JPH05243592A - 太陽電池とその製造方法 - Google Patents

太陽電池とその製造方法

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JPH05243592A
JPH05243592A JP4044972A JP4497292A JPH05243592A JP H05243592 A JPH05243592 A JP H05243592A JP 4044972 A JP4044972 A JP 4044972A JP 4497292 A JP4497292 A JP 4497292A JP H05243592 A JPH05243592 A JP H05243592A
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Takayuki Minamimori
孝幸 南森
Toshihiro Machida
智弘 町田
Yoshihiko Takeda
喜彦 竹田
Toru Nunoi
徹 布居
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池のエネルギー変換効率の向上 【構成】 シリコン基板の表面に一方向に多数のグルー
ブ(溝)が形成され、かつこれと直交して細線電極が形
成された太陽電池において、グルーブの下に、グルーブ
の側部より底部が高濃度で深く接合部を形成してなるこ
とを特徴とする太陽電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池とその製造方法
に関する。さらに詳しくは、特に多結晶構造を有するシ
リコン半導体を使用して光エネルギーを電気エネルギー
に変換する太陽電池で、特にその接合構造とその形成方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】入射太陽光線は、太陽電池の表面で反射
され損失となる。この損失を低減させる方法として、基
板表面をグルーブ(溝)状に加工する方法が知られてお
り、この場合、基板に入射した光は、基板表面及び内部
で多重反射される結果、反射率が低減する。この形状の
他の効果として図1に示すように、グルーブと直交する
方向に細線電極を形成すれば、流れる電流が最短距離で
細線電極に収集されるので、接合層の直列抵抗が小さく
なり、曲線因子が改善される結果、太陽電池の特性改善
が可能となることも知られている。
【0003】従来、シリコン太陽電池の場合、このグル
ーブ表面へのPN接合形成は、例えば基板の導電型がP
型の場合にはPOCl3 を不純物源とする熱拡散法を用
いて、N型接合層の形成によって行われてきた。この熱
拡散法では、グルーブの側部および底部で均一深さの接
合層が形成される。しかし、このようなグルーブ構造を
有する太陽電池に対し、従来のPOCl3 を用いる熱拡
散法で、より高い電流を得るために接合層を均一に浅く
していくと直列抵抗が増加し、曲線因子が低下してしま
う欠点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】グルーブ表面構造の太
陽電池において、浅い接合層を形成しても接合層の実効
的な直列抵抗を増加させることなく、つまり高い曲線因
子を維持しつつ、短絡電流を向上させ、太陽電池の変換
効率の改善を図ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、シリコン基
板の表面に一方向に多数のグルーブ(溝)が形成され、
かつこれと直交して細線電極が形成された太陽電池にお
いて、グルーブの下に、グルーブの側部より底部が高濃
度で深く接合部を形成してなることを特徴とする太陽電
池を提供する。
【0006】このような太陽電池は、シリコン基板の表
面に一方向に多数のグルーブを形成し、エッチング加工
し、次いで接合部形成用の不純物を含有の塗布液中に浸
漬し、グルーブ表面を上向きの状態で塗布液を乾燥させ
た後、熱拡散処理を行い、次に常法に従って細線電極を
形成して請求項1項の太陽電池を得ることを特徴とする
太陽電池の製造方法によって形成される。
【0007】本発明のシリコン基板は多結晶または単結
晶シリコンが好適に適用される。接合部形成用の不純物
を含有する塗布液に用いられる不純物としてはP型ドー
ピングには5族の元素があげられ、例えばP,As,S
bなどであり、このうちPが好適である。N型ドーピン
グ用には、3族の元素があげられ、例えばB,Al,G
a,Inなどであり、このうちBが好適である。塗布液
としては、例えば、Pについては、エチルアルコール8
0ccに、五酸化リンP2 5 を5g、ケイ酸エチル
Si(OC2 5 4 を10ccおよび酢酸を8cc溶
解させたものが挙げられる。Bについては、エチルアル
コール70cc、3酸化2ホー素(B2 3 )6gをケ
イ酸エチル10ccおよび酢酸9ccに溶解させた塗布
液が挙げられる。
【0008】シリコン基板上に施されるグルーブ加工
は、通常の機械的な方法、例えばICの分野でよく使わ
れるダイサーなどを用いて行われる。そのピッチは50
〜150μm、深さは50〜90μmが適当である。こ
の時のグルーブの長手方向の形状は直線でも波線でもよ
く、さらに溝形状はU字状あるいはV字状のいずれであ
ってもよい。
【0009】エッチング加工は、通常エッチング剤を用
いて行われる。エッチング剤としてはシリコン基板面を
腐食させる作用をもつものがよく、フッ素化合物と酸の
混合物、例えばHNO3 とHFの混酸液(容積比3:
1)が挙げられる。エッチング時間は、約20秒が適当
である。このエッチング加工により、グルーブ加工時に
生成した破砕層の除去と低反射率化が達せられる。
【0010】接合部は不純物のドーピングによって形成
される。この発明では、まずグルーブの形成された基板
をP型またはN型ドーピングさせる不純物を含む前記塗
布液中に浸される。次いで、基板は、一定速度で引き上
げるのが好ましい。次いで、グルーブ面を上向きにして
乾燥させる。この方法により、グルーブ底部にはその側
部に比較して厚い溶質の膜が形成される。
【0011】続いて、石英管等の炉中で、熱拡散を行
う。この時の温度は850〜900℃、熱処理時間は1
0〜20分が適当である。かくして、グルーブの下に接
合層が形成されるが、底部では高濃度で深い接合層が、
斜面には浅い接合層が同時に形成される。最後に、細線
電極が作成されるが、その作成方法は細線電極の方向
が、前記グルーブの長手方向と直交していればよく、常
法の材料および製造方法で行うことができる。
【0012】
【作用】かくして、この発明の半導体基板中に形成され
る接合部は、グルーブ底部に長手方向に連続して高濃度
で深い接合層となり、細線電極方向へ流れる光電流にた
いする接合層全体の実効的な直列抵抗が増加することは
ない。従って、斜面の接合層を浅くしても、実効的な接
合層の抵抗増加にはならず、曲線因子の低下を招くこと
なく、接合層を浅くした部分での光発生電流の増加が図
れる結果、太陽電池の特性改善が可能となる。
【0013】
【実施例】この発明の実施例を断面図で説明する。図2
A〜Eは、この発明の一実施例の工程順に、太陽電池の
断面図を示したものである。図2Aに示すように、P型
で1Ω・cmの比抵抗値を有するシリコン多結晶基板1
を準備する。続いて、ICの分野でよく使われているダ
イサーを用いて、ピッチ120μm、深さ70μmのグ
ルーブを機械的な方法で形成した後、グルーブ加工時の
破砕層の除去と低反射率化のために、HNO3 とHFの
混酸液(容積比3:1)で20秒間エッチングして、図
2Bに示すグルーブ2を得る。この基板をリンを含む塗
布液(以下PSG液と言う)中に浸し、一定速度で引き
上げた後、グルーブ面を上向きにして乾燥させる。この
方法により、図2Cに示すようにグルーブ底部には膜厚
の厚いPSG膜3が形成される。このPSG液の成分
は、エチルアルコール80ccに、五酸化リンP2 5
を5g、ケイ酸エチル Si(OC2 5 4 を10c
cおよび酢酸8ccを溶解させたものである。続いて、
850℃の石英管の炉中で、20分間の熱拡散を行う
と、図2Dに示すようなグルーブ底部には高濃度で深い
接合層4が、斜面には浅い接合層5が同時に形成され
る。次に、図2Eに示すように、常圧CVD法でTiO
2 反射防止膜6を形成し、Alペーストを印刷焼成する
ことで、裏面電極部分7とP+ 高濃度層8を得た。最後
に図1に示すように、グルーブと直交するように細線電
極を形成して太陽電池とした。
【0014】表1は、本発明で浅い接合形成を行った太
陽電池とPOCl3 を用いて従来の接合形成を行った太
陽電池の電流電圧特性を示している。
【0015】
【表1】 本発明の方法で作製した太陽電池の特性は、従来法と比
較して、曲線因子と短絡電流の向上により、変換効率が
0.9%改善された。
【0016】
【発明の効果】本発明をグルーブ構造の太陽電池の接合
形成を用いることにより、グルーブ斜面に比べ、底部に
は高濃度で深い接合層が形成される。従って、斜面の接
合層を浅く形成しても、実効的な接合層の直列抵抗増加
にはならないので、曲線因子の低下を招くことなく、接
合層を浅くした部分での光発生電流の増加が図れる結
果、太陽電池特性の改善が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の太陽電池の外観図である。
【図2】本発明の太陽電池の作製手順をA〜Eの順で示
す図である。
【符号の説明】
1 シリコン多結晶基板 2 グルーブ 3 PSG膜 4 深い接合層 5 浅い接合層 6 TiO2 反射防止膜 7 裏面電極部 8 P+ 高濃度層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 布居 徹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板の表面に一方向に多数のグ
    ルーブ(溝)が形成され、かつこれと直交して細線電極
    が形成された太陽電池において、グルーブの下に、グル
    ーブの側部より底部が高濃度で深く接合部を形成してな
    ることを特徴とする太陽電池。
  2. 【請求項2】 シリコン基板の表面に一方向に多数のグ
    ルーブを形成し、エッチング加工し、次いで接合部形成
    用の不純物を含有の塗布液中に浸漬し、グルーブ表面を
    上向きの状態で塗布液を乾燥させた後、熱拡散処理を行
    い、次に常法に従って細線電極を形成して請求項1項の
    太陽電池を得ることを特徴とする太陽電池の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005123447A (ja) * 2003-10-17 2005-05-12 Shin Etsu Handotai Co Ltd 太陽電池及びその製造方法
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