(57)【要約】【課題】高い変換効率が得られるセレクティブエミッタ型の太陽電池を、簡便な工程により再現性良く安定して製造可能とする太陽電池の製造方法を得ること。【解決手段】半導体基板１に不純物拡散層６を形成する拡散層形成工程として、不純物拡散層６のうちのパターン状の領域にて選択的に不純物を拡散させて高濃度拡散層７を形成する不純物拡散工程と、不純物拡散層６のうち高濃度拡散層７が形成された位置を検出する高濃度拡散層検出工程と、高濃度拡散層７の上に受光面側電極３を形成する受光面側電極形成工程と、を含み、高濃度拡散層検出工程は、不純物拡散工程を経た不純物拡散層６へ検出光を供給する検出光供給工程と、不純物拡散層６における検出光の反射率を計測し、検出光が反射した位置に高濃度拡散層７が形成されているか否かを反射率に応じて判定する判定工程と、を含む。【選択図】図１
2014007188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板のうち受光面側となる表面に不純物拡散層を形成する拡散層形成工程として、前記不純物拡散層のうちのパターン状の領域にて選択的に不純物を拡散させて高濃度拡散層を形成し、前記不純物拡散層のうち前記高濃度拡散層が形成された領域以外の領域を、前記高濃度拡散層より不純物濃度が低い低濃度拡散層とする不純物拡散工程と、
前記不純物拡散層のうち前記高濃度拡散層が形成された位置を検出する高濃度拡散層検出工程と、
前記高濃度拡散層検出工程において検出された位置の前記高濃度拡散層の上に受光面側電極を形成する受光面側電極形成工程と、を含み、
前記高濃度拡散層検出工程は、
前記不純物拡散工程を経た前記不純物拡散層へ検出光を供給する検出光供給工程と、
前記不純物拡散層における前記検出光の反射率を計測し、前記検出光が反射した位置に前記高濃度拡散層が形成されているか否かを前記反射率に応じて判定する判定工程と、を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記検出光供給工程において、前記検出光である赤外光を供給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】
前記高濃度拡散層検出工程において、前記高濃度拡散層の位置の検出に異常があった場合に、前記検出光供給工程における前記検出光の進行方向を変更して、前記検出光供給工程および前記判定工程を再度実施することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記高濃度拡散層検出工程において、前記高濃度拡散層の位置の検出に異常があった場合に、前記検出光供給工程における前記検出光の波長を変更して、前記検出光供給工程および前記判定工程を再度実施することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記検出光供給工程において、前記不純物拡散層にて前記検出光を走査させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記検出光供給工程において、前記不純物拡散層の全面に対し一括して前記検出光を照射させることを特徴とする請求項１または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、太陽電池の製造方法、特に、結晶シリコン系の太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、結晶シリコン系の太陽電池の高効率化にはさまざまな手法が知られている。市場展開を考慮すると、高効率化の手法であっても、量産に適した手法を採用することが望まれている。高効率化のための比較的簡便な手法としては、例えば、セレクティブエミッタ構造の導入に関する多くの技術が開発されている。セレクティブエミッタ構造によると、太陽電池の受光面側電極の下部を低抵抗とし、それ以外の太陽光を受ける部分は高抵抗として、電気抵抗の低減と表面再結合の抑制とを同時に実現することで、高効率化を図ることとしている。
【０００３】
例えば、第２５回European  Photovoltaic  Solar  Energy  Conference  and  Exhibition  (EUPVSEC）にて報告された論文である非特許文献１に、現在開発が進められているセレクティブエミッタ形成手法について説明されている。これには、不純物入りのペーストを使用する印刷法、酸化膜マスクを使用するエッチング法、イオン注入法、エッチバック法、レーザドーピング法などが紹介されている。
【０００４】
ここで、セレクティブエミッタ型の結晶シリコン系太陽電池の製造方法について簡単に説明する。ここでは、Ｐ型の単結晶シリコンウェハを基板材料として用い、レーザドーピング法によりセレクティブエミッタ構造を形成する場合を例とする。
【０００５】
まず、スライスされたＰ型の単結晶シリコンウェハの表面をアルカリ溶液あるいは混酸によりエッチングすることで、スライスによる表面のダメージ層を除去する。次に、光の吸収を増大させるための凹凸（テクスチャー）構造をシリコンウェハの表面に形成する。例えば、アルカリ溶液に添加剤を入れたエッチング槽を７０℃〜１００℃程度に加熱し、シリコンウェハを浸漬することで、シリコン結晶の異方性を利用したピラミッド構造が形成できる。
【０００６】
次に、シリコンウェハにＰＮ結合を形成するために、例えばオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガス中での気相拡散法により、８００℃程度に加熱したＰ型の単結晶シリコンウェハの表面にリンを拡散してｎ型拡散層とする。このとき、Ｎ型拡散層のシート抵抗が受光面のシート抵抗、例えば１００Ω／□となるようにする。
【０００７】
均一なエミッタを持つ従来の太陽電池は、ＰＯＣｌ３の拡散から、表面に形成されたリンガラスの除去、反射防止膜の形成、電極の印刷および焼成を経て完成する。一方、レーザドーピング法によりセレクティブエミッタ構造を形成する場合、エッチングによるリンガラスの除去より前に、シリコンウェハの表面のうち受光面側電極の下となる部分に対しレーザ光を照射させる。
【０００８】
受光面側電極の下となる部分がレーザ光の照射によって加熱されることで、リンガラス中のリン原子が電極パターンに相似するパターンでシリコンウェハ中に選択的に拡散される。リンを選択的に拡散させた部分はシート抵抗値が下がり、それ以外の部分はシート抵抗値が上がる。セレクティブエミッタ型の太陽電池は、その後リンガラスの除去、反射防止膜の形成、電極の印刷および焼成を経て完成する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】G.Hahn，  “STATUS  OF  SELECTIVE  EMITTER  TECHNOLOGY”，  Conference  Proceedings  of  25th  EUPVSEC  (2010)  1091-1096
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
セレクティブエミッタ型の太陽電池の製造では、選択的にシート抵抗を低下させた高濃度拡散層の上に、電極を正しく位置合わせできるか否かが最大の課題となる。セレクティブエミッタ構造において、スクリーン印刷により形成される電極の位置合わせの手法として、スクリーンマスクのパターンを高濃度拡散層に整合させるために、例えば、シリコンウェハの周辺の３点を基準とする位置合わせを行うことが知られている。
【００１１】
しかし、この位置合わせの方法では、スクリーンマスクの配置誤差や、シリコンウェハのわずかな位置ずれなどにより、高濃度拡散層と同じ幅の電極を高濃度拡散層の上に正確に載せることは非常に難しい。これに対しては、通常、電極の幅に対し高濃度拡散層の幅を大きくすることで、電極の位置が多少シフトしても高濃度拡散層の上に電極を形成できるようにしている。
【００１２】
このように、電極の位置ずれにある程度の許容幅を持たせることで、本来は受光側表面には低濃度拡散層のみが露出していることが理想であるにも関わらず、高濃度拡散層の一部も受光側表面に露出している状態となる。高濃度拡散層の露出部分に入射した太陽光によって発生した光キャリアの多くは、表面での再結合によって消滅することとなる。そのため、セレクティブエミッタ構造の導入により効率を向上させるという利点は阻害されてしまう。
【００１３】
これとは逆に、低濃度拡散層に電極がはみ出している場合、低濃度拡散層へ入射するべき太陽光の一部が電極によって遮られ、太陽光を取り込む効率を低下させることになる。また、電極は、印刷の後に焼成を経ることで、電極材料に含まれるガラス成分によって反射防止膜とシリコンウェハ表面とをエッチングし、電気的なコンタクトを実現している。低濃度拡散層は、拡散深さが浅く、電極材料の浸食によってＰＮ結合が破壊され易い。低濃度拡散層に電極がはみ出している部分でＰＮ結合が破壊されることで、効率の向上が阻害されることとなる。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い変換効率が得られるセレクティブエミッタ型の太陽電池を、簡便な工程により再現性良く安定して製造可能とする太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、半導体基板のうち受光面側となる表面に不純物拡散層を形成する拡散層形成工程として、前記不純物拡散層のうちのパターン状の領域にて選択的に不純物を拡散させて高濃度拡散層を形成し、前記不純物拡散層のうち前記高濃度拡散層が形成された領域以外の領域を、前記高濃度拡散層より不純物濃度が低い低濃度拡散層とする不純物拡散工程と、前記不純物拡散層のうち前記高濃度拡散層が形成された位置を検出する高濃度拡散層検出工程と、前記高濃度拡散層検出工程において検出された位置の前記高濃度拡散層の上に受光面側電極を形成する受光面側電極形成工程と、を含み、前記高濃度拡散層検出工程は、前記不純物拡散工程を経た前記不純物拡散層へ検出光を供給する検出光供給工程と、前記不純物拡散層における前記検出光の反射率を計測し、前記検出光が反射した位置に前記高濃度拡散層が形成されているか否かを前記反射率に応じて判定する判定工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体基板の周辺位置を基準とする位置合わせに代えて、不純物拡散層における検出光の反射率に応じて高濃度拡散層の位置を検出し、受光面側電極を形成する。半導体基板の周辺位置を基準とせず、半導体基板内における高濃度拡散層の位置を反射率によって直接的に検出可能とすることで、高濃度拡散層の上に受光面側電極を簡易かつ正確に形成することができる。これにより、高い変換効率が得られるセレクティブエミッタ型の太陽電池を、簡便な工程により再現性良く安定して製造できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法により作成した太陽電池セルの概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、受光面側から見た太陽電池セルの上面図である。
【図３−１】図３−１は、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法の手順を説明するための断面図である（その１）。
【図３−２】図３−２は、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法の手順を説明するための断面図である（その２）。
【図３−３】図３−３は、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法の手順を説明するための断面図である（その３）。
【図３−４】図３−４は、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法の手順を説明するための断面図である（その４）。
【図３−５】図３−５は、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法の手順を説明するための断面図である（その５）。
【図３−６】図３−６は、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法の手順を説明するための断面図である（その６）。
【図４】図４は、検出光による高濃度拡散層の位置の検出について説明する図である。
【図５】図５は、高濃度拡散層および低濃度拡散層における検出光の反射率と、検出光の波長との関係の例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池の製造方法における、高濃度拡散層の位置の検出について説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態４にかかる太陽電池の製造方法における、検出光による高濃度拡散層の位置の検出について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる太陽電池の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１９】
実施の形態１．
図１および図２は、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法により作成した太陽電池セルの概略構成を示す図である。図１は、太陽電池セルの断面図である。図２は、受光面側から見た太陽電池セルの上面図である。図１は、図２に示すＡ−Ａ断面を表している。
【００２０】
太陽電池セルは、光電変換機能を有する太陽電池基板である。太陽電池セルは、半導体基板１、反射防止膜２、受光面側電極３および裏面側電極４を有する。半導体基板１は、ＰＮ接合を有する。反射防止膜２は、半導体基板１のうち受光面側の表面に形成されている。反射防止膜２は、受光面での入射光の反射を防止する。
【００２１】
受光面側電極３は、半導体基板１の受光面側の表面において、部分的に形成された電極である。裏面側電極４は、半導体基板１のうち受光面と反対側の面である裏面に形成された電極である。
【００２２】
半導体基板１は、Ｐ型（第１の導電型）単結晶シリコン５と、該Ｐ型単結晶シリコン５の表面の導電型が反転したＮ型（第２の導電型）不純物拡散層６とを有する。Ｐ型単結晶シリコン５およびＮ型不純物拡散層６は、ＰＮ接合を構成する。
【００２３】
Ｎ型不純物拡散層６は、高濃度拡散層７および低濃度拡散層８を有する。高濃度拡散層７は、Ｎ型不純物拡散層６のうち受光面側電極３の直下付近に形成されている。低濃度拡散層８は、Ｎ型不純物拡散層６のうち受光面側電極３が形成されている高濃度拡散層７部以外の、太陽光を受ける部分に形成されている。
【００２４】
本実施の形態の太陽電池セルは、シート抵抗が低い高濃度拡散層７と、シート抵抗が高い低濃度拡散層８とを備えるセレクティブエミッタ構造を採用する。太陽電池セルは、受光面側電極３が形成された部分の電気抵抗を低減させるとともに、太陽光を受ける部分において表面再結合を抑制させることで、高い変換効率を得ることが可能となる。
【００２５】
半導体基板１の受光面側の表面には、テクスチャー構造として微小凹凸（図示省略）が高密度で形成されている。微小凹凸は、受光面において反射光の角度を変えることで、複数回の反射を通じて実質的な反射率を抑え、光を閉じ込める機能を有している。
【００２６】
受光面側電極３は、表銀バス電極１１および表銀グリッド電極１２を含む。表銀グリッド電極１２は、所定の幅および間隔で略平行に配置されている。表銀グリッド電極１２は、半導体基板１の内部で発電した電気を集電する。表銀バス電極１１は、表銀グリッド電極１２にほぼ直交して設けられている。表銀バス電極１１は、表銀グリッド電極１２で集電された電気を取り出す。裏面側電極４は、半導体基板１の裏面のうち、端部以外の全体に形成されている。
【００２７】
このように構成された太陽電池セルでは、太陽光が反射防止膜２およびＮ型不純物拡散層６を通過して半導体基板１に照射されると、ホールと電子が生成する。Ｐ型単結晶シリコン５内で生成した電子は、ＰＮ接合面に到達するとＰＮ接合の電界によって、Ｎ型不純物拡散層６に向かって移動し、ホールはＰ型単結晶シリコン５に向かって移動する。
【００２８】
Ｎ型不純物拡散層６には電子、Ｐ型単結晶シリコン５にはホールがそれぞれ過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はＰＮ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、Ｎ型不純物拡散層６に接続した受光面側電極３がマイナス極となり、Ｐ型単結晶シリコン５に接続した裏面側電極４がプラス極となって、外部回路（図示省略）に電流が流れる。
【００２９】
次に、図１および図２に示す太陽電池セルを製造する方法の一例を説明する。図３−１から図３−６は、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法の手順を説明するための断面図である。
【００３０】
半導体基板１（図３−１参照）となるシリコン系基板としては、例えばＰ型単結晶シリコンウェハを用意する。本実施の形態においては、一例としてＰ型単結晶シリコンウェハの厚みは２００μｍ、寸法は１５６ｍｍ×１５６ｍｍとする。Ｐ型単結晶シリコウェハの厚さや寸法はこれに限定されず、適宜変更可能であるものとする。
【００３１】
Ｐ型単結晶シリコンウェハは、溶融したシリコンを冷却固化してできたインゴットをワイヤーソーでスライスして製造される。製造されたＰ型単結晶シリコンウェハの表面には、スライス時のダメージによって生じたダメージ層が残されている。このダメージ層は結晶性が極めて悪いことから、半導体基板１としての機能を十分に得るにはダメージ層を除去する必要がある。そこで、スライス後のＰ型単結晶シリコンウェハの表面をアルカリ溶液あるいは混酸によりエッチングすることで、スライスによる表面のダメージ層を除去する。
【００３２】
ダメージ層の除去に続いて、Ｐ型単結晶シリコンウェハの受光面側の表面に、テクスチャー構造として微小凹凸を形成する。テクスチャー構造の形成は、例えばＰ型多結晶シリコン基板を、添加剤を入れたアルカリ溶液によりエッチングすることで行う。例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を含有させた水酸化アルカリ水溶液をエッチング槽に入れ、７０℃〜１００℃程度に加熱した状態でＰ型単結晶シリコンウェハを浸漬する。これにより、シリコン結晶の異方性を利用したピラミッド構造を形成する。
【００３３】
このようなテクスチャー構造を半導体基板１の受光面側に設けることで、太陽電池セルの受光面側における光の多重反射を生じさせる。太陽電池セルは、受光面側から入射する光を効率的に半導体基板１の内部に吸収させ、反射率を実効的に低減させることで、入射する太陽光を効率良く光電変換することができる。なお、各図においては、微小凹凸の図示を省略している。
【００３４】
次に、テクスチャー構造として表面に微小凹凸が形成された半導体基板１を熱酸化炉へ投入し、Ｎ型の不純物であるリンの雰囲気下で加熱する。例えば、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガス雰囲気中において、半導体基板１であるＰ型の単結晶シリコンウェハを８００℃〜９００℃程度に加熱し、気相拡散法により半導体基板１の表面にリンを拡散させる。
【００３５】
この拡散層形成工程では、半導体基板１のうち受光面側となる表面に、不純物元素であるリンを拡散させ、Ｎ型不純物拡散層６を形成する（図３−２参照）。なお、実際には半導体基板１の各面の全体にＮ型不純物拡散層６は形成されるが、ここでは太陽電池の構造概要を示すため、受光面側表面以外の表面に形成されるＮ型不純物拡散層６を省略している。半導体基板１のうち、Ｎ型不純物拡散層６が形成される表層より内部側の部分は、Ｐ型単結晶シリコン５となる。これにより、半導体基板１にＰＮ接合を形成する。このとき、Ｎ型不純物拡散層６のシート抵抗が例えば１００Ω／□となるように、リンの拡散を制御する。
【００３６】
次に、Ｎ型不純物拡散層６のうち受光面側電極３の下となる部分に対しレーザ光を照射させる。受光面側電極３の下となる部分がレーザ光の照射によって加熱されることで、リンガラス中のリン原子が電極パターンに相似するパターンで半導体基板１中に選択的に拡散される（レーザドーピング）。
【００３７】
この不純物拡散工程では、Ｎ型不純物拡散層６のうち、受光面側電極３のパターンに相似するパターン状の領域にて選択的に不純物を拡散させる。不純物を拡散させたパターン状の領域には、不純物濃度が高い高濃度拡散層７が形成される（図３−３参照）。Ｎ型不純物拡散層６のうち、高濃度拡散層７が形成された領域以外の領域は、低濃度拡散層８とされる。低濃度拡散層８は、Ｎ型不純物拡散層６のうち、高濃度拡散層７に対して不純物濃度が低い部分である。この不純物拡散工程により、リンを選択的に拡散させた部分である高濃度拡散層７はシート抵抗値が下がり、それ以外の部分のシート抵抗値は気相拡散法により形成したＮ型不純物拡散層６の抵抗値をほぼ維持する。
【００３８】
次に、拡散層形成工程における拡散の副産物であるリンガラス（図示省略）を、エッチングにより除去する。続いて、Ｎ型不純物拡散層６の表面全体に、反射防止膜２を形成する（図３−４）。反射防止膜２が形成された半導体基板１を、スクリーン印刷のための印刷機にセットする。
【００３９】
印刷機に半導体基板１をセットする際に、高濃度拡散層検出工程により、Ｎ型不純物拡散層６のうち高濃度拡散層７が形成された位置を検出する。高濃度拡散層検出工程では、反射防止膜２の形成までの工程を経た半導体基板１に対し、反射防止膜２を通してＮ型不純物拡散層６へ赤外光Ｌを供給する（図３−５）。かかる検出光供給工程において供給される赤外光Ｌは、高濃度拡散層７の位置を検出するための検出光である。検出光供給工程に続いて、判定工程では、Ｎ型不純物拡散層６における赤外光Ｌの反射率を計測し、赤外光Ｌが反射した位置に高濃度拡散層７が形成されているか否かを、反射率に応じて判定する。
【００４０】
次に、受光面側電極形成工程では、高濃度拡散層検出工程において検出された位置の高濃度拡散層７の上に、受光面側電極３を形成する（図３−６）。反射防止膜２のうち、直下に高濃度拡散層７が形成されている部分に、受光面側電極３の材料である銀ペーストをスクリーン印刷によって塗布した後、銀ペーストを乾燥させる。また、半導体基板１の裏面側には、裏面側電極４の材料であるアルミニウムペーストをスクリーン印刷によって塗布した後、アルミニウムペーストを乾燥させる。
【００４１】
その後、ペーストを焼成することで、受光面側電極３としての表銀バス電極１１および表銀グリッド電極１２と、裏面側電極４とが得られる。焼成は、大気雰囲気中、例えば７５０℃〜８５０℃の範囲から選択された温度において実施する。焼成温度は、セル構造やペースト種類を考慮して選択される。
【００４２】
Ｎ型不純物拡散層６のうちの高濃度拡散層７と受光面側電極３とは、受光面側電極３の銀成分が反射防止膜２を貫通することで、電気的に接続する。これにより、Ｎ型不純物拡散層６は、受光面側電極３と良好な抵抗性接合を得ることができる。以上のような工程を実施することにより、図１および図２に示す太陽電池セルを作製する。
【００４３】
図４は、検出光による高濃度拡散層の位置の検出について説明する図である。光源１３は、例えば、１０６４ｎｍの波長の赤外光Ｌを射出する。光源１３は、例えば、１０６４ｎｍの基本波を発振するＹＡＧレーザとする。検出光供給工程において、光源１３は、Ｎ型不純物拡散層６において二次元方向へ赤外光Ｌを走査させる。光源１３からの赤外光Ｌの走査には、例えば、ガルバノミラー等の走査手段（図示省略）を使用する。
【００４４】
受光部１４は、Ｎ型不純物拡散層６で反射した赤外光Ｌを検出し、Ｎ型不純物拡散層６における赤外光Ｌの反射率を計測する。受光部１４は、赤外光Ｌが反射した位置に高濃度拡散層７が形成されているか否かを、計測結果である反射率に応じて判定する。
【００４５】
図５は、高濃度拡散層および低濃度拡散層における検出光の反射率と、検出光の波長との関係の例を示す図である。Ｎ型不純物拡散層６は、キャリア濃度が高いほど赤外光Ｌの吸収量が大きくなることから、赤外光Ｌの反射率は下がる。このため、高濃度拡散層７の反射率Ｒ１は、低濃度拡散層８の反射率Ｒ２より低くなる。受光部１４は、このような反射率の差を利用して、赤外光Ｌが反射した位置に高濃度拡散層７が存在するか否かを判定する。検出光として赤外光Ｌを使用することで、赤外光Ｌの吸収による反射率の違いに応じて、Ｎ型不純物拡散層６のうち高濃度拡散層７が形成されている部分を特定可能とする。
【００４６】
例えば、赤外光Ｌを走査させる走査手段は、半導体基板１の一角の外縁付近から所定の向きに赤外光Ｌを走査させる。例えば、受光部１４は、表銀グリッド電極１２の長手方向（例えば、Ｘ方向とする）について走査させた赤外光Ｌの反射率から、表銀グリッド電極１２を形成する線状部分を検知する。なお、上述のレーザドーピングでは、半導体基板１の端部から反対側の端部にまで連続してレーザ光を照射させる。このため、Ｘ方向への赤外光Ｌの走査では、表銀グリッド電極１２を形成する線状部分の端部についての検知は行わないものとする。
【００４７】
かかる半導体基板１の一角における赤外光Ｌの走査と同時に、あるいは連続して、当該一角とは対角をなす位置についても、Ｘ方向への赤外光Ｌの走査により、表銀グリッド電極１２を形成する線状部分を検知する。これにより、半導体基板１上の二次元方向のうち、Ｘ方向に直交する方向であるＹ方向について、電極パターンの位置を決定する。
【００４８】
また、受光部１４は、半導体基板１のうち表銀バス電極１１を形成する部分付近において、表銀バス電極１１の長手方向（Ｙ方向）について走査させた赤外光Ｌの反射率から、表銀バス電極１１を形成する線状部分を検知する。これにより、半導体基板１上の二次元方向のうち、Ｘ方向について、電極パターンの位置を決定する。なお、高濃度拡散層検出工程における赤外光Ｌの走査の態様は、本実施の形態における説明のとおりである場合に限られず、適宜変更しても良いものとする。
【００４９】
本実施の形態によると、半導体基板１の周辺位置を基準とする位置合わせに代えて、Ｎ型不純物拡散層６における赤外光Ｌの反射率に応じて高濃度拡散層７の位置を検出する。高濃度拡散層７の位置を赤外光Ｌの反射率によって判定することで、半導体基板１の周辺位置を基準とする場合とは異なり、半導体基板１内における高濃度拡散層７の位置を直接的に検出可能とする。直接的に検出された高濃度拡散層７の位置に受光面側電極３を整合させることで、高濃度拡散層７の上に受光面側電極３を簡易かつ正確に形成することができる。これにより、高い変換効率が得られるセレクティブエミッタ型の太陽電池を、簡便な工程により再現性良く安定して製造できるという効果を奏する。
【００５０】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池の製造方法における、高濃度拡散層の位置の検出について説明する図である。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。実施の形態２では、高濃度拡散層検出工程において、高濃度拡散層７の位置の検出に異常があった場合に、検出光供給工程における検出光の進行方向を変更して、検出光供給工程および判定工程を再度実施する。
【００５１】
例えば、図中破線矢印で示すように、検出光である赤外光Ｌを照射した場合に、半導体基板１の受光面側の表面に形成されているテクスチャー構造のうち赤外光Ｌが入射する部分の状態などに応じて、赤外光Ｌが受光部１４（図４参照）とは異なる方向へ反射することがあり得る。
【００５２】
Ｎ型不純物拡散層６で反射した赤外光Ｌが所望の方向以外の方向へ進行して、赤外光Ｌが十分に検出されないことにより判定工程にエラーがあった場合に、光源１３（図４参照）からの赤外光Ｌの進行方向を変更して、再度赤外光Ｌを供給する。赤外光Ｌの進行方向の変更は、例えば、光源１３の向きに応じて赤外光Ｌの主光線の傾きを調整することにより行うものとする。赤外光Ｌの主光線の傾きを変化させる向きや変化量などは、適宜設定可能であるものとする。
【００５３】
本実施の形態では、半導体基板１で反射した赤外光Ｌにより高濃度拡散層７の位置を検出するのに適した反射特性を実現するように、赤外光Ｌの進行方向を調整する。例えば、図中破線矢印で示す状態から実線矢印で示す状態へ、赤外光Ｌの進行方向を変更することで、受光部１４において正常に反射率が計測されたとする。反射率が計測されると、再度の判定工程により、赤外光Ｌが反射した位置に高濃度拡散層７が形成されているか否かを判定する。
【００５４】
本実施の形態によると、実施の形態１と同様、高い変換効率が得られるセレクティブエミッタ型の太陽電池を、簡便な工程により再現性良く安定して製造することができる。さらに、本実施の形態によると、Ｎ型不純物拡散層６で反射した赤外光Ｌが所望の方向以外の方向へ進行することによるエラーがあった場合に、赤外光Ｌの進行方向を変更して高濃度拡散層検出工程をやり直すことで、反射率計測のエラーに起因して高濃度拡散層７の検出ができなくなる事態を抑制させることができる。
【００５５】
実施の形態３．
実施の形態３にかかる太陽電池の製造方法では、高濃度拡散層検出工程において、高濃度拡散層７の位置の検出に異常があった場合に、検出光供給工程における検出光の波長を変更して、検出光供給工程および判定工程を再度実施する。本実施の形態における高濃度拡散層の位置の検出について、図３−５を参照して説明する。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００５６】
検出光である赤外光Ｌを半導体基板１の受光面側へ照射した場合に、半導体基板１の受光面側の表面に形成されているテクスチャー構造のうち赤外光Ｌが入射する部分の状態などに応じて、受光部１４（図４参照）において赤外光Ｌが十分に検出されないことがあり得る。
【００５７】
赤外光Ｌが十分に検出されないことにより判定工程にエラーがあった場合に、光源１３（図４参照）からの赤外光Ｌの波長を変更して、再度赤外光Ｌを供給する。赤外光Ｌの波長を長波長および短波長のいずれに変更するか、また波長の変化量などは、適宜設定可能であるものとする。
【００５８】
本実施の形態では、半導体基板１で反射した赤外光Ｌにより高濃度拡散層７の位置を検出するのに適した反射特性を実現するように、赤外光Ｌの波長を調整する。赤外光Ｌの波長を適宜変更することにより、受光部１４において正常に反射率が計測されると、再度の判定工程により、赤外光Ｌが反射した位置に高濃度拡散層７が形成されているか否かを判定する。
【００５９】
本実施の形態によると、実施の形態１と同様、高い変換効率が得られるセレクティブエミッタ型の太陽電池を、簡便な工程により再現性良く安定して製造することができる。さらに、本実施の形態によると、赤外光Ｌが十分に検出されないことによるエラーがあった場合に、赤外光Ｌの波長を変更して高濃度拡散層検出工程をやり直すことで、反射率計測のエラーに起因して高濃度拡散層７の検出ができなくなる事態を抑制させることができる。なお、高濃度拡散層検出工程では、実施の形態２における赤外光Ｌの進行方向の変更と、本実施の形態における赤外光Ｌの波長の変更との双方を実施することとしても良い。
【００６０】
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４にかかる太陽電池の製造方法における、検出光による高濃度拡散層の位置の検出について説明する図である。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。本実施の形態では、検出光供給工程において、不純物拡散層６の全面に対し一括して検出光を照射させる。
【００６１】
光源２１は、検出光である赤外光Ｌを、半導体基板１の受光面側表面の全体へ照射させる。光源２１は、赤外光Ｌとして、例えば、１０００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長域の赤外光を供給する。例えば、光源２１は、発生させた赤外光Ｌを二次元方向へ拡散させる光学系を備える。かかる光学系は、光源２１からの赤外光Ｌの光路中に設けても良い。
【００６２】
フィルタ２３は、光源２１から半導体基板１へ進行する赤外光Ｌが通過する領域に設けられている。フィルタ２３は、例えば、１０００ｎｍ未満の波長の光を遮蔽し、１０００ｎｍ以上の波長の光を透過させる。フィルタ２３は、後述の赤外カメラ２２による反射率の計測においてノイズとなる波長域の光を除去する機能を果たす。なお、ノイズとなる波長域の光の影響が少ないなどの状況に応じて、フィルタ２３を省略することとしても良い。
【００６３】
赤外カメラ２２は、Ｎ型不純物拡散層６で反射した赤外光Ｌを一括して検出する。赤外カメラ２２は、半導体基板１の受光面側表面の二次元方向における位置ごとの反射率を計測する。赤外カメラ２２は、計測結果である反射率の分布から、Ｎ型不純物拡散層６のうち高濃度拡散層７が形成されている部分を判定する。
【００６４】
本実施の形態によると、実施の形態１と同様、高い変換効率が得られるセレクティブエミッタ型の太陽電池を、簡便な工程により再現性良く安定して製造することができる。さらに、本実施の形態によると、半導体基板１の全域へ一括して赤外光Ｌを照射して高濃度拡散層７の位置を確定可能とすることで、高濃度拡散層検出工程に要する時間を短縮化させ、スループットを向上させることができる。
【００６５】
各実施の形態で説明する高濃度拡散層７と受光面側電極３との位置合わせの手法は、レーザドーピング法を経たセレクティブエミッタ構造の形成に適用される場合に限られない。各実施の形態の手法は、レーザドーピング法以外の方法、例えば、不純物入りのペーストを使用する印刷法、酸化膜マスクを使用するエッチング法、イオン注入法、エッチバック法などの、いずれの方法によるセレクティブエミッタ構造の形成においても適用することができる。いずれの方法を採用する場合も、高濃度拡散層７と低濃度拡散層８とにおける検出光の反射率の違いから、高濃度拡散層７の位置を検出することができる。これにより、セレクティブエミッタ構造の形成にいずれの方法を採用する場合も、レーザドーピング法を採用する場合と同様に、高い変換効率が得られる太陽電池を、簡便な工程により再現性良く安定して製造できるという効果を得ることができる。
【００６６】
各実施の形態において、半導体基板１としてＰ型のシリコンウェハを使用する場合について説明したが、半導体基板１としてＮ型のシリコンウェハを用いてＰ型の拡散層を形成する逆導電型の太陽電池においても上述した本発明の効果を得ることができる。また、上述した実施の形態においては、半導体基板１として単結晶のシリコンウェハを用いたが、半導体基板１として多結晶のシリコンウェハを用いた場合においても上述した本発明の効果を得られる。
【００６７】
Ｐ型のシリコンウェハに拡散させるＮ型の不純物はリンに限られず、Ｎ型の拡散源となるいずれの元素を適用しても良い。Ｎ型のシリコンウェハに対しては、Ｐ型の不純物として例えばボロンを使用する。Ｐ型の不純物は、ボロンのほか、Ｐ型の拡散源となるいずれの元素を適用しても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１  半導体基板
２  反射防止膜
３  受光面側電極
４  裏面側電極
５  Ｐ型単結晶シリコン
６  Ｎ型不純物拡散層
７  高濃度拡散層
８  低濃度拡散層
１１  表銀バス電極
１２  表銀グリッド電極
１３  光源
１４  受光部
２１  光源
２２  赤外カメラ
２３  フィルタ
Ｌ  赤外光
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図３−５】
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【図３−６】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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