特許 6619483 太陽電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6619483

(24)【登録日】2019年11月22日

(45)【発行日】2019年12月11日

(54)【発明の名称】太陽電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/18 20060101AFI20191202BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 440

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-138299(P2018-138299)

(22)【出願日】2018年7月24日

(62)【分割の表示】特願2015-65382(P2015-65382)の分割

【原出願日】2015年3月27日

(65)【公開番号】特開2018-160709(P2018-160709A)

(43)【公開日】2018年10月11日

【審査請求日】2018年7月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002060

【氏名又は名称】信越化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(72)【発明者】

【氏名】渡部 武紀

(72)【発明者】

【氏名】大塚 寛之

【審査官】 佐竹 政彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１６０６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１０３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００５３２５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０４−３１／０７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板の表面にホウ素を含む塗布剤を塗布する工程と、前記半導体基板の前記塗布剤が塗布された表面の表層部に前記ホウ素を拡散させる拡散熱処理を施す工程とを有する太陽電池の製造方法であって、
前記拡散熱処理工程より前に、
前記塗布剤を塗布した表面上に酸化物系セラミックス微粒子を含むペーストをパターン状に塗布する工程と、
前記拡散熱処理の温度よりも低い温度まで昇温し、該昇温後に降温する熱サイクルを含む低温熱処理を、前記ペーストを塗布した後の半導体基板に２回以上繰り返し施す工程を有し、
前記低温熱処理を２回以上繰り返し施した後の半導体基板に前記拡散熱処理を施し、
前記低温熱処理工程における前記熱サイクルの最高温度を３００℃以上６００℃以下、最低温度を１５℃以上３００℃未満とすることを特徴とする太陽電池の製造方法。

【請求項2】

前記酸化物系セラミックス微粒子を、シリカ微粒子又は酸化アルミニウム微粒子とすることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項3】

前記半導体基板をｎ型半導体基板とし、前記半導体基板の前記ホウ素を拡散させた表面を受光面とし、さらに、該受光面上に受光面電極を形成する工程と、前記半導体基板の前記ホウ素を拡散させた表面の反対の表面上に裏面電極を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項4】

前記半導体基板をｐ型半導体基板とし、前記半導体基板の前記ホウ素を拡散させた表面の反対の表面を受光面とし、さらに、該受光面の表層部にｎ型拡散層を形成する工程と、該ｎ型拡散層上に受光面電極を形成する工程と、前記半導体基板の前記ホウ素を拡散させた表面上に裏面電極を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は拡散層を形成する工程を含む太陽電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

単結晶ｎ型シリコン基板を用いた場合の、一般的な高効率型の太陽電池の一例を示した概略図を図２に、断面構造の一例を示した模式図を図３に示す。図２、３に示すように、太陽電池２００は、一般に、受光面にフィンガー電極２０１とバスバー電極２０２から成る受光面電極２０３を有している。フィンガー電極２０１は、受光面の集電電極であり、その幅は数十〜百μｍとされるのが一般的であり、受光面上に多数配設される。また、このフィンガー電極２０１同士の間隔は１ｍｍ〜３ｍｍ程度が一般的である。また、バスバー電極２０２は、太陽電池２００を構成するセルを連結するための集電電極であり、受光面に一般に２本〜４本配設される。これら受光面電極２０３の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法などが挙げられるが、コストの面から、Ａｇなどの金属微粒子を有機バインダーに混ぜた金属ペーストを、スクリーン版などを用いて印刷し、数百度で熱処理を行って基板と接着する方法が広く利用されている。

【0003】

また、図３に示すように、太陽電池２００の受光面の受光面電極２０３以外の部分はＳｉＮ_ｘ等から成る反射防止膜２０４で覆われている。単結晶ｎ型シリコン基板２０５の表面の表層部は基板の導電型と反対のｐ型拡散層２０６が形成されている。また、受光面と反対の面（以下、裏面とも呼称する）には、ｎ型拡散層２０８、裏面パシベーション膜２０９、及び裏面電極２１０が形成されている。特に受光面電極２０３の直下には、ｐ型拡散層２０６と受光面電極２０３の接触抵抗を低下させる目的で、ｐ型拡散層２０６よりも高濃度のｐ型拡散層２０７が形成されている。この高濃度と低濃度のｐ型拡散層（ｐ型の選択エミッタ）２０６、２０７を形成させるための方法がいくつか開示されている。

【0004】

特許文献１には、ドーパントの濃度が互いに異なる２種類の印刷ペーストを用いて拡散層にドーパント濃度の濃淡を形成する技術が開示されている。特許文献１に開示された技術では、互いに濃度が異なる印刷ペーストを作成するために２種類の材料を用意する必要があり、また、２回の印刷工程が必要である。そのため、特許文献１の方法を実施するには手間がかかる。また、特許文献２、特許文献３には、シリコン基板中のボロンが、熱酸化膜中に移動する性質を利用して、拡散層にドーパント濃度の濃淡を形成する技術が開示されている。特許文献２、特許文献３に開示された技術では、一旦ドーパントを拡散したのち、マスクして酸化熱処理するという手間がかかる。

【0005】

特許文献４には、シリコンの微細粒子にドーパントを混合した材料を印刷し、レーザーでドーピングする技術が開示されている。この場合、特殊な材料を用意する必要がある。また、レーザーによる基板へのダメージが不可避であり、製品として不良となってしまい歩留まりが悪化する可能性が有る。特許文献５には、基板表面のダメージ層がドーパントを高濃度に拡散させる性質を利用した技術が開示されている。しかしながら、ダメージ層を選択的に形成する方法が難しく、また、光生成キャリアは、少なからずダメージ層で再結合してしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４−１９７５７８号公報

【特許文献2】特開２０１３−２１９０８０号公報

【特許文献3】特開２０１０−１８６９００号公報

【特許文献4】特開２０１２−１７８５４６号公報

【特許文献5】特開２０１２−４９４２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のように、太陽電池の製造において、半導体基板の表面の表層部に、例えば選択エミッタ等のような、ドーパントの濃度が高い部分とドーパント濃度が低い部分を有する拡散層を形成しようとすると、従来のいずれの製造方法も一定の手間や材料が必要であったり、製造した太陽電池の性能が劣ったり、歩留まりが悪化するなどの問題があった。

【0008】

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、煩雑な工程や特殊な材料を用意する必要がなく、簡便な方法でドーパントの濃度が高濃度の部分と低濃度の部分を有する拡散層を形成でき、性能の良い太陽電池を低コストで歩留まり良く得られる太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板の表面にホウ素を含む塗布剤を塗布する工程と、前記半導体基板の前記塗布剤が塗布された表面の表層部に前記ホウ素を拡散させる拡散熱処理を施す工程とを有する太陽電池の製造方法であって、前記拡散熱処理工程より前に、前記塗布剤を塗布した表面上に酸化物系セラミックス微粒子を含むペーストをパターン状に塗布する工程と、前記拡散熱処理の温度よりも低い温度まで昇温し、該昇温後に降温する熱サイクルを含む低温熱処理を、前記ペーストを塗布した後の半導体基板に１回以上施す工程を有し、前記低温熱処理を１回以上施した後の半導体基板に前記拡散熱処理を施すことを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。

【0010】

ホウ素源の塗布後、パターン状に酸化物系セラミックス微粒子を含むペースト（以下単に「酸化物ペースト」とも称する）を塗布し、その後、低温熱処理を加えることでホウ素源は酸化物ペースト側に移動する。その後、拡散熱処理を加えることで、半導体基板の表面に酸化物ペーストが塗布された部分では低濃度、非塗布部は高濃度のホウ素拡散層を形成できる。本発明の方法であれば、煩雑な工程や特殊な材料を用意する必要がなく、簡便な方法でホウ素の濃度が高い部分と低い部分を有する拡散層を形成でき、性能の良い太陽電池を低コストで得ることができる。

【0011】

このとき、前記酸化物系セラミックス微粒子を、シリカ微粒子又は酸化アルミニウム微粒子とすることができる。

【0012】

酸化物系セラミックス微粒子の中でも、これらのような微粒子が汎用で扱いやすいため好ましい。

【0013】

またこのとき、前記低温熱処理工程における前記熱サイクルの最高温度を３００℃以上６００℃以下、最低温度を１５℃以上３００℃未満とすることが好ましい。

【0014】

このような温度範囲にて、低温熱処理を加えることで、その後の拡散熱処理においてより確実にホウ素の濃度が高い部分と低い部分を有する拡散層を形成できる。

【0015】

また、本発明の太陽電池の製造方法は、前記半導体基板をｎ型半導体基板とし、前記半導体基板の前記ホウ素を拡散させた表面を受光面とし、さらに、該受光面上に受光面電極を形成する工程と、前記半導体基板の前記ホウ素を拡散させた表面の反対の表面上に裏面電極を形成する工程とを含むことができる。

【0016】

太陽電池の製造において、半導体基板としてｎ型半導体基板を使用する場合、本発明の太陽電池の製造方法を利用すれば、受光面にホウ素を拡散したｐ型の選択エミッタを有する高効率型の太陽電池を簡便な方法で製造できる。

【0017】

また、本発明の太陽電池の製造方法は、前記半導体基板をｐ型半導体基板とし、前記半導体基板の前記ホウ素を拡散させた表面の反対の表面を受光面とし、さらに、該受光面の表層部にｎ型拡散層を形成する工程と、該ｎ型拡散層上に受光面電極を形成する工程と、前記半導体基板の前記ホウ素を拡散させた表面上に裏面電極を形成する工程とを含むことができる。

【0018】

太陽電池の製造において、半導体基板としてｐ型半導体基板を使用する場合、本発明の太陽電池の製造方法を使用すれば、ｐ型半導体基板の受光面の反対の面である裏面にホウ素濃度の高い部分と低い部分を有する拡散層を簡便に形成できる。これにより、例えば、ホウ素濃度の高い部分に電極を局在させ、非電極部をＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ：裏面電界）層とした太陽電池などを容易に製造できる。

【発明の効果】

【0019】

本発明の太陽電池の製造方法であれば、煩雑な工程や特殊な材料を用意する必要がなく、簡便な方法でドーパントの濃度が高濃度の部分と低濃度の部分を有する拡散層を形成でき、性能の良い太陽電池を低コストで歩留まり良く得られる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の太陽電池の製造方法において、シリカペースト（酸化物ペースト）をパターン状に印刷塗布した後のｎ型半導体基板の概観図である。

【図2】一般的な太陽電池の構成の一例を示した概略図である。

【図3】一般的な太陽電池の断面構造の一例を示した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0022】

以下に説明する本発明の太陽電池の製造方法の具体例では、ｎ型半導体基板を使用して太陽電池を製造する場合を主に説明する。しかしながら、本発明の太陽電池の製造方法は以下に説明する具体例に限定されず、ｐ型半導体基板を使用して太陽電池を製造してもよい。

【0023】

（半導体基板の準備工程）
太陽電池の製造に使用できるｎ型半導体基板として、高純度シリコンにリン、ヒ素、又はアンチモンのようなＶ族（１５族）元素をドープし、比抵抗０．１〜５Ω・ｃｍとしたアズカット単結晶｛１００｝ｎ型シリコン基板（以下、単にｎ型シリコン単結晶基板と呼称することも有る）を用意することができる。ｎ型シリコン単結晶基板は、ＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法、ＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ）法などの方法によって作製されたものでよい。また、基板は必ずしも単結晶シリコンである必要はなく、多結晶シリコンでもかまわない。

【0024】

（ダメージ除去工程）
次に、インゴットからスライスされる際及び研削される際にシリコン単結晶基板に形成される表面の機械的ダメージを、濃度５〜６０％の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような高濃度のアルカリ、又はふっ酸と硝酸の混酸などを用いてエッチングすることができる。ダメージ除去工程は、次工程のテクスチャ形成条件によっては、必ずしも必要ではなく、省略することも可能である。

【0025】

（テクスチャ形成工程）
引き続き、ｎ型シリコン単結晶基板の表面にテクスチャと呼ばれる微小な凹凸形成を行う。テクスチャは太陽電池の反射率を低下させるための有効な方法である。テクスチャは、加熱した水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ溶液（例えば、濃度１〜１０％、温度６０〜９０℃）中に、ｎ型シリコン単結晶基板を１０分から３０分程度浸漬することで作製できる。上記溶液中に、所定量の２−プロパノールを溶解させ、反応を促進させることが多い。

【0026】

（洗浄工程）
ｎ型シリコン単結晶基板の表面にテクスチャを形成した後、塩酸、硫酸、硝酸、ふっ酸等、もしくはこれらの混合液の酸性水溶液中で洗浄する。

【0027】

（ホウ素を含む塗布剤の塗布工程）
次に、ホウ素を含む塗布剤をｎ型シリコン単結晶基板の表面に塗布する。この説明では、半導体基板をｎ型半導体基板としているため、半導体基板のホウ素を拡散させる表面を受光面とすることができる。塗布剤は、少なくともホウ素源と、溶媒から成るものとできる。ホウ素源としては、メタホウ酸ナトリウム、四ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩が使用できるが、特にこれらに限定されることは無く、ホウ酸などを使用しても良い。溶媒としては、水、エタノール、又はメタノール等のアルコールが使用できる。さらに、溶媒にポリビニルアルコール等を添加して増粘させてもよい。塗布方法は、ｎ型シリコン単結晶基板の表面に塗布剤を塗布できれば良く、スクリーン印刷や、スピン塗布等のいずれでもよい。また、塗布剤の塗布後、適宜乾燥させても良い。

【0028】

（酸化物系セラミックス微粒子を含むペーストの塗布工程）
次に、ｎ型シリコン単結晶基板の塗布剤を塗布した表面上、すなわち太陽電池としたときに受光面となる面上に酸化物系セラミックス微粒子を含むペーストをパターン状に塗布する。酸化物ペーストは酸化物系セラミックス微粒子、有機バインダー、有機溶剤から構成されるものとすることができる。

【0029】

酸化物系セラミックス微粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、フェライト、フォルステライト、ムライト、ステアタイト、コーディエライト等からなる微粒子が挙げられ、いずれの微粒子を用いてもかまわない。この中でも特に、シリカ微粒子及びアルミナ（酸化アルミニウム）微粒子が汎用で扱いやすく好ましい。以下、酸化物系セラミックス微粒子としてシリカ微粒子を使用する場合を説明する。

【0030】

有機バインダーの具体例としては、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂（ポリアクリル酸類及びそれらの塩、ヒドロキシエチルアクリレートのホモポリマー及びコポリマー、ヒドロキシプロピルアクリレートのホモポリマー及びコポリマー、ヒドロキシブチルアクリレートのホモポリマー及びコポリマー）、ポリビニルアセタール樹脂（ポリビニルアセテート又は加水分解度が６０質量％以上、好ましくは８０質量％以上である加水分解ポリビニルアセテート、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール）、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、メタクリル樹脂（ポリメタクリル酸類及びそれらの塩、ヒドロキシメタクリレートのホモポリマー及びコポリマー、ヒドロキシエチルメタクリレートのホモポリマー及びコポリマー）、ポリスチレン系樹脂、ノボラック型フェノール系樹脂、ポリエステル樹脂、合成ゴム、天然ゴム（アラビアゴム）等が挙げられる。

【0031】

固形分である微粒子シリカと上記の物質から１種以上選択される有機バインダーを組み合わせることで、チクソ剤としても機能する。これにより、高剪断応力発生時と低剪断応力発生時におけるペースト粘度の比を大きくすることができる。

【0032】

また本発明において、有機溶剤は、その沸点が１００℃以上の高沸点溶剤であることが好ましい。これは、溶剤の揮発が抑制されてペーストの組成変化が少なくなり、安定した印刷を行うことが可能となるためである。

【0033】

特に、好適な有機溶剤の具体例を挙げるなら、高沸点溶剤としてＴＰＭ（イソブチル酸３−ヒドロキシ−２，２，４−トリメチルペンチルエステル：Ｉｓｏｂｕｔｙｌｉｃ Ａｃｉｄ ３−Ｈｙｄｒｏｘｙ−２，２，４−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｅｎｔｙｌ Ｅｓｔｅｒ）を用いることができる。しかしながら、高沸点溶剤として使用可能な化合物はこれに限定されない。

【0034】

例えば、高沸点溶剤としては、脂肪族炭化水素系溶剤、カルビトール系溶剤、セロソルブ系溶剤、高級脂肪酸エステル系溶剤、高級アルコール系溶剤、高級脂肪酸系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤等が挙げられる。カルビトール系溶剤としては、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール等が挙げられ、セロソルブ系溶剤としては、エチルセロソルブ、イソアミルセロソルブ、ヘキシルセロソルブ等が挙げられる。また、高級脂肪酸エステル系溶剤としては、ジオクチルフタレート、ジブチルコハク酸イソブチルエステル、アジピン酸イソブチルエステル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ−２エチルヘキシル等が挙げられ、高級アルコール系溶剤としては、メチルヘキサノール、オレイルアルコール、トリメチルヘキサノール、トリメチルブタノール、テトラメチルノナノール、２−ペンチルノナノール、２−ノニールノナノール、２−ヘキシルデカノール等が挙げられる。また、高級脂肪酸系溶剤としては、カプリル酸、２−エチルヘキサン酸、オレイン酸が挙げられ、芳香族炭化水素系溶剤としては、ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ジペンチルベンゼン、ジイソプロピルナフタレン等が挙げられる。

【0035】

これらの有機溶剤は、単独で用いることができるが、粘度の調整等、固形分である微粒子シリカの有機バインダーへの分散性、テクスチャの付いたシリコン結晶基板との濡れ性等を調整するため、適宜複数種を併用して用いることもできる。

【0036】

ペーストの塗布方法としてはスクリーン印刷法が最も簡便で好ましいが、その他にも、インクジェット法なども使用できる。ペーストの塗布方法は特に限定されることは無く、パターンが描ければ、そのような方法でも使用できる。

【0037】

図１に示すように、ｎ型シリコン単結晶基板１０の受光面となる面におけるペーストのパターンは、ペーストが印刷されていない非印刷部１２の幅が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのライン状になるようにすると、高いセル特性が得られるため好ましい。すなわち、ペーストのパターンは、図１に示すペーストの印刷部１１の周期ｃが１ｍｍ〜３ｍｍ、印刷部１１の幅ｄが０．５ｍｍ〜２．９ｍｍであるライン状とすることが好ましい。

【0038】

（低温熱処理工程）
続いて、パターン状にペーストが塗布されたｎ型シリコン単結晶基板１０を低温熱処理する。本発明における低温熱処理とは、後工程である拡散熱処理の温度よりも低い温度まで昇温し、昇温後に降温する熱サイクルを含む熱処理である。また、昇温後、温度を一定温度に保持した後、降温を行っても良い。

【0039】

本発明では、低温熱処理工程における熱サイクルの最高温度を３００℃以上６００℃以下、最低温度を１５℃以上３００℃未満とすることが好ましい。ここでいう最高温度とは昇温終了後、降温開始前の温度のことであり、最低温度とは降温終了時の温度のことである。例えば、低温熱処理は、この最高温度を３００℃〜６００℃として昇温し、ｎ型シリコン単結晶基板１０を数分〜数十分間加熱し、最低温度を室温付近として降温するといった熱サイクルを有する熱処理とすることができる。低温熱処理の際の雰囲気は酸素雰囲気又は空気であることが望ましい。また、低温熱処理は複数回繰り返して行っても良い。

【0040】

（拡散熱処理工程）
低温熱処理の後、低温熱処理よりも高温の、例えば、９００℃〜１０００℃の拡散熱処理を施す。これにより、シリカペースト印刷部、すなわち、図１における印刷部１１付近のｎ型シリコン単結晶基板１０の受光面となる面の表層部では比較的低濃度のホウ素拡散層が形成される。一方で、シリカペースト非印刷部、すなわち、図１における非印刷部１２付近のｎ型シリコン単結晶基板１０の受光面となる面の表層部では比較的高濃度のホウ素拡散層が形成される。

【0041】

拡散層におけるホウ素の濃度の差は、以下のように生じると考えられる。低温熱処理によりホウ素は酸化ホウ素に変化する。酸化ホウ素は融点が低いため、３００℃〜６００℃程度の温度下では液体として存在する。液体の酸化ホウ素にシリカ（二酸化ケイ素）が接触していると、接触部での二酸化ケイ素の溶解が進行する。そして、降温冷却時にシリカ−酸化ホウ素の中間相が形成され、シリカ印刷部での純粋な酸化ホウ素濃度は減少する。この状態で、９００℃〜１０００℃の拡散熱処理を施すと、シリカ印刷部では、シリカ非印刷部に比べ基板中に拡散するホウ素濃度を小さくすることができる。さらに、昇温〜降温の熱サイクルを繰り返す、すなわち低温熱処理を繰り返し施すことで、この反応はさらに進行する。すなわち、低温熱処理を繰り返し施せば、シリカ印刷部・非印刷部の濃度差をより大きくすることができる。シリカを他の酸化物系セラミックスに置き換えても同様の現象が発現する。

【0042】

また、拡散熱処理は以下のような態様で行ってよい。まず、一般的なシリコン太陽電池は、ｐｎ接合を受光面にのみ形成する必要がある。受光面にのみｐｎ接合を形成するために、拡散熱処理時に２枚の基板の受光面となる面同士を重ね合わせた状態で拡散熱処理したり、拡散熱処理前に裏面（受光面となる面とは逆の面）にＳｉＯ_２膜やＳｉＮ_ｘ膜などを拡散マスクとして形成したりして、裏面にＰＮ接合ができないような工夫を施してもよい。特に、ｎ型シリコン単結晶基板の受光面となる面同士を重ね合わせ２枚１組として、拡散熱処理を行い、その際に、例えば、オキシ塩化リンガスを炉内に導入することができる。このような方法であれば、ホウ素の拡散と同時に、ｎ型シリコン単結晶基板の裏面上にｎ型拡散層も形成することができる。

【0043】

（ガラス除去工程）
次に、熱処理によって生成した、基板の表面のガラスをふっ酸などで除去する。

【0044】

（反射防止膜形成工程）
次いで、受光面の反射防止膜形成を行う。反射防止膜としては、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜が利用できる。シリコン窒化膜を形成する場合は、プラズマＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用い約１００ｎｍの膜厚で製膜することが好ましい。シリコン窒化膜の原料となる反応ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ_４）及びアンモニア（ＮＨ_３）を混合して用いることが多いが、ＮＨ_３の代わりに窒素を用いることも可能である。また、プロセス圧力の調整、反応ガスの希釈のため、反応ガスに水素を混合することもある。シリコン酸化膜を形成する場合は、ＣＶＤ法でもよいが、熱酸化法により得られるシリコン酸化膜の方が高いセル特性が得られる。

【0045】

（裏面電極形成工程）
次いで、裏面電極として、例えば、Ａｇを含有するペーストをスクリーン印刷法で形成する。電極形成領域は裏面全面でもよいが、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜で裏面全面を被覆し、一部をレーザー等で開口して開口部のみ電極を形成する局在電極方式でもよい。また、裏面電極形成方法はスクリーン印刷に限らず、蒸着やスパッタを用いて形成してもかまわない。

【0046】

（受光面電極形成工程）
受光面電極形成にはスクリーン印刷法を用いることが好ましく、Ａｇ粉末とガラスフリットを有機物バインダーと混合したＡｇペーストを印刷することが好ましい。この際、最初に印刷したシリカペースト非印刷部と同じ箇所にＡｇペーストを印刷する。具体的には、開口が４０μｍ〜１００μｍであり、シリカペースト印刷部の周期（図１参照）と同じ周期の開口を有するスクリーン製版を用意しておき、シリカペースト非印刷部と受光面電極が重なるよう基板位置を調整して印刷すればよい。受光面電極の形成方法はスクリーン印刷法に限定されることは無く、シリカペースト非印刷部と同じ場所に電極形成できれば、インクジェット法でもよく、また、マスクを用いたスパッタ法や蒸着法でもかまわない。

【0047】

以上のように、Ａｇペーストを印刷した後、焼成して電極を形成する。ＡｇペーストをＳｉＮ_ｘ膜上に形成しても、熱処理によりＳｉＮ_ｘ膜にＡｇ粉末を貫通させ（ファイアースルー）、電極とシリコンを導通させることができる。裏面電極および受光面電極の焼成は一度に同時に行うことも可能である。焼成は、通常７００〜８００℃の温度で５〜３０分間処理することで行うことができる。受光面電極と裏面電極の形成は順序を逆にしても良い。このようにして、ｎ型半導体基板を使用して太陽電池を製造することができる。

【0048】

以上、ｎ型シリコン単結晶基板を使用して太陽電池を製造する例を説明した。一方、ｐ型基板を使用する場合、基板の表面にホウ素を拡散させる手順は、ｎ型シリコン単結晶基板を使用した場合と同様とすることができる。また、ｐ型基板を使用する場合、ホウ素を拡散させた表面を裏面、その反対の表面を受光面とできる。

【0049】

この場合、上述の半導体基板の準備工程から拡散熱処理工程までに加えて、受光面となる面の表層部にｎ型拡散層を形成する工程、ｎ型拡散層上に受光面電極を形成する工程、半導体基板の裏面上に裏面電極を形成する工程を加えることができる。本発明の製造方法を、ｎ型シリコン単結晶基板を使用した太陽電池の製造に適用する場合、基板の裏面にホウ素濃度の高い部分と低い部分を有する拡散層を形成することができるため、裏面電極を局在させ、非電極部をＢＳＦ（裏面電界）層とした構造の太陽電池を製造することが可能である。

【実施例】

【0050】

以下、本発明の実施例及び比較例を示して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に限定されるものではない。

【0051】

本発明の有効性を確認するため、以下に説明するような実施例１、２、比較例３にて製造した太陽電池の特性の比較を行った。まず、厚さ２００μｍ、比抵抗１Ω・ｃｍの、リンドープ｛１００｝ｎ型アズカットシリコン基板１８枚を準備した。続いて、全基板の受光面となる表面に対しホウ酸２％水溶液をスピン塗布した。

【0052】

（実施例１）
上記のように準備したホウ酸塗布後の基板を、６枚取り出し、取り出された基板に対し、シリカペーストをパターン印刷した。シリカペーストとして、ポリビニルアルコール２３％、シリカ２３％、エタノール４７％、水７％の混合物を用いた。印刷にはスクリーン印刷機を用いた。シリカペーストの印刷部の幅は１．６ｍｍ、周期は２．０ｍｍとした。

【0053】

これらをベルト炉に投入し、最高温度４００℃で５分ほどの熱処理を施して室温まで冷却した（低温熱処理）。

【0054】

次いで、横型炉にて低温熱処理後の基板を拡散熱処理した。拡散熱処理条件としては、９５０℃まで昇温して３０分維持とした。この際、ホウ酸塗布面（受光面となる面）同士を重ね合わせ２枚１組とし、横型炉内にオキシ塩化リンを導入して裏面側にはリンの拡散層を形成した。拡散熱処理後、濃度１２％のふっ酸に浸漬することで表面ガラスを除去した。

【0055】

以上の処理の後、プラズマＣＶＤ装置を用いて受光面となる面に反射防止膜としてＳｉＮ_ｘ膜を形成した。次いで裏面にも同じ条件でＳｉＮ_ｘ膜を形成した。次に、裏面電極としてＡｇペーストを裏面全面に櫛歯状にスクリーン印刷し乾燥した。次いで、受光面となる面のシリカペースト非印刷部に重なるようにＡｇペーストを印刷して乾燥し、７８０℃の空気雰囲気下で焼成して太陽電池を完成させた。

【0056】

このように製造した太陽電池の擬似太陽光下での電流電圧特性を測定した。特性評価は、２５℃の雰囲気の中、ソーラーシミュレーター（照射強度：１ｋＷ／ｍ^２、スペクトル：ＡＭ１．５グローバル）の下で電気測定（短絡電流密度、開放電圧、曲線因子（形状因子）、変換効率）を行った。

【0057】

（実施例２）
上記のホウ酸塗布後の基板のうち実施例１とは別の６枚の基板を取り出して使用し、基本的に実施例１と同様の手順で太陽電池を製造した。ただし、実施例２では実施例１で行ったベルト炉を用いた熱処理を２回行うことで、低温熱処理を２回施した。このように製造した太陽電池の擬似太陽光下での電流電圧特性を、実施例１と同様に測定した。

【0058】

（比較例１）
上記のホウ酸塗布後の基板うち、残りの６枚の基板を使用し、基本的に実施例１と同様の手順で太陽電池を製造した。ただし、比較例１では、基板の表面へのシリカペーストの印刷を行わず、ベルト炉を用いた低温熱処理も行わなかった。

【0059】

表１に、実施例１、２、比較例１における実施結果をまとめたもの示す。表１に示す数値は、全て平均値である。

【0060】

【表1】

【0061】

実施例１、２では、本願の太陽電池の製造方法により選択エミッタが形成されたため、短絡電流及び開放電圧が大きく改善し、変換効率も改善した。このように、簡便な方法で選択エミッタを形成でき、容易に性能の良い太陽電池が得られることが確認された。

【0062】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0063】

１０…ｎ型半導体基板、 １１…印刷部、 １２…非印刷部。

【図1】

【図2】

【図3】