(57)【要約】【課題】  被処理体が受ける温度のばらつきを低減させることができる加熱炉などを提供する。【解決手段】  内部で被処理体５を加熱処理する加熱炉１であって、被処理体５を載置して加熱炉１内を搬送する搬送手段２と、加熱炉１内部に配置され、被処理体５を加熱する加熱手段３と、加熱手段３から得られた熱を、間接的に被処理体５に伝える熱制御手段６とを有して構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で被処理体を加熱処理する加熱炉であって、
前記被処理体を載置して前記加熱炉内を搬送する搬送手段と、
加熱炉内部に配置され、前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段から得られた熱を、間接的に前記被処理体に伝える熱制御手段と、を有して成る加熱炉。
【請求項２】
前記熱制御手段は、前記搬送手段と前記加熱炉内側壁との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
【請求項３】
前記搬送手段は、複数の前記被処理体を複数の列を成すように載置して、該列方向に搬送するものであり、
前記熱制御手段は、隣接する前記列の間及び／又は前記列と前記加熱炉内側壁との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
【請求項４】
前記搬送手段は網目状のベルトで構成され、該搬送手段の上下に前記加熱手段を配置するとともに、
前記熱制御手段は、前記搬送手段の上方及び／又は下方に配置されて成る請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の加熱炉。
【請求項５】
前記熱制御手段は、加熱炉内側壁よりも熱反射が少ない熱反射抑制部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の加熱炉。
【請求項６】
前記加熱手段は、端に位置する前記被処理体よりも加熱炉内側壁側に配置されることを特徴とする請求項５に記載の加熱炉。
【請求項７】
前記熱制御手段は、所定方向に熱を反射する熱反射面を有する熱反射部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の加熱炉。
【請求項８】
前記加熱手段は、端に位置する前記被処理体よりも加熱炉中央側に配置されることを特徴とする請求項７に記載の加熱炉。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の加熱炉を用いて、半導体基板の表面に形成された金属ペーストを焼成する工程、を有して成る太陽電池素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉及びこれを用いた太陽電池素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な太陽電池素子は、半導性を有する単結晶シリコンや多結晶シリコン等の半導体基板にｐｎ接合が形成され、光が照射されたときに電力を取り出せるように、例えば銀やアルミニウム等を主成分とする電極が、半導体基板の表面や裏面に形成されている。
【０００３】
このような太陽電池素子の電極は、例えば特許文献１に記載されているように、アルミニウム等を主成分とするペーストを半導体基板の非受光面側の一部を除いた大部分に塗布して乾燥したあと、このアルミニウム等を主成分とするペーストを塗布していない部分とその周辺部を覆うように銀等を主成分とするペーストを塗布して乾燥したあと、最後に半導体基板の受光面側に銀等を主成分とするペーストを塗布して乾燥させ、同時に焼成する同時焼成法が用いられることが多い。
【０００４】
このような電極の焼成には連続式の加熱炉（焼成炉）が用いられるのが一般的である。連続式の加熱炉を用いることにより、電極を形成するペーストを塗布した半導体基板を大量に処理することができ、極めて生産性が高いという特徴がある。
【０００５】
このような連続式の加熱炉の一例として、図５に示されるようなベルト式連続加熱炉がある。これは、加熱炉の加熱部を貫通させた、耐熱性の金属メッシュ等から成るエンドレスベルト等の搬送手段上に被処理体を積載してエンドレスベルトを回転させることで、加熱炉の加熱部を通過させ焼成を行うものである。なお、加熱炉の断熱性を高めるため、加熱炉内の空間は断熱材により囲まれており、被処理体が積載されるエンドレスベルトを中心として上下にヒーターが設けられている。
【特許文献１】特開平１０−３３５２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
加熱炉内ではヒーターで発生した熱が被処理体に直接達する以外に、断熱材からなる加熱炉内部の側壁からの反射および輻射の影響があり、加熱炉内の端部と中央部で温度のばらつきが大きくなるという問題がある。さらに、中赤外線若しくは近赤外線を放射するヒーターは、急昇温が可能であるが、遠赤外線ヒーター等と異なり、加熱炉内で小サイズに分割配設することが困難であり、加熱炉内での温度のばらつきが大きく、またコントロールしにくいという欠点をもつ。
【０００７】
このように加熱炉内の焼成温度の違いにより、被処理体は加熱炉の端部と中央部のどちらか一方、もしくは両方において最適な焼成温度で焼成されない可能性があり、過剰加熱もしくは加熱不足となり、太陽電池素子の電気特性や、半導体基板との表裏両面の電極の接着強度に大きく影響し、太陽電池素子の品質を著しく低下させる要因となる。問題を回避するために、炉内の中央部のみに被処理体を供給する方法もあるが、この方法では生産量を大きく低下させることになるので好ましくない。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、被処理体が受ける温度のばらつきを低減させることができる加熱炉、並びにこの加熱炉を用いた太陽電池素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内部で被処理体を加熱処理する加熱炉であって、前記被処理体を載置して搬送する搬送手段と、加熱炉内部に配置され、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段から得られた熱を、間接的に前記被処理体に伝える熱制御手段とを有して成るものである。
【００１０】
前記熱制御手段は、前記搬送手段と前記加熱炉内側壁との間に配置されることが好ましい。
【００１１】
また、前記搬送手段は、複数の前記被処理体を複数の列を成すように載置して、該列方向に搬送するものであり、前記熱制御手段は、隣接する前記列の間及び／又は前記列と前記加熱炉内壁との間に配置されることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記搬送手段は網目状のベルトで構成され、該搬送手段の上下に前記加熱手段を配置するとともに、前記熱制御手段は、前記搬送手段の上方及び／又は下方に配置されて成ることが好ましい。
【００１３】
ここで、前記熱制御手段は、加熱炉内側壁よりも熱反射が少ない熱反射抑制部材であることが好ましい。この場合、前記加熱手段は、端に位置する前記被処理体よりも加熱炉内側壁側に配置されることが特に好ましい。
【００１４】
また、前記熱制御手段は、所定方向に熱を反射する熱反射面を有する熱反射部材であっても良く、この場合には、前記加熱手段は、端に位置する前記被処理体よりも加熱炉中央側に配置されることが特に好ましい。
【００１５】
また本発明は、上記加熱炉を用いて、半導体基板の表面に形成された金属ペーストを焼成する工程を有して成る太陽電池素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の加熱炉は、内部で被処理体を加熱処理するものであって、前記被処理体を載置して搬送する搬送手段と、加熱炉内部に配置され、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段から得られた熱を、間接的に前記被処理体に伝える熱制御手段とを有して成るものであることから、搬送手段の中心部と端部とで、被処理体の焼成温度がばらつく事を効果的に抑制して均一な焼成処理が可能となる。
【００１７】
前記熱制御手段は、前記搬送手段と前記加熱炉内側壁との間に配置されることが好ましい。これによって、特に、搬送手段の端部で、加熱炉内側壁による熱反射の影響が強い場合或いは熱反射が極めて少なく加熱が不十分になる場合に、搬送手段の中心部と端部とで、被処理体の焼成温度がばらつく事を効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、前記搬送手段は、複数の前記被処理体を複数の列を成すように載置して、該列方向に搬送するものであり、前記熱制御手段は、隣接する前記列の間及び／又は前記列と前記加熱炉内壁との間に配置されることが好ましい。これによって、被処理体の焼成温度が、列毎にばらつくのを抑制することができる。
【００１９】
さらに、前記搬送手段は網目状のベルトで構成され、該搬送手段の上下に前記加熱手段を配置するとともに、前記熱制御手段は、前記搬送手段の上方及び／又は下方に配置されて成ることが好ましい。これによって、被処理体両面の同時加熱に際して、被処理体の焼成温度のばらつきを両面において効果的に抑制することができる。
【００２０】
ここで、前記熱制御手段は、加熱炉内側壁よりも熱反射が少ない熱反射抑制部材であることが好ましい。この場合、前記加熱手段は、端に位置する前記被処理体よりも加熱炉内側壁側に配置されることが特に好ましい。これは、加熱炉内で熱反射の影響が強い被処理体に対して、断熱材からなる加熱炉内側壁などからの熱反射の影響を低減することができる。その結果、被処理体の焼成温度が、搬送手段の中心部と端部とでばらつくのを抑制することができる。
【００２１】
また、前記熱制御手段は、所定方向に熱を反射する熱反射面を有する熱反射部材であっても良く、この場合には、前記加熱手段は、端に位置する前記被処理体よりも加熱炉中央側に配置されることが特に好ましい。このようにすることで、加熱手段で発生した熱が熱反射部材により反射して効率よく被処理体に到達させることができ、その結果、被処理体の焼成温度が、搬送手段の中心部と端部とでばらつくのを抑制することができる。
【００２２】
また本発明の太陽電池素子の製造方法は、上記加熱炉を用いて、半導体基板の表面に形成された金属ペーストを焼成する工程を有して成ることから、搬送手段の中心部と端部とで焼成温度がばらつく事を効果的に抑制することができる。その結果、太陽電池素子の焼成電極の焼成状態が均一となり、太陽電池素子の電気特性や、半導体基板と電極との接着強度のばらつきが小さく品質の優れたものとすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の加熱炉、並びに本発明の太陽電池素子の製造方法について、図を用いて詳細に説明する。
【００２４】
――加熱炉――
≪第一実施形態≫
図１、図２は本発明に係る加熱炉の第一実施形態の構造を説明するための図であり、図１（ａ）は加熱炉の炉長方向の断面を、図１（ｂ）は加熱炉の炉幅方向の断面を示している。また、図２は、図１に示す加熱炉を上方から平面視したときの部分断面図を示すものである。
【００２５】
図において、１は加熱炉、２は搬送手段（２ａはベルト、２ｂは支持体、２ｃはローラー）、３は加熱手段（３ａは上部ヒーター、３ｂは下部ヒーター）、５は被処理体、６（６０）は熱反射抑制部材、８は処理空間を示す。
【００２６】
加熱炉１は、その内部で被処理体５を加熱処理するものであり、断熱性や安全性、そして雰囲気を外気と遮断するために設けられたカバーや、断熱性、安全性のために断熱材１ａによって構成された炉体を有して構成される。この炉体の内側には、被処理体５を処理するための処理空間８が存在している。
【００２７】
搬送手段２は、炉体内部の処理空間８を炉長方向に貫通するように配置されるものであり、例えば、ステンレス等の耐熱性の合金等によって構成されたエンドレスベルト等が用いられ、ローラー２ｃが回転することによりエンドレスに循環し、搬送手段２上に積載された被処理体５を搬送方向（炉長方向）に移動させる。なお、搬送手段２としてベルト２ａを用いる場合、回転中にたるまないように、支持体２ｂによって支えるようにしてもよい。搬送手段２上に被処理体５を複数列となるように並べて処理することによって、同時に多数の被処理体５を処理することができる。
【００２８】
ヒーター３は、処理空間８の内部に配置され、搬送手段２に載置された被処理体５を加熱処理するものである。このヒーター３は、例えば遠赤外線ヒーターやランプ、抵抗加熱等であっても良いが、急昇温特性等の観点から中赤外線若しくは近赤外線を放射するヒーター（中・近赤外線ヒーター）を用いるのが好ましく、例えばランプヒーターを用いることができる。なお、本明細書において、中赤外線若しくは近赤外線とは、波長が０．７μｍ〜３μｍの赤外線を指すものとする。なお、一般的には、中赤外線は、１．５〜３μｍ、近赤外線は波長が０．７〜１．５μｍのように区分される場合があるが、ここでは厳密には区別しない。
【００２９】
なお、図１に示す例では、搬送手段２を境にして上部ヒーター３ａと下部ヒーター３ｂが配置されている。特に、搬送手段２としてエンドレスに搬送される網目状のベルト２ａ（メッシュベルト）を用いた場合、下部ヒーター３ｂから放射された熱は、メッシュベルトを通して、被処理体５をベルト２ａに載置した面に到達するから、被処理体５を上面側と下面側の両面から処理することができる。ただし本発明は、これに制限されるものでなく、上部ヒーター３ａや下部ヒーター３ｂのどちらか一方だけであってもかまわない。
【００３０】
さらに、図１（ａ）に示す例では、上部ヒーター３ａと下部ヒーター３ｂを搬送方向に対して３分割したものを記載している。このように搬送方向に対して、複数に分割して独立にヒーターを設けておくことによって、被処理体５に対する焼成プロファイルを変更することが容易になるので望ましい。ただし、本発明はこの構造に限られるものではない。さらに、図２において、分割した上部ヒーター３ａ間に隙間が存在し、この隙間を通して被処理体５が見えている例によって記載したが、これについても制限されるものではない。
【００３１】
なお、加熱炉１で被処理体５を処理する場合、通常、被処理体５には塗布剤が塗布されている。例えば、太陽電池素子の場合、後述するように所定の金属粉末と、バインダー、有機溶媒等を含む金属ペーストが所定形状に塗布されている。このような塗布剤中に含まれるバインダー等の成分は、焼成処理中に加熱炉１内で被処理体５から蒸発、あるいは燃焼してガス化する。このガスが加熱炉１内に充満すると、焼成処理中に製品特性に悪影響を及ぼすため、加熱炉１には排気ガスを外部に排出する排気装置（不図示）や炉内にエアーを供給する供給装置（不図示）が設けられている。
【００３２】
次に、熱反射抑制部材６０について詳細に説明する。
【００３３】
本発明において、図１（ｂ）の両矢印及び図２の点線領域に示すように、熱反射抑制部材６０は、炉内の反射の影響が強い搬送手段２の端部から、加熱炉内壁１ｂまでの処理空間８の内部に設けられている。言い換えれば、平面視したときに、搬送手段２と加熱炉内壁１ｂとの間に熱反射抑制部材６０が位置していれば良い。これによって、炉内の反射の影響が強い搬送手段２の端部において、加熱炉内壁１ｂなどからの反射の影響を抑制することができ、被処理体５の焼成温度が、搬送手段２の中心部と端部とでばらつくのを防ぐことができる。
【００３４】
熱反射抑制部材６０の材質としては、処理空間８の内壁よりもヒーターからの熱、特に赤外領域の波長範囲における放射エネルギーの反射が少ないものが好ましく、処理空間８の内壁である断熱材１ａよりも、被処理体５の焼成に寄与する波長の電磁波（赤外線領域）の反射率が少ない材質を選べば良い。特に、赤外領域の波長範囲内、特に０．７μｍ〜３μｍにおける反射率が０．３以下、好ましくは０．２以下を有するものが好ましい。また、反射率を低くするために、黒色部材を用いたり、部材表面を粗面化したりしたほうがより好ましい。尚、反射率は、任意の分光反射率測定器を用いて測定することができ、例えば、オプトリサーチ株式会社製の反射率測定器ＭＳＲ７０００を用いて測定した。さらに、加熱炉１の使用温度域において熱的な強度を有し、変形や変質が生じないものを選択する必要がある。また、被処理体５の焼成時にペースト中に含まれるバインダー等に侵食されない部材を選択する必要がある。このような条件を満たす熱反射抑制部材６０としては、純粋な黒体（全ての波長の放射エネルギーを完全に吸収する物体）に近い物質である黒鉛材料が適している。
【００３５】
また、熱反射抑制部材６０の具体的な配置としては、例えば、上部ヒーター３ａの上部にある上部断熱材内側（熱反射抑制部材６０ａ）、上部ヒーター３ａと支持体２ｂとの間に搬送手段２に対して垂直に（熱反射抑制部材６０ｂ）、上部ヒーター３ａと支持体２ｂとの間に搬送手段２に対して平行に（熱反射抑制部材６０ｃ）、下部ヒーター３ｂの下部にある下部断熱材内側（熱反射抑制部材６０ｄ）、とすることが好ましい。
【００３６】
また、図に示した例では、熱反射抑制部材（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ）は、搬送手段２の中心からみて左右対称の位置にも同じ構造を有するように記載しているが、これら全てが必要であるとは限らない。搬送手段２上の被処理体５の焼成温度が均一になるように、これらの熱反射抑制部材（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ）のうち、必要とされる熱反射抑制部材のみ選択して配置すれば良い。また、熱反射抑制部材（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ）のサイズや形状、材質についても搬送手段２上の被処理体５の焼成温度が均一になるようそれぞれの焼成条件に応じて変更すれば良い。
【００３７】
またこれらの熱反射抑制部材６０は、熱反射抑制部材（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ）のように搬送手段２に対して平行、垂直方向のみに設置するだけでなく、熱反射抑制部材６０ｄのように傾斜させて設置することも可能である。ただしこの場合、搬送の振動等により落下や、傾斜が変化することのないように固定することが望ましい。
【００３８】
なお、反射率の低い熱反射抑制部材６０を設けた場合、ヒーター３からの放射エネルギーの吸収率が高くなり、熱反射抑制部材６０の温度が上昇すると、この材質の熱放射の放射発散度と、同温度の黒体の熱放射の放射発散度との比である放射率に基づいて輻射が発生する。よって、搬送手段２の端部においては熱反射抑制部材６０からの輻射の影響を受ける可能性を有している。
【００３９】
そのため、熱反射抑制部材６０からの輻射を抑制するには、熱反射抑制部材６０の温度が高くなり過ぎないように、熱反射抑制部材６０の温度を制御すればよい。放射エネルギー密度が最大となる波長は、部材の温度に対して逆比例するため、熱反射抑制部材６０の温度を制御することにより、赤外領域の波長範囲の放射エネルギーを抑えることができる。例えば、熱反射抑制部材６０の熱伝導率を高くし、さらには断熱材１ａの熱伝導率を若干高くしたり、断熱材１ａの厚みを薄くしたりして、断熱材１ａの断熱性を緩和したりすることによって、熱反射抑制部材６０の温度上昇を制御し、熱反射抑制部材６０の輻射を抑えればよい。或いは、図１２に示されるように輻射抑制機構７として、熱反射抑制部材６０の中に、熱交換器を組み込んでも良く、エアー等の媒体を流して熱反射抑制部材６０の温度を制御してもよい。ただし、加熱炉１内の雰囲気温度の影響抑えるように、熱反射抑制部材の熱伝導率や、断熱材の熱伝導率または厚み、熱交換器におけるエアーの温度、流量等を適宜、調節することが好ましい。
【００４０】
≪第二実施形態≫
次に、図３及び図４を用いて、本発明に係る加熱炉の第二実施形態の構造を説明する。
【００４１】
図３及び図４は、本発明に係る加熱炉の第二実施形態の構造を説明するための図であり、図３（ａ）は加熱炉の炉長方向の断面を、図３（ｂ）は加熱炉の炉幅方向の断面の一例を示し、図３（ｃ）は、加熱炉の炉幅方向の断面のさらに別の例を示している。また、図４は加熱炉を上方から平面視したときの部分断面図を示す。
【００４２】
なお、基本的な加熱炉１の構造は第一実施形態と同様であるため、以下では第二実施形態における特徴点のみ説明を行う。
【００４３】
本実施形態において、被処理体５は、炉幅方向に対して複数の列をなして搬送手段２に積載されている。そして、平面視したときに、熱反射抑制部材６０（６０ｅ）が、被処理体５の一の列と隣接する他の列との間（図３（ｂ）の両矢印Ｂ部に該当）、及び／又は、被処理体５の端の列と処理空間８の内壁１ｂとの間（図３（ｂ）の両矢印Ａ部に該当）に位置するようにした。
【００４４】
このように熱反射抑制部材６０（６０ｅ）を配置することによって、断熱材１ａによって構成された処理空間８の内壁などからのヒーターの放射エネルギーの反射による影響が緩和され、被処理体５が受ける熱は主にヒーター３からの熱に限定されることとなる。その結果、被処理体５の焼成温度が、列毎にばらつくのを防ぐことができる。
【００４５】
図３（ｂ）に示す例では、被処理体５の端の列と処理空間８の内壁１ｂとの間（図３（ｂ）の両矢印Ａ部）と被処理体５の一の列と隣接する他の列との間（図３（ｂ）の両矢印Ｂ部）の双方に、熱反射抑制部材６０ｅが設置されることで、より充分に列毎の温度のばらつきを抑えることができる。
【００４６】
ただし、炉の中央部においては処理空間８の内壁１ｂからの反射の影響が小さいため、図３（ｃ）に示す例のように、十分に温度のばらつきを抑えることができる状態であれば、炉の中央部においては必ずしも熱反射抑制部材６０ｅを設置しなくても構わない。
【００４７】
≪第三実施形態≫
本発明の第三実施形態は、熱制御手段６として、上述の熱反射抑制部材６０の代わりに、熱反射部材６１を設置するものである。
【００４８】
図１０及び図１１を用いて、本発明に係る加熱炉の第三実施形態の構造を説明する。
【００４９】
なお、基本的な加熱炉１の構造は第一実施形態と同様であるため、以下では第三実施形態における特徴点のみ説明を行う。
【００５０】
熱反射部材６１は、熱を反射する熱反射面を有するものであることが好ましく、例えば、図１０に示すように、上部熱反射部材６１ａにおける熱反射面６２ａ、下部熱反射部材６１ｂにおける熱反射面６２ｂのように、被処理体５の搬送方向に対して、この熱反射面６２ａ、６２ｂが略同一方向となるように設けられている。このような配置となっていることから、ヒーター３から放射された中、近赤外線は、熱反射面６２ａ、６２ｂで反射され、処理空間８内においてより均一に広がり、その結果、搬送手段２上を搬送されていく被処理体５の加熱状態をより均一とすることができる。
【００５１】
なお、図１０（ｂ）に示すように、熱反射部材６１は処理空間８の内部において、熱反射面が、略鉛直方向となるように配置することが望ましい。さらに、同図に示すようにこの熱反射部材６１として、板状の形状を有する上部熱反射部材６１ａのような形状のものを用いることによって、その両主面を熱反射面６２ａとすることができるから望ましい。通常、搬送手段２は略水平に設けられているから、両主面である熱反射面が、略鉛直方向となるように平板状の熱反射部材６１を配置すれば、熱反射面６２は搬送手段２に対して垂直となり、搬送手段２上の被処理体５をより一層均一な加熱状態とすることができる。この平板状の熱反射部材６１として、上部ヒーター３ａを囲むように複数を配置すれば、処理空間８内の他の領域からの反射等の影響を減らすことができるので望ましい。
【００５２】
さらに、同様の理由から、下部熱反射部材６１ｂについても、上部熱反射部材６１ａと同様に、板状の形状を有するものを搬送手段２に対して垂直となるように立てて配置することが望ましく、また下部ヒーター３ｂを囲むように配置することが望ましい。
【００５３】
このように熱反射部材６１を配置することによって、ヒーター３で発生した熱は熱反射部材６１に囲まれた空間を通過して、無駄なく搬送手段２上の被処理体５まで到達する。
【００５４】
さらに、上述したように搬送手段２上に被処理体５は、搬送方向に対して複数の列をなして積載されるが、平面視したときに、熱反射部材６１が、被処理体５の一の列と隣接する他の列との間、及び／又は、被処理体５の端の列と処理空間８の内壁１ｂとの間に位置するように設けることが望ましい。このように配置することで、熱反射部材６１は一定間隔（被処理体５の列の周期に依存する）で配置されることになる。したがって、熱反射部材６１で囲まれた空間は、相互に類似した熱環境（放射、伝導、対流などの影響）に置かれることとなり、被処理体５を加熱炉１の処理空間８内を通過させたときに、それぞれの被処理体５が受ける熱量のばらつきが低減される。
【００５５】
また、図１１に示されるように、搬送手段２の両側の処理空間８の側壁に、熱反射面６２ｃを内側に向けて配置された側壁部熱反射部材６１ｃをさらに設けたほうが好ましい。側壁部熱反射部材６１ｃにより熱を反射させることによって加熱炉１内の反射の影響を一定にすることができ、ヒーター３で発生した熱を効率よく被処理体５に与えることが可能となるから、焼成温度のばらつきが低減され、被処理体５の焼成温度を炉内の中心部と端部でばらつくのを防ぐことができる。
【００５６】
次に、熱反射部材６１の材質としては、赤外領域の波長範囲内、特に０．７μｍ〜３μｍにおける反射率が０．７以上、好ましくは０．８以上を有するものが好ましく、例えば、耐熱性金属や石英ガラス等の中、近赤外線に対して反射率の高いものを選択することができる。尚、反射率は、任意の分光反射率測定器を用いて測定することができ、例えば、オプトリサーチ株式会社製の反射率測定器ＭＳＲ７０００を用いて測定した。さらには、反射率を高めるために、白色部材を用いたり、部材表面を研磨し、鏡面加工を施したりしたほうがより好ましい。特に、上記範囲における反射率の高い部材を用いることによって、ヒーター３で発生した熱をより効率よく被処理体５に与えることができ、被処理体５の昇温速度をより上昇させることができる。ただし、加熱炉１内の反射の影響を促進する効果を有するだけでなく、熱的にも十分な強度が保てること、かつ変形や変質が生じないものを選択する必要があることから、石英ガラスが適している。また、黒鉛、セラミックス等の断熱部材に金属成膜を施したものを用いてもよい。
【００５７】
なお、本発明は熱反射部材６１を用いることによって、ヒーター３からの熱を適度に反射・散乱させて加熱炉１内の熱的な環境を均一化するものであるから、必ずしも熱反射部材６１の材質は上述のものに限定されるものではない。例えば、熱反射部材６１の材質として加熱炉１の内側の側壁と同じ部材を用いたとしても、上述の所定位置に配置した場合に、加熱炉１内の反射の影響が均一化して、加熱炉１内の温度のばらつきが低減される場合には、本発明の熱反射部材であると見なすことができる。または、側壁の部材として、上記に挙げる熱反射部材を用いても構わない。
【００５８】
≪その他の変形例など≫
以上が本発明に係る加熱炉の基本的な説明であるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下に説明するように、本発明の範囲内で多くの修正及び変更を加えることができる。
【００５９】
まず、上記実施形態において、搬送手段２としてベルト２ａを用いたベルト式連続加熱炉について説明したが、特にそれに制限されるものではなく、例えばウォーキングビーム式の連続加熱炉やローラー搬送体を用いた連続加熱炉であっても本発明の効果は十分に得られる。
【００６０】
また、図１、図３、図１０に示す例では、搬送手段２を境にして上部ヒーター３ａと下部ヒーター３ｂが配置されている。特に、搬送手段２としてエンドレスに搬送されるメッシュベルトを用いた場合、下部ヒーター３ｂから放射された熱は、メッシュベルトを通して、被処理体５をベルト２ａに積載した面に到達するから、被処理体５を上面側と下面側の両面から処理することができる。このとき、熱反射抑制部材６０または熱反射部材６１は、上記の第一実施形態、第二実施形態、第三実施形態の条件を満たすように、搬送手段２の上方、及び／又は、下方の位置に配置されていれば、発明の効果を十分に発揮するものとなる。例えば、図３（ｂ）においては、搬送手段２の上部だけに熱反射抑制部材６０ｅが設置されているが、搬送手段２の下部にも設けることによってさらに炉内の反射による影響をさらに緩和することができ、良好な結果を得ることができる。
【００６１】
さらに、熱反射抑制部材６０の配置位置については本発明の効果を有すればどこでもよく、例えば、図９に示すように、熱反射抑制部材６０を側壁の部材として設けても構わない。
【００６２】
さらにまた、熱反射抑制部材６０または熱反射部材６１は、加熱炉１の長手方向全域に設けたほうが好ましいが、特に全域に設ける必要もなく、例えば温度が急昇温する範囲とか最高温度に達する範囲のみに設けても構わない。
【００６３】
またさらに、熱反射抑制部材６０または熱反射部材６１は、搬送手段２を中心にして、上下対称、左右対称に配置することが望ましい。ただし加熱炉１内で温度に差をつけたい場合等には熱反射抑制部材６０または熱反射部材６１を上下対称、左右対称につけることなく自由に変更することができる。さらに熱反射抑制部材６０または熱反射部材６１はすべてに設ける必要もなく、例えば搬送手段２の中央部で温度のばらつきがない場合には熱反射抑制部材６０または熱反射部材６１をはずすことも可能であり、必要とされる熱反射抑制部材６０または熱反射部材６１のみ選択すればよい。また熱反射抑制部材６０または熱反射部材６１の形状、サイズや材質についても、焼成温度が均一になるように変更すればよい。
【００６４】
――太陽電池素子の製造方法――
次に、本発明の加熱炉の最適な応用例の一つとして、太陽電池素子の製造方法を例にとり、図６〜図８を参照しながら簡単に説明する。
【００６５】
図６は一般的な太陽電池素子の断面構造である。
【００６６】
図７は一般的な太陽電池素子を受光面側、非受光面側から見た図であり、図７（ａ）は受光面側、図７（ｂ）は非受光面側を示す。
【００６７】
図８（ａ）〜図８（ｄ）は図６に示す一般的な太陽電池素子を形成する工程を表す図である。
【００６８】
図中、１１は半導体基板、１２は拡散領域、１３は反射防止膜、１４は表面電極（１４ａはバスバー電極、１４ｂはフィンガー電極）、１５および１６は裏面電極（１５は集電電極、１６は出力取出電極）、１７はＢＳＦ層である。
【００６９】
太陽電池素子１０として多く用いられる半導体基板１１は、単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなる。この半導体基板１１はボロン（Ｂ）等の一導電型半導体不純物を１×１０１６ａｔｏｍｓ・ｃｍ−３程度含有し、比抵抗は１〜５Ω・ｃｍ程度である。単結晶半導体基板の場合は引上げ法等により形成され、多結晶半導体基板の場合は鋳造法等によって形成される。多結晶半導体基板は、大量生産が可能であり鋳造コスト面で単結晶半導体基板より有利であるので、ここでは多結晶半導体基板を用いた例について説明する。
【００７０】
例えば鋳造法によって形成された多結晶シリコンのインゴットを１０ｃｍ×１０ｃｍ又は１５ｃｍ×１５ｃｍ等、適当な大きさに切断して５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下の厚さにスライスして、半導体基板１１とする。なお半導体基板１１の切断面の機械的ダメージ層や汚染層を洗浄化するため、半導体基板の表面をＮａＯＨやＫＯＨ、あるいはフッ酸やフッ硝酸等で極わずかエッチングすることが望ましい。
【００７１】
次に、半導体基板１１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）等不純物元素を含むガス中で熱処理をすることによって、半導体基板１１の表面部にリン原子を１×１０１６〜１０１８ａｔｏｍｓ・ｃｍ−３程度拡散させ、厚み０．３〜０．５μｍ程度の拡散領域１２を形成する。
【００７２】
そして、半導体基板１１の表面側に反射防止膜１３を形成する。この反射防止膜１３は、例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮＸ）等からなり、シラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（ＮＨ３）の混合ガスを用いてプラズマＣＶＤ法等で厚み５００〜１０００ｎｍ、屈折率１．９０〜２．３０程度に形成される。この反射防止膜１３は半導体基板１１の表面で光が反射するのを防止して、半導体基板１１内に光を有効的に取り込むために設ける。
【００７３】
次に、半導体基板１１の受光面側に表面電極１４を、また、半導体基板１１の非受光面側に裏面電極１５、１６を形成する。この表面電極１４、裏面電極１５、１６は、いずれも金属を主成分とする焼成電極であり、これらの焼成電極は、銀ペーストやアルミニウムペースト等の金属ペーストを所定形状に塗布した半導体基板１１を被処理体５として、本発明の加熱炉を用いて、焼成することによって得られる。具体的には次の通りである。
【００７４】
ここで、表面電極１４は、バスバー電極１４ａとフィンガー電極１４ｂから形成されている。バスバー電極１４ａは半導体基板１１の全長にわたって１本あるいは複数本が平行に形成されており、フィンガー電極１４ｂはバスバー電極１４ａと交差するように多数本が半導体基板１１の全長にわたって形成されている。表面電極１４は主に銀粉、バインダー、ガラスフリット等からなる銀ペーストをスクリーン印刷法等で半導体基板１１の表面に塗布し形成される。
【００７５】
また、裏面電極１５、１６は、主に銀粉、バインダー、ガラスフリット等からなる銀ペーストを出力取出電極１６の形成予定位置にスクリーン印刷法等で塗布し乾燥させたあと、主にアルミニウム粉、バインダー、ガラスフリット等からなるアルミニウムペーストを集電電極１５の形成予定位置にスクリーン印刷法等で塗布して形成する。裏面電極１５、１６を形成する順番は特に問わず、すなわち、アルミニウムペーストをスクリーン印刷して集電電極１５を形成してから、銀ペーストをスクリーン印刷して出力取出電極１６を形成してもよい。
【００７６】
以上のようにして形成された、両面に金属ペーストを所定形状で塗布した半導体基板１１は、金属ペーストを乾燥させた後、上述したような、例えば、図１〜図４、図１０、図１１に示す熱制御手段６（熱反射抑制部材６０または熱反射部材６１）を備えた本発明の加熱炉を用いて、上述した方法により、６００〜８００℃で１〜３０分程度焼き付けることによって、表面電極１４と裏面電極１５、１６が形成される。このように、所定形状に金属ペーストを塗布した半導体基板１１を被処理体５として焼成処理を行うことによって、太陽電池素子１０の焼成電極の焼成状態が均一となり、太陽電池素子１０の電気特性や、半導体基板と電極の接着強度等に影響を与えることが少なく、半導体基板１１との表裏両面の電極の接着強度のばらつきが小さく品質に優れたものとなる。
【００７７】
なお、半導体基板１１の非受光面側では、裏面電極１５、１６の集電電極１５であるアルミニウムペーストを焼き付けることでＢＳＦ層１７が形成される。このＢＳＦ層１７は、半導体基板１１の非受光面側に内部電界を形成し、半導体基板１１の裏面近傍でキャリアの再結合による効率低下を防ぐことができる。つまり、半導体基板１１の裏面近傍で発生したキャリアがこの電界によって加速される結果、電力を有効的に取出せることとなり、特に長波長での光感度が増大するため好ましい。
【００７８】
なお、半導体基板１１の両面に金属ペーストが塗布されているので、加熱炉１としては、搬送手段２の上下にヒーター３が設けられている種類のものを用いることが望ましく、これにより表裏を同時に焼成することができる。
【００７９】
中・近赤外線ヒーターを配置した加熱炉１は、加熱炉１内の温度ばらつきが大きく、またコントロールしにくいという欠点を持つが、焼成状態のばらつきが低減され、加熱炉１内の端部、中央部のどの列に太陽電池素子１０が供給されたとしても同様な焼成状態を得られる効果を生む。
【００８０】
なお、上記実施形態において、太陽電池素子１０の電極の焼成方法については同時焼成法を例にとり説明したが、これに限定されるものではなく複数回の焼成を行う場合でも有効にその効果を発揮する。つまり裏面の電極材料を焼き付けた後に本発明に係る加熱炉１を使用しても、裏面電極材料の再焼結により与えられる影響を抑止することができる。
【００８１】
また、裏面電極１５、１６としてアルミニウムからなる集電電極１５と銀からなる出力取出電極１６で構成される太陽電池素子１０を例にとり説明したが、これも制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の加熱炉の第一実施形態を示す模式図であり、（ａ）は炉長方向の断面模式図、（ｂ）は炉幅方向の断面模式図である。
【図２】本発明の加熱炉の第一実施形態を示す模式図であり、平面視した部分断面図である。
【図３】本発明の加熱炉の第二実施形態を示す模式図であり、（ａ）は炉長方向の断面模式図、（ｂ）、（ｃ）は炉幅方向の断面模式図である。
【図４】本発明の加熱炉の第二実施形態を示す模式図であり、平面視した部分断面図である。
【図５】一般的な加熱炉の実施形態を示す模式図であり、（ａ）は炉長方向の断面模式図、（ｂ）は炉幅方向の断面模式図である。
【図６】太陽電池素子の構造を説明するための図である。
【図７】太陽電池素子の構造を説明するための図であり、（ａ）は表面側から見た上視図であり、（ｂ）は裏面側から見た下視図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は太陽電池素子の電極の製造方法を説明するための図である。
【図９】本発明の加熱炉の他の実施形態を示す模式図であり、（ａ）は炉長方向の断面模式図、（ｂ）は炉幅方向の断面模式図である。
【図１０】本発明における加熱炉の第三実施形態を示す模式図であり、（ａ）は炉長方向の断面模式図、（ｂ）は炉幅方向の断面模式図、（ｃ）は上部からの断面模式図である。
【図１１】本発明における加熱炉の第三実施形態の変形例を示す炉幅方向の断面模式図である。
【図１２】本発明における加熱炉の第二実施形態の変形例を示す炉幅方向の断面模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１：加熱炉
１ａ：断熱材
１ｂ：加熱炉内壁（処理空間の内壁）
２：搬送手段
２ａ：ベルト
２ｂ：支持体
２ｃ：ローラー
３：加熱手段（ヒーター）
３ａ：上部ヒーター
３ｂ：下部ヒーター
５：被処理体（太陽電池素子）
６：熱制御手段
６０（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ）：熱反射抑制部材
６１（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ）：熱反射部材
６２（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）：熱反射面
７：輻射抑制機構
８：処理空間
１０：太陽電池素子
１１：半導体基板
１２：拡散領域
１３：反射防止膜
１４：表面電極
１４ａ：バスバー電極
１４ｂ：フィンガー電極
１５：集電電極
１６：出力取出電極
１７：ＢＳＦ層
【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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