JPH0794770A - シリコン太陽電池 - Google Patents

シリコン太陽電池

Info

Publication number
JPH0794770A
JPH0794770A JP6128788A JP12878894A JPH0794770A JP H0794770 A JPH0794770 A JP H0794770A JP 6128788 A JP6128788 A JP 6128788A JP 12878894 A JP12878894 A JP 12878894A JP H0794770 A JPH0794770 A JP H0794770A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
solar cell
cell according
positive
thin
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.)
Pending
Application number
JP6128788A
Other languages
English (en)
Inventor
Arata Sakaguchi
新 阪口
Masatsugu Kamioka
正嗣 上岡
Toru Yamada
透 山田
Teruhiko Hirasawa
照彦 平沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP6128788A priority Critical patent/JPH0794770A/ja
Publication of JPH0794770A publication Critical patent/JPH0794770A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 太陽エネルギーを電気エネルギーへ効率よく
変換する安価なシリコン太陽電池を提供する。 【構成】 光を吸収し電流担体を発生する材料として細
線状シリコンを用いることを特徴とするシリコン太陽電
池で、具体的には絶縁性基板9上に負、正の電極線7、
8を交互に平行に隔置し、各電極線7、8間に細線状シ
リコン10が両側の電極線7、8に接触して形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、細線状シリコンよりな
る太陽電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来人類が利用しているエネルギー源
は、主として石炭、石油等の化石燃料であるが、これら
は近い将来枯渇のおそれがあるほか、地球温暖化など環
境問題を背景にして、太陽エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換する太陽光発電、例えば太陽電池による発電
が注目されてきている。中でもシリコン半導体を用いる
太陽電池は、その有効な手段として、これまでも各国で
材料とその製造方法について精力的な研究が進められて
いる。しかし従来の商用電力の価格に比べ、太陽電池発
電システムによる電力が高価であることが実用化の最大
の障壁になっており、より一層低価格の太陽電池の開発
が望まれている。
【0003】従来のシリコン太陽電池としては、例えば
図3に示すように、p型のシリコン半導体基板1の表面
に、Pなどを拡散させたn+ 層2、その上に反射防止膜
3を介して表面電極4を形成し、裏面にはAlペースト
の印刷などにより形成した層を焼成してp+ 層5、その
上に同じくAlペーストの印刷により裏面電極6を形成
したものが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらシリコン
半導体基板を、CZ法またはFZ法により製造したシリ
コン単結晶または多結晶棒からスライスして得ようとす
ると、シリコン棒の製造およびスライスのコストが高い
うえに、スライスの際の切断ロスが多く、いちじるしく
コスト高となる。一方アモルファスシリコンを利用すれ
ば、材料コストは低いものの光電変換効率が低く、耐久
性にも問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来に比べコ
スト低減が可能な新しいシリコン太陽電池を提供するも
ので、これは光を吸収し電流担体を発生する材料として
細線状シリコンを用いることを特徴とするシリコン太陽
電池を要旨とし、具体的には絶縁性基板上に正、負の電
極線を交互に平行に隔置し、各電極線間に細線状シリコ
ンを両側の電極線に接触させて形成されていることを特
徴とするシリコン太陽電池である。
【0006】以下図によって本発明のシリコン太陽電池
を製造する実施態様の一例を説明する。図1(a),
(b),(c)に示すように、細線状シリコンをn型と
するため添加するドナー不純物を含むAgよりなる負電
極線7と、p型とするため添加するアクセプター不純物
を含むAgよりなる正電極線8(7、8の斜線模様は断
面を表すものではない)を、絶縁性基板9上に交互に平
行に間隔を置いて繰り返し密着させ形成した後、p型の
細線状シリコン10を正、負電極線8、7の各間に、両
側の電極線に平行に接触させて並べる。ついでこれを炉
中で熱処理すると、p型の細線状シリコン10の負電極
線7に接触している部分にドナータイプ不純物が拡散し
てn+ 層11が形成され、正電極線8に接触している部
分にアクセプタータイプ不純物が拡散してp+ 層12が
形成される。そこで正電極線8を一括して出力端子13
に、負電極線7を一括して出力端子14に接続すると本
発明のシリコン太陽電池が得られる。
【0007】絶縁性基板は、絶縁性材料であればよく、
例えばガラス、石英やアルミナ等の酸化物セラミックス
のほかに、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の非酸化物
セラミックス、ないしはこれらの複合材料が使用される
ほか、電気絶縁性の高分子材料であってもよい。また金
属基板の上にこれら絶縁性材料を貼り合わせたものでも
よい。
【0008】正、負の電極線の材料としては、Al、A
g、Au、Pd、Pt、Cu、Ni、Ti、Mo、Wも
しくはこれらの合金からなる金属に、正電極線の場合は
アクセプターとして作用するAl、Al−Si、B、B
N、B23 のうち少なくとも一種、負電極線の場合は
ドナーとして作用するP、Sb、As、P25 、As
23 、Sb23 、Biのうち少なくとも一種を含有
させればよい。これらの電極線は、その材料を含むペー
ストを絶縁性基板上に印刷、焼成して形成するか、絶縁
性基板上に真空蒸着、スパッタ成膜、イオンプレーティ
ング等の薄膜形成技術とパターニング技術によって形成
することができる。
【0009】細線状シリコンは、例えば図2(a)に模
式的に示したように、棒状シリコン18をその軸の周り
に回転させ、高周波加熱コイル19でその上端部を加熱
し、溶融状態を保ちながら細線状シリコン20を上方に
線径を制御しつつ引き出す線引法、または図2(b)に
模式的に示したように、シリコン融液21上に浮かせて
配置した、例えば窒化ケイ素よりなる線引用治具(ダ
イ)22の細孔23から引き上げる引上法によって作製
することができる。
【0010】これらの細線状シリコンは、単結晶、多結
晶いずれでも、導電型はp型、n型いずれでもよい。ま
た導電率の制御は、使用するシリコン原料中のドーパン
トの量を変化させるか、あるいは細線状シリコンの引き
出しあるいは引き上げの際の雰囲気中にドープ剤の気体
状化合物、例えばPH3 あるいはB26 を、必要とす
る特性すなわち抵抗率が0.1Ωcmないし100Ωc
mの間になるように選択した分圧で存在させるか、これ
らの方法の組み合わせ等によって行うことができる。ま
た、細線状シリコンの断面形状は円形、扁平または多角
形等特にその形状は問わない。その太さは、200μm
2 から1mm2 の間の断面積のものが好ましい。前記の
正、負電極線にこの細線状シリコンを接触させて熱処理
すると、細線状シリコンの正電極線との接触部にp+
を、負電極線との接触部にn+ 層を形成することができ
る。熱処理の方法としては、通常の拡散炉が使用でき、
2 ガス等の不活性ガス雰囲気中で600〜900℃の
温度で5〜30分間加熱すればよく、温度と加熱時間を
変えることにより、細線状シリコンの形状に適切となる
+ 層およびp+ 層を形成することができる。
【0011】
【作用】こうして得た本発明の太陽電池に、太陽光15
を照射すると、この細線状シリコンに電流担体としての
電子および正孔が発生し、出力端子13より14に向け
て起電力を生じ、太陽エネルギーが直接電気エネルギー
に変換される。さらに細線状シリコンの表面を酸化して
パッシベーション膜16を形成し、その上に反射防止膜
17をコーティングし、さらにその上に有機材料をコー
ティングしたり、ガラス板で覆うことも可能である。こ
の場合、図1(c)に示すように、太陽光線が細線状シ
リコン10に投射した際、細線状シリコン10内に入射
し起電力を生ずるが、細線状シリコンの表面で太陽光1
5の一部が反射されても、隣接の細線状シリコン10に
入射する。又細線状シリコン内に入射された太陽光15
は細線状シリコン内部で反射を繰り返し吸収され、外部
に逃げることがないので、変換効率が向上する。
【0012】
【実施例】抵抗率が1.5Ωcm、直径が5mmのp型
シリコン単結晶棒を、垂直に保持して回転させながら、
その上端部を高周波コイルを用いて加熱溶融し、融液を
半球状に保ちつつ、直径がおよそ500μm、長さがお
よそ1mのp型細線状シリコンを引き上げ、これを20
mmの長さにカットしたところ、このp型細線状シリコ
ンの抵抗率は2〜3Ωcmに相当した。つぎにこの細線
状シリコンの外側およそ100μmをエッチングして除
去し、ついで酸化しておよそ10nmのパッシベーショ
ン膜を形成した。つぎに一辺が25mm、厚さ1.5m
mの正方形の石英基板上に、Ag粉末、Al粉末、ガラ
スフリット、セルローズ系有機バインダー、有機溶媒を
配合した正電極線材料、およびAg粉末、P25
末、ガラスフリット、セルローズ系有機バインダー、有
機溶媒を配合した負電極線材料をそれぞれ交互にスクリ
ーン印刷法により印刷し、150℃で10分間乾燥し櫛
形状の正、負電極線を形成した。このときの各電極線の
幅はおよそ200μm、間隔はおよそ200μmであっ
た。
【0013】このように交互に配列された正、負電極線
の各間隔上に、これらと平行に上記パッシベーション処
理された細線状シリコンを両電極線に接触させて順次並
べ、細線状シリコン全体が一辺20mmの正方形を作る
ようにした。ついでこれを窒素ガス雰囲気中で750℃
で10分間加熱し、細線状シリコン中にP、Alを拡散
させてそれぞれn+ 層、p+ 層を形成し、受光面側にT
iO2 の反射防止膜を熱CVDにより形成し、本発明に
よるシリコン太陽電池を作製した。この太陽電池に、A
M1.5、25℃、100mW/cm2 の条件で変換効
率を測定したところ15.3%であった。
【0014】
【発明の効果】本発明による太陽電池は、材料となる細
線状シリコンを切断したり加工したりする際、材料ロス
がほとんどなく、かつ比較的小型の設備で製造すること
ができるうえに、結晶質であるため太陽エネルギーの変
換効率が高く、さらに太陽エネルギーの吸収効率が高い
ため、従来のシリコン太陽電池に比べて安価かつ高い材
料歩留りで高効率の太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシリコン太陽電池の(a)は平面図、
(b)は側面図、(c)は(a)のX−X線に沿う拡大
断面図である。
【図2】細線状シリコンの製造方法のうち、(a)は線
引法、(b)は引上法を模式的に示した図である。
【図3】従来の太陽電池の説明用断面図である。
【符号の説明】
1…p型シリコン基板 20…細線状シリ
コン 2…n+ 層 21…シリコン融
液 3…反射防止膜 22…ダイ 4…表面電極 23…細孔 5…p+ 層 6…裏面電極 7…負電極線 8…正電極線 9…基板 10…細線状シリコン 11…n+ 層 12…p+ 層 13…出力端子 14…出力端子 15…太陽光 16…パッシベーション膜 17…反射防止膜 18…シリコン棒 19…高周波加熱コイル
フロントページの続き (72)発明者 山田 透 神奈川県川崎市高津区坂戸3丁目2番1号 信越化学工業株式会社コーポレートリサ ーチセンター内 (72)発明者 平沢 照彦 神奈川県川崎市高津区坂戸3丁目2番1号 信越化学工業株式会社コーポレートリサ ーチセンター内

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を吸収し電流担体を発生する材料とし
    て細線状シリコンを用いることを特徴とするシリコン太
    陽電池。
  2. 【請求項2】 絶縁性基板上に正、負の電極線を交互に
    平行に隔置し、各電極線間に細線状シリコンを両側の電
    極線に接触させて形成した請求項1に記載の太陽電池。
  3. 【請求項3】 細線状シリコンが単結晶ないし多結晶の
    結晶質である請求項1または2に記載の太陽電池。
  4. 【請求項4】 細線状シリコンの断面積が200μm2
    ないし1mm2 の間である請求項1、2または3に記載
    の太陽電池。
  5. 【請求項5】 細線状シリコンの抵抗率が0.1ないし
    100Ωcmの間である請求項1、2、3または4に記
    載の太陽電池。
  6. 【請求項6】 細線状シリコンが、溶融したシリコンよ
    り線引法あるいは引上法によって製造される請求項1〜
    5のいずれかに記載の太陽電池。
  7. 【請求項7】 線引法は、棒状シリコンをその軸の周り
    に回転させつつその上端部を加熱、溶融しながら、線径
    を制御しつつ細線状シリコンを引き上げて製造する方法
    である請求項6に記載の太陽電池。
  8. 【請求項8】 引上法は、細孔を有する線引用治具を溶
    融シリコン上に浮かせ、細孔より細線状シリコンを引き
    出して製造する方法である請求項6に記載の太陽電池。
  9. 【請求項9】 細線状シリコンを引上法あるいは線引法
    によって製造する際に、シリコン融液周辺の雰囲気中に
    ドーパントガスを含ませて導電型および抵抗率が制御さ
    れる請求項6に記載の太陽電池。
  10. 【請求項10】 電極材料がアルミニウム、銀、金、白
    金、チタン、Pd、Cu、Ni、Mo、Wのうちの1種
    あるいはこれらの少なくとも1種を含むものである請求
    項2に記載の太陽電池。
  11. 【請求項11】 正の電極材料がAl、Al−Si、
    B、BN、B23 のうち、少なくとも1種を含む請求
    項2に記載の太陽電池。
  12. 【請求項12】 負の電極材料がP、Sb、As、P2
    5 、As23 、Sb23 、Biのうちの少なくと
    も1種を含んでなる請求項2に記載の太陽電池。
  13. 【請求項13】 正および/または負の電極が、その材
    料を含むペーストを絶縁性基板上に印刷、焼成して形成
    される請求項2に記載の太陽電池。
  14. 【請求項14】 正および/または負の電極が、真空蒸
    着、スパッタあるいはイオンプレーティングにより形成
    される請求項2に記載の太陽電池。
  15. 【請求項15】 絶縁性基板がセラミックスからなる請
    求項13に記載の太陽電池。
  16. 【請求項16】 絶縁性基板が高分子材料からなる請求
    項13に記載の太陽電池。
JP6128788A 1993-07-26 1994-06-10 シリコン太陽電池 Pending JPH0794770A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6128788A JPH0794770A (ja) 1993-07-26 1994-06-10 シリコン太陽電池

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18385893 1993-07-26
JP5-183858 1993-07-26
JP6128788A JPH0794770A (ja) 1993-07-26 1994-06-10 シリコン太陽電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0794770A true JPH0794770A (ja) 1995-04-07

Family

ID=26464377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6128788A Pending JPH0794770A (ja) 1993-07-26 1994-06-10 シリコン太陽電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0794770A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114695572A (zh) * 2020-12-28 2022-07-01 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 分片太阳能电池制作工艺及由其制作的分片太阳能电池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114695572A (zh) * 2020-12-28 2022-07-01 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 分片太阳能电池制作工艺及由其制作的分片太阳能电池
CN114695572B (zh) * 2020-12-28 2024-03-19 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 分片太阳能电池制作工艺及由其制作的分片太阳能电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5785768A (en) Photo cells, photo cell arrays, and electrolytic devices using these cells and arrays
US6011215A (en) Point contact photovoltaic module and method for its manufacture
JP5324222B2 (ja) ナノ構造およびそれを実施する光起電力セル
US5704992A (en) Solar cell and method for manufacturing a solar cell
EP0341017B1 (en) Deposited-silicon film solar cell
ES2216041T3 (es) Estructura y procedimiento de fabricacion de celula solar con contactos traseros autoalineados de aleacion de aluminio.
JP4036640B2 (ja) Pn接合太陽電池
US4516314A (en) Method of making a high intensity solar cell
JP2010521824A (ja) 太陽電池
JP2008543067A (ja) 片面コンタクト型ソーラーセルの製造方法および片面コンタクト型ソーラーセル
TW201203588A (en) Solar cell including sputtered reflective layer and method of manufacture thereof
JPWO2010119512A1 (ja) 光起電力装置とその製造方法
JPH0536997A (ja) 光起電力装置
JPH05218465A (ja) 多結晶シリコン薄膜太陽電池の製造方法
US4064522A (en) High efficiency selenium heterojunction solar cells
US5431741A (en) Silicon solar cell
JP2641800B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
JPH0794770A (ja) シリコン太陽電池
EP3491681B1 (en) A method for producing a photovoltaic device
JPH06204529A (ja) 太陽電池
JP2006054254A (ja) 光電変換装置の製造方法
JPH0799333A (ja) シリコン太陽電池
WO2007094747A1 (fr) Module photographique intégré à film mince à passages verticaux électrons-trous
RU2815034C1 (ru) Контактирующий задней стороной солнечный элемент и изготовление такого элемента
JPH06181324A (ja) シリコン太陽電池