(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料からなる基板を有する太陽電池の製造方法であって、
一方向に沿って配した複数の前記基板を洗浄液に浸漬することにより洗浄する工程と、
前記洗浄した複数の基板を前記洗浄液から引き上げる工程と、
前記複数の基板の全体が前記洗浄液中に位置する状態から、前記複数の基板の少なくとも一部が前記洗浄液から露出するまで、前記複数の基板の下方から前記洗浄液中に気泡を供給する工程と、
を備え、
前記複数の基板の一部が前記洗浄液から露出した状態で、前記気泡を供給する工程中に前記複数の基板を前記洗浄液から引き上げる工程を一旦停止する、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記引き上げ工程を一旦停止した後に、前記複数の基板を前記洗浄液から引き上げる工程を再開する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記複数の基板の全体が前記洗浄液から露出するまで、前記複数の基板の下方から前記洗浄液中に気泡を供給する、請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記隣り合う基板間の間隔が、前記基板の一辺の長さの１／５７以下かつ１／１３３以上となるように前記複数の基板を配する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記基板の厚さが３００μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の低いエネルギー源として、太陽電池に対する注目が高まってきている。なかでも、結晶シリコン基板などの半導体材料からなる基板を有する太陽電池に対する注目が高まってきている。
【０００３】
このような半導体材料からなる基板を備える太陽電池の製造に際しては、例えば半導体材料からなる基板の表面にテクスチャ構造と呼ばれる凹凸構造を形成する工程などといった基板をエッチングする工程を行う必要がある（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０３４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板をエッチングする工程などを行った後には、基板を洗浄する工程が必要となる。基板を洗浄する方法としては、従来種々の方法が提案されているが、太陽電池に用いられる半導体材料からなる薄い基板の洗浄方法については十分に検討されていないのが現状である。現状においては、基板の洗浄工程において基板が損傷することにより、太陽電池の良品率が低下しているという問題がある。
【０００６】
本発明は、改善された良品率で太陽電池を製造し得る方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る太陽電池の製造方法は、半導体材料からなる基板を有する太陽電池の製造方法に関する。本発明に係る太陽電池の製造方法では、一方向に沿って配した複数の基板を洗浄液に浸漬することにより洗浄する。洗浄した複数の基板を洗浄液から引き上げる。洗浄した複数の基板を引き上げる期間の少なくとも一部の期間において、複数の基板の下方から洗浄液中に気泡を供給する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、改善された良品率で太陽電池を製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態におけるカセットの略図的斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるカセットの略図的平面図である。
【図３】本発明の一実施形態における洗浄工程を説明するための模式的正面図である。
【図４】本発明の一実施形態における引き上げ工程を説明するための模式的断面図である。
【図５】参考例における引き上げ工程を説明するための模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１１】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１２】
本実施形態では、半導体材料からなる基板を有する太陽電池の製造方法について説明する。半導体材料からなる基板は、結晶シリコン基板であってもよい。即ち、本発明に係る太陽電池の製造方法は、結晶シリコン太陽電池の製造方法であってもよい。
【００１３】
太陽電池は、例えば、半導体材料からなる基板と、基板の一主面の上に配された一の導電型を有する第１の半導体層と、基板の他主面の上に配された他の導電型を有する第２の半導体層と、第１の半導体層の上に配された第１の電極と、第２の半導体層の上に配された第２の電極とを備えていてもよい。
【００１４】
また、太陽電池は、例えば、半導体材料からなる基板と、基板の一主面の上に配された第１及び第２の半導体層と、第１の半導体層の上に配された第１の電極と、第２の半導体層の上に配された第２の電極とを備える裏面接合型の太陽電池であってもよい。
【００１５】
半導体材料からなる基板の少なくとも一方の主面には、基板への光の入射効率を高めるためのテクスチャ構造と呼ばれる凹凸構造が設けられていてもよい。テクスチャ構造は、例えば、結晶シリコン基板の表面を異方性エッチングすることにより形成することができる。
【００１６】
本実施形態の太陽電池の製造方法は、基板を洗浄する工程を含む。ここで、基板を洗浄する工程には、半導体層などが表面上に形成された基板を洗浄する工程が含まれるものとする。具体的には、基板を洗浄する工程は、例えば、
（１）テクスチャ構造が表面に設けられた基板を洗浄する工程、
（２）第１及び第２の半導体層の少なくとも一方が表面上に配された基板を洗浄する工程、
（３）第１及び第２の半導体層並びに第１及び第２の電極が表面上に配された基板を洗浄する工程、
などであってもよい。
【００１７】
（カセット１０への基板１１のセット）
まず、例えば、図１及び図２に示すようなカセット１０に複数の基板１１をセットする。ここで、基板１１は、半導体材料からなる基板、半導体層などが表面上に配された半導体材料からなる基板を総称するものとする。
【００１８】
カセット１０の形状は、特に限定されない。本実施形態では、カセット１０の両側面には、複数の凹部対１０ａが形成されている。カセット１０の側面延在方向であるｘ方向に隣接するこの凹部対１０ａの間に、ｙ軸方向に延在する基板１１を挿入することにより、カセット１０に基板１１をセットする。
【００１９】
基板１１の形状は、特に限定されない。基板１１は、例えば、矩形状、正方形状、多角形状、円形状等であってもよい。また、基板１１は、例えば、角部が面取り状またはＲ面取り状である矩形状、正方形状等であってもよい。以下、基板１１が、略矩形状である例について説明する。
【００２０】
基板１１の一辺の長さは、例えば、１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度とすることができる。基板１１の厚さは、３００μｍ程度以下であり、５０μｍ〜２５０μｍ程度であることが好ましい。基板１１の厚みに対する基板１１の一辺の長さの比（（基板１１の一辺の長さ）／（基板１１の厚み））は、４００〜４００００であることが好ましい。
【００２１】
カセット１０にセットされた複数の基板１１は、基板１１の主面の法線方向であるｘ軸方向に沿って相互に間隔をおいて略並行に配されている。ひとつのカセット１０にセットする基板１１の数は、特に限定されず、例えば、２５枚〜１００枚程度とすることができる。ひとつのカセット１０にセット可能な基板１１の枚数を多くする観点からは、ｘ軸方向に隣接する基板１１間の距離Ｌは、３．５ｍｍ以下であることが好ましく、２．５ｍｍ以下であることが好ましい。ｘ軸方向に隣接する基板１１間の距離Ｌは、基板１１の一辺の長さの１／５７以下であることが好ましく、基板１１の一辺の長さの１／８０以下であることがより好ましい。但し、ｘ軸方向に隣接する基板１１間の距離Ｌが小さすぎると、基板１１のセットが困難になる等の弊害が生じる場合がある。従って、ｘ軸方向に隣接する基板１１間の距離Ｌは、１．５ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。ｘ軸方向に隣接する基板１１間の距離Ｌは、基板１１の一辺の長さの１／１３３以上であることが好ましく、基板１１の一辺の長さの１／１００以上であることがより好ましい。
【００２２】
（基板１１の洗浄）
次に、図３に示されるように、カセット１０にセットした複数の基板１１を、カセット１０ごと、洗浄槽１２に溜められた洗浄液１３に浸漬することにより複数の基板１１を洗浄する。この洗浄工程において、基板１１の下方から、洗浄液１３中に気泡を供給したり、洗浄液１３を攪拌してもよい。そのようにすることにより、洗浄液１３を対流させることができる。従って、基板１１の洗浄効率を高めることができる。
【００２３】
なお、洗浄液１３は、洗浄しようとする基板１１の種類、洗浄により除去しようとする基板１１の付着物の種類等に応じて適宜選択することができる。洗浄液１３は、例えば、水であってもよいし、フッ酸（ＨＦ）等の酸性水溶液、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のアルカリ性水溶液、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶媒等であってもよい。
【００２４】
（基板１１の引き上げ工程）
次に、図４に示されるように、洗浄した複数の基板１１をカセット１０ごと、洗浄液１３から引き上げる。この基板１１の引き上げ工程において、洗浄した複数の基板１１を引き上げる期間の少なくとも一部の期間において、複数の基板１１の下方から洗浄液１３中に気泡１４を供給する。即ち、バブリングを行う。具体的には、基板１１の下方に、気体が供給され、気泡を発生させる開口１５ａが複数設けられた配管１５を配する。その配管１５から気泡１４を供給する。例えば、洗浄工程においても気泡１４を供給している場合は、洗浄工程と引き上げ工程とに跨がって連続して気泡１４を供給してもよい。
【００２５】
なお、気泡１４を構成する気体の種類は、特に限定されない。気泡１４を構成する気体は、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス、空気、酸素ガス等であってもよい。
【００２６】
例えば、図５に示すように、バブリングを行うことなく複数の基板１１１を洗浄液１１３から引き上げると、隣り合う基板１１１同士が張り付く場合がある。隣り合う基板１１１同士が張り付くと、基板１１１が損傷する場合がある。従って、太陽電池の良品率が低下する場合がある。
【００２７】
例えば、基板が厚い場合は、基板が屈曲変形しにくいため、隣り合う基板同士の張り付きは生じ難い。しかしながら、太陽電池の製造に用いられる基板は、薄いため、基板が屈曲変形しやすい。従って、基板１１１同士の張り付きが生じる。
【００２８】
それに対して、本実施形態では、上述のように、基板１１の引き上げ工程において、洗浄した複数の基板１１を引き上げる期間の少なくとも一部の期間において、複数の基板１１の下方から洗浄液１３中に気泡１４を供給する。この気泡１４が浮力により上昇し、隣り合う基板１１間に介在するため、隣り合う基板１１同士が張り付くことが抑制される。よって、基板１１の損傷を抑制することができる。
【００２９】
実際に実験を行ったところ、バブリングを行っていないときの基板の張り付きに起因する不良率が９．１％であったのに対して、バブリングを行ったところ、不良率は０．４５％にまで低減された。
【００３０】
なお、基板１１同士の張り付きは、基板１１の一部が洗浄液１３から露出した後に生じやすい。従って、基板１１同士の張り付きをさらに効果的に抑制する観点からは、複数の基板１１の全体が洗浄液１３中に位置する状態から、複数の基板１１の少なくとも一部が洗浄液１３から露出するまで、複数の基板１１の下方から洗浄液１３中に気泡１４を供給することが好ましい。複数の基板１１の全体が洗浄液１３中に位置する状態から、少なくとも、複数の基板１１のｚ軸方向における２／３の部分が露出するまでバブリングを行うことが好ましく、複数の基板１１の全体が露出するまでバブリングを行うことがより好ましい。なお、ｚ軸方向とは、洗浄液１３の液面に垂直な方向である。
【００３１】
基板１１同士の張り付きをさらに効果的に抑制する観点からは、基板１１の配列方向であるｘ軸方向における、複数の基板１１が配された領域の全体にわたって開口１５ａを設け、気泡１４を供給することが好ましい。隣り合う基板１１同士の隙間のすべてに気泡１４を供給できるように、開口１５ａを設けることが好ましい。このため、開口１５ａは、基板１１のｘ軸方向に沿った間隔Ｌの６倍以下の間隔で設けられていることが好ましく、３倍以下の間隔で設けられていることがより好ましい。開口１５ａの直径は、例えば７．５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であることが好ましい。ひとつの開口１５ａからの気体の流量は、例えば、５ｌ／分〜４０ｌ／分程度であることが好ましい。
【００３２】
また、基板１１の引き上げ速度を、２０ｍｍ／秒以下と遅くすることが好ましく、１０ｍｍ／秒以下とすることがより好ましい。基板１１の一部が洗浄液１３から露出するまでの引き上げ速度は、例えば、２ｍｍ／秒〜２０ｍｍ／秒であることが好ましく、２ｍｍ／秒〜１０ｍｍ／秒であることがより好ましい。
【００３３】
また、基板１１の一部が洗浄液１３から露出した状態で基板１１の引き上げを一旦停止した後に、基板１１の全体が露出するまで引き上げるようにしてもよい。引き上げ工程において一旦停止することにより、張り付いた基板１１同士をバブリングで引き剥がすための時間が得られより張り付きを抑制できる。この場合、引き上げ工程において一旦停止した後、洗浄液１３から露出するまでの引き上げ速度を、例えば、２ｍｍ／秒〜２０ｍｍ／秒として引き上げることが好ましく、２ｍｍ／秒〜１０ｍｍ／秒として引き上げることがより好ましい。
【００３４】
なお、基板１１の表面が疎水性である場合は、隣り合う基板１１同士が比較的張り付きにくい。一方、基板１１の表面の少なくとも一部が酸化膜などにより構成されており、基板１１の表面の少なくとも一部が親水性である場合は、隣り合う基板１１同士が比較的張り付きやすい。従って、基板１１同士の張り付きを抑制できる本実施形態の技術は、基板１１の表面の少なくとも一部が親水性である場合に特に有効である。
【００３５】
また、本実施形態の技術は、広く基板を洗浄する工程において用いることができる。しかし、太陽電池の製造方法にあっては、エッチング工程により基板１１がさらに薄くなるため、本実施形態の技術をエッチング工程以後の基板を洗浄する工程において用いることが特に有効である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ａ…凹部対
１１…基板
１２…洗浄槽
１３…洗浄液
１４…気泡
１５…配管
１５ａ…開口
【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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