JPH07169987A - 光起電モジュールの製法 - Google Patents
光起電モジュールの製法Info
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Abstract
たりのコストの低減及び製造収率の増大をはかる。 【構成】 支持された大きい面積を有する薄層形のケイ
素ウェーハを使用し、a)支持基板上にケイ素ウェーハ
1を配置し、b)該ケイ素ウェーハ上にドーピングペー
ストを塗布し、c)熱処理してドーピング剤を拡散さ
せ、d)ケイ素ウェーハを切断して活性エレメントと
し、e)該エレメントの前面及び背面に接点を形成し、
f)接点を形成したリア保護ガラスを当て、g)活性エ
レメントを相互に接続し、h)反射防止層を設け、i)
カプセル化する。
Description
る光起電モジュールの製法に係る。
ルは製造されており、電気エネルギーを発生するために
使用されている。近年使用されている製造方法では、た
とえば Martin A.Green によって Solar Cells,Opera
ting Principles,Technology and System Application
s,Prentice−Hall Inc.に開示されているように、モ
ジュールは、直列又は並列に電気的に接続された電池の
アセンブリーを形成するように相互に結合された個々の
太陽電池でなる。ついで、このアセンブリーを、高透過
性ガラスシートと、ガラス又はリア保護として好適なプ
ラスチック材料の他のシートとの間でカプセル化する。
ついで、ユニット全体を重合体樹脂で密閉する。
さを有するケイ素シートを使用するものである。
なわちケイ素の量を低減することによって、ワット当た
りのコストをかなり低下させうることが示された。ただ
し、厚さが低下し、面積が増大するにつれて物質のもろ
さが増大すること、及びウェーハの厚さが300μm以下
の場合には、光起電モジュールの製造収率が劇的に低下
することが問題となる。
素ウェーハを包含する光起電モジュールを製造する低コ
スト製法によって、これらの問題を解消した。
れた大面積の薄層形であることを特徴とする単結晶性又
は多結晶性ケイ素を基材とする光起電モジュールの製法
において、a)耐熱性材料でなる支持基板上に、好適な
電気的活性な不純物をドープした表面積0.5m2 以下及
び厚さ100〜500μmを有する1以上のケイ素ウェーハを
配置し、b)シルクスクリーン法によって該ケイ素ウェ
ーハ上にドーピングペーストを塗布し、c)温度900〜1
000℃に加熱することによってドーピング剤を拡散さ
せ、d)拡散した層を切断することによってユニット活
性エレメントの表面積を限定し、e)該活性エレメント
の前面及び背面上に接点を形成し、f)接点を形成した
リア保護ガラスを当て、g)活性エレメントを相互に接
続し、h)反射防止層を設け、i)カプセル化すること
を特徴とする光起電モジュールの製法を提供するもので
ある。
詳述する。なお、図面において、同一の符号は同一の部
材を示す。
ープ高純度ケイ素インゴットを切断することによって得
た単結晶性又は多結晶性ケイ素ウェーハを使用する。ウ
ェーハの厚さは100〜500μmであり、好ましくは100μ
mである。その面積は要求に応じて異なる。超音波又は
一般的に使用されている公知の各種の洗浄溶液の1つを
使用する浄化の後、焼結した無定形石英又は工程c)の
高温に耐えうる加工可能な他の材料でなる支持基板2上
にウェーハ1を配置する。
シート(孔3を具備する)を有し、このシートの深さは
ウェーハの厚さよりも小さい。この基板を排気可能な金
属支持体4(ガスケットを介して密着される)上に配置
し、該支持体を介してシートを真空状態とする。このよ
うにして、ウェーハを空気減圧システムによって支持体
に対して密着状態に維持する。
収容する基板を、該アセンブリー全体を減圧下に維持し
ながら、ケイ素ウェーハ上に該ケイ素ウェーハのものと
逆の種類のドーピング剤を含有するシルクスクリーンペ
ーストを塗布することができる市販の装置内に設置す
る。
ロフィールでケイ素内に拡散させる高温熱サイクルを有
するトンネル炉内においてドーピング剤を拡散させる。
温度は900℃以上であり、950℃が好適である。
維持したケイ素ウェーハを収容する基板を、微小x−y
移動可能なトラバーステーブル上に配置する。好ましく
はパワーレーザー、又はダイヤモンドセット砥石車又は
好適な装置を使用して、ケイ素ウェーハの縁から拡散層
(装置を短絡させる)を除去する。大面積のウェーハの
場合には、ケイ素ウェーハの表面全体を異なる独立した
活性エレメントに分割するために当該方法を使用するこ
ともできる。ついで、これらのエレメント(1つのケイ
素ウェーハから調製した)を、つづく工程で相互に電気
的に接続して光起電モジュールを形成する。
の拡散の際にウェーハの表面上に絶縁性の酸化ケイ素層
が形成される可能性があるため、フッ化水素酸によって
これを除去することが好適である。この目的のため、図
2から明らかなように、ウェーハを収容する基板を、耐
酸性材料(たとえばテフロン)の「ポケット」でなり、
化学的攻撃を受ける部分に対応する開口を有するマスキ
ングカバー5内に装入する。化学的攻撃の間に、超音波
によって作用を促進させることが有利である。ついで、
ウェーハを脱イオン水で洗浄し、乾燥させる。
化物層を通過してケイ素と合金化するような焼成サイク
ルが使用される際には回避される。
能な金属支持体上に再度配置し、シルクスクリーン法に
より、好ましくは銀含有導電ペーストを使用して、各種
活性エレメント上にフロント接点を塗布する。
して示すような反転システムが必要である。金属支持体
(移転側システム)6上に配置し、減圧下に維持した基
板を、完全に同一のシステム(受け取り側システム)7
上に反転させる。真空を移転側システムから受け取り側
システムに移す際、活性エレメントは受け取り側システ
ム(新たに真空がかけられる)のシート内に重力落下す
る。ついで、反転した活性エレメントの背面について接
点のシルクスクリーン塗布を行う。接点を乾燥させた
後、700〜900℃(好ましくは800℃)の高温で焼成し
て、ケイ素と合金化させてオーム接点を形成する。
個の感応性エレメントに分割される場合)又は多数のウ
ェーハ(これらの各々が1つの感応性エレメントを代表
する場合)のものと等しい又は大きい寸法のガラスシー
ト上に、導電性軌道を、ケイ素ウェーハの背面上に前の
工程で既に析出されたリア接点に正確に対応する位置で
感応性エレメントを相互に接続するために析出させる。
ガラスシートをケイ素上に積層して、2つのシリーズの
接点を並置する。この時点で真空を取り去り、「サンド
イッチ」を約200℃に加熱する。
次のエレメントの背面と接続して、モジュールの出口で
所望の電流及び電圧を提供するように相互接続を形成す
る。
電池の一方の縁に絶縁重合体を析出し、ついで導電性デ
ポジット8によって電池のフロント接点9を次の電池の
ガラスに沿って絶縁層によって保護された点で電池を越
えて伸びるリア接点10に接続させる。これにより、電池
の短絡を防止する。図4はp/nジャンクション11及び
リアガラス12も示す。
形成する。この目的のため、たとえば数100Åの酸化チ
タン層を析出する。
てモジュールをカプセル化する。たとえば、前面防護材
として高透過性強化ガラスを使用でき、密閉用樹脂とし
てエチレン−ビニル酢酸を使用できる。
リア接点及びリア保護ガラス上の接点の両方について単
一の接点焼成工程を使用できる。これに関して、ケイ素
の焼成温度は非常に高く、基本的にはガラスにとって不
都合なものであるが、この操作に最適な条件は焼成時間
を非常に短く(数秒)することによって及びケイ素表面
を照射により加熱することによって達成される。さら
に、ガラスはスペクトルのかかる領域では照射を吸収し
ない。
すなわち、工程e)において、リア接点を析出した後、
高温での焼成を行わず、代わりに温度200〜300℃に加熱
する。ついで、工程f)において、約700〜900℃、5〜
20秒の高温焼成を行う。
において、ガラス上に接点を形成せず、代わりに支持基
板上に形成し、これにより、基板ば光起電モジュールの
1構成部材となる。
法は小さい面積のウェーハを原料として使用せず、代わ
りに支持された大きい面積のケイ素シートを使用してい
る。モジュールは、異なる厚さを有し、積層され、シル
クスクリーン法によって相互接続された一連のケイ素シ
ートでなる。この方法によって製造されたモジュール
は、従来の方法によって製造されたモジュールから達成
されるものよりも低くない太陽光変換効率を有する。さ
らに、ケイ素シートの厚さの低減及び0.5m2 以下の大
きい面積のものを取扱うことによって達成される製造効
率の増大(製造時間が1/10となる)のため、1シフト
当たりの工業生産コストが、年間10Mwを越える容積の場
合には半分となるものと思われる。
以下にいくつかの実施例を例示するが、本発明を限定す
るものではない。
pドープケイ素ウェーハ8枚を、ウェーハを収容するた
めの8つのシートを包含する焼結石英プレートでなる支
持基板上に配置した。各シートは深さ150μmであり、
基部に1以上の貫通孔を有する。
排気可能な方形の金属トレー上に配置した。アセンブリ
ーに真空をかけ、ウェーハを石英プレート上に密着保持
した。ついで、ウェーハ上にシルクスクリーン法によっ
てリンを含有するドーピングペーストを塗布した。
し、トンネル炉に装入して拡散を20分間行い、その間に
最高温度は950℃に達した。拡散操作の終了時、ウェー
ハの表面上には深さ0.2〜0.4μmまでリンでドープされ
た層が存在していた。
真空下に維持した。x−yテーブル及びパワーレーザー
を使用してウェーハを切断して、各ウェーハから4個の
活性エレメントを得た。縁から拡散層を除去した。この
ようにして、各々約100cm2の計32個の活性ユニットを得
た。拡散の結果として表面上に形成された酸化ケイ素を
前述の装置を使用してHFによって除去した。
クスクリーン法によってケイ素上にフロント接点を塗布
した。Agでなる接点は厚さ10μm、幅120μmを有す
る。前述の如く基板を反転させた後、同様にして背面に
Ag及びAlでなる接点を塗布した。フロント及びリア接点
の両方を200℃で乾燥させ、ついで750℃で焼成すること
によってケイ素と合金化させた。
ズの強化ガラス上に、ウェーハの背面上に既に塗布され
たリア接点と正確に対応して、シルクスクリーンによっ
て導電性軌道を塗布した。ガラスに適合する温度(本発
明では400℃)で焼成した後、ガラスプレートを、ガラ
ス上の接点がケイ素上に既にシルクスクリーン法で塗布
されている接点と並置するように積層した。
レメントの背面との間を相互接触させた後、前面に厚さ
800Åの酸化チタン層を気相付着させた。
ル化した。
接点の塗布まで実施例1の操作を行った。
ーブン内で接点を200℃、数分間で乾燥させた。
上に接点を形成した。ただし、400℃で焼成する代わり
に、焼成を750℃、15秒間で行った。
1に記載のとおりである。
除去操作を説明する図である。
明する図である。
Claims (7)
- 【請求項1】ケイ素が支持された大面積の薄層形である
ことを特徴とする単結晶性又は多結晶性ケイ素を基材と
する光起電モジュールの製法において、a)耐熱性材料
でなる支持基板上に、好適な電気的活性な不純物をドー
プした表面積0.5m2 以下及び厚さ100〜500μmを有す
る1以上のケイ素ウェーハを配置し、b)シルクスクリ
ーン法によって該ケイ素ウェーハ上にドーピングペース
トを塗布し、c)温度900〜1000℃に加熱することによ
ってドーピング剤を拡散させ、d)拡散した層を切断す
ることによってユニット活性エレメントの表面積を限定
し、e)該活性エレメントの前面及び背面上に接点を形
成し、f)接点を形成したリア保護ガラスを当て、g)
活性エレメントを相互に接続し、h)反射防止層を設
け、i)カプセル化することを特徴とする、光起電モジ
ュールの製法。 - 【請求項2】請求項1記載の製法において、前記工程
a)のケイ素ウェーハが厚さ100〜250μmを有するもの
である、光起電モジュールの製法。 - 【請求項3】請求項1記載の製法において、前記工程
a)のケイ素ウェーハが厚さ100μmを有するものであ
る、光起電モジュールの製法。 - 【請求項4】請求項1記載の製法において、前記工程
a)の支持基板が石英でなるものである、光起電モジュ
ールの製法。 - 【請求項5】請求項1記載の製法において、前記工程
f)の接点の形成を、リア保護の機能を果たす支持基板
上で行う、光起電モジュールの製法。 - 【請求項6】請求項1〜5のいずれか1項記載の製法に
おいて、前記工程e)に当たり、リア接点の塗布後、温
度200〜300℃で加熱を行い、ついで工程f)に当たり、
温度700〜800℃、20秒以下で焼成を行う、光起電モジュ
ールの製法。 - 【請求項7】請求項1記載の光起電モジュールの製法を
実施するための装置において、真空排気可能支持体、耐
高温性のものの中から選ばれ、前記支持体上に積層され
る材料でなる方形基板(ガスケットを介して支持体に密
着される)でなり、前記基板が、該基板を貫通する1以
上の孔が中心に形成された1以上のリセスシートを包含
するものであることを特徴とする、光起電モジュールの
製法。
Applications Claiming Priority (2)
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