JPS622473B2 - - Google Patents

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JPS622473B2
JPS622473B2 JP56117295A JP11729581A JPS622473B2 JP S622473 B2 JPS622473 B2 JP S622473B2 JP 56117295 A JP56117295 A JP 56117295A JP 11729581 A JP11729581 A JP 11729581A JP S622473 B2 JPS622473 B2 JP S622473B2
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JP
Japan
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semiconductor
film
arf
present
semiconductor layer
Prior art date
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JP56117295A
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English (en)
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JPS5818977A (ja
Inventor
Shunpei Yamazaki
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.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP56117295A priority Critical patent/JPS5818977A/ja
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    • 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
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光電変換装置の作製方法に関するもの
であつて、半導体上の光照射面上にスクリーン印
刷法にて反射防止膜(以下ARFという)を形成
するに加えて、その直下に半導体層を形成する方
法に関する。
本発明はスクリーン印刷法にて形成された
ARF中にPまたはN型用の不純物例えばBSG
(ホウ素ガラス)またはPSG(リンガラス、五酸
化リンと酸化珪素との混合体も含んで総称する)
を同時に混入せしめ、焼成による熱アニールまた
はXeランプまたはレーザ等の光照射による光ア
ニールの後、このARF下の半導体中にホウ素B
またはリンPを添加してPまたはN型の半導体層
を形成するいわゆるARFとその直下の半導体層
とを同時(実質的に同時)に形成する方法に関す
る。
本発明はさらにこのアニール後ARF上にドツ
ト電極、クモ型電極を選択的にスクリーン印刷等
により印刷形成した後、500〜800℃の温度にて加
熱焼成してARF下の半導体層と電気的に連続さ
せる工程により製造工程の簡略化をすることを目
的とする。
本発明はさらに半導体の一表面に一導電型の半
導体層が形成された半導体基板上にスクリーン印
刷法にてARF用のインクを印刷して被膜を形成
した後、加熱または光照射アニールを行なうこと
により、この基板上に反射防止膜を形成する方法
に関する。
本発明は半導体の一表面にスクリーン印刷法に
てARF用インクを印刷して被膜を形成し、さら
に必要に応じてベークを100〜950℃で行なつた
後、この被膜を置還して半導体層を形成するとと
もに、その後加熱または光アニールを行なう方法
に関する。
本発明はARFとその直下の全面または選択的
に設けられた半導体層との形成順序に関するもの
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%は有効利
用されずにすてられてしまい、低価格太陽電池等
を作るにはきわめて大き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
れと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。
加えてこれらいずれにおいても形成される面の
いずれかに選択的に形成されないいわゆる窓を設
けん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を得
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
てしまう特徴を有する。
本発明ではスクリーン印刷用インクとして金属
酸化物としての酸化チタン(TiOx x=0.5〜
2.2)を主成分とし、反射防止膜用インクとして
この主成分にセルロース系のバインダー、溶剤と
してのターピネオールまたはエチルセルソルプ等
に混合して作製した。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、また
酸化チタンに窒化チタンを混在させて屈折率を調
整してもよい。
さらにこのARF用のインク中にその直下の半
導体中での不純物の拡散源としてのドーパントと
してPSB,P2O5,BSG,B2O3,ASGを同時に添
加したものをスクリーン印刷用インクとして用い
ることも本発明の特徴である。
以下に本発明の実施例を記す。
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
すたて断面図である。
第1図Aにおいて半導体1は例えばP型0.5〜
10Ωcmの珪素半導体である。この半導体1は単結
晶、SILSOの如き多結晶またはデンドライトの
リボン結晶または高速急冷法で作られた半導体で
あつてもよい。さらにまた基板上に形成された非
晶質、セミアモルフアス半導体であつてもよい。
以下は単結晶であり100mm□または100mm〓厚さ
150〜400μの半導体を用いた場合を示す。
この半導体上にPSGまたは五酸化リン
(P2O5)を含有した金属酸化物を含むスクリーン
印刷用インクを50〜800メツシユの網目を有する
マスクにて印刷し、被膜3形成した。この被膜は
焼成後600〜1000A例えば800±50Aとなるように
した。金属酸化物はTiOxであり、TiOxに対し
P2O5は1〜20%含有させた。さらに酸化珪素を
1〜50%含有させ、実質的にPSG(SiO2x・
P2O5y)とし、アニール後のを防いだ。
さらにこの後この基板に例えばTiOx:P2O5
SiO2=1:0.05:0.3とSiO2を多層の被膜に形成
し、熱アニールにおいては850〜950℃にて加熱
し、被膜の高密度化による屈折率1.7〜2.2にする
ようにし、同時にその直下にはリンPが0.5μ以
下の深さ例えば0.3μ、シート抵抗10〜100Ω/□
に作製した。
光アニールにおいてはレーザ光またはXe(キ
セノン)ランプを用い、光スポツトを走査(スキ
ヤン)して実施した。この時基板は400〜700℃に
同時に加熱しておいた。するとXj=0.2μ代表的
には500Aであつてかつシート抵抗10〜30Ω/□
を得ることができた。これはTiOx:P2O5:SiO2
=1:0.1:0.05とP2O5を多量の被膜として形成
させることができた。POが多量であるにもかか
わらず、リンが偏折しないため失透もおきずきわ
めて光電変換装置としてはすばらしいものであつ
た。
さらにこの上面を第1図Cに示す如く銀ペース
トまたはアルミニユー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法によりくし型
電極7を形成した。
ひとつの電極は0.2〜0.3mm、電極間隔3〜15mm
として形成した。かくして電極7および外部引出
し電極6を設けた。印刷をした後、150〜300℃に
てプリベークをし、さらにこれを400〜950℃の温
度代表的には550〜800℃にて10〜30分シンターし
て焼成し、この電極とARFの半導体層とを電気
的に連続15した。かくすることによりこの
ARFを貫通15して電極7の金属が含侵され半
導体層2と連続しその部分での抵抗は10Ω以下例
えば1〜3Ωにまで下げることができる。裏面電
極6はアルミニユームのスクリーン印刷法で形成
した。
かくの如き本発明方法は一回のスクリーン印刷
とその印刷場所をスクリーンマスクにより選択的
に決めることができ、かつその直下に半導体層を
ARFの形式と同時に行なうことができた。低価
格化に対する寄与大であつた。
かくして得られた第1図Cに示された光電変換
装置はAM1(100mW/cm2)にて開放電圧0.55〜
0.60V、短絡電流は熱アニールにて30〜35mA/
cm2、光アニールにて33〜40mA/cm2、変換効率は
熱アニールにて最大14%、光アニールにて最大16
%を得ることができ、従来の塗付法等による
ARFの13〜14.5%よりさらに1〜4%向上させ
ることができた。
この実施例はPN+型の太陽電池であるが、
NP+,PIN+,P+IN+,N+PN,P+NP構造のダイオ
ードまたはトランジスタであつても同様に本発明
を適用できることはいうまでもない。
実施例 2 第2図は本発明の他の光電変換装置のたて断面
図を示す。
図面においてAは実施例1と同様の半導体1に
対し酸素中にて酸化し酸化珪素膜8を1000〜
3000Aの厚さに形成した。さらにこの膜を選択エ
ツチを施し周辺のワク9を残した。このワクをマ
スクとして半導体1とは逆導電型の半導体層2を
形成した。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
〜100Ω/□Xj0.5μ代表的には0.2μとした。
この後実施例1と同様にARF用の印刷用イン
クを塗付形成した。但しこの被膜中には価また
は価の不純物の添加をせず、TiOxの如き金属
酸化物を主成分としたものを用いた。
次にこの上面にドツト電極7を実施例1と同様
の材料を同様の方法にて形成した。さらにこれら
全体を100〜400℃にてプリベークしてARF用被
膜3および電極用被膜7を乾燥させた。
次にこれら全体を500〜950℃の温度にて実施例
1と同時に熱アニールを行ない、電極7と半導体
層2とを電気的に連続させた。この場合ARF用
被膜3は電極用被膜が印刷される前に実施例1の
如く焼成され高密度化していないため、電極用金
属が含侵しやすく、結果としてこの部分の抵抗は
0.3〜1Ωとさらに下げることができた。この電
極部に対しレーザ光等の光照射を行ないかつ500
〜700℃の中温度での熱処理を施してさらに0.2Ω
以下に下げてもよい。
以上の実施例において半導体層とARFとは独
立に形成させることができるため、本発明方法は
かかる太陽電池のみならずフオトトランジスタ、
IC等半導体中に複数の接合を有する半導体装置
における光照射する面にのみ全面に印刷して被膜
形成をすることができるという特徴を有する。
実施例1と同様の大きさの太陽電池において変
換効率17%をAM1にて、また7%を螢光燈下
300Lxにて得ることができた。
実施例 3 この実施例はARFまたはARF用被膜を形成し
てしまつた後にイオン注入法等によりその直下の
半導体層中に選択的に不純物を添加し半導体層を
形成させようとするものである。
すなわち本発明は実施例2におけるAの如く、
半導体基板上に酸化珪素8をイオン注入に対しマ
スク用被膜として形成する。この後この酸化珪素
8を選択的に第2図Bの如く除去する。さらに
ARF用インクをスクリーン印刷法にて印刷して
被膜を形成する。さらにこの後このARFを貫通
してイオン注入法により前記した酸化珪素のない
領域の半導体に対し価または価の不純物を30
〜100KeVの加速電圧にて注入する。さらにこの
イオン注入により発生した損傷を除去し同時に
ARFを完成させるため、これら全体を実施例1
または2と同様に熱アニールまたは光アニールを
行なつた。
この方法においてはARF下における半導体層
中の不純物濃度をきわめて精密に制御できること
を特徴とする。さらに従来よりイオン注入の際は
注入にする損傷を少くするためその上面に300〜
3000Aの酸化珪素膜をバツフアー用被膜として設
けることが必要な条件となつていた。しかし本発
明はこのバツフアー用被膜には酸化チタン等の
ARFまたはARF用被膜でも十分であることを見
い出したことにある。そのためきわめて浅い接合
をイオン注入法により形成する際簡単な工程で同
時にARFをも作製せせてしまうというもので、
低価格化のための大きな特徴を有している。
この実施例において半導体層およびARF用被
膜のアニールの前または後に電極を形成し光電変
換装置とするとさらにその工学的応用が拡大され
る。
以上の説明において本発明の光電変換装置の製
造コストは従来10cm□の基板(単価1000円)を用
いて10cm□あたり2200円(1700円/W)であつた
ものが1500〜1800円(1000〜1300円/W)と単位
1Wあたりの価格を400〜700円も下げることがで
きたのが大きな特徴である。
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
は横方向に設けられた光電変換装置であつてもよ
い。また本発明の実施例はN+P構造を主として記
した。しかしP+N構造、PIN構造、MIS構造また
はこれらの接合を複数個同一基板に設けた変形に
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、ダイ
オード、フオトトランジスタ、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。
本発明においてスクリーン印刷は1回塗りを示
した。しかしこの印刷はさらに濃度をうすめて2
回またはそれ以上ぬつてもよく、また屈折率の異
なるための成分を有するインクを選択的に場所を
変えて塗つてもよい。
本発明は珪素に限られることなくゲルマニユウ
ムまた他の−価化合物半導体であつてもよ
い。さらに基板上にハイブリツトを形成させた半
導体、また半導体ICの一部の光センサの部分の
みに対してARFを印刷形成させてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明方法を示す光電変
換装置のたて断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体の一主面に一導電型の半導体層が形成
    された半導体基板上にスクリーン印刷法にて反射
    防止膜用インクを印刷して被膜を形成する工程と
    加熱または光照射を行なうことにより前記基板上
    に反射防止膜を形成する工程とを有することを特
    徴とする光電変換装置作製方法。 2 半導体の一主面にスクリーン印刷法にて反射
    防止膜用インクを印刷して被膜を形成する工程と
    該被膜を貫通して前記半導体中に価または価
    の不純物を添加して半導体層を形成する工程と加
    熱または光照射アニールを行なう工程とを有する
    ことを特徴とする光電変換装置作製方法。
JP56117295A 1981-07-27 1981-07-27 光電変換装置作製方法 Granted JPS5818977A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3340874A1 (de) * 1983-11-11 1985-05-23 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Verfahren zum herstellen einer solarzelle
JPH0756057B2 (ja) * 1985-02-07 1995-06-14 日本鋼管株式会社 連続熱処理炉におけるストリップの冷却方法

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JPS5818977A (ja) 1983-02-03

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