JP2002353476A - 太陽電池素子の製造方法 - Google Patents
太陽電池素子の製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウムとシリコンの熱収縮率の違いに
よって焼成後に発生する基板の反りによる後工程でのセ
ル割れを抑制することを目的とする。 【解決手段】 半導体基板の一主面側と他の主面側に異
なる導電領域を形成して、一主面側に表面電極を形成す
るとともに、他の主面側に裏面電極を形成する太陽電池
素子の形成方法において、前記裏面電極を形成した後に
この裏面電極の表面を厚み方向に一部エッチングする。
よって焼成後に発生する基板の反りによる後工程でのセ
ル割れを抑制することを目的とする。 【解決手段】 半導体基板の一主面側と他の主面側に異
なる導電領域を形成して、一主面側に表面電極を形成す
るとともに、他の主面側に裏面電極を形成する太陽電池
素子の形成方法において、前記裏面電極を形成した後に
この裏面電極の表面を厚み方向に一部エッチングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池素子の製造
方法に関し、特に半導体基板のソリなどを低減できる太
陽電池素子の製造方法に関する。
方法に関し、特に半導体基板のソリなどを低減できる太
陽電池素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
基板にＰＮ接合が形成された従来の太陽電池素子の裏面
電極は、低コスト化の観点から金属ペーストをスクリー
ン印刷法によって塗布した後に、酸化性雰囲気中で焼成
するのが一般的である。近年更なる低コスト化の要請か
ら、半導体基板の裏面側の一領域に銀ペーストを塗布し
て乾燥した後に、その領域の周縁部で一部に重なるよう
にアルミニウムペーストを塗布して乾燥して同時に焼成
する方法、すなわち同時焼成法（１段階焼成）が用いら
れている（例えば特開平５−３２６９９０号公報あるい
は特表平６−５０９９１０号公報参照）。
基板にＰＮ接合が形成された従来の太陽電池素子の裏面
電極は、低コスト化の観点から金属ペーストをスクリー
ン印刷法によって塗布した後に、酸化性雰囲気中で焼成
するのが一般的である。近年更なる低コスト化の要請か
ら、半導体基板の裏面側の一領域に銀ペーストを塗布し
て乾燥した後に、その領域の周縁部で一部に重なるよう
にアルミニウムペーストを塗布して乾燥して同時に焼成
する方法、すなわち同時焼成法（１段階焼成）が用いら
れている（例えば特開平５−３２６９９０号公報あるい
は特表平６−５０９９１０号公報参照）。
【０００３】この従来の太陽電池素子の製造方法を図２
および図３に従って説明する。Ｐ型シリコン基板１の表
面に、Ｐを含む拡散ソースを用いて熱拡散法によってＮ
型拡散層２を形成するとともに、窒化シリコン膜からな
る反射防止膜３を形成する。また、半導体基板１の裏面
側の端部に溝を形成して拡散層２の表面側と裏面側を物
理的に分離する。次いで、図３に示すように、半導体基
板１の裏面側にスクリーン印刷法によって銀ペーストを
塗布して乾燥し、その周縁部と一部重なるように裏面の
大部分にアルミニウムペーストを塗布して乾燥した後
に、同時に焼成することによって銀電極４およびアルミ
ニウム電極５からなる裏面電極４、５を形成する。この
同時焼成のときには受光面側の電極として銀ペーストが
櫛歯状パターンにパターニングされているので、裏面電
極４、５と表面電極６とを同時に形成することができ
る。最後に、半田（図示せず）を被覆して、一連のセル
化が終了する。
および図３に従って説明する。Ｐ型シリコン基板１の表
面に、Ｐを含む拡散ソースを用いて熱拡散法によってＮ
型拡散層２を形成するとともに、窒化シリコン膜からな
る反射防止膜３を形成する。また、半導体基板１の裏面
側の端部に溝を形成して拡散層２の表面側と裏面側を物
理的に分離する。次いで、図３に示すように、半導体基
板１の裏面側にスクリーン印刷法によって銀ペーストを
塗布して乾燥し、その周縁部と一部重なるように裏面の
大部分にアルミニウムペーストを塗布して乾燥した後
に、同時に焼成することによって銀電極４およびアルミ
ニウム電極５からなる裏面電極４、５を形成する。この
同時焼成のときには受光面側の電極として銀ペーストが
櫛歯状パターンにパターニングされているので、裏面電
極４、５と表面電極６とを同時に形成することができ
る。最後に、半田（図示せず）を被覆して、一連のセル
化が終了する。
【０００４】また、裏面電極４、５を形成する前に半導
体基板１の裏面側にアルミニウムペーストを塗布して焼
成することにより、シリコン基板１への不純物の拡散が
起こってＰ+層からなるＢＳＦ層が形成され、セルの電
流−電圧特性が向上して高変換効率化が達成される。
体基板１の裏面側にアルミニウムペーストを塗布して焼
成することにより、シリコン基板１への不純物の拡散が
起こってＰ+層からなるＢＳＦ層が形成され、セルの電
流−電圧特性が向上して高変換効率化が達成される。
【０００５】このようにして製造された太陽電池素子で
は、複数のセル同志を配線材（不図示）を用いて直列に
接続して電圧を昇圧させて使用するのが一般的である。
このセル同志の接続には、半田が必要となるため、半田
コーティングを行っている。しかしながら、アルミニウ
ム電極５は半田付けが非常に困難であるので、半田濡れ
性の良好な銀電極４を形成して、これに配線材の半田付
けを行っている。
は、複数のセル同志を配線材（不図示）を用いて直列に
接続して電圧を昇圧させて使用するのが一般的である。
このセル同志の接続には、半田が必要となるため、半田
コーティングを行っている。しかしながら、アルミニウ
ム電極５は半田付けが非常に困難であるので、半田濡れ
性の良好な銀電極４を形成して、これに配線材の半田付
けを行っている。
【０００６】このようにして形成された太陽電池素子で
は、アルミニウムとシリコンの熱収縮率の違いにより、
電極を焼き付けた後に半導体基板１に反りが発生し、後
工程でのセル割れが発生する。これを回避する手段とし
て、アルミニウムのパターンを分割するという方法がと
られている。しかし、この方法では裏面に占めるアルミ
ニウムの面積が減少して、特性が低下するという問題が
発生する。
は、アルミニウムとシリコンの熱収縮率の違いにより、
電極を焼き付けた後に半導体基板１に反りが発生し、後
工程でのセル割れが発生する。これを回避する手段とし
て、アルミニウムのパターンを分割するという方法がと
られている。しかし、この方法では裏面に占めるアルミ
ニウムの面積が減少して、特性が低下するという問題が
発生する。
【０００７】本発明はこのような従来の問題に鑑みてな
されたものであり、アルミニウムとシリコンの熱収縮率
の違いによって焼成後に発生する基板の反りによる後工
程でのセル割れを抑制することを目的とする。
されたものであり、アルミニウムとシリコンの熱収縮率
の違いによって焼成後に発生する基板の反りによる後工
程でのセル割れを抑制することを目的とする。
【０００８】
【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に係る太陽電池素子の製造方法では、半導
体基板の一主面側と他の主面側に異なる導電領域を形成
して、一主面側に表面電極を形成するとともに、他の主
面側に裏面電極を形成する太陽電池素子の形成方法にお
いて、前記裏面電極を形成した後にこの裏面電極の表面
を厚み方向に一部エッチングすることを特徴とする。
に、請求項１に係る太陽電池素子の製造方法では、半導
体基板の一主面側と他の主面側に異なる導電領域を形成
して、一主面側に表面電極を形成するとともに、他の主
面側に裏面電極を形成する太陽電池素子の形成方法にお
いて、前記裏面電極を形成した後にこの裏面電極の表面
を厚み方向に一部エッチングすることを特徴とする。
【０００９】このように裏面電極の一部を厚み方向に一
部エッチングすると、焼成のときに半導体基板と裏面電
極の電極取出部と集電電極部との熱膨張率の相違に起因
して発生した応力は開放され、もって半導体基板の反り
が緩和される。
部エッチングすると、焼成のときに半導体基板と裏面電
極の電極取出部と集電電極部との熱膨張率の相違に起因
して発生した応力は開放され、もって半導体基板の反り
が緩和される。
【００１０】上記太陽電池素子の製造方法では、前記裏
面電極が銀を主成分とする電極取出部とアルミニウムを
主成分とする集電電極部とから成ることが望ましい。
面電極が銀を主成分とする電極取出部とアルミニウムを
主成分とする集電電極部とから成ることが望ましい。
【００１１】また、上記太陽電池素子の製造方法では、
前記裏面電極の表面をエッチングすると同時に、前記半
導体基板の裏面側の周縁部をエッチングして前記一主面
側の導電領域の一部を除去することが望ましい。
前記裏面電極の表面をエッチングすると同時に、前記半
導体基板の裏面側の周縁部をエッチングして前記一主面
側の導電領域の一部を除去することが望ましい。
【００１２】また、上記太陽電池素子の製造方法では、
前記エッチングをブラスト法で行うことが望ましい。
前記エッチングをブラスト法で行うことが望ましい。
【００１３】また、上記太陽電池素子の製造方法では、
前記エッチングを反応性イオンエッチング法で行なって
もよい。
前記エッチングを反応性イオンエッチング法で行なって
もよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１を
用いて詳細に説明する。Ｐ型半導体基板１をＮ型不純物
が飛散した雰囲気中で熱処理などして、半導体基板１の
表面近傍の全面に一定の深さまでＮ型不純物を拡散させ
てシート抵抗が３０〜３００Ω／□のＮ型を呈する拡散
層２を形成する。半導体基板１の表面にプラズマＣＶＤ
法などで窒化シリコン膜などから成る反射防止膜３を形
成する。また、半導体基板１の裏面側の端部をブラスト
法などでエッチングすることによって、半導体基板１の
表面側の拡散層２と裏面側の拡散層２を物理的に分離す
る。この場合、ブラストの噴射材としてはアルミナなど
のセラミック粒子を用いることができる。
用いて詳細に説明する。Ｐ型半導体基板１をＮ型不純物
が飛散した雰囲気中で熱処理などして、半導体基板１の
表面近傍の全面に一定の深さまでＮ型不純物を拡散させ
てシート抵抗が３０〜３００Ω／□のＮ型を呈する拡散
層２を形成する。半導体基板１の表面にプラズマＣＶＤ
法などで窒化シリコン膜などから成る反射防止膜３を形
成する。また、半導体基板１の裏面側の端部をブラスト
法などでエッチングすることによって、半導体基板１の
表面側の拡散層２と裏面側の拡散層２を物理的に分離す
る。この場合、ブラストの噴射材としてはアルミナなど
のセラミック粒子を用いることができる。
【００１５】次に、半導体基板１の表面に銀ペーストを
スクリーン印刷するとともに、裏面にはアルミニウムペ
ーストおよび銀ペーストをスクリーン印刷して焼成する
ことにより、図１に示すように、表面側に銀を主成分と
する表面電極６が形成され、裏面側に銀を主成分とする
電極取出部４とアルミニウムを主成分とする集電電極部
５からなる裏面電極を有する太陽電池素子を得ることが
できる。その後、裏面電極４、５の表面を例えばブラス
ト法で厚み方向に一部エッチングする。
スクリーン印刷するとともに、裏面にはアルミニウムペ
ーストおよび銀ペーストをスクリーン印刷して焼成する
ことにより、図１に示すように、表面側に銀を主成分と
する表面電極６が形成され、裏面側に銀を主成分とする
電極取出部４とアルミニウムを主成分とする集電電極部
５からなる裏面電極を有する太陽電池素子を得ることが
できる。その後、裏面電極４、５の表面を例えばブラス
ト法で厚み方向に一部エッチングする。
【００１６】これによりアルミニウムとシリコンの収縮
率の違いによって発生する基板の反りを緩和することが
できる。エッチングの深さは銀とアルミニウムの厚み
や、電極構造によって異なるが、１〜１０μｍ程度が適
当である。エッチングの深さが浅ければ反りの緩和が小
さくなり、深ければ太陽電池の電気特性の低下につなが
る。ブラストの噴射材としてはアルミナなどのセラミッ
ク粒子を用いることができる。
率の違いによって発生する基板の反りを緩和することが
できる。エッチングの深さは銀とアルミニウムの厚み
や、電極構造によって異なるが、１〜１０μｍ程度が適
当である。エッチングの深さが浅ければ反りの緩和が小
さくなり、深ければ太陽電池の電気特性の低下につなが
る。ブラストの噴射材としてはアルミナなどのセラミッ
ク粒子を用いることができる。
【００１７】次に、請求項３に記載した太陽電池素子に
ついて説明する。図１に示すように半導体基板１をＮ型
不純物が飛散した雰囲気中で熱処理などして、半導体基
板１の表面近傍の全面に一定の深さまでＮ型不純物を拡
散させてシート抵抗が３０〜３００Ω／□のＮ型を呈す
る拡散層２を形成する。次に、半導体基板１の表面にプ
ラズマＣＶＤ法などで窒化シリコン膜などから成る反射
防止膜３を形成する。この反射防止膜はシリコン基板と
の屈折率差などを考慮して、屈折率が１．８〜２．８程
度になるように形成され、厚み５００〜１０００Å程度
の厚みに形成される。
ついて説明する。図１に示すように半導体基板１をＮ型
不純物が飛散した雰囲気中で熱処理などして、半導体基
板１の表面近傍の全面に一定の深さまでＮ型不純物を拡
散させてシート抵抗が３０〜３００Ω／□のＮ型を呈す
る拡散層２を形成する。次に、半導体基板１の表面にプ
ラズマＣＶＤ法などで窒化シリコン膜などから成る反射
防止膜３を形成する。この反射防止膜はシリコン基板と
の屈折率差などを考慮して、屈折率が１．８〜２．８程
度になるように形成され、厚み５００〜１０００Å程度
の厚みに形成される。
【００１８】次に、半導体基板１の表面に銀ペーストを
スクリーン印刷するとともに、裏面にアルミニウムペー
ストおよび銀ペーストをスクリーン印刷して焼成するこ
とにより、図１に示すような太陽電池素子を得ることが
できる。
スクリーン印刷するとともに、裏面にアルミニウムペー
ストおよび銀ペーストをスクリーン印刷して焼成するこ
とにより、図１に示すような太陽電池素子を得ることが
できる。
【００１９】その後、裏面電極４、５の表面を例えばブ
ラスト法でエッチングする。同時に裏面電極４、５が形
成されていないセル裏面の周縁部についてはシリコンが
エッチングされ、半導体基板１の表面側のＮ型不純物の
拡散領域と裏面側のＮ型不純物の拡散領域が分離され
る。これにより半導体基板１に発生した反りが緩和され
ると同時にＰＮ分離ができる。
ラスト法でエッチングする。同時に裏面電極４、５が形
成されていないセル裏面の周縁部についてはシリコンが
エッチングされ、半導体基板１の表面側のＮ型不純物の
拡散領域と裏面側のＮ型不純物の拡散領域が分離され
る。これにより半導体基板１に発生した反りが緩和され
ると同時にＰＮ分離ができる。
【００２０】さらに、請求項５に記載したように反応性
イオンエッチングを用いれば、反応性イオンエッチング
するときのガス条件により、物質毎のエッチング量の制
御が可能となる。つまりエッチングの必要のない銀電極
の表面はエッチング量を減らし、反りの原因になるアル
ミニウムの表面やＰＮ分離を行う必要のあるシリコンの
表面はエッチング量を増やすといった制御が可能にな
る。
イオンエッチングを用いれば、反応性イオンエッチング
するときのガス条件により、物質毎のエッチング量の制
御が可能となる。つまりエッチングの必要のない銀電極
の表面はエッチング量を減らし、反りの原因になるアル
ミニウムの表面やＰＮ分離を行う必要のあるシリコンの
表面はエッチング量を増やすといった制御が可能にな
る。
【００２１】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの
変更を加えうることはもちろんである。例えばアルミニ
ウムペーストに代わる金属ペーストとして、ガリウム、
インジウムをベースとした金属ペースト、またボロンを
塗布して使用することも可能である。また銀ペーストに
代わる金属ペーストとして銅、金、白金をベースとした
金属ペーストを使用することも可能である。
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの
変更を加えうることはもちろんである。例えばアルミニ
ウムペーストに代わる金属ペーストとして、ガリウム、
インジウムをベースとした金属ペースト、またボロンを
塗布して使用することも可能である。また銀ペーストに
代わる金属ペーストとして銅、金、白金をベースとした
金属ペーストを使用することも可能である。
【００２２】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。図１に示すよ
うに半導体基板として１５ｃｍ角で厚さ０．３ｍｍ、比
抵抗１．５Ω・ｃｍのＰ型シリコン基板を準備した。そ
して熱拡散法でオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）を拡散源
として、深さ０．５μｍのＮ型拡散層を形成した。
うに半導体基板として１５ｃｍ角で厚さ０．３ｍｍ、比
抵抗１．５Ω・ｃｍのＰ型シリコン基板を準備した。そ
して熱拡散法でオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）を拡散源
として、深さ０．５μｍのＮ型拡散層を形成した。
【００２３】次に、表面にプラズマＣＶＤ法で窒化シリ
コンから成る反射防止膜を８００Åの厚さに形成し、裏
面に銀ペーストとアルミニウムペーストとをスクリーン
印刷し、表面にも銀ペーストをスクリーン印刷して７０
０℃で焼成することで集電極を形成した後、裏面全面に
噴射材としてアルミナを直接噴射して裏面表面をエッチ
ングした。その後２００℃の半田浴槽に上記基板を浸漬
して引き上げることで、上記集電極表面を半田被覆して
太陽電池素子を製造した。
コンから成る反射防止膜を８００Åの厚さに形成し、裏
面に銀ペーストとアルミニウムペーストとをスクリーン
印刷し、表面にも銀ペーストをスクリーン印刷して７０
０℃で焼成することで集電極を形成した後、裏面全面に
噴射材としてアルミナを直接噴射して裏面表面をエッチ
ングした。その後２００℃の半田浴槽に上記基板を浸漬
して引き上げることで、上記集電極表面を半田被覆して
太陽電池素子を製造した。
【００２４】この製法で得られた太陽電池素子と従来の
製法で得られた太陽電池素子の反りと工程歩留まりおよ
び特性について表１に示す。
製法で得られた太陽電池素子の反りと工程歩留まりおよ
び特性について表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１に示したように、本発明によれば太陽
電池の電気特性を低下させることなく、太陽電池素子の
反りを緩和させることができる。また、この太陽電池素
子の反りの緩和によって工程歩留まりを向上させること
ができる。
電池の電気特性を低下させることなく、太陽電池素子の
反りを緩和させることができる。また、この太陽電池素
子の反りの緩和によって工程歩留まりを向上させること
ができる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、裏面電極を形成した後にこの裏面電極の表面を厚
み方向に一部エッチングすることから、従来問題となっ
ていたアルミニウム電極による応力をなくすことがで
き、半導体基板の割れを防止でき、高品質な太陽電池素
子が得られる。また、この発明による方法では工程を増
やすことはなく、また特性の低下が発生することもな
い。
れば、裏面電極を形成した後にこの裏面電極の表面を厚
み方向に一部エッチングすることから、従来問題となっ
ていたアルミニウム電極による応力をなくすことがで
き、半導体基板の割れを防止でき、高品質な太陽電池素
子が得られる。また、この発明による方法では工程を増
やすことはなく、また特性の低下が発生することもな
い。
【００２８】
【図１】本発明に係る太陽電池素子の製造方法を示す図
である。
である。
【図２】従来の太陽電池素子の製造方法を示す図であ
る。
る。
【図３】従来の太陽電池素子の裏面電極を示す図であ
る。
る。
１・・・・・・半導体基板、２・・・・・・ｎ型拡散層、３・・・・・・反
射防止膜、４・・・・・・・裏面銀電極、５・・・・・・・裏面アルミ
ニウム電極、６・・・・・受光面電極、７・・・・・ＢＳＦ層、８
・・・・・・エッチング部
射防止膜、４・・・・・・・裏面銀電極、５・・・・・・・裏面アルミ
ニウム電極、６・・・・・受光面電極、７・・・・・ＢＳＦ層、８
・・・・・・エッチング部
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板の一主面側と他の主面側に異
なる導電領域を形成して、一主面側に表面電極を形成す
るとともに、他の主面側に裏面電極を形成する太陽電池
素子の形成方法において、前記裏面電極を形成した後に
この裏面電極の表面を厚み方向に一部エッチングするこ
とを特徴とする太陽電池素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記裏面電極が銀を主成分とする電極取
出部とアルミニウムを主成分とする集電電極部とから成
ることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の製
造方法。 - 【請求項３】 前記裏面電極の表面をエッチングすると
同時に、前記半導体基板の裏面側の周縁部をエッチング
して前記一主面側の導電領域の一部を除去することを特
徴とする請求項１または２に記載の太陽電池素子の製造
方法。 - 【請求項４】 前記エッチングをブラスト法で行うこと
を特徴とする請求項１、２または３に記載の太陽電池素
子の製造方法。 - 【請求項５】 前記エッチングを反応性イオンエッチン
グ法で行うことを特徴とする請求項１、２、３または４
に記載の太陽電池素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001161509A JP4471532B2 (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 太陽電池素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001161509A JP4471532B2 (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 太陽電池素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002353476A true JP2002353476A (ja) | 2002-12-06 |
| JP4471532B2 JP4471532B2 (ja) | 2010-06-02 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001161509A Expired - Fee Related JP4471532B2 (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 太陽電池素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4471532B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008300887A (ja) * | 2008-09-16 | 2008-12-11 | Kyocera Corp | 太陽電池素子、太陽電池モジュール |
-
2001
- 2001-05-29 JP JP2001161509A patent/JP4471532B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4471532B2 (ja) | 2010-06-02 |
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