JPH05315629A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池の製造方法

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JPH05315629A
JPH05315629A JP4116233A JP11623392A JPH05315629A JP H05315629 A JPH05315629 A JP H05315629A JP 4116233 A JP4116233 A JP 4116233A JP 11623392 A JP11623392 A JP 11623392A JP H05315629 A JPH05315629 A JP H05315629A
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grooves
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典明 渋谷
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 凹凸の激しい溝を有するシリコン基板へ、簡
単な方法で小さなコンタクトホールを形成する。 【構成】 太陽電池の多結晶シリコン基板1の受光面側
に、第1の溝G1 ,G1…を形成し、これと交差するよ
うに第1の溝G1 より浅い第2の溝G2 を形成する。第
1の溝G1 の側壁と第2の溝G2 の交点に形成される開
口部に電極を形成する。

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の
改良に関するもので、特に、半導体基板の加工方法と電
極形成に関わり、太陽電池の高効率化と低価格化に有効
である。
【0002】
【従来の技術】太陽電池の高効率化を図るための重要技
術の1つとして、素子表面の処理が挙げられる。この中
でも表面反射率の低減や電極接触面積の低減は、発生電
流(I S C )や開放電圧(Vo C )などの増加に直接寄
与する因子であり、特に重要である。
【0003】表面反射率の低減に関しては、従来よりア
ルカリ溶液を用いた異方性エッチングにより、表面に微
小なピラミッドを形成する、いわゆるテクスチャ処理が
行なわれてきた。しかしながら、低価格化を前提とした
多結晶キャスト基板においては、テクスチャ処理に有効
な(100)面をもつ結晶粒の割合が極めて少なく、反
射率の低減に限界があった。そこで、近年開発された処
理方法として、レーザ光の熱エネルギで基板表面へ溝を
形成する方法や、ダイシング装置などで機械的に溝を形
成する方法などが登場した。これらの方法を用いること
により、多結晶基板内の結晶粒の面方位に関係なく、微
小な溝を形成することができ、加工後の反射率の測定お
よび太陽電池の特性結果からも、低反射率化が実現でき
ていることが確認されている。
【0004】一方、電極接触面積の低減に関しては、使
用している半導体基板の表面が平坦な場合や、高々20
μm程度の凹凸ですむ通常のテクスチャ表面の場合に
は、LSI分野で行なわれているフォトエッチング技術
を利用し、受光面上の電極形成部分に、微小なコンタク
トホールを形成することも可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のように多結晶キ
ャスト基板を用いた太陽電池の高効率化を図るには、ま
ず表面反射率を低減するため、微小な溝を多数形成する
必要がある。次に、この受光面でのキャリアの再結合を
防止するために、SiO2 膜などによるパッシベーショ
ン層を形成する必要がある。次に、このパッシベーショ
ン層の上に反射防止膜を形成した後、これら薄膜層を貫
通するように受光面電極を形成するが、電極形成部分で
はパッシベーション効果がなくなるため、可能な限り半
導体基板との接触面積を低減させることが必要である。
【0006】しかしながら、そのために前述のような微
小なコンタクトホールを形成して電極を作る方法は、製
造価格が高くなり、低価格化を前提とした太陽電池プロ
セスでは導入が困難である。特に、上記のような溝加工
を施した多結晶キャスト基板では、表面の凹凸が50〜
100μmもあり、フォトエッチング技術を適用するこ
とが不可能である。
【0007】本発明の目的は、表面に凹凸の激しい溝を
有する半導体基板へ、プロセスが簡単でかつ低価格なコ
ンタクトホールを形成する有効な方法を得ることにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明においては、第1
の導電性を有する一方の面へ第1の溝を形成する工程
と、この面へ第2の導電性を有する層を形成し第1の接
合層を形成する工程と、この第2の導電性の層の表面へ
絶縁部材からなる薄膜層を形成する工程と、この絶縁物
の薄膜層の上から第1の溝より浅くかつ交差する方向に
第2の溝を形成する工程と、この第1の溝の側壁と第2
の溝の交点に形成された点状に並んだ開口部へ第2の導
電性を有する層を形成し第2の接合層を形成する工程
と、この点状に並んだ開口部を介して半導体基板と接触
するように電極形成を行なう工程を設けた。
【0009】
【作用】半導体基板の表面へ形成した第1の溝は、表面
反射率を低減させるように作用する。一方、第1の溝と
交差するように形成した第2の溝は、凹凸の激しい表面
に電流の取出口となる開口部を形成し、これにより第1
の溝の側壁と第2の溝との交点に形成される電極の接触
部が点状となり、その接触面積は著しく低減される。し
たがって、電極と半導体基板との接触部分におけるキャ
リアの再結合が低減され、この結果、太陽電池の特性
(IS C ,Vo C )が改善される。
【0010】
【実施例】図1は、本発明のプロセスにおいてシリコン
基板に溝を形成した状態の斜視図である。図2は、図1
のA−A′断面に対応する後の工程の処理をした状態の
略断面図である。図3は図1のB−B′断面に対応する
後の工程の処理をした状態の略断面図である。
【0011】まず、図1に示すように、P型多結晶キャ
スト基板(100mm角,300μm厚さ)のような多
結晶シリコン基板1を用い、まず受光面側へ第1の溝群
1,G1 …の加工を行なう。溝の加工には、IC等の
チップ切断に用いられるダイシング装置を使用する。加
工条件としては、溝の幅が40μm、深さが70μm、
ピッチが120μmのとき、最も反射率が低くなり、良
好な特性が得られることがわかった。加工の終了した基
板は、洗浄を行なった後、機械的加工により生じた加工
部周辺の破砕層を除去するため、フッ酸(HF)と硝酸
(HNO3 )の混酸によるエッチングと水酸化ナトリウ
ム(NaOH)からなるアルカリ溶液によるエッチング
を施す。
【0012】次に、図2および3に示されるように、P
OCl3 を用い、リン(P)を不純物とした熱拡散を行
ない、多結晶シリコン基板1の表面へ第1のPN接合の
ためN+ 型拡散層2を形成し、続いて酸素雰囲気中でパ
ッシベーション層となるSiO2 酸化膜を形成する。次
に、この酸化膜の上へSi3 4 からなる第1の絶縁膜
とSnO2 からなる第2の絶縁膜を順次形成し2層反射
防止膜およびパッシベーション層3とする。
【0013】次に、裏面の処理に関しては、受光面側を
耐酸性のテープで保護した後、まず上記で形成した2層
反射防止膜およびパッシベーション層3をHFを含む水
溶液で除去する。この後HFとHNO3 からなる混酸で
裏面に残っているN+ 拡散層を除去する。次に、Alペ
ーストを印刷・焼成することにより、BSF層(P
+型)4ならびに裏面電極5を形成する。
【0014】次に、再度受光面側の加工に戻り、上記の
第1の溝にほぼ直交する方向に、第1の溝G1 より浅い
第2の溝G2 をダイシング装置により形成する。ここで
第2の溝G2 の加工条件としては、受光面電極の寸法に
合せ、幅は50μm、ピッチは2.0mmとし、深さは
40μmとする。この加工により受光面には第1の溝G
1 の側壁と第2の溝G2 との交点の電極形成部分に、1
20μmのピッチで点状の開口部が多数形成されること
になる。この第2の溝G2 の加工により、開口部はP型
のシリコン基板面が露出したことになり、このままでは
太陽電池にはならないので、この開口部へ第1のPN接
合のためのN+ 型拡散層2より高濃度な、第2のPN接
合のためのN+ + 型拡散層6を形成する必要がある。本
実施例では、第2の溝G2 加工を行なった後、この受光
面側へリン(P)を含む溶液、たとえばPSG溶液をス
ピン法などで塗布し、熱処理することで形成する。な
お、この塗布拡散による開口部以外のところに対する影
響については、反射防止膜として形成した絶縁膜が拡散
のマスクとなり問題ないことを確かめている。
【0015】次に、受光面電極7の形成について説明す
る。使用する導体材料はAgを含むペーストであり、N
+ 拡散層2またはN+ + 拡散層6に対して良好な電気特
性を有している。このAgペーストを第2の溝G2 部分
に印刷し溝の中へ埋込む。本実施例では、電極幅50μ
mのとき、約3回の重ね印刷で溝に埋込むことができ
た。次に、このペーストを580℃で焼成し電極として
完成させた。上記開口部へ埋込まれた形で受光面電極7
が形成される。また、多結晶シリコン基板1とは、前記
開口部のみで接触している。ここで、開口部以外のとこ
ろに印刷されたペーストについては、上記焼成温度では
SnO2 /Si3 4 からなる絶縁層がバリアとなり、
多結晶シリコン基板1とは接触しないことが確かめられ
ている。ちなみに、この絶縁層を貫通させるためには、
850℃以上の温度が必要である。このようにして形成
された電極は、第1の溝G1 の側壁と第2の溝G2 との
交点である開口部のみで多結晶シリコン基板1と点接触
していることになる。受光面電極7は、第1の溝G1
底部へも埋込まれ、これにより点状に多結晶シリコン基
板1と接触している受光面電極7が連結されていること
になる。第1の溝G1の表面には、絶縁性を有する2層
反射防止膜およびパッシベーション膜3が形成されてい
るので、受光面電極7と多結晶シリコン基板1が電気的
に接触することはない。
【0016】ここで、第2の溝G1 は第1の溝G1 にほ
ぼ直交する方向に形成しているが、これらの溝は直交し
ているとき、第1の溝G1 の側壁と第2の溝G2 との交
点の面積、すなわち受光面電極の接触面積が最小となる
ので、電極部分での再結合損失をより低減することがで
きる。
【0017】なお、実施例では多結晶シリコン基板につ
いて説明したが、それ以外のシリコン基板にも応用でき
る。
【0018】
【発明の効果】素子受光面側へ多数の第1の溝G1 を形
成しているので、多結晶基板内で均一で低い反射率が実
現できる。第1の溝G1 より浅くかつほぼ直交する方向
に第2の溝G2 を形成することにより、第1の溝G1
側壁と第2の溝G2 との交点には点状の開口部が形成さ
れ、これが電極とシリコン基板とのコンタクトホールの
役割を果たしている。これにより、受光面電極の接触面
積が大幅に低減され、従来問題であった電極部分でのキ
ャリアの再結合損失が低下する。すなわち、表面パッシ
ベーション効果が向上し、IS C 、Vo C など素子特性
を改善することができる。
【0019】本発明では、このような小さいコンタクト
ホールの形成を、簡単なダイシング加工のみで行なうこ
とができ、太陽電池の製造工程の低価格化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるシリコン基板に溝を形成した状態
の斜視図である。
【図2】図1のA−A′断面に対応する後の工程の処理
をした状態の略断面図である。
【図3】図1のB−B′断面に対応する後の工程の処理
をした状態の略断面図である。
【符号の説明】
1 多結晶シリコン基板 2 N+ 型拡散層 3 2層反射防止膜およびパッシベーション層 4 BSF層 5 裏面電極 6 N+ + 型拡散層 7 受光面電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電性を有する半導体基板の一方
    の面へ第1の溝を形成する工程と、この面へ第2の導電
    性を有する層を形成し第1の接合層を形成する工程と、
    この第2の導電性を有する層の表面へ絶縁物からなる薄
    膜層を形成する工程と、この絶縁物の薄膜層の上から第
    1の溝より浅くかつこれと交差する方向に第2の溝を形
    成する工程と、この第1の溝の側壁と第2の溝の交点に
    形成された点状に並んだ開口部へ第2の導電性を有する
    層を形成し第2の接合層を形成する工程と、この点状に
    並んだ開口部を介して半導体基板と接触するように電極
    形成を行なう工程を有することを特徴とする太陽電池の
    製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009509353A (ja) * 2005-09-27 2009-03-05 エルジー・ケム・リミテッド p−n接合半導体素子の埋込み接触電極の形成方法及びこれを用いた光電子半導体素子
WO2009118861A1 (ja) * 2008-03-27 2009-10-01 三菱電機株式会社 光起電力装置およびその製造方法
JP2010519732A (ja) * 2007-02-15 2010-06-03 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 凹凸化された表面を備えた太陽電池
JP2011518439A (ja) * 2008-04-18 2011-06-23 1366 テクノロジーズ インク. ソーラーセルの拡散層をパターニングする方法及び当該方法によって作成されたソーラーセル

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