WO2006120735A1 - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents

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WO2006120735A1 PCT/JP2005/008602 JP2005008602W WO2006120735A1 WO 2006120735 A1 WO2006120735 A1 WO 2006120735A1 JP 2005008602 W JP2005008602 W JP 2005008602W WO 2006120735 A1 WO2006120735 A1 WO 2006120735A1
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light receiving
receiving surface
same type
electrode
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Hiroaki Morikawa
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell having a wrap-around structure in which no electrode is disposed on the light receiving surface side and a method for manufacturing the solar cell.
  • a conventional solar cell has an n-type diffusion layer formed on the surface of a p-type silicon substrate and an n-type diffusion layer formed in an island-like region on the back surface of the p-type silicon substrate.
  • the semiconductor thin film obtained by performing zone melting recrystallization treatment is provided with through holes arranged in a lattice pattern by anisotropic etching, and then the semiconductor thin film is formed. Peel from the heat-resistant substrate and form an n-type diffusion layer on the surface of the semiconductor thin film. Since the n-type diffusion layer is also formed on the side wall of the through hole, the light receiving surface of the semiconductor thin film and the n-type diffusion layer on the back surface are electrically connected via the n-type diffusion layer on the side wall of the through hole.
  • n-type diffusion layer on the back surface formed on the side surface of the through hole is partially left, and the other portion of the n-type diffusion layer is removed until the p-type semiconductor thin film appears on the surface.
  • An n-type layer electrode is formed on the n-type diffusion layer formed on the side surface of the through hole, and a p-type layer electrode is formed on the semiconductor thin film that is formed by removing the n-type diffusion layer.
  • a wrap-around solar cell in which no electrode is disposed on the light-receiving surface has been proposed (for example, see Patent Document 2).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-75148
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 7-226528
  • the n-type diffusion layer on the back surface is electrically connected to the n-type diffusion layer on the light receiving surface through the n-type diffusion layer on the side wall of the through hole provided in a lattice shape in the semiconductor thin film.
  • a thin semiconductor thin film is required to the extent that a through-hole can be formed by anisotropic etching.
  • a release layer made of a silicon oxide film, a polycrystalline silicon thin film, A cap layer made of a silicon nitride film is laminated, subjected to zone melting recrystallization treatment, the cap layer is removed, and a polycrystalline silicon thin film must be epitaxially grown on the cap layer. If there are too many and too expensive, there is a problem.
  • the semiconductor thin film is polycrystalline and the plane orientation of the crystal grains is not uniform, if the through-holes are formed at a position across the crystal grain boundary, the shape of the formed through-holes is not uniform.
  • the n-type diffusion layer excluding the region formed on the side surface of the through hole is removed from the back surface, there is a problem that the through hole is applied to the region to be removed due to the uneven shape.
  • the opening area of the back surface of the through hole is smaller than the opening area of the light receiving surface, and therefore the light receiving surface through the n-type diffusion layer on the side wall of the through hole
  • the opening area of the back surface must be larger than a predetermined value, which increases the opening area of the light receiving surface and causes substantial area loss of the light incident surface. There is a problem that increases.
  • the n-type diffusion layer in the region surrounding the opening on the back surface of the through hole is partially left, the n-type diffusion layer in the other region is removed, and the remaining n-type diffusion layer is n
  • the p-type layer electrode is formed in the region from which the n-type diffusion layer has been removed.
  • An object of the present invention is to provide a solar cell having a wrap-around structure and a method for manufacturing the same, in which an electrode is disposed on a light-receiving surface that is configured to have a semiconductor substrate force that is not particularly thin. It is to be.
  • a solar cell according to the present invention includes a semiconductor layer opposite to the semiconductor substrate formed on the light receiving surface of a semiconductor substrate, and a semiconductor on the light receiving surface formed on the back surface opposite to the light receiving surface.
  • the light receiving surface semiconductor layer and the light receiving surface semiconductor layer formed on the back surface are electrically connected to electrodes of the same type semiconductor layer, and the light receiving surface semiconductor layer is provided with the same type semiconductor layer.
  • the effect of the solar cell according to the present invention is that the side wall of the through hole is almost straight and the second conductive surface is electrically connected to the back surface even if the thickness of the first conductive semiconductor substrate is large. Since the conductive diffusion layer is formed on the side wall, a wrap-around type solar cell can be provided without using a particularly thin semiconductor substrate.
  • FIG. 1 is a perspective view of a solar battery cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial plan view of the back surface of the solar battery cell according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of an electrode on the back surface of the solar battery cell according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the solar cell according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing step for the solar battery cell according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a solar cell.
  • FIG. 7 is a diagram showing a relationship of a diode current with respect to a pulse width of a laser beam in the groove processing of the solar battery cell according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a solar battery cell according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is an enlarged view of an electrode on the back surface of the solar battery cell according to Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a perspective view of a solar battery cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial plan view of the back surface of the solar battery cell according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the electrode on the back surface of the solar cell according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the solar cell according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the solar battery cell according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the solar cell.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship of the diode current with respect to the pulse width of the laser beam in the groove cover of the solar cell according to the first embodiment.
  • Solar cell 1 according to Embodiment 1 is formed from p-type polycrystalline silicon substrate 2 as a semiconductor substrate.
  • a gallium arsenide alloy other than silicon may be applied as a semiconductor constituting the semiconductor substrate.
  • the semiconductor may be either p-type or n-type conductive, but here, for convenience, a p-type silicon substrate containing boron as a doping impurity element will be described.
  • a single crystal silicon ingot made by a method such as CZ method 'FZ method' EFG method or a polycrystalline silicon ingot produced by cast method can be used.
  • Polycrystalline silicon can be mass-produced and is extremely advantageous over monocrystalline silicon in terms of manufacturing cost.
  • the ingot formed by such a method is sliced to a thickness of about 50 to 200 ⁇ m and cut into a 15 cm square outer shape to obtain a p-type polycrystalline silicon substrate 2.
  • the silicon substrate may be driven by adding an appropriate amount of doping impurity element during the manufacture of the silicon ingot V, and already knowing the doping concentration! /, Or adding an appropriate amount of silicon lump! /, .
  • solar cell 1 according to Embodiment 1 includes through-holes 3 arranged in a lattice pattern penetrating p-type polycrystalline silicon substrate 2 in the thickness direction, p-type polycrystalline silicon
  • the n-type diffusion layer 4 formed on the light-receiving surface and back surface of the silicon substrate 2 and the surface of the side wall of the through-hole 3, the groove 5 that electrically insulates the n-type diffusion layer 4 on the back surface into two regions, and the through-hole 3 Connected to the n-type diffusion layer 4 on the light-receiving surface through the side wall of the n-type layer, and disposed on the n-type diffusion layer 4 on the back surface.
  • the P-type layer electrode 8 disposed on n-type diffusion layer 4 connected via type diffusion layer 7 and the anti-reflection on the surface of n-type diffusion layer 4 on the light-receiving surface.
  • the antireflection film 9 is made up of.
  • the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 2 refers to the light receiving surface, the back surface, and the surface of the side wall of the through hole 3.
  • the through hole 3 has a cylindrical shape with an inner diameter of about 100 m, and the openings of the light receiving surface and the back surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 2 have substantially the same size.
  • the p-type polycrystalline silicon substrate 2 has a large number of through-holes 3 arranged in a lattice pattern at a pitch of 1.5 mm in both rows and columns. The effect of the present invention can be obtained even if the area of one of the openings is slightly larger due to the force laser beam that cuts the side wall of the through hole 3 almost perpendicularly to the light receiving surface.
  • Phosphorus is diffused in the n-type diffusion layer 4, and the sheet resistance differs depending on the portion.
  • the sheet resistance is maintained on the back surface and the side wall of the through-hole 3 while being formed in the pn junction forming process, and the sheet resistance is about 30 ⁇ , and the thickness of the n-type diffusion layer 4 in this portion is The length is about 1 ⁇ m.
  • the light-receiving surface is etched back after the pn junction formation process to match the optimum sheet resistance for photovoltaic power, and the sheet resistance is about 50-60 ⁇
  • the thickness of the ⁇ -type diffusion layer 4 is 0.4 to 0.5 m.
  • the groove 5 includes an n-type diffusion layer 4 formed on the back surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 2, including through-holes 3 for each column, and n on the light-receiving surface.
  • the second region 12 is divided. The first region 11 is provided for each column.
  • the groove 5 has a width force of 20 to 40 ⁇ m, a depth force S of several ⁇ m to 50 ⁇ m, a first region 11 of the n-type diffusion layer 4 on the back surface having a thickness of 1 ⁇ m, and 2 region 12 is electrically insulated.
  • the p + -type diffusion layer 7 penetrates the n-type diffusion layer 4 in the second region 12 and connects the p-type layer electrode 8 and the p-type polycrystalline silicon substrate 2.
  • the p + type diffusion layer 7 has a structure in which aluminum atoms diffuse through the n type diffusion layer 4 to the p type polycrystalline silicon substrate 2 while the silver aluminum used for forming the electrode 8 of the p type layer is baked. It is formed by.
  • the n-type layer electrode 6 is formed on the n-type diffusion layer 4 around the opening opened on the back surface of each through-hole 3! There is also a row 14 force that connects each perimeter 13 for each row.
  • the n-type electrode 6 exhibits electrical continuity when the glass frit melts and the silver powder continues.
  • the p-type layer electrode 8 is parallel to the row portion of the n-type layer electrode 6, and electrical conductivity is exhibited when the glass frit is melted and silver aluminum alloy or aluminum powder is connected.
  • the material of the antireflection film 9 includes Si N film, TiO film, SiO film, MgO film, ITO film, SnO
  • Si N film has passivation properties.
  • a mixed gas of silane and ammonia is converted to plasma by RF or microwave, and Si N is generated to form the antireflection film 9
  • the film thickness should be about 75nm!
  • a filler film 16 and a glass plate 17 are sequentially laminated on the light receiving surface of the solar battery cell 1.
  • the interconnection between adjacent cells using copper foil is performed after the solar cells are attached to a glass plate.
  • glass plates were pasted after soldering interconnection.
  • warpage occurs due to the difference in expansion coefficient between the copper foil and the silicon solar cell. As the silicon thickness is reduced, the warpage increases and cracks occur. Interconnection with foil was difficult.
  • the interconnection is performed after the solar cells are attached to the glass plate.
  • the thickness of the normal glass plate is 3.2 mm, and the difference in thermal expansion coefficient from the copper foil provides sufficient rigidity, so even if the thickness of the solar battery cell is reduced, no warpage occurs and cracking occurs. do not do.
  • a substrate slicing process is performed. Slice p-type polycrystalline silicon ingot A p-type polycrystalline silicon substrate 2 having a thickness of 50 to 200 / ⁇ m and an outer diameter of 15 cm square is prepared.
  • a through hole forming step is performed to form a plurality of through holes 3 in the p-type polycrystalline silicon substrate 2.
  • a YAG laser doped with neodymium excited by a laser diode as an active atom or a YV04 laser doped with neodymium as an active atom is used.
  • One through hole 3 has a cylindrical shape with an inner diameter of 100 m.
  • the additive element is 0.5 to 1 m per pulse, and the time required to form the through-hole 3 in the ⁇ -type polycrystalline silicon substrate 2 having a thickness of 50 to 200 ⁇ m depends on the laser repetition frequency. 10kHz is within 0.1 second.
  • a damage layer removing step is performed.
  • an alkaline aqueous solution such as aqueous potassium hydroxide or aqueous sodium hydroxide solution is used to remove the mechanically altered layer and dirt on the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 2 generated in the substrate slicing process.
  • the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 2 is etched by about 5 to 20 m using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid.
  • a texture forming step is performed.
  • unevenness called a texture structure is formed on the light receiving surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 2.
  • the texture structure is a light confinement technique using multiple reflections of incident light, and is performed to enhance the performance of the solar cell.
  • solution or sodium carbonate and ⁇ Ka ⁇ 1 to 30 by weight 0/0 isopropyl alcohol same alkaline aqueous solution as used in the damaged layer removing step (Na CO) Aqueous solution, etc.
  • a pn junction forming step is performed.
  • the n-type diffusion layer 4 is formed by phosphorous oxychloride ( Use thermal diffusion by POC1).
  • Other methods include, for example, SOD (Spin-On
  • the phosphor glass remaining on the surface of the diffused P-type polycrystalline silicon substrate 2 formed on the surface side is etched by, for example, RIE etching. This is because gas is introduced into a vacuum-evacuated chamber, kept at a constant pressure, and RF power is applied to electrodes provided in the chamber to generate plasma. By this action, the phosphorous glass on the light receiving surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 2 is etched. This method is called the reactive ion etching (RIE) method.
  • RIE reactive ion etching
  • Plasma is generated by applying RF power while flowing sulfur (SF) at a ratio of 1: 5: 5.
  • the reaction pressure is 7 Pa, and etching is performed for a predetermined time. In this state, the ring-shaped layer is removed only on the light receiving surface side.
  • an etch back process step is performed.
  • the n-type diffusion layer 4 on the light-receiving surface is immersed in an aqueous solution containing hydrofluoric acid and hydrogen peroxide, thereby removing the high-concentration impurity region with a high phosphorus concentration by etching.
  • This etch-back process consists of two levels of processing power: a silicon oxidation process using hydrogen peroxide and a silicon oxide film etching process using hydrofluoric acid.
  • a phosphorus glass removing step is performed.
  • the phosphorous glass remaining on the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 2 after diffusion can be removed in a short time by immersing it in a hydrofluoric acid aqueous solution.
  • phosphorus glass refers to a compound containing phosphorus and oxygen or a residual substance of a diffusion source. In this state, it is possible to set the sheet resistance on the front surface side to 100 ⁇ well, and the sheet resistance of the n-type layer on the side surface and back surface of the through hole to 30 ⁇ Z port.
  • an antireflection film forming step is performed.
  • an insulating film as the antireflection film 9 is formed on the light receiving surface of the p-type polycrystalline silicon substrate 2.
  • This insulating film which is the antireflection film 9, reduces the surface reflectivity for the incident light of the solar cell.
  • the raw current can be increased.
  • the formation method is formed using a low pressure thermal CVD method or a plasma CVD method. In the case of low pressure thermal CVD, dichlorosilane (SiC H) and ammonia (NH) are used as raw materials.
  • a film is formed at a temperature of 760 ° C.
  • a mixed gas of SiH and NH is generally used as a raw material gas when the plasma CVD method is used.
  • gas flow ratio NH / SiH 0.5
  • the pn separation step is performed as shown in FIG. 5 (d).
  • the width of the laser beam is 355 nm and the pulse width is shorter than lOOnsec, for example, 10 to 40 nsec.
  • Grooves 5 having a depth of ⁇ -50 / ⁇ m are formed.
  • the first region 11 of the n-type diffusion layer 4 that forms the electrode 6 of the n-type layer and the second region 12 of the n-type diffusion layer 4 that forms the electrode 8 of the p-type layer are electrically insulated. To do.
  • an electrode forming step is performed as shown in FIG.
  • a silver paste is formed in a predetermined pattern shape by screen printing technology on the first region 11 where the n-type electrode 6 including the periphery of the through-hole 3 is formed, and then the formation is performed.
  • the resulting silver paste is baked at a temperature of, for example, 650 ° C. to 900 ° C. for several tens of seconds to several minutes to form an n-type electrode 6.
  • the n-type layer electrode 6 is ohmically connected to the n-type diffusion layer 4 by firing. The components constituting the n-type layer electrode 6 are limited in diffusion in the n-type diffusion layer 4.
  • a silver aluminum paste is formed in a predetermined pattern shape on the second region 12 where the p-type layer electrode 8 is to be formed by a screen printing technique, and then, for example, 650 ° C to 900 ° C. Baking at a temperature of C for several tens of seconds to several minutes forms a p-type layer electrode 8.
  • This p-type layer electrode 8 changes the conductivity of the portion where aluminum atoms are diffused and diffused into the n- type diffusion layer 4 and the p-type polycrystalline silicon substrate 2 by firing, and changes to p + type. It is in electrical connection with the polycrystalline silicon substrate 2.
  • the components constituting the electrode 8 of the p-type layer are diffused into the P-type polycrystalline silicon substrate 2 beyond the thickness of the n-type diffusion layer 4 by firing. In this way, the solar battery cell 1 is manufactured.
  • a light receiving surface protecting step is performed.
  • a filler layer 16 such as silicone resin is applied on the antireflection film 9 so that the surface is flat, and a glass plate 17 is laminated thereon to cure the silicone resin. And fix the glass plate 17.
  • the adjacent solar cells 1 are interconnected only on the back surface side. In this way, the solar cell 15 is manufactured.
  • the electrical characteristics of the solar battery 15 can be represented by the equivalent circuit shown in FIG.
  • the equivalent circuit consists of a photovoltaic current source (I), a diode, a series resistor (r), and a parallel resistor (r).
  • the resistance (r) is the ohmic loss of the light receiving surface of the solar cell 15, and the parallel resistance (r) is the diode leakage.
  • Figure 7 shows the relationship between the pulse width of the laser beam used for the laser power of groove 5 and the diode current I for a 15 cm square solar cell when reverse bias (IV) is applied. As can be seen from Fig. 7, when the pulse width is less than lOOnsec, d
  • Diode current I is 0.1 A or less, and electrical insulation is good.
  • the pulse width is 1 d
  • the irradiation energy as a condition of the laser power related to electrical insulation. If the irradiation energy is low, the laser power will be insufficient. Conversely, if the irradiation energy is too high, melting will occur and electrical insulation will deteriorate.
  • the laser beam wavelength is 1064 nm, which is the fundamental wavelength, or 355 nm, which is the third harmonic
  • the irradiation energy per unit area per pulse is 10 j / Pulse'cm 2 30 J / Pulse ⁇ cm 2 or less.
  • the grooves are machined by moving the irradiation spots while partially overlapping them, but they are overlapped so that the overlapping ratio of the irradiation spots is 60% or more.
  • the side wall is cut substantially perpendicularly to the thickness direction of the semiconductor substrate, the through holes 3 having a circular cross section are opened in a lattice shape, and the pn junction of the light receiving surface is connected to the side wall of the through hole 3. Since the through hole 3 is provided, the amount of power generation per area where the reduction of the incident surface is small is increased by being connected to the n-type electrode 6 on the back surface through the n-type diffusion layer 4.
  • the shape of the through hole 3 is formed uniformly, the dimensional margin between the n-type layer electrode and the p-type layer electrode in consideration of variation in the shape of the through hole 3 can be reduced. In addition, the size of the electrode can be increased.
  • the n-type diffusion layer 4 formed on the side wall of the through hole 3 is cylindrical and has a lower resistance than a pyramidal cylinder formed by anisotropic etching, so that power generation efficiency is high.
  • a solar battery cell 1 can be provided.
  • the semiconductor substrate is thick, by applying a laser diode-pumped solid-state laser to the processing of the through-hole 3, it is possible to open the through-hole 3 with a large aspect ratio, so that a semiconductor that can only be manufactured by a method with many processes.
  • a substrate an inexpensive semiconductor substrate obtained by slicing from an ingot can be used.
  • the groove is covered with a laser beam having a pulse width of lOOnsec or less, the melting of silicon can be prevented, so that the solar battery cell 1 having good electrical insulation characteristics can be provided.
  • the glass plate 17 is attached to the light receiving surface by the filler layer 16 and then soldered only to the back surface, the semiconductor substrate is supported by the glass plate 17, so there is a problem of warpage. Does not occur. In particular, even if the thickness of the semiconductor substrate is less than 150 m, the glass plate 17 is subjected to stress, so that it can be modularized without causing cell cracks.
  • the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between copper and silicon is applied to the semiconductor substrate, causing warpage. Occurs and cell cracking force S occurs. In particular, when the thickness of the semiconductor substrate reaches about 150 m, cell cracking occurs and Jouley becomes difficult.
  • the assembly can be performed only on the back surface, and the assembly is simplified.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a solar battery cell according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the solar cell 1B according to the second embodiment has a p-type polycrystalline silicon substrate 2 in which the n-type diffusion layer 4 formed at the position where the p-type electrode 8B is disposed is removed. Therefore, it is not necessary to use the silver-aluminum paste used for forming the p + type diffusion layer 7 in the first embodiment, and together with the formation of the n-type layer electrode 6 Since the p-type electrode 8B can be formed by screen printing, and the others are the same, the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • the width of the electrode 8B of the p-type layer is about 60 ⁇ m, considering the alignment margin, the position of the laser irradiation should be several times if the width of the groove 5B is about 150 m. Irradiate while moving. In this way, even if the width of the groove 5B is increased, the time required for processing increases only slightly as a whole.
  • the same electrode forming paste can be used for the n-type layer electrode 6 and the p-type layer electrode 8B, and the screen only needs to be aligned once.
  • a cheaper solar cell can be provided.
  • FIG. 9 is a layout diagram of electrodes on the back surface of the solar battery cell according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the solar cell according to the third embodiment is different from the solar cell 1 according to the first embodiment in the shape of the n-type layer electrode 6C, and the other parts are the same. The description is omitted.
  • the peripheral portion 13C surrounding the opening of the through hole 3 is separated from the peripheral portion of the opening by a predetermined distance.
  • the n-type layer electrode 6C is separated from the opening of the through-hole 3, when the n-type layer electrode 6C is formed by screen printing, the printing paste is in the through-hole 3 This prevents the printing paste from protruding on the light-receiving surface.
  • the portion of the through hole 3 also contributes to power generation.

Abstract

　半導体基板の受光面に形成される上記半導体基板とは逆型の半導体層と、上記受光面とは反対の裏面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層の電極と、上記裏面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層の電極とは電気的に絶縁する上記半導体基板とは同型の電極と、上記受光面の半導体層と上記裏面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層の電極とを電気的に接続する上記受光面の半導体層とは同型の半導体層と、を備える。

Description

太陽電池およびその製造方法
技術分野
[0001] この発明は、受光面側に電極が配設されていないラップアラウンド構造の太陽電池 およびその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 従来の太陽電池は、 p型シリコン基板の表面に形成された n型拡散層と、 p型シリコ ン基板の裏面に島状に絶縁された n型拡散層の領域に形成された p+型拡散層と、 p型シリコン基板の裏面の p+型拡散層上に形成された p型層の電極と、 p型シリコン 基板の受光面の n型拡散層に形成された n型層の電極と、カゝら構成されている（例え ば、特許文献 1参照)。
[0003] しかし、 p型シリコン基板の受光面に n型層の電極が配設されると、実質的な光入射 面の面積損失が 8〜 10%になってしまうという問題がある。
そこで、耐熱性基板上に多結晶シリコン薄膜を形成した後に帯域溶融再結晶化処 理を施して得られた半導体薄膜に異方性エッチングにより格子状に並ぶ貫通孔を設 けてから半導体薄膜を耐熱性基板から剥離し、半導体薄膜の表面に n型拡散層を形 成する。この n型拡散層は貫通孔の側壁にも形成されるので、貫通孔の側壁の n型 拡散層を介して半導体薄膜の受光面と裏面の n型拡散層が導通されている。そして 、貫通孔の側面に形成される裏面の n型拡散層を部分的に残して、その他の部分の n型拡散層を p型半導体薄膜が表に現れるまで除去する。この貫通孔の側面に形成 される n型拡散層上に n型層の電極を形成するとともに、 n型拡散層が除去されて現 れた半導体薄膜に p型層の電極を形成することにより、受光面に電極が配設されて いないラップアラウンド構造の太陽電池が提案されている（例えば、特許文献 2参照）
[0004] 特許文献 1 :特開平 5— 75148号公報
特許文献 2：特開平 7— 226528号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0005] しかし、半導体薄膜に格子状に設けられた貫通孔の側壁の n型拡散層を介して受 光面の n型拡散層に導通されて 、る裏面の n型拡散層から n型層の電極を引き出す ために、異方性エッチングにより貫通孔が形成できる位に薄い半導体薄膜が必要で あり、そのために耐熱性基板上にシリコン酸ィ匕膜からなる剥離層、多結晶シリコン薄 膜、シリコン窒化膜からなるキャップ層を積層し、帯域溶融再結晶化処理を施し、キヤ ップ層を除去し、その上に多結晶シリコン薄膜をェピタキシャル成長させなければな らな 、ので、工程数が多すぎて高価すぎると 、う問題がある。
[0006] また、格子状に貫通孔を形成する異方性エッチングでは、 [111]面方位に沿って エッチングが進行するため、円柱状の貫通孔を形成しょうとしても頭切の角錐状の貫 通孔になってしまうという問題がある。
[0007] また、半導体薄膜は多結晶であり、結晶粒のそれぞれの面方位が揃っていないの で、結晶粒界を跨る位置に貫通孔を形成すると、形成された貫通孔の形状が不揃い になり、貫通孔の側面に形成される領域を除く n型拡散層を裏面力 除去するとき、 形状が不揃 、のために除去する領域に貫通孔が掛力つてしまうと 、う問題がある。
[0008] また、 [111]面方位に沿ってエッチングが進むので、貫通孔の裏面の開口面積が 受光面の開口面積より小さくなるので、貫通孔の側壁の n型拡散層を介して受光面と 裏面とを導通する電気的特性を満足するために、裏面の開口面積を所定以上にしな ければならず、そのため受光面の開口面積を大きくなつてしまい、実質的な光入射 面の面積損失が増加するという問題がある。
[0009] さらに、貫通孔の裏面の開口部分を囲む領域の n型拡散層を部分的に残して、そ の他の領域の n型拡散層を除去し、残された n型拡散層に n型層の電極を形成し、 n 型拡散層が除去された領域に P型層の電極を形成するが、 n型拡散層の除去のため のレジスト形成や n型層の電極および p型層の電極の形成のためのスクリーン印刷な どのための多数回に亘る位置合わせを行わなければならな 、ので、位置合わせに多 くの時間が掛かるという問題がある。
[0010] この発明の目的は、特別に厚みの薄くない半導体基板力 構成されている受光面 に電極が配設されて 、な 、ラップアラウンド構造の太陽電池とその製造方法を提供 することである。
課題を解決するための手段
[0011] この発明に係わる太陽電池は、半導体基板の受光面に形成される上記半導体基 板とは逆型の半導体層と、上記受光面とは反対の裏面に形成される上記受光面の 半導体層とは同型の半導体層の電極と、上記裏面に形成される上記受光面の半導 体層とは同型の半導体層の電極とは電気的に絶縁する上記半導体基板とは同型の 電極と、上記受光面の半導体層と上記裏面に形成される上記受光面の半導体層と は同型の半導体層の電極とを電気的に接続する上記受光面の半導体層とは同型の 半導体層と、を備える。
発明の効果
[0012] この発明に係わる太陽電池の効果は、貫通孔の側壁がほぼ真っ直ぐに切り立って おり、第 1の導電性の半導体基板の厚さが厚くても受光面と裏面とを導通する第 2の 導電性の拡散層が側壁に形成されるので、特別に薄い半導体基板を用いなくてもラ ップアラウンドタイプの太陽電池を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]この発明の実施の形態 1に係わる太陽電池セルの斜視図である。
[図 2]実施の形態 1に係わる太陽電池セルの裏面の部分平面図である。
[図 3]実施の形態 1に係わる太陽電池セルの裏面の電極の拡大図である。
[図 4]実施の形態 1に係わる太陽電池の部分断面図である。
[図 5]実施の形態 1に係わる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図であ る。
[図 6]太陽電池の等価回路図である。
[図 7]実施の形態 1に係わる太陽電池セルの溝加工におけるレーザ光のパルス幅に 対するダイオード電流の関係を示す図である。
[図 8]この発明の実施の形態 2に係わる太陽電池セルの部分断面図である。
[図 9]実施の形態 3に係わる太陽電池セルの裏面の電極の拡大図である。
発明を実施するための最良の形態 [0014] 実施の形態 1.
図 1は、この発明の実施の形態 1に係わる太陽電池セルの斜視図である。図 2は、 実施の形態 1に係わる太陽電池セルの裏面の部分平面図である。図 3は、実施の形 態 1に係わる太陽電池セルの裏面の電極の拡大図である。図 4は、実施の形態 1に 係わる太陽電池の部分断面図である。図 5は、実施の形態 1に係わる太陽電池セル の製造工程を説明するための断面図である。図 6は、太陽電池の等価回路図である 。図 7は、実施の形態 1に係わる太陽電池セルの溝カ卩ェにおけるレーザ光のパルス 幅に対するダイオード電流の関係を示す図である。
[0015] この実施の形態 1に係わる太陽電池セル 1は、半導体基板としての p型多結晶シリ コン基板 2から作成されている。なお、半導体基板を構成する半導体としてシリコン以 外にガリウム砒素合金を適用してもよい。また、半導体は、 p型または n型の導電性の いずれでもよいが、ここでは便宜上ドーピング不純物元素としてホウ素を含有した p型 シリコン基板によって説明する。
シリコン基板を切り出すインゴットとしては、 CZ法 'FZ法 'EFG法などの方法で作ら れた単結晶シリコンインゴットまたはキャスト法で铸造された多結晶シリコンインゴット を用いることができる。なお、多結晶シリコンは、大量生産が可能で製造コスト面で単 結晶シリコンよりもきわめて有利である。
[0016] このような方法により形成されたインゴットを 50〜200 μ m程度の厚みにスライスし て、外形 15cm角に切断して p型多結晶シリコン基板 2を得る。なお、シリコン基板のド 一ビングはドーピング不純物元素単体を適量シリコンインゴット製造時に含ませてもよ V、し、既にドープ濃度の分かって!/、るシリコン塊を適量含ませてもよ!/、。
[0017] 実施の形態 1に係わる太陽電池セル 1は、図 1に示すように、 p型多結晶シリコン基 板 2を厚み方向に貫通する格子状に配列された貫通孔 3、 p型多結晶シリコン基板 2 の受光面および裏面と貫通孔 3の側壁の表面に形成されている n型拡散層 4、裏面 の n型拡散層 4を 2つの領域に電気的に絶縁する溝 5、貫通孔 3の側壁を介して受光 面の n型拡散層 4に接続されて 、る裏面の n型拡散層 4上に配設されて 、る n型層の 電極 6、 p型多結晶シリコン基板 2に p+型拡散層 7を介して接続されている n型拡散 層 4上に配設されて ヽる p型層の電極 8、受光面の n型拡散層 4の表面に反射防止の ための反射防止膜 9から構成されている。以下の説明において、 p型多結晶シリコン 基板 2の表面とは、受光面、裏面および貫通孔 3の側壁の表面を示す。
[0018] 貫通孔 3は、内径が約 100 mの円柱状であり、 p型多結晶シリコン基板 2の受光 面と裏面との開口はほぼ同じ大きさである。そして、 p型多結晶シリコン基板 2には、 図 2に示すように、行と列とがともに 1. 5mmピッチで格子状に貫通孔 3が多数力卩ェさ れている。貫通孔 3の側壁は受光面に対してほぼ垂直に切り立つている力 レーザ加 ェにより僅かに一方の開口の面積が大きくても、この発明の効果を得ることができる。
[0019] n型拡散層 4は、リンが拡散されており、部分によってシート抵抗が異なっている。裏 面と貫通孔 3の側壁は、 pn接合形成工程において形成されたままにシート抵抗が維 持されており、シート抵抗は約 30 Ω Ζ口であり、この部分の n型拡散層 4の厚さは約 1 μ mである。一方、受光面では、 pn接合形成工程の後でエッチバック処理が施され て、光起電力に最適なシート抵抗に合わされており、シート抵抗は約 50〜60 Ω Ζ口 であり、この部分の η型拡散層 4の厚さは 0. 4〜0. 5 mである。
[0020] 溝 5は、図 2に示すように、 p型多結晶シリコン基板 2の裏面に形成されている n型拡 散層 4を、列毎の貫通孔 3を包含し、受光面の n型拡散層 4に貫通孔 3の側壁の n型 拡散層 4を介して接続されている n型層の電極 6が形成される第 1の領域 11と、 p型層 の電極 8が形成されている第 2の領域 12と、を分割するものである。なお、第 1の領域 11は列毎に設けられている。
そして、溝 5は、幅力 20〜40 μ m、深さ力 S数 μ m〜50 μ mであり、厚み 1 μ mの裏 面の n型拡散層 4の第 1の領域 11と、第 2の領域 12と、を電気的に絶縁している。
[0021] p+型拡散層 7は、第 2の領域 12の n型拡散層 4を貫通し、 p型層の電極 8と p型多 結晶シリコン基板 2とを接続する。 p+型拡散層 7は、 p型層の電極 8の形成に用いら れる銀アルミニウムが焼成される間に、アルミニウム原子が n型拡散層 4を通って p型 多結晶シリコン基板 2まで拡散することにより形成される。
[0022] n型層の電極 6は、図 3に示すように、それぞれの貫通孔 3の裏面に開いた開口の 周囲の n型拡散層 4上に形成されて!、る周囲部 13と、各周囲部 13を列毎につなげる 列部 14力も構成されている。 n型層の電極 6は、ガラスフリットが融けて銀粉末が連な ることにより導通が発揮する。 [0023] p型層の電極 8は、 n型層の電極 6の列部に並行し、ガラスフリットが溶融して銀アル ミニゥム合金またはアルミニウム粉末が繋がることにより導通が発揮する。
[0024] 反射防止膜 9の材質としては、 Si N膜、 TiO膜、 SiO膜、 MgO膜、 ITO膜、 SnO
3 4 2 2 2 膜、 ZnO膜などを用いることができる。一般的には、 Si N膜がパッシベーシヨン性を
3 4
有することから好適に用いられ、原料ガスとしてシランとアンモニアの混合ガスを RF やマイクロ波などによってプラズマ化し、 Si Nを生成させて反射防止膜 9を形成する
3 4
[0025] なお、反射防止膜 9の厚さは材料によって適宜選択され、入射光に対する無反射 条件を実現するようにすればよい。即ち、材料の屈折率を nとし、無反射にしたいスぺ タトル領域の波長を λとすれば、（ λ /n) Z4 = dを満たす dが反射防止膜 9の最適膜 厚となる。例えば、一般的に用いられる Si N膜 (n=約 2)の場合は、無反射目的波
3 4
長を 600nmとすれば、膜厚を 75nm程度とすればよ!、。
[0026] 次に、上述の太陽電池セル 1を用いて組み立てられる太陽電池 15について図 4を 参照して説明する。
太陽電池セル 1の受光面には、充填材膜 16とガラス板 17が順次積層されている。 隣接セル同士の銅箔による相互接続は、図 4に示すように、太陽電池セルをガラス板 に貼り付けた後に実施する。これまでの太陽電池では、半田付け相互接続後、ガラス 板を貼り付けていた。従来の場合では銅箔とシリコン太陽電池との膨張係数の差によ り反りが生じ、シリコン厚を薄くするほど反りが大きくなり、割れが発生し、実用上シリコ ン厚が 150 m未満では銅箔による相互接続は困難であった。ところが、この発明の 場合、ガラス板に太陽電池セルを貼り付けた後に相互接続を行う。通常のガラス板の 厚みは、 3. 2mmであり、銅箔との熱膨張係数の差では十分な剛性があるので、太 陽電池セルの厚みを薄くしても反りが生じず、割れは発生しない。また、裏面だけで の相互接続が可能となり、従来の太陽電池のように表側から裏側へ銅箔を配線する 必要がなぐ相互接続の工程を簡便にすることが可能となった。
[0027] 次に、実施の形態 1に係わる太陽電池セル 1の製造方法について、図 5を参照して 説明する。
まず、基板スライシング工程を実施する。 p型多結晶シリコンインゴットをスライスして 、厚さが 50〜200 /ζ mの外形が 15cm角の p型多結晶シリコン基板 2を用意する。 次に、図 5 (a)に示しように、貫通孔形成工程を実施して p型多結晶シリコン基板 2 に複数の貫通孔 3を形成する。この貫通孔形成工程では、レーザダイオードで励起さ れるネオジゥムを活性原子として添加した YAGレーザまたはネオジゥムを活性原子 として添カ卩した YV04レーザを用いる。そして、このレーザダイオード励起固体レー ザを用いて、波長が 355nmでパルス幅が lOOnsecより短い、例えば 10〜40nsecの レーザ光を照射して P型多結晶シリコン基板 2に行と列とともに 1. 5mmピッチで格子 状に貫通孔 3を開ける。 1つの貫通孔 3は、内径が 100 mの円柱状である。加エレ ートは、 1パルス当たり 0. 5〜1 mであり、厚さ 50〜200 μ mの ρ型多結晶シリコン 基板 2に貫通孔 3を形成するのに要する時間は、レーザ繰り返し周波数を 10kHzと すると 0. 1秒、以内である。
[0028] 次に、ダメージ層除去工程を実施する。このダメージ層除去工程では、基板スライ シング工程で生じた p型多結晶シリコン基板 2の表面の機械加工変質層および汚れ を取り除くため、水酸ィ匕カリウム、水酸ィ匕ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液或いは 弗酸と硝酸の混合液などを用いておよそ 5から 20 m程度、 p型多結晶シリコン基板 2の表面をエッチングする。
[0029] 次に、図 5 (b)に示すように、テクスチャー形成工程を実施する。このテクスチャ一形 成工程では、 p型多結晶シリコン基板 2の受光面にテクスチャー構造と呼ばれる凹凸 を形成する。
テクスチャー構造とするのは、入射光の多重反射を利用した光閉じ込め技術であり 、太陽電池の性能を高めるために行われる。このようなテクスチャー構造を得るため に、例えば、ダメージ層除去工程で用いたのと同様のアルカリ水溶液に 1乃至 30重 量0 /0のイソプロピルアルコールを添カ卩した溶液や炭酸ナトリウム (Na CO )水溶液等
2 3 を用いた湿式エッチングによる方法、或いは機械的な方法でグループ加工する方法 などを実施する。
[0030] 次に、図 5 (c)に示すように、 pn接合形成工程を実施する。この pn接合形成工程で は、 p型多結晶シリコン基板 2に例えば、リンを熱的に拡散することにより導電型を反 転させた n型拡散層 4を形成する。この n型拡散層 4の形成方法は、ォキシ塩化リン（ POC1 )による熱拡散を用いる。その他の方法としては、例えば、 SOD (Spin-On
3
- Dopant) , PSG (Phospho - Slicate - Glass) ,リン酸系水溶液、あるいはフィル ム拡散源などを拡散供給源として、適切な方法で p型多結晶シリコン基板 2の表面に リンを含む不純物を付着させて熱的に拡散させる。
[0031] 次に、セルの表面のみをエツチノックする。まず、表面側に形成されている拡散後 の P型多結晶シリコン基板 2の表面に残ったリンガラスのエッチングを例えば RIEエツ チングにより行う。これは真空引きされたチャンバ内にガスを導入して一定圧力に保 持してチャンバ内に設けられた電極に RF電力を印加することでプラズマを発生させ 、生じた活性種であるイオンラジカルなどの作用によって p型多結晶シリコン基板 2の 受光面のリンガラスをエッチングするものである。この方法は反応性イオンエッチング (RIE)法と呼ばれる。
例えば、反応性イオンエッチング装置において、塩素（C1 )と酸素（O )と六フッ化
2 2
硫黄 (SF )を 1： 5： 5の割合で流しながら、 RF電力を印加することでプラズマを発生さ
6
せて反応圧力を 7Paとし、所定時間エッチングする。この状態で受光面側のみリンガ ラス層が除去された状態となる。
[0032] 次に、エッチバック処理工程を実施する。エッチバック処理工程では、受光面の n型 拡散層 4を、弗化水素酸と過酸化水素水を混合させた水溶液に浸漬処理すること〖こ より、リン濃度が高い高濃度不純物領域をエッチング除去する。このエッチバック処理 は、過酸化水素水によるシリコンの酸化処理と、弗化水素酸によるシリコン酸ィ匕膜の エッチング処理との 2段階の処理力 構成される。
[0033] 次いで、リンガラス除去工程を実施する。拡散後の p型多結晶シリコン基板 2の表面 に残ったリンガラスは、弗化水素酸水溶液に浸漬することにより、短時間で取り除くこ とができる。ここで、リンガラスとはリンと酸素を含む化合物または拡散源の残存物質 を指す。この状態で表面側のシート抵抗を 100 ΩΖ口、貫通孔側面および裏面の n 型層のシート抵抗を 30 Ω Z口にすることが可能となる。
[0034] 次に、反射防止膜形成工程を実施する。この反射防止膜形成工程では、 p型多結 晶シリコン基板 2の受光面上に反射防止膜 9である絶縁膜を形成する。この反射防止 膜 9である絶縁膜は、太陽電池の入射光に対する表面反射率を低減させるため、発 生電流を増加させることが可能になる。例えば、反射防止膜 9に窒化シリコン膜を適 用する場合、その形成方法は減圧熱 CVD法やプラズマ CVD法を用いて形成される 。減圧熱 CVD法の場合、ジクロルシラン（SiC H )とアンモニア（NH )を原料とする
12 2 3
ことが多ぐ例えばガス流量比として NH /SiC H = 10
3 12 2 〜20、反応室内の圧力 2 X
104Pa〜5 X 104Pa、温度 760°Cの条件で成膜を行う。また、プラズマ CVD法で形成 する場合の原料ガスとしては、 SiHと NHの混合ガスを用いるのが一般的である。成
4 3
膜条件としては、例えばガス流量比 NH /SiH =0. 5
3 4 〜1. 5、反応室内の圧力 I X
105Pa〜2 X 105Pa、温度 300°C〜550°Cで、プラズマ放電に必要な高周波電源の 周波数としては数百 kHz以上が適当である。
[0035] 次に、 pn分離工程を図 5 (d)に示すように実施する。 pn分離工程では、波長が 355 nm、パルス幅が lOOnsecより短い、例えば 10〜40nsecのレーザ光で p型多結晶シ リコン基板 2の裏面の貫通孔 3の列の周囲をそれぞれ囲むように幅 20〜40 μ m、深 さ数 πι〜50 /ζ mの溝 5を形成する。これにより n型層の電極 6を形成する n型拡散 層 4の第 1の領域 11と p型層の電極 8を形成する n型拡散層 4の第 2の領域 12とを電 気的に絶縁する。
[0036] 次に、電極形成工程を図 5 (e)に示すように実施する。電極形成工程では、まず貫 通孔 3の開口の周囲を含む n型層の電極 6を形成する第 1の領域 11上に銀ペースト をスクリーン印刷技術により所定のパターン形状に形成した後、その形成された銀ぺ 一ストを例えば 650°C〜900°Cの温度で数十秒〜数分間焼成して n型層の電極 6を 形成する。この n型層の電極 6は、焼成により n型拡散層 4とォーミック接続される。 n 型層の電極 6を構成する成分は、 n型拡散層 4内に拡散が限られる。
[0037] 次に、 p型層の電極 8を形成する第 2の領域 12上に銀アルミニウムペーストをスクリ ーン印刷技術により所定のパターン形状に形成した後、それを例えば 650°C〜900 °Cの温度で数十秒〜数分間焼成して p型層の電極 8を形成する。この p型層の電極 8 は、アルミニウム原子が焼成により n型拡散層 4内と p型多結晶シリコン基板 2内とに拡 散して拡散した部分の導電性を P+型に変化し、 p型多結晶シリコン基板 2とォーミツ ク接続される。このように p型層の電極 8を構成する成分は、焼成により n型拡散層 4 の厚さを超えて P型多結晶シリコン基板 2内にまで拡散する。 このようにして、太陽電池セル 1が製造される。
[0038] 次に、受光面保護工程を実施する。受光面保護工程では、シリコーン榭脂のような 充填材層 16を反射防止膜 9上に表面が平らになるように塗布し、その上にガラス板 1 7を積層し、シリコーン榭脂を硬化して、ガラス板 17を固定する。
[0039] 次に、裏面側だけで隣接した太陽電池セル 1同士の相互接続を行う。このようにし て、太陽電池 15が作製される。
[0040] 次に、溝 5を裏面に形成して pn分離するレーザ加工の条件について説明する。太 陽電池 15の電気的特性は、図 6に示す等価回路によって表すことができる。等価回 路は、光起電流源 (I )、ダイオード、直列抵抗 (r )、並列抵抗 (r )からなり、直列抵
L S Sh
抗 (r )は太陽電池 15の受光面のォーミック損失、並列抵抗 (r )はダイオードリーケ
S Sh
ージ電流による損失を表して 、る。 pn分離が良好に行われた力否かは並列抵抗 (r
Sh
)を求める力または逆バイアスをかけたときのダイオード電流 Iを求めればよい。逆バ d
ィァスをかけたときのダイオード電流 Iは小さいほどリークが少ないことを意味し、電気 d
的絶縁がより良好であることを意味する。図 7に溝 5のレーザ力卩ェに使用したレーザ 光のパルス幅と逆バイアス（ IV)を力けたときの 15cm角の太陽電池にお!/、てダイ オード電流 Iとの関係を示す。図 7から分かるように、パルス幅が lOOnsec以下では d
ダイオード電流 Iが 0. 1 A以下となり、電気的絶縁が良好である。一方、パルス幅が 1 d
OOnsecを超えるとダイオード電流 Iが増加し、電気的絶縁が悪化することが分かる。
d
これは、パルス幅が大きくなると、加工部近傍で溶融が起き、電気的絶縁を悪くなると 思われる。
[0041] また、電気的絶縁に係わるレーザ力卩ェの条件として、パルス幅以外に照射エネル ギ一がある。照射エネルギーが低いとレーザ力卩ェが不十分になり、逆に、照射エネル ギ一が高すぎると溶融が起きて電気的絶縁が悪くなる。レーザ光の波長が基本波長 である 1064nmでも第 3高調波である 355nmでも、電気的絶縁が良好になる条件と して、 1パルス当たり単位面積当たりの照射エネルギーが 10j/Pulse'cm2以上、 30 J/Pulse · cm2以下であった。
また、照射スポットを一部重ね合わせながら移動して溝加工を行っているが、照射 スポットの重なり率は 60%以上になるようにして重ね合わせている。 [0042] このような太陽電池 15は、側壁が半導体基板の厚み方向にほぼ垂直に切り立ち、 断面が円形の貫通孔 3が格子状に開けられ、受光面の pn接合を貫通孔 3の側壁の n 型拡散層 4を介して裏面の n型層の電極 6に接続されるので、貫通孔 3が設けること により入射面の減少が少なぐ面積当たりの発電量が増加する。
また、貫通孔 3の形状が均一に形成されているので、貫通孔 3の形状のばらつきを 考慮した n型層の電極と p型層の電極との間の寸法のマージンを少なくすることがで き、電極の大きさを大きくすることができる。
また、貫通孔 3の側壁に形成される n型拡散層 4は、円筒状であり、異方性エツチン グ法で形成されたときの角錐筒に比べて、抵抗が小さいので、発電効率の高い太陽 電池セル 1を提供することができる。
また、半導体基板が厚くても、レーザダイオード励起固体レーザを貫通孔 3の加工 に適用することにより、アスペクト比の大きな貫通孔 3を開けることができるので、工程 数の多い方法でしか製造できない半導体基板ではなぐインゴットからスライシングし て得られる安価な半導体基板を使用することができる。
[0043] また、パルス幅が lOOnsec以下のレーザ光で溝カ卩ェすることにより、シリコンの溶融 を防げるので、良好な電気的絶縁特性を有する太陽電池セル 1を提供することがで きる。
また、 1パルス当たりの照射エネルギー密度が lOjZPulse'cm2以上、 30jZPulse •cm2未満のレーザ光を照射して溝カ卩ェすることにより、適切な力卩ェを行うとともにシリ コンの溶融を引き起こさないので、良好な電気的絶縁特性を有する太陽電池を提供 することができる。
[0044] また、受光面にガラス板 17が充填材層 16により貼り付けられてから、裏面だけに半 田付けを行うので、半導体基板がガラス板 17により支えられているため、反りの問題 が発生しない。特に、半導体基板の厚さが 150 m未満になっても、ガラス板 17によ り応力が受け持たれるので、セル割れが起こらずにモジュールィ匕できる。一方、受光 面の n型層の電極と裏面の p型層の電極とにそれぞれ銅箔を接続すると、銅とシリコ ンとの熱膨張係数の差に因る応力が半導体基板に加わって反りが発生し、セル割れ 力 S起こる。特に、半導体基板の厚さが 150 m程度になると、セル割れが発生し、モ ジュールィ匕が困難になる。
また、アセンブリを裏面だけで行うことが可能になり、アセンブリが簡単になる。
[0045] 実施の形態 2.
図 8は、この発明の実施の形態 2に係わる太陽電池セルの部分断面図である。 実施の形態 2に係わる太陽電池セル 1Bは、図 8に示すように、 p型層の電極 8Bを 配置する位置に形成されている n型拡散層 4が除去されて p型多結晶シリコン基板 2 が表に現れて 、るので、実施の形態 1にお 、て p +型拡散層 7を形成するために用 いた銀アルミニウムペーストを用いる必要がなくなり、 n型層の電極 6の形成と一緒に スクリーン印刷により p型層の電極 8Bも形成できることが異なっており、その他は同様 であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
[0046] p型層の電極 8Bの幅は、 60 μ m位であるので、位置合わせのマージンを考慮して 、溝 5Bの幅を 150 m位とすればよぐ数回レーザ照射の位置を動かしながら照射 すればいい。このように溝 5Bの幅を広くしても加工に要する時間は全体としてわずか しか増加しない。
[0047] このような太陽電池セル 1Bは、 n型層の電極 6と p型層の電極 8Bとを同じ電極形成 用のペーストを用いることができるとともにスクリーンの位置合わせも一回で済むので 、より安価な太陽電池を提供することができる。
[0048] 実施の形態 3.
図 9は、この発明の実施の形態 3に係わる太陽電池セルの裏面での電極の配置図 である。
実施の形態 3に係わる太陽電池セルは、実施の形態 1に係わる太陽電池セル 1と n 型層の電極 6Cの形状が異なっており、その他は同様であるので、同様な部分に同じ 符号を付記して説明は省略する。
実施の形態 3に係わる n型層の電極 6Cは、図 9に示すように、貫通孔 3の開口を囲 む周囲部 13Cが開口の周縁部から所定の間隔だけ離れている。
[0049] このような太陽電池セルは、 n型層の電極 6Cが貫通孔 3の開口から離れているので 、 n型層の電極 6Cをスクリーン印刷により形成するとき、印刷ペーストが貫通孔 3内に 流れ込まないので、受光面に印刷ペーストがはみ出すことを防げる。 また、貫通孔 3の pn接合にも光があたるので、貫通孔 3の部分も発電に寄与する。

Claims

請求の範囲
[1] 半導体基板の受光面に形成される上記半導体基板とは逆型の半導体層と、
上記受光面とは反対の裏面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導 体層の電極と、
上記裏面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層の電極とは電 気的に絶縁する上記半導体基板とは同型の電極と、
上記受光面の半導体層と上記裏面に形成される上記受光面の半導体層とは同型 の半導体層の電極とを電気的に接続する上記受光面の半導体層とは同型の半導体 層と、
を備えることを特徴とする太陽電池。
[2] 上記受光面に形成される上記半導体基板とは逆型の半導体層と上記裏面に形成 される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層は、上記半導体基板に設けられ る貫通孔の壁面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層により電 気的に接続されることを特徴とする請求項 1に記載する太陽電池。
[3] 上記受光面に形成される上記半導体基板とは逆型の半導体層および上記貫通孔 の壁面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層は、上記半導体基 板に対する拡散層であることを特徴とする請求項 2に記載する太陽電池。
[4] 半導体基板の受光面に形成される上記半導体基板とは逆型の半導体層と、
上記受光面とは反対の裏面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導 体層に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層の電極と、
上記裏面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層の電極と電気 的に絶縁する上記半導体基板とは同型の電極と、
上記受光面の半導体層と上記裏面の上記受光面の半導体層とは同型の半導体層 の電極とを電気的に接続する半導体層と、
を備えることを特徴とする太陽電池。
[5] 上記受光面に形成される上記半導体基板とは逆型の半導体層と、上記裏面に形 成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層とは、上記半導体基板に設け られる貫通孔の壁面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層により 電気的に接続されることを特徴とする請求項 4に記載する太陽電池。
[6] 上記受光面に形成される上記半導体基板とは逆型の半導体層と、上記貫通孔の 壁面に形成される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層と、上記裏面に形成 される上記受光面の半導体層とは同型の半導体層とは、上記半導体基板に対する 拡散層であることを特徴とする請求項 5に記載する太陽電池。
[7] 上記貫通孔と上記受光面の半導体層とは同型の半導体層とを囲むように上記拡散 層が設けられて 、な 、溝が形成されて 、ることを特徴とする請求項 6に記載する太陽 電池。
[8] 上記半導体基板とは同型の電極が上記溝内に設けられていることを特徴とする請 求項 7に記載する太陽電池。
[9] 半導体基板に貫通孔を形成するステップと、
上記半導体基板の受光面および上記貫通孔の壁面に半導体層を形成するステツ プと、
上記半導体基板に上記貫通孔と電気的に接続する上記受光面の半導体層とは同 型の半導体層の電極および上記受光面の半導体層とは同型の半導体層の電極とを 電気的に絶縁する上記半導体基板とは同型の電極を形成するステップと、
を有する太陽電池の製造方法。
[10] 上記半導体基板に上記貫通孔と電気的に接続する上記受光面の半導体層とは同 型の半導体層の電極および上記受光面の半導体層とは同型の半導体層の電極と電 気的に絶縁する上記半導体基板とは同型の電極を形成するステップは、
上記貫通孔を囲むように上記半導体層を除去した溝を形成するステップと、 上記溝で囲まれた領域内に上記受光面の半導体層とは同型の半導体層の電極を 形成するステップと、
上記溝で囲まれた領域外に上記半導体基板とは同型の電極を形成するステップと を含むことを特徴とする請求項 9に記載する太陽電池の製造方法。
[11] 上記半導体基板に貫通孔を形成するステップは、
レーザビームを照射するステップを含むことを特徴とする請求項 10に記載する太陽 電池の製造方法。
[12] 上記貫通孔を囲むように上記半導体層を除去した溝を形成するステップは、
パルス幅 lOOnsec以下のパルスレーザビームを照射するステップを含むことを特徴 とする請求項 10に記載する太陽電池の製造方法。
[13] 上記レーザビームは、 1パルス当たりのエネルギー密度が lOjZPulse ' cm2以上、
30J/Pulse · cm2以下であることを特徴とする請求項 11に記載する太陽電池の製造 方法。
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