(57)【要約】  太陽電池セルの評価用基板は、第１導電型の半導体基板と、半導体基板の第１の表面に設けられ、評価対象となる太陽電池セルのグリッド電極の形状に対応した領域に、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する複数の細長形状のグリッド不純物領域と、半導体基板の第１の表面に設けられ、幅方向において隣り合うグリッド不純物領域の間の領域に、第１の不純物濃度よりも低い第２の不純物濃度で第２導電型の不純物を有するグリッド間不純物領域と、を備える。太陽電池セルの評価用基板は、半導体基板の第１の表面に設けられ、グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する第１不純物濃度測定領域と、半導体基板の第１の表面に設けられ、グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、第２の不純物濃度で第２導電型の不純物層を有する第２不純物濃度測定領域とを備える。
2018008071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の第１の表面に設けられ、評価対象となる太陽電池セルのグリッド電極の形状に対応した領域に、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する複数の細長形状のグリッド不純物領域と、
前記半導体基板の前記第１の表面に設けられ、幅方向において隣り合う前記グリッド不純物領域の間の領域に、前記第１の不純物濃度よりも低い第２の不純物濃度で第２導電型の不純物を有するグリッド間不純物領域と、
前記半導体基板の前記第１の表面に設けられ、前記グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、前記第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する第１不純物濃度測定領域と、
前記半導体基板の前記第１の表面に設けられ、前記グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、前記第２の不純物濃度で第２導電型の不純物層を有する第２不純物濃度測定領域と、
を備えることを特徴とする太陽電池セルの評価用基板。
【請求項２】
前記第１不純物濃度測定領域と前記第２不純物濃度測定領域とが、前記半導体基板の面内において１ｍｍ×４ｍｍ角以上、８ｍｍ×８ｍｍ角以下の寸法を有すること、
を特徴する請求項１に記載の太陽電池セルの評価用基板。
【請求項３】
前記第１不純物濃度測定領域が、前記半導体基板の面内において、前記半導体基板の面内を左右均等に分割する中心線に対して対象となる４箇所以上の位置に配置され、
前記第２不純物濃度測定領域が、前記半導体基板の面内において、前記半導体基板の面内の中央の１点と、前記半導体基板の面内を左右均等に分割する中心線に対して対象となる４箇所以上の位置と、に配置されていること、
を特徴する請求項１または２に記載の太陽電池セルの評価用基板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽電池セルの評価用基板を用いて太陽電池セルを評価する太陽電池セルの評価方法であって、
前記半導体基板の第１の表面上における、前記グリッド不純物領域と前記第１不純物濃度測定領域とを含み、前記第２不純物濃度測定領域を除く領域に第２導電型の不純物を含有する第２導電型ドーパント含有ペーストを塗布する第２導電型ドーパントペースト塗布工程と、
前記太陽電池セルとともに、前記半導体基板を熱拡散炉内に挿入した状態でソースガスを流さずに前記半導体基板の温度を上げる第１拡散工程と、
前記太陽電池セルとともに、前記熱拡散炉内で、前記熱拡散炉から前記半導体基板を取り出さずに前記第１拡散工程に連続して、前記ソースガスを流しながら前記半導体基板を加熱することにより太陽電池セルの評価用基板を形成する前記第２拡散工程と、
前記熱拡散炉から取り出した前記半導体基板の第１不純物濃度測定領域と第２不純物濃度測定領域とのシート抵抗を測定する測定工程と
を含むことを特徴とする太陽電池セルの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルにおける不純物拡散層の不純物拡散濃度を評価するための太陽電池セルの評価用基板および太陽電池セルの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高光電変換効率化を図る太陽電池セルの構造として、特許文献１には、ｎ型シリコン基板の受光面側にｐ型エミッタ層であるｐ型拡散層を備え、裏面側にＢＳＦ（Back  Surface  Field）層を備え、ｐ型拡散層における電極の下部領域の不純物濃度が、ｐ型拡散層における他の領域の不純物濃度と比較して高濃度とされた太陽電池セルが開示されている。特許文献１に開示された構造を有する太陽電池セルでは、ｐ型拡散層における電極の下部領域と電極との接触抵抗を低減できる。【０００３】
一方、近年では高光電変換効率化の観点から、グリッド電極についても１５０μｍ以下に細線化することが要求されている。そして、特許文献１に開示された太陽電池セルのようにセレクティブな不純物拡散層構造を有する太陽電池セルでは、光電変換効率の向上のためには、不純物濃度の異なる不純物拡散層のシート抵抗を評価して適正化することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３７９７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電極が１５０μｍ以下程度に細線化された場合には、電極の下部の不純物拡散層についても細線化する必要があり、測定機器の機構上、太陽電池セルの構造では電極の下部の不純物拡散層のシート抵抗を測定することが困難である、という問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、不純物拡散層が細線化された場合においても、不純物拡散層のシート抵抗を精度良く測定可能な太陽電池セルの評価用基板を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池セルの評価用基板は、第１導電型の半導体基板と、半導体基板の第１の表面に設けられ、評価対象となる太陽電池セルのグリッド電極の形状に対応した領域に、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する複数の細長形状のグリッド不純物領域と、半導体基板の第１の表面に設けられ、幅方向において隣り合うグリッド不純物領域の間の領域に、第１の不純物濃度よりも低い第２の不純物濃度で第２導電型の不純物を有するグリッド間不純物領域と、を備える。また、太陽電池セルの評価用基板は、半導体基板の第１の表面に設けられ、グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する第１不純物濃度測定領域と、半導体基板の第１の表面に設けられ、グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、第２の不純物濃度で第２導電型の不純物層を有する第２不純物濃度測定領域とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる太陽電池セルの評価用基板は、不純物拡散層が細線化された場合においても、不純物拡散層のシート抵抗を精度良く測定可能となる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを受光面側から見た平面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを受光面と対向する裏面側から見た平面図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの構成を示す要部断面図であり、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法の一例を説明するためのフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図６】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図７】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図８】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図９】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図１０】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図１１】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図１２】本実施の形態１におけるｎ型ドーパント含有ペーストの塗布パターンの一例を示す図
【図１３】拡散工程時におけるオキシ塩化リンガスの流量によるｎ型不純物拡散層の形成後のｐ型シリコン基板の受光面のシート抵抗の変化を示す特性図
【図１４】横長に設けられた熱拡散炉内におけるｐ型シリコン基板上の測定位置を示す模式図
【図１５】４探針測定機器の原理を示す模式図
【図１６】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層のシート抵抗を確認するための、ｎ型ドーパント含有ペーストの塗布パターンの一例を示す模式図
【図１７】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層のシート抵抗を確認するための、ｎ型ドーパント含有ペーストの塗布パターンの一例を示す模式図
【図１８】本発明の実施の形態１において熱拡散炉を用いて太陽電池セルの製造とモニタウエハの作成とを同時に実施する場合における、熱拡散炉内における左から２セット分の処理基板を上から見た模式図
【図１９】本発明の実施の形態１にかかるモニタウエハの不純物拡散層のパターンの概略図
【図２０】本発明の実施の形態１にかかるモニタウエハにおける第１ｎ型不純物拡散層測定領域の周辺の要部断面図
【図２１】本発明の実施の形態１にかかるモニタウエハにおける第２ｎ型不純物拡散層測定領域の周辺の要部断面図
【図２２】図１９の要部拡大図
【図２３】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域および第２ｎ型不純物拡散層測定領域のｐ型単結晶シリコン基板の面内における形状の一例を示す図
【図２４】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域および第２ｎ型不純物拡散層測定領域のｐ型単結晶シリコン基板の面内における形状の他の例を示す図
【図２５】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域および第２ｎ型不純物拡散層測定領域のｐ型単結晶シリコン基板の面内における形状の他の例を示す図
【図２６】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域および第２ｎ型不純物拡散層測定領域のｐ型単結晶シリコン基板の面内における形状の他の例を示す図
【図２７】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域および第２ｎ型不純物拡散層測定領域のｐ型単結晶シリコン基板の面内における形状の他の例を示す図
【図２８】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルを受光面側から見た平面図
【図２９】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルを受光面と対向する裏面側から見た平面図
【図３０】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの構成を示す要部断面図であり、図２８におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図
【図３１】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法の一例を説明するためのフローチャート
【図３２】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３３】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３４】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３５】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３６】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３７】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３８】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３９】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図４０】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図４１】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図４２】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図４３】本発明の実施の形態３にかかる太陽電池セルの構成を示す要部断面図
【図４４】本発明の実施の形態４にかかる太陽電池セルの評価方法の一例を説明するためのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの評価用基板および太陽電池セルの評価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。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。
【００１１】
実施の形態１．
まず、本実施の形態１にかかる太陽電池セルの評価用基板および太陽電池セルの評価方法が適用される太陽電池セルについて説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１を受光面側から見た平面図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１を受光面と対向する裏面側から見た平面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の構成を示す要部断面図であり、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１２】
太陽電池セル１は、面方向の外形形状が正方形状を有する結晶系太陽電池セルである。太陽電池セル１においては、外形寸法が１５６ｍｍ×１５６ｍｍ、すなわち１５６ｍｍ角の正方形のｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２の受光面側にｎ型の不純物元素であるリンの拡散によってｎ型不純物拡散層３が形成されて、ｐｎ接合を有する半導体基板１１が形成されている。以下、半導体基板２をｐ型単結晶シリコン基板２と呼ぶ場合がある。なお、半導体基板２には、ｐ型多結晶シリコン基板を用いてもよい。
【００１３】
また、ｎ型不純物拡散層３上に絶縁膜である窒化シリコン膜からなるｎ型不純物拡散層上パッシベーション膜６が形成されている。以下、ｎ型不純物拡散層上パッシベーション膜６をｎ型層上パッシベーション膜６と呼ぶ。ｎ型不純物拡散層３上にｎ型層上パッシベーション膜６を設けることにより、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面の欠陥を不活性化させることができる。また、ｎ型層上パッシベーション膜６は、反射防止膜としても機能する。なお、ｎ型層上パッシベーション膜６は、窒化シリコン膜に限定されず、シリコン酸化膜といった絶縁膜を用いてもよい。
【００１４】
ここで、ｎ型不純物拡散層のみのシート抵抗を測定するためには、熱拡散によりｐ型シリコン基板上にｎ型不純物拡散層を形成した場合のシート抵抗値を測定すればよい。ｐ型シリコン基板上にｎ型不純物拡散層を形成すれば、ｐ型シリコン基板とｎ型不純物拡散層の間はｐｎ接合により電流が流れない。このため、ｎ型不純物拡散層の表面から４端子法によりｎ型不純物拡散層のシート抵抗を測定すれば、ｎ型不純物拡散層のみのシート抵抗を測定することが可能である。また、以下では、ｎ型の不純物元素を単にｎ型不純物と呼ぶ。
【００１５】
ｐ型単結晶シリコン基板２の受光面側には、光を閉じ込めるためのテクスチャ構造を構成する図示しない微小凹凸が形成されている。
【００１６】
ｎ型層上パッシベーション膜６は、透光性を有する絶縁膜である。ｎ型層上パッシベーション膜６として、膜厚が５ｎｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜と、屈折率が２．１、膜厚が８０ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と、がｎ型不純物拡散層３上に順次形成されている。なお、ｎ型層上パッシベーション膜６は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜と窒化シリコン（ＳｉＮ）膜とに限定されず、シリコン酸化（ＳｉＯ２）膜または酸化チタン（ＴｉＯ２）膜といった絶縁膜により形成されてもよい。この太陽電池セル１では、ｎ型層上パッシベーション膜６から光Ｌが入射する。
【００１７】
また、半導体基板１１の受光面側には、長尺細長のｎ型不純物拡散層上グリッド電極８が複数並べて設けられ、ｎ型不純物拡散層上グリッド電極８と導通するｎ型不純物拡散層上バス電極９が該ｎ型不純物拡散層上グリッド電極８と直交して設けられている。以下、ｎ型不純物拡散層上グリッド電極８をｎ型層上グリッド電極８と呼ぶ。また、ｎ型不純物拡散層上バス電極９をｎ型層上バス電極９と呼ぶ。ｎ型層上グリッド電極８およびｎ型層上バス電極９は、それぞれ底面部においてｎ型不純物拡散層３に電気的に接続している。
【００１８】
ｎ型層上グリッド電極８は、５０μｍ以上、１５０μｍ以下程度の幅を有するとともに既定の間隔で平行に１００本以上、２００本以下の本数が配置され、半導体基板１１の内部で発電した電気を集電する。また、ｎ型層上バス電極９は、０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下程度の幅を有するとともに太陽電池１枚当たりに３本以上、５本以下の本数が配置され、ｎ型層上グリッド電極８で集電した電気を外部に取り出す。そして、ｎ型層上グリッド電極８とｎ型層上バス電極９とにより、櫛形を呈する受光面側電極としてのｎ型不純物拡散層上電極７が構成される。以下、ｎ型不純物拡散層上電極７をｎ型層上電極７と呼ぶ。なお、本実施の形態１においては、ｎ型層上グリッド電極８の本数は１００本、ｎ型層上バス電極９の本数は４本、ｎ型層上グリッド電極８の電極幅は５０μｍ、ｎ型層上バス電極９の電極幅は１．０ｍｍとしている。なお、図１においては、図示の関係上、ｎ型層上グリッド電極８の本数を減らしている。
【００１９】
そして、本実施の形態１にかかる太陽電池セル１においては、ｎ型不純物拡散層３として２種類の層が形成されて選択エミッタ構造が形成されている。すなわち、ｐ型単結晶シリコン基板２の受光面側の表層部において、受光面側電極であるｎ型層上電極７の下部領域および該下部領域に隣接する領域には、ｎ型不純物拡散層３においてｎ型の不純物が相対的に高濃度に均一に拡散された高濃度不純物拡散層、すなわち低抵抗拡散層である第１ｎ型不純物拡散層４が形成されている。また、ｐ型単結晶シリコン基板２の受光面側の表層部において、第１ｎ型不純物拡散層４が形成されていない領域には、ｎ型不純物拡散層３においてｎ型の不純物が相対的に低濃度に均一に拡散された低濃度不純物拡散層すなわち高抵抗拡散層である第２ｎ型不純物拡散層５が形成されている。
【００２０】
したがって、第１ｎ型不純物拡散層４の不純物拡散濃度を第１の拡散濃度とし、第２ｎ型不純物拡散層５の不純物拡散濃度を第２の拡散濃度とすると、第２の拡散濃度は、第１の拡散濃度よりも小さくなる。また、第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗値を第１シート抵抗値とし、第２ｎ型不純物拡散層５のシート抵抗値を第２シート抵抗値とすると、第２シート抵抗値は、第１シート抵抗値よりも大きくなる。
【００２１】
また、半導体基板１１の裏面には、全体にわたって裏面側電極としてのｐ型不純物拡散層上電極１０が構成される。以下、ｐ型不純物拡散層上電極１０をｐ型層上電極１０と呼ぶ。
【００２２】
つぎに、本実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造方法について説明する。図４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。図５から図１１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造工程の一例を説明するための要部断面図である。図５から図１１は、図３に対応した要部断面図である。
【００２３】
（シリコン基板準備工程）
工程１では、半導体基板として、ｐ型単結晶シリコン基板２が用意される。ｐ型単結晶シリコン基板２は、ＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法といった方法で形成した単結晶シリコンインゴットをバンドソーおよびマルチワイヤーソーといった切断機を用いて所望の外形寸法および厚さに切断およびスライスして製造される。本実施の形態１においては、厚みが１８０μｍ程度、外形寸法が１５６ｍｍ以上、１５８ｍｍ以下×１５６ｍｍ以上、１５８ｍｍ以下の、正方形の角部に丸み面取りを有する正方形状のｐ型単結晶シリコン基板２が用意される。ｐ型単結晶シリコン基板２の外形は、円柱状のインゴットから切り出された１５６ｍｍ以上、１５８ｍｍ以下×１５６ｍｍ以上、１５８ｍｍ以下の正方形の四隅が円のＲ１００以上、Ｒ１０５以下の丸み面取りで切り落とされた正方形状である。１５６ｍｍ角の正方形の対角線の長さは、約２２０ｍｍである。したがって、１５６ｍｍ角の正方形を呈するｐ型単結晶シリコン基板２の外形は、正方形の四隅が１０ｍｍ程度切り落とされた正方形状となる。
【００２４】
得られたｐ型単結晶シリコン基板２は、厚みおよび外形寸法といった諸条件が既定の仕様を満たしているかどうかの仕様評価が行われ、仕様を満たしている基板が太陽電池セル１の製造に用いられる。
【００２５】
（表面洗浄、テクスチャ構造形成工程）
工程２では、ｐ型単結晶シリコン基板２の受光面側の表面にテクスチャ構造としてピラミッド状の微小凹凸が形成される。テクスチャ構造の形成には、５ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下程度の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液にイソプロピルアルコールが１０ｗｔ％以上、１５ｗｔ％以下程度混合された薬液が用いられる。８０℃以上、９０℃以下程度に加熱された薬液にｐ型単結晶シリコン基板２を１５分から２０分程度浸漬することにより、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面が異方性エッチングされて、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面全面に微小凹凸が形成される。
【００２６】
ここでは、水酸化ナトリウム水溶液にイソプロピルアルコールが混入された薬液をテクスチャ構造の形成用のエッチング液として用いたが、水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液といったアルカリ性水溶液に市販のテクスチャエッチング用の添加剤が添加された薬液をエッチング液として用いても構わない。また、この工程ではｐ型単結晶シリコン基板２は、基板表面から５μｍから１０μｍ程度エッチングされるので、スライス時に基板表面に形成されたダメージ層も同時に除去することができ、ｐ型単結晶シリコン基板２の基板洗浄が同時に行われる。なお、ｐ型単結晶シリコン基板２の基板洗浄は、あらかじめ別途行ってもよい。
【００２７】
（ｎ型ドーパント含有ペースト塗布工程）
工程３では、ｎ型不純物拡散層３における高濃度不純物拡散層である第１ｎ型不純物拡散層４を形成するために、拡散源含有塗布剤としてのｎ型ドーパント含有ペースト２１が、図５に示すようにｐ型単結晶シリコン基板２における第１の表面であって受光面となる一面上に塗布形成される。ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、スクリーン印刷法を用いて、ｎ型層上電極７の形状に対応して櫛形状に印刷される。図１２は、本実施の形態１におけるｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布パターンの一例を示す図である。ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、図１２に示すように、ｎ型層上グリッド電極８に対応したグリッドパターン２３と、ｎ型層上バス電極９に対応したバスパターン２４と、が印刷される。ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、後述する工程４の第１拡散工程における熱拡散温度、すなわち熱処理温度でも昇華および焼失せず、また酸性ではなく中性の樹脂ペーストが使用される。
【００２８】
ｎ型ドーパント含有ペースト２１の主たる構成材料には、ｐ型単結晶シリコン基板２に対して拡散されるｎ型不純物を含むガラス粉末の少なくとも１種と、溶剤の少なくとも１種と、が含まれる。また、ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、塗布性を考慮してその他の添加剤が含有されていてもよい。ｐ型単結晶シリコン基板２に対してｎ型不純物を拡散するためにガラス粉末に含有されるｎ型不純物は、Ｐ（リン）およびＳｂ（アンチモン）から選択される少なくとも１種の元素である。ｎ型不純物としてＰ（リン）およびＳｂ（アンチモン）から選択される少なくとも１種の元素を含むガラス粉末には、Ｐ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５およびＳｂ２Ｏ３から選択される少なくとも１種のｎ型不純物含有物質と、ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＣｄＯ、Ｖ２Ｏ５、ＳｎＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、およびＭｏＯ３から選択される少なくとも１種のガラス成分物質と、が含有される。そして、ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、上記のガラス粉末が溶剤に溶かされてペースト状にされている。
【００２９】
第１ｎ型不純物拡散層４上には、後の工程でｎ型層上電極７が形成されて、第１ｎ型不純物拡散層４とｎ型層上電極７との電気的接触が取られる。ｎ型層上電極７の形成時には配置誤差が発生する。このため、第１ｎ型不純物拡散層４は、ｐ型単結晶シリコン基板２の面内においてｎ型層上電極７が形成される位置に、ｎ型層上電極７の外形よりも外側に広がった外形を有して該ｎ型層上電極７よりも大きい形状に形成される。
【００３０】
具体的には、開口部の幅がｎ型層上電極７の幅よりも広く設けられたスクリーン印刷版を用いてｎ型ドーパント含有ペースト２１のスクリーン印刷が行われる。ｎ型層上電極７の形成幅が５０μｍとされる場合には、ｎ型層上電極７の形成時の位置ずれを考慮して、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の幅は１００μｍとされる。
【００３１】
ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、ｐ型単結晶シリコン基板２における一面上において、ｎ型層上グリッド電極８が形成される領域に、５０μｍ以上１５０μｍ以下の幅で、１００本以上２００本以下の本数で０．７５ｍｍから１．５ｍｍの間隔で基板の全幅に渡って印刷される。また、ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、ｐ型単結晶シリコン基板２における一面上において、ｎ型層上バス電極９が形成される領域に、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の幅で、３本以上５本以下の本数が印刷される。本実施の形態１では、５０μｍ幅のｎ型層上グリッド電極８が形成されるグリッド電極形成領域を形成するために、幅１００μｍで１００本のｎ型ドーパント含有ペースト２１を印刷する。また、１．０ｍｍ幅のｎ型層上バス電極９が形成されるバス電極形成領域を形成するために、幅１．２ｍｍで４本のｎ型ドーパント含有ペースト２１を印刷する。
【００３２】
ｎ型ドーパント含有ペースト２１の印刷後、該ｎ型ドーパント含有ペースト２１を乾燥させる乾燥工程が行われる。ｎ型ドーパント含有ペースト２１の印刷後、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の乾燥速度が遅い場合には、印刷されたｎ型ドーパント含有ペースト２１がにじんで所望の印刷パターンが得られなくなる場合がある。このため、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の乾燥は、迅速に行われることが好ましく、赤外線ヒータといった乾燥機器を用いてｎ型ドーパント含有ペースト２１の温度を高くして乾燥させることが好ましい。
【００３３】
ｎ型ドーパント含有ペースト２１に溶剤としてテルピネオールが含有される場合には、２００℃以上の温度でｎ型ドーパント含有ペースト２１を乾燥させることが好ましい。また、ｎ型ドーパント含有ペースト２１に樹脂成分としてエチルセルロースが含有される場合には、エチルセルロースを燃焼させるために４００℃以上の温度でｎ型ドーパント含有ペースト２１を乾燥させることが好ましい。なお、４００℃より低い温度でｎ型ドーパント含有ペースト２１を乾燥させた場合でも、後の拡散工程においてエチルセルロースを燃焼させることができるため、問題はない。
【００３４】
（第１拡散工程）
工程４では、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の乾燥後、ｐ型単結晶シリコン基板２が載置されたボートが熱拡散炉へ投入され、ｎ型ドーパント含有ペースト２１によるｎ型不純物であるリンの熱拡散工程である第１拡散工程として第１熱処理が行われる。この第１拡散工程は、２段階の連続拡散工程のうちの１段階目である。
【００３５】
第１拡散工程は、熱拡散炉内において、窒素ガス（Ｎ２）、酸素ガス（Ｏ２）、窒素と酸素との混合ガス（Ｎ２／Ｏ２）、大気といった雰囲気ガスを流通させた雰囲気状態で行われる。雰囲気ガスの流量は特に限定されない。また、混合雰囲気の場合の各雰囲気の流量比も特に限定されず、任意の流量でかまわない。一例として、窒素と酸素との混合ガス（Ｎ２／Ｏ２）の流量は、Ｎ２：５．７ＳＬＭ、Ｏ２：０．６ＳＬＭとされる。すなわち、第１拡散工程では、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）は使用されず、ｎ型ドーパント含有ペースト２１以外にはｎ型不純物であるリンの拡散源は存在しない。したがって、第１拡散工程は、ドーパント元素であるリンを含まない雰囲気において、ｎ型ドーパント含有ペースト２１からｐ型単結晶シリコン基板２にリンを拡散させることによって、所望のパターンにパターン化された第１ｎ型不純物拡散層４が形成される。
【００３６】
また、第１拡散工程は、８７０℃以上、９４０℃以下の温度で、５分以上、１０分以下程度の時間保持されて行われる。このため、ｐ型単結晶シリコン基板２においてｎ型ドーパント含有ペースト２１が印刷されている領域の下部のみにｎ型不純物であるリンの熱拡散が行われる。これにより、ｐ型単結晶シリコン基板２の面内においてｎ型層上電極７の形成領域の外形よりも外側に広がった領域のみにｎ型不純物であるリンの拡散が行われる。
【００３７】
この第１拡散工程により、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面におけるｎ型ドーパント含有ペースト２１の印刷領域の下部領域へ該ｎ型ドーパント含有ペースト２１からｎ型不純物であるリンが相対的に高濃度である第１の拡散濃度に熱拡散されて、図６に示すように第１ｎ型不純物拡散層４が形成される。第１ｎ型不純物拡散層４は、ｐ型単結晶シリコン基板２の面内においてｎ型層上電極７の形成領域の外形よりも外側に広がった領域に形成され、太陽電池セル１においてｎ型層上電極７の下部領域および該下部領域に隣接する領域となる。
【００３８】
第１ｎ型不純物拡散層４は、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の印刷幅と同じ幅で櫛形状に形成される。本実施の形態１では、ｎ型層上グリッド電極８が形成される領域にグリッド電極形成領域である幅１００μｍで１００本の第１ｎ型不純物拡散層４が形成される。また、ｎ型層上バス電極９が形成される領域にバス電極形成領域である幅１．２ｍｍで４本の第１ｎ型不純物拡散層４が形成される。
【００３９】
本実施の形態１では、ｎ型ドーパント含有ペースト２１を用いて第１ｎ型不純物拡散層４を形成することにより、ｎ型不純物を高濃度にｐ型単結晶シリコン基板２に拡散し、シート抵抗が２０Ω／ｓｑ．以上、８０Ω／ｓｑ．以下の範囲の第１ｎ型不純物拡散層４を形成する。すなわち、単一エミッタ層で高いシート抵抗に適合した電極材料を用いる場合に第１ｎ型不純物拡散層４として８０Ω／ｓｑ．の設定が可能である。一方、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の条件および熱処理条件といった諸条件を調整することで、現在の実用性の観点から必要とされる、２０Ω／ｓｑ．程度のシート抵抗を有する第１ｎ型不純物拡散層４を実現できる。
【００４０】
また、第１拡散工程において酸素ガス（Ｏ２）を含有する条件で熱拡散を行った場合には、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面におけるｎ型ドーパント含有ペースト２１が印刷されていない領域には、熱拡散時の影響で表面に図示しない薄い酸化膜が形成されている。
【００４１】
（第２拡散工程）
工程５では、第１拡散工程の終了後、続いてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）によるｎ型不純物であるリンの熱拡散工程である第２拡散工程として第２の熱処理が行われる。すなわち、ｐ型単結晶シリコン基板２は熱拡散炉から取り出されることなく、第１拡散工程後に同じ熱拡散炉内において連続して第２拡散工程が行われる。この第２拡散工程は、２段階の連続拡散工程のうちの２段階目である。
【００４２】
第２拡散工程は、熱拡散炉内において、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの存在下で行われる。すなわち、第１拡散工程ではオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が含まれない雰囲気条件下での熱拡散が行われたが、第２拡散工程ではｎ型不純物であるリンの拡散源としてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を含む雰囲気条件下での熱拡散が行われる。雰囲気ガスの流量は特に限定されず、拡散濃度、拡散温度、拡散時間といった諸条件により適宜設定されればよい。また、第２拡散工程は、温度を第１拡散工程の８７０℃以上、９００℃以下から、８００℃以上、８４０℃以下に下げて、１０分以上、２０分以下程度の時間保持されて行われる。
【００４３】
この第２拡散工程により、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面における、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の印刷領域を除く領域に、相対的に第１ｎ型不純物拡散層４よりも低濃度である第２の拡散濃度にｎ型不純物であるリンが熱拡散されて、図７に示すように第２ｎ型不純物拡散層５が形成される。第２ｎ型不純物拡散層５は、太陽電池セル１において光が入射する受光面となる。また、第２拡散工程直後のｐ型単結晶シリコン基板２の表面には、拡散処理中に表面に堆積したガラス質層２２である燐珪酸ガラス（Phospho-Silicate  Glass：ＰＳＧ）層が形成されている。
【００４４】
また、第１拡散工程では、ｎ型不純物であるリンはｎ型ドーパント含有ペースト２１のガラス粉末中に含まれているため、第１熱処理中でもリンが揮散しにくい。このため、揮散ガスの発生によって、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面におけるｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布されていない領域にリンが拡散されることが抑制される。これにより、第２ｎ型不純物拡散層５は、第２拡散工程における気相拡散のみにより形成されるため、第２ｎ型不純物拡散層５におけるリンの拡散濃度を低く抑えて、第２ｎ型不純物拡散層５のシート抵抗を１００Ω／ｓｑ．程度にすることが可能となる。
【００４５】
（ｐｎ分離工程）
工程６では、後工程で形成される電極であるｎ型層上電極７とｐ型層上電極１０とを電気的に絶縁するためにｐｎ分離が行われる。ｎ型不純物拡散層３は、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面に一様に形成されるので、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面と裏面とは電気的に接続された状態にある。このため、そのままの状態でｎ型層上電極７とｐ型層上電極１０とを形成した場合には、ｎ型層上電極７とｐ型層上電極１０とが電気的に接続される。この電気的接続を遮断するため、ｐ型単結晶シリコン基板２の端面領域に形成された第２ｎ型不純物拡散層５をドライエッチングによりエッチング除去してｐｎ分離を行う。この第２ｎ型不純物拡散層５の影響を除くために行う別の方法として、レーザにより端面分離を行う方法もある。
【００４６】
（ガラス質層除去工程）
工程７では、図８に示すように、ｐ型単結晶シリコン基板２上に形成された、不純物が含まれた不純物含有層が除去される。具体的には、ｐ型単結晶シリコン基板２が１０％フッ酸溶液中に３６０秒間程度浸漬され、その後、水洗処理が行われる。これにより、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面に形成されたｎ型ドーパント含有ペースト２１、ガラス質層２２が除去される。以上の工程によりｎ型不純物拡散層３として、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面側に第１ｎ型不純物拡散層４と第２ｎ型不純物拡散層５とから構成された選択不純物拡散層構造が得られる。そして第１導電型層であるｐ型シリコンからなる半導体基板２と、該半導体基板２の受光面側に形成された第２導電型層であるｎ型不純物拡散層３と、によりｐｎ接合が構成された半導体基板１１が得られる。
【００４７】
（ｎ型層上パッシベーション膜形成工程）
工程８では、半導体基板１１におけるｎ型不純物拡散層３が形成された一面に、図９に示すようにｎ型不純物拡散層側パッシベーション膜である、ｎ型層上パッシベーション膜６が形成される。ｎ型層上パッシベーション膜６は、プラズマＣＶＤ法を使用して、シランガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスとの混合ガスを原材料に用いて、屈折率２．１、膜厚８０ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が成膜される。また、ｎ型層上パッシベーション膜６は、蒸着法または熱ＣＶＤ法といった他の方法により形成されてもよい。
【００４８】
（電極形成工程）
工程９では、図１０に示すようにスクリーン印刷による電極の印刷および乾燥が行われて乾燥状態の電極が形成される。まず、半導体基板１１の表面側のｎ型層上パッシベーション膜６上に、Ａｇ粉およびガラスフリットを含有する電極材料ペーストであるＡｇ含有ペースト７ａが、スクリーン印刷によって塗布される。その後、Ａｇ含有ペースト７ａが乾燥されることによって、ｎ型不純物拡散層上電極となる乾燥状態のｎ型層上電極７が形成される。Ａｇ含有ペースト７ａは、２５０℃で５分間乾燥される。
【００４９】
ここで、ｎ型層上電極７は、工程４の第１拡散工程で形成された幅１００μｍおよび幅１．２ｍｍの第１ｎ型不純物拡散層４の領域内に内包される位置に形成される。このため、ｎ型層上電極７は第１ｎ型不純物拡散層４上に位置合わせして形成される必要がある。本実施の形態１では、２段階の連続拡散工程である第１拡散工程と第２拡散工程とによる第１ｎ型不純物拡散層４と第２ｎ型不純物拡散層５の形成後にｎ型層上パッシベーション膜６が形成された半導体基板１１の表面側を、第１ｎ型不純物拡散層４を視覚化可能な専用のカメラで撮影する。これにより、第１ｎ型不純物拡散層４と第２ｎ型不純物拡散層５とを識別する。このようにして第１ｎ型不純物拡散層４の領域の位置を認識してＡｇ含有ペースト７ａの印刷位置を決定することによって、Ａｇ含有ペースト７ａを第１ｎ型不純物拡散層４上に精度良く印刷することが可能となる。
【００５０】
つぎに、半導体基板１１の裏面の全面に、Ａｌ粉とガラスフリットとを含有する電極材料ペーストであるＡｌ含有ペースト１０ａが、スクリーン印刷によって塗布される。その後、Ａｌ含有ペースト１０ａが乾燥されることによって、ｐ型不純物拡散層上電極となる乾燥状態のｐ型層上電極１０が形成される。Ａｌ含有ペースト１０ａは、２５０℃で５分間乾燥される。
【００５１】
（電極焼成工程）
工程１０では、半導体基板１１の受光面側および裏面側に印刷されて乾燥された電極材料ペーストが同時に焼成される。具体的には、半導体基板１１が焼成炉へ導入され、大気雰囲気中でピーク温度６００℃以上、９００℃以下程度の温度、８００℃で３秒の、短時間の熱処理が行われる。これにより、電極材料ペースト中の樹脂成分は消失する。そして、半導体基板１１の受光面側では、ｎ型層上電極７のＡｇペースト７ａに含有されるガラス材料が溶融してｎ型層上パッシベーション膜６を貫通している間に銀材料がｎ型不純物拡散層３のシリコンと接触し再凝固する。これにより、図１１に示すようにｎ型層上電極７としてのｎ型層上グリッド電極８およびｎ型層上バス電極９とが得られ、ｎ型層上電極７と半導体基板１１のシリコンとの電気的導通が確保される。
【００５２】
また、半導体基板１１の裏面側では、ｐ型層上電極１０のＡｌ含有ペースト１０ａに含有されるガラス材料が溶融してシリコンと反応し再凝固する。これにより、図１１に示すようにｐ型層上電極１０が得られ、ｐ型層上電極１０と半導体基板１１のシリコンとの電気的導通が確保される。
【００５３】
以上のような工程を実施することにより、図１から図３に示す本実施の形態１にかかる太陽電池セル１を作製することができる。なお、電極材料であるペーストの半導体基板１１への配置の順番を、受光面側と裏面側とで入れ替えてもよい。
【００５４】
上述した本実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造方法においては、ｐ型単結晶シリコン基板２にｎ型ドーパント含有ペースト２１が塗布され、ｎ型ドーパント含有ペースト２１以外にドーパントであるリンの拡散源がない状態で第１拡散工程が実施されることにより第１ｎ型不純物拡散層４が形成される。そして、第１拡散工程後、第１拡散工程が実施された熱拡散炉からｐ型単結晶シリコン基板２が取り出されることなく、リンの拡散源としてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を用いた第２拡散工程が同じ熱拡散炉で実施されることにより第２ｎ型不純物拡散層５が形成される。すなわち、ｎ型ドーパント含有ペースト２１を用いた第１拡散工程とオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を用いた第２拡散工程との２段階の連続拡散工程が、ｐ型単結晶シリコン基板２が熱拡散炉から取り出されることなく実施される。
【００５５】
これにより、効率的にリンの拡散処理を実施して、第１ｎ型不純物拡散層４と第２ｎ型不純物拡散層５とを容易に作り分けて選択不純物拡散層構造を形成することができる。これにより、複雑な工程を複数実施することなく、選択不純物拡散層構造を有するｎ型不純物拡散層を容易に且つ低コストで形成することができる。
【００５６】
すなわち、上述した太陽電池セルの製造方法においては、電極の下部領域と、他の領域と、で異なる不純物濃度を有する選択不純物拡散層構造を形成する方法として、ｎ型の不純物を含んだｎ型ドーパント含有ペースト２１を用いた熱拡散を行う。この場合、ｐ型単結晶シリコン基板２における電極の下部領域にｎ型ドーパント含有ペースト２１を印刷して熱拡散工程を実施し、続いてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）による熱拡散工程を実施することで、電極の下部領域には高濃度のｎ型不純物拡散層を、他の領域には電極の下部領域よりも低濃度なｎ型不純物拡散層を形成することができる。
【００５７】
上述したように、ｎ型ドーパント含有ペースト２１を使用することで選択不純物拡散層構造を有するｎ型不純物拡散層３を容易に且つ低コストで形成することができる。ここで、拡散工程において注意すべき事項に関して述べる。
【００５８】
第２拡散工程において、ｐ型単結晶シリコン基板２の受光面側について所望の受光面シート抵抗値を得るための拡散条件を調整する場合、以下の事項に留意する必要がある。すなわち、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が印刷されたｐ型単結晶シリコン基板２に対してオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）によるリンの拡散を行う場合には、温度、圧力、流量といった拡散条件を、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が使用されないオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）による拡散のみによりｐ型単結晶シリコン基板２にｎ型不純物拡散層３を形成する場合と同じにすると、第２ｎ型不純物拡散層５のｎ型不純物濃度が低くなり、ｎ型不純物拡散層３の形成後の受光面のシート抵抗は高くなる。
【００５９】
この理由は、第２拡散工程時に、ｐ型単結晶シリコン基板２に印刷されているｎ型ドーパント含有ペースト２１によりオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が消費されることである。したがって、第２拡散工程では、熱拡散炉に投入されたｐ型単結晶シリコン基板２の数量に比例した量のオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が消費されるので、第２拡散工程の拡散条件を調整する場合はこの点に留意する必要がある。
【００６０】
このようにｎ型不純物拡散層３の形成後の受光面のシート抵抗が高くなることを防止する方法として、以下の方法が挙げられる。すなわち、シリコン基板にｎ型ドーパント含有ペースト２１が印刷されていない、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）のみによる拡散時と比べて、同じ処理数量当りのオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの流量を増量する。
【００６１】
図１３は、拡散工程時におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの流量によるｎ型不純物拡散層３の形成後のｐ型単結晶シリコン基板２の受光面のシート抵抗の変化を示す特性図である。図１３では、横軸は横長に設けられた熱拡散炉３１内におけるｐ型単結晶シリコン基板２の配置位置を示し、縦軸は拡散工程後のｐ型単結晶シリコン基板２の受光面のシート抵抗［Ω／ｓｑ．］を示す。図１４は、横長に設けられた熱拡散炉３１内におけるｐ型単結晶シリコン基板２上の測定位置を示す模式図である。図１４におけるｐ型単結晶シリコン基板２上の番号は、図１３における横軸の番号、すなわち測定位置に対応している。
【００６２】
図１３における◇印は、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が印刷されていないｐ型単結晶シリコン基板２に対して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）のみによるリンの拡散を行ったサンプル１のデータを示している。図１３における△印は、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が印刷されたｐ型単結晶シリコン基板２に対して、上記の第１拡散工程と第２拡散工程とによる２段階の連続拡散工程によりリンの拡散を行ったサンプル２のデータを示している。サンプル２の第２拡散工程におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の流量はサンプル１の場合と同じである。図１３における○印は、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が印刷されたｐ型単結晶シリコン基板２に対して、上記の第１拡散工程と第２拡散工程とによるリンの拡散を行ったサンプル３のデータを示している。サンプル３の第２拡散工程におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の流量はサンプル１の場合よりも増量している。
【００６３】
この熱拡散炉３１では、図１４における左端側から、ｐ型単結晶シリコン基板２にリンを拡散させるための拡散ガスであるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスが導入され、熱拡散炉３１内を拡散ガスが流通して、右端側から排気される。ｐ型単結晶シリコン基板２は、板面を石英チューブの中心軸および拡散ガスの流通方向と平行にして、水平方向において既定の間隔を空けた状態で並べられた数十枚ずつを１セットとして、縦置きに配置されている。そして、複数のセットが熱拡散炉３１の延在方向に既定の間隔を空けて配置されている。なお、ここでは熱拡散炉３１内に数百枚のｐ型単結晶シリコン基板２が投入されて連続拡散が行われている。ただし、図示の関係上、図１３および図１４においては、熱拡散炉３１内における左端から７セット分のｐ型単結晶シリコン基板２について示している。
【００６４】
ｐ型単結晶シリコン基板２を拡散ガスの流通方向と平行に並べることにより、ｐ型単結晶シリコン基板２の板面と垂直な方向において隣り合うｐ型単結晶シリコン基板２の間に拡散ガスが流れやすくなる、という効果がある。これにより、ｐ型単結晶シリコン基板２の板面を拡散ガスの流通方向と垂直方向にして既定の間隔を空けた状態で複数のｐ型単結晶シリコン基板２が並べられた場合よりも、効率良く且つ均一に、ｐ型単結晶シリコン基板２に拡散ガスを接触させることができ、ｐ型単結晶シリコン基板２毎のリンの拡散量のばらつきを抑制できる。
【００６５】
図１３からわかるように、第２拡散工程におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の流量をサンプル１の場合と同じにして上記の第１拡散工程と第２拡散工程とによる２段階の連続拡散工程を行ったサンプル２の場合は、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の流通方向に進むにしたがってｎ型不純物拡散層３の形成後のｐ型単結晶シリコン基板２の受光面のシート抵抗が高くなっている。これは、第２拡散工程時に、ｐ型単結晶シリコン基板２に印刷されているｎ型ドーパント含有ペースト２１によりオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が消費されていることに因る。
【００６６】
一方、第２拡散工程におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の流量をサンプル１の場合よりも増量して上記の第１拡散工程と第２拡散工程とによる２段階の連続拡散工程を行ったサンプル３の場合は、全てのｐ型単結晶シリコン基板２において受光面のシート抵抗にほとんど変化がなく、均一なシート抵抗値が得られている。したがって、２段階の連続拡散工程における第２拡散工程のオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの流量を増量することにより、ｎ型不純物拡散層３の形成後の受光面のシート抵抗において、安定して均一性の高い値を得られる。
【００６７】
このような第２拡散工程におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの流量の増量の例としては、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が塗布されていないｐ型単結晶シリコン基板２に対するオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）のみによる拡散条件である流量条件がＮ２：５．８ＳＬＭ、Ｏ２：０．９ＳＬＭ、ＰＯＣｌ３：１．５ＳＬＭであった場合には、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が塗布されたｐ型単結晶シリコン基板２に対する第２拡散工程における拡散条件である流量条件をＮ２：５．８ＳＬＭ、Ｏ２：０．９ＳＬＭ、ＰＯＣｌ３：２．０ＳＬＭとすればよい。なお、ここでは、１００枚のｐ型単結晶シリコン基板２を一括して処理する場合のオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの流量として示している。
【００６８】
つぎに、本実施の形態１において使用するｎ型ドーパント含有ペースト２１の印刷パターンに関して説明する。上述した太陽電池セルの製造方法によってｐ型単結晶シリコン基板２にｎ型不純物であるリンの拡散を行う場合、所望の濃度にｎ型不純物拡散層が形成されているかどうかを確認するために、ｎ型不純物拡散層のシート抵抗が測定される。一般的に、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を使用した熱拡散では、石英製のチューブを用いて、１本のチューブに３００枚以上の基板を挿入した状態で処理が行われる。この際、基板のシート抵抗は、チューブの位置およびチューブ内における基板の位置に依らないことが望ましいが、実際には基板間および基板内においてシート抵抗のばらつきが発生する。シート抵抗のばらつきは、目標値にも依存するが、一例として目標値６０Ω／ｓｑ．に対して、基板間および基板内で±１０％程度が想定される。
【００６９】
これまで太陽電池セルを生産する上で、電極の下部領域と、他の領域と、で不純物濃度に差を設けない、単一の不純物拡散層を有する構造の場合は、受光面の不純物拡散層の拡散条件の管理は、実際に太陽電池セルとなる任意の基板の受光面のシート抵抗を評価すればよかった。すなわち、電極の下部領域と、他の領域と、で不純物濃度に差を設けない、単一の不純物濃度を有するｎ型不純物拡散層の場合は、最終的に太陽電池セルになる基板に対して、基板のどの部分も、所望の設計値が得られているかどうかを確認することが可能であり、また、管理の対象とされている。
【００７０】
一方、電極の下部領域と、他の領域と、で不純物濃度に差を設けたセレクティブな不純物拡散層構造を形成する場合、電極の下部領域と他の領域との両領域が所望のシート抵抗になっているかどうかを確認することは、最終的に太陽電池セルになる基板で評価することは構造上、困難となっている。現在の太陽電池セルおいては、グリッド電極幅が５０μｍとなっている場合、電極の下部領域の不純物拡散層の幅は１００μｍ未満が目標となってきている。
【００７１】
一般的に、シート抵抗は、４探針法を用いたシート抵抗測定機器により測定されている。一例として、４探針測定機器である株式会社国際電気エルテック社製ＶＲ−７０を用いることにより、４探針法により基板の受光面のシート抵抗を評価できる。４探針測定機器の４探針の構成は、１ｍｍ間隔で４本の探針が直線状に配列されているので、少なくとも４ｍｍ角以上の同一の仕様の不純物拡散層が必要である。ところが、現在の太陽電池セルにおける電極の下部領域の不純物拡散層のパターンは幅が１００μｍ程度である、一方、電極下部ではない他の領域の不純物濃度を変えた不純物拡散層の幅も２ｍｍ未満となっている。すなわち、幅方向において隣り合う、電極の下部領域の不純物拡散層のパターン間に形成された不純物拡散層も２ｍｍ未満となっている。
【００７２】
したがって、このようなセレクティブな不純物拡散層構造において、電極の下部領域と他の領域との各領域について拡散条件を導出しようとすると、最終的には太陽電池セルにはならない構造を有する、不純物拡散層の拡散条件を導出するための専用の基板を形成して評価する必要がある。以降、不純物拡散層の拡散条件を導出するための専用の基板を、をモニタウエハと呼称する。
【００７３】
モニタウエハは、不純物拡散層の拡散条件の導出に用いられるので、太陽電池セルの構造を模擬できると共にモニタウエハを熱拡散炉に挿入したことによって、最終的には太陽電池セルになる基板への熱拡散処理における影響を極力小さく留められることが好ましい。一方、最終的に太陽電池セルにはならない構造をあえて作製する必要があるので、モニタウエハの構造および作製工程が煩雑になることは好ましくない。
【００７４】
以上のように、相対的に不純物濃度が高い電極の下部領域と、相対的に不純物濃度が低い他の領域とを有する構造を形成する場合、最終的に太陽電池セルになる基板とは別に、モニタウエハを準備する必要がある。なお、ここで示した、相対的に不純物濃度が高い電極の下部領域を形成する為のｎ型ドーパント含有ペーストを使用する場合は、ｎ型ドーパント含有ペーストの影響を考慮し、拡散時のＮ２あるいはＯ２の条件を設定している。
【００７５】
図１５は、４探針測定機器の原理を示す模式図である。４探針測定機器は、１ｍｍ間隔で直線状に配置された４本の探針を有する。４探針測定機器によるシート抵抗の測定においては、探針をｐ型シリコン基板４１の表層に設けられたｎ型不純物拡散層４２に接触させる。探針をｎ型不純物拡散層４２に接触させた状態で、４本の探針のうち両端の２本の電流探針４３に印加電流源４５から電流を流し、４本の探針のうち中央の２本の電圧探針４４の電圧を電圧計４６で測定することで、シート抵抗を測定する。ｐｎ接合は逆方向には電流が流れないため、電流はｎ型不純物拡散層４２のみを流れるため、ｎ型不純物拡散層４２のみのシート抵抗を測定することができる。ｐ型シリコン基板４１の大きさの一例は、１５６ｍｍ角である。ｐ型シリコン基板４１の厚さの一例は、０．２ｍｍである。ｎ型不純物拡散層４２の厚さの一例は、０．３μｍである。
【００７６】
４探針測定機器の４探針は、上述したように４本の探針が１ｍｍ間隔で直線状に配列されている。したがって、４本の探針のうち一端の探針から他端の探針まで３ｍｍの間隔がある。このため、直線状に配列されている探針が面方向において回転方向にずれが生じた場合でも適切な測定を実現するためには、少なくとも４ｍｍ角四方の面積が必要となる。
【００７７】
しかしながら、１５６ｍｍ角の外形寸法を有し、１００本のグリッド電極が設けられた太陽電池セルでは、幅方向において隣り合う、グリッド電極の下部領域の不純物拡散層のパターン間の間隔は、１．５ｍｍ程度となる。また、グリッド電極の下部領域の不純物拡散層の幅は、１００μｍ程度である。
【００７８】
一般に、４探針測定機器において４本の探針が装着されているヘッドは、測定対象となる基板の板面に沿った外形寸法は、幅および奥行きともに数ｃｍ程度となっている。通常、４探針測定機器では、測定対象となる基板の面内における幾つかのポイントにヘッドが自動で移動してシート抵抗が測定される。しかしながら、数ｃｍ程度の外形寸法を有するヘッドは、幅が１．５ｍｍ程度の任意の所望の部分の測定には適していない。また、目視により測定対象部分とヘッドとの位置合わせを行う場合には、幅が１．５ｍｍ程度の任意の所望の部分にヘッドを下すことは困難である。したがって、４探針測定機器においては、幅が１．５ｍｍ程度の任意の所望の部分に探針を載せることは困難である。
【００７９】
すなわち、ヘッドに装着された探針を幅が１．５ｍｍ程度の部分に載せて測定を行うことは、理論上は可能であるが、実際には位置決め精度の問題があり、測定が困難である。また、グリッド電極の下部領域の不純物拡散層の幅は１００μｍ程度であるため、測定できない。このため、４端子測定器を用いる場合、グリッド電極の下部領域の不純物拡散層、およびグリッド電極の下部領域の不純物拡散層のパターン間の不純物拡散層に対しては、太陽電池セルとなる基板を使用してのシート抵抗の評価では適切な評価ができない。すなわち、４探針法による測定を行う４端子測定器の原理上、測定のために必要な測定対象となるｎ型不純物拡散層のパターンのサイズは、１ｍｍ×４ｍｍとなる。
【００８０】
このため、セレクティブな高濃度不純物層を形成する場合、第１ｎ型不純物拡散層４におけるグリッド電極部の領域の幅、すなわちｎ型層上グリッド電極８が形成される領域の幅を１００μｍとする場合、最終的に太陽電池セル１になる基板で評価することはシート抵抗を測定する機器の機構上、困難である。
【００８１】
第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗を検討する場合、第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗を確認するための何らかの構造を形成する必要がある。概念的には、単純に第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗だけを把握しようと思えば、一例として図１６に示すように、ｐ型単結晶シリコン基板２の受光面の全面が、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が塗布されたｎ型ドーパント含有ペーストの塗布領域５１とされた単純なｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布パターンが考えられる。この場合は、ｐ型単結晶シリコン基板２の受光面の全面に第１ｎ型不純物拡散層４が形成される。図１６は、本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗を確認するための、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布パターンの一例を示す模式図である。
【００８２】
さらに、第１ｎ型不純物拡散層４と第２ｎ型不純物拡散層５とを同時に同一のｐ型単結晶シリコン基板２で評価しようと考えた場合、一例として図１７に示すようにｎ型ドーパント含有ペーストの塗布領域５１と、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が塗布されていないｎ型ドーパント含有ペーストの非塗布領域５２とがｐ型単結晶シリコン基板２の面内において同等の頻度で配置された、ｎ型ドーパント含有ペーストの塗布領域５１と、ｎ型ドーパント含有ペーストの非塗布領域５２とが千鳥柄となるパターンが考えられる。この場合は、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が塗布されて形成された第１ｎ型不純物拡散層４の領域と、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が塗布されずに形成された第２ｎ型不純物拡散層５の領域とが千鳥柄となる。図１７は、本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗を確認するための、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布パターンの一例を示す模式図である。
【００８３】
しかしながら、上述のように第２拡散工程時に、ｐ型単結晶シリコン基板２に印刷されているｎ型ドーパント含有ペースト２１によりオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が消費される。ｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布量によって、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量が変化するので、太陽電池セルの製造条件で消費されるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量を再現した状態でモニタセルへのリンの拡散を行う必要がある。
【００８４】
すなわち、太陽電池セルの製造時の拡散工程では、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）がｎ型ドーパント含有ペースト２１に消費されながらｐ型単結晶シリコン基板２間を流れる。このため、太陽電池セルの製造時において、太陽電池セル用のｐ型単結晶シリコン基板２の表面付近の拡散ガスのオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の濃度は、元の拡散ガスに含まれているオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の濃度よりも低くなる。そして、該オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の濃度が低下した拡散ガスで、グリッド電極の下部領域の不純物拡散層のパターン間に不純物であるリンが拡散される。
【００８５】
したがって、評価用のモニタウエハでも、太陽電池セル用のｐ型単結晶シリコン基板２と同じように、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の濃度が低下した拡散ガスを再現した状態でリンを拡散した場合の不純物濃度を評価する必要がある。太陽電池セルの製造条件において消費されるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量に対して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量が多くなっても、またオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量が少なくなっても、太陽電池セルの不純物拡散層におけるリンの拡散濃度と、モニタウエハの不純物拡散層におけるリンの拡散濃度と、において差異が発生する。
【００８６】
この場合、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布パターンに要求される事項としては、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布量を極力、太陽電池セル製造時の塗布量と等しくし、第１ｎ型不純物拡散層４の領域と第２ｎ型不純物拡散層５の領域とのシート抵抗が同一基板内で測定でき、さらに一般的なシート抵抗測定機器での測定を可能であることである。このためには、太陽電池セルの構造に類似した構造のモニタウエハ６１を用いる必要がある。
【００８７】
そして、モニタウエハ６１は、通常の太陽電池セルの製造と近い条件で、好ましくは同じ条件で作成される。図１８は、本発明の実施の形態１において熱拡散炉３１を用いて太陽電池セルの製造とモニタウエハの作成とを同時に実施する場合における、熱拡散炉３１内における左から２セット分の処理基板を上から見た模式図である。各々のセットでは、水平方向に３ｍｍの間隔を空けて４１枚の処理基板が配置される。モニタウエハの作成においては、太陽電池セルの製造用のｐ型単結晶シリコン基板２と同じ条件のｐ型単結晶シリコン基板２が用いられる。図１８においては、モニタウエハの作成用のｐ型単結晶シリコン基板２もモニタウエハ６１と記載することで、太陽電池セルの製造用のｐ型単結晶シリコン基板２と、モニタウエハの作成用のｐ型単結晶シリコン基板２とを区別している。
【００８８】
不純物拡散層におけるリンの拡散濃度を評価しない通常の太陽電池セルの製造時には、熱拡散炉３１内における全ての位置に太陽電池セル用のｐ型単結晶シリコン基板２が配置される。本実施の形態１における太陽電池セルの評価方法では、不純物拡散層におけるリンの拡散濃度を評価するために、各々のセットの内、処理基板が配列された配列方向における、すなわち処理基板の板面に垂直な方向における、両端部、中央部、および両端部から１０枚毎にモニタウエハ６１が配置される。すなわち、各セットにおいて、配列方向の一端側から１番目、１１番目、２１番目、３１番目および４１番目にモニタウエハ６１が配置される。これ以外の箇所には、太陽電池セル用のｐ型単結晶シリコン基板２が配置される。図１８において左側に記載された数字は、各セットの処理基板の、配列方向の一端側からの順番を示している。
【００８９】
拡散条件によっては、各セットのうち、配列方向における両端部の処理基板と中央部の処理基板とにおいて不純物拡散層におけるリンの拡散濃度に差異が発生する場合がある。一例として、配列方向における中央部には拡散ガスが流れにくいので、中央部の処理基板の不純物拡散層におけるリンの拡散濃度が、配列方向における他の箇所の処理基板の不純物拡散層におけるリンの拡散濃度に比べて、低下する場合がある。また、拡散ガスの流通方向における上流側のセットと下流側のセットとを比較すると、下流側のセットの処理基板の不純物拡散層におけるリンの拡散濃度が、上流側のセットの処理基板の不純物拡散層におけるリンの拡散濃度に比べて、低下する場合がある。このような不純物拡散層におけるリンの拡散濃度のばらつきを減らし、不純物拡散層におけるリンの拡散濃度を、均一で適切な拡散濃度で製造することが求められる。このためには、各セットで、両端部、中央部、中間部にモニタウエハを配置して評価することが好ましい。
【００９０】
一方で、配列方向におけるモニタウエハ６１が配置されていない箇所には太陽電池セル用のｐ型単結晶シリコン基板２を配置することで、通常の太陽電池セル製造時に近い条件を再現すると主に、太陽電池セルの製造とモニタウエハ６１の作成とを同時に実施することができる。
【００９１】
以上の様な仕様を満たす太陽電池セルの評価用基板であるモニタウエハの構造として、発明者は図１９から図２１に示す構造を見出した。図１９は、本発明の実施の形態１にかかるモニタウエハの不純物拡散層のパターンの概略図である。図２０は、本発明の実施の形態１にかかるモニタウエハにおける第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２の周辺の要部断面図である。図２１は、本発明の実施の形態１にかかるモニタウエハにおける第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３の周辺の要部断面図である。
【００９２】
本実施の形態１にかかるモニタウエハ６１は、太陽電池セル１のｎ型不純物拡散層３を模擬した構造を有し、評価対象となる太陽電池セル１と同様に、ｐ型単結晶シリコン基板２の一面にｎ型不純物拡散層３を有する。なお、評価対象となる太陽電池セル１を模擬したｎ型不純物拡散層についても、太陽電池セル１と同じ符号を付す。すなわち、モニタウエハ６１は、第１ｎ型不純物拡散層４と第２ｎ型不純物拡散層５とを有する。また、モニタウエハ６１は、第１ｎ型不純物拡散層４と同様にｎ型ドーパント含有ペースト２１が印刷されて形成された第１不純物濃度測定領域である第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２と、第２ｎ型不純物拡散層５と同様にオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）のみによる拡散により形成された第２不純物濃度測定領域である第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３と、をｐ型単結晶シリコン基板２の一面に有する。
【００９３】
第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２は、シート抵抗を４探針測定機器により測定するための不純物拡散層である。第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２は、第１ｎ型不純物拡散層４のうち太陽電池セル１のｎ型層上グリッド電極８の下部に対応する細長形状の第１ｎ型不純物拡散層４であるグリッド不純物領域が、他のグリッド不純物領域と隣り合う間隔以上の大きさを有する。これにより、測定領域を大きく確保でき、グリッド不純物領域が細線化された場合でも４探針測定機器による測定が容易になる。
【００９４】
第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２は、評価対象となる太陽電池セル１の第１ｎ型不純物拡散層４と同一工程において、同じｎ型ドーパント含有ペースト２１を用いて、同じ条件で形成されているため、第１ｎ型不純物拡散層４と同等の深さおよびｎ型不純物濃度を有し、第１の不純物濃度でｎ型の不純物を有する。したがって、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２のシート抵抗を測定することにより、太陽電池セル１の第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗を確認することができる。そして、第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗を確認することにより、太陽電池セル１の第１ｎ型不純物拡散層４のｎ型不純物濃度を推定することができる。
【００９５】
第１ｎ型不純物拡散層４と同様にｎ型ドーパント含有ペースト２１が印刷されて形成された第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２は、シート抵抗が２０Ω／ｓｑ．程度となるので現在のｎ型層上電極７に用いられる一般的なｎ型層のシート抵抗である７０Ω／ｓｑ．程度と比較すると大きな差を有していることもあり、ｐ型単結晶シリコン基板２における第１ｎ型不純物拡散層４のｎ型不純物濃度の面内の分布状況を最低限の個数で把握できるように４点に配置されている。なお、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２は、４点以上に配置されればよく、第１ｎ型不純物拡散層４のｎ型不純物濃度の面内の分布状況を把握できるように、ｐ型単結晶シリコン基板２の面内を左右均等に分割する中心線に対して対象となる位置に配置されることが好ましい。
【００９６】
以上のように、第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗が、太陽電池セルのｎ型不純物拡散層としては低い値である２０Ω／ｓｑ．程度となる場合には、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２のシート抵抗も、同じく２０Ω／ｓｑ．程度となる。この場合には、拡散設備の石英チューブ内におけるｐ型単結晶シリコン基板２の面内の位置に対する依存性およびｐ型単結晶シリコン基板２の面内におけるシート抵抗の均一性を考慮した場合においても、ｐ型単結晶シリコン基板２の面内における第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２のシート抵抗の測定箇所が４点程度あれば、第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗の確認には十分である。
【００９７】
また、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２のシート抵抗は２０Ω／ｓｑ．程度であるため、ｐ型単結晶シリコン基板２の面内において第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２のシート抵抗にばらつきが生じた場合でも、シート抵抗が７０Ω／ｓｑ．程度である場合と比べてシート抵抗のばらつきは小さい。このため、ｐ型単結晶シリコン基板２の面内における第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２のシート抵抗のばらつきを考慮した場合においても、ｐ型単結晶シリコン基板２の面内における第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２のシート抵抗の測定箇所が４点程度あれば、第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗の確認には十分である。
【００９８】
そして、更にｐ型単結晶シリコン基板２の面内における中央の１点を、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２のシート抵抗の測定箇所に加えることで、太陽電池セル１の第１ｎ型不純物拡散層４のシート抵抗の確認により適したモニタウエハ６１の構造を実現できる。
【００９９】
第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、シート抵抗を４探針測定機器により測定するための不純物拡散層である。第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、第１ｎ型不純物拡散層４のうち太陽電池セル１のｎ型層上グリッド電極８の下部に対応する細長形状の第１ｎ型不純物拡散層４であるグリッド不純物領域が、他のグリッド不純物領域と隣り合う間隔以上の大きさを有する。これにより、測定領域を大きく確保でき、グリッド不純物領域が細線化された場合でも４探針測定機器による測定が容易になる。
【０１００】
第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、評価対象となる太陽電池セル１の第２ｎ型不純物拡散層５と同一工程において同じ条件で形成されているため、第２ｎ型不純物拡散層５と同等の深さおよびｎ型不純物濃度を有し、第２の不純物濃度でｎ型の不純物層を有する。したがって、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のシート抵抗を測定することにより、太陽電池セル１の第２ｎ型不純物拡散層５のシート抵抗を確認することができる。そして、第２ｎ型不純物拡散層５のシート抵抗を確認することにより、太陽電池セル１の第２ｎ型不純物拡散層５のｎ型不純物濃度を推定することができる。
【０１０１】
一方、第２ｎ型不純物拡散層５と同様にオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）のみによる拡散により形成された第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、第２ｎ型不純物拡散層５と同様に、一般的な単一濃度のｎ型不純物拡散層のシート抵抗である７０Ω／ｓｑ．程度の場合よりも高い、９０Ω／ｓｑ．程度以上のシート抵抗となる。このため、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のｐ型単結晶シリコン基板２の面内の分布は、一般的な単一濃度のｎ型不純物拡散層のシート抵抗である７０Ω／ｓｑ．の場合よりも均一性は低下するので、ｐ型単結晶シリコン基板２における第２ｎ型不純物拡散層５のｎ型不純物濃度の面内の分布状況がもれなく把握できるように２５点に配置されている。第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、基本的にはｐ型単結晶シリコン基板２の面内における中央１点と、外周側の少なくとも４点の５点の位置に配置されればよいが、より細かな状況を把握できるように２５点に配置している。第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、外周側の４点が、中央の１点に対して対称となる２対の点とすることが好ましい。すなわち、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３の外周側の４点は、ｐ型単結晶シリコン基板２の面内を左右均等に分割する中心線に対して対象となる位置に配置されることが好ましい。
【０１０２】
また、本実施の形態１では、ｐ型単結晶シリコン基板２の面内における第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３の寸法は、一般的なシート抵抗測定機器である４探針測定機器での測定において探針を測定部分の中央に当てた測定を容易にできるように、８ｍｍ×８ｍｍ角に設定している。上述した図１３および図１４については、図１９に示すパターンの第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３を用いて導出している。
【０１０３】
第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２の寸法は、シート抵抗の測定作業を容易に進められるという観点から、８ｍｍ角より大きい寸法は必要無い。第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２の寸法を８ｍｍ角より大きくした場合、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布量は、元々、グリッドパターン２３として太陽電池セル用のｐ型単結晶シリコン基板２に塗布されていた場合と比較して大幅に増加する。ｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布量が増加することにより、モニタウエハ６１の形成での第２拡散工程においてｎ型ドーパント含有ペースト２１によるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量が多くなる。そして、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量の増加が、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２のパターンの領域の周辺の第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のリンの拡散状態に及ぼす影響、すなわちリンの拡散量が低減するという影響も大きくなる。このため、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２の寸法は、必要以上の大きさは好ましくない。
【０１０４】
第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３の寸法は、シート抵抗の測定作業を容易に進められるという観点から、８ｍｍ角より大きい寸法は必要無い。第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３の寸法を８ｍｍ角より大きくした場合、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布量は、元々、グリッドパターン２３の形成用として太陽電池セル用のｐ型単結晶シリコン基板２に塗布されていた場合と比較して減少する。
【０１０５】
グリッドパターン２３形成用のｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布量が減少することにより、モニタウエハ６１の形成での第２拡散工程においてｎ型ドーパント含有ペースト２１によるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量が少なくなる。そして、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量の減少が、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２のパターンの領域の周辺の第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のリンの拡散状態に及ぼす影響、すなわちリンの拡散量が低減するという影響も小さくなる。このため、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２の寸法は、必要以上の大きさは好ましくない。
【０１０６】
１５６ｍｍ角のｐ型単結晶シリコン基板２の面内において、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３を図１９に示すように５列×５行の配置で２５点に配置する場合、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３を均等に配置すると、列方向または行方向において隣り合う２つの第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３間の配置間隔は、３１．２ｍｍとなる。ここで、実際の製造においては第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３の配置の管理を容易にするために、列方向または行方向において隣り合う２つの第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３の配置間隔は１ｍｍ単位とされることが好ましい。なお、ここでの配置間隔は、列方向または行方向における第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３の中心間の距離である。
【０１０７】
したがって、１５６ｍｍ角のｐ型単結晶シリコン基板２の面内においては、列方向または行方向における第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３の配置間隔は、３２ｍｍとされることが好ましい。そして、列方向における端部の第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３と、列方向において該第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３に隣り合うｐ型単結晶シリコン基板２の辺との距離は、１４ｍｍとされることが好ましい。同様に、行方向における端部の第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３と、行方向において該第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３に隣り合うｐ型単結晶シリコン基板２の辺との距離は、１４ｍｍとされることが好ましい。
【０１０８】
図２２は、図１９の要部拡大図である。図２２において横方向で見たとき、すなわち行方向で見たときに、帯域α、標準帯域β、帯域γ、標準帯域β、帯域α、が順に並ぶ。ここで、帯域αは、行方向において第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３が配置される領域である。標準帯域βは、行方向において第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２と第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３とのいずれも配置されない領域である。帯域γは、行方向において第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２が配置される領域である。帯域αの幅は８ｍｍ、帯域γの幅は８ｍｍ、隣り合う２つの帯域αの間隔は３２ｍｍなので、標準帯域βの幅は８ｍｍとなる。隣り合う２つの帯域αの間隔は、行方向における第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３の中心間の距離である。なお、図２２においては横方向で見たときについて示しているが、図２２において縦方向で見たとき、すなわち列方向で見たときも同様である。
【０１０９】
１５６ｍｍ角のｐ型単結晶シリコン基板２の面内に対して８ｍｍ角の２５点の第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３を、５列×５行の配置で均等に配置する場合には、列方向または行方向において、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３と第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２との間に、両者と同程度の幅を有する標準帯域βを設けることができる。そして、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３と第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２とは、各々の領域にリンの拡散が行われる際に、標準帯域βが存在することにより、互いの測定領域が影響し合うことが無く、各々に独立にリンの拡散が実施される。
【０１１０】
すなわち、モニタウエハ６１の形成での第１拡散工程においては、ｎ型ドーパント含有ペースト２１から第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３にリンが拡散されず、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の直下領域にリンが拡散して第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２が形成される。また、モニタウエハ６１の形成での第２拡散工程においては、標準帯域βが存在しているので、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３に隣り合う第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２上に印刷されているｎ型ドーパント含有ペースト２１によるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費が第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３へのリンの拡散に影響することが無い。このため、モニタウエハ６１では、通常の太陽電池セルの製造条件で消費されるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量に近い条件を再現した状態で第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３と第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２とが形成される。
【０１１１】
そして、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３と第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２とのシート抵抗を測定することにより、太陽電池セル１におけるｎ型層上グリッド電極８の下部の第１ｎ型不純物拡散層４と同じシート抵抗、およびｎ型層上グリッド電極８間の下部の第２ｎ型不純物拡散層５と同じシート抵抗を、より精度良く測定することができる。これにより、第１ｎ型不純物拡散層４と第２ｎ型不純物拡散層５とのシート抵抗の適切な評価を行うことができる。
【０１１２】
第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３と第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２との測定領域の寸法に関しては、測定領域の寸法を８ｍｍ角より大きくすると、標準帯域βの幅が狭くなる。この場合は、上述した第２拡散工程において、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３に隣り合う第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２上に印刷されているｎ型ドーパント含有ペースト２１によるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費が、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３へのリンの拡散に影響が及ぶ。このため、測定領域の寸法を８ｍｍ角より大きくすることは、適切ではない。第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３と第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２との測定領域の寸法を８ｍｍ角とすることで、両者と同程度の寸法の標準帯域βを確保することができるので、測定領域の寸法は、８ｍｍ角が適切である。
【０１１３】
なお、４探針測定機器の構成上、探針を１ｍｍ未満の単位で任意の位置に接触させることができる機構を有している場合、測定箇所の大きさは、１ｍｍ×４ｍｍ角以上の寸法があればよい。
【０１１４】
すなわち、本実施の形態１にかかるモニタウエハ６１は、第１導電型である半導体基板と、半導体基板の第１の表面に設けられ、太陽電池セルのグリッド電極の形状に対応した領域に、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物層を有する複数の細長形状のグリッド不純物領域と、半導体基板の第１の表面に設けられ、幅方向において隣り合うグリッド不純物領域の間の領域に、第１の不純物濃度よりも低い第２の不純物濃度で第２導電型の不純物層を有するグリッド間不純物領域と、半導体基板の第１の表面に設けられ、グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物層を有する第１不純物濃度測定領域と、半導体基板の第１の表面に設けられ、グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、第２の不純物濃度で第２導電型の不純物層を有する第２不純物濃度測定領域と、を備える。
【０１１５】
ここで、本実施の形態１においては、第１導電型である半導体基板は、ｐ型単結晶シリコン基板２である。第１の表面は、ｐ型単結晶シリコン基板２の受光面側の一面である。グリッド不純物領域は、第１ｎ型不純物拡散層４のうち太陽電池セル１のｎ型不純物拡散層上グリッド電極８の下部に対応する細長形状の第１ｎ型不純物拡散層４である。グリッド間不純物領域は、第２ｎ型不純物拡散層５である。第１不純物濃度測定領域は、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２である。第２不純物濃度測定領域は、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３である。
【０１１６】
図２３は、本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のｐ型単結晶シリコン基板２の面内における形状の一例を示す図である。図２３に示す第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、４探針測定機器の探針が接触する領域６４の全てを内包できる広い領域を確保するために、１ｍｍ×４ｍｍ角の長方形状とされている。
【０１１７】
図２４は、本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のｐ型単結晶シリコン基板２の面内における形状の他の例を示す図である。図２４に示す第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、４探針測定機器の探針が接触する領域６４の全てを内包できる広い領域を確保し、かつｎ型ドーパント含有ペースト２１の印刷精度も考慮して、２ｍｍ×５ｍｍ角の長方形状とされている。
【０１１８】
図２５は、本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のｐ型単結晶シリコン基板２の面内における形状の他の例を示す図である。図２５に示す第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、４探針測定機器の探針が接触する領域６４の全てを内包できる広い領域を確保し、かつｎ型層上グリッド電極８の下部の細長形状の第１ｎ型不純物拡散層４が幅方向において隣り合う間隔の２倍以上の領域であって、ｎ型層上バス電極９の下部の第１ｎ型不純物拡散層４の幅以上の領域となるように、８ｍｍ×８ｍｍ角の長方形状とされている。ｎ型層上グリッド電極８の下部の細長形状の第１ｎ型不純物拡散層４の間隔は、１．５ｍｍ程度であり、印刷精度も考慮すると、８ｍｍ×８ｍｍ角程度とすることにより、４探針の接触位置の精度を高める必要なく、容易にシート抵抗を測定することができる。
【０１１９】
図２６は、本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のｐ型単結晶シリコン基板２の面内における形状の他の例を示す図である。図２６に示す第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、短径２ｍｍ×長径５ｍｍの楕円形状であってもよい。
【０１２０】
図２７は、本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のｐ型単結晶シリコン基板２の面内における形状の他の例を示す図である。図２７に示す第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、直径８ｍｍの円形であってもよい。
【０１２１】
また、ｎ型シリコン基板の表面に選択不純物拡散層構造を有するｐ型不純物拡散層が形成された基板でも、上述した第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３に対応する第１ｐ型不純物拡散層測定領域および第２ｐ型不純物拡散層測定領域を形成することにより、選択不純物拡散層構造を有するｐ型不純物拡散層のシート抵抗を確認することができる。
【０１２２】
上述したように、本実施の形態１にかかる太陽電池セルの評価用基板を用いて、選択不純物拡散層構造の不純物拡散層に対応するシート抵抗を測定する。これにより、選択不純物拡散層構造の不純物拡散層の細線化が進んだ場合でも、太陽電池セル１におけるｎ型層上グリッド電極８の下部の第１ｎ型不純物拡散層４と同じシート抵抗、およびｎ型層上グリッド電極８間の下部の第２ｎ型不純物拡散層５と同じシート抵抗を、４探針法を用いたシート抵抗測定機器である４探針測定機器により精度良く測定することができる。これにより、第１ｎ型不純物拡散層４と第２ｎ型不純物拡散層５とのシート抵抗を精度良く評価することができる。また、本実施の形態１にかかる太陽電池セルの評価用基板は、製品の太陽電池セル１の製造工程と同じく簡便な工程で安価に形成可能である。
【０１２３】
太陽電池セル１の光電変換効率の向上においては、第１ｎ型不純物拡散層４の第１の不純物濃度と、第２ｎ型不純物拡散層５の第２の不純物濃度と、の適正化が重要である。本実施の形態１にかかる太陽電池セルの評価用基板を用いることにより、第１ｎ型不純物拡散層４と第２ｎ型不純物拡散層５とのシート抵抗を精度良く評価することができるため、実際の太陽電池セル１における第１の不純物濃度と第２の不純物濃度を精度よく推定することができる。また、本実施の形態１にかかる太陽電池セルの評価用基板を用いることにより、太陽電池セル１の構造に近い構造で不純物濃度を精度よく推定することができる。これにより、第１の不純物濃度と第２の不純物濃度とを適正化できる拡散条件の導出が容易になり、太陽電池セル１の光電変換効率の向上を効果的に進めることが可能となる。
【０１２４】
また、本実施の形態１にかかる太陽電池セルの評価用基板では、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布量を極力、太陽電池セル製造時の塗布量と等しくし、第２拡散工程時に、ｐ型単結晶シリコン基板２に印刷されているｎ型ドーパント含有ペースト２１により消費されるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の量を極力、太陽電池セル製造時の塗布量と等しくすることができる。
【０１２５】
したがって、本実施の形態１にかかる太陽電池セルの評価用基板を用いることにより、不純物拡散層が細線化された場合においても、不純物拡散層のシート抵抗を精度良く測定することができ、不純物拡散層の不純物濃度を精度良く推定することができる。
【０１２６】
実施の形態２．
図２８は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１を受光面側から見た平面図である。図２９は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１を受光面と対向する裏面側から見た平面図である。図３０は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１の構成を示す要部断面図であり、図２８におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【０１２７】
太陽電池セル１０１は、面方向の外形形状が正方形状を有する結晶系太陽電池セルである。太陽電池セル１０１においては、外形寸法が１５６ｍｍ×１５６ｍｍの正方形のｎ型単結晶シリコンからなる半導体基板１０２の受光面側にｐ型の不純物元素であるボロンの拡散によってｐ型不純物拡散層１０３が形成されて、ｐｎ接合を有する半導体基板１１７が形成されている。以下、半導体基板１０２をｎ型単結晶シリコン基板１０２と呼ぶ場合がある。また、ｐ型不純物拡散層１０３上に絶縁膜からなるｐ型不純物拡散層上パッシベーション膜１０４が形成されている。以下、ｐ型不純物拡散層上パッシベーション膜１０４をｐ型層上パッシベーション膜１０４と呼ぶ。なお、半導体基板１０２には、ｎ型多結晶シリコン基板を用いてもよい。実施の形態２においては、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型である。
【０１２８】
ｎ型単結晶シリコン基板１０２の受光面側には、光を閉じ込めるためのテクスチャ構造を構成する図示しない微小凹凸が形成されている。
【０１２９】
ｐ型層上パッシベーション膜１０４は、透光性を有する絶縁膜である。ｐ型層上パッシベーション膜１０４として、膜厚が５ｎｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜１０５と、屈折率が２．１、膜厚が８０ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１０６と、がｐ型不純物拡散層１０３上に順次形成されている。なお、ｐ型層上パッシベーション膜１０４は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜と窒化シリコン（ＳｉＮ）膜とに限定されず、シリコン酸化（ＳｉＯ２）膜または酸化チタン（ＴｉＯ２）膜といった絶縁膜により形成されてもよい。この太陽電池セル１０１では、ｐ型層上パッシベーション膜１０４から光Ｌが入射する。
【０１３０】
また、半導体基板１１７の受光面側には、長尺細長のｐ型不純物拡散層上グリッド電極１０８が複数並べて設けられ、このｐ型不純物拡散層上グリッド電極１０８と導通するｐ型不純物拡散層上バス電極１０９が該ｐ型不純物拡散層上グリッド電極１０８と直交して設けられている。以下、ｐ型不純物拡散層上グリッド電極１０８をｐ型層上グリッド電極１０８と呼ぶ。また、ｐ型不純物拡散層上バス電極１０９をｐ型層上バス電極１０９と呼ぶ。ｐ型層上グリッド電極１０８およびｐ型層上バス電極１０９は、それぞれ底面部においてｐ型不純物拡散層１０３に電気的に接続している。
【０１３１】
ｐ型層上グリッド電極１０８は、５０μｍ以上、１５０μｍ以下程度の幅を有するとともに既定の間隔で平行に１００本以上、２００本以下の本数が配置され、半導体基板１１７の内部で発電した電気を集電する。また、ｐ型層上バス電極１０９は、０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下程度の幅を有するとともに太陽電池１枚当たりに３本以上、５本以下の本数が配置され、ｐ型層上グリッド電極１０８で集電した電気を外部に取り出す。そして、ｐ型層上グリッド電極１０８とｐ型層上バス電極１０９とにより、櫛形を呈する受光面側電極としてのｐ型不純物拡散層上電極１０７が構成される。以下、ｐ型不純物拡散層上電極１０７をｐ型層上電極１０７と呼ぶ。なお、本実施の形態２においては、ｐ型層上グリッド電極１０８の本数は１００本、ｐ型層上バス電極１０９の本数は４本、ｐ型層上グリッド電極１０８の電極幅は５０μｍ、ｐ型層上バス電極１０９の電極幅は１．０ｍｍとしている。なお、図２８においては、図示の関係上、ｐ型層上グリッド電極１０８の本数を減らしている。
【０１３２】
そして、本実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１においては、ｎ型不純物拡散層１１０として２種類の層が形成されて選択不純物拡散層構造が形成されている。すなわち、ｎ型単結晶シリコン基板１０２の裏面側の表層部において、裏面側電極であるｎ型不純物拡散層上電極１１４の下部領域および該下部領域に隣接する領域には、ｎ型不純物拡散層１１０においてｎ型の不純物が相対的に高濃度に均一に拡散された高濃度不純物拡散層、すなわち低抵抗拡散層である第１ｎ型不純物拡散層１１１が形成されている。また、ｎ型単結晶シリコン基板１０２の裏面側の表層部において、第１ｎ型不純物拡散層１１１が形成されていない領域には、ｎ型不純物拡散層１１０においてｎ型の不純物が相対的に低濃度に均一に拡散された低濃度不純物拡散層すなわち高抵抗拡散層である第２ｎ型不純物拡散層１１２が形成されている。
【０１３３】
したがって、第１ｎ型不純物拡散層１１１の不純物拡散濃度を第１の拡散濃度とし、第２ｎ型不純物拡散層１１２の不純物拡散濃度を第２の拡散濃度とすると、第２の拡散濃度は、第１の拡散濃度よりも小さくなる。また、第１ｎ型不純物拡散層１１１のシート抵抗値を第１シート抵抗値とし、第２ｎ型不純物拡散層１１２のシート抵抗値を第２シート抵抗値とすると、第２シート抵抗値は、第１シート抵抗値よりも大きくなる。
【０１３４】
低濃度不純物拡散層である第２ｎ型不純物拡散層１１２は、ＢＳＦ層として半導体基板１１７の裏面における再結合を抑制し、太陽電池セル１０１の良好な開放電圧の実現に寄与する。また、高濃度不純物拡散層である第１ｎ型不純物拡散層１１１は、裏面側電極であるｎ型不純物拡散層上電極１１４との接触抵抗を低減し、太陽電池セル１０１の良好な曲線因子の実現に寄与する。
【０１３５】
以上のように構成された本実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１は、裏面側における裏面側電極であるｎ型不純物拡散層上電極１１４の下部には相対的にシート抵抗の低い第１ｎ型不純物拡散層１１１が形成されてｎ型単結晶シリコン基板１０２とｎ型不純物拡散層上電極１１４間の接触抵抗を小さくしている。また、太陽電池セル１０１の裏面側における第１ｎ型不純物拡散層１１１以外の領域には相対的にｎ型不純物濃度の低い第２ｎ型不純物拡散層１１２が形成されて、ホールが発生し消滅する再結合速度を小さくする。したがって、本実施の形態１にかかる太陽電池セル１０１は第１ｎ型不純物拡散層１１１と第２ｎ型不純物拡散層１１２とから構成された選択不純物拡散層構造を有する。
【０１３６】
また、半導体基板１１７の裏面には、全体にわたって絶縁膜であるｎ型不純物拡散層上パッシベーション膜１１３として窒化シリコン膜が設けられている。以下、ｎ型不純物拡散層上パッシベーション膜１１３をｎ型層上パッシベーション膜１１３と呼ぶ。
【０１３７】
また、半導体基板１１７の裏面には、長尺細長のｎ型不純物拡散層上グリッド電極１１５が複数並べて設けられ、このｎ型不純物拡散層上グリッド電極１１５と導通するｎ型不純物拡散層上バス電極１１６が該ｎ型不純物拡散層上グリッド電極１１５と直交して設けられている。ｎ型不純物拡散層上グリッド電極１１５およびｎ型不純物拡散層上バス電極１１６は、それぞれ底面部において後述する第１ｎ型不純物拡散層１１１に電気的に接続している。以下、ｎ型不純物拡散層上グリッド電極１１５をｎ型層上グリッド電極１１５と呼ぶ。また、ｎ型不純物拡散層上バス電極１１６をｎ型層上バス電極１１６と呼ぶ。
【０１３８】
ｎ型層上グリッド電極１１５は、５０μｍ以上、１５０μｍ程度の幅を有するとともに既定の間隔で平行に１００本以上、２００本以下の本数が配置され、半導体基板１１７の内部で発電した電気を集電する。また、ｎ型層上バス電極１１６は、０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下程度の幅を有するとともに１枚の太陽電池当たりに３本以上、５本以下の本数が配置され、ｎ型層上グリッド電極１１５で集電した電気を外部に取り出す。そして、ｎ型層上グリッド電極１１５とｎ型層上バス電極１１６とにより、櫛形を呈する裏面側電極としてｎ型不純物拡散層上電極１１４が構成される。以下、ｎ型不純物拡散層上電極１１４をｎ型層上電極１１４と呼ぶ。なお、本実施の形態２においては、ｎ型層上グリッド電極１１５の本数は１００本、ｎ型層上バス電極１１６の本数は４本、ｎ型層上グリッド電極１１５の電極幅は６０μｍ、ｎ型層上バス電極１１６の電極幅は１．０ｍｍとしている。なお、図２９においては、図示の関係上、ｎ型層上グリッド電極１１５の本数を減らしている。
【０１３９】
つぎに、本実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１の製造方法について説明する。図３１は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。図３２から図４２は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１の製造工程の一例を説明するための要部断面図である。図３２から図４２は、図３０に対応した要部断面図である。
【０１４０】
（シリコン基板準備工程）
工程２１では、半導体基板として、ｎ型単結晶シリコン基板１０２が用意される。ｎ型単結晶シリコン基板１０２も実施の形態１にかかるｐ型単結晶シリコン基板２と同様に製造され、以降、工程２２のテクスチャ構造形成工程までは、実施の形態１における工程２と同様のプロセスが行われる。
【０１４１】
（ボロン含有酸化膜、保護用酸化膜形成工程）
工程２３では、ｎ型単結晶シリコン基板１０２へのｐ型不純物の拡散のために、図３２に示すようにボロン含有酸化膜１２１と保護用酸化膜１２２とがｎ型単結晶シリコン基板１０２における受光面となる一面上に形成される。具体的には、５００℃程度に加熱されたｎ型単結晶シリコン基板１０２が、処理室内に供給された大気圧のシラン（ＳｉＨ４）ガスと酸素（Ｏ２）ガスとジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスとの混合ガス雰囲気中に曝露されることにより、まず３０ｎｍの膜厚のボロン含有酸化膜１２１が形成される。
【０１４２】
そして、ボロン含有酸化膜１２１の形成後、処理室へのジボランの供給を停止して、シランと酸素との混合ガス雰囲気中にｎ型単結晶シリコン基板２を曝露することにより１２０ｎｍの膜厚の保護用酸化膜１２２がボロン含有酸化膜１２１上に形成される。ここでは後の熱処理工程でボロンが雰囲気中に揮散しないようにキャッピング膜として１２０ｎｍの保護用酸化膜１２２をボロン含有酸化膜１２１上に重ねて成膜している。
【０１４３】
（ｐ型不純物拡散層形成工程）
工程２４では、ボロン含有酸化膜１２１および保護用酸化膜１２２が形成されたｎ型単結晶シリコン基板１０２を熱処理することにより、図３３に示すようにｐ型不純物拡散層１０３が形成される。具体的には、ｎ型単結晶シリコン基板１０２が載置されたボートが横型炉に挿入され、１０５０℃程度の温度で３０分間程度の熱処理が行われる。この熱処理により、ボロン含有酸化膜１２１からｎ型単結晶シリコン基板１０２の表層にボロンが拡散され、ｎ型単結晶シリコン基板１０２の一面側の表層にｐ型不純物拡散層１０３が形成される。このようなボロン拡散を行うことにより、シート抵抗が９０Ω／ｓｑ．程度のｐ型不純物拡散層１０３を形成できる。なお、ｐ型不純物であるボロンは、リンに代表されるｎ型不純物よりもシリコンへの拡散係数が低い。このため、ボロンをｎ型単結晶シリコン基板１０２へ拡散するためには、後述するｎ型不純物拡散工程よりも高温での熱処理が必要となる。すなわち、ｐ型不純物拡散層形成工程では、後述する第１拡散工程および第２拡散工程よりも高温で熱処理が行われる。
【０１４４】
（ｎ型ドーパント含有ペースト塗布工程）
工程２５では、ｎ型不純物拡散層１１０における高濃度不純物拡散層である第１ｎ型不純物拡散層１１１を形成するために、拡散源含有塗布剤としてのｎ型ドーパント含有ペースト１２３が、図３４に示すようにｎ型単結晶シリコン基板１０２における裏面となる他面上に塗布形成される。ｎ型ドーパント含有ペースト１２３は、スクリーン印刷法を用いて、ｎ型層上電極１１４の形状に対応して櫛形状に印刷される。ｎ型ドーパント含有ペースト１２３は、実施の形態１におけるｎ型ドーパント含有ペースト２１と同様の材料が使用される。
【０１４５】
工程２６以降の工程は、基本的には、実施の形態１において説明した工程４以降の工程と同様の工程を経て太陽電池セルを形成する。ただし、実施の形態１では、選択不純物拡散層構造としてセレクティブなエミッタ構造を形成したが、実施の形態２の場合は、選択不純物拡散層構造としてセレクティブなＢＳＦ層を形成する。
【０１４６】
実施の形態２の場合は、シリコン基板がｎ型となり、ｎ型ドーパント含有ペーストを塗布する面と反対の面には図３１の工程２４までに形成したボロン含有酸化膜１２１と保護用酸化膜１２２とｐ型のエミッタであるｐ型不純物拡散層１０３とが形成されている点が実施の形態１の場合と比較して異なる。図３１の工程２６から工程３０が、それぞれ図４の工程４から工程８に対応する。また、図３１の工程３２および工程３３が、それぞれ図４の工程９および工程１０に対応する。以降の工程は、実施の形態１の場合とほぼ同様な工程であるので、概略のみの説明とする。
【０１４７】
（第１拡散工程）
工程２６では、第１の拡散工程は、図４の工程４の場合と同様に処理および反応が進み、ｎ型ドーパント含有ペースト１２３を用いて第１ｎ型不純物拡散層１１１が形成されることにより、ｎ型不純物を高濃度にｎ型単結晶シリコン基板１０２に拡散できる。これにより、図３５に示すようにシート抵抗が２０Ω／ｓｑ．以上、８０Ω／ｓｑ．以下の範囲の第１ｎ型不純物拡散層１１１を形成する。なお、ここでのシート抵抗値は、ｎ型不純物をｐ型シリコン基板に拡散した場合を想定した値とする。ｎ型シリコン基板にｎ型不純物を拡散した場合は、ｐ型シリコン基板にｎ型不純物を拡散した場合と同様に拡散した場合のシート抵抗値よりも低く測定されるが、便宜上、以下の説明においてもｎ型不純物をシリコン基板に拡散した場合を想定した値としている。
【０１４８】
（第２拡散工程）
工程２７では、図４の工程５の場合と同様に処理および反応が進む。この第２拡散工程により、ｎ型単結晶シリコン基板１０２の表面における、ｎ型ドーパント含有ペースト１２３の印刷領域を除く領域に、相対的に第１ｎ型不純物拡散層１１１よりも低濃度である第２の拡散濃度にｎ型不純物であるリンが熱拡散されて、図３６に示すように第２ｎ型不純物拡散層１１２が形成され、ＢＳＦ層として第１ｎ型不純物拡散層１１１と第２ｎ型不純物拡散層１１２からなるｎ型不純物拡散層１１０が形成される。ＢＳＦ層としては、第２ｎ型不純物拡散層１１２のシート抵抗を１５０Ω／ｓｑ．より大とすることで高光電変換効率化が可能となる。また、第２拡散工程直後のｎ型単結晶シリコン基板１０２の表面には、拡散処理中に表面に堆積したガラス質層１２４である燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）層が形成されている。
【０１４９】
（ｐｎ分離工程）
工程２８では、図４の工程６の場合と同様に処理を行う。
【０１５０】
（ガラス質層除去工程）
工程２９では、図４の工程７の場合と同様に処理を行う。ただし、工程２９では、ｎ型単結晶シリコン基板１０２の表面に形成されたボロン含有酸化膜１２１、保護用酸化膜１２２、ｎ型ドーパント含有ペースト１２３およびガラス質層１２４が除去される。そして、図３７に示すように第１導電型層であるｎ型シリコンからなる半導体基板１０２と、該半導体基板１０２の受光面側に形成された第２導電型層であるｐ型不純物拡散層１０３と、によりｐｎ接合が構成された半導体基板１１７が得られる。また、ｎ型不純物拡散層１１０として、ｎ型単結晶シリコン基板１０２の裏面側に第１ｎ型不純物拡散層１１１と第２ｎ型不純物拡散層１１２とから構成された選択不純物拡散層構造が得られる。
【０１５１】
（ｎ型層上パッシベーション膜形成工程）
工程３０では、図４の工程８の場合と同様に、半導体基板１１７におけるｎ型不純物拡散層１１０が形成された裏面に、図３８に示すようにｎ型不純物拡散層側パッシベーション膜である、ｎ型層上パッシベーション膜１１３が形成される。ｎ型層上パッシベーション膜１１３は、プラズマＣＶＤ法を使用して、シランガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスとの混合ガスを原材料に用いて、屈折率２．１、膜厚８０ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が成膜される。また、ｎ型層上パッシベーション膜１１３は、蒸着法または熱ＣＶＤ法といった他の方法により形成されてもよい。
【０１５２】
（ｐ型層上パッシベーション膜形成工程）
工程３１では、半導体基板１１７におけるｐ型不純物拡散層１０３が形成された受光面に、ｐ型不純物拡散層側パッシベーション膜である、ｐ型層上パッシベーション膜１０４が形成される。まず、ｐ型不純物拡散層１０３に対して良好なパッシベーション性能を得るために、図３９に示すように、負の固定電荷を持つ酸化アルミニウム膜１０５が膜厚５ｎｍで成膜される。つぎに、プラズマＣＶＤ法を使用して、図４０に示すように、屈折率２．１、膜厚８０ｎｍの窒化シリコン膜１０６が成膜される。また、ｐ型層上パッシベーション膜１０４は、反射防止膜としても機能する。
【０１５３】
（電極形成工程）
工程３２では、スクリーン印刷による電極の印刷および乾燥が行われて乾燥状態の電極が形成される。まず、図４１に示すように、半導体基板１１７の裏面側のｎ型層上パッシベーション膜１１３上に、Ａｇおよびガラスフリットを含有する電極材料ペーストであるＡｇ含有ペースト１１４ａがｎ型層上グリッド電極１１５およびｎ型層上バス電極１１６の形状に、スクリーン印刷によって塗布される。その後、Ａｇ含有ペースト１１４ａが乾燥されることによって、ｎ型不純物拡散層上電極となる乾燥状態のｎ型層上電極１１４が形成される。Ａｇ含有ペースト１１４ａは、２５０℃で５分間乾燥される。
【０１５４】
実施の形態２の工程３２が実施の形態１の工程９と異なる点は、ｐ型不純物拡散層１０３側の電極形成工程である。つぎに、図４１に示すように、半導体基板１１７の受光面側のｐ型層上パッシベーション膜１０４上に、ＡｇとＡｌとガラスフリットとを含有する電極材料ペーストであるＡｇＡｌ含有ペースト１０７ａがｐ型層上グリッド電極１０８とｐ型層上バス電極１０９との形状に、スクリーン印刷によって塗布される。その後、ＡｇＡｌ含有ペースト１０７ａが乾燥されることによって、ｐ型不純物拡散層上電極となる乾燥状態のｐ型層上電極１０７が形成される。ここでは、ｐ型層上電極１０７とｐ型不純物拡散層１０３との良好な電気的導通を保つために、３ｗｔ％程度のＡｌが含有されたＡｇＡｌペーストを使用する。ＡｇＡｌ含有ペースト１０７ａは、２５０℃で５分間乾燥される。
【０１５５】
（電極焼成工程）
工程３３では、半導体基板１１７の受光面側および裏面側に印刷されて乾燥された電極材料ペーストが同時に焼成される。具体的には、半導体基板１１７が焼成炉へ導入され、大気雰囲気中でピーク温度６００℃以上、９００℃以下程度の温度、８００℃で３秒の、短時間の熱処理が行われる。これにより、電極材料ペースト中の樹脂成分は消失する。そして、半導体基板１１７の受光面側では、ｐ型層上電極１０７のＡｇＡｌ含有ペースト１０７ａに含有されるガラス材料が溶融して窒化シリコン膜１０６および酸化アルミニウム膜１０５を貫通している間に銀材料がｐ型不純物拡散層１０３のシリコンと接触し再凝固する。これにより、図４２に示すように、ｐ型層上電極１０７としてのｐ型層上グリッド電極１０８およびｐ型層上バス電極１０９が得られ、ｐ型層上電極１０７と半導体基板１１７のシリコンとの電気的導通が確保される。半導体基板１１７の裏面側では、ｎ型層上電極１１４のＡｇ含有ペースト１１４ａに含有されるガラス材料が溶融してｎ型層上パッシベーション膜１１３を貫通している間に銀材料が第１ｎ型不純物拡散層１１１のシリコンと接触し再凝固する。これにより、ｎ型層上電極１１４としてのｎ型層上グリッド電極１１５およびｎ型層上バス電極１１６が得られ、ｎ型層上電極１１４と半導体基板１１７のシリコンとの電気的導通が確保される。
【０１５６】
以上のような工程を実施することにより、図２８から図３０に示す本実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１を作製することができる。なお、電極材料であるペーストの半導体基板１１７への配置の順番を、受光面側と裏面側とで入れ替えてもよい。
【０１５７】
そして、本実施の形態１の場合と同様に、本実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１の裏面側の選択不純物拡散層構造を模擬したｎ型不純物拡散層と、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２と、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３とを有する実施の形態２にかかる太陽電池セルの評価用基板を用いて、選択不純物拡散層構造の不純物拡散層に対応するシート抵抗を測定する。これにより、選択不純物拡散層構造の不純物拡散層の細線化が進んだ場合でも、太陽電池セル１０１における第１ｎ型不純物拡散層１１１と同じシート抵抗、および第２ｎ型不純物拡散層１１２と同じシート抵抗を、４探針法を用いたシート抵抗測定機器である４探針測定機器により精度良く測定することができる。これにより、第１ｎ型不純物拡散層１１１と第２ｎ型不純物拡散層１１２とのシート抵抗を精度良く評価することができる。
【０１５８】
本実施の形態２にかかる太陽電池セルの評価用基板を用いることにより、第１ｎ型不純物拡散層１１１と第２ｎ型不純物拡散層１１２とのシート抵抗を精度良く評価することができるため、実際の太陽電池セル１０１における第１の不純物濃度と第２の不純物濃度を精度よく推定することができる。これにより、太陽電池セル１０１における第１の不純物濃度と第２の不純物濃度とを適正化できる拡散条件の導出が容易になり、太陽電池セルの光電変換効率の向上を効果的に進めることが可能となる。
【０１５９】
実施の形態３．
図４３は、本発明の実施の形態３にかかる太陽電池セル１３１の構成を示す要部断面図である。図４３は、図３に対応する断面図である。なお、図４３においては、実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１と同じ部材については、同じ符号を付してある。実施の形態３にかかる太陽電池セル１３１は、実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１を反転させた構成を有する。すなわち、実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１は、ｎ型単結晶シリコン基板１０２とｐ型不純物拡散層１０３とからなるｐｎ接合が太陽電池セル１０１の受光面側に形成され、ｎ型単結晶シリコン基板１０２における裏面側にＢＳＦ層としてｎ型不純物拡散層１１０が形成されている。
【０１６０】
一方、実施の形態３にかかる太陽電池セル１３１は、ｎ型単結晶シリコン基板１０２とｐ型不純物拡散層１０３とからなるｐｎ接合が太陽電池セル１３１の裏面側に形成され、ｎ型単結晶シリコン基板１０２における受光面側にＦＳＦ（Front  Surface  Field）層としてｎ型不純物拡散層１１０が形成されている。ＦＳＦ層は、ＢＳＦ層と同じ作用効果を有する。そして、太陽電池セル１３１では、ｎ型層上パッシベーション膜１１３から光Ｌが入射する。すなわち、太陽電池セル１３１では、ｎ型層上パッシベーション膜１１３側が受光面側であり、ｐ型層上パッシベーション膜１０４側が裏側である。太陽電池セル１３１は、実施の形態２にかかる太陽電池セル１０１と同じ製造方法により形成される。
【０１６１】
そして、本実施の形態２の場合と同様に、実施の形態２にかかる太陽電池セルの評価用基板を用いて、選択不純物拡散層構造の不純物拡散層に対応するシート抵抗を測定する。これにより、選択不純物拡散層構造の不純物拡散層の細線化が進んだ場合でも、太陽電池セル１３１における第１ｎ型不純物拡散層１１１と同じシート抵抗、および第２ｎ型不純物拡散層１１２と同じシート抵抗を、４探針法を用いたシート抵抗測定機器である４探針測定機器により精度良く測定することができる。これにより、第１ｎ型不純物拡散層１１１と第２ｎ型不純物拡散層１１２とのシート抵抗を精度良く評価することができる。
【０１６２】
したがって、実施の形態２の場合と同様に、第１ｎ型不純物拡散層１１１と第２ｎ型不純物拡散層１１２とのシート抵抗を精度良く評価することができるため、実際の太陽電池セル１３１における第１の不純物濃度と第２の不純物濃度を精度よく推定することができる。これにより、太陽電池セル１３１における第１の不純物濃度と第２の不純物濃度とを適正化できる拡散条件の導出が容易になり、太陽電池セルの光電変換効率の向上を効果的に進めることが可能となる。
【０１６３】
実施の形態４．
本実施の形態４では、上述した太陽電池セルの評価用基板であるモニタウエハ６１を用いた太陽電池セルの評価方法について説明する。太陽電池セルの高光電変換効率化に、セレクティブエミッタの形成が重要である。特に、上述したようにドーパントペーストを用いてセレクティブエミッタを形成する製造方法を用いることにより、容易でかつ安価にセレクティブエミッタを形成することができる。
【０１６４】
一方、セレクティブエミッタの構造としては、高光電変換効率化の観点から、グリッド電極に対して５０μｍから１５０μｍの細線化が要求されている。グリッド電極が細線化された場合には、グリッド電極の下部の高濃度不純物拡散層の細線化の必要があるが、太陽電池セルの構造のままでは、シート抵抗測定装置の構造上、不純物拡散層の不純物濃度を確認するために不純物拡散層のシート抵抗を評価することができなかった。
【０１６５】
本実施の形態４の太陽電池セルの評価方法では、上述したモニタウエハを用いることで、セレクティブなエミッタ構造の不純物拡散領域を模擬するとともにシート抵抗測定器で測定可能な拡散領域を提供可能で、太陽電池セルの不純物濃度を評価する太陽電池セルの評価方法について説明する。
【０１６６】
図４４は、本発明の実施の形態４にかかる太陽電池セルの評価方法の一例を説明するためのフローチャートである。ここでは、実施の形態１にかかる太陽電池セル１の評価方法を例に説明する。モニタウエハ６１は、太陽電池セル１と同じ工程で作成されるため、モニタウエハ６１の製造方法は、基本的に太陽電池セル１の製造方法と同じである。
【０１６７】
まず、図４のフローチャートで説明した工程１および工程２を行う。
【０１６８】
（ｎ型ドーパント含有ペースト塗布工程）
工程４１では、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が、ｐ型単結晶シリコン基板２における受光面となる一面上に塗布形成される。ここで、ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、図１９に示すパターンと同じパターンで、太陽電池セル１の製造時と同じく、セレクティブなエミッタ構造の不純物拡散領域を模擬する太陽電池セル１のｎ型不純物拡散層３に対応した櫛形状の領域と、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２に対応した領域と、にスクリーン印刷法を用いて印刷される。ただし、ｎ型不純物拡散層３に対応した領域における第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３に対応する領域には、ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、形成されない。
【０１６９】
すなわち、ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、ｎ型不純物拡散層３に対応した領域と第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２に対応した領域とを含み、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３に対応する領域を除いた領域に印刷される。ｎ型ドーパント含有ペースト２１は、拡散元素を含むガラス粉末と、印刷に適した粘度を得るための有機溶剤とから成り、有機溶剤は印刷後の乾燥工程で蒸発して拡散元素を含むガラス粉末が基板表面上に固まった状態になる。
【０１７０】
（第１拡散工程）
つぎに、工程４２では、図４のフローチャートで説明した工程４と同じ処理が行われる。この第１拡散工程により、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面におけるｎ型ドーパント含有ペースト２１の印刷領域の下部領域へ該ｎ型ドーパント含有ペースト２１からｎ型不純物であるリンが相対的に高濃度である第１の拡散濃度に熱拡散されて、図１９に示すパターンで、第１ｎ型不純物拡散層４、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２が形成される。
【０１７１】
すなわち、ｐ型単結晶シリコン基板２を、太陽電池セル１の製造時と同様に、板面を石英チューブの中心軸に平行にして、中心軸に直交する方向に等間隔に整列させて子ボート内に等間隔で縦置きする。ｐ型単結晶シリコン基板２の間隔は２ｍｍから５ｍｍ程度である。この間隔が小さくなるとｐ型単結晶シリコン基板２間のソースガスおよびキャリアガスの流れが不均一になり、不純物拡散濃度の均一性が低下する。また、この間隔が大きくなると、一度に処理できるｐ型単結晶シリコン基板２の枚数が低下して生産性が低下する。
【０１７２】
そして、熱拡散炉３１内で液体拡散源の飽和蒸気を有するソースガスを流さずに基板温度を上げることにより、ｎ型不純物拡散層３に対応した領域と第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２に対応した領域とに塗布されたｎ型ドーパント含有ペースト２１からｎ型不純物がｐ型単結晶シリコン基板２内に拡散する第１拡散工程を行う。
【０１７３】
（第２拡散工程）
つぎに、工程４３では、図４のフローチャートで説明した工程５と同じ処理が行われる。この第２拡散工程により、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面における、ｎ型ドーパント含有ペースト２１の印刷領域を除く領域に、相対的に第１ｎ型不純物拡散層４よりも低濃度である第２の拡散濃度にｎ型不純物であるリンが熱拡散されて、図１９に示すパターンで、第２ｎ型不純物拡散層５および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３が形成される。
【０１７４】
すなわち、第１拡散工程の実施後、熱拡散炉３１から基板を取り出さずに熱拡散炉３１内で、第１拡散工程に連続して、ソースガスおよびキャリアガスを流して基板全面に不純物拡散層を形成する第２拡散工程を行う。第２拡散工程では、ソースガスによりｐ型単結晶シリコン基板２間に拡散源が供給される。このため、ｐ型単結晶シリコン基板２におけるｎ型ドーパント含有ペースト２１が塗布された面において、ｎ型ドーパント含有ペースト２１が塗布されていない、幅方向において隣り合うグリッド電極の下部領域の不純物拡散層間の領域に対応する、細長形状の領域であるグリッド間領域に不純物拡散層を形成することができる。これにより、モニタウエハ６１が形成される。
【０１７５】
ただし、ソースガスに含まれる不純物拡散源は、グリッド間領域の基板表面にドーパントガラス、すなわちリンガラスとして付着するのみではなく、隣接するｎ型ドーパント含有ペースト２１との反応によっても消費される。すなわち、隣接するｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布領域の構成によって、グリッド間領域の不純物拡散濃度が変化する。したがって、グリッド間領域の不純物拡散濃度を適切に評価するためには、太陽電池セルの構造に類似した構造で第２拡散工程を実施した基板を用いる必要がある。このため、モニタウエハでは、セレクティブなエミッタ構造またはセレクティブなＢＳＦ層の不純物拡散領域を模擬した不純物拡散層を形成している。
【０１７６】
（シート抵抗測定工程）
つぎに、工程４４では、熱拡散炉３１から取り出したｐ型単結晶シリコン基板２における、第１不純物濃度測定領域である第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２と、第２不純物濃度測定領域である第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３とのシート抵抗を４探針測定機器により測定し、この測定結果に基づいて、太陽電池セル１における第１の不純物濃度と第２の不純物濃度とを評価する。
【０１７７】
上述したように、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２は、第１ｎ型不純物拡散層４と同等の深さおよびｎ型不純物濃度を有し、第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、第２ｎ型不純物拡散層５と同等の深さおよびｎ型不純物濃度を有する。したがって、第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のシート抵抗の測定結果により、太陽電池セル１の第１ｎ型不純物拡散層４および第２ｎ型不純物拡散層５のシート抵抗を確認できる。そして、第１ｎ型不純物拡散層４および第２ｎ型不純物拡散層５のシート抵抗により、太陽電池セル１の第１ｎ型不純物拡散層４の第１の不純物濃度および第２ｎ型不純物拡散層５の第２の不純物濃度を精度良く評価することができる。
【０１７８】
なお、太陽電池セルの評価方法は、セレクティブなエミッタ構造に限らず、またはセレクティブなＢＳＦ層構造およびセレクティブなＦＳＦ層構造といった選択不純物拡散層構造についても上記と同様にして不純物濃度を評価することが可能である。
【０１７９】
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】
【０１８０】
１  太陽電池セル、２  半導体基板、３  ｎ型不純物拡散層、４  第１ｎ型不純物拡散層、５  第２ｎ型不純物拡散層、６  ｎ型不純物拡散層上パッシベーション膜、７  ｎ型不純物拡散層上電極、７ａ  Ａｇ含有ペースト、８  ｎ型不純物拡散層上グリッド電極、９  ｎ型不純物拡散層上バス電極、１０  ｐ型不純物拡散層上電極、１０ａ  Ａｌ含有ペースト、１１  半導体基板、２１  ｎ型ドーパント含有ペースト、２２  ガラス質層、２３  グリッドパターン、２４  バスパターン、３１  熱拡散炉、４１  ｐ型シリコン基板、４２  ｎ型不純物拡散層、４３  電流探針、４４  電圧探針、４５  印加電流源、４６  電圧計、５１  塗布領域、５２  非塗布領域、６１  モニタウエハ、６２  第１ｎ型不純物拡散層測定領域、６３  第２ｎ型不純物拡散層測定領域、６４  探針が接触する領域、１０１  太陽電池セル、１０２  半導体基板、１０３  ｐ型不純物拡散層、１０４  ｐ型不純物拡散層上パッシベーション膜、１０７  ｐ型不純物拡散層上電極、１０８  ｐ型不純物拡散層上グリッド電極、１０９  ｐ型不純物拡散層上バス電極、１１０  ｎ型不純物拡散層、１１１  第１ｎ型不純物拡散層、１１２  第２ｎ型不純物拡散層、１１３  ｎ型不純物拡散層上パッシベーション膜、１１４  ｎ型不純物拡散層上電極、１１５  ｎ型不純物拡散層上グリッド電極、１１６  ｎ型不純物拡散層上バス電極、１１７  半導体基板、１２１  ボロン含有酸化膜、１２２  保護用酸化膜、１２３  ｎ型ドーパント含有ペースト。
【図１】
2018008071.tif 000003
【図２】
2018008071.tif 000004
【図３】
2018008071.tif 000005
【図４】
2018008071.tif 000006
【図５】
2018008071.tif 000007
【図６】
2018008071.tif 000008
【図７】
2018008071.tif 000009
【図８】
2018008071.tif 000010
【図９】
2018008071.tif 000011
【図１０】
2018008071.tif 000012
【図１１】
2018008071.tif 000013
【図１２】
2018008071.tif 000014
【図１３】
2018008071.tif 000015
【図１４】
2018008071.tif 000016
【図１５】
2018008071.tif 000017
【図１６】
2018008071.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
2018008071.tif 000020
【図１９】
2018008071.tif 000021
【図２０】
2018008071.tif 000022
【図２１】
2018008071.tif 000023
【図２２】
2018008071.tif 000024
【図２３】
2018008071.tif 000025
【図２４】
2018008071.tif 000026
【図２５】
2018008071.tif 000027
【図２６】
2018008071.tif 000028
【図２７】
2018008071.tif 000029
【図２８】
2018008071.tif 000030
【図２９】
2018008071.tif 000031
【図３０】
2018008071.tif 000032
【図３１】
2018008071.tif 000033
【図３２】
2018008071.tif 000034
【図３３】
2018008071.tif 000035
【図３４】
2018008071.tif 000036
【図３５】
2018008071.tif 000037
【図３６】
2018008071.tif 000038
【図３７】
2018008071.tif 000039
【図３８】
2018008071.tif 000040
【図３９】
2018008071.tif 000041
【図４０】
2018008071.tif 000042
【図４１】
2018008071.tif 000043
【図４２】
2018008071.tif 000044
【図４３】
2018008071.tif 000045
【図４４】
2018008071.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月25日(2018.6.25)
【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導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の第１の表面に設けられ、評価対象となる太陽電池セルのグリッド電極の形状に対応した領域に、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する複数の細長形状のグリッド不純物領域と、
前記半導体基板の前記第１の表面に設けられ、幅方向において隣り合う前記グリッド不純物領域の間の領域に、前記第１の不純物濃度よりも低い第２の不純物濃度で第２導電型の不純物を有するグリッド間不純物領域と、
前記半導体基板の前記第１の表面に設けられ、前記グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、前記第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する第１不純物濃度測定領域と、
を備えることを特徴とする太陽電池セルの評価用基板。
【請求項２】
第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の第１の表面に設けられ、評価対象となる太陽電池セルのグリッド電極の形状に対応した領域に、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する複数の細長形状のグリッド不純物領域と、
前記半導体基板の前記第１の表面に設けられ、幅方向において隣り合う前記グリッド不純物領域の間の領域に、前記第１の不純物濃度よりも低い第２の不純物濃度で第２導電型の不純物を有するグリッド間不純物領域と、
前記半導体基板の前記第１の表面に設けられ、前記グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、前記第２の不純物濃度で第２導電型の不純物層を有する第２不純物濃度測定領域と、
を備えることを特徴とする太陽電池セルの評価用基板。
【請求項３】
前記半導体基板の前記第１の表面に設けられ、前記グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、前記第２の不純物濃度で第２導電型の不純物層を有する第２不純物濃度測定領域を備えること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの評価用基板。
【請求項４】
前記第１不純物濃度測定領域と前記第２不純物濃度測定領域とが、前記半導体基板の面内において１ｍｍ×４ｍｍ角以上、８ｍｍ×８ｍｍ角以下の寸法を有すること、
を特徴とする請求項３に記載の太陽電池セルの評価用基板。
【請求項５】
前記第１不純物濃度測定領域が、前記半導体基板の面内において、前記半導体基板の面内を左右均等に分割する中心線に対して対象となる４箇所以上の位置に配置され、
前記第２不純物濃度測定領域が、前記半導体基板の面内において、前記半導体基板の面内の中央の１点と、前記半導体基板の面内を左右均等に分割する中心線に対して対象となる４箇所以上の位置と、に配置されていること、
を特徴とする請求項３または４に記載の太陽電池セルの評価用基板。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか１つに記載の太陽電池セルの評価用基板を用いて太陽電池セルを評価する太陽電池セルの評価方法であって、
前記半導体基板の第１の表面上における、前記グリッド不純物領域と前記第１不純物濃度測定領域とを含み、前記第２不純物濃度測定領域を除く領域に第２導電型の不純物を含有する第２導電型ドーパント含有ペーストを塗布する第２導電型ドーパントペースト塗布工程と、
前記太陽電池セルとともに、前記半導体基板を熱拡散炉内に挿入した状態でソースガスを流さずに前記半導体基板の温度を上げる第１拡散工程と、
前記太陽電池セルとともに、前記熱拡散炉内で、前記熱拡散炉から前記半導体基板を取り出さずに前記第１拡散工程に連続して、前記ソースガスを流しながら前記半導体基板を加熱することにより太陽電池セルの評価用基板を形成する第２拡散工程と、
前記熱拡散炉から取り出した前記半導体基板の第１不純物濃度測定領域と第２不純物濃度測定領域とのシート抵抗を測定する測定工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルの評価方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池セルの評価用基板は、第１導電型の半導体基板と、半導体基板の第１の表面に設けられ、評価対象となる太陽電池セルのグリッド電極の形状に対応した領域に、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する複数の細長形状のグリッド不純物領域と、半導体基板の第１の表面に設けられ、幅方向において隣り合うグリッド不純物領域の間の領域に、第１の不純物濃度よりも低い第２の不純物濃度で第２導電型の不純物を有するグリッド間不純物領域と、を備える。また、太陽電池セルの評価用基板は、半導体基板の第１の表面に設けられ、グリッド不純物領域の間隔以上の大きさを有し、第１の不純物濃度で第２導電型の不純物を有する第１不純物濃度測定領域と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを受光面側から見た平面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを受光面と対向する裏面側から見た平面図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの構成を示す要部断面図であり、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法の一例を説明するためのフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図６】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図７】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図８】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図９】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図１０】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図１１】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図１２】本実施の形態１におけるｎ型ドーパント含有ペーストの塗布パターンの一例を示す図
【図１３】拡散工程時におけるオキシ塩化リンガスの流量によるｎ型不純物拡散層の形成後のｐ型シリコン基板の受光面のシート抵抗の変化を示す特性図
【図１４】横長に設けられた熱拡散炉内におけるｐ型単結晶シリコン基板上の測定位置を示す模式図
【図１５】４探針測定機器の原理を示す模式図
【図１６】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層のシート抵抗を確認するための、ｎ型ドーパント含有ペーストの塗布パターンの一例を示す模式図
【図１７】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層のシート抵抗を確認するための、ｎ型ドーパント含有ペーストの塗布パターンの一例を示す模式図
【図１８】本発明の実施の形態１において熱拡散炉を用いて太陽電池セルの製造とモニタウエハの作成とを同時に実施する場合における、熱拡散炉内における左から２セット分の処理基板を上から見た模式図
【図１９】本発明の実施の形態１にかかるモニタウエハの不純物拡散層のパターンの概略図
【図２０】本発明の実施の形態１にかかるモニタウエハにおける第１ｎ型不純物拡散層測定領域の周辺の要部断面図
【図２１】本発明の実施の形態１にかかるモニタウエハにおける第２ｎ型不純物拡散層測定領域の周辺の要部断面図
【図２２】図１９の要部拡大図
【図２３】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域および第２ｎ型不純物拡散層測定領域のｐ型単結晶シリコン基板の面内における形状の一例を示す図
【図２４】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域および第２ｎ型不純物拡散層測定領域のｐ型単結晶シリコン基板の面内における形状の他の例を示す図
【図２５】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域および第２ｎ型不純物拡散層測定領域のｐ型単結晶シリコン基板の面内における形状の他の例を示す図
【図２６】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域および第２ｎ型不純物拡散層測定領域のｐ型単結晶シリコン基板の面内における形状の他の例を示す図
【図２７】本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域および第２ｎ型不純物拡散層測定領域のｐ型単結晶シリコン基板の面内における形状の他の例を示す図
【図２８】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルを受光面側から見た平面図
【図２９】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルを受光面と対向する裏面側から見た平面図
【図３０】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの構成を示す要部断面図であり、図２８におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図
【図３１】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法の一例を説明するためのフローチャート
【図３２】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３３】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３４】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３５】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３６】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３７】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３８】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図３９】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図４０】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図４１】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図４２】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための要部断面図
【図４３】本発明の実施の形態３にかかる太陽電池セルの構成を示す要部断面図
【図４４】本発明の実施の形態４にかかる太陽電池セルの評価方法の一例を説明するためのフローチャート
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
第２拡散工程は、熱拡散炉内において、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの存在下で行われる。すなわち、第１拡散工程ではオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が含まれない雰囲気条件下での熱拡散が行われたが、第２拡散工程ではｎ型不純物であるリンの拡散源としてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を含む雰囲気条件下での熱拡散が行われる。雰囲気ガスの流量は特に限定されず、拡散濃度、拡散温度、拡散時間といった諸条件により適宜設定されればよい。また、第２拡散工程は、温度を第１拡散工程の８７０℃以上、９４０℃以下から、８００℃以上、８４０℃以下に下げて、１０分以上、２０分以下程度の時間保持されて行われる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
（電極焼成工程）
工程１０では、半導体基板１１の受光面側および裏面側に印刷されて乾燥された電極材料ペーストが同時に焼成される。具体的には、半導体基板１１が焼成炉へ導入され、大気雰囲気中でピーク温度６００℃以上、９００℃以下程度の温度、たとえば８００℃で３秒の、短時間の熱処理が行われる。これにより、電極材料ペースト中の樹脂成分は消失する。そして、半導体基板１１の受光面側では、ｎ型層上電極７のＡｇペースト７ａに含有されるガラス材料が溶融してｎ型層上パッシベーション膜６を貫通している間に銀材料がｎ型不純物拡散層３のシリコンと接触し再凝固する。これにより、図１１に示すようにｎ型層上電極７としてのｎ型層上グリッド電極８およびｎ型層上バス電極９とが得られ、ｎ型層上電極７と半導体基板１１のシリコンとの電気的導通が確保される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
しかしながら、上述のように第２拡散工程時に、ｐ型単結晶シリコン基板２に印刷されているｎ型ドーパント含有ペースト２１によりオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が消費される。ｎ型ドーパント含有ペースト２１の塗布量によって、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量が変化するので、太陽電池セルの製造条件で消費されるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の消費量を再現した状態でモニタウエハへのリンの拡散を行う必要がある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
一方で、配列方向におけるモニタウエハ６１が配置されていない箇所には太陽電池セル用のｐ型単結晶シリコン基板２を配置することで、通常の太陽電池セル製造時に近い条件を再現するとともに、太陽電池セルの製造とモニタウエハ６１の作成とを同時に実施することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
図２５は、本発明の実施の形態１にかかる第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３のｐ型単結晶シリコン基板２の面内における形状の他の例を示す図である。図２５に示す第１ｎ型不純物拡散層測定領域６２および第２ｎ型不純物拡散層測定領域６３は、４探針測定機器の探針が接触する領域６４の全てを内包できる広い領域を確保し、かつｎ型層上グリッド電極８の下部の細長形状の第１ｎ型不純物拡散層４が幅方向において隣り合う間隔の２倍以上の領域であって、ｎ型層上バス電極９の下部の第１ｎ型不純物拡散層４の幅以上の領域となるように、８ｍｍ×８ｍｍ角の正方形状とされている。ｎ型層上グリッド電極８の下部の細長形状の第１ｎ型不純物拡散層４の間隔は、１．５ｍｍ程度であり、印刷精度も考慮すると、８ｍｍ×８ｍｍ角程度とすることにより、４探針の接触位置の精度を高める必要なく、容易にシート抵抗を測定することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
そして、ボロン含有酸化膜１２１の形成後、処理室へのジボランの供給を停止して、シランと酸素との混合ガス雰囲気中にｎ型単結晶シリコン基板１０２を曝露することにより１２０ｎｍの膜厚の保護用酸化膜１２２がボロン含有酸化膜１２１上に形成される。ここでは後の熱処理工程でボロンが雰囲気中に揮散しないようにキャッピング膜として１２０ｎｍの保護用酸化膜１２２をボロン含有酸化膜１２１上に重ねて成膜している。
【国際調査報告】
2018008071.tif 000047
2018008071.tif 000048
2018008071.tif 000049
2018008071.tif 000050