JPH04192372A - 光電変換半導体の製造方法 - Google Patents
光電変換半導体の製造方法Info
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- JPH04192372A JPH04192372A JP2319895A JP31989590A JPH04192372A JP H04192372 A JPH04192372 A JP H04192372A JP 2319895 A JP2319895 A JP 2319895A JP 31989590 A JP31989590 A JP 31989590A JP H04192372 A JPH04192372 A JP H04192372A
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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】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、光電変換半導体装置、特に太陽電池の電極
形成法に関する。
形成法に関する。
（ロ）従来の技術と課題
光電変換半導体装置、特に太陽電池の従来のオーミック
電極の形成方法としては、金属ペーストを用いたスクリ
ーン印刷法、蒸着法、及びメツキ法があげられる。（辻
高輝「太陽電池」（昭和５８゜７．２５．）パワー社、
７５貢参照）。
電極の形成方法としては、金属ペーストを用いたスクリ
ーン印刷法、蒸着法、及びメツキ法があげられる。（辻
高輝「太陽電池」（昭和５８゜７．２５．）パワー社、
７５貢参照）。
太陽電池の高効率化を図るためには、受光面表面の電極
面積を低減することが必要となる。なぜなら電極は半導
体への光の入射を遮り、しかも電極とシリコン基板表面
の拡散層との接触部分は少数キャリアの再結合が無限大
であるからである。
面積を低減することが必要となる。なぜなら電極は半導
体への光の入射を遮り、しかも電極とシリコン基板表面
の拡散層との接触部分は少数キャリアの再結合が無限大
であるからである。
従って電極面積を可能な限り小さくする二と即ち電極の
微細化が必要となる。
微細化が必要となる。
しかし、従来の技術では次の様な欠点がある。
１ 金属ペーストを用いたスクリーン印刷法（ａ）金属
ペーストの粘度等物理的性質とスクリーンマスクのパタ
ーン精度から約４％の電極占有率（線幅にして１００μ
ｍ）が限界であり、電極の微細化が出来ない。
ペーストの粘度等物理的性質とスクリーンマスクのパタ
ーン精度から約４％の電極占有率（線幅にして１００μ
ｍ）が限界であり、電極の微細化が出来ない。
（ｂ）印刷した金属ペーストの焼成のために、６００°
Ｃ以上の熱処理工程か必要である。
Ｃ以上の熱処理工程か必要である。
（ｃ）接触抵抗率が６釦ΩＣｌ１１２程度と著しく大き
い。
い。
（蒸着法ではｔｏ−”ｚΩＣが程度）
ｂ、蒸着法とメツキ法
シリコン基板表面の拡散層上に形成され１こ金属酸化物
薄膜（反射防止膜等）の電極形成予定位置を開口し、シ
リコン面を露出させた後、蒸着あるいはメツキ電極を形
成する必要がある。まｆこ、この開口にはホトリソグラ
フィーという複雑なプロセスを用いざるを得ない。
薄膜（反射防止膜等）の電極形成予定位置を開口し、シ
リコン面を露出させた後、蒸着あるいはメツキ電極を形
成する必要がある。まｆこ、この開口にはホトリソグラ
フィーという複雑なプロセスを用いざるを得ない。
ここで、電極形成前に既に金属酸化物薄膜”が形成され
ている理由は、製造プロセス中の汚染に対して非常に敏
感な拡散層を汚染から保護するためである。
ている理由は、製造プロセス中の汚染に対して非常に敏
感な拡散層を汚染から保護するためである。
さらに、ａ、とｂ とのいずれの方法でも、金属酸化物
薄膜以外の金属供給源（金属ペースト、蒸着用金属、メ
ツキ用金属）の供給が不可欠となってしまう。
薄膜以外の金属供給源（金属ペースト、蒸着用金属、メ
ツキ用金属）の供給が不可欠となってしまう。
（ハ）課題を解決するための手段と作用この発明は、上
記の問題点を改善するためになされ１こらので、半導体
基板の表面に拡散層を備えた半導体に対しオーミックに
なる金属の酸化物の薄膜が形成されてなる光電変換半導
体装置の前記薄膜に対し、還元性雰囲気中、オーミック
電極形成予定位置に短波長レーザ光を照射するーことに
より、照射部分の金属酸化物を直接金属に還元さけて、
オーミックＷｉ、極を形成することを特徴とする光電変
換半導体装置り製造方法を提供するしのであり、微細な
オーミック；題を簡単かつ低温（室温）で形成すること
かできる。
記の問題点を改善するためになされ１こらので、半導体
基板の表面に拡散層を備えた半導体に対しオーミックに
なる金属の酸化物の薄膜が形成されてなる光電変換半導
体装置の前記薄膜に対し、還元性雰囲気中、オーミック
電極形成予定位置に短波長レーザ光を照射するーことに
より、照射部分の金属酸化物を直接金属に還元さけて、
オーミックＷｉ、極を形成することを特徴とする光電変
換半導体装置り製造方法を提供するしのであり、微細な
オーミック；題を簡単かつ低温（室温）で形成すること
かできる。
この発明において利用される還元性雰囲気としては例え
ば水素ガス雰囲気、−酸化炭素ガス雰囲気などがある。
ば水素ガス雰囲気、−酸化炭素ガス雰囲気などがある。
この発明に用いらと、ろ金属酸化物の薄膜としてはＴｉ
Ｏ２膜、Ａ１２ｏ、膜が挙″ヂ：）れる。
Ｏ２膜、Ａ１２ｏ、膜が挙″ヂ：）れる。
まｆこ照射に用いられる短波長レーザ光と乙ては例えば
ＸｅＣ１エキンマレーザ光（λ＝３０８ｎｉ） 、Ｋｒ
Ｆエキンマレーザ光（λ＝２４９ｎｍ） 、ＡｒＦエキ
シマレーザ光（λ＝ １９３ｎｌ＋＋）などが挙げられ
、前記の金属酸化物のＮＮ膜の種類、厚さなどによって
適宜選択して利用される。また金属酸化膜は、半導体基
板に対して常法により（例えば常圧ＣＤＶ装置を用いる
）形成することかできる。
ＸｅＣ１エキンマレーザ光（λ＝３０８ｎｉ） 、Ｋｒ
Ｆエキンマレーザ光（λ＝２４９ｎｍ） 、ＡｒＦエキ
シマレーザ光（λ＝ １９３ｎｌ＋＋）などが挙げられ
、前記の金属酸化物のＮＮ膜の種類、厚さなどによって
適宜選択して利用される。また金属酸化膜は、半導体基
板に対して常法により（例えば常圧ＣＤＶ装置を用いる
）形成することかできる。
なお半導体装置の寸法が大きくなると電極自身の抵抗が
大きくなるので、この場合上記のオーミック電極の上に
通常の方法、例えば市販の無電解鋼メツキ液を用いて銅
メツキ膜のような導体膜を設けてオーミック電極の厚さ
を大きくすればよい。
大きくなるので、この場合上記のオーミック電極の上に
通常の方法、例えば市販の無電解鋼メツキ液を用いて銅
メツキ膜のような導体膜を設けてオーミック電極の厚さ
を大きくすればよい。
本願発明の方法には次のような作用がある。
＆、短波長レーザ光は、光学系によりスポットサイズを
、最小１μｍまで任意の大きさに選定できるので電極線
幅（占有率）を任意かつ容易に制御出来る。もちろん、
スクリーン印刷法では限界であった１００μ亀線幅（占
有率で４へ）以下の電極も容易に実現出来る。即ち、簡
単に微細な電極が形成できる。
、最小１μｍまで任意の大きさに選定できるので電極線
幅（占有率）を任意かつ容易に制御出来る。もちろん、
スクリーン印刷法では限界であった１００μ亀線幅（占
有率で４へ）以下の電極も容易に実現出来る。即ち、簡
単に微細な電極が形成できる。
ｂ、短波長レーザ光照射部分以外は、何ら熱がかからな
い。又照射後には何の熱処理工程も必要としない。即ち
低温での電極形成である。還元性雰囲気中で短波長レー
ザ光を照射するだけで、電極が形成できるため、非常に
簡単なプロセスであり、また現在の電極形成工程前まで
のプロセスをそのまま使用できる。 ′ Ｃ１電極となる金属源は金属酸化物薄膜自身であり、そ
れ以外の金＠源は不要である（従来技術では、金属ペー
ストなどが必要）。
い。又照射後には何の熱処理工程も必要としない。即ち
低温での電極形成である。還元性雰囲気中で短波長レー
ザ光を照射するだけで、電極が形成できるため、非常に
簡単なプロセスであり、また現在の電極形成工程前まで
のプロセスをそのまま使用できる。 ′ Ｃ１電極となる金属源は金属酸化物薄膜自身であり、そ
れ以外の金＠源は不要である（従来技術では、金属ペー
ストなどが必要）。
ｄ、金属ペーストに含まれるガラスフリット、溶剤等、
接触抵抗を増加させる物質が存在しないため、低接触抵
抗が実現出来る。
接触抵抗を増加させる物質が存在しないため、低接触抵
抗が実現出来る。
（ニ）実施例
第１（ａ）図と第１（ｂ）図はこの発明による電極形成
の各工程を示す概略断面図である。
の各工程を示す概略断面図である。
第１（ａ）図においてＰ型シリコン基板２の表面に、ｎ
°拡散層ｌを形成後シリコンとオーミックな金属の酸化
物で、反射防止効果の高いＴｉ０ｚ膜５を７［Ｊｆ１人
の厚さで常圧ＣＶＤ装置を用いて形成した。次に裏面に
ＢＳＦ層となる２２層３及び裏面電極４を形成しｆこ。
°拡散層ｌを形成後シリコンとオーミックな金属の酸化
物で、反射防止効果の高いＴｉ０ｚ膜５を７［Ｊｆ１人
の厚さで常圧ＣＶＤ装置を用いて形成した。次に裏面に
ＢＳＦ層となる２２層３及び裏面電極４を形成しｆこ。
この素子６を短波長レーザ装置のＸ−Ｙステージに保持
し、Ｈ，ガス雰囲気中線幅３０μｍでＸｅＣｌエキシマ
レーザ光（入・３０８ｎｍ）を電極形成予定位置に照射
し、第１（ｂ）図に示すようにレーザ光照射部分のＴｉ
Ｏ２をＴｉに還元してオーミック電極７を形成させた。
し、Ｈ，ガス雰囲気中線幅３０μｍでＸｅＣｌエキシマ
レーザ光（入・３０８ｎｍ）を電極形成予定位置に照射
し、第１（ｂ）図に示すようにレーザ光照射部分のＴｉ
Ｏ２をＴｉに還元してオーミック電極７を形成させた。
レーザ照射の条件は以下の第１表に示すとおりである。
第−表 Ｘｅｃ ｌエキンマレーザ照射条件雰 囲
気 水 素 中 圧 力 ２（１０Ｔｏｒｒ基板
温度 室 温 パ ル ス 幅 ＜５０ ｎ５ｅ
ｃパルス速度 ４０ ［（Ｚ シ ョ ッ ト 数
１照射エネルギー １．３ Ｊ／ａｍ’し
かし、太陽電池素子の寸法が大きい場合には、光発生電
流が大きくなるｒこめ電極自身の抵抗が大きくなる。こ
の場合には電極の厚さを増加させればよい。
気 水 素 中 圧 力 ２（１０Ｔｏｒｒ基板
温度 室 温 パ ル ス 幅 ＜５０ ｎ５ｅ
ｃパルス速度 ４０ ［（Ｚ シ ョ ッ ト 数
１照射エネルギー １．３ Ｊ／ａｍ’し
かし、太陽電池素子の寸法が大きい場合には、光発生電
流が大きくなるｒこめ電極自身の抵抗が大きくなる。こ
の場合には電極の厚さを増加させればよい。
本実施例では素子寸法か１０１０Ｘ１０と大きいため、
第２図に示すようにＴ１のオーミック電極７の上へ市販
の無電解Ｃｕメツキ液を用い約８μｍ厚のＣｕメンキ膜
８を形成しｆこ。
第２図に示すようにＴ１のオーミック電極７の上へ市販
の無電解Ｃｕメツキ液を用い約８μｍ厚のＣｕメンキ膜
８を形成しｆこ。
ＸｅＣｌエキシマレーザのエネルギー強度と照射された
部分のソート抵抗値（四探針法）について測定した結果
をグラフにして第３図に示す。試′料はｎ型シリコン基
板上に７００人厚入球ｉｅ、膜を形成している。第３図
より、Ｔｉｏ、のＴｉへの還元反応は照射エネルギーに
依存し、１．３Ｊ／ａｍ’か最適であることが判る。な
お２．２Ｊ／ａｍ’以上ではＴｉ０ｚ膜が瞬時に蒸発し
た。また１、３Ｊ／ａｍ’での試料の暗時１−Ｖ特性を
測定したところ原点を通る直線でありオーミックである
ことを確認した。
部分のソート抵抗値（四探針法）について測定した結果
をグラフにして第３図に示す。試′料はｎ型シリコン基
板上に７００人厚入球ｉｅ、膜を形成している。第３図
より、Ｔｉｏ、のＴｉへの還元反応は照射エネルギーに
依存し、１．３Ｊ／ａｍ’か最適であることが判る。な
お２．２Ｊ／ａｍ’以上ではＴｉ０ｚ膜が瞬時に蒸発し
た。また１、３Ｊ／ａｍ’での試料の暗時１−Ｖ特性を
測定したところ原点を通る直線でありオーミックである
ことを確認した。
上記実施例による半導体素子と、これに対応する従来の
スクリーン印刷法による半導体素子の特性を第２表に示
す。なお、接触抵抗率の測定はＴＬＭ法を用いた。
スクリーン印刷法による半導体素子の特性を第２表に示
す。なお、接触抵抗率の測定はＴＬＭ法を用いた。
上記の結果から、この発明により微細な電極を形成でき
、従って、短絡電流、開放電圧が向上したことが判る。
、従って、短絡電流、開放電圧が向上したことが判る。
さらにこの発明によれば接触抵抗率を従来の１／１００
０程度に低減できたため、ＦＦ値か向上し、結果的に従
来よりも１．１（％）もの変換効率の向上が可能となっ
た。
０程度に低減できたため、ＦＦ値か向上し、結果的に従
来よりも１．１（％）もの変換効率の向上が可能となっ
た。
（ホ）発明の効果
この発明によれば、従来法にくらべて簡便に低温で微細
なオーミック電極を形成することができる。したがって
短絡電流、開放電圧が向上し、さらに接触抵抗率を従来
よりも著しく低減できるのでＦＦ値が同上しその結果従
来よりも変換効率が向上し、光電変換半導体装置の高効
率化を行うことができる。
なオーミック電極を形成することができる。したがって
短絡電流、開放電圧が向上し、さらに接触抵抗率を従来
よりも著しく低減できるのでＦＦ値が同上しその結果従
来よりも変換効率が向上し、光電変換半導体装置の高効
率化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１（ａ）図と第１（ｂ）図は本題発明によって光電変
換半導体装置にオーミック電極を形成させる状況を説明
する概略断面図、第２図はオーミック電極の上に銅電極
を設けた光電変換半導体装置の概略断面図、第３図は本
願発明におけるＸｅＣｌエキンマレーザの照射エネルギ
ー強度とシート抵抗値との関係を示すグラフ図、第４図
は従来のスクリーン印刷法による光電変換半導体装置の
概略断面図である。 １・・・・・ｎ８拡散眉、２・・・・・Ｐ型シリコン基
板、３・・・・Ｐ°拡散層、４・・−・・・裏面電極、
５・・・・・Ｔｉ１ｔ薄膜、６・・・光電変換半導体装
置、７・・・・・Ｔ１オーミック電極、８ ・・銅電極
、９・・・・・・金属ペースト電極。 第１図（ａ） 第 １図（ｂ） 第３図 ＸｅＣ１工Ａンマレー”ｔ” ノｆｆ１−１ エネル％
”−（Ｊ／ｃｍつ；ｉｊ ４１＝（１
換半導体装置にオーミック電極を形成させる状況を説明
する概略断面図、第２図はオーミック電極の上に銅電極
を設けた光電変換半導体装置の概略断面図、第３図は本
願発明におけるＸｅＣｌエキンマレーザの照射エネルギ
ー強度とシート抵抗値との関係を示すグラフ図、第４図
は従来のスクリーン印刷法による光電変換半導体装置の
概略断面図である。 １・・・・・ｎ８拡散眉、２・・・・・Ｐ型シリコン基
板、３・・・・Ｐ°拡散層、４・・−・・・裏面電極、
５・・・・・Ｔｉ１ｔ薄膜、６・・・光電変換半導体装
置、７・・・・・Ｔ１オーミック電極、８ ・・銅電極
、９・・・・・・金属ペースト電極。 第１図（ａ） 第 １図（ｂ） 第３図 ＸｅＣ１工Ａンマレー”ｔ” ノｆｆ１−１ エネル％
”−（Ｊ／ｃｍつ；ｉｊ ４１＝（１
Claims (1)
- １、半導体基板の表面に拡散層を備えた半導体に対しオ
ーミックになる金属の酸化物の薄膜が形成されてなる光
電変換半導体装置の前記薄膜に対し、還元性雰囲気中、
オーミック電極形成予定位置に短波長レーザ光を照射す
ることにより、照射部分の金属酸化物を直接金属に還元
させて、オーミック電極を形成することを特徴とする光
電変換半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2319895A JPH04192372A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 光電変換半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2319895A JPH04192372A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 光電変換半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04192372A true JPH04192372A (ja) | 1992-07-10 |
Family
ID=18115431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2319895A Pending JPH04192372A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 光電変換半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04192372A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012525008A (ja) * | 2009-04-22 | 2012-10-18 | テトラサン インコーポレイテッド | 太陽電池内の機能膜の局所的レーザ転化による局所的金属接触子 |
| JP2017513212A (ja) * | 2014-03-28 | 2017-05-25 | サンパワー コーポレイション | 緩衝材の金属シード層の変換 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP2319895A patent/JPH04192372A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012525008A (ja) * | 2009-04-22 | 2012-10-18 | テトラサン インコーポレイテッド | 太陽電池内の機能膜の局所的レーザ転化による局所的金属接触子 |
| EP2422377A4 (en) * | 2009-04-22 | 2013-12-04 | Tetrasun Inc | LOCALIZED METAL CONTACTS BY LOCALIZED LASER-ASSISTED CONVERSION OF FUNCTIONAL FILMS IN SOLAR CELLS |
| JP2015035624A (ja) * | 2009-04-22 | 2015-02-19 | テトラサン インコーポレイテッド | 太陽電池内の機能膜の局所的レーザ転化による局所的金属接触子 |
| JP2017513212A (ja) * | 2014-03-28 | 2017-05-25 | サンパワー コーポレイション | 緩衝材の金属シード層の変換 |
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