JPH1131827A - Solar cell and its manufacturing method - Google Patents

Solar cell and its manufacturing method

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JPH1131827A
JPH1131827A JP9185172A JP18517297A JPH1131827A JP H1131827 A JPH1131827 A JP H1131827A JP 9185172 A JP9185172 A JP 9185172A JP 18517297 A JP18517297 A JP 18517297A JP H1131827 A JPH1131827 A JP H1131827A
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JP
Japan
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solar cell
light
layer
semiconductor
semiconductor substrate
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JP9185172A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Inakanaka
博士 田舎中
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH1131827A publication Critical patent/JPH1131827A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell and its manufacturing method, wherein mass- production is easily available and surely, even if a large output solar cell is constituted with multiple solar cell elements. SOLUTION: On a photodetecting surface side of a semiconductor substrate 24, wherein a semiconductor layer constituting a plurality of solar cell elements 16 is formed, a light-transmitting type carrier substrate 23 is jointed, and from the rear surface side opposite to the photodetecting surface side of the semiconductor substrate 24, recessed parts 26 are formed among adjoining solar cell elements. A separation insulating layer 18 where a porous layer is oxidized is formed on the inside wall of the recessed part 26. A photodetecting surface side electrode 20 or an end part of its interconnection 21 of each solar cell element 16 is formed on the recessed part in an extending manner, while a rear surface side electrode 29 or the end part of its interconnection 30 is extendedly formed on the recessed part 26. At the recessed part 26, the photodetecting surface side electrode 20 of the other solar cell element 16 or its interconnection and the rear surface side electrode 25 or its interconnection are mutually connected.

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、太陽電池、特に共
通の半導体基板に複数の太陽電池が配列されてなる太陽
電池とその製造方法に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell, particularly to a solar cell in which a plurality of solar cells are arranged on a common semiconductor substrate, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】複数の太陽電池素子によって太陽電池を
構成する場合、各受光面側電極と裏面側電極とをそれぞ
れ他の裏面側電極と受光面側電極とに順次接続して大出
力太陽電池を構成することが行われる。このように受光
面側電極と裏面側電極との接続は、例えば導電性ワイヤ
によって直接接続することが一般的である。この場合、
例えば導電性ワイヤを太陽電池の受光面側電極に接合し
て後、これの上に光透過性基板に接合し、この光透過性
基板から導出させた導電性ワイヤを裏面側電極に接合す
るという作業がなされる。このような作業はきわめて煩
雑であることから、受光面側において複数の素子層を連
結するという構造の提案がなされた。これは、例えばH.
Takato et al.,Japn.J.Appl.Phys.Vol.33(1994)pp.L139
6 に記載されているように、SOI(Silicon on Insul
ator) 基板上に太陽電池素子を形成し、片面に受光面側
電極端子と裏面側電極端子とを形成してAl薄膜により
これらを接続する構造とされた。
2. Description of the Related Art When a solar cell is constituted by a plurality of solar cell elements, a large output solar cell is obtained by connecting each light receiving surface side electrode and the back surface side electrode to the other back surface side electrode and the light receiving surface side electrode, respectively. Is performed. As described above, the connection between the light receiving surface side electrode and the rear surface side electrode is generally made directly by, for example, a conductive wire. in this case,
For example, a conductive wire is bonded to a light-receiving surface electrode of a solar cell, then a light-transmitting substrate is bonded thereon, and a conductive wire derived from the light-transmitting substrate is bonded to a back-surface electrode. Work is done. Since such an operation is extremely complicated, a structure has been proposed in which a plurality of element layers are connected on the light receiving surface side. This is, for example, H.
Takato et al., Japn. J. Appl. Phys. Vol. 33 (1994) pp. L139
As described in Section 6, SOI (Silicon on Insul
ator) A solar cell element was formed on a substrate, a light receiving surface side electrode terminal and a back surface side electrode terminal were formed on one side, and these were connected by an Al thin film.

【0003】また、アモルファスSi太陽電池では、レ
ーザーパターニング法を用いて製造することができる。
例えば佐山勝信他、第3回「高効率太陽電池」ワークシ
ョップ予稿集、富山(1992)、主催: 電気学会半導体電力
変換技術委員会、p80 に記載されているように、短波長
高出力レーザーでパターニングすることにより、ガラス
基板上のTCO(透明導電性酸化膜)、アモルファスS
i活性層、金属薄膜をそれぞれ成膜、切断しながら、そ
れぞれ素子を形成することができる。
[0003] An amorphous Si solar cell can be manufactured by using a laser patterning method.
For example, Katsunobu Sayama et al., Proceedings of the 3rd "High Efficiency Solar Cell" Workshop, Toyama (1992), Organized by IEEJ Semiconductor Power Conversion Technical Committee, p80 By patterning, TCO (transparent conductive oxide film) on glass substrate, amorphous S
An element can be formed while forming and cutting the i-active layer and the metal thin film, respectively.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、多
数の太陽電池素子によって大出力の太陽電池を構成する
場合においても、容易かつ確実に、量産的にその製造を
行うことができるようにした太陽電池とその製造方法を
提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, even when a large-output solar cell is constituted by a large number of solar cell elements, it can be easily and reliably mass-produced. A solar cell and a method for manufacturing the same are provided.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明による太陽電池
は、複数の太陽電池素子を構成する半導体層が形成され
た半導体基板の、受光面側に、光透過性担持基板が接合
され、この半導体基板の、受光面側とは反対側の裏面側
から、隣り合う太陽電池素子間において凹部が形成さ
れ、この凹部の内側壁に多孔質層が酸化されてなる分離
絶縁層が形成されて成る。そして、各太陽電池素子の、
受光面側電極あるいはその配線例えば金属ワイヤの端部
が、凹部上に延在して形成されると共に、裏面側電極あ
るいはその配線の端部が、凹部に延在して形成され、こ
の凹部において、互いに他の太陽電池素子の受光面側電
極あるいはその配線と、裏面側電極あるいはその配線と
が接続された構成とされる。
In a solar cell according to the present invention, a light-transmitting carrier substrate is joined to a light-receiving surface side of a semiconductor substrate on which semiconductor layers constituting a plurality of solar cell elements are formed. A concave portion is formed between the adjacent solar cell elements from the back surface side opposite to the light receiving surface side of the substrate, and a separation insulating layer formed by oxidizing a porous layer is formed on the inner wall of the concave portion. And, for each solar cell element,
An end of the light-receiving surface-side electrode or its wiring, for example, a metal wire, is formed to extend over the concave portion, and an end of the back-side electrode or its wiring is formed to extend to the concave portion. Further, the light receiving surface side electrode of another solar cell element or its wiring and the back surface side electrode or its wiring are connected to each other.

【0006】また、本発明による太陽電池の製造方法に
おいては、半導体基体表面を変化させて多孔率が異なる
2層以上の層から構成される多孔質層を形成する工程
と、この多孔質層の表面に複数の太陽電池素子を構成す
る共通の半導体層を成膜する工程と、太陽電池素子の形
成部間を横切るパターンに、少なくとも半導体膜を横切
る深さに選択的に多孔質部を形成する工程と、この多孔
質部を酸化して分離絶縁層を形成する工程と、半導体層
上に、各太陽電池素子の各受光面側電極をオーミックに
コンタクトし、これら電極あるいはその配線の端部を、
分離絶縁層上に延在して形成する工程と、半導体基板
の、受光面側に光透過性担持基板を接合する工程と、多
孔質層において半導体層を、光透過性担持基板と共に剥
離して複数の太陽電池素子が配列された半導体基板を構
成する剥離工程と、この剥離面側から分離絶縁層の形成
部の太陽電池素子の受光面側電極あるいはその配線の端
部の延在部の形成位置にこの延在部に達する凹部を形成
して上記分離絶縁層上に延在する受光面側電極あるいは
その配線の端部を露呈させるエッチング工程と、凹部
に、各太陽電池の裏面側電極あるいはその配線例えば金
属ワイヤの端部を延在させて、これらを、凹部におい
て、互いに他の太陽電池の受光面側電極あるいはその配
線の端部に接続させる工程とを採って太陽電池を構成す
る。
In the method of manufacturing a solar cell according to the present invention, a step of forming a porous layer composed of two or more layers having different porosity by changing the surface of the semiconductor substrate, A step of forming a common semiconductor layer constituting a plurality of solar cell elements on the surface, and selectively forming a porous portion at least at a depth crossing the semiconductor film in a pattern crossing between formation portions of the solar cell elements. A step of oxidizing the porous portion to form an isolation insulating layer; and, ohmic contacting each light receiving surface side electrode of each solar cell element on the semiconductor layer, forming an end of these electrodes or their wiring. ,
A step of forming and extending on the isolation insulating layer, a step of bonding the light-transmitting supporting substrate to the light-receiving surface side of the semiconductor substrate, and a step of peeling the semiconductor layer in the porous layer together with the light-transmitting supporting substrate. A separation step of forming a semiconductor substrate on which a plurality of solar cell elements are arranged, and formation of an extension of an end portion of a light-receiving-surface-side electrode of a solar cell element or an end of its wiring in a portion where a separation insulating layer is formed from the separation surface side An etching step of forming a concave portion reaching the extending portion at the position to expose an end of the light receiving surface side electrode or the wiring extending on the isolation insulating layer; A step of extending the ends of the wiring, for example, metal wires, and connecting them to the light receiving surface side electrode of another solar cell or the end of the wiring in the concave portion to form a solar cell.

【0007】上述の本発明による太陽電池は、複数の太
陽電池素子が設けられ、これが直列に接続された構成を
有することから、大出力の太陽電池を構成することがで
きるものであるが、特に本発明構成によれば、これら複
数の太陽電池素子を共通の半導体基板として構成し、そ
の相互の直列接続、すなわち各太陽電池素子の受光面側
電極と、他の太陽電池素子の裏面側電極との接続は、半
導体基板を言わば貫通して形成されることからその構造
は簡潔化される。
The above-described solar cell according to the present invention has a configuration in which a plurality of solar cell elements are provided and connected in series, so that a high-output solar cell can be formed. According to the configuration of the present invention, the plurality of solar cell elements are configured as a common semiconductor substrate, and their serial connection is performed, that is, the light-receiving surface-side electrode of each solar cell element and the back-side electrode of another solar cell element. Is formed so as to penetrate the semiconductor substrate, so that its structure is simplified.

【0008】また、本発明構成によれば、上述したよう
に、複数の太陽電池素子を共通の半導体基板として構成
し、その相互の直列接続、すなわち各太陽電池素子の受
光面側電極と、他の太陽電池素子の裏面側電極との接続
は、半導体基板を言わば貫通して形成されものであるこ
とから量産的に製造することができるものである。
Further, according to the structure of the present invention, as described above, a plurality of solar cell elements are formed as a common semiconductor substrate, and the solar cell elements are connected in series with each other, that is, the light-receiving-surface-side electrode of each solar cell element and the other. The connection with the back side electrode of the solar cell element can be mass-produced since it is formed so as to penetrate the semiconductor substrate.

【0009】そして、本発明製造方法においては、半導
体基体に多孔質層の形成を行って分離(剥離)層を形成
し、更に多孔質部を形成してこれが酸化され易いことを
利用してこの部分に選択的に酸化を行い分離絶縁層を形
成し、この分離絶縁層に凹部を形成し、これを通じて受
光面側電極とこれに接続すべき裏面側電極との連通を行
うことから、その製造は量産的にかつ確実に形成でき
る。
In the manufacturing method of the present invention, a porous layer is formed on a semiconductor substrate to form a separation (peeling) layer, and a porous portion is formed. Selectively oxidize the part to form an isolation insulating layer, form a recess in this isolation insulating layer, and communicate with the light receiving surface side electrode and the back surface side electrode to be connected to it, thereby manufacturing Can be formed in mass production and reliably.

【0010】また、本発明においては、太陽電池素子が
形成される半導体基板は、半導体基体より剥離された、
すなわち半導体基体の厚さの一部から成る充分薄い薄膜
半導体に形成されるので効率のよい太陽電池を構成する
ことできるものである。
In the present invention, the semiconductor substrate on which the solar cell element is formed is separated from the semiconductor substrate.
That is, since the thin film semiconductor is formed into a sufficiently thin thin film comprising a part of the thickness of the semiconductor substrate, an efficient solar cell can be formed.

【0011】また、本発明方法に用いた半導体基体は、
その表面層に多孔質層を形成するものであるが、これは
実質的に薄い層であることから、その剥離の後に残され
た半導体基体は、再び例えば同様の太陽電池の製造に用
いることができるものであり、また繰り返し利用で、そ
の厚さが不充分になった基体に関しては、これに半導体
層をエピタキシャル成長すれば、更に繰り返し利用が可
能であることから、半導体基体を無駄なく利用すること
ができ、資源の効率良い利用とコストの低減化をはかる
ことができる。
Further, the semiconductor substrate used in the method of the present invention comprises:
Although a porous layer is formed on the surface layer, since this is a substantially thin layer, the semiconductor substrate left after the separation can be used again, for example, for manufacturing a similar solar cell. For a substrate whose thickness becomes insufficient due to repeated use, a semiconductor layer can be further repeatedly used by epitaxially growing a semiconductor layer on the substrate, so that the semiconductor substrate can be used without waste. It is possible to use resources efficiently and reduce costs.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明による太陽電池は、前述し
たように、複数の太陽電池素子を構成する半導体層が形
成された半導体基板の、受光面側に、光透過性担持基板
が接合され、この半導体基板の、受光面側とは反対側の
裏面側から、隣り合う太陽電池素子間に凹部が形成さ
れ、この凹部の内側壁に多孔質層が酸化されてなる分離
絶縁層が形成されて成る。そして、各太陽電池素子の、
受光面側電極あるいはその配線の端部が、凹部上に延在
して形成されると共に、裏面側電極もしくはその配線の
端部が、凹部に延在して形成され、この凹部において、
互いに他の太陽電池素子の受光面側電極あるいはその配
線と、裏面側電極あるんんその配線とが接続された構成
とされる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a solar cell according to the present invention, as described above, a light-transmitting carrier substrate is bonded to a light-receiving surface side of a semiconductor substrate on which semiconductor layers constituting a plurality of solar cell elements are formed. A concave portion is formed between adjacent solar cell elements from the back surface side opposite to the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and a separation insulating layer formed by oxidizing a porous layer is formed on an inner wall of the concave portion. Consisting of And, for each solar cell element,
The end of the light receiving surface side electrode or its wiring is formed to extend over the concave portion, and the end of the back surface electrode or its wiring is formed to extend to the concave portion.
The light receiving surface side electrode of another solar cell element or its wiring and the back surface electrode or its wiring are connected to each other.

【0013】また、本発明による太陽電池の製造方法に
おいては、半導体基体表面を変化させて多孔率が異なる
2層以上の層から構成される多孔質層を形成する工程
と、この多孔質層の表面に複数の太陽電池素子を構成す
る共通の半導体層を成膜する工程と、太陽電池素子の形
成部間を横切るパターンに、少なくとも半導体膜を横切
る深さに選択的に多孔質部を形成する工程と、この多孔
質部を酸化して分離絶縁層を形成する工程と、半導体層
上に、各太陽電池素子の各受光面側電極をオーミックに
コンタクトし、これら電極あるいはその配線の端部を、
分離絶縁層上に延在して形成する工程と、半導体基板
の、受光面側に光透過性担持基板を接合する工程と、多
孔質層において半導体層を、光透過性担持基板と共に剥
離して複数の太陽電池素子が配列された半導体基板を構
成する剥離工程と、この剥離面側から分離絶縁層の形成
部に凹部を形成して分離絶縁層上に延在する受光面側電
極あるいはその配線の端部を露呈させるエッチング工程
と、凹部に、各太陽電池の裏面側電極あるいはその配線
の端部を延在させて、これらを、凹部において、互いに
他の太陽電池の受光面側電極もしくはその配線の端部に
接続させる工程とを採って太陽電池を得る。
In the method of manufacturing a solar cell according to the present invention, a step of forming a porous layer composed of two or more layers having different porosity by changing the surface of the semiconductor substrate, A step of forming a common semiconductor layer constituting a plurality of solar cell elements on the surface, and selectively forming a porous portion at least at a depth crossing the semiconductor film in a pattern crossing between formation portions of the solar cell elements. A step of oxidizing the porous portion to form an isolation insulating layer; and, ohmic contacting each light receiving surface side electrode of each solar cell element on the semiconductor layer, forming an end of these electrodes or their wiring. ,
A step of forming and extending on the isolation insulating layer, a step of bonding the light-transmitting supporting substrate to the light-receiving surface side of the semiconductor substrate, and a step of peeling the semiconductor layer in the porous layer together with the light-transmitting supporting substrate. A separation step of forming a semiconductor substrate on which a plurality of solar cell elements are arranged, and a light-receiving surface-side electrode or a wiring thereof extending on the separation insulating layer by forming a recess in the formation portion of the separation insulating layer from the separation surface side An etching step for exposing the end of the solar cell, the concave portion, the back surface side electrode of each solar cell or the end of the wiring thereof is extended, these are, in the concave portion, the light receiving surface side electrode of another solar cell or its electrode. Connecting to the end of the wiring to obtain a solar cell.

【0014】すなわち、本発明においては、半導体基体
を用意し、これに多孔質層を形成するものであるが、こ
の多孔質層は、半導体基体表面を例えば陽極化成によっ
て変化させて、互いに多孔率(ポロシティ)が異なる2
層以上の層からなる多孔質層を形成する。そして、この
多孔質層の表面に半導体膜を例えばエピタキシャル成長
による単結晶膜、あるいは多結晶膜等として成膜して複
数の太陽電池素子を構成するための半導体膜の形成を行
う。
That is, in the present invention, a semiconductor substrate is prepared, and a porous layer is formed on the semiconductor substrate. The porous layer is formed by changing the surface of the semiconductor substrate by, for example, anodizing to form a porous layer. (Porosity) 2
A porous layer composed of at least two layers is formed. Then, a semiconductor film for forming a plurality of solar cell elements is formed by forming a semiconductor film on the surface of the porous layer, for example, as a single crystal film or a polycrystalline film by epitaxial growth.

【0015】多孔質層の形成工程においては、その表面
に面して多孔率が低い表面層と、その下層側に多孔率が
高い高多孔率層との少なくとも多孔率を異にする2層の
多孔質層を有する多孔質層を形成する。この構成によ
り、両多孔率層の界面ないしはその近傍に発生する歪に
より脆弱化された層を形成するとか、あるいは多孔率層
自体の脆弱性により、分離(剥離)が生じ易い層を形成
する。
In the step of forming the porous layer, at least two layers having different porosity, a surface layer having a low porosity facing the surface thereof and a high porosity layer having a high porosity below the surface layer, are formed. A porous layer having a porous layer is formed. With this configuration, a layer weakened by the strain generated at or near the interface between the two porosity layers is formed, or a layer in which separation (peeling) easily occurs due to the fragility of the porosity layer itself is formed.

【0016】また、この多孔質層形成工程において、上
述した表面層と高多孔率層との間に、これらの中間の多
孔率を有する中間多孔率層を形成することにより、高多
孔率層による歪が、半導体膜の成膜がなされる表面層の
表面に与える影響を緩衝させて、表面層に成膜する半導
体膜の膜質の向上をはかることができ、例えばこの上に
半導体膜のエピタキシャル成長を容易確実に行うことが
できるようにする。
In the step of forming a porous layer, an intermediate porosity layer having an intermediate porosity is formed between the surface layer and the high porosity layer described above. By buffering the influence of the strain on the surface of the surface layer on which the semiconductor film is formed, it is possible to improve the film quality of the semiconductor film formed on the surface layer. For example, epitaxial growth of the semiconductor film is performed thereon. Make sure that it can be done easily and reliably.

【0017】このような多孔質層の形成は、陽極化成に
よって行うことができる。この多孔率を異にする表面
層、高多孔率層、中間多孔率層の形成は、陽極化成にお
ける電流密度の変更によって形成することができる。す
なわち、少くとも半導体基体表面を低電流密度で陽極化
成する工程と、その後、これより高い電流密度で陽極化
成する工程とを採る。あるいは、半導体基体表面を低電
流密度で陽極化成する工程と、更にこの低電流密度より
も少し高い中間低電流密度で陽極化成する工程と、更に
これより高電流密度で陽極化成する工程とを採る。
The formation of such a porous layer can be carried out by anodization. The surface layer, high porosity layer, and intermediate porosity layer having different porosity can be formed by changing the current density during anodization. That is, at least a step of anodizing the surface of the semiconductor substrate with a low current density and a step of subsequently anodizing with a higher current density are employed. Alternatively, a step of anodizing the surface of the semiconductor substrate at a low current density, a step of further anodizing at an intermediate low current density slightly higher than the low current density, and a step of further anodizing at a higher current density are employed. .

【0018】また、陽極化成において、その高電流密度
での陽極化成は、高電流密度の通電を間欠的に行うよう
にすることができる。
In the anodization, the anodization at a high current density can be performed intermittently at a high current density.

【0019】また、多孔質層を形成する陽極化成におけ
る、中間低電流密度での陽極化成において、その電流密
度を漸次もしくは階段的に大きくすることができる。
Further, in the anodization at an intermediate low current density in the anodization for forming the porous layer, the current density can be increased gradually or stepwise.

【0020】陽極化成は、フッ化水素とエタノールを含
有する電解溶液中、あるいはフッ化水素とメタノールを
含有する電解溶液中で行うことができる。
The anodization can be performed in an electrolytic solution containing hydrogen fluoride and ethanol, or in an electrolytic solution containing hydrogen fluoride and methanol.

【0021】また、陽極化成工程において、電流密度を
変更するに際して、電解溶液の組成も変更することがで
きる。
Further, in changing the current density in the anodizing step, the composition of the electrolytic solution can also be changed.

【0022】多孔質層を形成した後は、常圧あるいは減
圧における水素ガス雰囲気中あるいは真空中で加熱する
とか、He,Ne,Ar,K等の第8族元素ガス中で加
熱することが好ましい。また、この加熱工程の前に、多
孔質層を熱酸化することが好ましい。
After the formation of the porous layer, it is preferable to heat in a hydrogen gas atmosphere at normal pressure or reduced pressure or in a vacuum, or in a Group 8 element gas such as He, Ne, Ar, or K. . It is preferable that the porous layer is thermally oxidized before the heating step.

【0023】半導体基体の形状は、種々の構成を採るこ
とができる。例えば円板状等のウェファ状、あるいは単
結晶引上げによる円柱体状インゴットを用いてその周面
を基体表面とするなど、種々の形状とすることができ
る。
The shape of the semiconductor substrate can take various configurations. For example, it can be formed into various shapes such as a wafer shape such as a disk shape, or a cylindrical ingot obtained by pulling a single crystal, and a peripheral surface thereof serving as a substrate surface.

【0024】半導体基体は、n型もしくはp型の不純物
がドープされた例えばp型の不純物例えばボロンBが、
約1019atoms/cm3 程度にドープされ、その抵抗が0.
01〜0.02Ωcm程度のSi基板を用いることが望
ましい。そして、このp+ 型Si基体を陽極化成する
と、基板表面とほぼ垂直方向に細長く伸びた微細孔が形
成され、結晶性を維持したまま多孔質するため、望まし
い多孔質層が形成される。
The semiconductor substrate may include, for example, a p-type impurity such as boron B doped with an n-type or p-type impurity,
It is doped to about 10 19 atoms / cm 3 and has a resistance of 0.
It is desirable to use a Si substrate of about 01 to 0.02 Ωcm. Then, when the p + -type Si substrate is anodized, fine pores elongated in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate are formed, and the p + -type Si substrate becomes porous while maintaining the crystallinity. Thus, a desirable porous layer is formed.

【0025】このように結晶性を維持したまま多孔質さ
れた多孔質層上に、半導体膜を成膜する。この場合、多
孔質層が結晶性を維持していることにより、半導体膜を
エピタキシャル成長させることができる。半導体膜の成
膜は、MOCVD(有機金属化学的気相成長法)、CV
D(化学的気相成長)法、MBE(分子線エピタキシ
ー)法、スパッタリング等によることができ、単結晶、
多結晶、非晶質の各膜として形成することができるし、
更に、例えば非晶質膜として形成して後、アニールによ
って、多結晶もしくは単結晶化することができる。
A semiconductor film is formed on the porous layer while maintaining the crystallinity as described above. In this case, since the porous layer maintains the crystallinity, the semiconductor film can be epitaxially grown. The semiconductor film is formed by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), CV
D (chemical vapor deposition), MBE (molecular beam epitaxy), sputtering, etc.
It can be formed as a polycrystalline or amorphous film,
Furthermore, for example, after being formed as an amorphous film, it can be polycrystal or single crystal by annealing.

【0026】このように、半導体基体上に成膜した半導
体膜を半導体基体から剥離するが、この剥離に先立って
半導体膜上に、光透過性担持基板を接合する。そしてこ
の担持基板と共に半導体膜を上述した多孔質層において
剥離(分離)する。
As described above, the semiconductor film formed on the semiconductor substrate is peeled off from the semiconductor substrate. Prior to this peeling, the light-transmissive carrier substrate is bonded onto the semiconductor film. Then, the semiconductor film is separated (separated) from the porous layer together with the carrier substrate.

【0027】この担持基板は、ガラス基板、樹脂基板あ
るいはフレキシブルシート等によって構成することがで
きる。
This carrier substrate can be constituted by a glass substrate, a resin substrate, a flexible sheet or the like.

【0028】上述した半導体基体表面の多孔質化の陽極
化成は、公知の方法、例えば伊藤らによる表面技術Vo
l.46,No.5,pp.8〜13,1995〔多孔
質Siの陽極化成〕に示された方法によることができ
る。すなわち、例えば図1にその概略構成図を示す2重
セル法で行うことができる。この方法は、第1および第
2の槽1Aおよび1Bを有する2槽構造の電解溶液槽1
が用いられる。そして、両槽1Aおよび1B間に多孔質
層を形成すべき半導体基体11を配置し、両槽1Aおよ
び1B内に、直流電源2が接続された対の白金電極3A
および3Bの各一方が配置される。電解溶液槽1の第1
および第2の槽1Aおよび1B内には、それぞれ例えば
フッ化水素HFとエタノールC2 5 OHとを含有する
電解溶液4、あるいはフッ化水素HFとメタノールCH
3 OHとを含有する電解溶液4が収容され、第1および
第2の槽1Aおよび1Bにおいて電解溶液4に半導体基
体11の両面が接触するように配置され、かつ両電極3
Aおよび3Bが電解溶液4に浸漬配置される。そして、
半導体基体11の多孔質層を形成すべき表面側の槽1A
内の電解溶液4に浸漬されている電極3A側を負極側と
して、直流電源2が接続されて両電極3Aおよび3B間
に通電がなされる。このようにすると、半導体基体11
側を陽極側、電極3Aを陰極側とする給電がなされ、こ
れにより、半導体基体11の電極3A側に対向する表面
が侵蝕されて多孔質化する。
The above-mentioned anodization for making the surface of the semiconductor substrate porous is performed by a known method, for example, the surface technology Vo by Ito et al.
l. 46, no. 5, pp. 8-13, 1995 [Anodic formation of porous Si]. That is, for example, it can be performed by a double cell method whose schematic configuration diagram is shown in FIG. This method comprises a two-cell electrolytic solution tank 1 having first and second tanks 1A and 1B.
Is used. Then, a semiconductor substrate 11 on which a porous layer is to be formed is arranged between the two tanks 1A and 1B, and a pair of platinum electrodes 3A to which a DC power supply 2 is connected is provided in both tanks 1A and 1B.
And 3B are arranged. First of electrolytic solution tank 1
In the second tanks 1A and 1B, an electrolytic solution 4 containing, for example, hydrogen fluoride HF and ethanol C 2 H 5 OH, or hydrogen fluoride HF and methanol CH
An electrolytic solution 4 containing 3 OH is accommodated, arranged in the first and second tanks 1A and 1B so that both surfaces of the semiconductor substrate 11 are in contact with the electrolytic solution 4 and both electrodes 3
A and 3B are immersed in the electrolytic solution 4. And
A tank 1A on the front side of the semiconductor substrate 11 on which a porous layer is to be formed.
With the electrode 3A side immersed in the electrolytic solution 4 inside as the negative electrode side, the DC power supply 2 is connected and electricity is supplied between the electrodes 3A and 3B. Thus, the semiconductor substrate 11
Power is supplied with the side facing the anode and the electrode 3A facing the cathode, whereby the surface of the semiconductor substrate 11 facing the electrode 3A is eroded and made porous.

【0029】この2槽セル法によるときは、オーミック
電極を半導体基体に被着形成することが不要となり、こ
のオーミック電極から不純物が半導体基体に導入するこ
とが回避される。
According to the two-tank cell method, it is not necessary to form an ohmic electrode on the semiconductor substrate, and the introduction of impurities from the ohmic electrode into the semiconductor substrate is avoided.

【0030】陽極化成は、上述した2槽セル法による場
合に限られるものではなく、例えば図2に概略構成図を
示す単槽セル法によることもできる。この例では単槽の
電解溶液槽1が設けられ、その例えば底面に設けた開口
1Hに対向して、陽極化成を行う半導体基体11が、O
リング5を介して液密に衝合して配置される。電解溶液
槽1内には電解溶液4が収容されて、底部に配置された
半導体基体11の陽極構成を行う面に電解溶液4が接触
するようになされる。槽1内の電解溶液4中には、例え
はPt電極板より成る一方の電極3Aが浸漬される。半
導体基体11の裏面には例えばカーボン電極より成る他
方の電極3Bが、できるだけ陽極化成を行う面の全域に
亘って対向するように面接触して配置される。そして、
電解溶液4中に浸漬された電極3A側を負極側として、
両電極3Aおよび3B間に直流電源2が挿入されて、通
電がなされる。このようにする場合においても、半導体
基体11の電極3Aと対向する側の面が陽極化成され
る。
The anodization is not limited to the above-described two-cell method, but may be, for example, a single-cell method schematically shown in FIG. In this example, a single electrolytic solution tank 1 is provided, and a semiconductor substrate 11 for performing anodization is placed in an O.
They are arranged in a liquid-tight abutment via a ring 5. The electrolytic solution 4 is accommodated in the electrolytic solution tank 1 so that the electrolytic solution 4 comes into contact with the surface of the semiconductor substrate 11 disposed at the bottom, on which the anode is formed. One electrode 3A made of, for example, a Pt electrode plate is immersed in the electrolytic solution 4 in the tank 1. On the back surface of the semiconductor substrate 11, the other electrode 3B made of, for example, a carbon electrode is placed in surface contact so as to face as much as possible over the entire surface on which anodization is performed. And
With the electrode 3A side immersed in the electrolytic solution 4 as the negative electrode side,
DC power supply 2 is inserted between both electrodes 3A and 3B, and electricity is supplied. Also in this case, the surface of the semiconductor substrate 11 on the side facing the electrode 3A is anodized.

【0031】そしてこの陽極化成における条件の選定に
より、形成される多孔質層の構造が変化するものであ
り、これによってこれの上に形成する半導体膜の結晶性
および剥離性が変化する。
The selection of the conditions for the anodization changes the structure of the porous layer to be formed, thereby changing the crystallinity and releasability of the semiconductor film formed thereon.

【0032】多孔質層全体の膜厚は、特に制限されない
が、1〜50μm、好適には3〜15μm、通常8μm
程度の厚さとすることができる。多孔質層全体の厚さ
は、半導体基板をできる限り繰り返し使用できるように
するためにできるだけ薄くすることが好ましい。
Although the thickness of the entire porous layer is not particularly limited, it is 1 to 50 μm, preferably 3 to 15 μm, usually 8 μm.
It can be about as thick. It is preferable that the thickness of the entire porous layer be as small as possible so that the semiconductor substrate can be used as repeatedly as possible.

【0033】また、多孔質層上に、半導体層を成膜例え
ばエピタキシャル成長するに先立って、例えば水素ガス
雰囲気中でのアニールを行うときは、多孔質層の表面に
形成された自然酸化膜の完全な除去、および多孔質層中
の酸素原子を極力除去することができ、多孔質層の表面
が滑らかになり、例えば良好な結晶性を有するエピタキ
シャル半導体膜を形成することができる。また、水素
中、そのほかのアニールによる前処理によって、高多孔
率層と中間多孔率層との界面の強度を一層弱めることが
できて、エピタキシャル半導体膜の基板からの分離をよ
り容易に行うことができる。この場合の水素アニール
は、例えば950℃〜1150℃程度の温度範囲で行
う。
Further, prior to the formation of a semiconductor layer on the porous layer, for example, prior to the epitaxial growth, when annealing is performed in a hydrogen gas atmosphere, for example, the completeness of the natural oxide film formed on the surface of the porous layer is reduced. It is possible to remove as much as possible and remove oxygen atoms in the porous layer as much as possible, so that the surface of the porous layer becomes smooth, and for example, an epitaxial semiconductor film having good crystallinity can be formed. In addition, the pretreatment by another annealing in hydrogen can further weaken the strength of the interface between the high porosity layer and the intermediate porosity layer, thereby making it easier to separate the epitaxial semiconductor film from the substrate. it can. In this case, the hydrogen annealing is performed in a temperature range of, for example, about 950 ° C. to 1150 ° C.

【0034】また、水素アニールの前に、多孔質層を低
温酸化させると、多孔質層の内部は酸化されるので、水
素ガス雰囲気中での熱アニールを施しても多孔質層には
大きな構造変化が生じない。つまり、多孔質層の表面へ
の剥離層からの歪みが伝わりにくくなり、良質な結晶性
のエピタキシャル半導体膜を成膜することができる。こ
の場合の低温酸化は、例えばドライ酸化雰囲気中で40
0℃で1時間程度で行うことができる。
If the porous layer is oxidized at a low temperature before hydrogen annealing, the inside of the porous layer is oxidized. Therefore, even if thermal annealing is performed in a hydrogen gas atmosphere, the porous layer has a large structure. No change occurs. That is, distortion from the peeling layer to the surface of the porous layer is not easily transmitted, and a high-quality crystalline epitaxial semiconductor film can be formed. In this case, the low-temperature oxidation is performed, for example, in a dry oxidation atmosphere at 40.degree.
It can be performed at 0 ° C. for about 1 hour.

【0035】多孔質層表面への半導体膜の成膜例えばエ
ピタキシャル成長は、例えばCVD法により、例えば7
00℃〜1200℃の温度で行うことができる。
The formation of the semiconductor film on the surface of the porous layer, for example, the epitaxial growth is carried out by, for example, CVD method, for example, by using
It can be performed at a temperature of from 00C to 1200C.

【0036】また、上述したアニール、および半導体膜
の成膜時のいずれにおいても、半導体基体を所定の基体
温度に加熱する方法としては、いわゆるサセプタ加熱方
式によることもできるし、半導体基体自体に直接電流を
流して加熱する通電加熱方式等を採ることができる。
In both the annealing and the formation of the semiconductor film, the semiconductor substrate may be heated to a predetermined substrate temperature by a so-called susceptor heating method, or may be directly applied to the semiconductor substrate itself. It is possible to adopt an electric heating method or the like in which an electric current is applied to heat.

【0037】次に、本発明の実施例を図3以下を参照し
て説明するが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はない。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 and the following, but the present invention is not limited to this embodiment.

【0038】この場合、ボロンBがドープされて、比抵
抗が例えば0.01〜0.02Ωcmとされた単結晶S
iによるウエファ状の半導体基体11を用意し(図3
A)、図1で説明した2槽構造の陽極化成装置を用い
て、第1および第2の槽1Aおよび1Bに共にHF(4
7〜50%溶液):C2 5 OH(工業用エタノール
(約99.50%溶液)=1:1(体積比)の電解溶液
を注入し、各電解溶液槽1Aおよび1Bの電解溶液中に
浸漬配置したPt電極3Aおよび3B間に直流電源2に
よって電流を流した。
In this case, the single crystal S doped with boron B and having a specific resistance of, for example, 0.01 to 0.02 Ωcm
i, a wafer-like semiconductor substrate 11 is prepared (FIG. 3).
A), using the two-tank anodizing apparatus described in FIG. 1, HF (4
7-50% solution): C 2 H 5 OH (industrial ethanol (about 99.50% solution) = 1: 1 electrolyte is injected solution (volume ratio), the electrolyte solution of the electrolyte solution cells 1A and 1B An electric current was passed between the Pt electrodes 3A and 3B immersed and disposed by the DC power supply 2.

【0039】先ず、電流密度1mA/cm2 の低電流で
8分間通電して多孔率16%程度の表面層12Sを形成
した(図3B)。一旦通電を停止して後、電流密度7m
A/cm2 の中間電流で8分間通電して表面層Sに比し
て高い多孔率の、多孔率約26%の中間多孔率層12M
を形成した(図3C)。更に、一旦通電を停止して後、
200mA/cm2 を4秒間通電した。このようにする
と中間多孔率層12M内に、表面層12Sおよび中間多
孔率層12Mに比し高い多孔率を有する多孔率約60%
の高多孔率層12Hが形成された(図3D)。このよう
にして、表面層12Sと、中間多孔率層12Mと、高多
孔率層12Hとが積層された多孔質層12が形成され
る。
First, a current was applied for 8 minutes at a low current of 1 mA / cm 2 to form a surface layer 12S having a porosity of about 16% (FIG. 3B). Once the current is stopped, the current density is 7m
A middle porosity layer 12M having a higher porosity than that of the surface layer S and having a porosity of about 26% by applying a current of 8 A / cm 2 for 8 minutes.
Was formed (FIG. 3C). Furthermore, after stopping the energization once,
A current of 200 mA / cm 2 was applied for 4 seconds. By doing so, a porosity of about 60% having a higher porosity than the surface layer 12S and the intermediate porosity layer 12M is provided in the intermediate porosity layer 12M.
Was formed (FIG. 3D). Thus, the porous layer 12 in which the surface layer 12S, the intermediate porosity layer 12M, and the high porosity layer 12H are laminated is formed.

【0040】この多孔質層12の形成後、常圧Siエピ
タキシャル成長装置内でH2 雰囲気中で1100℃での
アニールを行った。このアニールは、室温から1100
℃まで約20分間掛けて昇温し、その後約40分間11
00℃に保持した。このアニールにより多孔質層12の
表面層12Sが滑らかになり、また、多孔質層12内部
の中間多孔率層12Mと、高多孔率層12Hとの界面付
近における強度がより脆弱となった。
After the formation of the porous layer 12, annealing was performed at 1100 ° C. in an H 2 atmosphere in a normal pressure Si epitaxial growth apparatus. This annealing is performed from room temperature to 1100.
Temperature for about 20 minutes and then for about 40 minutes
It was kept at 00 ° C. By this annealing, the surface layer 12S of the porous layer 12 became smooth, and the strength near the interface between the intermediate porosity layer 12M inside the porous layer 12 and the high porosity layer 12H became weaker.

【0041】その後、1030℃に降温し、アニールを
行った常圧Siエピタキシャル成長装置に、SiH4
スとB2 6 ガスとを用いたエピタキシャル成長を3分
間行って、ボロンBが1×1019atoms/cm3 にドープさ
れたp+ Siによる第1の半導体層131を形成し(図
3E)、次に、B2 6 ガスの流量を変更して、Siエ
ピタキシャル成長を1030℃で30分間行って、ボロ
ンBが1×1016atoms/cm3 にドープされた低濃度のp
- Siによる第2の半導体層132を形成し(図3
F)、更にB2 6 ガスに換えてPH3 ガスを供給し
て、エピタキシャル成長を4分間行って、p- 半導体層
132上に、リンPが1×1019atoms/cm3 の高濃度に
ドープされたn+ Siによる第3の半導体層133を形
成して、第1〜第3の半導体層131〜133よりなる
+ −p- −n+ 構造の、最終的に複数の太陽電池素子
を構成することのできる半導体膜13を形成する(図3
G)。
Thereafter, the temperature was reduced to 1030 ° C., and an annealed normal-pressure Si epitaxial growth apparatus was subjected to epitaxial growth using SiH 4 gas and B 2 H 6 gas for 3 minutes, and boron B was reduced to 1 × 10 19 atoms. The first semiconductor layer 131 is formed by p + Si doped at / cm 3 (FIG. 3E), and then the Si epitaxial growth is performed at 1030 ° C. for 30 minutes while changing the flow rate of B 2 H 6 gas. , Boron B doped at 1 × 10 16 atoms / cm 3 ,
- a second semiconductor layer 132 of Si is formed (FIG. 3
F) Further, a PH 3 gas is supplied in place of the B 2 H 6 gas, and epitaxial growth is performed for 4 minutes, so that phosphorus P has a high concentration of 1 × 10 19 atoms / cm 3 on the p semiconductor layer 132. A third semiconductor layer 133 made of doped n + Si is formed, and finally a plurality of solar cell elements having a p + -p -- n + structure including the first to third semiconductor layers 131 to 133 are formed. A semiconductor film 13 which can be formed as shown in FIG.
G).

【0042】次に、半導体膜13上に、最終的に各太陽
電池素子を形成する部分を覆い、これら太陽電池素子間
に相当する部分を外部に露呈して、例えばフォトレジス
トによるマスク層14を、フォトレジストの塗布、パタ
ーン露光、現像によって形成する(図4A)。
Next, on the semiconductor film 13, a portion where each solar cell element is to be finally formed is covered, and a portion corresponding to a portion between the solar cell elements is exposed to the outside. , By applying a photoresist, pattern exposure, and development (FIG. 4A).

【0043】マスク層14を、陽極化成のマスクとし
て、前述の図1の陽極化成装置および電解溶液4を用い
て例えば電流密度7mA/cm2 で18分間の通電を行
った。このようにすると、マスク層14が形成されず外
部に露呈された部分、すなわち太陽電池の形成部間に多
孔質部15が形成される。言い換えれば、この多孔質部
15によってそれぞれ半導体膜13の一部からなる太陽
電池素子16が形成される(図4B)。
Using the mask layer 14 as a mask for anodizing, the anodizing apparatus shown in FIG. 1 and the electrolytic solution 4 were used to conduct electricity at a current density of 7 mA / cm 2 for 18 minutes, for example. By doing so, a porous portion 15 is formed where the mask layer 14 is not formed and which is exposed to the outside, that is, between the portions where the solar cells are formed. In other words, the solar cell elements 16 each composed of a part of the semiconductor film 13 are formed by the porous portions 15 (FIG. 4B).

【0044】その後、マスク層14を除去し、酸素を含
む雰囲気中で、例えば1000℃、30分間の熱酸化処
理を行う。このようにすると、半導体膜の表面が酸化さ
れてSiO2 酸化膜17の形成がなされると同時に、多
孔質化された部分は酸化がされ易いことから、多孔質部
15も選択的に酸化され、ここに太陽電池素子16を相
互に電気的に分離する分離絶縁層18が形成される(図
4C)。そして、このように形成された酸化膜17によ
り、界面でのキャリア発生や、再結合を極力少なくする
ことができる。
Thereafter, the mask layer 14 is removed, and a thermal oxidation treatment is performed in an atmosphere containing oxygen, for example, at 1000 ° C. for 30 minutes. In this case, the surface of the semiconductor film is oxidized to form the SiO 2 oxide film 17 and, at the same time, the porous portion is easily oxidized, so that the porous portion 15 is also selectively oxidized. Here, a separation insulating layer 18 for electrically separating the solar cell elements 16 from each other is formed (FIG. 4C). The oxide film 17 thus formed can minimize generation of carriers at the interface and recombination.

【0045】次に、この酸化膜17に対してフォトリソ
グラフィによるパターンエッチングを行って、各太陽電
池素子の受光面側電極の形成部に、コンタクト窓17w
を穿設する(図4D)。
Next, the oxide film 17 is subjected to pattern etching by photolithography, and a contact window 17w is formed in the formation portion of the light receiving surface side electrode of each solar cell element.
Is drilled (FIG. 4D).

【0046】そして、コンタクト窓17w内を通じて半
導体膜13にオーミックコンタクトして、電極あるいは
電極および配線を構成するための金属層19を全面的に
形成する(図5A)。この金属層19は、例えば30n
mのTi膜、厚さ50nmのPd、厚さ100nmのA
gを順次蒸着し、さらにこれの上に8μmのAgメッキ
を行うことによって形成する。その後400℃で20〜
30分間のアニールを行った。
Then, an ohmic contact is made to the semiconductor film 13 through the inside of the contact window 17w to form an electrode or a metal layer 19 for forming an electrode and a wiring (FIG. 5A). This metal layer 19 is, for example, 30n
m Ti film, 50 nm thick Pd, 100 nm thick A
g is sequentially deposited, and 8 μm of Ag plating is formed thereon. Then at 400 ° C for 20 ~
Annealing was performed for 30 minutes.

【0047】この金属層19を、フォトリソグラフィに
よるパターンエッチングして各太陽電池素子16に対す
る受光面側電極20を形成する(図5B)。これら各太
陽電池素子16の受光面側電極20の各一端は、これら
太陽電池素子16に隣接して形成された分離絶縁層18
上に跨がって形成される。この受光面側電極20は、各
太陽電池素子16の受光面側に形成されるも、その受光
面の一部に形成され、その多くの面積が電極20によっ
てその受光が遮られることがないように配置される。
The metal layer 19 is pattern-etched by photolithography to form the light-receiving-surface-side electrode 20 for each solar cell element 16 (FIG. 5B). One end of each light-receiving surface electrode 20 of each solar cell element 16 is connected to an isolation insulating layer 18 formed adjacent to these solar cell elements 16.
It is formed over the top. The light-receiving-surface-side electrode 20 is formed on the light-receiving surface of each solar cell element 16 but is formed on a part of the light-receiving surface, so that a large area of the light-receiving surface is not blocked by the electrode 20. Placed in

【0048】また、この例では各受光面側電極20上
に、例えば導電性を向上させる配線としての金属ワイヤ
21を半田づけによって接合する(図5C)。この場
合、金属ワイヤ21は、その一端が、分離絶縁層18上
に延在するように形成し、この延在部においては半田づ
けを回避することができる。
Further, in this example, a metal wire 21 as a wiring for improving conductivity is bonded to each light receiving surface side electrode 20 by soldering (FIG. 5C). In this case, one end of the metal wire 21 is formed so as to extend on the isolation insulating layer 18, and soldering can be avoided in this extension.

【0049】そして、受光面側に光透過性接着剤22を
介してガラス、透明樹脂等の剛性を有するもしくはフレ
キシブルな光透過性担持基板23を接合する(図5Dお
よび図6A)。そして、この光透過性担持基板と共に、
半導体層13を半導体基体11から剥離する。この場
合、多孔質層12の特に脆弱化された例えば高多孔率層
12Hもしくはその近傍において、分離(剥離)がなさ
れる。言い換えれば、接着剤22の、光透過性担持基板
23の接着強度を、多孔質層12における分離強度より
大きく選定しておく。このようにして、半導体膜13が
光透過性担持基板23によって担持された複数の太陽電
池素子を構成する半導体基板24が構成される。
Then, a rigid or flexible light-transmitting supporting substrate 23 made of glass, transparent resin, or the like is joined to the light-receiving surface via a light-transmitting adhesive 22 (FIGS. 5D and 6A). And, together with this light transmissive carrier substrate,
The semiconductor layer 13 is separated from the semiconductor substrate 11. In this case, separation (peeling) is performed in the porous layer 12, particularly in the weakened, for example, the high porosity layer 12H or in the vicinity thereof. In other words, the adhesive strength of the adhesive 22 to the transparent substrate 23 is selected to be larger than the separation strength of the porous layer 12. Thus, a semiconductor substrate 24 constituting a plurality of solar cell elements in which the semiconductor film 13 is carried by the light-transmissive carrier substrate 23 is formed.

【0050】半導体基板24の裏面に、エッチングレジ
スト例えばフォトレジストを、全面的に塗布し、パター
ン露光および現像処理して各太陽電池素子16間に形成
された分離絶縁層18の形成パターンの中央部に開口2
5wが形成されたマスク層25を形成する(図6B)。
On the back surface of the semiconductor substrate 24, an etching resist, for example, a photoresist is applied over the entire surface, subjected to pattern exposure and development processing, and the central portion of the formation pattern of the isolation insulating layer 18 formed between the solar cell elements 16. Opening 2
A mask layer 25 on which 5w is formed is formed (FIG. 6B).

【0051】分離絶縁層18のSiO2 をエッチングす
るエッチング液の弗酸によるエッチングを行ってマスク
層25によって覆われていない開口25wを通じて各太
陽電池素子16間に凹部26を形成する(図6C)。マ
スク層25の開口25wの幅は、これを通じてエッチン
グされて形成された凹部26の幅が、この側面に分離絶
縁層18が残される幅に選定する。また、この凹部26
の形成位置は、少なくとも受光面側電極20あるいはそ
の金属ワイヤ21の延在端部下に位置して、これを凹部
26の底部に臨ませることできるように形成するもので
あり、この凹部26のパターンは、分離絶縁層18の形
成部に沿って、すなわち各太陽電池素子16間を横切る
パターンに形成することもできる。その後、マスク層2
5を除去する(図6D)。
An etching solution for etching the SiO 2 of the isolation insulating layer 18 is etched with hydrofluoric acid to form a recess 26 between the solar cell elements 16 through the opening 25 w not covered by the mask layer 25 (FIG. 6C). . The width of the opening 25w of the mask layer 25 is selected such that the width of the concave portion 26 formed by etching through the opening 25w is such that the isolation insulating layer 18 is left on the side surface. Also, this recess 26
Is formed at least below the light-receiving-surface-side electrode 20 or the extending end of the metal wire 21 so that it can face the bottom of the concave portion 26. Can be formed along the formation portion of the isolation insulating layer 18, that is, in a pattern crossing between the respective solar cell elements 16. Then, the mask layer 2
5 is removed (FIG. 6D).

【0052】半導体基板24の裏面に、凹部26内を含
んで全面的に例えばAlを蒸着してなる金属層27を被
着形成する(図7A)。
On the back surface of the semiconductor substrate 24, a metal layer 27 made of, for example, Al is deposited on the entire surface including the inside of the concave portion 26 (FIG. 7A).

【0053】この金属層27上に、この金属層27に対
するパターンエッチングのマスク層28を形成する。こ
のマスク層28は、例えばフォトレジストの塗布、パタ
ーン露光、現像によって形成するものであり、このマス
ク層28のパターンは、各太陽電池素子16の裏面側電
極パターンに形成する。この場合、その各一端部が、隣
り合う他の太陽電池素子16の受光面側電極20あるい
は金属ワイヤ21の凹部への延在部が臨む凹部26内
に、その端部が連接するように延在させて形成する(図
7B)。
On this metal layer 27, a mask layer 28 for pattern etching of this metal layer 27 is formed. The mask layer 28 is formed by, for example, application of a photoresist, pattern exposure, and development. The pattern of the mask layer 28 is formed on the back side electrode pattern of each solar cell element 16. In this case, each one end is extended so that the end is connected to the concave portion 26 facing the light receiving surface side electrode 20 of another adjacent solar cell element 16 or the extended portion to the concave portion of the metal wire 21. (FIG. 7B).

【0054】このマスク層28が形成されず、外部に露
呈した金属層27を、エッチング除去する(図7C)。
その後、マスク層28を除去する。このようにすると、
マスク層28のパターンに応じた、金属層27によって
形成された裏面側電極29が、その一端が、所定の凹部
26内に延在して、この凹部26に臨んで形成された受
光面側電極20あるいはその配線の金属ワイヤ21端部
に連接して、すなわち電気的に連結して形成される(図
7D)。
The mask layer 28 is not formed, and the metal layer 27 exposed to the outside is removed by etching (FIG. 7C).
After that, the mask layer 28 is removed. This way,
A back surface side electrode 29 formed of a metal layer 27 according to the pattern of the mask layer 28 has one end extending into a predetermined concave portion 26, and a light receiving surface side electrode formed facing the concave portion 26. It is formed so as to be connected to, or electrically connected to, the end of the metal wire 20 or its wiring (FIG. 7D).

【0055】そして、裏面側電極29に、例えばAgペ
ーストによって、その導電度を向上するための配線例え
ば金属ワイヤ30を接着する(図8A)。
Then, a wiring such as a metal wire 30 for improving the conductivity is adhered to the back surface side electrode 29 by, for example, an Ag paste (FIG. 8A).

【0056】半導体基板24の裏面全面に接着剤31を
介して例えば樹脂基板による保護基板32もしくは保護
シートを衝合し押圧接着する(図8Bおよび図8C)。
このようにして複数の太陽電池素子16が、それぞれ分
離絶縁層18によって分離され、かつその凹部26内に
おいて例えば隣り合う太陽電池素子16の受光面側電極
20と裏面側電極29相互あるいはこれらの配線例えば
金属ワイヤによって連結されて相互に直列接続された太
陽電池が構成される。したがって、図8Cに矢印を付し
て示すように、光透過担持基板23側から入力光を照射
すれば、光−電気変換が、相互に直列接続された各太陽
電池素子16においてなされて大出力として取り出すこ
とができる。
A protective substrate 32 or a protective sheet made of, for example, a resin substrate is abutted on the entire back surface of the semiconductor substrate 24 with an adhesive 31 and is adhered by pressure (FIGS. 8B and 8C).
In this manner, the plurality of solar cell elements 16 are separated by the isolation insulating layer 18, and in the concave portion 26, for example, the light receiving surface side electrode 20 and the back surface side electrode 29 of the adjacent solar cell element 16 or their wirings For example, a solar cell connected by a metal wire and connected in series with each other is configured. Therefore, as shown by the arrow in FIG. 8C, when the input light is irradiated from the light transmission supporting substrate 23 side, the photoelectric conversion is performed in the respective solar cell elements 16 connected in series with each other, and the large output is obtained. Can be taken out as

【0057】尚、上述の構成において、太陽電池素子1
6は、いうまでもなくインラインに配列することもでき
るし、2次元的に平面的に多数配列した構成とすること
もできる。また、本発明は、上述の実施例に限られるも
のではなく、各部の導電型が逆の導電型とされる構成と
することもできる。また、上述した例では、太陽電池素
子を構成する動作部を、順次成膜した第1〜第3の半導
体層131〜133成る半導体膜によって構成した場合
であるが、例えば単一層の半導体膜13を形成し、これ
に不純分のイオン注入、拡散等のドーピングを行って動
作部を形成することもできるなど種々の構成、製造方法
を採ることができる。
In the above configuration, the solar cell element 1
Needless to say, 6 can be arranged in-line, or can be arranged in a large number in a two-dimensional plane. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be configured such that the conductivity type of each part is the opposite conductivity type. Further, in the above-described example, the operation unit configuring the solar cell element is configured by the semiconductor films including the first to third semiconductor layers 131 to 133 that are sequentially formed. Can be formed, and an operating portion can be formed by doping such as ion implantation and diffusion of impurities into the structure, and various configurations and manufacturing methods can be adopted.

【0058】[0058]

【発明の効果】上述の本発明による太陽電池は、複数の
太陽電池素子が設けられ、これが直列に接続された構成
を有することから、大出力の太陽電池を構成することが
できるものであるが、特に本発明構成によれば、これら
複数の太陽電池素子を共通の半導体基板として構成し、
その相互の直列接続、すなわち各太陽電池素子の受光面
側電極と、他の太陽電池素子の裏面側電極との接続は、
半導体基板を言わば貫通して形成されることからその構
造は簡潔化される。
The solar cell according to the present invention has a structure in which a plurality of solar cell elements are provided and connected in series, so that a high-output solar cell can be formed. In particular, according to the configuration of the present invention, these solar cell elements are configured as a common semiconductor substrate,
The mutual series connection, that is, the connection between the light-receiving surface side electrode of each solar cell element and the back side electrode of the other solar cell element,
Since the semiconductor substrate is formed so as to penetrate the semiconductor substrate, its structure is simplified.

【0059】また、本発明構成によれば、上述したよう
に、複数の太陽電池素子を共通の半導体基板として構成
し、その相互の直列接続、すなわち各太陽電池素子の受
光面側電極と、他の太陽電池素子の裏面側電極との接続
は、半導体基板を言わば貫通して形成されものであるこ
とから量産的に製造することができるものである。
Further, according to the structure of the present invention, as described above, a plurality of solar cell elements are formed as a common semiconductor substrate, and the solar cell elements are connected in series with each other, that is, the light-receiving-surface-side electrode of each solar cell element and the other. The connection with the back side electrode of the solar cell element can be mass-produced since it is formed so as to penetrate the semiconductor substrate.

【0060】そして、本発明製造方法においては、半導
体基体に多孔質層の形成を行って分離(剥離)層を形成
し、更に多孔質部を形成してこれが酸化され易いことを
利用してこの部分に選択的に酸化を行い分離絶縁層を形
成し、この分離絶縁層に凹部を形成し、これを通じて受
光面側電極とこれに接続すべき裏面側電極との連通を行
うことから、その製造は量産的にかつ確実に形成でき
る。
In the manufacturing method of the present invention, a porous layer is formed on a semiconductor substrate to form a separation (peeling) layer, and a porous portion is formed. Selectively oxidize the portion to form an isolation insulating layer, form a recess in this isolation insulating layer, and communicate with the light-receiving-side electrode and the back-side electrode to be connected to this through the recess. Can be formed in mass production and reliably.

【0061】また、本発明においては、太陽電池素子が
形成される半導体基板は半導体基体より剥離された半導
体基体の厚さの一部から成るその厚さが充分薄い薄膜半
導体に形成されるので効率のよい太陽電池を構成するこ
とできるものである。
According to the present invention, the semiconductor substrate on which the solar cell element is formed is formed as a thin film semiconductor having a sufficiently small thickness which is a part of the thickness of the semiconductor substrate separated from the semiconductor substrate. It is possible to constitute a good solar cell.

【0062】また、本発明方法に用いた半導体基体は、
その表面層に多孔質層を形成するものであるが、これは
実質的に薄い層であることから、その剥離の後に残され
た半導体基体は、再び例えば同様の太陽電池の製造に用
いることができるものであり、また繰り返し利用で、そ
の厚さが不充分になった基体に関しては、これに半導体
層をエピタキシャル成長すれば、更に繰り返し利用が可
能であることから、半導体基体を無駄なく利用すること
ができ、資源の効率良い利用とコストの低減化をはかる
ことができる。
The semiconductor substrate used in the method of the present invention is
Although a porous layer is formed on the surface layer, since this is a substantially thin layer, the semiconductor substrate left after the separation can be used again, for example, for manufacturing a similar solar cell. For a substrate whose thickness becomes insufficient due to repeated use, a semiconductor layer can be further repeatedly used by epitaxially growing a semiconductor layer on the substrate, so that the semiconductor substrate can be used without waste. It is possible to use resources efficiently and reduce costs.

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

【図1】本発明方法を実施する陽極化成装置の一例の断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of an anodizing apparatus for performing a method of the present invention.

【図2】本発明方法を実施する陽極化成装置の他の一例
の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of another example of the anodizing apparatus for performing the method of the present invention.

【図3】本発明方法の一実施例の工程図(その1)であ
る。A〜Gは、その各工程の断面図である。
FIG. 3 is a process diagram (part 1) of one embodiment of the method of the present invention. 3A to 3G are cross-sectional views of the respective steps.

【図4】本発明方法の一実施例の工程図(その2)であ
る。A〜Dは、その各工程の断面図である。
FIG. 4 is a process chart (part 2) of one embodiment of the method of the present invention. A to D are cross-sectional views of the respective steps.

【図5】本発明方法の一実施例の工程図(その3)であ
る。A〜Dは、その各工程の断面図である。
FIG. 5 is a process diagram (part 3) of one embodiment of the method of the present invention. A to D are cross-sectional views of the respective steps.

【図6】本発明方法の一実施例の工程図(その4)であ
る。A〜Dは、その各工程の断面図である。
FIG. 6 is a process chart (part 4) of one embodiment of the method of the present invention. A to D are cross-sectional views of the respective steps.

【図7】本発明方法の一実施例の工程図(その5)であ
る。A〜Dは、その各工程の断面図である。
FIG. 7 is a process diagram (part 5) of one embodiment of the method of the present invention. A to D are cross-sectional views of the respective steps.

【図8】本発明方法の一実施例の工程図(その6)であ
る。A〜Cは、その各工程の断面図である。
FIG. 8 is a process chart (part 6) of one embodiment of the method of the present invention. A to C are cross-sectional views of each step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電解溶液槽、1A…第1の槽、1B…第2の槽、2
…電源、3A,3B…電極、4…電解溶液、5…Oリン
グ、11…半導体基体、12…多孔質層、12S…表面
層、12M…中間多孔率層、12H…高多孔率層、13
…半導体膜、131…第1の半導体膜、132…第2の
半導体膜、133…第3の半導体膜、14…マスク層、
15…多孔質部、16…太陽電池素子、17…酸化膜、
18…分離絶縁層、19…金属層、20…受光面側電
極、21…金属ワイヤ、22…接着剤、23…光透過性
担持基板、24…半導体基板、25…マスク層、26…
凹部、27…金属層、28…マスク層、29…裏面側電
極、30…金属ワイヤ、31…接着剤、32…保護基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrolyte tank, 1A ... 1st tank, 1B ... 2nd tank, 2
... Power supply, 3A, 3B ... electrode, 4 ... electrolyte solution, 5 ... O-ring, 11 ... semiconductor substrate, 12 ... porous layer, 12S ... surface layer, 12M ... intermediate porosity layer, 12H ... high porosity layer, 13
... Semiconductor film, 131 ... First semiconductor film, 132 ... Second semiconductor film, 133 ... Third semiconductor film, 14 ... Mask layer,
15 ... porous part, 16 ... solar cell element, 17 ... oxide film,
18 ... isolation insulating layer, 19 ... metal layer, 20 ... light receiving surface side electrode, 21 ... metal wire, 22 ... adhesive, 23 ... light transmitting carrier substrate, 24 ... semiconductor substrate, 25 ... mask layer, 26 ...
Recesses, 27: metal layer, 28: mask layer, 29: back side electrode, 30: metal wire, 31: adhesive, 32: protective substrate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の太陽電池素子を構成する半導体層
が形成された半導体基板の、受光面側に、光透過性担持
基板が接合され、 該半導体基板の、上記受光面側とは反対側の裏面側か
ら、隣り合う太陽電池素子間において凹部が形成され、 該凹部の内側壁には多孔質層が酸化されてなる分離絶縁
層が形成され、 上記各太陽電池素子の、受光面側電極あるいはその配線
の端部が、上記凹部上に延在して形成され、 上記各太陽電池素子の、裏面側電極あるいはその配線の
端部が、上記凹部に延在して形成され、 該凹部において、互いに他の太陽電池素子の上記受光面
側電極あるいはその配線と、裏面側電極あるいはその配
線とが接続されて成ることを特徴とする太陽電池。
1. A light-transmissive carrier substrate is bonded to a light-receiving surface side of a semiconductor substrate on which semiconductor layers constituting a plurality of solar cell elements are formed, and the semiconductor substrate has an opposite side to the light-receiving surface side. A concave portion is formed between adjacent solar cell elements from the back side of the substrate, and a separation insulating layer formed by oxidizing a porous layer is formed on an inner wall of the concave portion. A light-receiving surface electrode of each of the solar cell elements Alternatively, the end of the wiring is formed to extend on the concave portion, and the back electrode of each of the solar cell elements or the end of the wiring is formed to extend to the concave portion. A solar cell, wherein the light-receiving surface-side electrode or its wiring and the back-side electrode or its wiring of another solar cell element are connected to each other.
【請求項2】 上記半導体基板がシリコン基板であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
2. The solar cell according to claim 1, wherein said semiconductor substrate is a silicon substrate.
【請求項3】 半導体基体表面を変化させて多孔率が異
なる2層以上の層から構成される多孔質層を形成する工
程と、 該多孔質層の表面に複数の太陽電池素子を構成する共通
の半導体層を成膜する工程と、 上記太陽電池素子の形成部間を横切るパターンに、少な
くとも上記半導体膜を横切る深さに選択的に多孔質部を
形成する工程と、 該多孔質部を酸化して分離絶縁層を形成する工程と、 上記半導体層上に、上記各太陽電池素子の各受光面側電
極をオーミックにコンタクトし、該電極あるいはその配
線の端部を、上記分離絶縁層上に延在して形成する工程
と、 上記半導体基板の、上記受光面側に光透過性担持基板を
接合する工程と、 上記多孔質層において上記半導体層を、上記光透過性担
持基板と共に剥離して上記複数の太陽電池素子が配列さ
れた半導体基板を構成する剥離工程と、 該剥離面側から上記分離絶縁層の形成部に上記太陽電池
素子の上記受光面側電極あるいはその配線の端部の延在
部の形成位置に該延在部に達する凹部を形成して上記分
離絶縁層上に延在する上記受光面側電極あるいはその配
線の端部を露呈させるエッチング工程と、 上記凹部に、上記各太陽電池の裏面側電極あるいはその
配線の端部を延在させて、これらを、上記凹部におい
て、互いに他の太陽電池の上記受光面側電極あるいはそ
の配線の端部に接続させる工程とを有することを特徴と
する太陽電池の製造方法。
3. A step of forming a porous layer composed of two or more layers having different porosity by changing the surface of the semiconductor substrate, and forming a plurality of solar cell elements on the surface of the porous layer. Forming a semiconductor layer, and selectively forming a porous portion at least at a depth across the semiconductor film in a pattern crossing between the formation portions of the solar cell element; and oxidizing the porous portion. And forming an isolation insulating layer, on the semiconductor layer, ohmic contact of each light-receiving surface electrode of each of the solar cell elements, the end of the electrode or its wiring, on the isolation insulating layer Extending and forming; bonding the light-transmissive carrier substrate to the light-receiving surface side of the semiconductor substrate; and peeling the semiconductor layer in the porous layer together with the light-transmissive carrier substrate. The multiple solar cell elements are arranged A separating step of forming the arrayed semiconductor substrates, and a forming step of the light-receiving-surface-side electrode of the solar cell element or an extending portion of an end of the wiring of the solar cell element at the formation position of the separation insulating layer from the separation surface side. An etching step of forming a recess reaching the extension and exposing an end of the light-receiving surface-side electrode or its wiring extending on the isolation insulating layer; and in the recess, a back-side electrode of each of the solar cells or Extending the ends of the wiring, and connecting them to the light receiving surface side electrode of another solar cell or the end of the wiring in the concave portion. Production method.
【請求項4】 上記半導体基板がシリコン基板であるこ
とを特徴とする請求項3に記載の太陽電池の製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the semiconductor substrate is a silicon substrate.
JP9185172A 1997-07-10 1997-07-10 Solar cell and its manufacturing method Pending JPH1131827A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6500731B1 (en) 1999-09-22 2002-12-31 Canon Kabushiki Kaisha Process for producing semiconductor device module

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