする太陽電池の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000360141A JP2002164555A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 太陽電池およびその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000360141A JP2002164555A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 太陽電池およびその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002164555A true JP2002164555A (ja) | 2002-06-07 |
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ID=18831788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000360141A Pending JP2002164555A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 太陽電池およびその形成方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002164555A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008078662A (ja) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Commiss Energ Atom | 光電池をアニールするための方法 |
| KR100997111B1 (ko) | 2010-08-25 | 2010-11-30 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 |
| WO2011114541A1 (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-22 | シャープ株式会社 | 光電変換装置用基板、およびそれを用いた光電変換装置、ならびにそれらの製造方法 |
| JP2013502737A (ja) * | 2009-08-24 | 2013-01-24 | エコール ポリテクニク | シリコン基板の表面のテクスチャリング方法および太陽電池用のテクスチャード加工シリコン基板 |
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| JP2015142079A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | シャープ株式会社 | 光電変換装置 |
| EP2395553A3 (en) * | 2010-05-12 | 2016-06-22 | Lg Electronics Inc. | Solar cell |
| US9397242B2 (en) | 2011-03-30 | 2016-07-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Silicon substrate having textured surface, and process for producing same |
-
2000
- 2000-11-27 JP JP2000360141A patent/JP2002164555A/ja active Pending
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| US10566472B2 (en) | 2010-05-12 | 2020-02-18 | Lg Electronics Inc. | Solar cell |
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