JPS58101468A

JPS58101468A - 太陽電池

Info

Publication number: JPS58101468A
Application number: JP56198656A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Morita; 廣森田; Taketoshi Kato; 加藤　健敏
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1983-06-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】発−の技術公卿本Ｉｉ＠は太陽電池（＝係り、＠Ｃ半導体基板の表ｉ４
二設けられた電極に関する。

発明の技術的背景シリコン尋の半導体基板の内５ｔ＝ｐ−ｎ接合を設けて
光を電気的エネルギー（：変換する太陽電池は既知であ
る。

近年、この種の半導体を用いた太陽電池では、太陽電池
の光電変換効率を向上させるため（二、半導体基板内で
ｐ−ｎ接合を光入射側の＃！爾から浅い位ｔも：形成し
て、太陽電池の内Ｓ抵抗を減少させる傾向Ｃ二ある。

しかし、ｐ−ｎ接合の深さを浅くすると、半導体基板の
熱処理工程や経時変化４＝よｐ、電極金属が半導体基板
内（二拡散し、接合を破壊してしまう。

これを防止するために、従来ＯＳｍはチタンを蒸着し、
そのチタンの酸化を防止する為（二更Ｃニチタンの上べ
＝白金を蒸着し、さらＣ；その上（二金Ｊ１１を極層、
例えば銀電極層を比較的厚く形成していた。

この場合、チタンの酸化防止の為には白金のかわり幅二
パラジクＡを用いた例もある。

背景技術の問題点しかしながら、金属被膜上に厚い金属電極層を積層した
電極は半導体基板の製造工程（二おける昇降温櫨；より
、半導体基板から剥離してしまう欠点があった。

また、厚い金属電極層は蒸着法、スパッタリング法およ
び半田盛ｐ４：より形成されるが、蒸着法ヤスバッタリ
ング法は真空排気署＝長時間を必要とし、また十分な厚
みを持たせる（二は堆積速度が遍いので、金属電極層を
形成する（二は、長時間かがｐ、撫造能率が悪い欠点が
ある。

また半田盛り仁より金属［［ｉ層を形成した場合、金属
電極層の表面に凹凸が生じ、太陽電池セルを結線し、篭
ジェール化する際に、金属電極層とガラスと６二腸間が
生じて、ガラスに割れが生ずる欠点があった。

発明の目的本発明Ｏ目的は、改嵐された電極を備えた太陽電池を提
供すること６：ある。

発明の概要本Ｍ　１ｊｌｉ４：ｌ−よれば、内部ζ；電気的な接合
を有する半導体基板と、前記半導体基板の少なくとも一
方の片面ｌ：ｇ分的Ｉ：形成された下地電極層および、
この下地電極層の上シー設けられたガラスフリット電極
層から成る複合電極を有する太陽電池を提供できる。

発明の実施例以下、本発明を図面を用いて説明する。第１図は本発明
の一実施例を説明するものであって、第１図ｆａ）は太
陽電池の平面図で６ｐ％ＩＩＩ図１ｂ）は、第１図ｔａ
ｌの太陽電池なｘ−ｘ’で切った断面図である。

１４１図（ａ）（＝おいて、太陽電池（１）は半導体基
板（２）の上に、複合電極（３）を有している。

Ｗ！Ｉ１図（ｂ）において、太陽電池−は、例えば比抵
抗１０Ω・（ｍ、厚さ２５０μのシリ：１ｙ単結晶から
成る半導体基板Ｑｌ）、光が入射するや導体基板ａ１）
の主面（１１１）に部分的にチタンと白金またはチタン
とパラジウムを積層化して設けた下地電極層１４、その
下地電極層α４の上砿二設けた銀とガラスとからなるガ
ラス７リツト電極（１２１）、および光入射側とは反附
の半導体基板の皇ｇ　（１１２）の全面にアル建ペース
トを焼成して電４１４　（１３を形成し、さら１二その
上仁鎖ペーストを印刷・焼成して形成された裏面電極（
１３１）を有する。

さら媚：、下地電極層ｌを含む半導体基板Ｉの王Ｅｌｉ
　（１１１）　４：、は入射光が主面（１１１）のａｍ
で反射するのを防止する反射防止層Ｉが設けられている
。

半導体基板ＩＯ内部毫二は主面（１ｔｌ）から、０２声
の位置６二績合面ａ＄が形成されている。ところで、こ
のガラス７リツ）４極層（１２１）は、半導体基板Ｉの
熱Ｗ張係数と相等しくするために銀およびＰｂＯｅ　８
１０ｗ　ｅ　ＢａＯ烏、ムｌ、０１を含有するガラス成
分を含んでいる。

この４１ｋに↑導体基板１υの表面上、４１４：、１１
　＊部Ｃ二近いＬに設けられる１１ｔｌｉを安定性Ｏ高
い金属から成る下地電極層ｌａおよびζＯ下地電偽層Ｉ
上（二積増されたガラス７リツト電極層（１２１）とで
構成すること６二より、太陽電池の使用時におけるヒー
トサイクルの為に、半導体基板■かも下地電極層μ４お
よびこの下地電極層ａＩ上ζ；積ＪｉｉＩｉ！１れた′
ガラスフリット電極層（１２１）とは剥離することがな
い。

また、後述する如く、ガラスフリット電極層（１２１）
は従来における金ｍ′Ｎ１極に比べて、スクリーン印刷
法を用いて短時間でしかも任意の膜厚に形成することが
できる。

次に、第２図を用いて、第１図の太陽電池の製造工程を
説明する。

１Ｎ２図ｔａｌは、Ｐ型Ｃｚシリコン基板の断面図であ
って、弗２図（ｂ）は、Ｐ−Ｎ飄Ｃｚシリーン基板の断
面図であって、＄２図（Ｃ）は、ンリコン表面ｉニドラ
イフィルム状レジストを熱圧着したＰ−Ｎ　戯Ｃｚシリ
コン基板の断面図であって、第２図（ｄ）は、電極を形
成したＰ−ＮＩＩＣＺシリ；ン基板の断面図であって、
第２図＋６）は、完成した電極を有するＰ−ＮｆｆｉＣ
Ｚシリコン基板の断面図であって、第２図（ｆ）は、太
陽電池Ｏ断面図である。

第２図（ａ）（二示すようＣ二、ｐ　ａｔ　ｃｚシリコ
ｙ基板…の」■１：対し、９００℃でＰＯ（Ｊａを用い
て、リンを１０分間デポジットした後、１５分関ｌｌ素
を含む窒素ガス中でクンターする。

すると、１１１！２図ｆｂ）　ｌ−ｙｒｃすよう＜二ｐ
ｍｃｚｐリーン基板ＯａＯ表」４二、表面一度２×１０
″１−８．接合の深さ０．２μのＮ層（至）が形成され
た。

次に１ｉｉｓガス中のシンターした＄４：：生じた半導
体基板（至）の表面−の酸化膜と、裏面（至）の拡散層
を除去する。次（二半導体基１１Ｌ（至）の裏面（至）
全体（＝エングルー−１社製アル建ペースト（商品名人
−８４８４）を印刷し、焼成する。

第２図（Ｃ）４＝示すごとく、このよう（二してできた
のが電極層（４１）である、この際、アル電ベース）Ｏ
−成を、ａＳ中８３０°０で２分間行って、ＢＳＦ　（
Ｂａｃｋ　５ｕｎｆａｃｅ　Ｆｉ＠ｌｄ　）と呼ばれる
裏面電場効果をもたせゐと光電変換効率は向上した。

更−：、エンゲル八−ト社製鋼ペースト　（商品名Ａ−
２７３１４）を、電極層（６）の表面（４１１）　Ｉ”
：、印刷し、焼成を行い、裏面電ｍ−を設けた。

この後、Ｎ層−〇主［（４８１）　ｌ二形成する電極の
高さを増すために、ロールを用いて１００℃でラオネー
トすること（：より、土面（４３１）　にデエボｙ社製
ドライフィルム状レジスト　（商品名リストンＴ−１１
６１）を熱圧着し、レジスト−を形成した。次４：、フ
ォトマスクを用いて、微細パターン−をレジスト−に焼
きつけ現偉し、不ｌｌ［部分を除去した。

その後、微細パターン−４二蒸着させる金属膜の密着性
を増すため（二、蒸着中の基板温度をヒーター等で加熱
し、２００℃位Ｃ二上げ、そして電子ビーム加熱による
真空蒸着法を用いて、表側全１ｊｌｉ１ニチタｙを１０
００大、更（二白金を１０００λ形成した。

ｉ１２図（ｄ）に示す様に、ζａｌｌにしてできたのが
、下地電極層６１）である。

次に、シルクスクリーンを通して、下地電極層６刀全面
４二銀ベース）６１を塗布印刷する。この時、用いた銀
ベース）５３の成分（二は、シリコンのＩＩｌ張係数と
等しくする為、ガラスを含めた。この銀ベースト０の成
分は、ガラス２．０ＩｊＩ（ガラスの成分組織ハＰｂＯ
カフ１．０　％　、　８１０ｍカ１９．５９１．　Ｂｍ
Ｏａ　カフ、６　％　。

Ａｊ、０．が１．９　’１にであル、）　と純［９Ｑｊ
９９１１　Ｏ銀７５．０−と、樹脂７．０チと１［１＆
ｏ−でｌｋこれを、１２５℃で（９）分間乾燥した後、
５３０’０で５分間焼成し、銀ペースト（至）中の有機
成分と共にレジスト■をａｍ去った。この時、レジスト
■のｐ面に蒸着したチタン、白金も一緒署：レジスト（
至）から除去された。

第２図（６１に示すよう５二、下地電極層−及びガラス
フリット電極−から成る複合電極−を形成した。

第２ｉ１（ｆ）に示すように電子ビーム加熱方式シニよ
る真空蒸着法により、複合電極σカを會む半導体基板ｒ
１１）ｏ主ＴＩＢｔｒＳ上ｓ：、５ｓｏＸｏＴｔｏ＊力
ｂ成ル反射防止膜ａ◆を形成した。尚、反射防止膜軸は
、スピンコード法や印刷法等を用いて形成しても棗い。

この橡な構造を有する太陽電池の性能を見る為、ソー２
−シュンレータ−でＡＭＩスヘクトル１強度１００　ｍ
ｗ／ｃｄの偽似太陽光を照射した。その結果、３インチ
ウェー−で直列抵抗は、０．０１Ω以下に下がり、１４
６　％の光電変換効率を得た。

更に電極部の１ｍ儀係数をシリコンと同−亀；できるの
で、屋外Ｃ；長期間放置しても、ヒートサイクルで破損
する事故も著しく減少された。

発明の効果本発明（二よれば、ガラスフリット電極の膨張係数が、
半導体基板の膨張係数（二等しい為、ガラスフリット電
極が、半導体基板から剥離することがなく、その上、太
陽電池を屋外Ｃ；長期間放置しても、ヒートサイクルで
破損する事故も著しく減少することができる。

また、印刷を用いた方法で下地電極の上１ニガラスフリ
ット電極を簡単（二積層化することが出来るので、従来
より太陽電池を早く製造出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔａ）は太陽電池の平面図、第１図（ｂ）は第１
図（ａｌの太陽電池なｘ−ｘ’で切った断面図、ＷＮ２
図（ａ）はｐ　ｍ　ｃｚシリコン基板の断面図、第２図
（ｂｌはＰ−Ｎｍｃｚ”　リコｙ基板の断面図、ｓ２図
（Ｃ）はシリコン嵌面（ニドライフィルム状レジストを
熱圧着しりＰ　−Ｎ　１ｇ！　ＣＺ　シリコｙ基板の断
面図、！Ｊ２図（ｄ）は電極を形成したＰ−Ｎ型Ｃｚシ
リコン基板の断面図、第２図（０）は完成した電極を有
するＰ−ＮｌｆＣＺシリコン基板の断面図、第２図（ｆ
）は太陽電池の断面図である。（１）・・・太陽電池　　　　（２）・・・牛導体基板
（３）・・・複合電極ＯＩ・・・太陽電池　　　　Ｉ・・・半導体基板（１１
１）・・・土面　　　　　（１１２）・・・裏面０湯・
・・下地１１Ｌ極層　　　（１社）・・・ガラス７リツ
ト電極Ｉ・・・電極層　　　　　（１３１）・・・裏面
電極Ｑ４・・・反射防止層　　　ａ９・・・接合面（至
）・・・ｐｍｃｚシリコン基板　なυ・・・赤面（７）
・・・半導体基板　　　（２）・・・ｐｓｉｃｚシリコ
ン基板Ｃ３ａ・・・表面　　　　　　鏝・・・Ｎ層（至
）・・・表面　　　　　　（至）・・・裏面Ｉ・・・′
電極層　　　　　（４１１）・・・表面Ｉ・・・裏面電
極　　　　（４１・・・Ｎ層（４３１）・・・土面　　
　　　（財）・・・レジスト−・・・微細パターン６１）・・・下地電極層　　　關・・・銀ペースＦ（至
）・・・レジスト６υ・・・下地電極層　　　−・・・ガラス７リツト電
極−・・・複合電極 σの・・・半導体基板　　　συ・・・複合電極ｎ・・
・主面　　　　　　Ｏ・・・反射、防止膜第１図（αＪ（ｉ）ノ第２図（８）第２図（Ｃ）（ｄ）第２図（ｅ）（ｆ）＼Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内ｍに電気的な接合を有する半導体基板と、前記
半導体基板の少なくとも一方の片面４二部分的（二形成
された下地電極層および、この下地電極層の上に設けら
れたガラスフリット電極層から成る複合゛電極を有する
太陽電池。
（２）前記ガラスフリッド電１の熱１ｍ！ｌ係数が、前
記半導体基板の熱膨張係数（：略等しいことを特徴とす
る特許請求の範１１１１項記載の太陽電池。
（３）　　前記ガラス７リツト電極が銀およびガラスか
ら成り、このガラスＯ重量成分組成が、酸化鉛６５．０
〜７１５．０　％　、　ｌｌ化珪素１８．０〜２０．０
１ｇ　、酸化ホウ素７．０〜８．０　％　Ｉ酸化アルを
二ｐＡ１．５〜２．Ｏ−よりなることを特徴とする４Ｉ
ＩＩ！Ｐ請求の範＠１ｍｌ！２項起載の太陽電池。