JP3007734B2 - Solar cell manufacturing method - Google Patents

Solar cell manufacturing method

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    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池の変換効率を
改善するため、太陽電池表面での光の反射による損失を
軽減させる手段の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in means for reducing the loss due to light reflection on the surface of a solar cell in order to improve the conversion efficiency of the solar cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】太陽電池の変換効率を改善するため、基
板の表面に多数の凹凸を形成して表面積を増加させ、ま
た一旦表面で反射した光を再入射させることにより、太
陽電池の電流値を改善することが行なわれている。これ
には、以下のような方法がある。
2. Description of the Related Art In order to improve the conversion efficiency of a solar cell, the surface area of the substrate is increased by forming a large number of irregularities on the surface of the substrate, and the light reflected on the surface is re-entered to obtain the current value of the solar cell. Improvements have been made. There are the following methods for this.

【0003】テクスチャー処理といわれる手法は、(1
00)面のウエハを、イソプロピールアルコールを含有
する数%の水酸化ナトリウム溶液等に、液温80〜90
℃において数十分浸漬することにより、表面に微細な多
数のピラミッド状の突起を形成する技術である。
The technique called texture processing is described in (1)
The wafer of the (00) plane is immersed in a sodium hydroxide solution of several percent containing isopropyl alcohol at a solution temperature of 80 to 90%.
This is a technique for forming a large number of fine pyramid-shaped protrusions on the surface by immersion at several degrees Celsius for several minutes.

【0004】レーザを表面に照射し部分的にシリコンを
溶かしたり、縞状の溝を形成する方法や、ダイシングソ
ーで一本一本溝を形成していく方法もある。
There are also a method of irradiating the surface with a laser to partially melt silicon, a method of forming stripe-shaped grooves, and a method of forming grooves one by one with a dicing saw.

【0005】フォトレジストを用いてマスキングを行な
い、溝形成を行なうことも可能である。
It is also possible to form a groove by performing masking using a photoresist.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述の水酸化ナトリウ
ム溶液等の化学処理による方法では、単結晶シリコンウ
エハに対しては有効であるが、多結晶シリコンウエハに
対しては効果的な凹凸が形成されない。これは多結晶シ
リコンは、いろいろな結晶面を持つ結晶粒の固りであ
り、結晶面がまちまちでありテクスチャー処理をして
も、十分に光の反射による損失を軽減することはできな
い。簡単のために、多結晶シリコンウエハに含まれる
(111)面を持つ結晶粒について考えた場合、テクス
チャー処理をしても表面は凹凸にはならない。そのた
め、この部分はテクスチャー処理をしていない太陽電池
と同様に光の反射による損失が発生し、太陽電池の効率
は改善されない。
The above-described method using a chemical treatment such as a sodium hydroxide solution is effective for a single-crystal silicon wafer, but forms effective irregularities for a polycrystalline silicon wafer. Not done. This is because polycrystalline silicon is a solidified crystal grain having various crystal planes, and the crystal planes are various, and even if texture processing is performed, the loss due to light reflection cannot be sufficiently reduced. For simplicity, when considering a crystal grain having a (111) plane included in a polycrystalline silicon wafer, the surface does not become uneven even after texture processing. Therefore, this portion suffers loss due to light reflection as in the case of a solar cell not subjected to texture processing, and the efficiency of the solar cell is not improved.

【0007】レーザ照射やダイシングソーで溝を形成し
ていく方法は、装置が大がかりとなり、設備投資額も莫
大なものとなる。また、ウエハ1枚当りの処理時間はか
なり多くなるため、大量生産にはむいていない。
[0007] The method of forming grooves by laser irradiation or dicing saw requires a large-scale apparatus and an enormous capital investment. Further, since the processing time per wafer is considerably long, it is not suitable for mass production.

【0008】フォトレジストを用いて溝形成を行なう方
法は、フォトレジストが長時間高温のアルカリ溶液や酸
に耐えられないという欠点の他、材料費、工数が多くな
るという欠点もある。
The method of forming a groove using a photoresist has a disadvantage that the photoresist cannot withstand a high-temperature alkaline solution or an acid for a long time, and also has a disadvantage that the material cost and the number of steps are increased.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明においては、半導
体ウェハの受光面となる表面に縞状、島状等のガラスペ
ーストのパターンを印刷により形成し焼成してガラス層
を形成する工程と、このガラス層をマスクとして前記受
光面の表面をアルカリ溶液中で処理して受光面に多数の
凹凸を形成する工程とを設けた。
According to the present invention, there is provided a step of forming a glass paste pattern by printing and firing a glass paste pattern such as stripes and islands on a surface serving as a light receiving surface of a semiconductor wafer; Using the glass layer as a mask, treating the surface of the light receiving surface in an alkaline solution to form a number of irregularities on the light receiving surface.

【0010】[0010]

【作用】本発明によれば、半導体ウエハの表面にガラス
フリットを有するガラス層が形成されているから、これ
をアルカリ溶液中で処理することにより、表面に微細な
凹凸を規則正しく形成することができるため、テクスチ
ャー処理をしたのと同様に、太陽電池表面に入射した光
が表面の凹凸によって多重反射し、光の反射による光エ
ネルギーの損失を大幅に軽減でき,特に電流値が改善さ
れる。
According to the present invention, since a glass layer having a glass frit is formed on the surface of a semiconductor wafer, fine irregularities can be regularly formed on the surface by treating the glass layer in an alkaline solution. Therefore, similarly to the case where the texture processing is performed, the light incident on the surface of the solar cell is multiple-reflected due to the unevenness of the surface, and the loss of light energy due to the reflection of light can be greatly reduced, and the current value is particularly improved.

【0011】[0011]

【実施例】図1(a)〜(g)は本発明による製造方法
の各工程の略断面図である。
1 (a) to 1 (g) are schematic sectional views of each step of a manufacturing method according to the present invention.

【0012】まず、粒径10ミクロン以下の硼硅酸系ガ
ラスフリットと、エチルセルローズのようなセルローズ
系化合物と、ブチルカルビトールアセテートやテルピネ
オール等の有機溶剤を混合して、ガラスペーストをつく
る。
First, a glass paste is prepared by mixing a borosilicate glass frit having a particle diameter of 10 μm or less, a cellulose compound such as ethyl cellulose, and an organic solvent such as butyl carbitol acetate or terpineol.

【0013】図1(a)に示すように、単結晶あるいは
多結晶の太陽電池用のたとえばP型シリコン基板1(抵
抗率1〜5Ωcm、厚み400μ)の表面にスクリーン
印刷法により、前述のガラスペースト2を印刷する。パ
ターンは、たとえば120μ間隔の縞状のものとする。
これを100℃でオーブン乾燥させた後、赤外線燒成爐
で600℃において5分間燒成する。
As shown in FIG. 1A, the above-mentioned glass is formed on the surface of, for example, a P-type silicon substrate 1 (resistivity 1 to 5 Ωcm, thickness 400 μm) for a single crystal or polycrystal solar cell by a screen printing method. Print Paste 2. The pattern is, for example, striped at 120 μ intervals.
After drying this in an oven at 100 ° C., it is baked in an infrared furnace at 600 ° C. for 5 minutes.

【0014】同図(b)は、燒成後のシリコン基板1を
90℃のNaOH溶液(20%)中に浸漬し、15分間
エッチングした状態で、シリコン基板1の表面には縞状
のガラスペースト2の間に深さ30μ程度の溝3,3…
が形成される。
FIG. 2B shows a state in which the silicon substrate 1 after sintering is immersed in a NaOH solution (20%) at 90 ° C. and etched for 15 minutes. Grooves 3, 3 having a depth of about 30 .mu.
Is formed.

【0015】次に同図(c)に示すように数十%のHF
溶液に浸漬しガラス層2を除去する。
Next, as shown in FIG.
The glass layer 2 is removed by immersion in a solution.

【0016】次に85℃のNaOH溶液(数%)にイソ
プロピルアルコールを添加した液にシリコン基板1を浸
漬し、30分間テクスチャーエッチを行なうと同図
(d)のようになる。同図右側の拡大図に示すように溝
3の周辺には多数の微細な凹凸4が形成される。多結晶
シリコンウエハを使用した場合でも、テクスチャー処理
は、(111)面以外の結晶面に対しては異方性エッチ
ングとなるため、部分的にではあるが、有効となる。
Next, when the silicon substrate 1 is immersed in a solution obtained by adding isopropyl alcohol to a NaOH solution (several%) at 85 ° C. and texture-etched for 30 minutes, the result is as shown in FIG. As shown in the enlarged view on the right side of the figure, many fine irregularities 4 are formed around the groove 3. Even when a polycrystalline silicon wafer is used, the texture processing is effective, although partially, because the crystal plane other than the (111) plane is anisotropically etched.

【0017】次に、同図(e)に示すように、燐を含む
薬液を前述の溝を設けた側に塗布し900℃において6
0分間熱処理すると、表面にN層5が形成される。こ
の状態は同図右側の拡大図に示される。
Next, as shown in FIG. 2E, a chemical solution containing phosphorus is applied to the side where the above-mentioned groove is provided, and is applied at 900 ° C. for 6 hours.
When heat treatment is performed for 0 minutes, an N + layer 5 is formed on the surface. This state is shown in the enlarged view on the right side of FIG.

【0018】次に、同図(f)に示すように、常圧スプ
レー法により、反射防止膜6としてたとえばTiO2
を受光面に形成する。その状態は、同図右側の拡大図の
ようになる。
Next, as shown in FIG. 1F, a TiO 2 film, for example, is formed as an anti-reflection film 6 on the light receiving surface by a normal pressure spray method. The state is as shown in the enlarged view on the right side of FIG.

【0019】次に、同図(g)に示すように、シリコン
基板1の表面の必要な部分および裏面のほぼ全面にわた
り、銀ペーストを印刷燒成し、表面電極7および裏面電
極8を形成する。このとき燒成温度および時間はたとえ
ば700℃、3分間とする。その後電極にハンダを被覆
し太陽電池セルが完成する。
Next, as shown in FIG. 2G, a silver paste is printed and sintered over a necessary portion of the front surface of the silicon substrate 1 and substantially the entire back surface thereof, thereby forming a front electrode 7 and a back electrode 8. . At this time, the sintering temperature and time are, for example, 700 ° C. for 3 minutes. Thereafter, the electrodes are covered with solder to complete the solar cell.

【0020】上記の実施例では、N/P型の太陽電池
セルについて説明を行なったが、N /P/P型(B
SF型)の太陽電池セルについても適用できることはい
うまでもない。
In the above embodiment, N+/ P type solar cell
The cell has been described. +/ P / P+Type (B
Yes, it can be applied to solar cells of SF type)
Needless to say.

【0021】図2(a),(b)および(c)はそれぞ
れガラスペーストによるパターンの形状の例を示すもの
である。同図(a)は縞状パターンであり、同図(b)
は島状パターンであり、同図(c)は(b)のパターン
の電極印刷箇所を抜いたパターンである。
FIGS. 2 (a), 2 (b) and 2 (c) show examples of the shapes of patterns made of glass paste. FIG. 3A shows a striped pattern, and FIG.
Is an island-like pattern, and FIG. 3C is a pattern in which the electrode printing portion of the pattern of FIG.

【0022】前述の説明は、シリコン基板の場合につい
て述べたが、ガリウム砒素基板あるいはシリコン基板そ
の他を支持体として使用する薄膜太陽電池にも応用でき
る。また、単結晶シリコン基板に対しては、テクスチャ
ー処理技術との併用により、さらに効率を改善すること
が可能となる。
Although the above description has been made with reference to a silicon substrate, the present invention can also be applied to a thin-film solar cell using a gallium arsenide substrate, a silicon substrate or the like as a support. In addition, the efficiency can be further improved for a single crystal silicon substrate by using it together with a texture processing technique.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によれば一般の太陽電池プロセ
スに加えて、ガラスフリットと樹脂と溶剤からなるガラ
スペーストを印刷するための印刷機と、ガラスペースト
を熱処理してガラス層とするための焼成炉が必要となる
だけであり、比較的簡単でコストの安い製造装置を用
い、太陽電池セルの表面に凹凸を形成することができ
る。一枚当たりの処理時間も短くできるため大量生産に
適しており、高効率の太陽電池セルを安価に容易に作成
することができる。
According to the present invention, in addition to a general solar cell process, a printing machine for printing a glass paste comprising a glass frit, a resin and a solvent, and a heat treatment of the glass paste to form a glass layer. Sintering furnace is only required, and irregularities can be formed on the surface of the solar cell using a relatively simple and inexpensive manufacturing apparatus. Since the processing time per sheet can be shortened, it is suitable for mass production, and a high-efficiency solar cell can be easily produced at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(g)は本発明の各工程の略断面図で
ある。
1 (a) to 1 (g) are schematic cross-sectional views of each step of the present invention.

【図2】(a)〜(c)はガラスペーストのパターンの
例を示す図である。
FIGS. 2A to 2C are diagrams showing examples of a glass paste pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 ガラスペースト 3 溝 5 N層 6 反射防止膜Reference Signs List 1 silicon substrate 2 glass paste 3 groove 5 N + layer 6 antireflection film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−237768(JP,A) 特開 昭56−2625(JP,A) 特開 昭59−113654(JP,A) 特開 昭61−42144(JP,A) 特開 平1−186629(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-62-237768 (JP, A) JP-A-56-2625 (JP, A) JP-A-59-113654 (JP, A) JP-A 61-237654 42144 (JP, A) JP-A-1-186629 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体ウェハの受光面となる表面に
状、島状等のガラスペーストのパターンを印刷により形
成し焼成してガラス層を形成する工程と、このガラス層
をマスクとして前記受光面の表面をアルカリ溶液中で処
理して受光面に多数の凹凸を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする太陽電池の製造方法。
1. A fringe is formed on a surface serving as a light receiving surface of a semiconductor wafer.
Forming a glass layer by printing and firing a glass paste pattern in the shape of an island, etc., and treating the surface of the light-receiving surface in an alkaline solution using the glass layer as a mask to form a large number of light-receiving surfaces. Forming a concavo-convex pattern.
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