JP2749228B2 - 光起電力素子の製造方法 - Google Patents
光起電力素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光エネルギーを電気エ
ネルギーに変換する光起電力素子の製造方法に関する。
ネルギーに変換する光起電力素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】結晶系シリコン薄型太陽電池において
は、光を十分に吸収する目的から、例えば、図４に示す
コルゲート型太陽電池のように、ｐ型単結晶シリコン基
板ａの両側に、Ｖ字型の溝ｂ，ｂ，…が多数平行に形成
されてなる構造のものがあり、これにより、反射光を有
効に利用して光閉じ込めを行うようにされている（Con
f.Rec.20th IEEE Photovolt. Special. Conf.(1988), p
p 792〜795 （株式会社日立製作所中央研究所）参
照）。尚、図４において、ｃはｐ+型層、ｄはｎ+型層、
ｅはシリコン酸化膜、ｆは表面電極およびｇは裏面電極
を示す。
は、光を十分に吸収する目的から、例えば、図４に示す
コルゲート型太陽電池のように、ｐ型単結晶シリコン基
板ａの両側に、Ｖ字型の溝ｂ，ｂ，…が多数平行に形成
されてなる構造のものがあり、これにより、反射光を有
効に利用して光閉じ込めを行うようにされている（Con
f.Rec.20th IEEE Photovolt. Special. Conf.(1988), p
p 792〜795 （株式会社日立製作所中央研究所）参
照）。尚、図４において、ｃはｐ+型層、ｄはｎ+型層、
ｅはシリコン酸化膜、ｆは表面電極およびｇは裏面電極
を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記Ｖ溝
ｂ，ｂ，…は、前記単結晶シリコン基板ａの両面にアル
カリ異方性エッチングを施して形成されているが、この
ように両側にＶ溝ｂ，ｂ，…を有する構造では、その製
造工程が複雑であるとともに、Ｖ溝ｂ，ｂ，…の角度や
太陽電池のバルク層の厚さの制御が困難である。しか
も、Ｖ溝ｂ，ｂ，…形成後の単結晶シリコン基板ａは厚
さが５０μｍ程度であるために、強度が不十分で割れや
すいという問題もあった。
ｂ，ｂ，…は、前記単結晶シリコン基板ａの両面にアル
カリ異方性エッチングを施して形成されているが、この
ように両側にＶ溝ｂ，ｂ，…を有する構造では、その製
造工程が複雑であるとともに、Ｖ溝ｂ，ｂ，…の角度や
太陽電池のバルク層の厚さの制御が困難である。しか
も、Ｖ溝ｂ，ｂ，…形成後の単結晶シリコン基板ａは厚
さが５０μｍ程度であるために、強度が不十分で割れや
すいという問題もあった。
【０００４】本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされ
たものであって、製造が容易であるとともに、Ｖ溝の角
度やバルク層の厚さの制御も確実であり、しかも、十分
な強度を有する光起電力素子の製造方法を提供すること
を目的とする。
たものであって、製造が容易であるとともに、Ｖ溝の角
度やバルク層の厚さの制御も確実であり、しかも、十分
な強度を有する光起電力素子の製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光起電力素子の
製造方法は、結晶系シリコン表面に微細なＶ字型の溝が
多数平行に形成してなる基板上に、シリコンと屈折率の
異なる絶縁膜を設け、この絶縁膜を前記溝の底部分の基
板表面が露出するようにパターニングし、その上に一導
電型のシリコン薄膜をラテラルシーディングエピタキシ
ャルにより形成した後、このシリコン薄膜上に他導電型
のシリコン薄膜を形成することを特徴とする。
製造方法は、結晶系シリコン表面に微細なＶ字型の溝が
多数平行に形成してなる基板上に、シリコンと屈折率の
異なる絶縁膜を設け、この絶縁膜を前記溝の底部分の基
板表面が露出するようにパターニングし、その上に一導
電型のシリコン薄膜をラテラルシーディングエピタキシ
ャルにより形成した後、このシリコン薄膜上に他導電型
のシリコン薄膜を形成することを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明の製造方法によれば、下地基板の結晶系
シリコン表面のみにＶ溝を形成するだけですむために、
その製造工程が単純である。このため、Ｖ溝の角度およ
びバルク層の厚さの制御が確実に行える。
シリコン表面のみにＶ溝を形成するだけですむために、
その製造工程が単純である。このため、Ｖ溝の角度およ
びバルク層の厚さの制御が確実に行える。
【０００７】また、Ｖ溝を下地基板の片面にのみ形成す
るため、下地基板の厚さを強度的に十分な程度に確保で
き、これにより、下地基板が支持基板として作用し得、
強固な構造となる。
るため、下地基板の厚さを強度的に十分な程度に確保で
き、これにより、下地基板が支持基板として作用し得、
強固な構造となる。
【０００８】シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）等の絶縁膜の
パターンを形成することにより、ポイントコンタクトに
よる表面再結合速度の低減、およびシリコンとシリコン
酸化膜の屈折率の違いによる光閉じ込めを同時に計れ
る。さらに、下地基板を低抵抗としておくことにより裏
面ＢＳＦ（Back Surface Field)化も計れる。
パターンを形成することにより、ポイントコンタクトに
よる表面再結合速度の低減、およびシリコンとシリコン
酸化膜の屈折率の違いによる光閉じ込めを同時に計れ
る。さらに、下地基板を低抵抗としておくことにより裏
面ＢＳＦ（Back Surface Field)化も計れる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づいて説明する。図１は本発明に係る光起電力素子から
なる太陽電池の構造図であって、この太陽電池は、具体
的には単結晶シリコン膜を用いた、アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）／単結晶シリコンヘテロ接合太陽電池で
ある。
づいて説明する。図１は本発明に係る光起電力素子から
なる太陽電池の構造図であって、この太陽電池は、具体
的には単結晶シリコン膜を用いた、アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）／単結晶シリコンヘテロ接合太陽電池で
ある。
【００１０】図１において、１は低抵抗（ｎ+ ）単結晶
シリコンからなる下地基板で、その表面にはＶ字型の溝
１ａ，１ａ，…が多数平行に形成されている。２は酸化
シリコン（ＳｉＯ2 ）等のようにシリコンと屈折率の異
なる絶縁膜であり、図に示すように基板１上に設けら
れ、部分的に基板１表面が露出するようにパターニング
されている。この実施例ではＶ字型の溝１ａ，１ａの底
の部分の基板１表面が露出するようにパターニングされ
ている。３はｎ型単結晶シリコン薄膜、４はｐ型アモル
ファスシリコン薄膜であり、このｎ型単結晶シリコン薄
膜３とｐ型アモルファスシリコン薄膜４との接合界面が
発電層として寄与する。５は透明導電膜、６裏面電極，
７は表面側取り出し電極である。光Ａの入射方向は図示
のように前記下地基板１とは反対側である。
シリコンからなる下地基板で、その表面にはＶ字型の溝
１ａ，１ａ，…が多数平行に形成されている。２は酸化
シリコン（ＳｉＯ2 ）等のようにシリコンと屈折率の異
なる絶縁膜であり、図に示すように基板１上に設けら
れ、部分的に基板１表面が露出するようにパターニング
されている。この実施例ではＶ字型の溝１ａ，１ａの底
の部分の基板１表面が露出するようにパターニングされ
ている。３はｎ型単結晶シリコン薄膜、４はｐ型アモル
ファスシリコン薄膜であり、このｎ型単結晶シリコン薄
膜３とｐ型アモルファスシリコン薄膜４との接合界面が
発電層として寄与する。５は透明導電膜、６裏面電極，
７は表面側取り出し電極である。光Ａの入射方向は図示
のように前記下地基板１とは反対側である。
【００１１】次に、前記光起電力素子の製造方法につき
図２及び図３を参照して説明する。まず、下地基板１の
表面に、機械的エッチングにより、Ｖ字型の溝１ａ，１
ａ，…を多数平行に形成した後（図２(a) 参照）、この
表面上に、酸化シリコンからなる絶縁膜２を形成し、Ｖ
字型の溝１ａ，１ａの底の部分の基板１表面が露出する
ようにパターニングする（図２(b) 参照）。続いて、こ
の絶縁膜２の上に、液相成長法（ＬＰＥ）等により、ｎ
型単結晶シリコン薄膜をラテラルシーディングエピタキ
シャル（Lateral Seeding Epitaxitial)して形成する。
（図２(c) 参照）。続いて、ｎ型単結晶シリコン薄膜３
上に、ＬＰＣＶＤ法などにより、ｐ型アモルファスシリ
コン薄膜４を形成し（図３(a) 参照）、ｎ型単結晶シリ
コン薄膜３とｐ型アモルファスシリコン薄膜４との接合
界面が発電層となる。然る後、ｐ型アモルファスシリコ
ン薄膜４上にＴＣＯ等の透明導電膜５を設ける（図３
(b) 参照）。そして、透明導電膜５上に取り出し電極７
を、基板１の裏面に裏面電極６を形成して図１に示す光
起電力素子が得られる。
図２及び図３を参照して説明する。まず、下地基板１の
表面に、機械的エッチングにより、Ｖ字型の溝１ａ，１
ａ，…を多数平行に形成した後（図２(a) 参照）、この
表面上に、酸化シリコンからなる絶縁膜２を形成し、Ｖ
字型の溝１ａ，１ａの底の部分の基板１表面が露出する
ようにパターニングする（図２(b) 参照）。続いて、こ
の絶縁膜２の上に、液相成長法（ＬＰＥ）等により、ｎ
型単結晶シリコン薄膜をラテラルシーディングエピタキ
シャル（Lateral Seeding Epitaxitial)して形成する。
（図２(c) 参照）。続いて、ｎ型単結晶シリコン薄膜３
上に、ＬＰＣＶＤ法などにより、ｐ型アモルファスシリ
コン薄膜４を形成し（図３(a) 参照）、ｎ型単結晶シリ
コン薄膜３とｐ型アモルファスシリコン薄膜４との接合
界面が発電層となる。然る後、ｐ型アモルファスシリコ
ン薄膜４上にＴＣＯ等の透明導電膜５を設ける（図３
(b) 参照）。そして、透明導電膜５上に取り出し電極７
を、基板１の裏面に裏面電極６を形成して図１に示す光
起電力素子が得られる。
【００１２】ところで、ｎ型単結晶シリコン薄膜３側の
電極取り出しはＶ字型の溝１ａ，１ａの底の部分の基板
１表面が露出部分とコンタクトする領域を介して行われ
るため、ポイントコンタクトになり、表面再結合速度の
低減がされる。また、シリコンとシリコン酸化膜の屈折
率の違いによる光閉じ込め効果を有する。
電極取り出しはＶ字型の溝１ａ，１ａの底の部分の基板
１表面が露出部分とコンタクトする領域を介して行われ
るため、ポイントコンタクトになり、表面再結合速度の
低減がされる。また、シリコンとシリコン酸化膜の屈折
率の違いによる光閉じ込め効果を有する。
【００１３】次に、以上のように構成された太陽電池
（本発明品）について、従来法による太陽電池（従来
品）と比較して行った光起電力特性試験の結果を表１に
示す。
（本発明品）について、従来法による太陽電池（従来
品）と比較して行った光起電力特性試験の結果を表１に
示す。
【００１４】なお、この試験に使用された本発明品は図
１に示す構造のもので、上述した方法で形成された発電
層３の上に、ｐ型アモルファスシリコン膜４を表２の条
件下で形成して接合を作ったものである。また、従来品
は、ｎ型単結晶シリコン基板の両面に従来法によりＶ溝
を形成し、その上にｎ型アモルファスシリコン膜を形成
して接合を作ったものである。
１に示す構造のもので、上述した方法で形成された発電
層３の上に、ｐ型アモルファスシリコン膜４を表２の条
件下で形成して接合を作ったものである。また、従来品
は、ｎ型単結晶シリコン基板の両面に従来法によりＶ溝
を形成し、その上にｎ型アモルファスシリコン膜を形成
して接合を作ったものである。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】表１から明らかなように、本発明品は、Ｖ
字型の溝１ａ，１ａ，…が下地基板１の表面側にのみ形
成されているにも係わらず、従来品と同程度の変換効率
が得られることが判明した。
字型の溝１ａ，１ａ，…が下地基板１の表面側にのみ形
成されているにも係わらず、従来品と同程度の変換効率
が得られることが判明した。
【００１８】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ることなく種々設計変更可能である。例えば、図示例に
おいては、下地基板１として単結晶シリコン基板が用い
られているが、この他、キャスト多結晶シリコン基板も
使用でき、あるいは、金属板の表面をアモルファスシリ
コン膜で被った後、このアモルファスシリコン膜を結晶
化してなる構造としても良い。
ることなく種々設計変更可能である。例えば、図示例に
おいては、下地基板１として単結晶シリコン基板が用い
られているが、この他、キャスト多結晶シリコン基板も
使用でき、あるいは、金属板の表面をアモルファスシリ
コン膜で被った後、このアモルファスシリコン膜を結晶
化してなる構造としても良い。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
結晶系シリコン表面に微細なＶ字型の溝が多数平行に形
成してなる基板上に、シリコンと屈折率の異なる絶縁膜
のパターンを形成し、その上にシリコン薄膜をラテラル
シーディングエピタキシャルして形成するから、従来法
と同程度の変換効率を確保しつつ製造工程の単純化が図
れ、Ｖ溝の角度やバルク層の厚さの制御も確実である。
結晶系シリコン表面に微細なＶ字型の溝が多数平行に形
成してなる基板上に、シリコンと屈折率の異なる絶縁膜
のパターンを形成し、その上にシリコン薄膜をラテラル
シーディングエピタキシャルして形成するから、従来法
と同程度の変換効率を確保しつつ製造工程の単純化が図
れ、Ｖ溝の角度やバルク層の厚さの制御も確実である。
【００２０】また、Ｖ溝を下地基板の片面にのみ形成す
ることにより、下地基板の厚さを強度的に十分な程度に
確保して、この下地基板に支持基板としての機能を付与
することができ、強固な構造を得ることが可能である。
ることにより、下地基板の厚さを強度的に十分な程度に
確保して、この下地基板に支持基板としての機能を付与
することができ、強固な構造を得ることが可能である。
【００２１】さらに、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）等絶
縁膜のパターンの形成により、ポイントコンタクトによ
る表面再結合速度の低減と、シリコンおよびシリコン酸
化膜の屈折率の違いによる光閉じ込めを同時に計ること
ができ、また、下地基板を低抵抗としておくことにより
裏面ＢＳＦ化も計れる。
縁膜のパターンの形成により、ポイントコンタクトによ
る表面再結合速度の低減と、シリコンおよびシリコン酸
化膜の屈折率の違いによる光閉じ込めを同時に計ること
ができ、また、下地基板を低抵抗としておくことにより
裏面ＢＳＦ化も計れる。
【図１】本発明に係る一実施例であるヘテロ接合太陽電
池の構造を示す断面図である。
池の構造を示す断面図である。
【図２】同ヘテロ接合太陽電池における発電層の形成方
法を説明するための工程別の断面図である。
法を説明するための工程別の断面図である。
【図３】同ヘテロ接合太陽電池における発電層の形成方
法を説明するための工程別の断面図である。
法を説明するための工程別の断面図である。
【図４】従来の結晶系シリコン薄型太陽電池であるコル
ゲート型太陽電池の構造を示す図である。
ゲート型太陽電池の構造を示す図である。
１ ｎ型単結晶シリコンからなる下地基板 １ａ Ｖ字型の溝 ２ 酸化シリコン等からなる絶縁膜のパターン ３ 単結晶シリコン薄膜からなる発電層 ４ ｐ型アモルファスシリコン膜 ５ 透明導電膜 ６ 裏面電極 ７ 表面電極 Ａ 光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/04
Claims (3)
- 【請求項１】 結晶系シリコン表面に微細なＶ字型の溝
が多数平行に形成してなる基板上に、シリコンと屈折率
の異なる絶縁膜を設け、この絶縁膜を前記溝の底部分の
基板表面が露出するようにパターニングし、その上に一
導電型のシリコン薄膜をラテラルシーディングエピタキ
シャルにより形成した後、このシリコン薄膜上に他導電
型のシリコン薄膜を形成することを特徴とする光起電力
素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記基板がキャスト多結晶シリコン基板
である請求項１に記載の光起電力素子の製造法。 - 【請求項３】 前記基板が、金属板の表面をアモルファ
スシリコン膜で被った後、このアモルファスシリコン膜
を結晶化してなる請求項１に記載の光起電力素子の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4056162A JP2749228B2 (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 光起電力素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4056162A JP2749228B2 (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 光起電力素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218466A JPH05218466A (ja) | 1993-08-27 |
| JP2749228B2 true JP2749228B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=13019403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4056162A Expired - Fee Related JP2749228B2 (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 光起電力素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749228B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2013014860A1 (ja) * | 2011-07-26 | 2015-02-23 | パナソニック株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7820472B2 (en) | 2008-11-13 | 2010-10-26 | Applied Materials, Inc. | Method of forming front contacts to a silicon solar cell without patterning |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489423A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Kawasaki Steel Co | Manufacture of epitaxial si substrate |
| JPH03206669A (ja) * | 1990-01-08 | 1991-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池 |
-
1992
- 1992-02-05 JP JP4056162A patent/JP2749228B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2013014860A1 (ja) * | 2011-07-26 | 2015-02-23 | パナソニック株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05218466A (ja) | 1993-08-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |