JPH02143467A - 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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- JPH02143467A JPH02143467A JP63298855A JP29885588A JPH02143467A JP H02143467 A JPH02143467 A JP H02143467A JP 63298855 A JP63298855 A JP 63298855A JP 29885588 A JP29885588 A JP 29885588A JP H02143467 A JPH02143467 A JP H02143467A
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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、太陽電池の製造方法に関する。
〈従来の技術〉
従来、太陽電池は、例えば第３図に示すような方法で製
造されている。即ち、まず面指数（＋００）をもつＰ型
シリコン基板！を洗浄しく（ａ）参照）、入射光の表面
反射を防止ずべく（１１１）面を得るようなテクスチャ
エツチング即ち粗面化処理を施粗面を集電極形成部分を
残してレジスト膜２で覆い（（Ｃ）参照）、後にこの部
分に形成される接合のＡｇペースト電極印刷・焼成時で
の上記四角錐の先端部における欠は等による破壊を防止
して、高開放電圧および良好な曲線因子を得るべく、こ
の部分をフォトエツチングで平坦化する（（ｄ）参照）
。
造されている。即ち、まず面指数（＋００）をもつＰ型
シリコン基板！を洗浄しく（ａ）参照）、入射光の表面
反射を防止ずべく（１１１）面を得るようなテクスチャ
エツチング即ち粗面化処理を施粗面を集電極形成部分を
残してレジスト膜２で覆い（（Ｃ）参照）、後にこの部
分に形成される接合のＡｇペースト電極印刷・焼成時で
の上記四角錐の先端部における欠は等による破壊を防止
して、高開放電圧および良好な曲線因子を得るべく、こ
の部分をフォトエツチングで平坦化する（（ｄ）参照）
。
次に、シリコン基板ｌの表面を接合形成のための熱拡散
処理から保護すべく、シリコン基板ｌの表面にＣＶＤ法
等で５ｉＯｔ膜３を形成しく（ｅ）参照）、このＳｉＯ
ｘ膜を上述と同様に集電極形成部分を残してレジスト膜
２で覆った後（（ｒ）参照）、この部分の５ｉＯｚ膜を
フォトエツチングで除去するいわゆる窓開けを行ない（
（ｇ）参照）、続いて９００〜１０００℃のＰＯＣＩｓ
ガス雰囲気中でこの窓部に熱拡散法によって表面不純物
濃度の高い（ｌ〜２Ｘ Ｉ Ｏ”ａｍ−’）ｎ＋＋層即
ち第２の接合４を形成した後、Ｓ ｉ Ｏｙ膜を全て除
去する（（ｈ）参照）。
処理から保護すべく、シリコン基板ｌの表面にＣＶＤ法
等で５ｉＯｔ膜３を形成しく（ｅ）参照）、このＳｉＯ
ｘ膜を上述と同様に集電極形成部分を残してレジスト膜
２で覆った後（（ｒ）参照）、この部分の５ｉＯｚ膜を
フォトエツチングで除去するいわゆる窓開けを行ない（
（ｇ）参照）、続いて９００〜１０００℃のＰＯＣＩｓ
ガス雰囲気中でこの窓部に熱拡散法によって表面不純物
濃度の高い（ｌ〜２Ｘ Ｉ Ｏ”ａｍ−’）ｎ＋＋層即
ち第２の接合４を形成した後、Ｓ ｉ Ｏｙ膜を全て除
去する（（ｈ）参照）。
さらに、シリコン基板ｌの表面全体に８００〜９００℃
のｐ ｏ ｃ Ｑ、ガス雰囲気中で熱拡散法によって表
面不純物濃度の低い（３〜４ Ｘ Ｉ Ｏ”ａｍ−’）
ｎ”層即ち第１の接合５を形成する（（ｉ）参照）。な
お、表面不純物濃度の高い上記第２の接合４は、シリコ
ン基板ｌと集電極金属との接触特性を改善するためであ
り、表面不純物濃度の低い上記第１の接合５は、表面再
結合による損失を少なくするためである。次に、シリコ
ン基板ｌの裏面にＡＩ２ペーストをスクリーン印刷し、
これを７５０°Ｃで焼成して、Ａ＆−９ｉ合金からなる
再結合防止のためのＰ＋層即ちｌ３Ｓｒ’（背面電界）
層７および裏面電極６を同時に形成する（（ｊ）参照）
。最後に、シリコン基板１の表面にＴｉｅ、からなる反
射防止膜８を形成した後（（ｋ）参照）、上記平坦部に
上記反射防止膜８の上からＡｇペーストをスクリーン印
刷し、これを６００℃で焼成貫通して集電極たる表面電
極９を形成する。
のｐ ｏ ｃ Ｑ、ガス雰囲気中で熱拡散法によって表
面不純物濃度の低い（３〜４ Ｘ Ｉ Ｏ”ａｍ−’）
ｎ”層即ち第１の接合５を形成する（（ｉ）参照）。な
お、表面不純物濃度の高い上記第２の接合４は、シリコ
ン基板ｌと集電極金属との接触特性を改善するためであ
り、表面不純物濃度の低い上記第１の接合５は、表面再
結合による損失を少なくするためである。次に、シリコ
ン基板ｌの裏面にＡＩ２ペーストをスクリーン印刷し、
これを７５０°Ｃで焼成して、Ａ＆−９ｉ合金からなる
再結合防止のためのＰ＋層即ちｌ３Ｓｒ’（背面電界）
層７および裏面電極６を同時に形成する（（ｊ）参照）
。最後に、シリコン基板１の表面にＴｉｅ、からなる反
射防止膜８を形成した後（（ｋ）参照）、上記平坦部に
上記反射防止膜８の上からＡｇペーストをスクリーン印
刷し、これを６００℃で焼成貫通して集電極たる表面電
極９を形成する。
〈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の製造方法は、集電極９
の直下部分の平坦化およびこの部分への第２の接合４の
形成のために第３図（ｃ） 、 （ｄ）お上び（Ｄ 、
（ｇ）に示す２回のフォトエツチング工程を必要とし
、さらに拡散マスク用の５ｉＯｚ膜３の形成、第２の接
合４および第１の接合５の形成のために第３図（ｅ）
、 （ｈ）および（ｉ）に示す３回の高温処理な必要と
する。そのため、製造工程が手間のかかる複雑なものに
なるばかりでなく、３回もの高温処理が太陽電池の特性
に悪影響を及ぼし、製造能率の悪化と製品の高価格化お
よび製品品質の低下をもたらすという欠点がある。とり
わけ、この製造方法を低価格化を目指す多結晶シリコン
基板に適用すると、各高温処理の終り毎に一り２０℃／
ｈｒという徐冷が必要になり、１回の高温処理だけで６
数時間を要し、製造能率が極端に低下することになる。
の直下部分の平坦化およびこの部分への第２の接合４の
形成のために第３図（ｃ） 、 （ｄ）お上び（Ｄ 、
（ｇ）に示す２回のフォトエツチング工程を必要とし
、さらに拡散マスク用の５ｉＯｚ膜３の形成、第２の接
合４および第１の接合５の形成のために第３図（ｅ）
、 （ｈ）および（ｉ）に示す３回の高温処理な必要と
する。そのため、製造工程が手間のかかる複雑なものに
なるばかりでなく、３回もの高温処理が太陽電池の特性
に悪影響を及ぼし、製造能率の悪化と製品の高価格化お
よび製品品質の低下をもたらすという欠点がある。とり
わけ、この製造方法を低価格化を目指す多結晶シリコン
基板に適用すると、各高温処理の終り毎に一り２０℃／
ｈｒという徐冷が必要になり、１回の高温処理だけで６
数時間を要し、製造能率が極端に低下することになる。
そこで、本発明の目的は、集電極直下部分の平坦化とこ
の部分への第２の接合の形成を新規かつ能率的な手法で
同時に行なうことによって、製造工程を簡素化し、しか
も品質を向上させて、高効率かつ安価な太陽電池の製造
方法を提供することである。
の部分への第２の接合の形成を新規かつ能率的な手法で
同時に行なうことによって、製造工程を簡素化し、しか
も品質を向上させて、高効率かつ安価な太陽電池の製造
方法を提供することである。
〈課題を解決するための手段〉
上記目的を達成するため、本発明の太陽電池の製造方法
は、洗浄および粗面化処理を施した半導体基板の表面に
第１の接合を形成した後、この第１の接合の集１１極を
形成すべき領域のみに短波長レーザ光を照射して、この
領域の平坦化とこの領域における上記第１の接合よりも
高い表面不純物濃度をもつ第２の接合の熱拡散による形
成を同時に行う。
は、洗浄および粗面化処理を施した半導体基板の表面に
第１の接合を形成した後、この第１の接合の集１１極を
形成すべき領域のみに短波長レーザ光を照射して、この
領域の平坦化とこの領域における上記第１の接合よりも
高い表面不純物濃度をもつ第２の接合の熱拡散による形
成を同時に行う。
〈作用〉
短波長レーザ光は、そのスポットサイズを光学系によっ
て１μｍ程度以上の任意の大きさに設定でき、従来のフ
ォトエツチングと同等の加工精度を直描によるパターニ
ングで実現できる。そこで、その半導体基板に最適の波
長の短波長レーザ光を、例えば第２の接合の不純物元素
を含むガス雰囲気中において上記半導体基板に照射する
と、高温処理のような基板全体の温度上昇を伴わずに、
集電極を形成すべき表面層領域のみが溶融し、平坦化が
行なわれるとともに、ガス雰囲気から溶融部に不純物元
素が熱拡散し、第１の接合よりも高い表面不純物濃度を
もつ第２の接合か形成される。従って、従来の集電極直
下部の平坦化および第２の接合形成のための２回のフォ
トエツチングならびに第２の接合形成のための１回の高
温処理が、−度の短波長レーザ光の直描で完了するうえ
、拡散マスク用のＳ ｒ Ｏを膜形成のための１回の高
温処理が不要になる。また、高温処理で太陽電池の特性
が悪化することもない。
て１μｍ程度以上の任意の大きさに設定でき、従来のフ
ォトエツチングと同等の加工精度を直描によるパターニ
ングで実現できる。そこで、その半導体基板に最適の波
長の短波長レーザ光を、例えば第２の接合の不純物元素
を含むガス雰囲気中において上記半導体基板に照射する
と、高温処理のような基板全体の温度上昇を伴わずに、
集電極を形成すべき表面層領域のみが溶融し、平坦化が
行なわれるとともに、ガス雰囲気から溶融部に不純物元
素が熱拡散し、第１の接合よりも高い表面不純物濃度を
もつ第２の接合か形成される。従って、従来の集電極直
下部の平坦化および第２の接合形成のための２回のフォ
トエツチングならびに第２の接合形成のための１回の高
温処理が、−度の短波長レーザ光の直描で完了するうえ
、拡散マスク用のＳ ｒ Ｏを膜形成のための１回の高
温処理が不要になる。また、高温処理で太陽電池の特性
が悪化することもない。
〈実施例〉
以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
第１図は、本発明による太陽電池の製造方法の一例を示
している。まず、同図（ａ）に示すように、面指数（１
００）、抵抗率１〜２Ω・Ｃｌ１１をもつＰ型のシリコ
ン基Ｖｉｃｌを洗浄し、続いて３％Ｎ ａ ０１−［水
溶液を用いて８５℃で３０分間テクスヂャエッチングを
行って、基板表面を同図（ｂ）の如く粗面化する。次に
、シリコン基板ｌを８３０°ＣのＰＯＣＱ、ガス雰囲気
中に１７分間保持して、熱拡散により基板表面に表面不
純物濃度の低い（３〜４×１０ ”ｃｍ−’）ｎ”層即
ち第１の接合５を同図（Ｃ）の如く形成する。
している。まず、同図（ａ）に示すように、面指数（１
００）、抵抗率１〜２Ω・Ｃｌ１１をもつＰ型のシリコ
ン基Ｖｉｃｌを洗浄し、続いて３％Ｎ ａ ０１−［水
溶液を用いて８５℃で３０分間テクスヂャエッチングを
行って、基板表面を同図（ｂ）の如く粗面化する。次に
、シリコン基板ｌを８３０°ＣのＰＯＣＱ、ガス雰囲気
中に１７分間保持して、熱拡散により基板表面に表面不
純物濃度の低い（３〜４×１０ ”ｃｍ−’）ｎ”層即
ち第１の接合５を同図（Ｃ）の如く形成する。
次に、第１の接合５が形成されたシリコン基板１を、第
２図（ａ）に示すように、ＰＨ，等不純物を含む雰囲気
ガス１３を充填したチャンバ１１内に保持し、シリコン
基板表面の集電極を形成しようとする領域に、波長３５
０ｎｍ以下の紫外光より好ましくは波長３０８ｎｍのＸ
ｅＣＣ線からなるエネルギ密度１．５Ｊ／ａｍ”程度の
短波長レーザ光１０を、チャンバの窓１２を通して適切
なスポットサイズで照射する。上記短波長レーザ光１０
は、そのスポットサイズを光学系によって１μｍ程度以
上の任意の大きさに設定でき、直描によるパターニング
で従来のフォトエツチングと同等の加工精度を実現でき
る。また、上記短波長レーザ光ＩＯは、シリコン基板１
に対する吸収係数が大きく、しかし表層の非常に浅い領
域にしか進入しないので、従来の高温処理のように基板
全体が温度上昇することなく、極く表層のみが溶融する
。従って、この溶融によって粗面の平坦化が進むととも
に、雰囲気ガス１３から溶融部に不純物元素が熱拡散し
、第２図（ｂ）に示すように、上記第１の接合５よりも
表面不純物濃度の高い（１〜２ Ｘ １０”ａｍ−つｎ
＋＋層即ち第２の接合４が形成される。こうして、シリ
コン基板１は、第１図（ｄ）に示す状態となる。
２図（ａ）に示すように、ＰＨ，等不純物を含む雰囲気
ガス１３を充填したチャンバ１１内に保持し、シリコン
基板表面の集電極を形成しようとする領域に、波長３５
０ｎｍ以下の紫外光より好ましくは波長３０８ｎｍのＸ
ｅＣＣ線からなるエネルギ密度１．５Ｊ／ａｍ”程度の
短波長レーザ光１０を、チャンバの窓１２を通して適切
なスポットサイズで照射する。上記短波長レーザ光１０
は、そのスポットサイズを光学系によって１μｍ程度以
上の任意の大きさに設定でき、直描によるパターニング
で従来のフォトエツチングと同等の加工精度を実現でき
る。また、上記短波長レーザ光ＩＯは、シリコン基板１
に対する吸収係数が大きく、しかし表層の非常に浅い領
域にしか進入しないので、従来の高温処理のように基板
全体が温度上昇することなく、極く表層のみが溶融する
。従って、この溶融によって粗面の平坦化が進むととも
に、雰囲気ガス１３から溶融部に不純物元素が熱拡散し
、第２図（ｂ）に示すように、上記第１の接合５よりも
表面不純物濃度の高い（１〜２ Ｘ １０”ａｍ−つｎ
＋＋層即ち第２の接合４が形成される。こうして、シリ
コン基板１は、第１図（ｄ）に示す状態となる。
その後、第１図（ｅ）でシリコン基板ｌの裏面に、Ａ（
！−９ｉ合金からなるＢＳＦ層７およびＡａからなる裏
面電極６を同時形成し、同図（ｆ）でシリコン基板ｌの
表面にＴ ｉＯｔからなる反射防止膜８を形成し、最後
に同図（ｇ）で上記平坦部に集電極たるＡｇからなる表
面電極９を形成して、太陽電池が完成する。なお、上記
（ｅ）〜（ｇ）の工程は、第３図の従来例の（ｊ）〜（
０の工程と全く同じである。
！−９ｉ合金からなるＢＳＦ層７およびＡａからなる裏
面電極６を同時形成し、同図（ｆ）でシリコン基板ｌの
表面にＴ ｉＯｔからなる反射防止膜８を形成し、最後
に同図（ｇ）で上記平坦部に集電極たるＡｇからなる表
面電極９を形成して、太陽電池が完成する。なお、上記
（ｅ）〜（ｇ）の工程は、第３図の従来例の（ｊ）〜（
０の工程と全く同じである。
また、第３図の従来の太陽電池も、その構造自体は第１
図の実施例のものと何ら異ならないから、同一部分には
同一番号を付している。
図の実施例のものと何ら異ならないから、同一部分には
同一番号を付している。
このように、上記実施例を含む本発明によれば、第３図
に示した従来の工程のうち、（ｃ）、（ｄ）のフォトレ
ジスト２の塗布、マスク露光、パターンエツチングなど
一連のフォトエツチングによる平坦化工程が不要になり
、（ｅ） 、 （Ｄ 、 （ｇ） 、 （ｈ）の拡散マ
スク用の５ｉＯｚ膜３の形成、フォトレジスト２の塗布
を含む一連のフォトエツチング、高温処理による第２の
接合４の形成などの工程が不要になる。そして、これら
の工程に代えて不純物元素を含む雰囲気ガス１３中での
短波長レーザ光ｌＯの直描によって、粗面の平坦化と第
２の接合４の形成を同時に行うことができ、従来の製造
工数を大幅に削減して、迅速かつ能率的な製造が可能に
なる。また、拡散マスク膜および第２の接合を形成する
ための２回の高温処理を行なわず、表層のみの溶融で第
２の接合を形成するので、従来のように高温処理で太陽
電池の特性が悪化することもない。従って、高効率、高
品質な太陽電池を安価に製造することができる。
に示した従来の工程のうち、（ｃ）、（ｄ）のフォトレ
ジスト２の塗布、マスク露光、パターンエツチングなど
一連のフォトエツチングによる平坦化工程が不要になり
、（ｅ） 、 （Ｄ 、 （ｇ） 、 （ｈ）の拡散マ
スク用の５ｉＯｚ膜３の形成、フォトレジスト２の塗布
を含む一連のフォトエツチング、高温処理による第２の
接合４の形成などの工程が不要になる。そして、これら
の工程に代えて不純物元素を含む雰囲気ガス１３中での
短波長レーザ光ｌＯの直描によって、粗面の平坦化と第
２の接合４の形成を同時に行うことができ、従来の製造
工数を大幅に削減して、迅速かつ能率的な製造が可能に
なる。また、拡散マスク膜および第２の接合を形成する
ための２回の高温処理を行なわず、表層のみの溶融で第
２の接合を形成するので、従来のように高温処理で太陽
電池の特性が悪化することもない。従って、高効率、高
品質な太陽電池を安価に製造することができる。
なお、本発明が図示の実施例に限られないのはいうまで
しない。
しない。
〈発明の効果〉
以上の説明で明らかなように、本発明の太陽電池の製造
方法は、洗浄および粗面化処理を施した半導体基板の表
面に第１の接合を形成した後、この第１の接合の集電極
を形成すべき領域のみに短波長レーザ光を照射して、こ
の領域の平坦化とこの領域における上記第１の接合より
も高い表面不純物濃度をもつ第２の接合の熱拡散による
形成を同時に行うので、従来の製造工程が大幅に簡素化
され、無欠陥化されて、高効率１高品質な太陽電池を安
価かつ能率的に提供することができる。
方法は、洗浄および粗面化処理を施した半導体基板の表
面に第１の接合を形成した後、この第１の接合の集電極
を形成すべき領域のみに短波長レーザ光を照射して、こ
の領域の平坦化とこの領域における上記第１の接合より
も高い表面不純物濃度をもつ第２の接合の熱拡散による
形成を同時に行うので、従来の製造工程が大幅に簡素化
され、無欠陥化されて、高効率１高品質な太陽電池を安
価かつ能率的に提供することができる。
第１図は本発明の太陽ＩＸ池の製造方法の一実施例を示
す図、第２図はこの実施例の短波長レーザ光照射工程を
示す図、第３図は従来の太陽電池の製造方法を示す図で
ある。 １・・・シリコン基板、４・・・第２の接合、５・・第
１の接合、６・・・裏面電極、７・・・［３９Ｆ層、８
・反射防止膜、９・・・表面ｆｆｉ極、１０・・・短
波長レーザ光、【３・・・雰囲気ガス。 特 許 出 願 人 ンヤープ株式会社代 理 人
弁理士 青白 葆 はか１名第１図 第３ 第２図 手続補正書（自 発） ２゜ 昭和６３年特許願第２９８８５５シ） 発明の名称 太陽電池の製造方法 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府大阪市阿倍野１／長池町２２番２２号名称
（５０４）シャープ株式会社 代表者 辻 晴 雄 ４、代理人 住所 〒５４０ 大阪府大阪市中央区域見２丁目１番６１号６゜ 補正の対象 図面 ′Ｗ；３図
す図、第２図はこの実施例の短波長レーザ光照射工程を
示す図、第３図は従来の太陽電池の製造方法を示す図で
ある。 １・・・シリコン基板、４・・・第２の接合、５・・第
１の接合、６・・・裏面電極、７・・・［３９Ｆ層、８
・反射防止膜、９・・・表面ｆｆｉ極、１０・・・短
波長レーザ光、【３・・・雰囲気ガス。 特 許 出 願 人 ンヤープ株式会社代 理 人
弁理士 青白 葆 はか１名第１図 第３ 第２図 手続補正書（自 発） ２゜ 昭和６３年特許願第２９８８５５シ） 発明の名称 太陽電池の製造方法 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府大阪市阿倍野１／長池町２２番２２号名称
（５０４）シャープ株式会社 代表者 辻 晴 雄 ４、代理人 住所 〒５４０ 大阪府大阪市中央区域見２丁目１番６１号６゜ 補正の対象 図面 ′Ｗ；３図
Claims (1)
- （１）洗浄および粗面化処理を施した半導体基板の表面
に第１の接合を形成した後、この第１の接合の集電極を
形成すべき領域のみに短波長レーザ光を照射して、この
領域の平坦化とこの領域における上記第１の接合よりも
高い表面不純物濃度をもつ第２の接合の熱拡散による形
成を同時に行う太陽電池の製造方法。
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1988
- 1988-11-24 JP JP63298855A patent/JP2585403B2/ja not_active Expired - Fee Related
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