(57)【要約】  太陽電池の製造方法は、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位６１と不純物の濃度が第１の濃度より高い第２の濃度であり第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位６２とを有する拡散層６を半導体基板１の受光面側に形成するステップと、第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる検出光７０を拡散層６に照射するステップと、拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異をもとに、拡散層６のうちの第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出するステップとを含む。
2017068671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位と前記不純物の濃度が前記第１の濃度より高い第２の濃度であり前記第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位とを有する拡散層を半導体基板の受光面側に形成するステップと、
前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなると共に波長が３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかである検出光を前記拡散層に照射するステップと、
前記拡散層の各部位によって反射された前記検出光の反射率の差異をもとに、前記拡散層のうちの第１反射率に対応する前記第１部位と前記第１反射率より小さい第２反射率に対応する前記第２部位とを検出するステップと、
検出された前記第２部位に受光面側電極を形成するステップと
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記拡散層を形成するステップを行った後であってかつ前記照射するステップを行う前に行うステップであって、前記拡散層の上に、シリコン窒化膜である反射防止膜を形成するステップをさらに含み、
前記検出光は、前記反射防止膜を２度通過した場合であっても前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなる光である
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】
前記反射防止膜の厚さは、下限の厚さから上限の厚さまでのうちのいずれかであって、
前記下限の厚さは、前記第１部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が４４４ｎｍであると共に、前記第２部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が５０３ｎｍである厚さであり、
前記下限の厚さと前記上限の厚さとの間の厚さである標準の厚さは、前記第１部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が５７６ｎｍであると共に、前記第２部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が６１７ｎｍである厚さであり、
前記上限の厚さは、前記第１部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が６３８ｎｍであると共に、前記第２部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が７３２ｎｍである厚さであり、
前記検出光は、前記反射防止膜の厚さが前記下限の厚さ、前記標準の厚さ、及び前記上限の厚さのいずれであっても、前記反射防止膜を２度通過した場合に前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなる光である
ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記検出光の波長は、４０２ｎｍから４０８ｎｍまでのいずれかである
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記検出光は、円環状の検出光照明手段から発せられる光であり、
前記第１部位と前記第２部位とを検出するステップでは、
前記検出光照明手段より内側を通る線であって前記半導体基板が配置されるステージに対する法線の上の、前記ステージに対して前記検出光照明手段より遠い位置に配置されるレンズと、
前記法線の上の前記ステージに対して前記レンズより遠い位置に配置されるカメラとを用い、
前記拡散層の各部位によって反射された前記検出光の反射率の差異に基づく差異であって前記カメラによって取得された光の像の明るさの差異をもとに、前記第２部位を検出する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つ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、光エネルギを電力に高効率で変換する太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光面側に配置される電極の下部の不純物の濃度が相対的に高くて電気抵抗が相対的に小さく、かつ電極が配置される部位以外の光を受ける部位の下部における不純物の濃度が相対的に低くて電気抵抗が相対的に大きい太陽電池が開発されてきている。その太陽電池では、エネルギ変換に寄与する電気抵抗が小さく、かつ電子と正孔との受光面側での再結合が比較的抑制されるので、光エネルギを電力に高効率で変換することができる。【０００３】
その太陽電池の構造はセレクティブエミッタ構造であって、従来、その構造の太陽電池において受光面側電極を形成する方法として、スクリーン印刷を用いる方法が知られている。より具体的には、スクリーン印刷により形成される受光面側電極の位置を検出する方法として、半導体基板の外縁のうちの３点を基準点として受光面側電極を形成すべき位置を間接的に検出する方法が知られている。【０００４】
位置を検出する方法としては、高濃度選択拡散層が形成された半導体基板を透過する光をその半導体基板に照射し、透過した光の強度分布をもとに受光面側電極を形成すべき位置を検出する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、半導体基板の表面にシリコンナノ粒子を堆積させ、シリコンナノ粒子の領域に光を照射しその光の反射率を利用して位置を検出する方法も提案されている（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２０１３−２３２６０７号公報
【特許文献２】特表２０１２−５２７７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の半導体基板の外縁のうちの３点を基準点として受光面側電極を形成すべき位置を検出する方法では、半導体基板の設置位置がわずかにずれること等により、受光面側電極を形成すべき位置を精度よく検出することは非常に難しい。そのため、受光面側電極を本来形成すべき位置からずれた位置に受光面側電極を形成してしまうことがあるという課題がある。特許文献１に記載の方法では、透過光を利用するため半導体基板の一方の面の側に照射部を配置すると共に他方の面の側に検出部を配置する必要があり、その方法を実行するための装置の構成が複雑になるという課題がある。特許文献２に記載の方法では、シリコンナノ粒子という特殊な材料が必要となるという課題がある。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の構成を複雑にすることなく、かつ特殊な材料を必要とすることなく受光面側電極を形成すべき位置を精度よく検出し、検出した位置に受光面側電極を形成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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位と前記不純物の濃度が前記第１の濃度より高い第２の濃度であり前記第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位とを有する拡散層を半導体基板の受光面側に形成するステップと、前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなると共に波長が３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかである検出光を前記拡散層に照射するステップと、前記拡散層の各部位によって反射された前記検出光の反射率の差異をもとに、前記拡散層のうちの第１反射率に対応する前記第１部位と前記第１反射率より小さい第２反射率に対応する前記第２部位とを検出するステップと、検出された前記第２部位に受光面側電極を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、装置の構成を複雑にすることなく、かつ特殊な材料を必要とすることなく受光面側電極を形成すべき位置を精度よく検出し、検出した位置に受光面側電極を形成する太陽電池の製造方法を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池の受光面側を示す図
【図２】図１の太陽電池の切断線II−IIにおける断面図
【図３】実施の形態１における太陽電池の製造方法の手順を示す図
【図４】図２の太陽電池の拡散層における第２部位の位置を特定するアライメントマークを説明するための拡散層の一部の平面図
【図５】検出光を用いて受光面側電極を形成するための部位を検出するための複数の手段を模式的に示す図
【図６】検出光が反射防止膜を２度通過した場合において、第１部位に対する検出光の反射光の反射率が第２部位に対する検出光の反射光の反射率より大きいことを模式的に示す図
【図７】受光面側電極を形成する前の半導体基板の受光面側を示す平面図
【図８】検出光の波長と反射光が構成する像との対応関係を示す図
【図９】反射防止膜の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、相対的に高抵抗である第１部位と相対的に低抵抗である第２部位とについての入射光の波長と反射率との関係を示す図
【図１０】反射防止膜の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、抵抗値が相対的に高い第１部位での反射率と、抵抗値が相対的に低い第２部位での反射率との差異と光の波長との関係を示す図
【図１１】反射防止膜の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、抵抗値が相対的に高い第１部位での反射率と、抵抗値が相対的に低い第２部位での反射率との差異を、検出光の６個の波長のそれぞれについて示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
実施の形態１における太陽電池の製造方法を説明する前に、当該方法によって製造される太陽電池を説明する。図１は、実施の形態１における太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池１０の受光面側を示す図である。太陽電池１０は、セレクティブエミッタ型結晶シリコン系太陽電池である。
【００１３】
図１に示す通り、太陽電池１０は、半導体基板１と、反射防止膜２と、受光面側電極３とを有する。反射防止膜２は、半導体基板１の受光面側に設けられている。受光面側電極３も、半導体基板１の受光面側に設けられている。受光面側電極３は、半導体基板１で発生した電気を収集する複数のグリッド電極３１と、複数のグリッド電極３１によって収集された電気を太陽電池１０の外部に取り出すための複数のバス電極３２とを有する。複数のグリッド電極３１のそれぞれは線状の電極であって、互いに平行である。複数のバス電極３２のそれぞれも線状の電極であって、互いに平行であり、かつ複数のグリッド電極３１のそれぞれと直交している。
【００１４】
図２は、図１の太陽電池１０の切断線II−IIにおける断面図である。図２に示す通り、太陽電池１０は、上記の半導体基板１、反射防止膜２及び受光面側電極３を有すると共に、半導体基板１の裏面側に設けられた裏面側電極４を有する。半導体基板１は、本体５と、本体５の受光面側に位置する拡散層６とを有する。本体５及び拡散層６を有する半導体基板１は、例えば単結晶シリコンウェハによって構成されており、本体５の導電型は、例えばＰ型である。拡散層６の導電型は、本体５の導電型と逆であって、例えばＮ型である。本体５と拡散層６とはＰＮ接合を構成する。拡散層６は、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位６１と、不純物の濃度が第１の濃度より高い第２の濃度であり第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位６２とを有する。第１部位６１は、太陽光等の光を受ける部位である。第２部位６２の上には、受光面側電極３が設けられている。図２では、受光面側電極３のバス電極３２が示されている。
【００１５】
次に、実施の形態１における太陽電池の製造方法を説明する。図３は、実施の形態１における太陽電池の製造方法の手順を示す図である。まず、スライスされた半導体基板１を用意し、半導体基板１の表面のスライスダメージ層を、アルカリ溶液又は混酸によりエッチングすることで除去する。半導体基板１の導電型は、例えばＰ型である。次に、光の吸収を増大させるため、半導体基板１の表面に微細な凹凸を有するテクスチャ構造を形成する。テクスチャ構造を形成するために、添加剤が混入されたアルカリ溶液をエッチング槽に入れて７０℃から１００℃程度の温度で加熱し、半導体基板１をアルカリ溶液中に浸漬する。それにより、半導体基板１の表面に、例えばシリコン結晶の異方性をもとにしたピラミッド構造が形成され、結果としてテクスチャ構造が形成される。そして、図３（Ａ）に示すように、表面にテクスチャ構造が形成された半導体基板１を用意する。なお、図３（Ａ）では、太陽電池の製造方法をより簡単に示すために、テクスチャ構造は示されていない。
【００１６】
次に、半導体基板１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の半導体基板１の表面にリン原子を拡散する。それにより、図３（Ｂ）に示すように、Ｐ型の単結晶シリコンの半導体基板１の表面にＮ型の拡散層６を形成する。半導体基板１のうちの拡散層６以外の部分は半導体基板１の本体５である。拡散層６を形成する際、拡散層６の抵抗値が例えば１００Ω／□となるようにリン原子の拡散を制限しながら拡散層６を形成する。なお、拡散層６の表面には、リン原子を拡散することによりリンガラスが形成される。
【００１７】
次に、半導体基板１における拡散層６の受光面側において第２部位６２を形成しようとする部位にレーザからの光を照射する。上述のように拡散層６の表面にはリンガラスが形成されており、リンガラスのうちのレーザからの光が照射された部位はその光によって加熱され、加熱された部位のリン原子は、その部位の直下の拡散層６と本体５の受光面側の一部位とに選択的に拡散する。リン原子が拡散した部位のリン原子の濃度はリン原子が拡散していない部位のリン原子の濃度より高く、リン原子が拡散した部位の抵抗値はリン原子が拡散していない部位の抵抗値より低い。
【００１８】
このようにして、図３（Ｃ）に示すように、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位６１と不純物の濃度が第１の濃度より高い第２の濃度であり第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位６２とを有する拡散層６を半導体基板１の受光面側に形成する。実施の形態１では、不純物はリン原子である。なお、第２部位６２は、図４に示すように、例えば円形のアライメントマーク６３を含む。図４は、図２の太陽電池１０の拡散層６における第２部位６２の位置を特定するアライメントマーク６３を説明するための拡散層６の一部の平面図である。
【００１９】
次に、拡散層６の表面に形成されたリンガラスの層をエッチングにより除去する。その後、図３（Ｄ）に示すように、拡散層６の上に反射防止膜２を形成する。反射防止膜２は、シリコン窒化膜である。シリコン窒化膜は、例えばプラズマ強化化学蒸着（plasma-enhanced chemical vapor deposition（ＰＥ-ＣＶＤ））により形成される。次に、図３（Ｅ）に示すように、拡散層６の第２部位６２に受光面側電極３を形成すると共に、半導体基板１の裏面側に裏面側電極４を形成する。受光面側電極３の形成は、反射防止膜２が形成された半導体基板１を印刷機のステージに設置した後にスクリーン印刷技術によって行われる。その際、受光面側電極３を第２部位６２に重ねるために、検出光を用いて受光面側電極３を形成するための第２部位６２を検出する。
【００２０】
次に、検出光を用いて受光面側電極３を形成するための第２部位６２を検出する方法を具体的に説明する。まず、第２部位６２を検出する方法を実行する際に用いられる複数の手段を説明する。図５は、検出光を用いて受光面側電極３を形成するための部位を検出するための複数の手段を模式的に示す図である。図５に示すように、半導体基板１はステージ８０に配置され、受光面側電極３を形成するための部位を検出するために、リング状照明手段８１と、レンズ８４と、カメラ８５とを用いる。
【００２１】
リング状照明手段８１は、円環状の赤外光照明手段８２と、赤外光照明手段８２の内側に設けられた円環状の検出光照明手段８３とを有する。赤外光照明手段８２は赤外光を発する。検出光照明手段８３は、例えば発光ダイオードであって、検出光を発する。検出光は、第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる光である。更に言うと、検出光は、反射防止膜２を２度通過した場合であっても第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる光である。
【００２２】
図６は、検出光７０が反射防止膜２を２度通過した場合において、第１部位６１に対する検出光７０の反射光７１の反射率が第２部位６２に対する検出光７０の反射光７２の反射率より大きいことを模式的に示す図である。図６において、第１部位６１に対する検出光７０の反射光７１の矢印は第２部位６２に対する検出光７０の反射光７２の矢印より長く示されている。それは、第１部位６１に対する検出光７０の反射光７１の反射率が第２部位６２に対する検出光７０の反射光７２の反射率より大きいことを模式的に示している。検出光７０の波長は、３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかである。上述の通り検出光照明手段８３は円環状のものであるので、検出光照明手段８３より内側は空洞である。なお、リング状照明手段８１として、例えばイマック社製の「ＭＩＴＤＲ−５０／２８ＵＶ−４０５」という名称のリング状照明機を用いることができる。
【００２３】
レンズ８４は、円環状の検出光照明手段８３がステージ８０に配置された半導体基板１の拡散層６に光を照射した場合の拡散層６からの反射光を集める。レンズ８４は、円環状の検出光照明手段８３より内側を通る線であって受光面側電極３を形成する前の半導体基板１が配置されるステージ８０に対する法線Ｎの上の、ステージ８０に対して検出光照明手段８３より遠い位置に配置される。カメラ８５は、レンズ８４によって集められた反射光が構成する像を取得する。カメラ８５は、上記の法線Ｎの上のステージ８０に対してレンズ８４より遠い位置に配置される。
【００２４】
図７は、受光面側電極３を形成する前の半導体基板１の受光面側を示す平面図である。図７では、半導体基板１の平面の形状は、正方形の４個の角のそれぞれが隣接する２辺に対して４５°の角度を持つように斜めに切断された形状である。上記の正方形の４辺のうちの第１辺１１にカメラ８５Ａ及びカメラ８５Ｂが配置されており、第２辺１２にカメラ８５Ｃが配置されており、第３辺１３にカメラ８５Ｄが配置されている。第２辺１２は第１辺１１及び第３辺１３に隣接しており、第１辺１１及び第３辺１３は互いに対向している。すなわち、図７では、半導体基板１は上記の正方形の４辺のうちの３辺からカメラ８５Ａ、カメラ８５Ｂ、カメラ８５Ｃ及びカメラ８５Ｄによって観察されている。
【００２５】
検出光照明手段８３を有するリング状照明手段８１と、レンズ８４と、カメラ８５とを用いて拡散層６の第２部位６２を検出する方法では、拡散層６の第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる検出光７０を拡散層６に対して照射する。そして、拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異をもとに、拡散層６のうちの相対的に高い反射率である第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出する。
【００２６】
より具体的には、拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異に基づく差異であってレンズ８４によって集められてカメラ８５Ａ、カメラ８５Ｂ、カメラ８５Ｃ及びカメラ８５Ｄのそれぞれによって取得された検出光７０の反射光である光が構成する各像の明るさの差異をもとに、第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出する。
【００２７】
上述の通り、検出光７０は、反射防止膜２を２度通過した場合であっても第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる光である。したがって、検出光７０は検出光照明手段８３から照射されてカメラ８５に入射するまでに反射防止膜２を２度通過するが、検出光７０を用いて得られた反射率の差異をもとに、第２部位６２を検出することができる。図４を用いて説明した通り、第２部位６２は円形のアライメントマーク６３を含む。そのため、第２部位６２を検出する場合、アライメントマーク６３に特に着目することにより、第２部位６２をより早くかつ確実に検出することができる。
【００２８】
図８は、検出光７０の波長と反射光が構成する像との対応関係を示す図である。図８では、検出光７０の波長が４０５ｎｍである場合と４７０ｎｍである場合とのそれぞれについて、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さであるときの各像が示されている。反射防止膜２の厚さは、下限の厚さから上限の厚さまでのいずれかであり、標準の厚さは、下限の厚さと上限の厚さとの間の厚さである。
【００２９】
太陽電池のエネルギの高効率化にとって重要な部位であってかつ外観上配慮すべき部位は、受光面の面積の９０％以上を占める第１部位６１である。第１部位６１は第２部位６２に比べて高抵抗である。図９は、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、相対的に高抵抗である第１部位６１と相対的に低抵抗である第２部位６２とについての入射光の波長と反射率との関係を示す図である。反射率は、１００分率で表現される。
【００３０】
図９に示す通り、反射率は、波長に依存すると共に、反射防止膜２の厚さに依存する。屈折率が２から２．２の範囲の反射防止膜を用い、反射防止膜の厚さを３０ｎｍから１２０ｎｍの範囲で変化させた場合、波長に対する反射率は、図９の各曲線が示すように、一般的には低反射率側に凹の部位を有する曲線で示される傾向を示す。反射防止膜の厚さが厚くなるほど、凹の部位の近傍である最低反射率近傍に対応する波長は短波長側から長波長側にシフトする。
【００３１】
図９に示す通り、反射防止膜２の厚さが下限の厚さである場合、相対的に高抵抗である第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長は４４４ｎｍである。反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長は５７６ｎｍであり、反射防止膜２の厚さが上限の厚さである場合、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長は６３８ｎｍである。
【００３２】
図９に示す通り、反射防止膜２の厚さが下限の厚さである場合、電極が後に形成されることになる部位であって相対的に低抵抗である第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長は５０３ｎｍである。反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長は６１７ｎｍであり、反射防止膜２の厚さが上限の厚さである場合、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長は７３２ｎｍである。
【００３３】
すなわち、上記の下限の厚さは、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長が４４４ｎｍであると共に、第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長が５０３ｎｍである厚さである。上記の標準の厚さは、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長が５７６ｎｍであると共に、第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長が６１７ｎｍである厚さである。上記の上限の厚さは、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長が６３８ｎｍであると共に、第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長が７３２ｎｍである厚さである。
【００３４】
上述の通り、反射防止膜２の下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれは、相対的に高抵抗である第１部位６１と相対的に低抵抗である第２部位６２とのそれぞれについての最も低い反射率となる入射光の波長によって示される。半導体基板１の表面には微細な凹凸を有するテクスチャ構造が形成されており、そのため膜厚がナノオーダである反射防止膜２の厚さを、長さの単位を用いることによって直接的に評価することは非常に困難であると共に、膜厚を実際に管理する上では反射率の波長依存性を用いることが一般的であるので、本願では反射防止膜２の下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さを、相対的に高抵抗である第１部位６１と相対的に低抵抗である第２部位６２とのそれぞれについての最も低い反射率となる入射光の波長によって定義する。
【００３５】
上述の図９を用いて説明した反射防止膜２の下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さに関し、図８のアライメントマーク６３に特に着目すると明らかな通り、検出光７０の波長が４０５ｎｍである場合、反射防止膜２の厚さが下限、標準及び上限のいずれであっても、像には明るさの差異が現れる。そのため、拡散層６のうちの相対的に高い反射率である第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを精度よく検出することができる。なお、図８の各像では、画像処理により、反射率がより小さい部位はより白く表現されており、反射率がより大きい部位はより黒く表現されている。
【００３６】
検出光７０の波長が４７０ｎｍである場合、反射防止膜２の厚さが下限であるときと上限であるときとでは、像の明るさが実質的に一様なので、第１部位６１と第２部位６２とを検出することは困難である。実際の製品の反射防止膜２の厚さは上記の下限の厚さから上限の厚さまでのいずれかであるので、図８の結果を考慮すると、受光面側電極３を形成するための第２部位６２を検出するためには、検出光７０の波長は４０５ｎｍであることが望ましい。ただし、図８から明らかな通り、反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、波長が４７０ｎｍである検出光７０を用いても、第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。
【００３７】
図１０は、図９をもとに得られる図であって、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、不純物の濃度が相対的に低く抵抗値が相対的に高い第１部位６１での反射率と、不純物の濃度が相対的に高く抵抗値が相対的に低い第２部位６２での反射率との差異と光の波長との関係を示す図である。図１０に示すように、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異のピークは、反射防止膜２の厚さが小さいほど光の波長が短いところに現れる。
【００３８】
図１１は、図１０等をもとに得られた図であって、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、不純物の濃度が相対的に低く抵抗値が相対的に高い第１部位６１での反射率と、不純物の濃度が相対的に高く抵抗値が相対的に低い第２部位６２での反射率との差異を、検出光７０の６個の波長のそれぞれについて示す図である。６個の波長は、３９２ｎｍ、３９６ｎｍ、４０２ｎｍ、４０８ｎｍ、４１７ｎｍ及び４３４ｎｍである。第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異は、各波長についての第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異の絶対値をポイントで表現したものである。
【００３９】
図１１から明らかな通り、検出光７０の波長が３９６ｎｍ以上４１７ｎｍ以下であれば、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのいずれであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を１．５ポイント以上にすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。検出光７０の波長が４０２ｎｍ以上４０８ｎｍ以下であれば、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのいずれであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を２ポイント以上にすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とをより精度よく検出することができる。
【００４０】
上述の通り、実施の形態１における太陽電池の製造方法では、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位６１と不純物の濃度が第１の濃度より高い第２の濃度であり第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位６２とを有する拡散層６を半導体基板１の受光面側に形成する。その後、第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなると共に波長が３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかである検出光７０を拡散層６に照射する。拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異をもとに、拡散層６のうちの第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出する。そして、検出された第２部位６２に受光面側電極３を形成する。
【００４１】
従来の半導体基板の外縁のうちの３点を基準点として受光面側電極を形成すべき位置を検出する方法では、半導体基板の設置位置がわずかにずれること等により、受光面側電極を形成すべき位置を精度よく検出することは非常に難しい。そのため、従来では、受光面側電極の大きさに対し、拡散層のうちの不純物の濃度が高い部位を大きくすることで、受光面側電極の位置が多少シフトしても不純物の濃度が高い部位の上に受光面側電極を形成する方法が用いられる。
【００４２】
しかしながら、その方法では、拡散層のうちの本来は受光領域である不純物の濃度が低い領域に不純物の濃度が高い部位が位置することになり、不純物の濃度が高い部位が光を受けることになる。不純物の濃度が高い部位に入射した光によって発生する光キャリアである電子と正孔との多くは、半導体基板の受光面側において再結合することによって消滅する。そのため、光エネルギの電力への変換効率は低くなる。従来の半導体基板の外縁のうちの３点を基準点として受光面側電極を形成すべき位置を検出する方法では、受光面側電極を不純物の濃度が高い部位よりも大きくするという策を用いることも考えられる。しかしながら、その場合、受光面積が小さくなるので光エネルギの電力への変換効率が低くなる等の課題が生じる。
【００４３】
実施の形態１の太陽電池の製造方法は透過光を用いる方法ではないので、実施の形態１の方法は複雑な構成の装置を必要としない。また、実施の形態１の方法では、シリコンナノ粒子等の特殊な材料を必要としない。
【００４４】
上述の通り実施の形態１の方法では、拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異をもとに、拡散層６のうちの第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出する。すなわち、実施の形態１の方法では、半導体基板の外縁を基準として受光面側電極３を形成すべき位置を間接的に検出するのではなく、検出光７０の反射率の差異をもとに受光面側電極３を形成すべき位置を直接的に検出する。
【００４５】
したがって、実施の形態１の方法によれば、半導体基板の外縁のうちの３点を基準点として受光面側電極３を形成すべき位置を検出する方法では避けられない検出誤差を回避することができ、受光面側電極３を形成すべき位置を精度よく検出することができる。そのため、実施の形態１の方法によると、受光面側電極３を形成すべき位置に受光面側電極３を精度よく形成することができる。すなわち、実施の形態１の太陽電池の製造方法によれば、装置の構成を複雑にすることなく、かつ特殊な材料を必要とすることなく受光面側電極３を形成すべき位置を精度よく検出し、検出した位置に受光面側電極３を形成することができる。その結果、実施の形態１の太陽電池の製造方法によって製造された太陽電池は光エネルギを電力へ高効率で変換することができる。
【００４６】
なお、実施の形態１では、太陽電池１０は反射防止膜２を有するが、太陽電池１０は反射防止膜２を有していなくてもよい。その場合であっても、検出光７０は第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる光であるので、当然に、検出光７０の反射率の差異をもとに電極を形成すべき位置を精度よく検出することができる。
【００４７】
図１１を用いて説明した通り、検出光７０の波長が３９６ｎｍ以上４１７ｎｍ以下であれば、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのいずれであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を１．５ポイント以上とすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。検出光７０の波長が４０２ｎｍ以上４０８ｎｍ以下であれば、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのいずれであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を２ポイント以上とすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とをより精度よく検出することができる。
【００４８】
図８から明らかな通り、反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、検出光７０の波長が４７０ｎｍであっても、第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。加えて、図１１から明らかな通り、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ又は標準の厚さである場合、検出光７０の波長が３９２ｎｍであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を２．５％以上とすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。
【００４９】
したがって、図８及び１１から、検出光７０の波長は、反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、３９２ｎｍ以上４７０ｎｍ以下であればよく、反射防止膜２の厚さが下限の厚さである場合、３９２ｎｍ以上４１７ｎｍ以下であればよく、反射防止膜２の厚さが上限の厚さである場合、３９６ｎｍ以上４３４ｎｍ以下であればよい。反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのいずれの場合においても第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出するためには、検出光７０の波長は、３９６ｎｍ以上４１７ｎｍ以下であることが好ましく、４０２ｎｍ以上４０８ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００５０】
実施の形態１では、受光面側電極３を形成するための第２部位６２を検出するために、図５に示すように、検出光照明手段８３を有するリング状照明手段８１と、レンズ８４と、カメラ８５とを用いる。レンズ８４及びカメラ８５を用いることにより、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を視覚的に認識することができる像を形成することができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。
【００５１】
なお、検出光７０は円環状の検出光照明手段８３から発せられる光であると限定されない。検出光照明手段８３は発光ダイオードに限定されない。検出光７０は、第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きい値となる光であればよく、更に言うと、検出光７０は、反射防止膜２を２度通過した場合であっても第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きい光であればよい。加えて、検出光７０の波長は３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかであればよい。そのような検出光７０を照射する照射手段であれば、円環状の検出光照明手段８３に代えてその照射手段が用いられてもよい。
【００５２】
上述の通りレンズ８４及びカメラ８５を用いることにより、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を視認することができる像を形成することができる。しかしながら、受光面側電極３を形成するための第２部位６２を検出するために、レンズ８４及びカメラ８５以外の手段が用いられてもよい。例えば、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率とを測定すると共に、測定された第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を２次元平面に表示する手段を用いても第２部位６２を検出することができる。いずれにしても、拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異をもとに、拡散層６のうちの第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出する。それにより、第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。
【００５３】
実施の形態１では、レーザからの光を用いるレーザドーピングによって、拡散層６に不純物の濃度が相対的に低い第１抵抗値を持つ第１部位６１と、不純物の濃度が相対的に高く第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位６２とを形成する。しかしながら、拡散層６に第１部位６１と第２部位６２とを形成する方法は、レーザドーピングによる方法に限定されない。例えば、印刷技術及び乾燥工程により、リン原子を含むドーパントペーストを拡散層６の受光面側にペーストし、ドーパントペーストを拡散炉において加熱することにより、拡散層６に第１部位６１と第２部位６２とを形成してもよい。
【００５４】
上記のドーパントペーストを用いる方法では、拡散炉においてドーパントペーストを８７０から９４０℃までの温度で加熱し、ドーパントペーストがペーストされた部分においてのみリン原子を拡散する。その後、拡散炉の温度を８００℃程度まで下げてドーパントペーストがペーストされていない部位に対して塩化リンを拡散する。その後、リンガラスをエッチングする。
【００５５】
ドーパントペーストを用いる方法では、不純物の濃度が相対的に低い第１部位６１の抵抗値を９０から１００Ω／□にすることができ、第１部位６１における不純物であるリン原子の濃度を５×１０２０から２×１０２1（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）にすることができる。不純物の濃度が相対的に高い第２部位６２については抵抗値を２０から８０Ω／□にすることができ、第２部位６２における不純物であるリン原子の濃度については５×１０１９から２×１０２０（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）にすることができる。上記のドーパントペーストとして例えば、日立化成株式会社製のＹＴ−２１００−Ｎという製品を用いることができる。
【００５６】
上述した実施の形態では、拡散層６に第１部位６１と第２部位６２とを形成する方法として、レーザドーピングによる方法又はドーパントペーストを用いる方法が用いられる。しかしながら、拡散層６に第１部位６１と第２部位６２とを形成する方法として、公知のイオン注入法又はエッチバック法等のどのようなセレクティブエミッタの形成方法が用いられてもよい。
【００５７】
上述した実施の形態では、拡散層６が形成される前の半導体基板１の導電型は例えばＰ型であるが、拡散層６が形成される前の半導体基板１の導電型はＮ型であってもよい。拡散層６が形成される前の半導体基板１の導電型がＮ型である場合、実施の形態１の太陽電池を製造する方法を用いれば、セレクティブバックサーフェスフィールド又はセレクティブフロントサーフェスフィールドの太陽電池を製造することも可能である。
【００５８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  太陽電池、１  半導体基板、２  反射防止膜、３  受光面側電極、３１  グリッド電極、３２  バス電極、４  裏面側電極、５  本体、６  拡散層、６１  第１部位、６２  第２部位、６３  アライメントマーク、７０  検出光、８０  ステージ、８１  リング状照明手段、８２  赤外光照明手段、８３  検出光照明手段、８４  レンズ、８５  カメラ。
【図１】
2017068671.tif 000003
【図２】
2017068671.tif 000004
【図３】
2017068671.tif 000005
【図４】
2017068671.tif 000006
【図５】
2017068671.tif 000007
【図６】
2017068671.tif 000008
【図７】
2017068671.tif 000009
【図８】
2017068671.tif 000010
【図９】
2017068671.tif 000011
【図１０】
2017068671.tif 000012
【図１１】
2017068671.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月19日(2017.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位と前記不純物の濃度が前記第１の濃度より高い第２の濃度であり前記第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位とを有する拡散層を半導体基板の受光面側に形成するステップと、
前記拡散層を形成するステップを行った後に、前記拡散層の上にシリコン窒化膜である反射防止膜を形成するステップと、
前記反射防止膜を形成するステップを行った後に、前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなると共に波長が３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかである検出光を、前記反射防止膜を通過させて前記拡散層に照射するステップと、
前記拡散層の各部位によって反射された前記検出光の反射率の差異をもとに、前記拡散層のうちの第１反射率に対応する前記第１部位と前記第１反射率より小さい第２反射率に対応する前記第２部位とを検出するステップと、
検出された前記第２部位に受光面側電極を形成するステップと
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記検出光は、前記反射防止膜を２度通過した場合であっても前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなる光である
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】
前記反射防止膜の厚さは、下限の厚さから上限の厚さまでのうちのいずれかであって、
前記下限の厚さは、前記第１部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が４４４ｎｍであると共に、前記第２部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が５０３ｎｍである厚さであり、
前記下限の厚さと前記上限の厚さとの間の厚さである標準の厚さは、前記第１部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が５７６ｎｍであると共に、前記第２部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が６１７ｎｍである厚さであり、
前記上限の厚さは、前記第１部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が６３８ｎｍであると共に、前記第２部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が７３２ｎｍである厚さであり、
前記検出光は、前記反射防止膜の厚さが前記下限の厚さ、前記標準の厚さ、及び前記上限の厚さのいずれであっても、前記反射防止膜を２度通過した場合に前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなる光である
ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記検出光の波長は、４０２ｎｍから４０８ｎｍまでのいずれかである
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記検出光は、円環状の検出光照明手段から発せられる光であり、
前記第１部位と前記第２部位とを検出するステップでは、
前記検出光照明手段より内側を通る線であって前記半導体基板が配置されるステージに対する法線の上の、前記ステージに対して前記検出光照明手段より遠い位置に配置されるレンズと、
前記法線の上の前記ステージに対して前記レンズより遠い位置に配置されるカメラとを用い、
前記拡散層の各部位によって反射された前記検出光の反射率の差異に基づく差異であって前記カメラによって取得された光の像の明るさの差異をもとに、前記第２部位を検出する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位と前記不純物の濃度が前記第１の濃度より高い第２の濃度であり前記第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位とを有する拡散層を半導体基板の受光面側に形成するステップと、前記拡散層を形成するステップを行った後に、前記拡散層の上にシリコン窒化膜である反射防止膜を形成するステップと、前記反射防止膜を形成するステップを行った後に、前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなると共に波長が３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかである検出光を、前記反射防止膜を通過させて前記拡散層に照射するステップと、前記拡散層の各部位によって反射された前記検出光の反射率の差異をもとに、前記拡散層のうちの第１反射率に対応する前記第１部位と前記第１反射率より小さい第２反射率に対応する前記第２部位とを検出するステップと、検出された前記第２部位に受光面側電極を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図９に示す通り、反射防止膜２の厚さが下限の厚さである場合、電極が後に形成されることになる部位であって相対的に低抵抗である第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長は５０３ｎｍである。反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長は６１７ｎｍであり、反射防止膜２の厚さが上限の厚さである場合、第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長は７３２ｎｍである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図８から明らかな通り、反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、検出光７０の波長が４７０ｎｍであっても、第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。加えて、図１１から明らかな通り、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ又は標準の厚さである場合、検出光７０の波長が３９２ｎｍであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を２．５ポイント以上とすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。
【国際調査報告】
2017068671.tif 000014
2017068671.tif 000015
2017068671.tif 000016
2017068671.tif 000017