JP2002185024A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池及びその製造方法

Info

Publication number
JP2002185024A
JP2002185024A JP2000378952A JP2000378952A JP2002185024A JP 2002185024 A JP2002185024 A JP 2002185024A JP 2000378952 A JP2000378952 A JP 2000378952A JP 2000378952 A JP2000378952 A JP 2000378952A JP 2002185024 A JP2002185024 A JP 2002185024A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
photoelectric conversion
solar cell
conversion layer
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000378952A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidenao Takato
秀尚 高遠
Ryuichi Shimokawa
隆一 下川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2000378952A priority Critical patent/JP2002185024A/ja
Publication of JP2002185024A publication Critical patent/JP2002185024A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の技術では、支持基板に貼り合わせる前
にシリコン層に光電変換領域を作製しなければならない
という問題があった。また、特に絶縁性の支持基板を用
いた場合、支持基板に接着された側の太陽電池面からの
電極の取り出しは、電極の形成自体が不可能であった
り、電流の取り出し層の抵抗が大きいため大面積化する
と特性が低下したりすることから製作が困難であった。 【解決手段】 セラミックや金属等の支持基板上に絶縁
層が形成され、その絶縁層上に光エネルギーを電気エネ
ルギーに変換する光電変換層が設けられ、入射光により
発生したキャリアを取り出すために、光電変換層の入射
光面倒に第1の電極が、その反対の絶縁層側の面に第2の
電極が形成された太陽電池において、支持基板上の光電
変換層が形成されていない領域または絶縁層上の光電変
換層が形成されていない領域に形成された第3の電極が
前記第2の電極に接続されている構造とすることによ
り、入射光と反対の面の電気抵抗を低減し、高効率で大
面積の結晶系太陽電池を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、結晶系太陽電
池、特に単結晶シリコン、多結晶シリコンおよび徴結晶
シリコン太陽電池に関する。
【0002】
【従来の技術】結晶系シリコン太陽電池において広く用
いられているシリコン単結晶基板やキャスト多結晶基板
は、厚さが300mm程度であるが、シリコン原料の不足
や、低コスト化に対応するため、基板の厚さを薄くして
いく必要がある。このためシリコン層の厚さが数mmから
数十mmの厚さの単結晶および多結晶薄膜太陽電池が研究
されているが、このような太陽電池では、シリコン層が
薄いため、シリコン層を支持する支持基板が必要とされ
る。
【0003】このような結晶系薄膜太陽電池を作製する
ためには、支持基枚上に直接シリコン薄膜層を堆積する
方法と、作製したシリコン薄膜を支持基板上に接着させ
る方法とが検討されている。特に、後者の方法は、単結
晶薄膜や結晶粒の大きい多結晶薄膜を用いることができ
るので、高効率化に適している。
【0004】この方法の一例として、特開平10−150211
号公報で開示されたものがある。これは、単結晶基板上
に多孔質シリコン層を形成し、該シリコン層上に薄膜単
結晶シリコンを積層して作成した太陽電池に透明基板を
接着し、その後、前記単結晶基板を剥離し、さらに、前
記透明基板に接着された薄膜単結晶シリコン太陽電池を
新たな支持基板に接着することによって太陽電池を作製
する方法を開示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、透明基板に接着された薄膜単結晶シリコン太陽電池
を新たな支持基板に貼り合わせる前に、シリコン層に光
電変換領域を作製しなければならないという問題があっ
た。また、特に絶縁性の支持基板を用いた場合、支持基
板に接着された側の太陽電池面からの電極の取り出しに
は、電極の形成自体が不可能であったり、電流の取り出
し層の抵抗が大きいという問題があるため、変換効率を
低下させずに大面積化することは困難であった。このた
め、ベース電極とエミッタ電極を同一の面に形成した
り、小さい太陽電池を並べた集積型の構造が検討されて
きた。
【0006】この発明は、上記課題に鑑みてなされたも
ので、光電変換層の入射光と反対の絶縁層側の面の一部
に金属電極を設け、これを支持基板上の電極と接続した
構造にすることで、入射光と反対の面の電気抵抗を低減
し、高効率で大面積の結晶系太陽電池を得ることを目的
とする。
【0007】
【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に記載の発明は、セラミックや金属等の支
持基板上に絶縁層が形成され、その絶縁層上に光エネル
ギーを電気エネルギーに変換する光電変換層が設けら
れ、入射光により発生したキャリアを取り出すために、
光電変換層の入射光面側に第1の電極が、その反対の絶
縁層側の面に第2の電極が形成された太陽電池におい
て、支持基板上の光電変換層が形成されていない領域ま
たは絶縁層上の光電変換層が形成されていない領域に形
成された第3の電極が前記第2の電極に接続されているこ
とを特徴としている。
【0008】また、請求項2に記載の発明は、上記の請
求項1に記載の発明に加えて、p型の半導体の入射光面側
又はその反対の面側にn型の不純物領域が設けられてい
る光電変換層、若しくはn型の半導体層の入射光面側又
はその反対の面側にp型の不純物領域が設けられている
光電変換層を有する結晶シリコン、多結晶シリコン又は
徴結晶シリコンから成る結晶系太陽電池であること特徴
としている。
【0009】また請求項3に記載の発明は、上記の請求
項1又は2に記載の発明に加えて、第1及び第2の電極が、
Mo、Taなどの高融点金属又はMoシリサイドやTaシリサイ
ドなどの高融点金属シリサイド若しくはAl、Agなどの金
属であり、また、第3の電極は、MoやTaなどの高融点金
属、又はAl、Agなどの金属であることを特徴とする。当
該第2の電極は、第3の電極と同じ材料であってもかまわ
ない。
【0010】また、請求項4に記載の発明は、上記請求
項1に加えて、絶縁層の屈折率が1.4以上3.6以下であ
ることを特徴としている。
【0011】また、請求項5又は6に記載の発明は、上記
請求項1に加えて、絶縁層に珪酸を含むガラス若しくは
無機系の接着剤、又は、該ガラスにボロン若しくはリン
を含むガラス若しくは無機系の接着剤であることを特徴
としている。
【0012】また、請求項7に記載の発明は、上記請求
項1から6において、支持基板に形成された絶縁層上の一
部および支持基板上の一部に金属膜を形成し、シリコン
からなる光電変換層をこの基板に重ね加熱することで絶
縁層を溶融し、同時に金属と光電変換層を密着または金
属をシリサイド化することで、光電変換層のはりあわせ
と第2の電極および第3の電極の形成とを同時におこなう
ことを特徴とする太陽電池の製造方法を提供するもので
ある。
【0013】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて説明
する。図1は、本願発明の実施例を説明するための模式
図である。支持基板1としてセラミックのような拡散反
射率の高い基板を用いれば、光閉じ込め効果が高まり太
陽電池の短絡電流が増加するためより高い効率が得られ
る。また、シリコンからなる光電変換層を支持基板と貼
り合わせるためにはシリコンと熱膨張係数が同程度の支
持基板が望ましい。
【0014】絶縁層2は、珪酸を含むガラスからなり、
シリコンから成る光電変換層3と支持基板1とを接着する
ものである。このガラスにボロンやリンを含有させ、接
着時に光電変換層3の絶縁層/シリコン界面にボロンあ
るいはリンの高濃度層34を形成し、これをBSF層(Back
Surface Field層)にすることができる。また、珪酸を
含むガラスの代わりに、無機接着剤を用いても同様の効
果を得ることができる。
【0015】シリコンからなる光電変換層3は、厚さが5
0μmで、ボロンを不純物とする不純物濃度が5×1016
/cm3のp型で、互いに反対側に位置する一対の主表面3
1,32を有するものである。光電変換層3は、単結晶シリ
コンからなるものであるが、多結晶シリコンでも本願発
明の本質は変わらない。光電変換層3の厚さには特に制
限はないが、150μm以下の膜厚が本願発明の太陽電池に
特に有効である。
【0016】主表面31には、リンの不純物濃度が2×10
19個/cm3、接合深さ0.3μmのn+領域33が形成されてい
る。
【0017】このn+領域には、くし型のAg電極4がn+
域33とオーミック接続されている。金属電極は、Agの代
わりにAl等の金属、あるいはMo,Ti,W等の高融点金属
を用いることができる。これらの金属の形成方法として
は、スクリーン印刷、スパッタ、化学気相成長等を用い
ることができる。
【0018】また一方の主表面32には、ボロンの不純物
濃度が1×1020個/cm3、接合深さ1μmのp+領域34が形成
されている。これは、前記の絶縁層から接着時に不純物
が拡散して形成された領域である。主表面32には、くし
型のMo電極5がp+領域34とオーミック接続されている。
金属電極は、MoのかわりにAl、AgあるいはTi,W等の高
融点金属を用いることができる。高融点金属を用いた場
合は、接着時に、電極5を高融点金属シリサイドにする
ことができる。金属の形成方法としてはスクリーン印
刷、スパッタ、化学気相成長等を用いることができる。
【0019】また、電極5に接続されている電極6は、支
持基板上の光電変換層を貼り合わせない領域に形成さ
れ、光電変換層を貼り合わせる前に電極5と同時に形成
することができる。このため、電極5と同じ材質の金属
を用いることができる。
【0020】また電極6は絶縁層上に形成しても動作は
同じである。主表面31のうち電極4が接していない領域
には、反射防止膜7が形成されている。反射防止膜とし
ては、Ti02、MgF2、ITO、SiO2、Si3N4等を用いることが
できる。
【0021】図2は、上記の構造の太陽電池を得るため
の製造方法である。まず、セラミックからなる支持基板
上に、珪酸及びボロンを含むガラスを有機溶剤に溶かし
た溶液を塗布する(図2(a))。300℃から500℃の範囲で
仮焼成を行い、有機溶剤を気化させる。
【0022】次に、くし型のMo電極をスパッタにより形
成する(図2(b))。この時、電極2と電極3とを接続した
パターンを形成することで、電極2、3を同時に形成する
ことができる。
【0023】その後、p型シリコン層を絶縁層に重ね
(図2(c))、600℃から800℃の範囲で、窒素中あるい
は酸素中で加熱し、シリコン層を接着させる(図2
(d))。この接着時に、電極材料であるMoの一部がMoシ
リサイドになり、シリコン層とオーミツク接続され、こ
の部分が電極5となる。
【0024】同時に、シリコン層に接していない部分は
外部への電流の取り出し電極、すなわち電極6となる。
また、このときガラス中のボロンがシリコン層中に拡散
してp +領域34を形成する。その後、シリコン層の反対側
の面に熱拡散あるいは化学気相成長法でn+領域33を形成
し、pn接合を形成する。この後、このn+領域にオーミッ
ク接続をする銀ペーストのスクリーン印刷による電極を
形成する。この後、反射防止膜7としてシリコン窒化膜
を太陽電池の入射光面に堆積させる(図2(e))。
【0025】
【発明の効果】請求項1及び2に記載の発明では、光電変
換層の絶縁層側の面に電極を設け、電流を取り出すとき
の電気抵抗を減少させることで変換効率が高く、大面積
化に適した構造の太陽電池が実現できた。また、支持基
板上の光電変換層でない領域にも電極を形成すること
で、絶縁性の支持基板を用いることが可能となり、他の
太陽電池との接続や、外部との配線が容易な構造の太陽
電池が実現された。さらに、支持基板として拡散反射率
の高い基板を用いることで、短絡電流が高くなりより効
率の高い太陽電池が実現できる。
【0026】請求項1、3及び4に記載の発明では、光電
変換層内での光閉じ込め効果がさらに改善され、短絡電
流の増加による高い変換効率を有する太陽電池が実現で
きるようになった。
【0027】請求項6に記載の発明では、光電変換層の
貼り合わせと電極の密着化又はシリサイド化及びBSF層
の形成を同時に行うことができる製造方法を提供してい
るため、高効率化を図りながら製造コストを低減できる
ようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係る太陽電池の模式図。
【図2】本願発明に係る太陽電池の製造方法の説明図。
【符号の説明】
1 支持基板 2 絶縁層 3 光電変換層 4 第1の電極 5 第2の電極 6 第3の電極 7 反射防止膜 31 第1の主表面 32 第2の主表面 33 n領域 34 p領域

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持基板上に絶縁層が形成され、該絶縁
    層上に光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変
    換層が設けられ、該光電変換層の入射光面側に第1の電
    極が、該光電変換層の絶縁層側の面に第2の電極が形成
    された太陽電池において、前記支持基板上の前記光電変
    換層が形成されていない領域又は前記絶縁層上の前記光
    電変換層が形成されていない領域に形成された第3の電
    極が前記第2の電極に接続されていることを特徴とする
    結晶系シリコン太陽電池。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の結晶系シリコン太陽電
    池において、前記光電変換層は、pn接合を有する結晶シ
    リコン、多結晶シリコン又は徴結晶シリコンであること
    を特徴とする結晶系太陽電池。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の結晶系太陽電池に
    おいて、前記第1の電極又は前記第2の電極は、金属又は
    金属シリサイドであり、前記第3の電極は、金属である
    ことを特徴とする結晶系太陽電池。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の結晶系
    太陽電池において、前記絶縁層の屈折率は、1.4以上
    3.6以下であることを特徴とする結晶系太陽電池。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の結晶系
    太陽電池において、前記絶縁層は、珪酸を含むガラス若
    しくは該ガラスにボロン又はリンを含んだガラスである
    ことを特徴とする結晶系太陽電池。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至4のいずれかに記載の結晶系
    太陽電池において、前記絶縁層は、珪酸を含む無機接着
    剤若しくは該無機接着剤にボロン又はリンを含んだ無機
    接着剤であることを特徴とする結晶系太陽電池。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の結晶系太陽電池におい
    て、前記支持基板上に形成された前記絶縁層上の前記光
    電変換層が形成される領域及び形成されない領域の一部
    に電極となる金属を形成し、又は前記支持基板上に形成
    された前記絶縁層上の一部及び前記光電変換層が形成さ
    れていない基板上の一部に電極となる金属を形成し、次
    に、シリコン層からなる光電変換層をこの基板に重ね、
    加熱することで絶縁層を溶融し、同時に金属と光電変換
    層を密着又は金属をシリサイド化することにより、光電
    変換層と支持基板とのはりあわせと共に、第2の電極及
    び第3の電極の形成を同時に行うことを特徴とする結晶
    系太陽電池の製造方法。
JP2000378952A 2000-12-13 2000-12-13 太陽電池及びその製造方法 Pending JP2002185024A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000378952A JP2002185024A (ja) 2000-12-13 2000-12-13 太陽電池及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000378952A JP2002185024A (ja) 2000-12-13 2000-12-13 太陽電池及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002185024A true JP2002185024A (ja) 2002-06-28

Family

ID=18847424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000378952A Pending JP2002185024A (ja) 2000-12-13 2000-12-13 太陽電池及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002185024A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100386887C (zh) * 2003-12-09 2008-05-07 清华大学 陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池
JP2008117858A (ja) * 2006-11-01 2008-05-22 Shin Etsu Chem Co Ltd 単結晶シリコン太陽電池の製造方法及び単結晶シリコン太陽電池
JP2008118079A (ja) * 2006-11-08 2008-05-22 Shin Etsu Chem Co Ltd 単結晶シリコン太陽電池の製造方法及び単結晶シリコン太陽電池
JP2010118666A (ja) * 2008-11-14 2010-05-27 Emcore Solar Power Inc 反転変性多接合太陽電池の代替基板
CN102664211A (zh) * 2012-05-27 2012-09-12 成都聚合科技有限公司 一种增强型耐大电流聚光光伏电池片
CN102881731A (zh) * 2012-10-14 2013-01-16 成都聚合科技有限公司 一种聚光光伏电池片
US8604334B2 (en) 2008-09-05 2013-12-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device
CN104300024A (zh) * 2014-10-11 2015-01-21 昆山诃德新能源科技有限公司 一种聚光太阳能电池片

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100386887C (zh) * 2003-12-09 2008-05-07 清华大学 陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池
JP2008117858A (ja) * 2006-11-01 2008-05-22 Shin Etsu Chem Co Ltd 単結晶シリコン太陽電池の製造方法及び単結晶シリコン太陽電池
JP2008118079A (ja) * 2006-11-08 2008-05-22 Shin Etsu Chem Co Ltd 単結晶シリコン太陽電池の製造方法及び単結晶シリコン太陽電池
US8604334B2 (en) 2008-09-05 2013-12-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device
JP2010118666A (ja) * 2008-11-14 2010-05-27 Emcore Solar Power Inc 反転変性多接合太陽電池の代替基板
CN102664211A (zh) * 2012-05-27 2012-09-12 成都聚合科技有限公司 一种增强型耐大电流聚光光伏电池片
CN102881731A (zh) * 2012-10-14 2013-01-16 成都聚合科技有限公司 一种聚光光伏电池片
CN104300024A (zh) * 2014-10-11 2015-01-21 昆山诃德新能源科技有限公司 一种聚光太阳能电池片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3513592B2 (ja) 太陽電池の製造方法
JP3242452B2 (ja) 薄膜太陽電池の製造方法
JP3360919B2 (ja) 薄膜太陽電池の製造方法,及び薄膜太陽電池
JP3300812B2 (ja) 光電変換素子
JP3056200B1 (ja) 薄膜光電変換装置の製造方法
CN101567408B (zh) 光电转换装置的制造方法
JP3628108B2 (ja) 太陽電池の製造方法
JP4425917B2 (ja) 太陽電池セルおよびその製造方法
US8110419B2 (en) Process of manufacturing photovoltaic device
JPH10335683A (ja) タンデム型太陽電池およびその製造方法
JPS62113484A (ja) 薄膜光電圧ソ−ラ−・セル
JP2001094136A (ja) 半導体素子モジュールの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法
CN101174596A (zh) 单晶硅太阳能电池的制造方法及单晶硅太阳能电池
JPH06310740A (ja) 太陽電池及びその製造方法
JP2002185024A (ja) 太陽電池及びその製造方法
JPH1140832A (ja) 薄膜太陽電池およびその製造方法
JP2002222973A (ja) 光電変換素子およびその製造方法
TW201218394A (en) Photovoltaic device and method for manufacturing same
JPH05315628A (ja) 光電変換装置の製造方法
WO2010150606A1 (ja) 光起電力装置およびその製造方法
JP2522024B2 (ja) 光電変換素子の製造方法
TW201021221A (en) Manufacturing method of bifacial solar cell
JPS62209871A (ja) 光起電力装置の製造方法
JP2536677B2 (ja) 太陽電池の製造方法
JP2005064014A (ja) 薄膜結晶太陽電池およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040210