WO2006075426A1 - 裏面接合型太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を接触させずに細かく配置する。 半導体基板１の裏面１ａに、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３を互いに接近させて同時に形成し、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触する半導体基板１の裏面１ａ側を除去して、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３を分離させることにより、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３が互いに接近して分離配置される。
Description
明 細 書
裏面接合型太陽電池及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、受光面と反対の裏面に正負の電極が配置される裏面接合型 (バックコン タクト型)太陽電池の構造及びその製造方法に関する。
詳しくは、半導体基板の裏面に、線状の p+型拡散層と n+型拡散層を夫々交互に 形成し、これら両拡散層に正負の裏面電極を別々に接続する裏面接合型太陽電池 及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、この種の裏面接合型太陽電池及び製造方法として、シリコン基板の裏面側 に不純物拡散のマスクとして酸ィ匕シリコン膜を形成し、その所定部分をエッチング除 去してから、 n型拡散層（n+領域)を形成し、次に不純物拡散のマスクとしての酸ィ匕シ リコン膜を除去してから、 p型拡散層 (p+領域)を形成し、その上には、 n型拡散層と点 状に接触する裏面電極と、 P型拡散層と点状に接触する電極が夫々形成され、これ ら両拡散層と両電極とを、シリコン基板の裏面側の対向部で夫々合流するように櫛歯 状に形成したものがある（例えば、特許文献 1参照)。
また、半導体基板の裏面にライン状の n+型拡散層と p+型拡散層とが、夫々交互に 同一の間隔 (ピッチ)で形成されたものもある (例えば、特許文献 2参照)。
[0003] 特許文献 1 :特開 2002— 164556号公報（第 2— 3頁、図 1, 4)
特許文献 2：特開 2004— 71828号公報 (第 2頁、図 1 (a) )
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] しかし乍ら、このような従来の裏面接合型太陽電池及び製造方法では、光電変換 効率の向上を図る目的から、線状の p+型拡散層と n+型拡散層を互いに接近させて 配置することが望ま U、が、半導体基板の裏面側に p型及び n型の不純物を互 ヽに 接近させて配置した状態で熱拡散させると、半導体基板内部への不純物の拡散が 等方性であることと、不純物が接して 、な 、基板部分へもオートドープ (オートドーピ
ング）によって拡散成長するため、これら p+型拡散層と n+型拡散層の外側端部同士 が基板外側にぉ 、て接触してしま 、、正負の電極から電流を取り出せな ヽと 、う問題 かあつた。
この問題を解決するには、 p+型拡散層と n+型拡散層を夫々が拡散成長しても互い に接触しない距離まで離さなければならず、このような配置では、光の入射により発 生した電子と正孔が P+型拡散層及び n+型拡散層まで移動する距離が長くなるため 、光電変換効率が低下するという問題があった。
[0005] 本発明のうち請求項 1、 3記載の発明は、 p+型拡散層と n+型拡散層を接触させず に細力べ配置することを目的としたものである。
請求項 2記載の発明は、請求項 1に記載の発明の目的に加えて、 p+型拡散層と n+ 型拡散層の接触位置を検出することなく簡単に分離することを目的としたものである 請求項 4記載の発明は、請求項 3に記載の発明の目的に加えて、多数の半導体基 板の裏面除去を一度に行うことを目的としたものである。
課題を解決するための手段
[0006] 前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項 1記載の発明は、半導体基 板の裏面に、 p+型拡散層と n+型拡散層を互いに接近させて同時に形成し、これら p +型拡散層と n+型拡散層の外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側を除去し て、 P+型拡散層と n+型拡散層を分離させたことを特徴とするものである。
請求項 2記載の発明は、請求項 1記載の発明の構成に、前記 p+型拡散層と n+型 拡散層の外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側の外層部分全体を除去し て、両拡散層の間に基板部分を露出させた構成を加えたことを特徴とする。
請求項 3記載の発明は、半導体基板の裏面に p+型拡散層と n+型拡散層を互いに 接近させて同時に形成する工程と、これら P+型拡散層と n+型拡散層の外側端部同 士が接触する半導体基板の裏面側を除去して両拡散層を分離させる工程と、この除 去工程により分離した P+型拡散層の露出面と n+型拡散層の露出面に正負の裏面電 極を別々に接続する工程力 なることを特徴とするものである。
請求項 4記載の発明は、請求項 3記載の発明の構成に、前記 p+型拡散層と n+型
拡散層の外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側の外層部分全体をエツチン グで除去した構成を加えたことを特徴とする。
発明の効果
[0007] 本発明のうち請求項 1、 3記載の発明は、半導体基板の裏面に、 p+型拡散層と n+ 型拡散層を互いに接近させて同時に形成し、これら p+型拡散層と n+型拡散層の外 側端部同士が接触する半導体基板の裏面側を除去して、 P+型拡散層と n+型拡散層 を分離させることにより、 p +型拡散層と n+型拡散層が互 、に接近して分離配置され る。
従って、 P+型拡散層と n+型拡散層を接触させずに細力べ配置することができる。 その結果、 p+型拡散層と n+型拡散層を夫々が拡散成長しても互いに接触しない 距離まで離す必要がある従来のものに比べ、光の入射により発生した電子と正孔カ ¾ 型拡散層及び n型拡散層まで移動する距離が格段に短くなるため、光電変換効率を 向上できる。
更に、 p+型拡散層と n+型拡散層を同時に形成するので、これら両拡散層を別々に 形成する従来のものに比べ、簡単に短時間でし力も安価で製造できる。
[0008] 請求項 2の発明は、請求項 1の発明の効果に加えて、 p+型拡散層と n+型拡散層の 外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側の外層部分全体を除去して、両拡散 層の間に基板部分を露出させることにより、この基板部分を挟んで P+型拡散層と n+ 型拡散層が互いに接近して配置される。
従って、 P+型拡散層と n+型拡散層の接触位置を検出することなく簡単に分離する ことができる。
[0009] 請求項 4の発明は、請求項 3の発明の効果に加えて、 p+型拡散層と n+型拡散層の 外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側の外層部分全体をエッチングで除去 することにより、多数の半導体基板の裏面が同時に除去可能となる。
従って、多数の半導体基板の裏面除去を一度に行うことができる。
その結果、切削機などで機械的に枚葉処理で切断して除去するものに比べ、単位 一枚当たりの処理時間を大幅に短縮ィヒできて生産性が向上するば力りでなぐ製造 コストの更なる低減も図れる。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の裏面接合型太陽電池 Aは、図 1〜図 4に示す如ぐ p—型 (又は ι 型)の半 導体基板 1の裏面 laに、線状の p+型拡散層 2と n+型拡散層 3を夫々交互に接近さ せて同時に形成し、これら p+型拡散層 2と n+型拡散層 3の外側端部同士が接触し合 う半導体基板 1の裏面 la側を除去して両拡散層 2, 3を分離させると共に、この除去 により分離した P+型拡散層 2の露出面 2aと、 n+型拡散層 3の露出面 3aに正負の裏 面電極 4, 5を夫々接続することで、受光面 Idと反対側力も通電可能にしている。
[0011] 上記 p+型拡散層 2及び n+型拡散層 3は、シリコン単結晶や多結晶シリコン力 なる の半導体基板 1の裏面 laに、 p型の不純物として例えばボロンなどのペースト 2' と、 n型の不純物として例えばリンなどのペースト 3' を、パターン印刷するなどの手法で 夫々所望形状に塗布する。
[0012] これら p型不純物のペースト ^ と n型不純物のペースト 3' は、ほぼ平行な線状に 夫々接近して配置され、それを含め半導体基板 1全体を焼成するなどして所定温度 まで加熱することにより、これら p型不純物 ^ 及び n型不純物 が半導体基板 1の 内部に夫々同時に熱拡散して、 p+型拡散層 2の領域と n+型拡散層 3の領域が夫々 交互に接近したままで同時形成される。
[0013] そして、上記熱拡散工程では、半導体基板 1内部への p型不純物 2' の拡散及び n 型不純物 3' の拡散が等方性であることと、 p型不純物 2' 及び n型不純物 3' から 基板部分 lcへもオートドープ (オートドーピング）によって拡散成長するため、この半 導体基板 1の裏面 la側で、これら p+型拡散層 2と n+型拡散層 3の外側端部同士が 接触してしまう。
[0014] そこで、少なくとも上記 p+型拡散層 2と n+型拡散層 3の外側端部同士が接触し合う 半導体基板 1の裏面 la側を除去して両拡散層 2, 3を分離させるが、本実施例では、 半導体基板 1の裏面 laから所定深さまでの外層部分 lb全体を、例えばエッチング液 などでィ匕学的に除去するか、又は切削機などで機械的に切断して除去することにより 、これら P+型拡散層 2と n+型拡散層 3を分離して、両者間に半導体基板 1のシリコン 力 なる基板部分 lcを露出させて 、る。
[0015] 更に、上記除去工程によって分離した p+型拡散層 2の新たな露出面 2aと n+型拡 散層 3の新たな露出面 3aには、これら露出面 2a, 3aと同じ線状に形成された正負の 裏面電極 4, 5を夫々接続している。
[0016] なお、図示例の場合には、上記 p型不純物のペースト 2' と n型不純物のペースト 3 ' とが櫛歯形状にパターン印刷され、これらを熱拡散させることにより、 P+型拡散層 2 及び n+型拡散層 3の領域が櫛歯形状に同時形成され、これら櫛歯状に嚙み合う p+ 型拡散層 2及び n+型拡散層 3に、同じ櫛歯形状の裏面電極 4, 5を形成している。
[0017] また、上記半導体基板 1の受光面 Id側には、この半導体基板 1が p—型である場合 には P+型の受光側拡散層 6を形成し、半導体基板 1が n_型の場合には n+型の受光 側拡散層 6を形成しており、その表面側には必要に応じて図示せる如ぐ反射防止 膜 7を形成することも可能である。
[0018] 次に、本発明の裏面接合型太陽電池 Aの製造方法について、特に半導体基板 1 の裏面 la側を中心に工程順に従って説明する。
先ず、図 3 (a)及び図 4 (a)に示す如ぐ半導体基板 1の裏面 laに、 p型不純物のぺ 一スト ^ と n型不純物のペースト 3' を線状に夫々交互に接近させて、パターン印 刷するなどの手法により、ほぼ平行に塗布する力、又は図示せる如く櫛歯状に塗布 する。
また、この際、半導体基板 1の受光面 Idには、受光側拡散層 6を形成するための n 型又は P型の不純物ペースト 6' を塗布する。
[0019] その後、図 3 (b)及び図 4 (b)に示す如ぐ少なくとも p型不純物のペースト ^ 及び n型不純物のペースト 3' を加熱して同時に熱拡散させると、半導体基板 1の内部に P+型拡散層 2の領域と n+型拡散層 3の領域が同時に形成される。
[0020] この際、半導体基板 1内部への p型不純物 ^ の拡散及び n型不純物 の拡散が 等方性であることと、 p型不純物 ^ 及び n型不純物 力 基板部分 lcへもオートド ープ (オートドーピング）によって拡散成長するため、半導体基板 1の裏面 la側で、こ れら P+型拡散層 2と n+型拡散層 3の外側端部同士が接触する。
[0021] この状態で、図 3 (c)及び図 4 (c)に示す如ぐこれら p+型拡散層 2と n+型拡散層 3 の外側端部同士が接触し合う半導体基板 1の裏面 la側を除去して両拡散層 2, 3の
外側端部を分離させる。
本実施例では、半導体基板 1の裏面 laから所定深さまでの外層部分 lb全体をエツ チングでィ匕学的に除去するか、又は切削機などで機械的に切断して除去している。 それにより、これら p+型拡散層 2と n+型拡散層 3が分離して、両者間に半導体基板
1のシリコン力 なる基板部分 lcが露出する。
[0022] それ以降は、上記除去工程によって分離した p+型拡散層 2の新たな露出面 2aと n
+型拡散層 3の新たな露出面 3aに、同じ線状に形成された正負の裏面電極 4, 5を夫 々接続して、裏面 la側の製造工程が完了する。
[0023] 従って、本発明の裏面接合型太陽電池 A及び製造方法は、上記 p+型拡散層 2と n
+型拡散層 3が互 、に接近して分離配置されるため、光の入射により発生した電子と 正孔が p型拡散層 2及び n型拡散層 3まで移動する距離が格段に短くなつて、光電変 換効率が向上する。
[0024] また、 p+型拡散層 2と n+型拡散層 3を同時に形成するため、これら両拡散層 2, 3を 簡単に短時間で製造できるという利点がある。
[0025] 更に、 p+型拡散層 2と n+型拡散層 3の外側端部同士が接触し合う半導体基板 1の 裏面 laから所定深さまでの外層部分 lb全体を除去して、両拡散層 2, 3の間に基板 部分 lcを露出させた場合には、この基板部分 lcを挟んで p+型拡散層 2と n+型拡散 層 3が互いに接近して細力べ配置されるため、 p+型拡散層 2と n+型拡散層 3の接触 位置を検出することなく簡単に分離できるという利点がある。
[0026] 更にまた、 p+型拡散層 2と n+型拡散層 3の外側端部同士が接触し合う半導体基板 1の裏面 laから所定深さまでの外層部分 lb全体をエッチングで化学的に除去した場 合には、多数の半導体基板 1の裏面 laが同時に除去可能となるため、単位一枚当 たりの処理時間を大幅に短縮化できて、生産性が向上するという利点がある。
[0027] 尚、前示実施例では、 p+型拡散層 2と n+型拡散層 3の外側端部同士が接触する半 導体基板 1の裏面 la側を除去することにより両拡散層 2, 3を分離させる一例として、 半導体基板 1の裏面 laから所定深さまでの外層部分 lb全体を除去したが、これに限 定されず、 P+型拡散層 2と n+型拡散層 3の外側端部同士が接触する境界部分のみ を部分的に除去することにより、 P+型拡散層 2の外側端部と n+型拡散層 3の外側端
部とを分離させても良い。
[0028] 更に、半導体基板 1の受光面 Id側に n+型又は p+型の受光側拡散層 6を形成し、 その表面側に反射防止膜 7を形成したが、これに限定されず、受光面 Id側の構造は それ以外の従来周知な他の構造であっても良い。
図面の簡単な説明
[0029] [図 1]本発明の裏面接合型太陽電池の一実施例を示す縦断側面図で、その要部を 部分拡大して示している。
[図 2]同縮小底面図であり、その一部を切欠して示している。
[図 3]本発明の裏面接合型太陽電池の製造方法の一実施例を示す縦断側面図で、 その工程を (a)〜（c)に順次示しており、要部を部分拡大して示している。
[図 4]図 3の（a)〜（c)に対応する縮小底面図である。
符号の説明
[0030] A 裏面接合型太陽電池 1 半導体基板
la 裏面 lb 外層部分
lc 基板部分 Id 受光面
2 p+型拡散層 2' p型不純物（ペースト）
2a 露出面 3 n+型拡散層
3' n型不純物（ペースト） 3a 露出面
4 裏面電極 5 裏面電極
6 受光側拡散層 6' n型又は p型の不純物ペースト 7 反射防止膜
Claims
[1] 半導体基板 (1)の裏面（la)に、線状の P+型拡散層（2)と n+型拡散層（3)を夫々交 互に形成し、これら両拡散層（2, 3)に正負の裏面電極 (4, 5)を別々に接続する裏 面接合型太陽電池において、
前記半導体基板 (1)の裏面（la)に、 p+型拡散層（2)と n+型拡散層（3)を互いに 接近させて同時に形成し、これら P+型拡散層（2)と n+型拡散層（3)の外側端部同士 が接触する半導体基板 (1)の裏面（la)側を除去して、 p+型拡散層（2)と n+型拡散 層（3)を分離させたことを特徴とする裏面接合型太陽電池。
[2] 前記 p+型拡散層（2)と n+型拡散層（3)の外側端部同士が接触する半導体基板 (1) の裏面（la)側の外層部分 (lb)全体を除去して、両拡散層（2, 3)の間に基板部分 ( lc)を露出させた請求項 1記載の裏面接合型太陽電池。
[3] 半導体基板 (1)の裏面（la)に、線状の p+型拡散層（2)と n+型拡散層（3)を夫々交 互に形成し、これら両拡散層（2, 3)に正負の裏面電極 (4, 5)を別々に接続する裏 面接合型太陽電池の製造方法にぉ 、て、
前記半導体基板 (1)の裏面（la)に p+型拡散層（2)と n+型拡散層（3)を互いに接 近させて同時に形成する工程と、これら p+型拡散層（2)と n+型拡散層（3)の外側端 部同士が接触する半導体基板 (1)の裏面（la)側を除去して両拡散層（2, 3)を分離 させる工程と、この除去工程により分離した p+型拡散層（2)の露出面（2a)と n+型拡 散層（3)の露出面（3a)に正負の裏面電極 (4, 5)を別々に接続する工程からなるこ とを特徴とする裏面接合型太陽電池の製造方法。
[4] 前記 p+型拡散層（2)と n+型拡散層（3)の外側端部同士が接触する半導体基板 (1) の裏面（ la)側の外層部分（ lb)全体をエッチングで除去した請求項 3記載の裏面接 合型太陽電池の製造方法。
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