JP3170445B2 - 太陽電池素子の形成方法 - Google Patents
太陽電池素子の形成方法Info
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Description
方法の改良に関する。
太陽電池素子の形成方法を図2(a)〜(g)に基づい
て説明する。まず、同図(a)に示すように、0.2〜
1.0mm程度の厚みを有する半導体基板11を用意す
る。この半導体基板11は、例えばボロン(B)等のP
型不純物を含有し、CZ法、FZ法、EFG法、或いは
鋳造法などで形成された単結晶又は多結晶のシリコンの
インゴットをスライスして形成される。半導体基板11
の表面側に例えばリン(P)などを熱拡散させたN層1
1bを設ける。
bのうち他の主面側のN層11bのみを残して他の部分
を除去する。すなわち、他の主面側のみにエッチングの
レジスト膜を塗布してフッ酸(HF)と硝酸(NO3 )
の混合液に浸漬することにより、他の主面側以外のN層
11bを除去する。
板11の他の主面側に反射防止膜12を形成する。この
反射防止膜12は半導体基板11に入射される光を効率
よく吸収するための膜であり、例えばシランとアンモニ
アとの混合ガスをプラズマ化して析出させた窒化シリコ
ン膜などで形成される。
板11の一主面側に、アルミニウムペースト15をスク
リーン印刷法などで塗布して加熱焼成することにより、
半導体基板11の一主面側にアルミニウム元素を拡散さ
せて半導体基板11の一主面側にP+ 領域11aを形成
する。
板11の他の主面側に形成した反射防止膜12を表面電
極の形状に応じて除去する。すなわち、表面電極のパタ
ーンと逆パターンを形づくるように反射防止膜12を除
去する。
板11の他の主面側の反射防止膜12の除去部分に表面
電極13及び裏面電極14を形成する。表面電極13及
び裏面電極14は、銀粉末を主成分とするペーストを半
導体基板11の表裏面に厚膜手法で塗布して加熱焼成す
ることにより焼き付けて形成する。
は、必要に応じて半田層(不図示)などが形成される。
なお、表面電極13および裏面電極14は、メッキ法や
真空蒸着法を用いて形成してもよい。
方法では、図2(d)に示す工程で、半導体基板11の
裏面側にP+ 層11aを形成する場合、半導体基板11
の裏面側全面にアルミニウムペースト15を塗布して加
熱焼成することから、半導体基板11とアルミニウム1
4の熱膨張係数の相違に起因して、半導体基板11にソ
リを生じ、製造歩留り低下の原因になるという問題があ
った。
せない太陽電池素子の形成方法として、BBr3 などを
用いた熱拡散方法によってP+ 層11aを形成すること
も考えられる(例えば"HIGH-EFFICIENCY SOLAR CELLS F
ROM FZ, CZ, AND MC SILICONMATERIAL", 0-7 803-1220-
1/93, 1993, IEEE, P271-P276)。この太陽電池素子の
形成方法では、まず図3(a)に示すように、半導体基
板11を1000℃程度の酸化雰囲気中で加熱して80
nm程度の厚みを有する酸化膜16を形成する。次に、
同図(b)に示すように、酸化膜16のうち、半導体基
板11の他の主面側の酸化膜16を除去し、この酸化膜
16をマスクとしてBBr3 などを用いてボロン(B)
を熱拡散させて、P+ 層11aを形成する。次に、同図
(c)に示すように、半導体基板11の表面部に再度酸
化シリコン膜16を形成して一主面側の酸化シリコン膜
を除去し、この半導体基板11の一主面側に酸化膜16
をマスクとしてPOCl3 などを用いてリン(P)を熱
拡散する。なお、反射防止膜、表面電極及び裏面電極の
形成方法は、図2(c)(e)(f)に示す形成工程と
同一である。
方法では、2回の酸化膜形成工程と2回のフォトリソ工
程があり、形成工程が煩雑になると共に、図3(c)の
工程では、ボロンの拡散層11aの上に酸化膜16をつ
けるため、半導体基板11中に拡散したボロンが酸化膜
16中に取り込まれ、P+ 層のボロンの拡散濃度の制御
が困難であるという問題がある。
鑑みて発明されたものであり、太陽電池素子の製造工程
において、半導体基板にソリが発生して製造歩留りが低
下することを解消すると共に、太陽電池素子の製造工程
の煩雑化を解消することを目的とする。
に、本発明に係る太陽電池素子の形成方法では、P型不
純物を含有する半導体基板の一主面側にP+ 層を形成す
ると共に他の主面側にN層を形成して、この半導体基板
の両主面に電極を形成する太陽電池素子の形成方法にお
いて、前記半導体基板の表面部にボロンシリケートガラ
ス層を形成しながらP+ 層を形成し、この半導体基板表
面部のボロンシリケートガラス層とP+層を前記半導体
基板の一主面側を除いて除去し、この半導体基板に前記
ボロンシリケートガラス層をマスクとしてリンを拡散さ
せ、この半導体基板側面部のリンが拡散した領域を除去
して、この半導体基板の他の主面側に前記N層を形成す
る。
面に基づき詳細に説明する。図1(a)〜(g)は本発
明に係る太陽電池素子の形成方法の一実施形態を示す図
であり、1は半導体基板、1aはP+ 層、1bはN層、
2は反射防止膜、3は表面電極、4は裏面電極である。
1mm程度の厚みを有する半導体基板1を用意する。こ
の半導体基板1は、CZ法、FZ法、EFG法、あるい
は鋳造法などで形成された単結晶又は多結晶のシリコン
インゴットなどをスライスして形成され、例えばボロン
(B)などのP型不純物を1×1016〜1×1018cm
-3程度含有する。BBr3 を窒素ガスや酸素ガスなどで
バブリングしながら、半導体基板1が搬入された石英チ
ューブに導入して、半導体基板1の表面部に、ボロンを
熱拡散し、P+ 層1aを形成する。この場合、バブリン
グガスまたはキャリアガスとして用いられる酸素がシリ
コンと反応して半導体基板1の表面に、ボロンシリケー
トガラス層5が形成される。このP+ 層1aはボロンを
1×1019〜1×1022cm-3程度含有するように、
0.5μm〜5μm程度の深さに形成される。このよう
に、半導体基板1の表面部近傍にBBr3 を熱拡散し
て、P+ 層1aを形成すると、従来のようにアルミニウ
ムペーストを用いることなく、P+ 層1aを形成するこ
とができる。もって、本発明の太陽電池の形成方法で
は、P+ 層1aの形成工程で半導体基板1にソリなどを
生じることがない。
のP+ 層1aとボロンシリケートガラス5のみを残して
他の部分を除去する。すなわち、一主面側のみにエッチ
ングのレジスト膜を塗布してフッ酸(HF)と硝酸(N
O3 )の混合液に浸漬し、一主面側のP+ 層1aとボロ
ンシリケートガラス層5以外のP+ 層1aとボロンリケ
ートガラス層5を除去する。その後、レジスト膜を除去
して半導体基板1を純水で洗浄する。
板1の表面にN層1bを設ける。このN層1bは、リン
を含むを気体例えばオキシ塩化リン(POCl3 )など
のバブリングガスを流しながら、半導体基板1を850
〜900℃の温度に加熱してリンを半導体基板1に拡散
させることによって形成する。このN層1bを形成する
ことによって、半導体基板1内にPN接合部が形成され
る。このN層1bはリンなどを1×1016〜1×1018
cm-3程度含有するように形成され、2000Å〜1μ
m程度の深さに形成される。このN層1bは、半導体基
板1の一主面側のボロンシリケートガラス層5を露出さ
せたままで形成する。この場合、リンはシリコンに対す
る拡散係数よりボロンシリケートガラスに対する拡散係
数が小さいため、ボロンシリケートガラス層5をリン拡
散のマスク層として半導体基板1にリンを拡散させるこ
とができる。このように、ボロンシリケトガラス層5を
残したままN層1bを形成すると、従来のようにマスク
としての酸化膜などを新たに形成する必要がなく、太陽
電池素子の形成工程を簡略化できる。
板1の周辺側部のN層1bをエッチング除去する。すな
わち、半導体基板1の両主面側にエチングのレジスト膜
を塗布し、フッ酸(HF)と硝酸(NO3 )の混合液に
浸漬して、半導体基板1の周辺側部のN層1bを除去す
る。半導体基板1周辺側部のN層1aを除去した後にレ
ジスト膜を除去し、半導体基板1を純水で洗浄する。
板1の主面側に反射防止膜2を形成する。この反射防止
膜2は、半導体基板1に入射される光を効率よく吸収す
るための膜であり、その厚みが500〜1000Å、屈
折率が1.90〜2.30程度になるように形成され
る。例えばシラン(SiH4 )とアンモニア(NH3 )
との混合ガスをプラズマ化して析出させた窒化シリコン
膜等で形成される。具体的には、プラズマCVD装置内
で半導体基板1を150〜400℃にまで加熱し、シラ
ンとアンモニアとキャリアガスとしての水素(H2 )の
ガス圧を0.2〜2.0Torrに維持しながら、高周
波電圧を印加する。この反射防止膜2の材料としては窒
化シリコン膜の他に、一酸化シリコン(SiO)、二酸
化シリコン(SiO2 )、二酸化チタン(TiO2 )な
どを用いてもよい。
板1の表面側に形成した反射防止膜2を表面電極5の形
状に応じて除去する。すなわち、表面電極5のパターン
と逆パターンで反射防止膜2を除去する。
板1の一主面側の反射防止膜2の除去部分に表面電極3
を形成すると共に、半導体基板1の裏面側に裏面電極4
を形成する。表面電極3および裏面電極4は、銀粉末を
主成分とするペーストを半導体基板1の表裏面に厚膜手
法などで印刷塗布して焼き付けることにより形成する。
必要に応じて半田層(不図示)などが形成される。な
お、表面電極3および裏面電極4は、メッキ法や真空蒸
着法を用いて形成してもよい。
子の形成方法によれば、半導体基板の表面部にボロンシ
リケートガラス層を形成しながらP+ 層を形成し、この
半導体基板表面部のボロンシリケートガラス層とP+ 層
を前記半導体基板の一主面側を除いて除去し、この半導
体基板に前記ボロンシリケートガラス層をマスクとして
リンを拡散させ、この半導体基板側面部のリンが拡散し
た領域を除去して、この半導体基板の他の主面側に前記
N層を形成することから、従来のような酸化膜形成工程
や酸化膜除去工程がなく、太陽電池素子の形成工程を簡
素化できる。
従来のようなアルミニウムペーストを使用しないことか
ら、半導体基板にソリなどを発生することがなく、製造
歩留りの低下を防止できる。
形態を示す図である。
る。
ある。
層、2・・・反射防止膜、3・・・表面電極、4・・・
裏面電極、5・・・ボロンシリケートガラス層
Claims (1)
- 【請求項1】 P型不純物を含有する半導体基板の一主
面側にP+ 層を形成すると共に他の主面側にN層を形成
して、この半導体基板の両主面に電極を形成する太陽電
池素子の形成方法において、前記半導体基板の表面部に
ボロンシリケートガラス層を形成しながらP+ 層を形成
し、この半導体基板表面部のボロンシリケートガラス層
とP+ 層を前記半導体基板の一主面側を除いて除去し、
この半導体基板に前記ボロンシリケートガラス層をマス
クとしてリンを拡散させ、この半導体基板側面部のリン
が拡散した領域を除去して、この半導体基板の他の主面
側に前記N層を形成することを特徴とする太陽電池素子
の形成方法。
Priority Applications (1)
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JP03846696A JP3170445B2 (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | 太陽電池素子の形成方法 |
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