JPH08335711A - 太陽電池の製法及びこの製法で得られる製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電気接点が低直列抵抗を示す太陽電池を提供す
る。 【解決手段】半導体基板上の互いに平行な細いフィンガ
ーライン列とこのフィンガーライン列と実質的に直交し
て形成された幅の広いコレクタライン列から成る前面接
点パターンを太陽電池に形成する方法が、少なくとも次
のステップを含む。 （ａ）接点を構成するフィンガーライン列（６）をスク
リーンプリントし、乾燥させ、（ｂ）次いで、フィンガ
ーライン列（６）の上に幅の広いコレクタライン列
（７）をプリントし、乾燥させ、（ｃ）最後に、フィン
ガーライン列及びコレクタライン列を一緒に焼成するこ
とにより、フィンガーライン列（６）と半導体基板
（１）との間及びフィンガーライン列（６）と幅の広い
コレクタライン列（７）との間にオーミック接触を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の表面
に接点を形成する方法に係わる。

【０００２】本発明は、この方法によって得られる製
品、特に太陽電池にも係わる。

【０００３】

【従来の技術】太陽電池の量産には、公知のスクリーン
プリント法が利用されている。

【０００４】典型的な例として、太陽電池の前面接点パ
ターンは、半導体基板またはウェーハに溶着した互いに
平行な細いフィンガーライン列と前記フィンガーライン
列とほぼ直交する幅の広いコレクタライン列とから成
る。

【０００５】結晶太陽電池のこのような前面接点形成
は、標準的なスクリーンプリント技術を利用して行われ
る。この技術には、製造が簡単であり、自動化が可能で
あり、製造コストが低いという有利な点がある。

【０００６】低直列抵抗と低金属被覆（ｌｏｗ ｍｅｔ
ａｌ ｃｏｖｅｒａｇｅ）（低前面シャドウイング（ｌ
ｏｗ ｆｒｏｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｈａｄｏｗｉｎ
ｇ））が前面メタライジング加工の基本条件である。

【０００７】アー．ディジードジック，ジ．ニジ及び
ジ．スツルフッイク（Ａ．Ｄｚｉｅｄｚｉｃ，Ｊ．Ｎｉ
ｊｓ ａｎｄ Ｊ．Ｓｚｌｕｆｃｉｋ）がハイブリッド
サーキット Ｎｏ．３０，１月号 １９９３（Ｈｙｂ
ｒｉｄ Ｃｕｒｃｕｉｔ Ｎｏ．３０，Ｊａｎｕａｒｙ
１９９３）に発表した論文“シック−フィルム ファ
イン−ライン ファブリケーション テクニーク−アプ
リケーション ツー フロント メタライゼーション
オブ ソーラー セルズ”（“Ｔｈｉｃｋ−ｆｉｌｍ
Ｆｉｎｅ−ｌｉｎｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃ
ｈｎｉｑｕｅ−Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ Ｆｒｏ
ｎｔ Ｍｅｔａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆＳｏｌａｒ Ｃ
ｅｌｌｓ”）によれば、公知のスクリーンプリント技術
によって１００〜１５０μｍの最小メタリゼーション幅
が得られる。これでは太陽電池前面のシェーディング
（ｓｈａｄｉｎｇ）が比較的高度になる。シェーディン
グを抑えるには、接合ライン間の間隔は大きく、即ち、
２〜３ｍｍに設定しなければならない。このことは、高
度のドーピング処理を施した導電性の高いエミッタ層の
使用を意味する。ところが、エミッタに高度のドーピン
グ処理を施すと、短波長光に対する太陽電池の応答を低
下させる。３２５または４００という高いメッシュ密度
の極薄ステンレススチールワイヤスクリーンを利用すれ
ば、比較的細い導電ラインをプリントすることができ
る。スクリーン上に少なくとも５０μｍのラインを形成
するには、厚さが５〜１５μｍの薄いマスキングエマル
ジョンが必要である。

【０００８】５０μｍのライン幅を達成することは可能
であるが、焼成処理後に測定したラインの厚さが１０μ
ｍ以下に低下する。その結果、ライン抵抗が増大し、特
にメインコレクタラインにおけるパワー損失（ｐｏｗｅ
ｒ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ）が高くなる。

【０００９】フィンガーが極薄であれば、このフィンガ
ーが中断（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ）するおそれがあ
る。

【００１０】極薄スクリーンの主な欠点として、コスト
が高く、耐久性及び／または信頼性が低いことも挙げら
れる。

【００１１】標準的なスクリーンプリント技術に代わる
技術は、エッチングまたは電鋳による金属マスクの応用
である。このようなマスクの製造では、金属ホイルの一
方の面にキャビティパターンをエッチングし、反対側の
面にメッシュパターンをエッチングする。金属ホイルを
両面エッチングするには、フォトレジストマスキング及
び正確なマスク位置きめが必要である。即ち、複雑なデ
ザインと極めて高いスクリーンコストとを意味する。

【００１２】従来のワイヤメッシュスクリーンの場合や
金属をエッチング加工して形成したスクリーンの場合、
開口面積（網目）は、パターン全体の５０％を超えない
のが普通である。開口面積は基板に転写されるペースト
の最大量を決定すると同時に、ウェットラインの厚さを
決定する。もう１つの要点は、網目が小さければ、細い
ラインプリンティングに適した特殊インクを利用しなけ
ればならない。これは、太陽電池表面の接点をメタライ
ジング処理する目的で市販されている銀ペーストの多く
と相容れない条件である。即ち、銀パウダーは、ペース
ト中に粒子の固まりを形成する傾向を持つ。また、太陽
電池のメタライジング処理用のペーストに使用されるこ
との多いフレーク状の銀パウダーは、固まりを形成する
傾向を増大させる。

【００１３】太陽電池の新しい製法では、マイクロエレ
クトロニクスの分野で公知の方法を利用してエミッタ前
面に薄い熱酸化物（ｔｈｅｒｍａｌ ｏｘｉｄｅ）（５
０〜２５０オングストローム）を形成する。このような
酸化物層は、半導体表面に必ず存在する欠陥及び再結合
中心（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｃｅｎｔｅｒ）を
不活性化する。この方法は、太陽の短波長光に対する電
池の応答を高め、電池効率を高めることになる。市販の
スクリーンプリントペーストは、酸化されていないケイ
素面にはすぐれた接点を形成するが、酸化物の焼破が良
質の低抵抗接点の形成を困難にする。

【００１４】太陽電池の製法においては多くの場合、接
点形成の前後いずれかに反射防止（ＡＲ）コーティング
を施す。接点プリントの前にＡＲ層をコーティングする
と、シリコンとプリントされた接点との間に高い接点抵
抗が現れることが多い。この問題が起こるのは、特に反
射防止コーテングとして窒化ケイ素を使用する場合であ
る。

【００１５】接点形成後にＡＲコーティングを施せば、
別の問題が起こる。即ち、モジュール製造時にコレクタ
ラインをはんだ付けすることになる。

【００１６】この問題の解決は、特許出願公告ＷＯ ８
９／１２３１２に記載されている“焼破”（ｆｉｒｉｎ
ｇ ｔｈｒｏｕｇｈ）方法で可能であり、この方法によ
れば、窒化ケイ素ＡＲコーティングを“焼破”するの
に、“Ｆｅｒｒｏ ＃３３４９”からの市販銀パウダー
ペーストを利用する。ニュオイ（Ｎｕｎｏｉ）等の論文
“ハイパーフォーマンス ビーエスエフ シリコン ソ
ーラー セル ウイズファイア スルー コンタクツ
プリンティド オン エイアール コーティング”第１
４回 アイイーイーイー ピーブイ スペシャリスツ
コンファレンス−１９８０，サン ジエゴ，ユーエスエ
ー，第８０５〜８１０頁（”Ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａ
ｎｃｅ ＢＳＦ ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌ
ｌ ｗｉｔｈ ｆｉｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｎｔａ
ｃｔｓ ｐｒｉｎｔｅｄ ｏｎＡＲ ｃｏａｔｉｎｇ”
１４ｔｈ ＩＥＥＥ ＰＶ ＳｐｅｃｉａｌｉｓｔｓＣ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ−１９８０， Ｓａｎ Ｄｉｅｇ
ｏ， ＵＳＡ， ｐｐ．８０５−８１０）には、ＴｉＯ
₂ＡＲ層の“焼破”が記述されている。

【００１７】文献ＷＯ ９２／２２９２８は、太陽電池
及びその製法を記述しており、この公知例では、互いに
平行な細長い電極をプリントする前に、半導体基板上に
反射防止コーティングを施し、最後にこれらの電極に第
２の細長い電極を重ねる。

【００１８】互いに平行な細長い電極列の形成に使用さ
れるペーストまたはインクは、前記反射防止材に浸透し
て半導体基板の前面と機械的に接着し、低い抵抗で電気
的に接触するものでなければならない。したがって、公
知のペーストがすべて利用できるわけではない。また、
半導体基板と細長い平行な電極列とを確実に接触させる
ためには“焼破”ステップが必要である。

【００１９】この技術文献には、熱によって生成を促進
される二酸化ケイ素の層と反射防止コーティング（特に
窒化ケイ素）の層とを同時に焼成することが記述されて
いるが、この方法は、多くの場合接点抵抗を高くするか
ら、市販のペーストで満足な成果を得るのは困難であ
る。

【００２０】文献ＥＰ−Ａ−０００２５５０は、半導体
表面の領域に金属結線をはんだ付けするための接点構造
形成方法を記述しており、この方法は、少なくとも主要
金属を含む導電ペーストをセリグラフィ（ｓｅｒｉｇｒ
ａｐｈｙ）により前記領域の少なくとも一部に配置し、
次いで前記ペーストを半導体表面の前記領域の少なくと
も一部へドーパント（ｄｏｐａｎｔ）が移動するように
加熱してガラス化するステップから成る。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
公知技術の欠点を持たないように改良された例えば太陽
電池のような、半導体装置を提供することにある。

【００２２】さらに具体的には、電気的接点が低直列抵
抗を示すとともに、前面シェーディングを軽減する薄い
金属クラッディングを有する、例えば太陽電池のよう
な、半導体装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、半導体基板上の互いに平行な細いフィン
ガーライン列と、このフィンガーライン列と実質的に直
交して形成された幅の広いコレクタライン列とから成る
前面接点パターンを太陽電池に形成する方法を前提とし
ている。かかる前提において、本発明は、前記方法が少
なくとも下記ステップから成ることを特徴としている。

【００２４】（ａ）接点を構成するフィンガーライン列
をスクリーンプリントし、乾燥させ； （ｂ）次いで、フィンガーライン列の上に幅の広いコレ
クタライン列をプリントし、乾燥させ； （ｃ）最後に、フィンガーライン列及びコレクタライン
列を一緒に焼成（ｆｉｒｉｎｇ）することにより、フィ
ンガーライン列と半導体基板との間、及びフィンガーラ
イン列と幅の広いコレクタライン列との間にオーミック
接触（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）を形成する。

【００２５】本発明における第１の好ましい実施例で
は、接点を構成するフィンガーライン列をスクリーンプ
リントする前に下記ステップを実施する： （１）プリントされたパターンが互いに平行なフィンガ
ーライン列のパターンを形成するように、半導体基板の
前面にマスキングペーストをスクリーンプリントし； （２）前面の全体に反射防止コーティングを施し； （３）マスキングペーストを溶解させ、反射防止コーテ
ィングのうちマスキングペーストの上に施されている部
分を選択的にリフトオフし； （４）反射防止コーティングの開口部分から酸化物層を
食刻し（ｅｔｃｈｉｎｇ−ｏｆｆ）； （５）上記ステップ（ａ），（ｂ）及び（ｃ）を実施す
る。

【００２６】本発明の他の実施例では、基板前面に接点
のフィンガーライン列をプリントし、乾燥させるステッ
プと，コレクタライン列をプリントし、乾燥させるステ
ップとの間の中間ステップにおいて，反射防止コーティ
ングを施す。

【００２７】上記方法は、すでに後面オーミック接触を
有する基板に応用でき、あるいはバック接点を前面接点
と同時にまたは前面接点を得た後に形成することも可能
である。

【００２８】なお、本発明の方法における最終ステップ
は、同時焼成（ｃｏ−ｆｉｒｉｎｇ）ではあるが、いわ
ゆる焼破（ｆｉｒｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ）ではない。

【００２９】互いに平行な細いフィンガーラインをプリ
ントするためのスクリーンは、フィンガー接点パターン
に対応する平行ライン列をベタ（ｓｏｌｉｄ）の金属ホ
イルから化学的に食刻するか、またはレーザービームや
電子ビームでカットすることによって形成するのが好ま
しい。

【００３０】ただし、開口部にまたがるブリッジの存在
が許されるような特定の実施例の場合には、例えばメッ
シュスクリーンのような、金属製ステンシルマスク以外
のマスクを使用することができる。

【００３１】コレクタライン列をプリントするためのス
クリーンは、従来のメッシュスクリーンまたは金属製ス
テンシルスクリーンで形成するのが好ましい。

【００３２】インクジェットプリンティングまたはオフ
セットプリンティングのような技術も、本発明において
コレクタライン列をプリントするのに利用することがで
きる。

【００３３】太陽電池、特にその前面接点パターンの特
徴は、コレクタライン列がフィンガーライン列にオーバ
ーラップしていることにある。このことは、フィンガー
ライン列の厚さをコレクタライン列の厚さよりも薄くで
きることを意味する。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、公知のスクリーンプリント技
術を利用した場合よりも多くの利点を提供する。

【００３５】フィンガー列について： １．互いに平行なフィンガーライン列のパターンは、ベ
タの金属ホイルに形成するから、開口面積は１００％で
ある。パターン開口部にメッシュは存在しない。したが
って、プリンティング工程において基板に転写されるペ
ースト量が増大する。なお、標準的なワイヤメッシュス
クリーンを使用すれば、開口面積は僅かに４０％〜６０
％となる。

【００３６】２．開口にメッシュが存在しないと、前面
接点プリンティングに使用されるペーストのスクリーン
プリント適性に課せられる条件が緩和される。固形物含
有率と粘性の高いペーストを使用できる。

【００３７】３．金属マスクをカットするのにレーザ
ー、電子またはイオンビームを利用することによって、
数マイクロメーターまでのパターン鮮明度が得られる。
この鮮明度は、金属ホイルの厚さ及びカッテイングシス
テムの品質に応じて異なる。金属マスクが厚ければ厚い
ほど、プリントされるラインの厚さが増すことになる。
カットされるラインの幅とマスクの厚さとの比は０．５
以上でなければならない。この比が小さければ、プリン
ト工程中にマスクの開口を通してペーストを転写させる
ことが困難になる。経験によれば、レーザービームを使
用してカットすれば、厚さ５０〜６０μｍのステンレス
スチールホイルに幅３０μｍのフィンガーライン列パタ
ーンをカットすることができる。

【００３８】上記利点１〜３は、縦横比が大きく、切れ
目のない、極めて細いプリントを可能にする。プリンテ
ィング及び乾燥後の測定では、ラインの幅は４０μｍ、
厚さは２５〜３０μｍであった。これは焼成処理後の厚
さ１３〜１６μｍのラインに相当する。太陽電池前面接
点専用の市販ペーストでは、多くの場合、面積抵抗は１
〜２ｍｏｈｍ／ｓｑ．であった。

【００３９】４．フィンガーラインをプリントするのに
ワイヤメッシュスクリーンではなくベタのステンレスス
チールステンシルを使用すると、スクリーンの耐久性が
高くなる。

【００４０】５．連続的かつ完全開口のラインをレーザ
ーまたは電子ビームによってカッすると、スクリーン製
造工程が簡単になり、スクリーンのコストが著しく軽減
される。

【００４１】コレクタライン列について： １．コレクタパターンは、公知のワイヤメッシュスクリ
ーンまたはベタ金属マスクで形成するのが好ましい。全
体の厚み（スクリーン＋エマルジョン）が１００μｍ以
上の堅牢なスクリーンを使用することができる。メッシ
ュ密度が２００または１８０／インチ、エマルジョン厚
さが２０μｍの標準的スクリーンがコレクタのプリンテ
ィングに典型的である。

【００４２】２．前面接点のメタライジング処理用銀ペ
ーストのほとんどどれを使用しても、面積抵抗が１ｍｏ
ｈｍ／ｓｑ．以下の厚いコレクタラインを容易に得るこ
とができる。コレクタラインの幅を細くすることによっ
て、シェーディングを小さくすることができる。フィン
ガーライン列をスクリーンプリントする前に、マスキン
グペーストのスクリーンプリントに反射防止コーティン
グを施す本発明の好ましい実施態様を採用すれば、以下
に述べる利点が得られる。

【００４３】マスキングペーストについて：マスキング
ペーストの役割は、酸化ケイ素基板のうち前面接点フィ
ンガーライン列をプリントすべき領域における反射防止
コーティングに対しての選択的なマスクを設けることに
ある。乾燥または硬化後のマスキングペーストは、ＡＲ
Ｃ形成の工程中ではそのままの状態を維持し、その後そ
の上に重ねて付着させたＡＲＣをリフトオフするために
容易に除去することができる。金属微粉末または酸化ケ
イ素や酸化チタニウムの粉末を含むペーストまたは有機
ビヒクルと混合した胡粉がこれを可能にする。このよう
なペーストは、有機溶剤で容易に除去することができ
る。

【００４４】前面フィンガー接点ペーストについて：プ
リントされた前面フィンガー接点とケイ素基板との間に
中間層が存在せず、レーザーによってカットされたステ
ンシルスクリーンには閉塞の原因となるメッシュが存在
しないから、前面接点を形成する銀ペーストに課せられ
る条件が著しく緩和され、前面接点形成を目的とする公
知の銀ペーストのほとんどすべてを本発明に利用でき
る。

【００４５】前面コレクタペーストについて：コレクタ
ライン列形成用のペーストとしては、フロントフィンガ
ー用と同じ銀ペーストの他に、または反射防止コーティ
ング層との確実な接合を可能にするとともにＡＲＣに完
全には浸透することなくフィンガーラインとの極めて低
いオーミック接触を可能にする高導電性ペーストを使用
することができる。

【００４６】さらにまた、反射防止コーティングを使用
する場合には下記の利点を挙げることができる： １．フィンガーライン列もコレクタライン列も、同一の
焼成工程で同時焼成される（ｃｏ−ｆｉｒｅｄ）。その
結果、フィンガーライン列は基板とすぐれた電気的接触
関係となり、コレクタラインはフィンガーライン列とす
ぐれた電気的接触関係となり、いずれの場合にも、コレ
クタライン列はＡＲ層によって被覆されない。したがっ
て、モジュール製造中にコレクタライン列をはんだ付け
するという問題は生じない。

【００４７】２．ケイ素基板との直接的な接触からコレ
クタライン列を分離するから、金属接点とケイ素との界
面に現われるキャリア再結合損失（ｃａｒｒｉｅｒ ｒ
ｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ）が軽減される。
分離効果を達成するためには、ＡＲコーティング材料及
び付着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）技術の選択が重要であ
る。前面接点形成用銀ペーストの多くは、大気圧化学蒸
着（Ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
（ＡＰＣＶＤ））によって蒸着された二酸化チタニウム
のＡＲ層に浸透する。プラズマ利用ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍ
ａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）によって蒸着された窒
化ケイ素ＡＲ層を使用する場合、このＡＲ層はケイ素と
スクリーンプリントされた銀ペーストの大部分との間の
極めてすぐれたバリヤーとして作用することができる。

【００４８】３．本発明の太陽電池接点は、シェーディ
ングを増大させることなく極めて密な間隔で配置された
接点フィンガーライン列を備えることができる。スクリ
ーンプリンティングにより、軽くドーピング処理したエ
ミッタ及び比較的高い面積抵抗を有する太陽電池を製造
することができる。その結果、短波長光に対する太陽電
池の応答性が高まる。

【００４９】したがって、本発明の方法で電気的接点を
形成された太陽電池は、下記の特性を示す： −フィンガーの低い面積抵抗 −フィンガーよりもさらに低いコレクタの面積抵抗 −太陽電池の低い直列抵抗 −フィンガーライン列に起因する低いシャドウイング損
失（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ ｌｏｓｓ） −コレタクライン列に起因する低いシャドウイング損失 −太陽電池の低い総シャドウイング損失 −接点／ケイ素の界面におけるキャリア再結合損失。

【００５０】

【実施例】添付の図面を参照して、以下に本発明の詳細
を説明する。

【００５１】Ｉ．スクリーンの調製： １．標準的な布スクリーンを展張し、使用されるスクリ
ーンプリンタに合ったフレームに貼る。代表的なパラメ
ータ：８０ ＵＴの金属スクリーン、フレームに対する
ワイヤの方向９０°、及びスクリーンの引張り３ＯＮ。

【００５２】２．スクリーンパターン形成用のエマルジ
ョンをスクリーンに塗布し、乾燥させる。

【００５３】３．厚さ４０〜６０μｍのベタの金属ホイ
ルの周縁をフレームに展張してある標準布スクリーンに
接合する。布スクリーンのメッシュを、パターンが形成
されることになっているホイルの中央域から切り取る。

【００５４】４．太陽電池接点のフィンガーパターンに
対応する互いに平行なライン列をレーザービームによっ
てカットする。このカットには、電子またはイオンビー
ムを使用することもできる。カットラインの幅は、ビー
ム径、電力及びカッティング速度によって調節できる。
典型的な接点フィンガースクリーンは、厚さ５０〜６０
μｍのステンレススチールホイルにカットした幅４０〜
５０μｍ、間隔１．２〜１．５ｍｍのラインから成る。
フィンガーライン列の面積は、前面全体の３％ないし４
％である。

【００５５】５．コレクタラインスクリーンは、ワイヤ
メッシュスクリーンを使用する標準的技術または金属ホ
イルをレーザーカットすることによって形成する。この
用途に典型的なのは、メッシュ密度１６５の標準スクリ
ーンである。レーザーカットスクリーンの形成には、
Ｉ．１に記載の布スクリーンに接合した金属ホイルを使
用する。典型的なコレクタライン幅は、１〜１．５ｍｍ
である。

【００５６】本発明におけるコレクタライン列のプリン
トには、インクジェットプリンティングやオフセットプ
リンティングのような他の技術も利用できる。

【００５７】II．太陽電池の製法：図３ａに示す出発材
料は、Ｃｚ単結晶または多結晶ケイ素基板（１）の“断
片”図であり、該基板（１）は下記ステップで加工され
る。

【００５８】１．ソーダメイジエッチング（ｓａｗ ｄ
ａｍａｇｅ ｅｔｃｈｉｎｇ） ソーダメイジエッチングは、酸性または腐食性溶液中で
行うことができる。表面損傷層の除去には、高温の水酸
化ナトリウムまたは水酸化カリウムを使用することが多
い。典型例としては、濃度２０〜３０％、温度９０〜９
５℃のＮａＯＨ水溶液が使用される。ウェーハのそれぞ
れの面から２０μｍを食刻するには、５分間で充分であ
る。エッチングが完了したらＤＩ水中で十分にリンスす
る。

【００５９】２．微細組織形成（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ） 微細組織形成は，太陽電池技術における公知の方法に従
って行う： −９０容積％のＤＩと１０容積％のイソプロパノルとか
ら成る溶液に溶かした２重量％の水酸化ナトリウム溶液
を７５〜８０℃の温度にまで加熱する。

【００６０】−この溶液に１５〜３０分間ウェーハを浸
漬する。

【００６１】−ＤＩ水中でリンスする。

【００６２】３．化学洗浄（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｌｅ
ａｎｉｎｇ） リン拡散（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｄｉｆｆｕｓｉｏ
ｎ）に先立って化学洗浄を行うのが普通である。この場
合、硫酸と過酸化水素の４：１の溶液に浸漬したのち、
ＤＩ水中でリンスする。次いでウェーハをフッ化水素酸
の１％溶液中に浸漬し、ＤＩ水中でリンスする。ＲＣＡ
洗浄またはＨＣｌ溶液中でのリンスなどのような洗浄方
法を利用することもできる。

【００６３】４．リン拡散（図３ｂ） リン拡散は、マイクロエレクトロニクスにおける公知の
手段：ガス供給源、スピノン（ｓｐｉｎ−ｏｎ）溶液の
利用またはリンペーストのスクリーンプリントによって
行うことができる。このステップに関する詳細な情報
は、ＥＰ−Ｂ−０１０８０６５に記述されている。

【００６４】この実施態様では、ｎ ＋ 層（２）を形成
するため、基板前面（１）にリンペーストをスクリーン
プリントすることによって拡散を行う。拡散は、最高温
度９１０℃のコンベアベルト炉内で実施した。ウェーハ
を１０〜２５％フッ化水素酸中に約３０秒間浸漬するこ
とによって、拡散ガラス（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｇｌａ
ｓｓ）を除去する。拡散層の面積抵抗は、４５〜５０ｏ
ｈｍ／ｓｑ．である。

【００６５】５．乾式二酸化ケイ素成長（図３ｃ） 乾式ケイ素成長の方法は公知であり、マイクロエレクト
ロニクスに関する文献に詳しく記述されている。一般に
は、８００℃〜９００℃のオープンチューブ炉内の乾燥
した酸素雰囲気中で、二酸化ケイ素の不動態化層（３）
を成長させる。この実施態様では、厚さ１５０オングス
トロームの二酸化ケイ素層（３）を成長させるのに８０
０℃の温度と１５分間の時間が利用される。

【００６６】６．マスキングペーストのプリント及び乾
燥（図３ｄ） マスキングペーストのプリント（４）には、図２に示す
ようなフィンガーパターンを有する前面接点金属ステン
シルスクリーンを使用する。次いでペーストを約１００
〜３００℃の温度で乾燥させる。本発明のこの実施態様
では、６０重量％の二酸化チタニウム粉末と４０重量％
のブチルカルビトールから成るペーストを使用する。

【００６７】７．反射防止コーティングの形成（図３
ｅ） 反射防止コーティング（５）は、マイクロエレクトロニ
クスの分野において反射防止コーティングの形成を目的
とする公知の手段及び材料によって形成することができ
る。ただし、ＡＲ層の性質が、以後の処理ステップ及び
太陽電池特性に影響する。本発明のこの実施態様では、
窒化ケイ素をプラズマ利用化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）す
る。

【００６８】８．マスキングペースト除去及びＡＲＣの
選択的なリフトオフ（図３ｆ） マスキングペーストを溶解させＡＲ層をそのままの状態
に維持することのできる有機溶剤（イソプロピルアルコ
ール、アセトンまたはブチルカルビトールなど）に基板
を浸漬する。ＡＲＣを窒化ケイ素によって形成する場合
には（４容積部の）硫酸及び（１容積部の）過酸化水素
を含む溶液を使用することもできる。マスキングペース
トを溶解させることによって、その上に設けたＡＲ層を
リフトオフしてＡＲ層に開口を形成する。ＡＲ層は、開
口部における熱酸化物エッチングのためのマスクとして
利用することができる。その結果、前面フィンガーパタ
ーンがプリントされる領域においてケイ素面を選択的に
露出させる。ただし、ペーストが熱酸化物を焼破するな
ら、エッチングのステップを省略できる。

【００６９】９．前面接点フィンガーパターンのプリン
ト及び乾燥（図３ｇ） 前面接点スクリーンプリンティングには、ステップ６に
おけるパターンと同じフィンガーパターン（６）を有す
る前面金属ステンシルスクリーンを使用する。接点域に
おけるケイ素面はいかなる層（酸化物またはＡＲＣ）に
よっても被覆されないから、スクリーンプリントされた
金属層とケイ素との間の中間層に起因する高い接点抵抗
に関連する問題はすべて回避される。したがって、太陽
電池の前面接点メタライジング処理用のいかなる銀ペー
ストをも利用できる。光学整合システム（ｏｐｔｉｃａ
ｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）を装備したモ
デムスクリーンプリンタを利用することができる。パタ
ーン印刷完了後、ＩＲ−ドライヤにより１２５℃〜１５
０℃の温度で乾燥させる。４０μｍという細いライン幅
が得られた。

【００７０】１０．前面接点コレタクのプリント及び乾
燥（図３ｈ） 前面コレクタライン列（７）をプリントし、１２５℃〜
１５０℃の温度で乾燥させる。抵抗の低い極めて厚いコ
レクタライン列のプリントを可能にする厚い標準的メッ
シュスクリーンまたはステンシルスクリーンを使用する
ことができる。図１に示すような完全な前面接点パター
ンが得られる。コレクタライン列（７）はＡＲ層（５）
によって被覆されないから、モジュール製造中のはんだ
付けは問題なく行われる。コレクタラインのプリントに
使用されるペーストは、前面フィンガーパターン用と同
じ銀ペーストでもよいし、異なるペーストでもよい。

【００７１】１１．バック接点のプリント、乾燥及びす
べての接点の焼成（図３ｉ） ウェーハの裏側を小孔を有する銀−アルミニウムペース
トまたはアルミニウムペースト（９）被覆する。次いで
その小孔では、隣接のアルミニウム層と少しだけオーバ
ーラップする銀ペーストをプリントすることができる。
モジュール製造の過程で銀領域を利用してタブを取り付
ける。

【００７２】すべてのペーストを、好ましくはＩＲ炉に
よって同時焼成する。このステップにおいて、銀フィン
ガーライン列（６）をｎ ＋ケイ素面と一緒に焼成するこ
とにより、すぐれた電気的接続を形成する。同時にコレ
クタライン列（７）及びフィンガーライン列を一緒に焼
成することにより、すぐれた電気的接点を形成する。コ
レクタライン列とケイ素基板（１）との間には中間的な
ＡＲＣ（５）及びＳｉＯ₂ （３）層が存在する。

【００７３】ＡＲＣ及びコレクタライン列にどの材料を
使用するかによって、コレクタがケイ素と接触するかま
たは分離状態となる。ペーストがケイ素面に浸透しない
場合に、最善の成果が得られる。即ち、これにより金属
／ケイ素界面におけるキャリアの再結合損失が軽減され
る。

【００７４】１２．エッジ絶縁（ｅｄｇｅ ｉｓｏｌａ
ｔｉｏｎ） 本発明の実施例においては、電池エッジを刻み込み（ｓ
ｃｒｉｂｉｎｇ）切り離すこと（ｃｌｅａｖｉｎｇ）に
よってエッジ絶縁を行う。ほかにも利用できる多くの公
知技術がある；例えばプラズマエッチング、化学エッチ
ング、レーザー切刻などである。

【００７５】１３．太陽電池パラメータの測定。

【００７６】次に、図４ｄ〜４ｇを参照して、本発明の
他の実施例を説明する。この実施例の前半のステップ
（ステップ１〜５）は、本発明の好ましい実施例（図３
ａ〜３ｃ参照）で述べたステップと全く同じである。

【００７７】６．バック接点の形成及び焼成（図４ｄ） バック接点（９）は、ｐ型ケイ素（８）と接触するため
の専用ペーストをスクリーンプリントすることによって
形成することができる。この専用ペーストは、銀−アル
ミニウムペーストまたはアルミニウムペーストでもよ
い。次いで乾燥させ、焼成する。

【００７８】７．前面接点フィンガーパターンのプリン
ト及び乾燥（図４ｅ） 前面接点スクリーンをプリントするには、図２に示すよ
うなフィンガーパターンを有する前面接点金属ステンシ
ルスクリーンを使用する。太陽電池メタライジング用の
銀ペースト（６）を太陽電池前面に塗布すればよい。狭
いスナップオフ（ｓｎａｐ−ｏｆｆ）間隔で接点プリン
トまたはスクリーンプリントすることで、極めてすぐれ
たライン鮮明度が得られる。パターンプリンティング完
了後、ＩＲドライヤにより３００℃〜３５０℃の温度で
乾燥させる。乾燥温度は、反射防止コーティング形成の
ための処理温度よりもやや高くなければならない。

【００７９】８．反射防止コーティングの形成（図４
ｆ） 反射防止コーティング形成（１１）は、マイクロエレク
トロニクスの分野においてこの形成を目的とする公知の
手段及び材料によって行うことができる。ただし、ＡＲ
層の性質が太陽電池の特性に影響する。本発明のこの実
施例においては、二酸化チタニウムを大気圧化学蒸着
（ＡＰＣＶＤ）するか、または窒化ケイ素をプラズマ利
用化学蒸着する。

【００８０】９．前面接点コレタクのプリンティング及
び乾燥（図４ｇ） 前面コレクタライン列（７）をプリントし、１２５℃〜
１５０℃の温度で乾燥させる。厚い標準的なメッシュス
クリーン、またはステンシルスクリーンを利用すればよ
い。図１に示すような完全な前面接点が得られる。コレ
クタライン列（７）は、ＡＲＣ層（１１）によって被覆
されないから、モジュール製造中のはんだ付けが問題な
く行われる。

【００８１】１０．前面接点の同時焼成 前面接点焼成の工程において、銀のフィンガーライン列
（６）及び銀のコレクタライン列（７）を一緒に焼成す
ることにより、すぐれた電気的接点を形成する。コレク
タライン列（７）とケイ素基板（１）との間にＡＲＣ層
（１１）が介在する。ＡＲＣに使用される材料が何であ
るかによって、コレクタライン列（７）がケイ素と接触
状態となるかまたは分離状態となる。市販のペーストの
多くは、大気圧化学蒸着（ＡＰＣＶＤ）された二酸化チ
タニウムＡＲＣを容易に焼破してケイ素との良好な電気
接触を達成する。他方、プラズマ利用化学蒸着（ＰＥＣ
ＶＤ）された窒化ケイ素は化学的及び機械的作用に対す
る耐性にすぐれ、したがって銀のコレクタライン列とケ
イ素面との間のすぐれた絶縁層として作用する。この場
合、コレクタはケイ素／金属接点界面におけるキャリア
再結合損失を増大させない。

【００８２】１１．エッジ絶縁 本発明の実施例において、エッジ絶縁は電池エッジに刻
みを入れ、次いで切り離すことによって行う。ほかにも
利用できる多くの公知技術がある：例えば、プラズマエ
ッチング、化学エッチング、レーザー切刻などである。

【００８３】１２．太陽電池パラメータの測定。

【図面の簡単な説明】

【図１】接点コレクタライン列及び接点フィンガーライ
ン列の双方を含む前面接点パターンの模式図。

【図２】コレクタ印刷からフィンガー印刷を分離するこ
とによって得られる前面接点フィンガーパターンの模式
図。

【図３ａ】本発明にかかる太陽電池の製法の一工程を示
す説明図。

【図３ｂ】図３ａの次の工程を示す図。

【図３ｃ】図３ｂの次の工程を示す図。

【図３ｄ】図３ｃの次の工程を示す図。

【図３ｅ】図３ｄの次の工程を示す図。

【図３ｆ】図３ｅの次の工程を示す図。

【図３ｇ】図３ｆの次の工程を示す図。

【図３ｈ】図３ｇの次の工程を示す図。

【図３ｉ】図３ｈの次の工程を示す図。

【図４ｄ】本発明にかかる太陽電池の他の製法の工程の
一部を示す説明図。

【図４ｅ】図４ｄの次の工程を示す図。

【図４ｆ】図４ｅの次の工程を示す図。

【図４ｇ】図４ｆの次の工程を示す図。

【符号の説明】

１ 基板 ４ マスキングペースト ５ コーティング（反射防止コーティング） ６ フィンガーライン列 ７ コレクタライン列 ９ バック接点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596027287 Ｋａｐｅｌｄｒｅｅｆ 75，Ｂ−3001 Ｌ ＥＵＶＥＮ，ＢＥＬＧＩＵＭ (72)発明者 スツルフィック ジョゼフ ベルギー国，ベ−3010 ケッセル−ロ，デ ィーストセステンベーク 673 (72)発明者 ニジ ヨハン ベルギー国，ベ−3210 リンデン−ルブベ ーク，スロットグラハト ４ (72)発明者 フィック ローランド ジョゼフ ベルギー国，ベ−2360 ウド−テュルヌウ ト，バンケンドレーフ ７

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上の互いに平行な細いフィン
   ガーライン列と、このフィンガーライン列と実質的に直
   交して形成された幅の広いコレクタライン列とから成る
   前面接点パターンを太陽電池に形成する方法において、 前記方法が、少なくとも （ａ）接点を構成するフィンガーライン列をスクリーン
   プリントし、乾燥させ； （ｂ）次いで、フィンガーライン列の上に幅の広いコレ
   クタライン列をプリントし、乾燥させ； （ｃ）最後に、フィンガーライン列及びコレクタライン
   列を一緒に焼成することにより、フィンガーライン列と
   半導体基板との間及びフィンガーライン列と幅の広いコ
   レクタライン列との間にオーミック接触を形成する、ス
   テップから成ることを特徴とする前記方法。
2. 【請求項２】 接点フィンガーライン列をスクリーンプ
   リントする前に、 （１）プリントされたパターンが互いに平行なフィンガ
   ーライン列のパターンを形成するように半導体基板の前
   面にマスキングペーストをスクリーンプリントし； （２）前面の全体にコーティングを施し； （３）マスキングペーストを溶解させ、コーティングの
   うちマスキングペーストの上に施されている部分を選択
   的にリフトオフし； （４）コーティングの開口部分から酸化物層を食刻し； （５）請求項１に記載のステップ（ａ），（ｂ）及び
   （ｃ）を実施するステップを行う、ことを特徴とする請
   求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記コーティングが反射防止層であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 接点フィンガーライン列をプリントし、
   乾燥させる第１ステップと、コレクタライン列をプリン
   トし、乾燥させる次のステップとの間の中間ステップに
   おいて、反射防止コーティングを形成させることを特徴
   とする請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 すでに後面オーミック接触を有する基板
   を使用するか、または前面接点と同時にまたは前面接点
   を形成した後にバック接点を形成することを特徴とする
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】 互いに平行な細いフィンガーライン列を
   プリントするためのスクリーンが、化学的な食刻、レー
   ザービームによるカット、電子ビームによるカット、イ
   オンビームによるカットのいずれかでフィンガー接点に
   対応する平行ライン列を金属ホイルに形成したベタの金
   属マスクで構成されている請求項１から５までのいずれ
   か１項に記載の方法。
7. 【請求項７】 コレクタライン列をスクリーンプリンテ
   ィング、インクジェットプリンティング及びオフセット
   プリンティングのいずれかによってプリントすることを
   特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の
   方法。
8. 【請求項８】 互いに平行な細いフィンガーライン列及
   び幅の広いコレクタライン列を公知の銀ペーストで形成
   することを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
9. 【請求項９】 フィンガーライン列がコレクタライン列
   とオーバーラップする厚く細いラインであることを特徴
   とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法によ
   って得られる太陽電池。