JP2002217430A - Ｐｎ接合太陽電池 - Google Patents
Ｐｎ接合太陽電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エネルギー変換効率を極大化しながら，生産
費用を最少化し，大量生産が可能なｐｎ接合太陽電池を
提供する。 【解決手段】 本発明のｐｎ接合太陽電池は，ｐ型半導
体層とｎ型半導体層を含むｐｎ接合構造と，ｐｎ接合構
造の上面に形成される前面電極５０と，ｐｎ接合構造の
後面に形成される後面電極８０を含み，前面電極５０
が，長さ方向に沿って概ね同一の幅を有する接触パター
ン３１を通じてｐｎ接合構造の上面に形成されると共
に，ｐｎ接合構造の上面に形成された電極端子５３から
遠くなるほど前面電極５０の幅を減少させながら形成さ
れることを特徴とする。
費用を最少化し，大量生産が可能なｐｎ接合太陽電池を
提供する。 【解決手段】 本発明のｐｎ接合太陽電池は，ｐ型半導
体層とｎ型半導体層を含むｐｎ接合構造と，ｐｎ接合構
造の上面に形成される前面電極５０と，ｐｎ接合構造の
後面に形成される後面電極８０を含み，前面電極５０
が，長さ方向に沿って概ね同一の幅を有する接触パター
ン３１を通じてｐｎ接合構造の上面に形成されると共
に，ｐｎ接合構造の上面に形成された電極端子５３から
遠くなるほど前面電極５０の幅を減少させながら形成さ
れることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池に関し，さ
らに詳しくは、エネルギー変換効率を極大化することが
できるｐｎ接合太陽電池に関する。
らに詳しくは、エネルギー変換効率を極大化することが
できるｐｎ接合太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術分野】ｐｎ接合太陽電池は，ｐ型半導体と
ｎ型半導体との接合部を有する。この太陽電池で光子に
よって形成された電子と正孔は，各々ｎ型半導体とｐ型
半導体に移動して両側の電極に蓄積される。このような
太陽電池に光が照射されて発生する電流と電圧は，電力
として用いることができる。
ｎ型半導体との接合部を有する。この太陽電池で光子に
よって形成された電子と正孔は，各々ｎ型半導体とｐ型
半導体に移動して両側の電極に蓄積される。このような
太陽電池に光が照射されて発生する電流と電圧は，電力
として用いることができる。
【０００３】太陽電池におけるｎ型とｐ型の不純物は，
ｐｎ接合を形成するためのシリコン基板の前後面にドー
ピングされ，シリコン基板の前後面に前後面電極が形成
される。このような太陽電池を製造するためには，シリ
コン基板の前後面に酸化膜を形成し，写真エッチング工
程（photolithgraphy）で前記酸化膜を任意の接触パタ
ーンでエッチング除去する。そして，不純物をパターン
部位を通じてドーピングし，電極層を接触パターン部に
形成する。
ｐｎ接合を形成するためのシリコン基板の前後面にドー
ピングされ，シリコン基板の前後面に前後面電極が形成
される。このような太陽電池を製造するためには，シリ
コン基板の前後面に酸化膜を形成し，写真エッチング工
程（photolithgraphy）で前記酸化膜を任意の接触パタ
ーンでエッチング除去する。そして，不純物をパターン
部位を通じてドーピングし，電極層を接触パターン部に
形成する。
【０００４】これと関連して，米国特許第４，０８２，
５６８号及び同第４，１２４，４５５号には，前記のよ
うな太陽電池を製造するための技術が提示されている。
これらの技術では，接触特性を向上させると共に電極導
電物質であるＡｇの使用量を節減している。また，Ａｇ
がケイ素基板に拡散することを防止するため，Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｔａからなるチタニウム系列金属，あるい
は，ＰｄとＰｔからなるプラチナ系列金属を含む金属膜
を積層して前面又は後面電極を補強している。
５６８号及び同第４，１２４，４５５号には，前記のよ
うな太陽電池を製造するための技術が提示されている。
これらの技術では，接触特性を向上させると共に電極導
電物質であるＡｇの使用量を節減している。また，Ａｇ
がケイ素基板に拡散することを防止するため，Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｔａからなるチタニウム系列金属，あるい
は，ＰｄとＰｔからなるプラチナ系列金属を含む金属膜
を積層して前面又は後面電極を補強している。
【０００５】また，米国特許第４，２７８，７０４号で
は，前面電極の接触部で接触抵抗を最少化するために，
シリサイドを適用する技術を提示している。
は，前面電極の接触部で接触抵抗を最少化するために，
シリサイドを適用する技術を提示している。
【０００６】前記従来技術の太陽電池製造方法では，写
真エッチング工程，及び蒸着法（evaporation）を利用
して，チタニウム及びプラチナ系列からなる多重の金属
パターンをケイ素基板の上に順次形成する。
真エッチング工程，及び蒸着法（evaporation）を利用
して，チタニウム及びプラチナ系列からなる多重の金属
パターンをケイ素基板の上に順次形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし，前記従来の方
法は，乾式及び湿式エッチング方法を併用しており，製
造工程費用が高いために大量生産に不適当であるという
問題点がある。また，チタニウム系列の金属とプラチナ
系列の金属などの電極材料自体の原価が高い短所があ
り，電極を多重層で形成するなど，製造工程が面倒であ
るという問題点がある。
法は，乾式及び湿式エッチング方法を併用しており，製
造工程費用が高いために大量生産に不適当であるという
問題点がある。また，チタニウム系列の金属とプラチナ
系列の金属などの電極材料自体の原価が高い短所があ
り，電極を多重層で形成するなど，製造工程が面倒であ
るという問題点がある。
【０００８】さらに，従来の太陽電池の電極は前面電極
端子に連結されている共通導体から，複数の分枝電極が
一定の幅で平行にのびている形状であるが，このような
形状の前面電極では電極が占める部分では太陽光を吸収
できず，太陽電池の出力を落とす，いわゆる，シェーデ
ィング（shading）損失が大きいという問題点がある。
端子に連結されている共通導体から，複数の分枝電極が
一定の幅で平行にのびている形状であるが，このような
形状の前面電極では電極が占める部分では太陽光を吸収
できず，太陽電池の出力を落とす，いわゆる，シェーデ
ィング（shading）損失が大きいという問題点がある。
【０００９】また，日本国特開平６−２８３７３６号公
報には，断面積が受光面電極の先端から電流導出部へ向
かっていくほど断面積が大きくなる受光面電極を有する
太陽電池について掲示されている。
報には，断面積が受光面電極の先端から電流導出部へ向
かっていくほど断面積が大きくなる受光面電極を有する
太陽電池について掲示されている。
【００１０】しかし，前記技術もやはり，Ｔｉ／Ｐｄ／
Ａｇで形成される受光面電極を，高価な写真エッチング
工程及びリフトオフ（lift-off）方法で形成することか
ら，製造上の問題点がある。
Ａｇで形成される受光面電極を，高価な写真エッチング
工程及びリフトオフ（lift-off）方法で形成することか
ら，製造上の問題点がある。
【００１１】従って，シェーディング損失を最少化して
エネルギー変換効率を極大化しながらも，製造工程費は
低減できる太陽電池の構造が要求されている。
エネルギー変換効率を極大化しながらも，製造工程費は
低減できる太陽電池の構造が要求されている。
【００１２】本発明は，上記実情に鑑みてなされたもの
であって，生産費用を最少化することができると同時に
大量生産が可能な太陽電池を提供することを目的する。
であって，生産費用を最少化することができると同時に
大量生産が可能な太陽電池を提供することを目的する。
【００１３】また，本発明は，エネルギー変換効率を極
大化することができる太陽電池を提供することを目的と
する。
大化することができる太陽電池を提供することを目的と
する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を実現するため
に本発明は，ｐ型半導体層とｎ型半導体層を含むｐｎ接
合構造と，ｐｎ接合構造の上面に形成される前面電極
と，ｐｎ接合構造の後面に形成される後面電極を含むｐ
ｎ接合太陽電池であって，前面電極が，長さ方向に沿っ
て概ね同一の幅を有する接触パターンを通じてｐｎ接合
構造の上面に形成されると共に，ｐｎ接合構造の上面に
形成された前面電極端子から遠くなるほど前面電極の幅
を減少させながら形成されることを特徴とするｐｎ接合
太陽電池を提供する。
に本発明は，ｐ型半導体層とｎ型半導体層を含むｐｎ接
合構造と，ｐｎ接合構造の上面に形成される前面電極
と，ｐｎ接合構造の後面に形成される後面電極を含むｐ
ｎ接合太陽電池であって，前面電極が，長さ方向に沿っ
て概ね同一の幅を有する接触パターンを通じてｐｎ接合
構造の上面に形成されると共に，ｐｎ接合構造の上面に
形成された前面電極端子から遠くなるほど前面電極の幅
を減少させながら形成されることを特徴とするｐｎ接合
太陽電池を提供する。
【００１５】また，前記目的を実現するために本発明
は，前面と後面を有する第１導電型シリコン基板と，基
板の前面に形成される第２導電型層と，第２導電型層の
一部領域に形成される高濃度第２導電型層と，第２導電
型層上に形成される前面酸化層と，前面酸化層上に形成
される前面電極と，基板の後面の一部領域に形成される
高濃度第１導電型層と，高濃度第１導電型層が露出され
るような接触パターンを有して基板の後面に形成される
後面酸化層と，高濃度第１導電型層と接触するように後
面酸化層の接触パターンに形成される後面電極とを含む
太陽電池であって，前面酸化層が長さ方向に沿って概ね
一定の幅を維持しながら高濃度第２導電型層が露出され
るようにする接触パターンを有し，前面電極が基板上に
配置された前面電極端子から遠くなるほど幅が小さくな
る形状を有しながら接触パターンを通じて高濃度第２導
電型層と接触することを特徴とする太陽電池を提供す
る。
は，前面と後面を有する第１導電型シリコン基板と，基
板の前面に形成される第２導電型層と，第２導電型層の
一部領域に形成される高濃度第２導電型層と，第２導電
型層上に形成される前面酸化層と，前面酸化層上に形成
される前面電極と，基板の後面の一部領域に形成される
高濃度第１導電型層と，高濃度第１導電型層が露出され
るような接触パターンを有して基板の後面に形成される
後面酸化層と，高濃度第１導電型層と接触するように後
面酸化層の接触パターンに形成される後面電極とを含む
太陽電池であって，前面酸化層が長さ方向に沿って概ね
一定の幅を維持しながら高濃度第２導電型層が露出され
るようにする接触パターンを有し，前面電極が基板上に
配置された前面電極端子から遠くなるほど幅が小さくな
る形状を有しながら接触パターンを通じて高濃度第２導
電型層と接触することを特徴とする太陽電池を提供す
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に，添付した図面を参照して
本発明の実施形態による太陽電池及びその製造方法につ
いて，本発明が属する技術分野における通常の知識を有
する者が容易に実施できる程度に詳細に説明する。な
お，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構
成を有する構成要素については，同一の符号を付するこ
とにより重複説明を省略する。
本発明の実施形態による太陽電池及びその製造方法につ
いて，本発明が属する技術分野における通常の知識を有
する者が容易に実施できる程度に詳細に説明する。な
お，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構
成を有する構成要素については，同一の符号を付するこ
とにより重複説明を省略する。
【００１７】図１は，本発明の実施形態によるｐｎ接合
太陽電池の構造を示した斜視図である。
太陽電池の構造を示した斜視図である。
【００１８】図１に示すように，本実施形態のｐｎ接合
太陽電池は，第１導電型（例：ｐ型）シリコン基板１０
を含む。このシリコン基板１０の前面には，平坦な面に
比べて光吸収率を向上させるための複数の略逆ピラミッ
ド溝がパターン化される。この溝は，大略８μｍの深さ
を有する。
太陽電池は，第１導電型（例：ｐ型）シリコン基板１０
を含む。このシリコン基板１０の前面には，平坦な面に
比べて光吸収率を向上させるための複数の略逆ピラミッ
ド溝がパターン化される。この溝は，大略８μｍの深さ
を有する。
【００１９】ｐ型シリコン基板１０の上面には，例えば
リン（Ｐ）のような第２導電型（例：ｎ型）不純物が，
大略０．５〜１μｍの厚さを有するｎ−層２０を形成す
るために，大略１０１７ｃｍ−３のドーピング濃度でド
ーピングされる。
リン（Ｐ）のような第２導電型（例：ｎ型）不純物が，
大略０．５〜１μｍの厚さを有するｎ−層２０を形成す
るために，大略１０１７ｃｍ−３のドーピング濃度でド
ーピングされる。
【００２０】また，ｎ−層２０の一部分には，大略２０
μｍの厚さを有しながら１０１９ｃｍ−３のドーピング
濃度を有する高濃度ドーピング層（またはｎ+−層）２
２が形成され，ｎ−層２０上には，大略２，０００Åの
厚さを有する前面酸化層３０が形成される。
μｍの厚さを有しながら１０１９ｃｍ−３のドーピング
濃度を有する高濃度ドーピング層（またはｎ+−層）２
２が形成され，ｎ−層２０上には，大略２，０００Åの
厚さを有する前面酸化層３０が形成される。
【００２１】また，前面酸化層３０上には，ｎ＋−層２
２の一部を露出させるように前面接触パターン３１が，
例えば長さ方向に沿って一定の幅（約１０μｍ）で形成
される。
２の一部を露出させるように前面接触パターン３１が，
例えば長さ方向に沿って一定の幅（約１０μｍ）で形成
される。
【００２２】ｎ+−層２２は，その上に形成される前面
電極５０とシリコン基板１０との間の抵抗を減らす役割
を果たす。前面電極５０は，前面接触パターン３１を通
じて，ｎ+−層２２と電気的に接触するように前面酸化
層３０の形成後に形成される。この前面電極５０は，電
池内部で生成されたキャリアを集収して外部端子に伝達
する。このような前面電極５０は，例えば電気メッキ法
または無電解メッキ法により，例えばＣｕまたはＡｇの
ような導電性物質で，接触パターン３１上に形成され
る。
電極５０とシリコン基板１０との間の抵抗を減らす役割
を果たす。前面電極５０は，前面接触パターン３１を通
じて，ｎ+−層２２と電気的に接触するように前面酸化
層３０の形成後に形成される。この前面電極５０は，電
池内部で生成されたキャリアを集収して外部端子に伝達
する。このような前面電極５０は，例えば電気メッキ法
または無電解メッキ法により，例えばＣｕまたはＡｇの
ような導電性物質で，接触パターン３１上に形成され
る。
【００２３】本実施形態における前面電極５０は，例え
ば略三角形状や傾いた略半円筒形状のように，その長さ
方向に沿って幅が減ったり伸びたりする形状を有して形
成される。
ば略三角形状や傾いた略半円筒形状のように，その長さ
方向に沿って幅が減ったり伸びたりする形状を有して形
成される。
【００２４】ｎ+−層２２と前面電極５０の間には，前
面電極５０を形成する低抵抗導電物質がシリコン基板１
０に拡散することを防止すると共に，接触特性を向上さ
せるようにするバッファ層４０が，大略１，０００Åの
厚さで形成される。
面電極５０を形成する低抵抗導電物質がシリコン基板１
０に拡散することを防止すると共に，接触特性を向上さ
せるようにするバッファ層４０が，大略１，０００Åの
厚さで形成される。
【００２５】バッファ層４０は，例えばＮｉ，Ｃｒ，Ｃ
ｏ，及びＴｉの内の１種の単体物質，または２種以上の
混合物質や，界面シリサイドで形成されることが好まし
い。
ｏ，及びＴｉの内の１種の単体物質，または２種以上の
混合物質や，界面シリサイドで形成されることが好まし
い。
【００２６】一方，シリコン基板１０の後面には，大略
２，０００Åの厚さを有する後面酸化層７０が形成さ
れ，シリコン基板１０の後面一部分には，約２０μｍの
厚さを有しながら１０１７ｃｍ−３のドーピング濃度を
有するｐ+−層６０が形成される。
２，０００Åの厚さを有する後面酸化層７０が形成さ
れ，シリコン基板１０の後面一部分には，約２０μｍの
厚さを有しながら１０１７ｃｍ−３のドーピング濃度を
有するｐ+−層６０が形成される。
【００２７】また，後面酸化層７０上には，ｐ+−層６
０の一部を露出させるように，後面接触パターン７１
が，長さ方向に沿って約１０μｍの幅で形成される。
０の一部を露出させるように，後面接触パターン７１
が，長さ方向に沿って約１０μｍの幅で形成される。
【００２８】同時に，後面酸化層７０の下には，例えば
Ｃｕ，Ａｇ，またはＣｕとＡｇの化合物のような低抵抗
導電物質で形成された後面電極８０が，後面接触パター
ン７１を通じてｐ+−層６０と電気的に接触するように
形成される。
Ｃｕ，Ａｇ，またはＣｕとＡｇの化合物のような低抵抗
導電物質で形成された後面電極８０が，後面接触パター
ン７１を通じてｐ+−層６０と電気的に接触するように
形成される。
【００２９】ｐ+−層６０は，高濃度ドーピング領域か
らバルク領域に電子を反射させ，正孔の集収運動を加速
させて電池の開回路電圧を増加させるように，後面電界
（back surface field：ＢＳＦ）としての役割を果た
す。
らバルク領域に電子を反射させ，正孔の集収運動を加速
させて電池の開回路電圧を増加させるように，後面電界
（back surface field：ＢＳＦ）としての役割を果た
す。
【００３０】シリコン基板１０の後面または後面電極８
０の模様は，多様に変形できる。
０の模様は，多様に変形できる。
【００３１】次に，前述した前面電極５０の構造につい
て，図面を参照して具体的に説明する。
て，図面を参照して具体的に説明する。
【００３２】本発明の実施形態による前面電極５０は，
互いに概ね平行な方向にのびている分枝形状で共通電極
５２に集まり，その共通電極５２に連結された前面電極
端子５３と電気的に連結される。
互いに概ね平行な方向にのびている分枝形状で共通電極
５２に集まり，その共通電極５２に連結された前面電極
端子５３と電気的に連結される。
【００３３】各前面電極５０の幅は，例えば共通電極５
２に近い側端を約６０μｍとし，共通電極５２から遠い
側端を約１０μｍ，すなわち接触パターンの幅として全
体的な形状を略三角形状にする。
２に近い側端を約６０μｍとし，共通電極５２から遠い
側端を約１０μｍ，すなわち接触パターンの幅として全
体的な形状を略三角形状にする。
【００３４】従って前面電極５０は，その形状によって
シェーディング損失（shading loss）を最少化すること
ができ，電力損失を最少化して，太陽電池のエネルギー
変化効率を極大化することができる。
シェーディング損失（shading loss）を最少化すること
ができ，電力損失を最少化して，太陽電池のエネルギー
変化効率を極大化することができる。
【００３５】次に，図１及び図２を参照して本発明の実
施形態による太陽電池の製造方法について詳細に説明す
る。図２は，本発明の実施形態による太陽電池の前後面
電極を製造するための方法を説明するための図である。
施形態による太陽電池の製造方法について詳細に説明す
る。図２は，本発明の実施形態による太陽電池の前後面
電極を製造するための方法を説明するための図である。
【００３６】まず，ｐ型シリコン基板１０の上面に，湿
式エッチング工程を通じて約８μｍの深さを有する略逆
ピラミッド模様の溝パターンを形成する。つまり，逆ピ
ラミッドパターンを形成するためには，例えばシリコン
基板１０の上面上に保護酸化膜（図示せず）を形成した
後，この保護酸化膜の上部に感光膜パターン（図示せ
ず）を形成する。そして，感光膜パターンをマスクとし
て保護酸化膜をエッチングした後，感光膜パターンを除
去してエッチングされた前記保護酸化膜をマスクとして
基板の上面を模様付けエッチングして，シリコン基板１
０の上面に略逆ピラミッドパターンの溝を形成する。
式エッチング工程を通じて約８μｍの深さを有する略逆
ピラミッド模様の溝パターンを形成する。つまり，逆ピ
ラミッドパターンを形成するためには，例えばシリコン
基板１０の上面上に保護酸化膜（図示せず）を形成した
後，この保護酸化膜の上部に感光膜パターン（図示せ
ず）を形成する。そして，感光膜パターンをマスクとし
て保護酸化膜をエッチングした後，感光膜パターンを除
去してエッチングされた前記保護酸化膜をマスクとして
基板の上面を模様付けエッチングして，シリコン基板１
０の上面に略逆ピラミッドパターンの溝を形成する。
【００３７】次に，約０．５〜１μｍの厚さを有するｎ
−層２０を形成するために，シリコン基板１０の上面全
体に，例えばリン（Ｐ）のようなｎ型不純物を，約１０
１７ｃｍ−３のドーピング濃度でドーピングする。ここ
で，前記リンのドーピング物質としては，ＰＯＣｌ３や
Ｐ２Ｏ５などを用いることが好ましい。
−層２０を形成するために，シリコン基板１０の上面全
体に，例えばリン（Ｐ）のようなｎ型不純物を，約１０
１７ｃｍ−３のドーピング濃度でドーピングする。ここ
で，前記リンのドーピング物質としては，ＰＯＣｌ３や
Ｐ２Ｏ５などを用いることが好ましい。
【００３８】次に，熱酸化法によってシリコン基板１０
の前面及び後面に，約２，０００Åの厚さを有する前面
及び後面酸化層３０，７０を形成する。
の前面及び後面に，約２，０００Åの厚さを有する前面
及び後面酸化層３０，７０を形成する。
【００３９】次に，前面酸化層３０の一部をパターニン
グしてｎ−層２０の一部が露出されるように，約１０μ
ｍの幅を有する前面接触パターン３１を形成する。その
後，この接触パターン３１を通じて，ｎ−層２０内にｎ
型不純物を拡散する。これによって，約２０μｍの幅を
有しながら約１０１９ｃｍ−３のドーピング濃度を有す
るｎ+−層２２を形成する。
グしてｎ−層２０の一部が露出されるように，約１０μ
ｍの幅を有する前面接触パターン３１を形成する。その
後，この接触パターン３１を通じて，ｎ−層２０内にｎ
型不純物を拡散する。これによって，約２０μｍの幅を
有しながら約１０１９ｃｍ−３のドーピング濃度を有す
るｎ+−層２２を形成する。
【００４０】次に，ｎ+−層２２の上部に，バッファ層
４０を形成する。このバッファ層４０はスパッタ法でも
できるが，無電解メッキ法により，例えばＮｉ，Ｃｒ，
Ｃｏ，及びＴｉの内の１種，または２種以上の混合物の
中から選択された物質の溶液にシリコン基板１０を浸漬
させ，シリコン基板１０との反応によって界面シリサイ
ドが形成されるように３００〜４００℃程度の温度範囲
で焼結することで形成してもよい。ここで用いるＴｉな
どの溶液は，酸化膜と露出シリコンの両方に付着するこ
とが望ましく，焼結／熱分解後にメッキ用下地パターン
になるようにエッチングする。もし必要であれば，シリ
サイドを残して他を全部除去してもよい。
４０を形成する。このバッファ層４０はスパッタ法でも
できるが，無電解メッキ法により，例えばＮｉ，Ｃｒ，
Ｃｏ，及びＴｉの内の１種，または２種以上の混合物の
中から選択された物質の溶液にシリコン基板１０を浸漬
させ，シリコン基板１０との反応によって界面シリサイ
ドが形成されるように３００〜４００℃程度の温度範囲
で焼結することで形成してもよい。ここで用いるＴｉな
どの溶液は，酸化膜と露出シリコンの両方に付着するこ
とが望ましく，焼結／熱分解後にメッキ用下地パターン
になるようにエッチングする。もし必要であれば，シリ
サイドを残して他を全部除去してもよい。
【００４１】その後，後面酸化層７０をパターニングし
てシリコン基板１０の一部が露出されるように，約１０
μｍの幅を有する後面接触パターン７１を形成する。こ
の接触パターン７１を通じてシリコン基板１０内に，例
えばボロン（Ｂ）のようなｐ型不純物を拡散させる。こ
れによって約２０μｍの幅を有しながら，約１０１９ｃ
ｍ−３のドーピング濃度を有するｐ+−層６０を形成す
る。
てシリコン基板１０の一部が露出されるように，約１０
μｍの幅を有する後面接触パターン７１を形成する。こ
の接触パターン７１を通じてシリコン基板１０内に，例
えばボロン（Ｂ）のようなｐ型不純物を拡散させる。こ
れによって約２０μｍの幅を有しながら，約１０１９ｃ
ｍ−３のドーピング濃度を有するｐ+−層６０を形成す
る。
【００４２】次に，電気メッキ法または無電解メッキ法
を利用して，基板１０の前面及び後面に，銀または銅か
らなる前面電極５０，及び後面電極８０を同時に形成す
る。このような無電解メッキ法及び電気メッキ法は，膜
の形成速度と膜特性調節が容易であり，製造費用が安く
て大量生産に適した長所がある。
を利用して，基板１０の前面及び後面に，銀または銅か
らなる前面電極５０，及び後面電極８０を同時に形成す
る。このような無電解メッキ法及び電気メッキ法は，膜
の形成速度と膜特性調節が容易であり，製造費用が安く
て大量生産に適した長所がある。
【００４３】上記方法を図面を用いてさらに説明する。
図２に示すように，前面電極は，例えばＣｕ電気メッキ
法によって形成できる。図２に示された太陽電池１００
は，４５ｃｍ2の大きさを有する太陽電池である。この
Ｃｕ電気メッキ法でメッキに用いられるＣｕ１０１は，
電源の（+）極と連結される。太陽電池１００の前面電
極端子は，メッキ槽上部のサンプルホルダー１０２を通
じて，電源の（−）極と連結して吊り下げる。ここで，
メッキ槽１０４に水溶された電解液１０３は，例えばＣ
ｕＳＯ４（１８０〜２４０ｇ／ｌ），Ｈ２ＳＯ４（４５
〜６０ｇ／ｌ），Ｃｌ−（２０〜８０ｇ／ｌ），及び添
加物を含むメッキ用硫酸銅溶液である。この電解液は，
メッキ工程中は室温に維持する。メッキ槽１０４の底に
は，気泡発生器１０５を設置する。
図２に示すように，前面電極は，例えばＣｕ電気メッキ
法によって形成できる。図２に示された太陽電池１００
は，４５ｃｍ2の大きさを有する太陽電池である。この
Ｃｕ電気メッキ法でメッキに用いられるＣｕ１０１は，
電源の（+）極と連結される。太陽電池１００の前面電
極端子は，メッキ槽上部のサンプルホルダー１０２を通
じて，電源の（−）極と連結して吊り下げる。ここで，
メッキ槽１０４に水溶された電解液１０３は，例えばＣ
ｕＳＯ４（１８０〜２４０ｇ／ｌ），Ｈ２ＳＯ４（４５
〜６０ｇ／ｌ），Ｃｌ−（２０〜８０ｇ／ｌ），及び添
加物を含むメッキ用硫酸銅溶液である。この電解液は，
メッキ工程中は室温に維持する。メッキ槽１０４の底に
は，気泡発生器１０５を設置する。
【００４４】また，印加される電流は，例えば２〜１０
Ａ／ｄｍ２の電流密度を有し，太陽電池の全体の大きさ
の１／２を有するバリヤー１０６が，太陽電池に対して
２〜１０ｃｍの距離（Ｄ１）をおいて，太陽電池の底部
の前方に設置する。電源の両極（+），（−）の間の距
離（Ｄ２）は，約５〜１０ｃｍに調整する。Ｃｕ１０１
は，電解液１０３に，約１〜４ｃｍの深さ（Ｄ３）を維
持して入れる。両極の全体表面積は，メッキされる前面
電極のメッキ面積に比例して決定する。
Ａ／ｄｍ２の電流密度を有し，太陽電池の全体の大きさ
の１／２を有するバリヤー１０６が，太陽電池に対して
２〜１０ｃｍの距離（Ｄ１）をおいて，太陽電池の底部
の前方に設置する。電源の両極（+），（−）の間の距
離（Ｄ２）は，約５〜１０ｃｍに調整する。Ｃｕ１０１
は，電解液１０３に，約１〜４ｃｍの深さ（Ｄ３）を維
持して入れる。両極の全体表面積は，メッキされる前面
電極のメッキ面積に比例して決定する。
【００４５】上記Ｃｕメッキ装置によってＣｕをメッキ
するとき，バリヤー１０６によって太陽電池の底部には
新鮮なメッキ液の供給を遮断し，反対に太陽電池の上部
には潤沢に供給する。従って，Ｃｕメッキ法によって製
造された前面電極は，前述したように共通電極に近い側
端部位が約７０μｍの幅で，共通電極から遠い側端部位
は約２０μｍの幅を有する，言い換えると，前面電極の
幅が長さ方向に沿って減少する。例えば，略三角形のよ
うな形状からなる。このような幅の変化と同様に，メッ
キ厚さもバリヤー１０６から遠い所は厚く，近い所は薄
くなる効果がある。つまり，電極は立体的に太い部分と
細い部分ができることになる。これにより，電極での電
圧降下を少なくしながら電極材の使用量を少なくし，ま
たシェーディングによる出力低下を軽減できる効果があ
る。
するとき，バリヤー１０６によって太陽電池の底部には
新鮮なメッキ液の供給を遮断し，反対に太陽電池の上部
には潤沢に供給する。従って，Ｃｕメッキ法によって製
造された前面電極は，前述したように共通電極に近い側
端部位が約７０μｍの幅で，共通電極から遠い側端部位
は約２０μｍの幅を有する，言い換えると，前面電極の
幅が長さ方向に沿って減少する。例えば，略三角形のよ
うな形状からなる。このような幅の変化と同様に，メッ
キ厚さもバリヤー１０６から遠い所は厚く，近い所は薄
くなる効果がある。つまり，電極は立体的に太い部分と
細い部分ができることになる。これにより，電極での電
圧降下を少なくしながら電極材の使用量を少なくし，ま
たシェーディングによる出力低下を軽減できる効果があ
る。
【００４６】一方，本発明の他の実施形態は，図３に示
したように，後面バッファ層として，後面電極８０とシ
リコン基板１０の後面の間に，例えばＴｉ，Ｐｄ，また
はＴｉ／Ｐｄを積層して形成した金属層１１０を形成し
ている。図３では，Ｔｉ／Ｐｄを積層して金属層１１を
形成した場合を示している。
したように，後面バッファ層として，後面電極８０とシ
リコン基板１０の後面の間に，例えばＴｉ，Ｐｄ，また
はＴｉ／Ｐｄを積層して形成した金属層１１０を形成し
ている。図３では，Ｔｉ／Ｐｄを積層して金属層１１を
形成した場合を示している。
【００４７】つまり，後面電極８０を形成する前に，金
属層１１０がｐ+−層６０と接触するようにシリコン基
板１０の後面に形成できる。
属層１１０がｐ+−層６０と接触するようにシリコン基
板１０の後面に形成できる。
【００４８】この他にも本発明は，図１及び図３に示し
た導電型層を反対に位置させて構成した場合にも適用で
きる。
た導電型層を反対に位置させて構成した場合にも適用で
きる。
【００４９】以上，本発明の好ましい実施形態について
説明したが，本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明は，特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び
添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが
可能であり，これも本発明の範囲に属することは言うま
でもない。
説明したが，本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明は，特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び
添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが
可能であり，これも本発明の範囲に属することは言うま
でもない。
【００５０】
【発明の効果】以上示したように，本発明では太陽電池
の電極を形成するときに電気メッキ法または無電解メッ
キ法のメッキ液供給を制御するバリヤーを利用すること
によって，電極線の太さを適宜調整しながら低コストの
大量生産が可能であって，製造費用を最少化することが
できる。また，前面電極を略三角形模様に形成すること
によって，シェーディング損失を最少化してエネルギー
変換効率を極大化することができる。また，前面電極と
後面電極を同時に形成して，製造工程を単純化すること
ができる。
の電極を形成するときに電気メッキ法または無電解メッ
キ法のメッキ液供給を制御するバリヤーを利用すること
によって，電極線の太さを適宜調整しながら低コストの
大量生産が可能であって，製造費用を最少化することが
できる。また，前面電極を略三角形模様に形成すること
によって，シェーディング損失を最少化してエネルギー
変換効率を極大化することができる。また，前面電極と
後面電極を同時に形成して，製造工程を単純化すること
ができる。
【図１】本発明の実施形態による太陽電池の構造を示し
た斜視図である。
た斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による太陽電池の，前後面電
極を製造するための方法を説明するための図である。
極を製造するための方法を説明するための図である。
【図３】本発明の他の実施形態による太陽電池の構造を
示した断面図である。
示した断面図である。
１０ シリコン基板 ２０ ｎ−層 ２２ ｎ＋−層 ３０ 前面酸化層 ３１ 前面接触パターン ４０ バッファ層 ５０ 前面電極 ５２ 共通電極 ５３ 前面電極端子 ６０ ｐ＋−層 ７０ シリコン基板 ７１ 後面接触パターン ８０ 後面電極 １００ 太陽電池 １０１ Ｃｕ １０２ サンプルホルダー １０３ 電解液 １０４ メッキ槽 １０５ 気泡発生器 １０６ バリヤー １１０ 金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 秀弘 大韓民国京畿道水原市八達区仁渓洞（番地 なし）新盤浦アパート109−1006号 Ｆターム(参考） 5F051 AA02 DA03 EA09 FA06 FA13 FA14 FA16 FA18 HA07
Claims (20)
- 【請求項１】 ｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含むｐ
ｎ接合構造と，前記ｐｎ接合構造の上面に形成される前
面電極と，前記ｐｎ接合構造の後面に形成される後面電
極とを含むｐｎ接合太陽電池であって，前記前面電極
が，長さ方向に沿って概ね同一の幅を有する接触パター
ンを通じて前記ｐｎ接合構造の上面に形成されると共
に，前記ｐｎ接合構造の上面に形成された前記前面電極
が，端子部分から遠くなるほど前記前面電極の幅を減少
させながら形成されることを特徴とするｐｎ接合太陽電
池。 - 【請求項２】 前記ｐ型半導体層と前記ｎ型半導体層の
うち少なくとも一つの半導体層が，シリコンで形成され
ることを特徴とする請求項１に記載のｐｎ接合太陽電
池。 - 【請求項３】 前記前面電極が，前記ｐｎ接合構造の上
面に概ね平行な方向に複数配置されながら前記前面電極
端子と連結された共通電極に電気的に連結されることに
より，前記共通電極から分枝されて形成されることを特
徴とする請求項１に記載のｐｎ接合太陽電池。 - 【請求項４】 前記前面電極が，略三角形状で形成され
ることを特徴とする請求項１に記載のｐｎ接合太陽電
池。 - 【請求項５】 前記ｐｎ接合構造の上面と前記前面電極
との間に，バッファ層が形成されることを特徴とする請
求項１に記載のｐｎ接合太陽電池。 - 【請求項６】 前記バッファ層が，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，
及びＴｉの内の１種の単体物質，または２種以上の混合
物質で形成されることを特徴とする請求項５に記載のｐ
ｎ接合太陽電池。 - 【請求項７】 前記バッファ層が，界面シリサイド層か
らなることを特徴とする請求項６に記載のｐｎ接合太陽
電池。 - 【請求項８】 前記前面電極と前記後面電極とが，Ｃ
ｕ，Ａｇ，またはＣｕとＡｇの化合物で形成されること
を特徴とする請求項１に記載のｐｎ接合太陽電池。 - 【請求項９】 前記前面電極と前記後面電極とが，無電
解メッキ法または電気メッキ法によって形成されること
を特徴とする請求項１に記載のｐｎ接合太陽電池。 - 【請求項１０】 前記ｐｎ接合構造の後面と前記後面電
極との間に，Ｔｉ，Ｐｄ，またはＴｉ／Ｐｄが積層され
て構成された金属層が形成されることを特徴とする請求
項１に記載のｐｎ接合太陽電池。 - 【請求項１１】 前面と後面とを有する第１導電型シリ
コン基板と，前記基板の前面に形成される第２導電型層
と，前記第２導電型層の一部領域に形成される高濃度第
２導電型層と，前記第２導電型層上に形成される前面酸
化層と，前記前面酸化層上に形成される前面電極と，前
記基板の後面の一部領域に形成される高濃度第１導電型
層と，前記高濃度第１導電型層が露出されるような接触
パターンを有して前記基板の後面に形成される後面酸化
層と，前記高濃度第１導電型層に接触されるように前記
後面酸化層に形成される後面電極とを含む太陽電池であ
って，前記前面酸化層が，長さ方向に沿って概ね一定の
幅を維持しながら前記高濃度第２導電型層が露出される
ようにする接触パターンを有し，前記前面電極が，前記
基板上に配置された前面電極端子から遠くなるほど幅が
小さくなる形状を有しながら前記接触パターンを通じて
前記高濃度第２導電型層と接触することを特徴とする太
陽電池。 - 【請求項１２】 前記前面電極が，前記前面酸化層上に
複数配置されながら前記前面電極端子と連結された共通
電極に電気的に連結されることにより，前記共通電極か
ら分枝されて形成されることを特徴とする請求項１１に
記載の太陽電池。 - 【請求項１３】 前記前面電極が，略三角形状で形成さ
れることを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池。 - 【請求項１４】 前記第１導電型基板の前面が，複数の
略逆ピラミッド形状の溝でパターニングされることを特
徴とする請求項１１に記載の太陽電池。 - 【請求項１５】 前記高濃度第２導電型層上に，バッフ
ァ層を形成することを特徴とする請求項１１に記載の太
陽電池。 - 【請求項１６】 前記バッファ層が，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃ
ｏ，及びＴｉの内の１種の単体物質，または２種以上の
混合物質で形成されることを特徴とする請求項１５に記
載のｐｎ接合太陽電池。 - 【請求項１７】 前記バッファ層が，界面シリサイド層
からなることを特徴とする請求項１６に記載の太陽電
池。 - 【請求項１８】 前記前面電極と前記後面電極とが，Ｃ
ｕ，Ａｇ，またはＣｕとＡｇの化合物で形成されること
を特徴とする請求項１１に記載の太陽電池。 - 【請求項１９】 前記前面電極と前記後面電極とが，電
気メッキ法または無電解メッキ法によって形成されるこ
とを特徴とする請求項１９に記載の太陽電池。 - 【請求項２０】 前記後面電極上に，Ｔｉ，Ｐｄ，また
はＴｉ／Ｐｄが積層されて構成された金属層が形成され
ることを特徴とする請求項１１に記載のｐｎ接合太陽電
池。
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