JPS5823486A - 太陽電池の製造方法 - 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】 本発明は太陽電池の製造方法、とりわけ短波長側の元に
対して高感度の太陽電池の製造方法に関するものである
。

太４４池の効率を向上させるために、太陽電池の表面上
に反射防止膜を形成することが知られて陽電池の反射防
止膜としては、従来、酸化シリコン（Ｓ１０）、二酸化
チタン（Ｔ１０□）、酸化セリウム（ＣｅＯ□）等が用
いられて来たが、０．３乃至０．５　ｉクロンの短波長
側の光をも含む広波長領域に亘って＾感度となる太陽電
池に使用する反射防止膜として杖、短波長側領域の光に
対して吸収性のある上述の反射防止膜材料では不充分で
ある。

例えは特公昭５６−１７８３５に鉱、短波長側の光に対
しても高＃ｊＡ度の太陽電池に対しては、（１）反射防
止膜として、無定形（非晶質）の五酸化タンタル（Ｔａ
２Ｏ２）を用いること。（１）接合の深さを浅くするこ
と。が知られている。しかし、その、非晶質の五酸化タ
ンタルの製造方法としては、金属タンタルを形成した後
、酸化処理により五酸化タンタルを得るものであった。

具体的には、先ず太陽電池の表面に電子ビーム蒸着法に
より金属タンタルを蒸着する。次に六回に金属タンタル
が形成された太陽電池を酸化性雰囲気中１で熱処理する
ことにより酸化させる。このことにより金属タンタルが
五酸化メンタルとなり、反射防止膜が形成される。ある
いは他の公知の酸化処理は、陽極酸化として知られる磁
気化学的酸化方法である。

しかし、従来の金属メンタルを形成した後酸化して五酸
化タンタルを得る製造方法には、明らか６二久のような
欠点がめる。

（：）金属メンタルを形成するために、電子ビーム蒸着
装置１等の高価な整備を用いなければならず、太陽電池
の低コスト化の妨げとなる。また、真空装−を用いなけ
ればならないので、装置内；二光填さ３る太１ｌｌＩ電
池ウエノ）の数が決まってしまい、ｍ酸量きでなく、低
コスト化にならない。

（わ熱処理により酸化させる場合には、金属タンタルを
一様に酸化させて、均一な五酸化メンタルを得るのは容
易でない、温度と時間を複雑ζ二制御した多段の熱処理
法を用いても、化学量論的組成並びに膜厚が均一な五酸
化タンタルを得ることはむずかしい。

（ｌｉＪ）　　（１）、　（１）からもわかるように、
金属タンタル蒸着及びそれに続く複雑な酸化処理と、工
程が長くコストが高くつく。

以上の理由により、非晶質五酸化タンタルの反射防止膜
を用いると、短波長側の光に対して高感度の太陽電池を
得ることは出来るが、尚コストのため、従来その用途は
宇宙用太陽電ａ等に限られており、電力用、一般民生用
には用いられていなかった。

本発明ヰ、上述の従来技術の欠点ζニーみなされたもの
で、従来高価であると見なされていた非晶質五酸化タン
タルの反射防止膜を具備した太陽電池を、極めて安価に
製造することを目的としてなされたものである。

即ち、基板の受光面の近くにＰＮ接合を有する一導′４
淑半導体城面上に格子状電極を形成する工程と、この一
番′４型半導体表面上にタンタル・アルコキシド（Ｔａ
（ＯＲ）ｓ　）を生体とした有機物を塗布する工程と、
前記塗布された有機物を熱処理することにより非晶質の
五酸化タンタルを得る工程とを具備することを％像とす
る太陽電池の製造方法である。

又前記有機物を塗布する工程が、ディッピング法９回転
塗布法、スプレー法のうちから選ばれた一つであること
を特徴とする。

以下図面を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する。

半導体基板としては、例えば厚さ０．３乃至０．４Ｈの
ｐｆｉシリコン単結晶を用いる。前記ｐ麗シリコン単結
晶を拡散炉中で、不純物としてリンを熱拡散させるか、
イオン注入することにより、？ｓ１図に示すように、ｎ
＋領領域びｎ＋ｐ接合面（３）を形成する。接合の深さ
ハロ。３乃至１ミクロンである。

次に格子状表電極（４）及び裏面電極（５）を形成する
。

懺電極は、例えばＴｉ　−Ｐｄ−Ａｇをこの順に蒸着し
て形成する。パターニングは、フォト・リソグラフィを
用いても良いし、マスク蒸着により形成し゛ても艮い。

蒸着法でなく、スクリーン印刷法によりＡｇ　４極を形
成しても良い。裏面電極（５）としては、例えばＡＪ−
Ａｇをこの順にスクリーン印刷法により形成する。次弓
二第２図に示すように、タンタル・アルコキシドを主体
とする有機の溶液（７）の中に上述の処理を終えた太陽
電池（８）をデイツブレ、所望の引上速度で引上げる。

溶液（７）としては、例えば溶質としてタンタル・アル
コキシ）”　（Ｔａ（ＯＲ）ｓ　）の他にタンタル・キ
レ−）　（Ｔａ（ＯＨ％（ＯＣＨＲＣＯＯｆ（）ｓ）及
びタンタル・アシレート（Ｔａ（ＯＲ）ｓ　（ＯＣＯＲ
）りを５−含み、溶媒が、エタノール（ＣＩ　ＨｓＯＨ
）及び酢酸エチル（ＣＨｓ　Ｃ００Ｃ宜Ｈｓ　）である
混合液を用いた。ここでＲは、Ｃ＠　Ｈ１ｍ＋　１を嵌
わし、本実施例ではｎ＝２乃至８の各種混合物を用いた
。但し、タンタル・キレート及びタンタル・アシレート
は含まずに、タンタル・アルコキシドのみを用いても良
いのはもちろんである。また、タンタル・アルコキシド
は、ｎ＝３のタンタル・グロコキシドあるいはｎ＝４の
メンタル・ブトキシドのみ単独で用へても良い。引上速
度は、例えば６ｗ／ｓｅｅである。以上の方法で引上け
ると、太陽電池基板（８）上にタンタル・アルコキシド
を主体とする有機物の膜が均一に塗布される。引続き、
大気中５００℃で熱処理を施す。すると、第１図に示す
ように、ｎ＋領領域入面土に極めて均一に五酸化タンタ
ルの反射防止膜（６）が形成される。五酸化タンタルの
膜厚は、引上速度と溶液中のタンタル・アルコキシド等
の溶質の濃爽により決められる。反射防止膜として必要
な五酸化タンタルの膜厚は、太陽エネルギー強度厳大の
５００　ｒｍ付近を反射率極小とする条件、即ちｎｄ＝
五より求められる。ここでｎは五酸化りンタルの屈折率
でｎ′：２．２である。λ。は５００　ｎｍである。こ
れより膜厚ｄ抹、ｄ＝５７ＯＡとなる。第３図には引上
速度と５００℃熱処理後の五酸化タンタルの膜厚の関係
を示す。これよりｄ　’！　５７０又とするに龜引上速
度６５ｌｌｌ／ｓ＋ｅａで引上げれば良いことがわかる
〇 以上の方法により得られた太陽電池の分光反射率を第４
図の曲線αυに示す。また第４図には、反射防止膜を具
備しない場合の太陽電池の分光反射率曲線Ｑ澹と共に、
ｐ型シリコン単結晶をヒドラジンで化学的にテクスチャ
ー・エツチングした基板ａ二同様ζ二浅い接合を形成し
た後、同様のタンタル・アルコキシドを主体とする有機
物を塗布して五酸化タンタルの反射防止膜を形成した場
合の分光反射率を曲線Ｑ湯に示す。

本発明ζ二よる製造方法によって得られた五酸化タンタ
ルの反射防止膜（６１Ｆｉ、Ｘ４１回折並びに′東予線
回折の結果では、ハロー・パターンであり、得られた五
酸化タンタルの膜ｄ非晶質である。また本発明におる製
造方法を用いた太陽電池の試験に於て、短波長側の感度
向上が認められた。

本発明による五酸化タンタルの反射防止膜の製造方法に
よれば、高価な真空蒸着装置を用いなくとも形成出来、
大幅なコスト・ダウンとなった。

さらに、従来法で酸化することにより生じていたムラの
める五酸化タンタルに代り、きわめて均一性の良い五酸
化タンタルの反射防止膜を得ることが出来た。

尚、本発明の実施例では、ｐ型シリコンの上にｎ＋湿シ
リコンを形成してｎ＋ｐ接合面を形成した、場合につき
述べたが、ｎｆｆ１シリコン基板にボロンを熱拡散、ま
たはイオン注入させて浅いｐ”ｎＭ合而面形成した場合
にも、本発明が適用出来るのは首うまでもない。また本
発明の実施例では、格子状表電極（４）を形成した後、
五酸化タンタルの反射防止膜（６１を形成したが、反射
防止膜を先に形成した後、表電極（４する形成しても良
い。

また、本′＠明の太陽電池用半導体基板として、シリコ
ン率結晶を用いた場合を例に取シ説明したが、リボン結
晶基板、あるいは多結晶基板等を用いても良いのはもち
ろんである。さらにシリコン以外の半導体基板、例えば
ｐ型ガリウム・ヒ素・アルミニラＡ　（ｐ−Ｇａｔ−ｘ
ＡＪｘＡａ）　−Ｐ型ガリウムヒＸ　（ｐ−ＧａＡａ）
　−ｎ　１ｉｌｌガリウムヒ素（ｎ−ＧａＡｓ）吟のへ
テロ接合太陽電池の反射防止膜としても、不発明が適用
出来ることは菖うまでもない。

尚、本発明の実施例では、塗布工程として、ディッピン
グ法を用いた場合につき詳述したが、他の塗布法、例え
ばスピンナーによる回転塗布法あるいはスプレー・ガン
等によるスプレー法等を用いても良いのはもちろんのこ
とである。

尚、太陽電池として実際に用いる場合には、反射防止膜
形成後、宇宙用では石英のカバー・ガラスを設けている
。電力用としてＵ　ＰＶＢ　（ポリ・ビニル・ブチラー
ル）を介して、強化ガラスを貼合せている。民生用の場
合もエポキシ等で覆っている。いずれの場合でも本発明
が適用出来ることは言うまでもない。

本発明の太陽電池に、反射防止膜側よりｌｏＯｍＷ／メ
の強度の太陽光を入射させると、開放電圧０．６ｖ、短
絡゛磁流密度３７ｍＡ／ｄ、変換効率１７チの値が得ら
れた。

以上、不発ＢＡ４：、よる太陽電池の製造方法を用いる
と、従来宇宙用の高効率太陽電池としてしか用いられて
いなかった、短波長側でも光吸収のない非晶質五酸化タ
ンタルの反射防止膜を有する太陽電池を極めて安価、簡
便：＝形成することが出来、又反射防止膜も均一性がき
わめて優れているので宇宙用にはもちろん、地上での電
力用、民生用太陽電池にも本発明が適用出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図社太陽電池の概略断面図、第２図は本発明の太陽
電池の製造方法を説明する図、−３図はディッピング法
による引上速度と五酸化タンタルの膜厚の関係を示す図
、第４図は本発明により得られた太陽電池の分光反射率
と、反射防止膜を具備しない太陽電池の分光反射率を比
較する図である０ １・・・半導体基板 ２・・・不純物を拡散した一導電型半導体領域３・・・
接合面 ４・・・格子状長電極 ５・・・裏面電極 ６・・・五酸化タンタルの反射防止膜 ７・・・ディップ溶液 （７３１７）代理人　弁理士　則　近　憲　佑（ほか１
名）第　　１　　図 第２図 第８図 第４図 ρヨ　ρ５　　　　　／（ｒ　　　ｆ、プ手続補正書（
自発） 昭和　　年　　月　　日 ５６．１０．−７ 特許庁長官　殿 事件の表示 特願昭５６−１２１４１、 発明の名称 太陽電池の製造方法 補正をする者 事件との関係　特許出願人 （３０７）東京芝浦電気株式会社 ４、代理人 〒１００ 東京都千代田区内幸町１−１−６ 東京芝浦電気株式会社東京事務所内 昭和　　年　　月　　日（発送日） ７、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通ｌ）補正する。 （２）明細書１１４頁１２行「・・・・・・タンタルの
反射防止・・・・・・」とあるな「・・・・・・タンタ
ル等の反射防止・・・・・・」に訂正する。 （３）　　同第８頁第８行「・・・・・・［Ｔａ（αい
Ｓ〕・・・・・」とあるを［・・・・・・〔Ｔａ（ＯＲ
）Ｉｌ・・・・・・　」に訂正する、。 （４）同＠５頁第２０行「・・・・・・次に第２図に・
・・・・・」とあるな「・・・・・・次に反射防止膜を
形成するが、反射防止膜としては例えば五酸化タンタル
を例にして説明する。１１２図に・・・・・・」に訂正
する。 （５）同第６頁寮２行「・・・・・・ディツブシ、所望
」とあるをｒ・・・・・・ディツブシ、所望」に訂正す
る。 （６）同第８頁第８行の次に「尚、本発明の実施例とし
て、反射防止膜が五酸化タンタルの場合を例に取り詳述
したが、五酸化ニオブの場合も短波長側の光に対して高
感度の太陽電池に対して効果がある。五酸化ニオブの反
射防止膜を得るには、塗布用の溶液としては、例えばニ
オブ・アルコキシド（Ｎｂ（ＯＲ）ｓ）を主体とし、ニ
オブ・キレート、ニオブ・アシレートを含み、溶媒がエ
タノール及び酢酸エチルである混合液を用いれば良い。 五酸化ニオブの屈折率が五酸化タンタルの屈折率に近い
ため、分光反射率としては、第４図に示すものとほぼ同
様の特性のものが得られる。 尚、タンタル・アルコキシドとニオブ・アルコキシドの
混合物を主体とする塗布用の溶液により、五酸化タンタ
ルと五酸化ニオブの混合物から成る反射防止膜を用いて
も同様の効果を得ることが出来る。」を加入する。 （７）同第１〇−頁１３行「・・・・・・タンタルの反
射防止・・・・・・」とあるを「・・・・・・タンタル
または五酸化ニオブまたはそれらの混合物より成る反射
防止・・・・・・」に訂正する。 以上 特許請求の範囲 ［（１）基板の受光面の近くにＰＮ接合を有する一導電
型半導体表面上に格子状電橋を形成する工程と、この−
導電型半導体表面上にダンクｎｔ　−７ルーｙ　Ｉｔ　
ｖ　）’　ｒＴａ（ＯＲ）Ｂ）　　またはニオブ混合物
を主体とした有機物を塗布する工程と、前記塗布された
有機物を熱処理することによことを特徴とする太陽電池
の製造方法。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）詰板の受光面の近くにＰＮ接合を有する一導ＷＭ
   半導体表面上に格子状電極を形成する工程と、この−導
   電型半導体表面上ζニタンタル・アルコキシド（Ｔａ（
   ＯＲ）ｓ　）を生体とした有機物を重布する工程と、前
   記塗布された有機物を熱処理することにより非晶質の丘
   陵化タンタルを得る工程とを具備することを特徴とする
   太陽電池の製造方法。
2. （２）有機物を塗布する工程が、ディッピング法。 回転塗布法、スプレー法のうちから選ばれた一つである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の太陽電池
   の製造方法。