JPH11340484A - 太陽電池用薄膜の製造方法 - Google Patents
太陽電池用薄膜の製造方法Info
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- JPH11340484A JPH11340484A JP10144668A JP14466898A JPH11340484A JP H11340484 A JPH11340484 A JP H11340484A JP 10144668 A JP10144668 A JP 10144668A JP 14466898 A JP14466898 A JP 14466898A JP H11340484 A JPH11340484 A JP H11340484A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで結晶性の良い半導体薄膜を形成し
て、発電効率の良い太陽電池用薄膜を得る。 【解決手段】 単結晶基板１上にエピタキシャル成長用
窓４を備えた剥離膜３を形成する工程（図１（Ａ）〜図
１（Ｃ））と、剥離膜３上にエピタキシャル成長しにく
いエッチング窓形成体５を乗せた状態で、エピタキシャ
ル成長用窓４を介してエピタキシャル成長させて半導体
薄膜を剥離膜３上に形成する工程（図１（Ｄ）〜図１
（Ｅ））と、前記半導体薄膜を形成した後、エッチング
窓形成体５を取り除くことにより、エッチング窓８を形
成する工程（図１（Ｉ））と、そのエッチング窓８から
エッチングを行うことにより、剥離膜３を除去して半導
体薄膜と単結晶基板１とを分離する工程を含んで太陽電
池用薄膜（図１（Ｋ））を得る。
て、発電効率の良い太陽電池用薄膜を得る。 【解決手段】 単結晶基板１上にエピタキシャル成長用
窓４を備えた剥離膜３を形成する工程（図１（Ａ）〜図
１（Ｃ））と、剥離膜３上にエピタキシャル成長しにく
いエッチング窓形成体５を乗せた状態で、エピタキシャ
ル成長用窓４を介してエピタキシャル成長させて半導体
薄膜を剥離膜３上に形成する工程（図１（Ｄ）〜図１
（Ｅ））と、前記半導体薄膜を形成した後、エッチング
窓形成体５を取り除くことにより、エッチング窓８を形
成する工程（図１（Ｉ））と、そのエッチング窓８から
エッチングを行うことにより、剥離膜３を除去して半導
体薄膜と単結晶基板１とを分離する工程を含んで太陽電
池用薄膜（図１（Ｋ））を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池用薄膜の製
造方法に関し、さらに詳しくは発電効率のよい大面積の
太陽電池用薄膜を安価に製造するための方法に関する。
造方法に関し、さらに詳しくは発電効率のよい大面積の
太陽電池用薄膜を安価に製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来から、製造コストを下げるために、半
導体薄膜を利用して太陽電池を作ることが行われてい
る。この方法の一つに、単結晶基板を用い、半導体薄膜
の形成後に半導体薄膜を単結晶基板から剥離して単結晶
基板を再利用する方法がある。特開平７−２２６５２８
号には、上記単結晶シリコン基板を再利用することを目
的とした太陽電池用薄膜の製造方法が開示してある。
導体薄膜を利用して太陽電池を作ることが行われてい
る。この方法の一つに、単結晶基板を用い、半導体薄膜
の形成後に半導体薄膜を単結晶基板から剥離して単結晶
基板を再利用する方法がある。特開平７−２２６５２８
号には、上記単結晶シリコン基板を再利用することを目
的とした太陽電池用薄膜の製造方法が開示してある。
【０００３】この製造方法は、以下の通りである。ま
ず、単結晶シリコン基板上に減圧ＣＶＤ装置等を用いて
シリコン酸化膜からなる剥離膜を形成し、この剥離膜上
に同じく減圧ＣＶＤ装置等を用いてｐ型多結晶シリコン
薄膜（第１シリコン薄膜）を形成する。次に、このｐ型
多結晶シリコン薄膜上に酸化膜と窒化膜とからなるキャ
ップ層を形成した後、ｐ型多結晶シリコン薄膜の帯域溶
融再結晶化を行って、結晶粒を拡大させるとともに面方
位を所定配向に揃える。次に、前記キャップ層を除去し
た後、前記第１シリコン薄膜上にエピタキシャル成長を
行なうことによりｐ型多結晶シリコン薄膜（第２シリコ
ン薄膜）を形成し、その第２シリコン薄膜上にｎ型不純
物を拡散させてｎ型拡散層からなるｎ型半導体層を作
る。そして、このｎ型半導体層の上に１ｍｍピッチで、
１００ミクロン角の多数の窓を有する保護膜を形成し、
水酸化カリウム溶液でエッチングして、上記窓の部分で
第１，第２シリコン薄膜を貫通し剥離膜にまで達する貫
通孔を形成する。その後、弗化水素酸に浸漬して上記貫
通孔から侵入する弗化水素酸により前記剥離膜をエッチ
ング除去することにより、半導体薄膜を単結晶基板から
分離する。この製造方法であれば、帯域溶融再結晶化を
行うことにより結晶品質が改善されたｐ型多結晶シリコ
ン薄膜（第１シリコン薄膜）上に第２シリコン薄膜が成
長されることから、第２シリコン薄膜の結晶品質は第１
シリコン薄膜の良好な結晶品質を反映して良くなり、発
電層として機能する半導体薄膜の結晶品質を高めること
ができるとされている。
ず、単結晶シリコン基板上に減圧ＣＶＤ装置等を用いて
シリコン酸化膜からなる剥離膜を形成し、この剥離膜上
に同じく減圧ＣＶＤ装置等を用いてｐ型多結晶シリコン
薄膜（第１シリコン薄膜）を形成する。次に、このｐ型
多結晶シリコン薄膜上に酸化膜と窒化膜とからなるキャ
ップ層を形成した後、ｐ型多結晶シリコン薄膜の帯域溶
融再結晶化を行って、結晶粒を拡大させるとともに面方
位を所定配向に揃える。次に、前記キャップ層を除去し
た後、前記第１シリコン薄膜上にエピタキシャル成長を
行なうことによりｐ型多結晶シリコン薄膜（第２シリコ
ン薄膜）を形成し、その第２シリコン薄膜上にｎ型不純
物を拡散させてｎ型拡散層からなるｎ型半導体層を作
る。そして、このｎ型半導体層の上に１ｍｍピッチで、
１００ミクロン角の多数の窓を有する保護膜を形成し、
水酸化カリウム溶液でエッチングして、上記窓の部分で
第１，第２シリコン薄膜を貫通し剥離膜にまで達する貫
通孔を形成する。その後、弗化水素酸に浸漬して上記貫
通孔から侵入する弗化水素酸により前記剥離膜をエッチ
ング除去することにより、半導体薄膜を単結晶基板から
分離する。この製造方法であれば、帯域溶融再結晶化を
行うことにより結晶品質が改善されたｐ型多結晶シリコ
ン薄膜（第１シリコン薄膜）上に第２シリコン薄膜が成
長されることから、第２シリコン薄膜の結晶品質は第１
シリコン薄膜の良好な結晶品質を反映して良くなり、発
電層として機能する半導体薄膜の結晶品質を高めること
ができるとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記太
陽電池用薄膜の製造方法には、下記のような課題があ
る。 （Ａ）帯域溶融再結晶化を行うことによりｐ型多結晶シ
リコン薄膜の結晶品質が改善されるとは言え、上記製造
方法によって形成される半導体薄膜は単結晶基板から成
長されるエピタキシャル薄膜に比べれば結晶品質の程度
は低い。したがって、半導体薄膜の結晶性を向上させる
ことにはおのずと限界があり、発電効率を高めることは
難しい。 （Ｂ）エッチング用の貫通孔を形成する工程が、第１，
第２シリコン薄膜，ｎ型半導体層を形成してから独立し
て行われるため、製造コストが高くなる。 （Ｃ）半導体薄膜の結晶性を向上させるために、第１シ
リコン薄膜を形成してから帯域溶融再結晶化を行い、そ
の後に第２シリコン薄膜を形成するため、全体の工程が
複雑になる。
陽電池用薄膜の製造方法には、下記のような課題があ
る。 （Ａ）帯域溶融再結晶化を行うことによりｐ型多結晶シ
リコン薄膜の結晶品質が改善されるとは言え、上記製造
方法によって形成される半導体薄膜は単結晶基板から成
長されるエピタキシャル薄膜に比べれば結晶品質の程度
は低い。したがって、半導体薄膜の結晶性を向上させる
ことにはおのずと限界があり、発電効率を高めることは
難しい。 （Ｂ）エッチング用の貫通孔を形成する工程が、第１，
第２シリコン薄膜，ｎ型半導体層を形成してから独立し
て行われるため、製造コストが高くなる。 （Ｃ）半導体薄膜の結晶性を向上させるために、第１シ
リコン薄膜を形成してから帯域溶融再結晶化を行い、そ
の後に第２シリコン薄膜を形成するため、全体の工程が
複雑になる。
【０００５】
【発明の目的】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は、上記課題を解決できる、太陽
電池用薄膜の製造方法を提供することにある。具体的な
目的の一例を示すと、以下の通りである。 (ａ)結晶性の良い半導体薄膜を形成して、発電効率の良
い太陽電池用薄膜を提供する。 (ｂ)結晶性の良い半導体薄膜を提供するに当たり、工程
が複雑にならず低コストで提供できるようにする。 (ｃ)エッチングによる剥離膜の除去を低コストで行える
ようにする。 なお、上記に記載した以外の発明の課題及びその解決手
段は、後述する明細書内の記載において詳しく説明す
る。
であり、本発明の目的は、上記課題を解決できる、太陽
電池用薄膜の製造方法を提供することにある。具体的な
目的の一例を示すと、以下の通りである。 (ａ)結晶性の良い半導体薄膜を形成して、発電効率の良
い太陽電池用薄膜を提供する。 (ｂ)結晶性の良い半導体薄膜を提供するに当たり、工程
が複雑にならず低コストで提供できるようにする。 (ｃ)エッチングによる剥離膜の除去を低コストで行える
ようにする。 なお、上記に記載した以外の発明の課題及びその解決手
段は、後述する明細書内の記載において詳しく説明す
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明を、例えば、本発
明の実施の形態を示す図１に基づいて説明すると、次の
ように構成したものである。第１発明は、単結晶基板１
上にエピタキシャル成長用窓４を備えた剥離膜３を形成
する工程と、そのエピタキシャル成長用窓４を介してエ
ピタキシャル成長させて半導体薄膜を剥離膜３上に形成
する工程と、剥離膜３を除去して半導体薄膜と単結晶基
板１とを分離する工程と、を含んで太陽電池用薄膜を製
造することを特徴とする。第２発明は、単結晶基板１上
にエピタキシャル成長用窓４を備えた剥離膜３を形成す
る工程と、剥離膜３上にエピタキシャル成長しにくいエ
ッチング窓形成体５を乗せた状態で、エピタキシャル成
長用窓４を介してエピタキシャル成長させて半導体薄膜
を剥離膜３上に形成する工程と、前記半導体薄膜を形成
した後、エッチング窓形成体５を取り除くことにより、
エッチング窓８を形成する工程と、そのエッチング窓８
からエッチングを行うことにより、剥離膜３を除去して
半導体薄膜と単結晶基板１を分離する工程と、を含んで
太陽電池用薄膜を製造することを特徴とする。
明の実施の形態を示す図１に基づいて説明すると、次の
ように構成したものである。第１発明は、単結晶基板１
上にエピタキシャル成長用窓４を備えた剥離膜３を形成
する工程と、そのエピタキシャル成長用窓４を介してエ
ピタキシャル成長させて半導体薄膜を剥離膜３上に形成
する工程と、剥離膜３を除去して半導体薄膜と単結晶基
板１とを分離する工程と、を含んで太陽電池用薄膜を製
造することを特徴とする。第２発明は、単結晶基板１上
にエピタキシャル成長用窓４を備えた剥離膜３を形成す
る工程と、剥離膜３上にエピタキシャル成長しにくいエ
ッチング窓形成体５を乗せた状態で、エピタキシャル成
長用窓４を介してエピタキシャル成長させて半導体薄膜
を剥離膜３上に形成する工程と、前記半導体薄膜を形成
した後、エッチング窓形成体５を取り除くことにより、
エッチング窓８を形成する工程と、そのエッチング窓８
からエッチングを行うことにより、剥離膜３を除去して
半導体薄膜と単結晶基板１を分離する工程と、を含んで
太陽電池用薄膜を製造することを特徴とする。
【０００７】第３発明は、前記半導体薄膜を用いて、剥
離膜３上に第１導電型の第１半導体薄膜と、第２導電型
の第２半導体薄膜を順に形成してＰＮ接合を作る工程を
含んでいることを特徴とする。第４発明は、前記半導体
薄膜を形成した後、不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気
中で、かつガス流で溶融部を加圧する状態で帯域溶融再
結晶化を行うことにより前記半導体薄膜の結晶を成長さ
せる工程を含むことを特徴とする。第５発明は、前記半
導体薄膜を形成した後、その半導体薄膜の上に帯域溶融
再結晶化用のキャップ層７を形成し、帯域溶融再結晶化
を行うことにより前記半導体薄膜の結晶を成長させる工
程を含むことを特徴とする。
離膜３上に第１導電型の第１半導体薄膜と、第２導電型
の第２半導体薄膜を順に形成してＰＮ接合を作る工程を
含んでいることを特徴とする。第４発明は、前記半導体
薄膜を形成した後、不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気
中で、かつガス流で溶融部を加圧する状態で帯域溶融再
結晶化を行うことにより前記半導体薄膜の結晶を成長さ
せる工程を含むことを特徴とする。第５発明は、前記半
導体薄膜を形成した後、その半導体薄膜の上に帯域溶融
再結晶化用のキャップ層７を形成し、帯域溶融再結晶化
を行うことにより前記半導体薄膜の結晶を成長させる工
程を含むことを特徴とする。
【０００８】ここで、上記第１発明〜第４発明の内容に
ついて、さらに説明する。第１発明、第２発明におい
て、単結晶基板上にエピタキシャル成長用窓を備えた剥
離膜を形成する工程の一例としては、図１（Ａ）〜図１
（Ｃ）に示すように、単結晶基板１上にエピタキシャル
成長用窓形成体２を乗せ、エピタキシャル成長用窓形成
体２が乗った状態で剥離膜３としての酸化膜を形成し、
そのエピタキシャル成長用窓形成体２を除去することに
より剥離膜３にエピタキシャル成長用窓４を形成させる
方法が挙げられる。エピタキシャル成長用窓形成体にな
る膜材料としては、ＳｉＮ，ＳｉＣ，ＡｌＮ（窒化アル
ミニウム），Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム），Ｚｒ
Ｏ2，ＴｉＯ2，Ｗ，タングステンシリサイト，Ｔａ，Ｐ
ｔなどが例示できる。なお、エピタキシャル成長用窓の
配置は格子状のようにパターン化して規則的に配置して
もよいし、不規則に配置してもよい。また、第１発明で
は、剥離膜を除去して半導体薄膜と単結晶基板とを分離
する方法は特に限定されない。例えば、具体的な分離方
法としては、前記特開平７−２２６５２８号公報に示さ
れたように剥離膜まで達するエッチング窓を半導体薄膜
の形成後に形成して、エッチング液により剥離膜を除去
する方法がある。また、単結晶基板に予め貫通孔を設け
ておき、後に形成される剥離膜をその貫通孔からエッチ
ング液を入れることで除去する方法も採用できる。第２
発明におけるエッチング窓形成体は、結晶の成長を阻害
して結果的にエッチング窓を形成できるものであれば、
材質、形状は特に限定されない。第３発明において、前
記半導体薄膜を用いて、剥離膜上に第１導電型の第１半
導体薄膜と、第２導電型の第２半導体薄膜を順に形成し
てＰＮ接合を作る工程には、第１導電型の半導体薄膜を
形成した後、その半導体薄膜の表面から第２導電型の不
純物を拡散させることにより第２導電型の層を作る方法
や、第１導電型の第１半導体薄膜の上に新たに第２導電
型の第２半導体薄膜を作る方法等が含まれる。第４発明
において、前記加圧状態とは、半導体薄膜の変形を実質
的に抑制できる不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気の圧
力状態をいい、通常、その雰囲気圧力は２気圧以上とす
ることが好ましい。
ついて、さらに説明する。第１発明、第２発明におい
て、単結晶基板上にエピタキシャル成長用窓を備えた剥
離膜を形成する工程の一例としては、図１（Ａ）〜図１
（Ｃ）に示すように、単結晶基板１上にエピタキシャル
成長用窓形成体２を乗せ、エピタキシャル成長用窓形成
体２が乗った状態で剥離膜３としての酸化膜を形成し、
そのエピタキシャル成長用窓形成体２を除去することに
より剥離膜３にエピタキシャル成長用窓４を形成させる
方法が挙げられる。エピタキシャル成長用窓形成体にな
る膜材料としては、ＳｉＮ，ＳｉＣ，ＡｌＮ（窒化アル
ミニウム），Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム），Ｚｒ
Ｏ2，ＴｉＯ2，Ｗ，タングステンシリサイト，Ｔａ，Ｐ
ｔなどが例示できる。なお、エピタキシャル成長用窓の
配置は格子状のようにパターン化して規則的に配置して
もよいし、不規則に配置してもよい。また、第１発明で
は、剥離膜を除去して半導体薄膜と単結晶基板とを分離
する方法は特に限定されない。例えば、具体的な分離方
法としては、前記特開平７−２２６５２８号公報に示さ
れたように剥離膜まで達するエッチング窓を半導体薄膜
の形成後に形成して、エッチング液により剥離膜を除去
する方法がある。また、単結晶基板に予め貫通孔を設け
ておき、後に形成される剥離膜をその貫通孔からエッチ
ング液を入れることで除去する方法も採用できる。第２
発明におけるエッチング窓形成体は、結晶の成長を阻害
して結果的にエッチング窓を形成できるものであれば、
材質、形状は特に限定されない。第３発明において、前
記半導体薄膜を用いて、剥離膜上に第１導電型の第１半
導体薄膜と、第２導電型の第２半導体薄膜を順に形成し
てＰＮ接合を作る工程には、第１導電型の半導体薄膜を
形成した後、その半導体薄膜の表面から第２導電型の不
純物を拡散させることにより第２導電型の層を作る方法
や、第１導電型の第１半導体薄膜の上に新たに第２導電
型の第２半導体薄膜を作る方法等が含まれる。第４発明
において、前記加圧状態とは、半導体薄膜の変形を実質
的に抑制できる不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気の圧
力状態をいい、通常、その雰囲気圧力は２気圧以上とす
ることが好ましい。
【０００９】
【作用及び効果】第１発明であれば、エピタキシャル成
長用窓から露出した単結晶基板面を結晶成長の核とする
ことができるので、ほぼ完全なエピタキシャル成長が可
能となり、形成される半導体薄膜の結晶性を向上させる
ことが可能となり、ひいてはその半導体薄膜を発電層と
する薄膜太陽電池の発電効率を高めることができる。第
２発明であれば、エピタキシャル成長用窓から露出した
単結晶基板面を結晶成長の核とすることができるので、
ほぼ完全なエピタキシャル成長が可能となり、形成され
る半導体薄膜の結晶性を向上させることが可能となり、
ひいてはその半導体薄膜を発電層とする薄膜太陽電池の
発電効率を高めることができる。さらに、剥離膜上にエ
ピタキシャル成長しにくいエッチング窓形成体を乗せた
状態で、エピタキシャル成長用窓を介してエピタキシャ
ル成長させて半導体薄膜を剥離膜上に形成する工程と、
前記半導体薄膜を形成した後、エッチング窓形成体を取
り除くことによりエッチング窓を形成する工程とを含ん
でいるので、エッチング窓の形成が簡単になり、製造コ
ストを低減できる。
長用窓から露出した単結晶基板面を結晶成長の核とする
ことができるので、ほぼ完全なエピタキシャル成長が可
能となり、形成される半導体薄膜の結晶性を向上させる
ことが可能となり、ひいてはその半導体薄膜を発電層と
する薄膜太陽電池の発電効率を高めることができる。第
２発明であれば、エピタキシャル成長用窓から露出した
単結晶基板面を結晶成長の核とすることができるので、
ほぼ完全なエピタキシャル成長が可能となり、形成され
る半導体薄膜の結晶性を向上させることが可能となり、
ひいてはその半導体薄膜を発電層とする薄膜太陽電池の
発電効率を高めることができる。さらに、剥離膜上にエ
ピタキシャル成長しにくいエッチング窓形成体を乗せた
状態で、エピタキシャル成長用窓を介してエピタキシャ
ル成長させて半導体薄膜を剥離膜上に形成する工程と、
前記半導体薄膜を形成した後、エッチング窓形成体を取
り除くことによりエッチング窓を形成する工程とを含ん
でいるので、エッチング窓の形成が簡単になり、製造コ
ストを低減できる。
【００１０】第３発明であれば、前記半導体薄膜を用い
て、剥離膜上に第１導電型の第１半導体薄膜と、第２導
電型の第２半導体薄膜を順に形成してＰＮ接合を作る工
程を含んでいるので、ＰＮ接合を備えた方式の太陽電池
用の薄膜を作ることができる。第４発明であれば、前記
半導体薄膜を形成した後、不活性ガス又は還元性ガスの
雰囲気中で、かつ加圧状態で帯域溶融再結晶化を行うこ
とにより、前記半導体薄膜の酸化を防止することができ
るとともに、加圧により半導体薄膜の変形を抑えた状態
で良好に帯域溶融再結晶化を行うことができる。よっ
て、帯域溶融再結晶化により薄膜太陽電池に要求される
結晶性をさらに向上させることができる。また、この第
４発明であれば、帯域溶融再結晶化による半導体薄膜の
変形を抑えるためにキャップ層を設ける方法に比べて、
キャップ層材料による半導体薄膜への悪影響がなくなる
ので結晶性を良くできる利点があり、さらに、キャップ
層を設ける必要がないので製造工程が簡単になり製造コ
ストを低減できるという利点がある。第５発明であれ
ば、前記半導体薄膜を形成した後、その半導体薄膜の上
に帯域溶融再結晶化用のキャップ層を形成し、帯域溶融
再結晶化を行うことにより前記半導体薄膜の結晶を成長
させる工程を含んでいるので、薄膜太陽電池に要求され
る結晶性をさらに向上させることができる。
て、剥離膜上に第１導電型の第１半導体薄膜と、第２導
電型の第２半導体薄膜を順に形成してＰＮ接合を作る工
程を含んでいるので、ＰＮ接合を備えた方式の太陽電池
用の薄膜を作ることができる。第４発明であれば、前記
半導体薄膜を形成した後、不活性ガス又は還元性ガスの
雰囲気中で、かつ加圧状態で帯域溶融再結晶化を行うこ
とにより、前記半導体薄膜の酸化を防止することができ
るとともに、加圧により半導体薄膜の変形を抑えた状態
で良好に帯域溶融再結晶化を行うことができる。よっ
て、帯域溶融再結晶化により薄膜太陽電池に要求される
結晶性をさらに向上させることができる。また、この第
４発明であれば、帯域溶融再結晶化による半導体薄膜の
変形を抑えるためにキャップ層を設ける方法に比べて、
キャップ層材料による半導体薄膜への悪影響がなくなる
ので結晶性を良くできる利点があり、さらに、キャップ
層を設ける必要がないので製造工程が簡単になり製造コ
ストを低減できるという利点がある。第５発明であれ
ば、前記半導体薄膜を形成した後、その半導体薄膜の上
に帯域溶融再結晶化用のキャップ層を形成し、帯域溶融
再結晶化を行うことにより前記半導体薄膜の結晶を成長
させる工程を含んでいるので、薄膜太陽電池に要求され
る結晶性をさらに向上させることができる。
【００１１】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
き説明する。図１は本発明の第１実施形態を示す太陽電
池用薄膜の製造方法を説明するための図である。この製
造方法は、図１（Ａ）に示すように単結晶基板１上にエ
ピタキシャル成長用窓形成体２を乗せ、図１（Ｂ）に示
すようにエピタキシャル成長用窓形成体２が乗った状態
で剥離膜３としての酸化膜を形成し、図１（Ｃ）に示す
ようにエピタキシャル成長用窓形成体２を除去すること
により剥離膜３にエピタキシャル成長用窓４を形成さ
せ、図１（Ｄ）に示すように剥離膜３上にエッチング窓
形成体５を乗せ、図１（Ｅ）に示すように剥離膜３のエ
ピタキシャル成長用窓４から剥離膜３上に第１導電型の
エピタキシャル薄膜６（以下、エピ薄膜という）をエピ
タキシャル成長させ、図１（Ｆ）に示すようにそのエピ
薄膜６（半導体薄膜）上に帯域溶融再結晶化（ＺＭＲ）
のためのキャップ層７を形成し、図１（Ｇ）に示すよう
に帯域溶融再結晶化によりエピ薄膜６の結晶を成長さ
せ、図１（Ｈ）に示すようにキャップ層７を除去し、図
１（Ｉ）に示すようにエッチング窓形成体５を除去して
エッチング窓８を形成し、図１（Ｊ）に示すようにエピ
薄膜６に第２導電型の接合層９を形成してＰＮ接合を形
成し、図１（Ｋ）に示すように、エッチング窓８からエ
ッチング液を入れ、剥離膜３をエッチング除去すること
により半導体薄膜を基板から分離して、目的とする太陽
電池用薄膜を得る。その後、図１（Ｌ）に示すように取
り出した半導体薄膜に電極等を形成して薄膜太陽電池１
０を形成する。
き説明する。図１は本発明の第１実施形態を示す太陽電
池用薄膜の製造方法を説明するための図である。この製
造方法は、図１（Ａ）に示すように単結晶基板１上にエ
ピタキシャル成長用窓形成体２を乗せ、図１（Ｂ）に示
すようにエピタキシャル成長用窓形成体２が乗った状態
で剥離膜３としての酸化膜を形成し、図１（Ｃ）に示す
ようにエピタキシャル成長用窓形成体２を除去すること
により剥離膜３にエピタキシャル成長用窓４を形成さ
せ、図１（Ｄ）に示すように剥離膜３上にエッチング窓
形成体５を乗せ、図１（Ｅ）に示すように剥離膜３のエ
ピタキシャル成長用窓４から剥離膜３上に第１導電型の
エピタキシャル薄膜６（以下、エピ薄膜という）をエピ
タキシャル成長させ、図１（Ｆ）に示すようにそのエピ
薄膜６（半導体薄膜）上に帯域溶融再結晶化（ＺＭＲ）
のためのキャップ層７を形成し、図１（Ｇ）に示すよう
に帯域溶融再結晶化によりエピ薄膜６の結晶を成長さ
せ、図１（Ｈ）に示すようにキャップ層７を除去し、図
１（Ｉ）に示すようにエッチング窓形成体５を除去して
エッチング窓８を形成し、図１（Ｊ）に示すようにエピ
薄膜６に第２導電型の接合層９を形成してＰＮ接合を形
成し、図１（Ｋ）に示すように、エッチング窓８からエ
ッチング液を入れ、剥離膜３をエッチング除去すること
により半導体薄膜を基板から分離して、目的とする太陽
電池用薄膜を得る。その後、図１（Ｌ）に示すように取
り出した半導体薄膜に電極等を形成して薄膜太陽電池１
０を形成する。
【００１２】この第１実施形態をさらに説明する。ま
ず、図１（Ａ）に示すように、上記単結晶基板１として
単結晶シリコンウエハーを用い、その単結晶シリコンウ
エハー上にエピタキシャル成長用窓形成体２を乗せる。
エピタキシャル成長用窓形成体２の形状としては、粒子
形状（粉末）や線材形状（ワイヤー）などが採用でき
る。粒子体としてはＳｉＮ粒子が例示できる。このＳｉ
Ｎ粒子の大きさは数１０〜数１００ミクロン程度のもの
が好ましい。エピタキシャル成長用窓形成体２のパター
ンとしては規則的に配置する場合と、不規則に配置する
場合がある。次に、図１（Ｂ）に示すように、エピタキ
シャル成長用窓形成体２が乗った状態で減圧ＣＶＤ法等
により剥離膜３としてのシリコン酸化膜を形成する。そ
して、図１（Ｃ）に示すように、エピタキシャル成長用
窓形成体２が粒子体である場合はブローにより吹き飛ば
したり、エピタキシャル成長用窓形成体２が線材である
場合にはその線材を取り外すことにより、剥離膜３にエ
ピタキシャル成長用窓４を形成する。
ず、図１（Ａ）に示すように、上記単結晶基板１として
単結晶シリコンウエハーを用い、その単結晶シリコンウ
エハー上にエピタキシャル成長用窓形成体２を乗せる。
エピタキシャル成長用窓形成体２の形状としては、粒子
形状（粉末）や線材形状（ワイヤー）などが採用でき
る。粒子体としてはＳｉＮ粒子が例示できる。このＳｉ
Ｎ粒子の大きさは数１０〜数１００ミクロン程度のもの
が好ましい。エピタキシャル成長用窓形成体２のパター
ンとしては規則的に配置する場合と、不規則に配置する
場合がある。次に、図１（Ｂ）に示すように、エピタキ
シャル成長用窓形成体２が乗った状態で減圧ＣＶＤ法等
により剥離膜３としてのシリコン酸化膜を形成する。そ
して、図１（Ｃ）に示すように、エピタキシャル成長用
窓形成体２が粒子体である場合はブローにより吹き飛ば
したり、エピタキシャル成長用窓形成体２が線材である
場合にはその線材を取り外すことにより、剥離膜３にエ
ピタキシャル成長用窓４を形成する。
【００１３】次に、図１（Ｄ）に示すように、上記シリ
コン酸化膜上にシリコンが成長しにくい粒子形状（粉
末）や線材形状（ワイヤー）などのエッチング窓形成体
５をエッチング窓８（図１（Ｉ）参照）を形成するため
に乗せる。単位面積当たりのエッチング窓形成体５の配
置密度は、後述する分離工程においてエッチング窓８か
ら良好にエッチング液が侵入して半導体薄膜が基板から
うまく分離できるような密度に設定される。また、エッ
チング窓形成体５は、なるべく剥離膜３の上に乗せるよ
うにし、前記エピタキシャル成長用窓４が多数個、塞が
れることのないように設定するのが好ましい。
コン酸化膜上にシリコンが成長しにくい粒子形状（粉
末）や線材形状（ワイヤー）などのエッチング窓形成体
５をエッチング窓８（図１（Ｉ）参照）を形成するため
に乗せる。単位面積当たりのエッチング窓形成体５の配
置密度は、後述する分離工程においてエッチング窓８か
ら良好にエッチング液が侵入して半導体薄膜が基板から
うまく分離できるような密度に設定される。また、エッ
チング窓形成体５は、なるべく剥離膜３の上に乗せるよ
うにし、前記エピタキシャル成長用窓４が多数個、塞が
れることのないように設定するのが好ましい。
【００１４】次に、図１（Ｅ）に示すように、剥離膜３
のエピタキシャル成長用窓４から露出した単結晶シリコ
ン面を核として、剥離膜３上に第１導電型のエピ薄膜
６、例えば、ｐ型のエピ薄膜６を成長させる。このエピ
薄膜６は完全な単結晶シリコン面を核として成長させる
ので、良好な単結晶層とすることができる。次に、図１
（Ｆ）に示すように、上記エピ薄膜６上にシリコン窒化
膜などで構成されるキャップ層７を形成し、帯域溶融再
結晶化により結晶を成長させることより、エピ薄膜６の
結晶性をさらに向上させる。図１（Ｆ）に示すエピ薄膜
６のピッチの小さい斜線が、図１（Ｇ）において単結晶
シリコンウエハーと同じピッチの大きい斜線に変わって
いるのは帯域溶融再結晶化により結晶性が向上したこと
を示している。
のエピタキシャル成長用窓４から露出した単結晶シリコ
ン面を核として、剥離膜３上に第１導電型のエピ薄膜
６、例えば、ｐ型のエピ薄膜６を成長させる。このエピ
薄膜６は完全な単結晶シリコン面を核として成長させる
ので、良好な単結晶層とすることができる。次に、図１
（Ｆ）に示すように、上記エピ薄膜６上にシリコン窒化
膜などで構成されるキャップ層７を形成し、帯域溶融再
結晶化により結晶を成長させることより、エピ薄膜６の
結晶性をさらに向上させる。図１（Ｆ）に示すエピ薄膜
６のピッチの小さい斜線が、図１（Ｇ）において単結晶
シリコンウエハーと同じピッチの大きい斜線に変わって
いるのは帯域溶融再結晶化により結晶性が向上したこと
を示している。
【００１５】次に、図１（Ｈ）に示すように前記キャッ
プ層７を除去し、図１（Ｉ）に示すように前記エッチン
グ窓形成体５を除去することにより、剥離膜３まで達す
るエッチング窓８を形成する。このように予め、エッチ
ング窓形成体５を設けておくことにより、特開平７−２
２６５２８号に示した従来技術に比べて、簡単にエッチ
ング窓８を形成することができる。次に、図１（Ｊ）に
示すように、エピ薄膜６にｎ型の不純物を拡散させるこ
とにより、エピ薄膜６の上部にｎ型の接合層９を形成し
てＰＮ接合を構成する。
プ層７を除去し、図１（Ｉ）に示すように前記エッチン
グ窓形成体５を除去することにより、剥離膜３まで達す
るエッチング窓８を形成する。このように予め、エッチ
ング窓形成体５を設けておくことにより、特開平７−２
２６５２８号に示した従来技術に比べて、簡単にエッチ
ング窓８を形成することができる。次に、図１（Ｊ）に
示すように、エピ薄膜６にｎ型の不純物を拡散させるこ
とにより、エピ薄膜６の上部にｎ型の接合層９を形成し
てＰＮ接合を構成する。
【００１６】次に、単結晶シリコンウエハーを弗化水素
酸などのエッチング液に浸漬させ、前記エッチング窓８
からエッチング液を入れることにより、剥離膜３をエッ
チング除去して単結晶シリコンウエハーから半導体薄膜
を分離する。この分離工程により、図１（Ｋ）に示すよ
うな太陽電池用薄膜を得る。最後に、図１（Ｌ）に示す
ように、得られた太陽電池用薄膜に公知の方法で、反射
防止膜（図示せず）、上面格子電極１１、裏面電極１２
などの必要な構成部を形成して、薄膜太陽電池１０を得
る。
酸などのエッチング液に浸漬させ、前記エッチング窓８
からエッチング液を入れることにより、剥離膜３をエッ
チング除去して単結晶シリコンウエハーから半導体薄膜
を分離する。この分離工程により、図１（Ｋ）に示すよ
うな太陽電池用薄膜を得る。最後に、図１（Ｌ）に示す
ように、得られた太陽電池用薄膜に公知の方法で、反射
防止膜（図示せず）、上面格子電極１１、裏面電極１２
などの必要な構成部を形成して、薄膜太陽電池１０を得
る。
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｌ）は、それぞれ本発明の
太陽電池用薄膜の製造方法の一例を示す縦拡大断面図で
ある。
太陽電池用薄膜の製造方法の一例を示す縦拡大断面図で
ある。
１…単結晶基板、３…剥離膜、４…エピタキシャル成長
用窓、５…エッチング窓形成体、７…キャップ層、８…
エッチング窓。
用窓、５…エッチング窓形成体、７…キャップ層、８…
エッチング窓。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊原 学 宮城県仙台市泉区七北田字川原29−１− 6013 (72)発明者 岩間 政明 東京都港区西新橋３丁目21番８号 岩谷産 業株式会社東京本社内 (72)発明者 泉 浩一 東京都港区西新橋３丁目21番８号 岩谷産 業株式会社東京本社内
Claims (5)
- 【請求項１】 単結晶基板(１)上にエピタキシャル成長
用窓(４)を備えた剥離膜(３)を形成する工程と、そのエ
ピタキシャル成長用窓(４)を介してエピタキシャル成長
させて半導体薄膜を剥離膜(３)上に形成する工程と、剥
離膜(３)を除去して半導体薄膜と単結晶基板(１)とを分
離する工程と、を含んで太陽電池用薄膜を製造すること
を特徴とする、太陽電池用薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 単結晶基板(１)上にエピタキシャル成長
用窓(４)を備えた剥離膜(３)を形成する工程と、剥離膜
(３)上にエピタキシャル成長しにくいエッチング窓形成
体(５)を乗せた状態で、エピタキシャル成長用窓(４)を
介してエピタキシャル成長させて半導体薄膜を剥離膜
(３)上に形成する工程と、前記半導体薄膜を形成した
後、エッチング窓形成体(５)を取り除くことにより、エ
ッチング窓(８)を形成する工程と、そのエッチング窓
(８)からエッチングを行うことにより剥離膜(３)を除去
して半導体薄膜と単結晶基板(１)を分離する工程と、を
含んで太陽電池用薄膜を製造することを特徴とする、太
陽電池用薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 前記請求項１又は請求項２に記載の太陽
電池用薄膜の製造方法において、前記半導体薄膜を用い
て、剥離膜(３)上に第１導電型の第１半導体薄膜と、第
２導電型の第２半導体薄膜を順に形成してＰＮ接合を作
る工程を含んでいることを特徴とする、太陽電池用薄膜
の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載の太陽電池用薄膜の製造方法において、前記半導
体薄膜を形成した後、不活性ガス又は還元性ガスの雰囲
気中で、かつガス流で溶融部を加圧する状態で帯域溶融
再結晶化を行うことにより前記半導体薄膜の結晶を成長
させる工程を含むことを特徴とする、太陽電池用薄膜の
製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載の太陽電池用薄膜の製造方法において、前記半導
体薄膜を形成した後、その半導体薄膜の上に帯域溶融再
結晶化用のキャップ層(７)を形成し、帯域溶融再結晶化
を行うことにより前記半導体薄膜の結晶を成長させる工
程を含むことを特徴とする、太陽電池用薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10144668A JPH11340484A (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 太陽電池用薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10144668A JPH11340484A (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 太陽電池用薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11340484A true JPH11340484A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15367464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10144668A Pending JPH11340484A (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 太陽電池用薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11340484A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003160396A (ja) * | 2001-11-21 | 2003-06-03 | Hiroshi Komiyama | 結晶性シリコン薄膜の製造方法及び結晶性シリコン薄膜を利用した太陽電池 |
-
1998
- 1998-05-26 JP JP10144668A patent/JPH11340484A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003160396A (ja) * | 2001-11-21 | 2003-06-03 | Hiroshi Komiyama | 結晶性シリコン薄膜の製造方法及び結晶性シリコン薄膜を利用した太陽電池 |
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