JP3103718B2 - 太陽電池用半導体接合の形成装置 - Google Patents

太陽電池用半導体接合の形成装置

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JP3103718B2 JP06116997A JP11699794A JP3103718B2 JP 3103718 B2 JP3103718 B2 JP 3103718B2 JP 06116997 A JP06116997 A JP 06116997A JP 11699794 A JP11699794 A JP 11699794A JP 3103718 B2 JP3103718 B2 JP 3103718B2
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道寛 高山
健一 岡田
修一 藤井
勝彦 白沢
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    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池用半導体接合の
形成装置に関し、特に一導電型半導体不純物を含有する
太陽電池用基板に他の導電型半導体不純物を拡散させる
ための太陽電池用半導体接合の形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の太陽電池用半導体接合の形成装置
を図2に示す。図2中、21は太陽電池用基板、22は
石英などから成る筒状体、23は加熱装置である。筒状
体22の一端部には太陽電池用基板21の出し入れを行
う開口部22aが設けられ、筒状体22の他の端部には
拡散ガスを給排気するガス給排気口22bが設けられて
いる。太陽電池用基板21の出し入れを行う開口部22
aには、拡散ガスの排気用小孔24aが形成された蓋体
24が設けられている。この筒状体22内の全体が一つ
の炉となる。
【0003】まず加熱装置23で筒状体22内の温度を
700〜900℃程度に設定して、ガス給排気口22b
から窒素ガスなどの不活性ガスを筒状体22内に供給す
る。次にボロンなどのp型半導体不純物を含有する太陽
電池用基板21を筒状体22内に搬入し、塩化ホスホリ
ル(POCl3 )などのn型半導体不純物元素を含有す
る拡散ガスと窒素ガスなどの不活性ガスを給排気口22
bから供給して太陽電池用基板21の表面部の5000
Å程度の深さまで拡散させ、筒状体22内に不活性ガス
を供給し続けることによって拡散ガスを追い出して太陽
電池用基板21を700〜900℃程度の温度で約1時
間加熱することによって、p−n接合部が形成された太
陽電池用基板21を形成していた。なお不活性ガス中で
の再加熱は太陽電池用基板21表面近傍でのリン(P)
原子の拡散状態を改善するために行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の太
陽電池用半導体接合の形成装置では、筒状体22内が一
つの室になっているため、拡散工程と再加熱工程をこの
一つの室で行わなければならず、半導体不純物の拡散工
程と再加熱工程に要する時間が長く、太陽電池用基板2
1を筒状体22内に一旦搬入してから取り出すまでのタ
クトが長いという問題があった。
【0005】また拡散工程と再加熱工程を別々の温度条
件で行うことが困難であり、仮に別々の温度条件で行お
うとすると、次の太陽電池用基板21の拡散処理を開始
するまでに時間がかかり、作業性が悪いという問題もあ
った。
【0006】さらに太陽電池用基板21の搬入と搬出を
筒状体22の一方の開口部22aのみから行うために、
半導体不純物の拡散工程がバッチ処理となり作業性が悪
いという問題もあった。
【0007】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、半導体不純物の拡散工程に要する時間を短縮す
ると共に、半導体不純物の拡散工程と再加熱工程を別々
の温度条件で行うことができ、しかも太陽電池用基板の
搬入と搬出を別々に行うことによって作業性も向上した
太陽電池用半導体接合の形成装置を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る太陽電池用半導体接合の形成装置で
は、筒状体の両端開口部に搬入扉と搬出扉を設け、この
筒状体内に太陽電池用基板の移送機構を設けると共に、
この筒状体内に仕切り扉を設けることによってこの筒状
体を複数室に仕切り、この筒状体の一室に拡散ガスを供
給するガス供給口、拡散ガスを排気するガス排気口、お
よび第一の加熱装置を設けると共に、他の一室に第二の
加熱装置を設け、前記一室で前記太陽電池用基板を加熱
しながら前記太陽電池用基板内に前記拡散ガスを拡散さ
せた後、前記仕切り扉を開閉して前記太陽電池用基板を
前記移送機構を介して他の一室に移送し、この他の一室
で前記太陽電池用基板を再加熱するようにした。
【0009】
【作用】上記のように構成すると、拡散工程と再加熱工
程を一つの装置内で同時に行うことができ、一連の拡散
処理に要する時間が短く、太陽電池用基板の装置への搬
入から搬出までのタクトの短縮を図ることができる。
【0010】半導体不純物の拡散を行う室と再加熱を行
う室が別々になっているため、半導体不純物の拡散時と
再加熱時の温度条件を容易に変えることができる。
【0011】太陽電池用基板の搬出入口が別々であるた
めに、太陽電池用基板に拡散ガスを拡散している最中で
も再加熱が終わった太陽電池用基板は取り出すことがで
き、作業性が向上する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳
細に説明する。図1は、本発明に係る太陽電池用半導体
接合の形成装置の一実施例を示す断面図であり、1は太
陽電池用基板、2は筒状体、3は搬入扉、4は搬出扉、
5は移送機構、6は仕切り扉、7は拡散ガス供給口、8
は拡散ガス排気口、9は第一の加熱装置、10は第二の
加熱装置である。
【0013】太陽電池用基板1は、例えば引き上げ法や
鋳造法によって形成した単結晶シリコンや多結晶シリコ
ンなどのインゴットを板状にスライスした基板などで構
成される。この太陽電池用基板1は、例えばボロンなど
のp型半導体不純物を含有している。
【0014】筒状体2は全長にわたって略同一の内径を
有する石英管などから構成され、両端は開口している。
筒状体2の一方の開口部には搬入扉3が設けられ、他方
の開口部には搬出扉4が設けられている。また筒状体2
内には仕切り扉6が設けられ、筒状体2内が二つの室2
a、2bに仕切られている。この仕切り扉6は開閉可能
である。これらの搬入扉3、搬出扉4および仕切り扉6
は、それぞれ二枚の石英板などで構成され、この二枚の
石英板間を窒素ガスなどの不活性ガスを流すこと(窒素
ガスカーテン)ができるように構成されている。またこ
れらの搬入扉3、搬出扉4および仕切り扉6は、室2
a、2b内の温度分布を均一にするため、および他の雰
囲気の遮断のために設ける。
【0015】筒状体2内には、太陽電池用基板1を搬入
口から搬出口まで移送するための移送機構5が設けられ
ている。この移送機構5は、例えばウォーキングビーム
シャフトなどで構成される。すなわち移送機構5は、図
1における上方向と左右方向に移動でき、太陽電池用基
板1を移送する場合は、まず移送機構5を上方向に移動
して太陽電池用基板1のトレイ1aを持ち上げ、次に移
送機構5を左右方向に移動させて所定位置で停止し、次
に移送機構5を下に下げて太陽電池用基板1のトレイ1
aを所定箇所にセットし、最後に移送機構5だけを元の
位置に戻す。
【0016】筒状体2の一室2aの上部には、拡散ガス
供給口7が設けられ、底部には拡散ガス排気口8が設け
られている。また筒状体2の一室2aの上部には、窒素
ガスなどの不活性ガスの供給口11も設けられている。
なお一室2aの不活性ガスは拡散ガスと同時に排気口8
から排気される。
【0017】筒状体2の他の室2bにも、窒素ガスなど
の不活性ガスの供給口12と排気口13が設けられてい
る。
【0018】次に、半導体不純物の拡散工程および再加
熱工程について説明する。まず第一の加熱装置9によっ
て一室2aの温度を700〜900℃程度に昇温する。
【0019】次に窒素ガスなどの不活性ガスを不活性ガ
ス供給口11から供給する。
【0020】次に搬入扉3を開いて太陽電池用基板1を
移送機構5上にセットして、拡散ガス供給口7の対峙部
分まで移送する。
【0021】次に拡散ガス供給口7から塩化ホスホリル
(POCl3 )などから成る拡散ガスを供給すると共
に、不活性ガス供給口11から窒素ガスを供給して太陽
電池用基板1の表面部分の5000Å程度の深さまでリ
ン(P)を拡散させる。なお不活性ガスと拡散ガスの流
量比は10:1程度に設定して供給する。この拡散工程
中は、搬入扉3、搬出扉4および仕切り扉6内に窒素ガ
スを流して窒素ガスカーテンが形成されるようにする。
本装置では、塩化ホスホリル(POCl3 )などから成
る拡散ガスを室2aの上方から供給すると同時に、室2
aの下方から強制的に排気するため、リン化合物などの
残り物による室2a内の汚染が緩和され、室内2aの洗
浄頻度が減る。なおこの拡散工程中に、第二の加熱装置
10によって他の室2b内も750〜950℃程度に加
熱しておく。
【0022】次に、仕切り扉6を開いて、太陽電池用基
板1を移送機構5で他の室2bに移動させて仕切り扉6
を閉じ、表面部近傍にリンが拡散された太陽電池用基板
1を他の室2bで再加熱する。この工程でも、不活性ガ
ス供給口12から窒素ガスなどの不活性ガスを供給しな
がら1時間程度再加熱する。この再加熱を行うことによ
り、太陽電池用基板1の表面部近傍におけるリン原子の
濃度分布が改善され、太陽電池素子を形成した場合の特
性が向上する。
【0023】太陽電池用基板1を再加熱している間に、
搬入扉6を開いて新たな太陽電池用基板1を搬入して上
述の拡散方法と同一の方法で半導体不純物を新たな太陽
電池用基板1に拡散させる。従来の太陽電池用半導体接
合の形成装置では、拡散終了時の温度が開始時と異なる
場合に一回の拡散処理を終えて次回の拡散処理を行うま
でに、室内の温度が安定するのを待たなければならなか
ったが、本装置では室2aが拡散専用の室であるために
室内の温度は安定しており、拡散処理を連続して行うこ
とができる。
【0024】この間に他の室2bの太陽電池用基板1の
再加熱が終了し、搬出扉4を開いて取り出す。これによ
り太陽電池用基板1への半導体不純物の拡散工程と再加
熱工程が完了する。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る太陽電池用
半導体接合の形成装置によれば、筒状体内に仕切り扉を
設けて複数室に仕切り、一室を拡散工程、他の一室を再
加熱工程に用いることから、拡散工程の拡散と再加熱を
一つの装置内で同時に行うことができ、一連の拡散処理
に要する時間が短く、太陽電池用基板の装置への搬入か
ら搬出までのタクトの短縮を図ることができる。
【0026】また半導体不純物の拡散工程と再加熱工程
を別々の室で行うため、半導体不純物の拡散時と再加熱
時の温度条件を容易に変えることができる。
【0027】さらに太陽電池用基板の搬出入口が別々で
あるために、太陽電池用基板に拡散ガスを拡散している
最中でも再加熱が終わった太陽電池用基板は取り出すこ
とができ、作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池用半導体接合の形成装置
の一実施例を示す図である。
【図2】従来の太陽電池用半導体接合の形成装置を示す
図である。
【符号の説明】
1・・・太陽電池用基板、2・・・筒状体、3・・・搬
入扉、4・・・搬出扉、5・・・移送機構、6・・・仕
切り扉、7・・・拡散ガス供給口、8・・・拡散ガス排
気口、9・・・第一の加熱装置、10・・・第二の加熱
装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−110569(JP,A) 特開 昭63−152177(JP,A) 特開 平1−290267(JP,A) 特開 平7−131043(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 - 31/078

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状体の両端開口部に搬入扉と搬出扉を
    設け、この筒状体内に太陽電池用基板の移送機構を設け
    ると共に、この筒状体内に仕切り扉を設けることによっ
    てこの筒状体を複数室に仕切り、この筒状体の一室に拡
    散ガスを供給するガス供給口、拡散ガスを排気するガス
    排気口、および第一の加熱装置を設けると共に、他の一
    室に第二の加熱装置を設け、前記一室で前記太陽電池用
    基板を加熱しながら前記太陽電池用基板内に前記拡散ガ
    スを拡散させた後、前記仕切り扉を開閉して前記太陽電
    池用基板を前記移送機構を介して他の一室に移送し、こ
    の他の一室で前記太陽電池用基板を再加熱する太陽電池
    用半導体接合の形成装置。
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