JPH03288476A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH03288476A JPH03288476A JP2089865A JP8986590A JPH03288476A JP H03288476 A JPH03288476 A JP H03288476A JP 2089865 A JP2089865 A JP 2089865A JP 8986590 A JP8986590 A JP 8986590A JP H03288476 A JPH03288476 A JP H03288476A
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- polycrystalline semiconductor
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 65
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
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- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
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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】
［産業上の利用分野コ
この発明は、半導体装置に関し、特に、多結晶構造を有
する半導体基板を使用して光エネルギを電気エネルギに
変換する半導体装置に関する。
する半導体基板を使用して光エネルギを電気エネルギに
変換する半導体装置に関する。
［従来の技術］
従来、光エネルギを電気エネルギに変換する半導体装置
として、太陽電池素子が知られている。
として、太陽電池素子が知られている。
ところで、従来、太陽電池に入射する太陽光線のうち長
波長域の光は、半導体基板裏面で反射し再び基板表面に
到達した後透過して損失となるという不都合があった。
波長域の光は、半導体基板裏面で反射し再び基板表面に
到達した後透過して損失となるという不都合があった。
この損失を低減させる方法として、従来、半導体基板の
表面および裏面形状をピラミッド状あるいは■グループ
状に形成する方法が知られている。半導体基板の表面お
よび裏面形状をピラミッド状あるいはＶグループ状にす
ることにより、半導体基板に入射した光は、半導体基板
内で多重反射され、この結果反射率が低減できるという
ものである。従来、このようなピラミッド状あるいは■
グループ状の表面および裏面形状を実現する方法として
、単結晶半導体基板においては、異方性エツチングが利
用されていた。すなわち、面方位が＜１００＞の単結晶
半導体基板を、ＮａＯＨあるいはＫＯＨなどのアルカリ
水溶液中で、＜１００＞方向と＜１１１＞方向の異方性
エツチングを行なうことにより、ピラミッド状またはＶ
グループ状の表面および裏面形状を実現していた。これ
らは、たとえば、Ｓ、 Ｐ、Ｔａｂｉｎ他：ＥＸＰＥＲ
ＩＭＥＮＴＡＬ ＣＯＭＰＡＨ５ＯＮ ＯＦ ＬＩＧ）
ＩＴ−ＴＲＡＰＰＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ Ｆ
ＯＲ５ＩＬＩＣＯＮ ５ＯＬＡＲＣＥＬＬＳ ｔｈ
ｅ ２０ｔｈ ＰＶＳＣ，ｖｏｌ、 １． ｐｐ５
４５−５４８ （１９８８）に開示されている。
表面および裏面形状をピラミッド状あるいは■グループ
状に形成する方法が知られている。半導体基板の表面お
よび裏面形状をピラミッド状あるいはＶグループ状にす
ることにより、半導体基板に入射した光は、半導体基板
内で多重反射され、この結果反射率が低減できるという
ものである。従来、このようなピラミッド状あるいは■
グループ状の表面および裏面形状を実現する方法として
、単結晶半導体基板においては、異方性エツチングが利
用されていた。すなわち、面方位が＜１００＞の単結晶
半導体基板を、ＮａＯＨあるいはＫＯＨなどのアルカリ
水溶液中で、＜１００＞方向と＜１１１＞方向の異方性
エツチングを行なうことにより、ピラミッド状またはＶ
グループ状の表面および裏面形状を実現していた。これ
らは、たとえば、Ｓ、 Ｐ、Ｔａｂｉｎ他：ＥＸＰＥＲ
ＩＭＥＮＴＡＬ ＣＯＭＰＡＨ５ＯＮ ＯＦ ＬＩＧ）
ＩＴ−ＴＲＡＰＰＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ Ｆ
ＯＲ５ＩＬＩＣＯＮ ５ＯＬＡＲＣＥＬＬＳ ｔｈ
ｅ ２０ｔｈ ＰＶＳＣ，ｖｏｌ、 １． ｐｐ５
４５−５４８ （１９８８）に開示されている。
［発明が解決しようとする課題］
前述のように、従来の太陽電池素子では、太陽電池素子
に使用される単結晶半導体基板の表面および裏面形状を
異方性エツチングを利用してピラミッド状あるいはＶグ
ループ状に形成することにより、入射光に多重反射を行
なわせて、反射率の低減を図っていた。
に使用される単結晶半導体基板の表面および裏面形状を
異方性エツチングを利用してピラミッド状あるいはＶグ
ループ状に形成することにより、入射光に多重反射を行
なわせて、反射率の低減を図っていた。
一方、最近では、太陽電池素子のコスト低減の要請から
太陽電池素子に多結晶半導体基板を用いるものが提案さ
れている。しかし、多結晶半導体基板は、単結晶半導体
基板と異なり、面方位の異なる結晶粒の集合体であり、
単結晶半導体基板のように異方性エツチングを適用して
も、目的とする形状は形成できないという不都合があっ
た。すなわち、多結晶半導体基板に異方性エツチングを
行ないピラミッド状またはＶグループ状の表面および裏
面を形成しても、多結晶半導体基板全面の１０％以下し
か目的の形状を形成できないため、反射率の低減を図れ
ないという問題点があった。
太陽電池素子に多結晶半導体基板を用いるものが提案さ
れている。しかし、多結晶半導体基板は、単結晶半導体
基板と異なり、面方位の異なる結晶粒の集合体であり、
単結晶半導体基板のように異方性エツチングを適用して
も、目的とする形状は形成できないという不都合があっ
た。すなわち、多結晶半導体基板に異方性エツチングを
行ないピラミッド状またはＶグループ状の表面および裏
面を形成しても、多結晶半導体基板全面の１０％以下し
か目的の形状を形成できないため、反射率の低減を図れ
ないという問題点があった。
したがって、従来では、光エネルギを電気エネルギに変
換する半導体装置の一例である太陽電池素子に多結晶構
造を有する半導体基板を使用した場合には、反射率の低
減を図ることが困難であり、この結果、光電変換効率を
向上させることも困難であった。
換する半導体装置の一例である太陽電池素子に多結晶構
造を有する半導体基板を使用した場合には、反射率の低
減を図ることが困難であり、この結果、光電変換効率を
向上させることも困難であった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、多結晶構造を有する半導体基板を使用した場
合にも、光電変換効率を向上させることが可能な半導体
装置を提供することを目的とする。
たもので、多結晶構造を有する半導体基板を使用した場
合にも、光電変換効率を向上させることが可能な半導体
装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明における半導体装置は、多結晶構造を有する半
導体基板を使用して光エネルギを電気エネルギに変換す
る半導体装置であって、多結晶構造を有する半導体基板
のおもて表面およびうら表面には、互いに直交して複数
の機械的加工溝が形成されていることを特徴とする。
導体基板を使用して光エネルギを電気エネルギに変換す
る半導体装置であって、多結晶構造を有する半導体基板
のおもて表面およびうら表面には、互いに直交して複数
の機械的加工溝が形成されていることを特徴とする。
［作用コ
この発明に係る半導体装置では、多結晶構造を有する半
導体装置のおもて表面およびうら表面に、互いに直交し
て複数の機械的加工溝が形成されるので、光が入射した
際に多重反射を行なわせるための溝が容易に形成され、
光の反射率が低減できる。
導体装置のおもて表面およびうら表面に、互いに直交し
て複数の機械的加工溝が形成されるので、光が入射した
際に多重反射を行なわせるための溝が容易に形成され、
光の反射率が低減できる。
［発明の実施例］
第１図は本発明の一実施例を示した太陽電池素子の完成
図である。第１図を参照して、太陽電池素子は、その表
面および裏面形状がＵ字グループ状に形成され、かつ、
その表面および裏面に形成されるＵ字グループが互いに
直交するように形成された多結晶半導体基板１と、多結
晶半導体基板１の表面上に形成され、多結晶半導体基板
１と反対の導電性を有する不純物が拡散された拡散１ｍ
２と、拡散層２上に形成され多結晶半導体基板ｌに入射
する光の反射を防止するための反射防止膜３と、多結晶
基板１の裏面に形成された太陽電池素子の電極となる裏
面Ａｔ電極４と、反射防止膜３上に形成され、裏面Ａｔ
電極４とともに太陽電池素子の電極を構成する表面Ａｇ
電極５とを含む。
図である。第１図を参照して、太陽電池素子は、その表
面および裏面形状がＵ字グループ状に形成され、かつ、
その表面および裏面に形成されるＵ字グループが互いに
直交するように形成された多結晶半導体基板１と、多結
晶半導体基板１の表面上に形成され、多結晶半導体基板
１と反対の導電性を有する不純物が拡散された拡散１ｍ
２と、拡散層２上に形成され多結晶半導体基板ｌに入射
する光の反射を防止するための反射防止膜３と、多結晶
基板１の裏面に形成された太陽電池素子の電極となる裏
面Ａｔ電極４と、反射防止膜３上に形成され、裏面Ａｔ
電極４とともに太陽電池素子の電極を構成する表面Ａｇ
電極５とを含む。
ここで、多結晶半導体基板１の表面および裏面のＵ字グ
ループは、本実施例では、従来の異方性エツチングなど
の化学的方法ではなく、機械的方法により加工して形成
されるものである。
ループは、本実施例では、従来の異方性エツチングなど
の化学的方法ではなく、機械的方法により加工して形成
されるものである。
第２Ａ図および第２Ｂ図は、第１図に示した太陽電池素
子に使用される多結晶半導体基板の製造プロセスを説明
するための斜視図であり、第３図は第２Ａ図に示した多
結晶半導体基板の製造プロセスに使用するマルチワイヤ
ーソー装置の概略図である。次に、第１図ないし第３図
を参照して、本実施例の太陽電池素子に使用される多結
晶半導体基板の製造プロセスについて説明する。まず、
第２Ａ図に示すように、第３図に示したマルチワイヤー
ソー装置を用いて、多結晶半導体基板１の両面に幅５０
μｍ、深さ５０μｍ、ピッチ１００μｍの平行で微細な
機械的加工溝を形成する。この微細な機械的加工溝を形
成するためのマルチワイヤーソー装置は、第３図に示す
ように、複数の溝付ローラ７と、複数の溝付ローラ７の
回転に伴って多結晶半導体基板１の表面を加工するワイ
ヤ６と、ワイヤ６による溝加工を円滑にするための砥粒
８とから構成される。第２Ａ図に示したように、多結晶
半導体基板１の表面および裏面に表面加工溝１ａおよび
裏面加工溝１ｂが形成された後、多結晶半導体基板１を
洗浄する。次に、第２Ｂ図に示すように、表面加工溝１
ａおよび裏面加工溝１ｂの溝壁面の機械的ダメージを除
去するために、混酸によりエツチングを行なう。この混
酸によるエツチングは、等方性があるため、約２０秒の
処理時間でＵ字グループが完成する。
子に使用される多結晶半導体基板の製造プロセスを説明
するための斜視図であり、第３図は第２Ａ図に示した多
結晶半導体基板の製造プロセスに使用するマルチワイヤ
ーソー装置の概略図である。次に、第１図ないし第３図
を参照して、本実施例の太陽電池素子に使用される多結
晶半導体基板の製造プロセスについて説明する。まず、
第２Ａ図に示すように、第３図に示したマルチワイヤー
ソー装置を用いて、多結晶半導体基板１の両面に幅５０
μｍ、深さ５０μｍ、ピッチ１００μｍの平行で微細な
機械的加工溝を形成する。この微細な機械的加工溝を形
成するためのマルチワイヤーソー装置は、第３図に示す
ように、複数の溝付ローラ７と、複数の溝付ローラ７の
回転に伴って多結晶半導体基板１の表面を加工するワイ
ヤ６と、ワイヤ６による溝加工を円滑にするための砥粒
８とから構成される。第２Ａ図に示したように、多結晶
半導体基板１の表面および裏面に表面加工溝１ａおよび
裏面加工溝１ｂが形成された後、多結晶半導体基板１を
洗浄する。次に、第２Ｂ図に示すように、表面加工溝１
ａおよび裏面加工溝１ｂの溝壁面の機械的ダメージを除
去するために、混酸によりエツチングを行なう。この混
酸によるエツチングは、等方性があるため、約２０秒の
処理時間でＵ字グループが完成する。
第４図は、第２Ａ図および第２Ｂ図に示した製造プロセ
スにより完成された多結晶半導体基板への入射光が多重
反射する過程を説明するための概略図である。第４図を
参照して、入射光１０は、まず、表面加工溝１ａにより
屈折されて多結晶半導体基板１の内部に入光する。そし
て、裏面加工溝１ｂにより再び反射されて多結晶半導体
基板１の表面へ向かう。多結晶半導体基板の表面でも、
表面加工溝１ａにより反射される。したがって、損失と
なることはない。このように、この実施例では、多結晶
半導体基板１の表面および裏面に形成された表面加工溝
１ａおよび裏面加工溝１ｂにより、Ｕ字グループ曲面が
完成されるので、多結晶半導体基板１に入射された入射
光１０は、多結晶半導体基板ｌの裏面で反射されて表面
から透過することなく、多重反射が行なわれ、この結果
、太陽電池素子に入射する入射光の反射率を低減するこ
とができる。
スにより完成された多結晶半導体基板への入射光が多重
反射する過程を説明するための概略図である。第４図を
参照して、入射光１０は、まず、表面加工溝１ａにより
屈折されて多結晶半導体基板１の内部に入光する。そし
て、裏面加工溝１ｂにより再び反射されて多結晶半導体
基板１の表面へ向かう。多結晶半導体基板の表面でも、
表面加工溝１ａにより反射される。したがって、損失と
なることはない。このように、この実施例では、多結晶
半導体基板１の表面および裏面に形成された表面加工溝
１ａおよび裏面加工溝１ｂにより、Ｕ字グループ曲面が
完成されるので、多結晶半導体基板１に入射された入射
光１０は、多結晶半導体基板ｌの裏面で反射されて表面
から透過することなく、多重反射が行なわれ、この結果
、太陽電池素子に入射する入射光の反射率を低減するこ
とができる。
第５ｖ！Ｊは、本実施例の機械的加工溝を施した多結晶
半導体基板および従来の異方性エツチングによる溝を施
した多結晶半導体基板ならびに従来の異方性エツチング
による溝を施した単結晶半導体基板のそれぞれの分光反
射率を示した特性図である。第５図を参照して、本実施
例の機械的加工溝（Ｕ字グループ）が施された多結晶半
導体基板は、従来の異方性エツチングによる溝（Ｖグル
ープ）が形成された単結晶半導体基板には及ばないもの
の、従来の異方性エツチングが施された多結晶半導体基
板と比べると反射率（特に長波長域の光の反射率）が大
幅に低減されていることがわかる。
半導体基板および従来の異方性エツチングによる溝を施
した多結晶半導体基板ならびに従来の異方性エツチング
による溝を施した単結晶半導体基板のそれぞれの分光反
射率を示した特性図である。第５図を参照して、本実施
例の機械的加工溝（Ｕ字グループ）が施された多結晶半
導体基板は、従来の異方性エツチングによる溝（Ｖグル
ープ）が形成された単結晶半導体基板には及ばないもの
の、従来の異方性エツチングが施された多結晶半導体基
板と比べると反射率（特に長波長域の光の反射率）が大
幅に低減されていることがわかる。
この結果、本実施例の多結晶半導体基板を用いた太陽電
池素子の特性は、反射率の低下による短絡電流の向上お
よび曲線因子の向上により高い光電変換効率を実現でき
ることとなる。
池素子の特性は、反射率の低下による短絡電流の向上お
よび曲線因子の向上により高い光電変換効率を実現でき
ることとなる。
以上のように、本実施例では、多結晶半導体基板の表面
および裏面に互いに直交する微細で平行な機械的加工溝
を施すことにより、従来不可能に近かった多結晶半導体
基板内での多重反射の構造を実現することができ、この
結果、太陽電池素子の低コスト化および高効率化を図る
ことができる。
および裏面に互いに直交する微細で平行な機械的加工溝
を施すことにより、従来不可能に近かった多結晶半導体
基板内での多重反射の構造を実現することができ、この
結果、太陽電池素子の低コスト化および高効率化を図る
ことができる。
また、多結晶半導体基板を用いた低コスト光センサへの
応用も可能となる。なお、本実施例では、機械的加工溝
として、Ｕ字グループを形成するようにしたが、本発明
はこれに限らず、従来の単結晶半導体基板と同じように
Ｖ字グループを形成するようにしてもよい。
応用も可能となる。なお、本実施例では、機械的加工溝
として、Ｕ字グループを形成するようにしたが、本発明
はこれに限らず、従来の単結晶半導体基板と同じように
Ｖ字グループを形成するようにしてもよい。
［発明の効果コ
以上のように、この発明によれば、多結晶構造を有する
半導体基板のおもて表面およびうら表面に互いに直交し
て複数の機械的加工溝を形成することにより、光が入射
した際に多重反射を行なわせるための溝が容易に形成さ
れて光の反射率が低減できるので、多結晶構造を有する
半導体基板を使用した場合にも、光電変換効率を向上さ
せることができる。
半導体基板のおもて表面およびうら表面に互いに直交し
て複数の機械的加工溝を形成することにより、光が入射
した際に多重反射を行なわせるための溝が容易に形成さ
れて光の反射率が低減できるので、多結晶構造を有する
半導体基板を使用した場合にも、光電変換効率を向上さ
せることができる。
第１図は本発明の一実施例を示した太陽電池素子の完成
図、第２Ａ図および第２Ｂ図は第１図に示した太陽電池
素子に使用される多結晶半導体基板の製造プロセスを説
明するための斜視図、第３図は第２Ａ図に示した製造プ
ロセスにおいて使用するマルチワイヤーソー装置の概略
図、第４図は第２Ａ図および第２Ｂ図に示した製造プロ
セスにより完成された多結晶半導体基板への入射光が多
重反射する過程を説明するための概略図、第５図は機械
的加工溝が施された本実施例の多結晶半導体基板および
異方性エツチングによる溝が施された従来の多結晶半導
体基板ならびに異方性エツチングによる溝が施された従
来の単結晶半導体装置の分光反射率を示した特性図であ
る。 図において、■は多結晶半導体基板、１ａは表面加工溝
、ｌｂは裏面加工溝、２は拡散層、３は反射防止膜、４
は裏面Ａｔ電極、５は表面Ａｇ電極、６はワイヤ、７は
溝付ローラ、８は砥粒、１０は入射光である。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示す
。 （ほか２る） ゛ミ鼻針ブ 第２８Ｗ４ ６〜− ゛フイｉ″） Ａ月−：、：１ ２ａ粒 子ｉｒｄ。
図、第２Ａ図および第２Ｂ図は第１図に示した太陽電池
素子に使用される多結晶半導体基板の製造プロセスを説
明するための斜視図、第３図は第２Ａ図に示した製造プ
ロセスにおいて使用するマルチワイヤーソー装置の概略
図、第４図は第２Ａ図および第２Ｂ図に示した製造プロ
セスにより完成された多結晶半導体基板への入射光が多
重反射する過程を説明するための概略図、第５図は機械
的加工溝が施された本実施例の多結晶半導体基板および
異方性エツチングによる溝が施された従来の多結晶半導
体基板ならびに異方性エツチングによる溝が施された従
来の単結晶半導体装置の分光反射率を示した特性図であ
る。 図において、■は多結晶半導体基板、１ａは表面加工溝
、ｌｂは裏面加工溝、２は拡散層、３は反射防止膜、４
は裏面Ａｔ電極、５は表面Ａｇ電極、６はワイヤ、７は
溝付ローラ、８は砥粒、１０は入射光である。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示す
。 （ほか２る） ゛ミ鼻針ブ 第２８Ｗ４ ６〜− ゛フイｉ″） Ａ月−：、：１ ２ａ粒 子ｉｒｄ。
Claims (1)
- 多結晶構造を有する半導体基板を使用して光エネルギ
を電気エネルギに変換する半導体装置であって、前記多
結晶構造を有する半導体基板のおもて表面およびうら表
面には、互いに直交して複数の機械的加工溝が形成され
ていることを特徴とする、半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2089865A JPH03288476A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2089865A JPH03288476A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03288476A true JPH03288476A (ja) | 1991-12-18 |
Family
ID=13982672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2089865A Pending JPH03288476A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03288476A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002061851A1 (en) * | 2001-01-31 | 2002-08-08 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Solar cell and method for producing the same |
| WO2002075816A1 (fr) * | 2001-03-19 | 2002-09-26 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Pile solaire et son procede de fabrication |
| US8084280B2 (en) | 2009-10-05 | 2011-12-27 | Akrion Systems, Llc | Method of manufacturing a solar cell using a pre-cleaning step that contributes to homogeneous texture morphology |
-
1990
- 1990-04-03 JP JP2089865A patent/JPH03288476A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002061851A1 (en) * | 2001-01-31 | 2002-08-08 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Solar cell and method for producing the same |
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