(57)【要約】  本発明は、太陽電池用電極の製造方法およびその電気化学的析出装置を提供している。本発明の太陽電池用電極の製造方法は、金属または金属合金の電気化学的析出プロセスを用いて太陽電池用電極を製造する方法である。本発明の方法は、光電変換効率の向上と生産コストの低減が可能であるとともに、反応時間が短く、工業廃水の処理が容易である等の利点を有する。
2009534813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ：半導体ウエハの一つの表面を洗浄しテクスチャーを形成した後、その一つの表面に浅い拡散を通じてＰＮ接合を形成するステップと、
ｂ：浅い拡散の後の半導体ウエハの前記表面にパッシベーション及び反射防止用膜を析出するステップと、
ｃ：半導体ウエハの前記表面に凹槽を形成するステップと、
ｄ：前記凹槽を洗浄した後、深い拡散を行うステップと、
ｅ：該半導体ウエハの前記表面に対向するもう一つの表面にパッシベーション処理を行うステップと、
ｆ：前記パッシベーション処理後の半導体ウエハに金属の無電解析出処理と、焼結を経て該半導体ウエハと該金属との合金を形成するステップと、
ｇ：前記半導体ウエハに所定時間の金属または金属合金の無電解析出を行うステップと、
ｈ：電気化学的析出装置で前記半導体ウエハに対し金属または金属合金の電気化学的析出を行うことによって、太陽電池用電極を形成するステップと、を有することを特徴とする太陽電池用電極の製造方法。
【請求項２】
前記半導体ウエハは、単結晶シリコンウエハまたは多結晶シリコンウエハである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属または金属合金は銅、銀、または前記半導体ウエハとでオーミックコンタクトが可能な他の金属または金属合金の導電材料である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｂにおいてパッシベーションおよび反射防止用膜として窒化シリコンを用いて、ステップｆにおいて前記金属はニッケルである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｃとｄにおける前記凹槽は、レーザエッチングまたは化学エッチング法によって形成された互いに交差しているメイングリッドとサブグリッドである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップｅにおける該半導体ウエハのもう一つの表面にアルミニウムをスパッタリングし、もしくはアルミニウムペーストをスクリーン印刷した後、焼結によりＳｉ−Ａｌ合金を得る請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップｈはさらに、
該電源装置の正極を、電気化学的析出装置内の電解液と接触されている金属または金属合金の電極に連結するステップと、
該半導体ウエハを電解液の中に入れるステップと、
該電源装置の負極を該半導体ウエハのメイングリッドに連結するステップと、を有する請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記電解液は、前記金属または金属合金と同一の分子構造を有する該金属または金属合金イオンの電解液である請求項７に記載の方法。
【請求項９】
該電源装置は直流電源またはパルス電源である請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
該電源装置の負極とメイングリッドの連結方式は、メイングリッドの一端または両端と連結する方式、あるいは該電源装置の負極とメイングリッドの複数の均一な間隔の接点と連結する方式である請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
金属または金属合金の電極の数およびその前記半導体ウエハに対する具体的な電界形成位置により、前記半導体ウエハの二つの表面に同時に電極を形成する、あるいはいずれかの一表面に電極を形成する請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
ａ：半導体ウエハの一つの表面を洗浄してテクスチャーを形成した後、その表面に浅い拡散を通じてＰＮ接合を形成するステップと、
ｂ：浅い拡散の後の半導体ウエハの前記表面にパッシベーション及び反射防止用膜を析出するステップと、
ｃ：半導体ウエハの前記表面におけるメイングリッドとサブグリッド部分のパッシベーション及び反射防止用膜を除去するステップと、
ｄ：前記メイングリッドとサブグリッドを洗浄した後、深い拡散を行うステップと、
ｅ：該半導体ウエハの前記表面に対向するもう一つの表面にパッシベーション処理を行うステップと、
ｆ：前記パッシベーション処理後の半導体ウエハに金属の無電解析出処理を行い、焼結を経て該半導体ウエハと該金属との合金を形成するステップと、
ｇ：電気化学的析出装置内で前記半導体ウエハに対し前記金属または金属合金の電気化学的析出を行うことによって、太陽電池用電極を形成するステップと、を有することを特徴とする太陽電池用電極の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の太陽電池用電極の製造方法において、金属または金属合金の電気化学的析出を行うことにより、太陽電池用電極を形成するステップに適用される装置であって、電解液を収納する電解液槽と、電解液の中に配置された少なくとも一つの金属または金属合金の電極と、電力を出力する電源装置と、該金属または金属合金の電極と平行に配置された半導体ウエハと、を備える太陽電池用電極製造用の電気化学的析出装置。
【請求項１４】
前記電源装置は、スイッチを介してその正極を該金属または金属合金の電極と選択的に連結することを特徴とする請求項１３に記載の電気化学的析出装置。
【請求項１５】
前記電源装置は、直流電源またはパルス電源であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電気化学的析出装置。
【請求項１６】
前記電源装置の負極は、多接点方式によって半導体ウエハと連結されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電気化学的析出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用電極の製造方法およびその電気化学的析出装置に関し、特に、光電変換効率の向上と生産コストの低減が可能であるとともに、反応時間が短く、工業廃水の処理が容易な太陽電池用電極の製造方法およびその電気化学的析出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置である。一般に、太陽電池は薄膜太陽電池と半導体太陽電池に大別されるが、半導体太陽電池中の結晶シリコン太陽電池は、さらに単結晶シリコン太陽電池と多結晶シリコン太陽電池に分類できる。太陽電池において太陽光エネルギーから電気エネルギーに変換する際の変換効率は、太陽電池の性能を表す重要な指標である。単結晶シリコンの純度と結晶の品質は多結晶シリコンより優れるので、単結晶シリコン太陽電池の変換効率は一般に多結晶シリコン太陽電池より高い。
【０００３】
大規模な工業化生産による結晶シリコン太陽電池の製造プロセスでは、まず、結晶シリコン表面のダメージ層を洗浄した後、結晶シリコン表面の反射率を低減するためのテクスチャー形成工程を行い、更に拡散を行ってＰＮ接合を形成する。パッシベーションと反射防止のために、太陽電池のエミッタ表面に窒化シリコン薄膜を析出している。最後に、スクリーン印刷法を用いて金属電極を形成し、プラス電極とマイナス電極を焼成することによって太陽電池を形成する。現在、スクリーン印刷法によって形成された太陽電池用電極で得られた太陽電池の変換効率は、約１４〜１６％である。
【０００４】
スクリーン印刷法を用いて太陽電池用電極を形成する方法は生産性が高いが、太陽電池用電極と結晶シリコンの間に良好なオーミックコンタクトを実現するため、接触抵抗を低減する必要がある。スクリーン印刷による電極の遮光面積が大きく、一般に約５％であるとともに、そのエミッタのシート抵抗が小さく、一般に約５０Ωである。このような太陽電池の設計は、今の商業用太陽電池の変換効率が低い一つの原因である。
【０００５】
太陽電池における遮光面積の低減とエミッタ抵抗の向上を図るために、S. WeＮhemは２０年前に埋め込みコンタクトセルという太陽電池の構造を発明した。この太陽電池の構造は従来のスクリーン印刷工程の欠点に克服するため開発されたものであり、遮光面積を低減するため、埋め込みコンタクトセルの構造設計において平面の接触電極の代わりに凹槽型の接触電極を用いている。このような構造設計は、電極と太陽電池の接触面積を確保するとともに、各電極の幅を１５０μmから３０μmまでに降下させ、太陽電池用電極の遮光面積を従来の５％から３％以下までに低減するようになっている。
【０００６】
埋め込みコンタクトセルの構造は、同時に選択性拡散（Selective  diffusioＮ）太陽電池の製造が可能である。埋め込みコンタクトセルの設計においては、エミッタのシート抵抗を一般に１００Ω以上、槽内のシート抵抗を１０Ω以下に制御している。エミッタのシート抵抗を向上した後、太陽電池の電流が大きく増加することにより、太陽電池の光電変換効率が向上した。一般に、大規模な工業化生産による埋め込みコンタクトセルの変換効率は１７．５％以上である。
【０００７】
現在、大規模な工業化生産による埋め込みコンタクトセルの電極は、銅の無電解析出法により製造されたものである。銅の無電解析出プロセスは相当遅い化学プロセスであって、所望の銅電極の厚さを達成するには、約十時間が必要である。速い析出速度による応力と吸着の問題を防止するために、通常銅の析出速度を２μm/時間以下に制御している。銅の析出速度を低い範囲に制御するもう一つの原因は、銅を析出する時に、銅により凹槽の上部が封止される現象を避けるためである。
【０００８】
銅の無電解析出法により埋め込みコンタクトセルの電極を製造する方法には、銅の無電解析出溶液の使用寿命が短く、通常特定の回数しか使用できないというもう一つの問題が存在している。したがって、銅の無電解析出法を大規模生産に用いる際に、大量の廃水が排出される。排出された廃水に処理されにくい有機物が含まれるので、銅の無電解析出工法はコストを増加をもたらす。
【０００９】
また、銅の無電解析出溶液が相当不安定で、銅の自発析出現象を引き起こすため、正常な生産に悪影響を及ぼす。なお、銅の無電解析出プロセスの条件、例えば銅の無電解析出溶液の温度なども厳しく制限されている。銅の自発析出を低減するため、銅の無電解析出を行う時に、空気泡だけでなく、濾過も必要とする。また、溶液濃度の安定のため、常に補充溶液を添加する必要がある。補充溶液の添加は、その量が多いと銅の自発析出を起こし、少ないと銅の析出速度を低下させるので、厳しく制御しなければならない。
【００１０】
一方、多数の銅の無電解析出の操作は、室温より高い条件、例えば、５０℃より高い温度で行い、このようなプロセスは大量のエネルギーが必要となるので、生産コスト上昇をもたらす。また、反応時間が長いので、エネルギーの消耗が著しく増加する。
【００１１】
上述したような従来技術の欠点を克服するとともに、光電変換効率を向上できる技術の開発が望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、太陽電池用電極と結晶シリコンの間のオーミックコンタクトを改善するだけでなく、太陽電池用電極と結晶シリコンの付着力を強め、太陽電池の直列抵抗を低減し、太陽電池の変換効率を向上することができる太陽電池用電極の製造方法およびその電気化学的析出装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明のもう一つの目的は、埋め込みコンタクトセルの電極の製造に適用するとともに、電極の形成時間を大幅に短縮し、埋め込みコンタクトセルの生産効率を向上することができる太陽電池用電極の製造方法およびその電気化学的析出装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明のもう一つの目的は、埋め込みコンタクトセルの電極の製造コストを大幅に削減できる太陽電池用電極の製造方法およびその電気化学的析出装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明のもう一つの目的は、太陽電池用電極を製造する環境保護型方法であって、生産過程からの廃水の排出量を大幅に減らすともに、その方法で生じた廃水が容易に処理できる太陽電池用電極の製造方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の目的を達成して前記の効果を得るために、本発明は、半導体ウエハの一つの表面を洗浄しテクスチャーを形成した後、その一つの表面に浅い拡散を通じてＰＮ接合を形成するステップと、浅い拡散の後の半導体ウエハの前記表面にパッシベーション及び反射防止用膜を析出するステップと、半導体ウエハの前記表面に凹槽を形成するステップと、前記凹槽を洗浄した後深い拡散を行うステップと、該半導体ウエハの前記表面に対向するもう一つの表面にパッシベーション処理を行うステップと、前記パッシベーション処理された後の半導体ウエハに金属の無電解析出処理を行い、焼結により該半導体ウエハと該金属との合金を形成するステップと、前記半導体ウエハに所定時間の金属または金属合金の無電解析出を行うステップと、電気化学的析出装置内で前記半導体ウエハに対し金属または金属合金の電気化学的析出を行うことによって、太陽電池用電極を形成するステップと、を有する太陽電池用電極の製造方法を提供する。
【００１７】
また、本発明は、半導体ウエハの一つの表面を洗浄してテクスチャーを形成した後、その一つの表面に浅い拡散を通じてＰＮ接合を形成するステップと、浅い拡散後の半導体ウエハの前記表面にパッシベーション及び反射防止用膜を析出するステップと、半導体ウエハの前記表面におけるメイングリッドとサブグリッド部分のパッシベーション及び反射防止用膜を除去するステップと、前記メイングリッドとサブグリッドを洗浄した後、深い拡散を行うステップと、該半導体ウエハの前記表面以外のもう一つの表面にパッシベーション処理を行うステップと、前記パッシベーション処理された後の半導体ウエハに金属の無電解析出処理を行い、焼結により該半導体ウエハと該金属との合金を形成するステップと、電気化学的析出装置内で前記半導体ウエハに対し金属または金属合金の電気化学的析出を行うことによって太陽電池用電極を形成ステップと、を有する太陽電池用電極の製造方法を提供する。
【００１８】
また、本発明は、太陽電池用電極の製造方法において金属または金属合金の電気化学的析出を行うことにより、太陽電池用電極を形成するステップに適用される装置であって、電解液を収納する電解液槽と、電解液内に配置された少なくとも一つの金属または金属合金の電極と、電力を出力する電源装置と、前記金属または金属合金の電極と平行に配置された半導体ウエハと、を備える太陽電池用電極製造用の電気化学的析出装置を提供する。
【００１９】
従来の無電解金属メッキの原理と異なり、本発明の電極形成プロセスは電気化学プロセスであって、金属電極の形成は電気エネルギーで駆動される。電解液における金属イオンは電界の駆動で陰極へ移動し、陰極の表面即ち半導体ウエハの表面で電子を獲得して、金属原子を生成する。同時に電界の駆動で、陽極の金属は電子を失い続け、金属イオンを生成し、その金属イオンは電解液に溶け込み続けることによって電解液における金属イオンの濃度を一定に維持する。
【００２０】
金属の無電解析出の原理は金属の電気化学的析出と根本的に異なり、本発明の電極形成速度、即ち金属の析出速度は金属の無電解析出速度よりはるかに速い。本発明の一つの重要な利点は、電極形成時間を金属の無電解析出の約１０時間から１時間以内に短縮したことである。通常の場合に、電極の形成は十数分間以内にできる。
【００２１】
本発明のもう一つの利点は、金属の電気化学的析出プロセスが金属の無電解析出プロセスよりはるかに簡単であるので、適用範囲が広く、特に工業化生産に好適である。例えば、電気化学的析出プロセスは温度に対する要求が高くないので、一般に室温下で操作でき、生産の制御に有利であるとともに加熱に要するコストも節約できる。電気化学的析出プロセス用の電解液の組成も非常に簡単なので、電解液は長時間に渡って繰り返し使用することができる。
【００２２】
一般の無電解析出プロセスにより形成された金属電極は非晶質であるが、電気化学的析出による金属電極は微結晶である。したがって、電気化学的析出による金属電極は、より良い安定性と導電性を有する。そこで、電気化学的析出による金属電極は、太陽電池から発電した電流が電極においての損失を低減し、太陽電池の変換効率を向上することができる。
【００２３】
金属の電気化学的析出の化学反応は非常に簡単で、例えば、電解液のＰＨと溶液組成の変化に対する影響が非常に小さく、溶液の管理も非常に簡単なので、本発明の電気化学的析出プロセスは工業化生産に非常に好適である。より重要なのは、本発明の太陽電池用電極の形成方法の生産コストが非常に低く、廃液の処理も金属の無電解析出よりはるかに簡単である。本発明の電気化学的析出プロセスによる太陽電池製造は、廃液が少ないだけでなく、廃液処理も簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の太陽電池用電極の製造方法およびその装置を詳しく説明する。
【実施例１】
【００２５】
１２５×１２５ｍｍの単結晶シリコンウエハを洗浄してテクスチャーを形成した後、浅い拡散を行いＰＮ接合を形成し、浅い拡散の後のエミッタ２２のシート抵抗を１５０Ωに制御する。エミッタ２２の表面にパッシベーション及び反射防止用膜３４として窒化シリコン層を析出する。レーザでエミッタ２２の表面に凹槽２１を刻み互いに交差するメイングリッド２５とサブグリッド２４を形成する。メイングリッド２５とサブグリッド２４のシート抵抗が１０Ω以下になるように、メイングリッド２５とサブグリッド２４を洗浄した後に深い拡散を行う。次いで、エミッタ２２の裏面にアルミニウムをスパッタリングして焼結した後アルミニウム背面、即ち裏面電極２３を形成する。アルミニウム背面を形成したシリコンウエハをフッ化水素酸で洗浄した後、ニッケルの無電解析出処理を行い、焼結によりシリコンニッケル合金を形成する。サブグリッドの抵抗を３Ω／ｃｍになるように、該シリコンニッケル合金に約１５分間の金属または金属合金の無電解析出を行う。そして、シリコンウエハに電気化学的析出処理を行って太陽電池用電極を形成する。
【００２６】
シリコンウエハに電気化学的析出処理を行う電気化学的析出装置は、図１に示すように、電解液槽１３と、電解液１０と、金属または金属合金の電極１１と、電源装置１４と、半導体ウエハ１２を備える。本実施例における半導体ウエハ１２はシリコンウエハである。
【００２７】
金属または金属合金の電極１１は一般にシート状であり、他の物理形状例えば、ネット状でも良い。良い電界分布を得るために、通常金属または金属合金の電極１１の面積は半導体ウエハ１２より大きい。通常の場合、二つの金属または金属合金の電極１１は平行に設置され、これによって均一な電界分布を得て、析出した金属の均一性を得ることが可能である。導電線１５は、スイッチ１７を通じて両側の金属または金属合金の電極１１を選択的に連結する。
【００２８】
半導体ウエハ１２は、二つの金属または金属合金の電極１１と平行に、その中央に配置される。導電線１６は電源装置１４の負極と半導体ウエハ１２を連結する。導電線１５は、スイッチ１７を介して電源装置１４の正極と金属または金属合金の電極１１を連結する。全てのスイッチ１７がオンである場合、電源装置１４が電力を出力すると、半導体ウエハ１２の両側と金属または金属合金の電極１１が同時に電界差を生じ、電解液１０における金属イオンは電界差により半導体ウエハ１２に析出し続くとともに、金属または金属合金の電極１１における金属は電解液１０内に電離され続くことによって、半導体ウエハ１２の両面に同時に電極が形成された太陽電池が得られる。
【００２９】
一般に、金属または金属合金の電極は銅、銀、または前記半導体ウエハとオーミックコンタクトが可能な他の金属または金属合金の導電材料である。
【００３０】
図１における電源装置１４は直流電源であり、パルス電源でも良い。直流電源を使用する場合に、同じ電流密度で電気化学的析出速度はパルス電源より早い。もちろん、パルス電源を使用しても良い。パルス電源を使用すると析出した電極が比較的に滑らかで平らかであるが、析出速度が相対的に遅い。もちろん、埋め込みコンタクトセルにとって、パルス電源の利点として、金属または金属合金がレーザ槽の上部を封止し、下部に隙間が生じる現象を防止することが可能である。もちろん、太陽電池用電極がレーザ槽内に析出されない場合、直流電源を使用することによって相当良い効果が得られる。
【００３１】
電解液１０は通常の金属塩溶液、例えば硫酸銅溶液である。硫酸銅溶液を使用する利点は、その化学組成が簡単で生産コストが低いことである。もちろん、析出した金属電極の平滑性を向上するために、少量の添加剤を添加することも可能である。
【００３２】
電解液槽１３は一般に高分子ポリマー材料で製造されている。電解液１０は一般に弱酸であるため、例えばプラスチック等の高分子ポリマーも電解液槽の材料として使用可能である。
【００３３】
本発明の電気化学的析出による金属電極の電流密度は、異なる金属によって変化する。例えば、当該金属が銅である場合に、電流密度は１〜５Ａ／ｄｍ2に制御される。金属の電気化学的析出速度は電流密度の増加に伴って上昇する。電流密度が小さいと金属の析出速度は遅くなる。電流密度が大きいと、析出した金属膜に大きい応力を存在するため、吸着力が落ちる現象が起きる。同時に、析出した金属電極の電流密度も太陽電池の構造によって決められる。例えば、図２に示した埋め込みコンタクトセルに電極を形成した際、金属の析出速度が速いと、槽の上部が封止され、下部に隙間が存在する現象をもたらす。
【００３４】
同様に、本装置を用いて電気化学的析出による金属電極の温度は、異なる金属によって変化する。例えば、該金属が銅である場合、その析出温度は室温に簡単に制御できる。金属の析出温度が低いと、銅の析出速度を影響するだけでなく、析出過程が進行しない可能性もある。金属の析出温度が高いと、エネルギーの消費が増えるともに、太陽電池用電極の粗さが増大するおそれがある。
【００３５】
本装置を用いて金属の電気化学的析出を行う時間は、一般に３分間から１時間の間に制御されている。最適化した金属の電気化学的析出時間は、太陽電池の表面状態、金属の電気化学的析出の電流密度および金属の電気化学的析出温度によって決められる。太陽電池用電極が槽内に配置される場合、槽の上部が封止されることを防止するため、電気化学的析出速度をある程度遅くさせる必要があり、通常１０分間〜１時間の間に制御する。
【００３６】
本実施例において、電源装置１４はパルス電源であり、金属または金属合金の電極は銅である。前記装置を用いてシリコンウエハに電気化学的析出処理を行う具体的方法は、パルス電源の負極をメイングリッドの両端に連結して電解液槽１３内に入れる。電解液１０は硫酸銅溶液であり、シリコンウエハの両側にはパルス電源正極と接続する銅板であり、電流密度は２.５Ａ／ｄｍ2に制御される。電解液槽の温度は２５℃であり、２０分間電気化学的析出を行い、洗浄、乾燥を経て太陽電池用電極を形成する。測定結果、該太陽電池の光電変換効率は１８.０８％であり、太陽電池の電流密度、電圧および曲線因子はそれぞれ３７．１６ｍＡ／ｃｍ2、６１６ｍＶおよび０．７９５である。
【実施例２】
【００３７】
１２５×１２５の多結晶シリコンウエハのダメージ層を洗浄した後、拡散を行いＰＮ接合を形成する。拡散した後のシート抵抗は１００Ωである。次に、パッシベーションと反射防止の効果を発揮するように、多結晶シリコンのエミッタの表面に一層の窒化シリコン膜を析出する。化学エッチング法を利用し、メイングリッド２５とサブグリッド２４部分にある窒化シリコンをエッチングし、更にグリッド部分のシート抵抗を１０Ω以下に制御するように深い拡散を行う。エミッタ２２の裏面にアルミニウムペーストをスクリーン印刷して、焼結によりアルミニウム背面、即ち裏面電極２３を形成する。そして、該多結晶シリコンをニッケルの無電解析出溶液に浸漬して薄いニッケル層を析出させて、焼結によりシリコンニッケル合金を形成し、次に電気化学的析出装置を用いて該多結晶シリコンウエハに電気化学的析出処理を行って、太陽電池用電極を形成する。
【００３８】
上述した電気化学的析出装置において、電源装置１４の正極は、スイッチ１７を介していずれかの金属または金属合金の電極１１に連結することができる。このようにして、電気化学的析出で電極を形成するプロセスは半導体ウエハ１２の一つの表面でしか発生しない。例えば、太陽電池の製造工程において太陽電池のエミッタの上にのみ金属を析出することが要求される場合に、本発明はエミッタに面する金属電極のみにプラスの電源を通電し、これにより、太陽電池用電極はエミッタの上にのみ形成される。
【００３９】
また、電源装置１４の負極と半導体ウエハ１２の接点の数は、異なる太陽電池の構造と工程の要求によって変更することが可能である。例えば、半導体ウエハ１２のメイングリッドとサブグリッドの抵抗が大きい場合、多接点の方法を使用できる。
【００４０】
平面の上に太陽電池用電極を析出するため、大きい電流密度を使用でき、即ち金属の電気化学的析出を速くさせることが可能で、太陽電池用電極の析出時間を５分間〜１５分間以内に制御することができる。
【００４１】
本実施例において、電源装置１４は直流電源であり、金属または金属合金の電極は銅である。多結晶シリコンウエハに電気化学的析出処理を行う具体的方法として、多接点方法を用いて直流電源の負極は多結晶シリコンウエハのメイングリッドに連結し、各接点３５間の距離は１０mmである。次に、多結晶シリコンウエハを電解液槽１３内に入れる。電解液１０は硫酸銅溶液であり、エミッタに面する銅板は直流電源の正極に連結される。電流密度は３.５Ａ／ｄｍ2に制御される。電解液槽の温度を２５℃に制御して、１５分間電気化学的析出を行い、洗浄、乾燥を経て、太陽電池を形成する。測定結果、該太陽電池の変換効率は１５.８７％であり、太陽電池の電流密度、電圧および曲線因子はそれぞれ３３.３７ｍＡ／ｃｍ2、６１９ｍＶおよび０.７６９である。
【実施例３】
【００４２】
金属の無電解析出方法でエミッタのメイングリッドとサブグリッドに金属層を析出することにより、グリッドの抵抗を低減し、次に電気化学的析出処理を行う。得られた太陽電池の光電変換効率がより高いことが実験により証明された。
【００４３】
具体的には、実施例２におけるアルミニウム背面を形成したシリコンウエハを焼結しシリコンニッケル合金を形成した後、サブグリッドの抵抗が１Ω／ｃｍになるように約１５分間銅の無電解析出を行い、そして、パルス電源の負極をメイングリッドの一端に連結して電解液槽13内に入れる。電解液１０は硫酸銅溶液であり、シリコンウエハの両側にはパルス電源の正極を連結する銅板か設けられており、電流密度は２．５Ａ／ｄｍ2に制御される。電解液槽の温度は２５℃であり、２０分間電気化学的析出を行い、洗浄、乾燥を経て太陽電池用電極を形成する。測定結果、該太陽電池の光電変換効率は１６．１２％であり、太陽電池の電流密度、電圧および曲線因子はそれぞれ３３．９８ｍＡ／ｃｍ2、６１５ｍＶおよび０．７７２である。
【００４４】
上述した方法において、多接点の方法を使用すれば、無電解析出した金属の厚さが増加し続くに伴って、電源装置14の負極と半導体ウエハ１２との接点を順次減らすことができる。無電解析出した金属の厚さが一定の厚さに達した場合、電源装置14の負極と半導体ウエハ１２との間に一つの接点さえ存在すれば、本発明の太陽電池用電極の製造を十分行うことができる。
【００４５】
本発明は上述した特定の実施例に限定されない。本発明の要旨及び実質の場合を逸脱しない範囲内において、当業者は本発明により様々な変更又は変形を加えることが可能である。その様な変更または変形は全て本発明の請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の太陽電池用電極を製造する電気化学的析出装置を説明する概略図である。
【図２】本発明により製造された埋め込みコンタクトセル構成の概略図である。
【図３】実施例１における金属または金属合金の電気化学的析出を行う前の、埋め込みコンタクトセルのメイングリッドの構成を説明する断面図である。
【図４】実施例１における金属または金属合金の電気化学的析出を行う前の、埋め込みコンタクトセルのサブグリッドの構成を説明する断面図である。
【図５】実施例２における従来の太陽電池に対する多接点加工を説明する概略図である。
【図６】実施例２におけるメイングリッドに対する多接点加工を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  電解液、１１  金属または金属合金の電極、１２  半導体ウエハ、１３  電解液槽、１４  電源装置、１５，１６  導電線、１７  スイッチ、２１  レーザ凹槽、２２  エミッタ、２３  裏面電極、２４  サブグリッド、２５  メイングリッド、２６  太陽電池、３１  電源負極、３４  反射防止用膜、３５  接点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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