JPS6018152B2 - 太陽電池装置の作製方法 - Google Patents
太陽電池装置の作製方法Info
- Publication number
- JPS6018152B2 JPS6018152B2 JP51045351A JP4535176A JPS6018152B2 JP S6018152 B2 JPS6018152 B2 JP S6018152B2 JP 51045351 A JP51045351 A JP 51045351A JP 4535176 A JP4535176 A JP 4535176A JP S6018152 B2 JPS6018152 B2 JP S6018152B2
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- JP
- Japan
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- solar cell
- metal
- weight
- electrode
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- Prior art date
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、比較的高電流密度、大面積を必要とする太陽
電池装置の製造技術に関するものである。
電池装置の製造技術に関するものである。
特に、太陽電池電極のように低抵抗電極を必要とする半
導体装置の電極を低価格かつ大量に製造することを目的
とする発明である。
導体装置の電極を低価格かつ大量に製造することを目的
とする発明である。
従来、太陽電池結晶（シリコン）に電極を形成せんとす
る場合には、主として、蒸着あるいは、化学メッキが用
いられて来た。
る場合には、主として、蒸着あるいは、化学メッキが用
いられて来た。
これらの方法は、いずれも、高価格であり、前者におい
ては、高真空中で金属を蒸発して基板に付着させるため
、装置自体が高価な割に、多量の処理が困難であり、ま
た金属は任意の方向に蒸発するため、目的とする部分に
付着するのは、ほんの一部にすぎず、材料の損失は大き
い。一方、後者の方法においては、金属を一旦水落性の
金属イオン状態にし、その後基板表面で還元して析出さ
せる為、これら金属イオンの外部への流出が水質公害を
防止する上で、問題となり、現状では好ましくないとさ
れている。
ては、高真空中で金属を蒸発して基板に付着させるため
、装置自体が高価な割に、多量の処理が困難であり、ま
た金属は任意の方向に蒸発するため、目的とする部分に
付着するのは、ほんの一部にすぎず、材料の損失は大き
い。一方、後者の方法においては、金属を一旦水落性の
金属イオン状態にし、その後基板表面で還元して析出さ
せる為、これら金属イオンの外部への流出が水質公害を
防止する上で、問題となり、現状では好ましくないとさ
れている。
このように、従釆の電極形成方法は、大きな問題点を有
している。本発明は、これらの問題点を生じない新方式
を提供せんとするものである。
している。本発明は、これらの問題点を生じない新方式
を提供せんとするものである。
一般に、半導体を種々の目的に用いる場合、金属の電極
を必要とするのは衆知の事実である。
を必要とするのは衆知の事実である。
上述のように、従釆は蒸着法又は化学メッキ法が行なわ
れる。これら従来法に於る半導体被着前の金属の状態は
、それぞれ金属蒸気又は金属イオンである。しかし、本
発明においては、金属の状態としては、０．１〜５０仏
ｍの大きさを有する金属あるいは金属化合物の集合体を
用いるものであり、換言すれば、金属あるいは金属化合
物の粉末を用いることを特長とする。本発明をさらに具
体的に以下に述べる。
れる。これら従来法に於る半導体被着前の金属の状態は
、それぞれ金属蒸気又は金属イオンである。しかし、本
発明においては、金属の状態としては、０．１〜５０仏
ｍの大きさを有する金属あるいは金属化合物の集合体を
用いるものであり、換言すれば、金属あるいは金属化合
物の粉末を用いることを特長とする。本発明をさらに具
体的に以下に述べる。
金属の種類としては、銀を用いた場合について述べる。
銀の粒子寸法は、０．１〜５０仏ｍであって均−粒度あ
るいは混合状態にあってもよい。電極付けの目的からす
れば、半導体（シリコン）表面に銀が均一に付着し、か
つ電気的に低い抵抗値で接触する必要がある。しかし、
工程上、銀粉末だけでこのような状態にするのは非常に
困難である。そこで、本発明は粘給剤を利用する。粘結
剤としては、ガラスフリット、有機樹脂、有機溶剤が使
用される。これら物質の成分名、組成の一例を表１に掲
げる。表１ 上記のような成分、組成範囲になるように、各材料を準
備する。
銀の粒子寸法は、０．１〜５０仏ｍであって均−粒度あ
るいは混合状態にあってもよい。電極付けの目的からす
れば、半導体（シリコン）表面に銀が均一に付着し、か
つ電気的に低い抵抗値で接触する必要がある。しかし、
工程上、銀粉末だけでこのような状態にするのは非常に
困難である。そこで、本発明は粘給剤を利用する。粘結
剤としては、ガラスフリット、有機樹脂、有機溶剤が使
用される。これら物質の成分名、組成の一例を表１に掲
げる。表１ 上記のような成分、組成範囲になるように、各材料を準
備する。
次に鷹練装置を用いて、これらの各成分が充分に、分散
均質化するまで混合する。このようにして、調整された
銀粒を含むペースト状材料を電極付材料とする（以下、
これを単にペーストと呼ぶことにする）。ペーストは、
筆塗り、印刷方法などによって行なう。第１図は、シリ
コン結晶全面に、塗布し、酸化性または不活性の雰囲気
中で焼成を行なった後、鋼線を半田付した図である。第
１図中、１はシリコン単結晶、２，３は焼成されたペー
スト、４，５は銅線である。ここで鋼線をつけた試料の
全抵抗（ＲＴ）を測定する。焼成されたペーストとシリ
コン単結晶の界面に発生する接触抵抗（Ｒｃ）は次のよ
うにして導びかれる。ＲＴ＝きｂ十雫Ｃ ‘１
｝ ゆえにＲｃこ１／２（Ｓ・ＲＴ−ｄ・ｐｂ） ■
ただし、 ｐｂ・・・・・・半導体の比抵抗Ｓ・・・・
・・〃 面積・ｄ…… 〃 厚み 第２図にペーストの焼成温度と式■を用いて導ぴし、た
Ｒｃ値を図示する。
均質化するまで混合する。このようにして、調整された
銀粒を含むペースト状材料を電極付材料とする（以下、
これを単にペーストと呼ぶことにする）。ペーストは、
筆塗り、印刷方法などによって行なう。第１図は、シリ
コン結晶全面に、塗布し、酸化性または不活性の雰囲気
中で焼成を行なった後、鋼線を半田付した図である。第
１図中、１はシリコン単結晶、２，３は焼成されたペー
スト、４，５は銅線である。ここで鋼線をつけた試料の
全抵抗（ＲＴ）を測定する。焼成されたペーストとシリ
コン単結晶の界面に発生する接触抵抗（Ｒｃ）は次のよ
うにして導びかれる。ＲＴ＝きｂ十雫Ｃ ‘１
｝ ゆえにＲｃこ１／２（Ｓ・ＲＴ−ｄ・ｐｂ） ■
ただし、 ｐｂ・・・・・・半導体の比抵抗Ｓ・・・・
・・〃 面積・ｄ…… 〃 厚み 第２図にペーストの焼成温度と式■を用いて導ぴし、た
Ｒｃ値を図示する。
この実験において用いたシリコンはＰ型、不純物濃度１
び７ａｔｏｍ／地で厚みｄは０．０５次、面積Ｓは１の
のもので表面は化学エッチングされた。この接触抵抗値
はＮ型の結晶を用いた実験においても、ほぼ同じ額向の
結果であった。なお、９００℃以上の高温で焼成すると
銀とシリコンの合金化が進み好ましくない。以上の実験
より、表１の成分、組成を有するペーストを、シリコン
半導体に塗布して６００〜９００℃の範囲の温度で焼成
した試料では、その接触抵抗は、極度に小さくなること
が判明した。このような低抵抗電極は太陽電池の電極と
して適するものである。さらにシリコンとべ−ストの機
械的引張り強度に関しても、第３図のような引張り強度
試験を行ない、その結果前試料では約５０ｋ９／仇以上
のすぐれた強度を得た。
び７ａｔｏｍ／地で厚みｄは０．０５次、面積Ｓは１の
のもので表面は化学エッチングされた。この接触抵抗値
はＮ型の結晶を用いた実験においても、ほぼ同じ額向の
結果であった。なお、９００℃以上の高温で焼成すると
銀とシリコンの合金化が進み好ましくない。以上の実験
より、表１の成分、組成を有するペーストを、シリコン
半導体に塗布して６００〜９００℃の範囲の温度で焼成
した試料では、その接触抵抗は、極度に小さくなること
が判明した。このような低抵抗電極は太陽電池の電極と
して適するものである。さらにシリコンとべ−ストの機
械的引張り強度に関しても、第３図のような引張り強度
試験を行ない、その結果前試料では約５０ｋ９／仇以上
のすぐれた強度を得た。
１は試験器（図示されてない）に固定されたシリコン単
結晶、２は焼成されたべ−スト、７はハンダ、８はリー
ド線、９は引張り方向である。以上のように本発明は上
述した銀以外に金その他の金属粉末を表１の粘結剤と混
合してなるペーストをＳｉ或いはＱＣｄＳ，ＧａＡｓ等
の半導体表面に付着して、上記金属粉末と半導体とがあ
まり合金化しない範囲内の温度で競結して、熱処理効果
を得、その結果低抵抗で強固な電極が得られるものであ
る。
結晶、２は焼成されたべ−スト、７はハンダ、８はリー
ド線、９は引張り方向である。以上のように本発明は上
述した銀以外に金その他の金属粉末を表１の粘結剤と混
合してなるペーストをＳｉ或いはＱＣｄＳ，ＧａＡｓ等
の半導体表面に付着して、上記金属粉末と半導体とがあ
まり合金化しない範囲内の温度で競結して、熱処理効果
を得、その結果低抵抗で強固な電極が得られるものであ
る。
従釆より、導電ペイントによって、半導体チップを金属
ケースに接着することが行なわれているが、これは、半
導体表面にすでに蒸着方法等により金属が低接触抵抗に
なるように被着せられており、導蚤ペイントが、直接、
半導体表面に接しているのではない。
ケースに接着することが行なわれているが、これは、半
導体表面にすでに蒸着方法等により金属が低接触抵抗に
なるように被着せられており、導蚤ペイントが、直接、
半導体表面に接しているのではない。
ただ、導電ペイントにより直接、半導体表面に接着して
電極付とする場合も存在するが、この場合は導電ペイン
トを熱硬化させるだけで熱処理効果が得られる程度に焼
成しておらず、従って高接触抵抗であっても、その機能
が損なわれない半導体装置にだけである。以上のことか
ら、本発明は、太陽電池はもちろん低接触抵抗を要求さ
れる半導体の電極形成法として、従来にない全く新しい
方法であることが判る。
電極付とする場合も存在するが、この場合は導電ペイン
トを熱硬化させるだけで熱処理効果が得られる程度に焼
成しておらず、従って高接触抵抗であっても、その機能
が損なわれない半導体装置にだけである。以上のことか
ら、本発明は、太陽電池はもちろん低接触抵抗を要求さ
れる半導体の電極形成法として、従来にない全く新しい
方法であることが判る。
次に本発明の実施例としてシリコン太陽電池に応用した
場合について第４図とともに説明する。
場合について第４図とともに説明する。
２物舷×２０職、厚さ０．４肋、比抵抗ＩＱ‐地のＮ型
シリコン単結晶１１に公知の方法により一方の面にボロ
ン拡散１２を行いＰ−Ｎ接合を作り、又他方の面にリン
拡散を行い高濃度Ｎ型層１３を形成する。
シリコン単結晶１１に公知の方法により一方の面にボロ
ン拡散１２を行いＰ−Ｎ接合を作り、又他方の面にリン
拡散を行い高濃度Ｎ型層１３を形成する。
この場合、上記ボロン拡散を行った面を表面、又他方の
面を裏面と呼ぶ。なおＰ−Ｎ接合の深さは１．５仏であ
る。その後本発明に基ずし、て、ペースト１４，１５を
塗布し、８００ｑｏで酸化雰囲気中で焼成を行う。
面を裏面と呼ぶ。なおＰ−Ｎ接合の深さは１．５仏であ
る。その後本発明に基ずし、て、ペースト１４，１５を
塗布し、８００ｑｏで酸化雰囲気中で焼成を行う。
鱗成後の断面形状を第４図に示す。ペーストは表面をグ
リッド状に裏面は全面に塗布してある。その後、表面に
公知の方法で反射防止膜を形成する。出来上った太陽電
池をＡＭ０，１４０机ｗ／仇のソーラシミュレータで測
定を行ったところ変換効率は９．８％であった。次に従
来まで行われていた工程と、本発明による工程の比較を
第５図で行う。
リッド状に裏面は全面に塗布してある。その後、表面に
公知の方法で反射防止膜を形成する。出来上った太陽電
池をＡＭ０，１４０机ｗ／仇のソーラシミュレータで測
定を行ったところ変換効率は９．８％であった。次に従
来まで行われていた工程と、本発明による工程の比較を
第５図で行う。
メッキ法は上記の様に廃液公害の問題であまり用いられ
ておらず、従来法として真空蒸着を例にとる。なお、電
極形成前と後の工程は本発明と直接関係がないので省き
、電極形成工程のみについて説明する。第５図に従来法
と本発明による方法の電極工程の比較を示す。第５図ａ
は従来の金属マスクを用いた真空葵着法の工程図であり
ｂは本発明の工程図である。従来法である真空蒸着法は
現状の技術レベルでは全自動化は難かしく、特にシリコ
ンウェハーを金属マスクにセット及び取り出し工程の自
動化は困難とされている。
ておらず、従来法として真空蒸着を例にとる。なお、電
極形成前と後の工程は本発明と直接関係がないので省き
、電極形成工程のみについて説明する。第５図に従来法
と本発明による方法の電極工程の比較を示す。第５図ａ
は従来の金属マスクを用いた真空葵着法の工程図であり
ｂは本発明の工程図である。従来法である真空蒸着法は
現状の技術レベルでは全自動化は難かしく、特にシリコ
ンウェハーを金属マスクにセット及び取り出し工程の自
動化は困難とされている。
又、高真空を必要とするため、複雑な装置が必要である
にもかかわらず、電極形成に要する時間は長く、処理能
力は少ない。従って、製品に対する製造価格も高くなる
。一方本発明の方法では現状の技術レベルで全自動化が
容易であり、ペースト塗布をたとえばスクリーン印刷で
行えば２インチウェハー１枚塗布するのに１秒もあれば
充分である。又、複雑な装置も必要とせず、簡単な装置
で処理能力は飛躍的に増大し、製造価格も安くなる。以
上のように本発明を用いれば太陽電池装置の電極形成が
簡単な装置で容易に、かつ電極形成に要する時間が飛躍
的に短縮でき、製造価格の低減が出釆る。
にもかかわらず、電極形成に要する時間は長く、処理能
力は少ない。従って、製品に対する製造価格も高くなる
。一方本発明の方法では現状の技術レベルで全自動化が
容易であり、ペースト塗布をたとえばスクリーン印刷で
行えば２インチウェハー１枚塗布するのに１秒もあれば
充分である。又、複雑な装置も必要とせず、簡単な装置
で処理能力は飛躍的に増大し、製造価格も安くなる。以
上のように本発明を用いれば太陽電池装置の電極形成が
簡単な装置で容易に、かつ電極形成に要する時間が飛躍
的に短縮でき、製造価格の低減が出釆る。
又、他の利点は電極材料のロスがなく、すべて有効に利
用できる。
用できる。
第１図は本発明による半導体装置の電極をつけた状態の
半導体装置の斜視図、第２図はペーストの焼成温度と接
触抵抗の関係を示した図、第３図は引張強度測定サンプ
ルの断面図、第４図は本発明を太陽電池に応用した場合
の断面図、第５図は本発明と、従来法の電極工程の比較
図である。 １，１１はシリコン、２，３，１４，１５は電極。 ★／図 夕２図 ｒう図 を４図 ケタ図
半導体装置の斜視図、第２図はペーストの焼成温度と接
触抵抗の関係を示した図、第３図は引張強度測定サンプ
ルの断面図、第４図は本発明を太陽電池に応用した場合
の断面図、第５図は本発明と、従来法の電極工程の比較
図である。 １，１１はシリコン、２，３，１４，１５は電極。 ★／図 夕２図 ｒう図 を４図 ケタ図
Claims (1)
- １ 電極金属材となる粒径０．１〜５０μｍの銀粉末粒
５０〜８０重量％と、粘結剤となるガラスフリツト１〜
３０重量％、セルローズレジン５〜３５重量％及びアセ
テートセルソルブ誘導体２０重量％以下とを混線分散均
質化し、スクリーン印刷法を介して６００〜９００℃で
太陽電池素子の電極面に付着焼成して接触抵抗値の極小
化された電極層を得ることを特徴とする太陽電池装置の
作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51045351A JPS6018152B2 (ja) | 1976-04-23 | 1976-04-23 | 太陽電池装置の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51045351A JPS6018152B2 (ja) | 1976-04-23 | 1976-04-23 | 太陽電池装置の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52129293A JPS52129293A (en) | 1977-10-29 |
| JPS6018152B2 true JPS6018152B2 (ja) | 1985-05-09 |
Family
ID=12716846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51045351A Expired JPS6018152B2 (ja) | 1976-04-23 | 1976-04-23 | 太陽電池装置の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6018152B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5896777A (ja) * | 1981-12-03 | 1983-06-08 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池 |
| JPS59117276A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-06 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池の製造方法 |
| US7491590B2 (en) | 2004-05-28 | 2009-02-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing thin film transistor in display device |
| JP5089027B2 (ja) * | 2004-05-28 | 2012-12-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| CN107360731B (zh) * | 2015-02-02 | 2019-08-09 | 京瓷株式会社 | 太阳能电池元件及其制造方法 |
-
1976
- 1976-04-23 JP JP51045351A patent/JPS6018152B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52129293A (en) | 1977-10-29 |
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