JP2009152223A - 太陽電池セルパネル、太陽電池モジュール、太陽電池セルパネルの製造方法、および、太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い電圧を得ることができ、また、有効面積を減少させることがない太陽電池セルパネルを提供すること。
【課題手段】受光面11Aに受けた光を光電変換する太陽電池セルパネル14において、矩形に形成された半導体セル基板11と、この半導体セル基板の前記受光面となる一側面に形成された反射防止膜13とを備え、前記半導体セル基板は、一端面に第1導電型の第2半導体層3を有し他端面に第2導電型の第3半導体層5を有する第1半導体柱2と、この第1半導体柱の第2半導体層または第3半導体層のいずれか一方に設けた拡散防止層4とを、前記矩形の対向する一辺から他辺に向う前記受光面に沿う方向に順に繰り返して複数接続して設けた構成とした。
【選択図】図2
【課題手段】受光面11Aに受けた光を光電変換する太陽電池セルパネル14において、矩形に形成された半導体セル基板11と、この半導体セル基板の前記受光面となる一側面に形成された反射防止膜13とを備え、前記半導体セル基板は、一端面に第1導電型の第2半導体層3を有し他端面に第2導電型の第3半導体層5を有する第1半導体柱2と、この第1半導体柱の第2半導体層または第3半導体層のいずれか一方に設けた拡散防止層4とを、前記矩形の対向する一辺から他辺に向う前記受光面に沿う方向に順に繰り返して複数接続して設けた構成とした。
【選択図】図2
Description
本発明は、シリコンウエハ等の半導体ウエハまたは不良品となり製品として使用できないスクラップウエハを使用して形成される太陽電池セル、太陽電池モジュール、太陽電池セルの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。
一般に、太陽電池セルパネル(太陽電池パネル)を用いて形成される太陽電池モジュールは、様々な構成のものが提案されている。直列接続により実用的な電圧出力が得られる従来の太陽電池パネルの例を、図6および図7を参照して説明する。図6は、従来の直列接続構造の太陽電池パネルの製造プロセスを示す図、図7は他の従来の構成の太陽電池パネルに使用するシリコン基板を模式的に示す斜視図である。
図6に示す直列接続構造の太陽電池パネルは、集光型太陽電池として開発された例であるが、アルミニウム箔を挟んでシリコンウエハを接合することにより直列接続構造としている(例えば、非特許文献1)。
この構造の太陽電池は、個々のシリコン半導体のpn接合面に対して垂直方向から光を入射するため、直列垂直接合型太陽電池として知られ、高密度集光用として、また高電圧用途として開発されてきた。
また、他の構成の太陽電池パネルとしては、その光起電力素子が、図7に示すように、ベース半導体層としての単結晶シリコンウエハ上において渦巻き状に形成した光電変換ユニット111を設けたものである。光電変換ユニット111は、渦巻き状に形成されるため、その渦巻き状のラインに沿ってn型半導体層111aとp型半導体層111bとが直列に接続され、抵抗体層111cにより境界領域ごとに仕切られた状態となっている。また、渦巻き状のラインの内側と外側との境界領域においても抵抗体となる層の隙間111dが形成されている。このような構成の光起電力素子は、直列に接続されているため、高い電圧を発生させることができるものである(例えば、特許文献1参照)。
Conference Record of the 10th Photovoltaic Specialists Conference, p118 (1973)
特許第3400041号公報
しかし、従来の太陽電池セルパネル(太陽電池パネル)では、以下に示すような問題点が存在していた。
非特許文献1,特許文献1の従来技術の例では、シリコンウエハのn型層側とp型層側をアルミニウム箔で接合するため、高温での接合工程の間に、アルミニウムの拡散によりn型層がp型化されるため変換効率が著しく劣化するという問題点があった。
また、受光表面や裏面での表面再結合による電流損失も変換効率を低下させる要因となっていた。
特許文献2に記載の光起電力素子では、光電変換ユニットが直列に接続される構造ではあるが、渦巻き状であるため、製造することが困難となり、また、渦巻き状のラインの内側と外側の境界領域に抵抗体となる隙間を形成する必要があり、有効面積を減少させる構造であった。
また、この光起電力素子を太陽電池セルパネルとして複数枚使用して太陽電池モジュールを製造する場合、直接接続して、より高い電圧を得ることと、小型で安価に製造することが困難であった。
非特許文献1,特許文献1の従来技術の例では、シリコンウエハのn型層側とp型層側をアルミニウム箔で接合するため、高温での接合工程の間に、アルミニウムの拡散によりn型層がp型化されるため変換効率が著しく劣化するという問題点があった。
また、受光表面や裏面での表面再結合による電流損失も変換効率を低下させる要因となっていた。
特許文献2に記載の光起電力素子では、光電変換ユニットが直列に接続される構造ではあるが、渦巻き状であるため、製造することが困難となり、また、渦巻き状のラインの内側と外側の境界領域に抵抗体となる隙間を形成する必要があり、有効面積を減少させる構造であった。
また、この光起電力素子を太陽電池セルパネルとして複数枚使用して太陽電池モジュールを製造する場合、直接接続して、より高い電圧を得ることと、小型で安価に製造することが困難であった。
本発明は前記の問題に鑑み創案されたものであり、高い電圧を得ることができ、また、有効面積を減少させることがない太陽電池セルパネルおよび太陽電池セルパネルの製造方法を提供すると共に、その太陽電池セルパネルを利用してより高い電圧を得ることができ、さらに、小型で安価に製造することができる太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法を提供することを課題とする。
本発明は、前記課題を解決するために、つぎのような太陽電池セルパネルとした。すなわち、矩形に形成された半導体セル基板の一方の面を受光面とし、当該受光面に受けた光を光電変換する太陽電池セルパネルにおいて、前記半導体セル基板は、一端面に第1導電型の第2半導体層を有し、前記他端面に第2導電型の第3半導体層を有する第1半導体柱と、この第1半導体柱の第2半導体層または第3半導体層のいずれか一方に設けた拡散防止層とを、前記矩形の対向する一辺から他辺に向かう前記受光面に沿う方向に順に繰り返して複数接続して設けた構成とした。
このように構成したことで、太陽電池セルパネルは、受光面の全面に亘って、拡散防止層と、前記第1導電型の第2半導体層と、前記第1半導体柱と、前記第2導電型の第3半導体層と、をその順に繰り返して配置されるため、直列に太陽電池単位セルが接続された状態となり、受光面に沿った方向に電位差を生じさせ高い電圧を発生させることができる。そして、拡散防止層が、単位セルの第1導電型の第2半導体層と、隣接する単位セルの第2導電型の第3半導体層との間に配置されることになり、第2半導体層と第3半導体層の間の不純物の相互拡散を防止すると同時に拡散防止層自体の構成元素の拡散を防止し、接合界面でのキャリア再結合による損失を低減して変換効率を向上させる。
また、前記太陽電池セルパネルにおいて、前記第1導電型の第2導体層は、n型不純物を高濃度にドーピングされたn+層であり、前記第2導電型の第3導体層は、p型不純物を高濃度でドーピングされたp+層である構成とした。
このように構成したことで、太陽電池セルパネルは、n+層とp+層との間でより大きな起電力が発生して、より高い電圧を取り出すことができる。
このように構成したことで、太陽電池セルパネルは、n+層とp+層との間でより大きな起電力が発生して、より高い電圧を取り出すことができる。
さらに、前記太陽電池セルパネルにおいて、前記受光面および/または前記受光面の裏面に熱酸化膜を設ける構成とした。
このように構成したことで、受光面(半導体セル基板の一方の面)および/または受光面の裏面(半導体セル基板の他方の面)でのキャリア再結合による損失を低減して変換効率を向上させることができる。
また、前記熱酸化膜を介して受光面に反射防止膜を設けたり、半導体セル受光面の裏面に反射防止膜を設けたりすることにより、反射を低減して変換効率を向上させることができる。
このように構成したことで、受光面(半導体セル基板の一方の面)および/または受光面の裏面(半導体セル基板の他方の面)でのキャリア再結合による損失を低減して変換効率を向上させることができる。
また、前記熱酸化膜を介して受光面に反射防止膜を設けたり、半導体セル受光面の裏面に反射防止膜を設けたりすることにより、反射を低減して変換効率を向上させることができる。
そして、太陽電池セルパネルを接続して設けた太陽電池モジュールとしては、矩形に形成された半導体セル基板と、この半導体セル基板の一端でその矩形の一辺に沿って設けた第1取出電極と、前記半導体セル基板の他端でその矩形の他辺に沿って設けた第2取出電極と、を備え、前記半導体セル基板は、一端面に第1導電型の第2半導体層を有し他端面に第2導電型の第3半導体層を有する第1半導体柱と、この第1半導体柱の第2半導体層または第3半導体層の少なくともいずれか一方に設けた拡散防止層とを、前記第1取出電極から前記第2取出電極に向かう前記受光面に沿う方向に順に繰り返して接続して設け、前記第1導電型の第2半導体層と、前記第1半導体柱と、前記第2導電型の第3半導体層とを、その順に繰り返して直列に形成する構成とした。
このように構成したことで、太陽電池モジュールは、受光面で受けた光を、その受光面に沿って直列に接続された状態となる第1導電型の第2半導体層と第1半導体柱と第2導電型の第3半導体層とが拡散防止層を介して光電変換し、各接合界面に生じる電位差により発生する起電力を、第1取出電極および第2取出電極を介して取り出すことができる。
また、太陽電池モジュールにおいて、前記第1取出電極および前記第2取出電極は、水平板部と垂直板部とを備え、前記第1導電型の第2半導体層が、前記垂直板部の一側面に接続され、前記第2導電型の第3半導体層が、前記垂直板部の他側面に接続された構成とした。
このように構成したことで、太陽電池モジュールは、第1取出電極および第2取出電極に太陽電池セルパネルを直列に接続できるため、より大きな電圧を発生させることが可能となる。
さらに、前記太陽電池モジュールにおいて、前記第1導電型の第2導体層は、n型不純物を高濃度にドーピングされたn+層であり、前記第2導電型の第3導体層は、p型不純物を高濃度でドーピングされたp+層である構成とした。
このように構成したことで、太陽電池モジュールは、n+層とp+層との間でより大きな電圧差が発生してより高い電圧により起電力を取り出すことができる。
このように構成したことで、太陽電池モジュールは、n+層とp+層との間でより大きな電圧差が発生してより高い電圧により起電力を取り出すことができる。
また、太陽電池セルパネルの製造方法については、つぎのような手順とした。すなわち、半導体ウエハを円柱状に形成した再生インゴットから切り出して形成した太陽電池セルパネルの製造方法であって、鏡面研磨工程と、n+層形成工程と、p+層形成工程と、再生インゴットを製造する接合工程と、半導体セル基板を切り出す切出工程と、による太陽電池セルパネルの製造方法とした。
このような手順により、太陽電池セルパネルの製造方法では、鏡面研磨工程により、鏡面研磨した半導体ウエハの表面にn+層形成工程によりn型不純物をドーピングしてn+層を形成し、かつ、半導体ウエハの裏面に、p+層形成工程によりp型不純物をドーピングしてp+層を形成する。そして、この製造方法では、接合工程により、n+層およびp+層を形成した半導体ウエハをその結晶方位を揃えて重ね合わせ所定温度により接合させて再生インゴットを製造する。さらに、この製造方法では、切出工程により、再生インゴットをその軸線に平行な平面で切断し、太陽電池で使用する半導体セル基板を切り出す。この半導体セル基板は、切り出す位置により面積が異なる状態になる(長さは一定で幅が異なる)が、同じ幅の半導体セル基板を第1取出電極および第2取出電極に平行に配置することで幅によらず直列に配置できる。
なお、太陽電池セルパネルの製造方法については、つぎのような手順としてもよい。すなわち、太陽電池セルパネルの製造方法は、鏡面研磨工程と、n+層形成工程と、拡散防止膜形成工程と、エッチング工程と、p+層形成工程と、接合工程と、切出工程と、を含むこととした。
このような手順により、太陽電池セルパネルの製造方法では、受光面に沿って、拡散防止膜とn+層と半導体(柱)とp+層とが直列に接続されて、単位セルのn+層と隣接する単位セルのp+層との間に拡散防止膜が設けられる。そのため、太陽電池セルパネルの製造方法では、n+層とp+層の間の不純物の相互拡散が抑制されるため、光電変換の変換効率を上げることができる半導体セル基板を作成することができる。
また、太陽電池セルパネルの製造方法は、正規製品である半導体ウエハとして利用できないスクラップウエハを円柱状の再生インゴットにして切り出して行っている。つまり、太陽電池セルパネルの製造方法は、膜除去工程と、鏡面研磨工程と、n+層形成工程と、p+層形成工程と、再生インゴットを製造する接合工程と、太陽電池用の半導体セル基板を切り出す切出工程と、を含むこととした。
このような手順により、太陽電池セルパネルの製造方法は、はじめに、膜除去工程によりスクラップウエハに形成されている膜を除去して、鏡面研磨工程により鏡面研磨した半導体ウエハの表面に、n+層形成工程によりn型不純物をドーピングしてn+層を形成し、かつ、半導体ウエハの裏面に、p+層形成工程によりp型不純物をドーピングしてp+層を形成する。そして、この製造方法では、接合工程により、n+層およびp+層を形成した半導体ウエハをその結晶方位を揃えて重ね合わせ所定温度により接合させて再生インゴットを製造する。さらに、この製造方法では、切出工程により、再生インゴットをその軸線に平行な平面で切断し、太陽電池で使用する半導体セル基板を切り出す。
さらに、太陽電池セルパネルの製造方法については、つぎのような手順としてもよい。すなわち、太陽電池セルパネルの製造方法は、前記スクラップウエハに形成された膜を除去する膜除去工程と、前記スクラップウエハの膜を除去した表面および裏面を鏡面に研磨する鏡面研磨工程と、前記鏡面に研磨された前記スクラップウエハの表面にn型不純物を拡散させてn+層を形成するn+層形成工程と、前記スクラップウエハの表面のn+層上に拡散防止膜を形成する拡散防止膜形成工程と、前記拡散防止膜を形成した前記スクラップウエハの裏面をエッチングするエッチング工程と、前記エッチングした前記スクラップウエハの裏面にp型不純物を拡散させてp+層を形成するp+層形成工程と、前記p+層を形成した前記スクラップウエハの結晶方位を揃えて重ね合わせて、所定の温度により接合させ再生インゴットを製造する接合工程と、前記製造した再生インゴットの軸線に平行な平面で当該再生インゴットを切断し、太陽電池用の半導体セル基板を切り出す切出工程と、切り出した前記半導体セル基板を平坦化すると共に、前記半導体セル基板の加工変質層を取除く変質層除去工程と、を含むこととした。
このような手順により、太陽電池セルパネルの製造方法では、スクラップウエハを利用して、受光面に沿って、拡散防止膜とn+層とp型半導体とp+層とが直列に接続されて、n+層とp+層の間の不純物の相互拡散が抑制されるため、光電変換の変換効率を上げることができる半導体セル基板を作成することができる。
また、太陽電池モジュールの製造方法については、つぎのような手順としている。すなわち、半導体ウエハを円柱状に形成した再生インゴットから切り出して形成した太陽電池セルパネルを用いて設けた太陽電池モジュールの製造方法であって、鏡面研磨工程と、n+層形成工程と、p+層形成工程と、再生インゴットを製造する接合工程と、太陽電池用の半導体セル基板を切り出す切出工程と、電極設置工程と、を含むこととした。
このような手順により、太陽電池モジュールの製造方法は、n+層およびp+層が受光面にそって直列に配置される半導体セル基板を用いて、大きな電圧を発生させる太陽電池モジュールを容易に製造することができる。
さらに、太陽電池モジュールの製造方法については、つぎのような手順により正規製品ではないスクラップウエハを利用して製造している。すなわち、正規製品である半導体ウエハとして利用できないスクラップウエハを円柱状の再生インゴットにして切り出して形成した太陽電池セルパネルの製造方法であって、膜除去工程と、鏡面研磨工程と、n+層形成工程と、p+層形成工程と、再生インゴットを製造する接合工程と、半導体セル基板を切り出す切出工程と、電極設置工程と、を含むこととした。
このような手順により、太陽電池モジュールの製造方法は、スクラップウエハを再利用して、n+層、半導体およびp+層が受光面にそって直列に配置される半導体セル基板を製造し、その半導体セル基板により、大きな電圧を発生させる太陽電池モジュールを容易に製造することができる。
本発明に係る太陽電池セルパネル、太陽電池モジュール、太陽電池セルパネルの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法は、つぎに示すように優れた効果を奏するものである。
太陽電池セルパネルは、拡散防止層と第1導電型の第2半導体層と第1半導体柱と第2導電型の第3半導体層とからなる単位セルを複数、受光面に沿って繰り返し接続して直列に形成しているので、受光面の有効面積が広く、かつ、光電変換の高効率化を実現することができる。
太陽電池セルパネルは、単位セルの第1導電型の第2半導体層と、隣接する単位セルの第2導電型の第3半導体層との間に拡散防止層を備えることで、第2半導体層と第3半導体層の間の導電型の異なる不純物の相互拡散が抑制されるため、キャリア再結合による損失を低減して変換効率を向上させることができる。
太陽電池セルパネルは、高濃度のn+層およびp+層により変換効率をさらに向上させて高い電圧(電力)を発生させることができる。
太陽電池セルパネルは、拡散防止層と第1導電型の第2半導体層と第1半導体柱と第2導電型の第3半導体層とからなる単位セルを複数、受光面に沿って繰り返し接続して直列に形成しているので、受光面の有効面積が広く、かつ、光電変換の高効率化を実現することができる。
太陽電池セルパネルは、単位セルの第1導電型の第2半導体層と、隣接する単位セルの第2導電型の第3半導体層との間に拡散防止層を備えることで、第2半導体層と第3半導体層の間の導電型の異なる不純物の相互拡散が抑制されるため、キャリア再結合による損失を低減して変換効率を向上させることができる。
太陽電池セルパネルは、高濃度のn+層およびp+層により変換効率をさらに向上させて高い電圧(電力)を発生させることができる。
また、太陽電池モジュールは、再生インゴットから切り出した半導体セル基板を使用することで、小型のものから所定の大きさのものまで構成でき、かつ、受光面に沿って、一組のn層とp層からなる単位セルが直列となるため、従来と比較して大きな起電力を発生することができる。
太陽電池モジュールは、スクラップウエハを使用して、受光面に沿って、一組のn+層とp+層とからなる単位セルが直列となる半導体セル基板によりなる太陽電池セルパネルを用いて作成されるため、リサイクル性に優れ、また、従来と比較して大きな起電力を発生することができる。
さらに、太陽電池セルパネルの製造方法では、半導体ウエハを重ねて作成した再生インゴットから半導体セル基板を切り出し太陽電池セルパネルを製造するため、既存の設備を用いて、受光面に沿ってn+層とp+層の単位セルが直列となり、従来と比較して大きな起電力を発生することができる太陽電池セルパネルを作成することができる。
太陽電池セルパネルの製造方法では、スクラップウエハを使用して、作成した再生インゴットから半導体セル基板を切り出して、受光面に沿ってn+層とp+層の単位セルが直列となり、従来と比較して大きな起電力を発生することができる太陽電池セルパネルを製造することができる。
さらに、太陽電池モジュールの製造方法では、受光面に沿ってn+層とp+層の単位セルが直列となる太陽電池セルパネルの両端に第1取出電極および第2取出電極を設置して、起電力を取出すことができため、太陽電池セルパネルをさらに直列に設置でき、かつ、太陽電池セルパネルの大きさに合わせた太陽電池モジュールを製造することができる。したがって、従来と比較して大きな起電力を効率よく取り出す太陽電池モジュールを製造することができる。なお、太陽電池モジュールの製造方法では、スクラップウエハを利用しても起電力を効率よく取り出す太陽電池モジュールとして製造できるため、リサイクル性に優れる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図1(a)〜(g)は、半導体ウエハから再生インゴットを作成する工程を示す説明図、図2(a)〜(e)は、再生インゴットから半導体セル基板を切出して太陽電池セルパネルを製造する工程を示す説明図、図3は太陽電池モジュールの一部を切り欠いて、かつ断面にして模式的に示す斜視図、図4は太陽電池モジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。
図1(a)〜(g)は、半導体ウエハから再生インゴットを作成する工程を示す説明図、図2(a)〜(e)は、再生インゴットから半導体セル基板を切出して太陽電池セルパネルを製造する工程を示す説明図、図3は太陽電池モジュールの一部を切り欠いて、かつ断面にして模式的に示す斜視図、図4は太陽電池モジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。
図2(e)および図3に示すように、太陽電池モジュール1は、太陽電池セルパネル14を用いて製造される。はじめに、ここでは、太陽電池セルパネル14の構成から説明する。なお、太陽電池セルパネル14は、p型の半導体基板を使用した例として説明する。
太陽電池セルパネル14は、半導体セル基板11と、この半導体セル基板11の表面に設けた反射防止膜13とを備えている。半導体セル基板11は、拡散防止層(拡散防止膜)4と、第1導電型の第2半導体層としてのn型層(n+層)3と、第1半導体柱としてのp型となるシリコン基板2と、第2導電型の第3半導体層としてのp型層(p+層)5とが単位セルとして、矩形の対向する一辺側から他辺側に向かって繰り返し配置された状態に形成されて受光面11Aを構成している。
太陽電池セルパネル14は、半導体セル基板11と、この半導体セル基板11の表面に設けた反射防止膜13とを備えている。半導体セル基板11は、拡散防止層(拡散防止膜)4と、第1導電型の第2半導体層としてのn型層(n+層)3と、第1半導体柱としてのp型となるシリコン基板2と、第2導電型の第3半導体層としてのp型層(p+層)5とが単位セルとして、矩形の対向する一辺側から他辺側に向かって繰り返し配置された状態に形成されて受光面11Aを構成している。
なお、ここでは、半導体セル基板11は、後記するように、表面に、拡散防止層4と、第1導電型の第2半導体層としてのn型層3を形成し、裏面に第2導電型の第3半導体層としてのp型層5を形成した第1半導体(第1半導体柱)としてのシリコン基板2となる半導体ウエハ9を重ねて製造した再生インゴット10の軸線に平行な平面で切断することで、作成されている。
図1(b)、(c)、(e)に示すように、半導体セル基板11のn型層3は、n型不純物として、例えば、リン(P)を高濃度にドーピング(拡散)させたことにより形成されている。また、拡散防止膜としてn型層3上に形成される拡散防止層4は、ニッケル、チタン、タングステン、タンタル、モリブデン(Ni、Ti、W、Ta、Mo)またはこれらのいずれか一種とシリコン(Si)との化合物がスパッタリングにより形成されることで設けられている。さらに、半導体セル基板11のp型層5は、アルミニウム(Al)がスパッタリング、真空蒸着により設けられて熱処理されるか、あるいは、ホウ素(B)がBSG(ボロンシリケートガラス)として塗布されて加熱処理され、BSGを除去することで、高濃度に形成されている。
なお、各層の典型的な厚さは、一例として、拡散防止層4:数nm〜数100nm、n層3:0.1μm〜1μm、シリコン基板2:500μm〜1000μm、p層5:0.1μm〜1μmである。また、n+およびp+となる高濃度の基準は、1×1017cm-3程度以上である。
なお、各層の典型的な厚さは、一例として、拡散防止層4:数nm〜数100nm、n層3:0.1μm〜1μm、シリコン基板2:500μm〜1000μm、p層5:0.1μm〜1μmである。また、n+およびp+となる高濃度の基準は、1×1017cm-3程度以上である。
半導体セル基板11の受光面11Aは、拡散防止層4、n型層3と、p型となるシリコン基板2と、p型層5とがその順で連続して一端から他端まで形成されており、その最表面を加熱して形成される熱酸化膜12が設けられている。そして、半導体セル基板11は、熱酸化膜12の上に反射防止膜13を形成することで、太陽電池セルパネル14として構成されている。
また、太陽電池セルパネル14の両端に第1取出電極15aおよび第2取出電極15bを設けて、さらに、必要となる太陽電池用のモジュール部品を接続することで太陽電池モジュール1とすることができる。なお、太陽電池モジュール1とした場合、受光面11Aに反射防止膜13、熱酸化膜12を介して光が照射されると、拡散防止層4、n型層3と、p型のシリコン基板2と、p型層5とが直列で接続されているため、太陽電池セルパネル14の両端に電位差が生じる。一例として、150枚の半導体ウエハ9が接続された再生インゴット10から製造した太陽電池セルパネル14を使用する太陽電池モジュールでは、出力電圧として約100Vを取り出すことができる。
つぎに、太陽電池セルパネル14を用いた太陽電池モジュール1の製造方法を図1、図2および図4を参照して説明する。
図1(a)および図4に示すように、単結晶のインゴットから基板状に切出したシリコンウエハである半導体ウエハ9の表面および裏面を鏡面研磨する鏡面研磨工程S1を行う。そして、図1(b)および図4に示すように、鏡面研磨した半導体ウエハ9にリン(P)をドーピングして表面および裏面にn+層を形成するn+層形成工程S2を行う。
図1(a)および図4に示すように、単結晶のインゴットから基板状に切出したシリコンウエハである半導体ウエハ9の表面および裏面を鏡面研磨する鏡面研磨工程S1を行う。そして、図1(b)および図4に示すように、鏡面研磨した半導体ウエハ9にリン(P)をドーピングして表面および裏面にn+層を形成するn+層形成工程S2を行う。
そして、図1(c)および図4に示すように、半導体ウエハ9の表面となるn型層3の上面にニッケル、チタン、タングステン、タンタル、モリブデン(Ni、Ti、W、Ta、Mo)またはこれらのいずれか一種とシリコン(Si)との化合物である拡散防止層4となる拡散防止膜をスパッタリング等の形成手段を介して形成する拡散膜成形工程S3を行う。
さらに、図1(d)および図4に示すように、半導体ウエハ9の裏面のn型層をエッチングにより除去するエッチング工程S4を行う。
さらに、図1(d)および図4に示すように、半導体ウエハ9の裏面のn型層をエッチングにより除去するエッチング工程S4を行う。
つづいて、図1(e)および図4に示すように、半導体ウエハ9の裏面に、p型不純物としてのアルミニウム(Al)を拡散させp型層5を形成するp+層形成工程S5を行う。このp+層形成工程S5は、スパッタリングや真空蒸着により膜厚10nm〜数μmのAl膜を成膜する場合には、後記する再生インゴット10を製造するときに、熱処理の間に、AlがSi中に拡散してp+層となるp型層5を形成する。
また、p+層形成工程S5において、ホウ素(B)を用いる場合には、つぎのような手順による。すなわち、BSG(ボロンシリケートガラス)を半導体ウエハ9の裏面に塗布し、熱処理を行うことで、BがSi中に拡散してp+層であるp型層5を形成する。その後、後記する再生インゴット10を製造する前に、BSGをフッ素酸等で除去する。なお、このBを用いるときには、重なる位置の半導体ウエハ9には、拡散防止層4があることが望ましい。
図1(f)および図4に示すように、裏面にp型層5を形成した半導体ウエハ9をノッチ8を揃えることで結晶方位を揃え重ね合わせて整列させた状態で、電熱炉(図示せず)中に入れて、例えば、200〜1100℃の範囲において、一定の圧力をかけた状態で、所定時間、加熱することで、重なり合う半導体ウエハ9を接合させ再生インゴット10を作製する接合工程S6を行う。
なお接合工程S6において、半導体ウエハ9が自然酸化膜で界面が覆われている場合、200℃未満ではウエハ界面が自然酸化膜表面の水酸基同士の水素結合による接着にとどまっており、十分な接合強度を得ることができない。また、加熱温度が1000℃を超えると、接合面での剥離することはなくなり、十分な接合強度を得ることができる。
なお接合工程S6において、半導体ウエハ9が自然酸化膜で界面が覆われている場合、200℃未満ではウエハ界面が自然酸化膜表面の水酸基同士の水素結合による接着にとどまっており、十分な接合強度を得ることができない。また、加熱温度が1000℃を超えると、接合面での剥離することはなくなり、十分な接合強度を得ることができる。
したがって、接合工程S6における加熱温度の最適範囲は、ウエハ表面の酸化膜の構造や厚みにもよるが200℃以上であり、ここでは下限値を500℃以上としている。また、接合工程S6での加熱温度の上限値は、1100℃以下において、ここでは、1000℃以下としている。したがって、加熱温度は200℃以上1100℃以下とし、さらに好ましい温度範囲として、500℃以上1000℃以下としている。また、加熱時間は、使用する炉の種類や大きさ、接合させるウエハ厚みや、直径により異なるが、実用的には、1時間〜10時間である。なお、炉内雰囲気は、塵埃の付着等が問題にならない清浄なものであれば、特に限定されるものではない。この接合工程S6により複数枚の半導体ウエハ9が円柱状の再生インゴット10として製造される。なお、ここでは、所定圧力は例えば、0.1MPa以上であり、また、加熱所定時間は、例えば、30分以上である。
図2(a)、(b)および図4に示すように、再生インゴット10が作製されたら、再生インゴット10の軸線に平行な平面で、ワイヤソーWs等の切断手段により、太陽電池として使用される半導体セル基板11の板厚となるように切断して半導体セル基板11を切出す切出工程S7を行う。切出した半導体セル基板11の板厚は、例えば、100〜300μm程度である。
なお、切出された半導体セル基板11は、再生インゴット10の切出された位置により板幅寸法が異なる板状となる。例えば、300mmの再生インゴット10であれば、切代が200μm程度とすると、基板厚さを200μmとした場合、厚さ100mmのインゴットから100×200mmの基板が500枚以上切出すことができる。また、切出した半導体セル基板11は、その大きさを揃えるために、スライス前にインゴット10から幅200mmに切り出すことで同じ大きさとして切出しても構わない。
また、切出された半導体セル基板11は、平坦化されると共に、半導体セル基板11の表面の加工変質層を取除く変質層除去工程S8が行われる。ここで行われる変質層除去工程S8は、いわゆるラッピング工程、薬品洗浄を行うエッチング工程である。ラッピング工程は、半導体セル基板11を研磨(ラッピング)して切断加工歪層を小さくし、厚みのばらつきやムラを小さくしている。また、エッチング工程は、ラッピングした半導体セル基板11の表面の切断加工歪層を薬品洗浄(エッチング)により完全に除去すると同時に、基板表面に付着した研磨剤、ワックス、金属不純物、パーティクル(付着ごみ)を除去する。
図2(c)、(d)および図4に示すように、半導体セル基板11の表面(受光面)に表面テクスチャリングとして熱酸化膜12を形成し(酸化膜形成工程)、形成した熱酸化膜12の上に反射防止膜13を形成する反射防止膜形成工程S9を行うことで太陽電池セルパネル14を製造する。反射防止膜13を形成することで、受光面11Aにおける反射が低減され、また、表面再結合が低減される。
図2(e)および図4に示すように、太陽電池セルパネル14の両端に第1取出電極15aおよび第2取出電極15bとなる取出電極15が設置される取出電極設置工程S10が行われる。なお、第1取出電極15aおよび第2取出電極15bは、例えば、銅箔のような可撓性の板で、半導体セル基板11の端面にはんだ等で接合される。そして、半導体セル基板11の裏面と第1取出電極15aおよび第2取出電極15bとは、例えば、絶縁膜、絶縁シート等により接触しないように構成されている。
また、太陽電池用のモジュール部品として必要な部材が接続される(モジュール接続工程S11)ことで、太陽電池モジュール1として製造される。
また、太陽電池用のモジュール部品として必要な部材が接続される(モジュール接続工程S11)ことで、太陽電池モジュール1として製造される。
なお、図1ないし図4では、太陽電池セルパネルおよび太陽電池モジュールを製造する場合に、単結晶の半導体ウエハ9である単結晶シリコンウエハを用いる例として説明したが、半導体ウエハ9は、製造工程において発生する不良なシリコンウエハや、製品として扱う前のテストで使用されるテスト用シリコンウエハ等、正規製品として使用できないシリコンウエハであるスクラップウエハであっても構わない。
このスクラップウエハを用いて太陽電池セルパネル14および太陽電池モジュール1を製造する場合について、図5を参照して説明する。なお、すでに、図1から図4において説明した同じ工程および構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図4におけるフローチャートとの異なる工程は、はじめに、スクラップウエハにすでに形成されている膜を除去する膜除去工程S0および膜除去工程S0の前後で行われるウエハを分類するための工程を行うことである。
スクラップウエハを使用する場合には、各種サイズや、膜の有無による選別を行った上で、膜除去工程S0を行っている。以下、形状分類工程としてサイズ別分類工程および膜の有無分類工程が行われた後に、膜除去工程S0が行われる手順について説明する。
形状分類工程SAは、スクラップウエハの外形を測定してサイズ別に分類するサイズ別分類工程SA1と共に、スクラップウエハの表面に膜(酸化膜、表面電極膜等)の有無により分類する膜の有無分類工程SA2とを行う工程である。なお、スクラップウエハに形成されている膜は、より具体的には、Al、W、Ti、Cu等の金属膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜等である。
形状分類工程SAは、スクラップウエハの外形を測定してサイズ別に分類するサイズ別分類工程SA1と共に、スクラップウエハの表面に膜(酸化膜、表面電極膜等)の有無により分類する膜の有無分類工程SA2とを行う工程である。なお、スクラップウエハに形成されている膜は、より具体的には、Al、W、Ti、Cu等の金属膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜等である。
この形状分類工程SAは、スクラップウエハのサイズ別に分類するサイズ別分類工程SA1と、スクラップウエハの表面に形成された膜の有無により分類する膜の有無分類工程SA2とを、どちらを先に行っても構わない。
形状分類工程SAにおいてサイズ別にスクラップウエハを分類する場合には、例えば、スクラップウエハのサイズとしては、直径300mm、200mmである場合がほとんどで、その他、150mm、125mm、100mmの直径のものもあるが、数としては少ない。そのため、サイズ別分類工程SA1は、搬送径路中あるいは測定位置において、図示しない測定手段を使用して行う。測定手段は、例えば、スクラップウエハの側面に接触する複数の触針によりサイズを測定して判別するものである。
また、サイズ別分類工程SA1では、スクラップウエハの外形サイズ(直径)が測定されて分類できる手段であればよく、例えば、スクラップウエハの映像からサイズを測定して判別することや、さらに、スクラップウエハに光(レーザ光)を走査して外径を計測することでサイズ別に分類すること等であっても構わない。なお、サイズ別分類工程SA1では、サイズの測定(計測)を、スクラップウエハの搬送径路中であっても、搬送先の測定箇所において行っても構わない。
形状分類工程SAにおいて膜の有無により分類する膜の有無分類工程SA2は、スクラップウエハの表面または裏面に膜が有るか無いかにより分類する工程である。この膜の有無分類工程は、図示しない検出手段により膜の有無を検出して分類している。検出手段は、例えば、搬送径路中あるいは検出位置にスクラップウエハの載置面に接触できる窓部があり、その窓部からと、その窓部に対向する上方からスクラップウエハの表裏面に探針(図示せず)を接触させることで表面抵抗を測定して判定している。すなわち、スクラップウエハの表面側の抵抗と、スクラップウエハの裏面側の抵抗とが一致する場合には、膜が無いと判定し、また、一致しない場合には、膜が有ると判定することで、スクラップウエハの表裏に膜の有無を判定している。なお、スクラップウエハの表面および裏面に光を当てて、その当てた光の反射状態により、膜の有無を判定するようにしても構わない。また、膜の有無分類工程SA2では、スクラップウエハの一面の表面抵抗を測定し、次に、反転させて他面の表面抵抗を測定するようにしても構わない。
膜除去工程S0は、スクラップウエハに形成されている膜を除去する工程である。この膜除去工程S0は、機械的手段あるいは化学的手段である膜除去手段により、スクラップウエハの膜を除去している。膜除去手段は、例えば、機械的手段であるグラインディング、ラッピング(平坦面研磨)、ブラストにより表面の膜を除去することや、あるいは、化学的手段である化学エッチングを行うことで表面の膜を除去する。なお、膜除去工程S0は、膜除去手段である機械的手段および化学的手段の両方を行っても構わない。
また、化学エッチングによる膜の除去は、例えば、フッ酸、フッ酸と硝酸の混合物、硝酸、硫酸と過酸化水素の混合物、塩酸、フッ酸と塩酸の混合物などの無機酸類、水酸化カリウム(ナトリウム)水溶液、水酸化四級アルキルアンモニウム水溶液などのアルカリ溶液類が主に使用される。また、スクラップウエハの膜がレジストなど有機皮膜であった場合には、アルカノールアミンに代表される有機アミン類も使用される。膜の除去を行う場合、これらの薬液に、スクラップウエハを浸漬させ各種膜を溶解あるいは剥離させる。なお、レジスト(膜)が有機皮膜であるか否かの判断は、目視による外観観察、有機溶剤への溶解試験、膜の一部を採取して赤外分光分析を実施するなどで判断できる。
スクラップウエハから膜の溶解あるいは剥離を行う際、液の攪拌、循環、スクラップウエハを浸漬させた容器、あるいは、スクラップウエハを載置している載置面を振動させる動作を併用しても構わない。また、複数種類の薬液を組み合わせて膜の除去を行うこともあり、例えば、水酸化ナトリウム水溶液で処理した後、フッ酸に浸漬させることで、スクラップウエハの膜を除去している。なお、ここでは通常は化学的手段により膜除去を試み、それだけでは膜を除去できない場合に機械的手段を採用している。ウエハ表面にパターンの跡が存在する場合には機械的手段が必須となる。また、化学的性質が極端に異なる複数の膜が積層されている場合、単一の薬液では全ての膜を除去できないので、例えば、有機溶剤に浸漬して、レジスト膜を除去した後にフッ酸に浸漬して残りの金属膜や誘電体膜を除去する。あるいは、銅や銀のような貴な金属膜が存在する場合、硝酸に浸漬してそれらを除去した後にフッ酸に浸漬して誘電体膜を除去している。
膜除去工程S0が終了したスクラップウエハと、膜の有無分類工程SA2において膜が無いと判定されたスクラップウエハは、性能分類工程SA3により、スクラップウエハの性能に応じて分類される。この性能分類工程SA3では、p型であるかn型であるかの判定と、比抵抗の値を検出して予め設定された値の範囲内であるかにより分類している。p型およびn型の判定は、シリコンウエハにホウ素、アルミニウム、リン、砒素等がドープされているため、例えば、熱起電力法が用いられ、ASTM F42(米国材料試験協会;American Society for Testing and Materials)に従って熱の伝わり方が測定されて行われる。そして、測定された値によりn型とp型に分類される。また、多結晶であるか、単結晶であるかの分類も行われる。多結晶と単結晶の分類は、例えば、X線回折で判別する。また、多結晶で結晶粒が大きい場合、化学エッチングすれば結晶面によって光反射率が異なるので光学的な手段により判別することができる。
このように、膜の除去と、ウエハの分類とが行われたスクラップウエハは、鏡面研磨工程S1により表面および裏面が研磨され、すでに図1、図2および図4により説明した各工程により太陽電池セルパネル14が製造され、その製造した太陽電池セルパネル14を用いて太陽電池モジュール1が製造されることになる。なお、多結晶の基板と、単結晶の基板では、多結晶の方が、結晶粒界で再結合があるため電流の損失があり、発電効率が単結晶の場合よりも数割低いものとなる。
スクラップウエハを使用することで、再生インゴット10を製造した後に切出される半導体セル基板11は、類似単結晶基板として、太陽電池用シリコン基板に使用することができる。また、スクラップウエハを使用することで、太陽電池セルパネル14および太陽電池モジュール1が製造されため、リサイクル性にすぐれる。
以上説明したように、太陽電池セルパネル14およびな太陽電池モジュール1は、従来の構成のものと比較して製造が簡単で、かつ、大きな電圧を発生させることができる。
なお、再生インゴット10を製造するときに、半導体ウエハ9の重ね合わせ方向に加圧する加圧工程を行う場合は、円柱状に整列させた後で、接合工程S6の間に行う。その場合は、ホットプレス装置により所定圧力をかけて行うこととしてもよい。
なお、再生インゴット10を製造するときに、半導体ウエハ9の重ね合わせ方向に加圧する加圧工程を行う場合は、円柱状に整列させた後で、接合工程S6の間に行う。その場合は、ホットプレス装置により所定圧力をかけて行うこととしてもよい。
また、太陽電池セルパネル14は、熱酸化膜12を介して反射防止膜13を設ける構成として説明したが、受光面11Aに直接反射防止膜13を設ける構成としても構わない。
さらに、太陽電池セルパネル14および太陽電池モジュール1の製造工程であり図4および図5において、拡散防止膜形成工程S3、エッチング工程S4、変質層除去工程S8を除いた工程により、n型層3と、シリコン基板(第1半導体柱)2と、p型層5とが一組の単位セルとなりその単位セルが直列となるようにその順に設置された太陽電池セルパネルの構成を製造することができる。
また、n+層形成工程により半導体セル基板11の周側面には、n+層が形成された状態となっているが、この周側面のn+層は、そのままの状態であっても、また、除去することとしても構わない。
また、n+層形成工程により半導体セル基板11の周側面には、n+層が形成された状態となっているが、この周側面のn+層は、そのままの状態であっても、また、除去することとしても構わない。
さらに、図1ないし図4、あるいは、スクラップウエハを用いる場合、受光面11Aに熱酸化膜12および反射防止膜13を形成する構成として説明したが、熱酸化膜12および反射防止膜13を形成しなくても構わない。
また、反射防止膜13を設けることなく熱酸化膜12のみを半導体セル基板11の表面である受光面11A(半導体セル基板11の一方の面)および/または受光面11Aの裏面(半導体セル基板11の他方の面)に形成する構成であっても構わない。
さらに、熱酸化膜12を、受光面11A(一方の面)および受光面11Aの裏面(他方の面)に形成する構成とした場合、受光面11Aのみに熱酸化膜12を介して反射防止膜13を形成することや、受光面11A(半導体セル基板11)の裏面の酸化防止膜12のみに反射防止膜13を形成することや、あるいは、表裏面の熱酸化膜12のそれぞれに反射防止膜13をそれぞれ形成する構成としても構わない。
また、n+層およびp+層として説明したが、n層およびp層であっても構わない。
また、反射防止膜13を設けることなく熱酸化膜12のみを半導体セル基板11の表面である受光面11A(半導体セル基板11の一方の面)および/または受光面11Aの裏面(半導体セル基板11の他方の面)に形成する構成であっても構わない。
さらに、熱酸化膜12を、受光面11A(一方の面)および受光面11Aの裏面(他方の面)に形成する構成とした場合、受光面11Aのみに熱酸化膜12を介して反射防止膜13を形成することや、受光面11A(半導体セル基板11)の裏面の酸化防止膜12のみに反射防止膜13を形成することや、あるいは、表裏面の熱酸化膜12のそれぞれに反射防止膜13をそれぞれ形成する構成としても構わない。
また、n+層およびp+層として説明したが、n層およびp層であっても構わない。
1 太陽電池モジュール
2 シリコン基板
3 n型層
4 拡散防止層
5 p型層
8 ノッチ
9 半導体ウエハ
10 再生インゴット
11 半導体セル基板
11A 受光面
12 熱酸化膜
13 反射防止膜
14 太陽電池セルパネル
15 取出電極
15a 第1取出電極
15b 第2取出電極
S0 膜除去工程
S1 鏡面研磨工程
S2 n+層形成工程
S3 拡散膜成形工程
S4 エッチング工程
S5 p+層形成工程
S6 接合工程
S7 切出工程
S8 変質層除去工程
S9 反射防止膜形成工程
S10 取出電極設置工程
SA 形状分類工程
SA1 サイズ別分類工程
SA2 有無分類工程
SA3 性能分類工程
Ws ワイヤソー
2 シリコン基板
3 n型層
4 拡散防止層
5 p型層
8 ノッチ
9 半導体ウエハ
10 再生インゴット
11 半導体セル基板
11A 受光面
12 熱酸化膜
13 反射防止膜
14 太陽電池セルパネル
15 取出電極
15a 第1取出電極
15b 第2取出電極
S0 膜除去工程
S1 鏡面研磨工程
S2 n+層形成工程
S3 拡散膜成形工程
S4 エッチング工程
S5 p+層形成工程
S6 接合工程
S7 切出工程
S8 変質層除去工程
S9 反射防止膜形成工程
S10 取出電極設置工程
SA 形状分類工程
SA1 サイズ別分類工程
SA2 有無分類工程
SA3 性能分類工程
Ws ワイヤソー
Claims (14)
- 矩形に形成された半導体セル基板の一方の面を受光面とし、当該受光面に受けた光を光電変換する太陽電池セルパネルにおいて、
前記半導体セル基板は、一端面に第1導電型の第2半導体層を有し、前記他端面に第2導電型の第3半導体層を有する第1半導体柱と、この第1半導体柱の第2半導体層または第3半導体層の少なくともいずれか一方に設けた拡散防止層とを、前記矩形の対向する一辺から他辺に向かう前記受光面に沿う方向に順に繰り返して複数接続して設けたことを特徴とする太陽電池セルパネル。 - 前記第1導電型の第2導体層は、n型不純物を高濃度にドーピングされたn+層であり、前記第2導電型の第3導体層は、p型不純物を高濃度でドーピングされたp+層であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池セルパネル。
- 前記半導体セル基板の受光面および/または前記半導体セル基板の他方の面となる裏面に熱酸化膜を設けることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池セルパネル。
- 前記半導体セル基板の受光面に前記熱酸化膜を介して反射防止膜を設けることを特徴とする請求項3に記載の太陽電池セルパネル。
- 前記半導体セル基板の裏面に前記熱酸化膜を介して反射防止膜を設けたことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の太陽電池セルパネル。
- 太陽電池セルパネルを接続して設けた太陽電池モジュールであって、
矩形に形成された半導体セル基板と、この半導体セル基板の一端でその矩形の一辺に沿って設けた第1取出電極と、前記半導体セル基板の他端でその矩形の他辺に沿って設けた第2取出電極と、を備え、
前記半導体セル基板は、一端面に第1導電型の第2半導体層を有し他端面に第2導電型の第3半導体層を有する第1半導体柱と、この第1半導体柱の第2半導体層または第3半導体層の少なくともいずれか一方に設けた拡散防止層とを、前記第1取出電極から前記第2取出電極に向かう前記受光面に沿う方向に順に繰り返して複数接続して設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記第1取出電極および前記第2取出電極は、水平板部と垂直板部とを備え、前記第1導電型の第2半導体層が、前記垂直板部の一側面に接続され、前記第2導電型の第3半導体層が、前記垂直板部の他側面に接続されたことを特徴とする請求項6の太陽電池モジュール。
- 前記第1導電型の第2導体層は、n型不純物を高濃度にドーピングされたn+層であり、前記第2導電型の第3導体層は、p型不純物を高濃度でドーピングされたp+層であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の太陽電池モジュール。
- 半導体ウエハを円柱状に形成した再生インゴットから切り出して形成した太陽電池セルパネルの製造方法であって、
前記半導体ウエハの表面および裏面を鏡面に研磨する鏡面研磨工程と、
前記鏡面に研磨された半導体ウエハにn型不純物を拡散させて表面にn+層を形成するn+層形成工程と、
前記半導体ウエハの裏面にp型不純物を拡散させp+層を形成するp+層形成工程と、
前記p+層を形成した半導体ウエハの結晶方位を揃えて重ね合わせて所定温度により接合させ再生インゴットを製造する接合工程と、
前記再生インゴットの軸線に平行な平面で当該再生インゴットを切断し、太陽電池用の半導体セル基板を切り出す切出工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルパネルの製造方法。 - 半導体ウエハを円柱状に形成した再生インゴットから切り出して形成した太陽電池セルパネルの製造方法であって、
前記半導体ウエハの表面および裏面を鏡面に研磨する鏡面研磨工程と、
前記鏡面に研磨された半導体ウエハにn型不純物を拡散させて表面にn+層を形成するn+層形成工程と、
前記半導体ウエハの表面のn+層上に拡散防止膜を形成する拡散防止膜形成工程と、
前記拡散防止膜を形成した前記半導体ウエハの裏面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングした半導体ウエハの裏面にp型不純物を拡散させてp+層を形成するp+層形成工程と、
前記p+層を形成した半導体ウエハの結晶方位を揃えて重ね合わせて所定温度により接合させ再生インゴットを製造する接合工程と、
前記再生インゴットの軸線に平行な平面で当該再生インゴットを切断し太陽電池用の半導体セル基板を切り出す切出工程と、
切り出した前記半導体セル基板を平坦化すると共に、前記半導体セル基板の加工変質層を取除く変質層除去工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルパネルの製造方法。 - 正規製品である半導体ウエハとして利用できないスクラップウエハを円柱状の再生インゴットにして切り出して形成した太陽電池セルパネルの製造方法であって、
前記スクラップウエハに形成された膜を除去する膜除去工程と、
前記スクラップウエハの膜を除去した表面および裏面を鏡面に研磨する鏡面研磨工程と、
前記鏡面に研磨されたスクラップウエハにn型不純物を拡散させて表面にn+層を形成するn+層形成工程と、
前記スクラップウエハの裏面にp型不純物を拡散させてp+層を形成するp+層形成工程と、
前記p+層を形成した前記スクラップウエハの結晶方位を揃えて重ね合わせて所定温度により接合させ再生インゴットを製造する接合工程と、
前記製造した再生インゴットの軸線に平行な平面で当該再生インゴットを切断し、太陽電池用の半導体セル基板を切り出す切出工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルパネルの製造方法。 - 正規製品である半導体ウエハとして利用できないスクラップウエハを円柱状の再生インゴットにして切り出して形成した太陽電池セルパネルの製造方法であって、
前記スクラップウエハに形成された膜を除去する膜除去工程と、
前記スクラップウエハの膜を除去した表面および裏面を鏡面に研磨する鏡面研磨工程と、
前記鏡面に研磨された前記スクラップウエハの表面にn型不純物を拡散させて表面および裏面にn+層を形成するn層形成工程と、
前記スクラップウエハの表面のn+層上に拡散防止膜を形成する拡散防止膜形成工程と、
前記拡散防止膜を形成した前記スクラップウエハの裏面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングした前記スクラップウエハの裏面にp型不純物を拡散させてp+層を形成するp+層形成工程と、
前記p+層を形成した前記スクラップウエハの結晶方位を揃えて重ね合わせて、所定の温度により接合させ再生インゴットを製造する接合工程と、
前記製造した再生インゴットの軸線に平行な平面で当該再生インゴットを切断し、太陽電池用の半導体セル基板を切り出す切出工程と、
切り出した前記半導体セル基板を平坦化すると共に、前記半導体セル基板の加工変質層を取除く変質層除去工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルパネルの製造方法。 - 半導体ウエハを円柱状に形成した再生インゴットから切り出して形成した太陽電池セルパネルを用いて設けた太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記半導体ウエハの表面および裏面を鏡面に研磨する鏡面研磨工程と、
前記鏡面に研磨された半導体ウエハにn型不純物を拡散させて表面にn+層を形成するn+層形成工程と、
前記半導体ウエハの裏面にp型不純物を拡散させp+層を形成するp+層形成工程と、
前記p+層を形成した半導体ウエハの結晶方位を揃えて重ね合わせて所定温度により接合させ再生インゴットを製造する接合工程と、
前記再生インゴットの軸線に平行な平面で当該再生インゴットを切断し、太陽電池用の半導体セル基板を切り出す切出工程と、
前記太陽電池セルパネルのn+層となる一端に第1取出電極を設けると共に、当該太陽電池セルパネルのp+層となる他端に第2取出電極を設ける電極設置工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 - 正規製品である半導体ウエハとして利用できないスクラップウエハを円柱状の再生インゴットにして切り出して形成した太陽電池セルパネルを用いて設けた太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記スクラップウエハに形成された膜を除去する膜除去工程と、
前記スクラップウエハの膜を除去した表面および裏面を鏡面に研磨する鏡面研磨工程と、
前記鏡面に研磨された半導体ウエハにn型不純物を拡散させて表面にn+層を形成するn+層形成工程と、
前記スクラップウエハの裏面にp型不純物を拡散させp+層を形成するp+層形成工程と、
前記p+層を形成した前記スクラップウエハの結晶方位を揃えて重ね合わせて所定温度により接合させ再生インゴットを製造する接合工程と、
前記製造した再生インゴットの軸線に平行な平面で当該再生インゴットを切断し、太陽電池用の半導体セル基板を切り出す切出工程と、
前記半導体セル基板に反射防止膜を設けた太陽電池セルパネルのn+層となる一端に第1取出電極を設けると共に、当該太陽電池セルパネルのp+層となる他端に第2取出電極を設ける電極設置工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011222682A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Shin Etsu Chem Co Ltd | シリコン酸化膜の形成方法及び太陽電池の製造方法 |
CN103390660A (zh) * | 2012-05-09 | 2013-11-13 | 上海太阳能工程技术研究中心有限公司 | 晶体硅太阳能电池及其制作方法 |
KR20160031818A (ko) * | 2014-09-15 | 2016-03-23 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 |
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WO2024014537A1 (ja) * | 2022-07-14 | 2024-01-18 | 国際先端技術総合研究所株式会社 | 積層型光起電ブロック |
-
2007
- 2007-12-18 JP JP2007326089A patent/JP2009152223A/ja active Pending
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