JPH05129640A - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents

太陽電池およびその製造方法

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JPH05129640A JP3291498A JP29149891A JPH05129640A JP H05129640 A JPH05129640 A JP H05129640A JP 3291498 A JP3291498 A JP 3291498A JP 29149891 A JP29149891 A JP 29149891A JP H05129640 A JPH05129640 A JP H05129640A
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実 兼岩
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諭 岡本
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一郎 山嵜
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 アルミニウムペースト焼成法により裏面電界
および裏面電極が形成された太陽電池において、裏面電
極に光反射率の高い材料の電極に置き換えることによ
り、太陽電池の変換効率を向上させる。 【構成】 シリコン基板3上にアルミニウムペースト4
を印刷して焼成すると、アルミニウム拡散層5、アルミ
ニウム・シリコン合金層6および燃焼層7が形成され
る。燃焼層7およびアルミニウム・シリコン合金層6を
エッチングにより除去し、800nm以上の波長の光に
対して高い反射率をもつ材料で新たに裏面電極層を形成
したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単結晶または多結晶シ
リコン基板を用いた太陽電池及びその製造方法に関し、
光電変換効率の高い太陽電池の製造を可能にするもので
ある。
【0002】
【従来の技術】太陽電池素子の製造において、シリコン
基板裏面にアルミニウムペーストを印刷、焼成して裏面
電界層と裏面電極を同時に形成する方法は、多くの単結
晶または多結晶太陽電池で用いられている。以下、従来
法を説明する。
【0003】図2にこの方法による裏面電極形成プロセ
スを示す。シリコン基板3にアルミニウムペースト4を
印刷し(図2−(a))、600℃から950℃の範囲の
温度で焼成すると、アルミニウム拡散層5と合金層6及
び焼成時にできた酸化物やペースト中の樹脂成分の残留
物等から成る燃焼層7ができる(図2−(b))。合金層
6は金属的な性質を持ち、電気抵抗が小さいので、その
まま電極として用いるために残し、表面の焼成層7のみ
を除去する(図2−(c))。必要に応じて接続端子8を
形成するのが一般的な従来法である(図2−(d))。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来法はアルミニウム
拡散層5が裏面電界層として働き、太陽電池の変換効率
を向上させ、またアルミニウム・シリコン合金層6は電
極として利用できるために、簡単な工程で製造できる方
法である。
【0005】しかしながら、アルミニウム・シリコン合
金電極は、入射した光のうち裏面に到達した光を反射し
て、シリコン基板中に戻し光の吸収量を増す裏面反射効
果が電極に銀や銅を使った場合に比べて小さい。そのた
めに、太陽電池が発電に利用し得る光の一部が無駄にな
っているが、合金層を電極として利用する従来法では、
改善の余地がない。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は単結晶または多結晶のシリコン基板を用い
た太陽電池において、光入射側と反対側の基板面にキャ
リア濃度勾配を有するアルミニウム拡散層を有し、該拡
散層に接して銀または銅の薄膜層を裏面電極として形成
したことを特徴とする太陽電池を提供するものである。
【0007】製造方法は単結晶または多結晶のシリコン
基板の上に、アルミニウムを主成分とするペーストをス
クリーン印刷法により塗布し、600℃以上で950℃
以下の温度で焼成した後、基板上に形成された燃焼層と
キャリア濃度が一定のアルミニウム・シリコン合金層を
除去し該露出面上に銀または銅の電極を形成するプロセ
スにより製作することができる。
【0008】また、燃焼層とアルミニウム・シリコン合
金層を除去するにあたり、塩酸を用いて化学的にエッチ
ングを行うことにより、キャリア濃度が一定の層を選択
的に取り除くことが可能である。
【0009】
【作用】単結晶または多結晶シリコン基板にアルミニウ
ムペーストを印刷、焼成すると、図3に例を示すような
キャリヤ濃度の分布ができる。図3の横軸はシリコン基
板における深さを示し、縦軸はキャリヤ濃度を示す。キ
ャリヤ濃度が一定なアルミニウムの高濃度領域1はアル
ミニウムとシリコンの合金層で、それに続いて、キャリ
ヤ濃度が連続的に低下しているアルミニウム拡散層2が
形成される。
【0010】本発明の太陽電池は、従来電極として用い
られていたキャリア濃度が一定の領域であるアルミニウ
ム・シリコン合金層を除去して、光反射率の高い金属材
料を用いて電極を形成しているため、裏面での光反射率
が高まり、シリコン基板中すなわち太陽電池の活性層で
の光吸収量が増し、より大きな出力電流が得られる。キ
ャリア濃度勾配を有するアルミニウム拡散層は残ってい
るので、この層により変換効率の改善に大きな効果があ
る裏面電界効果は従来通り得られる。従って、本発明に
よる太陽電池では、裏面電界効果と裏面反射効果の両方
が最大限に効力を発揮できる構造になっている。
【0011】
【実施例】以下実施例によって本発明を具体的に説明す
る。
【0012】図1に本発明による太陽電池の裏面電極構
造を示す。図1において従来例で説明したのと同様にア
ルミニウムペーストを印刷した後、600℃から950
℃範囲の内の温度で焼成し、その後燃焼層とアルミニウ
ム・シリコン合金層を塩酸を用いてエッチングにより除
去した。この時アルミニウム拡散層5は残った状態でエ
ッチングは停止する。よりアルミニウム濃度の低い面を
露出させる場合は、塩酸によるエッチングの後に、例え
ばフッ酸と硝酸の混合液のようなシリコンを溶解する溶
液中でエッチングすることで可能である。燃焼層とアル
ミニウム・シリコン合金層を除去するときのエッチング
液としては塩酸のほかに、フッ酸、塩酸と硝酸の混合液
等を用いることができる。次にアルミニウム拡散層の露
出面上に真空蒸着法やスパッタリング法により銀または
銅を蒸着して裏面電極9を形成した。裏面電極9を形成
する方法としては、銀や銅をメッキする方法やペースト
材料を印刷する方法等も適用できる。
【0013】図4は本発明により作成された太陽電池と
従来構造の太陽電池の分光感度特性の比較図である。横
軸は入射光の波長を表し、縦軸は太陽電池のスペクトル
感度で単位は単位入射エネルギーあたりの短絡電流で表
されている。実線は従来例であるアルミニウム合金電極
の感度で、点線は本発明の銀電極の感度を示す。同図で
明らかなように、本発明により波長が1000nm以上
の領域で、スペクトル感度が向上しており、出力電流の
増加となって、光電変換効率向上に寄与することが示さ
れている。
【0014】アルミニウム拡散層と銀または銅との間で
良好な電気的接触が形成されない場合は図5に示すよう
な構造にすることによって、良好な電気的接触が形成さ
れる。即ちアルミニウム拡散層5の上に、アルミニウム
やチタニウム等、アルミニウム拡散層との間で電気的接
触が容易に形成される電極材料を用いて、部分的に電極
10を形成し、その上から銀または銅の電極9を形成す
る。このような構造にすることにより、アルミニウム拡
散層との電気的な接触は主として部分的な電極10によ
り形成され、集められた電流は全面に形成された銀また
は銅の電極を通って流れる。アルミニウム拡散層の表面
のほとんどの部分は銀または銅の電極と接しているの
で、光の裏面電極による反射効果は損なわれることがな
い。部分的に形成された電極の形状は、ドット状、スト
ライプ状、または格子状などに形成することができる。
【0015】
【発明の効果】この発明によれば、太陽電池素子裏面に
形成されたアルミニウム拡散層により裏面電界効果が得
られると共に、反射率の高い金または銅の裏面電極層に
より表面からの入射光を裏面で反射する効果が著しく、
出力電流の増加をもたらし、光電変換効率を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の太陽電池の裏面電極構造を説明
する図である。
【図2】従来技術による裏面電極形成工程を説明する図
である。
【図3】アルミニウムペースト焼成後のキャリヤ濃度分
布例を示す図面である。
【図4】従来例と本発明の太陽電池素子のスペクトル感
度特性を比較した図である。
【図5】本発明の他の実施例である。
【符号の説明】
1 アルミニウム合金層 2 アルミニウム拡散層 3 シリコン基板 4 アルミニウムペースト 5 アルミニウム拡散層 6 アルミニウム合金層 7 燃焼層 8 接続端子部 9 光反射電極層 10 部分的に形成された電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 諭 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (72)発明者 山嵜 一郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶または多結晶のシリコン基板を用
    いた太陽電池において、光入射側と反対側の基板面にキ
    ャリア濃度勾配を有するアルミニウム拡散層を有し、該
    拡散層に接して銀または銅の薄膜層を裏面電極として形
    成したことを特徴とする太陽電池。
  2. 【請求項2】 単結晶または多結晶のシリコン基板の上
    に、アルミニウムを主成分とするペーストをスクリーン
    印刷法により塗布し、600℃以上で950℃以下の温
    度で焼成した後、基板上に形成された燃焼層とキャリア
    濃度が一定のアルミニウム・シリコン合金層を除去し該
    露出面上に銀または銅の電極を形成するプロセスを含む
    ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記太陽電池の製造方法において、燃焼
    層とアルミニウム・シリコン合金層を除去するにあた
    り、塩酸を用いて化学的にエッチングを行うことを特徴
    とする請求項2記載の太陽電池の製造方法。
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