JP2934072B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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- JP2934072B2 JP2934072B2 JP3227733A JP22773391A JP2934072B2 JP 2934072 B2 JP2934072 B2 JP 2934072B2 JP 3227733 A JP3227733 A JP 3227733A JP 22773391 A JP22773391 A JP 22773391A JP 2934072 B2 JP2934072 B2 JP 2934072B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高効率の積層型の太陽
電池の製造方法に関する。
電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池の高効率化のためには、バンド
ギャップの異なる（即ち、吸収する光の波長が異なる）
半導体物質からなるセルを積層することが行われてい
る。
ギャップの異なる（即ち、吸収する光の波長が異なる）
半導体物質からなるセルを積層することが行われてい
る。
【０００３】図４は、このような従来の太陽電池の積層
構造を示している。ｐ＋−Ｓｉ２１、ｐ−Ｓｉ２２、ｎ
＋−Ｓｉ２３からなるＳｉの下部セル２０、ＧａＰのト
ンネル接合部２４及びｐ＋−ＧａＰ２５、ｐ−ＧａＰ２
６、ｎ＋−ＧａＰ２７からなるＧａＰの上部セル３０が
積層されている。２８は（−）電極、２９は（＋）電極
である。ＧａＰは、Ｓｉよりも広いバンドギャップをも
っているが格子定数が近く、Ｓｉ上へのエピタキシャル
成長が可能である。このため、ＧａＰのトンネル接合部
２４及び上部セル３０は、Ｓｉの下部セル２０上にＭＯ
ＣＶＤ法により形成されている。
構造を示している。ｐ＋−Ｓｉ２１、ｐ−Ｓｉ２２、ｎ
＋−Ｓｉ２３からなるＳｉの下部セル２０、ＧａＰのト
ンネル接合部２４及びｐ＋−ＧａＰ２５、ｐ−ＧａＰ２
６、ｎ＋−ＧａＰ２７からなるＧａＰの上部セル３０が
積層されている。２８は（−）電極、２９は（＋）電極
である。ＧａＰは、Ｓｉよりも広いバンドギャップをも
っているが格子定数が近く、Ｓｉ上へのエピタキシャル
成長が可能である。このため、ＧａＰのトンネル接合部
２４及び上部セル３０は、Ｓｉの下部セル２０上にＭＯ
ＣＶＤ法により形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の積層型
の太陽電池にあっては、効率が予想ほど向上せず、ま
た、接合が劣化するという問題があった。この理由は、
次のように考えられる。即ち、（１）エピタキシャル成
長の際、その処理温度及び時間により、トンネル接合部
を構成するＧａＰ中のＰ（リン）が下部セルのｐ−Ｓｉ
に拡散してそのｐ／ｎ接合を劣化させる。（２）トンネ
ル接合部で下部セルのキャリアが再結合して効率が低下
する。
の太陽電池にあっては、効率が予想ほど向上せず、ま
た、接合が劣化するという問題があった。この理由は、
次のように考えられる。即ち、（１）エピタキシャル成
長の際、その処理温度及び時間により、トンネル接合部
を構成するＧａＰ中のＰ（リン）が下部セルのｐ−Ｓｉ
に拡散してそのｐ／ｎ接合を劣化させる。（２）トンネ
ル接合部で下部セルのキャリアが再結合して効率が低下
する。
【０００５】そこで、本発明は、ｐ／ｎ接合の劣化を防
止することができて高効率の積層型の太陽電池を製造す
ることができる太陽電池の製造方法を提供することを目
的とする。
止することができて高効率の積層型の太陽電池を製造す
ることができる太陽電池の製造方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、（ａ）第１の半導体物質からなる第１のｐ
／ｎ接合層を形成する工程、（ｂ）該第１のｐ／ｎ接合
層上に開口を有する絶縁膜を形成する工程、（ｃ）前記
開口の部分を含む絶縁膜上に前記第１の半導体物質にエ
ピタキシャル成長する第２の半導体物質からなる第２の
ｐ／ｎ接合層を形成する工程、（ｄ）前記開口の部分の
前記第２のｐ／ｎ接合層を除去する工程を有することを
要旨とする。
するために、（ａ）第１の半導体物質からなる第１のｐ
／ｎ接合層を形成する工程、（ｂ）該第１のｐ／ｎ接合
層上に開口を有する絶縁膜を形成する工程、（ｃ）前記
開口の部分を含む絶縁膜上に前記第１の半導体物質にエ
ピタキシャル成長する第２の半導体物質からなる第２の
ｐ／ｎ接合層を形成する工程、（ｄ）前記開口の部分の
前記第２のｐ／ｎ接合層を除去する工程を有することを
要旨とする。
【０００７】上記第２の半導体物質は、第１の半導体物
質よりもバンドギャップの大きいものが用いられる。
質よりもバンドギャップの大きいものが用いられる。
【０００８】上記開口の部分には電極が形成される。
【０００９】
【作用】上部セルとなる第２のｐ／ｎ接合層は、絶縁膜
の開口部分からエピタキシャル成長により形成される。
これにより、エピタキシャル成長の際、下部セルとなる
第１のｐ／ｎ接合層に対し物質的な拡散は殆んど生じな
い。したがって、第１のｐ／ｎ接合層の劣化が防止され
る。また、上部セル、下部セル間が絶縁膜で分離されて
いるので、動作時にはキャリアの再結合が生じることが
なく高効率が得られる。
の開口部分からエピタキシャル成長により形成される。
これにより、エピタキシャル成長の際、下部セルとなる
第１のｐ／ｎ接合層に対し物質的な拡散は殆んど生じな
い。したがって、第１のｐ／ｎ接合層の劣化が防止され
る。また、上部セル、下部セル間が絶縁膜で分離されて
いるので、動作時にはキャリアの再結合が生じることが
なく高効率が得られる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３を参
照して説明する。
照して説明する。
【００１１】ｐ型のＳｉ単結晶ウエハ１０（厚さ：２０
０μｍ）の表面にリンを気相拡散してｎ＋−Ｓｉ層１
（厚さ：０．２μｍ程度）を形成し、ｐ−Ｓｉ層２との
間で第１の半導体物質であるＳｉの第１のｐ／ｎ接合層
を形成する。この第１のｐ／ｎ接合層が下部セルを構成
する。また、Ｓｉ単結晶ウエハ１０の裏面は、オーミッ
ク電極の形成のために、ほう素を気相拡散してｐ＋−Ｓ
ｉ層３（厚さ：０．２μｍ程度）を形成する（図１
（ａ））。
０μｍ）の表面にリンを気相拡散してｎ＋−Ｓｉ層１
（厚さ：０．２μｍ程度）を形成し、ｐ−Ｓｉ層２との
間で第１の半導体物質であるＳｉの第１のｐ／ｎ接合層
を形成する。この第１のｐ／ｎ接合層が下部セルを構成
する。また、Ｓｉ単結晶ウエハ１０の裏面は、オーミッ
ク電極の形成のために、ほう素を気相拡散してｐ＋−Ｓ
ｉ層３（厚さ：０．２μｍ程度）を形成する（図１
（ａ））。
【００１２】ｎ＋−Ｓｉ層１上に絶縁膜としてのＳｉＯ
2 膜４（厚さ：１μｍ程度）をＣＶＤ法により形成す
る。ＳｉＯ2 膜４上に２０μｍ幅の開口を有する第１の
レジスト膜（図示せず）を形成し、このレジスト膜をマ
スクとしてＳｉＯ2 膜４をエッチングにより除去し、開
口５を形成する。その後、レジスト膜は除去する（図１
（ｂ））。
2 膜４（厚さ：１μｍ程度）をＣＶＤ法により形成す
る。ＳｉＯ2 膜４上に２０μｍ幅の開口を有する第１の
レジスト膜（図示せず）を形成し、このレジスト膜をマ
スクとしてＳｉＯ2 膜４をエッチングにより除去し、開
口５を形成する。その後、レジスト膜は除去する（図１
（ｂ））。
【００１３】開口５の底部に露出したｎ＋−Ｓｉ層１か
ら、亜鉛ドープｐ型のｐ＋−ＧａＰをＭＯＣＶＤ法によ
り成長させ、開口５の部分を含むＳｉＯ2 膜４上にｐ＋
−ＧａＰ層６（厚さ：２μｍ、ドープ濃度：１０18cm-3
程度）を形成する（図１（ｃ））。
ら、亜鉛ドープｐ型のｐ＋−ＧａＰをＭＯＣＶＤ法によ
り成長させ、開口５の部分を含むＳｉＯ2 膜４上にｐ＋
−ＧａＰ層６（厚さ：２μｍ、ドープ濃度：１０18cm-3
程度）を形成する（図１（ｃ））。
【００１４】ｐ＋−ＧａＰ層６上に、亜鉛ドープ型のｐ
−ＧａＰ層７（厚さ：５μｍ、ドープ濃度１０16cm-3程
度）及び硫黄ドープｎ型のｎ＋−ＧａＰ層８（厚さ：
０．２μｍ、ドープ濃度１０18cm-3程度）をＭＯＣＶＤ
法により順次形成し、このｐ−ＧａＰ層７とｎ＋−Ｇａ
Ｐ層８により第２の半導体物質であるＧａＰの第２のｐ
／ｎ接合層を形成する。この第２のｐ／ｎ接合層が上部
セルを構成する（図１（ｄ））。
−ＧａＰ層７（厚さ：５μｍ、ドープ濃度１０16cm-3程
度）及び硫黄ドープｎ型のｎ＋−ＧａＰ層８（厚さ：
０．２μｍ、ドープ濃度１０18cm-3程度）をＭＯＣＶＤ
法により順次形成し、このｐ−ＧａＰ層７とｎ＋−Ｇａ
Ｐ層８により第２の半導体物質であるＧａＰの第２のｐ
／ｎ接合層を形成する。この第２のｐ／ｎ接合層が上部
セルを構成する（図１（ｄ））。
【００１５】ｎ＋−ＧａＰ８上に２０μｍ幅の開口を有
する第２のレジスト膜（図示せず）を形成し、このレジ
スト膜をマスクとして、ｎ＋−ＧａＰ層８、ｐ−ＧａＰ
層７、ｐ＋−ＧａＰ層６をエッチングにより除去し、前
記開口５の部分に対応した位置に開口９を形成する。こ
のエッチングは異方性ドライエッチングにより行う（図
２（ａ））。
する第２のレジスト膜（図示せず）を形成し、このレジ
スト膜をマスクとして、ｎ＋−ＧａＰ層８、ｐ−ＧａＰ
層７、ｐ＋−ＧａＰ層６をエッチングにより除去し、前
記開口５の部分に対応した位置に開口９を形成する。こ
のエッチングは異方性ドライエッチングにより行う（図
２（ａ））。
【００１６】開口９の底部に露出したｎ＋−Ｓｉ層１と
ｐ＋−ＧａＰ層６にオーミック接触する第１の電極１１
（厚さ：３μｍ）を真空蒸着により形成する。第１の電
極１１はＴｉ−Ａｇ合金からなり、下部セルの表面電極
と上部セルの裏面電極を短絡する役目を果す。開口９の
第１の電極１１上を覆うように、ＳｉＯ2 からなる絶縁
物質１２（厚さ：４．５μｍ）を形成する。その後、第
２のレジスト膜を除去する。ｎ＋−ＧａＰ８上に３０μ
ｍ幅の開口を有する第３のレジスト膜（図示せず）を形
成し、この第３のレジスト膜をマスクとして第２の電極
１３（厚さ：１μｍ）を真空蒸着により形成する。第２
の電極１３はＰｄ−Ａｇ合金からなり表面電極となる。
その後、第３のレジスト膜を除去する。Ｓｉ単結晶ウエ
ハ１０の裏面全面にｐ＋−Ｓｉ層３とオーミック接触す
る第３の電極１４（厚さ：１μｍ）を真空蒸着により形
成する。第３の電極１４はＡｇ金属からなり、裏面電極
となる（図２（ｂ））。
ｐ＋−ＧａＰ層６にオーミック接触する第１の電極１１
（厚さ：３μｍ）を真空蒸着により形成する。第１の電
極１１はＴｉ−Ａｇ合金からなり、下部セルの表面電極
と上部セルの裏面電極を短絡する役目を果す。開口９の
第１の電極１１上を覆うように、ＳｉＯ2 からなる絶縁
物質１２（厚さ：４．５μｍ）を形成する。その後、第
２のレジスト膜を除去する。ｎ＋−ＧａＰ８上に３０μ
ｍ幅の開口を有する第３のレジスト膜（図示せず）を形
成し、この第３のレジスト膜をマスクとして第２の電極
１３（厚さ：１μｍ）を真空蒸着により形成する。第２
の電極１３はＰｄ−Ａｇ合金からなり表面電極となる。
その後、第３のレジスト膜を除去する。Ｓｉ単結晶ウエ
ハ１０の裏面全面にｐ＋−Ｓｉ層３とオーミック接触す
る第３の電極１４（厚さ：１μｍ）を真空蒸着により形
成する。第３の電極１４はＡｇ金属からなり、裏面電極
となる（図２（ｂ））。
【００１７】図３は、以上の工程により製造された太陽
電池の平面構造を示している。１つの太陽電池の大きさ
は、２cm角であり、入射面である表面上には、第２の電
極１３が２mm間隔で設けられている。
電池の平面構造を示している。１つの太陽電池の大きさ
は、２cm角であり、入射面である表面上には、第２の電
極１３が２mm間隔で設けられている。
【００１８】上述のように、本実施例の製造方法によれ
ば、第２のｐ／ｎ接合層７，８を含む上部セルは、Ｓｉ
Ｏ2 膜４の開口５の部分からエピタキシャル成長により
形成されるので、このエピタキシャル成長の際、下部セ
ルとなる第１のｐ／ｎ接合層１，２に対し物質的な拡散
は殆んど生じない。したがって、第１のｐ／ｎ接合層
１，２の劣化が防止される。
ば、第２のｐ／ｎ接合層７，８を含む上部セルは、Ｓｉ
Ｏ2 膜４の開口５の部分からエピタキシャル成長により
形成されるので、このエピタキシャル成長の際、下部セ
ルとなる第１のｐ／ｎ接合層１，２に対し物質的な拡散
は殆んど生じない。したがって、第１のｐ／ｎ接合層
１，２の劣化が防止される。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１の半導体物質からなる第１のｐ／ｎ接合層上に開口
を有する絶縁膜を形成し、第２の半導体物質からなる第
２のｐ／ｎ接合層は、その開口の部分から絶縁膜上にエ
ピタキシャル成長させるようにしたため、エピタキシャ
ル成長の際、第１のｐ／ｎ接合層に対し物質的な拡散は
殆んど生じることがなく、第１のｐ／ｎ接合層の劣化を
防止することができる。また、第１のｐ／ｎ接合層から
なる下部セルと第２のｐ／ｎ接合層からなる上部セルと
は絶縁膜で分離されるので、動作時にはキャリアの再結
合が生じることがなく、高い変換効率を得ることができ
る。
第１の半導体物質からなる第１のｐ／ｎ接合層上に開口
を有する絶縁膜を形成し、第２の半導体物質からなる第
２のｐ／ｎ接合層は、その開口の部分から絶縁膜上にエ
ピタキシャル成長させるようにしたため、エピタキシャ
ル成長の際、第１のｐ／ｎ接合層に対し物質的な拡散は
殆んど生じることがなく、第１のｐ／ｎ接合層の劣化を
防止することができる。また、第１のｐ／ｎ接合層から
なる下部セルと第２のｐ／ｎ接合層からなる上部セルと
は絶縁膜で分離されるので、動作時にはキャリアの再結
合が生じることがなく、高い変換効率を得ることができ
る。
【図１】本発明に係る太陽電池の製造方法の実施例を説
明するための工程図である。
明するための工程図である。
【図２】本実施例を説明するための工程図である。
【図３】本実施例で製造された太陽電池の平面図であ
る。
る。
【図４】従来の太陽電池の縦断面図である。
１ ｎ＋−Ｓｉ層 ２ ｎ＋Ｓｉ層と第１のｐ／ｎ接合層を形成するｐ−Ｓ
ｉ層 ４ ＳｉＯ2 膜（絶縁膜） ５ 開口 ７ ｐ−ＧａＰ層 ８ ｐ−ＧａＰと第２のｐ／ｎ接合層を形成するｎ＋−
ＧａＰ層
ｉ層 ４ ＳｉＯ2 膜（絶縁膜） ５ 開口 ７ ｐ−ＧａＰ層 ８ ｐ−ＧａＰと第２のｐ／ｎ接合層を形成するｎ＋−
ＧａＰ層
Claims (1)
- 【請求項１】 （ａ）第１の半導体物質からなる第１の
ｐ／ｎ接合層を形成する工程、 （ｂ）該第１のｐ／ｎ接合層上に開口を有する絶縁膜を
形成する工程、 （ｃ）前記開口の部分を含む絶縁膜上に前記第１の半導
体物質にエピタキシャル成長する第２の半導体物質から
なる第２のｐ／ｎ接合層を形成する工程、 （ｄ）前記開口の部分の前記第２のｐ／ｎ接合層を除去
する工程を有することを特徴とする太陽電池の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227733A JP2934072B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227733A JP2934072B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0567796A JPH0567796A (ja) | 1993-03-19 |
| JP2934072B2 true JP2934072B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=16865513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227733A Expired - Fee Related JP2934072B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2934072B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2956509B2 (ja) * | 1995-01-17 | 1999-10-04 | 松下電器産業株式会社 | スクロール気体圧縮機 |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3227733A patent/JP2934072B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0567796A (ja) | 1993-03-19 |
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