JPH0548123A - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
- Publication number
- JPH0548123A JPH0548123A JP3203158A JP20315891A JPH0548123A JP H0548123 A JPH0548123 A JP H0548123A JP 3203158 A JP3203158 A JP 3203158A JP 20315891 A JP20315891 A JP 20315891A JP H0548123 A JPH0548123 A JP H0548123A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- back surface
- semiconductor substrate
- substrate
- impurity diffusion
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、光電変換素子において、電流特
性を向上させることを可能とした構造を有する光電変換
素子の提供を目的とする。 【構成】 第１導電型の半導体基板の裏面側表面に、所
定の間隔をもって第２導電型の不純物拡散領域が形成さ
れている。この不純物拡散領域により、裏面近傍で生成
されるキャリアを収集することができる。
性を向上させることを可能とした構造を有する光電変換
素子の提供を目的とする。 【構成】 第１導電型の半導体基板の裏面側表面に、所
定の間隔をもって第２導電型の不純物拡散領域が形成さ
れている。この不純物拡散領域により、裏面近傍で生成
されるキャリアを収集することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光電変換素子に関
し、特に、その光電変換素子の電流特性を向上させるこ
とを可能とした光電変換素子の構造に関するものであ
る。
し、特に、その光電変換素子の電流特性を向上させるこ
とを可能とした光電変換素子の構造に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】光電変換素子の一例としてシリコン太陽
電池の構造について、図１６を参照して説明する。
電池の構造について、図１６を参照して説明する。
【０００３】従来、シリコン太陽電池は、たとえばｐ型
半導体基板３１の表面すなわち受光面側に、ＮａＯＨを
含むアルカリ溶液で異方性エッチングを行ない、光学的
に優れた微小なピラミッド状の凹凸からなるテキスチャ
構造を形成する。その後、ＰＯＣｌ3 などの熱拡散を行
なって、たとえばｎ型半導体層３２を形成し、これらの
半導体層の界面にｐｎ接合を形成する。さらに、受光面
側には、全面にわたりパッシベーションのためのＳｉＯ
2 膜３３および反射低減のための反射防止膜３４が形成
される。
半導体基板３１の表面すなわち受光面側に、ＮａＯＨを
含むアルカリ溶液で異方性エッチングを行ない、光学的
に優れた微小なピラミッド状の凹凸からなるテキスチャ
構造を形成する。その後、ＰＯＣｌ3 などの熱拡散を行
なって、たとえばｎ型半導体層３２を形成し、これらの
半導体層の界面にｐｎ接合を形成する。さらに、受光面
側には、全面にわたりパッシベーションのためのＳｉＯ
2 膜３３および反射低減のための反射防止膜３４が形成
される。
【０００４】次に、反射防止膜３４の表面からｎ型半導
体層３２の表面に達する所望のくし形の主電極３５が形
成される。この場合、反射防止膜３４およびＳｉＯ2 膜
３３に穴を明けて、主電極３５を蒸着する方法もある
が、近年は量産化のため、反射防止膜３４の表面にＡｇ
を主成分とする金属ペーストを印刷し、焼成により前記
反射膜３４およびＳｉＯ2 膜３３を貫通して、ｎ型半導
体層３２と接する焼成貫通型の電極が用いられている。
体層３２の表面に達する所望のくし形の主電極３５が形
成される。この場合、反射防止膜３４およびＳｉＯ2 膜
３３に穴を明けて、主電極３５を蒸着する方法もある
が、近年は量産化のため、反射防止膜３４の表面にＡｇ
を主成分とする金属ペーストを印刷し、焼成により前記
反射膜３４およびＳｉＯ2 膜３３を貫通して、ｎ型半導
体層３２と接する焼成貫通型の電極が用いられている。
【０００５】一方、裏面側には、Ａｌペーストを裏面に
印刷して焼成することにより裏面電極３６が形成されて
いる。また近年では、ＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃ
ｅＦｉｅｌｄ）を（図示せず）裏面近傍に形成すること
も多い。
印刷して焼成することにより裏面電極３６が形成されて
いる。また近年では、ＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃ
ｅＦｉｅｌｄ）を（図示せず）裏面近傍に形成すること
も多い。
【０００６】上記構成よりなる太陽電池セルの動作原理
は、図１７ないし図１９を参照して、まず、平行状態に
あるｐｎ接合のｐ型層とｎ型層に、それぞれ１個の格子
が入射して、電子を電導体に上げた場合を考えてみる。
は、図１７ないし図１９を参照して、まず、平行状態に
あるｐｎ接合のｐ型層とｎ型層に、それぞれ１個の格子
が入射して、電子を電導体に上げた場合を考えてみる。
【０００７】電子については、図１７に示すように、上
方向に電子のエネルギをとる。図１７より、ｐ層で発生
した電子は、エネルギの段差（下り坂）を右側のｎ層に
向かって転げ落ちるが、ｎ層で発生した電子は左側に動
こうとしても、上り坂に妨げられて移動できず、ｎ層に
止まることが容易に説明できる。
方向に電子のエネルギをとる。図１７より、ｐ層で発生
した電子は、エネルギの段差（下り坂）を右側のｎ層に
向かって転げ落ちるが、ｎ層で発生した電子は左側に動
こうとしても、上り坂に妨げられて移動できず、ｎ層に
止まることが容易に説明できる。
【０００８】一方、正孔の動きについては、正孔のエネ
ルギを上方向にとると、図１８に示すように、ＥF （フ
ェルミレベル）を軸にして、図１７と上下対称の形に表
わすことができ、正孔の動きとしては電子とは逆に、ｎ
層で発生した正孔がｐ層へ移動し、ｐ層の正孔はそのま
ま止まることがわかる。
ルギを上方向にとると、図１８に示すように、ＥF （フ
ェルミレベル）を軸にして、図１７と上下対称の形に表
わすことができ、正孔の動きとしては電子とは逆に、ｎ
層で発生した正孔がｐ層へ移動し、ｐ層の正孔はそのま
ま止まることがわかる。
【０００９】次に、光の量は増えて、起電力（電圧）が
発生している状態を、通常の電子エネルギを上方へとっ
た図１９を参照して説明する。
発生している状態を、通常の電子エネルギを上方へとっ
た図１９を参照して説明する。
【００１０】この図において、先に示した図１７および
図１８により、光により発生した電子と正孔の移動の結
果、電子がｎ層に、正孔がｐ層に分離して進められてい
る状態を示す。電気的には、ｐ層がプラスに、ｎ層がマ
イナスに帯電したことになり、両層内のフェルミレベル
間には帯電した荷電量に対応した段差（ΔＥF ）が生じ
る。このΔＥF が光照射によって発生した起電力で、両
端に電圧系をつなぐと、フェルミレベルが高くなってい
るｎ層側がマイナスで、ｐ層側がプラスの極性の電圧が
観測されその値は、 Ｖ＝ΔＥF ／ｑ となる。
図１８により、光により発生した電子と正孔の移動の結
果、電子がｎ層に、正孔がｐ層に分離して進められてい
る状態を示す。電気的には、ｐ層がプラスに、ｎ層がマ
イナスに帯電したことになり、両層内のフェルミレベル
間には帯電した荷電量に対応した段差（ΔＥF ）が生じ
る。このΔＥF が光照射によって発生した起電力で、両
端に電圧系をつなぐと、フェルミレベルが高くなってい
るｎ層側がマイナスで、ｐ層側がプラスの極性の電圧が
観測されその値は、 Ｖ＝ΔＥF ／ｑ となる。
【００１１】結論的には、この起電力によって負荷に電
力を供給する働きが、太陽電池セルの動作原理である。
力を供給する働きが、太陽電池セルの動作原理である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成よりなる太陽電池セルにおいては、太陽電池セル裏面
近傍で発生したキャリアは、基板の厚み以上の拡散長を
有しないと電流に寄与せず、特に、拡散長の短い基板に
おいては、裏面近傍で発生したキャリアは、ほとんど電
流に寄与しないという問題点があった。
成よりなる太陽電池セルにおいては、太陽電池セル裏面
近傍で発生したキャリアは、基板の厚み以上の拡散長を
有しないと電流に寄与せず、特に、拡散長の短い基板に
おいては、裏面近傍で発生したキャリアは、ほとんど電
流に寄与しないという問題点があった。
【００１３】従来、単結晶基板では、電子の拡散長は、
５００μｍ程度であり、電子は基板の厚み３００〜４０
０μｍを拡散できた。しかし、最近低コスト基板として
用いられるようになった多結晶基板においては、その拡
散長は、１００〜１５０μｍと小さく、３００〜４００
μｍの厚みの基板においては、裏面近傍で発生したキャ
リアの電流への寄与は少なかった。図２０に、従来方法
で作成した単結晶および多結晶太陽電池セルの分光感度
特性を示す。多結晶太陽電池セルでは、キャリアの拡散
長の減少に伴ない長波長感度が減少し、裏面近傍で発生
したキャリアの電流への寄与が減少していることがわか
る。このような問題の解決の手段として、基板を薄くす
る方法が現在多く検討されている。
５００μｍ程度であり、電子は基板の厚み３００〜４０
０μｍを拡散できた。しかし、最近低コスト基板として
用いられるようになった多結晶基板においては、その拡
散長は、１００〜１５０μｍと小さく、３００〜４００
μｍの厚みの基板においては、裏面近傍で発生したキャ
リアの電流への寄与は少なかった。図２０に、従来方法
で作成した単結晶および多結晶太陽電池セルの分光感度
特性を示す。多結晶太陽電池セルでは、キャリアの拡散
長の減少に伴ない長波長感度が減少し、裏面近傍で発生
したキャリアの電流への寄与が減少していることがわか
る。このような問題の解決の手段として、基板を薄くす
る方法が現在多く検討されている。
【００１４】しかしながら、基板を薄くする方法には以
下に述べる問題点が生じている。 機械的強度を保つ
ためには、たとえば１０ｃｍ角の基板では２００μｍ程
度の厚みが必要で、これ以上基板を薄くするのは実用上
難しく、また新しいプロセス技術が必要になる 光の
吸収のためには、半導体基板にある程度の厚みが必要で
あり、基板の薄型化に伴ない、半導体基板内部での光の
吸収量は減少し、２００μｍ程度あるいはそれ以下にす
るためには、裏面で光を基板内に反射させて、等価的な
光路を増加させる方法などの光閉込めの技術が必要にな
るなどの問題点があった。
下に述べる問題点が生じている。 機械的強度を保つ
ためには、たとえば１０ｃｍ角の基板では２００μｍ程
度の厚みが必要で、これ以上基板を薄くするのは実用上
難しく、また新しいプロセス技術が必要になる 光の
吸収のためには、半導体基板にある程度の厚みが必要で
あり、基板の薄型化に伴ない、半導体基板内部での光の
吸収量は減少し、２００μｍ程度あるいはそれ以下にす
るためには、裏面で光を基板内に反射させて、等価的な
光路を増加させる方法などの光閉込めの技術が必要にな
るなどの問題点があった。
【００１５】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、半導体基板の裏面近傍で発生したフォト
キャリアを収集するための電極を設けることにより、従
来は電流への寄与の少なかった裏面近傍で生成されるキ
ャリアを効率的に収集し、光電変換素子の特性、特に電
流特性を向上させることを目的とする。
されたもので、半導体基板の裏面近傍で発生したフォト
キャリアを収集するための電極を設けることにより、従
来は電流への寄与の少なかった裏面近傍で生成されるキ
ャリアを効率的に収集し、光電変換素子の特性、特に電
流特性を向上させることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明による光電変換
素子の構造によれば、第１導電型の半導体基板と、この
第１導電型の半導体基板の表側表面全面に形成された第
２導電型の受光面不純物拡散領域と、この受光面不純物
拡散領域の表面に配置された受光面主電極とを有してい
る。また、上記第１導電型の半導体基板の裏側表面から
所定の深さにかけて所定の間隔を持って平行に埋込み形
成された、複数の第２導電型の裏面不純物拡散領域と、
この裏面不純物拡散領域の各々の表面に配置された裏面
集電極とを有している。さらに、上記裏面不純物拡散領
域間に挟まれた裏側表面に配置された、前記半導体基板
の裏面電極とを備えている。
素子の構造によれば、第１導電型の半導体基板と、この
第１導電型の半導体基板の表側表面全面に形成された第
２導電型の受光面不純物拡散領域と、この受光面不純物
拡散領域の表面に配置された受光面主電極とを有してい
る。また、上記第１導電型の半導体基板の裏側表面から
所定の深さにかけて所定の間隔を持って平行に埋込み形
成された、複数の第２導電型の裏面不純物拡散領域と、
この裏面不純物拡散領域の各々の表面に配置された裏面
集電極とを有している。さらに、上記裏面不純物拡散領
域間に挟まれた裏側表面に配置された、前記半導体基板
の裏面電極とを備えている。
【００１７】
【作用】半導体基板の裏側表面から所定の深さにかけ
て、所定の間隔をもって平行に埋込み形成された、複数
の第２導電型の裏面不純物拡散領域を設けることによ
り、裏面近傍で生成されるキャリアを、収集することが
できる。
て、所定の間隔をもって平行に埋込み形成された、複数
の第２導電型の裏面不純物拡散領域を設けることによ
り、裏面近傍で生成されるキャリアを、収集することが
できる。
【００１８】
【実施例】以下、この発明に基づいた太陽電池セルにつ
いて、図１ないし図８を参照して説明する。なお、図１
は、本実施例における太陽電池セルの最終断面構造を示
している。
いて、図１ないし図８を参照して説明する。なお、図１
は、本実施例における太陽電池セルの最終断面構造を示
している。
【００１９】この実施例における太陽電池セルの基板に
は、この発明の特徴が最もよく生かされる多結晶半導体
基板を用いているが、単結晶半導体基板を用いても同様
の作用効果は得られる。
は、この発明の特徴が最もよく生かされる多結晶半導体
基板を用いているが、単結晶半導体基板を用いても同様
の作用効果は得られる。
【００２０】半導体基板８１は、キャスト法により製造
され、厚さ約４００μｍにスライスされ、たとえば、図
２に示す第１導電型であるｐ型半導体基板（４Ω・ｃ
ｍ）を用いているが、ｎ型でも作成は可能であり、ま
た、比抵抗においても、ｈｉｇｈ−ｄｏｐｅｄやｉｎｔ
ｒｉｎｓｉｃに近いものでも、同様のプロセスで素子化
できる。
され、厚さ約４００μｍにスライスされ、たとえば、図
２に示す第１導電型であるｐ型半導体基板（４Ω・ｃ
ｍ）を用いているが、ｎ型でも作成は可能であり、ま
た、比抵抗においても、ｈｉｇｈ−ｄｏｐｅｄやｉｎｔ
ｒｉｎｓｉｃに近いものでも、同様のプロセスで素子化
できる。
【００２１】まず、ｐ型半導体基板８１は、図３を参照
して、ＲＣＡ法などで洗浄の後、ＮａＯＨ水溶液などの
アルカリ溶液で異方性エッチングを行ない、その表面に
光学的に優れた微小なピラミッド状の凹凸からなるテキ
スチャ構造８０を形成する。
して、ＲＣＡ法などで洗浄の後、ＮａＯＨ水溶液などの
アルカリ溶液で異方性エッチングを行ない、その表面に
光学的に優れた微小なピラミッド状の凹凸からなるテキ
スチャ構造８０を形成する。
【００２２】次に、ｐ型半導体基板８１に、図４を参照
して、第２導電型たとえばｎ型の不純物拡散領域を形成
するが、その前に、裏面部においてｎ型不純物拡散領域
を形成しない領域に拡散マスク８２を形成する。この拡
散マスク８２は、ｐ型半導体基板８１の表面に、熱ＣＶ
Ｄ法によって、Ｓｉ3 Ｎ4を形成し、フォトリソグラフ
ィ技術を用いて、ｐ型半導体基板８１の表面と裏面のｎ
型不純物拡散領域を形成したい部分をエッチングで取除
くことにより形成される。
して、第２導電型たとえばｎ型の不純物拡散領域を形成
するが、その前に、裏面部においてｎ型不純物拡散領域
を形成しない領域に拡散マスク８２を形成する。この拡
散マスク８２は、ｐ型半導体基板８１の表面に、熱ＣＶ
Ｄ法によって、Ｓｉ3 Ｎ4を形成し、フォトリソグラフ
ィ技術を用いて、ｐ型半導体基板８１の表面と裏面のｎ
型不純物拡散領域を形成したい部分をエッチングで取除
くことにより形成される。
【００２３】ｐ型半導体基板８１の裏面のｎ型不純物拡
散領域は、幅５０μｍ、間隔１５０μｍで、平行な直線
状に全面に形成する。この拡散マスク８２としては、熱
窒化膜以外に、ＳｉＯ2 膜や、その他の酸化物膜を形成
することにより拡散マスクとして用いてもよい。また、
ｎ型不純物拡散領域のパターンも、上記直線状以外に
も、ドット状（点状）、格子状や、葉脈状などに形成し
ても問題はない。
散領域は、幅５０μｍ、間隔１５０μｍで、平行な直線
状に全面に形成する。この拡散マスク８２としては、熱
窒化膜以外に、ＳｉＯ2 膜や、その他の酸化物膜を形成
することにより拡散マスクとして用いてもよい。また、
ｎ型不純物拡散領域のパターンも、上記直線状以外に
も、ドット状（点状）、格子状や、葉脈状などに形成し
ても問題はない。
【００２４】次に、ｎ型不純物拡散領域８３の形成は、
図５を参照して、ＰＯＣｌ3 ガス中８５０℃で、熱拡散
により行なう。この方法以外にも、ＰＳＧなどの薬液を
塗布してから熱拡散する方法や、リン（Ｐ）以外に砒素
（Ａｓ）などの塩素を拡散することによりｎ型不純物拡
散領域８３を形成することは可能である。
図５を参照して、ＰＯＣｌ3 ガス中８５０℃で、熱拡散
により行なう。この方法以外にも、ＰＳＧなどの薬液を
塗布してから熱拡散する方法や、リン（Ｐ）以外に砒素
（Ａｓ）などの塩素を拡散することによりｎ型不純物拡
散領域８３を形成することは可能である。
【００２５】次に、上記拡散領域の形成後、図６を参照
して、半導体基板８１の表面にできた熱酸化膜とマスク
の熱窒化膜を取除くため、ＨＦ溶液でエッチングを行な
う。
して、半導体基板８１の表面にできた熱酸化膜とマスク
の熱窒化膜を取除くため、ＨＦ溶液でエッチングを行な
う。
【００２６】次に、図７を参照して、半導体基板８１表
面での、キャリアの再結合を減少させるため該表面にパ
ッシベーション膜８４の形成を行なう。このパッシベー
ション膜８４は、ＳｉＯ2 膜からなり、８００℃ドライ
酸素雰囲気中での熱酸化により、約１００Åの厚さで半
導体基板全面に形成されている。
面での、キャリアの再結合を減少させるため該表面にパ
ッシベーション膜８４の形成を行なう。このパッシベー
ション膜８４は、ＳｉＯ2 膜からなり、８００℃ドライ
酸素雰囲気中での熱酸化により、約１００Åの厚さで半
導体基板全面に形成されている。
【００２７】次に、半導体基板８１の表面には、光反射
防止膜として、約５００ÅのＴｉＯ 2 膜８５を、常圧Ｃ
ＶＤ法により均一に形成する。この反射防止膜８５は、
上記ＴｉＯ2 以外に、ＳｉＯ2 、ＮｇＦ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、およびＬｉＦなどにより形成されてもよく、ま
た、これらの組合せにより、２層、３層構造にすること
も可能である。また、Ｓｉの酸化膜や、窒化膜を反射防
止膜にすることも可能である。
防止膜として、約５００ÅのＴｉＯ 2 膜８５を、常圧Ｃ
ＶＤ法により均一に形成する。この反射防止膜８５は、
上記ＴｉＯ2 以外に、ＳｉＯ2 、ＮｇＦ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、およびＬｉＦなどにより形成されてもよく、ま
た、これらの組合せにより、２層、３層構造にすること
も可能である。また、Ｓｉの酸化膜や、窒化膜を反射防
止膜にすることも可能である。
【００２８】次に、受光面集電極８６は、図８を参照し
て、Ａｇペーストを印刷し、６００℃で焼成し形成され
る。一方、裏面集電極８７、および裏面電極８８は、微
細であることが必要であるため、フォトリソグラフィ技
術によりマスクを形成し、ＥＢ蒸着により形成されてい
る。電極８７、８８は、ｐ型領域およびｎ型領域のほぼ
中央に、約３０μｍの幅で、各領域に平行に直線状に形
成し、材質はＴｉ／Ａｇの二層構造からなり、６００℃
でシンターして、オーミック接触を作る。上記Ａｇの代
わりに、または、組合わせて、Ｎｉ、Ｃｕなどの他の金
属材料を用いて形成することも可能である。
て、Ａｇペーストを印刷し、６００℃で焼成し形成され
る。一方、裏面集電極８７、および裏面電極８８は、微
細であることが必要であるため、フォトリソグラフィ技
術によりマスクを形成し、ＥＢ蒸着により形成されてい
る。電極８７、８８は、ｐ型領域およびｎ型領域のほぼ
中央に、約３０μｍの幅で、各領域に平行に直線状に形
成し、材質はＴｉ／Ａｇの二層構造からなり、６００℃
でシンターして、オーミック接触を作る。上記Ａｇの代
わりに、または、組合わせて、Ｎｉ、Ｃｕなどの他の金
属材料を用いて形成することも可能である。
【００２９】また、ｐ型領域の電極接触部には、ＢＳＦ
（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）効果を出す
ために、Ａｌなどの拡散により、ｐ+ 層（図示せず）を
形成することも可能である。
（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）効果を出す
ために、Ａｌなどの拡散により、ｐ+ 層（図示せず）を
形成することも可能である。
【００３０】上記構成よりなる太陽電池セルの裏面集電
極の原理について以下説明する。上記太陽電池セルの光
電変換効果における光電変換素子のフォトキャリアの発
生は、バンドギャップ（Ｓｉの場合は１．１ｅＶ）より
高いエネルギを持つ格子が吸収されて起こる。
極の原理について以下説明する。上記太陽電池セルの光
電変換効果における光電変換素子のフォトキャリアの発
生は、バンドギャップ（Ｓｉの場合は１．１ｅＶ）より
高いエネルギを持つ格子が吸収されて起こる。
【００３１】この格子の吸収は、吸収係数と光の進む距
離を用いれば、
離を用いれば、
【００３２】
【数１】
【００３３】 ΦX ：吸収されたフォトン数（Ｃｍ-2ｓ-1） Φ0 ：入射フォトン数（Ｃｍ-2ｓ-1） ｘ：基板内を格子が進んだ距離（ｃｍ） α（λ）：吸収係数（ｃｍ-1） で表わすことができまた、α（λ）は、波長が長い方が
小さく（吸収されにくい）、約０．６〜１．０μｍで
は、簡単に、
小さく（吸収されにくい）、約０．６〜１．０μｍで
は、簡単に、
【００３４】
【数２】
【００３５】の経験則で表現することができる。ただ
し、α（λ）の単位はｃｍ-1、λの単位はμｍである。
し、α（λ）の単位はｃｍ-1、λの単位はμｍである。
【００３６】そのために、短波長光では、受光面近傍で
多数のキャリアが発生し、また、長波長光では、裏面近
傍にもキャリアが発生することになる。
多数のキャリアが発生し、また、長波長光では、裏面近
傍にもキャリアが発生することになる。
【００３７】上記により発生したキャリアは、基板内を
拡散により移動し、ｐ／ｎ接合部に到達すると電界によ
り加速され、外部に取出され電流に寄与することにな
る。キャリアは、様々な原因でトラップされ、消滅する
が、平均的に拡散できる距離は、それぞれの基板ごとに
拡散長として表わされる。ここで、キャリアが、ｘ離れ
た位置に到達できる確率は、拡散長Ｌを用いて、
拡散により移動し、ｐ／ｎ接合部に到達すると電界によ
り加速され、外部に取出され電流に寄与することにな
る。キャリアは、様々な原因でトラップされ、消滅する
が、平均的に拡散できる距離は、それぞれの基板ごとに
拡散長として表わされる。ここで、キャリアが、ｘ離れ
た位置に到達できる確率は、拡散長Ｌを用いて、
【００３８】
【数３】
【００３９】と表わすことができる。ここで、半導体基
板裏面近傍のキャリアだけを考え、裏面に形成されるｎ
型不純物拡散領域は、平行な直線状に形成するとすれ
ば、第９図（ａ），（ｂ）に示す１次元のモデルで概算
することができる。
板裏面近傍のキャリアだけを考え、裏面に形成されるｎ
型不純物拡散領域は、平行な直線状に形成するとすれ
ば、第９図（ａ），（ｂ）に示す１次元のモデルで概算
することができる。
【００４０】ｎ型不純物拡散領域間隔がｄで設けられた
場合、位置ｘで発生したキャリア１０が、その両側のど
ちらかのｎ型不純物拡散領域へ到達する確率は、
場合、位置ｘで発生したキャリア１０が、その両側のど
ちらかのｎ型不純物拡散領域へ到達する確率は、
【００４１】
【数４】
【００４２】で表わすことができる。この２つのｎ型不
純物拡散領域間の任意の位置で発生したキャリアがどち
らかのｎ型不純物拡散領域に到達する平均的な確率は、
純物拡散領域間の任意の位置で発生したキャリアがどち
らかのｎ型不純物拡散領域に到達する平均的な確率は、
【００４３】
【数５】
【００４４】となる。
【００４５】
【数６】
【００４６】となり、実用上拡散長と同程度の間隔でｎ
型不純物拡散領域を形成すれば、かなり効率よくキャリ
アを収集できることが上記により理解することができ
る。
型不純物拡散領域を形成すれば、かなり効率よくキャリ
アを収集できることが上記により理解することができ
る。
【００４７】また、同一面でｐ型半導体基板の多数キャ
リアを収集する必要があるが、同一面にｐ型半導体基板
とｎ型半導体基板を形成する場合、第１０図に示すよう
にｐ／ｎ接合部に空乏層１１が形成され、ｎ型不純物領
域がキャリアの収集を妨げない条件としては、ｐ型半導
体基板が表面に現われている領域が、ｐ／ｎ接合の界面
が作出す空乏層より十分広いことが必要である。
リアを収集する必要があるが、同一面にｐ型半導体基板
とｎ型半導体基板を形成する場合、第１０図に示すよう
にｐ／ｎ接合部に空乏層１１が形成され、ｎ型不純物領
域がキャリアの収集を妨げない条件としては、ｐ型半導
体基板が表面に現われている領域が、ｐ／ｎ接合の界面
が作出す空乏層より十分広いことが必要である。
【００４８】通常、このｐ／ｎ接合が作り出す空乏層
は、０．１〜１．０μｍと見積もられているため、ｎ型
不純物拡散領域を拡散長から、その半分程度の間隔で形
成すれば問題はない。
は、０．１〜１．０μｍと見積もられているため、ｎ型
不純物拡散領域を拡散長から、その半分程度の間隔で形
成すれば問題はない。
【００４９】上記のように、基板裏面側にｎ型不純物拡
散領域が形成された太陽電池セルの動作は、図１１ない
し図１４を参照して、２つの太陽電池セル「セル１」３
０、「セル２」３２を１枚の基板に形成したと考えるこ
とができる。各太陽電池セルのＩ−Ｖ特性は、到達する
光量の違いにより図１２（ａ），（ｂ）に示すように異
なっている。
散領域が形成された太陽電池セルの動作は、図１１ない
し図１４を参照して、２つの太陽電池セル「セル１」３
０、「セル２」３２を１枚の基板に形成したと考えるこ
とができる。各太陽電池セルのＩ−Ｖ特性は、到達する
光量の違いにより図１２（ａ），（ｂ）に示すように異
なっている。
【００５０】この、太陽電池セルを使用するときは、２
つの別々の素子と考えて、別々に負荷のマッチングをと
るのが最も効果的であるが、図１３に示すように、１つ
の素子として使用することも可能である。この場合は、
ｐ型半導体基板は共通であるため、ｎ型不純物拡散領域
をつないで、並列接続となる。この接続におけるＩ−Ｖ
特性は、図１４に示すように、電圧は特性の悪い方へ引
っ張られわずかに落ちるが、電流は２つの和となり改善
されることがわかる。
つの別々の素子と考えて、別々に負荷のマッチングをと
るのが最も効果的であるが、図１３に示すように、１つ
の素子として使用することも可能である。この場合は、
ｐ型半導体基板は共通であるため、ｎ型不純物拡散領域
をつないで、並列接続となる。この接続におけるＩ−Ｖ
特性は、図１４に示すように、電圧は特性の悪い方へ引
っ張られわずかに落ちるが、電流は２つの和となり改善
されることがわかる。
【００５１】また、この発明の太陽電池セルの分光感度
特性を従来技術と比較した場合、図１５を参照して、長
波長領域の特性が増加し、電流が増加していることがわ
かる。これは、基板裏面近傍のキャリアを有効に利用で
きていることの現われである。
特性を従来技術と比較した場合、図１５を参照して、長
波長領域の特性が増加し、電流が増加していることがわ
かる。これは、基板裏面近傍のキャリアを有効に利用で
きていることの現われである。
【００５２】上記のようにこの実施例によれば、半導体
基板裏面にもｎ型不純物拡散領域を設けることにより、
従来は電流への寄与の少なかった半導体基板裏面近傍で
生成されるキャリアを、効率的に収集することができる
ようになり、光電変換素子の特性、特に、電流特性を向
上させることを可能としている。
基板裏面にもｎ型不純物拡散領域を設けることにより、
従来は電流への寄与の少なかった半導体基板裏面近傍で
生成されるキャリアを、効率的に収集することができる
ようになり、光電変換素子の特性、特に、電流特性を向
上させることを可能としている。
【００５３】
【発明の効果】以上のように、この発明に基づいた太陽
電池セルを用いることにより、従来は電流への寄与の少
なかった裏面近傍で生成されるキャリアを、効率的に収
集することができるようになり、光電変換素子の特性、
特に、電流特性を向上させることを可能としている。
電池セルを用いることにより、従来は電流への寄与の少
なかった裏面近傍で生成されるキャリアを、効率的に収
集することができるようになり、光電変換素子の特性、
特に、電流特性を向上させることを可能としている。
【図１】この発明の基づいた太陽電池セルの構造を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】この発明に基づいた太陽電池セルの第１製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図３】この発明に基づいた太陽電池セルの第２製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図４】この発明に基づいた太陽電池セルの第３製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図５】この発明に基づいた太陽電池セルの第４製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図６】この発明に基づいた太陽電池セルの第５製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図７】この発明に基づいた太陽電池セルの第６製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図８】この発明に基づいた太陽電池セルの第７製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図９】この発明に基づいた太陽電池セルにおける基板
裏面側に形成される第２導電型の不純物拡散領域の模式
図である。
裏面側に形成される第２導電型の不純物拡散領域の模式
図である。
【図１０】基板裏面に形成されるｐ／ｎ接合部の状態を
示す図である。
示す図である。
【図１１】この発明に基づいた太陽電池セルの構造を示
す模式図である。
す模式図である。
【図１２】この発明に基づいた太陽電池セルのＩ−Ｖ特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図１３】この発明に基づいた太陽電池セルの構造を示
す模式図である。
す模式図である。
【図１４】この発明に基づいたＩ−Ｖ特性を示す図であ
る。
る。
【図１５】この発明に基づいた太陽電池セルにおける分
光感度特性を従来技術と比較した図である。
光感度特性を従来技術と比較した図である。
【図１６】従来技術における太陽電池セルの構造を示す
断面図である。
断面図である。
【図１７】太陽電池セルにおける光起電力効果の原理を
示すエネルギ帯図である。
示すエネルギ帯図である。
【図１８】太陽電池セルにおける光起電力効果の原理を
示すエネルギ帯図である。
示すエネルギ帯図である。
【図１９】太陽電池セルにおける光起電力効果の原理を
示すエネルギ帯図である。
示すエネルギ帯図である。
【図２０】単結晶基板と多結晶基板の分光感度特性を示
す図である。
す図である。
８１ 第１導電型半導体基板 ８０ テキスチャ構造 ８３ 第２導電型不純物拡散領域 ８４ パッシベーション膜 ８５ 反射防止膜 ８６ 受光面集電極 ８７ 裏面集電極 ８８ 裏面電極 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 聡 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シヤープ 株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、 この第１導電型の半導体基板の表側表面全面に形成され
た第２導電型の受光面不純物拡散領域と、 この受光面不純物拡散領域の表面に配置された受光面集
電極と、 前記第１導電型の半導体基板の裏側表面から所定の深さ
にかけて、所定の間隔を持って平行に埋込み形成され
た、複数の第２導電型の裏面不純物拡散領域と、 この裏面不純物拡散領域の各々の表面に配置された裏面
集電極と、 前記裏面不純物拡散領域間に挟まれた、前記半導体基板
の裏側表面に配置された裏面電極と、 を備えた光電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203158A JPH0548123A (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203158A JPH0548123A (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 光電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548123A true JPH0548123A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16469399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3203158A Withdrawn JPH0548123A (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0548123A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001203379A (ja) * | 2000-01-19 | 2001-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池およびその製造方法 |
| WO2009149841A2 (de) * | 2008-06-11 | 2009-12-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Solarzelle und verfahren zu deren herstellung |
| WO2011033826A1 (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 信越化学工業株式会社 | 太陽電池、その製造方法及び太陽電池モジュール |
| WO2013100085A1 (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-04 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子、太陽電池素子の製造方法および太陽電池モジュール |
| JP2013545313A (ja) * | 2010-11-24 | 2013-12-19 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ | 半導体部品およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-08-14 JP JP3203158A patent/JPH0548123A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001203379A (ja) * | 2000-01-19 | 2001-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池およびその製造方法 |
| WO2009149841A2 (de) * | 2008-06-11 | 2009-12-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Solarzelle und verfahren zu deren herstellung |
| WO2009149841A3 (de) * | 2008-06-11 | 2011-06-23 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Solarzelle und verfahren zu deren herstellung |
| WO2011033826A1 (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 信越化学工業株式会社 | 太陽電池、その製造方法及び太陽電池モジュール |
| JP5649580B2 (ja) * | 2009-09-18 | 2015-01-07 | 信越化学工業株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
| KR20200053655A (ko) * | 2009-09-18 | 2020-05-18 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 태양전지, 그 제조방법 및 태양전지 모듈 |
| US11538944B2 (en) | 2009-09-18 | 2022-12-27 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Solar cell, method for manufacturing solar cell, and solar cell module |
| US11545588B2 (en) | 2009-09-18 | 2023-01-03 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Solar cell, method for manufacturing solar cell, and solar cell module |
| JP2013545313A (ja) * | 2010-11-24 | 2013-12-19 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ | 半導体部品およびその製造方法 |
| WO2013100085A1 (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-04 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子、太陽電池素子の製造方法および太陽電池モジュール |
| JPWO2013100085A1 (ja) * | 2011-12-27 | 2015-05-11 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子、太陽電池素子の製造方法および太陽電池モジュール |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107068778B (zh) | 混合型发射极全背接触式太阳能电池 | |
| CN113284961B (zh) | 一种太阳能电池及其钝化接触结构、电池组件及光伏系统 | |
| CN110828583B (zh) | 正面局域钝化接触的晶硅太阳电池及其制备方法 | |
| KR100976454B1 (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR101655249B1 (ko) | 후방 접촉 슬리버 셀 | |
| EP2908340A1 (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
| WO2007055484A1 (en) | Solar cell of high efficiency and process for preparation of the same | |
| CN110610998A (zh) | 一种正面局域钝化接触的晶硅太阳电池及其制备方法 | |
| JP2013513964A (ja) | 裏面接点・ヘテロ接合太陽電池 | |
| JPWO2013125036A1 (ja) | 光起電力素子 | |
| KR101729745B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조 방법 | |
| JP2013048126A (ja) | 光起電力装置およびその製造方法 | |
| JP5667280B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| KR20090075421A (ko) | 태양 전지 | |
| KR101714779B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조 방법 | |
| JP4641858B2 (ja) | 太陽電池 | |
| KR20120086593A (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| JPH0548123A (ja) | 光電変換素子 | |
| JP2001257371A (ja) | 太陽電池作製方法及び太陽電池並びに集光型太陽電池モジュール | |
| JP2007019259A (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| KR101198430B1 (ko) | 양면 수광형 국부화 에미터 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| KR101198438B1 (ko) | 양면 수광형 국부화 에미터 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| KR101160115B1 (ko) | 함몰전극형 태양전지의 제조방법 | |
| KR101181625B1 (ko) | 국부화 에미터 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| KR101363103B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |