JPH04256374A

JPH04256374A - 太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JPH04256374A
Application number: JP3017703A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nakajima; 中島　紳一
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1992-09-11

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池の製造方法に
関し、特に太陽電池のＰＮ接合の改良に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来の太陽電池の製造方法を図３に示す
。図において■〜■はそれぞれの工程を示し、下記の■
〜■に対応する。

【０００３】■ｐ型基板（半導体基板）１を酸またはア
ルカリ溶液で処理し、基板表面のダメージ層を除去する
。ｐ型基板は通常シリコンのウエーハであつて、（１１
１）の結晶面を有し、直径１００ｍｍの円板で、厚さ４
００μ、抵抗率は１Ωｃｍのものが一般に使用されてい
るが、表面が平滑でないので、上記の処理によりダメー
ジ層を除く。

【０００４】■拡散源（Ｐ２Ｏ５等）および反射防止膜
形成材料を含むドーバント液をスピンコータで基板の表
面に塗布する。これにより、半導体基板１の表面にはド
ーバント液塗布膜２が形成される。

【０００５】■拡散炉で熱処理（９００℃，１５分）す
ることにより、半導体基板１の受光面側にＰＮ接合及び
反射防止膜７を形成する。ＰＮ接合は、半導体基板１の
表面に形成されたｎ＋層４と、半導体基板１との間に形
成される。このとき、同時に半導体基板１の側部及び裏
面にも薄いｎ＋層５が形成される。

【０００６】■薄いｎ＋層５が半導体基板１の側部及び
裏面に拡がつていると、半導体基板１の全面にＰＮ接合
が形成され、電極形成のために支障があるので、これを
削除する必要がある。そのため、半導体基板１の受光面
側にレジスト膜１１をスピン塗布法又は印刷法で形成し
た後、フツ酸及び硝酸の混合液（ＨＦ：ＨＮＯ３＝１：
３）でエツチング処理し、薄いｎ＋層５を溶解して、不
必要な部分のＰＮ接合を除去する。

【０００７】■レジスト膜１１をＨ２ＳＯ４で煮沸又は
トリクロルエチレンで処理し剥離する。

【０００８】■裏面にＡｌを数％添加した銀ペーストを
、表面には銀ペーストを、印刷法で印刷し、６００〜７
００℃で高温処理し電極を形成する。図中、８は表面電
極、９は裏面電極である。

【０００９】■表裏の電極８，９にはんだ１０を被覆し
、太陽電池が完成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の太陽電池の製造
方法においては、不要なＰＮ接合を分離するために、図
３の■のレジスト塗布、エツチング工程及び■のレジス
ト剥離工程が必要であり、製造コストが高くなつている
。

【００１１】本発明は、上記に鑑み、ＰＮ接合除去工程
をより簡略化して、製造コストを大幅に低減できる太陽
電池の製造方法の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】（１）本発明請求項１に
よる課題解決手段は、図１，２の如く、太陽電池のＰＮ
接合形成熱処理工程前に、半導体基板１の裏面にＰＮ接
合を防止する物質を付着した後、熱処理により半導体基
板１の表面にＰＮ接合を形成し、裏面にＰＮ接合の形成
されない部分を生成する太陽電池の製造方法において、
前記チタンを含む溶液は、主溶液と、チタンを含む溶液
と、副溶液との組み合わせから成る混合液を使用する。

【００１３】（２）請求項２による課題解決手段は、請
求項１記載の混合液の主溶液として、メチルアルコール
、エチルアルコール、ブチルアルコール、イソプロピル
アルコール、メチルエチルケトンあるいはエーテル類を
使用する。

【００１４】（３）請求項３による課題解決手段は、請
求項１記載の混合液のチタンを含む溶液として、テトラ
−ｎ−ブチルチタナート、テトライソプロピルチタネー
ト、塩化チタン溶液あるいは酸、アルカリ、アルコール
、エステル等に固化チタンを溶解させた溶液を使用する
。

【００１５】（４）請求項４による課題解決手段は、請
求項１記載の混合液の副溶液として、メチルアルコール
、エチルアルコール、ブチルアルコール、イソプロピル
アルコール、メチルエチルケトン、酢酸、蟻酸、プロピ
オン酸、酪酸、クエン酸、カプロン酸、乳酸、マイレン
酸、シユウ酸、サルチル酸、酒石酸、カプリン酸、アク
リル酸、クロトン酸、吉草酸、ヘプタン酸、アンゲリカ
酸あるいはエーテル類を使用する。

【００１６】

【作用】上記課題解決手段において、ＰＮ接合形成熱処
理工程前に、半導体基板１の裏面にＰＮ接合を防止する
チタンを含む溶液を付着することにより、半導体基板１
の裏面には、ＰＮ接合が形成されないので、半導体基板
１の表面側のＰＮ接合と完全に分離することができる。

【００１７】したがつて、従来必要としていたＰＮ接合
除去工程が不要となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。

【００１９】太陽電池は、太陽光の照射により電気を発
生する半導体デバイスであつて、その構造は、半導体の
ＰＮ接合に電極を付けたものである。

【００２０】上記構成において、ＰＮ接合にその半導体
の禁制帯幅より大きいエネルギーを持つ光をあてると、
光は吸収されて電子と正孔が生ずる。光照射によりつく
られた電子と正孔は、ＰＮ接合付近の電位障壁により、
それぞれｎ型およびｐ型側に分離される、この結果、ｐ
型領域では正孔が、ｎ型領域では電子が過剰に電子と正
孔が蓄積され、電位障壁がなくなつて分離ができなくな
り、定常状態に達する。このときＰＮ接合の両端に発生
する電圧を解放電圧といい、外部回路に負荷をつなぐと
エネルギーを取り出すことができる。

【００２１】ここで、本実施例に係る太陽電池の製造方
法を図面に基づいて説明する。

【００２２】図１は本発明の一実施例に係る太陽電池の
製造方法を示す図であつて、図において■〜■はそれぞ
れの工程を示し、下記の■〜■に対応する。

【００２３】■図３の■と同様、半導体基板（ｐ型基板
）１を酸またはアルカリ溶液で処理し、基板表面のダメ
ージ層を除去する。

【００２４】■半導体基板１の表面にドーパント液をス
ピンコーターで塗布することは図３の■と同様であるが
、このとき、半導体基板１の裏面に、例えばチタン酸を
含む薬液（以下、マスク液という）を同時に塗布する。このマスク液の組成の一例は、エチルアルコール：２０
０ｃｃ、チタン酸イソプロピル：１０ｃｃ、酢酸：１０
ｃｃの割合の混合液である。図中、２はドーパント液塗
布膜、３はマスク液塗布膜である。

【００２５】すなわち、図２−Ａに示すように、スピン
コーター（図示されない）のスピンチヤツク２２により
固定され５０００ｒｐｍで回転される半導体基板１の表
面（受光面となる）の中心部に、ノズル２３を介してＰ
２Ｏ５等を含むドーパント液２０を滴下する。そうする
と、ドーパント液２０が遠心力により半導体基板１の受
光面全面に拡がる。

【００２６】図２−Ｂはドーパント液塗布後の半導体基
板１の受光面側の平面図であつて、全面にドーパント液
塗布膜２が形成される。これと同時に、半導体基板１の
裏面側のノズル２４からマスク液２１を半導体基板１の
裏面の内側の適宜の場所に噴出させると、マスク液２１
が遠心力により外側に拡がる。その結果、図２−Ｃのよ
うに、半導体基板１の裏面には、マスク液２１の塗布さ
れていない部分２５と、マスク液塗布膜３を有する部分
とが形成される。

【００２７】なお、マスク液２１を塗布するときには、
半導体基板（ウエーハ）が通常２０００〜６０００ｒｐ
ｍで回転中に塗布するとよい。これより遅いと、塗布液
がウエーハ周辺より飛び散ることなく、ウエーハの表面
までまわり込む恐れが生じる。

【００２８】また、スピンチヤツク２２があるため、半
導体基板１の裏面中心付近には、マスク液の塗布されな
い部分が生じる。なお、ここではマスク液を塗布する例
について述べたが、適宜の手段によりマスク液を半導体
基板の裏面に付着させればよい。

【００２９】■上記■，■の工程を経た半導体基板１を
熱処理（９００℃，１５分間）することにより、半導体
基板１の受光面にｎ＋層４と、反射防止膜７とを形成す
る。

【００３０】そうすると、ｎ＋層４とｐ型の半導体基板
１との間にＰＮ接合が形成される。これは、図３の■に
対応するが、本実施例においては、半導体基板１の裏面
のマスク液２１の塗布されていない部分２５のみに薄い
ｎ＋層５ａが生じ、マスク液塗布膜３を有する部分には
ＴｉＯ２膜６が形成される。

【００３１】このように、半導体基板１の裏面の中心付
近に薄いｎ＋層５ａが形成されるが、これは受光面のｎ
＋層４とＴｉＯ２膜６により電気的に分離されているの
で、太陽電池の性能上支障ない。

【００３２】■半導体基板１の裏面にはＡｌを数％添加
したＡｇペーストを、表面には銀ペーストをスクリーン
印刷法で印刷し、６００〜７００℃で高温処理し電極を
形成する。この高温処理の際、電極はｎ＋層５ａを貫通
し、半導体基板１に接続される。これは、図３の■に対
応する。図中、８は表面電極、９は裏面電極である。

【００３３】■表裏面の電極８，９にはんだ１０を被覆
し、太陽電池が完成する。

【００３４】ここで、本実施例を適用した場合のｐ型半
導体基板を用いた太陽電池の特性値を下表に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】上記のように、ＰＮ接合形成熱処理工程の
前に、半導体基板の裏面にＰＮ接合形成を防止する物質
（チタン酸を含む薬液）を付着させ、熱処理後、ＰＮ接
合形成を防止する物質を付着した部分にはＰＮ接合が形
成されないようにしたことにより、半導体基板の裏面に
ＰＮ接合を有しない部分をｎ＋層形成の工程と同時に設
けることができる。

【００３７】したがつて、ＰＮ接合除去に必要な工程を
省略することができ、大幅な価格低減が可能となる。

【００３８】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００３９】例えば、上記実施例では、ｐ型半導体基板
を用いたｎ＋／ｐ型太陽電池の例を示したが、ｎ型基板
を用いた場合（但し、ドーパント液の組成、電極材料を
変更する必要がある）やＢＳＦ型（Ｂａｃｋ　　Ｓｕｒ
ｆａｃｅＦｉｅｌｄ）型ｎ＋／ｐ／ｐ＋太陽電池等につ
いても適用できる。

【００４０】ここで、ｎ＋／ｐ／ｐ＋型の太陽電池に採
用したときの特性値を下表に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】また、表面ｎ＋層の形成方法としてＰＯＣ
ｌ３の気相拡散法や反射防止膜材料を含まないドーパン
ト液を使用した塗布拡散法についても適用できる。

【００４３】さらに、ドーパント液とマスク液とを同時
に塗布してもよいし、液ごとに塗布してもよい。

【００４４】マスク液の組成の一例としてエチルアルコ
ール、チタン酸イソプロピル、酢酸の混合液の例を提示
したが、マスク液としてはチタンを含む溶液であればよ
い。そのため、主溶液、チタンを含む溶液、副溶液のさ
まざまな組み合わせがある。

【００４５】この副溶液を混入する効果として以下の点
が挙げられる。

【００４６】■チタンは固形化、結晶化し易いが、副溶
液を入れることにより、ウエハ上に塗布されたマスク液
にチタン膜が形成されるのを防止できる。

【００４７】■副溶液を入れることにより、マスク液の
粘度を調節することができる。また、マスク液を塗布す
るときに、主溶剤の蒸発する早さを調節することができ
、希望のチタン膜厚を得るための調節範囲が広がる。

【００４８】■マスク液を作製、保存中に、チタンが固
形化、結晶化するのを防ぐことができる。また、マスク
液を塗布する装置において、マスク液が通るチユーブ内
やノズル等配管系等でチタンが固形化、結晶化し配管系
がつまるのを防ぐことができる。

【００４９】なお、副溶液は使用しなくてもマスク液と
して使用可能である。

【００５０】そこで、主溶液としては、イソプロピルア
ルコール、エタノール、メタノール、ブチルアルコール
、メチルエチルケトン等のアルコール類、エーチル類が
ある。

【００５１】チタンを含む溶液としては、テトライソプ
ロピルチタネート、テトラ−ｎ−ブチルチタメート、塩
化チタン溶液、その他酸やアルカリ、アルコール、エス
テル等にチタン粉末やホウ化チタン、炭化チタン、二酸
化チタン等の固形のチタンを溶解させた溶液がある。

【００５２】副溶液としては、イソプロピルアルコール
、エタノール、メタノール、ブチルアルコール、メチル
エチルケトン、酢酸、蟻酸、プロピオン酸、酪酸、クエ
ン酸、カプロン酸、乳酸、マレイン酸、シユウ酸、サル
チル酸、酒石酸、カプリン酸、アクリル酸、クロトン酸
、吉草酸、ペプタン酸、アンゲリカ酸、エーテル類があ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、ＰＮ接合形成熱処理工程の前に、半導体基板の
裏面にＰＮ接合形成を防止するチタンを含むマスク液を
付着させマスク液塗布膜を成膜し、熱処理後マスク液塗
布膜の部分にＰＮ接合が形成されないようにすることで
、半導体基板の裏面には、ＰＮ接合が形成されない。

【００５４】このため、半導体基板の表面側のＰＮ接合
と完全に分離することができ、従来必要としていたＰＮ
接合除去工程が不要となるといつた優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る太陽電池の製造
方法を示す図である。

【図２】図２−Ａはドーパント液及びマスク液塗布方法
を示す説明図、図２−Ｂはドーパント液塗布後の半導体
基板表面の平面図、図２−Ｃはマスク液塗布後の半導体
基板の底面図である。

【図３】図３は従来の太陽電池の製造方法を示す図であ
る。

【符号の説明】

１　　　　半導体基板２　　　　ドーパント液塗布膜３　　　　マスク液塗布膜４　　　　ｎ＋層５ａ　　ｎ＋層６　　　　ＴｉＯ２膜７　　　　反射防止膜８　　　　表面電極９　　　　裏面電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　太陽電池のＰＮ接合形成熱処理工程前
に、半導体基板の裏面にＰＮ接合を防止するチタンを含
む溶液を付着した後、熱処理により半導体基板の表面に
ＰＮ接合を形成し、裏面にＰＮ接合の形成されない部分
を生成する陽電池の製造方法において、前記チタンを含
む溶液は、主溶液と、チタンを含む溶液と、副溶液との
組み合わせから成る混合液であることを特徴とする太陽
電池の製造方法。
【請求項２】　　請求項１記載の混合液の主溶液として
、メチルアルコール、エチルアルコール、ブチルアルコ
ール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトンあ
るいはエーテル類を使用することを特徴とする太陽電池
の製造方法。
【請求項３】　　請求項１記載の混合液のチタンを含む
溶液として、テトラ−ｎ−ブチルチタナート、テトライ
ソプロピルチタネート、塩化チタン溶液あるいは酸、ア
ルカリ、アルコール、エステル等に固化チタンを溶解さ
せた溶液を使用することを特徴とする太陽電池の製造方
法。
【請求項４】　　請求項１記載の混合液の副溶液として
、メチルアルコール、エチルアルコール、ブチルアルコ
ール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、
酢酸、蟻酸、プロピオン酸、酪酸、クエン酸、カプロン
酸、乳酸、マイレン酸、シユウ酸、サルチル酸、酒石酸
、カプリン酸、アクリル酸、クロトン酸、吉草酸、ヘプ
タン酸、アンゲリカ酸あるいはエーテル類を使用するこ
とを特徴とする太陽電池の製造方法。