JPH0376273A - 太陽電池用の半導体基板 - Google Patents

太陽電池用の半導体基板

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JPH0376273A
JPH0376273A JP1213601A JP21360189A JPH0376273A JP H0376273 A JPH0376273 A JP H0376273A JP 1213601 A JP1213601 A JP 1213601A JP 21360189 A JP21360189 A JP 21360189A JP H0376273 A JPH0376273 A JP H0376273A
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JP
Japan
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silicon
layer
pellet
solar cell
semiconductor substrate
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Pending
Application number
JP1213601A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Morikawa
浩昭 森川
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、太陽電池用の新規な半導体基板に関するも
のである。
[従来の技術] 多結晶シリコンを基板材料に用いた太陽電池は、たとえ
ばTechnical  Digest  。
f  the  International  PV
SEC−1,Kobe、Japan、1984Ipp、
37−41において述べられている。
第5図は、多結晶シリコンのインゴットを示す斜視図で
ある。このようなインゴット11は、シリコンベレット
(シリコン粒)を電気炉で溶解し、鋳型に流し込んで徐
冷することによって形成される。このとき、鋳型内の温
度分布の制御や徐冷の速度制御によって多結晶シリコン
の特性が決定されてしまうので、高精度の制御が必要と
される。
しかし、インゴット内の不純物の不均一分布の存在は避
は難く、インゴットには太陽電池の基板材料として使用
できない部分も含まれる。
第6図は、第5図の多結晶シリコンインゴット11から
スライスされた厚さ約数100μmの多結晶シリコン基
板11gを複数枚示している模式的な斜視図である。こ
のとき、1枚の多結晶シリコン基板11aをインゴット
11から切り出すのに、少なくとも約200μmの切り
しろを必要とする。
第7図は、第6図の多結晶シリコン基板11aを用いて
形成された太陽電池の一例を示す概略的な拡大断面図で
ある。多結晶シリコン基板11aがn型であるならば、
熱拡散またはイオン注入などによって背面にn型の高濃
度ドーピング層11bが形成される。高濃度背面層11
b上にはスクリーン印刷または蒸着などによって背面電
極層17が形成される。n型多結晶シリコン基板11a
の前面には熱拡散またはイオン注入などによってp型の
高濃度前面層11cが形成され、これによってpn接合
が形成される。p型の高濃度前面層11c上には、スパ
ッタリングなどによって酸化錫や酸化インジウムなどの
透明電極層15が形成される。そして、透明電極層15
上に集電電極帯16がスクリーン印刷などによって形成
され、これによって太陽電池セルが完成する。
なお、多結晶シリコン基板11aがp型の場合は、高濃
度背面層11bがp型にされ、高濃度前面層11Cがn
型にされることが理解されよう。
また、基板11aとして、もちろん単結晶シリコンを用
いることも可能である。しかし、その場合には、インゴ
ット11は溶融シリコンから単結晶引上法などによって
成長させなければならない。
[発明が解決しようとする課題] 以上のように、太陽電池用の従来の多結晶シリコン基板
の形成には、シリコンペレットを溶融させ、鋳型に溶融
シリコンを流し込んでインゴットを形成する工程が必要
である。この場合に、鋳型内の温度分布や徐冷速度を高
精度で制御する必要がある。しかも、不純物の不均一分
布が避は難く、インゴット全体を使用することは不可能
であり、材料の使用助出が良いとは言えない。
また、単結晶シリコンを太陽電池用基板に用いる場合、
溶融シリコンから結晶引上法などによって単結晶のイン
ゴットを長時間かけて成長させなければならない。
さらに、多結晶や単結晶のシリコンインゴットから板状
の基板をスライスする工程が必要である。
そのとき、約数100μm厚さの1枚の基板をスライス
するのに少なくとも200μm以上の切りしるが必要と
され、ここでも材料の使用効率の低下を余儀なくされる
。結局、インゴットの使用できない部分とこの切りしろ
とによって、最初に溶解したシリコンペレット材料の半
分近くが基板として利用できない結果となる。
このような先行技術の課題に鑑み、本発明は、従来のよ
うに種々の装置や高精度の制御などを必要とすることな
く、高い材料の使用効率で安価に製造し得る太陽電池用
半導体基板を提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、太陽電池用半導体基板は、ほぼ同一の
粒径を有していて平面内で単一層に最密充填されたシリ
コン粒子層と、そのシリコン粒子層内の空隙を埋めて単
一板に成形する結合材料とを含み、シリコン粒子の各々
は少なくともその一部が単一板の表裏の双方の面で露出
されている。
[作用] 本発明による太陽電池用半導体基板は、平面内で最密充
填されたシリコン粒子の単一層を結合材料によって板状
に成形することによって製造し得る。したがって、従来
の太陽電池用基板のように、シリコンペレットを溶融す
る炉、インゴットを形成する鋳込装置、およびこれらの
装置の温度を高精度に制御する装置を必要としない。さ
らに、インゴットをスライスする切断装置とそれに伴う
高い割合のインゴットの切りしろをも必要とせず、材料
の使用効率を大きく高めることができる。
[発明の実施例] 第1A図、第1B図および第1C図は、本発明の一実施
例による太陽電池用半導体基板の製造工程を示す概念的
な断面図である。まず、第1A図のように、ほぼ粒径の
均一なn型またはp型のいずれかのシリコンペレット1
が上下に重ならない状態で平面内に最密充填され、シリ
コンペレット1の単一層が形成される。これらのシリコ
ンペレットの粒径は、数10μmから数mmの範囲内で
選択することができる。第1B図において、シリコンペ
レット1の単一層はPP5Q (po l yphen
ylsilsequioxane)のようなシリコンポ
リマーなとの充填材料(結合材料でもある)2が塗布さ
れた後に焼成される。これによって、シリコンペレット
の単一層からなる単一板が形成される。なお、結合材料
2は、この焼成後に5IO2になる。第1C図において
、シリコンペレットの単一層を含む単一板の表裏面がラ
ッピングされ、このシリコンペレット1の各々の少なく
とも一部がその単一板の表裏面の両面に露出される。こ
れによって、太陽電池用の半導体基板が完成する。
第2図は、第1C図の太陽電池用半導体基板を用いて形
成された太陽電池の一例を示す概念的な断面図である。
シリコンペレット1がn型であるならば、熱拡散または
イオン注入などによって各シリコンペレット1の背面に
n型の高濃度ドーピング層1aが形成される。次いで、
ペレット1の前面側にはp型の高濃度前面層1bが形成
され、これによってpn接合が形成される。p型の高濃
度前面層1b上には、スパッタリングなどによって酸化
錫や酸化インジウムなどの透明電極層5が形成される。
そして、透明電極層5上に集電電極帯6がスクリーン印
刷などによって形成される。
最後に、背面のn型高濃度層1a上に背面金属電極層7
が蒸着またはスクリーン印刷によって形成され、これに
よって太陽電池が完成する。なお、シリコンペレット1
がp型の場合には、高濃度背面層1aがp型にされ、高
濃度前面層1bがn型にされることが理解されよう。
第3図は、本発明のもう1つの実施例による太陽電池用
半導体基板を示す概念的断面図である。
この実施例においては、十分な導電性を有するように高
濃度にドーピングされたn型のシリコンペレット1が、
第1C図におけると同様に、結合材料2によって板状に
成形されている。しかし、この実施例では、ペレット板
の表面上にn型のシリコン多結晶層8が形成されている
。このような基板を用いて太陽電池を形成する場合、シ
リコン多結晶層8の表面からp型の高濃度前面層を形成
し、それによって、そのシリコン多結晶層8内にpn接
合が形成される。以後は第2図の太陽電池と同様な前面
電極や背面電極を形成すればよい。なお、高濃度のp型
シリコンベレット1をベースとした場合、表面多結晶層
8もp型にされ、多結晶層8の表面からn型の高濃度前
面層を形成すればよいことが理解されよう。ところで、
第3図の実施例においては、シリコンペレット1は背面
電極までの導電材料としてのみ働き、光電変換部として
は作用しないので、比較的安価なペレットを使用するこ
とができる。
第4A図、第4B図および第4C図は、微細なシリコン
ペレットを用いて基板を形成する場合の好ましい工程例
を示す概念的断面図である。シリンペレット1の粒径が
約数100μm以下の場合、ペレットの最密充填層を安
定して平面に保持するのが困難となる。したがって、第
4A図に示されているように、そのような微細なペレッ
ト1はグラファイト板9上に単一層で最密充填される。
そして、そのペレット層はグラファイト板9に支持され
たままの状態で結合材料2によって一体化される。その
後、第4B図に示されているように、グラファイト板9
で支持した状態で結合材料2の表面をラッピングし、各
ペレット1の一部を表面に露出させる。最後に、第4C
図に示されているように、ペレット板のラッピングされ
た表面と裏面とを反転させ、ラッピングされた表面側を
グラファイト板って支持しながら裏面をラッピングする
ことによって、太陽電池用の半導体基板を得ることがで
きる。すなわち、微細な粒径を有するシリコンペレット
からでも、グラファイト板を有効に利用することによっ
て太陽電池用半導体基板を得ることができるのである。
もちろん、このようなグラファイト板9は微細なシリコ
ンペレットを含む薄い半導体基板を用いて第2図のよう
な太陽電池を形成する工程においても有効に利用するこ
とができる。すなわち、そのような非常に薄い半導体基
板の一方の面から不純物を熱拡散またはイオン注入した
り電極層を形成するときに、他方の面をグラファイト板
9で支持することが好ましい。そして、最後に太陽電池
セル板上にカバーガラス層(太陽電池用強化保護ガラス
層)をラミネート(層を重ねること)した後に裏面のグ
ラファイト板9を除去することによって、太陽電池が完
成され得る。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、シリコンペレットを結
合材料で一体化することによってペレットの単一層から
なる太陽電池用半導体基板を提供することができる。し
たがって、本発明による太陽電池用半導体基板の製造に
は、従来の半導体基板のようにシリコンペレット溶解用
の炉や鋳込装置を必要とせず、それらの装置の高精度の
温度制御をも必要としない。また、従来の太陽電池用半
導体基板のように、インゴットから基板をスライスする
切断装置を必要とせず、その切断のための切りしろをも
必要としない。したがって、本発明による太陽電池用半
導体基板はその製造のために従来のような種々の装置を
必要とすることなく、さらに材料の使用効率を大きく改
善し得るものである。その結果、本発明による太陽電池
用半導体基板は低コストで容易に製造し得るものである
【図面の簡単な説明】
第1A図、第1B図および第1C図は、本発明の一実施
例による太陽電池用半導体基板の製造工程を示す概念的
な断面図である。 第2図は、第1C図の半導体基板を用いて形成された太
陽電池の例を示す概念的な断面図である。 第3図は、本発明のもう1つの実施例による太陽電池用
半導体基板を示す概念的断面図である。 第4A図、第4B図および第4C図は、微細なシリコン
ペレットを含む太陽電池用半導体基板の製造工程例を示
す概念的断面図である。 第5図は、従来の太陽電池用半導体基板の形成に用いら
れるシリコンインゴットを示す斜視図である。 第6図は、第5図のシリコンインゴットからスライスさ
れた複数枚のシリコン基板を示す斜視図である。 第7図は、第6図に示されたシリコン基板を用いて形成
された従来の太陽電池を示す概念的な断面図である。 図において、1はシリコンペレット、1aは背面高濃度
層、1bは前面高濃度層、2は結合材料、5は前面透明
電極層、6は集電電極帯、7は背面金属電極層を示す。 なお、各図において、同一符号は同一内容または相当部
分を示す。 第1Al1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ほぼ同一の粒径を有していて平面内で単一層に最密充填
    されたシリコン粒子層と、 前記シリコン粒子層内の空隙を埋めて単一板に成形する
    結合材料とを含み、 前記シリコン粒子の各々は少なくともその一部が前記単
    一板の表裏の双方の面で露出されていることを特徴とす
    る太陽電池用の半導体基板。
JP1213601A 1989-08-18 1989-08-18 太陽電池用の半導体基板 Pending JPH0376273A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5986206A (en) * 1997-12-10 1999-11-16 Nanogram Corporation Solar cell
US6399412B1 (en) 1999-11-17 2002-06-04 Fuji Machine Mfg. Co., Ltd. Photovoltaic panel and method of producing same
US6762359B2 (en) 2001-01-15 2004-07-13 Fuji Machine Mfg. Co., Ltd. Photovoltaic panel and method of producing same

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