JPS59178778A

JPS59178778A - 太陽電池及びその製造方法

Info

Publication number: JPS59178778A
Application number: JP58052689A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Nakano; 博隆中野; Taketoshi Kato; 加藤　健敏
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-03-30
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1984-10-11

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】〔発明の技術分野〕本発明は、太陽電池及びその製造方法に関するものであ
り、とりわけ低コストでしかも短波長側の光に対し高感
度の高効率太陽電池並びにその製造方法に関するもので
ある。

〔発明の技術的背景〕

従来、太陽光スペクトルのうち、０，３乃至０．７５ミ
クロン程度の中波長領域の光に対してのみならず、０．
３乃至０．５＜クロンの短波長側の光をも含む広波長領
域に亘って高感度の太陽電池を得るには、＋＋）ｏ、ａミクロン乃至１ミクロンの浅い接合を形成
すること。

（１１）反射防止膜として、短波長側の光に対し光吸収
の無い材料を選択すること。

が知られている。＜＋〕、　（＋＋）を満足するものと
して、特開昭４９−１１４８９０　並びに特公昭５６−
１７８３５により知られている。即ち、拡散炉によりＰ
ＯＣｌ。

を拡散源とし、リンをｐ型シリコン基板に拡散させ、浅
い接合を形成した後、前者は反射防止膜として五酸化ニ
オブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いるもの、後者五酸化タンタル
（ＴａｚＯｓ　）　’ｘ、用いるものである。

しかし、そｒしらの製造方法としては、いずれも。

金属ニオブ膜あるいは金属タンタル膜を形成した後、酸
化処理により五酸化ニオブあるいは五酸化タンタルを得
るものであった。具体的には、五酸化ニオブの例として
は次の如くである。先ず、太陽電池の表面に電子ビーム
蒸着法により金属ニオブを蒸着する。次に表面に金属ニ
オブが形成された太陽電池を酸化性算量気中で熱処理す
ることにより酸化させる。このことにより、金属ニオブ
が五酸化ニオブとなり１反射防止膜が形成される。

あるいは、他の公知の酸化処理法は、陽極酸化として知
られる電気化学的酸化方法である。

しかし、上述の従来方法により短波長側の光に対して高
感度で、高効率の太陽電池を得るには、接合形成、反射
防止膜形成の工程を独立に行わなければならず、しかも
拡散炉、電子ビーム蒸着装置、酸化処理装置等、高価な
装置を必要とし、量産性に乏しい。それ故、高効率でし
かも低コストの太陽電池を得ることは出来なかった。

一方、近年太陽電池の低コスト化のために、所謂「真空
なし」の工程が検討されており、塗布法及びそれに続く
熱処理にょ３ｐｎ接合並びに二酸化チタンの反射防止膜
を同一の工程で形成することが、特開昭５４−８２９９
２ＶＣより知られている。

この方法では、エチル・アルコールの溶媒中にチタン酸
エステルとカルボン酸′ｆｆ、混入し、反応によりチタ
ン酸を得、さらｔ（リン等のドーパントを添加したもの
を塗布体として用いている。前記塗布体をシリコン基板
上に塗布し、熱処理を行なうことにより、所定の膜厚の
二酸化チタンの反射防止膜並びにｐｎ接合を同時に得る
ものである。

〔従来技術の問題点〕

しかし上述の従来法には、明らかに以下の如き欠点が有
る。叩ち１反射防止膜として用する二酸化チタンは、太
陽光スペクトルの短波長側（０，５ミクロン以下）では
、光の吸収が顕著であり、短波長側の光に対して高感度
の、高効率の太１号電池を得ることは出来なかった。即
ち、短波長側の光に対して感度があるよ′）にｔ＋”接
合面をシリコン基板の表面から０．５ミクロン以下の位
置にあるような所謂浅い接合を形成しても、反射防止膜
として二酸化チタンを用いると、短波長側の光が二酸化
チタンの反射防止膜に吸収されてし寸い、接合領域迄到
達出来ない。それ故この従来方法では。

接合形成と反射防止膜形成とを同一の熱処理工程で兼用
することが出来、低コストになるにもかかわらず、短波
長側の光に対して感度のある高効率の太陽電池を得るこ
とは出来なかった。

〔発明の目的〕

本発明は上述の二つの従来技術に鑑みなされたものでｔ
ｐｎ接合形成と反射防止膜形成とを同一の熱処理工程で
行ない、しかも短波長側の光に対し高感度である、高効
率の太陽電池及びその製造方法を提供するためになされ
たものである。

〔発明の概要〕

即ち、本発明は一導電型の半導体基板の受光面上に、五
酸化ニオブを主成分とした反射防止膜が形成され、この
反射防止膜中のドーパントの前記半導体基板への拡散層
が、前記−導電型に対して他の導電型半導体領域及び浅
い接合面を形成していることを％徴とする太陽電池であ
る。

また本発明は、ニオブ・アルコキシドを主成分とした溶
質を含む溶媒中に、ｐｎ接合形成用ドーパントが含有さ
れている接合形成用塗布体を、−導電型半導体基板に塗
布する工程と、前記塗布された半導体基板を熱処理し、
前記ドーパントを拡散させ、他の導電型半導体領域、浅
いｐｎ接合面、並びに五酸化ニオブを主成分とする反射
防止膜の層をはソ同時に形成する工程とを有することを
特徴とする太陽′電池の製造方法である。

〔発明の実施例〕

以下図面を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する。

浴媒として、例えばエタノールと酢酸エチルの混合液を
用いる。・混合の比は１：１である。

溶質としては、ニオブ・アルコキシド（Ｎｂ（ＯＲ，）
　）を主成分とするが、溶液の安、全件を考慮した結果
ニオブ＃　ｖ　　）　（Ｎｂ　（ＯＨ）２　（ＯＣｉ（
ＲＣＯＯＨ）３：］　＆　Ｄ＝　オフ・７　シｖ　−）
　（Ｎｂ　（０Ｒ）３（ＯＣＯＲ）２　、］　ｋ　モ添
加した。溶液中のニオブの全含有量は１モル分率で０．
１（１０％）とした。ここでＲはＣｎＨ２ｎ＋１を表わ
し、本実施例ではｎ　＝　２〜８の間の各種混合物であ
る。この混合物は極めて低コストである。

尚、ニオブφキレート及びニオブ−アブレートは含まず
に、ニオブ・アルコキシドのみの溶質としても良い。ま
たニオブ・アルコキシドは、ｎ　＝−２〜８間の混合物
でなく、ｎ　＝　３のニオブ・グロコキシド−！たは［
１＝４のニオブ・ブトキシドのみ単独で用いても良い。

次に前記溶液中に、五酸イヒ１ノン（Ｐ２Ｏ３）を例え
ば５０重童饅添加し、攪拌して混合する。これが本発明
の接合形成用塗布側【である。尚、本発明の実施例中、
溶媒としてエタノールと酢酸エチルの混合液を用いたが
、エタノールだけでも良い。

次に本発明による塗布体を用いた太陽電池セルについて
述べる。第１図に示すように、半導体基板（１）として
厚さ０．３　ｎｕｎ、方位（００１）、比抵抗１Ω・ｃ
ｍの４インチＰ型シリコン単結晶を用いる。次に前記半
導体基板（１）上に、本発明の塗布体をスピンナーによ
り回転塗布する。−ｉ［４００°Ｃ＆Ｃて２０分間大気
中で熱処理を施す。この熱処理工程で、塗布膜中に含ま
れていた有機物は蒸発」ッ、シリコン基板（１）上に、
リンを不純物として含む五酸化ニオブの反射防止膜（２
）が形成される。その後、例えば９００℃、１５分間窒
素雰囲気中でシンター処理をする。すると、拡散の深さ
０，３μｍのｎ＋ｐ接合（３）が形成される。尚、五酸
化ニオブの膜厚はスピンナーの回転数により容易に制御
出来る。必要な膜厚は、太陽エネルギー強度最大の波長
５００圃付近の反射率を極小とする条件、即ちｎｄ−λ
Ｏ／４で求められる。ここでｎは五酸化ニオブの屈折率
で、ｎこ２・２である。ｄは膜厚、λ０は５００　ｎｍ
である。これよりｄ＝５７ＯＡとなる。以上の工程によ
り得られたｐｎ接合（３）及び五酸化ニオブの反射防止
膜（２）　ｆ：形成したシリコン基板（１）上に、表電
極形成を行なう。表電極形成法としては、例えば次の如
くである。先ず五酸化ニオブの反射防止膜（２）の上か
ら、スクリーン印刷法により銀ヘーストを印刷する。続
いて乾燥、焼成処理を行なう。すると銀が反射防止膜（
２）を突き抜け、所謂パンチ・スルー現象が起こりオー
ミック接触が得られる。以上の工程により第１図に示す
ように表電極（４）が形成される。裏面電極（５）は、
Ａｌ−ＡｇペーストあるいはＡｌペーストを用い裏面全
面に形成する。以上により太陽′電池セルが完成する。

次に本実施例による太陽電池セルの光電変換特性の典型
的例を述べる。反射防止膜（２）側よ抄、１００ｍ’Ｗ
／Ｃ１ｆｌの強度の擬似太陽光を入射させるとＡＭｌ、
５ｆ開放’！圧０．５９Ｖ、短絡電流２．３　Ａ、変換
効率１７％の値が得られた。これに対し、従来の二酸化
チタンの反射防止膜を使用したものでは変換効率が１３
％であった。

以上、本発明の実施例として、ドーノくントが五酸化リ
ンの場合を例に取り詳述したが、他のドーパントとして
は、ｕｌえば酸化砒素（ＡＳ２０３）を添加しても良い
。また半導体基板（１）としてｎ型シリコンを用いてｐ
ｎ接合を形成する場合には、ドーノくントとして酸化ボ
ロン（Ｂｚ０３）’！ｒ添加しても良い。

尚、本発明による塗布体を用いたｐｎ接合形成の実施列
として、スピンナーによる回転塗布法を例に取り説明し
たが、他の塗布法として、スプレー法、あるいはディッ
ピング法等を用いても良い。

ディッピング法を用いた場合には、引上速度により塗布
体の膜厚を制御する。第２財に、本発明による塗布体を
用いた場合の膜厚と、引上速度の関係を示す。これによ
り５７０Ａの五酸化ニオブの反射防止ａを得るには、３
　ａｍ　／ｓｅｃの引上速度で引上げれば良いことがわ
かる。

尚、本発明の実施例では溶液中の溶質として、五酸化ニ
オブ膜形成用のニオブ・アルコキシドを主成分に含有す
る場合を例に淑り詳述したが、他の１岱寅１例えば二酸
化ンリコンｌ漢形成用の溶質シリコン・アルコキシド（
Ｓｔ（ｏａ）４：）との混合液にドーパントが添加され
ており得られる反射防止膜が五酸化ニオブと二酸化シリ
コンとが主成分の混合膜となる場合にも、本発明が適用
出来るのはもちろんである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ｐｎ接合の形成と短波長側で光吸収の
ない五酸化ニオブの反射防止膜を同一工程で形成可能な
ため、従来、高価で宇宙用太陽電池のみに用いられてい
た、浅い接合並びに五酸化ニオブの反射防止膜を有する
高効率の太陽電池を極めて安価に提供出来るので、地上
の電力用並びに民生用にも用いることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図ｒよ太陽電池セルの断面図、第２図は本実施例に
よる塗布体の引上速度と五酸化ニオブ反射時ＩＦ膜の膜
厚の関係を示す図である。ｌ・・・・半導体基板２・・・・五酸化ニオブ反射防止膜３・・・・ｐｎ接合界面　　　４・・・・・表眠極５・
・・・裏電極

Claims

【特許請求の範囲】

（１）−導電型の半導体基板の受光面上に、五酸化ニオ
ブを主成分とした反射防止膜が形成され。この反射防止膜中のドーパントの前記半導体基板への拡
散層が、前記−導電型に対して他の導電型半導体領域及
び浅い接合面を形成していることを特徴とする太陽電池
。
（２）ニオブ・アルコキシドを主成分とした溶質を含む
浴液中にｐｎ接合形成用ドーパントが含有されている接
合形成用塗布体を一導電型半導体基板に塗布する工程と
前記塗布された半導体基板を熱処理し、前記ドーパント
を拡散させ他の半導体領域、浅いｐｎ接合面、並びに五
酸化ニオブを主成分とする反射防止膜の層をほぼ同時に
形成す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。