JPH05167090A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池の製造方法

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JPH05167090A
JPH05167090A JP3331835A JP33183591A JPH05167090A JP H05167090 A JPH05167090 A JP H05167090A JP 3331835 A JP3331835 A JP 3331835A JP 33183591 A JP33183591 A JP 33183591A JP H05167090 A JPH05167090 A JP H05167090A
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JP
Japan
Prior art keywords
silicon
type
solar cell
glass
silicon particles
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Pending
Application number
JP3331835A
Other languages
English (en)
Inventor
Takushi Itagaki
卓士 板垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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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Publication of JPH05167090A publication Critical patent/JPH05167090A/ja
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    • YGENERAL 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
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高価な半導体製造設備を使用せず、簡単な製
造プロセスで作製できる太陽電池を提供する。 【構成】 ガラス基板2を用い、ガラス層3をシリコン
粒1をガラス基板2上に固定するための透明接着剤とし
て使用し、pn接合の形成と取り出し電極の形成をp型
およびn型ドーパントを含んだ導電性ペーストの焼成に
よって行うことを特徴としている。 【効果】 製造設備に半導体製造設備を使用せずに太陽
電池の製造ができるため、設備コストを安くできる。ま
た、安価な材料が使用でき、かつ工程が簡単なため、低
コストで大量生産の可能な太陽電池を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粉末シリコンを用いた
太陽電池の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、例えば米国特許U.S.Patent 4,2
70,263 Jun.2,1981 "GLASS SUPPORT LIGHT ENERGY CONV
ERTER"に示された従来のシリコン粒を用いた太陽電池を
示す断面図である。この図において、31,32は光電
変換を行う球状のシリコン粒であり、それぞれのシリコ
ン粒、すなわちp型シリコン粒31bの表面にn型層3
1aを形成し、また、n型シリコン粒32bの表面にp
型層32aを形成して、np接合31c,pn接合32
cを形成している。33は前記シリコン粒31,32を
固定するガラス層、34は前記シリコン粒31,32の
光入射側に接して設けられた透明電極、この透明電極3
4の設けられているシリコン粒31,32それぞれの裏
面において、ガラス層33から露出した部分は、形成さ
れているnpあるいはpn接合の接合深さ以下にエッチ
ングされており、それぞれのエッチングされた接合部分
にはこれを保護するガラス層35が形成されている。3
6は前記シリコン粒31,32の裏面のエッチング表面
に接してそれぞれを電気的に直列接続するために設けら
れた金属電極である。
【0003】次に、従来例の製造方法について説明す
る。以下に示すステップ(1)〜 (7)のようなプロセスフ
ローで作製される。 (1) キャスト 一般的なセラミックシートの製造方法であるテープキャ
ストプロセスを用いて、シリコン粒とガラス粉末および
有機バインダを混合したスラリをベース材であるプラス
ティックシート上に塗布し、薄く引き延ばす。このよう
にしてできたプラスティックシート上には、間をガラス
粉末で充填されたシリコン粒がシート状に1層ずつ並
ぶ。これを乾燥,固化させた後、プラスティックシート
から剥す。 (2) 焼結 固化したシリコン粒とガラス層からなるシートを適当な
大きさにカットしてベルト式の炉で焼結する。 (3) バック・エッチ シートをワックスでガラス板に張り付ける。この後、H
Fでガラス層の表面をエッチングし、シリコン粒表面の
一部を露出させる。シリコンエッチング液で露出したシ
リコン粒表面の拡散層をエッチングする。 (4) ガラス充填 露出したpn接合部分をガラスで覆い、絶縁する。 (5) コンタクト、メタライズ HFでライトエッチしてシリコン粒のベース部分を露出
させ、メタル(Ti)を蒸着して裏面電極とする。 (6) フロント・エッチ 裏面電極をマスクして、表側のガラス層をHFでエッチ
ングする。 (7) 白金スパッタ 表側に白金を薄く蒸着する。この後、HFでライトエッ
チしてシリコン粒の上以外の白金を除去してセルが完成
する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のシリコン粒を用
いた太陽電池は以上のような構成と作製プロセスフロー
で製造されるので、シリコン粒表面の拡散層形成に半導
体製造設備である拡散炉および蒸着(スパッタ)装置等
が必要であるため、設備コストが大きく、エッチングを
繰り返すため、工程数が多い等の問題点があった。
【0005】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたものであり、高価な半導体製造設備を使用せ
ず、簡単な製造プロセスで作製できる太陽電池の製造方
法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る太陽電池の
製造方法は、シリコン粒をガラス基板上に固定するため
の透明接着剤としてガラス層を使用し、pn接合の形成
と取り出し電極の形成はp型およびn型ドーパントを含
んだ導電性ペーストの焼成によって行うものである。
【0007】
【作用】本発明においては、太陽電池を構成するガラス
層がシリコン粒をガラス基板上に固定するための透明接
着剤として機能するため、多数のシリコン粒を結合、自
己保持させるよりも原料であるガラス粉末の使用量が大
幅に少ない。また、p型およびn型ドーパントを含んだ
導電性ペーストを使用するため、その焼成によって拡散
によるpn接合の形成と取り出し電極の形成を同時に行
うことができ、かつ太陽光の入射面であるガラス基板側
には電極が存在しないため、電極形成による受光面積の
低下が発生しない。また、電極が全て裏面に形成される
ため、隣接する太陽電池との接続を容易に行うことがで
きる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1について説明
する。図1において、1はシリコン粒、2はガラス基
板、3は前記シリコン粒1をガラス基板2に接着し、溶
融して固定させるガラス層、4はp型ドーパントを含ん
だ導電性(Ag)ペーストからなる電極、4aはp型拡
散層、5はn型ドーパントを含んだ導電性(Ag)ペー
ストからなる電極、5aはn型拡散層である。
【0009】次に、本発明の構造および製造プロセスに
ついて説明する。以下に示すステップ (1)〜 (6)のよう
なプロセスフローで作製される。 (1) ガラス層形成 ガラス基板2上に有機バインダと粉末ガラスおよび溶剤
のいわゆるペースト状の混合物を塗布し、ガラス層3を
形成する。 (2) シリコン粒の固定 ガラス層3上にシリコン粒1を散布し圧着させる。ガラ
ス層3と接着されるシリコン粒1は1層のみで2層以降
のシリコン粒1はガラス層3と接触しないため、ガラス
基板2上に残らない。 (3) 焼結 コンベア炉でガラス層3を溶融させ、ガラス基板2上に
シリコン粒1を前記ガラス層3で焼結させる。 (4) エッチング HFによりシリコン粒1表面の酸化膜を除去する。 (5) ペースト印刷、乾燥 p型ドーパントを含んだ導電性(Ag)ペーストからな
る電極4を所定の間隔と幅でライン状に印刷し、乾燥さ
せる。この後、n型ドーパントを含んだ導電性(Ag)
ペーストからなる電極5を導電性(Ag)ペーストから
なる電極4の間隔内にライン状に印刷し、乾燥させる。 (6) 焼成、拡散 コンベア炉で焼成することで、Agペーストからなる電
極が形成され、同時にp型,n型ドーパントがそれぞれ
シリコン粒1表面に拡散され、pおよびn型拡散層4
a,5aが形成されて、セルが完成する。
【0010】なお、上記において、例えばペースト幅お
よび間隔を100μmとすれば、Si特性が300μm
以上400〜500μmまでとなる。各ドーパントの濃
度は1017〜1021cm-3の範囲、粒径の範囲は150
μm〜数μm、ドーパントはp型ペーストでB23
n型でP25 があげられる。
【0011】p型,n型ドーパントを含んだ導電性(A
g)ペーストからなる電極4,5を印刷形成する際、使
用したシリコン粒1の粒径の1/3未満のパターン幅お
よび間隔で交互にライン状に印刷することにより、図2
に示すようにガラス基板2上に並んだ全てのシリコン粒
1表面にp型拡散層4aおよびn型拡散層5aが形成さ
れる。例えば、シリコン粒1がランダムにガラス基板2
上に設置された場合でも、一対のp型,n型拡散層4
a,5aが形成されるので、シリコン粒1の設置方法に
制限を与えない。また、ライン間隔およびパターン幅が
シリコン粒1の粒径の1/3以上である場合、シリコン
粒1の中でp型拡散層4aあるいはn型拡散層5aのど
ちらか片方のみしか形成されないシリコン粒が発生する
ため、単位面積あたりの発電に寄与するシリコン粒数が
減少し効率が低下する。
【0012】上記実施例では基本的な構造,製造プロセ
スを示したが、シリコン粒1の表面をあらかじめ酸化し
たものを使用することで、プロセス中の不純物汚染が防
止でき、ガラス層3との付着力が向上する。また、ガラ
ス粉末の純度が低純度のものを使用できるため、材料コ
ストが低減できる。
【0013】また、使用するシリコン粒1の形状が扁平
状(フリット)であれば、印刷形成する導電性(Ag)
ペーストからなる電極4,5のパターン幅を広げること
ができ、印刷スペックが緩くできる。さらに、ガラス基
板2にソーラースルー強化ガラスを用いることで、効率
の向上がはかれる。このソーラースルー強化ガラスは、
白板ガラスを熱処理することで、特に機械的な衝撃に強
くしたもので、さらに太陽光のスペクトル全域(λ=4
00nm〜1200nm)でほぼ透明である特徴を有す
る。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、シリコ
ン粒をガラス基板上に固定するための透明接着剤として
ガラス層を使用し、pn接合の形成と取り出し電極の形
成はp型およびn型ドーパントを含んだ導電性ペースト
の焼成によって行うので、製造設備に半導体製造設備を
使用せずに太陽電池の製造ができるため、設備コストを
安くできる。また、安価な材料が使用でき、かつ工程が
簡単なため、低コストで大量生産の可能な太陽電池を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構造断面図である。
【図2】本発明の導電ペースト印刷パターンの概要図で
ある。
【図3】従来の構造断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン粒 2 ガラス基板 3 ガラス層 4 p型ドーパントを含んだAgペーストからなる電
極 4a p型拡散層 5 n型ドーパントを含んだAgペーストからなる電
極 5a n型拡散層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】なお、上記において、例えばペースト幅お
よび間隔を100μmとすれば、Si粒径が300μm
以上400〜500μmまでとなる。各ドーパントの濃
度は1017〜1021cm-3の範囲、粒径の範囲は150
μm〜数m、ドーパントはp型ペーストでB23
n型でP25 があげられる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】p型,n型ドーパントを含んだ導電性(A
g)ペーストからなる電極4,5を印刷形成する際、使
用したシリコン粒1の粒径の1/3未満のパターン幅お
よび間隔で交互にライン状に印刷することにより、図
に示すようにガラス基板2上に並んだ全てのシリコン粒
1表面にp型拡散層4aおよびn型拡散層5aが形成さ
れる。例えば、シリコン粒1がランダムにガラス基板2
上に設置された場合でも、一対のp型,n型拡散層4
a,5aが形成されるので、シリコン粒1の設置方法に
制限を与えない。また、ライン間隔およびパターン幅が
シリコン粒1の粒径の1/3以上である場合、シリコン
粒1の中でp型拡散層4aあるいはn型拡散層5aのど
ちらか片方のみしか形成されないシリコン粒が発生する
ため、単位面積あたりの発電に寄与するシリコン粒数が
減少し変換効率が低下する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン粒をガラス基板上に溶融ガラス
    で固定し、露出したシリコン粒表面にp型およびn型ド
    ーパントを含んだ導電性ペーストをライン状に交互に印
    刷塗布し、その後、焼成して各ドーパントをそれぞれの
    シリコン粒中に拡散させてpn接合を形成する工程を含
    むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
  2. 【請求項2】 p型およびn型ドーパントを含んだ導電
    性ペーストは、使用したシリコン粒の粒径の1/3未満
    の間隔およびパターン幅でライン状に印刷して形成する
    ことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 シリコン粒の表面に酸化膜をあらかじめ
    形成しておくことを特徴とする請求項1に記載の太陽電
    池の製造方法。
JP3331835A 1991-12-16 1991-12-16 太陽電池の製造方法 Pending JPH05167090A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006093433A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Sharp Corp 太陽電池の製造方法
JP2013519243A (ja) * 2010-02-08 2013-05-23 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー Mwtシリコン太陽電池の製造方法
JP2013140967A (ja) * 2011-12-29 2013-07-18 Qinghua Univ 太陽電池
KR20200008393A (ko) * 2018-07-16 2020-01-28 한국에너지기술연구원 P형 및 n형 공존 웨이퍼 제조방법, 이에 의해 제조된 p형 및 n형 공존 웨이퍼, p형 및 n형 공존 웨이퍼를 이용한 태양전지 제조방법 및 이에 의해 제조된 태양전지

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