JPS622471B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光照射により光起電力を発生する半導
体の光照射面上にスクリーン印刷法にて反射防止
用インクを焼成後600〜1000Aの厚さに印刷し、
さらに加熱焼成して屈折率1.7〜2.4の金属酸化膜
を主成分とする反射防止膜（以下ARFという）
を形成する光電変換装置作製方法に関する。

本発明はさらにかかるインクをスクリーンマス
クにより選択的に形成し、ARFが形成されてい
ない残部に金属電極を形成することにより電極作
製に必要な工程の簡略化ひいては低価格化を求め
たものである。

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、SiO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90％以上が有
効利用されずにすてられてしまい、低価格太陽電
池等を作ろうとした時はきわめて重大なコストア
ツプの要因になつてしまつていた。

さらに塗付法においては周辺部が円形またはそ
れに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
が局部的に厚くなり、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
値を下げてしまつた。

加えていずれにおいても形成される面のいずれ
かに選択的に被膜形成させないいわゆる窓を設け
ようとした時に全く不可能であり、形成した後フ
オトエツチング法により選択エツチをせざると得
なかつた。

しかし本発明はこれらの欠点のすべてを解決し
てしまうのみならず、ARFの表面に凹凸を設け
ることによりARF内で光を１回以上の反射すな
わち乱反射をさせることにより広い波長領域での
半導体表面での反射率を下げようとする特徴を有
する。

本発明においてスクリーン印刷用インキとして
は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、反射防止膜用被膜とし
てこの主成分にセルロース系のバインダー、溶剤
としてのタービネオールまたはエチルセルソルブ
等に溶解して作製した。しかし溶解した酸化チタ
ンに屈折率の調整用としての酸化珪素をさらに加
えても、また酸化チタンのかわりに短波長領域で
の光吸収を防ぐため酸化タンタルを用いてもよ
い。

さらにこのARFをさら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併用し
てもよい。その場合はこの中に例えばリンガラ
ス、ボロンガラスを同時に加え、スクリーン印刷
の後のシンターとともに不純物を拡散せしめれば
よい。

本発明はさらにスクリーン印刷用インキをスク
リーンマスクを用いて印刷の際、選択的に形成さ
せることにより他部（残部）の半導体表面を露出
せしめて形成することが可能である。このためこ
の露出部に対し十分洗浄し表面の極薄の酸化膜を
除去した後、この表面に電極を例えば無電界メツ
キ法を用いてニツケルを0.1〜0.5μの厚さに形成
した。すなわち清浄表面に対し活性剤に浸しさら
にニツケルメツキ用溶液に浸漬して塗付した。

さらに本発明方法においては、半導体表面を露
呈させた残部に対し、第２のスクリーン印刷法に
より銀、ニツケルまたはアルミニユウムの如き金
属インクを選択的にスクリーン印刷して形成して
もよい。

加えて本発明はARFを全面に形成し、これを
レジストにより選択的にエツチングして除去し、
その除去された面に対し金属電極を形成してもよ
い。

本発明はかくの如く種々多様な電極の作製方法
に対しても有効であり、特に半導体の形状が矩形
の如く任意形であつても、その形状に合わせてス
クリーンマスクを使つて印刷するため材料は100
％有効利用される。このことは従来より知られた
塗付法、スプレー法、真空蒸着法に比べて著しい
特徴であり、低価格化への大きな進歩である。

以下に図面とともにその詳細を示す。

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
すためのたて断面図である。

図面においてＡは例えばＰ型0.5〜10Ωcmの半
導体１（単結晶または多結晶半導体）100mm□ま
たは100mm〓厚さ150〜400μ上にN⁺の導電型を有
する半導体層２を設けた。

この半導体層は塗付法により高濃度リンガラス
をスピナー塗付し、850〜950℃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
Ω／□；ｘ0.5μ代表的には0.2μとした。

さらにこの上面に第２図に示す如くARFをス
クリーン印刷法にて選択的に設けた。図面におい
てARFは焼成後の厚さにて600〜1000A例えば
800A±50Aに形成した。この時領域４はARF用
インキを印刷し領域５は残部とした。

この後このARF用インキをプリベーク（150〜
300℃、約30分）を行なつた。さらにこの後この
残部に対して選択的にこのARFマスクの反転マ
スクにて銀ペースト、アルミニユウムペーストま
たはニツケルペーストを用いてスクリーン印刷を
行なつた。例えば銀ペーストによりくし型電極を
ひとつの電極中0.2〜0.3mm、電極間隔（領域４）
３〜５mm、および外部引出し電極７を印刷形成し
た。さらにこの印刷された電極のプリベークを行
なつた後、裏面に対してアルミニユームを印刷法
にて形成させた。さらにそのプリベークを行なつ
た後けれら全体を加熱焼成（500〜900℃、15〜30
分）して第１図Ｃに示される如き裏面電極６、表
面電極７、反射防止膜３を完成させN⁺P型構造の
光電変換装置を設けた。

かくの如くして照射光１０AM1下にて13〜15
％の変換効率を有する光電変換装置を作ることが
できた。

第１図Ｃを作製する際、裏面電極を形成し
ARFさらに表面電極を形成する順序としてもよ
い。

この第１図Ｂにおいて半導体表面に無電界メツ
キ法を用いてニツケルをメツキし、第１図Ｃの構
造を作つてもよい。

実施例 ２ 第２図は本発明の他の光電変換装置作製方法を
示したものである。

図面Ａにおいて実施例１と同様にＰ型半導体１
上にN⁺型の半導体層２を周辺部のリークを防ぐ
ように接合を半導体の上面に至るようにして形成
させた。さらに実施例１と同様の方法により半導
体１の光照射面上に全面に反射防止膜を印刷形成
させた。

さらにこの後レジスト（フオトレジストまたは
印削レジスト）９によりARF３上に選択的に形
成させた。さらにこのレジストをマスクとして、
このレジストのない部分のARFをフツ酸系エツ
チング液で除去した。次にこれら全面にアルミニ
ユーム７，７′を真空蒸着した。さらにこの後レ
ジスト膜９をリフトオフ法にて除去し、このレジ
スト上の金属膜７を除去して第２図Ｃを得た。裏
面電極は上面を形成する前にアルミニユームをシ
ンターして形成させた。

かくの如きリフトオフ法を用いた場合、電極間
隔100〜300μ、電極巾５〜10μという小さい大き
さの光電変換装置を作ることができ、１mm〜２mm
□のフオトセンサとしての応用が可能である。

かくして得られた光電変換装置はAM1（100ｍ
Ｗ／cm²）下にて開放電圧0.55〜0.60V短絡電流35
〜40mA／cm²、変換効率14〜16％を得ることがで
き、従来の塗付法等によるARFの13〜14.5％よ
り10〜15％向上させることができた。

以上の説明の如く本発明のARFをスクリーン
印刷法にて形成する場合、50〜300mm□と大面積
用にもまた１〜５mm□と小面積用にも有効であ
り、従来例えば10cm□の基板（単価1000円）を用
いて10cm□あたり2200円（1300円／Ｗ）であつた
ものを1800円（1300円／Ｗ）と単位Ｗあたりの価
格を400円と大巾に下げることができたのに加え
て大量生産を行ないやすく、本発明方法は今後き
わめて工学的に大きな応用展開が期待できる。

本発明の実施例は大電力用のたて方向に設けら
れたPN接合型の太陽電池を示した。しかしこれ
は横方向であつても、PIN接合、MIS構造等の変
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、フオトセンサ、
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。

本発明においてはARF用のインクの印刷を１
回塗りとした。しかしさらに濃度を希釈して２
回、３回塗りをし印刷された膜上面の凹凸を減少
させさらに平板にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明方法による光電変
換装置のたて断面図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光起電力を発生しうる半導体の光照射面上に
   スクリーン印刷法にて反射防止膜用インクを焼成
   後600〜1000Aの厚さに印刷し、さらにその後加
   熱焼成して前記半導体上に屈折率1.7〜2.4を有す
   る金属酸化物を主成分とする反射防止膜を形成せ
   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、反射防止用
   インクを選択的に印刷した後前記半導体上の残部
   に金属電極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。