(57)【要約】  太陽電池１０の製造方法は、基板２１の主面にテクスチャ２６を形成した後、当該主面のテクスチャ２６が形成された部分に所定波数範囲の赤外光を照射し、基板２１を透過して検出される赤外光の特定透過検出率における波数を取得し、特定透過検出率における波数とＴｘサイズとの予め求められた関係を用いて、取得した波数に基づき基板２１のＴｘサイズを算出し、算出したＴｘサイズが基準値範囲内である場合に、主面上に集電極を形成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波数範囲の赤外光を出射する光源と、
テクスチャが形成された太陽電池用基板の主面に対して前記赤外光が当たるように前記基板を保持するホルダーと、
前記基板を透過した前記赤外光の強度を検出する検出器と、
を備えるテクスチャサイズの測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記ホルダーは、前記赤外光が前記主面に対して略垂直に入射するように前記基板を保持する測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の測定装置であって、
前記ホルダーは、前記主面が水平方向に沿うように前記基板を保持し、
前記光源が前記ホルダーの鉛直上方に、前記検出部が前記ホルダーの鉛直下方にそれぞれ配置された測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記ホルダーと前記検出器との間に設けられ、前記基板を透過した前記赤外光のうち前記基板で散乱した散乱光を遮蔽する遮光板をさらに備える測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記ホルダーは、少なくとも前記基板に接触する部分が樹脂製である測定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記ホルダーは、前記光源及び前記検出器と、前記主面との垂直距離を維持しながら前記主面に対する前記赤外光の照射スポットが複数設定できるように動く可動式である測定装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記所定波数範囲は、５０ｃｍ-1〜１００００ｃｍ-1である測定装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記テクスチャのサイズが既知の標準基板について検出された前記赤外光の特定透過検出率における波数と、当該テクスチャのサイズとの関係を記憶するメモリと、
前記基板について検出された前記赤外光の前記特定透過検出率における前記波数と、前記関係とに基づいて、前記基板の前記テクスチャのサイズを算出する算出部と、
をさらに備える測定装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の測定装置と、
前記基板の前記主面に前記テクスチャを形成するユニットと、
前記主面上に集電極を形成するユニットと、
を備える太陽電池の製造システム。
【請求項１０】
請求項３に記載の測定装置を備え、
前記測定装置の前記ホルダーは、複数の前記基板を保持して、前記水平方向に前記基板を搬送可能な可動式である太陽電池の製造システム。
【請求項１１】
半導体基板の主面にテクスチャを形成した後、
前記主面の前記テクスチャが形成された部分に所定波数範囲の赤外光を照射し、前記基板を透過して検出される前記赤外光の特定透過検出率又は前記基板で反射して検出される前記赤外光の特定反射検出率における波数を取得し、
前記波数が閾値波数以上である場合に、前記主面上に集電極を形成する、
太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
半導体基板の主面にテクスチャを形成した後、
前記主面の前記テクスチャが形成された部分に所定波数範囲の赤外光を照射し、前記基板を透過して検出される前記赤外光の特定透過検出率又は前記基板で反射して検出される前記赤外光の特定反射検出率における波数を取得し、
前記特定透過検出率又は前記特定反射検出率における前記波数と、前記テクスチャのサイズとの予め求められた関係を用いて、取得した前記波数に基づき前記基板の前記テクスチャのサイズを算出し、
算出した前記テクスチャのサイズが閾値サイズ以下である場合に、前記主面上に集電極を形成する、
太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の製造方法であって、
前記波数が前記閾値波数以下である場合に、前記主面上に前記集電極を形成する、製造方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の製造方法であって、
算出した前記テクスチャのサイズが前記閾値サイズ以上である場合に、前記主面上に前記集電極を形成する、製造方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の製造方法であって、
前記集電極を形成することが決定された前記基板の前記主面上に半導体層を形成し、当該半導体層上に前記集電極を形成する、製造方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の製造方法であって、
前記主面上に半導体層を形成してから、当該主面の前記テクスチャが形成された部分に前記赤外光を照射して前記波数を取得する、製造方法。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の製造方法であって、
前記主面の両面に前記テクスチャを形成した後、前記赤外光の前記特定透過検出率における前記波数を取得する、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テクスチャサイズの測定装置、太陽電池の製造システム、及び太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池では、光の表面反射を低減して受光効率を高めるため、微細な凹凸構造であるテクスチャを基板の主面に形成している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０７４４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、太陽電池の製造工程においてテクスチャサイズを管理しようとする場合、迅速な測定手法が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るテクスチャサイズの測定装置は、所定波数範囲の赤外光を出射する光源と、テクスチャが形成された太陽電池用基板の主面に対して赤外光が当たるように基板を保持するホルダーと、基板を透過した赤外光の強度を検出する検出器とを備える。【０００６】
本発明に係る太陽電池の製造システムは、上記測定装置と、基板の主面にテクスチャを形成するユニットと、主面上に集電極を形成するユニットとを備える。また、上記測定装置のホルダーは、複数の基板を保持して、水平方向に基板を搬送可能な可動式とすることができる。【０００７】
本発明に係る太陽電池の製造方法は、半導体基板の主面にテクスチャを形成した後、主面のテクスチャが形成された部分に所定波数範囲の赤外光を照射し、基板を透過して検出される赤外光の特定透過検出率又は基板で反射して検出される赤外光の特定反射検出率における波数を取得し、当該波数が閾値波数以上である場合に、主面上に集電極を形成する。或いは、特定透過検出率又は特定反射検出率における波数と、テクスチャのサイズとの予め求められた関係を用いて、取得した波数に基づき基板のテクスチャのサイズを算出し、算出したテクスチャのサイズが閾値サイズ以下である場合に、主面上に集電極を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、テクスチャサイズを迅速に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施形態の一例である太陽電池を受光面側から見た平面図である。
【図２】図１のＡ‐Ａ線断面図である。
【図３】本発明に係る実施形態の一例である太陽電池の製造システムを示すブロック図である。
【図４】本発明に係る実施形態の第１の例であるテクスチャサイズの測定装置を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る実施形態の第２の例であるテクスチャサイズの測定装置を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る実施形態において、赤外光の透過検出率と波数との関係を示す図である。
【図７】本発明に係る実施形態において、標準基板について検出された赤外光の特定透過検出率における波数と、標準基板のテクスチャサイズとの関係を示す図である。
【図８】本発明に係る実施形態の第１の例であるサンプル室を示す図である。
【図９】本発明に係る実施形態の第２の例であるサンプル室を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施形態の第３の例であるサンプル室を示す図である。
【図１１】本発明に係る実施形態の第１の例である太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１２】本発明に係る実施形態の第１の例である太陽電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明に係る実施形態の第２の例である太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る実施形態の第２の例である太陽電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明に係る実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図１６】本発明に係る実施形態の第２の変形例を示す図である。
【図１７】本発明に係る実施形態の第３の変形例を示す図である。
【図１８】本発明に係る実施形態の第４の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照しながら、本発明の実施形態について以下詳細に説明するが、本発明の適用はこれに限定されない。実施形態において参照する図面は、模式的に記載したものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１１】
本明細書では、主に「波数」との用語を用いるが、「波数」は「波長」の逆数、即ち１／波長であるから「波数」を「波長」に換算して本明細書の記載を読み替えてもよい。
【００１２】
図１及び図２を参照しながら、後述の製造方法により得られる太陽電池１０の構成について簡単に説明する。図１は、太陽電池１０を受光面側から見た平面図である。図２は、図１のＡ‐Ａ線で太陽電池１０を厚み方向に切断した断面図である。
【００１３】
太陽電池１０は、太陽光等の光を受光することでキャリアを生成する光電変換部２０と、光電変換部２０の受光面上に設けられた受光面電極である第１電極３０と、光電変換部２０の裏面上に設けられた裏面電極である第２電極４０とを備える。太陽電池１０の裏面では、受光面と比べて光電変換特性に対する遮光ロスの影響が少ないため、通常、第２電極４０は第１電極３０よりも大面積に形成される。
【００１４】
「受光面」とは、太陽電池１０の外部から太陽光が主に入射する主面を意味する。例えば、太陽電池１０に入射する太陽光のうち５０％超過〜１００％が受光面側から入射する。「裏面」とは、受光面と反対側の主面を意味する。換言すると、主面のうち、電極面積が大きな面が裏面である。
【００１５】
光電変換部２０は、例えば、結晶系シリコン（ｃ‐Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、又はインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料からなる基板２１を有する。基板２１としては、ｎ型単結晶シリコン基板が好適であり、主面が（１００）面であるｎ型単結晶シリコン基板が特に好適である。
【００１６】
基板２１の受光面上には、非晶質半導体層２２と、酸化インジウム等を主成分とする透光性導電酸化物（ＴＣＯ）からなる透明導電層２３とが順に形成される。基板２１の裏面上には、非晶質半導体層２４と、透明導電層２５とが順に形成される。非晶質半導体層２２は、例えば、ｉ型非晶質シリコン層と、ｐ型非晶質シリコン層とが順に形成された層構造である。非晶質半導体層２４は、例えば、ｉ型非晶質シリコン層と、ｎ型非晶質シリコン層とが順に形成された層構造である。
【００１７】
基板２１には、光の反射を低減して受光効率を高めるため、微細な凹凸構造であるテクスチャ２６が形成される。テクスチャ２６は、基板２１の受光面及び裏面の略全域に形成されることが好適である。ここで、「略全域」とは、実質的に全域とみなすことができる範囲を意味し、例えば、受光面の９５％以上の領域である。テクスチャ２６は、例えば、主面の略全域において、また受光面及び裏面において、略同等（略全域と同様の意味）のサイズを有する。本明細書において、テクスチャ２６のサイズ（以下、「Ｔｘサイズ」という場合がある）とは、基板２１の主面を平面視した状態、即ち主面に対し垂直方向から観た状態におけるサイズを意味する。Ｔｘサイズの定義は、特に限定されないが、以下では、Ｔｘサイズは、テクスチャ２６の外接円の直径を意味するものとする。また、Ｔｘサイズは、主面の１ｍｍ2以上の範囲における平均値を意味するものとする。
【００１８】
テクスチャ２６の具体例としては、主面が（１００）面であるｎ型単結晶シリコン基板に、異方性エッチングを施すことによって得られるピラミッド状（四角錐状や四角錐台状）の凹凸構造が挙げられる。Ｔｘサイズは、０．５μｍ〜２０μｍ程度が好ましい。テクスチャ２６の凹部の深さは、例えば、数μｍ程度である。非晶質半導体層２２，２４の厚みは、例えば、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度であり、透明導電層２３，２５の厚みは、例えば、数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度であるから、これら薄膜層の上にもテクスチャ２６が現れる。
【００１９】
第１電極３０は、複数（例えば、５０本）のフィンガー部３１と、複数（例えば、２本）のバスバー部３２とで構成される。フィンガー部３１は、光電変換部２０で生成されたキャリアを収集するために、受光面上の広範囲に形成される細線状の集電極である。バスバー部３２は、フィンガー部３１からキャリアを集電する集電極であって、全てのフィンガー部３１に電気的に接続されている（以下、フィンガー部及びバスバー部を総称して「集電極」という場合がある）。第１電極３０では、２本のバスバー部３２が所定の間隔を空けて互いに平行に配置され、これに交差して複数のフィンガー部３１が配置されている。複数のフィンガー部３１は、一部がバスバー部３２の各々から受光面の端縁側に延び、残りが２本のバスバー部３２を繋ぐように配置されている。
【００２０】
第２電極４０も、複数（例えば、２５０本）のフィンガー部４１と、複数（例えば、２本）のバスバー部４２とで構成され、第１電極３０と同様の電極配置を有する。裏面側からの受光を想定しない場合、フィンガー部４１の代わりに、銀等の金属層を設けてもよい。この場合にも、基板２１の裏面にテクスチャ２６を形成することが好適である。
【００２１】
以下、図３〜図１４を参照しながら、テクスチャサイズの測定装置６０（以下、「測定装置６０」とする）を備える太陽電池の製造システム５０（以下、「製造システム５０」とする）、及び太陽電池１０の製造方法について詳説する。以下では、テクスチャ２６が形成される前の基板２１を「基板２１ｂ」とする。
【００２２】
図３は、製造システム５０を示すブロック図である。図３では、後述の図１１，１２で例示する工程を実線矢印で、後述の図１３，１４で例示する工程を破線矢印でそれぞれ示す。製造システム５０は、テクスチャ形成ユニット５１と、薄膜層形成ユニット５２と、電極形成ユニット５３と、測定装置６０とを備える。製造システム５０は、全ての工程を自動的に実行してもよく、工程の一部、例えば、基板２１等の搬送や各ユニットでの処理の一部に人為的な操作が加わってもよい。
【００２３】
テクスチャ形成ユニット５１では、基板２１ｂの主面にテクスチャ２６が形成される。テクスチャ形成ユニット５１は、例えば、エッチング液が充填された処理槽を有する。そして、基板２１ｂは、エッチング液に浸漬されることで、受光面及び裏面にテクスチャ２６が形成される。好適なエッチング液としては、基板２１ｂが（１００）面を有する単結晶シリコン基板である場合、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液や水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液等のアルカリ溶液が例示できる。使用する基板２１やエッチング液の濃度、処理時間等を変更することにより、Ｔｘサイズを調整することが可能である。なお、エッチングガスを用いて、テクスチャ２６を形成することもできる。
【００２４】
薄膜層形成ユニット５２では、テクスチャ２６が形成された基板２１の主面上に、非晶質半導体層２２，２４が形成される。また、非晶質半導体層２２，２４の上には、透明導電層２３，２５をそれぞれ形成することが好適である。薄膜層形成ユニット５２は、例えば、ＣＶＤ装置やスパッタリング装置を有する。ＣＶＤ法によるｉ型非晶質半導体層の成膜には、例えば、シランガス（ＳｉＨ4）を水素（Ｈ2）で希釈した原料ガスを使用する。ｎ型非晶質半導体層の場合は、例えば、シラン（ＳｉＨ4）にホスフィン（ＰＨ3）を添加し、水素（Ｈ2）で希釈した原料ガスを使用する。ｐ型非晶質半導体層の場合は、例えば、ホスフィン（ＰＨ3）の代わりに、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）をドーピングガスとして使用する。
【００２５】
電極形成ユニット５３では、非晶質半導体層２２，２４等が形成された基板２１上に、集電極が形成される。電極形成ユニット５３は、例えば、各種印刷装置や電解めっき装置を有する。集電極を形成する印刷法としては、導電性ペーストを主面上に印刷できる方法であれば特に限定されないが、生産性等の観点からオフセット印刷法やスクリーン印刷法等の孔版印刷法が好適である。図３では、スクリーン版とスキージとを用いて導電性ペーストを印刷するスクリーン印刷装置を示している。
【００２６】
測定装置６０は、テクスチャ形成ユニット５１で形成されたテクスチャ２６のサイズを測定する。製造システム５０では、テクスチャ２６の形成後、集電極を形成するまでの間に、測定装置６０に基板２１を供給してＴｘサイズを測定する。そして、Ｔｘサイズを測定した結果、Ｔｘサイズが目的とする範囲内にある基板２１のみを電極形成ユニット５３に供給することが好適である。
【００２７】
図４，５に、測定装置６０のブロック図を示す。測定装置６０は、テクスチャ２６が形成された太陽電池用基板である基板２１の主面に赤外光を照射し、基板２１を透過した赤外光を検出してＴｘサイズを測定する装置である。測定装置６０の一部には、公知の赤外分光光度計の構成を適用することができる。図４に示す例は、分散型赤外分光光度計（以下、「分散型ＩＲ」という）の構成を適用したものである。図５に示す例は、フーリエ変換赤外分光光度計（以下、「ＦＴ‐ＩＲ」という）の構成を適用したものである。
【００２８】
測定装置６０は、所定波数範囲の赤外光を出射する光源６１と、基板２１を透過した赤外光の強度を検出する検出器６２とを備える。ここで、「強度」は「光量」と同じ意味で使用される。光源６１と検出器６２の間には、基板２１がセットされるサンプル室７０が設けられる。光源６１から出た赤外光は、サンプル室７０に入射して基板２１に照射され、基板２１を透過した赤外光が検出器６２により検出される。測定装置６０は、さらに、検出器６２による検出情報を処理するコンピュータ６３を備える。なお、測定装置６０は、サンプル室７０を備えるが、測定装置は、サンプル室７０のような部屋を有さず後述のホルダー７３のみを備えた構成、又はホルダー７３及び後述の遮光板７４のみを備えた構成としてもよい。
【００２９】
光源６１には、測定対象となるＴｘサイズに対して２倍〜１０倍程度の波長の赤外光を出射可能なランプを用いることが好適である。上記所定波数範囲としては、５０ｃｍ-1〜１００００ｃｍ-1程度が好適であるが、装置コスト削減等の観点から測定対象サイズ等に合わせて適宜変更することが好ましい。上記所定波数範囲は、例えば、５００ｃｍ-1〜１００００ｃｍ-1程度、又は１０００ｃｍ-1〜５０００ｃｍ-1程度であってもよい。赤外光の照射スポットのサイズは、特に限定されないが、測定精度等の観点から、少なくともスポット内に多数のテクスチャ２６が含まれるサイズ、例えば、１ｍｍ2〜５ｍｍ2程度とされる。検出器６２は、光源６１等に応じて適宜選定できる。例えば、ＤＴＧＳ検出器やＭＴＣ検出器を用いることができる。光学系には、公知の赤外分光光度計の構成が適用でき、例えば、シングルビーム方式、ダブルビーム方式のいずれを適用することもできる。
【００３０】
図４に示す分散型ＩＲの場合、サンプル室７０と検出器６２の間に回折格子６４が設けられる。回折格子６４は、基板２１を透過してサンプル室７０から出射した赤外光を分光する機能を有する。回折格子６４と検出器６２との間には、通常、図示しないスリットが設けられる。そして、回折格子６４の向きを走査することにより、スリットを通る赤外光の波長を連続的に変化させて、これを検出器６２で検出する。コンピュータ６３は、例えば、検出された赤外光の各波数における強度を示すスペクトルを作製する。
【００３１】
図５に示すＦＴ‐ＩＲの場合、回折格子６４の代わりに、干渉計６５及びＡＤ変換器６６が設けられる。例えば、干渉計６５は、光源６１とサンプル室７０の間に、ＡＤ変換器６６は、検出器６２とコンピュータ６３の間にそれぞれ設けられる。ＦＴ‐ＩＲでは、干渉計６５により得られる干渉光をＡＤ変換器６６によりデジタル信号化した後、フーリエ変換することにより分光する。この場合、コンピュータ６３は、例えば、上記スペクトルを作製する機能に加えて、当該デジタル信号をフーリエ変換する機能を有する。
【００３２】
また、コンピュータ６３は、検出器６２による検出情報、例えば、上記処理がなされた検出情報に基づいてＴｘサイズを算出する算出部６７、及びＴｘサイズの算出に必要な情報を記憶するメモリ６８を有する。基板２１に照射される赤外光のうち、基板２１を透過して検出器６２により検出される透過光（以下、「透過検出光」という場合がある）とＴｘサイズとの間には、後述する一定の関係があり、測定装置６０は、この関係を利用してＴｘサイズを測定することができる。透過光を用いることにより、受光面側テクスチャ２６、及び裏面側テクスチャ２６の両方のＴｘサイズを同時に測定できる。つまり、透過検出光は、主面の両面を通過した光であるから当該両方のＴｘサイズに関する情報を含んでいる。但し、テクスチャ２６が受光面及び裏面の両方に存在する場合に、透過光を用いて片方のＴｘサイズのみを測定することは困難である。
【００３３】
図６に、Ｔｘサイズが互いに異なるテクスチャ２６における赤外光の透過検出率と波数との関係を示す（Ｔｘサイズ；Ｔｘ１＞Ｔｘ２＞Ｔｘ３）。透過検出率とは、基板２１に入射する赤外光が基板２１を透過して検出器６２により検出される割合を意味し、通常、サンプル室７０から出射する赤外光の強度×１００／サンプル室７０に入射する赤外光の強度となる。
【００３４】
図６に示すように、いずれのＴｘサイズにおいても、赤外光の波数が所定値を超える場合には透過検出率が一定の値を示す。赤外光の波数が所定値を超える場合、透過検出率は、例えば、０又は０に近い値である。一方、赤外光の波数が所定値以下では、透過検出率が急上昇する。赤外光の波数が所定値以下の場合、透過検出率は、例えば、波数に対して指数関数的に増加する。即ち、当該所定値は、基板２１を透過した赤外光（透過光）が検出器６２に入射して検出され始める、又は検出器６２に入射する成分が増加して検出強度が上昇し始める閾値ということができる（以下、当該所定値を「検出閾値」という）。そして、検出閾値は、Ｔｘサイズに応じて異なる。測定装置６０は、この関係を利用することでＴｘサイズを迅速に測定することができる。
【００３５】
具体的には、Ｔｘサイズが小さくなるほど、検出閾値は大きくなる。換言すると、Ｔｘサイズが小さくなるほど、波長についての検出閾値は小さくなる。これは、Ｔｘサイズに応じて赤外光の散乱の程度が異なり、テクスチャ２６による赤外光の散乱が、Ｔｘサイズが小さいほど起こり易いことに起因する。例えば、ＴｘサイズがＴｘ１のテクスチャ２６に対して照射される赤外光の波数が検出閾値より小さい場合（例えば、赤外光の波長がＴｘサイズの２倍である場合）、赤外光はテクスチャ２６で散乱されて拡散し検出器６２に入射する成分は少ない。一方、赤外光の波数が検出閾値より大きい場合（赤外光の波長がＴｘサイズよりも十分長い場合、例えば、Ｔｘサイズの１０倍である場合）、テクスチャ２６で散乱される成分が少なくなり、検出器６２に入射する成分が増加する。
赤外光は波数が上記検出閾値より大きい場合はテクスチャにより散乱されず、小さい場合は散乱される。この検出閾値は主にＴｘサイズにより決まり、テクスチャ形状にはそれほど影響を受けない。このため多数あるテクスチャ中に角度の異なるものなどの欠陥が含まれている場合でも、検出閾値は主にＴｘサイズにより決まる。このため本方法ではテクスチャの欠陥などの影響を受けず、Ｔｘサイズを精度よく測定することができる。
【００３６】
図７に、標準基板について検出された赤外光の特定透過検出率Ｔｚにおける波数と、標準基板のＴｘサイズとの関係を示す。ここで、標準基板とは、Ｔｘサイズが既知の基板であって、基板２１のＴｘサイズを求めるために用いられるものであるが、その構成は基板２１と同じものである。標準基板のＴｘサイズは、従来公知の方法、例えば、ＳＥＭを用いて測定される。特定透過検出率Ｔｚは、測定対象であるＴｘサイズについて透過検出率が一定の値とならない範囲、即ち透過検出率が波数に対して指数関数的に増加する範囲から設定される（図６参照）。
【００３７】
図７に示すように、特定透過検出率Ｔｚにおける波数と、ＳＥＭにより測定されたＴｘサイズとの間には、良好な相関が見られる。つまり、特定透過検出率Ｔｚにおける波数から基板２１のＴｘサイズを精度良く求めることができる。測定装置６０は、図７に示す関係を計算式やルックアップテーブル等の形式でメモリ６８に記憶しておくことが好適である。算出部６７は、例えば、上記検出情報又は上記処理された検出情報から特定透過検出率Ｔｚにおける波数を取得し、当該波数をメモリ６８に記憶された上記計算式やルックアップテーブル等に当てはめて基板２１のＴｘサイズを算出する。
【００３８】
図８，９に、サンプル室７０の一例を示す。図８，９に例示するサンプル室７０には、基板２１が１枚ずつセットされる。このため、当該サンプル室７０の構成は、例えば、太陽電池１０の製造工程において基板２１を抜き打ち検査する場合やテクスチャ２６の形成工程の条件出しを行なう場合などに好適である。
【００３９】
サンプル室７０には、光源６１から出た赤外光の入射口である入射窓７１と、赤外光の出射口である検出窓７２と、基板２１の主面に対して赤外光が当たるように基板２１を保持するホルダー７３とが設けられる。サンプル室７０は、例えば、上面視矩形形状を呈する部屋である。入射窓７１及び検出窓７２は、サンプル室７０の互いに対向する壁面に設けられる。そして、基板２１をセットしない状態では、入射窓７１から入射した赤外光の全てが検出窓７２から出射するように、各窓を配置することが好適である。
【００４０】
ホルダー７３は、入射窓７１から入射した赤外光が主面に対して略垂直に入射するように基板２１を保持することが好適である。ここで、「略垂直」とは、実質的に垂直とみなすことができる範囲を意味し、例えば、主面と赤外光とがなす角度が９０°±５°の範囲である。これにより、基板２１に対する赤外光の入射角度が安定して測定精度が向上する。ホルダー７３は、例えば、基板２１を立たせた状態、即ち主面が鉛直方向に沿った状態で基板２１を保持する。そして、ホルダー７３には、基板２１を載置可能な台座と、当該台座上に鉛直方向に沿って立設した柱状の支持部とが設けられる。支持部は、例えば、２つ設けられ、各支持部は、互いの間に基板２１を挿入して支持可能な凹部又は溝を有する。当該構成によれば、赤外光の透過を妨げることなく、基板２１の鉛直方向に沿った両端部を受光面及び裏面の両側から安定に支持できる。また、ホルダー７３と基板２１との接触面積を小さくして基板２１の汚染を抑制することが可能である。
【００４１】
ホルダー７３は、少なくとも基板２１に接触する部分が樹脂製であることが好適である。また、ホルダー７３の全体が樹脂製であってもよい。これにより、金属イオン等による基板２１の汚染を抑制できる。ホルダー７３を構成する樹脂としては、特に限定されず、例えば、アクリル樹脂やオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂等が例示できる。
【００４２】
ホルダー７３は、光源６１及び検出器６２と、主面との垂直距離を維持しながら、主面に対する赤外光の照射スポットが複数設定できるように動く可動式であることが好適である。これにより、簡便且つ迅速に複数箇所についてＴｘサイズを測定することができ、測定精度の向上やＴｘサイズの面内分布の測定が可能となる。ホルダー７３は、例えば、ステッピングモータが取り付けられた１軸ステージに設置される。この場合、ホルダー７３が動く１軸方向は、例えば、入射窓７１と検出窓７２を結ぶ方向及び鉛直方向に対して直交する方向である。また、ホルダー７３を２軸ステージに設置して、当該１軸方向に加えて鉛直方向にスライド可能としてもよい。また、ステージは、手動式であってもよい。
【００４３】
ここで、図８，９を参照し、透過検出光とＴｘサイズとの関係について補足説明する。サンプル室７０に入射して基板２１に照射される赤外光（以下、「入射光Ｉ0」とする）は、その波長がＴｘサイズに対して十分に長い場合、一部は基板２１を透過する透過光Ｉ1となり、一部は基板２１に吸収されて、またテクスチャ２６で散乱されて、基板２１を透過しない。そして、透過光Ｉ1の一部は、検出窓７２から出て検出器６２に入射する透過検出光Ｉ2となるが、透過光Ｉ1にもテクスチャ２６に起因する散乱成分が含まれているため、その一部はサンプル室７０の壁面に当たって検出窓７２から出射しない。入射光Ｉ0の波長がＴｘサイズに対して十分に長くない場合、入射光Ｉ0はテクスチャ２６で散乱され易く、透過光Ｉ1の光量は波長が長い場合よりも少なくなる。また、透過光Ｉ1に含まれる散乱成分が多くなり、透過光Ｉ1は二点鎖線で示すように拡散する。即ち、Ｔｘサイズが小さくなるほど、透過検出光Ｉ2の光量は減少する。なお、透過光Ｉ1自体の強度もＴｘサイズにより異なるため、透過光Ｉ1の全てを検出器６２で検出するようにしてＴｘサイズを測定することも可能である。
【００４４】
さらに、図９に例示するサンプル室７０には、基板２１を透過した赤外光のうち基板２１で散乱した散乱光、即ち上記透過光Ｉ1に含まれる散乱成分を遮蔽する遮光板７４が設けられる。遮光板７４は、ホルダー７３と検出窓７２との間に設けられる。遮蔽版７４には、散乱成分の少ない透過光を透過可能なスリット７５が形成されている。スリット７５は、例えば、入射窓７１と検出窓７２とを結ぶ仮想線上に形成される。これにより、例えば、散乱成分の乱反射による光が検出器６２に入射することを抑制でき、測定精度が向上する。
【００４５】
図１０に、サンプル室７０の他の一例を示す。図１０に例示するサンプル室７０には、基板２１を連続的に供給可能である。このため、当該サンプル室７０の構成は、例えば、太陽電池１０の製造工程において基板２１を全数検査する場合などに好適である。
【００４６】
図１０に例示するサンプル室７０には、主面が水平方向に沿うように基板２１を保持するホルダー７３が設けられる。ホルダー７３は、一方向に長く延びた形状を有し、当該一方向に複数の基板２１を列状に並べて保持することができる。ホルダー７３の列は、１列に限定されず、複数設けられてもよい。そして、光源６１及び入射窓７１はホルダー７３の鉛直上方に、検出器６２及び検出窓７２はホルダー７３の鉛直下方にそれぞれ配置されることが好適である。この場合、入射窓７１から入射する赤外光は鉛直方向に沿って進み、基板２１に対して略垂直に照射される。
【００４７】
ホルダー７３は、複数の基板２１が並んだ水平方向に基板２１を搬送可能な可動式であることが好ましく、例えば、コンベアの形態とすることができる。或いは、コンベアに複数のホルダー７３を列状に設置した構成としてもよい。そして、サンプル室７０には、コンベアが出入り可能な開口部７６が形成されている。コンベアとしては、特に限定されないが、透過光Ｉ1を遮断しない構成が必要である。例えば、透過光Ｉ1が透過する孔が形成されたベルトコンベアやプレートコンベアが挙げられる。孔のサイズは、基板２１の汚染抑制等の観点から、基板２１の保持性に影響を与えない範囲で、基板２１とコンベアとの接触面積が小さくなるように設計されることが好適である。また、少なくともコンベアの基板２１と接触する部分は、樹脂製であることが好適である。
【００４８】
図１１，１２に、太陽電池１０の製造工程の一例を示す。以下、太陽電池１０の製造方法について説明するが、上記説明と重複する説明は省略する。
【００４９】
本製造工程は、Ｔｘサイズを迅速に測定してＴｘサイズを管理するものである。Ｔｘサイズは、一部の基板２１を抜き取って測定してもよいし、全ての基板２１について測定してもよい。また、Ｔｘサイズの測定工程を含む各製造工程は、全てが自動的に実行されてもよいし、一部に人為的な操作がなされてもよい。また、本製造工程は、上記製造システム５０により実行できるが、製造システムはこれに限定されない。
【００５０】
太陽電池１０の製造工程では、まず、清浄な基板２１ｂを準備して、基板２１ｂの受光面及び裏面にテクスチャ２６を形成する（Ｓ１０）。テクスチャ２６は、上記のように、基板２１ｂをアルカリ溶液等のエッチング液に浸漬することで形成される。次に、Ｔｘサイズを測定して（Ｓ１１〜Ｓ１４）、測定したＴｘサイズと閾値サイズとを比較する（Ｓ１５）。閾値サイズは、Ｔｘサイズを管理する指標であって管理目的に応じて任意に設定でき、複数設定されてもよい。閾値サイズは、Ｔｘサイズの上限値とすることが好適であり、ここでは上限値として説明する。
【００５１】
Ｓ１５においてＴｘサイズが閾値サイズ以下であった場合、基板２１の主面上に半導体層を形成する（Ｓ１６）。例えば、基板２１の受光面上に非晶質半導体層２２を、基板２１の裏面上に非晶質半導体層２４をそれぞれ形成する。また、非晶質半導体層２２上には透明導電層２３を、非晶質半導体層２４上には透明導電層２５をそれぞれ形成することが好適である。これら薄膜層は、上記のように、ＣＶＤ法やスパッタリング法により形成される。最後に、スクリーン印刷法等により、基板２１の受光面上及び裏面上に集電極を形成する（Ｓ１７）。こうして、太陽電池１０が製造される。
【００５２】
一方、Ｓ１５においてＴｘサイズが閾値サイズを超えた場合、その基板２１は廃棄される（Ｓ１８）。これにより、例えば、Ｔｘサイズが上限値を超える不良基板２１を用いた太陽電池１０の製造を防止できる。また、半導体層の形成前に、Ｔｘサイズを測定して品質判定することにより、不良基板２１に対して半導体層等を形成しなくて済み、例えば、製造コストの削減を図ることができる。
【００５３】
Ｔｘサイズの測定手順（Ｓ１１〜Ｓ１４）について以下説明する。Ｔｘサイズの測定では、まず、基板２１の主面のテクスチャ２６が形成された部分に所定波数範囲の赤外光を照射する（Ｓ１１）。照射される赤外光の波数は、上記のように、測定対象となるＴｘサイズ等に応じて変更できる。
【００５４】
続いて、基板２１に照射された赤外光Ｉ0のうち、基板２１を透過する透過光Ｉ1を検出して（Ｓ１２）、特定透過検出率Ｔｚにおける波数（以下、「波数ｋｚ」とする）を取得する（Ｓ１３）。透過光Ｉ1は、テクスチャ２６により散乱された散乱成分を含むが、その一部が、例えば、検出器６２により検出される。検出器６２により検出される透過光Ｉ1が、透過検出光Ｉ2であり、その強度はＴｘサイズによって異なる。波数ｋｚは、例えば、コンピュータ６３の機能により、検出器６２による検出情報を処理して取得することができる。
【００５５】
続いて、Ｓ１３で取得した波数ｋｚに基づきＴｘサイズを算出する（Ｓ１４）。Ｔｘサイズの算出は、波数ｋｚと、Ｔｘサイズとの予め求められた関係を用いて実行される。具体例としては、標準基板について検出された赤外光の波数ｋｚと、ＳＥＭ等を用いて測定された標準基板のＴｘサイズとの関係を予め求めておき、当該関係とＳ１３で取得した波数ｋｚとを用いてＴｘサイズを算出する。Ｔｘサイズの算出は、例えば、コンピュータ６３の算出部６７の機能により実行することもできるが、他の計算機を用いて算出してもよい。
【００５６】
図１３，１４に、太陽電池１０の製造工程の他の一例を示す。ここでは、図１２，１３に示す工程との差異を主に説明する。
【００５７】
本製造工程では、基板２１ｂの受光面及び裏面にテクスチャ２６を形成した後（Ｓ２０）、基板２１の主面上に半導体層（非晶質半導体層２２，２４）、及び透明導電層２３，２５を形成する（Ｓ２１）。そして、半導体層等が形成された基板２１に赤外光を照射して透過光Ｉ1を検出し、波数ｋｚを取得する（Ｓ２２〜Ｓ２４）。また、本製造工程では、Ｔｘサイズを算出することなく、波数ｋｚと閾値波数とを比較する（Ｓ２５）。閾値波数は、閾値サイズと同様に、Ｔｘサイズを管理する指標であって管理目的に応じて任意に設定できるが、Ｔｘサイズの上限値に対応する値とすることが好適である。つまり、工程管理上は、Ｔｘサイズを算出しなくてもよいが、波数とＴｘサイズとの関係は予め求めておく必要がある。
【００５８】
Ｓ２５において波数ｋｚが閾値波数以上であった場合、基板２１の受光面上及び裏面上に集電極を形成する（Ｓ２６）。一方、Ｓ２５において波数ｋｚが閾値波数未満であった場合（即ち、Ｔｘサイズが上限値を超える場合である）、その基板２１は廃棄される（Ｓ２７）。これにより、図１２，１３に示す工程と同様に、Ｔｘサイズが上限値を超える不良基板２１を用いた太陽電池１０の製造を防止できる。また、半導体層等の形成後に、波数ｋｚを取得して品質判定することにより、例えば、光電変換特性に大きく影響する基板２１と半導体層との界面、及び半導体層と透明導電層２３，２５との界面における汚染を抑制することができる。
【００５９】
以上のように、太陽電池１０の上記製造工程によれば、工程中においてＴｘサイズを迅速に測定できる。したがって、太陽電池１０の生産性を損なうことなく、製造工程においてＴｘサイズを管理することができる。また、例えば、図１０に例示する測定装置６０を用いることにより、基板２１の全数検査も簡便且つ迅速に行なうことができる。
【００６０】
上記実施形態は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設計変更できる。例えば、図１３，１４に示す工程において、Ｔｘサイズを算出してもよい。また、基板２１に半導体層を形成後、透明導電層２３，２５を形成する前にＴｘサイズの測定を行なってもよい。この場合、基板２１と半導体層との界面における汚染を抑制できると共に、不良基板２１が発生した場合に、無駄な処理を少なくすることができる。
【００６１】
また、図１５に示すように、閾値サイズとして、Ｔｘサイズの上限値に加えてＴｘサイズの下限値を設定してもよい。図１５では、図１２のフローチャートのＳ１０〜Ｓ１４を省略しているが、当該Ｓ１０〜Ｓ１４に続く手順がＳ３０である。Ｓ３０では、算出したＴｘサイズが基準値範囲内であるか否かを判定する。換言すると、算出したＴｘサイズが、予め設定された下限値以上、上限値以下であるか否かを判定する。そして、Ｔｘサイズが基準値範囲内である場合には、集電極を形成することが決定され、その基板２１の主面上に半導体層が形成される（Ｓ１６）。一方、Ｔｘサイズが下限値未満である場合（即ち、基準値範囲外である場合）には、その基板２１は廃棄される（Ｓ１８）。これにより、例えば、Ｔｘサイズが下限値を下回る不良基板２１を用いた太陽電池１０の製造を防止できる。
同様に、図１４のフローチャートのＳ２５は、「波数ｋｚは基準値範囲内？」と読み替えてもよい。即ち、閾値波数として、波数ｋｚの下限値に加えて波数ｋｚの上限値を設定してもよく、波数ｋｚが下限値以上、上限値以下である基準値範囲内のときに、集電極を形成してもよい。
【００６２】
また、光電変換部には、上記光電変換部２０以外の構成、例えば、図１６に示す光電変換部８０を適用してもよい。光電変換部８０は、基板２１の受光面上にｉ型非晶質シリコン層８１及びｎ型非晶質シリコン膜８２が形成され、基板２１の裏面上にｉ型非晶質シリコン層８３とｐ型非晶質シリコン層８４とで構成されたｐ型領域と、ｉ型非晶質シリコン層８５とｎ型非晶質シリコン層８６とで構成されたｎ型領域とがそれぞれ形成されている。この場合、基板２１の裏面側だけに図示しない集電極が設けられる。集電極は、ｐ型領域上に形成されたｐ側集電極、及びｎ型領域上に形成されたｎ側集電極を含み、各領域と各集電極との間には透明導電層８７が、ｐ型領域とｎ型領域との間には絶縁層８８がそれぞれ形成されている。図１６に示す形態では、基板２１の受光面のみにテクスチャ２６が形成されている。
【００６３】
また、光電変換部には、図１７に示す光電変換部９０を適用してもよい。光電変換部９０は、ｐ型多結晶シリコン基板９１と、ｐ型多結晶シリコン基板９１の受光面側に形成されたｎ型拡散層９２と、ｐ型多結晶シリコン基板９１の裏面上に形成されたアルミニウム金属膜９３とを備える。図１７に示す形態では、ｐ型多結晶シリコン基板９１の受光面及び裏面にテクスチャ２６が形成されている。
【００６４】
また、図１８に示すように、太陽電池の製造工程において、基板２１で反射して検出される赤外光の特定反射検出率における波数を取得し、当該波数と閾値波数とを比較してＴｘサイズを管理してもよい。また、特定反射検出率における波数と、Ｔｘサイズとの予め求められた関係を用いて、取得した波数に基づきＴｘサイズを算出することもできる。この場合、測定装置には、例えば、公知の拡散反射型赤外分光光度計の構成を適用することができる。上記のように、赤外光のテクスチャ２６による拡散の程度はＴｘサイズにより異なるため、テクスチャ２６が形成された受光面における反射光の強度もＴｘサイズにより異なる。したがって、当該反射光を検出することでＴｘサイズを測定することが可能である。
【００６５】
また、上記反射光を用いて、テクスチャ２６が受光面及び裏面の両方に形成された基板２１のＴｘサイズを測定することもできる。この場合は、通常、受光面及び裏面のそれぞれに赤外光を照射して反射光を検出し、受光面側のＴｘサイズと、裏面側のＴｘサイズとをそれぞれ測定する。
【符号の説明】
【００６６】
１０  太陽電池、２０  光電変換部、２１  基板、２２，２４  非晶質半導体層、２３，２５  透明導電層、２６  テクスチャ、３０  第１電極、３１，４１  フィンガー部、３２，４２  バスバー部、４０  第２電極、５０  太陽電池の製造システム、５１  テクスチャ形成ユニット、５２  薄膜層形成ユニット、５３  電極形成ユニット、６０  テクスチャサイズの測定装置、６１  光源、６２  検出器、６３  コンピュータ、６４  回折格子、６５  干渉計、６６  ＡＤ変換器、６７  算出部、６８  メモリ、７０  サンプル室、７１  入射窓、７２  検出窓、７３  ホルダー、７４  遮光板、７５  スリット、７６  開口部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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