JPS6154275B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6154275B2
JPS6154275B2 JP55063128A JP6312880A JPS6154275B2 JP S6154275 B2 JPS6154275 B2 JP S6154275B2 JP 55063128 A JP55063128 A JP 55063128A JP 6312880 A JP6312880 A JP 6312880A JP S6154275 B2 JPS6154275 B2 JP S6154275B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
film
semiconductor layer
type
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP55063128A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS56160077A (en
Inventor
Yoshio Komya
Tetsuo Takahashi
Suminori Sakamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP6312880A priority Critical patent/JPS56160077A/ja
Publication of JPS56160077A publication Critical patent/JPS56160077A/ja
Publication of JPS6154275B2 publication Critical patent/JPS6154275B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分〕 この発明は、低価格基板上に結晶性シリコン膜
を有する太陽電池の製造方法に関するものであ
る。
この発明の目的は、従来の低価格基板を利用し
た太陽電池にみられる半導体活性層部の結晶性の
悪さと製造時に必要とされる高温工程をなくした
太陽電池の製造方法を提供することにある。
従来の低価格基板多結晶シリコン太陽電池は第
1図a,b,c,dに示すような構造のもがあ
る。
第1図aは鋼基板を用いた素子で、鋼基板
(USSビトレナメル1)1aのに硼珪酸塩1b,n
形Si(0.001Ω−cm,厚み0.2μm)1c,p形Si
(3Ω−cm,厚み5μm)1d,p形Si(0.003Ω
−cm,厚み15μm)1eを順次層状に重ね、変換
効率は0.05%(Wランプ)、素子面積を4.4cm2とし
たものである。
第1図bはグラフアイト基板を用いた素子で、
グラフアイト基板2aの上にp形再結晶シリコン
(0.002〜0.003Ω−cm)2b,p形Si(0.2〜1Ω
−cm,厚み10〜30μm)2c,n形Si(0.002〜
0.004Ω−cm,厚み0.2〜0.4μm)2dを順次層状
に重ね、変換効率は3.7%(AMO)、素子面積を
20cm2としたものである。
第1図cは金属シリコンとグラフアイトを基板
とした素子で、グラフアイト3a上に金属シリコ
ン(再結晶)3b,p形Si(1Ω−cm,厚み30μ
m)3c,n形Si(0.003Ω−cm,厚み0.3〜0.4μ
m)3dを順次層状に重ね、変換効率は6%以上
(AMI)、素子面積を10cm2としたものである。
第1図dは金属シリコンを基板とした素子で、
p形金属シリコン(0.003Ω−cm)4aの上にp
形Si(厚み10μm)4b,n形Si(0.002Ω−
cm,厚み0.2〜0.3μm)4cを順次層状に重ね、
変換効率は3%(AMI)、素子面積を6cm2とした
ものである。
このように、上記いずれの場合も、基板の物質
がSiと異質物であるかまたはSiでも結晶板を形成
していない金属シリコンであるため、CVD法で
結晶成長されたpn接合はその結晶性が悪く、リ
ーク電流が大きいこと、ライフタイムが短い等の
欠点があつた。
この発明は、上記の点にかんがみなされたもの
で、太陽電池の基板として絶縁膜上の結晶性半導
体膜を瞬間アニール法によるSOI
(Semiconductor on Insulator)構成のものを用
いたものである。
すなわち、アルミニウム(Al)板等の金属板
またはポリイミド等の成形可能な高分子材料基板
から形成できる太陽電池の製造方法であつて、し
かも、グラホエピタキシイ(Grapho epitaxy)
とレーザアニール(Laser Anneal)という2つ
の大いに進歩した技術により活性シリコンpn接
合部の結晶性をきわめて良好にしたものである。
まず、グラホエピタキシイについて簡単に説明
する。基板上に格子状の凹凸面をもつ無定形石英
基板に、薄いシリコン膜を結晶学的に均一に配向
した状態で成長付着させることが最近報告され
た。このような人工的に製作された表面パターン
に誘導されて、結晶成長膜の配位が決まる技術を
発明者のM.W.Geis,D.C.Flanders,H.I.Smith
らはグラホエピタキシイと呼んでいる(M.W,
Geis et′al:Appl.Phys.Lett.35(1)P71,1 July
1979参照)。
これについて1つの論理的なモデルとして、あ
る組成で形成された多結晶薄膜があつて、多結晶
粒の1つの面は基板の面の方位と同一の面方位に
あり、その他の粒界の面はランダムに配列されて
いるというような多結晶薄膜形成法を考えると、
このような特徴をもつている場合は、もし適当な
方形または三角形等の断面をもつ基板表面上の格
子状凹凸の周期が、その多結晶粒の大きさに比べ
て小さければ、結晶粒界は上記の凹凸をもつ格子
状基板上に均一な方向にそろつて配向し、より単
結晶性をもつようになると報告されている。そし
て、最近の報告によるとこのような薄膜成長層に
さらにレーザアニールを施すと結晶性はもつとよ
くなり、条件がよければ単結晶の薄膜となるとさ
れている。
ここで、基板上の格子状の凹凸と成長薄膜の結
晶面との関係はM.W.Geis et′alの1979年国際電子
デバイス学会予稿集9.1にいくつかの例があげら
れているが、ここでは従来例の1つとして、第2
図にあげておく。第2図aは無定形の基板上面と
多結晶層の結晶面<100>とが平行しているが、
方位がランダムの例、第2図bは方形波状の凹凸
体上に方位をそろえて作成した例、第2図cは同
じく90゜ののこぎり波状の凹凸体上に方位をそろ
えて作成した例である。
次にこの発明の実施例について説明する。
まず、Al板を用いた場合の実施例を第3図に
より説明する。
第3図aはアルミニウム基板11にホトレジス
トまたはそれによつてパターン転写されたSiO2
等のエツチング用のマスク12をホトソグラフイ
ー等を用いて作成する。このマスクパターンの状
態でイオンエツチング、プラズマエツチング、溶
液エツチング等の手法で第3図bのようにエツチ
ングする。
第3図bは平面的に見れば格子状か正方形の島
状とする。このパターン形状の構造、構成は、断
面が方形波型か、このぎり波型の格子状凹凸
(1979年IEEE国際電子バイス学会で発表された
予稿集9.1のM.W.Geis氏らの提案したもの)か、
正方形の島状(同上予稿集9.2のHon−Wailam氏
らの提案したも)の如きものとする。
次に、第3図cに示すように、この形成された
パターンにAl2O3膜13を陽極酸化またはスパツ
タ蒸着により被着させる。
次に、第3図dに示すように、別に設けたメタ
レマスクと上記アルミニウム基板11上のAl2O3
膜13とを密着させてななめに入射等の手法も取
り入れ、イオンエツチング等を行うこによつて、
アルミニウム基板11上の小部分にAl2O3膜13
のない開口部14を周期的パターンで、すなわち
各エツチング孔の一側辺の小部分にそれぞれ形成
する。
しかるのち、上記文献に述べられているように
減圧CVD法等で多結晶シリコン膜またはアモル
フアスシリコン膜を形成する。次に、アルミニウ
ム基板11上のコンタクト部の近傍でn+のピー
クを持ち、かつ表面附近も適当なる不純度濃度
(1015〜1017/cm3)になるようにしてイオン注入を
行い、その後に波長領域5000〜6000Å程度の、例
えばCWArレーザかYAGレーザパルス等でレー
ザアニールを行う。これによつて電子移動度200
〜300cm2V/sec程度以上の良好なシリコン単結晶
層からなるn形半導体層15が第3図eのように
形成される。
第3図eの工程では、アルミニウム基板11の
温度を上げないでもグラホエピタキシイ、レーザ
アニールの原理によつて十分良好なn形半導体層
15が形成され、かつ開口部14でアルミニウム
基板11とn形半導体層15とのオーミツクコン
タクトが形成される。
第3図fの工程では再び減圧CVD法等による
シリコン膜の被着とp形イオン注入後の単結晶層
の形成によりp形半導体層16を表面に形成す
る。p形半導体層16のイオン注入も上部で不純
物分布が濃くなる設計とする。
次に、第3図gの工程で、上部電極17を付け
る。これによりアルミニウム基板11をもつた高
品質結晶層をもつ大面積太陽電池を作成できるこ
とになる。
上記第3図の実施例ではアルミニウム基板11
を用いているので、第3図eの工程の段階で瞬間
アニール法等によつて結晶粒界に介在してAlが
析出した場合は、基板板上部より陽極酸化等を行
うこによつてAl2O3による絶縁膜化にすることが
できるので、リーク電流の原因となる短絡通路を
あらかじめ修復しておくのに役立つのである。
第4図a〜dはこの発明による直列垂直接合形
太陽電池の実施例を示す製造工程図である。
第4図aは第3図eにおけAl2O3膜13の間口
部14がない場合に相当する。これは直列構成の
ため、各pn接合とアルミニウム基板11とを分
離するために、Al2C3膜13の開口部14は不要
であるからである。ただし、この場合のn層であ
るn形半導体層15は第3図eと違つて上部がり
濃い不純物分布となるようにする。
次に、第4図bにおいて、SiO2またはSi3N4
によるマスク18を用いて、イオン注入等により
p形半導体領域19を形成する。残りのn形半導
体領域20との間にpn接合が垂直方向に沿つて
形成される。
第4図Cは各pn接合を直列接続を行うために
Si層を一部エツチングによつて取り去る工程を示
す。マスク21はホトレジスト膜またはホトレジ
スト付のSiO2膜等を用い、エツチング孔22は
Al2O3膜13に達するまで深さをもつようにす
る。
次に、第4図dの工程で、マスク21を再度使
用して直列接続用アルミニウムコンタクトを形成
し、不要部はリフトオフ法等で除去することによ
り直列接続電極23を形成する。
これによつて、アルミニウム基板11上に
Al2O3膜13で絶縁分離され、かつ各pn接合が垂
直構成になつた直列太陽電池を構成することがで
き、かつ活性pn接合を形成するSi層はグラホエ
ピタキシイとレーザアニールの手法によつて良好
な結晶性を示すことが保証されることになる。
なお、第3図、第4図はアルミニウム基板11
の実施例を示したが、熱可塑性加工のできるポリ
イミドのような高分子材料を基板として利用する
ことも可能である。この場合は、グラホエピタキ
シイ表面の凹凸のネガ金型をあらかじめ作つてお
いて、この金型にポリイミド膜を流し込むか、塗
布乾燥熱処理するこによつて、グラホエピタキシ
ヤルなプラスチツク状基板を作成することができ
る。
このように、プラスチツク状基板の上にAlを
全面にわたつて厚めに蒸着すれば、あとの工程は
第3図、第4図と同様の形成法で、プラスチツク
基板太陽電池を構成することができる。したがつ
て、この発明におけるSOI構成は、金属基板上の
絶縁膜上に形成された結晶性Si膜の場合や、プラ
スチツク基板上に金属膜等を介して絶縁膜を介し
て形成し、その上にさらに結晶性Si膜を形成した
場合等をも含むものである。
またn形半導体層15はこれに限らずn形半導
体層を形成するものであればよい。
以上説明したようにこの発明は、従来の方法に
おいては不可能であつたAl基板、またはAlを蒸
着したプラスチツク基板上に高品質の結晶層を基
板部に本質的に熱を加えることなく、形成できる
ことにより、基板材料の低価格化と同時に高能率
太陽電池の大面積化とが容易にできるものであ
る。またこの発明の太陽電池の製作において、イ
オン注入、レーザアニール等のプロセスは基板を
高温にすることなしに適当な条件を見出せばでき
るので、従来のフアーネス・アニーリングによる
方式より流れ作業のオートメーシヨン化が容易で
あり、大量生産に向いた太陽電池の製造方法が得
られる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜dは従来の低価格基板多結晶シリコ
ン太陽電池の構成図、第2図a〜cはグラホエピ
タキシイの基板の形状と結晶薄膜の関係を示す1
つの従来例の図的説明図、第3図a〜gはこの発
明の一実施例を示すもので、アルミニウム基板に
よる太陽電池の製造工程を示す図、第4図a〜d
はこの発明による直列垂直接合型太陽電池の製造
工程を示す図である。 図中、11はアルミニウム基板、12はマス
ク、13はAl2O3膜、14は開口部、15はn形
半導体層、16はp形半導体層、17は上部電
極、18はマスク、19はp形半導体領域、20
はn形半導体領域、21はマスク、22はエツチ
ング孔、23は直列接続電極である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 基板の表面に周期的な凹凸を形成し、この凹
    凸上を高融点絶縁物で覆い、さらにこの高融点絶
    縁物上に一導電型の多結晶膜またはアモルフアス
    膜を形成し、次いで瞬間レーザアニールを施して
    前記多結晶膜またはアモルフアス膜を単結晶半導
    体層とし、その後、この単結晶半導体層上にこれ
    と反対導電型の半導体層を形成する工程を含むこ
    とを特徴とする太陽電池の製造方法。
JP6312880A 1980-05-13 1980-05-13 Solar battery Granted JPS56160077A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6312880A JPS56160077A (en) 1980-05-13 1980-05-13 Solar battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6312880A JPS56160077A (en) 1980-05-13 1980-05-13 Solar battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS56160077A JPS56160077A (en) 1981-12-09
JPS6154275B2 true JPS6154275B2 (ja) 1986-11-21

Family

ID=13220319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6312880A Granted JPS56160077A (en) 1980-05-13 1980-05-13 Solar battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS56160077A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5449924A (en) * 1993-01-28 1995-09-12 Goldstar Electron Co., Ltd. Photodiode having a Schottky barrier formed on the lower metallic electrode

Also Published As

Publication number Publication date
JPS56160077A (en) 1981-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5098850A (en) Process for producing substrate for selective crystal growth, selective crystal growth process and process for producing solar battery by use of them
JP3169497B2 (ja) 太陽電池の製造方法
US6821875B2 (en) Low area metal contacts for photovoltaic devices
JP2001094136A (ja) 半導体素子モジュールの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法
US20030042578A1 (en) Crystal growth process, semiconductor device, and its production process
JP4026312B2 (ja) 炭化珪素半導体ショットキーダイオードおよびその製造方法
JP2962918B2 (ja) シリコン薄膜の形成方法及び太陽電池の製造方法
JPH1140832A (ja) 薄膜太陽電池およびその製造方法
JPS62570B2 (ja)
JPS6154275B2 (ja)
JP2002261305A (ja) 薄膜多結晶シリコン太陽電池及びその製造方法
JP4729953B2 (ja) 薄膜半導体装置の製造方法
JPS6240716A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH09181344A (ja) 多結晶Si薄膜太陽電池及びその製造方法
JP3067821B2 (ja) 太陽電池およびその製造方法
JP2833924B2 (ja) 結晶太陽電池およびその製造方法
JPH07288227A (ja) 多結晶半導体膜、それを用いた半導体装置及び太陽電池並びにその製造方法
JPS63117420A (ja) シリサイド層の形成方法
JP2802180B2 (ja) 太陽電池の製造方法
JPS59134819A (ja) 半導体基板の製造方法
JPH04328872A (ja) 多結晶薄膜トランジスタの製造方法及び多結晶薄膜トランジスタ
JP3069208B2 (ja) 薄膜多結晶Si太陽電池の製造方法
JPS5934626A (ja) 半導体膜形成方法
AU2001255984B2 (en) Low area metal contacts for photovoltaic devices
JP3067459B2 (ja) 薄膜多結晶Si太陽電池の製造方法