JP2005268682A - Semiconductor base material and manufacturing method of solar battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分離層を利用した半導体基材の製造方法及び太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate and a method for manufacturing a solar cell using a separation layer.
半導体集積回路や発光素子、太陽電池などの薄膜半導体デバイスに供するための半導体薄膜を製造する方法として、半導体基体に多孔質層を形成し、該多孔質層上に半導体薄膜を形成し、しかる後該半導体薄膜を前記半導体基体から分離して半導体基材を製造する方法が知られている。 As a method of manufacturing a semiconductor thin film for use in a thin film semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit, a light emitting element, or a solar cell, a porous layer is formed on a semiconductor substrate, and a semiconductor thin film is formed on the porous layer. A method for manufacturing a semiconductor substrate by separating the semiconductor thin film from the semiconductor substrate is known.
例えば、特許文献1には、Si基体上に陽極化成によって多孔質層を形成し、該多孔質上に半導体薄膜をエピタキシャル成長させ、分離用部材を半導体薄膜に貼り合わせて、分離用部材と共に半導体薄膜をSi基体から剥離することが記載されている。
For example, in
また特許文献2には、多孔質層を有する半導体基体上に半導体層を形成し、該半導体層を分離用部材と貼り合わせた基体を前記多孔質層において分離し、半導体基材を得る際の分離用部材と半導体層を接着させる方法として、導電性金属ペーストを両者の間に挿入して密着させ、低温にて焼成して固着する方法が提案されている。 Further, in Patent Document 2, a semiconductor layer is formed on a semiconductor substrate having a porous layer, and the substrate in which the semiconductor layer is bonded to a separation member is separated in the porous layer to obtain a semiconductor substrate. As a method for adhering the separating member and the semiconductor layer, there has been proposed a method in which a conductive metal paste is inserted between and closely adhered to each other, and is baked and fixed at a low temperature.
しかし、上記の方法において導電性金属ペーストは半導体基材を得る際の分離用部材と半導体層を接着させる接着材及び集電電極としての機能を有していたが、大面積の半導体基材を得る為の接着工程にて、金属ペースト塗布時又は金属ペースト硬化時に発生した気泡が接着層の端部からしか抜けずに接着層内に残存し、未接着部が発生していた。そのため、半導体薄膜を分離する際に未接着部は分離できずに基体上に残り、薄膜の破損が発生する場合が有り、大面積の半導体基材を作成する際の収率低下につながっていた。 However, in the above method, the conductive metal paste had a function as an adhesive and a collecting electrode for bonding the separating member and the semiconductor layer when obtaining the semiconductor substrate. In the bonding process for obtaining, the bubbles generated at the time of applying the metal paste or curing the metal paste remained in the adhesive layer only from the end of the adhesive layer, and an unbonded portion was generated. For this reason, when the semiconductor thin film is separated, the unbonded portion cannot be separated and remains on the base, and the thin film may be damaged, leading to a decrease in yield when a large-area semiconductor substrate is formed. .
さらに高温で焼成する金属ペーストを使用する際には、金属ペーストに含まれるビヒクルを燃焼させる為に新鮮な空気を必要とするが、金属ペーストを接着層に使用した場合、接着層は半導体薄膜と分離用部材に挟まれ、大気は金属ペーストの端部からしか供給されずに不十分な焼成となり、接着強度の低下及び電気的導通に関して接触抵抗の増加を招いていた。 In addition, when using a metal paste that is fired at a high temperature, fresh air is required to burn the vehicle contained in the metal paste. The air was sandwiched between the separation members and the air was supplied only from the end of the metal paste, resulting in insufficient firing, leading to a decrease in adhesive strength and an increase in contact resistance with respect to electrical conduction.
上記問題は基板が大きくなればなるほど深刻になり、大面積の転写の障害となっていた。 The above problem becomes more serious as the substrate becomes larger, which has been an obstacle to large area transfer.
また太陽電池を製造する場合、上記の方法においては、多孔質層上にP-型Si層、n+型Si層に加えて、結晶太陽電池に広く採用されているバックサーフェースフィールド用のP+型も成膜形成しているため、成膜工程が煩雑になり量産性の向上を妨げていた。 In the case of manufacturing a solar cell, in the above method, in addition to the P − type Si layer and the n + type Si layer on the porous layer, the back surface field P widely used for crystalline solar cells is used. Since the + -type film is also formed, the film forming process becomes complicated, which hinders the improvement of mass productivity.
本発明は、半導体膜に分離用部材を金属ペーストによって接着する際に金属ペーストから発生する気泡や、焼成時の雰囲気を改善することによる未接着部の発生、接着強度の低下を低減し得る半導体基材及び太陽電池の製造方法、更にはバックサーフェースフィールド用のP+型の形成を省略し成膜工程を簡略化し得る太陽電池の製造方法を提供するものである。 The present invention is a semiconductor that can reduce generation of bubbles generated from a metal paste when a separation member is bonded to a semiconductor film with a metal paste, generation of an unbonded portion by improving the atmosphere during firing, and a decrease in bonding strength. The present invention provides a method for manufacturing a base material and a solar cell, and further a method for manufacturing a solar cell that can simplify the film forming process by omitting the formation of a P + type for a back surface field.
上述の課題を解決すべく、本発明は、基体上に分離層を介して半導体膜を形成し、該半導体膜上に接着層を介して分離用部材を貼り合せる工程と、前記分離用部材に力を加えて前記半導体膜と前記基体とを前記分離層において分離する工程を有する半導体基材の製造方法において、
該半導体膜上に接着層を介して分離用部材を貼り合せる工程は、少なくとも前記接着層として機能する金属ペーストを塗布する工程と、前記接着層表面からの排気及び接着層表面への吸気が可能な構造の分離用部材を密着させる工程と、前記金属ペーストを500℃以上で硬化させる焼成工程と、を含むことを特徴としているものである。
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a step of forming a semiconductor film on a substrate via a separation layer and bonding a separation member on the semiconductor film via an adhesive layer, and the separation member. In the method for manufacturing a semiconductor substrate, the method includes a step of applying force to separate the semiconductor film and the substrate in the separation layer.
The step of attaching the separation member to the semiconductor film via the adhesive layer includes at least a step of applying a metal paste that functions as the adhesive layer, and exhaust from the surface of the adhesive layer and intake of air to the surface of the adhesive layer. And a baking step of curing the metal paste at 500 ° C. or higher.
上記本発明の半導体基材の製造方法は、更なる好ましい特徴として、
「前記金属ペーストは有機ビヒクルを含有すること」、
「前記金属ペーストは有機溶剤を含有しペースト状になっていること」、
「前記金属ペーストはAlを含有すること」、
「前記分離用部材は前記金属ペーストの焼成温度において耐熱性があること」、
「前記分離用部材は繊維状の材料を織り込んだメッシュ基板であること」、
「前記分離用部材は端面から前記接着層側表面への通気経路が形成された基板であること」、
「前記分離用部材は微小な貫通孔のあいた多孔質基板であること」、
「前記貫通孔は直径100μm以下であること」、
「前記分離層は陽極化成により形成された多孔質層からなること」、
を含む。
The method for producing a semiconductor substrate of the present invention as a further preferred feature,
"The metal paste contains an organic vehicle",
"The metal paste contains an organic solvent and is in a paste form",
"The metal paste contains Al",
"The separation member has heat resistance at the firing temperature of the metal paste",
"The separation member is a mesh substrate woven with a fibrous material",
"The separation member is a substrate in which a ventilation path from an end surface to the surface of the adhesive layer is formed",
“The separation member is a porous substrate having minute through holes”,
“The through hole has a diameter of 100 μm or less”,
"The separation layer comprises a porous layer formed by anodization",
including.
また、上述の課題を解決すべく、本発明は、基体上に分離層を介して半導体膜を形成し、該半導体膜上に接着層を介して分離用部材を貼り合せる工程と、前記分離用部材に力を加えて前記半導体膜と前記基体とを前記分離層において分離する工程を有する太陽電池の製造方法において、
該半導体膜上に接着層を介して分離用部材を貼り合せる工程は、少なくとも前記接着層と電極として機能する金属ペーストを塗布する工程と、前記接着層表面からの気体の排気及び接着層表面への吸気が可能な構造の分離用部材を密着させる工程と、前記金属ペーストを500℃以上で硬化させる焼成工程と、を含むことを特徴としているものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a step of forming a semiconductor film on a substrate via a separation layer, and bonding a separation member on the semiconductor film via an adhesive layer, and the separation In the method for manufacturing a solar cell, the method includes a step of separating the semiconductor film and the substrate in the separation layer by applying a force to a member.
The step of attaching the separation member to the semiconductor film via the adhesive layer includes at least a step of applying a metal paste that functions as the adhesive layer and an electrode, and exhausting gas from the surface of the adhesive layer and to the surface of the adhesive layer. And a baking step of curing the metal paste at a temperature of 500 ° C. or higher.
上記本発明の太陽電池の製造方法は、更なる好ましい特徴として、
「前記焼成工程において前記金属ペーストが前記半導体膜内にP+型を形成すること」、そして「前記金属ペーストはAlを含有すること」、
「前記焼成工程において前記金属ペーストが前記半導体膜内にn+型を形成すること」、
「前記金属ペーストは有機ビヒクルを含有すること」、
「前記金属ペーストは有機溶剤を含有しペースト状になっていること」、
「前記分離用部材は前記金属ペーストの焼成温度において耐熱性があること」、
「前記分離用部材は繊維状の材料を織り込んだメッシュ基板であること」、
「前記分離用部材は端面から前記接着層側表面への通気経路が形成された基板であること」、
「前記分離用部材は微小な貫通孔のあいた多孔質基板であること」、
「前記貫通孔は直径100μm以下であること」、
「前記分離層は陽極化成により形成された多孔質層からなること」、
を含む。
The manufacturing method of the solar cell of the present invention as a further preferable feature,
“In the firing step, the metal paste forms a P + type in the semiconductor film”, and “the metal paste contains Al”,
"In the firing step, the metal paste forms an n + type in the semiconductor film",
"The metal paste contains an organic vehicle",
"The metal paste contains an organic solvent and is in a paste form",
"The separation member has heat resistance at the firing temperature of the metal paste",
"The separation member is a mesh substrate woven with a fibrous material",
"The separation member is a substrate in which a ventilation path from an end surface to the surface of the adhesive layer is formed",
“The separation member is a porous substrate having minute through holes”,
“The through hole has a diameter of 100 μm or less”,
"The separation layer comprises a porous layer formed by anodization",
including.
本発明の製造方法によれば、分離用部材が接着層表面から排気可能で且つ接着層表面へ吸気可能な構造であることから、貼り合せ時に金属ペーストの接着層表面に発生する気泡及び焼成時に発生する気泡を効率良く除去することができる。また、焼成時には金属ペーストに含まれるビヒクルを燃焼させる為に新鮮な空気を必要とするが、この場合も接着層表面に焼成するに十分な空気を供給することができる。その結果、半導体薄膜を分離する際の未接着部、及び接着強度低下の低減が可能となり、大面積半導体基材の転写において破損を防止することができ歩留まり向上が達成される。 According to the manufacturing method of the present invention, since the separation member can be exhausted from the surface of the adhesive layer and sucked into the surface of the adhesive layer, bubbles generated on the surface of the adhesive layer of the metal paste at the time of bonding and at the time of firing The generated bubbles can be removed efficiently. Further, fresh air is required for burning the vehicle contained in the metal paste during firing, but in this case, sufficient air can be supplied to the surface of the adhesive layer. As a result, it is possible to reduce the unbonded portion when separating the semiconductor thin film and the decrease in the bonding strength, and it is possible to prevent breakage in the transfer of the large area semiconductor substrate, thereby achieving an improvement in yield.
また、金属ペーストにAlペーストを使用し、500℃以上で焼成し、接着層を形成することで、CVD等の成膜を行なわなくとも、バックサーフェースフィールド用のP+層を接着層と同時に形成することが可能となり、成膜工程の簡略を実現し量産性を高めることができる。 Also, by using an Al paste as the metal paste and firing at 500 ° C. or higher to form an adhesive layer, the P + layer for the back surface field can be formed at the same time as the adhesive layer without forming a film such as CVD. It is possible to form the film, and the film forming process can be simplified and the mass productivity can be improved.
さらに金属ペーストにより形成された接着層を分離用部材に500℃以上で固着させる際、分離用部材に耐熱性材料を採用することで、分離層において分離した後の半導体膜、接着層、分離用部材からなる半導体基材が耐熱性を有する為、不純物拡散、電極の高温焼成等の高温プロセスに対応することが可能である。よって太陽電池を作成する際にも既存の結晶系太陽電池の材料、プロセスを流用でき、材料、装置の共通化が図れ安価な太陽電池が供給できる。 Furthermore, when the adhesive layer formed of the metal paste is fixed to the separation member at 500 ° C. or higher, a heat resistant material is used for the separation member, so that the semiconductor film, the adhesive layer, and the separation layer after separation in the separation layer Since the semiconductor substrate made of a member has heat resistance, it is possible to cope with high-temperature processes such as impurity diffusion and high-temperature firing of electrodes. Therefore, even when producing a solar cell, the materials and processes of the existing crystalline solar cell can be used, and materials and devices can be shared, so that an inexpensive solar cell can be supplied.
本発明は、以下に説明する実施形態のみでなく、以下の説明する実施形態のあらゆる組み合わせも包括する。以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。 The present invention encompasses not only the embodiments described below but also all combinations of the embodiments described below. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
本発明の半導体膜に分離用部材を金属ペーストによって接着する際に金属ペーストから発生する気泡や、焼成時の雰囲気を改善することによる未接着部の発生、接着強度の低下を低減する方法、及び太陽電池用の成膜において、バックサーフェースフィールド用のP+の形成を省略し成膜工程の簡略化を図る方法に関して図1を用いて説明する。 A method of reducing bubbles generated from the metal paste when the separation member is bonded to the semiconductor film of the present invention with the metal paste, generation of an unbonded portion by improving the atmosphere at the time of firing, and a decrease in adhesive strength; and A method for simplifying the film forming process by omitting the formation of P + for the back surface field in film formation for a solar cell will be described with reference to FIG.
まず基体5を用意する(図1(a))。基体5上に分離層4を形成するが、この分離層4は基体5を陽極化成することにより形成される多孔質層を使用する(図1(b))。この陽極化成法による多孔質Si層の形成方法はよく知られており(例えば、T.Unagami and M.Seki J.Electrochem.Soc. 125,8(1978))、HF系のエッチング液として、濃弗化水素酸(49%HF)を用いる。陽極化成した結果作られる多孔質層はその内部に大量の空隙が形成されているため、引っ張り、圧縮、せん断等の機械的な強度が弱い。また、陽極化成時に初め低電流レベルで一定時間経過した後急に高電流レベルに引き上げて短時間化成するというふうにして多孔質化することにより、予め多孔質層内の構造に疎密の変化を設けることも可能である。 First, the base 5 is prepared (FIG. 1A). The separation layer 4 is formed on the substrate 5, and this separation layer 4 uses a porous layer formed by anodizing the substrate 5 (FIG. 1B). A method for forming a porous Si layer by this anodizing method is well known (for example, T. Unagami and M. Seki J. Electrochem. Soc. 125, 8 (1978)), and as an HF-based etching solution, a concentrated solution is used. Hydrofluoric acid (49% HF) is used. Since the porous layer formed as a result of anodization has a large amount of voids formed therein, the mechanical strength such as tension, compression, and shearing is weak. In addition, when the anode is anodized, the structure in the porous layer is changed in advance by making it porous by rapidly raising to a high current level after a lapse of a certain time at a low current level for a short period of time, and forming it for a short time. It is also possible to provide it.
分離層4の形成方法としては、上記の陽極化成法以外にも、基体5表面から水素等のイオンを注入し、表面から層状に分布させ、後に熱処理を行うことで層状に多数の空隙を形成し分離する、水素イオン剥離法を使用してもよい。 As a method for forming the separation layer 4, in addition to the above-described anodizing method, ions such as hydrogen are implanted from the surface of the substrate 5, distributed in a layer form from the surface, and then subjected to heat treatment to form a large number of voids in the layer form. Then, a hydrogen ion separation method may be used.
多孔質による分離層形成の場合は、その後、液層成長法又はCVD法等の気相成長法により半導体膜3を成長させる(図1(c))。この形成時に微量のドーパントを混入させることにより半導体膜3をp-型(あるいはn-型)に制御することが可能である。また、必要に応じて接合を形成しておいても良い。水素イオン剥離法にて分離層を形成した場合には成膜は不要であるが、必要に応じて分離の発生しない低温での成膜を行っても良い。 In the case of forming a porous separation layer, the semiconductor film 3 is then grown by a vapor phase growth method such as a liquid layer growth method or a CVD method (FIG. 1C). It is possible to control the semiconductor film 3 to be p − type (or n − type) by mixing a small amount of dopant during the formation. Moreover, you may form joining as needed. When the separation layer is formed by the hydrogen ion separation method, film formation is not necessary, but film formation at a low temperature where separation does not occur may be performed as necessary.
次に、半導体膜3上に接着層としての金属ペースト6を所望の箇所に塗布した後(図1(d))、金属ペースト6上に接着層表面からの気体の排気及び接着層表面への吸気が可能な構造を有する分離用部材1を密着させ、150℃程度で溶剤を揮発させ乾燥させた後、さらに500℃以上で焼成し金属ペースト6を硬化させ半導体膜3と分離用部材1を固着させる(図1(e))。
Next, after applying a
なお、半導体基材を太陽電池として使用するために、半導体膜3上に接合、さらに反射防止層を形成した後、接着層および集電電極として金属ペースト6にてグリッドを印刷法などで塗布した場合は、さらに金属ペースト6が塗布されていない箇所にガラスペースト等を塗布した後、分離用部材1を密着させても良い。
In addition, in order to use a semiconductor substrate as a solar cell, after bonding and further forming an antireflection layer on the semiconductor film 3, a grid was applied with a
この際、従来は分離用部材1として堅い板状、又はフレキシブルなシート状の形状の物を使用していたため、接着層としての金属ペースト6に内包した気泡が接着層の端部からしか抜けずに接着層内に残存する。その上、乾燥に引き続きペーストを高温焼成する際に金属ペースト6に含まれるビヒクルを燃焼させる為に、酸素を含んだ雰囲気、或いは大気雰囲気である必要があるが、金属ペースト6の端部からしか供給されずに不十分な焼成となり、接着強度の低下、及び接触抵抗の増加を招いていた。
At this time, conventionally, a solid plate-like or flexible sheet-like material has been used as the separating
本発明においては、分離用部材1は接着層表面からの排気及び接着層表面への吸気が可能な構造であるため、貼り合せ時に接着層内に内包した気泡、及び溶剤は接着層表面から効率よく除去される。その上、硬化時に接着層としての金属ペースト6に必要な雰囲気が分離用部材1より接着層表面に供給される。
In the present invention, the
図2に分離用部材1の一構造例を示す。これは接着層表面からの排気及び接着層表面への吸気が可能な構造として、繊維状の材料を織り込んだメッシュ構造を有する基板である。図2(a)は断面図、図2(b)は上面図を示す。50は材料の部分であり、51は気体を給排気するための開口部である。
FIG. 2 shows an example of the structure of the separating
図3に分離用部材1の別の構造例を示す。これは接着層表面からの排気及び接着層表面への吸気が可能な構造として、端面から接着層側表面への溝状の通気経路が形成された構造を有する基板である。図3(a)は断面図、図3(b)は上面図を示し接着層が接する面を見た図である。図3(c)は斜視図を示す。50は材料の部分であり、51は側面より気体を給排気する開口部(溝状の通気経路)である。
FIG. 3 shows another structural example of the separating
図4に分離用部材1のさらに別の構造例を示す。これは接着層表面からの排気及び接着層表面への吸気が可能な構造として、微小な貫通孔のあいた多孔質構造を有する基板である。図4(a)は断面図、図4(b)は上面図を示す。50は材料の部分であり、51は気体を給排気する開口部(貫通孔)である。かかる貫通孔は気体のみを給排気できれば良い為、孔径は100μm以下で十分であるが、接着層表面に対する開口率は30%以上が好ましい。
FIG. 4 shows still another structural example of the
分離用部材1の材料は、500℃以上の焼成に耐える耐熱性を有するものでありSUS等の金属材料、ガラス、セラミック、カーボン、SiCなどが使用できる。
The material of the separating
接着層(及び集電電極)としての金属ペースト6は、有機ビヒクル、有機溶剤を含有しペースト状になっているものを使用する。ビヒクルにはセルロースなどが使用される。金属の材料としては、ペースト焼成時にP+層を同時に形成する際にはAlが含有しているのが望ましい。Al以外にはAg,Cu,Ni,Pd等の金属のいずれかを含有していても良い。また、n+層側の集電電極としてはAg,Ag−Pd,Cuなどが良い。さらに、金属ペースト焼成時に半導体膜内にn+型を形成する際にはPなどのドーパントを含有していても良い。
As the
次に、分離層4において半導体基材となる半導体膜3と基体5を分離する(図1(f))。多孔質層からなる分離層4は基体5や成膜した半導体膜3に比べて、その内部に大量の空隙が形成されているため、引っ張り、圧縮、せん断等の機械的な強度が弱い。このため、分離用部材1と基体5との間に互いに引き離す方向に力を作用させることにより、分離層4の部分で分離することができる。
Next, the semiconductor film 3 serving as a semiconductor substrate and the substrate 5 are separated in the separation layer 4 (FIG. 1 (f)). Since the separation layer 4 made of a porous layer has a larger amount of voids inside than the substrate 5 and the formed semiconductor film 3, the mechanical strength such as tension, compression, and shear is weak. For this reason, it can be separated at the portion of the separation layer 4 by applying a force between the
水素イオン剥離法にて分離層4を形成した場合は、熱処理を行うことにより、打ち込まれた欠陥層にある水素マイクロキャビティを成長拡大させ分離する。 When the separation layer 4 is formed by the hydrogen ion separation method, a hydrogen microcavity in the implanted defect layer is grown and separated by performing a heat treatment.
以上で半導体膜3と、接着層としての金属ペースト6と、分離用部材1から構成される半導体基材7が得られる(図1(g))。
Thus, the
その後、図1(f)にて示される半導体基材剥離後の基体10は多孔質残渣や水素イオン剥離後の凹凸があるが、研磨や化学的エッチング等で容易に平滑化がなされる。化学的エッチャントとしては例えば水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、フッ酸−硝酸−酢酸混合液等のエッチャントが挙げられる。この平滑化が施された半導体基材剥離後の基体10は基体5として再利用される。
Thereafter, the
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited at all by these Examples.
〔実施例1〕
実施例1は、図5に示すプロセスにより、多孔質層が形成された基板上に、液相成長装置において半導体膜を成膜後、分離層としての多孔質層より分離し半導体基材を作成した後、集電電極等を形成し太陽電池を製造した例である。
[Example 1]
In Example 1, a semiconductor film is formed on a substrate having a porous layer formed thereon by a liquid phase growth apparatus by the process shown in FIG. 5 and then separated from the porous layer as a separation layer to create a semiconductor substrate. After that, a solar cell was manufactured by forming current collecting electrodes and the like.
(分離層としての多孔質層の形成)
図5(a)に示すように5inchの単結晶Siウエハ11を用意する。この単結晶Siウエハ11はP型の比抵抗0.01〜0.02Ω・cmであり、陽極化成装置内にHF(49%):H2O=1:2の溶液を注入し、単結晶Siウエハ11をセットする。化成電流を例えば、10mA/cm2の電流密度で5分程度印加した後、電流印加を停止することなく急峻に電流密度を変化させる。変化させる電流密度は例えば25mA/cm2であり時間は2分程度印加する。これにより多孔質層12が形成される(図5(b))。
(Formation of porous layer as separation layer)
As shown in FIG. 5A, a 5-inch single
(半導体膜の形成)
液相成長法によりエピタキシャル成長を行い半導体膜を成長させる。
まず、図5(b)で示す基板を液相成長装置内に導入し、水素雰囲気中にて1100℃に昇温した後で1分間高温処理を施し、多孔質層表面を平滑にし、内部に分離層となる空隙を形成する。
(Formation of semiconductor film)
A semiconductor film is grown by epitaxial growth by a liquid phase growth method.
First, the substrate shown in FIG. 5 (b) is introduced into a liquid phase growth apparatus, heated to 1100 ° C. in a hydrogen atmosphere, and then subjected to high temperature treatment for 1 minute to smooth the porous layer surface, A void to be a separation layer is formed.
次に溶媒としてInを用い、成長前にあらかじめ原料になるSi及びN+となる必要量のドーパントを溶かし込み960℃で一定時間保持し飽和状態を形成した。その後、基板及び溶媒を徐冷し或程度の過飽和状態となったところで基板表面に溶媒を接触させ溶媒の温度を徐々に下げると、多孔質層12上にN+Si層13が成長した。その膜厚は0.2〜0.3μmであった(図5(c))。
Next, In was used as a solvent, and necessary amounts of dopants to be Si and N + as raw materials were dissolved in advance before growth, and kept at 960 ° C. for a certain time to form a saturated state. Thereafter, when the substrate and the solvent were gradually cooled and reached a certain degree of supersaturation, the solvent was brought into contact with the substrate surface, and the temperature of the solvent was gradually lowered, whereby an N + Si layer 13 was grown on the
その後、N+Siが含まれた溶媒をP-Si成長用の溶媒に交換し前記と同様にして、溶かし込み用の基板をP-Siに交換して溶媒内に溶かし込み、単結晶P-Si層14をやはり液相成長で成長させる。成長条件は溶媒温度950℃→940℃、徐冷速度1℃/分である。浸漬時間は約30分であり、約30μmのP-Si層14が成長する(図5(d))。
Thereafter, the solvent that contains N + Si P - replacing the solvent for Si growth In the same manner as above, the substrate for inclusive dissolved P - Replace the Si narrowing dissolved in a solvent, a single crystal P - The
以上の様に単結晶N+Si層13、P-Si層14を形成したのち液相成長装置より基板を取り出す。 After the single crystal N + Si layer 13 and the P − Si layer 14 are formed as described above, the substrate is taken out from the liquid phase growth apparatus.
(貼り合せ工程)
P-Si層14上全面に粘度150Pa・sのAlペースト16をスクリーン印刷法にて塗布した後(図5(e))、分離用部材17を貼り合わせる(図5(f))。
(Lamination process)
After applying an
本実施例では分離用部材17として、図6に示すようにSUSの細線を織り込んだメッシュ構造を有する基板を用いた。接着剤(Alペースト16)の粘性を考慮して繊維の線径、織り合せる際の開口率を選定すれば貼り合わせ時に発生した接着層表面の気泡、及び溶剤は接着層表面から効率よく除去され、硬化時に接着層に必要な雰囲気が分離用部材より接着層表面に供給される。この繊維の線径は0.5mm、織り合せる際の開口率は約30%であり、複数層織り合わせてある。 In this embodiment, as the separating member 17, a substrate having a mesh structure in which SUS fine wires are woven is used as shown in FIG. If the fiber diameter and the opening ratio when weaving are selected in consideration of the viscosity of the adhesive (Al paste 16), bubbles and solvent on the surface of the adhesive layer generated at the time of bonding are efficiently removed from the surface of the adhesive layer. The atmosphere required for the adhesive layer at the time of curing is supplied from the separating member to the surface of the adhesive layer. The fiber has a wire diameter of 0.5 mm, an aperture ratio of about 30% when interwoven, and a plurality of layers are interwoven.
その後、150℃10分間加熱し乾燥を行なうが、貼り合せ時にAlペースト16上に発生した気泡及び、乾燥時にAlペースト16より発生する溶剤が効率よく除去される。
Thereafter, drying is performed by heating at 150 ° C. for 10 minutes, but bubbles generated on the
更に、大気雰囲気中で700℃2分間加熱し、ペーストを焼成し半導体膜であるP-Si層14と分離用部材としてのSUSの細線を織り込んだメッシュ構造を有する基板17を固着させた。焼成時にビヒクル燃焼の為に大気が必要であるが、図6の基板では接着層表面に大気が十分供給される。また、分離用部材の材料がSUSであるので導電性も確保される。 Further, the substrate 17 was heated in an air atmosphere at 700 ° C. for 2 minutes, and the paste was baked to fix the substrate 17 having a mesh structure in which a P − Si layer 14 as a semiconductor film and a SUS fine wire as a separating member were woven. Atmosphere is required for vehicle combustion at the time of firing, but the substrate in FIG. 6 sufficiently supplies air to the surface of the adhesive layer. Moreover, since the material of the separating member is SUS, conductivity is also ensured.
(分離工程)
この時点で分離用部材としてのSUSの細線を織り込んだメッシュ構造を有する基板17と単結晶Siウエハ11間に引っ張る力を与えて、多孔質層12より分離用部材を含めた半導体基材18を分離する(図5(g))。
(Separation process)
At this time, a pulling force is applied between the substrate 17 having a mesh structure in which fine wires of SUS as a separating member are woven and the single
(太陽電池のユニットセルの製造)
半導体基材18に残った多孔質層の残渣をHF:H2O2=1:1溶液にて除去し、N+Si層13を露出させる(図5(h))。
(Manufacture of solar cell unit cells)
The residue of the porous layer remaining on the
Alペースト16で形成した接着層、及びSUSからなる分離用部材17は耐熱性を持っている為、分離した後の半導体基材18は耐熱性を持っている。そこでN+Si層13の表面に集電電極として結晶系の太陽電池に使用されているAgペースト24をくし形にスクリーン印刷法で塗布、120℃5分加熱乾燥の後、さらに700℃2分間焼成し集電電極を形成した。さらに反射防止層19をN+Si層13の表面に形成し太陽電池のユニットセルが完成する(図5(i))。 なお、図5(g)にて示される半導体基材18を分離後の単結晶Siウエハ20は、多孔質層残渣をHF:H2O2=1:1にて除去した後、再度基体として再利用される。
Since the adhesive layer formed of the
本発明の方法により分離用部材と半導体膜をAlペーストからなる接着層にて所望の領域の接着が可能となり、半導体基材の転写において破損を防止することができ歩留まりが向上した。その上、金属ペーストにAlを使用したことで、P-層内にバックサーフェースフィールド用のP+層と接着層との同時形成が可能となり、成膜工程の簡略を実現し量産性の向上を達成した。 According to the method of the present invention, the separation member and the semiconductor film can be bonded to each other with an adhesive layer made of an Al paste, and damage can be prevented in the transfer of the semiconductor substrate, thereby improving the yield. In addition, by using Al as the metal paste, it is possible to simultaneously form the P + layer for the back surface field and the adhesive layer in the P − layer, simplifying the film forming process and improving mass productivity. Achieved.
〔実施例2〕
実施例2は、図7に示すプロセスにより、陽極化成により多孔質層が形成された基板上に、CVD装置において半導体膜を多孔質層表面に成膜し、さらに接着層を兼ねる集電電極等を形成した後、分離層としての多孔質層より分離し太陽電池を製造した例である。
[Example 2]
In Example 2, a semiconductor film is formed on the surface of a porous layer in a CVD apparatus on a substrate on which a porous layer is formed by anodization by the process shown in FIG. Is formed from a porous layer as a separation layer, and a solar cell is manufactured.
(分離層としての多孔質層の形成)
図7(a)に示すように15cm□で厚さ1mmの多結晶Si基板23を用意する。この多結晶Si基板23はP型の比抵抗0.01〜0.02Ω・cmであり、陽極化成装置内にHF(49%):H2O=1:1の溶液を注入し、多結晶Si基板23をセットする。化成電流を例えば、8mA/cm2の電流密度で10分程度印加した後、電流印加を停止することなく急峻に電流密度を変化させる。変化させる電流密度は例えば20mA/cm2であり時間は30sec程度印加する。これにより多孔質層12が形成される(図7(b))。
(Formation of porous layer as separation layer)
As shown in FIG. 7A, a
(半導体膜の形成)
次に図7(b)で示す基板を熱CVD装置内に導入し、まず室温より約20分かけて1000℃まで昇温し水素ガス雰囲気中で1分間高温処理を施す。すると多孔質層表面は平滑になり、内部には分離層となる空隙ができる。
(Formation of semiconductor film)
Next, the substrate shown in FIG. 7B is introduced into a thermal CVD apparatus. First, the temperature is raised from room temperature to 1000 ° C. over about 20 minutes, and high temperature treatment is performed in a hydrogen gas atmosphere for 1 minute. As a result, the surface of the porous layer becomes smooth, and a void serving as a separation layer is formed inside.
水素ガスによる高温処理後に引き続き、水素及びSiH2Cl2ガス中で1050℃30分の条件でP-Si層14を約30um堆積した(図7(c))。 After the high-temperature treatment with hydrogen gas, about 30 μm of P − Si layer 14 was deposited in hydrogen and SiH 2 Cl 2 gas at 1050 ° C. for 30 minutes (FIG. 7C).
その後、ドーパントガスをPH3に変更して引き続きPがドープされたN+層13を形成した(図7(d))。 Thereafter, the dopant gas was changed to PH 3 to form an N + layer 13 doped with P (FIG. 7D).
(貼り合せ工程)
N+Si層13上に集電用のグリッド電極として粘度100Pa・sのAgペースト24をスクリーン印刷法にてくし形に塗布する(図7(e))。その後グリッド電極以外の箇所に光透過性のガラスペースト25をディスペンサで塗布する(図7(f))。
(Lamination process)
An
その後、分離用部材26を貼りあわせる。本実施例では分離用部材26として、材質はガラスにて図8に示すように端面より接着層に接する表面に溝が形成されている基板を用いた。図8(a)は断面図、図8(b)は上面図、図8(c)は斜視図を示す。50は材料の部分であり、51は気体を給排気するための開口部(溝)である。
Thereafter, the separating
分離用部材26は透光性を持ち、光透過性のガラスペースト25を通して光が入射する。
The separating
分離用部材26を貼りあわせた時点で、100℃30分加熱し乾燥を行なうが、Agペースト24及び光透過性のガラスペースト25の貼り合せ時の気泡、及び乾燥時の溶剤が分離用部材26の開口部51を介して端面より除去される(図7(g))。
At the time when the separating
更に、大気雰囲気中で650℃2分間加熱し、Agペーストとガラスペーストをそれぞれ焼成し半導体膜と分離用部材である端面から接着層側表面への通気経路が形成された基板26を固着させた。焼成時にビヒクル燃焼の為に大気が必要であるが、図8の基板では接着層表面に大気が十分供給される。
Further, the substrate was heated in an air atmosphere at 650 ° C. for 2 minutes, and the Ag paste and the glass paste were fired to fix the semiconductor film and the
Agペースト24が直接、分離用部材26に接着することで、電極の焼成と接着とが同時に行なわれる。集電電極の部分以外は光透過性のガラスペースト25を使用し、電極の焼成と同時に焼成することで必要な領域の半導体膜と分離用部材を固着することができる(図7(h))。
The
(分離工程)
この時点で端面から接着層側表面への通気経路が形成された基板26と多結晶Si基板23間に引っ張る力を与えて、多孔質層12より基板26を含めた半導体基材29を分離する(図7(i))。
(Separation process)
At this time, a pulling force is applied between the
(太陽電池のユニットセルの製造)
半導体基材29に残った多孔質層の残渣を85℃のTMAH(2.38%):H2O=1:1溶液に5分浸漬することにより除去し、P-Si層14を露出させる。
(Manufacture of solar cell unit cells)
The porous layer residue remaining on the
その後、P-Si層14上全面にAlペースト16をスクリーン印刷法で塗布し、120℃5分加熱し溶剤を除去し、更に大気雰囲気中で700℃2分間加熱して、裏面にAl電極を形成した。Alペースト16を高温で焼成することで、P-Si層14にAlが拡散しP+Si層15が形成された(図7(j))。
Thereafter, an
さらに、裏面Al電極上に出力取り出し用のAgペースト24を部分的に印刷し、120℃5分加熱後、大気雰囲気中で600℃1分加熱し、裏面にAg電極を形成し太陽電池のユニットセルが完成する(図7(k))。
Further, an
なお、図7(i)にて示される半導体基材29を分離後の多結晶Si基板30は多孔質層残渣を研磨で除去した後、再利用される。
The
本発明の方法を使用し分離用部材と半導体膜を集電電極としてのAgペースト部分とそれ以外の部分を光透過性のガラスペーストと組み合わせて接着層にて未接着部無しで固着させることで、太陽電池セルの転写において破損を防止することができ歩留まりが向上した。その上、高温で焼成するAgペースト、光透過性のガラスペーストを使用し、分離用部材に耐熱性を持たせることで、分離後の半導体基材への高温プロセス適応性ができ、CVDにてP+Si層を形成することなく同様の効果を得ることが可能となり、更に、出力取り出し用のAg電極の形成も通常結晶系太陽電池で用いられている材料及び方法で可能となった。 By using the method of the present invention, the separation member and the semiconductor film are bonded to the Ag paste portion as the current collecting electrode and the other portion with the light-transmitting glass paste and fixed to the adhesive layer without any unbonded portion. In addition, it was possible to prevent breakage in the transfer of solar cells, and the yield was improved. In addition, by using Ag paste that is fired at high temperature and light transmissive glass paste, and by providing heat resistance to the separating member, high temperature process adaptability to the semiconductor substrate after separation can be achieved. It is possible to obtain the same effect without forming a P + Si layer, and it is also possible to form an Ag electrode for taking out an output by using a material and a method usually used in a crystalline solar cell.
〔実施例3〕
実施例3は、図9に示すプロセスにより、陽極化成により多孔質層が形成された基板上に、CVD装置において半導体膜を多孔質層表面に成膜後、分離層としての多孔質層より半導体基材を分離した後、n+層等を形成して太陽電池を製造した例である。
Example 3
In Example 3, a semiconductor film is formed on the surface of a porous layer in a CVD apparatus on a substrate on which a porous layer has been formed by anodization according to the process shown in FIG. This is an example of manufacturing a solar cell by forming an n + layer and the like after separating the base material.
(分離層としての多孔質層の形成)
実施例1と同様に陽極化成にて5inchの単結晶Siウエハ11に多孔質層12を形成する(図9(a))。その後熱CVD装置内に導入し、1100℃まで昇温し水素ガス雰囲気中で2分高温処理を施し、多孔質層の表面を平滑にし、内部は分離層となる空隙を形成する。
(Formation of porous layer as separation layer)
The
(半導体膜の形成)
水素ガスによる高温処理後に引き続き、水素及びSiH2Cl2ガス中で1050℃30分の条件でP-Si層14を約30μm堆積した(図9(b))。
(Formation of semiconductor film)
After the high-temperature treatment with hydrogen gas, a P − Si layer 14 of about 30 μm was deposited in hydrogen and SiH 2 Cl 2 gas at 1050 ° C. for 30 minutes (FIG. 9B).
(貼り合せ工程)
P-Si層14上全面にAlペースト16をスクリーン印刷法にて塗布した後、分離用部材27を貼り合わせる(図9(c))。
(Lamination process)
After the
本実施例では分離用部材27として、図4に示すように微小な貫通孔51のあいた多孔質構造を有する基板を用いた。材料は低抵抗の金属級Siを用いており、陽極化成などを用いて基板全体を多孔質化し穴径は50nm、開口率は50%程度にした。金属級Siとは珪砂から直接還元して得られたSiのことで、通常は純度99.99%よりも低いが、半導体級あるいは太陽電池級Siよりもはるかに安価に得ることができる。
In this embodiment, as the separating
分離用部材27を貼り合わせた後、120℃30分加熱を行い、さらに雰囲気を減圧しAlペースト16の気泡及び、溶剤を除去した。その後、大気雰囲気中で700℃2分加熱し、ペーストを焼成し半導体薄膜と分離用部材27を固着させた。なお、分離用部材27が低抵抗の金属級Siであるので導電性も確保される。
After the
(分離工程)
この時点で分離用部材としての微小な貫通孔のあいた多孔質構造を有する基板27と単結晶Siウエハ11間に引っ張る力を与えて、多孔質層12より分離用部材を含めた半導体基材29を分離する(図9(d))。
(Separation process)
At this time, a pulling force is applied between the single-
(太陽電池のユニットセルの製造)
さらに、半導体基材29に残った多孔質層の残渣を除去した後、POCl3を拡散源として830℃の温度でPの熱拡散を行ってN+Si層13を形成した(図9(e))。
(Manufacture of solar cell unit cells)
Furthermore, after removing the residue of the porous layer remaining on the
次に、反射防止層としてP−CVD装置にてSiN膜28をN+Si層13上に堆積した(図9(f))。
Next, a
次に、SiN膜28上に集電用のグリッド電極として粘度100Pa・sのドーパントを含有するAgペースト24をスクリーン印刷法にてくし形に塗布、乾燥の後750℃2分間焼成を行った結果、SiN膜28を貫通してN+Si層13にコンタクトを形成できた(図9(g))。
Next,
さらに、金属級Si(分離用部材27)裏面上に出力取り出し用のAgペースト24を部分的に印刷し、120℃5分加熱後、大気雰囲気中で600℃1分加熱し、裏面にAg電極を形成し太陽電池のユニットセルが完成する(図9(h))。
Further, an
なお、図9(d)にて示される半導体基材29を分離後の単結晶Siウエハ20は、実施例1同様に多孔質層残渣を除去した後、再利用される。
The single
本発明の方法により分離用部材と半導体膜をAlペーストからなる接着層にて所望の領域の接着が可能となり、半導体基材の転写において破損を防止することができ歩留まりが向上した。その上、高温で焼成するAlペーストを使用し、分離用部材に耐熱性のある金属級Siを使用することで、分離後の半導体基材への高温プロセス適応性ができ、CVDにてn+Si層を形成することなく分離後の半導体基材に高温の不純物拡散工程を行なうことが可能となった。更に、出力取り出し用のAg電極の形成も通常結晶系太陽電池で用いられている材料及び方法で可能となった。 According to the method of the present invention, the separation member and the semiconductor film can be bonded to each other with an adhesive layer made of an Al paste, and damage can be prevented in the transfer of the semiconductor substrate, thereby improving the yield. Moreover, using the Al paste is fired at a high temperature, the use of metal-grade Si to the separation member a heat resistance, it is high temperature process adaptability to separation after the semiconductor substrate, n in CVD + It has become possible to perform a high-temperature impurity diffusion step on the separated semiconductor substrate without forming a Si layer. Furthermore, the formation of an Ag electrode for output extraction has become possible with the materials and methods normally used in crystalline solar cells.
〔実施例4〕
実施例4は、図10に示すプロセスにより、陽極化成により多孔質層が形成された基板上に、液層成長装置において半導体膜を成膜し、さらにn+層、P+層領域を形成した後、分離層としての多孔質層より分離し太陽電池を製造した例である。
Example 4
In Example 4, a semiconductor film was formed in a liquid layer growth apparatus on a substrate on which a porous layer was formed by anodization by the process shown in FIG. 10, and an n + layer and a P + layer region were further formed. This is an example in which a solar cell was manufactured after separation from a porous layer as a separation layer.
(分離層としての多孔質層の形成)
実施例2と同様に多結晶Si基板23上に多孔質層12を形成する(図10(a))。
(Formation of porous layer as separation layer)
The
(半導体膜の形成)
液相成長法によりエピタキシャル成長を行い半導体膜を成長させる。
まず、図10(a)で示す基板を液相成長装置内に導入し、水素雰囲気中にて1100℃に昇温した後で1分間高温処理を施し、多孔質層表面を平滑にし、内部に分離層となる空隙を形成する。
(Formation of semiconductor film)
A semiconductor film is grown by epitaxial growth by a liquid phase growth method.
First, the substrate shown in FIG. 10A is introduced into a liquid phase growth apparatus, heated to 1100 ° C. in a hydrogen atmosphere, and then subjected to a high temperature treatment for 1 minute to smooth the surface of the porous layer. A void to be a separation layer is formed.
次に溶媒としてInを用い、成長前にあらかじめ原料になるSi及びP-となる必要量のドーパントを溶かし込み960℃で一定時間保持し飽和状態を形成した。その後、基板及び溶媒を徐冷し或程度の過飽和状態となったところで基板表面に溶媒を接触させ溶媒温度950℃→940℃、徐冷速度1℃/分にて約30分浸漬し約30μmのP-Si層14を成長させた(図10(b))。 Next, In was used as a solvent, and necessary amounts of dopants to be Si and P − used as raw materials were dissolved in advance before growth, and kept at 960 ° C. for a certain time to form a saturated state. Thereafter, the substrate and the solvent are gradually cooled, and when the supersaturated state is reached to some extent, the solvent is brought into contact with the substrate surface and immersed for about 30 minutes at a solvent temperature of 950 ° C. → 940 ° C. and a slow cooling rate of 1 ° C./minute. A P − Si layer 14 was grown (FIG. 10B).
(貼り合せ工程)
次に、P−Si層14上に櫛歯状のn電極とp電極を形成する。
n電極はリンを含有したAgペースト24をスクリーン印刷でくし形のパターンに塗布した(図10(c))。次に、Agペースト24の側面を囲む様にガラスペースト31をディスペンサで塗布する(図10(d))。この上面図を図11(a)に示す。この際のガラスペースト31は透光性でなくても良い。
(Lamination process)
Next, comb-shaped n-electrodes and p-electrodes are formed on the P-
For the n-electrode,
分離用部材26は絶縁性を有する焼結ムライトを使用し、図8に示す構造を有している。分離用部材26の接着層側にスクリーン印刷にてAlペースト16をAgペースト24と重ならないくし形パターンに塗布した(図10(e))。この上面図を図11(b)に示す。
The separating
ペースト同士が重ならない様に分離用部材26とP-Si層14を貼り合わせた後、150℃15分加熱を行い、ペーストの気泡及び、溶剤を除去した(図10(f))。
After separating the separating
引き続き大気雰囲気中で800℃5分間加熱し、ペーストを焼成し半導体膜であるP-Si層14と分離用部材としての端面から接着層側表面への通気経路が形成された基板26を固着させた。ペーストの焼成と同時にAgペースト24に含有するリンがP-Si層14に熱拡散を行ってn+Si層13領域となり、AlペーストのAlがP-Si層14に熱拡散しP+Si層15領域が形成された(図10(g))。ガラスペースト31はAgペースト24からなるn+電極とAlペースト16からなるP+電極間を絶縁している。
Subsequently, heating is performed at 800 ° C. for 5 minutes in the air atmosphere, and the paste is baked to fix the P − Si layer 14 which is a semiconductor film and the
(分離工程)
この時点で分離用部材26と多結晶Si基板23間に引っ張る力を与えて、多孔質層12より分離用部材26を含めた半導体基材29を分離する(図10(h))。
(Separation process)
At this time, a pulling force is applied between the
(太陽電池のユニットセルの製造)
その後、半導体基材側の分離面の多孔質層残渣をTMAHにて除去した後、反射防止層としてSiN膜28をP-Si層14上に堆積した(図10(i))。
(Manufacture of solar cell unit cells)
Thereafter, the porous layer residue on the separation surface on the semiconductor substrate side was removed by TMAH, and then a
さらに、接着層端面から出力取り出し用の銅タブ32を接続し太陽電池のユニットセルが完成する(図10(j))。
Furthermore, the output
なお、図10(h)にて示される半導体基材29を分離後の多結晶基板30は実施例2同様に多孔質層の残渣を除去した後、再利用される。
The
本発明の方法を使用することで、分離用部材と半導体膜を集電電極としてのAgペースト、Alペースト、及び絶縁性のガラスペーストと組み合わせて接着層にて未接着部無しで固着させることが可能となり、太陽電池セルの転写において破損を防止することができ歩留まりが向上した。その上、高温で焼成するリンを含有するAgペーストとAlペーストを使用し、分離用部材に耐熱性のあるセラミックを使用することで、n+拡散、P+拡散と電極形成及び分離用部材への接着を一度の焼成にて実現でき、製造プロセスを簡略化できる。 By using the method of the present invention, the separation member and the semiconductor film can be combined with Ag paste, Al paste, and insulating glass paste as a collecting electrode and fixed without an unbonded portion in an adhesive layer. As a result, it was possible to prevent breakage in the transfer of solar cells, and the yield was improved. In addition, by using Ag paste and Al paste containing phosphorus that is fired at high temperature and using heat-resistant ceramic for the separation member, it becomes n + diffusion, P + diffusion and electrode formation and separation member Can be realized by a single firing, and the manufacturing process can be simplified.
〔実施例5〕
実施例5は、図12に示すプロセスにより、実施例4と同様に分離層、半導体膜を形成後、n+層に引き続きP+層領域を形成した後、分離層より分離し太陽電池を製造した例である。
Example 5
In Example 5, a separation layer and a semiconductor film are formed in the same manner as in Example 4 by the process shown in FIG. 12, and then a P + layer region is formed following the n + layer, and then separated from the separation layer to manufacture a solar cell. This is an example.
(分離層としての多孔質層および半導体膜の形成)
実施例4と同様に多結晶Si基板23上に多孔質層12、P-Si層14を形成する(図12(a))。
(Formation of porous layer and semiconductor film as separation layer)
Similar to the fourth embodiment, the
(n+層の形成)
P-Si層14上にリンを含有したAgペースト24をスクリーン印刷でくし形のパターンに塗布、150℃15分加熱乾燥を行った後、大気雰囲気中で800℃5分間加熱を行いペーストを焼成した。このペーストの焼成と同時にAgペースト24に含有するリンがP-Si層14に熱拡散を行ってn+Si層13領域が形成された(図12(b))。
(Formation of n + layer)
An
(貼り合せ工程)
次に、Agペースト24を覆うようにガラスペースト31をディスペンサで塗布、120℃10分加熱乾燥を行った後、大気雰囲気中で550℃10分間加熱を行いペーストを焼成した(図12(c))。
(Lamination process)
Next, a
ガラスペースト31上及びP-Si層14上全面にスクリーン印刷にてAlペースト16塗布した後、分離用部材としての端面から接着層側表面への通気経路が形成された基板26をAlペースト16上に貼り合せた。分離用部材は実施例4と同様の構造で材料は導電性を有する銅を使用した。
After the
加熱炉において150℃10分間加熱し乾燥を行なうが、貼り合せ時にAlペースト16上に発生した気泡及び、乾燥時にAlペースト16より発生する溶剤が効率よく除去された。
Although drying was performed by heating at 150 ° C. for 10 minutes in a heating furnace, bubbles generated on the
更に、大気雰囲気中で700℃2分間加熱、Alペースト16を焼成し半導体膜と分離用部材を固着させた。焼成時にAlペースト16のAlがP-Si層14に熱拡散しP+Si層15領域が形成された(図12(d))。ガラスペースト31はAgペースト24とAlペースト16間を絶縁している。
Further, the
(分離工程)
実施例4と同様、分離用部材26を含めた半導体基材を分離した。
(Separation process)
As in Example 4, the semiconductor substrate including the separating
(太陽電池のユニットセルの製造)
半導体基材側の分離面の多孔質層残渣をTMAHにて除去した後、反射防止層19を形成した(図12(e))。
(Manufacture of solar cell unit cells)
After removing the porous layer residue on the separation surface on the semiconductor substrate side with TMAH, an
さらに、Agペースト接着層端面から出力取り出し用の銅タブ32を接続し太陽電池のユニットセルが完成する(図12(f))。
Further, the output
なお、太陽電池分離後の多結晶基板は実施例4同様に多孔質層の残渣を除去した後、再利用される。 The polycrystalline substrate after separation of the solar cell is reused after removing the porous layer residue as in Example 4.
本発明の方法により実施例1同様Alペーストを接着層として使用し、接着層表面からの気体を給排気可能な構造を有する基板と組み合わせることで薄膜太陽電池セルを歩留まり良く分離できた。また、高温で焼成するリンを含有するAgペースト、ガラスペースト、Alペーストを順次焼成することで、焼成条件の最適化が容易になる。また、分離用部材に導電性のある金属を使用でき出力取り出し用タブの形成がAgペースト側だけで良い為、電極配置の自由度が増す。 According to the method of the present invention, thin film solar cells could be separated with high yield by using Al paste as an adhesive layer as in Example 1 and combining with a substrate having a structure capable of supplying and exhausting gas from the surface of the adhesive layer. In addition, the firing conditions can be easily optimized by sequentially firing Ag paste, glass paste, and Al paste containing phosphorus that is fired at a high temperature. In addition, since a conductive metal can be used for the separation member and the tab for output extraction only needs to be formed on the Ag paste side, the degree of freedom of electrode arrangement is increased.
1 分離用部材
3 半導体膜
4 分離層
5 基体
6 金属ペースト
7 半導体基材
10 半導体基材剥離後の基体
11 単結晶Siウエハ
12 多孔質層
13 N+Si層
14 P-Si層
15 P+Si層
16 Alペースト
17 分離用部材
18 半導体基材
19 反射防止層
20 半導体基材分離後の単結晶Siウエハ
23 多結晶Si基板
24 Agペースト
25 光透過性のガラスペースト
26 端面から接着層側表面への通気経路が形成された基板
27 微小な貫通孔のあいた多孔質構造を有する基板
28 SiN膜
29 半導体基材
30 太陽電池分離後の多結晶Si基板
31 ガラスペースト
32 出力取り出し用の銅タブ
50 分離用部材材料
51 開口部
DESCRIPTION OF
Claims (22)
該半導体膜上に接着層を介して分離用部材を貼り合せる工程は、少なくとも前記接着層として機能する金属ペーストを塗布する工程と、前記接着層表面からの排気及び接着層表面への吸気が可能な構造の分離用部材を密着させる工程と、前記金属ペーストを500℃以上で硬化させる焼成工程と、を含むことを特徴とする半導体基材の製造方法。 Forming a semiconductor film on a substrate via a separation layer and bonding a separation member on the semiconductor film via an adhesive layer; and applying a force to the separation member to bond the semiconductor film and the substrate. In the method for producing a semiconductor substrate having a step of separating in the separation layer,
The step of attaching the separation member to the semiconductor film via the adhesive layer includes at least a step of applying a metal paste that functions as the adhesive layer, and exhaust from the surface of the adhesive layer and intake of air to the surface of the adhesive layer. The manufacturing method of the semiconductor base material characterized by including the process of closely_contact | adhering the separation member of an appropriate structure, and the baking process which hardens the said metal paste at 500 degreeC or more.
該半導体膜上に接着層を介して分離用部材を貼り合せる工程は、少なくとも前記接着層と電極として機能する金属ペーストを塗布する工程と、前記接着層表面からの気体の排気及び接着層表面への吸気が可能な構造の分離用部材を密着させる工程と、前記金属ペーストを500℃以上で硬化させる焼成工程と、を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 Forming a semiconductor film on a substrate via a separation layer and bonding a separation member on the semiconductor film via an adhesive layer; and applying a force to the separation member to bond the semiconductor film and the substrate. In the method for producing a solar cell having a step of separating in the separation layer,
The step of attaching the separation member to the semiconductor film via the adhesive layer includes at least a step of applying a metal paste that functions as the adhesive layer and an electrode, and exhausting gas from the surface of the adhesive layer and to the surface of the adhesive layer. The manufacturing method of the solar cell characterized by including the process of closely_contact | adhering the member for isolation | separation of the structure which can inhale of this, and the baking process which hardens the said metal paste at 500 degreeC or more.
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