JP3045917B2

JP3045917B2 - 太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JP3045917B2
Application number: JP6008328A
Authority: JP
Inventors: 一孝中嶋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 2000-05-29
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JPH07221333A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、太陽電池の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シリコン基板を用いた部分的に
接合を深くした太陽電池の製造方法として次のような方
法がある。

【０００３】すなわち、先ず、光が入射する側となるシ
リコン基板の表面(以下、光入射側基板表面と言う)の反
射率を低減させるために、光入射側基板表面に凹凸を形
成する。そして、オキシ塩化リン(ＰＯＣl₃)をドーパン
トとした熱拡散によって、上記光入射側基板表面の全面
に浅い接合層を形成する。そうした後、上記光入射側基
板表面に熱酸化法によって酸化シリコン(ＳiＯ₂)膜を形
成した後レジストを塗布し、ホトエッチングプロセスに
よってＳiＯ₂膜を受光面電極形成領域の形状にパターニ
ングし、エッチングを行った後溶剤によってレジストを
剥離する。そして、再度ＰＯＣl₃をドーパントとした熱
拡散を行って、上記受光面電極形成領域に深い接合層を
形成する。このようにして、上記光入射側基板表面にお
ける受光面電極形成領域には深い接合層を形成する一
方、その他の領域には浅い接合層を形成するのである。

【０００４】その後、フッ化水素(ＨＦ)によって上記Ｓ
iＯ₂膜を除去した後に反射防止膜を形成し、上記光入射
側基板表面を耐酸性のテープでカバーする。さらに、シ
リコン基板の裏面および側面に形成されている不要な接
合層をＨＦ−硝酸(ＨＮＯ₃)の混合溶液によって除去し
た後、印刷法や蒸着法によって裏面電極および受光面電
極を形成して太陽電池を得るのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の太陽電池の製造方法においては、上記光入射側基板
表面のみに部分的にＰＮ接合を形成するために非常に煩
雑なホトエッチングプロセスを必要とし、太陽電池の低
コスト化を促進するための大きな障害となっている。ま
た、ウエットプロセスが必要であると共に熱拡散を２度
行うことによってシリコン基板は高温を二度経験するこ
とになり、シリコン基板のライフタイムの低下を招いて
しまう。すなわち、上記従来の太陽電池の製造方法で
は、実用化,低価格化および高効率化の点で非常に問題
がある。

【０００６】そこで、この発明の目的は、熱処理プロセ
スを減らすことによって低コストで且つ高効率な太陽電
池を得ることができる太陽電池の製造方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明の太陽電池の製造方法は、Ｐ型
シリコン基板における受光面の全面に印刷法によってＮ
型不純物ペーストを印刷して乾燥する工程と、上記Ｎ型
不純物ペースト上における電極を形成しない領域に,後
に反射防止膜と成るチタン系ペーストを印刷法によって
印刷して乾燥する工程と、熱拡散処理によって,上記Ｐ
型シリコン基板上におけるチタン系ペーストが印刷され
ている領域に浅いＰＮ接合を形成する一方,上記Ｐ型シ
リコン基板上におけるチタン系ペーストが印刷されてい
ない電極形成領域には深いＰＮ接合を形成すると同時
に,上記チタン系ペーストを上記反射防止膜に成す工程
を備えたことを特徴としている。

【０００８】また、請求項２に係る発明の太陽電池の製
造方法は、Ｐ型シリコン基板の受光面上における電極を
形成しない領域に,後に反射防止膜と成るチタン系ペー
ストを印刷法によって印刷して乾燥する工程と、Ｎ型不
純物を含むドーパントを用いた熱拡散処理によって,上
記Ｐ型シリコン基板上におけるチタン系ペーストが印刷
されている領域に浅いＰＮ接合を形成する一方,上記Ｐ
型シリコン基板上におけるチタン系ペーストが印刷され
ていない電極形成領域には深いＰＮ接合を形成すると同
時に,上記チタン系ペーストを上記反射防止膜に成す工
程を備えたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】請求項１に係る発明では、Ｐ型シリコン基板に
おける受光面の全面にＮ型不純物ペーストが印刷され、
さらに上記Ｎ型不純物ペースト上における電極を形成し
ない領域のみに選択的にチタン系ペーストが印刷され
る。そうすると、先に印刷されたＮ型不純物ペースト中
におけるＮ型不純物が後に印刷されたチタン系ペースト
中に拡散されて、上記Ｎ型不純物ペーストにおける電極
形成領域以外の領域のＮ型不純物濃度が低下される。し
たがって、後に実施される熱拡散処理に際しては、上記
Ｐ型シリコン基板上におけるチタン系ペーストが印刷さ
れている領域には浅いＰＮ接合が形成される一方、上記
チタン系ペーストが印刷されていない電極形成領域には
深いＰＮ接合が形成される。同時に、熱処理によって上
記チタン系ペーストが緻密になって反射防止膜が形成さ
れる。こうして、１回の熱処理によって、浅いＰＮ接合
と深いＰＮ接合と反射防止膜が同時に形成される。

【００１０】請求項２に係る発明では、Ｐ型シリコン基
板の受光面上における電極を形成しない領域にチタン系
ペーストが印刷される。このチタン系ペーストは、後に
実施されるＮ型不純物を含むドーパントを用いた熱拡散
処理の際に緻密になって反射防止膜と成り、拡散バリア
として作用する。したがって、上記熱拡散処理によっ
て、上記Ｐ型シリコン基板上におけるチタン系ペースト
が印刷されている領域には浅いＰＮ接合が形成される一
方、上記チタン系ペーストが印刷されていない電極形成
領域には深いＰＮ接合が形成される。こうして、１回の
熱処理によって、浅いＰＮ接合と深いＰＮ接合と反射防
止膜が同時に形成される。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。

【００１２】＜第１実施例＞図１は本実施例の太陽電池
の製造方法における各製造工程での基板断面図である。
以下、図１に従って本実施例による太陽電池の製造方法
について説明する。

【００１３】図１(a)において、先ず、Ｐ型のシリコン
基板１に対して水酸化ナトリウム水溶液−アルコール混
合液を用いてテキスチャエッチングを行い、シリコン基
板１の表面に微細な凹凸(テキスチャ)を形成する。その
後、図１(b)に示すように、シリコン基板１全面にケイ
酸エチル,カルボン酸,エチルアルコールおよび五酸化リ
ン等を主成分とするＮ型不純物ペースト２をスクリーン
印刷法によって印刷した後乾燥する。さらに、図１(c)
に示すように、Ｎ型不純物ペースト２上における受光面
電極を形成しようとする領域以外の領域にテトライソプ
ロピルチタネート,カルボン酸およびアルコール等を主
成分とするチタン系ペースト３をスクリーン印刷法によ
って印刷する。そうすると、Ｎ型不純物ペースト２中の
リンがチタン系ペースト３中に拡散して、Ｎ型不純物ペ
ースト２におけるチタン系ペースト３が積層されている
部分のみのリン濃度が平均化されて薄くなる。

【００１４】次に、熱拡散炉にて約９００℃で加熱する
と、上記Ｎ型不純物ペースト２からシリコン基板１へ向
かってリンが拡散して、図１(d)に示すようにＮ⁺層４が
形成される。その際におけるＮ⁺層４のシート抵抗値
は、チタン系ペースト３が形成されていない領域におい
ては約３０Ω/□となる一方、チタン系ペースト３が形
成されている領域においてはリン濃度が薄いことから約
１００Ω/□となる。こうして、上記シリコン基板１に
おける受光面電極が形成される部分に深い接合層が形成
される一方、それ以外の領域には浅い接合層が形成され
るのである。また、上記チタン系ペースト３は、熱処理
されることによって緻密になって、図１(e)に示すよう
に反射防止膜用の酸化チタン(ＴiＯ₂)膜５が形成され
る。

【００１５】その後、上記シリコン基板１の裏面に裏面
電極となるアルミペーストをスクリーン印刷法によって
印刷する一方、受光面には受光面電極となる銀ペースト
をスクリーン印刷法によって印刷する。そして、焼成し
て、図１(f)に示すようにＰ⁺層６,裏面電極７および受
光面電極８を形成して太陽電池が形成される。

【００１６】このように、本実施例においては、Ｐ型シ
リコン基板１の受光面にＮ型不純物ペースト２を形成
し、この形成されたＮ型不純物ペースト２上における受
光面電極８を形成しない領域にチタン系ペースト３を形
成して、約９００℃で加熱するという３つの工程で、受
光面電極８の形成領域が部分的に深いＰＮ接合の形成と
反射防止膜となるＴiＯ₂の形成とを同時に実施できる。
したがって、本実施例によれば、接合層形成のために２
回の熱処理を実施する必要が無く、熱処理プロセスおよ
び反射防止膜形成プロセスを減らすことによって、低コ
ストで且つ高効率な太陽電池を得ることができるのであ
る。

【００１７】＜第２実施例＞図２は本実施例の太陽電池
の製造方法における各製造工程での基板断面図である。
以下、図２に従って本実施例による太陽電池の製造方法
について説明する。

【００１８】図２(a)において、先ず、Ｐ型のシリコン
基板１１に対して水酸化ナトリウム水溶液−アルコール
混合液を用いてテキスチャエッチングを行い、シリコン
基板１１の表面に微細な凹凸(テキスチャ)を形成する。
その後、図２(b)に示すように、シリコン基板１１の表
面における受光面電極を形成しようとする領域以外の領
域にテトライソプロピルチタネート,カルボン酸および
アルコール等を主成分とするチタン系ペースト１２をス
クリーン印刷法によって印刷する。

【００１９】次に、五酸化二リン(Ｐ₂Ｏ₅)をドーパント
とする熱拡散を約８５０℃下で行って、図２(c)に示す
ように、シリコン基板１１の表面にＮ⁺層１３を形成す
る。その際におけるチタン系ペースト１２が形成されて
いない領域のシート抵抗値は約３０Ω/□となる。ま
た、図２(d)に示すように、チタン系ペースト１２は緻
密になって反射膜防止用のＴiＯ₂膜１４となる一方、拡
散バリアとしても作用する。したがって、チタン系ペー
スト１２下の領域における接合層のシート抵抗値は約１
００Ω/□となり、受光面電極を形成しようとする部分
のみの接合が深くなるのである。

【００２０】次いで、上記シリコン基板１１の裏面およ
び側面の不要な接合層を除去する。その後、上記シリコ
ン基板１１の裏面に裏面電極となるアルミペーストをス
クリーン印刷法によって印刷する一方、受光面には受光
面電極となる銀ペーストをスクリーン印刷法によって印
刷する。そして、焼成して、図２(d)に示すようにＰ⁺層
１５,裏面電極１６および受光面電極１７を形成して太
陽電池が形成される。

【００２１】このように、本実施例においては、上記Ｐ
型シリコン基板１１の受光面における受光面電極１７を
形成する領域以外の領域にチタン系ペースト１２を形成
し、Ｐ₂Ｏ₅をドーパントとした熱拡散を約８５０℃で行
うという２つの工程で、受光面電極１７の形成領域が部
分的に深いＰＮ接合の形成と反射防止膜となるＴiＯ₂の
形成とを同時に実施できる。したがって、本実施例によ
れば、接合層形成のために２回の熱処理を実施する必要
が無く、熱処理プロセスおよび反射防止膜形成プロセス
を減らすことによって低コストで且つ高効率な太陽電池
を得ることができる。また、その際に、上記シリコン基
板１１上に形成されるペースト層は、チタン系ペースト
１２一層のみである。したがって、本実施例によれば、
第１実施例に比して更なる低コストな太陽電池を得るこ
とができるのである。

【００２２】尚、上記各実施例においては、Ｎ型不純物
ペースト２をケイ酸エチル,カルボン酸,エチルアルコー
ルおよび五酸化リン等を主成分として構成し、チタン系
ペースト３をテトライソプロピルチタネート,カルボン
酸およびアルコール等を主成分として構成するようにし
ているが、この発明はこれに限定されるものではない。

【００２３】表１には、第１実施例および第２実施例に
よって形成された太陽電池の光特性を、２回の熱処理プ
ロセスを経る従来の方法で形成された太陽電池と比較し
て示す。

【表１】また、図３には、第１実施例によって形成された太陽電
池の分光感度特性を従来の方法で形成された太陽電池と
比較して示す。尚、第２実施例によって形成された太陽
電池も大略同様の分光感度特性を呈する。

【００２４】表１から、この発明によって形成された太
陽電池においては、光電変換効率が改善されていること
が実証される。また、図３から、この発明によって形成
された太陽電池においては、短波長側の感度が改善され
ていることが判る。このことは、従来の方法によって形
成された太陽電池に比較して拡散層の表面濃度が低下
し、且つ、シリコン基板のライフタイムが改善されてい
るからである。以上のことより、この発明によって、高
効率な太陽電池が得られることが実証された。

【００２５】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の太陽電池の製造方法は、Ｐ型シリコン基板にお
ける受光面に印刷法によってＮ型不純物ペーストを印刷
し、更にその上に、反射防止膜となるチタン系ペースト
を印刷法によって選択的に印刷し、熱拡散処理によっ
て、上記Ｐ型シリコン基板上におけるチタン系ペースト
が印刷されていない電極形成領域に深いＰＮ接合を形成
する一方、その他の領域には浅いＰＮ接合を形成すると
同時に、上記チタン系ペーストを上記反射防止膜に成す
ので、Ｐ型シリコン基板上にＮ型不純物ペーストおよび
チタン系ペーストを印刷する工程と熱拡散処理する工程
との３つの工程によって、受光面における電極形成領域
が部分的に深いＰＮ接合の形成と反射防止膜の形成とを
同時に実施できる。したがって、この発明によれば、接
合層形成のために２回の熱処理を実施する必要が無く、
熱処理プロセスおよび反射防止膜形成プロセスを減らす
ことによって低コストで且つ高効率な太陽電池を得るこ
とができる。

【００２６】また、請求項２に係る発明の太陽電池の製
造方法は、Ｐ型シリコン基板の受光面における電極を形
成しない領域に反射防止膜となるチタン系ペーストを印
刷して乾燥し、Ｎ型不純物を含むドーパントを用いた熱
拡散処理によって、上記Ｐ型シリコン基板上におけるチ
タン系ペーストが印刷されていない電極形成領域に深い
ＰＮ接合を形成する一方、その以外の領域には浅いＰＮ
接合を形成すると同時に、上記チタン系ペーストを上記
反射防止膜に成すので、上記Ｐ型シリコン基板上にチタ
ン系ペーストを印刷する工程と熱拡散処理する工程との
２つの工程によって、受光面における電極形成領域が部
分的に深いＰＮ接合の形成と反射防止膜の形成とを同時
に実施できる。したがって、この発明によれば、接合層
形成のために２回の熱処理を実施する必要が無く、熱処
理プロセスおよび反射防止膜形成プロセスを減らすこと
によって低コストで且つ高効率な太陽電池を得ることが
できる。また、その際に、上記シリコン基板上に形成さ
れるペースト層は、チタン系ペースト一層のみである。
したがって、この発明によれば、請求項１または請求項
２に係る発明に比して更なる低コストな太陽電池を得る
ことができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の太陽電池の製造方法の一実施例にお
ける各製造工程での断面図である。

【図２】図１とは異なる製造方法における各製造工程で
の断面図である。

【図３】この発明によって形成された太陽電池の分光感
度特性図である。

【符号の説明】

１,１１…Ｐ型シリコン基板、２…Ｎ型不純物ペ
ースト、３,１２…チタン系ペースト、４,１３
…Ｎ⁺層、５,１４…ＴiＯ₂膜、６,１５
…Ｐ⁺層、７,１６…裏面電極、８,１７
…受光面電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｐ型シリコン基板における受光面の全面
に、印刷法によってＮ型不純物ペーストを印刷して乾燥
する工程と、上記Ｎ型不純物ペースト上における電極を形成しない領
域に、後に反射防止膜と成るチタン系ペーストを印刷法
によって印刷して乾燥する工程と、熱拡散処理によって、上記Ｐ型シリコン基板上における
チタン系ペーストが印刷されている領域に浅いＰＮ接合
を形成する一方、上記Ｐ型シリコン基板上におけるチタ
ン系ペーストが印刷されていない電極形成領域には深い
ＰＮ接合を形成すると同時に、上記チタン系ペーストを
上記反射防止膜に成す工程を備えたことを特徴とする太
陽電池の製造方法。
【請求項２】Ｐ型シリコン基板の受光面上における電
極を形成しない領域に、後に反射防止膜と成るチタン系
ペーストを印刷法によって印刷して乾燥する工程と、Ｎ型不純物を含むドーパントを用いた熱拡散処理によっ
て、上記Ｐ型シリコン基板上におけるチタン系ペースト
が印刷されている領域に浅いＰＮ接合を形成する一方、
上記Ｐ型シリコン基板上におけるチタン系ペーストが印
刷されていない電極形成領域には深いＰＮ接合を形成す
ると同時に、上記チタン系ペーストを上記反射防止膜に
成す工程を備えたことを特徴とする太陽電池の製造方
法。