JP3854977B2

JP3854977B2 - Method for manufacturing solar battery cell

Info

Publication number: JP3854977B2
Application number: JP2004170005A
Authority: JP
Inventors: 邦夫上村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: JP2004304201A

Description

この発明は、電気特性を低下させる低エネルギープロトンからの防御を可能にする太陽電池セルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell that enables protection from low-energy protons that degrade electrical characteristics.

人工衛星の電源に使用される宇宙用太陽電池は、図８に示すように、太陽電池セル１の表面に、厚さ５０μm〜１mm程度のカバーガラス２をシリコン接着剤３で接着して形成されている。宇宙空間には、様々なエネルギーの放射線が飛び交っており、太陽電池セル１に放射線が照射されると結晶の欠陥を生み出すために光電変換の能力が低下する。特に、低エネルギーのプロトンは、物体に衝突すると内部にまで到達せずに極表面で吸収される。ところが、太陽電池セル１は、その表面における０.１μm〜０.３μmの極浅い部分にＰＮ接合が有るために、低エネルギープロトンの衝突による劣化が大きいのである。 As shown in FIG. 8, the space solar cell used for the power source of the artificial satellite is formed by bonding a cover glass 2 having a thickness of about 50 μm to 1 mm to the surface of the solar cell 1 with a silicon adhesive 3. ing. In the outer space, radiation of various energies is scattered, and when the solar battery cell 1 is irradiated with radiation, the ability of photoelectric conversion is reduced in order to generate crystal defects. In particular, when low energy protons collide with an object, they do not reach the inside and are absorbed at the extreme surface. However, since the solar cell 1 has a PN junction in an extremely shallow portion of 0.1 μm to 0.3 μm on the surface thereof, the deterioration due to collision of low energy protons is large.

そこで、上述のように、宇宙用太陽電池の表面には、厚さ５０μm〜１mm程度のカバーガラス２がシリコン接着剤３で接着されているのである。このように、カバーガラス２が接着された場合は、低エネルギーのプロトンは、カバーガラス２によって吸収されて太陽電池セル１までは到達しない。こうして、カバーガラス２によって、太陽電池セル１の放射線劣化の一部が防止されるのである。尚、通常のガラスの場合は放射線によって着色するために、セリウム(Ｃe)を添加して上記放射線による着色を防止するようにしている。 Therefore, as described above, the cover glass 2 having a thickness of about 50 μm to 1 mm is adhered to the surface of the space solar cell with the silicon adhesive 3. As described above, when the cover glass 2 is bonded, the low-energy protons are absorbed by the cover glass 2 and do not reach the solar battery cell 1. Thus, the cover glass 2 prevents part of the radiation deterioration of the solar battery cell 1. In the case of ordinary glass, since it is colored by radiation, cerium (Ce) is added to prevent the above-mentioned coloring by radiation.

ところで、上記太陽電池セル１の表面電極４は、ＰＮ接合部５から効率的に電流を取り出すために０.５mm〜数mmの間隔で線状に形成され、電流取出し部分(図示せず)に集まるよう設計されている。表面電極４は、電気抵抗が小さくなるように抵抗率の小さい銀等の金属が形成される。さらには、断面積を大きくして電気抵抗を小さくするために、厚く形成されることが要求される。通常、表面電極４は真空蒸着法等により形成されるが、電気抵抗を小さくするために厚く形成しようとすると時間が長く掛る。そこで、メッキによって厚さを厚くする方法が考えられる。 By the way, the surface electrode 4 of the solar battery cell 1 is formed in a line shape with an interval of 0.5 mm to several mm in order to efficiently extract current from the PN junction portion 5, and is formed in a current extraction portion (not shown). Designed to gather. The surface electrode 4 is formed of a metal such as silver having a low resistivity so that the electric resistance becomes small. Furthermore, in order to increase the cross-sectional area and reduce the electrical resistance, it is required to be formed thick. Normally, the surface electrode 4 is formed by a vacuum deposition method or the like, but it takes a long time to form a thick electrode in order to reduce the electric resistance. Therefore, a method of increasing the thickness by plating can be considered.

ところが、メッキによって表面電極４を形成すると、厚さ方向だけではなく幅方向にも大きくなって、太陽電池セル１へ入射される太陽光を遮光してしまうことになる。そのために、表面電極４を、厚さ方向にのみメッキによって厚く形成するためには、メッキの厚さ以上のレジストによるパターニングが必要になる。さらに、Ｐ型シリコン基板６に直接銀をメッキすると十分な密着強度が得られないために、チタン(Ｔi)等の金属材料を電極形状にパターニングした後、上記パターニングされた金属材料の周囲を囲むようにメッキ用のパターニングを行う必要がある。 However, when the surface electrode 4 is formed by plating, the surface electrode 4 becomes large not only in the thickness direction but also in the width direction, and sunlight incident on the solar battery cell 1 is shielded. Therefore, in order to form the surface electrode 4 thickly by plating only in the thickness direction, patterning with a resist having a thickness equal to or larger than the plating thickness is required. Furthermore, if silver is directly plated on the P-type silicon substrate 6, sufficient adhesion strength cannot be obtained. Therefore, after patterning a metal material such as titanium (Ti) into an electrode shape, the periphery of the patterned metal material is surrounded. Thus, it is necessary to perform patterning for plating.

一方において、太陽電池の製造方法の一つとして、膜厚が薄く且つ均一なシリコンウェハを得る水素イオン剥離法(特開平１０‐９３１２２号公報(特許文献１))がある。この水素イオン剥離法では、多結晶シリコンのインゴットあるいはウェハに水素イオンを注入し、注入側の表面に第２の基板を接着する。そして、適度な熱処理を行うことによって上記第２の基板側のシリコン基板を薄い厚さで剥離させ、この薄膜シリコンを用いて省資源型の太陽電池を製造するものである。 On the other hand, as one method for producing solar cells, there is a hydrogen ion separation method (Japanese Patent Laid-Open No. 10-93122 (Patent Document 1)) for obtaining a thin and uniform silicon wafer. In this hydrogen ion peeling method, hydrogen ions are implanted into a polycrystalline silicon ingot or wafer, and a second substrate is bonded to the surface on the implantation side. Then, by performing an appropriate heat treatment, the silicon substrate on the second substrate side is peeled off with a thin thickness, and a resource-saving solar cell is manufactured using this thin film silicon.

しかしながら、上記従来の太陽電池には以下のような問題がある。すなわち、図８に示す太陽電池の場合には、上述したように、カバーガラス２を接着する接着剤３としてシリコン接着剤が使用されている。この接着剤３には、宇宙空間での高温,高真空において放出されるガス(アウトガス)が少ないことが要求されているために、精製された非常に高価な樹脂が使用される。したがって、コストアップに繋がると言う問題がある。また、接着剤３は、常温では柔らかい特性を有しているが、シリコンやガラスに比して−８０℃以下の低温で急激な物性変化を呈する。そのために、極低温環境において、太陽電池セル１およびカバーガラス２に大きな熱ストレスを与える。その結果、太陽電池セル１やカバーガラス２の破損や接着剤３の剥離等の不具合が生じ易いと言う問題がある。 However, the conventional solar cell has the following problems. That is, in the case of the solar cell shown in FIG. 8, as described above, a silicon adhesive is used as the adhesive 3 for bonding the cover glass 2. Since this adhesive 3 is required to have a small amount of gas (outgas) released at high temperature and high vacuum in outer space, a purified and very expensive resin is used. Therefore, there is a problem that it leads to cost increase. Moreover, although the adhesive agent 3 has a soft characteristic at normal temperature, it exhibits an abrupt physical property change at a low temperature of -80 ° C. or lower as compared with silicon or glass. Therefore, large thermal stress is given to the photovoltaic cell 1 and the cover glass 2 in a cryogenic environment. As a result, there is a problem that problems such as breakage of the solar cells 1 and the cover glass 2 and peeling of the adhesive 3 are likely to occur.

また、上記接着剤３は、上記カバーガラス２の接着作業中に、太陽電池セル１の側面やカバーガラス２の表側にはみ出すことがある。ところが、シリコン接着剤３は紫外線に照射されると変質してしまうので、上述のようにカバーガラス２の表面に付着したり側面からはみ出した接着剤３aは取り除く必要がある。しかしながら、接着剤３aの除去作業は、５０μm〜１mmと非常に薄いカバーガラス２や太陽電池セル１を壊すことが多いために精密な取り扱いが必要である。 Further, the adhesive 3 may protrude from the side surface of the solar battery cell 1 or the front side of the cover glass 2 during the bonding operation of the cover glass 2. However, since the silicon adhesive 3 is deteriorated when irradiated with ultraviolet rays, it is necessary to remove the adhesive 3a adhering to the surface of the cover glass 2 or protruding from the side surface as described above. However, the removal operation of the adhesive 3a often needs to be handled precisely because the cover glass 2 and the solar battery cell 1 that are very thin as 50 μm to 1 mm are often broken.

また、上記太陽電池セル１とカバーガラス２との側壁での位置合せは、太陽電池セル１が露出しないこと及びカバーガラス２が太陽電池セル１よりも大きく張り出さないことから、通常０.２mm以下の寸法差で正確に行う必要がある。さらに、上述のごとくメッキによって表面電極４を形成する場合には、チタン(Ｔi)等の下地金属と表面電極４の横方向への広がりを防ぐメッキ用パターニングとの位置合せを精度良く行う必要がある。ところが、この下地金属とメッキ用パターニングとの位置合せは製造上時間が必要であり、そのために宇宙用太陽電池の量産が難しい欠点がある。 The alignment of the solar battery cell 1 and the cover glass 2 at the side wall is usually 0.2 mm because the solar battery cell 1 is not exposed and the cover glass 2 does not protrude larger than the solar battery cell 1. It is necessary to carry out accurately with the following dimensional differences. Further, when the surface electrode 4 is formed by plating as described above, it is necessary to accurately align the base metal such as titanium (Ti) and the patterning for plating that prevents the surface electrode 4 from spreading in the lateral direction. is there. However, this alignment of the base metal and the patterning for plating requires time for manufacturing, and therefore has a drawback that mass production of space solar cells is difficult.

さらに、上記水素イオン剥離法による太陽電池の製造方法においては、得られる太陽電池におけるシリコン基板の膜厚が薄いために、機械的に補強するための第２の基板を予め接着しておく必要がある。この第２の基板は、導電性の金属材料や太陽光線の少なくとも一部に対して透光性を有する絶縁材料であって、ガラス板やアルミニウム板等が用いられる。その場合、上記第２の基板としてガラス板を用いた場合には、太陽電池形成の際に第２の基板をカバーガラスとして利用することになり、シリコンウェハに第２の基板を接着する際には、上述の太陽電池セルにカバーガラスを接着する場合と同様の問題が発生する可能性がある。また、上記第２の基板としてアルミニウム等を用いた場合には、上記第２の基板分だけコストアップに繋がると言う問題がある。
特開平１０‐９３１２２号公報 Furthermore, in the solar cell manufacturing method using the hydrogen ion delamination method, since the silicon substrate in the obtained solar cell is thin, it is necessary to previously bond a second substrate for mechanical reinforcement. is there. The second substrate is a conductive metal material or an insulating material that is transparent to at least part of sunlight, and a glass plate, an aluminum plate, or the like is used. In that case, when a glass plate is used as the second substrate, the second substrate is used as a cover glass when the solar cell is formed, and when the second substrate is bonded to the silicon wafer. May cause the same problem as in the case where the cover glass is bonded to the above-described solar battery cell. Further, when aluminum or the like is used as the second substrate, there is a problem that the cost is increased by the amount corresponding to the second substrate.
JP-A-10-93122

そこで、この発明の課題は、はみ出した接着剤の除去や精度の高い位置合せの必要が無く、地球と宇宙との環境変化が繰り返されても熱歪が小さい太陽電池セルの製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solar battery cell that does not require removal of the protruding adhesive and highly accurate alignment, and has low thermal strain even when environmental changes between the earth and space are repeated. There is.

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明の太陽電池セルの製造方法は、
半導体ウェハの表面にＰＮ接合を形成する工程と、
上記半導体ウェハの表面における表面電極形成領域に下地金属を形成する工程と、
上記下地金属を含む半導体ウェハの表面全体に粉末ガラスを溶剤で溶かした溶液を塗布して、上記表面電極形成領域における上記下地金属上に塗布された上記溶液が上記下地金属によってはじかれることによって、上記溶液を上記下地金属の部分を除いてパターニングする工程と、
上記溶剤を揮発させた後、上記下地金属以外の上記半導体ウェハ上に透明ガラス層を形成するために上記粉末ガラスを焼成する工程と、
上記下地金属上にメッキによって上記表面電極を形成する工程
を備えたことを特徴としている。 To solve the above problems, a method for manufacturing a solar cell of the invention according to claim 1,
Forming a PN junction on a surface of the semi-conductor wafer,
Forming a base metal in a surface electrode formation region on the surface of the semiconductor wafer;
By applying a solution obtained by dissolving powder glass with a solvent over the entire surface of the semiconductor wafer including the base metal, the solution applied on the base metal in the surface electrode formation region is repelled by the base metal, Patterning the solution except the base metal portion;
After volatilizing the solvent, baking the powdered glass to form a transparent glass layer on the semiconductor wafer other than the base metal ,
A step of forming the surface electrode on the base metal by plating is provided.

上記構成によれば、下地金属を含む半導体ウェハの表面全体に塗布された粉末ガラスを溶剤で溶かした溶液は上記下地金属によってはじかれ、上記溶液は上記下地金属の部分を除いてパターニングされるために、上記ガラス層は表面電極形成領域を除いて形成され上記表面電極形成領域に溝が形成される。したがって、上記溝内における上記下地金属上にメッキによって表面電極を形成する場合に、上記ガラス層がメッキ電極形成用パターンとして利用される。さらに、上記表面電極用の下地金属と上記透明ガラス層との位置合せの必要がなく、上記表面電極が非常に簡単に形成される。さらに加えて、上記ガラス層形成用の感光性レジストのパターニングが必要なく、簡単に上記表面電極が形成される。 According to the above arrangement, solution of powdered glass which is applied to the entire surface of the semiconductor wafer including a base metal in a solvent is repelled by the underlying metal, since the solution is patterned except for portions of the underlying metal In addition, the glass layer is formed except for the surface electrode forming region, and a groove is formed in the surface electrode forming region. Therefore, when the surface electrode is formed on the base metal in the groove by plating , the glass layer is used as a plating electrode forming pattern. Furthermore, it is not necessary to align the base metal for the surface electrode and the transparent glass layer, and the surface electrode can be formed very easily. In addition, the required patterning of the photoresist for the glass layer forming Ku, is easy just above the surface electrodes are formed.

また、請求項２に係る発明は、
請求項１に係る発明の太陽電池セルの製造方法において、
上記半導体ウェハの裏面側を、既に形成された太陽電池セルを残して所定の厚さに剥離する
ことを特徴としている。 The invention according to claim 2
In the manufacturing method of the photovoltaic cell of the invention according to claim 1 ,
The back surface side of the semiconductor wafer is peeled off to a predetermined thickness while leaving the already formed solar cells.

上記構成によれば、裏面側が所定の厚さに剥離された薄膜半導体基板を用いて省資源型の太陽電池を製造するに際して、上記薄膜半導体基板が上記ガラス層によって機械的に補強される。したがって、上記薄膜半導体基板を補強するための専用基板を接着する必要がなく、上記専用基板の接着に伴う問題やコストアップが解消される。 According to the said structure, when manufacturing a resource-saving solar cell using the thin film semiconductor substrate from which the back surface side was peeled off to a predetermined thickness, the thin film semiconductor substrate is mechanically reinforced by the glass layer. Therefore, there is no need to bond a dedicated substrate for reinforcing the thin film semiconductor substrate, and problems and cost increases associated with the bonding of the dedicated substrate can be solved.

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セルの製造方法は、表面にＰＮ接合が形成された半導体ウェハの表面における表面電極形成領域に下地金属を形成し、上記下地金属を含む半導体ウェハの表面全体に粉末ガラスの溶液を塗布して、上記下地金属上に塗布された上記溶液が上記下地金属によってはじかれることによって、上記溶液を上記下地金属の部分を除いてパターニングし、上記溶剤を揮発させた後に上記粉末ガラスを焼成し、上記下地金属上にメッキによって上記表面電極を形成するので、上記表面電極形成領域を除いて透明ガラス層を形成でき、接着によらずに上記太陽電池セルの表面に透明ガラス層を容易に直接形成できる。したがって、高価な接着剤を必要とはせず、はみ出した接着剤を取り除く作業を無くし、上記太陽電池セルと放射防止用のガラス板との位置合わせ不良を無くして、コストダウンを図ることができる。さらに加えて、上記透明ガラス層形成用の感光性レジストのパターニングが必要なく、簡単に上記表面電極を形成できる。 As apparent from the above, the method for manufacturing a solar battery cell of the invention according to claim 1, the base metal is formed on the surface electrode formation region on the surface of the semiconductor wafer PN junction is formed on the front surface, the underlying metal A solution of powdered glass is applied to the entire surface of the semiconductor wafer including, and the solution applied on the base metal is repelled by the base metal, thereby patterning the solution except for the portion of the base metal. Since the powder glass is baked after the solvent is volatilized and the surface electrode is formed on the base metal by plating, a transparent glass layer can be formed except for the surface electrode formation region, without adhesion. A transparent glass layer can be easily formed directly on the surface of the solar cell. Therefore, without the need of expensive adhesive, eliminating the work of removing the adhesive protruding, eliminating the misalignment between the glass plate for radiation preventing the above solar cell, Figure Rukoto costs it can. In addition, the required patterning of the photosensitive resist for the upper Symbol transparent glass layer formed Ku, easy can simply form the surface electrode.

また、請求項２に係る発明の太陽電池セルの製造方法は、上記半導体ウェハの裏面側を、既に形成された太陽電池セルを残して所定の厚さに剥離するので、薄膜半導体基板を用いて省資源型の太陽電池を製造するに際して、上記薄膜半導体基板を上記ガラス層によって機械的に補強できる。したがって、上記補強用の専用基板を接着する必要がなく、上記専用基板の接着に伴う問題やコストアップを解消できる。 In the method for manufacturing a solar cell according to the second aspect of the invention, the back side of the semiconductor wafer is peeled off to a predetermined thickness while leaving the already formed solar cell, so that a thin film semiconductor substrate is used. In manufacturing a resource-saving solar cell, the thin film semiconductor substrate can be mechanically reinforced by the glass layer. Therefore, there is no need to bond the dedicated substrate for reinforcement, and problems and cost increases associated with the bonding of the dedicated substrate can be solved.

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
（第１参考例）
図１は、本参考例の太陽電池における概略縦断面図である。本参考例における太陽電池１１では、放射線保護用ガラス(以下、単にガラスと言う)１３が、太陽電池セル１２の表面に、接着剤を介さずに直接形成されている。尚、太陽電池セル１２の構造は図８に示す従来の太陽電池セル１と同じであり、Ｐ型シリコン基板１４の表面にＮ⁺層１５が形成されて、ＰＮ接合部１６を形成している。そして、Ｎ⁺層１５の表面にはＮ電極１７が０.５mm〜数mmの間隔で線状に形成され、Ｐ型シリコン基板１４の表面にはＰ電極１８が形成されている。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
(First Reference Example)
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of the solar cell of this reference example . In solar cell 11 in this reference example , radiation protection glass (hereinafter simply referred to as glass) 13 is directly formed on the surface of solar cell 12 without an adhesive. The structure of the solar battery cell 12 is the same as that of the conventional solar battery cell 1 shown in FIG. 8, and an N ⁺ layer 15 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 14 to form a PN junction 16. . N electrodes 17 are linearly formed on the surface of the N ⁺ layer 15 at intervals of 0.5 mm to several mm, and P electrodes 18 are formed on the surface of the P-type silicon substrate 14.

図２は、上記構成を有する太陽電池１１におけるガラス１３の形成手順を示す図である。先ず、図１に示す構成を有する太陽電池セル１２が用意される(ステップＳ1)。そして、太陽電池セル１２におけるＮ電極１７側の表面に、粉末ガラスを溶剤で溶かした溶液が塗布される(ステップＳ2)。そうした後、溶剤成分が揮発されて乾燥される(ステップＳ3)。但し、一度の溶液塗布で形成されるガラス１３の厚さは２０μm程度と放射線保護用ガラスとしては薄いため、上記ステップＳ2およびステップＳ3が何度も繰り返されて、ガラス１３が何層も重ねて形成される。こうして、所望(５０μm〜１mm程度)の厚さのガラス１３の層が形成されると、ベーク(焼成)によって粉末ガラスが溶融されて最終的にガラス１３が形成される(ステップＳ4)。尚、上記焼成における焼成温度は４００℃〜７５０℃である。 FIG. 2 is a diagram showing a procedure for forming the glass 13 in the solar cell 11 having the above configuration. First, a solar battery cell 12 having the configuration shown in FIG. 1 is prepared (step S1). And the solution which melt | dissolved powder glass with the solvent is apply | coated to the surface at the side of the N electrode 17 in the photovoltaic cell 12 (step S2). After that, the solvent component is volatilized and dried (step S3). However, since the thickness of the glass 13 formed by one-time application of the solution is about 20 μm, which is thin as a radiation protection glass, the above steps S2 and S3 are repeated many times, and the glass 13 is stacked in layers. It is formed. Thus, when a layer of glass 13 having a desired thickness (about 50 μm to 1 mm) is formed, the powdered glass is melted by baking (firing) to finally form glass 13 (step S4). In addition, the baking temperature in the said baking is 400 to 750 degreeC.

一例として、上記粉末ガラスとして日本電気硝子社製のＧＰ‐５２１０を用いた例に付いて述べる。先ず、１０ΩのＰ型シリコンウェハの両面に、熱拡散法によってＮ型の不純物層(Ｎ⁺層)を形成する。そして、片側の不純物層をエッチングによって取り除いたＰ型シリコンウェハにおける残った不純物層上に、アルコールを主成分とする溶剤にＧＰ−５２１０を溶かした溶液を塗布する。次に、アルコール成分を蒸発させ、その後、６００℃と７２０℃とで二回焼成する。 As an example, an example in which GP-5210 manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd. is used as the powder glass will be described. First, N-type impurity layers (N ⁺ layers) are formed on both surfaces of a 10Ω P-type silicon wafer by a thermal diffusion method. Then, a solution obtained by dissolving GP-5210 in a solvent containing alcohol as a main component is applied on the remaining impurity layer in the P-type silicon wafer from which the impurity layer on one side is removed by etching. Next, the alcohol component is evaporated and then baked twice at 600 ° C. and 720 ° C.

このように、本参考例においては、電極１７,１８が形成された太陽電池セル１２における電極１７側の表面に、粉末ガラスを溶剤で溶かしてなる溶液を塗布した後に溶剤成分を揮発させて焼成することによって、直接ガラス１３の層を形成するようにしている。したがって、太陽電池セル１２の表面に均一にガラス１３の層を形成することができ、煩わしい太陽電池セルとガラスとの位置合わせや、はみ出した接着剤を取り除く仕上げ作業を行う必要ない。また、太陽電池セル(Ｐ型シリコン基板１４)１２と略同等の熱膨張係数を呈するガラス１３を形成できる粉末ガラスを選ぶことによって、地球と宇宙との環境変化に伴う大きな温度変動や温度サイクルにおける熱歪を小さくすることができる。 Thus, in this reference example , after applying the solution which melt | dissolved powder glass with the solvent to the surface at the side of the electrode 17 in the photovoltaic cell 12 in which the electrodes 17 and 18 were formed, the solvent component is volatilized and baked. By doing so, the layer of the glass 13 is directly formed. Therefore, the layer of the glass 13 can be uniformly formed on the surface of the solar battery cell 12, and it is not necessary to perform troublesome alignment between the solar battery cell and the glass and a finishing operation to remove the protruding adhesive. Further, by selecting a powder glass capable of forming a glass 13 exhibiting a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the solar battery cell (P-type silicon substrate 14) 12, a large temperature fluctuation or temperature cycle accompanying an environmental change between the earth and the universe can be obtained. Thermal strain can be reduced.

すなわち、本参考例によれば、高価な接着剤を必要としないこと、不必要な接着剤の除去工程を無くして製造工程を簡略化すること、太陽電池セルとガラスとの位置合わせを無くして製品歩留まりを向上すること等によって、コストダウンを図ることができるのである。さらに、上記熱歪に伴う太陽電池セル１２やガラス１３の破損やガラス１３の剥離等の不具合を無くして、信頼性を向上させることができるのである。 That is, according to this reference example , no expensive adhesive is required, the unnecessary adhesive removal step is eliminated, the manufacturing process is simplified, and the alignment between the solar cells and the glass is eliminated. Costs can be reduced by improving the product yield. Furthermore, it is possible to improve reliability by eliminating problems such as breakage of the solar cells 12 and the glass 13 and peeling of the glass 13 due to the thermal strain.

（第２参考例）
上述のごとく、第１参考例においては、粉末ガラスを溶剤で溶かしてなる溶液の一回の塗布では形成されるガラス１３の厚さが不充分なため、上記溶液の塗布を繰り返してガラス１３を何層も重ねて形成している。本参考例においては、ガラス１３を複数層に形成するに際して、各層を形成するための粉末ガラスの屈折率を各層毎に異なるようにするのである。 (Second reference example)
As described above, in the first reference example , the thickness of the glass 13 formed by one application of a solution obtained by dissolving powdered glass with a solvent is insufficient. Overlapping layers are formed. In this reference example , when the glass 13 is formed in a plurality of layers, the refractive index of the powder glass for forming each layer is made different for each layer.

その場合に、図３に示すように、太陽電池セル２２の表面側から外側に向かって順次屈折率ｎが大きくなるようにガラス層２４〜２７を多層に形成する。こうすることによって、第１参考例における効果に加えて、ガラス２３の表面における太陽光の反射率を小さくすることができる。したがって、太陽電池２１による太陽光の吸収率を大きくして光電変換の効率を向上できるのである。尚、ガラス２３の形成手順は、図２に示す形成手順に順ずる。 In that case, as shown in FIG. 3, the glass layers 24-27 are formed in multiple layers so that the refractive index n increases sequentially from the surface side of the photovoltaic cell 22 toward the outside. By doing so, in addition to the effect in the first reference example , the reflectance of sunlight on the surface of the glass 23 can be reduced. Therefore, the efficiency of photoelectric conversion can be improved by increasing the absorption rate of sunlight by the solar cell 21. In addition, the formation procedure of the glass 23 follows the formation procedure shown in FIG.

（第３参考例）
上記各参考例においては、上記粉末ガラスを放射線保護用ガラス１３,２３の形成に使用している。ところが、その場合には、放射線保護用ガラスとして厚いガラスが要求される場合には、粉末ガラスの溶液の塗布回数が非常に多くなり、積層されるガラスの層数が多くなって均一な放射線保護用ガラスが得られない場合がある。そのような場合に対処するため、本参考例においては、上記粉末ガラスを太陽電池セルと放射線保護用ガラスの接着に使用するのである。本参考例においては、図４に示すように、太陽電池セル３２の表面に、粉末ガラスで形成されるガラス層３４で放射線保護用ガラス３３を接着することによって、太陽電池３１を形成している。 (Third reference example)
In each of the above reference examples , the powder glass is used for forming the radiation protection glasses 13 and 23. However, in that case, when a thick glass is required as a radiation protection glass, the number of times of application of the powder glass solution becomes very large, and the number of layers of the laminated glass increases and uniform radiation protection. Glass may not be obtained. In order to cope with such a case, in this reference example , the above-mentioned powdered glass is used for adhesion between the solar battery cell and the radiation protection glass. In this reference example , as shown in FIG. 4, the solar cell 31 is formed by adhering the radiation protection glass 33 to the surface of the solar cell 32 with a glass layer 34 formed of powdered glass. .

図５は、上記構成を有する太陽電池３１におけるガラス３３の接着手順を示す図である。先ず、太陽電池セル３２が用意される(ステップＳ11)。そして、ガラス３３に粉末ガラスの溶液が塗布される(ステップＳ12)。太陽電池セル３２の表面に粉末ガラスの溶液が塗布される(ステップＳ13)。そうした後、太陽電池セル３２とガラス３３とが貼り合わされ(ステップＳ14)、高温,高真空中でベーク(焼成)が行われる(ステップＳ15)。そして、粉末ガラスが溶融された段階で定圧に戻されて冷却される(ステップＳ16)。こうして、最終的に放射線保護用ガラス３３が接着される。 FIG. 5 is a diagram showing a bonding procedure of the glass 33 in the solar cell 31 having the above configuration. First, the solar battery cell 32 is prepared (step S11). Then, a powdered glass solution is applied to the glass 33 (step S12). A powdered glass solution is applied to the surface of the solar battery cell 32 (step S13). After that, the solar cells 32 and the glass 33 are bonded together (step S14), and baking (baking) is performed in a high temperature and high vacuum (step S15). Then, when the powdered glass is melted, it is returned to a constant pressure and cooled (step S16). Thus, the radiation protection glass 33 is finally bonded.

本参考例によれば、上記放射線保護用ガラスとして厚いガラスが要求される場合であっても、粉末ガラス溶液の少ない塗布によって簡単に形成することができる。また、太陽電池セル３２と放射線保護用ガラス３３との接着層としてのガラス層３４は、塗布する粉末ガラスの溶液を薄く塗布することによって薄く均一に形成することができる。したがって、ガラス層３４のはみ出し量は小さく、然も、はみ出したガラス層３４は耐紫外線性に優れているので取り除く必要がない。したがって、貼り合わせ後の仕上げ工程を簡単してコストダウンを図ることができる。また、本参考例の場合においても、太陽電池セル(Ｐ型シリコン基板)３２とガラス３３とガラス層３４との熱膨張係数を揃えることによって、地球と宇宙との環境変化に伴う大きな温度変動や温度サイクルにおける熱歪を小さくし、太陽電池セル３２やガラス３３の破損やガラス３３の剥離等の不具合を無くして高信頼性を得ることができるのである。 According to this reference example , even if a thick glass is required as the radiation protection glass, it can be easily formed by application with a small amount of powdered glass solution. Further, the glass layer 34 as an adhesive layer between the solar battery cell 32 and the radiation protection glass 33 can be formed thinly and uniformly by thinly applying a powder glass solution to be applied. Therefore, the protruding amount of the glass layer 34 is small, and the protruding glass layer 34 is excellent in ultraviolet resistance, so it is not necessary to remove it. Therefore, the finishing process after bonding can be simplified and the cost can be reduced. Also in the case of this reference example , by aligning the thermal expansion coefficients of the solar battery cell (P-type silicon substrate) 32, the glass 33, and the glass layer 34, large temperature fluctuations caused by environmental changes between the earth and the universe The thermal strain in the temperature cycle can be reduced, and high reliability can be obtained without problems such as breakage of the solar cells 32 and the glass 33 and peeling of the glass 33.

＜第１実施の形態＞
上記各参考例においては、上記Ｎ⁺層１５の表面にＮ電極１７が形成された太陽電池セル１２,２２,３２上に、ガラス１３,２３,３３を形成あるいは接着する場合に付いて説明している。これに対して、本実施の形態は、Ｎ⁺層の表面にガラスを形成した後に電極をメッキによって形成するものである。以下、詳細に述べる。 < First embodiment>
In each of the above reference examples , the case where the glass 13, 23, 33 is formed or bonded on the solar cells 12, 22, 32 having the N electrode 17 formed on the surface of the N ⁺ layer 15 will be described. ing. On the other hand, in this embodiment, after forming glass on the surface of the N ⁺ layer, the electrode is formed by plating. Details will be described below.

図６は本実施の形態による放射線保護用ガラスおよび電極の形成方法を示す。先ず、図６(a)に示すように、Ｐ型シリコン基板４１の表面にＮ⁺層４２が形成され、更にＮ⁺層４２上にチタン(Ｔi)等によって下地金属４３がパターニングされる。 FIG. 6 shows a method for forming a radiation protection glass and electrode according to the present embodiment. First, as shown in FIG. 6A, an N ⁺ layer 42 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 41, and a base metal 43 is patterned on the N ⁺ layer 42 by titanium (Ti) or the like.

次に、図６(b)に示すように、全面に、粉末ガラスを溶剤に溶かした溶液４４が塗布される。その場合、下地金属４３の部分では粉末ガラスの溶液４４がはじかれるため、塗布された粉末ガラス溶液４４は下地金属４３の部分を除いてパターニングされる。そうした後、溶剤が揮発され、焼成が行われて、図６(c)に示すようにガラス４５が形成される。その後、図(d)に示すように、下地金属４３上に銀等をメッキすることによってメッキ電極４６が形成される。その場合、下地金属４３の両側にはガラス４５の壁が有るために、メッキ電極４６は厚さ方向にのみ形成される。 Next, as shown in FIG. 6B, a solution 44 obtained by dissolving powdered glass in a solvent is applied to the entire surface. In that case, since the powder glass solution 44 is repelled in the portion of the base metal 43, the applied powder glass solution 44 is patterned except for the portion of the base metal 43. After that, the solvent is volatilized and baked to form a glass 45 as shown in FIG. 6 (c). Thereafter, as shown in FIG. 4D, a plating electrode 46 is formed by plating silver or the like on the base metal 43. In that case, since there are walls of the glass 45 on both sides of the base metal 43, the plating electrode 46 is formed only in the thickness direction.

このように、本実施の形態によれば、上記Ｎ⁺層４２の表面に形成されたガラス４５をメッキ電極形成用パターンとして使用するので、メッキ電極４６の横方向への広がりを防ぐ専用のレジスト等によるメッキ電極形成用パターンを必要とはしない。また、形成されたガラス４５は下地金属４３の部分を除いてパターニングされるので、下地金属４３とガラス４５との位置合せの必要が無い。したがって、メッキ電極４６の形成が非常に簡単になり、宇宙用太陽電池の量産が容易になる。 Thus, according to the present embodiment, since the glass 45 formed on the surface of the N ⁺ layer 42 is used as a plating electrode forming pattern, a dedicated resist for preventing the plating electrode 46 from spreading in the lateral direction is used. There is no need for a pattern for forming a plating electrode such as. Further, since the formed glass 45 is patterned except for the portion of the base metal 43, it is not necessary to align the base metal 43 and the glass 45. Therefore, the formation of the plating electrode 46 becomes very simple, and mass production of space solar cells becomes easy.

尚、本実施の形態においては、粉末ガラスを溶剤に溶かした溶液４４が下地金属４３の部分ではじかれることを利用して、表面電極形成領域を除いて粉末ガラス溶液４４をパターニングしている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば、次のようにして表面電極形成領域を除いて粉末ガラス溶液をパターニングしてもよい。 In the present embodiment, the powder glass solution 44 is patterned except for the surface electrode formation region by utilizing the fact that the solution 44 in which powder glass is dissolved in a solvent is repelled by the base metal 43 portion. However, the present invention is not limited to this. For example, the powder glass solution may be patterned except for the surface electrode formation region as follows.

すなわち、先ず、Ｐ型シリコン基板の表面にＮ⁺層を形成する。そして、上記Ｐ型シリコン基板の全面に感光性レジストを塗布し、表面電極形成領域のみに上記感光性レジストを残すようにパターニングする。次に、上記Ｐ型シリコン基板の全面に粉末ガラスを溶剤で溶かした溶液を塗布し、上記溶剤を揮発させた後に上記粉末ガラスを焼成して放射線保護用ガラスを形成する。その後、上記レジストを除去し、上記表面電極形成領域に下地金属を形成する。そして、この下地金属上にメッキによって上記表面電極を形成するのである。この場合にも、上記下地金属の両側にはガラスの壁が有るために、メッキ電極は厚さ方向にのみ形成されることになる。また、上記下地金属と放射線保護用ガラスとの位置合せの必要が無く、メッキ電極の形成が非常に簡単になり、宇宙用太陽電池の量産が容易になる。 That is, first, an N ⁺ layer is formed on the surface of a P-type silicon substrate. Then, a photosensitive resist is applied to the entire surface of the P-type silicon substrate, and is patterned so as to leave the photosensitive resist only in the surface electrode formation region. Next, a solution obtained by dissolving powder glass with a solvent is applied to the entire surface of the P-type silicon substrate. After the solvent is volatilized, the powder glass is baked to form a radiation protection glass. Thereafter, the resist is removed, and a base metal is formed in the surface electrode formation region. Then, the surface electrode is formed on the base metal by plating. Also in this case, since there are glass walls on both sides of the base metal, the plating electrode is formed only in the thickness direction. In addition, it is not necessary to align the base metal and the radiation protection glass, the formation of the plating electrode is very simple, and mass production of space solar cells is facilitated.

＜第２実施の形態＞
本実施の形態は、上述の水素イオン剥離法に対してこの発明を適用するものである。図７は本実施の形態によるガラスの形成方法を示す。先ず、図７(a)に示すように、Ｐ型シリコン基板５１の表面にＮ⁺層５２が形成され、剥離位置(水素注入層)５３まで水素イオンが注入された後に、Ｎ電極５４が形成される。そして、図７(b)に示すように、第１〜第３参考例および第１実施の形態の何れかによって、Ｎ⁺層５２側の表面にガラス５５が形成される。次に、熱処理が行われて、図７(c)に示すように、Ｐ型シリコン基板５１の表面が水素注入層５３(５６)の位置から剥離される。そして、剥離面上にＰ電極(図示せず)が形成されて、放射線保護用ガラス５５が形成された非常に薄い太陽電池５７が得られる。その場合、放射線保護用ガラス５５が薄膜シリコンの補強材となっている。一方、太陽電池５７が剥離された後のＰ型シリコン基板５１'は再利用されて、図７(d)に示すように、Ｎ⁺層５２'が形成され、水素注入層５３'まで水素イオンが注入された後に、Ｎ電極５４'が形成される。以後、上述の手順が繰り返される。 < Second Embodiment>
In the present embodiment, the present invention is applied to the hydrogen ion delamination method described above. FIG. 7 shows a glass forming method according to this embodiment. First, as shown in FIG. 7A, an N ⁺ layer 52 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 51, hydrogen ions are implanted up to a peeling position (hydrogen implantation layer) 53, and then an N electrode 54 is formed. Is done. Then, as shown in FIG. 7B, the glass 55 is formed on the surface on the N ⁺ layer 52 side by any one of the first to third reference examples and the first embodiment. Next, heat treatment is performed, and the surface of the P-type silicon substrate 51 is peeled off from the position of the hydrogen injection layer 53 (56) as shown in FIG. And the P electrode (not shown) is formed on the peeling surface, and the very thin solar cell 57 in which the glass 55 for radiation protection was formed is obtained. In that case, the radiation protection glass 55 serves as a reinforcing material for the thin film silicon. On the other hand, the P-type silicon substrate 51 ′ from which the solar cell 57 has been peeled off is reused to form an N ⁺ layer 52 ′ as shown in FIG. 7 (d), and hydrogen ions up to the hydrogen injection layer 53 ′. Is implanted, an N electrode 54 'is formed. Thereafter, the above procedure is repeated.

このように、本実施の形態においては、Ｐ型シリコン基板５１の表面にＮ⁺層５２を形成し、水素イオンを注入し、Ｎ電極５４を形成した後、Ｎ⁺層５２側の表面に放射線保護用のガラス５５を形成する。その後、熱処理を行って剥離を行うようにしている。その結果、放射線保護用ガラス５５を薄膜シリコンの補強材として利用することができ、薄膜シリコンを機械的に補強するための専用の基板を接着する必要がない。したがって、その分だけコストダウンを図ることができる。さらに、放射線保護用ガラス５５は、接着剤を用いることなくＰ型シリコン基板５１上に直接形成されるため、第１〜第３参考例および第１実施の形態と同様に、ガラスを接着剤で貼り付ける場合の種々の問題点を解決できるのである。 Thus, in this embodiment, the N ⁺ layer 52 is formed on the surface of the P-type silicon substrate 51, implanting hydrogen ions, after forming the N electrode 54, the radiation on the surface of the N ⁺ layer 52 side A protective glass 55 is formed. After that, heat treatment is performed to perform peeling. As a result, the radiation protection glass 55 can be used as a reinforcing material for thin film silicon, and there is no need to bond a dedicated substrate for mechanically reinforcing the thin film silicon. Therefore, the cost can be reduced accordingly. Further, since the radiation protection glass 55 is directly formed on the P-type silicon substrate 51 without using an adhesive, the glass is bonded with an adhesive as in the first to third reference examples and the first embodiment. Various problems in pasting can be solved.

尚、上記各参考例および各実施の形態においては特に述べてはいないが、放射線保護用ガラス１３,２３,４５,５５および接着用のガラス層３４を形成する際に、粉末ガラスを溶剤で溶かした溶液中にセリウムを添加することによって、形成されたガラスが放射線によって着色することを防止できる。 Although not specifically described in each of the above reference examples and embodiments, when forming the radiation protection glass 13, 23, 45, 55 and the glass layer 34 for adhesion, the powder glass is dissolved with a solvent. By adding cerium to the solution, the formed glass can be prevented from being colored by radiation.

この発明の第１参考例としての太陽電池における概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view in the solar cell as a 1st reference example of this invention. 図１におけるガラスの形成手順を示す図である。It is a figure which shows the formation procedure of the glass in FIG. この発明の第２参考例としての太陽電池における概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view in the solar cell as a 2nd reference example of this invention . この発明の第３参考例としての太陽電池における概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view in the solar cell as a 3rd reference example of this invention . 図４におけるガラスの接着手順を示す図である。It is a figure which shows the adhesion | attachment procedure of the glass in FIG. この発明の太陽電池におけるガラスおよび電極の形成方法を示す図である。It is a figure which shows the formation method of the glass and electrode in the solar cell of this invention . この発明の図６とは異なる太陽電池の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the solar cell different from FIG. 6 of this invention . 従来の太陽電池における概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view in the conventional solar cell.

Explanation of symbols

１１,２１,３１,５７…太陽電池、
１２,２２,３２…太陽電池セル、
１３,２３,３３,４５,５５…放射線保護用ガラス(ガラス)、
１４,４１,５１…Ｐ型シリコン基板、
１５,４２,５２…Ｎ⁺層、
１６…ＰＮ接合部、
１７,５４…Ｎ電極、
１８…Ｐ電極、
２４〜２７…ガラス層、
３４…ガラス層(接着層)、
４３…下地金属、
４４…粉末ガラス溶液、
４６…メッキ電極、
５３…水素注入層。
11, 21, 31, 57 ... solar cell,
12, 22, 32 ... solar cells,
13, 23, 33, 45, 55 ... Radiation protection glass (glass),
14, 41, 51 ... P-type silicon substrate,
15, 42, 52 ... N ⁺ layer,
16 ... PN junction,
17, 54 ... N electrode,
18 ... P electrode,
24-27 ... Glass layer,
34 ... Glass layer (adhesive layer),
43 ... underlying metal,
44 ... powder glass solution,
46 ... Plating electrode,
53 ... Hydrogen injection layer.

Claims

Forming a PN junction on the surface of the semiconductor wafer;
Forming a base metal in a surface electrode formation region on the surface of the semiconductor wafer;
By applying a solution obtained by dissolving powder glass with a solvent over the entire surface of the semiconductor wafer including the base metal, the solution applied on the base metal in the surface electrode formation region is repelled by the base metal, Patterning the solution except the base metal portion;
After volatilizing the solvent, baking the powdered glass to form a transparent glass layer on the semiconductor wafer other than the base metal ,
A method for producing a solar cell, comprising the step of forming the surface electrode on the base metal by plating.

In the manufacturing method of the photovoltaic cell according to claim 1,
A method of manufacturing a solar cell, comprising peeling the back surface of the semiconductor wafer to a predetermined thickness while leaving a solar cell already formed.