JPS5818976A - 光電変換装置作製方法 - Google Patents

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】 本発明は光電変換装置の作製方法に関するものであって
、半導体上の光照射面上にスクリーン印刷法にて反射防
止膜（以下ＡＲＰという）を形成するに加えて、その直
下に半導体層を形成する方法に関する。

本発明はスクリーン印刷法にて形成されたＡＲＰ中にＰ
またはＮ型用の不純物例えばＢＳＧ　（ホウ素ガラス）
またはＰＳＧ　（リンガラス、五酸化リンと酸化珪素と
の混合体も含んで総称する）を同時に混入せしめ、焼成
による熱アニールまたはＸｅランプまたはレーザ等の光
照射による光アニールの後、このＡＲＰ下の半導体中に
ホウ素（Ｂ）またはリン（功を添加してＰまたはＮ型の
半導体層を形成するいわゆるＡＲＰとその直下の半導体
層とを同時（実質的に同時）に形成する方法に関する０ 本発明はさらにこのアニール後ＡＲＦ上にドツト電極、
クモ型電極を選択的にスクリーン印刷等によシ印刷形成
した後、５００〜８００１Ｃの温度にて加熱焼成してＡ
ＲＰ下の半導体層と電気的に連続させる工程により製造
工程の簡略化をすることを目的とする０ 本発明はさらに半導体の一表面に一導電型の半導体層が
形成された半導体基板上にスクリーン印刷法にてＡＲＰ
’用のインクを印刷して被膜を形成した後、加熱または
光照射アニールを行なうことにより、この基板上に反射
防止膜を形成する方法に関する。

本発明は半導体の一表面にスクリーン印刷法にてＡＲＦ
用インクを印刷して被膜を形成し、さらに必要に応じて
ベークを１００〜９５０゛Ｃで行なった後、この被膜を
置還して半導体層を形成するとともに、その後加熱また
は光アニールを行なう方法に関する０ 本発明はＡＲＰとその直下の全面または選択的に設けら
れた半導体層との形成順序に関するものである。

従来反射防止膜の形成方法としてはスピナを用いた塗付
法、８１０等の真空蒸着で作る真空蒸着法および噴霧し
て被膜化するスプレー法が知られている。

しかしこれらはすべて使用材料の９０９６は有効利用さ
れずにすてられてしまい、低価格太陽電池等を作るには
きわめて大きなコストアップの要因になってしまってい
た。

さらに塗付法においては周辺部が円形またはそれと類似
の形状を有していない時、例えば最も面積効率の高い矩
形半導体ではその周辺部での厚さが局部的に厚くなシ、
反射防止膜としての反射率も大きくなり、また外見上も
色調が変わり商品価値を下げてしまった。

加えてこれらいずれにおいても形成される面のいずれか
に選択的に形成されないいわゆる窓を設けんとした時に
全く不可能であシ、形成した後フォトエツチング法によ
シ選択エッチをせざるを得なかった。

しかし本発明はこれらの欠点のすべてを解決、してしま
う特徴を有する。

本発明ではスクリーン印刷用インクとして金属酸化物と
しての酸化チタン（ＴｉＯｘ　ｘ・０．５〜２．２）を
主成分とし、反射防止膜用インをさらに加えても、また
酸化チタンのかわりに混在させて屈折率を調整してもよ
い０ さらにこのＡＲＩＰ用のインク中にその直下の半導体中
での不純物の拡散源としてのドーパントとしてＰＳＥ、
　Ｐ、（４，Ｂ１０．　ＢＬＯ，、ＡＳＧを同時に添加
したものをスクリーン印刷用インクとして用いることも
本発明の特徴である０以下に本発明の実施例を記す０ 実施例１ 第１図は本発明の光電変換装置の作製方法を示すたて断
面図である。

第１図（Ａ）において半導体（１）は例えばＰ型０．５
〜１１０１Ｃの珪素半導体である。この半導法で作られ
た半導体であってもよい。さらにまた基板上に形成され
た非晶質、セミアモルファス半導体であってもよい。

以下は単結晶であり１００ｍｍまたは１００ｍｍ′厚さ
１５０〜４００μの半導体を用いた場合を示す。

この半導体上にＰＳＧまたは五酸化リン（Ｐ、Ｑを含有
した金属酸化物を含むスクリーン印刷用インクを５０〜
８００メツシユの網目を有するマスクにて印刷し、被膜
（３）形成した。この被膜は焼成後６００〜１０ｏＯＡ
例えば８００±５ＯＡとなるようにした。金属酸化物は
ＴｉＯｘであＦ）、ＴｉＯｘに対しＰ、０．−は１〜２
０％含有させた。

さらに酸化珪素を１〜５０チ含有させ、実質的にＰ　Ｆ
Ｉ　Ｇ　（ＳｉＯ，Ｘ＠ＰＬＯ，７）とし、アニール後
のを防いだ。

さらにこの後この基板□に例えばＴ　ｉ　Ｏｘ　：　Ｐ
、Ｏ。

：ＳｉＯ，＝１：０．０５：０．３とＳ　ｉ　ＯＬを多
層の被膜に形成し、熱アニールにおいては８５０〜９５
０”ＯＫて加熱し、被膜の高密度化による屈折率１．７
〜２．２にするようにし、同時にその直下にはリン（Ｐ
）が０．５μ以下の深さ例えば０．３μ、シート抵抗１
０〜１００ユＡに作製した。

光アニールにおいてはレーザ光またはＸθ（キセノン）
ランプを用い、光スポットを走査（スキャン）して実施
した。この時基板は４００〜’７００’Ｏに同時に加熱
しておいた。するとＸｊ−０，２μ代表的には５００Ａ
であってかつシート抵抗１０〜３０　”／’０を得るこ
とができた。これはＴｉ１ｘ：ＰＬＯ，：ＳｉＯ，＝１
：Ｏ，ｌ：ｏ、　０５とＰＬＯ，を多量の被膜として形
成させることができたＯＰＯが多量でおるにもかかわら
ず、リンが偏析しないため失透もおきずきわめて光電変
換装置としてはすばらしいものであった。

さらにこの上面を第１図（Ｃ）に示す如く銀ベースＩｔ
たｌｄフルミニュームペーストｔたはニッケルペースト
を用いてスクリーン印刷法によシくし型電極（７）を形
成した０ ひとつの電極は０．２〜０．３ｍｍ、電極間隔３〜１５
ｍｍとして形成した。かくして電極（７）および外部引
出し電極（６）を設けた。印刷をした後、１５０〜３０
０ＤＣにてプリベークをし、さらにこれを４００〜９５
０°Ｃの温度代表的には５５０〜８００°Ｃにて１０〜
３０分シンターして焼成し、この電極とＡＲＰの半導体
層とを電気的に連続（２）した。

かくすることによシこのＡＲＦを貫通αυしてまで下げ
ることができた。裏面電極（６）はアルミニュームのス
クリーン印刷法で形成した。

かくの如き本発明方法は一回のスクリーン印刷とその印
刷場所をスクリーンマスクにより選択、的に決めること
ができ、かつその直下に半導体層をＡＲＰの形式と同時
に行なうことができた。低価格化に対する寄与大であっ
た０ かくして得られた第１図（０）に示された光電変換装置
はＡ　Ｍ　１　（ｌｏｏｍＷ／ｃ（イ）にて開放電圧０
、５５〜０．６０Ｖ、短絡電流１１熱アニールにて３０
〜３５ｍＡ／ａＩｎＬ、光アニールにて３３〜４０　ｍ
　Ａ／ｃ　ｍ；変換効率＋ｉ熱アニールにて最大１４チ
、光アニールにて最大１６ｑ６を得ることができ、従来
の塗付法等によるＡＲＰの１３〜１４．５４よシさらに
１〜４％向上させることができた。

この実施例はＰ　Ｍ”型の太陽電池であるが、ＮＰ”、
Ｐ工Ｎ＋、　Ｐ＋ＩＮ’、　ＮｆＰ　Ｎ　、　Ｐ’Ｎ　
Ｐ構造のダイオードまたはトランジスタであっても同様
に本発明を適用できることはいうまでもない。

実施例２ 第２図は本発明の他の光電変換装置のたて断面図を示す
〇 図面において（Ａ）は実施例１と同様の半導体（１）に
対し酸素□中にて酸化し酸化珪素膜（８）を１０００〜
３００ＯＡの厚さに形成した。さらにこの膜を選択エッ
チを施し周辺のワク（９）を残した。このワクをマスク
として半導体（１）とは逆導電型の半導体層（２）を形
成した。この半導体層は塗付法によシ高濃度リンガラス
をスピナー塗付し、８５０〜９５０°Ｃの温度にて加熱
拡散して設けたものである。シート抵抗１０〜１００／
Ｘｊ≦０．５μ代表的には０．２μとした。

この後実施例１と同様にＡＲＦ用の印刷用インクを塗付
形成した。但しこの被膜中には■価またはＶ価の不純物
の添加をせず、ＴｉＯｘの如き金属酸化物を主成分とし
たものを用いた０ 次にこの上面にドツト電極（１）を実施例１と同様の材
料を同様の方法にて形成した。さらにこれら全体を１０
０〜４００°ＣにてプリベークしてＡＲＦ用被膜（３）
および電極用被膜（７）をＳｒ　’ｆさせた。

次にこれら全体を５００〜９５０℃の温度にて実施例１
と同時に熱アニールを行ない、電極（７）と半導体層（
２）とを電気的に連続させた。この場合ＡＲＦ用被膜（
３）は電極用被膜が印刷される前に実施例１の如く焼成
され高密度化していないため、電極用金属が含侵しやす
く、結果としてこの部分の抵抗は臀〜ｈとさらに下げる
ことができた。この電極部に対しレーザ光等の光照射を
行ないかつ５００〜′７００°Ｃの中温度での熱処理を
施してさらにＹｏ、以下に下げてもよい。

以上の実施例において半導体層とＡＲＰとは独立に形成
させることができるため、本発明方法はかかる太陽電池
のみならずフォトトランジスタ、■Ｃ等半導体中に複数
の接合を有する半導体装置における光照射する面にのみ
全面に印刷して被膜形成をすることができるという特徴
を有する。

実施例１と同様の大きさの太陽電池において変換効率１
７チをＡＭＩにて、また７チを螢光燈下３００Ｌｘにて
得ることができた。

実施例３ この実施例はＡＲＰまたはＡＲＰ用被膜を形成してしま
った後にイオン注入法等によりその直下の半導体層中に
選択的に不純物を添加し半導体層を形成させようとする
ものでζる。

すなわち本発明は実施例２における（Ａ）の如く、半導
体基板上に酸化珪素（８）をイオン注入に対しマスク用
被膜として形成する。この後この酸化珪素（８）を選択
的に第２図（Ｂ）の如く除去する。さらにＡＲＦ用イン
クをスクリーン印刷法にて印刷して被膜を形成する。さ
らにこの後このＡＲＰを貫通してイオン注入法により前
記した酸化珪素のない領域の半導体に対し冒価またはｖ
価の不純物を３０〜１００ＫｅＶの加え電圧にて注入す
る。さらにこのイオン注入によシ発生した損傷を除去し
同時にＡＲＰを完成させるため、これら全体を実施例１
または２と同様に熱アニールまたは光アニールを行なっ
た。

この方法においてはＡＲＰ下における半導体層中の不純
物濃度をきわめて精密に制御できることを特徴とする。

さらに従来よシイオン注入の際は注入にする損傷を少く
するためその上面に３００〜３０００Ａの酸化珪素膜を
バッファー用被膜として設けることが必要な条件となっ
ていた。しかし本発明はこのバッファー用被膜には酸化
チタン等のＡＲＰまたはＡＲＰ用被膜でも十分であるこ
とを見い出したことにある。そのためきわめて浅い接合
をイオン注入法により形成する際簡単な工程で同時にＡ
ＲＰをも作製せせてしまうというもので、低価格化のた
めの大きな特徴を有している０ この実施例において半導体層およびＡＲＰ用被膜のアニ
ールの前または後に電極を形成し光電変換装置とすると
さらにその工学的応用が拡大される。

以上の説明において本発明の光電変換装置の製造コスト
は従来１０ｃｍ′の基板（単価１０００円）を用いて１
０ｃｍ’あたｐ　２２００円（１マ００円／Ｗ）であっ
たものが１５００〜１８００円（１０００〜１３００ド
レ／ｗ）と単位ＩＷあたりの価格を４００〜’７００円
も下げることができたのが大きな特徴である。

本発明の実施例は大電力用のたて方向に設けられたＰＭ
接合型の太陽電池を示した。しかしこれは横方向に設け
られた光電変換装置であってもよい０また本発明の実施
例はＮ″ＰＰ構造として記した。しかしＰ＋Ｎ構造、Ｐ
工Ｎ構造、Ｍ工Ｓ構造またはこれらの接合を複数個同一
基板に設けた変形にも本発明の応用は可能である。さら
に本発明は光電変換装置のすべてを含み、フォトセンサ
、ダイオード、フォトトランジスタ、アレー、イメージ
センサ等に対しても適用されるべきであることはいうま
でもない。

本発明においてスクリーン印刷は１回塗シを示した。し
かしこの印刷はさらに濃度をうすめて２回またはそれ以
上ぬってもよく、また屈折率の異なるための成分を有す
るインクを選択的に場所を変えて塗ってもよい。

本発明は珪素に限られることなくゲルマニュウムまた他
のＩ−Ｖ価化合物半導体であってもよい。さらに基板上
にハイツ１９衾ドを形成させた半導体、また半導体ＩＣ
の一部の光センサの部分のみに対してＡＲＰを印刷形成
させてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明方法を示す光電変換装置の
たて断面図である。 特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　半導体基板上にスクリーン印刷法にてホウ素また
   はリンの化合物および金属酸化物を含有する反射防止膜
   用インクを印刷して被膜を形成した後加熱または光照射
   を行なうことによシ前記半導体上に屈折率１．７〜２．
   ２を有する反射防止膜を形成するとともに該反射防止膜
   より前記半導体基板上部にホウ素またはリンを添加せし
   めてＰまたはＮ型半導体層を形成せしめることを特徴と
   する光電変換装置作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、反射防止膜用イン
   クまたは反射防止膜上に選択的に電極を形成した後加熱
   または光照射することにより前記電極と前記反射防止膜
   下の半導体層とを電気的に連結することを特徴とする光
   電変換装置作製方法。