JPH10107302A - Manufacture of solar cell - Google Patents

Manufacture of solar cell

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JPH10107302A
JPH10107302A JP8258708A JP25870896A JPH10107302A JP H10107302 A JPH10107302 A JP H10107302A JP 8258708 A JP8258708 A JP 8258708A JP 25870896 A JP25870896 A JP 25870896A JP H10107302 A JPH10107302 A JP H10107302A
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JP
Japan
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layer
amorphous film
polycrystalline layer
silicon layer
solar cell
Prior art date
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Application number
JP8258708A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Yamada
武 山田
Goji Kawakami
剛司 川上
Takashi Nishioka
孝 西岡
Takumi Yamada
巧 山田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH10107302A publication Critical patent/JPH10107302A/en
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    • 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
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method by which a large silicon crystal can be formed easily on a low-cost substrate, and further a high-efficiency solar cell can be obtained by only one time heat treatment. SOLUTION: After a first polycrystalline layer 2 is formed on a substrate 1 made of glass, metal, and so on, a first amorphous film 3 made of silicon oxide, silicon nitride, and so on is formed on the first layer 2. Next the first polycrystal 2 is exposed by forming boles 4 in this amorphous film 3 at a required distance and in a required shape, and after depositing the second amorous film on the first amorphous film 3, the second polycrystalline layer 6 is formed by heating and crystallizing the second amorphous film. Thereby, a large silicon crystal can be easily formed on a low-cast substrate, further with only a one-time heat treatment of this silicon crystal enables obtaining of a solar cell whose structure has a high efficiency characteristic.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に形成され
た積層構造により構成される太陽電池の製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell having a laminated structure formed on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のエネルギー需要の増加と石油や石
炭等の化石エネルギーの埋蔵量の減少により、従来十分
に活用されていなかった太陽光エネルギーを有効利用す
る太陽電池の重要性が増している。なかでも原料が豊富
で毒性物質を含有しないシリコンやゲルマニウム等を用
いたタイプの太陽電池は重要である。以下においてはシ
リコンを原料とした場合について中心に述べるが、他の
材料系においても全く同じことがいえる。太陽電池の中
でもより少ない原料で作製できる薄膜型の太陽電池は重
要であり、なかでも安定な特性の期待できる薄膜型の結
晶シリコンを用いた太陽電池は期待が大きくその形成の
ため多くの方法が提案されている。例えば基板を加熱し
ながらシランをはじめとしたシリコンを主成分とするガ
スを供給し結晶シリコンを堆積させる化学気相堆積法
(chemical vapor depositio
n)や、基板上にアモルファスシリコンを堆積させた
後、加熱して結晶化させる方法等がある。また、シリコ
ン太陽電池においては電極とシリコンが接する面積にお
いてはこれをできるだけ小さくし、他の面を誘電体で覆
うことにより効率を向上できることが知られている。ま
た、シリコンの表面を内部より高濃度のドーピングとす
ることによっても効率を向上できることが知られてい
る。
2. Description of the Related Art With the recent increase in energy demand and the decrease in reserves of fossil energy such as petroleum and coal, the importance of solar cells that effectively utilize solar energy, which has not been fully utilized in the past, is increasing. . Among them, solar cells of a type using silicon, germanium, etc., which are rich in raw materials and do not contain toxic substances, are important. The following mainly describes the case where silicon is used as a raw material, but the same can be said for other material systems. Among solar cells, thin-film solar cells that can be manufactured with fewer materials are important, and solar cells that use thin-film crystalline silicon, which can be expected to have stable properties, are highly expected, and many methods are needed for their formation. Proposed. For example, a chemical vapor deposition method for depositing crystalline silicon by supplying a gas containing silicon as a main component such as silane while heating a substrate (chemical vapor deposition method)
n) and a method in which amorphous silicon is deposited on a substrate and then heated to be crystallized. It is also known that in a silicon solar cell, the efficiency can be improved by minimizing the area where the electrode and silicon are in contact with each other and covering the other surface with a dielectric. It is also known that efficiency can be improved by doping the surface of silicon with a higher concentration than the inside.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、化学気
相堆積法や固相成長法を用いてガラス等の基板上に薄膜
状の結晶シリコンを形成した場合、形成された薄膜状の
結晶シリコンの結晶の大きさは通常2μm以下であり、
一方薄膜の厚さは10μm程度であり、結晶粒界近傍で
光により発生する電子正孔対の割合は大きく、結晶粒界
においては電子正孔対の結合が生じやすいため、太陽電
池特性を劣化させる要因となっており、結晶粒径の拡大
が必要である。さらに、電極とシリコンが接する面積を
小さくし、他の面を誘電体で覆う構造を基板上の薄膜シ
リコンに適用することはその作成上困難があった。これ
らの事情は他の材料系においても全く同様である。
However, in the case where thin-film crystalline silicon is formed on a substrate such as glass using a chemical vapor deposition method or a solid-phase growth method, the crystal of the thin-film crystalline silicon is formed. Is usually 2 μm or less,
On the other hand, the thickness of the thin film is about 10 μm, and the ratio of electron-hole pairs generated by light near the crystal grain boundaries is large. It is necessary to enlarge the crystal grain size. Further, it is difficult to apply a structure in which the area where the electrode and silicon are in contact with each other and the other surface is covered with a dielectric material is applied to the thin-film silicon on the substrate. These circumstances are the same in other material systems.

【0004】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、安価
な基板の上に容易に大型のシリコン結晶を形成でき、か
つ一度の熱処理で高効率の太陽電池構造を得ることので
きる太陽電池の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a solar cell capable of easily forming a large silicon crystal on an inexpensive substrate and obtaining a highly efficient solar cell structure by a single heat treatment. It is to provide a manufacturing method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明においては、基板
上に形成した多結晶の結晶の大きさを大きくするために
次の方法をとっている。すなわち、ガラスや金属をはじ
めとする基板上に、第一の多結晶層を形成した後に、第
一の多結晶層上に酸化シリコンやチッ化シリコンをはじ
めとする第一の非晶質膜を形成し、次に、この第一の非
晶質膜に所定の間隔と形状で穴を開けて多結晶層を露出
させ、第一の非晶質膜上に第二の非晶質膜を堆積させた
後に、第二の非晶質膜を加熱して結晶化させて第二の多
結晶層を形成する。また、第一の多結晶層が第二の多結
晶層の導電性と同一の導電性の半導体であり、かつ第二
の多結晶層よりも高キャリア濃度にドーピングしてお
く。また、第一の非晶質膜に、第二の多結晶層を形成す
る半導体と同一の導電性を第二の多結晶層に与え得る元
素を含有させておく。また、第一の非晶質膜に、第二の
多結晶層を形成する半導体と異なる導電性を第二の多結
晶層に与え得る元素を含有させておく。また、次の方法
もとる。すなわち、ガラスや金属をはじめとする基板上
に、第一の多結晶層を形成した後、第一の多結晶層の一
部をエッチングして一部の結晶を残し、次に、この基板
と残存する結晶上に非晶質膜を堆積させた後、この非晶
質膜を加熱して残存する結晶を核として結晶化させて第
二の多結晶層を形成する。また、これらの工程を組み合
わせて複数回繰り返す。
According to the present invention, the following method is employed to increase the size of polycrystalline crystals formed on a substrate. That is, after a first polycrystalline layer is formed on a substrate such as glass or metal, a first amorphous film such as silicon oxide or silicon nitride is formed on the first polycrystalline layer. Next, holes are formed in the first amorphous film at predetermined intervals and shapes to expose the polycrystalline layer, and a second amorphous film is deposited on the first amorphous film. After that, the second amorphous film is heated and crystallized to form a second polycrystalline layer. Further, the first polycrystalline layer is a semiconductor having the same conductivity as that of the second polycrystalline layer, and is doped with a higher carrier concentration than the second polycrystalline layer. Further, the first amorphous film contains an element capable of providing the second polycrystalline layer with the same conductivity as that of the semiconductor forming the second polycrystalline layer. Further, the first amorphous film contains an element capable of giving the second polycrystalline layer conductivity different from that of the semiconductor forming the second polycrystalline layer. Also, take the following method. That is, after forming a first polycrystalline layer on a substrate such as glass or metal, a part of the first polycrystalline layer is etched to leave a part of crystals, and then, After depositing an amorphous film on the remaining crystal, the amorphous film is heated and crystallized using the remaining crystal as a nucleus to form a second polycrystalline layer. These steps are combined and repeated a plurality of times.

【0006】本発明においては、第一の多結晶層が微小
な結晶の集合であっても、その一部のみが開口してお
り、その開口部の結晶性を第二の多結晶層に伝えること
により第二の多結晶層は開口部及び第一の非晶質膜上の
一部領域まで含めた範囲での結晶となることが可能で、
第二の多結晶層は第一の多結晶層に比べて大きな結晶粒
となることができる。さらに、第一の多結晶層が第二の
多結晶層の導電性と同一の導電性であり、かつ第二の多
結晶層よりも高キャリア濃度にドーピングしておくこと
により、固相成長中に第一の多結晶層から第二の多結晶
層に開口部より拡散し、第二の多結晶層中の他の部分よ
りもドーピング濃度が高くなり、いわゆるポイントコン
タクトとすることができる。このポイントコンタクトは
第一の多結晶層がその役目を担っている電極と光吸収層
である第二の多結晶層との接続点で生ずるキャリアの消
滅を最小限にとどめることが可能であり、太陽電池の高
効率化の一手法として知られている。さらに、第一の非
晶質膜に、第二の多結晶層を形成する半導体と同一の導
電性を第二の多結晶層に与え得る元素を含有させておく
ことにより、固相成長中に非晶質膜から第二の多結晶層
中に元素が拡散し、いわゆるバックサーフェスフィール
ドを形成できる。このバックサーフェスフィールドはマ
イノリティキャリアを押し返す力として働き、太陽電池
の高効率化の一手法として知られている。さらに、第一
の非晶質膜に、第二の多結晶層を形成する半導体と異な
る導電性を第二の多結晶層に与え得る元素を含有させて
おくことにより、固相成長中に非晶質膜から第二の多結
晶層中に元素が拡散し、一度の熱処理でpn接続を形成
することができる。また、本発明においては第一の多結
晶層が微小な結晶の集合であっても、その一部を残して
他をエッチングにより除去し、その残存する結晶の結晶
性を第二の多結晶層に伝えることにより第二の多結晶層
は少ない数の種結晶より結晶化することが可能で、第二
の多結晶層は第一の多結晶層に比べて大きな結晶粒とな
ることができる。さらに、前記工程を組み合わせて複数
回行うことにより、第一の多結晶層より大きな第二の多
結晶層と、その上の第二の多結晶層よりも大きい第三の
多結晶層とすることができ、第一の多結晶層に比べ十分
大きな結晶粒の多結晶層を最上層に得られる。また、p
n接続の多層に形成された構造なども容易に得られる。
In the present invention, even if the first polycrystalline layer is a set of fine crystals, only a part thereof is open, and the crystallinity of the opening is transmitted to the second polycrystalline layer. By doing so, the second polycrystalline layer can be a crystal in a range including the opening and a partial region on the first amorphous film,
The second polycrystalline layer can have larger crystal grains than the first polycrystalline layer. Furthermore, by doping the first polycrystalline layer with the same conductivity as that of the second polycrystalline layer and with a higher carrier concentration than the second polycrystalline layer, the solid phase growth Then, the first polycrystalline layer diffuses from the opening into the second polycrystalline layer through the opening, and the doping concentration becomes higher than other portions in the second polycrystalline layer, so that a so-called point contact can be obtained. This point contact can minimize the disappearance of carriers generated at the connection point between the electrode in which the first polycrystalline layer plays the role and the second polycrystalline layer that is the light absorbing layer, It is known as one method of increasing the efficiency of solar cells. Further, by allowing the first amorphous film to contain an element capable of providing the same conductivity as the semiconductor forming the second polycrystalline layer to the second polycrystalline layer, during the solid phase growth, Elements diffuse from the amorphous film into the second polycrystalline layer, so that a so-called back surface field can be formed. This back surface field works as a force for pushing back the minority carrier, and is known as a method of increasing the efficiency of the solar cell. Further, by allowing the first amorphous film to contain an element capable of providing the second polycrystalline layer with a conductivity different from that of the semiconductor forming the second polycrystalline layer, non-conductive during solid phase growth can be achieved. The element diffuses from the crystalline film into the second polycrystalline layer, and a pn connection can be formed by one heat treatment. Further, in the present invention, even if the first polycrystalline layer is an aggregate of fine crystals, the other is removed by etching except for a part thereof, and the crystallinity of the remaining crystal is changed to the second polycrystalline layer. The second polycrystalline layer can be crystallized from a small number of seed crystals, and the second polycrystalline layer can have larger crystal grains than the first polycrystalline layer. Further, by performing the above steps a plurality of times in combination, a second polycrystalline layer larger than the first polycrystalline layer and a third polycrystalline layer larger than the second polycrystalline layer thereon And a polycrystalline layer having crystal grains sufficiently larger than the first polycrystalline layer can be obtained as the uppermost layer. Also, p
A multi-layer structure with n connections can be easily obtained.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。以下の実施形態においては、シリコンを原料に用い
た場合について述べてあるが、例えばゲルマニウムやこ
れらの合金であっても同様である。
Embodiments of the present invention will be described below. In the following embodiments, the case where silicon is used as a raw material is described, but the same applies to, for example, germanium or an alloy thereof.

【0008】図1は本発明の第一の実施形態を示すもの
である。図1において1は基板、2は第一の結晶シリコ
ン層、3は非晶質膜、4は非晶質膜3に開けた穴、5は
アモルファスシリコン層、6は第二の結晶シリコン層で
ある。基板1は熱処理温度に耐えられる材質であるなら
ばガラスでも金属板でもよい。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 is a first crystalline silicon layer, 3 is an amorphous film, 4 is a hole formed in the amorphous film 3, 5 is an amorphous silicon layer, and 6 is a second crystalline silicon layer. is there. The substrate 1 may be glass or a metal plate as long as it is a material that can withstand the heat treatment temperature.

【0009】図1(a)に示す如く、基板1上に化学気
相堆積法(CVD)等により第一の結晶シリコン層2を
形成し、ついでその上に非晶質膜3を堆積する。非晶質
膜3はシリコン酸化膜やシリコンチッ化膜等であり、熱
処理温度に耐えられるものであればよい。次にこの非晶
質膜3にフォトリソグラフィとエッチングを用いて穴4
を開ける。次に、残存する非晶質膜3と穴4の上にプラ
ズマCVD等でアモルファスシリコン層5を堆積する。
これを例えば不活性雰囲気中等で600℃で加熱する。
不活性雰囲気等としては必要に応じアルゴン、ヘリウ
ム、窒素、水素等を用いることができ、また真空中でも
良い。ここではアモルファスシリコン層5上に何も付け
ていないが、必要に応じ例えばシリコン酸化膜等を付け
ても良い。この加熱により、アモルファスシリコン層5
は穴4より露出した第一の結晶シリコン層2の結晶状態
を引き継ぎ、固相成長する際に穴4から成長するために
結晶化の種の数は少なく、図1(b)に示す如く大きな
結晶が成長できる。この第二の結晶シリコン層6に拡散
もしくは成長や堆積法によりpn接続を形成し、太陽電
池を製造する。第一の結晶シリコン層2は電極として用
いることができ、光吸収層に用いるのでなければ低純度
の材料を用いることも可能である。この様に、大きな結
晶ができるため、太陽電池の効率を向上させるのに有効
である。
As shown in FIG. 1A, a first crystalline silicon layer 2 is formed on a substrate 1 by chemical vapor deposition (CVD) or the like, and then an amorphous film 3 is deposited thereon. The amorphous film 3 is a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like, and may be any film that can withstand the heat treatment temperature. Next, holes 4 are formed in the amorphous film 3 by using photolithography and etching.
Open. Next, an amorphous silicon layer 5 is deposited on the remaining amorphous film 3 and the hole 4 by plasma CVD or the like.
This is heated at 600 ° C. in, for example, an inert atmosphere.
As the inert atmosphere or the like, argon, helium, nitrogen, hydrogen, or the like can be used as needed, and it may be in a vacuum. Here, nothing is provided on the amorphous silicon layer 5, but a silicon oxide film or the like may be provided as necessary. By this heating, the amorphous silicon layer 5
1 takes over the crystal state of the first crystalline silicon layer 2 exposed from the hole 4 and grows from the hole 4 during solid phase growth, so that the number of crystallization seeds is small and large as shown in FIG. Crystals can grow. A pn connection is formed in the second crystalline silicon layer 6 by diffusion, growth or deposition to manufacture a solar cell. The first crystalline silicon layer 2 can be used as an electrode, and a low-purity material can be used unless it is used for a light absorption layer. Since a large crystal is thus formed, it is effective for improving the efficiency of the solar cell.

【0010】図2は本発明の第二の実施形態を示すもの
である。図中、7は高濃度の拡散領域である。その他の
構成は第一の実施形態と同様である。第一の結晶シリコ
ン層2のドーピング濃度を高くしておくことにより、加
熱中にドーパントの一部が第二の結晶シリコン層6中に
拡散し、第二の結晶シリコン層6の第一の結晶シリコン
膜2との接続部に第二の結晶シリコン層6よりも高濃度
にドーピングされた領域7が形成される。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 7 denotes a high concentration diffusion region. Other configurations are the same as those of the first embodiment. By increasing the doping concentration of the first crystalline silicon layer 2, a part of the dopant diffuses into the second crystalline silicon layer 6 during heating, and the first crystalline silicon layer 6 A region 7 doped at a higher concentration than the second crystalline silicon layer 6 is formed at a connection portion with the silicon film 2.

【0011】この様な構造はポイントコンタクトと呼ば
れ、第一の結晶シリコン層2と第二の結晶シリコン層6
との界面で生ずるキャリアの再結合を減少させることが
できる。この第二の結晶シリコン層6に拡散もしくは成
長や堆積法によりpn接続を形成し、太陽電池を製造す
る。第一の結晶シリコン層2は電極として用いることが
でき、光吸収層に用いるのでなければ低純度の材料を用
いることも可能である。この様に、一度の熱処理でポイ
ントコンタクトも形成されるので、太陽電池を容易に製
造できかつ効率を向上させるのにも有効である。
Such a structure is called a point contact, and includes a first crystalline silicon layer 2 and a second crystalline silicon layer 6.
Carrier recombination occurring at the interface with the substrate can be reduced. A pn connection is formed in the second crystalline silicon layer 6 by diffusion, growth or deposition to manufacture a solar cell. The first crystalline silicon layer 2 can be used as an electrode, and a low-purity material can be used unless it is used for a light absorption layer. As described above, the point contact is formed by a single heat treatment, so that the solar cell can be easily manufactured and the efficiency is improved.

【0012】図3は本発明の第三の実施形態を示すもの
である。図中、8は高濃度の拡散領域である。その他の
構成は第一の実施形態と同様である。第一の非晶質膜3
に第二の結晶シリコン層6と同一導電性のドーパントを
混入しておくことにより、加熱中にドーパントの一部が
第二の結晶シリコン層6中に拡散し、第二の結晶シリコ
ン層6の非晶質膜3側に第二の結晶シリコン層6よりも
高濃度にドーピングされた領域8が形成される。
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 8 denotes a high concentration diffusion region. Other configurations are the same as those of the first embodiment. First amorphous film 3
Is mixed with a dopant having the same conductivity as that of the second crystalline silicon layer 6, a part of the dopant diffuses into the second crystalline silicon layer 6 during heating, and A region 8 doped at a higher concentration than the second crystalline silicon layer 6 is formed on the amorphous film 3 side.

【0013】この様な構造はバックサーフェスフィール
ドと呼ばれ、第二の結晶シリコン層6中のマイノリティ
キャリアを有効に働く方向に押し返す働きをする。この
第二の結晶シリコン層6に拡散もしくは成長や堆積法に
よりpn接続を形成し、太陽電池を製造する。第一の結
晶シリコン層2は電極として用いることができ、光吸収
層に用いるのでなければ低純度の材料を用いることも可
能である。
Such a structure is called a back surface field, and functions to push back minority carriers in the second crystalline silicon layer 6 in a direction in which they work effectively. A pn connection is formed in the second crystalline silicon layer 6 by diffusion, growth or deposition to manufacture a solar cell. The first crystalline silicon layer 2 can be used as an electrode, and a low-purity material can be used unless it is used for a light absorption layer.

【0014】この様に、一度の熱処理でバックサーフェ
スフィールドが形成されるため、太陽電池を容易に製造
できかつ効率を向上させるのにも有効である。このとき
図2に示す方法をも併用することにより、より高効率な
太陽電池として好ましい形状を製造できることはいうま
でもない。
As described above, since the back surface field is formed by one heat treatment, the solar cell can be easily manufactured and is effective in improving the efficiency. At this time, it is needless to say that a preferable shape as a more efficient solar cell can be manufactured by also using the method shown in FIG.

【0015】図4は本発明の第四の実施形態を示すもの
である。図中、9は第二の導電性の拡散領域である。そ
の他の構成は第一の実施形態と同様である。第一の非晶
質膜3に第二の結晶シリコン層6と異なる導電性のドー
パントを混入しておくことにより、加熱中にドーパント
の一部が第二の結晶シリコン層6中に拡散し、第二の結
晶シリコン層6中にpn接合が形成される。このとき第
一の結晶シリコン層2には非晶質膜3と同一の導電性に
ドーピングされている。この様に、一度の熱処理でpn
接合が形成されるため、太陽電池を容易に製造するのに
有効である。
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 9 denotes a second conductive diffusion region. Other configurations are the same as those of the first embodiment. By mixing a conductive dopant different from that of the second crystalline silicon layer 6 into the first amorphous film 3, a part of the dopant diffuses into the second crystalline silicon layer 6 during heating, A pn junction is formed in second crystalline silicon layer 6. At this time, the first crystalline silicon layer 2 is doped with the same conductivity as the amorphous film 3. In this way, a single heat treatment allows pn
Since a junction is formed, it is effective for easily manufacturing a solar cell.

【0016】図5は本発明の第五の実施形態を示すもの
である。図5において1は基板、2は第一の結晶シリコ
ン層、5はアモルファスシリコン層、6は第二の結晶シ
リコン層、10は微細な結晶である。基板1は熱処理温
度に耐えられる材質であるならばガラスでも金属板でも
よい。但し、シリコンと熱処理温度で反応しないもので
あることが望ましい。
FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 5, 1 is a substrate, 2 is a first crystalline silicon layer, 5 is an amorphous silicon layer, 6 is a second crystalline silicon layer, and 10 is a fine crystal. The substrate 1 may be glass or a metal plate as long as it is a material that can withstand the heat treatment temperature. However, it is desirable that it does not react with silicon at the heat treatment temperature.

【0017】図5(a)に示す如く、基板1上に化学気
相堆積法(CVD)等により第一の結晶シリコン層2を
形成し、ついで図5(b)に示す如く第一の結晶シリコ
ン層2のうち一部の結晶のみが残るようにエッチングを
行う。このとき例えばHF,HNO3等のうち少なくと
も一つを主成分とする等方エッチング液でもよいし、で
きればKOH溶液、ヒドラジン、エチレンジアミン、ア
ンモニウム水酸化物等のうち少なくとも一つを主成分と
する選択エッチング溶液を用いることが好ましい。選択
エッチング溶液を用いることにより、より容易に一部の
結晶を残すことが可能になる。次に、図5(c)に示す
如く残存する結晶10の上にプラズマCVD等でアモル
ファスシリコン層5を堆積する。これを例えば不活性雰
囲気中等で600℃で加熱する。不活性雰囲気等として
は必要に応じアルゴン、ヘリウム、窒素、水素等を用い
ることができ、また真空中でも良い。ここではアモルフ
ァスシリコン層5上に何も付けていないが、必要に応じ
例えばシリコン酸化膜等を付けても良い。この加熱によ
り、アモルファスシリコン層5は残存する結晶10の結
晶状態を引き継ぎ、結晶化の種の数は少ないため、図5
(d)に示す如く大きな結晶が成長できる。この第二の
結晶シリコン層6に拡散もしくは成長や堆積法によりp
n接続を形成し、太陽電池を製造する。この様に、大き
な結晶ができるため、太陽電池の効率を向上させるのに
有効である。
As shown in FIG. 5A, a first crystalline silicon layer 2 is formed on a substrate 1 by chemical vapor deposition (CVD) or the like, and then a first crystalline silicon layer 2 is formed as shown in FIG. Etching is performed so that only part of the crystal of the silicon layer 2 remains. At this time, for example, an isotropic etching solution containing at least one of HF, HNO3 and the like as a main component, or a selective etching containing at least one of KOH solution, hydrazine, ethylenediamine, ammonium hydroxide and the like as a main component is preferable. Preferably, a solution is used. By using a selective etching solution, it is possible to leave some crystals more easily. Next, as shown in FIG. 5C, an amorphous silicon layer 5 is deposited on the remaining crystal 10 by plasma CVD or the like. This is heated at 600 ° C. in, for example, an inert atmosphere. As the inert atmosphere or the like, argon, helium, nitrogen, hydrogen, or the like can be used as needed, and it may be in a vacuum. Here, nothing is provided on the amorphous silicon layer 5, but a silicon oxide film or the like may be provided as necessary. Due to this heating, the amorphous silicon layer 5 takes over the crystal state of the remaining crystal 10 and the number of crystallization seeds is small.
Large crystals can be grown as shown in FIG. In this second crystalline silicon layer 6, p is diffused or grown or deposited.
An n-connection is formed to manufacture a solar cell. Since a large crystal is thus formed, it is effective for improving the efficiency of the solar cell.

【0018】図6は本発明の第六の実施形態を示すもの
である。図6において11は非晶質膜、12は穴、13
は第二のアモルファスシリコン層、14は第三の結晶シ
リコン層である。他の構成は第一の実施形態と同様であ
る。まず、第一の実施形態で説明した方法により、図6
(a)に示す構造を作製する。次に、図6(b)に示す
如く、第一の実施形態で説明した方法と同様に図6
(a)の構造の上に非晶質膜11を堆積する。次に、こ
の非晶質膜11にフォトリソグラフィとエッチングを用
いて穴12を開ける。次に、残存する非晶質膜11と穴
12の上にプラズマCVD等でアモルファスシリコン層
13を堆積する。これを例えば不活性雰囲気中等で60
0℃で加熱する。不活性雰囲気等としては必要に応じア
ルゴン、ヘリウム、窒素、水素等を用いることができ、
また真空中でも良い。ここではアモルファスシリコン層
5上に何も付けていないが、必要に応じ例えばシリコン
酸化膜等を付けても良い。この加熱により、アモルファ
スシリコン層13は穴12より露出した第二の結晶シリ
コン層6の結晶状態を引き継ぎ、図6(c)に示す如く
固相成長により大きな結晶が成長できる。このとき第一
の結晶シリコン層2に比べ第二の結晶シリコン層6の結
晶粒径が大きいため、穴4に比べ穴12のピッチを大き
くとることができる。そのため第三の結晶シリコン層1
4は第一の実施形態に比べさらに粒径を大きくすること
が可能である。また、第二の結晶シリコン層6は第一の
実施形態に比べ薄くて良い。また、穴12は第二の結晶
シリコン層6の粒径が大きいため、穴4に比べ大きくで
きる。この第三の結晶シリコン層14に拡散もしくは成
長や堆積法によりpn接続を形成し、太陽電池を製造す
る。
FIG. 6 shows a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 6, 11 is an amorphous film, 12 is a hole, 13
Is a second amorphous silicon layer, and 14 is a third crystalline silicon layer. Other configurations are the same as those of the first embodiment. First, according to the method described in the first embodiment, FIG.
The structure shown in FIG. Next, as shown in FIG. 6 (b), similar to the method described in the first embodiment, FIG.
An amorphous film 11 is deposited on the structure shown in FIG. Next, holes 12 are formed in the amorphous film 11 using photolithography and etching. Next, an amorphous silicon layer 13 is deposited on the remaining amorphous film 11 and the holes 12 by plasma CVD or the like. This is for example 60 in an inert atmosphere.
Heat at 0 ° C. As the inert atmosphere, argon, helium, nitrogen, hydrogen, etc. can be used as necessary,
It may be in a vacuum. Here, nothing is provided on the amorphous silicon layer 5, but a silicon oxide film or the like may be provided as necessary. By this heating, the amorphous silicon layer 13 takes over the crystal state of the second crystalline silicon layer 6 exposed from the hole 12, and a large crystal can be grown by solid phase growth as shown in FIG. At this time, since the crystal grain size of the second crystalline silicon layer 6 is larger than that of the first crystalline silicon layer 2, the pitch of the holes 12 can be larger than that of the holes 4. Therefore, the third crystalline silicon layer 1
No. 4 can further increase the particle size as compared with the first embodiment. Further, the second crystalline silicon layer 6 may be thinner than in the first embodiment. Further, the hole 12 can be made larger than the hole 4 because the second crystalline silicon layer 6 has a large grain size. A pn connection is formed in the third crystalline silicon layer 14 by diffusion, growth, or deposition to manufacture a solar cell.

【0019】図7は本発明の第七の実施形態を示すもの
である。図7において、15は第一のゲルマニウム層、
16は第一の導電性のゲルマニウム層、17は第二の導
電性のゲルマニウム層、18は第二の非晶質膜、19は
第一の導電性のシリコン層、20は第二の導電性のシリ
コン層、21は第三の導電性のシリコン層である。他の
構成は第一の実施形態と同様である。符号19までの層
の作製方法は図6に示す方法と同様で、その上にCVD
により第二の導電性のシリコン層20、第三の導電性の
シリコン層21の層を形成している。第一の導電性のゲ
ルマニウム層16は例えばp型で、第二の非晶質膜18
中の成分の拡散により、第二の導電性のゲルマニウム層
17はn型となっている。また、第一の導電性のシリコ
ン層19はp+型で、第二の非晶質膜18中の成分の拡
散によってもn型にはなってない。このようにしてシリ
コン太陽電池とゲルマニウム太陽電池の積層構造を形成
することができる。
FIG. 7 shows a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 7, 15 is a first germanium layer,
16 is a first conductive germanium layer, 17 is a second conductive germanium layer, 18 is a second amorphous film, 19 is a first conductive silicon layer, and 20 is a second conductive germanium layer. Is a third conductive silicon layer. Other configurations are the same as those of the first embodiment. The method of forming layers up to 19 is the same as the method shown in FIG.
Form a second conductive silicon layer 20 and a third conductive silicon layer 21. The first conductive germanium layer 16 is, for example, a p-type and the second amorphous film 18
Due to the diffusion of the components therein, the second conductive germanium layer 17 becomes n-type. In addition, the first conductive silicon layer 19 is p + type, and does not become n type due to diffusion of components in the second amorphous film 18. Thus, a stacked structure of the silicon solar cell and the germanium solar cell can be formed.

【0020】本発明は基本的には多結晶膜の製造方法で
あり、本発明方法による多結晶膜を用いてTFT(th
in film transistor)を作製したりも
しくはSOI(silicon on insulato
r)基板として用いることができることはいうまでもな
い。
The present invention is basically a method for producing a polycrystalline film.
In film transformer (SOI) or silicon on insulator (SOI)
r) Needless to say, it can be used as a substrate.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、安
価な基板の上に容易に大型のシリコン結晶を形成でき、
かつ一度の熱処理で太陽電池構造を高効率の太陽電池構
造とすることが可能である。
As described above, according to the present invention, a large silicon crystal can be easily formed on an inexpensive substrate.
In addition, the solar cell structure can be made to have a high efficiency by a single heat treatment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施形態を説明するための概略
構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第二の実施形態を説明するための概略
構成図
FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第三の実施形態を説明するための概略
構成図
FIG. 3 is a schematic configuration diagram for explaining a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第四の実施形態を説明するための概略
構成図
FIG. 4 is a schematic configuration diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第五の実施形態を説明するための概略
構成図
FIG. 5 is a schematic configuration diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第六の実施形態を説明するための概略
構成図
FIG. 6 is a schematic configuration diagram for explaining a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第七の実施形態を説明するための概略
構成図
FIG. 7 is a schematic configuration diagram for explaining a seventh embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;基板、2;第一の結晶シリコン層、3;非晶質膜、
4;非晶質膜に開けた穴、5;アモルファスシリコン
層、6;第二の結晶シリコン層、7、8;高濃度の拡散
領域、9;第二の導電性の拡散領域、10;微細な結
晶、11;非晶質膜、12;第二のアモルファスシリコ
ン層、13;穴、14;第三の結晶シリコン層、15;
第一のゲルマニウム層、16;第一の導電性のゲルマニ
ウム層、17;第二の導電性のゲルマニウム層、18;
第二の非晶質膜、19;第一の導電性のシリコン層、2
0;第一の導電性のシリコン層、21;第二の導電性の
シリコン層
1; substrate; 2; first crystalline silicon layer; 3; amorphous film;
4; hole formed in amorphous film; 5; amorphous silicon layer; 6; second crystalline silicon layer; 7, 8; high-concentration diffusion region; 9; second conductive diffusion region; Crystal, 11; amorphous film, 12; second amorphous silicon layer, 13; hole, 14; third crystalline silicon layer, 15;
A first germanium layer, 16; a first conductive germanium layer, 17; a second conductive germanium layer, 18;
Second amorphous film, 19; first conductive silicon layer, 2
0: first conductive silicon layer, 21; second conductive silicon layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 巧 東京都新宿区西新宿3丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Takumi Yamada 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に第一の多結晶層を形成する工程
と、該第一の多結晶層上に第一の非晶質膜を形成する工
程と、該第一の非晶質膜に所定の間隔と形状で穴を開け
る工程と、該第一の非晶質膜上に第二の非晶質膜を堆積
させる工程と、該第二の非晶質膜を加熱して結晶化させ
て第二の多結晶層を形成する工程とを、少なくとも一回
以上有する、 ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
1. A step of forming a first polycrystalline layer on a substrate, a step of forming a first amorphous film on the first polycrystalline layer, and a step of forming the first amorphous film Forming holes at predetermined intervals and shapes, depositing a second amorphous film on the first amorphous film, and heating and crystallizing the second amorphous film. Forming the second polycrystalline layer at least once or more.
【請求項2】 第一の多結晶層が、第二の多結晶層の導
電性と同一の導電性の半導体であり、かつ第二の多結晶
層よりも高キャリア濃度にドーピングされた、 ことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the first polycrystalline layer is a conductive semiconductor having the same conductivity as that of the second polycrystalline layer, and is doped with a higher carrier concentration than the second polycrystalline layer. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein:
【請求項3】 第一の非晶質膜に、第二の多結晶層を形
成する半導体の導電性と同一の導電性を第二の多結晶層
に与え得る元素が含有されている、 ことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方
法。
3. The first amorphous film contains an element capable of providing the second polycrystalline layer with the same conductivity as the semiconductor forming the second polycrystalline layer. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein:
【請求項4】 第一の非晶質膜に、第二の多結晶層を形
成する半導体と異なる導電性を第二の多結晶層に与え得
る元素が含有されている、 ことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方
法。
4. The first amorphous film contains an element capable of providing the second polycrystalline layer with conductivity different from that of a semiconductor forming the second polycrystalline layer. A method for manufacturing a solar cell according to claim 1.
【請求項5】 基板上に第一の多結晶層を形成する工程
と、該第一の多結晶層の一部をエッチングして一部の結
晶を残す工程と、該基板と残存する結晶上に非晶質膜を
堆積させる工程と、該非晶質膜を加熱して結晶化させて
第二の多結晶層を形成する工程とを、少なくとも一回以
上有する、 ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
5. A step of forming a first polycrystalline layer on a substrate, a step of etching a part of the first polycrystalline layer to leave a part of crystals, A step of depositing an amorphous film on the substrate, and a step of heating and crystallizing the amorphous film to form a second polycrystalline layer at least once. Production method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004086516A1 (en) * 2003-03-26 2004-10-07 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell
KR101324292B1 (en) * 2007-05-29 2013-11-01 주성엔지니어링(주) High efficiency solar cell and manufacturing method thereof, and solar cell manufacturing apparatus for the same

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