JPS63166276A - 太陽電池素子の電極形成方法 - Google Patents

太陽電池素子の電極形成方法

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JPS63166276A
JPS63166276A JP61311757A JP31175786A JPS63166276A JP S63166276 A JPS63166276 A JP S63166276A JP 61311757 A JP61311757 A JP 61311757A JP 31175786 A JP31175786 A JP 31175786A JP S63166276 A JPS63166276 A JP S63166276A
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gaas
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Tadashi Hisamatsu
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は厚さ約100μm以下のシリコン(Si)基板
上にpn接合を有する薄膜■−v族化合物半導体層が形
成された、例えば宇宙用薄膜■−■族化合物半導体太陽
電池素子の製造法の改良に関し、更に詳細にはシリコン
(Si)基板裏面の電極形成方法の改良に関するもので
ある。
〈従来の技術及びその問題点〉 一般に■−V族化合物半導体材料(以下代表的な■−V
族化合物半導体材料として特にGaAsを例に挙げて説
明する)を用いた太陽電池はSi太陽電池に比して、高
効率であり、また温度上昇に伴なう効率低下が小さく、
更には耐放射線性が優れているため、その応用分野が拡
大しつつある。
しかし、GaAs単結晶基板はSi単結晶基板に比較し
て、著しく高価であり、また重いためGaAs単結晶基
板を用いたGaAs太陽電池は単位重量当たりの発電能
力が小さいという問題点があった。
最近、特に宇宙用太陽電池の重量能率(単位重量当たり
の出カニW/y)を上げることを目的とした研究開発の
一環として、軽量なSi基板上にGaAs薄膜をMOC
VD法やMBE法によって成長させて、高効率のGaA
s太陽電池を形成する試みが進められている。この試み
は種々の成長条件の改善により、Si基板上への高品質
GaAs薄膜の成長は可能になりつつあるが、GaAS
成長層にはSi基板との熱膨張係数の差に起因する引張
り応力が作用しており、エピタキシャル・ウェノ・に反
りを生じさせる場合があるという問題点が残されている
。例えば第4図に示すように280μm厚の2インチS
i基板11上に約4μmのGaAs薄膜層12を成長さ
せた場合、ウェハ中央が下に凸の形状に約50μm程度
も反ることが知られている。
さらにこのSi基板上に成長したGaAs(以下GaA
s/Siと配子)を宇宙胴太’tyN池に応用して重量
能率を充分に高めるためには、そのSi基板の厚さと少
なくとも100μm以下に設定する必要があるため、こ
の反りの程度はますます大きくなる。
幸いSi基板裏面の電極材料として、従来から宇宙用S
i太陽電池の電極材料として広く用いられ、信頼性の点
からも多くの実績を有するTi−Pd−Agを採用した
場合、第5図に示すようにその主材料であるAg電極層
13とSi基板11間でも両者の熱膨張係数の差Gこ起
因した応力がSi基板11を引張る方向に生じるので、
この電極材。
料をGaAs/Si太陽電池に適用することで上記エピ
タキシャルウェハの反りの緩和にも役立つことが期待さ
れる。
しかし従来の電極形成条件(Ag層厚約5μm。
蒸着時の基板加熱温度150°C以上)をそのまま用い
た場合にはAgとSi基板間で生しる応力の方が強すぎ
、厚さ100μm以下のシリコン基板11aを用いたG
aAs/Siウェハでは第6図に示すように電極形成前
とは逆にウェハ中央が上に凸の形状に反ることが実験的
に明らかになった。
反りの存在はその形状にかかわらず太陽電池製作工程中
のカバーガラス接着工程やアセンブリーの際の溶接工程
で作業に困難を生じさせ、カバーガラス貼り付け、イン
ターコネクタの溶接等で割れ、歩留りを著るしく低下さ
せていた。本発明は上記の点に鑑みて創案されたもので
あり、カバーガラス接着作業、セル溶接作業等を容易に
行なうことが出来る、反りを有しないSi基板厚さが1
00μm以下のGaAs/Si太@電池等の太腹電池V
族化合物半導体太陽電池素子を製造する′ためのSi基
板裏面の電極形成方法を提供することを目的としている
〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明は厚さ約100μm
以下のシリコン基板上にpn接合を有する薄膜l11−
4異化合物半導体層が形成された太陽電池素子の電極形
成方法において、上記のシリコン基板の裏面側に電極材
料の少なくとも一部として厚さ約3μm以上の銀を基板
加熱温度50〜150℃の条件下で蒸着し、その後上記
の■−v族化合物半導体層側の電極の合金化温度で熱処
理するように構成している。
〈発明の詳細な説明〉 従来、Si太陽電池の電極形成条件(Ag層厚約5μm
1蒸着時の基板加熱温度150℃以上)がGaAs/S
i太陽電池のSi基板裏面電極形成にもそのまま採用さ
れていたが、厚さが約100μm以下のSi基板Ia上
にpn接合を有する薄膜IIT−V族化合物半導体層、
例えばGaAs層2の形成された薄型GaAs/Si太
陽電池の場合には、Ag層3の厚さを約3μm以上に、
蒸着時の基板加熱湿度50〜150℃の条件下で電極を
形成し、その後GaAs化合物半導体層側電極の合金化
温度で熱処理を施すことで、第1図に示すようにエピタ
キシャル・ウェハが有していた反りをほぼフラットな状
態に緩和することが出来、アセンブリーにあたっても従
来の宇宙用太@電池の溶接条件をほぼそのまま適用する
ことで従来並みの強度を有する溶接が可能な太陽電池素
子を作製出来ることが確認された。
Si基板lの厚さが100μm以下の薄型GaAs/S
i太陽電池の場合、従来のSi太陽電池と異なった裏面
電極形成条件で従来並みの電極形成が可能となった理由
は以下のように考えられる。
従来のSi太陽電池において、Ag電極層の蒸着時の1
50°C以上の基板加熱は電極の付着強度向上を目的と
して行なわれていた。この基板加熱を50〜+50°C
で行なった場合には、Ag電極層の蒸着後に150°C
以上の熱処理を施す工程を付は加えることで同様の効果
を得ることが出来る。GaAs/Si太陽電池において
、GaAs半導体層側電極の合”金化温度での熱処理(
例えば水素雰囲気中400”C)をGaAs半導体層側
電極とSi基板側電極の両者の蒸着後に施せば、GaA
S#導体層側電極の合金化のみならず上記81基板側電
極の付着強度向上をもはかることが出来るのである。こ
の熱処理によって新たな反りの発生は認められない。
また本条件にて電極形成を行った場合、Ag層厚は3μ
m以上あれば従来並みの溶接が可能となる溶接条件を見
出すことができる。
〈実施例〉 以下、図面を参照して、本発明の一実施例を代表的な■
−V族化合物半導体材料として特にGaAsを用いた場
合を例にして具体的に説明するが、本発明はこれに限定
されるものではない。
第2図は本発明による電極形成方法を適用して製作した
Si基板の厚さが100μm以下のGaAs/Si太!
池の概略断面を示す図である。
この太陽電池セルは、厚さ約280μmのSi基板上に
GaAs成長層2を形成した後、S i基板を厚さ10
0μm以下に裏面からエツチングし、その後、この厚さ
100μm以下のSi基板1aに裏面電極3を形成する
と共に、GaAs成長層2側に電極4及び反射防止膜5
を形成したものである。
第3図(a)乃至(c)はそれぞれ本発明の一実施例と
  −しての電極形成方法を採用した薄膜GaAs/S
i太陽電池の製作工程を示すウェハ断面図である。
まず、第3図(a)に示すように厚さ280μmないし
それ以上のSi基板1上にGaAsエピタキシャル成長
層2をMOCVD法、M B E法等で形成する。
当該成長層2にはGaAs太陽電池を形成するpn接合
を有していることは言うまでもない。
次に第3図(b)に示すように、GaAsエピタキシャ
ル成長層2上の所望領域に、例えばAg−Zn合金等の
GaAs半導体側電極4を形成する金属層を蒸着等によ
り形成し、更にSi3N4等の反射防止膜5を形成する
。続いて第3図(c)に示すようにSi基板1を例えば
NaOH系のエッチャントを用いることによって、厚さ
100μm以下にまでエツチングして、100μm以下
厚のSi基板1aとする。
この場合、GaAs側表面は耐エツチング性の樹脂等を
コーティングすることで容易に損傷が防止される。
このSi基板上の薄型化が、終了した段階では、第8図
(c)に示すようにウェハは下に凸の形状の反りが著る
しくなる。この状態はSi基板1が薄くなった分だけ、
GaAs/Si界面に生じている引張り応力が顕著に現
われる結果であり、反りの曲率径はSi基板1aの厚さ
が100μmの場合は約50口となり、またSi基板1
aの厚さが50μmの場合には約10(!II+にも達
する。
次に、このウェハを適当な治具で固定し、Si基板の裏
面側の電極金属3として、例えばTi −Pd−Agを
順次蒸着する。特に、このAg金属層の蒸着時の条件を
基板加熱温度を50〜150℃に設定すると共に、蒸着
厚さを少なくとも約3μmに設定することによって第3
図(c)に示した反りが緩和され、第2図に示すように
反りを有しない太陽電池セルが製作されることになる。
次にGaAs半導体層側電′極4の合金化温度による熱
処理を行なうことになるが、例えばG a A s半導
体層側電極4としてAg−Zn合金を用いた場合には水
素雰囲気中400℃、2分間の熱処理を施す。この熱処
理によって新たな反りの発生は認められず、GaAs側
、Si側電極ともにその付着強度を向上させることがで
きると共に従来なみの溶接性を得ることが出来る。その
後必要に応じて所望形状にグイシングし、カバーガラス
の貼り付け、インター、コネクターの溶接等アセンブリ
一工程を施すことによって太陽電池セルを完成する。
〈本発明の効果〉 以上のように本発明による電極形成方法によればSi基
板厚さが100μm以下の反りを有しないl11−V族
化合物半導体太陽電池を製作することが出来、本太陽電
池のカバーガラス接着工程や溶接工程における歩留り改
善に著るしく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を説明するために示したウェハ断面図
、第2図は本発明を適用して製作したSi基板厚さが1
00μm以下のGaAs/Si太陽電池の断面を示す図
、第3図(a)乃至(c)はそれぞれ本発明の一実施例
としての電極形成方法を採用した薄膜GaAs/Si太
陽電池の製作工程を示すウェハ断面を示す図、第4図乃
至第6図はそれぞれ従来の技術を説明するために示した
ウェハ断面図である。 1− S i基板(厚さ約280μm)、+a・=Si
基板(厚さ約100μm以下)、2・・III−V族化
合物半導体エピタキシャル成長層、3・・・Agを主材
  ′料とする51基板裏面電極CAg層厚約3μm以
上)、4・・・■−■族化合物半導体エピタキシャル成
長層側電極、5・・・反射防止膜。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至(他1名)(a) (b) (C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、厚さ約100μm以下のシリコン基板上にpn接合
    を有する薄膜III−V族化合物半導体層が形成された太
    陽電池素子の電極形成方法であって、上記シリコン基板
    の裏面側に電極材料の少なくとも一部として厚さ約3μ
    m以上の銀を基板加熱温度50〜150℃の条件下で蒸
    着し、その後上記III−V族化合物半導体層側の電極の
    合金化温度で熱処理することを特徴とする太陽電池素子
    の電極形成法。 2、前記III−V族化合物半導体層を形成する材料の少
    なくとも一部がガリウム・ヒ素(GaAs)で構成され
    てなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の太
    陽電池素子の電極形成方法。
JP61311757A 1986-12-27 1986-12-27 太陽電池素子の電極形成方法 Granted JPS63166276A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03296278A (ja) * 1990-04-13 1991-12-26 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池およびその製造方法
US8187983B2 (en) * 2009-04-16 2012-05-29 Micron Technology, Inc. Methods for fabricating semiconductor components using thinning and back side laser processing

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US8728921B2 (en) 2009-04-16 2014-05-20 Micron Technology, Inc. Method for fabricating semiconductor components having lasered features containing dopants

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