JP4468494B2 - 太陽電池及び太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産性が高く、高効率な薄型太陽電池及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より化石燃料の有限性と、それにも増して人類によるこれら化石燃料を中心としたエネルギー大量消費による地球温暖化防止の観点から、太陽電池がクリーンエネルギーとして注目され、本格的な実用化が真剣に検討されている。中でもシリコン半導体を用いる太陽電池は、これまでも各国でその構造と製造方法について精力的な研究が進められている。特に、軽量化及び低コスト化の見地から太陽電池の薄型化が課題となっている。
【０００３】
従来の太陽電池の製造方法としては、例えば図２（Ａ）〜（Ｇ）に示すような製造方法が一般に行われていた。
（Ａ）Ｐ型シリコン基板（厚さ；３５０〜６００μｍ）２１を準備し、アルカリ溶液によるエッチングを行い、シリコン基板２１を洗浄、温水引上げ乾燥を行う。
（Ｂ）シリコン基板の表面に、リンドープ有機シリカ塗布剤を塗布した後、乾燥することにより、リンドープ有機シリカ塗布層２２の形成を行う。
（Ｃ）上記シリコン基板をドライブイン拡散により、リン接合層（ｎ＋）２３の形成を行う。この時、基板表面にはリンガラス層２４が生成する。
（Ｄ）表面に形成された不要なリンガラス層２４をＨＦ溶液を使用して除去した後、シリコン基板２１の洗浄、温水引上げ乾燥を行う。
（Ｅ）表面にＴｉＯ2 反射防止膜２５を形成する。
（Ｆ）裏面にスクリーン印刷でアルミニウムペーストを全面に印刷し、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉に通し、７５０℃×５分焼成することにより、裏面電界層（ｐ＋）２６を形成する。
（Ｇ）両面にスクリーン印刷で銀ペーストを櫛状に印刷し、乾燥させた後、近赤外ランプ炉に通し、表面電極２７、裏面電極２８を形成する。次いで電極部を抵抗低減及び太陽電池間の接続を目的として、両面の銀電極上にハンダコートを行う。
【０００４】
しかしながら、このような従来の太陽電池の製造方法では、シリコンの歩留りを向上すべくシリコン基板厚を現状の３５０μｍから２００μｍ程度まで薄型化した場合には問題があった。すなわち、少数キャリアの裏面再結合速度（裏面でのキャリア消滅速度）の低下を図るために設けられる裏面電界層（ｐ＋）２６は、アルミニウムペーストを２０〜４０μｍと厚くかつ全面に印刷、焼成しないと、その効果を十分に得ることができない。そのためシリコン基板厚を上記の２００μｍ程度まで薄型化すると、アルミニウムとシリコン基板の熱膨張係数の差に起因した内部応力の発生により、シリコン基板の反りや割れが生じ、それによる歩留りの低下が問題となっていた。
【０００５】
この問題を解決するために、シリコン基板の反りの発生を抑えた裏面電界層の形成方法がいくつか提案されている。
その一つは、シリコンと熱膨張係数の近いボロンを用いて、ＰＢＮ固体拡散ソースやＢＢｒ3 気体拡散ソースあるいはＣＶＤによりシリコン基板上に成膜したＢＳＧ（ボロン・シリケートガラス）からのボロンの熱拡散を行う方法である。
またアルミニウムペーストを格子状に印刷、焼成することで、内部応力を低下させ反り量を低減する方法も提案された。
【０００６】
しかし、ボロンの熱拡散法では、ボロンのシリコン基板中での拡散速度が遅く、現状で裏面再結合速度の低下の効果が十分に得られているアルミニウムペーストの印刷、焼成法と同等なピーク濃度（ドーパントの最高濃度）、拡散深さ（ドーパントの侵入深さ）を得るためには、ボロンの熱拡散条件として、例えば、９５０℃×１５分デポジション後、更に、１１００℃×２時間ドライブイン拡散をするという高温熱処理が必要となる。このような高温処理に伴うシリコン基板のライフタイムの低下を防止するため、半導体レベルのクリーン設備が必要となり、拡散ソースの安定性や管理、成膜ならびに熱処理に伴う生産性が低いため、低コストで高生産性が要求される太陽電池製造工程での採用には問題があった。
【０００７】
一方、アルミニウムペーストを格子状に印刷、焼成する方法では、太陽電池の製作上問題とならない程度まで反り量を低減し、また割れ、破損等の問題は生じないが、アルミニウム電界層が形成されていない格子間のシリコン基板裏面での再結合速度が大きく、太陽電池効率が低下してしまうという問題が発生する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、薄いシリコン基板を用いてもシリコン基板に反りや割れあるいは破損等が発生することを防止し、製造工程が簡単で低コストかつ高効率な薄型太陽電池及びその製造方法を提供することを主目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、Ｐ型シリコン基板にＰＮ接合層と表面電極と裏面電極を形成して成る太陽電池であって、Ｐ型シリコン基板の裏面に、ボロン電界層とＳｉＯ2裏面保護膜と、格子状のアルミニウム電界層を有することを特徴とする太陽電池である。
【００１０】
このように、Ｐ型シリコン基板の裏面に、ボロン電界層とＳｉＯ2 裏面保護膜と、格子状のアルミニウム電界層を有する太陽電池は、２つの裏面電界層が併設されている事により、太陽電池の製造に問題となるシリコン基板の反りや割れあるいは破損といった問題が生じず、また裏面での再結合速度の低減の効果を損なう事もないため、生産性が高くかつ高効率な太陽電池となる。
【００１１】
この場合、前記格子状のアルミニウム電界層に対応する格子状の裏面電極を有することが望ましい。このように設置された裏面電極は、直接にボロン電界層と接していないため、裏面再結合速度の低減効果が不十分になることがなく、太陽電池特性の低下を防ぐことができる。
【００１２】
また本発明の太陽電池は、シリコン基板の厚さが２００μｍ以下であっても反り、割れが生じないため、従来の太陽電池に比べて著しく薄くすることが可能であり、生産性・歩留りを向上させることができ、実用的な太陽電池の高効率化、軽量化及び低コスト化の要求を満たすものである。
【００１３】
そして本発明は、Ｐ型シリコン基板にＰＮ接合層を設け、表面電極と裏面電極を形成する太陽電池の製造方法において、裏面電極を形成する前に、Ｐ型シリコン基板の裏面に、ボロン電界層とＳｉＯ2 裏面保護膜を形成し、次いで格子状のアルミニウム電界層を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法である。
【００１４】
このボロン電界層とアルミニウム電界層の２つの裏面電界層を併設する製造方法によれば、太陽電池製造に問題のない程度に反りを低減でき、電気的にも高効率な太陽電池を製造することができる。またこの方法は、シリコン基板の裏面にボロンの熱拡散法によるボロン電界層のみを形成する方法と違い、ボロン電界層を浅くできるので長時間の高温熱処理は必要でなく、生産性と歩留りの向上を期待でき、コストダウンが可能な太陽電池の製造方法である。
【００１５】
この場合、前記格子状のアルミニウム電界層を形成した後、格子状のアルミニウム電界層に対応して格子状の裏面電極を形成することが望ましい。
このようにすれば、裏面電極が直接にボロン電界層に接していないため太陽電池特性の低下を防止できることに加えて、裏面電極を公知のスクリーン印刷、焼成法等で形成できるので、高効率な太陽電池を簡略な工程で低コストで製造することができる。
【００１６】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、シリコン基板の厚さが２００μｍ以下のものを用いても、シリコン基板の反りや割れあるいは破損による歩留りの低下が起こらないため、従来の太陽電池の製造方法に比べてはるかに薄い高効率薄型太陽電池を、簡略な工程において低コストで製造できる。
【００１７】
以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の発明者らは、太陽電池を薄型化した際に問題となるシリコン基板の反りや割れあるいは破損による生産性の低下の問題を解決するため、太陽電池の構造及びその製造方法について検討した。特に、裏面電界層の構造及び形成方法については、従来の技術の問題点について従来技術に基づき比較検討を行った。
【００１８】
薄型太陽電池の製造工程におけるシリコン基板の反りを防ぐ技術としては、ボロン塗布拡散法によってボロン電界層を形成する方法、あるいは格子状にアルミ電界層を形成する方法があったが、いずれも一長一短があり根本的に問題を解決するには至らなかった。すなわち、ボロン電界層は、アルミ電界層と同等の太陽電池効率を得るためには長時間の高温熱処理が必要であり、格子状アルミ電界層は、シリコン基板の反りは防止できるが太陽電池効率が低下してしまうという欠点がある。
【００１９】
そこで、本発明者らは、前記２種類の裏面電界層の長短に鑑みて、太陽電池の裏面電界層形成において、薄型太陽電池の反りや割れおよび破損による製造歩留りの低下は、内部応力発生の少ないボロン電界層を形成することおよびアルミ電界層を格子状に形成する事で防止し、更に高効率太陽電池の実現に当たっては、格子状のアルミ電界層と格子間のボロン電界層の２つの裏面電界層併設による裏面再結合損失の低減により、高効率な薄型太陽電池を実現することを着想し、鋭意研究を重ねて本発明を完成させた。
【００２０】
高効率太陽電池の実現に当たっては、裏面電界層により裏面再結合速度を低減することが重要である。図３は太陽電池の１次元特性解析プログラムにより、裏面電界層条件（裏面電界層の形成方法、裏面ピーク濃度、拡散深さ、裏面再結合速度）と太陽電池特性（短絡電流、開放電圧、変換効率）の関係を予測したものである。この図３では、裏面再結合速度；ＳR が、ＳR ＝１×１０4 cm/sの場合の太陽電池特性を実線で示し、ＳR ＝１×１０6 cm/sの場合の太陽電池特性を破線で示している。
【００２１】
ボロンの熱拡散法による裏面電界層形成は、ボロンのシリコン中での固溶度が大きくまた拡散係数が小さいため、１０００℃×数十分程度の中温短時間のドライブイン拡散熱処理では、裏面ピーク濃度が５×１０19〜５×１０20cm-3程度で拡散深さが０．５μｍ程度となる。また、裏面ＳｉＯ2 保護膜が未形成で裏面電極とボロン電界層が接触している部分での裏面再結合速度；ＳR は１×１０6 cm/s以上に大きくなる。図３より、このように０．５μｍのような浅い拡散深さで、ＳR ＝１×１０6 cm/sのような大きい裏面再結合速度の場合、裏面再結合速度の低下が不十分のため、ＳR ＝１×１０4 cm/sの場合に比べて太陽電池特性が低下してしまうことが解る。
【００２２】
このことを解決するためには、ボロン裏面電界層の表面をＳｉＯ2 保護膜で覆い、裏面再結合速度；ＳR を１×１０4 cm/s程度まで低下する事で太陽電池特性を向上させる事ができる。
【００２３】
しかし太陽電池の裏面電界層をボロン電界層のみで形成した場合は、ボロンとシリコン基板の熱膨張係数の差による内部応力が小さいために基板の反りは防止できるものの、裏面電極が形成される部分については、ＳｉＯ2 保護膜が未形成となり裏面電極とボロン裏面電界層が直接に接触することになる。その結果、前述のように、ボロン裏面電界層上に直接裏面電極を形成した部分では、この裏面ＳｉＯ2 保護膜による再結合低減効果が得られず、全体としての太陽電池特性が低下することになる。
【００２４】
そこで、本発明者らは、裏面電極を格子状に形成することとし、裏面電極を形成する部分にはその格子状の電極パターンに対応して予め格子状のアルミニウム電界層を形成する事で、この問題を解決する事を発想した。
このようにすれば、裏面電極とボロン電界層が接触することがないためＳｉＯ2 保護膜による裏面再結合低減の効果を損なうことがなく、太陽電池特性を向上させることができる。またアルミニウム電界層は格子状に形成されるため、アルミニウムとシリコン基板の熱膨張係数の差によって発生する内部応力を低減でき、シリコン基板の反りや割れあるいは破損を防止できる。
【００２５】
このアルミニウム電界層はアルミニウムとシリコンの共晶合金化反応を利用しているため、ボロン拡散温度；９５０〜１０５０℃に比べて、低温；７００〜８００℃で裏面ピーク濃度；４×１０18〜３×１０19cm-3で８〜１０μｍ程度の深い拡散を容易に得る事が可能である。図３に示すように、このように拡散が深い場合には、裏面再結合速度の大きさに関係なく、高い太陽電池特性を得ることができる。
【００２６】
従って本発明の太陽電池の裏面電界層は、ボロン裏面電界層については、ボロンとシリコンの熱膨張率の差が小さいためシリコン基板の反り等が起こらず、そのボロン電界層表面の全面をＳｉＯ2 保護膜で覆うことができるため長時間の熱拡散を行わなくとも、裏面再結合速度の低下の効果を得ることができる。
一方、格子状に形成されたアルミニウム裏面電界層については、格子状に形成しているためアルミニウムとシリコンの熱膨張係数の差による内部応力発生を低減でき、低温短時間の熱拡散で高い太陽電池特性を得ることができる。
すなわち、本発明の太陽電池は太陽電池全体として、シリコン基板の厚さを従来の太陽電池に比べて極めて薄くしても、基板の反りや破損が起こらず、低コストで高生産性であり、なおかつ電気的に高効率の太陽電池を実現したものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下具体的に本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の太陽電池において使用するＰ型シリコン基板は、前述のように太陽電池製造時に反りが生じないため、２００μｍ以下のものを用いることができる。電気抵抗は、０．５〜５Ω・cmのものが良く、公知の方法で表面をテキスチャー加工されたものが良い。
【００２８】
シリコン基板の裏面にボロン電界層とＳｉＯ2 保護膜を形成するにあたっては、まずボロンドーパントを含んだ有機化合物塗布層をスピンコート等の方法により塗布する。厚さは０．１〜０．３μｍが良く、塗布液の組成は、有機性分子にＢ2 Ｏ3 等のボロン化合物を反応させたポリマーをアルコール溶媒等に溶解させたものから成っており、溶液粘度としてはスピンコートに適した１０〜３０センチポイズが良い。
【００２９】
次にドライブイン拡散を行う。ドライブイン拡散の方法は近赤外ランプベルト炉を用い、Ｎ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気中で下記条件の熱プロファイルが得られるように設定したベルト炉中にシリコン基板を通すことで行われる。熱プロファイルは、昇温速度１０〜５０℃／sec で温度９５０〜１１００℃まで昇温し、その温度で１５〜３０分キープした後、冷却速度０．５〜２℃／sec で６００℃まで冷却し、その後ベルト炉外で自然冷却を行う。
また、裏面のＳｉＯ2 保護膜はＮ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気で熱処理する事で塗布液中の有機バインダーが酸化分解し、ＣＯ2 及びＨ2 Ｏとして気化した結果、ボロンを含んだシリカガラスが形成されることで得られる。
【００３０】
従来のボロン電界層のみを熱拡散法により形成する方法では、アルミニウム電界層と同等の裏面再結合速度の低下の効果を得るためには、前述のように１１００℃×２時間ドライブイン拡散という長時間の高温熱処理が必要になる。
しかし、本発明の太陽電池を製造する場合は、前記のようにボロン電界層を浅くできるので、９５０〜１１００℃×数十分程度の熱処理で十分であり、特殊なクリーン設備を必要としないため、生産性の向上と低コスト化を期待できる。
【００３１】
シリコン基板の裏面に格子状にアルミニウム電界層及びその格子状アルミ電界層に対応して格子状の裏面電極を形成するにあたっては、公知のスクリーン印刷、焼成法等により形成する。シリコン基板にペーストを格子状に印刷した後、近赤外ランプベルト炉中に基板を通すことにより行われる。この工程は前述のように低温短時間の熱処理で十分である。
【００３２】
このようにして製造された太陽電池は、従来の太陽電池に比べて極めて薄くすることができ、高い太陽電池特性にもかかわらず、低コストで生産性が高いために安価なものとすることができる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて説明する。
（実施例１、比較例１）
図１（ａ）〜（ｊ）に示す方法により、本発明の太陽電池を製造した。
（ａ） Ｐ型シリコン基板（電気抵抗；１Ω・cm、厚さ；２００μｍ）１を準備し、スライス時の歪み層の除去及びテクスチャー加工を目的として、ＮａＯＨのアルカリ溶液による異方性エッチングを行い、次いでＮＨ4 ＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ溶液でシリコン基板を洗浄した後、温水引上乾燥を行った。なお、エッチング後の基板厚は１５０μｍであった。
（ｂ） シリコン基板１の裏面にボロンドーパントを含んだ有機化合物の塗布剤をスピンコート法で０．３μｍ厚で塗布し、２００℃で２０分間空気乾燥することにより、ボロンドープ有機化合物塗布層２の形成を行った。
（ｃ） 上記シリコン基板を近赤外ランプベルト炉に通し、Ｎ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気中での１０５０℃×３０分ドライブイン拡散により、ボロン電界層（＋ｐ）４及びＳｉＯ2 裏面保護膜３の形成を行った。
（ｄ） 表面側に形成された不要な薄い酸化膜５を希ＨＦ溶液を使用して除去した後、シリコン基板の洗浄、温水引上げ乾燥を行った。
（ｅ） シリコン基板の表面にＰ2 Ｏ5 を含んだ有機シリカ化合物溶液の塗布剤をスピンコート法で０．１μｍ厚で塗布し、１２０℃で１０分空気中乾燥により、リンドープシリカ塗布層６の形成を行った。
（ｆ） 上記シリコン基板を近赤外ランプベルト炉に通し、Ｎ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気での９５０℃×１０分拡散により、リン接合層（ｎ＋）７の形成を行い、ＰＮ接合層を作製した。
（ｇ） 表面に形成された不要なリンガラス層８を希ＨＦ溶液を使用して除去し、次いでシリコン基板の洗浄、温水引上げ乾燥を行った。
（ｈ） 表面に常圧ＣＶＤでＴｉＯ2 反射防止膜９を形成した。
（ｉ） 裏面にスクリーン印刷でアルミニウムペーストを格子状に印刷し、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉に通し、大気中での８００℃×５分焼成することにより、アルミ電界層（ｐ＋＋）１０を形成した。
（ｊ） 格子状のアルミ裏面電界層（ｐ＋＋）１０のパターンに対応して、スクリーン印刷で銀ペーストを裏面は格子状に、表面は櫛状に印刷、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉に通し、大気中での６５０℃×１０分焼成により、表面電極１１、裏面電極１２を形成した。次いで電極１１、１２にＡｇ／Ｓｎ／Ｐｂハンダコートを行い、太陽電池を完成させた。
【００３４】
ソーラーシミュレーター（条件ＡＭ１．５，２５℃）で、実施例１の製造方法で製造した本発明の太陽電池の短絡電流、開放電圧、曲線因子および変換効率を測定した。ここで、曲線因子とは、（短絡電流）×（開放電圧）の積と実際の最適負荷出力の比率をいう。
また比較例として前述の図２に示した従来法で３５０μｍ厚のＰ型シリコン基板を用い、ＴｉＯ2 の反射防止膜を形成して製造した太陽電池についても同様に測定して、結果を表１に併記した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１に示すように、実施例１の本発明の太陽電池は、従来の太陽電池の半分以下の基板厚で製造されており極めてシリコン材料の節約が図られているとともに軽量である。そして、本実施例の太陽電池は太陽電池特性においても従来の太陽電池と同等以上の特性を示していることがわかる。また、本実施例の製造方法においては、シリコン基板の反りや割れあるいは破損等の問題も起こらなかった。
【００３７】
（実施例２、比較例２）
実施例１と同様に、図１（ａ）〜（ｊ）に示す方法により、本発明の太陽電池を製造した。
（ａ） Ｐ型シリコン基板（電気抵抗；３Ω・cm、厚さ；１５０μｍ）１を準備し、スライス時の歪み層の除去及びテクスチャー加工を目的として、ＨＦ／ＨＮＯ3 ／ＣＨ3 ＣＯＯＨの混酸によるミラーエッチングを行い、ＮＨ4 ＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ溶液でシリコン基板を洗浄した後、温水引上乾燥を行った。なお、エッチング後の基板厚は１２０μｍであった。
（ｂ） シリコン基板の裏面にボロンドーパントを含んだ有機化合物の塗布剤をスピンコート法で０．３μｍ厚で塗布し、２００℃で２０分間空気乾燥により、ボロンドープ有機化合物塗布層２の形成を行った。
（ｃ） 上記シリコン基板を近赤外ランプベルト炉に通し、Ｎ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気中での１１００℃×６０分ドライブイン拡散により、ボロン電界層（＋ｐ）４及びＳｉＯ2 裏面保護膜３の形成を行った。
（ｄ） 表面側に形成された不要な薄い酸化膜５を希ＨＦ溶液を使用して除去した後、シリコン基板の洗浄、温水引上げ乾燥を行った。
（ｅ） シリコン基板の表面にＰ2 Ｏ5 を含んだ有機シリカ化合物溶液の塗布剤をスピンコート法で０．１μｍ厚で塗布し、１２０℃で１０分空気中乾燥により、リンドープシリカ塗布層６の形成を行った。
（ｆ） 上記シリコン基板を近赤外ランプベルト炉に通し、Ｎ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気での９００℃×３０分拡散により、リン接合層（ｎ＋）７の形成を行い、ＰＮ接合層を作製した。
（ｇ） 表面に形成された不要なリンガラス層８を希ＨＦ溶液を使用して除去し、次いでシリコン基板の洗浄、温水引上げ乾燥を行った。
（ｈ） 表面にプラズマＣＶＤでＳｉ3 Ｎ4 反射防止膜９を形成した。
（ｉ） 裏面にスクリーン印刷でアルミニウムペーストを格子状に印刷し、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉に通し、大気中での８００℃×５分焼成することにより、アルミ電界層（ｐ＋＋）１０を形成した。
（ｊ） 格子状のアルミ裏面電界層（ｐ＋＋）１０のパターンに対応して、スクリーン印刷で銀ペーストを裏面は格子状に、表面は櫛状に印刷、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉に通し、大気中での５８０℃×１０分焼成により、表面電極１１、裏面電極１２を形成した。次いで電極１１、１２にＡｇ／Ｓｎ／Ｐｂハンダコートを行い、太陽電池を完成させた。
【００３８】
実施例１と同様に、ソーラーシミュレーター（条件ＡＭ１．５，２５℃）で、実施例２の製造方法で製造した本発明の太陽電池の短絡電流、開放電圧、曲線因子および変換効率を測定した。また比較例として前述の図２に示した従来法で、３５０μｍ厚のＰ型シリコン基板を用い、Ｓｉ3 Ｎ4 の反射防止膜を形成して製造した太陽電池についても同様に測定して、結果を表２に併記した。
【００３９】
【表２】
【００４０】
表２にしめすように、実施例２の本発明の太陽電池においては、基板厚が従来の太陽電池の３分の１程度であり、一層の薄型化、軽量化を達成したものである。そして、その太陽電池特性においても、従来の太陽電池と同等以上の特性を示していることがわかる。また、本実施例の製造方法においても、基板の反りや割れあるいは破損等の問題は起こらなかった。
【００４１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４２】
例えば、本発明の太陽電池は、そのシリコン基板が単結晶であるか多結晶であるかを問わないことはもちろんのこと、その製造方法において各工程の順序や行われる処理の細部が異なっていても、本発明の効果を有するものであり、本発明の範囲に包含される。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、太陽電池の裏面電界層を形成するにあたって、格子状の裏面電極下部はアルミ電界層を形成し、格子間のシリコン基板裏面はボロン電界層を形成して、２つの裏面電界層を併設することにより、太陽電池製造に問題となるシリコン基板の反りや割れあるいは破損をなくし、かつ裏面再結合速度を充分に低減することができる。
その結果、従来の太陽電池に比べて著しく薄型にしても、高効率で生産性が高い薄型太陽電池と、その太陽電池の低コストで簡略な製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｊ）は本発明による太陽電池の製造方法の一連の製造工程の一例を示したものである。
【図２】（Ａ）〜（Ｇ）は従来の太陽電池の製造方法の一連の製造工程を示したものである。
【図３】太陽電池特性と裏面電界層条件の予測される関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１，２１…シリコン基板、２…ボロンドープ有機化合物塗布層、３…裏面ＳｉＯ2 保護膜、４…ボロン裏面電界層（ｐ＋）、５…薄い表面酸化膜、６，２２…リンドープ有機シリカ塗布層、７，２３…リン接合層（ｎ＋）、８，２４…リンガラス層、９，２５…反射防止膜、１０，２６…アルミ裏面電界層、１１，２７…表面銀電極、１２，２８…裏面銀電極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産性が高く、高効率な薄型太陽電池及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より化石燃料の有限性と、それにも増して人類によるこれら化石燃料を中心としたエネルギー大量消費による地球温暖化防止の観点から、太陽電池がクリーンエネルギーとして注目され、本格的な実用化が真剣に検討されている。中でもシリコン半導体を用いる太陽電池は、これまでも各国でその構造と製造方法について精力的な研究が進められている。特に、軽量化及び低コスト化の見地から太陽電池の薄型化が課題となっている。
【０００３】
従来の太陽電池の製造方法としては、例えば図２（Ａ）〜（Ｇ）に示すような製造方法が一般に行われていた。
（Ａ）Ｐ型シリコン基板（厚さ；３５０〜６００μｍ）２１を準備し、アルカリ溶液によるエッチングを行い、シリコン基板２１を洗浄、温水引上げ乾燥を行う。
（Ｂ）シリコン基板の表面に、リンドープ有機シリカ塗布剤を塗布した後、乾燥することにより、リンドープ有機シリカ塗布層２２の形成を行う。
（Ｃ）上記シリコン基板をドライブイン拡散により、リン接合層（ｎ＋）２３の形成を行う。この時、基板表面にはリンガラス層２４が生成する。
（Ｄ）表面に形成された不要なリンガラス層２４をＨＦ溶液を使用して除去した後、シリコン基板２１の洗浄、温水引上げ乾燥を行う。
（Ｅ）表面にＴｉＯ2 反射防止膜２５を形成する。
（Ｆ）裏面にスクリーン印刷でアルミニウムペーストを全面に印刷し、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉に通し、７５０℃×５分焼成することにより、裏面電界層（ｐ＋）２６を形成する。
（Ｇ）両面にスクリーン印刷で銀ペーストを櫛状に印刷し、乾燥させた後、近赤外ランプ炉に通し、表面電極２７、裏面電極２８を形成する。次いで電極部を抵抗低減及び太陽電池間の接続を目的として、両面の銀電極上にハンダコートを行う。
【０００４】
しかしながら、このような従来の太陽電池の製造方法では、シリコンの歩留りを向上すべくシリコン基板厚を現状の３５０μｍから２００μｍ程度まで薄型化した場合には問題があった。すなわち、少数キャリアの裏面再結合速度（裏面でのキャリア消滅速度）の低下を図るために設けられる裏面電界層（ｐ＋）２６は、アルミニウムペーストを２０〜４０μｍと厚くかつ全面に印刷、焼成しないと、その効果を十分に得ることができない。そのためシリコン基板厚を上記の２００μｍ程度まで薄型化すると、アルミニウムとシリコン基板の熱膨張係数の差に起因した内部応力の発生により、シリコン基板の反りや割れが生じ、それによる歩留りの低下が問題となっていた。
【０００５】
この問題を解決するために、シリコン基板の反りの発生を抑えた裏面電界層の形成方法がいくつか提案されている。
その一つは、シリコンと熱膨張係数の近いボロンを用いて、ＰＢＮ固体拡散ソースやＢＢｒ3 気体拡散ソースあるいはＣＶＤによりシリコン基板上に成膜したＢＳＧ（ボロン・シリケートガラス）からのボロンの熱拡散を行う方法である。
またアルミニウムペーストを格子状に印刷、焼成することで、内部応力を低下させ反り量を低減する方法も提案された。
【０００６】
しかし、ボロンの熱拡散法では、ボロンのシリコン基板中での拡散速度が遅く、現状で裏面再結合速度の低下の効果が十分に得られているアルミニウムペーストの印刷、焼成法と同等なピーク濃度（ドーパントの最高濃度）、拡散深さ（ドーパントの侵入深さ）を得るためには、ボロンの熱拡散条件として、例えば、９５０℃×１５分デポジション後、更に、１１００℃×２時間ドライブイン拡散をするという高温熱処理が必要となる。このような高温処理に伴うシリコン基板のライフタイムの低下を防止するため、半導体レベルのクリーン設備が必要となり、拡散ソースの安定性や管理、成膜ならびに熱処理に伴う生産性が低いため、低コストで高生産性が要求される太陽電池製造工程での採用には問題があった。
【０００７】
一方、アルミニウムペーストを格子状に印刷、焼成する方法では、太陽電池の製作上問題とならない程度まで反り量を低減し、また割れ、破損等の問題は生じないが、アルミニウム電界層が形成されていない格子間のシリコン基板裏面での再結合速度が大きく、太陽電池効率が低下してしまうという問題が発生する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、薄いシリコン基板を用いてもシリコン基板に反りや割れあるいは破損等が発生することを防止し、製造工程が簡単で低コストかつ高効率な薄型太陽電池及びその製造方法を提供することを主目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、Ｐ型シリコン基板にＰＮ接合層と表面電極と裏面電極を形成して成る太陽電池であって、Ｐ型シリコン基板の裏面に、ボロン電界層とＳｉＯ2裏面保護膜と、格子状のアルミニウム電界層を有することを特徴とする太陽電池である。
【００１０】
このように、Ｐ型シリコン基板の裏面に、ボロン電界層とＳｉＯ2 裏面保護膜と、格子状のアルミニウム電界層を有する太陽電池は、２つの裏面電界層が併設されている事により、太陽電池の製造に問題となるシリコン基板の反りや割れあるいは破損といった問題が生じず、また裏面での再結合速度の低減の効果を損なう事もないため、生産性が高くかつ高効率な太陽電池となる。
【００１１】
この場合、前記格子状のアルミニウム電界層に対応する格子状の裏面電極を有することが望ましい。このように設置された裏面電極は、直接にボロン電界層と接していないため、裏面再結合速度の低減効果が不十分になることがなく、太陽電池特性の低下を防ぐことができる。
【００１２】
また本発明の太陽電池は、シリコン基板の厚さが２００μｍ以下であっても反り、割れが生じないため、従来の太陽電池に比べて著しく薄くすることが可能であり、生産性・歩留りを向上させることができ、実用的な太陽電池の高効率化、軽量化及び低コスト化の要求を満たすものである。
【００１３】
そして本発明は、Ｐ型シリコン基板にＰＮ接合層を設け、表面電極と裏面電極を形成する太陽電池の製造方法において、裏面電極を形成する前に、Ｐ型シリコン基板の裏面に、ボロン電界層とＳｉＯ2 裏面保護膜を形成し、次いで格子状のアルミニウム電界層を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法である。
【００１４】
このボロン電界層とアルミニウム電界層の２つの裏面電界層を併設する製造方法によれば、太陽電池製造に問題のない程度に反りを低減でき、電気的にも高効率な太陽電池を製造することができる。またこの方法は、シリコン基板の裏面にボロンの熱拡散法によるボロン電界層のみを形成する方法と違い、ボロン電界層を浅くできるので長時間の高温熱処理は必要でなく、生産性と歩留りの向上を期待でき、コストダウンが可能な太陽電池の製造方法である。
【００１５】
この場合、前記格子状のアルミニウム電界層を形成した後、格子状のアルミニウム電界層に対応して格子状の裏面電極を形成することが望ましい。
このようにすれば、裏面電極が直接にボロン電界層に接していないため太陽電池特性の低下を防止できることに加えて、裏面電極を公知のスクリーン印刷、焼成法等で形成できるので、高効率な太陽電池を簡略な工程で低コストで製造することができる。
【００１６】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、シリコン基板の厚さが２００μｍ以下のものを用いても、シリコン基板の反りや割れあるいは破損による歩留りの低下が起こらないため、従来の太陽電池の製造方法に比べてはるかに薄い高効率薄型太陽電池を、簡略な工程において低コストで製造できる。
【００１７】
以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の発明者らは、太陽電池を薄型化した際に問題となるシリコン基板の反りや割れあるいは破損による生産性の低下の問題を解決するため、太陽電池の構造及びその製造方法について検討した。特に、裏面電界層の構造及び形成方法については、従来の技術の問題点について従来技術に基づき比較検討を行った。
【００１８】
薄型太陽電池の製造工程におけるシリコン基板の反りを防ぐ技術としては、ボロン塗布拡散法によってボロン電界層を形成する方法、あるいは格子状にアルミ電界層を形成する方法があったが、いずれも一長一短があり根本的に問題を解決するには至らなかった。すなわち、ボロン電界層は、アルミ電界層と同等の太陽電池効率を得るためには長時間の高温熱処理が必要であり、格子状アルミ電界層は、シリコン基板の反りは防止できるが太陽電池効率が低下してしまうという欠点がある。
【００１９】
そこで、本発明者らは、前記２種類の裏面電界層の長短に鑑みて、太陽電池の裏面電界層形成において、薄型太陽電池の反りや割れおよび破損による製造歩留りの低下は、内部応力発生の少ないボロン電界層を形成することおよびアルミ電界層を格子状に形成する事で防止し、更に高効率太陽電池の実現に当たっては、格子状のアルミ電界層と格子間のボロン電界層の２つの裏面電界層併設による裏面再結合損失の低減により、高効率な薄型太陽電池を実現することを着想し、鋭意研究を重ねて本発明を完成させた。
【００２０】
高効率太陽電池の実現に当たっては、裏面電界層により裏面再結合速度を低減することが重要である。図３は太陽電池の１次元特性解析プログラムにより、裏面電界層条件（裏面電界層の形成方法、裏面ピーク濃度、拡散深さ、裏面再結合速度）と太陽電池特性（短絡電流、開放電圧、変換効率）の関係を予測したものである。この図３では、裏面再結合速度；ＳR が、ＳR ＝１×１０4 cm/sの場合の太陽電池特性を実線で示し、ＳR ＝１×１０6 cm/sの場合の太陽電池特性を破線で示している。
【００２１】
ボロンの熱拡散法による裏面電界層形成は、ボロンのシリコン中での固溶度が大きくまた拡散係数が小さいため、１０００℃×数十分程度の中温短時間のドライブイン拡散熱処理では、裏面ピーク濃度が５×１０19〜５×１０20cm-3程度で拡散深さが０．５μｍ程度となる。また、裏面ＳｉＯ2 保護膜が未形成で裏面電極とボロン電界層が接触している部分での裏面再結合速度；ＳR は１×１０6 cm/s以上に大きくなる。図３より、このように０．５μｍのような浅い拡散深さで、ＳR ＝１×１０6 cm/sのような大きい裏面再結合速度の場合、裏面再結合速度の低下が不十分のため、ＳR ＝１×１０4 cm/sの場合に比べて太陽電池特性が低下してしまうことが解る。
【００２２】
このことを解決するためには、ボロン裏面電界層の表面をＳｉＯ2 保護膜で覆い、裏面再結合速度；ＳR を１×１０4 cm/s程度まで低下する事で太陽電池特性を向上させる事ができる。
【００２３】
しかし太陽電池の裏面電界層をボロン電界層のみで形成した場合は、ボロンとシリコン基板の熱膨張係数の差による内部応力が小さいために基板の反りは防止できるものの、裏面電極が形成される部分については、ＳｉＯ2 保護膜が未形成となり裏面電極とボロン裏面電界層が直接に接触することになる。その結果、前述のように、ボロン裏面電界層上に直接裏面電極を形成した部分では、この裏面ＳｉＯ2 保護膜による再結合低減効果が得られず、全体としての太陽電池特性が低下することになる。
【００２４】
そこで、本発明者らは、裏面電極を格子状に形成することとし、裏面電極を形成する部分にはその格子状の電極パターンに対応して予め格子状のアルミニウム電界層を形成する事で、この問題を解決する事を発想した。
このようにすれば、裏面電極とボロン電界層が接触することがないためＳｉＯ2 保護膜による裏面再結合低減の効果を損なうことがなく、太陽電池特性を向上させることができる。またアルミニウム電界層は格子状に形成されるため、アルミニウムとシリコン基板の熱膨張係数の差によって発生する内部応力を低減でき、シリコン基板の反りや割れあるいは破損を防止できる。
【００２５】
このアルミニウム電界層はアルミニウムとシリコンの共晶合金化反応を利用しているため、ボロン拡散温度；９５０〜１０５０℃に比べて、低温；７００〜８００℃で裏面ピーク濃度；４×１０18〜３×１０19cm-3で８〜１０μｍ程度の深い拡散を容易に得る事が可能である。図３に示すように、このように拡散が深い場合には、裏面再結合速度の大きさに関係なく、高い太陽電池特性を得ることができる。
【００２６】
従って本発明の太陽電池の裏面電界層は、ボロン裏面電界層については、ボロンとシリコンの熱膨張率の差が小さいためシリコン基板の反り等が起こらず、そのボロン電界層表面の全面をＳｉＯ2 保護膜で覆うことができるため長時間の熱拡散を行わなくとも、裏面再結合速度の低下の効果を得ることができる。
一方、格子状に形成されたアルミニウム裏面電界層については、格子状に形成しているためアルミニウムとシリコンの熱膨張係数の差による内部応力発生を低減でき、低温短時間の熱拡散で高い太陽電池特性を得ることができる。
すなわち、本発明の太陽電池は太陽電池全体として、シリコン基板の厚さを従来の太陽電池に比べて極めて薄くしても、基板の反りや破損が起こらず、低コストで高生産性であり、なおかつ電気的に高効率の太陽電池を実現したものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下具体的に本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の太陽電池において使用するＰ型シリコン基板は、前述のように太陽電池製造時に反りが生じないため、２００μｍ以下のものを用いることができる。電気抵抗は、０．５〜５Ω・cmのものが良く、公知の方法で表面をテキスチャー加工されたものが良い。
【００２８】
シリコン基板の裏面にボロン電界層とＳｉＯ2 保護膜を形成するにあたっては、まずボロンドーパントを含んだ有機化合物塗布層をスピンコート等の方法により塗布する。厚さは０．１〜０．３μｍが良く、塗布液の組成は、有機性分子にＢ2 Ｏ3 等のボロン化合物を反応させたポリマーをアルコール溶媒等に溶解させたものから成っており、溶液粘度としてはスピンコートに適した１０〜３０センチポイズが良い。
【００２９】
次にドライブイン拡散を行う。ドライブイン拡散の方法は近赤外ランプベルト炉を用い、Ｎ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気中で下記条件の熱プロファイルが得られるように設定したベルト炉中にシリコン基板を通すことで行われる。熱プロファイルは、昇温速度１０〜５０℃／sec で温度９５０〜１１００℃まで昇温し、その温度で１５〜３０分キープした後、冷却速度０．５〜２℃／sec で６００℃まで冷却し、その後ベルト炉外で自然冷却を行う。
また、裏面のＳｉＯ2 保護膜はＮ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気で熱処理する事で塗布液中の有機バインダーが酸化分解し、ＣＯ2 及びＨ2 Ｏとして気化した結果、ボロンを含んだシリカガラスが形成されることで得られる。
【００３０】
従来のボロン電界層のみを熱拡散法により形成する方法では、アルミニウム電界層と同等の裏面再結合速度の低下の効果を得るためには、前述のように１１００℃×２時間ドライブイン拡散という長時間の高温熱処理が必要になる。
しかし、本発明の太陽電池を製造する場合は、前記のようにボロン電界層を浅くできるので、９５０〜１１００℃×数十分程度の熱処理で十分であり、特殊なクリーン設備を必要としないため、生産性の向上と低コスト化を期待できる。
【００３１】
シリコン基板の裏面に格子状にアルミニウム電界層及びその格子状アルミ電界層に対応して格子状の裏面電極を形成するにあたっては、公知のスクリーン印刷、焼成法等により形成する。シリコン基板にペーストを格子状に印刷した後、近赤外ランプベルト炉中に基板を通すことにより行われる。この工程は前述のように低温短時間の熱処理で十分である。
【００３２】
このようにして製造された太陽電池は、従来の太陽電池に比べて極めて薄くすることができ、高い太陽電池特性にもかかわらず、低コストで生産性が高いために安価なものとすることができる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて説明する。
（実施例１、比較例１）
図１（ａ）〜（ｊ）に示す方法により、本発明の太陽電池を製造した。
（ａ） Ｐ型シリコン基板（電気抵抗；１Ω・cm、厚さ；２００μｍ）１を準備し、スライス時の歪み層の除去及びテクスチャー加工を目的として、ＮａＯＨのアルカリ溶液による異方性エッチングを行い、次いでＮＨ4 ＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ溶液でシリコン基板を洗浄した後、温水引上乾燥を行った。なお、エッチング後の基板厚は１５０μｍであった。
（ｂ） シリコン基板１の裏面にボロンドーパントを含んだ有機化合物の塗布剤をスピンコート法で０．３μｍ厚で塗布し、２００℃で２０分間空気乾燥することにより、ボロンドープ有機化合物塗布層２の形成を行った。
（ｃ） 上記シリコン基板を近赤外ランプベルト炉に通し、Ｎ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気中での１０５０℃×３０分ドライブイン拡散により、ボロン電界層（＋ｐ）４及びＳｉＯ2 裏面保護膜３の形成を行った。
（ｄ） 表面側に形成された不要な薄い酸化膜５を希ＨＦ溶液を使用して除去した後、シリコン基板の洗浄、温水引上げ乾燥を行った。
（ｅ） シリコン基板の表面にＰ2 Ｏ5 を含んだ有機シリカ化合物溶液の塗布剤をスピンコート法で０．１μｍ厚で塗布し、１２０℃で１０分空気中乾燥により、リンドープシリカ塗布層６の形成を行った。
（ｆ） 上記シリコン基板を近赤外ランプベルト炉に通し、Ｎ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気での９５０℃×１０分拡散により、リン接合層（ｎ＋）７の形成を行い、ＰＮ接合層を作製した。
（ｇ） 表面に形成された不要なリンガラス層８を希ＨＦ溶液を使用して除去し、次いでシリコン基板の洗浄、温水引上げ乾燥を行った。
（ｈ） 表面に常圧ＣＶＤでＴｉＯ2 反射防止膜９を形成した。
（ｉ） 裏面にスクリーン印刷でアルミニウムペーストを格子状に印刷し、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉に通し、大気中での８００℃×５分焼成することにより、アルミ電界層（ｐ＋＋）１０を形成した。
（ｊ） 格子状のアルミ裏面電界層（ｐ＋＋）１０のパターンに対応して、スクリーン印刷で銀ペーストを裏面は格子状に、表面は櫛状に印刷、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉に通し、大気中での６５０℃×１０分焼成により、表面電極１１、裏面電極１２を形成した。次いで電極１１、１２にＡｇ／Ｓｎ／Ｐｂハンダコートを行い、太陽電池を完成させた。
【００３４】
ソーラーシミュレーター（条件ＡＭ１．５，２５℃）で、実施例１の製造方法で製造した本発明の太陽電池の短絡電流、開放電圧、曲線因子および変換効率を測定した。ここで、曲線因子とは、（短絡電流）×（開放電圧）の積と実際の最適負荷出力の比率をいう。
また比較例として前述の図２に示した従来法で３５０μｍ厚のＰ型シリコン基板を用い、ＴｉＯ2 の反射防止膜を形成して製造した太陽電池についても同様に測定して、結果を表１に併記した。
【００３５】
【表１】
表１に示すように、実施例１の本発明の太陽電池は、従来の太陽電池の半分以下の基板厚で製造されており極めてシリコン材料の節約が図られているとともに軽量である。そして、本実施例の太陽電池は太陽電池特性においても従来の太陽電池と同等以上の特性を示していることがわかる。また、本実施例の製造方法においては、シリコン基板の反りや割れあるいは破損等の問題も起こらなかった。
【００３７】
（実施例２、比較例２）
実施例１と同様に、図１（ａ）〜（ｊ）に示す方法により、本発明の太陽電池を製造した。
（ａ） Ｐ型シリコン基板（電気抵抗；３Ω・cm、厚さ；１５０μｍ）１を準備し、スライス時の歪み層の除去及びテクスチャー加工を目的として、ＨＦ／ＨＮＯ3 ／ＣＨ3 ＣＯＯＨの混酸によるミラーエッチングを行い、ＮＨ4 ＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ溶液でシリコン基板を洗浄した後、温水引上乾燥を行った。なお、エッチング後の基板厚は１２０μｍであった。
（ｂ） シリコン基板の裏面にボロンドーパントを含んだ有機化合物の塗布剤をスピンコート法で０．３μｍ厚で塗布し、２００℃で２０分間空気乾燥により、ボロンドープ有機化合物塗布層２の形成を行った。
（ｃ） 上記シリコン基板を近赤外ランプベルト炉に通し、Ｎ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気中での１１００℃×６０分ドライブイン拡散により、ボロン電界層（＋ｐ）４及びＳｉＯ2 裏面保護膜３の形成を行った。
（ｄ） 表面側に形成された不要な薄い酸化膜５を希ＨＦ溶液を使用して除去した後、シリコン基板の洗浄、温水引上げ乾燥を行った。
（ｅ） シリコン基板の表面にＰ2 Ｏ5 を含んだ有機シリカ化合物溶液の塗布剤をスピンコート法で０．１μｍ厚で塗布し、１２０℃で１０分空気中乾燥により、リンドープシリカ塗布層６の形成を行った。
（ｆ） 上記シリコン基板を近赤外ランプベルト炉に通し、Ｎ2 中にＯ2 ガスを数％入れた雰囲気での９００℃×３０分拡散により、リン接合層（ｎ＋）７の形成を行い、ＰＮ接合層を作製した。
（ｇ） 表面に形成された不要なリンガラス層８を希ＨＦ溶液を使用して除去し、次いでシリコン基板の洗浄、温水引上げ乾燥を行った。
（ｈ） 表面にプラズマＣＶＤでＳｉ3 Ｎ4 反射防止膜９を形成した。
（ｉ） 裏面にスクリーン印刷でアルミニウムペーストを格子状に印刷し、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉に通し、大気中での８００℃×５分焼成することにより、アルミ電界層（ｐ＋＋）１０を形成した。
（ｊ） 格子状のアルミ裏面電界層（ｐ＋＋）１０のパターンに対応して、スクリーン印刷で銀ペーストを裏面は格子状に、表面は櫛状に印刷、乾燥させた後、近赤外ランプベルト炉に通し、大気中での５８０℃×１０分焼成により、表面電極１１、裏面電極１２を形成した。次いで電極１１、１２にＡｇ／Ｓｎ／Ｐｂハンダコートを行い、太陽電池を完成させた。
【００３８】
実施例１と同様に、ソーラーシミュレーター（条件ＡＭ１．５，２５℃）で、実施例２の製造方法で製造した本発明の太陽電池の短絡電流、開放電圧、曲線因子および変換効率を測定した。また比較例として前述の図２に示した従来法で、３５０μｍ厚のＰ型シリコン基板を用い、Ｓｉ3 Ｎ4 の反射防止膜を形成して製造した太陽電池についても同様に測定して、結果を表２に併記した。
【００３９】
【表２】
表２にしめすように、実施例２の本発明の太陽電池においては、基板厚が従来の太陽電池の３分の１程度であり、一層の薄型化、軽量化を達成したものである。そして、その太陽電池特性においても、従来の太陽電池と同等以上の特性を示していることがわかる。また、本実施例の製造方法においても、基板の反りや割れあるいは破損等の問題は起こらなかった。
【００４１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４２】
例えば、本発明の太陽電池は、そのシリコン基板が単結晶であるか多結晶であるかを問わないことはもちろんのこと、その製造方法において各工程の順序や行われる処理の細部が異なっていても、本発明の効果を有するものであり、本発明の範囲に包含される。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、太陽電池の裏面電界層を形成するにあたって、格子状の裏面電極下部はアルミ電界層を形成し、格子間のシリコン基板裏面はボロン電界層を形成して、２つの裏面電界層を併設することにより、太陽電池製造に問題となるシリコン基板の反りや割れあるいは破損をなくし、かつ裏面再結合速度を充分に低減することができる。
その結果、従来の太陽電池に比べて著しく薄型にしても、高効率で生産性が高い薄型太陽電池と、その太陽電池の低コストで簡略な製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｊ）は本発明による太陽電池の製造方法の一連の製造工程の一例を示したものである。
【図２】（Ａ）〜（Ｇ）は従来の太陽電池の製造方法の一連の製造工程を示したものである。
【図３】太陽電池特性と裏面電界層条件の予測される関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１，２１…シリコン基板、２…ボロンドープ有機化合物塗布層、３…裏面ＳｉＯ2 保護膜、４…ボロン裏面電界層（ｐ＋）、５…薄い表面酸化膜、６，２２…リンドープ有機シリカ塗布層、７，２３…リン接合層（ｎ＋）、８，２４…リンガラス層、９，２５…反射防止膜、１０，２６…アルミ裏面電界層、１１，２７…表面銀電極、１２，２８…裏面銀電極。
Claims (2)
- 厚さが２００μｍ以下であるＰ型シリコン基板にＰＮ接合層と表面電極と裏面電極を形成して成る太陽電池であって、Ｐ型シリコン基板の裏面に、ボロン電界層と、ＳｉＯ２裏面保護膜と、格子状のアルミニウム電界層と、該格子状のアルミニウム電界層に対応する格子状の裏面電極とを形成したことを特徴とする太陽電池。
- Ｐ型シリコン基板にＰＮ接合層を設け、表面電極と裏面電極を形成する太陽電池の製造方法において、Ｐ型シリコン基板の厚さが２００μｍ以下のものを用いて、裏面電極を形成する前に、前記Ｐ型シリコン基板の裏面に、ボロン電界層とＳｉＯ２裏面保護膜を形成し、次いで格子状のアルミニウム電界層を形成した後、該格子状のアルミニウム電界層に対応して格子状の裏面電極を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
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