(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型を有する半導体基板と、前記第１導電型と異なる第２導電型を有し、前記半導体基板上の一部に形成された半導体層と、該半導体層上に配置された第１電極と、前記半導体基板上の前記半導体層の非形成領域に配置された第２電極と、を備えた太陽電池素子の製造方法であって、
前記第１電極及び前記第２電極の各形状を認識し、該各形状の情報を取得する認識工程と、前記情報に基づき、前記各形状に応じて前記半導体層を除去する部分を決定し、前記各形状に合わせて前記第１電極と前記第２電極との間に位置する前記半導体層の一部を除去する除去工程とを備えた太陽電池素子の製造方法。
【請求項２】
前記認識工程は、前記第１電極及び前記第２電極の各形状を撮像して行うことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項３】
前記除去工程は、レーザ加工、サンドブラスト加工、エッチング加工またはダイシング加工であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板はシリコン基板であり、
前記除去工程は、ＹＶＯ４レーザによるレーザ加工であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項５】
第１導電型を有する半導体基板と、前記第１導電型と異なる第２導電型を有し、前記半導体基板上の一部に形成された半導体層と、該半導体層上に配置された第１電極と、前記半導体基板上の前記半導体層の非形成領域に配置された第２電極と、を備えた太陽電池素子の製造装置であって、
前記第１電極及び前記第２電極の各形状を認識し、該各形状の情報を取得する撮像部と、前記情報に基づき、前記各形状に応じて前記半導体層を除去する部分を決定し、前記各形状に合わせて前記第１電極と前記第２電極との間に位置する前記半導体層の一部を除去する加工部と、を備えた太陽電池素子の製造装置。
【請求項６】
前記加工部は、レーザ装置、サンドブラスト装置、エッチング装置またはダイシング装置であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池素子の製造装置。
【請求項７】
前記加工部は、前記半導体基板が配置される載置面を有する載置台をさらに備え、
前記載置台は、前記半導体基板を前記撮像部の直下に、順次、搬送する可動機構を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー問題や環境問題の深刻化に伴い、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子を用いた太陽光発電が注目を集めている。
【０００３】
この太陽電池素子は、単結晶または多結晶シリコン基板を使用したものが主流となっており、市場からはより高効率で安価な太陽電池素子が望まれている。このため光電流を増加させるために受光面側に配置された電極の一部又は全部を裏面側に配置したバックコンタクト型太陽電池素子が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
また上記のシリコン基板を使用した太陽電池素子の製造工程には、例えばＰ型の導電型を有するシリコン基板の表面にリンなどを拡散してＮ型の導電型を有する半導体層を形成してＰＮ接合を形成した後、Ｐ型とＮ型を分離（ＰＮ分離）する工程がある。このＰＮ分離は、シリコン基板の表面に形成された半導体層の一部をレーザで除去することによって行われていた（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−８２８１１号公報
【特許文献２】特開平５−７５１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のレーザによるＰＮ分離は、シリコン基板の標準的な外形形状を基準として、レーザを走査するプログラムが組まれており、このプログラムに基づいて、レーザを照射することによって半導体層を除去していた。しかしながら、シリコン基板には寸法や形状の大きさにばらつきがあり、高精度に半導体層を除去できない場合があった。特に、上述のバックコンタクト型太陽電池素子では、プラス側とマイナス側の電極の双方が裏面側に配置されるため、各電極が緻密に配置される。そのため、均一のパターン形状を有する電極を全てのシリコン基板に形成するのが困難であった。このように、シリコン基板同士で電極パターンに位置ずれが生じていると、目的の位置でＰＮ分離が行われず、リーク電流が増大し、光電変換効率が低下する可能性があった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は太陽電池素子が有する電極の形状のばらつきの影響を受けにくい太陽電池素子の製造方法および製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る太陽電池素子の製造方法は、第１導電型を有する半導体基板と、前記第１導電型と異なる第２導電型を有し、前記半導体基板上の一部に形成された半導体層と、該半導体層上に配置された第１電極と、前記半導体基板上の前記半導体層の非形成領域に配置された第２電極と、を備えた太陽電池素子の製造方法であって、前記第１電極及び前記第２電極の各形状を認識し、該各形状の情報を取得する認識工程と、前記情報に基づき、前記各形状に応じて前記半導体層を除去する部分を決定し、前記各形状に合わせて前記第１電極と前記第２電極との間に位置する前記半導体層の一部を除去する除去工程とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第１導電型を有する半導体基板と、前記第１導電型と異なる第２導電型を有し、前記半導体基板上の一部に形成された半導体層と、該半導体層上に配置された第１電極と、前記半導体基板上の前記半導体層の非形成領域に配置された第２電極と、を備えた太陽電池素子の製造装置であって、前記第１電極及び前記第２電極の各形状を認識し、該各形状の情報を取得する撮像部と、前記情報に基づき、前記各形状に応じて前記半導体層を除去する部分を決定し、前記各形状に合わせて前記第１電極と前記第２電極との間に位置する前記半導体層の一部を除去する加工部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る太陽電池素子の製造方法及び太陽電池素子の製造装置によれば、個々の半導体基板に形成された電極の形状を認識し、電極の形状に応じて半導体層を除去する位置を決定できるため、電極の位置が設計された位置よりずれていた場合であっても、所望の位置で半導体層を除去できる。その結果、本発明の製造方法及び製造装置によれば、第１導電型と第２導電型の分離を精度良く行うことができるため、リーク電流を低減した太陽電池素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態で製造される太陽電池素子の一例を示すものであり、（ａ）は太陽電池素子の裏面側から見た平面図であり、（ｂ）は受光面側から見た平面図である。
【図２】図１（ｂ）のＹ−Ｙ線の断面を模式的に示した模式図である。
【図３】本発明の太陽電池素子の製造装置の実施形態の一例を示す模式図である。
【図４】図１（ａ）のＡ部の部分拡大図である。
【図５】溝の形状を説明するための部分拡大図である。
【図６】本発明の太陽電池素子の製造装置の他の実施形態の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の太陽電池素子の製造方法または太陽電池素子の製造装置で製造される太陽電池素子の実施形態について説明する。
【００１３】
＜太陽電池素子＞
太陽電池素子Ｘは、図１及び図２に示すように、主として太陽光を受光する受光面１ａ及び該受光面１ａの裏側に相当する裏面１ｂを有する半導体基板１と、半導体基板１上に形成された半導体層２と、貫通孔３と、第１電極４と、第２電極５と、を備えている。
【００１４】
半導体基板１は、入射された光を電気に変換する機能を有している。このような半導体基板１は、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン等で構成されており、例えば１辺が１５０〜１６０ｍｍ程度の矩形の平板状のものである。また、半導体基板１は、第１導電型（例えば、Ｐ型）を有している。そして、半導体基板１上（半導体基板１の表面）には、第２導電型（例えば、Ｎ型）の半導体層２が形成されており、この半導体基板１と半導体層２との界面でＰＮ接合が形成されている。
【００１５】
半導体層２は、半導体基板１としてＰ型のシリコン基板を使用する場合、Ｎ型を呈するように、例えばリンなどを半導体基板１の表面に拡散させることによって形成できる。また、半導体層２は、半導体基板１に貫通孔３を形成した後に上記したリンを拡散させることによって、半導体基板１の受光面１ａに第一半導体層２ａ、貫通孔３の内壁に第二半導体層２ｂ、及び半導体基板１の裏面１ｂに第三半導体層２ｃを形成できる。
【００１６】
第１電極４は、表面電極４ａと、貫通孔３内に配置された貫通電極４ｂと、裏面電極４ｃと、を有している。また、第１電極４は、半導体層２上に形成されており、表面電極４ａは第一半導体層２ａと接合しており、貫通電極４ｂは第二半導体層２ｂと接合しており、裏面電極４ｃは第三半導体層２ｃと接合している。表面電極４ａ及び裏面電極４ｃは、貫通電極４ｂを介して電気的に接続されている。そのため、表面電極４ａ及び裏面電極４ｃは、貫通孔３の開口部の少なくとも一部と重なるように形成される。また、第１電極４は、例えば銀などを主成分とした電極材料をスクリーン印刷してパターニングした後、焼成することによって形成することができる。例えば受光面上に線状の集電電極を有することによって、発生したキャリアを受光面側でも効率よく集電することができる。
【００１７】
表面電極４ａは、例えば、図１（ｂ）に示すように、半導体基板１で発生したキャリアを収集すべく、複数の線状の電極により構成されている。さらに、表面電極４ａは、この線状電極に加え、この線状電極と略垂直に交わる縦方向の電極により貫通電極４ｂの少なくとも１つと接続されており、これにより一つの貫通電極４ｂに、複数の線状電極を接続できる。
【００１８】
第２電極５は、半導体基板１上の半導体層２が形成されていない領域（非形成領域）に形成されている。そのため、第１電極４と第２電極５とは、互いに異なる導電型を呈した半導体に接合しているので、極性が異なっている。第２電極５は、図２に示すように、高濃度ドープ層６を介して半導体基板１と接合させてもよい。高濃度ドープ層６は、半導体基板１の裏面１ｂにおいて、半導体層２が形成された領域及び貫通孔３近傍領域以外の略全面に、ボロンやアルミニウムを高濃度に拡散してもよい。ここで高濃度とは、半導体基板１における一導電型不純物の濃度よりも不純物濃度が大きいことを意味する。
【００１９】
第２電極５は、半導体基板１で生成されたキャリアを集電する集電電極５ａと、該集電電極５ａで集められたキャリアを外部に取り出す出力取出電極５ｂと、を有している。集電電極５ａは、例えば、アルミニウムや銀を主成分とする材料で形成され、本実施形態では半導体基板１の裏面１ｂの略全面に設けられている。なお、集電電極５ａの電極材料としてアルミニウムを用いれば、電極材料を焼成して集電電極５ａを形成する際に、高濃度ドープ層６を同時に形成することができる。また、出力取出電極５ｂは、集電電極５ａの一部と電気的に接続するように設けられており、銀などの材料で形成されている。
【００２０】
また、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、裏面電極４ｃおよび出力取出電極５ｂが半導体基板１の裏面１ｂ側に設置され、裏面電極４ｃと出力取出電極５ｂが直線上に交互に並ぶように矩形状に形成されている。このような電極形状であれば、裏面電極４ｃの矩形状電極間に複数の出力取出電極５ｂを設けることができるため、出力部の面積を増やすことができ、集電電極５ａで収集されるキャリアを効率良く出力できる。
【００２１】
また、本実施形態では、図２に示すように、半導体基板１（第一半導体層２ａ）の上面に反射防止膜７を設けてもよい、このような反射防止膜７としては、例えば、屈折率１．８〜２．３程度、厚み５００〜１２００Å程度の窒化シリコン膜などを用いることができる。
【００２２】
そして、本実施形態では、図１（ａ）及び図２に示すように、ＰＮ分離を行うための溝８（第１溝８ａ、第２溝８ｂ）が形成されている。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、第１溝８ａは、裏面１ｂにおける半導体基板１の端部と集電電極５ａとの間に形成されており、第２溝８ｂは、裏面電極４ｃと集電電極５ａ及び出力取出電極５ｂとの間で、裏面電極４ｃを取り囲むように形成されている。
【００２３】
≪太陽電池素子の製造方法≫
次に、太陽電池素子の製造方法の一例について説明する。
【００２４】
＜半導体基板の準備工程＞
まず、半導体基板１として、例えば、１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度ドープされたＰ型のシリコン基板を準備する。このようなシリコン基板は、シリコンインゴットから切り出された単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板から成り、その大きさは例えば、１５ｃｍ〜２０ｃｍ角程度の矩形状で、厚みは３００〜１５０μｍ程度である。なお、シリコン基板の切り出し（スライス）に伴う基板表層部の機械的ダメージ層や汚染層を除去するために、この基板の受光面側及び裏面側の表層部をＮａＯＨやＫＯＨ、あるいはフッ酸と硝酸の混合液などでそれぞれ１０〜２０μｍ程度エッチングし、その後、純水などで洗浄する。このエッチングにより半導体基板１の受光面側に、光反射率の低減を効果的に行うための凹凸構造を形成することができる。
【００２５】
＜貫通孔の形成工程＞
次に、半導体基板１の受光面１ａから裏面１ｂに向かって貫通する貫通孔３を形成する。貫通孔３は、例えば、機械的ドリル、ウォータージェット或いはレーザ装置等を用いて、半導体基板１の裏面側から受光面側に向けて形成される。貫通孔３は一定のピッチで複数形成され、貫通孔３の直径は５０μｍ以上３００μｍ以下であればよく、受光面側と裏面側の開口部の直径が異なってもよい。
【００２６】
＜半導体層の形成工程＞
次に、半導体基板１に第一半導体層２ａ、第二半導体層２ｂ及び第三半導体層２ｃを形成する。このような半導体層を形成するためのＮ型化ドーピング元素としては、Ｐ（リン）を用い、シート抵抗が６０〜３００Ω／□程度のＮ＋型とする。これによって上述のＰ型バルク領域との間にＰＮ接合部が形成される。なお、第一半導体層２ａ、第二半導体層２ｂ及び第三半導体層２ｃは、ＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）を拡散源とした気相熱拡散法を用いれば半導体基板１の両面および貫通孔３内壁に、同時に各半導体層を形成することができる。
【００２７】
＜反射防止膜の形成工程＞
次に、第一半導体層２ａの上に、反射防止膜７を形成する。反射防止膜７は、例えば、ＰＥＣＶＤ法、蒸着法またはスパッタ法などを用いて第一半導体層２ａの上に厚みが５００〜１２００Å程度の窒化シリコン膜を形成することによって得ることができる。
【００２８】
＜高濃度ドープ層の形成工程＞
高濃度ドープ層６は、Ｂ（ボロン）やＡｌ（アルミニウム）等の不純物元素を１×１０１８〜５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の濃度で半導体基板１にドープすることによって形成する。このような高濃度ドープ層６は、集電電極５ａとの間でオーミックコンタクトが可能なＰ＋型層となる。なお、不純物元素としてアルミニウムを用いる場合は、例えば、アルミニウム粉末と有機ビヒクル等からなるアルミニウムペーストを印刷法で塗布した後、温度７００〜８５０℃程度で熱処理（焼成）してアルミニウムを半導体基板１に向けて拡散すればよい。この場合、アルミニウムペースト印刷面だけに所望の拡散領域を形成できる。また、焼成後のアルミニウムは、除去せずにそのまま集電電極５ａとして利用することもできる。
【００２９】
＜電極の形成工程＞
次に、半導体基板１に表面電極４ａ及び貫通電極４ｂを形成する。これらの電極は、半導体基板１の受光面１ａに、銀等からなる導電性ペーストをスクリーン印刷法等による塗布法を用いて、所望のパターン形状となるように塗布する。このとき、貫通孔３内にも導電性ペーストを充填してもよい。次いで、導電性ペーストを焼成し、表面電極４ａ及び貫通電極４ｂを形成する。ここで、導電性ペーストが銀を主成分とする材料であれば、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成すればよい。
【００３０】
次に、半導体基板１の裏面１ｂ上に、集電電極５ａを形成する。集電電極５ａは、上述した塗布法を用いて、半導体基板１の裏面に例えばアルミニウム等からなる導電性ペーストを塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより集電電極５ａを形成する。
【００３１】
次いで、半導体基板１の裏面１ｂに、裏面電極４ｃ及び出力取出電極５ｂを形成する。これらの電極は、上述した塗布法を用いて、半導体基板１の裏面１ｂに例えば銀等からなる導電性ペーストを所望の電極パターンになるように塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより裏面電極４ｃ及び出力取出電極５ｂを形成する。
【００３２】
＜ＰＮ分離工程＞
次に、ＰＮ分離の方法について説明する。本実施形態では、半導体基板１の裏面電極４ｃ（第１電極）及び集電電極５ａ（第２電極）又は出力取出電極５ｂ（第２電極）の少なくとも一方の電極パターン形状を認識し、該形状の情報を取得する認識工程と、前記情報に基づき半導体層２を除去する部分を決定し、半導体層２の一部を除去する除去工程を備えている。このようなＰＮ分離行程について、本発明の太陽電池素子の製造装置の実施形態を参照しつつ説明する。
【００３３】
本発明の実施形態に係る太陽電池素子の製造装置１０は、図３に示すように撮像部１１と加工部２１とを有する。
【００３４】
撮像部１１は、カメラ１２とカメラ制御部１３とを有する。カメラ１２は、半導体基板１に形成された電極形状を認識する機能を有する。本実施形態では、半導体基板１の裏面１ｂの集電電極５ａの形状、裏面電極４ｃの形状及び出力取出電極５ａの形状を認識する。このようなカメラとしては、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等を利用でき、カメラで撮像できる光の波長帯は可視光のほか赤外光等である。カメラ制御部１３は、カメラ１２を操作する機能を有する。このようなカメラ制御部１３としては、例えば、ホワイトバランス等の補正回路、ゲイン・感度補正回路、シャッタースピード制御回路、カメラからの出力信号を増幅するアンプ回路、出力信号をデジタル−アナログ変換するＤＡ変換回路、出力信号のノイズを除去するフィルタ回路、出力信号の変調・復調回路等を備えたものが用いられる。撮像部１１は、上記各電極の形状を認識して該形状の情報を取得する認識工程を担うとともに、後述する情報処理部２０に該情報を伝達する機能も有している。撮像用の照明にはバックライト光源のほか、カメラ１２の周辺部から照明する落射照明、カメラ１２の光軸と軸が同じである同軸照明等を用いてもよい。このような落射照明及び同軸照明は、観察する半導体基板１の裏面１ｂにおいて影となる部分を少なくできるため、電極の位置・形状を撮像しやすくなる利点がある。光源の波長は白色光のほか赤色、青色等の単色光等の可視光や赤外光、紫外光が適宜用いることができ、例えば、赤外線が半導体基板１を透過しやすいことを利用して、半導体基板１に比べて相対的に赤外線が透過しにくい電極は撮像して検出されやすくなる。特に、半導体基板１が多結晶のシリコン基板であるような場合には、可視光源を利用すると多結晶の模様と電極のパターン模様との区別がつきにくいため、赤外線光源がより好適である。
【００３５】
加工部２１は、レーザ発振部１４と、レーザ制御部１５と、ミラー１６と、ミラー制御部１７と、レンズ１８と、載置台１９と、情報処理部２０と、を有している。
【００３６】
レーザ発振部１４は、半導体層２の一部を半導体基板１より除去するレーザを発振する機能を有する。このようなレーザとしては、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザまたはＹＶＯ４（イットリウム・バナデイト）レーザ等の固体レーザやエキシマレーザを使用することができる。レーザの励起光源は半導体レーザやエキシマレーザ等が用いられ得る。レーザの形態はディスクレーザやファイバレーザ等が用いられ得る。レーザ光の波形制御には簡便にジャイアントパルスが得られるQスイッチが好適に用いられ得る。
【００３７】
特に半導体基板１がシリコン基板であれば、ＹＶＯ４レーザを使用するのが好ましい。これは、レーザによる第１溝８ａ及び第２溝８ｂの形成では、レーザにより半導体層２が除去された部分にシリコンの残渣が発生する。この残渣はレーザの照射位置を中心としてその周辺部に飛び散り、その一部が第１溝８ａ及び第２溝８ｂの内部に入り込み、該溝に付着する場合がある。この残渣は、導電性を有するため該残渣が導電路となり、太陽電池素子の発電時にリーク電流が発生する可能性があるが、ＹＶＯ４レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）は、シリコンの吸収が良く、シリコンが高温に上昇し、気化が起こりやすくなるため、残渣の発生を低減することができ、出来上がった太陽電池素子のリーク電流を低く抑えることができるためである。なお、半導体層２を除去する際、図２に示すように、半導体層２より深い位置にある半導体基板１の一部も同時に除去してもよい。このように、半導体基板１の一部まで除去するようにすれば、より確実にＰＮ分離が可能である。
【００３８】
レーザ制御部１５は、レーザの出力等を制御して調整や安定化をするものであり、例えば、レーザ発振部１４に電力を供給する電源回路、レーザ発振部１４の温度を検出および制御するための温度センサ、温度調節回路に加え、冷却水路、冷却水タンク等を備えている。また、レーザ制御部１５は、レーザ発振部１４および光学系に埃を含まない空気を供給するフィルタや送風機、レーザの照射によって蒸散された半導体基板１のヒュームを除去する排気ダクト、該ヒュームをダクトに流入させるためのエアブロー装置、レーザ光が外部に漏れないようにするための遮蔽ユニット、ビームの出力を所定の時間間隔でモニタする焦電センサ等を備えていてもよい。
【００３９】
ミラー１６は、レーザ発振部１４より発振されたレーザの方向（角度）を調整する機能を有し、例えばガルバノミラーやポリゴンミラーが好適に用いられる。
【００４０】
ミラー制御部１７は、撮像部１１で得た電極形状の情報に基づき、ミラー１６の角度等を制御する機能を有し、ミラーおよびミラーに連結されたギア、モータ、モータの回転数・回転角度を検出するセンサ、ミラーの温度を検出するセンサ等から構成される。すなわちミラー制御部１７は、個々の電極形状に応じてミラー１６の角度等を制御し、半導体層２を除去する位置を決定し、レーザを半導体層２の所望の位置に照射するようにすることができる。
【００４１】
レンズ１８は、入射されるレーザを集光するとともに、焦点面を平面とする機能を有する。したがってレンズ１８を用いれば、半導体基板１のような平面上のどの部位においてもフォーカスを一定とすることが可能となる機能を有する。このようなレンズ１８としては、例えば一般的な凸レンズのほかフラットフィールドレンズ、Ｆθレンズ等を用いることができる。レンズ等の光学系は、半導体基板１のどの部位に対してもレーザが垂直に入射可能なテレセントリックレンズが好適に用いられる。また、焦点でのレーザのスポット径を変化させたり、ワーキングディスタンスを調整する目的でコンバージョンレンズを用いてもよい。なお、レンズ１８以外にも光学系を制御するという観点から、光学フィルタや偏光制御板、位相差制御板等を別途設けてもよい。
【００４２】
載置台１９は、載置面でもって半導体基板１を支持する機能を有している。また載置台１９には、載置面の中央部付近に、該載置面から該載置面の裏面まで貫通する貫通孔を設け、載置台１９の裏面側から真空ポンプ等を用いて半導体基板１を固定してもよい。また、載置台１９には、シーケンサー等により制御されたサーボモーター等の可動機構を取り付け、例えばＸＹの２軸方向および載置面内の回転方向に自在に動くようにすれば、カメラ１２の直下、レーザ照射位置、半導体基板１の取り出し位置等、半導体基板１を自在に搬送可能となり、半導体層２の除去工程を効率良く行うことができる。
【００４３】
情報処理部２０は、撮像部１１で得た電極形状の情報を処理し、半導体層２を除去する部分を決定する機能を有している。情報処理部２０は、まず撮像部１１で得た電極形状の情報を取得し、電極形状を認識する。また、情報処理部２０には、予め各電極に対して、どの位置に溝８を形成するかを決定するプログラムが組み込まれている。例えば、このようなプログラムでは、図４に示すように、集電電極５ａの外周端部から外側に向かって所定距離ｄだけ離間した位置及び裏面電極４ｃの外周部各辺から外側に所定距離ｓだけ離間した位置にレーザを照射するというアルゴリズムが組み込まれている。半導体層２を除去する部位の形状データは、例えば、ＥＩＡ(Electronic Industries Alliance)規定のＮＣデータであるＲＳ−２７４Ｃ等のフォーマットに変換されてレーザ制御部１５およびミラー制御部１７に送信される。レーザ制御部１５にはこのほか、レーザ光の出力やパルス周波数等の条件が予め一定或いは可変の値として送信されている。また、ミラー制御部１７にはこのほか、レーザ光を走査する開始・終了時の加減速度条件やカーブ・コーナー等の曲率・直角度の条件が予め一定或いは可変の値として送信されている。
【００４４】
次に、半導体層２を除去し、ＰＮ分離を施す除去工程について説明する。
【００４５】
まず、所望の電極が形成された半導体基板１をピンアライメントなどで載置台１９上の所定の位置に載置し、固定する。なお、本実施形態では、半導体基板１の裏面１ｂがカメラ１２と対向するように配置する。次いで、載置台１９を撮像部１１のカメラ１２の直下に移動させ、カメラ１２で集電電極５ａ、裏面電極４ｃ、出力取出電極５ｂの各形状を撮像して形状を認識することにより、形状の情報を取得する。
【００４６】
次いで、撮像部１１で取得した各電極の形状の情報を情報処理部２１に伝送し、該情報処理部２１で上記情報を解析し、レーザを照射して半導体層２を除去する位置を決定する。
【００４７】
次いで、レーザの照射位置まで載置台１９を移動させる。その後、レーザ発振部１４からレーザ（図３中の点線Ｌ）を照射するとともに、情報処理部２１で算出された半導体層２を除去する位置に従い、ミラー制御部１６を駆動させてレーザの照射方向を定め、レンズ１８でレーザを集光させて、半導体基板１（半導体層２）に向かってレーザを照射する。このとき、レーザの各種条件としては、例えば、波長３５５〜１０６４ｎｍのレーザを用いた場合、ＴＥＭ波、出力５〜３０Ｗ、パルス出力であって出力されたビームパルスの周波数１Ｈｚ〜１ＭＨｚ、ビームパルス幅１００フェムト秒〜１００マイクロ秒、加工面でのビームスポット径１〜１００μｍ、ビームプロファイルはトップハット型が望ましい。
【００４８】
このように本実施形態によれば、個々の電極形状を認識し、各形状に応じて半導体層２を除去する位置を決定しているため、例えば各電極の位置がスクリーン製版の伸びや半導体基板の位置決め誤差などにより、設計された位置よりずれた場合であっても、所望の位置で半導体層２を除去できる。これにより、本実施形態では、極性の異なる電極が裏面１ｂに緻密に形成されているようなバックコンタクト型太陽電池素子においても、良好なＰＮ分離が可能となる。
【００４９】
さらに、本実施形態によれば、例えば図５に示すように、集電電極５ａ形成時にスクリーン印刷時における導電ペーストのにじみの影響で集電電極５ａに凸部５ｂ１、５ｂ２などの変形部が形成されたとしても、この集電電極５ａの凸部５ｂ１、５ｂ２の形状に合わせて溝８を形成することが可能となる。なお、上述した実施形態では、半導体基板１の裏面１ｂに形成された裏面電極４ｃ、集電電極５ａ及び出力取出電極５ａの全ての電極の形状を認識しているが、全ての電極でなく、少なくとも１つの電極の位置を認識させた上で半導体層２を除去するようにしてもよい。
【００５０】
また、上述の実施形態では、レーザによって半導体層２を除去する方法について述べたが、以下ではサンドブラスト加工を用いた方法について説明する。
【００５１】
本発明の他の実施形態に係る太陽電池素子の製造装置１０’は、図６に示すように、加工部２１がレーザ加工による機構の代わりにサンドブラスト加工の機構を有する点で上述の実施形態と相違する。具体的に、本実施形態において、加工部２１は、情報処理部２０と、サンドブラスト装置２２と、載置台駆動部２３と、制御部２４とを備えている。
【００５２】
サンドブラスト装置２２は、例えば、アルミナや炭化珪素の粒子を投射して、該粒子で半導体層２を除去して溝８を形成する機能を有する。またこの粒子では、必要に応じて半導体基板１の一部を除去してもよい。
【００５３】
載置台駆動部２３は、載置台１９を自在に移動させる機構を有している。このような載置台駆動部２３としては、例えば、サーボモーター等を用いることができる。また、載置台駆動部２３は、載置台１９とシャフト等で接続されている。
【００５４】
制御部２４は、サンドブラスト装置２２および載置台駆動部２３を制御する機能を有する。制御部２４は、サンドブラスト装置２２のＯＮ−ＯＦＦを行う。また、制御部２４は、撮像部１１で取得した半導体基板１の形状の情報が情報処理部２０で解析された結果に基づき、載置台駆動部２３の移動を制御することができる。すなわち、このようなサンドブラスト装置２２を用いた本実施形態では、上述した実施形態と同様に、電極の形状の情報に基づき、載置台駆動部２３を移動させることにより、半導体基板１の所望の位置に溝８を精度良く形成することができる。
【００５５】
なお、上述した実施形態では、一例としてバックコンタクト型太陽電池素子について説明してきたが、本発明はバックコンタクト型太陽電池素子限定されるものではなく、半導体基板の受光面側に一極性の電極を配置し、裏面側に他極性のみの電極を配置した太陽電池素子のＰＮ分離においても適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
Ｘ；太陽電池素子
１；半導体基板
２；半導体層
２ａ；第一半導体層
２ｂ；第二半導体層
２ｃ；第三半導体層
３；貫通孔
４；第１電極
４ａ；表面電極
４ｂ；貫通電極
４ｃ；裏面電極
５；第２電極
５ａ；集電電極
５ｂ； 出力取出電極
６；高濃度ドープ層
７；反射防止膜
８；溝
１０、１０’；太陽電池素子の製造装置
１１；撮像部
１２；カメラ
１３；カメラ制御部
１４；レーザ発振部
１５；レーザ制御部
１６；ミラー
１７；ミラー制御部
１８；レンズ
１９；載置台
２０；情報処理部
２１；加工部
２２；ブラスト装置
２３；載置台駆動部
２４；制御部
【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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