JPH01307277A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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- JPH01307277A JPH01307277A JP63137960A JP13796088A JPH01307277A JP H01307277 A JPH01307277 A JP H01307277A JP 63137960 A JP63137960 A JP 63137960A JP 13796088 A JP13796088 A JP 13796088A JP H01307277 A JPH01307277 A JP H01307277A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、InP半導体から成る太陽電池の製造方法に
関し、例えば人工衛星などの宇宙用機器の電源として用
いて特に好適な太陽電池に関するものである。
関し、例えば人工衛星などの宇宙用機器の電源として用
いて特に好適な太陽電池に関するものである。
p型のInPを基板としたInP太陽電池は従来衣のよ
うな順序で製造されている。
うな順序で製造されている。
■p型1nP基板にn゛型層形成する。
■pp型層側電極(N面電極)をつくる。
例えば^u−Zn層を用いた場合、450〜475℃で
5〜10分間熱処理を行う。
5〜10分間熱処理を行う。
■n型層側の電極(表面電極)をつくる。
0表面上に反射防止膜を形成する。
以上の工程において、表面電極をつくる前に裏面電極を
つくり、かつ熱処理を行なわざるを得ないのは次の理由
による。すなわち、InP太陽電池の高効率化のために
は薄いp−n接合が必要である。また、低濃度のp型I
nP基板上に良好なp型層側の電極をつくることは困難
なことが多(、前記のように例えばAu−Zn層を用い
てつくられた裏面電極は常温のままではショツトキー性
であるのでこれをオーミック性にするためには450〜
475℃の熱処理が必要となる(X、S、 5ree
1larshaet al、: アプライド フィズッ
クス レター(Appl。
つくり、かつ熱処理を行なわざるを得ないのは次の理由
による。すなわち、InP太陽電池の高効率化のために
は薄いp−n接合が必要である。また、低濃度のp型I
nP基板上に良好なp型層側の電極をつくることは困難
なことが多(、前記のように例えばAu−Zn層を用い
てつくられた裏面電極は常温のままではショツトキー性
であるのでこれをオーミック性にするためには450〜
475℃の熱処理が必要となる(X、S、 5ree
1larshaet al、: アプライド フィズッ
クス レター(Appl。
Phy、s、、 Lett、)、 30 、645(1
977)およびT、J、Coul−tand、 S、
Na5eenニアブライド フイズックス レター(A
ppl、 Phys、 Lett、)、 46.164
(1985))。もし表面電極をつくった後に裏面電極
をつくり、その後にこのような熱処理を行うと、例えば
Ag −Pd層から成る表面電極も熱処理を受けること
になるので、その電極を形成しているAg又はPdが薄
いn”型層を通過してInP中に拡散し、p−n接合が
劣化して、太陽電池の特性が低下する。
977)およびT、J、Coul−tand、 S、
Na5eenニアブライド フイズックス レター(A
ppl、 Phys、 Lett、)、 46.164
(1985))。もし表面電極をつくった後に裏面電極
をつくり、その後にこのような熱処理を行うと、例えば
Ag −Pd層から成る表面電極も熱処理を受けること
になるので、その電極を形成しているAg又はPdが薄
いn”型層を通過してInP中に拡散し、p−n接合が
劣化して、太陽電池の特性が低下する。
以上の理由によってp−n接合型1nP太陽電池を製造
するには前記の製造工程を採らざるを得ない。しかし、
その場合、InP W板自体は晩いため、歩留りよく製
造しようとすると、必然的に表面電極形成のりソゲラフ
イエ程中にInP基板が割れないようにInP %仮を
厚<(400μm程度の厚さが必要)しなければならな
い。
するには前記の製造工程を採らざるを得ない。しかし、
その場合、InP W板自体は晩いため、歩留りよく製
造しようとすると、必然的に表面電極形成のりソゲラフ
イエ程中にInP基板が割れないようにInP %仮を
厚<(400μm程度の厚さが必要)しなければならな
い。
また前記の熱処理温度が高いとInP基板自体の熱分解
といった問題も生じてくる。
といった問題も生じてくる。
一般に、m−v族化合物半導体太陽電池は効率等におい
てすぐれた特性を持ち、特にInP太陽電池は耐放射線
特性がすぐれていることが知られている。しかし、In
P太陽電池め動作領域は10μmと狭いのに対し、現在
つくられているInP太陽電池のInP基板の厚さは前
記の理由によって4o゛0μmと非常に厚くなっている
。従って、InP太陽電池は高い効率及びすぐれた耐放
射線特性を持っているにもかかわらず、その重量を軽く
することができないために、例えば宇宙用機器に適用し
た場合、ロケット打ち上げ時の重量が増え、宇宙用機器
類の電源へ応用する場合の欠点となっている。
てすぐれた特性を持ち、特にInP太陽電池は耐放射線
特性がすぐれていることが知られている。しかし、In
P太陽電池め動作領域は10μmと狭いのに対し、現在
つくられているInP太陽電池のInP基板の厚さは前
記の理由によって4o゛0μmと非常に厚くなっている
。従って、InP太陽電池は高い効率及びすぐれた耐放
射線特性を持っているにもかかわらず、その重量を軽く
することができないために、例えば宇宙用機器に適用し
た場合、ロケット打ち上げ時の重量が増え、宇宙用機器
類の電源へ応用する場合の欠点となっている。
この太陽電池を軽量化する手段として特公昭62−27
12号公報に記載の製造方法があるが、これはn型Ga
As半導体基板の一方の面にp型層を形成した後に表面
電極をつ(す、その表面全体をカバーガラス等で覆うこ
とによって素子全体の強度を高めた後に、裏面電極を形
成する他方の面を化学的にエツチングし、しかる後に裏
面電極をつくる方法である。この方法をp型1nP太陽
電池の製造法に適用する場合に、必須となることは、p
型層側の電極(裏面電極)を良好なオーミツ゛り性電極
とするための熱処理が表面電極のつくられた後に行なわ
れるので、その熱処理によってInP中のp−n接合の
劣化のような悪影響があられれないことである。すなわ
ち、p型層側の電極にオーミック性のすぐれた電極を低
い温度の熱処理によってつくることができれば、InP
太陽電池を軽量化できかつ歩留りよく製造できるように
なる。
12号公報に記載の製造方法があるが、これはn型Ga
As半導体基板の一方の面にp型層を形成した後に表面
電極をつ(す、その表面全体をカバーガラス等で覆うこ
とによって素子全体の強度を高めた後に、裏面電極を形
成する他方の面を化学的にエツチングし、しかる後に裏
面電極をつくる方法である。この方法をp型1nP太陽
電池の製造法に適用する場合に、必須となることは、p
型層側の電極(裏面電極)を良好なオーミツ゛り性電極
とするための熱処理が表面電極のつくられた後に行なわ
れるので、その熱処理によってInP中のp−n接合の
劣化のような悪影響があられれないことである。すなわ
ち、p型層側の電極にオーミック性のすぐれた電極を低
い温度の熱処理によってつくることができれば、InP
太陽電池を軽量化できかつ歩留りよく製造できるように
なる。
本発明によると、軽量のInP太陽電池を製造する手段
として、InPを含むp型半導体基板の一方の面にn型
半導体層を形成し、このn型半導体層の上に第1のオー
ミック電極を形成し、次に前記半導体基板の他方の面を
研削し、その後前記半導体基板の前記他方の面上にAg
を含む第2の電極を形成し、しかる後、例えば400℃
以下の温度、より望ましくは370〜380℃の温度で
熱処理をする。そして、この熱処理によって第2の電極
をオーミック性にする。なお、Agを含む第2の電極材
料として、Znが20重重量以下であるAg −Zn合
金を用いるのが好ましい。
として、InPを含むp型半導体基板の一方の面にn型
半導体層を形成し、このn型半導体層の上に第1のオー
ミック電極を形成し、次に前記半導体基板の他方の面を
研削し、その後前記半導体基板の前記他方の面上にAg
を含む第2の電極を形成し、しかる後、例えば400℃
以下の温度、より望ましくは370〜380℃の温度で
熱処理をする。そして、この熱処理によって第2の電極
をオーミック性にする。なお、Agを含む第2の電極材
料として、Znが20重重量以下であるAg −Zn合
金を用いるのが好ましい。
本発明によると、p型TnP基板につくられたp型層側
の電極は熱処理によって良好なオーミック性を示し、し
かもその熱処理の温度を低くすることができるので、I
nP中のp−n接合の劣化、InP基板の熱分解等の悪
影響を避けることができる。
の電極は熱処理によって良好なオーミック性を示し、し
かもその熱処理の温度を低くすることができるので、I
nP中のp−n接合の劣化、InP基板の熱分解等の悪
影響を避けることができる。
これによってInP太陽電池の素子作成の工程上、最初
にp型層側の電極を作成しなければならないという制約
を取り除くことができる。
にp型層側の電極を作成しなければならないという制約
を取り除くことができる。
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図に示す本実施例のInP太陽電池を次のようにし
て製造した。InP基板11は厚さが0.4 nunで
1〜10×101b原子cm−’程度のZnを含有し、
p型となっている。このInP基板11の一方の面に熱
拡散によってlXl0”原子Cl11−3以上のSを導
入し、厚さ0.3μm程度のn゛型層12を形成する。
て製造した。InP基板11は厚さが0.4 nunで
1〜10×101b原子cm−’程度のZnを含有し、
p型となっている。このInP基板11の一方の面に熱
拡散によってlXl0”原子Cl11−3以上のSを導
入し、厚さ0.3μm程度のn゛型層12を形成する。
次に、リソグラフィ法を用いてこのn゛型層12の上に
厚さ500人のPd層16を蒸着によって形成し、更に
厚さ3μm程度のAg層17をめっきあるいは蒸着によ
って形成した後、第2図に示すような櫛状のn型層側の
電極(表面電極)19をつくる。更に、この表面電極1
9および表面電極19が形成されていない部分の全体に
スパッタリングによってSi+Na Nを形成して反射
防止膜18とする。この後、第3図<a)(b)に示す
ようにInP基板11の他方の面(第3図(a)におい
ては下側の面)を研削する(機械的にラッピング、研磨
することも含む)ことによって薄くし、厚さを0.2
mmとする。これにより、その表面は平坦なものとなっ
ている。この機械加工したInP 基板の面上に厚さ0
.2μm程度のAg−Zn合金層13(ただし、Znは
5重量%)を蒸着あるいはスパッタリングによって形成
し、更にこのAg −Zn合金層13の上に厚さ1μm
程度のAg層14を蒸着によって形成する。このAg
−Zn合金層13とAg層14とが、p型層側の電極1
5となる。
厚さ500人のPd層16を蒸着によって形成し、更に
厚さ3μm程度のAg層17をめっきあるいは蒸着によ
って形成した後、第2図に示すような櫛状のn型層側の
電極(表面電極)19をつくる。更に、この表面電極1
9および表面電極19が形成されていない部分の全体に
スパッタリングによってSi+Na Nを形成して反射
防止膜18とする。この後、第3図<a)(b)に示す
ようにInP基板11の他方の面(第3図(a)におい
ては下側の面)を研削する(機械的にラッピング、研磨
することも含む)ことによって薄くし、厚さを0.2
mmとする。これにより、その表面は平坦なものとなっ
ている。この機械加工したInP 基板の面上に厚さ0
.2μm程度のAg−Zn合金層13(ただし、Znは
5重量%)を蒸着あるいはスパッタリングによって形成
し、更にこのAg −Zn合金層13の上に厚さ1μm
程度のAg層14を蒸着によって形成する。このAg
−Zn合金層13とAg層14とが、p型層側の電極1
5となる。
このようにして製造したInP太陽電池素子のn型層側
の電極(表面電極)19は、n゛型IJ12の不純物濃
度を高(しているために常温で良好なオーミック性を示
すが、p型層側の電極(N面電極)15はショツトキー
性を示す。しかしながら、太陽電池として有効に機能す
るためには画電極ともにオーミック性であることが必要
である。従って、p!aJil側の電極をオーミック性
に変えるために熱処理を行うことが必要となるが、この
熱処理は1nP基板、n型層側の電極等に悪影響を与え
て、太陽電池の特性をかえって悪化させるものであっは
ならない。
の電極(表面電極)19は、n゛型IJ12の不純物濃
度を高(しているために常温で良好なオーミック性を示
すが、p型層側の電極(N面電極)15はショツトキー
性を示す。しかしながら、太陽電池として有効に機能す
るためには画電極ともにオーミック性であることが必要
である。従って、p!aJil側の電極をオーミック性
に変えるために熱処理を行うことが必要となるが、この
熱処理は1nP基板、n型層側の電極等に悪影響を与え
て、太陽電池の特性をかえって悪化させるものであっは
ならない。
ここで太陽電池の出力特性を表わすパラメーターを第4
図を用いて説明する。すなわち、開放電圧V。C(以下
単にrVocJと呼ぶ)、短絡電流tscおよび曲線因
子(Fill Factor) F F (以下単に「
FFJと呼ぶ)の三つのパラメーターがあり、これらは
エネルギー変換効率に関連した性能指数である。このう
ちFFは次のように定義される。
図を用いて説明する。すなわち、開放電圧V。C(以下
単にrVocJと呼ぶ)、短絡電流tscおよび曲線因
子(Fill Factor) F F (以下単に「
FFJと呼ぶ)の三つのパラメーターがあり、これらは
エネルギー変換効率に関連した性能指数である。このう
ちFFは次のように定義される。
F F =P+++ / (VocX l5c) =
(V@ X III )/ (VocX l1c) ここで、熱処理条件を、その温度を変え、その各々の場
合についてFF、Vo。を求める実験を行うことによっ
て、比較検討した。
(V@ X III )/ (VocX l1c) ここで、熱処理条件を、その温度を変え、その各々の場
合についてFF、Vo。を求める実験を行うことによっ
て、比較検討した。
本実験において熱処理時間は1分で、その雰囲気は水素
であり、熱処理温度を種々変えて、その各々の場合につ
いて太陽電池の出力特性V。Cs FFを求めた結果を
第5図に示した。この第5図より、熱処理温度を変える
とvo。及びFFが変化することがわかり、熱処理温度
が350℃のときにFFは0.80を超え、370℃か
ら380℃にかけてFFは最高値を示し、0.840と
なる。現在報告されているInP太陽電池の最も高いF
Fは0.837である(M、B、 5pitzer e
t al、ニアブライド フィズックス レター (A
ppl、 Phys、 Lett、)、 51 。
であり、熱処理温度を種々変えて、その各々の場合につ
いて太陽電池の出力特性V。Cs FFを求めた結果を
第5図に示した。この第5図より、熱処理温度を変える
とvo。及びFFが変化することがわかり、熱処理温度
が350℃のときにFFは0.80を超え、370℃か
ら380℃にかけてFFは最高値を示し、0.840と
なる。現在報告されているInP太陽電池の最も高いF
Fは0.837である(M、B、 5pitzer e
t al、ニアブライド フィズックス レター (A
ppl、 Phys、 Lett、)、 51 。
364(1987))。
以上の実験結果から、本発明によるInP太陽電池のp
型層側の電極は、370〜380℃の熱処理によって、
接触抵抗の小さい、きわめて良質のオーミック電極が形
成されていると言える。しかも他の部分に対して熱処理
の悪影響がなく、出力特性のすぐれた太陽電池となる。
型層側の電極は、370〜380℃の熱処理によって、
接触抵抗の小さい、きわめて良質のオーミック電極が形
成されていると言える。しかも他の部分に対して熱処理
の悪影響がなく、出力特性のすぐれた太陽電池となる。
また、この電極の接着強度も十分あり、ピンセットで剥
ごうとしても’14M1..なかった。
ごうとしても’14M1..なかった。
熱処理温度が390℃を超えるとV。Cの劣化が起こり
始め、400℃を超えるとvoいFFはともに急激に低
(なる。この原因はn型層側の電極19を形成している
Ag、 Pdがn0型1i12を通過してInP中に拡
散し、p−n接合が劣化するためである。本実験に用い
たInP太陽電池のn°型層12の厚さは0.3μm程
度であったが、n0型層が厚くなり、0.5μmを超え
るような場合は400℃で熱処理を行っても劣化はおこ
らない。
始め、400℃を超えるとvoいFFはともに急激に低
(なる。この原因はn型層側の電極19を形成している
Ag、 Pdがn0型1i12を通過してInP中に拡
散し、p−n接合が劣化するためである。本実験に用い
たInP太陽電池のn°型層12の厚さは0.3μm程
度であったが、n0型層が厚くなり、0.5μmを超え
るような場合は400℃で熱処理を行っても劣化はおこ
らない。
なお、n3型層の形成方法は、エビタキシャル成長法あ
るいはイオン注入法でもよい。n型層側の電極として、
Ti−八gN、なども可能である。p型層側の電極に使
用したAg −Zn合金は、同一合金相が形成されるZ
nが20重量%以下の合金であるのが好ましいが、Zn
fWを形成して、その上にAg層を同様の方法で別々に
形成してもよい。この場合は、熱処理によって合金化さ
れる。
るいはイオン注入法でもよい。n型層側の電極として、
Ti−八gN、なども可能である。p型層側の電極に使
用したAg −Zn合金は、同一合金相が形成されるZ
nが20重量%以下の合金であるのが好ましいが、Zn
fWを形成して、その上にAg層を同様の方法で別々に
形成してもよい。この場合は、熱処理によって合金化さ
れる。
従来の技術ではInP太陽電池を製造する場合に450
℃以上の熱処理を必要としたのに対し、本発明ではそれ
よりも100℃も低い温度の熱処理によってp型層側の
電極を良質のオーミック性に変えることができ、しかも
熱処理による他の部分への悪影古といった問題もなくな
る。従って、1nP太陽電池の製造工程上、p型層側の
電極(裏面電極)をつくる前に、この電極を形成する面
を研削して薄くし、この後裏面電極をつくるという工程
が実施可能となった。このことによりInP太陽電池を
軽量化し歩留りよく製造できるようになり、しかもその
出力特性はきわめて良い。
℃以上の熱処理を必要としたのに対し、本発明ではそれ
よりも100℃も低い温度の熱処理によってp型層側の
電極を良質のオーミック性に変えることができ、しかも
熱処理による他の部分への悪影古といった問題もなくな
る。従って、1nP太陽電池の製造工程上、p型層側の
電極(裏面電極)をつくる前に、この電極を形成する面
を研削して薄くし、この後裏面電極をつくるという工程
が実施可能となった。このことによりInP太陽電池を
軽量化し歩留りよく製造できるようになり、しかもその
出力特性はきわめて良い。
第1図は本発明の一実施例による太陽電池の部分拡大正
面図、第2図は同上の平面図である。第3図はInP基
板を研削して薄<シた後、p型層側の電極をつくる本発
明実施例の一工程を示すものである。第4図は太陽電池
の出力特性を示す特性図、番第5図は熱処理温度と本実
施例による太陽電池のV。C及びFFの関係を示すグラ
フである。 なお図面に用いた符号において、 11・・−・−・・・−・・・−−−−−1nP基板1
3−・−−−−−・・−・−・・・・・−Ag−Zn合
金層14・−・・・−・−・・・−・−・・・18層1
5−・−・・・−m−−−−−−・・・−裏面電極19
−・・−・・・−・・−・・・−・・表面電極である。
面図、第2図は同上の平面図である。第3図はInP基
板を研削して薄<シた後、p型層側の電極をつくる本発
明実施例の一工程を示すものである。第4図は太陽電池
の出力特性を示す特性図、番第5図は熱処理温度と本実
施例による太陽電池のV。C及びFFの関係を示すグラ
フである。 なお図面に用いた符号において、 11・・−・−・・・−・・・−−−−−1nP基板1
3−・−−−−−・・−・−・・・・・−Ag−Zn合
金層14・−・・・−・−・・・−・−・・・18層1
5−・−・・・−m−−−−−−・・・−裏面電極19
−・・−・・・−・・−・・・−・・表面電極である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 InPを含むp型半導体基板の一方の面にn型半導体
層を形成し、 このn型半導体層の上に第1のオーミック電極を形成し
、 次に前記半導体基板の他方の面を研削し、 その後前記半導体基板の前記他方の面上にAgを含む第
2の電極を形成し、 しかる後に熱処理を行うことを特徴とする太陽電池の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63137960A JPH01307277A (ja) | 1988-06-04 | 1988-06-04 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP63137960A JPH01307277A (ja) | 1988-06-04 | 1988-06-04 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH01307277A true JPH01307277A (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=15210747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP63137960A Pending JPH01307277A (ja) | 1988-06-04 | 1988-06-04 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH01307277A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0529639A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-02-05 | Sharp Corp | 太陽電池 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54158188A (en) * | 1978-06-02 | 1979-12-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPS5839074A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池の製造方法 |
JPS58137263A (ja) * | 1982-02-09 | 1983-08-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
JPS611063A (ja) * | 1984-06-13 | 1986-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | GaAs光電変換素子 |
-
1988
- 1988-06-04 JP JP63137960A patent/JPH01307277A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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