JP5226255B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は太陽電池の製造方法に関し、特にフォトリソグラフィ工程を塗布工程で代替することによって製造コストを低減させ得る太陽電池の製造方法に関する。
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のCO2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギ源の開発が望まれており、特に太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発され、実用化され、そして発展の道を歩んでいる。
太陽電池としては、単結晶または多結晶の一導電型シリコン基板の受光面に逆導電型の不純物を拡散させてpn接合を形成し、そのシリコン基板の受光面と裏面とにそれぞれ電極を形成したものが従来から主流となっている(特許文献1参照)。また、一導電型シリコン基板の裏面に同じ導電型の不純物を高濃度に含む不純物層を形成することによって、裏面電界効果による高出力化を図った太陽電池も一般的となっている。
さらに、シリコン基板の受光面には電極を形成せずに、その裏面にpn接合を形成するいわゆる裏面接合型太陽電池(裏面電極型太陽電池とも称される)も開発されている(特許文献1−3参照)。裏面接合型太陽電池においては、一般的に受光面に電極を有しないので電極によるシャドーロスがなく、シリコン基板の受光面と裏面とにそれぞれ電極を有する太陽電池に比べて高い出力を得ることが期待され得る。
従来の太陽電池の製造方法においては、シリコン基板の一主面にp+層領域とn+層領域を形成する場合には、フォトリソグラフィ工程を利用したり、またはレジストインクを利用している。したがって、従来の太陽電池の製造方法においては、一般に高価なレジストを使用していることや工程が複雑であることから製造コストが高くなるという問題がある。
また、酸化シリコン及び窒化シリコンをベースとする系及びそれらの層上の表面をエッチングするためのプリント可能なエッチングペースト、および、これらのエッチングペーストを太陽電池の製造工程に使用する提案がなされている(特許文献4参照)。
また、フォトリソグラフィ工程を印刷工程で代替することによって、製造コストを低減することができる裏面接合型太陽電池の製造方法が提案されている(特許文献5参照)。
特開平11−17201号公報 米国特許第6998288号明細書 特開2006−332273号公報 特表2003−531807号公報 特開2007−88254号公報
裏面接合型太陽電池の製造においては、拡散層形成工程のさらなる簡略化が望まれている。フッ酸やリン酸ではシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などをエッチングすることが可能であるが、シリコン基板をエッチングすることができない。
そこで、本発明は、簡略かつ低コストの工程で太陽電池を製造し得る方法を提供することを目的としている。
本発明による太陽電池の製造方法においては、シリコン基板の一主面に第1導電型不純物層とその上のマスク層を形成し、そのマスク層と第1導電型不純物層とをエッチングし得るエッチングペーストのパターンをマスク層上に塗布し、そのエッチングペーストパターンの領域においてマスク層と第1導電型不純物層とをエッチング除去してシリコン基板の一部領域を露出させるようにシリコン基板を加熱処理し、シリコン基板の露出された一部領域に第2導電型不純物層を形成し、そしてマスク層を除去する工程を含み、マスク層は、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の少なくともいずれかを含み、エッチングペースト中のエッチング成分は、KOH、NaOH、およびTMAHの少なくとも1種を含み、加熱処理の温度は、150℃以上400℃以下の範囲内にあることを特徴としている。
また、本発明による太陽電池の製造方法においては、シリコン基板の一主面に第1導電型不純物層とその上のマスク層を形成し、マスク層と第1導電型不純物層とをエッチングし得るエッチングペーストのパターンをマスク層上に塗布し、エッチングペーストパターンの領域においてマスク層と第1導電型不純物層とをエッチング除去してシリコン基板の一部領域を露出させるようにシリコン基板を加熱処理し、シリコン基板の露出された一部領域に第2導電型不純物層を形成し、そしてマスク層を除去する工程を含み、第1導電型不純物層を形成するための不純物拡散源として利用されたBSG膜がそのままマスク層としても利用され、エッチングペースト中のエッチング成分は、KOH、NaOH、およびTMAHの少なくとも1種を含み、加熱処理の温度は、150℃以上400℃以下の範囲内にあることを特徴としている。
SG膜の形成においては、ボロン成分を含有する溶剤が200〜3000rpmの回転数でスピンコートされた後に970℃以上の温度で加熱され得る。また、エッチングペーストパターンの面積は、シリコン基板の一主面に対して40%以下であることが好ましい。
シリコン基板の前述の一主面は、太陽光入射側と反対側の主面であり得る。マスク層を除去した後に、シリコン基板の一主面上にパッシベーション膜を形成し、パッシベーション膜をエッチングし得る第2のエッチングペーストのパターンをパッシベーション膜上に塗布し、第2エッチングペーストパターンの領域において第1導電型不純物層の少なくとも一部領域および第2導電型不純物層の少なくとも一部領域をそれぞれ露出させ、そして第1導電型不純物層の露出された一部領域に接触する第1電極および第2導電型不純物層の露出された一部領域に接触する第2電極をそれぞれ形成する工程をさらに含むこともできる。
本発明による太陽電池の製造方法では、従来技術におけるマスク層上へのレジスト層の塗布、レジスト層のパターニング(フォトリソグラフィ)、レジスト層の硬化(加熱)、マスク層のエッチング、およびレジスト層の除去という複雑な工程がエッチングペーストの塗布、エッチング(加熱)、および洗浄(水洗)という簡便な工程に置換可能であって、製造コストが低減され得る。
(実施形態1)
図1(a)は、本発明の製造方法によって得られる太陽電池の一例としての裏面接合型太陽電池の裏面を模式的平面図で示している。また、図1(b)は、図1(a)中の線1B−1Bの沿った模式的断面図である。なお、本願の図面において、長さ、幅、厚さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を表してはいない。すなわち、本願の図面は、あくまでも模式的なものである。また、図面中の同一の参照符号は同一部分または相当部分を表している。
図1(a)の太陽電池において、n型シリコン基板1の裏面にはp+型不純物層領域3と櫛型状に形成されたn+型不純物層領域6とが形成されている。n+層領域6上には櫛型状のn型用電極11aが形成されており、これに向かい合って櫛型状のp型用電極11bがp+層領域3上に形成されている。
そして、図1(b)に示されているように、シリコン基板1の受光面はエッチングされてテクスチャ構造8が形成され、その上には反射防止膜10が形成されている。シリコン基板1の裏面にはパッシベーション膜9が形成されている。また、n+層領域6とp+層領域3は、それぞれシリコン基板1の裏面に沿って交互に所定の間隔をあけて形成されている。n型のシリコン基板1とp+層領域3とによって、その基板の裏面にpn接合が形成されている。そして、p+層領域3上にはp型用電極11bが形成され、n+層領域上にはn型用電極11aが形成されている。
図1(c)の模式的な平面図は、図1(a)の太陽電池の変形例を示している。すなわち、図1(c)の太陽電池は、n+層領域6が櫛型状ではなくて複数のドット状に形成されていることのみにおいて図1(a)の太陽電池と異なっている。このような図1(c)の太陽電池の製造においては、本発明で利用するエッチングペーストの使用量を減らすことができる。
図2(a)〜(l)の模式的断面図において、図1(a)と(b)に示す裏面接合型太陽電池の本発明による製造方法の一例が図解されている。なお、図2(a)〜(l)においては、図面の簡略のためシリコン基板の裏面に一つのn+層領域と一つのp+層領域のみが形成されるように示されているが、実際には複数のn+層領域と複数のp+層領域とが形成され得ることは言うまでもない。
まず、図2(a)に示すように、n型のシリコン基板1が用意される。ここで、シリコン基板1としては、たとえば多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどを用いることができる。また、シリコン基板はp型であってもよく、その場合にはシリコン基板の裏面のn+層とp型シリコン基板とによってpn接合が形成される。なお、シリコン基板の大きさおよび形状は特に限定されないが、たとえば厚さを100μm以上300μm以下にし、1辺の長さが100mm以上150mm以下の四角形状とすることができる。また、後述のエッチングペーストおよび銀ペーストの塗布位置精度を高めるために、図1(a)に示すように、シリコン基板の裏面には、レーザマーカによって円状の2つのアライメントマーク12が付与され得る。
また、シリコン基板1としては、たとえばインゴットからスライスされることにより生じたスライスダメージを除去したものなどが用いられ得る。ここで、スライスダメージの除去は、シリコン基板の表面をフッ化水素水溶液と硝酸との混酸または水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液などでエッチングを行なうことによって実施され得る。
図2(b)においては、シリコン基板1の受光面に第1拡散防止マスク2としての酸化シリコン膜を形成する。その酸化シリコン膜は、たとえば常圧CVD(化学気相堆積)法、またはSOG(スピンオングラス)の塗布・焼成などによって形成することができる。ここで、酸化シリコン膜の厚さは特に限定されないが、たとえば100nm以上300nm以下の厚さとすることができる。そして、BBr3を用いた気相拡散によってシリコン基板の裏面にボロンを拡散させてp+層を形成する。
図2(c)では、シリコン基板1の受光面の酸化シリコン膜2および裏面のボロン拡散で形成されたp+層3に付随して形成されたBSG(ボロンシリケートガラス)がフッ化水素水溶液などを用いて除去される。なお、p+層3は、シリコン基板1の裏面にボロンを含んだ溶剤を塗布した後に加熱することによって形成してもよい。
図2(d)では、シリコン基板1の受光面と裏面の全面に第2拡散防止マスクとして酸化シリコン膜4a、4bを形成する。この酸化シリコン膜の厚さは特に限定されないが、たとえば100nm以上300nm以下の厚さとすることができる。なお、第1と第2の拡散防止マスク2、4a、4bとしては、酸化シリコン膜以外にも、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることもできる。
図2(e)では、シリコン基板1の裏面において、酸化シリコン膜4bの一部に第1エッチングペーストパターン5を塗布する。より具体的には、第1エッチングペーストパターン5は、n+層領域の形成箇所に対応して酸化シリコン膜4b上に塗布される。塗布方法としては、ディスペンサ、インクジェット、スクリーン印刷、ロールコータ印刷、オフセット印刷などを用いることができる。第1エッチングペーストは、第2拡散防止マスク4bおよび第1導電型不純物層が形成されたシリコン基板をエッチングするため、エッチング成分としてシリコン基板をエッチング可能なアルカリ成分を含むことが好ましく、特に水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、もしくはTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)またはそれらの混合物を含むことが好ましい。また、エッチング成分以外の成分として水、有機溶媒、および増粘剤などを含み、塗布可能な粘度に調整されていることが好ましい。
ここで有機溶媒としては、たとえばイソプロピルアルコール、ジエチレングリコールなどのアルコール;エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテル;2,2−ブトキシエチルアセテート、プロピレンカーボネートなどのエステル;またはN−メチル−2−ピロリドンなどのケトンなどの少なくとも1種を用いることができる。また、増粘剤としては、たとえばエチルセルロースやナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース誘導体;ナイロン6などのポリアミド樹脂;またはポリビニルピロリドンなどのビニル基が重合したポリマーなどの少なくとも1種を用いることができる。
第1エッチングペーストに含まれるエッチング成分の濃度は、10〜40質量%が好ましい。なぜならば、シリコンに比べてエッチングレートの小さい酸化シリコンおよび/または窒化シリコンからなる第2拡散防止マスク4bをエッチングし、さらにp+層3をエッチングしなければならないので、10質量%未満ではエッチングが不十分になりやすい傾向になり、40質量%を超える場合には印刷法による塗布に必要な粘度が得られにくい傾向になるからである。
図2(f)では、第1エッチングペーストパターンの塗布後のシリコン基板1を第1加熱処理することにより、第2拡散防止マスク4bおよびp+層3のうちで第1エッチングペーストパターンが塗布された部分をエッチング除去する。
この際、第2拡散防止マスクおよびp+層をエッチングするために、特に加熱温度が重要である。本発明で拡散防止マスクに使用されるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜は、シリコンにくらべアルカリ溶液に対するエッチングレートが非常に小さく、通常アルカリ溶液に対するエッチングマスクとしても利用される。一般にアルカリ溶液によるエッチングは100℃以下の温度範囲で行われるが、このような温度ではシリコン酸化膜やシリコン窒化膜をエッチングするために加熱時間が長時間になってしまい、場合によっては加熱中に第1エッチングペーストが変性して、p+層にエッチングが達する前にエッチングが止まってしまうこともある。本発明では、エッチングペーストを使用することによってアルカリ溶液では不可能な高温加熱が可能となり、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜からなる第2拡散防止マスク4bとp+層3を同時に短時間で確実にエッチングすることが可能となる。
ここで、第1加熱処理の温度は150℃以上400℃以下であることが好ましい。なぜならば、第2拡散防止マスク4bが酸化シリコン膜および/または窒化シリコン膜であって第1エッチングペーストの加熱温度が150℃未満である場合には、拡散防止マスク4bとして十分な厚さを有する酸化シリコン膜および/または窒化シリコン膜のエッチングが不十分になりやすくてシリコン基板1までエッチングが至りにくい傾向になり、400℃を超える場合には第1エッチングペーストパターン5がシリコン基板1の裏面に焦げ付きやすくて後で完全に除去しにくくなる傾向になるからである。
ただし、エッチング成分の主成分がTMAHである場合、第1加熱処理の温度は150℃以上200℃以下であることが好ましい。なぜならば、加熱温度が150℃未満である場合には、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムの場合と同様にエッチングが不十分となりやすい傾向になり、200℃を超える場合にはTMAHが熱分解を起こしやすくてエッチングが困難になりやすい傾向になるからである。
第1加熱処理の時間は、30秒以上300秒以下であることが好ましい。なぜならば、第1加熱処理の時間が30秒未満である場合には、シリコン基板の温度分布などによるエッチングレートのばらつきにより、第1加熱処理の温度を400℃とした場合でもp+層が完全にエッチングされない部分が生じやすくなる傾向になるからである。他方、第1加熱処理の温度が400℃未満であっても長時間の加熱を行なえば、第1エッチングペーストが変性して加熱後の除去が難しくなる傾向になるので、第1エッチングペーストの熱処理時間は300秒を超えない範囲で行なうことが好ましい。
上述のような好ましい条件下で加熱処理することにより、第2拡散防止マスク4bおよびシリコン基板をより確実にエッチングすることができ、p+層3の部分的領域の除去をより確実に行なうことができる。また、このときエッチング深さは0.5〜10μmが好ましい。拡散条件にもよるが、通常p+層深さは数百nm〜1μm程度である。確実にp+層を除去するために、想定されるp+層深さより深くエッチングすることが好ましいが、10μmを越えてボロンが拡散されていることは考えにくく、10μm以上エッチングすると部分的にエッチングしているため、段差が大きくなりすぎエッチング部を起点に割れやすくなる、後工程の印刷性が悪くなるなどの問題が発生する。
本発明は、第1導電型不純物拡散層を形成したシリコン基板上にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜からなる第2拡散防止マスクを形成し、その上に第1エッチングペーストを部分的に塗布して加熱することによって第2拡散防止マスクと第1導電型不純物拡散層を同時にエッチングする工程を含むことを特徴としており、この同時のエッチングによって、以下の2つの利点が得られる。
第1の利点として、次の工程でシリコン基板に形成される第2導電型不純物拡散層のパターニングがセルフアライメント化され得る。もしシリコン基板に形成された第1導電型不純物拡散層を第1エッチングペーストで部分的に除去した後に第2拡散防止マスクを形成するとすれば、その第2拡散防止マスクは高い精度のアライメントで再度のエッチングによって形成されなければならず、それによって工程が複雑化する。
第2の利点として、第2拡散防止マスク上からエッチングすることによって、エッチングの境界が明確になり得る。第1エッチングペーストに使用しているアルカリ成分は、有機溶剤にはほとんど溶けず、同量以上の水に溶かす必要がある。したがって、アルカリ成分含有エッチングペーストはその粘度やチクソ性を上げることが難しく、スクリーン印刷などでシリコン基板に塗布されたときに滲みやダレを生じやすい特徴を有している。
より具体的には、図5の模式的断面図に示すように、アルカリ成分でエッチングされやすいシリコン基板1に第2エッチングペースト5を直接塗布して加熱すれば(図5(a)参照)、その基板上において設計パターンではないペースト滲み部分5αにおいてもエッチングが生じ得る(図5(b)参照)。しかし、ペースト滲み部分5αは、それ自体が薄いので、通常では第1導電型不純物拡散層3を完全にエッチングすることもできず、不完全なエッチング部分3αを生じる。このような状態で第2導電型不純物拡散層を形成すれば、リーク電流が発生したり、再結合電流が増大するなどして太陽電池特性を低下させるおそれがある。
他方、図6の模式的断面図に示すように、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜の第2拡散防止マスク4b上にアルカリ成分含有エッチングペースト5を塗布して加熱しても(図6(a)参照)、第2拡散防止マスク4bがアルカリ成分でエッチングされにくいので、ペースト滲み部分5αはほとんど影響を生じず、設計パターン通りにエッチングがなされ得る(図6(b)参照)。このように、エッチングした後に第2導電型不純物拡散層を形成することで、拡散層間でのリークが抑制され、高い太陽電池特性が期待され得る。すなわち、第2拡散防止マスク4bが、第2導電型不純物拡散層形成時のエッチング防止マスクとしても機能し得る。
図7は、図6(b)に対応する上面を示す写真である。この写真において、シリコン酸化膜4bは250nm程度の厚さを有している。シリコン酸化膜4bの厚さに変化があれば、光の干渉によって色が変化する。しかし、図7の写真から、エッチング境界近傍においてシリコン酸化膜4bの色に変化がなく、その厚さに変化がないことがわかる。
なお、前述の第1加熱処理の方法は特に限定されず、たとえばホットプレート、ベルト炉、またはオーブンを用いて行なうことができる。
第1加熱処理後には、第1エッチングペーストパターン5を除去する。より具体的には、シリコン基板1を水中に浸して超音波洗浄を行なった後、シリコン基板1の裏面を流水洗浄することによって第1エッチングペーストパターン5を除去することが好ましい。これにより、シリコン基板1の裏面の一部が露出することになる。なお、流水洗浄に加えて、一般に知られているSC1洗浄(アンモニア過酸化水素水洗浄)、SC2洗浄(塩酸過酸化水素水洗浄)、硫酸と過酸化水素水の混合液による洗浄、薄いフッ化水素水溶液による洗浄、薄いアルカリ溶液による洗浄、または界面活性剤を含む洗浄液を用いて洗浄をすることもできる。
図2(g)では、第1エッチングペーストパターン5が除去された後、POCl3を用いた気相拡散によってシリコン基板1の裏面の露出領域にリンを拡散させてn+層領域6が形成される。その後、シリコン基板1の受光面と裏面に存在する酸化シリコン膜4a、4bおよびリンの拡散時に付随的に形成されたPSG(リンシリケートガラス)膜のすべてが、フッ化水素水溶液などを用いて除去される。なお、n+層領域6の形成は、シリコン基板1の裏面の露出領域にリン含有溶剤を塗布して加熱することによって形成してもよい。
そして、p型またはn型の不純物層領域の形成において、面積の小さい方の不純物層領域の形成にエッチングペーストを使用することによって、第1エッチングペーストの使用量をできるだけ少なくすることができる。すなわち、第1エッチングペーストパターンの塗布面積はシリコン基板1の裏面の50%以下であることが望まれる。また、裏面接合型太陽電池のp型とn型の不純物層領域の面積率において、特許文献3ではn型シリコン基板に対してp型不純物層領域は60%以上が好適であるとの知見が得られており、本実施形態の方法においてもシリコン基板1と同型のn型不純物層領域6の形成にエッチングペーストパターン5を用いることによって、第1エッチングペーストパターンの塗布面積を40%以下にすることが好ましく、30%以下にすることがより好ましい。さらにエッチングペーストの使用量を低減させるためには、n型不純物層領域6が図1(a)におけるように櫛型状ではなくて、図1(c)におけるようなドット状に形成されてもよい。
図2(h)においては、シリコン基板1の裏面にテクスチャ化マスク7としての酸化シリコン膜を形成し、そしてシリコン基板1の受光面にテクスチャ構造8を形成する。ここで、酸化シリコン膜7は、たとえば常圧CVD法またはSOG(スピンオングラス)の塗布・焼成などによって形成することができる。酸化シリコン膜7の厚さは特に限定されないが、たとえば300nm以上800nm以下の厚さとすることができる。
また、テクスチャ化マスク7としては、酸化シリコン膜以外にも、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層体などを用いることができる。ここで、窒化シリコン膜は、たとえばプラズマCVD法などで形成することができる。窒化シリコン膜の厚さは特に限定されないが、たとえば60nm以上100nm以下の厚さとすることができる。
なお、受光面のテクスチャ構造8は、エッチングにより形成することができる。そのためのエッチング液としては、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加した液をたとえば70℃以上80℃以下に加熱して用いることができる。
図2(i)では、シリコン基板1の裏面において、酸化シリコン膜7を一旦フッ化水素水溶液などを用いて除去した後に、プラズマCVD法によりパッシベーション膜9としての窒化シリコン膜を形成する。なお、裏面パッシベーション膜9として、窒化シリコン膜の代わりに、ドライ酸化(熱酸化)により形成される酸化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を使用することもできる。
図2(j)では、シリコン基板1の受光面上において、窒化シリコン膜からなる反射防止膜10をプラズマCVDにより形成する。
そして、図2(k)において、シリコン基板1の裏面のパッシベーション膜9を部分的に除去してコンタクトホール9a、9bを形成し、n+層領域6およびp+層領域3の一部を露出させる。ここで、窒化シリコン膜9の部分的除去は、その表面にスクリーン印刷法などを用いて第2エッチングペーストパターンを塗布して第2加熱処理を施すことによって行なうことができる。
その第2エッチングペーストには、エッチング成分としてリン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウム、およびフッ化水素アンモニウムから選択された少なくとも1種を用いることができる。ここで、アルカリ成分を使用しないのは、パッシベーション膜9のみをエッチングして、n型とp型の不純物層領域6、3をエッチングしないようにするためである。第2加熱処理の温度と時間は、それぞれ200〜400℃と30〜180秒の範囲内とすることが好ましい。
図2(k)における第2加熱処理後に、第2エッチングペーストを除去する。より具体的には、シリコン基板1を水中に浸して超音波洗浄を行なってから、シリコン基板の裏面を流水洗浄することによって、第2エッチングペーストを除去することが好ましい。これによって、n+層領域6とp+層領域3のそれぞれが部分的に露出される。なお、ここでも、流水洗浄に加えて、一般に知られているSC1洗浄、SC2洗浄、硫酸と過酸化水素水の混合液による洗浄、薄いフッ化水素水溶液による洗浄、薄いアルカリ溶液による洗浄、または界面活性剤を含む洗浄液を用いて洗浄をすることもできる。
最後に、図2(l)に示すように、n+層領域6とp+層領域3のそれぞれの露出面に銀ペーストを塗布した後に焼成することによって、n+層領域6上にn型用電極11aを形成し、p+層領域3上にp型用電極11bを形成する。これにより、裏面電極型太陽電池が完成する。
(実施形態2)
図2(a)〜(l)に類似する図3(a)〜(j)においては、裏面接合型太陽電池の本発明による製造方法の他の例が図解されている。なお、図3(a)〜(j)に関しては、図2(a)〜(l)の場合と同様に成立することが明らかな事項についての説明は繰り返されない。
まず、図3(a)において、図2(a)の場合と同様に、n型のシリコン基板が用意される。
図3(b)においては、図2(b)中の拡散防止マスク2を利用する場合とは異なって、シリコン基板1の裏面にボロン含有溶剤(BSG液)層13をスピンコートした後に加熱することによってp+層3を形成する。
なお、BBr3の気相拡散によりp+層3を形成することも可能であるが、本実施形態の方法では受光面側に拡散防止マスクを形成しないので、気相拡散では受光面側にまでp+層が形成されやすい傾向になり、後工程で受光面にテクスチャを形成する際にフラットな箇所ができやすくなる傾向になる。また、テクスチャ化エッチングをした際に受光面のp+層のエッチング除去が不完全になる傾向にある。したがって、シリコン基板1の裏面にBSG液からボロンを拡散させることによって、その裏面にp+層3を形成することが好ましい。
他方、BSG液を用いる場合であっても、加熱条件によってはBSG液に含まれるボロン成分が気相中に拡散して受光面にp+層が形成される場合もあり得るが、それは本来目的としている裏面側のp+層3に比べ非常にボロン濃度の低いものであり、テクスチャ化エッチングに影響を与えることはなく、テクスチャ化エッチング後に受光面側にp層が残って太陽電池特性に悪影響を与えることもない。
本実施形態の方法では、加熱によるp+層3の形成時にできるBSG膜13を後のn型不純物拡散時のマスクとして使用するので、BSG膜の厚さ制御のためにもBSG液によるp+層3の形成が好ましい。後工程の拡散防止マスクとしてのBSG膜13の十分な厚さを得るためには、スピンコート時の回転数は3000rpm以下が好ましい。ただし、シリコン基板1の周縁におけるBSG液の回り込みを防止するために、その回転数は200rpm以上であることが好ましい。
また、BSG膜13を拡散防止マスクとして利用するためには、その厚さだけでなく緻密な膜を形成することが望まれる。そのためには、シリコン基板1を970℃以上で加熱することが好ましい。すなわち、3000rpmを超える回転数によるスピンコートおよび970℃未満における熱拡散では、太陽電池特性が低下しやすくなる傾向がみられ、n型不純物の拡散用のマスクとしての機能が十分でなくなる傾向になると考えられる。
図3(c)では、図2(e)の場合に類似して、シリコン基板1の裏面のBSG膜13上に第1エッチングペーストパターン5を塗布する。
図3(d)では、図2(f)の場合に類似して、シリコン基板1を第1加熱処理することによって、第1エッチングペーストパターン5の領域においてBSG膜13とp+層3が部分的にエッチング除去される。そして、この第1加熱処理後の洗浄も、実施形態1の場合と同様に行なうことができる。
図3(e)においては、シリコン基板1の受光面には拡散防止マスクを形成せず、裏面にリン含有溶剤(PSG液)をスピンコートした後に加熱することによって、シリコン基板1の裏面の露出面にn+層領域6を形成する。
+層領域6はPOCl3を用いた気相拡散によって形成されてもよいが、塗布されたPSG液からの拡散によって形成されることがより好ましい。前述のp型不純物拡散の場合に類似して、POCl3を用いた気相拡散によってn+層領域6を形成した場合、意図せずに受光面側に形成されるn+層は、PSG液を用いた場合に比べて高濃度で厚く形成される傾向になる。そして、テクスチャ化エッチングの際に、そのn+層が完全に除去されずに部分的に残る可能性があり得るので、n+層領域6の形成のためにはPSG液14を用いた拡散がより好ましい。
このn型不純物拡散のときの加熱温度は、750〜850℃であることが好ましい。なぜならば、750℃未満の温度では、シリコン基板1中に拡散するリンの濃度が低くて、面内の分布が大きくなってしまうので、太陽電池特性を低下させる傾向があるからでる。他方、850℃を超える温度では、BSG膜13が拡散防止マスクとして十分に機能しなくなる傾向があるからである。PSG液14の塗布時の基板回転数は、特には限定されないが、3000〜5000rpmとすることができる。
図3(f)においては、シリコン基板1の裏面のBSG膜13とPSG膜14がフッ化水素水溶液などを用いて除去された後に、その裏面上にパッシベーション膜9としての窒化シリコン膜をプラズマCVD法によって形成する。この窒化シリコン膜9は、工程簡略化のために、後で行なうテクスチャ化エッチングの際にシリコン基板1の裏面の保護膜としても利用することができる。保護膜として利用する場合、この窒化シリコン膜9は通常のパッシベーション膜として使用する場合に比べて厚くする必要があり、70〜150nmの厚さにすることが好ましい。
なお、裏面パッシベーション膜9として、窒化シリコン膜の代わりに、シリコン基板の熱酸化により形成される酸化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を使用することもできる。ただし、酸化シリコン膜を単層でパッシベーション膜9と保護膜を兼ねて使用する場合、熱酸化により形成される酸化膜のみでは、テクスチャ化エッチングの保護膜を兼ねる厚さを形成するために非常に長い処理時間を要する。したがって、パッシベーション膜として使用する酸化シリコン膜のみを熱酸化によって形成し、その後にテクスチャ化マスクとして厚さ400〜1000nmの酸化シリコン膜を常圧CVD法で形成することが好ましい。この常圧CVD法により形成した酸化シリコン膜は、テクスチャ化エッチング後に除去しなくてもよい。
図3(g)では、図2(h)の場合と同様に、シリコン基板1の受光面にテクスチャ構造8を形成する。
図3(h)では、図2(j)の場合と同様に、シリコン基板1の受光面上に窒化シリコン膜からなる反射防止膜10をプラズマCVDにより形成する。
図3(i)では、図2(k)の場合と同様に、裏面パッシベーション膜9を部分的に除去してコンタクトホール9a、9bを形成し、n+層領域6およびp+層領域3を部分的に露出させる。
最後に、図3(j)において、図2(l)の場合と同様に、n+層6の露出面上にn型用電極11aを形成し、p+層領域の露出面上にp型用電極11bを形成する。こうして、本実施形態2においては、実施形態1の場合に比べてもさらに工程を簡略化した方法で裏面電極型太陽電池を製造することができる。
なお、前述のように、エッチングペーストパターンおよび銀ペーストパターンの塗布の際には、図1(a)に示すようなアライメントマーク12を利用することによって塗布精度を上げることができる。
以上のように、本発明においては、フォトリソグラフィ工程を塗布工程で代替させることによって、裏面電極型太陽電池の製造コストを大幅に低減させることができる。
なお、以上の実施形態では裏面接合型太陽電池について説明されたが、本発明は裏面接合型以外にもフローティングジャンクション型などの場合のように、シリコン基板の片面にn層(n+層)領域とp層(p+層)領域との両方が形成される太陽電池のすべてに適用され得る。
図4は、参考のために、フローティングジャンクション型太陽電池の一例を模式的な断面図で示している。この太陽電池においては、p型のシリコン基板21の受光面と裏面にn+層22a、22bがそれぞれ形成されている。受光面側のn+層22aは窒化シリコン膜24で覆われ、裏面側のn+層22bは酸化シリコン膜25によって覆われている。そして、シリコン基板21の受光面側においては、窒化シリコン膜24に設けられた開口を介してn型用電極26がn+層22aに接続されている。他方、裏面側においては、酸化シリコン膜25に設けられた開口を介して、基板21内に形成されたp+層領域23にp型用電極27が接続されている。
(実施例1)
上述の実施形態1に対応して、実施例1の太陽電池が作製された。したがって、本実施例1も、図2(a)〜(l)を参照しつつ説明される。まず、1辺100mmで厚さ200μm程度のn型シリコンウェハのスライスダメージ層を水酸化ナトリウム溶液で除去して、n型シリコン基板1を用意した(図2(a)参照)。
次いで、シリコン基板1の受光面に第1拡散防止マスク2として厚さ250nmの酸化シリコン膜を常圧CVDにより形成した(図2(b)参照)。
そして、950℃の雰囲気下でBBr3を用いた気相拡散を60分間行なうことによって、シリコン基板1の裏面にボロンを拡散してp+層3を形成した。その後、シリコン基板1の受光面上の酸化シリコン膜2およびボロン拡散に伴って形成されたBSG(ボロンシリケートガラス)膜が、フッ化水素水溶液を用いてすべて除去された(図2(c)参照)。
続いて、シリコン基板1の受光面および裏面の全面に第2拡散防止マスクとして厚さ250nmの酸化シリコン膜4a、4bを常圧CVDにより形成した(図2(d)参照)。そして、シリコン基板1の裏面の酸化シリコン膜4b上に第1エッチングペーストパターン5をスクリーン印刷法により塗布した(図2(e)参照)。このとき、エッチングペーストパターン5を櫛型に塗布し、その塗布面積はシリコン基板1の裏面全体に対して30%であった。第1エッチングペーストはエッチング成分として水酸化カリウムを含有し、水酸化カリウム水溶液にN−メチル−2−ピロリドンとナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースを混合して適当な粘度となるように調整したものを用いた。このとき、第1エッチングペースト中の水酸化カリウム濃度は30質量%であった。
その後、第1エッチングペーストパターン5が塗布されたシリコン基板1をホットプレートで250℃において120秒間加熱することによって第1加熱処理を行ない、第1エッチングペーストパターン5が塗布されている領域において酸化シリコン膜4bとp+層3をエッチングした。この条件で加熱処理することによってシリコン基板1が約1.5μmの厚さまでエッチングされることを確認しており、すなわちp+層3の全厚がエッチング除去されていることを確認した。第1加熱処理後においては、シリコン基板1に対して水中で5分間の超音波洗浄をし、さらにその基板の裏面を流水で5分間洗浄することによって、第1エッチングペーストパターン5を除去し、シリコン基板1の裏面面積の30%を露出させた(図2(f)参照)。
その後、900℃においてPOCl3を用いた気相拡散を30分間行なうことによって、シリコン基板1の裏面の露出領域にリンを拡散してn+層領域6を形成した。そして、シリコン基板1の受光面および裏面の酸化シリコン膜4a、4bおよびリン拡散時に付随的に形成されたPSG(リンシリケートガラス)膜が、フッ化水素水溶液を用いて除去された(図2(g)参照)。
次いで、シリコン基板1の裏面にテクスチャ化マスク7として厚さ700nmの酸化シリコン膜が、常圧CVD法によって形成された。そして、水酸化ナトリウム水溶液にイソプロピルアルコールを少量添加した液を80℃に加熱したエッチング液を用いて、シリコン基板1の受光面をエッチングすることによってテクスチャ構造8を形成した(図2(h)参照)。
続いて、フッ化水素水溶液などを用いてシリコン基板1の裏面の酸化シリコン膜7を一旦除去した後に、シリコン基板1の裏面にパッシベーション膜9としての窒化シリコン膜をプラズマCVD法によって形成した(図2(i)参照)。他方、シリコン基板1の受光面上には、反射防止膜10としての窒化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した(図2(j)参照)。
さらに、シリコン基板1の裏面の窒化シリコン膜9上に、第2エッチングペーストパターンをスクリーン印刷法により塗布した。第2エッチングペーストは、エッチング成分としてリン酸を含有し、スクリーン印刷が可能なように増粘剤により粘度を調整した。この場合、第2エッチングペースト中のリン酸濃度は30質量%であった。その後、第2エッチングペーストパターンが塗布されたシリコン基板1をホットプレート上において300℃で90秒間の第2加熱処理を行ない、シリコン基板1の裏面上において第2エッチングペーストパターンで覆われた窒化シリコン膜の部分的領域をエッチングした。そして、第2加熱処理後は、前述と同様の条件で超音波洗浄と流水洗浄を行なって、シリコン基板1の裏面上の窒化シリコン膜9に直径100μm程度の円形状のコンタクトホール9a、9bを形成して、n+層領域6およびp+層領域3をそれぞれ部分的に露出させた(図2(k)参照)。
最後に、n+層領域6とp+層領域3のそれぞれの露出面に銀ペーストを塗布して焼成することによって、n+層領域6の露出面上にn型用電極11aを形成し、p+層領域3の露出上にp型用電極11bを形成した。
こうして作製された本実施例1の裏面接合型太陽電池に関して、ソーラーシミュレータによるAM1.5の光を1kW/m2の強度で照射してその出力特性を測定したところ、40.05mA/cm2の短絡電流密度(Jsc)、0.631Vの開放端電圧(Voc)、0.745のフィルファクタ(F.F)、および18.81%の光電変換効率(η)が得られた。
(実施例2)
前述の実施形態2に対応して、実施例2の太陽電池が作製された。したがって、本実施例2も、図3(a)〜(j)を参照しつつ説明される。まず、1辺100mmで厚さ200μm程度のn型シリコンウェハのスライスダメージ層を水酸化ナトリウム溶液で除去して、n型シリコン基板1を用意した(図3(a)参照)。
そして、ボロン成分含有溶剤を回転数1000rpmでシリコン基板1の裏面にスピンコートして乾燥した後、1000℃で50分間加熱してボロンを拡散させることによってシリコン基板1の裏面にp+層3を形成した。ボロン拡散時にシリコン基板1の裏面に形成されたBSG(ボロンシリケートガラス)膜13は、除去されずにそのまま残された(図3(b)参照)。
続いて、実施例1の場合(図2(e)参照)に類似して、本実施例2においても、シリコン基板1の裏面のBSG膜13上に、実施例1と同一の第1エッチングペーストを用いて、第1エッチングペーストパターン5をスクリーン印刷法により塗布した(図3(c)参照)。
その後、実施例1の場合(図2(f)参照)に類似して、本実施例2においても、第1エッチングペースト5が塗布されたシリコン基板1をホットプレートで250℃において120秒間加熱することによって第1加熱処理を行ない、第1エッチングペーストパターン5が塗布されている領域においてシリコン基板1の裏面のBSG膜13およびp+層3をエッチングした(図3(d)参照)。本実施例2においても、シリコン基板は約1.5μmエッチングされることを確認しており、p+層3の全厚がエッチングされていることを確認した。その後、実施例1の場合と同様に、本実施例2においても第1加熱処理後の第1エッチングペーストパターン5を除去し、シリコン基板1の裏面面積の30%を露出させた。
そして、シリコン基板1の裏面にリン成分含有溶剤を回転数4000rpmでスピンコートして乾燥した後、820℃で40分間加熱してリン拡散させることによってシリコン基板1の裏面の露出領域にn+層領域6を形成した。その後、シリコン基板1の裏面のBSG膜13およびリン拡散時に付随的に形成されたPSG(リンシリケートガラス)膜14(図3(e)参照)が、フッ化水素水溶液を用いてすべて除去された。
続いて、プラズマCVD法により、シリコン基板1の裏面にパッシベーション膜9としての窒化シリコン膜を形成した(図3(f)参照)。この窒化シリコン膜9は、テクスチャ化マスクとしても使用するために、比較的大きな120nmの厚さに形成された。
次いで、実施例1の場合(図2(h)参照)と同様に、本実施例においてもシリコン基板1の受光面にテクスチャ構造8を形成した(図3(g)参照)。
その後、実施例1の場合(図2(j)参照)と同様に、本実施例においても受光面上にプラズマCVD法により、反射防止膜としての窒化シリコン膜10を形成した(図3(h)参照)。
続いて、実施例1の場合(図2(k)参照)と同様に、本実施例においてもシリコン基板1の裏面の窒化シリコン膜9上に実施例1の場合と同じ第2エッチングペーストパターンをスクリーン印刷法により塗布した。その後、第2エッチングペーストが塗布されたシリコン基板がホットプレートで300℃において90秒間で第2加熱処理され、第2エッチングペーストの塗布領域において窒化シリコン膜9をエッチングした。そして、第2加熱処理後に前述と同一の条件で超音波洗浄と流水洗浄を行なって、シリコン基板1の裏面の窒化シリコン膜9に直径100μm程度の円形状のコンタクトホールを形成してn+層領域6とp+層領域3を部分的に露出させた(図3(i)参照)。
最後に、実施例1の場合(図2(l)参照)と同様に、本実施例2においてもn+層領域6とp+層領域3の露出面のそれぞれに銀ペーストを塗布した後に焼成することによって、n+層領域6の露出面上にn型用電極11aを形成し、p+層領域3の露出面上にp型用電極11を形成した。
こうして作製された本実施例2の裏面接合型太陽電池に関して、実施例1の場合と同様にソーラーシミュレータによるAM1.5の光を1kW/m2の強度で照射してその出力特性を測定したところ、39.67mA/cm2の短絡電流密度(Jsc)、0.629Vの開放端電圧(Voc)、0.700のフィルファクタ(F.F)、および17.46%の光電変換効率(η)が得られた。
なお、以上の実施形態や実施例においてp型とn型とを相互に変更しても、本発明の効果が同様に得られることは言うまでもない。
なお、上述の実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明によれば、簡略かつ低コストの工程で太陽電池を製造し得る方法を提供することができる。
(a)は本発明の製造方法によって得られる太陽電池の一例としての裏面接合型太陽電池の裏面を模式的平面図で示しており、(b)は(a)中の線1B−1Bの沿った模式的断面図であり、そして(c)は(a)の太陽電池の変形例を模式的な平面図で示している。 図1(a)と(b)に示す裏面接合型太陽電池の本発明による製造方法の一例を図解する模式的断面図である。 図2の製造方法の変形例を図解する模式的断面図である。 フローティングジャンクション型太陽電池の一例を示す模式的な断面図である。 シリコン基板上に直接にアルカリ成分含有ペーストを塗布してエッチングする状況の一例を図解する模式的断面図である。 シリコン基板上のシリコン酸化膜上にアルカリ成分含有ペーストを塗布してエッチングする状況の一例を図解する模式的断面図である。 図6(b)に対応するエッチング状態を示す表面写真である。
符号の説明
1 シリコン基板、2 第1拡散防止マスク、3 p+層、4a,4b 第2拡散防止マスク、5 第1エッチングペーストパターン、6 n+層、7 テクスチャ化マスク、8 テクスチャ構造、9 パッシベーション膜、9a,9b コンタクトホール、10 反射防止膜、11a,11b 電極、12 アライメントマーク、13 BSG膜、14 PSG膜、21 シリコン基板、22a,22b n+層、23 p+層、24 反射防止膜、25 酸化シリコン膜、26,27 電極。

Claims (6)

  1. シリコン基板の一主面に第1導電型不純物層とその上のマスク層を形成し、
    前記マスク層と前記第1導電型不純物層とをエッチングし得るエッチングペーストのパターンを前記マスク層上に塗布し、
    前記エッチングペーストパターンの領域において前記マスク層と前記第1導電型不純物層とをエッチング除去して前記シリコン基板の一部領域を露出させるように前記シリコン基板を加熱処理し、
    前記シリコン基板の露出された前記一部領域に第2導電型不純物層を形成し、そして
    前記マスク層を除去する工程を含み、
    前記マスク層は、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の少なくともいずれかを含み、
    前記エッチングペースト中のエッチング成分は、KOH、NaOH、およびTMAHの少なくとも1種を含み、
    前記加熱処理の温度は、150℃以上400℃以下の範囲内にある、太陽電池の製造方法。
  2. シリコン基板の一主面に第1導電型不純物層とその上のマスク層を形成し、
    前記マスク層と前記第1導電型不純物層とをエッチングし得るエッチングペーストのパターンを前記マスク層上に塗布し、
    前記エッチングペーストパターンの領域において前記マスク層と前記第1導電型不純物層とをエッチング除去して前記シリコン基板の一部領域を露出させるように前記シリコン基板を加熱処理し、
    前記シリコン基板の露出された前記一部領域に第2導電型不純物層を形成し、そして
    前記マスク層を除去する工程を含み、
    前記第1導電型不純物層を形成するための不純物拡散源として利用されたBSG膜がそのまま前記マスク層としても利用され、
    前記エッチングペースト中のエッチング成分は、KOH、NaOH、およびTMAHの少なくとも1種を含み、
    前記加熱処理の温度は、150℃以上400℃以下の範囲内にある、太陽電池の製造方法。
  3. 前記BSG膜の形成においては、ボロン成分を含有する溶剤が200〜3000rpmの回転数でスピンコートされた後に970℃以上の温度で加熱されることを特徴とする請求項に記載の太陽電池の製造方法。
  4. 前記エッチングペーストパターンの面積は、前記シリコン基板の前記一主面に対して40%以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
  5. 前記シリコン基板の前記一主面は太陽光入射側と反対側の主面であることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
  6. 前記マスク層を除去した後に、
    前記シリコン基板の前記一主面上にパッシベーション膜を形成し、
    前記パッシベーション膜をエッチングし得る第2のエッチングペーストのパターンを前記パッシベーション膜上に塗布し、
    前記第2エッチングペーストパターンの領域において前記第1導電型不純物層の少なくとも一部領域および前記第2導電型不純物層の少なくとも一部領域をそれぞれ露出させ、そして
    前記第1導電型不純物層の露出された前記一部領域に接触する第1電極および前記第2導電型不純物層の露出された前記一部領域に接触する第2電極をそれぞれ形成する工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の太陽電池の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101901894B1 (ko) * 2017-04-12 2018-09-28 엘지전자 주식회사 화합물 반도체 태양전지 및 이의 전면 전극 제조 방법

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101099480B1 (ko) * 2009-02-13 2011-12-27 엘지전자 주식회사 태양전지 및 그의 제조방법과 기판 식각 방법
JP5449849B2 (ja) * 2009-04-30 2014-03-19 シャープ株式会社 太陽電池およびその製造方法
KR101248163B1 (ko) * 2009-09-10 2013-03-27 엘지전자 주식회사 이면 접합형 태양 전지 및 그 제조 방법
DE102010025983A1 (de) 2010-03-03 2011-09-08 Centrotherm Photovoltaics Ag Solarzelle mit dielektrischer Rückseitenverspiegelung und Verfahren zu deren Herstellung
TWI451586B (zh) * 2010-04-14 2014-09-01 Wonik Ips Co Ltd 太陽能電池之矽基板表面處理方法及太陽能電池之製造方法
US8524524B2 (en) * 2010-04-22 2013-09-03 General Electric Company Methods for forming back contact electrodes for cadmium telluride photovoltaic cells
DE102010028189B4 (de) * 2010-04-26 2018-09-27 Solarworld Industries Gmbh Solarzelle
JP5927549B2 (ja) * 2010-08-24 2016-06-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池及びその製造方法
KR101699297B1 (ko) * 2010-09-08 2017-02-13 엘지전자 주식회사 태양 전지의 제조 방법
JP5595850B2 (ja) * 2010-09-27 2014-09-24 三洋電機株式会社 太陽電池の製造方法
JP5275415B2 (ja) * 2011-06-20 2013-08-28 シャープ株式会社 結晶太陽電池セルおよび結晶太陽電池セルの製造方法
WO2012176527A1 (ja) * 2011-06-20 2012-12-27 シャープ株式会社 結晶太陽電池セルおよび結晶太陽電池セルの製造方法
JP5129369B2 (ja) * 2011-06-20 2013-01-30 シャープ株式会社 結晶太陽電池セルおよび結晶太陽電池セルの製造方法
JP5756352B2 (ja) * 2011-06-21 2015-07-29 シャープ株式会社 裏面電極型太陽電池の製造方法
DE102011088899A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 International Solar Energy Research Center Konstanz E.V. Rückkontakt-Solarzelle und Verfahren zur Herstellung einer Rückkontakt-Solarzelle
JP5781488B2 (ja) * 2012-11-07 2015-09-24 シャープ株式会社 結晶太陽電池セルおよび結晶太陽電池セルの製造方法
US20140130854A1 (en) * 2012-11-12 2014-05-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Photoelectric device and the manufacturing method thereof
US9000414B2 (en) * 2012-11-16 2015-04-07 Korea Photonics Technology Institute Light emitting diode having heterogeneous protrusion structures
US20140166094A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-19 Paul Loscutoff Solar cell emitter region fabrication using etch resistant film
CN104981893B (zh) 2013-02-06 2018-01-30 松下生产工程技术株式会社 太阳能电池单元的制造方法
FR3002689B1 (fr) * 2013-02-25 2016-10-28 Commissariat Energie Atomique Procede de gravure autolimitant a niveaux multiples
US9947812B2 (en) 2014-03-28 2018-04-17 Sunpower Corporation Metallization of solar cells
DE102014105358A1 (de) * 2014-04-15 2015-10-15 Solarworld Innovations Gmbh Solarzelle und Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle
US9837259B2 (en) 2014-08-29 2017-12-05 Sunpower Corporation Sequential etching treatment for solar cell fabrication
CN104538487B (zh) * 2014-11-21 2017-02-22 广东爱康太阳能科技有限公司 一种低杂质含量的太阳能电池制备方法
US11201253B2 (en) * 2016-11-15 2021-12-14 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. High photovoltaic-conversion efficiency solar cell, method for manufacturing the same, solar cell module, and photovoltaic power generation system
KR102257824B1 (ko) * 2016-12-05 2021-05-28 엘지전자 주식회사 태양 전지 제조 방법
US11824126B2 (en) * 2019-12-10 2023-11-21 Maxeon Solar Pte. Ltd. Aligned metallization for solar cells
CN111354840B (zh) * 2020-04-22 2020-11-03 一道新能源科技(衢州)有限公司 一种选择性发射极双面perc太阳能电池的制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3653970A (en) * 1969-04-30 1972-04-04 Nasa Method of coating solar cell with borosilicate glass and resultant product
US5209814A (en) * 1991-09-30 1993-05-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for diffusion patterning
JP2001267610A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Hitachi Ltd 太陽電池
EP1276701B1 (de) * 2000-04-28 2012-12-05 Merck Patent GmbH Ätzpasten für anorganische oberflächen
DE10150040A1 (de) * 2001-10-10 2003-04-17 Merck Patent Gmbh Kombinierte Ätz- und Dotiermedien
JP4244549B2 (ja) * 2001-11-13 2009-03-25 トヨタ自動車株式会社 光電変換素子及びその製造方法
DE10241300A1 (de) * 2002-09-04 2004-03-18 Merck Patent Gmbh Ätzpasten für Siliziumoberflächen und -schichten
US7144751B2 (en) * 2004-02-05 2006-12-05 Advent Solar, Inc. Back-contact solar cells and methods for fabrication
JP4657068B2 (ja) * 2005-09-22 2011-03-23 シャープ株式会社 裏面接合型太陽電池の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101901894B1 (ko) * 2017-04-12 2018-09-28 엘지전자 주식회사 화합물 반도체 태양전지 및 이의 전면 전극 제조 방법

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