JPH04333288A - 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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- JPH04333288A JPH04333288A JP3131615A JP13161591A JPH04333288A JP H04333288 A JPH04333288 A JP H04333288A JP 3131615 A JP3131615 A JP 3131615A JP 13161591 A JP13161591 A JP 13161591A JP H04333288 A JPH04333288 A JP H04333288A
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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
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
- 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
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- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
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
【０００１】
【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。
する。
【０００２】
【従来の技術】各種機器において、駆動エネルギー源と
して太陽電池が利用されている。
して太陽電池が利用されている。
【０００３】太陽電池は機能部分にｐｎ接合を用いてお
り、該ｐｎ接合を構成する半導体としては一般にシリコ
ンが用いられている。半導体として使用されるシリコン
の形態には単結晶、多結晶およびアモルファスがある。 大面積化および低コスト化の点からはアモルファスシリ
コンが有利とされているが、光エネルギーを起電力に変
換する効率や安定性の点からは、単結晶シリコンを用い
るのが好ましい。
り、該ｐｎ接合を構成する半導体としては一般にシリコ
ンが用いられている。半導体として使用されるシリコン
の形態には単結晶、多結晶およびアモルファスがある。 大面積化および低コスト化の点からはアモルファスシリ
コンが有利とされているが、光エネルギーを起電力に変
換する効率や安定性の点からは、単結晶シリコンを用い
るのが好ましい。
【０００４】近年においては、アモルファスシリコンな
みの低コストと、単結晶シリコンなみの高エネルギー変
換効率とを得る目的で多結晶シリコンの使用が検討され
ている。ところが、従来提案されている方法は単結晶シ
リコンの場合と全く同様に塊状の多結晶をスライスして
板状体としこれを用いるために厚さを０．３ｍｍ以下に
することは困難であり、したがって光量を十分に吸収す
るのに必要以上の厚さとなり、この点で材料の有効利用
が十分ではなかった。すなわち、コストを下げるために
は十分な薄型化が必要である。最近では溶融したシリコ
ンの液滴を鋳型に流し込むスピン法によりシリコンシー
トを形成する方法が提案されているが、厚さは最低でも
０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度となり結晶シリコンとして
光吸収に必要十分な膜厚（２０〜１００μｍ）に比べま
だ薄型化が十分ではない。
みの低コストと、単結晶シリコンなみの高エネルギー変
換効率とを得る目的で多結晶シリコンの使用が検討され
ている。ところが、従来提案されている方法は単結晶シ
リコンの場合と全く同様に塊状の多結晶をスライスして
板状体としこれを用いるために厚さを０．３ｍｍ以下に
することは困難であり、したがって光量を十分に吸収す
るのに必要以上の厚さとなり、この点で材料の有効利用
が十分ではなかった。すなわち、コストを下げるために
は十分な薄型化が必要である。最近では溶融したシリコ
ンの液滴を鋳型に流し込むスピン法によりシリコンシー
トを形成する方法が提案されているが、厚さは最低でも
０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度となり結晶シリコンとして
光吸収に必要十分な膜厚（２０〜１００μｍ）に比べま
だ薄型化が十分ではない。
【０００５】そこで、単結晶シリコン基板上に成長した
薄膜のエピタキシャル層を、基板から分離（剥離）して
太陽電池を用いることで高エネルギー変換効率と低コス
ト化を図る提案（Ｍｉｌｎｅｓ， Ａ．Ｇ． ａｎｄ
Ｆｅｕｃｈｔ， Ｄ． Ｌ．，“Ｐｅｅｌｅｄ Ｆｉｌ
ｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＳｏｌａｒＣｅｌｌｓ ”
， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｐｅｃｉ
ａｌｉｓｔ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ｐ．３３８，１
９７５） と、ライン状開口が形成されたマスク材を介
して結晶基板上に選択的エピタキシャル成長および横方
向成長法によりシート状の結晶を形成した後基板より分
離する提案（Ｕ．Ｓ． Ｐａｔ． Ｎｏ．４８１６４２
０ に記載のもの）がなされている。
薄膜のエピタキシャル層を、基板から分離（剥離）して
太陽電池を用いることで高エネルギー変換効率と低コス
ト化を図る提案（Ｍｉｌｎｅｓ， Ａ．Ｇ． ａｎｄ
Ｆｅｕｃｈｔ， Ｄ． Ｌ．，“Ｐｅｅｌｅｄ Ｆｉｌ
ｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＳｏｌａｒＣｅｌｌｓ ”
， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｐｅｃｉ
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９７５） と、ライン状開口が形成されたマスク材を介
して結晶基板上に選択的エピタキシャル成長および横方
向成長法によりシート状の結晶を形成した後基板より分
離する提案（Ｕ．Ｓ． Ｐａｔ． Ｎｏ．４８１６４２
０ に記載のもの）がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、下記のような問題点がある。
た従来の技術では、下記のような問題点がある。
【０００７】まず、“Ｐｅｅｌｅｄ Ｆｉｌｍ Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ”に記載の方
法の場合、基板となる単結晶シリコンと成長エピタキシ
ャル層との間にＳｉＧｅの中間層を挿入させてヘテロエ
ピタキシャル成長させた上に、さらにこの中間層を選択
的に溶融させて成長層を剥す必要がある。一般的にヘテ
ロエピタキシャル成長させた場合、格子定数が異なるた
め成長界面で欠陥が誘起されやすい。 また、異種材料を用いるという点でプロセス・コスト的
に有利であると言えない。
ｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ”に記載の方
法の場合、基板となる単結晶シリコンと成長エピタキシ
ャル層との間にＳｉＧｅの中間層を挿入させてヘテロエ
ピタキシャル成長させた上に、さらにこの中間層を選択
的に溶融させて成長層を剥す必要がある。一般的にヘテ
ロエピタキシャル成長させた場合、格子定数が異なるた
め成長界面で欠陥が誘起されやすい。 また、異種材料を用いるという点でプロセス・コスト的
に有利であると言えない。
【０００８】また、Ｕ．Ｓ． Ｐａｔ． Ｎｏ．４８１
６４２０に記載の方法の場合、マスク材に設けられる開
口部はライン状であり、このラインシードより選択的エ
ピタキシャル成長および横方向成長を用いて成長させた
シート状の結晶を分離するには結晶の劈開性を利用して
機械的に剥すためにラインシードの形状が、ある程度の
大きさ以上では基板との接地面積が多くなるので、剥す
途中でシート状結晶の破損を惹き起こしてしまう。特に
太陽電池の大面積化を図る場合にはどんなにライン幅を
狭くしても（実際には１μｍ前後）ライン長が数ｍｍ〜
数ｃｍあるいはそれ以上の大きさになれば致命的な問題
となる。
６４２０に記載の方法の場合、マスク材に設けられる開
口部はライン状であり、このラインシードより選択的エ
ピタキシャル成長および横方向成長を用いて成長させた
シート状の結晶を分離するには結晶の劈開性を利用して
機械的に剥すためにラインシードの形状が、ある程度の
大きさ以上では基板との接地面積が多くなるので、剥す
途中でシート状結晶の破損を惹き起こしてしまう。特に
太陽電池の大面積化を図る場合にはどんなにライン幅を
狭くしても（実際には１μｍ前後）ライン長が数ｍｍ〜
数ｃｍあるいはそれ以上の大きさになれば致命的な問題
となる。
【０００９】また、マスク材としてＳｉＯ２ を用いて
１０００℃の基板温度で選択的エピタキシャル成長およ
び横方向成長によりシリコン薄膜を成長させる例が示さ
れているが、このような高温度においては成長するシリ
コン層とＳｉＯ２ との反応によってシリコン層／Ｓｉ
Ｏ２ 界面近傍においてシリコン層側にかなりの積層欠
陥（面欠陥）が導入される場合がある。このような欠陥
は太陽電池としての特性に多大な悪影響を与える。
１０００℃の基板温度で選択的エピタキシャル成長およ
び横方向成長によりシリコン薄膜を成長させる例が示さ
れているが、このような高温度においては成長するシリ
コン層とＳｉＯ２ との反応によってシリコン層／Ｓｉ
Ｏ２ 界面近傍においてシリコン層側にかなりの積層欠
陥（面欠陥）が導入される場合がある。このような欠陥
は太陽電池としての特性に多大な悪影響を与える。
【００１０】本発明は、上記従来の技術が有する問題点
に鑑みてなされたもので、結晶半導体を用いて安価で高
品質の薄膜結晶太陽電池を製造可能な、太陽電池の製造
方法を提供することを目的としている。
に鑑みてなされたもので、結晶半導体を用いて安価で高
品質の薄膜結晶太陽電池を製造可能な、太陽電池の製造
方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコンウェ
ハ上に成長せさたエピタキシャル膜を用いた太陽電池の
製造方法において、前記シリコンウェハ上に絶縁層を形
成してパターニングにより該絶縁層の一部のみを残す工
程と、選択的エピタキシャル成長法により前記シリコン
ウェハ上に前記絶縁層以外の部分に第１のシリコン層を
成長させる工程と、選択的エピタキシャル成長法により
前記第１のシリコン層の上のみに、該第１のシリコン層
より比抵抗が大きいシリコン層を成長させる工程と、前
記絶縁層および第１のシリコン層をエッチングにより除
去し、前記第２のシリコン層を分離する工程と、前記分
離した第２のシリコン層を金属基板に固着する工程と、
該第２のシリコン層の表面に半導体接合を形成する工程
とを有するものである。
ハ上に成長せさたエピタキシャル膜を用いた太陽電池の
製造方法において、前記シリコンウェハ上に絶縁層を形
成してパターニングにより該絶縁層の一部のみを残す工
程と、選択的エピタキシャル成長法により前記シリコン
ウェハ上に前記絶縁層以外の部分に第１のシリコン層を
成長させる工程と、選択的エピタキシャル成長法により
前記第１のシリコン層の上のみに、該第１のシリコン層
より比抵抗が大きいシリコン層を成長させる工程と、前
記絶縁層および第１のシリコン層をエッチングにより除
去し、前記第２のシリコン層を分離する工程と、前記分
離した第２のシリコン層を金属基板に固着する工程と、
該第２のシリコン層の表面に半導体接合を形成する工程
とを有するものである。
【００１２】また、上述した太陽電池の製造方法におい
て、第１のシリコン層の比抵抗が１０−２Ω・ｃｍ以下
であり、第２のシリコン層の比抵抗が１０−１Ω・ｃｍ
以上である場合と、前記第１および第２のシリコン層の
比抵抗を、不純物導入によって、制御する場合と、前記
不純物導入を、それぞれ第１および第２のシリコン層の
成長中に行なう場合とがある。
て、第１のシリコン層の比抵抗が１０−２Ω・ｃｍ以下
であり、第２のシリコン層の比抵抗が１０−１Ω・ｃｍ
以上である場合と、前記第１および第２のシリコン層の
比抵抗を、不純物導入によって、制御する場合と、前記
不純物導入を、それぞれ第１および第２のシリコン層の
成長中に行なう場合とがある。
【００１３】
【作用】本発明の太陽電池の製造方法は図１の（ａ），
（ｂ）に示すシリコンウエハ１０１上の一部に形成され
れた非核形成面１０２とシリコンウェハ表面を用いて行
なわれる選択的エピタキシャル成長により比抵抗率の異
なるエピタキシャルシリコン層を積層し、非核形成面１
０２上の空隙を通してシリコンウェハ１０１側に接した
エピタキシャルシリコン層を選択的にエッチングにより
除去することで単結晶シリコン薄膜を形成することであ
る。
（ｂ）に示すシリコンウエハ１０１上の一部に形成され
れた非核形成面１０２とシリコンウェハ表面を用いて行
なわれる選択的エピタキシャル成長により比抵抗率の異
なるエピタキシャルシリコン層を積層し、非核形成面１
０２上の空隙を通してシリコンウェハ１０１側に接した
エピタキシャルシリコン層を選択的にエッチングにより
除去することで単結晶シリコン薄膜を形成することであ
る。
【００１４】ここで、選択的エピタキシャル成長法の一
般的な原理について簡単に説明する。
般的な原理について簡単に説明する。
【００１５】選択的エピタキシャル成長法とは、気相成
長法等を用いてエピタキシャル成長を行なう場合に、図
２の（ａ），（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１０
１上に形成された酸化膜等の絶縁層である非核形成面１
０２上では核形成が起きないような条件で、非核形成面
１０２以外の露出したシリコン表面を種結晶としてエピ
タキシャルシリコン膜１０３を成長させる選択的結晶成
長法である。
長法等を用いてエピタキシャル成長を行なう場合に、図
２の（ａ），（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１０
１上に形成された酸化膜等の絶縁層である非核形成面１
０２上では核形成が起きないような条件で、非核形成面
１０２以外の露出したシリコン表面を種結晶としてエピ
タキシャルシリコン膜１０３を成長させる選択的結晶成
長法である。
【００１６】Ｓｉのエッチングでは不純物の種類あるい
はその量によってエッチング速度が異なることがよく知
られている。例えば、ＫＯＨ＋Ｈ２ Ｏ＋プロパノール
溶液での（１００）Ｓｉ面は高濃度のホウ素（Ｂ）を不
純物とする場合にのみエッチング速度は低下し、ｎ形の
不純物ではこのようなことはない。また（１−５Ｎ）Ｈ
Ｎ水溶液中での電解エッチングでは、ｐ形または高濃度
ｎ形Ｓｉのエッチングが可能である。
はその量によってエッチング速度が異なることがよく知
られている。例えば、ＫＯＨ＋Ｈ２ Ｏ＋プロパノール
溶液での（１００）Ｓｉ面は高濃度のホウ素（Ｂ）を不
純物とする場合にのみエッチング速度は低下し、ｎ形の
不純物ではこのようなことはない。また（１−５Ｎ）Ｈ
Ｎ水溶液中での電解エッチングでは、ｐ形または高濃度
ｎ形Ｓｉのエッチングが可能である。
【００１７】これに対し、１ＨＦ＋３ＨＮＯ３ ＋８Ｃ
Ｈ３ ＣＯＯＨ溶液では不純物の種類によらず比抵抗（
すなわち不純物の量）に関係し、比抵抗の増大とともに
エッチング速度は低下して０．０６８Ω・ｃｍ以上では
全く進まないことが報告されている（図３参照）。図３
は抵抗率に対するエッチング速度の変化を示しており、
このときのエッチング速度はシリコンの比抵抗が１０−
２〜１０−１Ω・ｃｍ間で急激に変化し、１０−１Ω・
ｃｍに対する１０−２Ω・ｃｍでのエッチング速度の比
は１０３ 以上にもなる。（Ｈ．Ｍｕｒａｏｋａ，Ｔ．
Ｏｈｈａｓｈｉ ａｎｄ Ｙ．Ｓｕｍｉｔｏｍｏ，“Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｔ
ｃｈｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”ｉｎ“Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ １９７３”（Ｈ．
Ｒ．Ｈｕｆｆ ａｎｄ Ｒ．Ｒ．Ｂｕｒｇｅｓｓ，ｅｄ
ｓ．），ＰＰ．３２７−３３８，Ｅｌｅｃｔｏｒｏｃｈ
ｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ， Ｎｅｗ Ｊｅ
ｒｓｅｙ，１９７３）これを利用して例えば、比抵抗が
１０−２Ω・ｃｍ以下のエピタキシャル層および１０−
１Ω・ｃｍ以上のエピタキシャル層を連続してシリコン
ウェハ上に積層して１ＨＦ＋３ＨＮＯ３ ＋８ＣＨ３
ＣＯＯＨ混合液中に浸漬することにより、上記積層の内
比抵抗の低い層のみがエッチングされて比抵抗の高い層
がウエハより分離可能である。
Ｈ３ ＣＯＯＨ溶液では不純物の種類によらず比抵抗（
すなわち不純物の量）に関係し、比抵抗の増大とともに
エッチング速度は低下して０．０６８Ω・ｃｍ以上では
全く進まないことが報告されている（図３参照）。図３
は抵抗率に対するエッチング速度の変化を示しており、
このときのエッチング速度はシリコンの比抵抗が１０−
２〜１０−１Ω・ｃｍ間で急激に変化し、１０−１Ω・
ｃｍに対する１０−２Ω・ｃｍでのエッチング速度の比
は１０３ 以上にもなる。（Ｈ．Ｍｕｒａｏｋａ，Ｔ．
Ｏｈｈａｓｈｉ ａｎｄ Ｙ．Ｓｕｍｉｔｏｍｏ，“Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｔ
ｃｈｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”ｉｎ“Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ １９７３”（Ｈ．
Ｒ．Ｈｕｆｆ ａｎｄ Ｒ．Ｒ．Ｂｕｒｇｅｓｓ，ｅｄ
ｓ．），ＰＰ．３２７−３３８，Ｅｌｅｃｔｏｒｏｃｈ
ｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ， Ｎｅｗ Ｊｅ
ｒｓｅｙ，１９７３）これを利用して例えば、比抵抗が
１０−２Ω・ｃｍ以下のエピタキシャル層および１０−
１Ω・ｃｍ以上のエピタキシャル層を連続してシリコン
ウェハ上に積層して１ＨＦ＋３ＨＮＯ３ ＋８ＣＨ３
ＣＯＯＨ混合液中に浸漬することにより、上記積層の内
比抵抗の低い層のみがエッチングされて比抵抗の高い層
がウエハより分離可能である。
【００１８】本発明者らは実験を重ねることにより、シ
リコンウェハの一部にＳｉＯ２ 等の絶縁膜を設けてお
き、選択的エピタキシャル成長法により上記絶縁膜以外
のシリコンウェハ表面に前述と同様に比抵抗の異なるエ
ピタキシャル層を積層し、絶縁膜上に形成された空隙を
通して選択エッチングを行なったところ、比抵抗の低い
エピタキシャル層を、前述の場合よりも早く除去できる
ことを見出した。その結果、単結晶薄膜をシリコンウェ
ハより容易に分離できるという知見を得、本発明の完成
に至った。
リコンウェハの一部にＳｉＯ２ 等の絶縁膜を設けてお
き、選択的エピタキシャル成長法により上記絶縁膜以外
のシリコンウェハ表面に前述と同様に比抵抗の異なるエ
ピタキシャル層を積層し、絶縁膜上に形成された空隙を
通して選択エッチングを行なったところ、比抵抗の低い
エピタキシャル層を、前述の場合よりも早く除去できる
ことを見出した。その結果、単結晶薄膜をシリコンウェ
ハより容易に分離できるという知見を得、本発明の完成
に至った。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２０】まず、本発明者らによって行なった、選択
的結晶成長、絶縁層の除去および太陽電池の形成におけ
る実験について説明する。 （実験１）選択的結晶成長 図４の（ａ）に示すように、５００μｍ厚の（１００）
シリコンウェハ４０１の表面に熱酸化膜を３０００Å形
成し、フォトリソグラフィーを用いてエッチングを行な
って前記熱酸化膜を１辺がａ＝７０μｍの正方形にパタ
ーニングし、絶縁層４０２としてｂ＝４００μｍの間隔
で設けた。
的結晶成長、絶縁層の除去および太陽電池の形成におけ
る実験について説明する。 （実験１）選択的結晶成長 図４の（ａ）に示すように、５００μｍ厚の（１００）
シリコンウェハ４０１の表面に熱酸化膜を３０００Å形
成し、フォトリソグラフィーを用いてエッチングを行な
って前記熱酸化膜を１辺がａ＝７０μｍの正方形にパタ
ーニングし、絶縁層４０２としてｂ＝４００μｍの間隔
で設けた。
【００２１】次に、比抵抗の異なるエピタキシャル層（
第１シリコン層４０４、第２シリコン層４０５）を形成
するため、通常の減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）により
選択的エピタキシャル成長を行なった。
第１シリコン層４０４、第２シリコン層４０５）を形成
するため、通常の減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）により
選択的エピタキシャル成長を行なった。
【００２２】この場合、原料ガスにはＳｉＨ２ Ｃｌ２
を用い、キャリアガスとしてＨ２ を、さらに絶縁層
４０２上での核の発生を抑制するためにＨＣｌを添加し
た。
を用い、キャリアガスとしてＨ２ を、さらに絶縁層
４０２上での核の発生を抑制するためにＨＣｌを添加し
た。
【００２３】このときの成長条件を表１に示す。
【００２４】
【表１】
最初の第１シリコン層４０４を成長させるときにＰＨ３
を添加して比抵抗を１０−２Ω・ｃｍ以下となるよう
にし、つづけてその上に高抵抗の第２シリコン層４０５
を成長させた。成長終了後のシリコンウェハ４０１表面
の様子を光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡により観察
したところ、図４の（ｂ）のようになっていることが確
認された。
を添加して比抵抗を１０−２Ω・ｃｍ以下となるよう
にし、つづけてその上に高抵抗の第２シリコン層４０５
を成長させた。成長終了後のシリコンウェハ４０１表面
の様子を光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡により観察
したところ、図４の（ｂ）のようになっていることが確
認された。
【００２５】第２シリコン層４０５の成長前と成長後の
基板上方から見た様子を図５の（ａ），（ｂ）に示す。 第２シリコン層４０５は、絶縁層４０２上でｏｖｅｒｇ
ｒｏｗｔｈするため、成長後の空隙４０３の大きさは絶
縁層４０２のそれよりも小さくなっている。 （実験２）絶縁層の除去 実験１で得られた絶縁層４０２上に空隙４０３のある第
２シリコン層４０５の成長したシリコンウェハ４０１を
ＨＦ水溶液中に浸し空隙４０３を通じて絶縁層４０２で
ある熱酸化膜をエッチングして除去した（図４の（ｃ）
）。次に、シリコンウェハ４０１を１ＨＦ＋３ＨＮＯ３
＋８ＣＨ３ ＣＯＯＨ混合液中に浸漬し、空隙４０３
を通して第１シリコン層４０４のエッチングを行なった
。その結果、図４の（ｄ）に示すように、第２シリコン
層４０５がシリコンウェハ４０１から分離（剥離）され
た。剥離した第１シリコン層４０５表面およびシリコン
ウェハ４０１表面を、流水洗浄した後に乾燥させてから
、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡により観察したと
ころ、どちらも非常に平滑であった。 （実験３）太陽電池の形成 実験１，２の結果を基にして太陽電池を作製した。実験
１と同様にして（１００）シリコンウェハの表面に熱酸
化膜３０００Å形成し、一辺がａ＝７０μｍの正方形に
パターニングし、絶縁層としてｂ＝４００μｍの間隔で
設けた。
基板上方から見た様子を図５の（ａ），（ｂ）に示す。 第２シリコン層４０５は、絶縁層４０２上でｏｖｅｒｇ
ｒｏｗｔｈするため、成長後の空隙４０３の大きさは絶
縁層４０２のそれよりも小さくなっている。 （実験２）絶縁層の除去 実験１で得られた絶縁層４０２上に空隙４０３のある第
２シリコン層４０５の成長したシリコンウェハ４０１を
ＨＦ水溶液中に浸し空隙４０３を通じて絶縁層４０２で
ある熱酸化膜をエッチングして除去した（図４の（ｃ）
）。次に、シリコンウェハ４０１を１ＨＦ＋３ＨＮＯ３
＋８ＣＨ３ ＣＯＯＨ混合液中に浸漬し、空隙４０３
を通して第１シリコン層４０４のエッチングを行なった
。その結果、図４の（ｄ）に示すように、第２シリコン
層４０５がシリコンウェハ４０１から分離（剥離）され
た。剥離した第１シリコン層４０５表面およびシリコン
ウェハ４０１表面を、流水洗浄した後に乾燥させてから
、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡により観察したと
ころ、どちらも非常に平滑であった。 （実験３）太陽電池の形成 実験１，２の結果を基にして太陽電池を作製した。実験
１と同様にして（１００）シリコンウェハの表面に熱酸
化膜３０００Å形成し、一辺がａ＝７０μｍの正方形に
パターニングし、絶縁層としてｂ＝４００μｍの間隔で
設けた。
【００２６】次に、図６に示すような通常のＬＰＣＶＤ
装置により選択的にエピタキシャル成長を表１の条件で
行ない、第１シリコン層および第２シリコン層を形成す
る。
装置により選択的にエピタキシャル成長を表１の条件で
行ない、第１シリコン層および第２シリコン層を形成す
る。
【００２７】図６に示すＬＰＣＶＤ装置は、ガス供給系
６０１から石英反応管６０３に供給される原料ガスをヒ
ータ６０２で加熱して、その原料ガスを、前記石英反応
管６０３内のサセプタ６０５上に載置した基板６０４そ
れぞれに均一に送出して膜を形成する。
６０１から石英反応管６０３に供給される原料ガスをヒ
ータ６０２で加熱して、その原料ガスを、前記石英反応
管６０３内のサセプタ６０５上に載置した基板６０４そ
れぞれに均一に送出して膜を形成する。
【００２８】つづいて、実験２と同様にしてシリコンウ
ェハをＨＦ水溶液中に浸し、第２シリコン層の空隙を通
じて絶縁層を除去し、さらにシリコンウェハを１ＨＦ＋
３ＨＮＯ３ ＋８ＣＨ３ ＣＯＯＨ混合溶液中に浸漬し
、前記空隙を通して第１シリコン層のエッチングを行な
った。そして、分離した第２シリコン層の薄膜を流水洗
浄／乾燥させた後に、金属基板（Ｃｒ基板）上に置き、
不活性ガス中６００℃でアニールして金属基板（Ｃｒ）
と前記第２シリコン層との界面にシリサイド層を形成し
た。その後、Ｏ２ 雰囲気中で９００℃に保って前記第
２シリコン層の表面と第２シリコン層の空隙内に露出し
ている金属基板（Ｃｒ）の表面とを同時に酸化した。つ
づいて、ＨＦ水溶液で、前記第２シリコン層表面の酸化
膜のみをエッチングし、シリコン面を露出させた。
ェハをＨＦ水溶液中に浸し、第２シリコン層の空隙を通
じて絶縁層を除去し、さらにシリコンウェハを１ＨＦ＋
３ＨＮＯ３ ＋８ＣＨ３ ＣＯＯＨ混合溶液中に浸漬し
、前記空隙を通して第１シリコン層のエッチングを行な
った。そして、分離した第２シリコン層の薄膜を流水洗
浄／乾燥させた後に、金属基板（Ｃｒ基板）上に置き、
不活性ガス中６００℃でアニールして金属基板（Ｃｒ）
と前記第２シリコン層との界面にシリサイド層を形成し
た。その後、Ｏ２ 雰囲気中で９００℃に保って前記第
２シリコン層の表面と第２シリコン層の空隙内に露出し
ている金属基板（Ｃｒ）の表面とを同時に酸化した。つ
づいて、ＨＦ水溶液で、前記第２シリコン層表面の酸化
膜のみをエッチングし、シリコン面を露出させた。
【００２９】次に前記第２シリコン層の表面に、２０Ｋ
ｅＶ，１×１０１５ｃｍ−２で、ホウ素（Ｂ）のイオン
打ち込みを行ない、５５０℃，１ｈｏｕｒ／ ８００℃
、３０ｍｉｎ／５５０℃，１ｈｏｕｒの条件で連続アニ
ールして不純物の活性化およびイオン打ち込みによるダ
メージの回復を行なって半導体接合を形成した。最後に
、前記第２シリコン層表面に透明導電膜および集電電極
を真空蒸着して太陽電池を作製した。
ｅＶ，１×１０１５ｃｍ−２で、ホウ素（Ｂ）のイオン
打ち込みを行ない、５５０℃，１ｈｏｕｒ／ ８００℃
、３０ｍｉｎ／５５０℃，１ｈｏｕｒの条件で連続アニ
ールして不純物の活性化およびイオン打ち込みによるダ
メージの回復を行なって半導体接合を形成した。最後に
、前記第２シリコン層表面に透明導電膜および集電電極
を真空蒸着して太陽電池を作製した。
【００３０】このようにしてウェハから分離して得られ
たエピタキシャル薄膜太陽電池の、ＡＭ１．５（１００
ｍＷ／ｃｍ２ ）光照射下での電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ
特性）について測定を行なったところ、セル面積６ｃｍ
２ で開放電圧０．５７Ｖ、短絡光電流２８ｍＡ／ｃｍ
２ 、曲線因子０．７５、変換効率１２％となり、良好
な結晶太陽電池が得られた。
たエピタキシャル薄膜太陽電池の、ＡＭ１．５（１００
ｍＷ／ｃｍ２ ）光照射下での電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ
特性）について測定を行なったところ、セル面積６ｃｍ
２ で開放電圧０．５７Ｖ、短絡光電流２８ｍＡ／ｃｍ
２ 、曲線因子０．７５、変換効率１２％となり、良好
な結晶太陽電池が得られた。
【００３１】以上述べた実験結果に基づいて完成に至っ
た本発明は、前述したように、ウェハ上にエピタキシャ
ル成長させた薄膜をウェハより分離（剥離）して得られ
る結晶太陽電池の製造方法に係るものである。
た本発明は、前述したように、ウェハ上にエピタキシャ
ル成長させた薄膜をウェハより分離（剥離）して得られ
る結晶太陽電池の製造方法に係るものである。
【００３２】本発明においてウェハ上で非核形成面とな
る絶縁層の材質としてはエピタキシャル層成長中に核発
生を抑制する点から、その表面での核形成密度がシリコ
ンのそれと比べてかなり小さいような材質が用いられる
。例えば、ＳｉＯ２ ，Ｓｉ３Ｎ４ 等が代表的なもの
として使用される。また、絶縁層の厚さについては特に
規定はないが、第１シリコン層のエッチングを考慮して
０．１〜１μｍの範囲とするのが適当である。第１シリ
コン層の厚さは特に規定はないが、前記絶縁層の厚さに
準ずる方が好ましい。
る絶縁層の材質としてはエピタキシャル層成長中に核発
生を抑制する点から、その表面での核形成密度がシリコ
ンのそれと比べてかなり小さいような材質が用いられる
。例えば、ＳｉＯ２ ，Ｓｉ３Ｎ４ 等が代表的なもの
として使用される。また、絶縁層の厚さについては特に
規定はないが、第１シリコン層のエッチングを考慮して
０．１〜１μｍの範囲とするのが適当である。第１シリ
コン層の厚さは特に規定はないが、前記絶縁層の厚さに
準ずる方が好ましい。
【００３３】本発明におけるウェハ上に設けられる非核
形成面の形状には特に規定はなく、どのような形でもよ
いが、正方形の場合には辺（ａ）の長さとしては、成長
させるエピタキシャル層（第２シリコン層）の厚さによ
って適宜きめられ、ａ＝３０〜３００μｍが適当である
。非核形成面の配置の仕方としては特に規定はないが格
子点状が代表的なものとして挙げられる。非核形成面を
配置する間隔（周期）としては非核形成面となる絶縁層
の厚さおよびエピタキシャル層（第２シリコン層）の厚
さによって適宜きめられるが、大体ｂ＝５０μｍ〜５ｍ
ｍの範囲とするのが適当である。
形成面の形状には特に規定はなく、どのような形でもよ
いが、正方形の場合には辺（ａ）の長さとしては、成長
させるエピタキシャル層（第２シリコン層）の厚さによ
って適宜きめられ、ａ＝３０〜３００μｍが適当である
。非核形成面の配置の仕方としては特に規定はないが格
子点状が代表的なものとして挙げられる。非核形成面を
配置する間隔（周期）としては非核形成面となる絶縁層
の厚さおよびエピタキシャル層（第２シリコン層）の厚
さによって適宜きめられるが、大体ｂ＝５０μｍ〜５ｍ
ｍの範囲とするのが適当である。
【００３４】本発明に使用される選択的結晶成長法には
ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法または液
相成長法等があるが主にＬＰＣＶＤ法が用いられる。
ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法または液
相成長法等があるが主にＬＰＣＶＤ法が用いられる。
【００３５】本発明に使用される選択的結晶成長用の原
料ガスとしてはＳｉＨ２ Ｃｌ２ ，ＳｉＣｌ４ ，Ｓ
ｉＨＣｌ３ ，ＳｉＨ４ ，Ｓｉ２ Ｈ６ ，ＳｉＨ２
Ｆ２ ，Ｓｉ２ Ｆ６ 等のシラン類およびハロゲン
化シラン類が代表的なものとして挙げられる。
料ガスとしてはＳｉＨ２ Ｃｌ２ ，ＳｉＣｌ４ ，Ｓ
ｉＨＣｌ３ ，ＳｉＨ４ ，Ｓｉ２ Ｈ６ ，ＳｉＨ２
Ｆ２ ，Ｓｉ２ Ｆ６ 等のシラン類およびハロゲン
化シラン類が代表的なものとして挙げられる。
【００３６】また、選択的結晶成長法において、キャリ
アガスとしてあるいは結晶成長を促進させる還元雰囲気
を得る目的で、前記原料ガスに加えてＨ２が添加される
。前記原料ガスと水素との量の割合は形成方法および原
料ガスの種類や絶縁層の材質、さらに形成条件により適
宜所望にしたがって決められるが、好ましくは１：１０
以上１：１０００以下（導入流量比）が適当であり、よ
り好ましくは１：２０以上１：８００以下とするのが望
ましい。
アガスとしてあるいは結晶成長を促進させる還元雰囲気
を得る目的で、前記原料ガスに加えてＨ２が添加される
。前記原料ガスと水素との量の割合は形成方法および原
料ガスの種類や絶縁層の材質、さらに形成条件により適
宜所望にしたがって決められるが、好ましくは１：１０
以上１：１０００以下（導入流量比）が適当であり、よ
り好ましくは１：２０以上１：８００以下とするのが望
ましい。
【００３７】本発明において、第１シリコン層に導入さ
れる不純物としてはＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ，Ａｌ，Ｉｎ，
Ｇａの中から選ばれ、その量は第１シリコン層の比抵抗
が１０−２Ω・ｃｍ以下となるように適宜決められる。 また第２シリコン層についてはその比抵抗が１０−１Ω
・ｃｍ以上となる範囲で必要に応じて不純物を導入する
こともできる。
れる不純物としてはＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ，Ａｌ，Ｉｎ，
Ｇａの中から選ばれ、その量は第１シリコン層の比抵抗
が１０−２Ω・ｃｍ以下となるように適宜決められる。 また第２シリコン層についてはその比抵抗が１０−１Ω
・ｃｍ以上となる範囲で必要に応じて不純物を導入する
こともできる。
【００３８】本発明では、選択的結晶成長法において、
絶縁層上での核の発生を抑制する目的で原料ガスにＨＣ
ｌが添加されるが、原料ガスに対するＨＣｌの添加量は
形成方法および原料ガスの種類や絶縁層の材質、さらに
形成条件により適宜所望にしたがって決めることができ
、概ね１：０．１以上１：１００以下が適当であり、よ
り好ましくは１：０．２以上１：８０以下とされるのが
望ましい。
絶縁層上での核の発生を抑制する目的で原料ガスにＨＣ
ｌが添加されるが、原料ガスに対するＨＣｌの添加量は
形成方法および原料ガスの種類や絶縁層の材質、さらに
形成条件により適宜所望にしたがって決めることができ
、概ね１：０．１以上１：１００以下が適当であり、よ
り好ましくは１：０．２以上１：８０以下とされるのが
望ましい。
【００３９】本発明において選択的結晶成長が行なわれ
る温度および圧力としては、形成方法および使用する原
料ガスの種類、原料ガスとＨ２ およびＨＣｌとの流量
比等の形成条件によって異なるが、温度については例え
ば通常のＬＰＣＶＤ法では概ね６００℃以上１２５０℃
以下が適当であり、より好ましくは６５０℃以上１２０
０℃以下に制御されるのが望ましい。液相成長法の場合
、溶媒の種類によるがＳｎを用いる場合には８５０℃以
上１０５０℃以下に制御されるのが望ましい。またプラ
ズマＣＶＤ法等の低温プロセスの場合は概ね２００℃以
上６００℃以下が適当であり、より好ましくは２００℃
以上５００℃以下に制御されるのが望ましい。
る温度および圧力としては、形成方法および使用する原
料ガスの種類、原料ガスとＨ２ およびＨＣｌとの流量
比等の形成条件によって異なるが、温度については例え
ば通常のＬＰＣＶＤ法では概ね６００℃以上１２５０℃
以下が適当であり、より好ましくは６５０℃以上１２０
０℃以下に制御されるのが望ましい。液相成長法の場合
、溶媒の種類によるがＳｎを用いる場合には８５０℃以
上１０５０℃以下に制御されるのが望ましい。またプラ
ズマＣＶＤ法等の低温プロセスの場合は概ね２００℃以
上６００℃以下が適当であり、より好ましくは２００℃
以上５００℃以下に制御されるのが望ましい。
【００４０】同様に圧力については概ね１０−２Ｔｏｒ
ｒ〜７６０Ｔｏｒｒが適当であり、より好ましくは１０
−１Ｔｏｒｒ〜７６０Ｔｏｒｒの範囲が望ましい。
ｒ〜７６０Ｔｏｒｒが適当であり、より好ましくは１０
−１Ｔｏｒｒ〜７６０Ｔｏｒｒの範囲が望ましい。
【００４１】本発明の太陽電池に使用される金属基板材
料としては導電性が良好でシリコンとシリサイド等の化
合物を形成する任意の金属が用いられ、代表的のものと
してＷ，Ｍｏ，Ｃｒ等が挙げられる。もちろん、それ以
外であっても表面に上述の性質を有する金属が付着して
いるものであれば何でもよく、したがって金属以外の安
価な基板も使用可能である。シリサイト層の厚さについ
ては特に規定はないが、０．０１〜０．１μｍとするの
が望ましい。また、第２シリコン層の表面に半導体接合
を形成する目的で設けられるｐ＋ （ｎ＋ ）の層の厚
さとしては導入される不純物の量にもよるが０．０１〜
３μｍの範囲とするのが適当であり、好ましくは０．０
１〜１μｍとするのが望ましい。
料としては導電性が良好でシリコンとシリサイド等の化
合物を形成する任意の金属が用いられ、代表的のものと
してＷ，Ｍｏ，Ｃｒ等が挙げられる。もちろん、それ以
外であっても表面に上述の性質を有する金属が付着して
いるものであれば何でもよく、したがって金属以外の安
価な基板も使用可能である。シリサイト層の厚さについ
ては特に規定はないが、０．０１〜０．１μｍとするの
が望ましい。また、第２シリコン層の表面に半導体接合
を形成する目的で設けられるｐ＋ （ｎ＋ ）の層の厚
さとしては導入される不純物の量にもよるが０．０１〜
３μｍの範囲とするのが適当であり、好ましくは０．０
１〜１μｍとするのが望ましい。
【００４２】以下、本発明の太陽電池の製造方法を実施
して所望の太陽電池を形成するところをより詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定される
ものではない。 （実施例１）前述したように、実験１〜３と同様にして
、図７に示すプロセスによりエピタキシャルシリコン薄
膜太陽電池を作製した。
して所望の太陽電池を形成するところをより詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定される
ものではない。 （実施例１）前述したように、実験１〜３と同様にして
、図７に示すプロセスによりエピタキシャルシリコン薄
膜太陽電池を作製した。
【００４３】まず、（１００）シリコンウェハ７０１表
面に通常の常圧ＣＶＤ装置によりＳｉＯ２ を４０００
Å堆積し、ウェットエッチングを行なって絶縁層７０２
として一辺がａ＝１２０μｍの正方形にパターニングし
、ｂ＝６００μｍの間隔で格子点状に設けた（図７の（
ａ））。
面に通常の常圧ＣＶＤ装置によりＳｉＯ２ を４０００
Å堆積し、ウェットエッチングを行なって絶縁層７０２
として一辺がａ＝１２０μｍの正方形にパターニングし
、ｂ＝６００μｍの間隔で格子点状に設けた（図７の（
ａ））。
【００４４】つづいて、前述の図６に示されるようなＬ
ＰＣＶＤ装置により、表２に示す形成条件で選択エピタ
キシャル成長を行なって第１シリコン層７０３および第
２シリコン層７０４を形成する（図７の（ｂ））。ここ
では、第１シリコン層７０３は絶縁層７０２と同じ厚さ
とし、第２シリコン層７０４の膜厚は約５０μｍとした
。
ＰＣＶＤ装置により、表２に示す形成条件で選択エピタ
キシャル成長を行なって第１シリコン層７０３および第
２シリコン層７０４を形成する（図７の（ｂ））。ここ
では、第１シリコン層７０３は絶縁層７０２と同じ厚さ
とし、第２シリコン層７０４の膜厚は約５０μｍとした
。
【００４５】
【表２】
次に、前述の実験２，３と同様にしてウェハをＨＦ水溶
液に浸し、第２シリコン層７０４の空隙７０５を通して
絶縁層７０２を除去し、さらに、１ＨＦ＋３ＨＮＯ３
＋８ＣＨ３ ＣＯＯＨ混合液に浸漬して第１シリコン層
７０３のエッチングを行なった。これにより、第２シリ
コン層７０４はシリコンウェハ７０１から分離されたこ
とになる。分離した第２シリコン層７０４を、Ｃｒの金
属層７０７を蒸着したＳＵＳ基板７０６上に置き、実験
３と同様なアニール処理により、ＳＵＳ基板７０６上の
Ｃｒ面と第２シリコン層７０４との界面にシリサイド層
（図示せず）を形成して第２シリコン層７０４をＳＵＳ
基板７０６に固定した（図７の（ｄ））。次に、第２シ
リコン層７０４の表面にＢＣｌ３ を拡散源として９５
０℃の温度でＢの熱拡散を行なってｐ＋ 層７０８を形
成する（図７の（ｅ））。本例で形成したｐ＋ 層７０
８は０．５μｍ程度の接合深さを得た。
液に浸し、第２シリコン層７０４の空隙７０５を通して
絶縁層７０２を除去し、さらに、１ＨＦ＋３ＨＮＯ３
＋８ＣＨ３ ＣＯＯＨ混合液に浸漬して第１シリコン層
７０３のエッチングを行なった。これにより、第２シリ
コン層７０４はシリコンウェハ７０１から分離されたこ
とになる。分離した第２シリコン層７０４を、Ｃｒの金
属層７０７を蒸着したＳＵＳ基板７０６上に置き、実験
３と同様なアニール処理により、ＳＵＳ基板７０６上の
Ｃｒ面と第２シリコン層７０４との界面にシリサイド層
（図示せず）を形成して第２シリコン層７０４をＳＵＳ
基板７０６に固定した（図７の（ｄ））。次に、第２シ
リコン層７０４の表面にＢＣｌ３ を拡散源として９５
０℃の温度でＢの熱拡散を行なってｐ＋ 層７０８を形
成する（図７の（ｅ））。本例で形成したｐ＋ 層７０
８は０．５μｍ程度の接合深さを得た。
【００４６】さらに、形成されたｐ＋ 層７０８表面の
デッド層をウエット酸化後、エッチングにより除去し、
約０．２μｍの適度な表面濃度をもった接合深さを得た
。 このときのウェット酸化工程で第２シリコン層７０４の
空隙７０５内に露出している金属層７０７の表面も酸化
され酸化膜７０９が形成されて絶縁化される（図７の（
ｆ））。
デッド層をウエット酸化後、エッチングにより除去し、
約０．２μｍの適度な表面濃度をもった接合深さを得た
。 このときのウェット酸化工程で第２シリコン層７０４の
空隙７０５内に露出している金属層７０７の表面も酸化
され酸化膜７０９が形成されて絶縁化される（図７の（
ｆ））。
【００４７】最後に、ＥＢ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅ
ａｍ）蒸着によりＩＴＯ透明導電膜７１０（８２０Å）
／集電電極７１１（Ｃｒ／Ａｇ／Ｃｒ（２００Å／１μ
ｍ／４００Å）をｐ＋層７０８上に形成した（図７のｇ
））。
ａｍ）蒸着によりＩＴＯ透明導電膜７１０（８２０Å）
／集電電極７１１（Ｃｒ／Ａｇ／Ｃｒ（２００Å／１μ
ｍ／４００Å）をｐ＋層７０８上に形成した（図７のｇ
））。
【００４８】このようにして得られた薄膜結晶シリコン
太陽電池についてＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２ ）
光照射下でのＩ−Ｖ特性について測定したところ、セル
面積６ｃｍ２ で開放電圧０．５９Ｖ、短絡光電流３１
ｍＡ／ｃｍ２ 、曲線因子０．７４となり、エネルギー
変換効率１３．５％を得た。このようにウェハから分離
（剥離）したエピタキシャル層を用いて良好な特性を示
す薄膜結晶太陽電池が作製できた。 （実施例２）実施例１と同様にしてｎ＋ ｐ薄型結晶太
陽電池を作製した。前述の図６に示すようなＬＰＣＶＤ
装置を用いて（１１１）シリコンウェハ上にＳｉ３ Ｎ
４ を３０００Å堆積し、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置を用いて実施例１と同様
にしてａ＝１００μｍ，ｂ＝ ５００μｍで、絶縁層
としてＳｉ３ Ｎ４をパターニングした。
太陽電池についてＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２ ）
光照射下でのＩ−Ｖ特性について測定したところ、セル
面積６ｃｍ２ で開放電圧０．５９Ｖ、短絡光電流３１
ｍＡ／ｃｍ２ 、曲線因子０．７４となり、エネルギー
変換効率１３．５％を得た。このようにウェハから分離
（剥離）したエピタキシャル層を用いて良好な特性を示
す薄膜結晶太陽電池が作製できた。 （実施例２）実施例１と同様にしてｎ＋ ｐ薄型結晶太
陽電池を作製した。前述の図６に示すようなＬＰＣＶＤ
装置を用いて（１１１）シリコンウェハ上にＳｉ３ Ｎ
４ を３０００Å堆積し、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置を用いて実施例１と同様
にしてａ＝１００μｍ，ｂ＝ ５００μｍで、絶縁層
としてＳｉ３ Ｎ４をパターニングした。
【００４９】次に前記ＬＰＣＶＤ装置と同様な装置によ
り表３に示す形成条件で選択エピタキシャル成長により
、第１シリコン層と第２シリコン層を形成する。本例で
は、第１シリコン層は前記絶縁層の厚さと同じにし、第
２シリコン層の膜厚は約４０μｍとした。このとき表３
の条件において第１シリコン層の選択的エピタキシャル
成長中にＢ２ Ｈ６ を導入し、原料ガスＳｉＨ２ Ｃ
ｌ２ に対してＢ２ Ｈ６ ／ＳｉＨ２ Ｃｌ２ ＝２
×１０−４とした。
り表３に示す形成条件で選択エピタキシャル成長により
、第１シリコン層と第２シリコン層を形成する。本例で
は、第１シリコン層は前記絶縁層の厚さと同じにし、第
２シリコン層の膜厚は約４０μｍとした。このとき表３
の条件において第１シリコン層の選択的エピタキシャル
成長中にＢ２ Ｈ６ を導入し、原料ガスＳｉＨ２ Ｃ
ｌ２ に対してＢ２ Ｈ６ ／ＳｉＨ２ Ｃｌ２ ＝２
×１０−４とした。
【００５０】
【表３】
つづいて、シリコンウェハを１８０℃熱燐酸溶液に浸し
、第２シリコン層に形成される空隙を通して絶縁層（Ｓ
ｉ３ Ｎ４ ）を除去し、その後さらに１ＨＦ＋３ＨＮ
Ｏ３ ＋８ＣＨ３ ＣＯＯＨ混合溶液に浸漬して第１シ
リコン層のエッチングを行なって、第２シリコン層をシ
リコンウェハから分離した。さらにシリコンウェハから
分離した第２シリコン層を表面にＡｌの金属層を蒸着し
た０．９ｍｍ厚のＭｏ基板上に置き、５５０℃でアニー
ルしてシリサイド層を形成した。
、第２シリコン層に形成される空隙を通して絶縁層（Ｓ
ｉ３ Ｎ４ ）を除去し、その後さらに１ＨＦ＋３ＨＮ
Ｏ３ ＋８ＣＨ３ ＣＯＯＨ混合溶液に浸漬して第１シ
リコン層のエッチングを行なって、第２シリコン層をシ
リコンウェハから分離した。さらにシリコンウェハから
分離した第２シリコン層を表面にＡｌの金属層を蒸着し
た０．９ｍｍ厚のＭｏ基板上に置き、５５０℃でアニー
ルしてシリサイド層を形成した。
【００５１】次に、第２シリコン層の表面に、通常の常
圧ＣＶＤ装置によりＰＳＧを堆積し、これを拡散源とし
て９５０℃の温度でＰの熱拡散を行なってｎ＋ 層を形
成した。つづいてＰＳＧをエッチングで除去した後に、
Ｏ２ 雰囲気中でアニールして酸化を行ない、第２シリ
コン層の空隙内に露出しているＡｌの表面を酸化した。 第２シリコン層表面に形成された酸化膜ＳｉＯ２ をエ
ッチングで除去した後、ＩＴＯ透明導電膜（８２０Å）
／集電電極（Ｃｒ／Ａｇ／Ｃｒ（２００Å／１μｍ／４
００Å））をｎ＋ 層上に形成した。
圧ＣＶＤ装置によりＰＳＧを堆積し、これを拡散源とし
て９５０℃の温度でＰの熱拡散を行なってｎ＋ 層を形
成した。つづいてＰＳＧをエッチングで除去した後に、
Ｏ２ 雰囲気中でアニールして酸化を行ない、第２シリ
コン層の空隙内に露出しているＡｌの表面を酸化した。 第２シリコン層表面に形成された酸化膜ＳｉＯ２ をエ
ッチングで除去した後、ＩＴＯ透明導電膜（８２０Å）
／集電電極（Ｃｒ／Ａｇ／Ｃｒ（２００Å／１μｍ／４
００Å））をｎ＋ 層上に形成した。
【００５２】このようにして得られた薄膜結晶シリコン
太陽電池についてＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２ ）
光照射下でのＩ−Ｖ特性について測定したところ、セル
面積６ｃｍ２ で開放電圧０．５６Ｖ、短絡光電流３０
ｍＡ／ｃｍ２ 、曲線因子０．７７となり、エネルギー
変換効率１２．９％を得た。 （実施例３）次にｐ＋ μｃ−Ｓｉ／結晶シリコンヘテ
ロ型太陽電池を作製する場合について図８を参照して説
明する。
太陽電池についてＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２ ）
光照射下でのＩ−Ｖ特性について測定したところ、セル
面積６ｃｍ２ で開放電圧０．５６Ｖ、短絡光電流３０
ｍＡ／ｃｍ２ 、曲線因子０．７７となり、エネルギー
変換効率１２．９％を得た。 （実施例３）次にｐ＋ μｃ−Ｓｉ／結晶シリコンヘテ
ロ型太陽電池を作製する場合について図８を参照して説
明する。
【００５３】まず、実施例１と同様なプロセスによりシ
リコンウェハ８０１上にＳｉＯ２ 膜を堆積してａ＝１
２０μｍ，ｂ＝６００μｍで絶縁層８０２のパターニン
グを行なった（図８の（ａ））。さらにＬＰＣＶＤ法に
より前述の表２に示した条件で選択エピタキシャル成長
を行ない、第１シリコン層８０３および第２シリコン層
８０４を積層した（図８の（ｂ））。
リコンウェハ８０１上にＳｉＯ２ 膜を堆積してａ＝１
２０μｍ，ｂ＝６００μｍで絶縁層８０２のパターニン
グを行なった（図８の（ａ））。さらにＬＰＣＶＤ法に
より前述の表２に示した条件で選択エピタキシャル成長
を行ない、第１シリコン層８０３および第２シリコン層
８０４を積層した（図８の（ｂ））。
【００５４】つづいて、シリコンウェハ８０１をＨＦ水
溶液に浸し、第２シリコン層８０４の空隙８０５を通し
て絶縁層８０２を除去し、さらに１ＨＦ＋３ＨＮＯ３
＋８ＣＨ３ ＣＯＯＨ混合液に浸漬して第１シリコン層
８０３のエッチングを行なって第２シリコン層８０４を
シリコンウェハ８０１から分離した（図８の（ｃ））。
溶液に浸し、第２シリコン層８０４の空隙８０５を通し
て絶縁層８０２を除去し、さらに１ＨＦ＋３ＨＮＯ３
＋８ＣＨ３ ＣＯＯＨ混合液に浸漬して第１シリコン層
８０３のエッチングを行なって第２シリコン層８０４を
シリコンウェハ８０１から分離した（図８の（ｃ））。
【００５５】この分離した第２シリコン層８０４をＣｒ
の金属層８０７を蒸着したＳＵＳ基板８０６上に置き、
アニール処理により金属層８０７面と第２シリコン層８
０４との界面にシリサイド層（図示せず）を形成して第
２シリコン層８０４をＳＵＳ基板８０６に固定した（図
８の（ｄ））。さらに、Ｏ２ 雰囲気中でアニールして
酸化を行ない、第２シリコン層８０４の空隙８０５内に
露出しているＣｒの表面を酸化して酸化膜８０９を形成
した（図８の（ｅ））。このとき、第２シリコン層８０
４表面にも酸化膜８０８（ＳｉＯ２ ）が形成されるた
め、その酸化膜８０８をエッチングで除去した後、第２
シリコン層８０４の上に、通常のプラズマＣＶＤ装置に
より、表４に示す条件でｐ型μｃ−Ｓｉ（ｐ型マイクロ
クリスタル−シリコン）層８１０を２００Å堆積させた
（図８の（ｆ））。この時のｐ型μｃ−Ｓｉ層８１０の
暗導電率は〜１０１ｓ・ｃｍ−１であった。
の金属層８０７を蒸着したＳＵＳ基板８０６上に置き、
アニール処理により金属層８０７面と第２シリコン層８
０４との界面にシリサイド層（図示せず）を形成して第
２シリコン層８０４をＳＵＳ基板８０６に固定した（図
８の（ｄ））。さらに、Ｏ２ 雰囲気中でアニールして
酸化を行ない、第２シリコン層８０４の空隙８０５内に
露出しているＣｒの表面を酸化して酸化膜８０９を形成
した（図８の（ｅ））。このとき、第２シリコン層８０
４表面にも酸化膜８０８（ＳｉＯ２ ）が形成されるた
め、その酸化膜８０８をエッチングで除去した後、第２
シリコン層８０４の上に、通常のプラズマＣＶＤ装置に
より、表４に示す条件でｐ型μｃ−Ｓｉ（ｐ型マイクロ
クリスタル−シリコン）層８１０を２００Å堆積させた
（図８の（ｆ））。この時のｐ型μｃ−Ｓｉ層８１０の
暗導電率は〜１０１ｓ・ｃｍ−１であった。
【００５６】
【表４】
このようにしてヘテロ型ｐｎ接合を形成した後にそ
の上にＩＴＯ透明導電膜８１１を約８５０Å電子ビーム
蒸着し、さらに集電電極（Ｃｒ／Ａｇ／Ｃｒ（２００Å
／１μｍ／４００Å））８１２を形成した（図８の（ｇ
））。
の上にＩＴＯ透明導電膜８１１を約８５０Å電子ビーム
蒸着し、さらに集電電極（Ｃｒ／Ａｇ／Ｃｒ（２００Å
／１μｍ／４００Å））８１２を形成した（図８の（ｇ
））。
【００５７】このようにして得られたｐ＋ μｃ−Ｓｉ
／結晶シリコンヘテロ型太陽電池のＡＭ１．５光照射下
でのＩ−Ｖ特性の測定を行なったところ（セル面積６ｃ
ｍ２ ）、開放電圧０．６１Ｖ、短絡光電流３２ｍＡ／
ｃｍ２ 、曲線因子０．７となり、変換効率１３．７％
という高い値が得られた。このようにヘテロ接合を用い
ることによりさらに高い開放電圧が得られる。
／結晶シリコンヘテロ型太陽電池のＡＭ１．５光照射下
でのＩ−Ｖ特性の測定を行なったところ（セル面積６ｃ
ｍ２ ）、開放電圧０．６１Ｖ、短絡光電流３２ｍＡ／
ｃｍ２ 、曲線因子０．７となり、変換効率１３．７％
という高い値が得られた。このようにヘテロ接合を用い
ることによりさらに高い開放電圧が得られる。
【００５８】以上述べたように、本発明によれば、ウェ
ハ上に成長させた良質なエピタキシャルシリコン層を非
単結晶基板上に転写することができ、これにより従来の
ものより高品質で安価な太陽電池が製造されることが示
された。
ハ上に成長させた良質なエピタキシャルシリコン層を非
単結晶基板上に転写することができ、これにより従来の
ものより高品質で安価な太陽電池が製造されることが示
された。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ネルギー変換効率や、安定性等の特性の良好な結晶薄膜
太陽電池を金属基板等の非単結晶基板上に形成すること
が可能となった。これにより、量産性のある安価で良質
の薄型太陽電池を市場に提供することができるようにな
った。
ネルギー変換効率や、安定性等の特性の良好な結晶薄膜
太陽電池を金属基板等の非単結晶基板上に形成すること
が可能となった。これにより、量産性のある安価で良質
の薄型太陽電池を市場に提供することができるようにな
った。
【図１】本発明の、太陽電池の製造方法で用い得るシリ
コンウェハの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（
ｂ）断面図である。
コンウェハの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（
ｂ）断面図である。
【図２】図１に示すシリコンウェハ上に形成したエピタ
キシャルシリコン層の一例を示す図であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）断面図である。
キシャルシリコン層の一例を示す図であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）断面図である。
【図３】抵抗率に対するエッチング速度の変化を示す図
である。
である。
【図４】本発明の、太陽電池の製造方法における、絶縁
層の形成からエピタキシャルシリコン層の分離までの工
程の一例を示す図であり、（ａ）は絶縁層を形成したシ
リコンウェハを示す断面図、（ｂ）は２つのエピタキシ
ャルシリコン層を形成したシリコンウェハを示す断面図
、（ｃ）は絶縁層を除去したシリコンウェハを示す断面
図、（ｄ）はシリコンウェハから分離したエピタキシャ
ルシリコン層を示す断面図である。
層の形成からエピタキシャルシリコン層の分離までの工
程の一例を示す図であり、（ａ）は絶縁層を形成したシ
リコンウェハを示す断面図、（ｂ）は２つのエピタキシ
ャルシリコン層を形成したシリコンウェハを示す断面図
、（ｃ）は絶縁層を除去したシリコンウェハを示す断面
図、（ｄ）はシリコンウェハから分離したエピタキシャ
ルシリコン層を示す断面図である。
【図５】シリコンウェハ上に形成した絶縁層の一例を示
す図であり、（ａ）はエピタキシャルシリコン層形成前
を示す平面図、（ｂ）はエピタキシャリシリコン層形成
後を示す平面図である。
す図であり、（ａ）はエピタキシャルシリコン層形成前
を示す平面図、（ｂ）はエピタキシャリシリコン層形成
後を示す平面図である。
【図６】本発明の、太陽電池の製造方法における選択エ
ピタキシャル成長に用いるＬＰＣＶＤ装置の一例を示す
図である。
ピタキシャル成長に用いるＬＰＣＶＤ装置の一例を示す
図である。
【図７】本発明の、太陽電池の製造方法の一実施例を示
す図であり、（ａ）はシリコンウェハ上に絶縁層を形成
する工程を示す断面図、（ｂ）はシリコンウェハ上に第
１のシリコン層と第２のシリコン層を形成する工程を示
す断面図、（ｃ）はシリコンウェハから第２のシリコン
層を分離する工程を示す断面図、（ｄ）は第２のシリコ
ン層を金属基板に固着する工程を示す断面図、（ｅ）は
第２のシリコン層に半導体接合を形成する工程を示す断
面図、（ｆ）は第２のシリコン層表面を酸化する工程を
示す断面図、（ｇ）は第２のシリコン層上に透明導電膜
と集電電極を形成する工程を示す断面図である。
す図であり、（ａ）はシリコンウェハ上に絶縁層を形成
する工程を示す断面図、（ｂ）はシリコンウェハ上に第
１のシリコン層と第２のシリコン層を形成する工程を示
す断面図、（ｃ）はシリコンウェハから第２のシリコン
層を分離する工程を示す断面図、（ｄ）は第２のシリコ
ン層を金属基板に固着する工程を示す断面図、（ｅ）は
第２のシリコン層に半導体接合を形成する工程を示す断
面図、（ｆ）は第２のシリコン層表面を酸化する工程を
示す断面図、（ｇ）は第２のシリコン層上に透明導電膜
と集電電極を形成する工程を示す断面図である。
【図８】本発明の太陽電池の製造方法の他の実施例を示
す図であり、（ａ）はシリコンウェハ上に絶縁層を形成
する工程を示す断面図、（ｂ）はシリコンウェハ上に第
１のシリコン層と第２のシリコン層を形成する工程を示
す断面図、（ｃ）はシリコンウェハから第２のシリコン
層を分離する工程を示す断面図、（ｄ）は第２のシリコ
ン層を金属基板に固着する固定を示す断面図、（ｅ）は
第２のシリコン層表面を酸化する工程を示す断面図、（
ｆ）は第２のシリコン層に半導体接合を形成する工程を
示す断面図、（ｇ）は第２のシリコン層上に透明導電膜
と集電電極を形成する工程を示す断面図である。
す図であり、（ａ）はシリコンウェハ上に絶縁層を形成
する工程を示す断面図、（ｂ）はシリコンウェハ上に第
１のシリコン層と第２のシリコン層を形成する工程を示
す断面図、（ｃ）はシリコンウェハから第２のシリコン
層を分離する工程を示す断面図、（ｄ）は第２のシリコ
ン層を金属基板に固着する固定を示す断面図、（ｅ）は
第２のシリコン層表面を酸化する工程を示す断面図、（
ｆ）は第２のシリコン層に半導体接合を形成する工程を
示す断面図、（ｇ）は第２のシリコン層上に透明導電膜
と集電電極を形成する工程を示す断面図である。
１０１，４０１，７０１，８０１ シリコンウェ
ハ１０２ 非核形成面 １０３ エピタキシャルシリコン層４０２，７０
２，８０２ 絶縁層４０３，７０５，８０５
空隙 ４０４，４０５，７０３，７０４，８０３，８０４
シリコン層 ６０１ ガス供給系 ６０２ ヒーター ６０３ 石英反応管 ６０４ 基板 ６０５ サセプタ ７０６，８０６ ＳＵＳ基板 ７０７，８０７ 金属層 ７０８ Ｐ＋層 ７０９，８０８，８０９ 酸化膜７１０，８１１
ＩＴＯ透明導電膜８１０ Ｐ＋μｃ−Ｓ
ｉ層 ８１２ 集電電極
ハ１０２ 非核形成面 １０３ エピタキシャルシリコン層４０２，７０
２，８０２ 絶縁層４０３，７０５，８０５
空隙 ４０４，４０５，７０３，７０４，８０３，８０４
シリコン層 ６０１ ガス供給系 ６０２ ヒーター ６０３ 石英反応管 ６０４ 基板 ６０５ サセプタ ７０６，８０６ ＳＵＳ基板 ７０７，８０７ 金属層 ７０８ Ｐ＋層 ７０９，８０８，８０９ 酸化膜７１０，８１１
ＩＴＯ透明導電膜８１０ Ｐ＋μｃ−Ｓ
ｉ層 ８１２ 集電電極
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコンウェハ上に成長せさたエピタ
キシャル膜を用いた太陽電池の製造方法において、前記
シリコンウェハ上に絶縁層を形成してパターニングによ
り該絶縁層の一部のみを残す工程と、選択的エピタキシ
ャル成長法により前記シリコンウェハ上の前記絶縁層以
外の部分に第１のシリコン層を成長させる工程と、選択
的エピタキシャル成長法により前記第１のシリコン層の
上のみに、該第１のシリコン層より比抵抗が大きいシリ
コン層を成長させる工程と、前記絶縁層および第１のシ
リコン層をエッチングにより除去し、前記第２のシリコ
ン層を分離する工程と、前記分離した第２のシリコン層
を金属基板に固着する工程と、該第２のシリコン層の表
面に半導体接合を形成する工程とを有することを特徴と
する太陽電池の製造方法。 - 【請求項２】 第１のシリコン層の比抵抗が１０−２
Ω・ｃｍ以下であり、第２のシリコン層の比抵抗が１０
−１Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１記載
の太陽電池の製造方法。 - 【請求項３】 第１および第２のシリコン層の比抵抗
を、不純物導入によって、制御することを特徴とする請
求項１あるいは２記載の、太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】 不純物導入を、それぞれ第１および第
２のシリコン層の成長中に行なうことを特徴とする請求
項３記載の太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3131615A JPH04333288A (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3131615A JPH04333288A (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04333288A true JPH04333288A (ja) | 1992-11-20 |
Family
ID=15062209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3131615A Pending JPH04333288A (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04333288A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5665607A (en) * | 1993-06-11 | 1997-09-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing thin film solar cell |
| JP2001274084A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-05 | Hiroshi Komiyama | 結晶性シリコン薄膜の製造方法及びその結晶性シリコン薄膜を使用した太陽電池 |
| WO2009104561A1 (ja) * | 2008-02-21 | 2009-08-27 | シャープ株式会社 | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
| JP2010171101A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
| JP2012009870A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-12 | Asm Internatl Nv | 太陽電池の処理方法 |
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