JPH06302839A - ウェハ基板からなる太陽電池の製造方法 - Google Patents
ウェハ基板からなる太陽電池の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 太陽電池の接触化をできるだけ裏側から行
い、大量生産に適したウェハ基板からなる太陽電池を製
造する方法を提供する。 【構成】 ウェハ基板1内に電気化学的エッチングによ
り貫通孔4を形成し、その結果nドープされた、単結晶
シリコンからなる穿孔された片持ち層7が形成される。
この片持ち層7内にnドープ領域10、13及びpドー
プ領域9を形成するが、その際この両領域はpn接合を
形成し、片持ち層7の第1主面2と隣接している。第1
主面2上にnドープ領域10、13に対する接触部15
及びpドープ領域9に対する接触部14を形成し、その
結果このpn接合が光の入射を第1主面に対向する第2
主面52を介して行うことのできる太陽電池として作動
する。
い、大量生産に適したウェハ基板からなる太陽電池を製
造する方法を提供する。 【構成】 ウェハ基板1内に電気化学的エッチングによ
り貫通孔4を形成し、その結果nドープされた、単結晶
シリコンからなる穿孔された片持ち層7が形成される。
この片持ち層7内にnドープ領域10、13及びpドー
プ領域9を形成するが、その際この両領域はpn接合を
形成し、片持ち層7の第1主面2と隣接している。第1
主面2上にnドープ領域10、13に対する接触部15
及びpドープ領域9に対する接触部14を形成し、その
結果このpn接合が光の入射を第1主面に対向する第2
主面52を介して行うことのできる太陽電池として作動
する。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はウェハ基板からなる太陽
電池の製造方法に関する。
電池の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽電池を製造するにはとりわけ単結晶
シリコンからなるウェハ基板を使用する。この基板から
形成される単結晶の太陽電池は多結晶又は非晶質シリコ
ンをベースとして形成される他の太陽電池に比べて効率
及び長時間の安定性に関して優れている。
シリコンからなるウェハ基板を使用する。この基板から
形成される単結晶の太陽電池は多結晶又は非晶質シリコ
ンをベースとして形成される他の太陽電池に比べて効率
及び長時間の安定性に関して優れている。
【0003】単結晶の太陽電池では通常各側面に電気的
接触部がある。その際光の入射は接触部が配設されてい
る表面を通して行われる(例えばミュラー(B.R.M
ueller)著「半導体エレクトロニクスのデバイス
(Bauelemenntder Halbleite
relektronik)」Springer Ver
lag出版、1979年、第45〜47頁参照)。
接触部がある。その際光の入射は接触部が配設されてい
る表面を通して行われる(例えばミュラー(B.R.M
ueller)著「半導体エレクトロニクスのデバイス
(Bauelemenntder Halbleite
relektronik)」Springer Ver
lag出版、1979年、第45〜47頁参照)。
【0004】接触部が太陽電池の光の当たる表面上に配
設されているため、この表面の一部は陰になる。このこ
とは太陽電池の全効率を低下させる原因となる。
設されているため、この表面の一部は陰になる。このこ
とは太陽電池の全効率を低下させる原因となる。
【0005】この陰を少なくするため、光の当たる表面
上にある接触部を例えば櫛形に構造化する。その結果接
触部の導線断面は最小となる。しかしまたそれが抵抗損
の増加につながり、これが再び効率に悪影響を及ぼすこ
とになる。
上にある接触部を例えば櫛形に構造化する。その結果接
触部の導線断面は最小となる。しかしまたそれが抵抗損
の増加につながり、これが再び効率に悪影響を及ぼすこ
とになる。
【0006】この形式の太陽電池の多くは、電気接触部
がそれぞれ対向する側面上に配設されているため、導電
性接続素子、例えばワイヤの助けを借りてのみ配線が行
われる。それには接続素子を隣合う電池の裏側に導くた
め隣合う太陽電池の間隔を一定に保たなければならな
い。従って使用できる面を任意に太陽電池で密に覆うこ
とはできなくなる。
がそれぞれ対向する側面上に配設されているため、導電
性接続素子、例えばワイヤの助けを借りてのみ配線が行
われる。それには接続素子を隣合う電池の裏側に導くた
め隣合う太陽電池の間隔を一定に保たなければならな
い。従って使用できる面を任意に太陽電池で密に覆うこ
とはできなくなる。
【0007】フクイ(K.Fukui)その他の文献
「Techn.Dig.of 4thSunshine
Workshop on Crystalline
Solar Cells」(1992)、千葉県、日
本、第25〜29頁には150μmの間隔で配設されて
いる太陽電池の前面から裏面に貫通する孔を有する太陽
電池が提案されている。この太陽電池はpドープされた
シリコンから形成されている。太陽電池の前面及び孔の
表面に沿ってこの太陽電池はnドープされた領域を有す
る。太陽電池の裏面からnドープ領域はn接触部によっ
て又pドープ領域はp接触部によって接続されている。
この種のシリコン基板を通る貫通孔は特にレーザにより
形成することができる。その際各孔は別々に形成されな
ければならない。
「Techn.Dig.of 4thSunshine
Workshop on Crystalline
Solar Cells」(1992)、千葉県、日
本、第25〜29頁には150μmの間隔で配設されて
いる太陽電池の前面から裏面に貫通する孔を有する太陽
電池が提案されている。この太陽電池はpドープされた
シリコンから形成されている。太陽電池の前面及び孔の
表面に沿ってこの太陽電池はnドープされた領域を有す
る。太陽電池の裏面からnドープ領域はn接触部によっ
て又pドープ領域はp接触部によって接続されている。
この種のシリコン基板を通る貫通孔は特にレーザにより
形成することができる。その際各孔は別々に形成されな
ければならない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、裏側
からの太陽電池の接触化を可能にし、大量生産に適した
ウェハ基板からなる太陽電池を製造する方法を提供する
ことにある。
からの太陽電池の接触化を可能にし、大量生産に適した
ウェハ基板からなる太陽電池を製造する方法を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明の請求
項1に記載の方法により解決される。本発明の他の実施
態様は請求項2以下に記載する。
項1に記載の方法により解決される。本発明の他の実施
態様は請求項2以下に記載する。
【0010】本発明方法ではnドープされた単結晶シリ
コンからなる穿孔された片持ち層を使用することにより
nドープ領域及びpドープ領域をその同じ側から第1主
面を介して接触化することができる。それには特に片持
ち層の全表面にpドーピング部を備える。その際nドー
プ領域は片持ち層のnドープされている内部により形成
される。nドープ領域に対して接触部が形成される第1
主面の範囲にpドープされている表面を選択的に、例え
ばマスクを介して、この範囲内にnドープ領域が露出す
るまでエッチング除去し、更にこの領域に接触部を備え
る。
コンからなる穿孔された片持ち層を使用することにより
nドープ領域及びpドープ領域をその同じ側から第1主
面を介して接触化することができる。それには特に片持
ち層の全表面にpドーピング部を備える。その際nドー
プ領域は片持ち層のnドープされている内部により形成
される。nドープ領域に対して接触部が形成される第1
主面の範囲にpドープされている表面を選択的に、例え
ばマスクを介して、この範囲内にnドープ領域が露出す
るまでエッチング除去し、更にこの領域に接触部を備え
る。
【0011】孔又は溝を形成するためのnドープされた
シリコンの電気化学的エッチングは例えば欧州特許出願
公開第0296348号明細書から公知であるが、その
際溝はここでは特にDRAMセル用に形成される。ドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第4202455号明細書に
は、このエッチング方法を太陽電池を形成するための出
発材料として使用される片持ち層の切離に使用すること
が提案されている。その際従来の形式の単結晶の太陽電
池では対向する側面上にある接触部により接触化され
る。その際その1個の接触部は光の入射を行う表面上に
配設されている。
シリコンの電気化学的エッチングは例えば欧州特許出願
公開第0296348号明細書から公知であるが、その
際溝はここでは特にDRAMセル用に形成される。ドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第4202455号明細書に
は、このエッチング方法を太陽電池を形成するための出
発材料として使用される片持ち層の切離に使用すること
が提案されている。その際従来の形式の単結晶の太陽電
池では対向する側面上にある接触部により接触化され
る。その際その1個の接触部は光の入射を行う表面上に
配設されている。
【0012】電気化学的エッチングの際ウェハ基板は陽
極として作用する。従ってnドープされたシリコン内の
少数キャリアは電解液と接触している表面へ移動する。
この表面に空間電荷帯域が形成される。この表面内のく
ぼみの範囲内の電界強度がその外側よりも大きいため、
少数キャリアは主にこの部位に移動する。従って表面の
構造化が起こる。最初の小さな凹凸がエッチングにより
深まるにつれて少数キャリアは増大された電界強度のた
めにそちらへますます移動し、この箇所のエッチング腐
食はますます強まる。孔は結晶成長の〈100〉方向に
成長する。従って孔は第1の表面に対して垂直に成長す
るので〈100〉方位のウェハ基板を使用すると有利で
ある。このことは再びウェハ基板に一様な構造化をもた
らす。
極として作用する。従ってnドープされたシリコン内の
少数キャリアは電解液と接触している表面へ移動する。
この表面に空間電荷帯域が形成される。この表面内のく
ぼみの範囲内の電界強度がその外側よりも大きいため、
少数キャリアは主にこの部位に移動する。従って表面の
構造化が起こる。最初の小さな凹凸がエッチングにより
深まるにつれて少数キャリアは増大された電界強度のた
めにそちらへますます移動し、この箇所のエッチング腐
食はますます強まる。孔は結晶成長の〈100〉方向に
成長する。従って孔は第1の表面に対して垂直に成長す
るので〈100〉方位のウェハ基板を使用すると有利で
ある。このことは再びウェハ基板に一様な構造化をもた
らす。
【0013】エッチング腐食はウェハ基板内の電流密度
及び電解液の濃度に関係する。ウェハ基板内の電流密度
を高めることによって又は電解液の濃度を下げることに
よってエッチング腐食は拡大される。片持ち層の厚さに
ほぼ相当する孔の深さを得るに当り孔の断面が成長する
ほどエッチング除去を拡大するのにこの事実を利用する
ことは本発明の枠内にある。なぜなら上述したようにエ
ッチング腐食は孔の下方範囲だけに起こり、孔の断面は
上方範囲、即ち第1表面の近くでは変化しないからであ
る。しかし下方範囲では孔はその幅も深さも共に成長す
る。この電気化学的エッチングは隣接する孔同士が合体
して片持ち層が切離されるまで続けられる。
及び電解液の濃度に関係する。ウェハ基板内の電流密度
を高めることによって又は電解液の濃度を下げることに
よってエッチング腐食は拡大される。片持ち層の厚さに
ほぼ相当する孔の深さを得るに当り孔の断面が成長する
ほどエッチング除去を拡大するのにこの事実を利用する
ことは本発明の枠内にある。なぜなら上述したようにエ
ッチング腐食は孔の下方範囲だけに起こり、孔の断面は
上方範囲、即ち第1表面の近くでは変化しないからであ
る。しかし下方範囲では孔はその幅も深さも共に成長す
る。この電気化学的エッチングは隣接する孔同士が合体
して片持ち層が切離されるまで続けられる。
【0014】この片持ち層はウェハ基板のようにnドー
プされた単結晶シリコンからできている。片持ち層の厚
さは孔の深さにわたり調整できる。片持ち層は少なくと
も10μmの厚さまで任意の値に調整できる。片持ち層
は効率に関して理想的な厚さである約60μmの理論値
に調整可能である。
プされた単結晶シリコンからできている。片持ち層の厚
さは孔の深さにわたり調整できる。片持ち層は少なくと
も10μmの厚さまで任意の値に調整できる。片持ち層
は効率に関して理想的な厚さである約60μmの理論値
に調整可能である。
【0015】片持ち層の切離後残っているウェハ基板か
ら少なくとももう1つの片持ち層を同様の方法で電気化
学的エッチングにより切離することができる。更に片持
ち層を切離する方法は残留するウェハ基板の機械的安定
性が十分でなくなるまで何回でも繰り返すことができ
る。こうしてウェハ基板の材料はほぼ有効に利用しつく
されることになる。
ら少なくとももう1つの片持ち層を同様の方法で電気化
学的エッチングにより切離することができる。更に片持
ち層を切離する方法は残留するウェハ基板の機械的安定
性が十分でなくなるまで何回でも繰り返すことができ
る。こうしてウェハ基板の材料はほぼ有効に利用しつく
されることになる。
【0016】片持ち層の表面がエッチング処理により粗
面化されるため、付加的処理工程なしに光の反射を最低
限に抑制することができる。
面化されるため、付加的処理工程なしに光の反射を最低
限に抑制することができる。
【0017】電気化学的エッチングの際ウェハ基板内の
電流密度はウェハ基板の第1表面に対向する第2表面を
照射することによって特に容易に調整される。この場合
片持ち層の切離は照射の拡大により達成される。
電流密度はウェハ基板の第1表面に対向する第2表面を
照射することによって特に容易に調整される。この場合
片持ち層の切離は照射の拡大により達成される。
【0018】孔を形成する前にウェハ基板の第1表面に
表面トポロジを備えることは本発明の枠内にある。この
方法で第1表面は電気化学的エッチングの際にエッチン
グ腐食が始まるくぼみを有することになる。第1表面が
規則的に配設されたくぼみからなる表面トポロジを備え
ている場合、切離された片持ち層はほぼ一定の厚さを示
す。その場合にはいわゆる孔の間隔はほぼ等しく、従っ
て隣接する孔同士間のエッチング腐食の拡大により片持
ち層をエッチング除去しなければならない材料の分量は
ほぼ等しい。更に孔はほぼ同時に成長する。
表面トポロジを備えることは本発明の枠内にある。この
方法で第1表面は電気化学的エッチングの際にエッチン
グ腐食が始まるくぼみを有することになる。第1表面が
規則的に配設されたくぼみからなる表面トポロジを備え
ている場合、切離された片持ち層はほぼ一定の厚さを示
す。その場合にはいわゆる孔の間隔はほぼ等しく、従っ
て隣接する孔同士間のエッチング腐食の拡大により片持
ち層をエッチング除去しなければならない材料の分量は
ほぼ等しい。更に孔はほぼ同時に成長する。
【0019】片持ち層の厚さが一定していることが重要
ではない用途については表面トポロジの形成は行わなく
てもよい。それは処理工程の簡略化につながる。
ではない用途については表面トポロジの形成は行わなく
てもよい。それは処理工程の簡略化につながる。
【0020】その際表面トポロジは例えばフォトレジス
トマスクを第1表面上に形成した後及び引続いて第1表
面をアルカリ性エッチングした後に作られる。その際フ
ォトレジストマスクの形成には従来の光学フォトリソグ
ラフィを使用する。
トマスクを第1表面上に形成した後及び引続いて第1表
面をアルカリ性エッチングした後に作られる。その際フ
ォトレジストマスクの形成には従来の光学フォトリソグ
ラフィを使用する。
【0021】表面トポロジを引続き孔をエッチングして
いる間に同一電解液中で光誘導性の電気化学的エッチン
グにより形成することは本発明の枠内にある。その際第
1表面上に1100nm以下の波長を有する光源を使用
して照射パターンを形成する。ウェハ基板内の電流密度
は、照射パターンの照射された箇所だけに局部的に第1
主面のエッチング除去を生じる陽極の少数キャリア流が
ウェハ基板を介して流れるように調整される。この方法
は表面トポロジの形成に特別なエッチング法を使用する
必要がないため有利である。
いる間に同一電解液中で光誘導性の電気化学的エッチン
グにより形成することは本発明の枠内にある。その際第
1表面上に1100nm以下の波長を有する光源を使用
して照射パターンを形成する。ウェハ基板内の電流密度
は、照射パターンの照射された箇所だけに局部的に第1
主面のエッチング除去を生じる陽極の少数キャリア流が
ウェハ基板を介して流れるように調整される。この方法
は表面トポロジの形成に特別なエッチング法を使用する
必要がないため有利である。
【0022】
【実施例】本発明を実施例及び図面に基づき以下に詳述
する。
する。
【0023】例えば〈100〉方位のnドープされた単
結晶シリコンからなるウェハ基板1は第1表面2内にく
ぼみ3を有する表面トポロジを備えている(図1参
照)。くぼみ3は規則的に第1表面2内に配設されてい
る(図2の平面図参照)。
結晶シリコンからなるウェハ基板1は第1表面2内にく
ぼみ3を有する表面トポロジを備えている(図1参
照)。くぼみ3は規則的に第1表面2内に配設されてい
る(図2の平面図参照)。
【0024】くぼみ3を例えばフォトレジストマスクの
形成後従来のフォトリソグラフィ及び引続いてのアルカ
リ性エッチングにより形成する。或は表面トポロジを光
誘導性電気化学的エッチングにより形成してもよい。く
ぼみ3の形成後第1表面2は電解液と接触することにな
る。電解液はフッ化物を含んでおり酸性である。この液
は1〜50%、有利には6%のフッ化水素酸濃度を有す
る。この電解液に酸化剤、例えば過酸化水素を添加し、
ウェハ基板1の第1表面2上に水素の気泡が発生するの
を抑制する。ウェハ基板1と電解液との間に例えば3V
の電圧が印加される。その際例えば5Ωcmの導電率を
有するウェハ基板1が陽極として作用する。ウェハ基板
1を第1表面2に対向する第2表面から照射する。照射
によりウェハ基板1内は10mA/cm2の電流密度に
調整される。
形成後従来のフォトリソグラフィ及び引続いてのアルカ
リ性エッチングにより形成する。或は表面トポロジを光
誘導性電気化学的エッチングにより形成してもよい。く
ぼみ3の形成後第1表面2は電解液と接触することにな
る。電解液はフッ化物を含んでおり酸性である。この液
は1〜50%、有利には6%のフッ化水素酸濃度を有す
る。この電解液に酸化剤、例えば過酸化水素を添加し、
ウェハ基板1の第1表面2上に水素の気泡が発生するの
を抑制する。ウェハ基板1と電解液との間に例えば3V
の電圧が印加される。その際例えば5Ωcmの導電率を
有するウェハ基板1が陽極として作用する。ウェハ基板
1を第1表面2に対向する第2表面から照射する。照射
によりウェハ基板1内は10mA/cm2の電流密度に
調整される。
【0025】これらの処理パラメータで孔4を第1表面
2内にエッチングする(図3参照)。孔4は第1表面2
に対して垂直に延びる。それらの孔は第1表面2に対し
て平行なその深さにわたり一定した断面積を有する。孔
4の断面積はウェハ基板1内の電流密度及び電解液のフ
ッ化物濃度に関係する。
2内にエッチングする(図3参照)。孔4は第1表面2
に対して垂直に延びる。それらの孔は第1表面2に対し
て平行なその深さにわたり一定した断面積を有する。孔
4の断面積はウェハ基板1内の電流密度及び電解液のフ
ッ化物濃度に関係する。
【0026】60分間エッチングした後上記処理パラメ
ータで孔4の深さは約30μmに達する。この深さでは
ウェハ基板1内の電流密度は例えば30mA/cm2に
高められる。その際ウェハ基板1と電解液との間の電圧
は2Vに調整される。ウェハ基板1を更に第2表面から
照射する。この変更された処理パラメータによって電流
密度が高められるため孔4の底面に空洞状の膨張部5が
生じる。隣り合う空洞状膨張部5はブリッジ6により分
離されている。ブリッジ6の幅はエッチング中に狭ま
る。約10分後上記処理パラメータでブリッジ6はエッ
チング除去され、空洞状膨張部5と孔4とは合体する
(図4参照)。
ータで孔4の深さは約30μmに達する。この深さでは
ウェハ基板1内の電流密度は例えば30mA/cm2に
高められる。その際ウェハ基板1と電解液との間の電圧
は2Vに調整される。ウェハ基板1を更に第2表面から
照射する。この変更された処理パラメータによって電流
密度が高められるため孔4の底面に空洞状の膨張部5が
生じる。隣り合う空洞状膨張部5はブリッジ6により分
離されている。ブリッジ6の幅はエッチング中に狭ま
る。約10分後上記処理パラメータでブリッジ6はエッ
チング除去され、空洞状膨張部5と孔4とは合体する
(図4参照)。
【0027】従って片持ち層7はウェハ基板1の残分か
ら切離される。片持ち層7は第1表面2と孔4を含んで
いる。第1表面2の反対側に片持ち層7は孔4の空洞状
膨張部5の合体により構造化された表面52を有する。
ら切離される。片持ち層7は第1表面2と孔4を含んで
いる。第1表面2の反対側に片持ち層7は孔4の空洞状
膨張部5の合体により構造化された表面52を有する。
【0028】ウェハ基板1の残りも同様に一連の空洞状
膨張部5の合体部により構造化された表面51を有す
る。従ってこの構造化された表面51はその発生によっ
て表面トポロジを備えている。この表面トポロジはウェ
ハ基板1の加工の開始時のくぼみ3の配列に相当するも
のである(図1参照)。構造化された表面51を有する
ウェハ基板1から出発して電気化学的エッチングにより
新たな片持ち層を切離することができる。これはウェハ
基板の残分の機械的安定性が許容する限り続けることが
できる。厚さ100〜200μmのウェハ基板1の残分
がその限度である。
膨張部5の合体部により構造化された表面51を有す
る。従ってこの構造化された表面51はその発生によっ
て表面トポロジを備えている。この表面トポロジはウェ
ハ基板1の加工の開始時のくぼみ3の配列に相当するも
のである(図1参照)。構造化された表面51を有する
ウェハ基板1から出発して電気化学的エッチングにより
新たな片持ち層を切離することができる。これはウェハ
基板の残分の機械的安定性が許容する限り続けることが
できる。厚さ100〜200μmのウェハ基板1の残分
がその限度である。
【0029】片持ち層7から太陽電池が形成される。太
陽電池の製造には片持ち層7が貫通孔4を有しているこ
とが重要である。従って太陽電池を形成する出発物質と
してウェハ基板からなる片持ち層を使用し、そこに貫通
孔を形成することもできる。片持ち層7を必ずしも切離
により形成する必要はない。しかし片持ち層7を前述の
ようにして切離して形成すると有利である。それという
のもこの場合には太陽電池の厚さを最適の理論値に調整
することができるからである。
陽電池の製造には片持ち層7が貫通孔4を有しているこ
とが重要である。従って太陽電池を形成する出発物質と
してウェハ基板からなる片持ち層を使用し、そこに貫通
孔を形成することもできる。片持ち層7を必ずしも切離
により形成する必要はない。しかし片持ち層7を前述の
ようにして切離して形成すると有利である。それという
のもこの場合には太陽電池の厚さを最適の理論値に調整
することができるからである。
【0030】太陽電池を形成するには片持ち層7の全表
面にホウ燐ケイ酸ガラス(BPSG)からなる層8を施
す。この層8は孔4の表面も覆っている(図5参照)。
PBSGからなる層8からのホウ素拡散により片持ち層
7の全表面に配設されるp+ドープ領域9を形成する。
p+ドープ領域9のドーピングは例えば1019/cm3に
調整される。片持ち層7の内部にはnドープ領域10が
残っている。このnドープ領域10内はウェハ基板1内
と同様のドーパント濃度、例えば5Ωcmである。
面にホウ燐ケイ酸ガラス(BPSG)からなる層8を施
す。この層8は孔4の表面も覆っている(図5参照)。
PBSGからなる層8からのホウ素拡散により片持ち層
7の全表面に配設されるp+ドープ領域9を形成する。
p+ドープ領域9のドーピングは例えば1019/cm3に
調整される。片持ち層7の内部にはnドープ領域10が
残っている。このnドープ領域10内はウェハ基板1内
と同様のドーパント濃度、例えば5Ωcmである。
【0031】引続きBPSGからなる層8を除去する
(図6参照)。次に片持ち層7の表面を例えば熱的に酸
化すると片持ち層7の全表面を孔4と共に覆うSiO2
層11が形成される(図7参照)。
(図6参照)。次に片持ち層7の表面を例えば熱的に酸
化すると片持ち層7の全表面を孔4と共に覆うSiO2
層11が形成される(図7参照)。
【0032】次いで第1表面2も構造化された表面52
も覆うポジ型フォトレジスト層12を施す。このポジ型
フォトレジスト層12を露光し、現像するが、その際第
1表面2の一部が現像時にフォトレジストを除去するこ
とにより露出する(図8参照)。次いで第1表面2のフ
ォトレジスト層により覆われていない部分内にnドープ
された領域10に対する接触部を形成する。
も覆うポジ型フォトレジスト層12を施す。このポジ型
フォトレジスト層12を露光し、現像するが、その際第
1表面2の一部が現像時にフォトレジストを除去するこ
とにより露出する(図8参照)。次いで第1表面2のフ
ォトレジスト層により覆われていない部分内にnドープ
された領域10に対する接触部を形成する。
【0033】マスクとしてフォトレジスト層12を使用
してSiO2層11の露出部分をエッチング除去する。
フォトレジスト層12の除去後(図9参照)、マスクと
して構造化されたSiO211の使用下にpドープ領域
9の露出部分を除去する。その結果nドープ領域10に
対する接触部を形成する第1表面2の露出部分でnドー
プ領域10の表面は露出される。
してSiO2層11の露出部分をエッチング除去する。
フォトレジスト層12の除去後(図9参照)、マスクと
して構造化されたSiO211の使用下にpドープ領域
9の露出部分を除去する。その結果nドープ領域10に
対する接触部を形成する第1表面2の露出部分でnドー
プ領域10の表面は露出される。
【0034】構造化されたSiO2層11をマスクとし
て使用して、露出しているnドープ領域10の表面に例
えば砒素の注入によりn+ドープ領域13を形成する。
このn+ドープ領域13内を例えば1020cm-3のドー
パント濃度に調整する。構造化されたSiO2層11の
除去後(図10参照)、第1表面2上に第1接触部14
及び第2接触部15を例えば導電性銀ペーストを押圧す
ることにより形成する。その際第1接触部14はこの表
面のpドープ領域9と隣接している第1表面2の部分内
に配設される。第2接触部15はpドープ領域9のエッ
チング除去により及び注入によりn+ドープされた領域
が第1表面2と隣接する第1表面の部分に配設される。
従ってpドープ領域9は第1接触部14により接触化さ
れ、一方nドープ領域10は第2接触部15により接触
化される(図11参照)。
て使用して、露出しているnドープ領域10の表面に例
えば砒素の注入によりn+ドープ領域13を形成する。
このn+ドープ領域13内を例えば1020cm-3のドー
パント濃度に調整する。構造化されたSiO2層11の
除去後(図10参照)、第1表面2上に第1接触部14
及び第2接触部15を例えば導電性銀ペーストを押圧す
ることにより形成する。その際第1接触部14はこの表
面のpドープ領域9と隣接している第1表面2の部分内
に配設される。第2接触部15はpドープ領域9のエッ
チング除去により及び注入によりn+ドープされた領域
が第1表面2と隣接する第1表面の部分に配設される。
従ってpドープ領域9は第1接触部14により接触化さ
れ、一方nドープ領域10は第2接触部15により接触
化される(図11参照)。
【0035】この太陽電池では第1主面と第1表面2と
は同一物である。またこの太陽電池に光の入射を行う第
2主面は構造化された表面52と同一物である。本発明
による製造方法では、構造化された表面52を第1主面
として使用し、第1表面2を第2主面として使用するこ
とも同様に行われる。
は同一物である。またこの太陽電池に光の入射を行う第
2主面は構造化された表面52と同一物である。本発明
による製造方法では、構造化された表面52を第1主面
として使用し、第1表面2を第2主面として使用するこ
とも同様に行われる。
【0036】太陽電池の作動中に太陽電池の裏面に2つ
の接触部を配列することによって太陽電池が陰になるこ
とは回避される。従ってこの接触部は抵抗損を最小化す
ることを可能にする。更に太陽電池を裏側から配線して
もよい。
の接触部を配列することによって太陽電池が陰になるこ
とは回避される。従ってこの接触部は抵抗損を最小化す
ることを可能にする。更に太陽電池を裏側から配線して
もよい。
【0037】更に片持ち層の弾性は導体路を備えた平坦
ではない担体上に太陽電池を面一杯に敷設することを可
能にする。
ではない担体上に太陽電池を面一杯に敷設することを可
能にする。
【図1】表面トポロジをを有するウェハ基板の断面図。
【図2】図1に示したウェハ基板の平面図。
【図3】第1表面に貫通孔をエッチングしたウェハ基板
の断面図。
の断面図。
【図4】孔の空洞状膨張部が合体し、片持ち層を切離す
るウェハ基板の断面図。
るウェハ基板の断面図。
【図5】片持ち層の全表面をBPSG層で覆ったウェハ
基板の断面図。
基板の断面図。
【図6】BPSG層を除去したウェハ基板の断面図。
【図7】片持ち層の全表面にSiO2層を施したウェハ
基板の断面図。
基板の断面図。
【図8】第1表面の一部にポジ型フォトレジスト層を施
したウェハ基板の断面図。
したウェハ基板の断面図。
【図9】フォトレジスト層の除去後pドープ領域を除去
したウェハ基板の断面図。
したウェハ基板の断面図。
【図10】構造化SiO2の除去後のウェハ基板の断面
図。
図。
【図11】pドープ領域及びnドープ領域に各々接触部
を形成したウェハ基板の断面図。
を形成したウェハ基板の断面図。
1 ウェハ基板 2 第1主面(第1表面) 3 くぼみ 4 貫通孔 5 空洞状膨張部 6 ブリッジ 7 片持ち層 8 BPSG層 9 pドープ領域 10 nドープ領域 11 SiO2層 12 フォトレジスト層 13 n+ドープ領域 14、15 接触部 51 新たな片持ち層を形成するための構造化表面 52 第2主面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨーゼフ ウイラー ドイツ連邦共和国 85521 リーマーリン グ フリードリツヒ−フレーベル−シユト ラーセ 62 (72)発明者 ウオルフガング ヘンライン ドイツ連邦共和国 82008 ウンターハツ ヒング ルートヴイツヒ−トーマ−シユト ラーセ 60
Claims (18)
- 【請求項1】 nドープされた単結晶シリコンからなる
ウェハ基板(1)内に電気化学的エッチングにより第1
表面(2)内に貫通孔(4)を形成し、それによりnド
ープされた単結晶シリコンからなる穿孔された片持ち層
(7)が形成され、この片持ち層(7)中にpn接合を
形成するために少なくともnドープされた領域(10)
とpドープされた領域(9)を形成し、その際この両領
域は片持ち層(7)の第1主面(2)に隣接し、第1主
面(2)は第1表面(2)に平行して配設され、第1主
面(2)上にnドープされた領域(13、10)に対す
る接触部(15)とpドープされた領域(9)に対する
接触部(14)を形成し、それによりpn接合が太陽電
池として作用し、第1主面(2)に対向している第2主
面(52)を介して光の入射を行うことを特徴とするウ
ェハ基板からなる太陽電池の製造方法。 - 【請求項2】 ウェハ基板(1)の第1表面(2)内に
電気化学的エッチングにより孔(4)を形成し、孔
(4)の深さがほぼ片持ち層(7)の厚さに達した際に
エッチングの処理パラメータを孔(4)の断面が成長し
片持ち層(7)が孔(4)の合体により切離されるよう
に変更することにより、片持ち層(7)を形成すること
を特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 電気化学的エッチングを第1表面(2)
と接触しているフッ素を含有する酸性電解液中で行い、
この電解液とウェハ基板(1)との間でウェハ基板
(1)が陽極として作用し、ウェハ基板(1)内にエッ
チング除去を左右する電流密度を調整するように電圧を
印加することを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 孔(4)を第1表面(2)に対して垂直
に形成することを特徴とする請求項1ないし3の1つに
記載の方法。 - 【請求項5】 ウェハ基板(1)が〈100〉ウェハで
あることを特徴とする請求項1ないし4の1つに記載の
方法。 - 【請求項6】 ウェハ基板(1)内の電流密度を調整す
るためにウェハ基板(1)を第1表面(2)に対向する
第2表面(3)を通して照射することを特徴とする請求
項1ないし5の1つに記載の方法。 - 【請求項7】 ウェハ基板(1)の第1表面(2)内に
孔(4)を形成する前に孔(4)の配列を決定する表面
トポロジを形成することを特徴とする請求項1ないし6
の1つに記載の方法。 - 【請求項8】 表面トポロジが表面に規則的に配置され
たくぼみからなることを特徴とする請求項7記載の方
法。 - 【請求項9】 ウェハ基板の第1表面にフォトレジスト
マスクを施し、次いでウェハ基板の第1表面にアルカリ
性エッチングを行うことにより、表面トポロジを形成す
ることを特徴とする請求項7又は8記載の方法。 - 【請求項10】 第1表面上に1100nmよりも短い
波長の光源を使用して照射パターンを形成し、ウェハ基
板内の電流密度を、照射パターンの照射された箇所だけ
に局部的に第1表面のエッチング除去を生じる陽極の少
数キャリア流がウェハ基板を介して流れるように調整す
ることにより、表面トポロジを電解液中での電気化学的
エッチングにより形成することを特徴とする請求項7又
は8記載の方法。 - 【請求項11】 電解液が1〜50%のフッ化水素酸
(HF)を含有していることを特徴とする請求項1ない
し10の1つに記載の方法。 - 【請求項12】 電解液が補助的に酸化剤を含んでいる
ことを特徴とする請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 片持ち層(7)を切離するのにウェハ
基板内の電流密度を高めることを特徴とする請求項1な
いし12の1つに記載の方法。 - 【請求項14】 片持ち層(7)を切離するのに電解液
中のフッ化物の濃度を減少させることを特徴とする請求
項1ないし12の1つに記載の方法。 - 【請求項15】 pn接合を形成するために片持ち層
(7)の全表面をp+ドープし、一方nドープ領域は片
持ち層(7)の内部を囲んでおり、nドープ領域が第1
主面と隣接する第1主面の一部を除いて片持ち層の全表
面を覆うマスクを形成し、マスクで覆われていないp+
ドープされている表面をエッチング除去することにより
nドープ領域の表面を露出し、マスクの除去後p+ ドー
プ領域及び露出されたnドープ領域が第1主面(2)に
それぞれ接触部(14、15)を備えることを特徴とす
る請求項1ないし14の1つに記載の方法。 - 【請求項16】 マスクを除去する前にnドープ領域
(10)の露出部分にn+ ドーピング部(13)を備え
ることを特徴とする請求項15記載の方法。 - 【請求項17】 片持ち層(7)にその全表面を覆うホ
ウ燐ケイ酸ガラスからなる層を施し、このホウ燐ケイ酸
ガラスからなる層からホウ素を拡散することにより片持
ち層の表面をp+ ドープすることを特徴とする請求項1
5又は16記載の方法。 - 【請求項18】 マスクを形成するために片持ち層の全
表面にSiO2 層(11)を設け、その際第1主面
(2)及び第2主面(52)上のSiO2 層(11)に
ポジ型フォトレジスト(12)を設け、このポジ型フォ
トレジスト(12)をnドープ領域(10)と隣接する
第1主面(2)の部分を現像する際に除去できるように
ポジ型フォトレジスト(12)を露光し、現像されたポ
ジ型フォトレジスト(12)をエッチングマスクとして
使用してSiO2 層(11)の露出部分を除去し、その
結果この範囲内に片持ち層(7)のp+ ドープされた表
面(9)が露出されることを特徴とする請求項15ない
し17の1つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4310206A DE4310206C2 (de) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus einer Substratscheibe |
DE4310206.9 | 1993-03-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06302839A true JPH06302839A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=6484157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6082550A Withdrawn JPH06302839A (ja) | 1993-03-29 | 1994-03-28 | ウェハ基板からなる太陽電池の製造方法 |
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