JP2999867B2 - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池およびその製造方法Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単結晶または多結晶シ
リコン基板を用いた太陽電池及びその製造方法に関し、
光電変換効率の高い太陽電池の製造を可能にするもので
ある。
リコン基板を用いた太陽電池及びその製造方法に関し、
光電変換効率の高い太陽電池の製造を可能にするもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池素子の製造において、シリコン
基板裏面にアルミニウムペーストを印刷、焼成して裏面
電界層と裏面電極を同時に形成する方法は、多くの単結
晶または多結晶太陽電池で用いられている。以下、従来
法を説明する。
基板裏面にアルミニウムペーストを印刷、焼成して裏面
電界層と裏面電極を同時に形成する方法は、多くの単結
晶または多結晶太陽電池で用いられている。以下、従来
法を説明する。
【０００３】図２にこの方法による裏面電極形成プロセ
スを示す。シリコン基板３にアルミニウムペースト４を
印刷し（図２−(ａ)）、６００℃から９５０℃の範囲の
温度で焼成すると、アルミニウム拡散層５と合金層６及
び焼成時にできた酸化物やペースト中の樹脂成分の残留
物等から成る燃焼層７ができる（図２−(ｂ)）。合金層
６は金属的な性質を持ち、電気抵抗が小さいので、その
まま電極として用いるために残し、表面の焼成層７のみ
を除去する（図２−(ｃ)）。必要に応じて接続端子８を
形成するのが一般的な従来法である（図２−(ｄ)）。
スを示す。シリコン基板３にアルミニウムペースト４を
印刷し（図２−(ａ)）、６００℃から９５０℃の範囲の
温度で焼成すると、アルミニウム拡散層５と合金層６及
び焼成時にできた酸化物やペースト中の樹脂成分の残留
物等から成る燃焼層７ができる（図２−(ｂ)）。合金層
６は金属的な性質を持ち、電気抵抗が小さいので、その
まま電極として用いるために残し、表面の焼成層７のみ
を除去する（図２−(ｃ)）。必要に応じて接続端子８を
形成するのが一般的な従来法である（図２−(ｄ)）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来法はアルミニウム
拡散層５が裏面電界層として働き、太陽電池の変換効率
を向上させ、またアルミニウム・シリコン合金層６は電
極として利用できるために、簡単な工程で製造できる方
法である。
拡散層５が裏面電界層として働き、太陽電池の変換効率
を向上させ、またアルミニウム・シリコン合金層６は電
極として利用できるために、簡単な工程で製造できる方
法である。
【０００５】しかしながら、アルミニウム・シリコン合
金電極は、入射した光のうち裏面に到達した光を反射し
て、シリコン基板中に戻し光の吸収量を増す裏面反射効
果が電極に銀や銅を使った場合に比べて小さい。そのた
めに、太陽電池が発電に利用し得る光の一部が無駄にな
っているが、合金層を電極として利用する従来法では、
改善の余地がない。
金電極は、入射した光のうち裏面に到達した光を反射し
て、シリコン基板中に戻し光の吸収量を増す裏面反射効
果が電極に銀や銅を使った場合に比べて小さい。そのた
めに、太陽電池が発電に利用し得る光の一部が無駄にな
っているが、合金層を電極として利用する従来法では、
改善の余地がない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の太陽電池は、単結晶または多結晶のシリコ
ン基板を用いた太陽電池において、光入射側と反対側の
基板面にキャリア濃度勾配を有するアルミニウム拡散層
と、該拡散層と電気的接触し前記拡散層上に部分的に形
成された電極と、該電極を覆うと共に前記拡散層に接す
るように形成された銀または銅からなる裏面電極と、を
有することを特徴とする。
に、本発明の太陽電池は、単結晶または多結晶のシリコ
ン基板を用いた太陽電池において、光入射側と反対側の
基板面にキャリア濃度勾配を有するアルミニウム拡散層
と、該拡散層と電気的接触し前記拡散層上に部分的に形
成された電極と、該電極を覆うと共に前記拡散層に接す
るように形成された銀または銅からなる裏面電極と、を
有することを特徴とする。
【０００７】本発明の太陽電池の製造方法は、単結晶ま
たは多結晶のシリコン基板の上に、アルミニウムを主成
分とするペーストをスクリーン印刷法により塗布し、６
００℃以上で９５０℃以下の温度で焼成した後、基板上
に形成された燃焼層とアルミニウム・シリコン合金層を
塩酸を用いて化学的にエッチング除去し、該露出面上に
銀または銅の電極を形成するプロセスを含むことを特徴
とする。
たは多結晶のシリコン基板の上に、アルミニウムを主成
分とするペーストをスクリーン印刷法により塗布し、６
００℃以上で９５０℃以下の温度で焼成した後、基板上
に形成された燃焼層とアルミニウム・シリコン合金層を
塩酸を用いて化学的にエッチング除去し、該露出面上に
銀または銅の電極を形成するプロセスを含むことを特徴
とする。
【０００８】
【０００９】
【作用】単結晶または多結晶シリコン基板にアルミニウ
ムペーストを印刷、焼成すると、図３に例を示すような
キャリヤ濃度の分布ができる。図３の横軸はシリコン基
板における深さを示し、縦軸はキャリヤ濃度を示す。キ
ャリヤ濃度が一定なアルミニウムの高濃度領域１はアル
ミニウムとシリコンの合金層で、それに続いて、キャリ
ヤ濃度が連続的に低下しているアルミニウム拡散層２が
形成される。
ムペーストを印刷、焼成すると、図３に例を示すような
キャリヤ濃度の分布ができる。図３の横軸はシリコン基
板における深さを示し、縦軸はキャリヤ濃度を示す。キ
ャリヤ濃度が一定なアルミニウムの高濃度領域１はアル
ミニウムとシリコンの合金層で、それに続いて、キャリ
ヤ濃度が連続的に低下しているアルミニウム拡散層２が
形成される。
【００１０】本発明の太陽電池は、従来電極として用い
られていたアルミニウム・シリコン合金層を除去して、
アルミニウム拡散層と良好な電気的接触をしアルミニウ
ム拡散層上に部分的に形成された電極と、光反射率の高
い銀または銅からなる金属材料とを用いて電極を形成し
ているため、裏面での光反射率が高まり、シリコン基板
中すなわち太陽電池の活性層での光吸収量が増し、より
大きな出力電流が得られる。キャリア濃度勾配を有する
アルミニウム拡散層は残っているので、この層により変
換効率の改善に大きな効果がある裏面電界効果は従来通
り得られる。従って、本発明による太陽電池では、裏面
電界効果と裏面反射効果の両方が最大限に効力を発揮で
きる構造になっている。
られていたアルミニウム・シリコン合金層を除去して、
アルミニウム拡散層と良好な電気的接触をしアルミニウ
ム拡散層上に部分的に形成された電極と、光反射率の高
い銀または銅からなる金属材料とを用いて電極を形成し
ているため、裏面での光反射率が高まり、シリコン基板
中すなわち太陽電池の活性層での光吸収量が増し、より
大きな出力電流が得られる。キャリア濃度勾配を有する
アルミニウム拡散層は残っているので、この層により変
換効率の改善に大きな効果がある裏面電界効果は従来通
り得られる。従って、本発明による太陽電池では、裏面
電界効果と裏面反射効果の両方が最大限に効力を発揮で
きる構造になっている。
【００１１】
【実施例】以下実施例によって本発明を具体的に説明す
る。
る。
【００１２】図１に本発明による太陽電池の裏面電極構
造を示す。図１において従来例で説明したのと同様にア
ルミニウムペーストを印刷した後、６００℃から９５０
℃範囲の内の温度で焼成し、その後燃焼層とアルミニウ
ム・シリコン合金層を塩酸を用いてエッチングにより除
去した。この時アルミニウム拡散層５は残った状態でエ
ッチングは停止する。よりアルミニウム濃度の低い面を
露出させる場合は、塩酸によるエッチングの後に、例え
ばフッ酸と硝酸の混合液のようなシリコンを溶解する溶
液中でエッチングすることで可能である。燃焼層とアル
ミニウム・シリコン合金層を除去するときのエッチング
液としては塩酸のほかに、フッ酸、塩酸と硝酸の混合液
等を用いることができる。次にアルミニウム拡散層の露
出面上に真空蒸着法やスパッタリング法により銀または
銅を蒸着して裏面電極９を形成した。裏面電極９を形成
する方法としては、銀や銅をメッキする方法やペースト
材料を印刷する方法等も適用できる。
造を示す。図１において従来例で説明したのと同様にア
ルミニウムペーストを印刷した後、６００℃から９５０
℃範囲の内の温度で焼成し、その後燃焼層とアルミニウ
ム・シリコン合金層を塩酸を用いてエッチングにより除
去した。この時アルミニウム拡散層５は残った状態でエ
ッチングは停止する。よりアルミニウム濃度の低い面を
露出させる場合は、塩酸によるエッチングの後に、例え
ばフッ酸と硝酸の混合液のようなシリコンを溶解する溶
液中でエッチングすることで可能である。燃焼層とアル
ミニウム・シリコン合金層を除去するときのエッチング
液としては塩酸のほかに、フッ酸、塩酸と硝酸の混合液
等を用いることができる。次にアルミニウム拡散層の露
出面上に真空蒸着法やスパッタリング法により銀または
銅を蒸着して裏面電極９を形成した。裏面電極９を形成
する方法としては、銀や銅をメッキする方法やペースト
材料を印刷する方法等も適用できる。
【００１３】図４は本発明により作成された太陽電池と
従来構造の太陽電池の分光感度特性の比較図である。横
軸は入射光の波長を表し、縦軸は太陽電池のスペクトル
感度で単位は単位入射エネルギーあたりの短絡電流で表
されている。実線は従来例であるアルミニウム合金電極
の感度で、点線は本発明の銀電極の感度を示す。同図で
明らかなように、本発明により波長が１０００ｎｍ以上
の領域で、スペクトル感度が向上しており、出力電流の
増加となって、光電変換効率向上に寄与することが示さ
れている。
従来構造の太陽電池の分光感度特性の比較図である。横
軸は入射光の波長を表し、縦軸は太陽電池のスペクトル
感度で単位は単位入射エネルギーあたりの短絡電流で表
されている。実線は従来例であるアルミニウム合金電極
の感度で、点線は本発明の銀電極の感度を示す。同図で
明らかなように、本発明により波長が１０００ｎｍ以上
の領域で、スペクトル感度が向上しており、出力電流の
増加となって、光電変換効率向上に寄与することが示さ
れている。
【００１４】アルミニウム拡散層と銀または銅との間で
良好な電気的接触が形成されない場合は図５に示すよう
な構造にすることによって、良好な電気的接触が形成さ
れる。即ちアルミニウム拡散層５の上に、アルミニウム
やチタニウム等、アルミニウム拡散層との間で電気的接
触が容易に形成される電極材料を用いて、部分的に電極
１０を形成し、その上から銀または銅の電極９を形成す
る。このような構造にすることにより、アルミニウム拡
散層との電気的な接触は主として部分的な電極１０によ
り形成され、集められた電流は全面に形成された銀また
は銅の電極を通って流れる。アルミニウム拡散層の表面
のほとんどの部分は銀または銅の電極と接しているの
で、光の裏面電極による反射効果は損なわれることがな
い。部分的に形成された電極の形状は、ドット状、スト
ライプ状、または格子状などに形成することができる。
良好な電気的接触が形成されない場合は図５に示すよう
な構造にすることによって、良好な電気的接触が形成さ
れる。即ちアルミニウム拡散層５の上に、アルミニウム
やチタニウム等、アルミニウム拡散層との間で電気的接
触が容易に形成される電極材料を用いて、部分的に電極
１０を形成し、その上から銀または銅の電極９を形成す
る。このような構造にすることにより、アルミニウム拡
散層との電気的な接触は主として部分的な電極１０によ
り形成され、集められた電流は全面に形成された銀また
は銅の電極を通って流れる。アルミニウム拡散層の表面
のほとんどの部分は銀または銅の電極と接しているの
で、光の裏面電極による反射効果は損なわれることがな
い。部分的に形成された電極の形状は、ドット状、スト
ライプ状、または格子状などに形成することができる。
【００１５】
【発明の効果】この発明によれば、太陽電池素子裏面に
形成されたアルミニウム拡散層により裏面電界効果が得
られると共に、アルミニウム拡散層と良好な電気的接触
をしアルミニウム拡散層上に部分的に形成された電極と
反射率の高い銀または銅の裏面電極により表面からの入
射光を裏面で反射する効果が著しく、出力電流の増加を
もたらし、光電変換効率を向上させることができる。
形成されたアルミニウム拡散層により裏面電界効果が得
られると共に、アルミニウム拡散層と良好な電気的接触
をしアルミニウム拡散層上に部分的に形成された電極と
反射率の高い銀または銅の裏面電極により表面からの入
射光を裏面で反射する効果が著しく、出力電流の増加を
もたらし、光電変換効率を向上させることができる。
【図１】本発明実施例の太陽電池の裏面電極構造を説明
する図である。
する図である。
【図２】従来技術による裏面電極形成工程を説明する図
である。
である。
【図３】アルミニウムペースト焼成後のキャリヤ濃度分
布例を示す図面である。
布例を示す図面である。
【図４】従来例と本発明の太陽電池素子のスペクトル感
度特性を比較した図である。
度特性を比較した図である。
【図５】本発明の他の実施例である。
１ アルミニウム合金層 ２ アルミニウム拡散層 ３ シリコン基板 ４ アルミニウムペースト ５ アルミニウム拡散層 ６ アルミニウム合金層 ７ 燃焼層 ８ 接続端子部 ９ 光反射電極層 １０ 部分的に形成された電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 諭 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 山嵜 一郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−75148（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−179373（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−34583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−60070（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (2)
- 【請求項１】 単結晶または多結晶のシリコン基板を用
いた太陽電池において、光入射側と反対側の基板面にキ
ャリア濃度勾配を有するアルミニウム拡散層と、該拡散
層と電気的接触し前記拡散層上に部分的に形成された電
極と、該電極を覆うと共に前記拡散層に接するように形
成された銀または銅からなる裏面電極と、を有すること
を特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 単結晶または多結晶のシリコン基板の上
に、アルミニウムを主成分とするペーストをスクリーン
印刷法により塗布し、６００℃以上で９５０℃以下の温
度で焼成した後、基板上に形成された燃焼層とアルミニ
ウム・シリコン合金層を塩酸を用いて化学的にエッチン
グ除去し、該露出面上に銀または銅の電極を形成するプ
ロセスを含む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 |
|---|---|---|---|
| JP3291498A JP2999867B2 (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3291498A JP2999867B2 (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 太陽電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129640A JPH05129640A (ja) | 1993-05-25 |
| JP2999867B2 true JP2999867B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=17769661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3291498A Expired - Fee Related JP2999867B2 (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2999867B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
| WO2006137322A1 (ja) * | 2005-06-22 | 2006-12-28 | Kyocera Corporation | 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法 |
| JP2007019069A (ja) | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Toyo Aluminium Kk | ペースト組成物およびそれを用いた太陽電池素子 |
| JP4843291B2 (ja) | 2005-10-18 | 2011-12-21 | 東洋アルミニウム株式会社 | アルミニウムペースト組成物およびそれを用いた太陽電池素子 |
| US8877100B2 (en) | 2005-10-20 | 2014-11-04 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Paste composition and solar cell element using the same |
| JP4903444B2 (ja) * | 2006-01-24 | 2012-03-28 | シャープ株式会社 | 光電変換素子 |
| WO2009157053A1 (ja) | 2008-06-23 | 2009-12-30 | 三菱電機株式会社 | 光起電力装置およびその製造方法 |
| JP5362016B2 (ja) | 2009-09-04 | 2013-12-11 | 三菱電機株式会社 | 太陽電池およびその製造方法 |
| FR2959870B1 (fr) * | 2010-05-06 | 2012-05-18 | Commissariat Energie Atomique | Cellule photovoltaique comportant une zone suspendue par un motif conducteur et procede de realisation. |
| JP5349523B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2013-11-20 | 三菱電機株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
-
1991
- 1991-11-07 JP JP3291498A patent/JP2999867B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05129640A (ja) | 1993-05-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081105 Year of fee payment: 9 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091105 Year of fee payment: 10 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |