WO2016121813A1 - 多接合型太陽電池セルの製造方法 - Google Patents

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silicon
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マルワン ダムリン
紹太 鈴木
萌子 松原
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東洋アルミニウム株式会社
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a solar battery cell that is simple to manufacture and can be manufactured in a short time.
  • solar cells are widely used.
  • a technology has been developed that allows more energy to be absorbed by stacking “III-V compound solar cells” having different energy band gaps on a substrate. It is known that such stacking of solar cells can be performed mainly by epitaxial growth (see, for example, Patent Document 1).
  • a solar cell having a structure in which a plurality of solar cell structures are stacked is called a “multi-junction solar cell”.
  • multi-junction solar cells containing silicon materials are known.
  • a multi-junction solar cell different types of solar cells are connected in series, so that all wavelengths of sunlight can be absorbed, thereby improving the conversion efficiency of the solar cell.
  • a multi-junction solar cell including a silicon material can be manufactured by crystal growth including a buffer layer or by bonding a silicon solar cell and a compound solar cell (for example, see Patent Document 2).
  • Patent Document 3 a method of manufacturing a silicon solar battery cell by a process using an impurity diffusion method has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multi-junction solar cell having high conversion efficiency that can be manufactured in a short time by an easy method. To do.
  • the present inventor has found that the above object can be achieved by forming a silicon layer on a silicon wafer using aluminum, and has completed the present invention.
  • this invention relates to the manufacturing method of the following multijunction type photovoltaic cell.
  • a method for producing a multi-junction solar cell comprising: 2. Item 2. The manufacturing method according to Item 1, further comprising a step d of polishing the silicon substrate between the step b and the step c. 3.
  • III-V group compound solar cell layer is formed on one surface of the sintered layer.
  • a method for producing a multi-junction solar cell comprising a step of laminating by wafer bonding or crystal growth. 4).
  • Item 4. The manufacturing method according to any one of Items 1 to 3, wherein the III-V compound solar cell layer includes at least one selected from the group consisting of GaAs, InGaAs, GaP, InGaP, AlInP, and GaN. . 5.
  • Item 5 The manufacturing method according to any one of Items 1 to 4, wherein the aluminum paste contains aluminum particles having an average particle size of 20 ⁇ m or less and an organic solvent. 6).
  • Item 6. The manufacturing method according to any one of Items 1 to 5, wherein the temperature of the baking treatment in the step b is in the range of 600 ° C to 1000 ° C. 7).
  • Item 7. The manufacturing method according to any one of Items 1 to 6, wherein a coating film of aluminum paste is formed after interposing an insulating film in the step a.
  • the method for producing a multi-junction solar cell according to the present invention can produce a multi-junction solar cell that can be used for a multi-junction solar cell through a step of applying an aluminum paste on a silicon substrate.
  • a multijunction solar cell can be produced by heating conditions in which the firing temperature is 600 ° C. or more and 1000 ° C. or less and the firing time is 5 minutes or less, and subsequent cooling treatment.
  • the solar cell can be easily manufactured in a short time, and the obtained multi-junction solar cell has high conversion efficiency.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating each step of the method for manufacturing the solar battery cell of Example 1.
  • substrate obtained by baking in Example 1 is shown.
  • 6 is a schematic diagram illustrating each step of a method for manufacturing a solar battery cell of Example 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating each step of a method for manufacturing a solar battery cell of Example 3.
  • FIG. It is the result of having measured the impurity concentration of the p-type silicon layer in Example 3 by SIMS (secondary ion mass spectrometry).
  • 6 is an enlarged photograph illustrating the thickness of a polished silicon substrate in Example 4.
  • FIG. It is an enlarged photograph explaining a mode that the thickness of a silicon substrate changes by grinding
  • the solar battery cell of this embodiment includes a step a for forming an aluminum paste coating on one surface of a silicon substrate, a step b for baking the silicon substrate and the coating, and the other surface of the silicon substrate. And a step c of laminating a group III-V compound solar cell layer by wafer bonding or crystal growth.
  • the solar battery cell obtained by this manufacturing method is formed as a so-called multi-junction solar battery cell in which a plurality of solar battery structures are stacked.
  • the step a is a step of applying an aluminum paste on one surface of the silicon substrate, whereby a silicon substrate on which a coating film of the aluminum paste is formed is obtained.
  • the silicon substrate used here can be obtained, for example, by slicing a silicon ingot having a purity of 99% or more.
  • the silicon substrate may contain elements other than silicon as impurities or additives.
  • the thickness of the silicon substrate is not particularly limited, but is preferably 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less from the viewpoint of easy handling.
  • the silicon substrate may be composed of either single-crystal or polycrystalline silicon, but if the silicon substrate is composed of single-crystal silicon, it will give excellent electrical characteristics to the multi-junction solar cell. In view of the ability to form a single crystal silicon.
  • Aluminum paste is composed of a paste-like material containing at least aluminum powder.
  • the shape of the aluminum particles constituting the aluminum powder is not particularly limited, and may be, for example, spherical or elliptical.
  • the aluminum particles are preferably spherical in view of good printability on a silicon substrate and easy reaction with silicon.
  • the size of the aluminum particles is not particularly limited, but if the average particle size is 20 ⁇ m or less, it is advantageous in that printability onto a silicon substrate is good and reaction with silicon is likely to occur.
  • the lower limit value of the average particle diameter of the aluminum particles is not particularly limited, but can be, for example, 1 ⁇ m or more.
  • the average particle diameter of the aluminum particles is 3 ⁇ m or more (may be 3 ⁇ m).
  • the purity of the aluminum powder is preferably 99% or more.
  • the aluminum paste may contain other components in addition to the aluminum powder.
  • other components include various components such as organic solvents, resins, and glass powders.
  • organic solvent examples include diethylene glycol monobutyl ether and terpineol.
  • resin known materials can be used, such as ethyl cellulose, nitrocellulose, polyvinyl butyral, phenol resin, melanin resin, urea resin, xylene resin, alkyd resin, unsaturated polyester resin, acrylic resin, polyimide resin, furan resin.
  • Urethane resin, isocyanate compound, cyanate compound, and other thermosetting resins polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resin, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyacetal , Polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene oxide, polysulfone, polyimide, polyethersulfone, polyarylate, Riete ether ketone, polyethylene tetrafluoride, silicone resins, and the like.
  • the resins listed as examples above can also be used in combination of two or more.
  • the kind of glass powder is not limited, for example, bismuth (Bi), boron (B), silicon (Si), aluminum (Al), zinc (Zn), copper (Cu), barium (Ba), lithium ( Li), potassium (K), tin (Sn), phosphorus (P), calcium (Ca), strontium (Sr), vanadium (V), tellurium (Te), antimony (Sb), molybdenum (Mo), tungsten ( W), zirconium (Zr) and sodium (Na) may be used to contain one or more selected from the group consisting of.
  • the average particle diameter of the glass particles constituting the glass powder can be 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • glass powder has the effect of promoting the reaction between the aluminum powder and the silicon substrate or assisting the sintering of the aluminum powder itself.
  • the aluminum paste may contain an antioxidant, a corrosion inhibitor, an antifoaming agent, a thickener, a coupling agent, an electrostatic imparting agent, a polymerization inhibitor, a thixotropic agent, an antisettling agent, and the like.
  • the composition of the aluminum paste is not particularly limited.
  • the aluminum paste is 100 parts by weight
  • the aluminum powder is 60 to 90 parts by weight
  • the organic solvent is 2 to 20 parts by weight
  • the remainder It can be 2 parts by weight or more and 20 parts by weight or less.
  • the aluminum paste As a method for applying the aluminum paste to one surface of the silicon substrate, for example, a method such as screen printing or spin coating can be employed.
  • a method for applying the aluminum paste to the silicon substrate as described above the aluminum covers the silicon substrate in the form of a film or a deposited film.
  • the amount of aluminum paste applied to the silicon substrate can be 4 mg / cm 2 or more and 12 mg / cm 2 or less. If aluminum paste is applied to the silicon substrate with this coating amount, a multi-junction solar cell having high conversion efficiency can be formed.
  • Step b is a step of baking the silicon substrate on which the aluminum paste coating film obtained in the step a is formed.
  • the coating film of the aluminum paste becomes a sintered layer formed by having a p-type silicon layer and an aluminum silicon alloy layer described later.
  • Calcination may be performed in an air atmosphere or a nitrogen atmosphere.
  • Calcination temperature is preferably 600 ° C. or more and 1000 ° C. or less, and within this range, the time required for calcination can be shortened.
  • the calcination time can be 3 seconds or more and 300 seconds or less.
  • a suitable firing temperature is 850 ° C. or higher and 950 ° C. or lower.
  • the preheat treatment can be performed for a predetermined time, for example, at a temperature of 500 ° C. or higher before firing. Cooling may be performed after the baking treatment.
  • the aluminum in the aluminum paste reacts with the silicon substrate by the above baking process. At this time, aluminum diffuses into the silicon substrate, thereby forming an Al—Si alloy layer. Further, if the silicon substrate is n-type, a p-type silicon layer containing a predetermined amount of aluminum is formed.
  • the p-type silicon layer is a layer formed as an impurity layer by diffusion of aluminum atoms. By forming this silicon layer, recombination of electrons is prevented and the collection efficiency of generated carriers is improved.
  • step c a III-V compound solar cell layer is laminated on the other surface of the silicon substrate by wafer bonding or crystal growth. That is, step c is a step of laminating a III-V compound solar cell layer on the surface of the silicon substrate opposite to the surface on which the aluminum paste coating film is formed by wafer bonding or crystal growth.
  • the III-V group compound solar cell layer as used herein means a layer containing a compound semiconductor composed of Group III and Group V elements.
  • the III-V group compound solar cell layer includes at least one selected from the group consisting of GaAs, InGaAs, GaP, InGaP, AlInP, and GaN.
  • the III-V compound solar cell layer may be formed in a single layer or in multiple layers. As an example in the case of being formed in multiple layers, a structure in which a GaAs layer, an InGaAs layer, and an InGaP layer are stacked in this order from the silicon substrate side can be mentioned.
  • Such a III-V compound solar cell layer can be formed by a known method, for example, by a method utilizing crystal growth.
  • the III-V compound solar cell layer may be provided with a tunnel junction layer for enabling electrical connection between compound semiconductors such as a GaAs compound layer and an InGaP layer.
  • An electrode layer serving as an electrode of the solar battery cell may be formed on the surface serving as the light receiving surface of the group compound solar cell layer.
  • wafer bonding it can be performed by a known method.
  • a group III-V compound solar cell layer is formed in advance, the silicon substrate surface and the bonding surface of the group III-V compound solar cell layer are activated by plasma irradiation, etc., and then bonded together to form silicon.
  • a III-V compound solar cell layer can be formed on the substrate.
  • step a it is usually sufficient to pass through each step in the order of step a, step b and step c.
  • the solar cell thus obtained is formed as a so-called multi-junction solar cell.
  • a multi-junction solar cell can be produced by heating conditions in which the firing temperature is 600 ° C. or more and 1000 ° C. or less and the firing time is 5 minutes or less and the subsequent cooling treatment. Therefore, it is possible to easily manufacture a multi-junction solar cell, and it is possible to reduce the time spent for manufacturing as compared with the conventional method and to manufacture the solar cell at low cost. Moreover, the obtained multi-junction solar cell has high conversion efficiency.
  • the multi-junction solar cell obtained by the above manufacturing method has an Al—Si alloy layer (aluminum silicon alloy layer) formed by a firing process. Therefore, according to the said manufacturing method, a solar cell with a favorable contact can be constructed
  • the above manufacturing method may further include a step of polishing the silicon substrate (hereinafter referred to as “step d”) between step b and step c.
  • step d the surface of the silicon substrate opposite to the surface on which the aluminum paste coating film is formed is polished.
  • the polishing in step d if there is a portion where the impurity layer is not formed on the silicon substrate in the baking process in step b, the portion can be removed. Thereby, since the thickness of the whole photovoltaic cell can be made thin, the photovoltaic cell obtained is thinned and, as a result, the extraction efficiency of an electric current can be improved.
  • the method of polishing performed in step d is not particularly limited, and a known method can be adopted as long as it is a method for reducing the thickness of the silicon wafer.
  • a known method can be adopted as long as it is a method for reducing the thickness of the silicon wafer.
  • the portion where the impurity layer is not formed may be removed by an etching method instead of the above polishing method.
  • an etching method chemical etching using hydrofluoric acid or a potassium hydroxide aqueous solution can be used.
  • an insulating film may be formed in advance on the silicon substrate.
  • the insulating film can be formed, for example, in step a.
  • Step a is a step of forming an aluminum paste coating film on one surface of the silicon substrate as described above, but the aluminum paste coating film may be formed after an insulating film is interposed. More specifically, first, a predetermined silicon substrate is prepared, and an insulating film is formed on one surface of the silicon substrate. Next, if an aluminum paste is applied so as to cover the insulating film thus formed to form an aluminum paste coating film, an insulating film is formed between the silicon substrate and the aluminum paste coating film. Can intervene.
  • Examples of the material constituting the insulating film include one or more compounds selected from the group consisting of silicon oxide, aluminum oxide, and silicon nitride.
  • Examples of the method for forming the insulating film include a metal vapor deposition method and a method of applying a paste containing an organometallic material for forming the insulating film and baking the paste.
  • a hole may be partially formed in the insulating film.
  • Examples of the method for forming the holes include removal by laser and removal by etching paste.
  • the light conversion loss of the solar battery can be reduced. That is, since the light conversion loss in the p-type silicon layer can be reduced, the light conversion efficiency of the silicon solar cell layer can be improved. As described above, if a hole is partially formed in the insulating film, a substrate in which the insulating film is partially formed on the silicon substrate can be obtained. In this case, the light conversion loss in the p-type silicon layer is further reduced. It is possible to further improve the light conversion efficiency of the silicon solar cell layer.
  • a step of laminating the group V compound solar cell layer by wafer bonding or crystal growth may be provided.
  • the process a and the process b are the same as the process a and the process b in the above-described embodiment.
  • the polishing method in step d is the same as the polishing method in step d of the above-described embodiment.
  • the manufacturing procedure of the multi-junction solar cell in the case of the other embodiment, it can be performed as follows. First, after going through the steps a and b in this order, for example, all of the silicon substrate is removed by polishing in the step d. If the silicon substrate is removed in this way, a layer having a p-type silicon layer and an aluminum silicon alloy layer (hereinafter, this layer is abbreviated as “sintered layer”) can be obtained. This sintered layer is a layer formed by baking the coating film in step b. Next, a multi-junction solar cell can be obtained by providing a III-V compound solar cell layer on the sintered layer by wafer bonding or crystal growth as described above.
  • the III-V compound solar cell layer can be provided, for example, on the surface of the sintered layer on which the silicon substrate was formed. If the sintered layer is formed by laminating a p-type silicon layer and an aluminum silicon alloy layer, a III-V group compound solar cell layer may be provided on the surface of the sintered layer on the p-type silicon layer side. it can.
  • the manufacturing method of the above embodiment it is possible to easily manufacture a multi-junction solar cell, and it is possible to reduce the time spent for manufacturing as compared with the conventional method, and to manufacture at a low cost. be able to. Moreover, the obtained multi-junction solar cell has high conversion efficiency.
  • FIG. 1 schematically shows a manufacturing process of the multi-junction solar cell A in the first embodiment.
  • an n-type silicon substrate 1 having a thickness of 180 ⁇ m was prepared (FIG. 1A). On one surface of the n-type silicon substrate 1, 70 to 90% by mass of aluminum powder (average particle diameter is 20 ⁇ m or less) and an aluminum paste 2 whose balance is glass frit are applied as shown in FIG. Step a). Application of the aluminum paste 2 to the n-type silicon substrate 1 was performed by a screen printing method, and the application amount was adjusted to 10 mg / cm 2 .
  • step b After preheating at 500 ° C. for 30 seconds or less, a baking treatment at 850 ° C. for 10 seconds or less was performed (step b). It was confirmed by this firing that aluminum and silicon reacted to form an aluminum silicon alloy layer 3 and a p-type silicon layer 4 containing 1% or less of aluminum in the silicon (FIG. 1C).
  • FIG. 2 shows a cross section of the substrate after firing. From this figure, it can be seen that an aluminum silicon alloy layer 3 and a p-type silicon layer 4 are formed on one surface of the n-type silicon substrate 1. A p-type silicon layer 4 is located on the n-type silicon substrate 1 side, and an aluminum silicon alloy layer 3 is further laminated on the surface opposite to the n-type silicon substrate 1 in the p-type silicon layer 4. I understand. The thickness of the p-type silicon layer was about 20 ⁇ m.
  • the III-V compound solar cell layer 5 is bonded to the surface of the n-type silicon substrate 1 opposite to the surface on which the aluminum silicon alloy layer 3 and the p-type silicon layer 4 are formed (step) c), a multi-junction solar cell A was formed (FIG. 1D).
  • This bonding was performed by wafer bonding. Specifically, each of the bonding surfaces (the GaAs compound layer 5a) of the III-V compound solar cell layer 5 and the bonding surface of the n-type silicon substrate 1 is activated by irradiation with an Ar beam, and then the bonding surfaces are Glued.
  • the III-V compound solar cell layer 5 is manufactured in advance, and includes a GaAs compound layer 5a, an InGaP layer 5b, and a tunnel junction layer 5c interposed between these layers. Is formed.
  • the tunnel junction layer 5c electrically connects the GaAs compound layer 5a and the InGaP layer 5b.
  • a light-receiving surface electrode layer 9 that is an electrode of a solar battery cell is formed on the InGaP layer 5b.
  • a multi-junction solar cell including a silicon solar cell layer can be formed by a simple and short process by sequentially performing the above steps a, b and c.
  • FIG. 3 schematically shows a manufacturing process of the multi-junction solar cell A in the second embodiment.
  • an n-type silicon substrate 1 having a thickness of 180 ⁇ m was prepared (FIG. 3A).
  • An insulating film 6 is provided on one surface of the n-type silicon substrate 1 by forming an aluminum oxide layer and a silicon nitride layer in this order, and a hole is partially formed in the insulating film 6. (FIG. 3B).
  • the same aluminum paste 2 as in Example 1 was applied to the surface on which the insulating film 6 was provided (step a).
  • step b and step c were performed under the same conditions as in Example 1 (FIGS. 3D and 3E).
  • a multi-junction solar cell including a silicon solar cell layer can be formed by a simple and short process by sequentially performing the steps a, b and c as described above. Further, in this multi-junction solar cell, since the insulating film 6 having a part of the hole is provided, the light conversion loss in the p-type layer is reduced, and the light conversion efficiency of the silicon solar cell layer is reduced. There was an improvement.
  • Example 1 when the solar simulator electrical characteristics were measured for the presence or absence of the function of the multijunction solar cell as a semiconductor, Jsc was 11.25 mA / cm 2 , Voc was 2.66 V, and FF was 0.8. 62 and Eff was 18.55%. From this result, it was proved that the multi-junction solar cell obtained in this example functions as a semiconductor.
  • FIG. 4 schematically shows a manufacturing process of the multi-junction solar cell A in Example 3.
  • the process a and the process b are performed under the same conditions as in the first embodiment.
  • An alloy layer 3 and a p-type silicon layer 4 were formed (FIGS. 4A to 4C).
  • the impurity concentration of this p-type silicon layer 4 was 10 18 cm ⁇ 3 or more.
  • the p-type silicon substrate 1 was removed by the step of polishing the surface of the p-type silicon substrate 1 opposite to the surface coated with the aluminum paste 2 (step d) (FIG. 4D).
  • a layer (hereinafter referred to as “sintered layer 8”) formed with the p-type silicon layer 4 and the aluminum silicon alloy layer 3 having an impurity concentration of 10 18 cm ⁇ 3 or more was obtained.
  • the aluminum silicon alloy layer 3 is removed by hydrochloric acid etching, and the impurity concentration in the depth direction of the p-type silicon layer 4 that appears is expressed as SIMS (secondary ion mass). Analytical method). The depth in the p-type silicon layer 4 was based on the surface (0 ⁇ m) on which the aluminum silicon alloy layer 3 was formed.
  • FIG. 5 shows the SIMS measurement results.
  • a multi-junction solar cell was formed by bonding the III-V compound solar cell layer 5 to the surface of the sintered layer 8 on the p-type silicon layer 4 side in the same manner as in Example 1.
  • Example 1 when the solar simulator electrical characteristics were measured for the presence or absence of a semiconductor function of the multi-junction solar cell, Jsc was 13.40 mA / cm 2 , Voc was 2.02 V, and FF was 0. 65 and Eff was 17.59%. From this result, it was proved that the multi-junction solar cell obtained in this example functions as a semiconductor.
  • the III-V compound solar cell layer 5 used is the same as that in Example 1.
  • the buffer layer 7 is provided between the sintered layer 8 and the III-V compound solar cell layer 5. Is formed.
  • the buffer layer 7 is a layer formed first when the III-V compound solar cell layer 5 is produced by crystal growth.
  • Such a multi-junction solar cell has good conductivity, it can be used as a silicon layer and an electrode layer.
  • Example 4 First, an aluminum silicon alloy layer 3 and a p-type silicon layer 4 were formed on one side of an n-type silicon substrate 1 by the same method as in Example 1. Next, by polishing this (step d), the thickness of the n-type silicon substrate 1 was reduced to 100 ⁇ m.
  • FIG. 6 is an enlarged image showing a cross section of the n-type silicon substrate 1 having the aluminum silicon alloy layer 3 and the p-type silicon layer 4 which have been thinned to 100 ⁇ m by polishing. From this figure, it can be seen that the thickness of the silicon substrate is reduced by polishing, and finally the thickness is reduced to 100 ⁇ m.
  • FIG. 7 is an enlarged image showing the n-type silicon substrate 1 formed to a predetermined thickness by polishing.
  • FIGS. 6A to 6D show substrates whose thicknesses are adjusted to 60 ⁇ m, 70 ⁇ m, 80 ⁇ m, and 110 ⁇ m by polishing. In this way, the thickness of the substrate can be adjusted by polishing, and a desired conversion efficiency can be obtained.

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Abstract

容易な方法で、短時間で製造することが可能な、高い変換効率を有する多接合型太陽電池セルの製造方法を提供する。　本発明の多接合型太陽電池セルの製造方法は、シリコン基板の一方の面にアルミニウムペーストの塗膜を形成する工程ａと、前記シリコン基板及び前記塗膜を焼成処理する工程ｂと、前記シリコン基板の他方の面に、III－Ｖ族化合物太陽電池層をウェハボンディング又は結晶成長により積層する工程ｃ、とを備える。

Description

多接合型太陽電池セルの製造方法
　本発明は、製造が簡易であり、短時間のプロセスで製造することができる太陽電池セルの製造方法に関する。
　近年、太陽電池の普及が進められる中、太陽電池セルの変換効率を向上させるための種々の手段が提案されている。例えば、エネルギーバンドギャップの異なる「III－Ｖ族化合物太陽電池セル」を基板に積層させることによって、より多くのエネルギーを吸収できるようにする技術が開発されている。このような太陽電池セルの積層は、主にエピタキシャル成長によって行なえることが知られている（例えば、特許文献１等を参照）。複数の太陽電池構造を積層させた構造の太陽電池は「多接合型太陽電池」と呼ばれている。
　また、シリコン材料を含む多接合型太陽電池セルも知られている。多接合型太陽電池セルでは、種類の異なる太陽電池セルが直列につなぎ合わせられているので、全波長の太陽光の吸収が実現でき、これにより太陽電池の変換効率を高めることができる。シリコン材料を含む多接合型太陽電池セルは、バッファ層を含んだ結晶成長、又は、シリコン太陽電池と化合物太陽電池との接合によって作製できることが知られている（例えば、特許文献２等を参照）。また、不純物拡散方式を使用した工程によって、シリコン太陽電池セルを製造する方法も提案されている（例えば、特許文献３等を参照）。
特開２００９－０６５２０８号公報 特開２０１３－８４７８４号公報 特開２０１３－１６１８１８号公報
　しかしながら、上記特許文献に記載の技術によってシリコン材料を含む多接合型太陽電池セルを製造する場合、シリコン材料に不純物拡散層を形成するためには６００℃以上（例えば８５０℃程度）にて３０分以上の加熱工程、及び、その後の冷却工程が必要となる。このため、多接合型太陽電池セルを製造するのに要する時間が長時間となるので、大量生産という観点で問題があり、また、製造時間を短縮しようとすると、逆に焼成が不十分となり、高い変換効率が得られないという問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、容易な方法で、短時間で製造することが可能な、高い変換効率を有する多接合型太陽電池セルの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、アルミニウムを用いてシリコンウェハにシリコン層を形成させることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　即ち、本発明は、下記の多接合型太陽電池セルの製造方法に関する。
１．シリコン基板の一方の面にアルミニウムペーストの塗膜を形成する工程ａと、
　前記シリコン基板及び前記塗膜を焼成処理する工程ｂと、
　前記シリコン基板の他方の面に、III－Ｖ族化合物太陽電池層をウェハボンディング又は結晶成長により積層する工程ｃ、
とを備えることを特徴とする、多接合型太陽電池セルの製造方法。
２．前記工程ｂと工程ｃとの間に前記シリコン基板を研磨する工程ｄをさらに含む、上記項１に記載の作製方法。
３．シリコン基板の一方の面にアルミニウムペーストの塗膜を形成する工程ａと、
　前記シリコン基板及び前記塗膜を焼成処理する工程ｂと、
　前記シリコン基板を研磨する工程ｄとをこの順に備え、
　前記工程ｄにおける研磨によって前記シリコン基板を取り除くことによって前記塗膜が焼成処理されて形成された焼結層を得た後、この焼結層の一方の面にIII－Ｖ族化合物太陽電池層をウェハボンディング又は結晶成長により積層する工程を備えることを特徴とする、多接合型太陽電池セルの製造方法。
４．前記III－Ｖ族化合物太陽電池層は、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ及びＧａＮからなる群から選択される少なくとも１種を含む、上記項１～３のいずれか１項に記載の製造方法。
５．前記アルミニウムペーストには、平均粒子径が２０μｍ以下であるアルミニウム粒子と、有機溶剤とが含まれる、上記項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。
６．前記工程ｂの焼成処理の温度が６００℃以上１０００℃以下の範囲内である、上記項１～５のいずれか１項に記載の製造方法。
７．前記工程ａにおいて絶縁膜を介在させてからアルミニウムペーストの塗膜を形成する、上記項１～６のいずれか１項に記載の製造方法。
　本発明に係る多接合型太陽電池セルの製造方法は、シリコン基板上にアルミニウムペーストを塗工する工程を経て多接合型太陽電池に使用可能な多接合型太陽電池セルを作製することができる。特に、上記製造方法によれば、焼成温度が６００℃以上１０００℃以下で焼成時間が５分以下である加熱条件、及び、その後の冷却処理によって多接合型太陽電池セルを製造できるので、多接合型太陽電池セルの製造を容易、かつ、短時間で行うことができ、しかも、得られる多接合型太陽電池セルは高い変換効率を有する。
実施例１の太陽電池セルの製造方法の各工程を説明する模式図である。 実施例１における焼成で得られた基板の断面のＳＥＭ画像を示す。 実施例２の太陽電池セルの製造方法の各工程を説明する模式図である。 実施例３の太陽電池セルの製造方法の各工程を説明する模式図である。 実施例３におけるｐ型シリコン層の不純物濃度をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）によって測定した結果である。 実施例４における研磨後のシリコン基板の厚みを説明する拡大写真である。 実施例４における研磨によってシリコン基板の厚みが変化する様子を説明する拡大写真である。
　以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
　本実施形態の太陽電池セルは、シリコン基板の一方の面にアルミニウムペーストの塗膜を形成する工程ａと、前記シリコン基板及び前記塗膜を焼成処理する工程ｂと、前記シリコン基板の他方の面に、III－Ｖ族化合物太陽電池層をウェハボンディング又は結晶成長により積層する工程ｃ、とを備える製造方法によって製造される。この製造方法で得られる太陽電池セルは、複数の太陽電池構造が積層されてなる、いわゆる多接合型太陽電池セルとして形成される。
　上記工程ａは、シリコン基板上の一方の面にアルミニウムペーストの塗工を行う工程であり、これによりアルミニウムペーストの塗膜が形成されたシリコン基板が得られる。
　ここで使用するシリコン基板は、例えば、純度９９％以上のシリコンインゴットをスライスすることで得ることができる。シリコン基板には、不純物または添加物としてシリコン以外の元素が含まれていてもよい。
　シリコン基板の厚さは特に限定されないが、取り扱いが容易であるという観点から５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
　シリコン基板は、単結晶及び多結晶のいずれのシリコンで構成されていてもよいが、シリコン基板が単結晶のシリコンで構成されていれば、多接合型太陽電池に優れた電気特性を付与することができるという点で、単結晶のシリコンであることが好ましい。
　アルミニウムペーストは、少なくともアルミニウム粉末を含むペースト状の材料で構成される。
　上記アルミニウム粉末を構成するアルミニウム粒子の形状は特に限定されず、例えば、球状であってもよいし、楕円形状であってもよい。シリコン基板への印刷性が良好であり、シリコンとの反応も起こりやすいという点では、アルミニウム粒子の形状は球状であることが好ましい。
　アルミニウム粒子の大きさにも特に制限はないが、平均粒子径が２０μｍ以下であれば、シリコン基板への印刷性が良好であり、シリコンとの反応も起こりやすいという点で有利である。アルミニウム粒子の平均粒子径の下限値については特に限定されないが、例えば、１μｍ以上とすることができる。好適にはアルミニウム粒子の平均粒子径は３μｍ以上（３μｍであってもよい）である。
　アルミニウム粉末の純度は９９％以上であることが好ましい。
　アルミニウムペーストには、アルミニウム粉末以外に他の成分が含まれていてもよい。他の成分としては、例えば、有機溶剤、樹脂、ガラス粉末等の各種成分が挙げられる。
　有機溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テルピネオール等が挙げられる。
　樹脂としては、公知の材料が使用可能であり、エチルセルロース、ニトロセルロース、ポリビニールブチラール、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ユリア樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、イソシアネート化合物、シアネート化合物等の熱硬化樹脂が挙げられ、その他、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ４フッ化エチレン、シリコン樹脂等が挙げられる。上記例示列挙した樹脂は、二種以上を組み合わせて用いることもできる。
　ガラス粉末の種類は限定的ではないが、例えば、ビスマス（Ｂｉ）、ホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、バリウム（Ｂａ）、リチウム（Ｌｉ）、カリウム（Ｋ）、スズ（Ｓｎ）、リン（Ｐ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バナジウム（Ｖ）、テルル（Ｔｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びナトリウム（Ｎａ）からなる群より選ばれた１種または２種以上を含有して構成されていてもよい。ガラス粉末を構成するガラス粒子の平均粒径は、１μｍ以上３μｍ以下とすることができる。
　ガラス粉末は、アルミニウム粉末とシリコン基板との反応を促進させたり、アルミニウム粉末自身の焼結を助けたりする作用があるとされている。
　アルミニウムペーストには、その他、酸化防止剤、腐食抑制剤、消泡剤、増粘剤、カップリング剤、静電付与剤、重合禁止剤、チキソトロピー剤、沈降防止剤等が含まれていてもよい。
　アルミニウムペーストの配合組成は特に限定されないが、例えば、アルミニウムペーストを１００重量部とした場合に、アルミニウム粉末を６０重量部以上９０重量部以下、有機溶剤を２重量部以上２０重量部以下、残部を２重量部以上２０重量部以下とすることができる。
　シリコン基板の一方の面にアルミニウムペーストを塗工する方法としては、例えば、スクリーン印刷やスピンコート等の方法を採用することができる。上記のようにシリコン基板にアルミニウムペーストを塗工することにより、アルミニウムがフィルム状や蒸着膜の形でシリコン基板を覆う。
　シリコン基板に対するアルミニウムペーストの塗布量は、４ｍｇ／ｃｍ２以上１２ｍｇ／ｃｍ２以下とすることができる。この塗布量でアルミニウムペーストをシリコン基板に塗工すれば、高い変換効率を有する多接合型太陽電池セルを形成することができる。
　工程ｂは、上記の工程ａにおいて得られたアルミニウムペーストの塗膜が形成されているシリコン基板の焼成処理を行う工程である。この焼成処理によってアルミニウムペーストの塗膜は、後述するｐ型シリコン層及びアルミニウムシリコン合金層を有して形成される焼結層となる。
　焼成は、空気雰囲気下で行ってもよいし、窒素雰囲気下で行ってもよい。
　焼成温度は、６００℃以上１０００℃以下が好ましく、この範囲であれば、焼成にかかる時間を短くすることができ、例えば、焼成時間を３秒以上３００秒以下とすることができる。好適な焼成温度は、８５０℃以上９５０℃以下である。なお、焼成を行う前に所定の時間、例えば５００℃以上の温度で予熱処理を行うこともできる。焼成処理の後は冷却を行えばよい。
　上記の焼成処理によって、アルミニウムペースト中のアルミニウムとシリコン基板とが反応する。このとき、アルミニウムがシリコン基板の内部に拡散することにより、Ａｌ－Ｓｉ合金層が形成される。さらに、シリコン基板がｎ型であれば、所定量のアルミニウムが含まれるｐ型のシリコン層が形成される。ｐ型のシリコン層は、アルミニウム原子の拡散による不純物層として形成される層である。このシリコン層が形成されることにより、電子の再結合が防止されて生成キャリアの収集効率が向上する。
　工程ｃでは、シリコン基板の他方の面に、III－Ｖ族化合物太陽電池層をウェハボンディング又は結晶成長により積層する。すなわち、工程ｃは、シリコン基板のアルミニウムペーストの塗膜が形成されている面とは反対側の面に、III－Ｖ族化合物太陽電池層をウェハボンディング又は結晶成長により積層する工程である。ここでいうIII－Ｖ族化合物太陽電池層とは、III族とＶ族の元素で構成される化合物半導体を含む層を意味する。
　III－Ｖ族化合物太陽電池層は、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ及びＧａＮからなる群から選択される少なくとも１種を含んで構成される。III－Ｖ族化合物太陽電池層は、単層に形成されていてもよいし、多層に形成されていてもよい。多層に形成されている場合の一例として、シリコン基板側からＧａＡｓの層、ＩｎＧａＡｓの層、及び、ＩｎＧａＰの層がこの順に積層されて構成されるものが挙げられる。このようなIII－Ｖ族化合物太陽電池層は、公知の方法で形成させることができ、例えば、結晶成長を利用した方法で形成させることができる。また、III－Ｖ族化合物太陽電池層には、ＧａＡｓ化合物層やＩｎＧａＰ層等の化合物半導体どうしを電気的に接続可能とするためのトンネル接合層が形成されていてもよく、さらに、III－Ｖ族化合物太陽電池層の受光面となる面には太陽電池セルの電極となる電極層が形成されていてもよい。これらの層についても公知の手段で設けることができる。
　シリコン基板に、III－Ｖ族化合物太陽電池層を形成させる方法としては、ウェハボンディングまたは結晶成長が例示される。
　ウェハボンディングの場合は、公知の方法で行うことができる。例えば、III－Ｖ族化合物太陽電池層をあらかじめ形成しておき、シリコン基板表面及びIII－Ｖ族化合物太陽電池層の接合面をプラズマ照射などによって活性化した後、これらを互いに接合することでシリコン基板にIII－Ｖ族化合物太陽電池層を形成させることができる。
　上記結晶成長の場合も公知の方法を採用することができ、有機金属を使用して、これをシリコン基板に成長（エピタキシャル成長ともいう）させることにより、シリコン基板にIII－Ｖ族化合物太陽電池層を形成させることができる。
　上記の製造方法では、通常、工程ａ、工程ｂ及び工程ｃの順に各工程を経ればよい。このように得られる太陽電池セルは、いわゆる多接合型太陽電池セルとして形成される。
　特に上記の製造方法によれば、焼成温度が６００℃以上１０００℃以下で焼成時間が５分以下という加熱条件と、その後の冷却処理によって多接合型太陽電池セルを製造できる。従って、多接合型太陽電池セルを容易に製造することが可能であり、また、製造に費やす時間を従来よりも短縮することができ、その上、安価に製造することができる。しかも、得られる多接合型太陽電池セルは、高い変換効率を有する。
　また、上記製造方法で得られた多接合型太陽電池セルは、焼成処理によって形成されるＡｌ－Ｓｉ合金層（アルミニウムシリコン合金層）が存在する。よって、上記製造方法によれば、コンタクトが良好な太陽電池を構築することができる。
　上記製造方法では、工程ｂと工程ｃとの間に、シリコン基板を研磨する工程（以下「工程ｄ」と称する）をさらに含むことができる。
　この工程ｄでは、シリコン基板のアルミニウムペーストの塗膜が形成されている面とは逆側の面の研磨をおこなう。この工程ｄの研磨を行うことによって、上記工程ｂの焼成処理においてシリコン基板上に上述の不純物層が形成されなかった部分があった場合に、その部分を除去することができる。これにより、太陽電池セル全体の厚みを薄くすることができるので、得られる太陽電池セルが薄型化され、結果として、電流の取り出し効率を向上させることができる。
　工程ｄで行う研磨の方法は特に制限されず、シリコンウェハの厚みを薄くする方法であれば公知の手法を採用することができる。例えば、アルミナ研磨剤等の研磨剤を使用して粗研磨を行い、その後さらにシリカ研磨剤やダイヤモンド研磨剤などによりポリッシング、いわゆる仕上げ研磨を行なう方法が挙げられる。
　上記のような研磨による方法ではなく、エッチングによる方法によって、不純物層が形成されなかった部分を除去してもよい。エッチングの方法としては、フッ硝酸や水酸化カリウム水溶液を使用する化学エッチングが利用できる。
　上記製造方法においては、シリコン基板にあらかじめ絶縁膜を成膜してもよい。絶縁膜の形成は、例えば、工程ａの中で行うことができる。工程ａは、上述のようにシリコン基板の一方の面にアルミニウムペーストの塗膜を形成する工程であるが、絶縁膜を介在させてからアルミニウムペーストの塗膜を形成すればよい。詳述すると、まず、所定のシリコン基板を準備し、このシリコン基板の一方の面に絶縁膜を成膜する。次いで、このように成膜された絶縁膜を覆うようにアルミニウムペーストを塗工してアルミニウムペーストの塗膜を形成するようにすれば、シリコン基板とアルミニウムペーストの塗膜との間に絶縁膜を介在させることができる。
　上記絶縁膜を構成する材料としては、酸化珪素、酸化アルミニウム及び窒化珪素からなる群から選択される１種又は２種以上の化合物が挙げられる。
　絶縁膜を成膜する方法としては、金属気相成長法や絶縁膜を形成するための有機金属材料を含むペーストを塗布してこれを焼成する方法等が挙げられる。
　シリコン基板にあらかじめ絶縁膜を成膜した後は、部分的に絶縁膜に穴を開けるようにしてもよい。この穴を開ける方法としては、レーザーによる除去やエッチングペーストによる除去による方法が挙げられる。
　上記のようにシリコン基板とアルミニウムペーストの塗膜との間に介在する絶縁膜を備えて形成された太陽電池セルでは、太陽電池の光変換損失を低減させることができる。すなわち、ｐ型シリコン層での光変換損失を減少させることができるので、シリコン太陽電池層の光変換効率を向上させることが可能になる。上述したように部分的に絶縁膜に穴を開ければ、シリコン基板に絶縁膜が部分的に形成された基板が得られるので、この場合は、ｐ型シリコン層での光変換損失をより減少させることができ、シリコン太陽電池層の光変換効率をさらに向上させることが可能になる。
　上記製造方法の他の実施形態として、シリコン基板の一方の面にアルミニウムペーストの塗膜を形成する工程ａと、前記シリコン基板及び前記塗膜を焼成処理する工程ｂと、前記シリコン基板を研磨する工程ｄとをこの順に備え、前記工程ｄにおける研磨によって前記シリコン基板を取り除くことによって前記塗膜が焼成処理されて形成された焼結層を得た後、この焼結層の一方の面にIII－Ｖ族化合物太陽電池層をウェハボンディング又は結晶成長により積層する工程を備えるようにしてもよい。
　この場合の工程ａ及び工程ｂについては、上述した実施形態における工程ａ及び工程ｂと同様である。また、工程ｄにおける研磨の方法も上述した実施形態の工程ｄの研磨の方法と同様である。
　上記他の実施形態における場合の多接合型太陽電池セルの製造手順の一例としては、次のように行うことができる。まず、工程ａ及び工程ｂをこの順に経た後、工程ｄの研磨によってシリコン基板を例えばすべて取り除く。このようにシリコン基板を除去すれば、ｐ型シリコン層及びアルミニウムシリコン合金層を有して形成される層（以下、この層を「焼結層」と略記する）が得られる。この焼結層は、工程ｂにおいて塗膜が焼成処理されることで形成された層である。次いで、上述したウェハボンディング又は結晶成長によって、III－Ｖ族化合物太陽電池層を上記の焼結層に設ければ、多接合型太陽電池セルを得ることができる。III－Ｖ族化合物太陽電池層は、例えば、焼結層のシリコン基板が形成されていた面に設けることができる。焼結層がｐ型シリコン層とアルミニウムシリコン合金層とが積層されて形成されているのであれば、焼結層のｐ型シリコン層側の面にIII－Ｖ族化合物太陽電池層を設けることができる。
　上記形態の製造方法にあっても、多接合型太陽電池セルを容易に製造することが可能であり、また、製造に費やす時間を従来よりも短縮することができ、その上、安価に製造することができる。しかも、得られる多接合型太陽電池セルは、高い変換効率を有するものである。
　以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。
　（実施例１）
　図１は、実施例１における多接合型太陽電池セルＡの製造工程を模式的に示している。
　まず、厚みが１８０μｍであるｎ型シリコン基板１を準備した（図１（ａ））。このｎ型シリコン基板１の一方の面上に、７０～９０質量％アルミニウム粉末（平均粒子径が２０μｍ以下）と残部がガラスフリットであるアルミニウムペースト２を図１（ｂ）のように塗布した（工程ａ）。アルミニウムペースト２のｎ型シリコン基板１への塗布は、スクリーン印刷法によって行い、塗布量が１０ｍｇ／ｃｍ２となるように調整した。
　その後、５００℃において３０秒以下の予熱を行ってから、８５０℃で１０秒以下の焼成処理を行った（工程ｂ）。この焼成によって、アルミニウムとシリコンが反応してアルミニウムシリコン合金層３とシリコンに１％以下のアルミニウムが含まれるｐ型シリコン層４が形成されていることを確認した（図１（ｃ））。
　図２は、焼成後の基板の断面を示している。この図から、ｎ型シリコン基板１の片面に、アルミニウムシリコン合金層３とｐ型シリコン層４が形成されていることがわかる。ｎ型シリコン基板１側にｐ型シリコン層４が位置しており、このｐ型シリコン層４には、さらにアルミニウムシリコン合金層３がｎ型シリコン基板１と逆側の面に積層していることがわかる。ｐ型シリコン層の厚みは約２０μｍであった。
　上記の工程を経た後、ｎ型シリコン基板１のアルミニウムシリコン合金層３及びｐ型シリコン層４が形成された面とは反対側の面に、III－Ｖ族化合物太陽電池層５を接合（工程ｃ）することにより、多接合型太陽電池セルＡを形成した（図１（ｄ））。この接合は、ウェハボンディングにより行った。具体的には、III－Ｖ族化合物太陽電池層５の接合面（ＧａＡｓ化合物層５ａ）及びｎ型シリコン基板１の接合面それぞれにＡｒビームを照射して活性化させ、その後、接合面どうしを接着させた。上記III－Ｖ族化合物太陽電池層５はあらかじめ製作しておいたものであって、ＧａＡｓ化合物層５ａと、ＩｎＧａＰ層５ｂと、これらの層の間に介在するトンネル接合層５ｃとを有して形成されている。トンネル接合層５ｃは、ＧａＡｓ化合物層５ａ及びＩｎＧａＰ層５ｂとを電気的に接続する。さらに、ＩｎＧａＰ層５ｂには、太陽電池セルの電極である受光面電極層９が形成されている。
　このように上記工程ａ、工程ｂ及び工程ｃを順に経ることによって、簡易で短時間のプロセスでシリコン太陽電池層を含む多接合型太陽電池セルが形成できることが示された。
　さらに、この多接合型太陽電池セルの半導体としての機能の有無を、ソーラーシミュレーター（朝日分光製）を用いて確認した。多接合型太陽電池セルの受光面電極層９表面とアルミニウムシリコン合金層３表面にそれぞれ導線をつなげ、擬似太陽光（１ｓｕｎ）を多接合型太陽電池セルに照射し、得られたＩ－Ｖ（電流－電圧）曲線より電気特性である短絡電流密度（Ｊｓｃ）、開放電圧（Ｖｏｃ）およびフィルファクター（ＦＦ）を測定した。本実施例においては、Ｊｓｃは１１．０１ｍＡ／ｃｍ２、Ｖｏｃは２．６４Ｖ、ＦＦは０．６１であった。発電効率（Ｅｆｆ）＝Ｊｓｃ×Ｖｏｃ×ＦＦであり、すなわちＥｆｆは１７．７３％であった。この結果から、本実施例で得られた多接合型太陽電池セルが半導体として機能することが証明された。
　（実施例２）
　図３は、実施例２における多接合型太陽電池セルＡの製造工程を模式的に示している。
　まず、厚みが１８０μｍであるｎ型シリコン基板１を準備した（図３（ａ））。このｎ型シリコン基板１の一方の面に対して、酸化アルミニウムの層及び窒化珪素の層をこの順に形成することで絶縁膜６を設け、この絶縁膜６に対して部分的に穴を開けた（図３（ｂ））。次いで、図３（ｃ）のように、絶縁膜６が設けられている面に対して、実施例１と同様のアルミニウムペースト２を同様の方法で塗布した（工程ａ）。
　その後、実施例１と同様の条件で工程ｂ及び工程ｃを行った（図３（ｄ）、（ｅ））。
　上記のよう工程ａ、工程ｂ及び工程ｃを順に経ることによって、簡易で短時間のプロセスでシリコン太陽電池層を含む多接合型太陽電池セルが形成できることが示された。また、この多接合型太陽電池セルでは、部分的に穴が開けられた絶縁膜６が設けられているので、ｐ型層での光変換損失が減少し、シリコン太陽電池層の光変換効率の向上が見られるものであった。
　実施例１と同様に、多接合型太陽電池セルの半導体としての機能の有無を、ソーラーシミュレーター電気特定を測定したところ、Ｊｓｃは１１．２５ｍＡ／ｃｍ２、Ｖｏｃは２．６６Ｖ、ＦＦは０．６２であり、Ｅｆｆは１８．５５％であった。この結果から、本実施例で得られた多接合型太陽電池セルが半導体として機能することが証明された。
　（実施例３）
　図４は、実施例３における多接合型太陽電池セルＡの製造工程を模式的に示している。
　まず、ｎ型シリコン基板１の代わりにｐ型シリコン基板１に変更したこと以外は実施例１と同様の条件で工程ａ及び工程ｂを経ることにより、ｐ型シリコン基板１の片面に、アルミニウムシリコン合金層３とｐ型シリコン層４を形成させた（図４（ａ）～（ｃ））。このｐ型シリコン層４の不純物濃度は１０１８ｃｍ－３以上であった。
　次いで、ｐ型シリコン基板１のアルミニウムペースト２が塗工された面と反対側の面を研磨する工程（工程ｄ）により、ｐ型シリコン基板１を除去した（図４（ｄ））。これにより、不純物濃度が１０１８ｃｍ－３以上のｐ型シリコン層４及びアルミニウムシリコン合金層３を有して形成される層（以下、「焼結層８」）を得た。
　さらに、ｐ型シリコン層４中の不純物濃度勾配を確認するため、アルミニウムシリコン合金層３を塩酸エッチングにより除去し、現れたｐ型シリコン層４の深さ方向に対する不純物濃度をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）によって測定した。なお、ｐ型シリコン層４における深さは、アルミシリコン合金層３が形成されていた面を基準（０μｍ）とした。
　図５には、上記ＳＩＭＳの測定結果を示している。
　この焼結層８のｐ型シリコン層４側の面に、III－Ｖ族化合物太陽電池層５を実施例１と同様の方法で接合することにより、多接合型太陽電池セルが形成された（図４（ｅ））。
　実施例１と同様に、多接合型太陽電池セルの半導体としての機能の有無を、ソーラーシミュレーター電気特定を測定したところ、Ｊｓｃは１３．４０ｍＡ／ｃｍ２、Ｖｏｃは２．０２Ｖ、ＦＦは０．６５であり、Ｅｆｆは１７．５９％であった。この結果から、本実施例で得られた多接合型太陽電池セルが半導体として機能することが証明された。
　なお、使用したIII－Ｖ族化合物太陽電池層５は実施例１と同様であるが、この実施例３では焼結層８とIII－Ｖ族化合物太陽電池層５との間にバッファ層７が形成されている。バッファ層７は、III－Ｖ族化合物太陽電池層５を結晶成長により作製させた際に最初に形成された層である。
　このような多接合型太陽電池セルは、導電性が良好であるので、シリコン層及び電極層として使用することができる。
　（実施例４）
　まず、実施例１と同様の方法によって、ｎ型シリコン基板１の片面に、アルミニウムシリコン合金層３とｐ型シリコン層４を形成させた。次いで、これを研磨することにより（工程ｄ）、ｎ型シリコン基板１の厚みを１００μｍまで薄型化した。
　図６は、研磨によって、１００μｍまで薄型化されたアルミニウムシリコン合金層３とｐ型シリコン層４を有するｎ型シリコン基板１の断面を示す拡大画像である。この図から、研磨によってシリコン基板の厚みが薄くなっていくことがわかり、最終的に厚みが１００μｍまで薄型化していることがわかる。
　図７は、研磨によって所定の厚みに形成されたｎ型シリコン基板１を示す拡大画像である。具体的に図６における（ａ）～（ｄ）では、研磨により厚み６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ及び１１０μｍに調節された基板を示している。このように、研磨によって、基板の厚みを調整することが可能であり、所望の変換効率を得ることができるようになる。
　　Ａ　多接合型太陽電池セル
　　１　ｎ型シリコン基板
　　２　アルミニウムペースト
　　３　アルミニウムシリコン合金層
　　４　ｐ型シリコン層
　　５　III－Ｖ族化合物太陽電池層
　　６　絶縁膜

Claims (7)

  1. 　シリコン基板の一方の面にアルミニウムペーストの塗膜を形成する工程ａと、
    　前記シリコン基板及び前記塗膜を焼成処理する工程ｂと、
    　前記シリコン基板の他方の面に、III－Ｖ族化合物太陽電池層をウェハボンディング又は結晶成長により積層する工程ｃ、
    とを備えることを特徴とする、多接合型太陽電池セルの製造方法。
  2. 　前記工程ｂと工程ｃとの間に前記シリコン基板を研磨する工程ｄをさらに含む、請求項１に記載の作製方法。
  3. 　シリコン基板の一方の面にアルミニウムペーストの塗膜を形成する工程ａと、
    　前記シリコン基板及び前記塗膜を焼成処理する工程ｂと、
    　前記シリコン基板を研磨する工程ｄとをこの順に備え、
    　前記工程ｄにおける研磨によって前記シリコン基板を取り除くことによって前記塗膜が焼成処理されて形成された焼結層を得た後、この焼結層の一方の面にIII－Ｖ族化合物太陽電池層をウェハボンディング又は結晶成長により積層する工程を備えることを特徴とする、多接合型太陽電池セルの製造方法。
  4. 　前記III－Ｖ族化合物太陽電池層は、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ及びＧａＮからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の製造方法。
  5. 　前記アルミニウムペーストには、平均粒子径が２０μｍ以下であるアルミニウム粒子と、有機溶剤とが含まれる、請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。
  6. 　前記工程ｂの焼成処理の温度が６００℃以上１０００℃以下の範囲内である、請求項１～５のいずれか１項に記載の製造方法。
  7. 　前記工程ａにおいて絶縁膜を介在させてからアルミニウムペーストの塗膜を形成する、請求項１～６のいずれか１項に記載の製造方法。
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