(57)【要約】【課題】太陽電池セルの特性に悪影響を与えることなく、全面にｐｎ接合が形成された半導体基板のｐｎ分離の量産処理が可能なｐｎ分離方法を得ること。【解決手段】ｐｎ分離方法は、全面にｐｎ接合を有する半導体基板１１が積層される固定板３１の一面に、一面上における半導体基板１１の位置を規制する複数の支持棒３７を一面に対して突出した状態に取り付ける第１工程と、複数の半導体基板１１を、一面上に支持棒３７に揃えて積層する第２工程と、積層された複数の半導体基板１１のうち、最上部に積層された半導体基板１１の上面に上蓋４０を固定する第３工程と、支持棒３７を取り外す第４工程と、積層された複数の半導体基板１１の端部のｐｎ接合をエッチング除去する第５工程と、を含む。【選択図】図１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全面にｐｎ接合を有する半導体基板が積層される固定板の一面に、前記一面上における前記半導体基板の位置を規制する複数の支持棒を前記一面に対して突出した状態に取り付ける第１工程と、
複数の前記半導体基板を、前記一面上に前記支持棒に揃えて積層する第２工程と、
積層された複数の前記半導体基板のうち、最上部に積層された前記半導体基板の上面に上蓋を固定する第３工程と、
前記支持棒を取り外す第４工程と、
積層された複数の前記半導体基板の端部のｐｎ接合をエッチング除去する第５工程と、
を含むことを特徴とするｐｎ分離方法。
【請求項２】
前記第２工程では、
前記固定板を傾斜させ、前記半導体基板の上面が吸着された状態で前記半導体基板を前記固定板の上方に移送した後に、前記上面の吸着を解除することによって、前記半導体基板を前記固定板の上面上に落下させることで、前記半導体基板が前記固定板の上面上において前記支持棒に支持されること、
を特徴とする請求項１に記載のｐｎ分離方法。
【請求項３】
前記上蓋が厚み方向に貫通する貫通孔を有し、
前記第５工程の実施後に、前記最上部に積層された半導体基板と前記上蓋との間を大気開放した後に前記上蓋を取り外すこと、
を特徴とする請求項１または２に記載のｐｎ分離方法。
【請求項４】
前記第３工程と前記第５工程との間に前記貫通孔の内部を減圧すること、
を特徴とする請求項３に記載のｐｎ分離方法。
【請求項５】
前記上蓋は、相対的に板厚の厚い第１上蓋本体と、相対的に板厚の薄い第２上蓋本体とが、平行に且つ対向した状態で配置された２層構造を有し、
前記第１上蓋本体と前記第２上蓋本体とは、各々の対向面が離間した状態で前記各々の対向面における外周縁部領域で接合され、
前記第２上蓋本体側が前記半導体基板に接すること、
を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のｐｎ分離方法。
【請求項６】
第１導電型の半導体基板の一面と他面と端面とに第２導電型の不純物を拡散して不純物拡散層を形成してｐｎ接合を形成する第１工程と、
前記半導体基板における端部の前記ｐｎ接合をエッチング除去する第２工程と、
前記不純物拡散層に電気的に接続する受光面側電極を前記半導体基板の一面側に形成する第３工程と、
前記半導体基板の他面側に裏面側電極を形成する第４工程とを含み、
前記第２工程では、請求項１から５のいずれか１項に記載のｐｎ分離方法を用いること、
を特徴とする太陽電池セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルの製造におけるｐｎ分離方法およびこのｐｎ分離方法を用いた太陽電池セルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶系シリコン太陽電池セルには、ｐ型またはｎ型の半導体基板が使用される。ｐ型の半導体は正極となり、ドーピング材としてｐ型のドーピング材が用いられる。また、ｎ型の半導体は負極となり、ドーピング材としてｎ型のドーピング材が用いられる。
【０００３】
一般的に、太陽電池セルの製造においては、たとえばｐ型半導体基板の表面にｎ型不純物拡散層が一様に形成された後にｐｎ分離が行われる。ｎ型不純物拡散層がｐ型半導体基板の表面に一様に形成されることで、ｐ型半導体基板の受光面と裏面とは電気的に接続された状態にある。このため、ｐ型半導体基板の受光面側に受光面側電極が形成され、また、ｐ型半導体基板の裏面側に裏面側電極が形成されると、受光面側電極と裏面側電極とが電気的に接続されてしまう。この受光面側電極と裏面側電極との電気的接続を遮断するために、ｐｎ分離が行われる。
【０００４】
ｐ型シリコン太陽電池セルの製造におけるｐｎ分離は特許文献１に開示されているようなプラズマエッチングを利用して行うことができる。特許文献１には、ウェーハの全面、すなわちウェーハにおける前面と背面と端面とにｐｎ接合が形成されたウェーハを複数枚重ね合わせ、ウェーハの端部をプラズマエッチング装置で削り取ることでｐｎ分離を行うことが開示されている。
【０００５】
一方で、太陽電池セルの量産においては、通常、１枚の半導体基板について１０秒に満たない数秒程度のタクトタイムでのｐｎ分離処理が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６２−１７３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたｐｎ分離方法では、太陽電池セルの量産処理に適した、複数枚の半導体基板を重ね合わせてｐｎ分離を行うための方法については検討がなされていなかった。また、複数枚の半導体基板を重ね合わせてｐｎ分離を行う場合には、半導体基板の重ね合わせに起因して半導体基板に損傷が発生して太陽電池セルの特性に影響を与えることがある。しかしながら、上記特許文献１に記載されたｐｎ分離方法では、半導体基板の重ね合わせが太陽電池セルの特性に与える影響については検討がなされていなかった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池セルの特性に悪影響を与えることなく、全面にｐｎ接合が形成された半導体基板のｐｎ分離の量産処理が可能なｐｎ分離方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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ｐｎ分離方法は、全面にｐｎ接合を有する半導体基板が積層される固定板の一面に、一面上における半導体基板の位置を規制する複数の支持棒を一面に対して突出した状態に取り付ける第１工程と、複数の半導体基板を、一面上に支持棒に揃えて積層する第２工程と、積層された複数の半導体基板のうち、最上部に積層された半導体基板の上面に上蓋を固定する第３工程と、支持棒を取り外す第４工程と、積層された複数の半導体基板の端部のｐｎ接合をエッチング除去する第５工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、太陽電池セルの特性に悪影響を与えることなく、全面にｐｎ接合が形成された半導体基板のｐｎ分離の量産処理が可能となる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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によって製造される太陽電池セルを受光面側から見た上面図
【図２】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によって製造される太陽電池セルを受光面と反対側を向く裏面側から見た下面図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法によって製造される太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図
【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工程の手順を説明するフローチャート
【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を示す断面図
【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を示す断面図
【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を示す断面図
【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を示す断面図
【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を示す断面図
【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を示す断面図
【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を示す断面図
【図１２】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を示す断面図
【図１３】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を示す断面図
【図１４】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を示す断面図
【図１５】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を示す断面図
【図１６】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におけるｐｎ分離工程の手順を説明するフローチャート
【図１７】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において用いられる治具の全体像を示す斜視図
【図１８】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において固定板が図示しない水平な作業台上に載置された状態を示す斜視図
【図１９】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において用いられる基準バーを示す斜視図
【図２０】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において基準バーが固定板の上面上に固定された状態を示す斜視図
【図２１】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において固定板の上面上に半導体基板が積層される状態を模式的に示す斜視図
【図２２】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において既定の枚数の半導体基板が固定板の上面上に積層された状態を模式的に示す斜視図
【図２３】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において固定板の上面上に積層された複数の半導体基板上に上蓋が載置された状態を示す斜視図
【図２４】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において固定板の上面上に積層された複数の半導体基板上に上蓋が載置された状態を拡大して示す要部側面図
【図２５】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において複数の半導体基板上に載置された上蓋が固定された状態を示す斜視図
【図２６】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において基準バーが固定板の上面上から取り外された状態を示す斜視図
【図２７】本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において半導体基板の端部のエッチングに用いられるプラズマエッチング装置の概略図
【図２８】本発明の実施の形態２にかかるｐｎ分離方法において用いられる上蓋を拡大して示す要部断面図
【図２９】本発明の実施の形態３にかかるｐｎ分離工程において用いられる治具の全体像を示す斜視図
【図３０】本発明の実施の形態３にかかるｐｎ分離方法において用いられる上蓋を拡大して示す要部断面図
【図３１】本発明の実施の形態３にかかるｐｎ分離工程の手順を説明するフローチャート
【図３２】本発明の実施の形態４にかかるｐｎ分離方法において用いられる上蓋を拡大して示す要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態にかかるｐｎ分離方法および太陽電池セルの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。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。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、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によって製造される太陽電池セル１を受光面側から見た上面図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法によって製造される太陽電池セル１を受光面と反対側を向く裏面側から見た下面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法によって製造される太陽電池セル１の断面構造を説明するための要部断面図である。図３は、図１の線分ＩＩＩ−ＩＩＩにおける要部断面図である。また、図３においては、太陽電池セル１の面内における受光面銀バス電極７と裏面銀電極１０との形成領域について示している。
【００１４】
本実施の形態１にかかる太陽電池セル１は、光電変換機能を有する太陽電池セル基板であって受光面側にｐｎ接合を有する半導体基板１１と、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜からなる反射防止膜４と、第１電極である受光面側電極５と、第２電極である裏面側電極８と、を備える。
【００１５】
本実施の形態１にかかる太陽電池セル１においては、ｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２の受光面側にリン拡散によって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が形成されているとともに、ｎ型不純物拡散層３上に窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜からなる反射防止膜４が形成されている。なお、半導体基板１１としてはｐ型単結晶のシリコン基板に限定されず、ｐ型多結晶のシリコン基板、ｎ型の単結晶のシリコン基板、ｎ型の多結晶シリコン基板といった基板を用いてもよい。また、半導体基板１１としてはシリコン基板に限定されず、一般的に結晶太陽電池セルに使用される半導体基板を使用可能である。
【００１６】
また、半導体基板１１の受光面側の表面、すなわちｎ型不純物拡散層３の受光面側の表面には、テクスチャー構造として図示しない微小凹凸が形成されている。微小凹凸は、ｎ型不純物拡散層３の表面から１０μｍ程度の深さで形成されており、受光面において外部からの光を吸収する面積を増加し、受光面における反射を抑え、光を閉じ込める構造となっている。
【００１７】
反射防止膜４は、半導体基板１１の受光面側の面に形成されて受光面での入射光の反射を防止する絶縁膜である。反射防止膜４は、半導体基板１１の受光面側の表面、すなわちｎ型不純物拡散層３の表面における光の反射を低減して、太陽電池セル１における光利用率を向上させる。反射防止膜４の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜の一例は、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜である。
【００１８】
受光面側電極５は、長尺細長の多数本の受光面グリッド電極および複数本の受光面バス電極を含み、半導体基板１１の受光面側の面において反射防止膜４に囲まれた状態で櫛形形状に形成されている。受光面側電極５は、銀（Ａｇ）およびガラスを含む電極材料により構成され、反射防止膜４を突き抜けてｎ型不純物拡散層３に電気的に接続して設けられている。すなわち、受光面側電極５は、銀およびガラスを含む電極材料である銀ペーストが印刷および焼成されることにより形成された銀ペースト電極である長尺細長の多数本の受光面銀グリッド電極６および複数本の受光面銀バス電極７を有する。
【００１９】
受光面銀グリッド電極６は、半導体基板１１で発電された電気を集電するために受光面に局所的に設けられている。受光面銀グリッド電極６は、半導体基板１１における一対の辺方向と平行に並列配置されている。
【００２０】
受光面銀グリッド電極６は、４０μｍ以上、且つ７０μｍ以下程度の幅を有するとともに既定の間隔で平行に５０本以上、且つ３００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。外形が１５６ｍｍ角の正方形状のシリコン基板を用いた太陽電池セルの場合は、受光面銀グリッド電極６の本数は５０本から１５０本程度が適切である。この場合、隣り合う受光面銀グリッド電極６の配置間隔は１ｍｍから３ｍｍ程度となる。
【００２１】
受光面銀バス電極７は、受光面銀グリッド電極６に交差した交差部を有した状態で、受光面銀グリッド電極６と導通して設けられている。すなわち、受光面銀バス電極７は、受光面銀グリッド電極６に交差した状態で半導体基板１１における他の一対の辺方向と平行に並列配置されている。受光面銀バス電極７は、０．５ｍｍ以上、且つ２ｍｍ以下程度の幅を有するとともに太陽電池セル１枚当たりに２本以上、且つ５本以下程度の本数が配置され、受光面銀グリッド電極６で集電された電気を外部に取り出す。本実施の形態１では、４本の受光面銀バス電極７が設けられた例を示している。受光面銀バス電極７は、太陽電池セル１を用いて太陽電池モジュールを構成する際にタブ線が接続される部分である。
【００２２】
一方、半導体基板１１において受光面が向く方向と反対側を向く裏面には、第２電極である裏面側電極８が形成されている。裏面側電極８は、アルミニウムを主体としたアルミニウム系電極である裏面アルミニウム電極９と、銀を主体とした銀系電極である裏面銀電極１０と、を含む。すなわち、半導体基板１１の裏面には、外縁領域の一部を除いた全体にわたってアルミニウム材料からなる裏面アルミニウム電極９が設けられている。また、半導体基板１１の裏面において、受光面銀バス電極７と対応する位置に該受光面銀バス電極７と同一方向に延在して銀材料からなる外部取り出し電極として、裏面アルミニウム電極９に導通した裏面銀電極１０が設けられている。裏面アルミニウム電極９と裏面銀電極１０とは、共に半導体基板１１における裏面に電気的に接続している。裏面銀電極１０は、太陽電池セル１を用いて太陽電池モジュールを構成する際にタブ線が接続される部分である。
【００２３】
半導体基板１１の裏面側の表層部における裏面アルミニウム電極９の直下領域には、アルミニウムとシリコンとの図示しない合金層が形成されている。そして、合金層の直下領域には、半導体基板２よりも高濃度でｐ型不純物元素を含んだＢＳＦ層であるｐ＋層１２が形成されている。ＢＳＦ層は、基板の裏面側に基板と同型の導電性を持つ不純物を、基板より高い濃度で含むようにした層であり、不純物濃度の高低によってフェルミレベルと価電子帯とのエネルギーギャップに差を生じさせ、エネルギーギャップに生じた差によって内部電界を形成させる。ＢＳＦ層は、内部電界によって裏面付近での発電ロスを防ぎ、太陽電池セル１の出力向上に寄与する。すなわち、ｐ＋層１２は、アルミニウム元素を半導体基板２よりも高い濃度で含むアルミニウム高濃度部とされている。ｐ＋層１２は、ＢＳＦ効果を得るために設けられ、半導体基板２中の電子が消滅しないようにバンド構造の電界で半導体基板２の電子濃度を高めるようにする。
【００２４】
つぎに、本実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製法方法について、図４から図１５を参照して説明する。図４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の手順を説明するフローチャートである。図５から図１５は、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を示す断面図である。
【００２５】
まず、半導体基板２として、図５に示すように、例えば民生用太陽電池向けとして最も多く使用されているｐ型単結晶シリコン基板を用意する。ここで、半導体基板２の厚さおよび寸法は特に限定されるものではないが、一例として半導体基板２の厚みは２００μｍ、半導体基板２の面方向における外形寸法は１５６ｍｍ×１５６ｍｍである。
【００２６】
半導体基板２は、溶融したシリコンを冷却固化して形成されたシリコンインゴットをワイヤーソーでスライスすることで製造されるため、表面にスライス時のダメージが残っている。この表層のダメージ層は、結晶性が極めて悪く、半導体基板２を半導体素子として十分に機能させるためには、除去する必要がある。そこで、まずはダメージ層の除去も兼ねて、半導体基板２を酸または加熱したアルカリ溶液中に浸漬して表面をエッチングすることにより、半導体基板２の切り出し時に発生して半導体基板２の表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。アルカリ溶液の一例としては、水酸化ナトリウム水溶液が挙げられる。
【００２７】
つぎに、ステップＳ１０において、半導体基板２における受光面側の表面にテクスチャー構造として微小凹凸２ｂが形成される。図６は、微小凹凸２ｂが形成された半導体基板２における受光面側の表層領域の拡大断面図であり、図５における拡大領域２ａの要部拡大断面図である。微小凹凸２ｂは、たとえばアルカリ性水溶液である水酸化ナトリウムとイソプロピルアルコールとの混合溶液に半導体基板２を浸漬してウェットエッチングを行うことで形成される。なお、微小凹凸２ｂは、半導体基板２における裏面側にも形成されても構わない。
【００２８】
このようなテクスチャー構造を半導体基板２の受光面側に設けることで、太陽電池セル１の表面側で光の多重反射を生じさせ、太陽電池セル１に入射する光を効率的に半導体基板１１の内部に吸収させることができ、実効的に太陽電池セル１の受光面側の反射率を低減して太陽電池セル１の光電変換効率を向上させることができる。
【００２９】
つぎに、ステップＳ２０において、テクスチャー構造として表面に微小凹凸２ｂが形成された半導体基板２を熱拡散炉へ投入し、ｎ型の不純物であるリン（Ｐ）の雰囲気下で加熱して半導体基板２の全面にｐｎ接合を形成する。この工程によって半導体基板２の表面から半導体基板２にリンを拡散させて、図７に示すように半導体基板２の表層にｎ型不純物拡散層３を形成してｐｎ接合を形成する。すなわち、ステップＳ２０では、第１導電型の半導体基板であるｐ型の半導体基板２の一面である受光面側の面と、他面である裏面と、端面とに第２導電型の不純物であるｎ型不純物を拡散して、半導体基板２の全面にｎ型不純物拡散層３を形成することによって、半導体基板２の全面にｐｎ接合を形成する。これにより、半導体基板１１が得られる。
【００３０】
ｎ型不純物拡散層３の形成は、たとえば半導体基板２を熱拡散炉に投入し、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスと酸素ガスとの混合雰囲気中において、例えば７５０℃から９００℃程度の温度で加熱することにより行われる。半導体基板２の表層に拡散させるリンの濃度は、オキシ塩化リンガスの濃度、雰囲気温度および加熱時間などの条件により制御することが可能である。ここで、ｎ型不純物拡散層３の形成後の表面には、図７に示すようにリンの酸化物を主成分とするシリコン酸化膜とリン酸化物との混成物であるリンガラス層２１が形成されている。
【００３１】
つぎに、ステップＳ３０において、図８に示すように複数の半導体基板１１を金属治具２２で挟み込んだ状態で、ｐ型電極である裏面側電極８とｎ型電極である受光面側電極５とを電気的に絶縁するｐｎ分離工程が行われて、図９に示すように半導体基板１１の端部のｎ型不純物拡散層３およびリンガラス層２１が除去される。なお、図８では、ｎ型不純物拡散層３およびリンガラス層２１の図示を省略している。
【００３２】
ｎ型不純物拡散層３は、半導体基板１１の表面に一様に形成されるので、受光面と裏面とは電気的に接続された状態にある。このため、裏面側電極８と受光面側電極５を形成した場合には、裏面側電極８と受光面側電極５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に、ｐｎ分離が行われる。ｐｎ分離は、例えばプラズマエッチングを用いた端面エッチングまたはレーザ加工を用いた溶融分離などが例示される。
【００３３】
図９においては、プラズマエッチングによって半導体基板１１の端面のエッチングを行うことでｐｎ分離が実施された後の半導体基板１１の断面を示している。図９に示すように、ｐｎ分離の実施後に半導体基板１１は、半導体基板１１の端部に形成されていたリンガラス層２１とｎ型不純物拡散層３とが除去されている。なお、ｐｎ分離の詳細については、後述する。
【００３４】
そして、半導体基板１１の端部に形成されたリンガラス層２１とｎ型不純物拡散層３とは図９に示すようにｐｎ分離を実施することによって除去されているが、半導体基板１１の受光面側および裏面側におけるｎ型不純物拡散層３の表面にはリンガラス層２１が一様に形成されている。このため、図１０に示すように、ｎ型不純物拡散層３の表面のリンガラス層２１が、フッ酸水溶液といった薬剤を用いて除去される。
【００３５】
つぎに、ステップＳ４０において、半導体基板１１の受光面側に、表面保護および光電変換効率改善のために、図１１に示すように反射防止膜４としてたとえば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が形成される。反射防止膜４の形成には、例えばプラズマ化学気相成長（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）法を使用し、シランとアンモニアとの混合ガスを用いて反射防止膜４として窒化シリコン膜を形成する。反射防止膜４の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。
【００３６】
なお、反射防止膜４として、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜４の形成には、スパッタリング法などの異なる成膜方法を用いてもよい。また、反射防止膜４としてシリコン酸化膜を形成してもよい。また、半導体基板１１の端部に形成された反射防止膜４は、除去されてもよく、また半導体基板１１の端部に残した状態とされてもよい。ここでは、半導体基板１１の端部に反射防止膜４を残した状態とする場合について説明する。
【００３７】
つぎに、電極が形成される。まず、ステップＳ５０において、半導体基板１１の裏面に裏面側電極８がスクリーン印刷によって印刷される。裏面アルミニウム電極９の印刷と裏面銀電極１０の印刷との順序は、どちらが先に行われても問題ないが、ここでは裏面銀電極１０を先に印刷する場合について示す。
【００３８】
まず、図１２に示すように半導体基板１１における裏面に、銀とガラスフリットとを含む電極材料ペーストである銀電極ペースト１０ａが、裏面銀電極１０の形状に印刷される。銀電極ペースト１０ａは、半導体基板１１の裏面の面内において、半導体基板１１の受光面における受光面銀バス電極７が形成される位置に対応した位置に開口パターンを有する印刷マスクを使用して印刷される。その後、銀電極ペースト１０ａを２００℃の温度で５分間乾燥させる。
【００３９】
つぎに、図１３に示すように半導体基板１１における裏面に、アルミニウムとガラスフリットとを含む電極材料ペーストであるアルミニウム電極ペースト９ａが裏面アルミニウム電極９の形状に印刷される。アルミニウム電極ペースト９ａは、半導体基板１１の裏面の面内において、裏面銀電極１０の印刷領域および外縁領域の一部を除いた裏面全体にアルミニウム電極ペースト９ａを印刷する開口パターンを有する印刷マスクを使用して印刷される。なお、アルミニウム電極ペースト９ａは、少なくとも一部が銀電極ペースト１０ａに電気的に接続する状態に印刷される。その後、アルミニウム電極ペースト９ａを２００℃の温度で５分間乾燥させる。
【００４０】
つぎに、ステップＳ６０において、半導体基板１１の受光面側に受光面側電極５がスクリーン印刷によって印刷される。すなわち、図１４に示すように銀とガラスフリットとを含む電極材料ペーストである銀電極ペースト５ａが、半導体基板１１の受光面側の反射防止膜４上に、受光面側電極５の形状に印刷される。その後、銀電極ペースト５ａを乾燥させる。
【００４１】
その後、ステップＳ７０において、印刷されたペーストの焼成処理を実施する電極焼成が行われる。半導体基板１１に印刷された電極ペーストを焼成することで、受光面側電極５としての受光面銀グリッド電極６および受光面銀バス電極７と、裏面側電極８としての裏面アルミニウム電極９および裏面銀電極１０と、が得られる。焼成は、赤外線加熱炉を用いて、大気雰囲気中において７５０℃以上、且つ９００℃以下程度で行われる。焼成温度の選択は、太陽電池セル１の構造および電極ペーストの種類を考慮して行う。
【００４２】
焼成によって、半導体基板１１の受光面側では、受光面側電極５の銀が絶縁膜である反射防止膜４をファイヤースルーして貫通し、ｎ型不純物拡散層３と受光面側電極５とが電気的に接続する。これにより、ｎ型不純物拡散層３は、受光面側電極５と良好な抵抗性接合を得ることができる。
【００４３】
一方、半導体基板１１の裏面側では、アルミニウム電極ペースト９ａおよび銀電極ペースト１０ａが焼成されて、裏面アルミニウム電極９と裏面銀電極１０とが形成されると共に、アルミニウムと銀とによって構成される図示しない合金部が形成される。
【００４４】
裏面アルミニウム電極９が形成される際、アルミニウム電極ペースト９ａは、半導体基板１１の裏面のｐ型の単結晶シリコンとも反応し、反応後に固化することによって、アルミニウムを含むＢＳＦ層であるｐ＋層１２が形成される。すなわち、半導体基板１１の裏面側に形成されていたｎ型不純物拡散層３のうち裏面アルミニウム電極９の直下の領域が、アルミニウムの拡散によりｐ＋層１２に変わる。
【００４５】
つぎに、本実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造方法におけるｐｎ分離工程について図１６から図２７を参照して詳細に説明する。図１６は、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におけるｐｎ分離工程の手順を説明するフローチャートである。図１７は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において用いられる治具の全体像を示す斜視図である。
【００４６】
図１８は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において固定板３１が図示しない水平な作業台上に載置された状態を示す斜視図である。まず、ステップＳ１１０において、上述したステップＳ２０においてｎ型不純物拡散層３が形成された半導体基板１１を保持するための固定板３１が準備され、図示しない水平な作業台上に載置される。固定板３１には、後述するように、全面にｐｎ接合を有する半導体基板１１が積層されて固定される。
【００４７】
固定板３１は、面方向における外形形状が正方形状とされ、半導体基板１１よりも大きな外形寸法を有する。固定板３１は、半導体基板１１が載置される１面である上面３１ａが平滑面とされ、面内の全面において同一厚みを有する平板である。固定板３１は、後述するように半導体基板１１が締め付け固定された際に変形しない剛性を有する金属材料によって構成される。
【００４８】
固定板３１の上面３１ａには、２本のロックシャフト３２が、上面３１ａに対して垂直に立設されている。２本のロックシャフト３２のうち１本は、固定板３１の上面３１ａの正方形状における１対の対角である第１角部３１ｂと第２角部３１ｃとのうち第１角部３１ｂに隣接する第１角部３１ｂの周辺領域に設けられている。２本のロックシャフト３２のうち他の１本は、第２角部３１ｃに隣接する第２角部３１ｃの周辺領域に設けられている。
【００４９】
ロックシャフト３２には、後述するようにクランプ板４１をはめ込むための溝部３２ａが設けられている。また、固定板３１の上面３１ａの正方形状における他の１対の対角である第３角部３１ｄと第４角部３１ｅとのうち、第３角部３１ｄの周辺領域には、固定ネジ３９を固定するための固定ネジ穴３３が、設けられている。
【００５０】
つぎに、ステップＳ１２０において、基準バー３４が固定板３１の上面３１ａ上に取り付けられる。図１９は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において用いられる基準バー３４を示す斜視図である。図２０は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において基準バー３４が固定板３１の上面３１ａ上に固定された状態を示す斜視図である。
【００５１】
基準バー３４は、図１９に示すように、同一平面上において９０°の角度を有して接続された２枚の底板３５および底板３６と、底板３５および底板３６の各々の上面から垂直に立設された円柱状の支持棒３７とを有する。
【００５２】
底板３５は、底板３５の上面３５ａの面内の全面において同一厚みを有する細長い平板である。底板３６は、底板３６の上面３６ａの面内の全面において同一厚みを有する細長い平板である。底板３５と底板３６とは、後述するように半導体基板１１が締め付け固定された際に変形しない剛性を有する金属材料によって構成される。
【００５３】
底板３５と底板３６とは、接続部３８において、同一平面上において９０°の角度を有した状態に接続されて固定されている。すなわち、底板３５は、一端が接続部３８に固定されている。また、底板３６は、一端が接続部３８に固定されている。接続部３８における底板３５と底板３６との接続方法は特に問わない。また、接続部３８は、厚み方向に貫通する貫通孔である貫通孔３８ａが形成されている。
【００５４】
底板３５の上面３５ａには、２本の支持棒３７が、底板３５の長手方向において既定の間隔をおいて上面３５ａから垂直に立設されている。また、底板３６の上面３６ａには、２本の支持棒３７が、底板３６の長手方向において既定の間隔をおいて上面３６ａから垂直に立設されている。したがって、基準バー３４は、合計４本の支持棒３７を有する。そして、底板３５に設けられた２本の支持棒３７の配列方向と、底板３６に設けられた２本の支持棒３７の配列方向と、は直交する。ここで、既定の間隔の寸法は、半導体基板１１の１辺の長さよりも短い寸法である。なお、後述するように固定板３１の上面３１ａ上に置いて半導体基板１１の位置を規制して半導体基板１１を支持できれば、支持棒３７の本数は、限定されない。例えば、底板３５に２本の支持棒３７を設け、底板３６に１本の支持棒３７を設けてもよい。
【００５５】
基準バー３４は、底板３５の上面３５ａおよび底板３６の上面３６ａが、固定板３１の上面３１ａ上に平行な状態に配置される。基準バー３４は、図示しない底板３５の上面および図示しない底板３６の下面が固定板３１の上面３１ａに対向し、底板３５が固定板３１の正方形状における第１辺３１ｆと平行に、且つ底板３６が固定板３１の正方形状において第１辺３１ｆに直交する第２辺３１ｇと平行に配置される。
【００５６】
そして、固定ネジ３９が、基準バー３４の接続部３８の貫通孔３８ａに挿通されて固定板３１の固定ネジ穴３３に固定されることによって、図２０に示すように基準バー３４が固定板３１に固定される。これにより、基準バー３４が固定板３１の上面３１ａに取り付けられる。すなわち、固定板３１の上面３１ａに、上面３１ａ上における半導体基板１１の位置を規制する複数の支持棒３７が上面３１ａに対して突出した状態に取り付けられる。そして、２本の支持棒３７を固定板３１の正方形状における第１辺３１ｆと平行な方向に沿って配列し、他の２本の支持棒３７を固定板３１の正方形状における第２辺３１ｇと平行な方向に沿って配列することができる。これにより、４本の支持棒３７が、固定板３１の上面３１ａに対して鉛直上方に突出した状態とされる。
【００５７】
つぎに、ステップＳ１３０において、固定板３１の上面３１ａ上に半導体基板１１が支持棒３７に揃えて積層される。図２１は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において固定板３１の上面３１ａ上に半導体基板１１が積層される状態を模式的に示す斜視図である。図２２は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において既定の枚数の半導体基板１１が固定板３１の上面３１ａ上に積層された状態を模式的に示す斜視図である。半導体基板１１の積層工程では、固定板３１の面内において固定ネジ３９が固定された第３角部３１ｄが、固定板３１の面内における第３角部３１ｄの対角である第４角部３１ｅに対して、相対的に下方に位置する状態に、固定板３１が傾斜化される。
【００５８】
そして、半導体基板１１が、図示しない搬送部である吸着ユニットに上面を吸着された状態で、傾斜化された固定板３１の上面３１ａ上に移送される。そして、固定板３１の上方で、傾斜化された固定板３１の上面３１ａと半導体基板１１とを平行にした状態で吸着ユニットによる半導体基板１１の吸着が解除される。これにより、図２１に示すように半導体基板１１が、固定板３１の上面３１ａ上に落下して、固定板３１の上面３１ａ上に積層される。このとき、半導体基板１１は、固定板３１の上面３１ａ上において支持棒３７に支持され、上面３１ａ上における回転が規制されるため、支持棒３７に揃えて積層される。そして、既定の枚数の半導体基板１１が同様にして固定板３１の上面３１ａ上に積層される。積層される半導体基板１１の枚数は限定されない。たとえば２００枚から４００枚の半導体基板１１が積層される。半導体基板１１の厚みが２００μｍである場合、積層される半導体基板１１の積層高さは４０ｍｍから８０ｍｍとなる。
【００５９】
その後、傾斜化されていた固定板３１が元の状態に戻される。すなわち、固定板３１が、図示しない水平な作業台上に載置される。なお、実際には、半導体基板１１は１枚ずつ固定板３１の上面３１ａ上に積層されるが、図２１においては、理解の容易のため、複数の半導体基板１１が固定板３１の上面３１ａ上に落下して積層される状態を示している。
【００６０】
ここで、固定板３１は傾斜化されているので、半導体基板１１は、半導体基板１１の第１辺３１ｆと第２辺３１ｇとが４本の支持棒３７に接する方向に揃えられて順に積層される。これにより、複数の半導体基板１１の第１辺３１ｆと第２辺３１ｇとが支持棒３７に支持された状態で、半導体基板１１の第１辺３１ｆと第２辺３１ｇとの２辺を揃えて、複数の半導体基板１１を積層することができる。
【００６１】
また、半導体基板１１と固定板３１とを平行にした状態で吸着ユニットによる吸着が解除されるので、半導体基板１１は固定板３１との間にある空気を押しのけながら落下する。これにより、半導体基板１１をゆっくり落下させることができるため、落下する半導体基板１１が固定板３１の上面３１ａまたは固定板３１の上面３１ａに積層済みの半導体基板１１に接するときの衝撃を緩和することができる。これにより、半導体基板１１の重ね合わせによる半導体基板１１の傷の発生または損傷を防止して、半導体基板１１の重ね合わせが太陽電池セル１の特性に与える影響を低減できる。
【００６２】
つぎに、ステップＳ１４０において、固定板３１の上面３１ａ上に積層された複数の半導体基板１１のうち最上部に積層された半導体基板１１上に、上蓋４０が載置される。図２３は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において固定板３１の上面３１ａ上に積層された複数の半導体基板１１上に上蓋４０が載置された状態を示す斜視図である。図２４は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において固定板３１の上面３１ａ上に積層された複数の半導体基板１１上に上蓋４０が載置された状態を拡大して示す要部側面図である。
【００６３】
上蓋４０は、面方向における外形形状が正方形状とされ、半導体基板１１と同じ外形寸法、または半導体基板１１よりも大きな外形寸法を有する平板である。上蓋４０は、後述するように固定された際に変形しない剛性を有する材料によって構成される。
【００６４】
つぎに、ステップＳ１５０において、上蓋４０が固定される。図２５は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において複数の半導体基板１１上に載置された上蓋４０が固定された状態を示す斜視図である。上蓋４０の固定は、クランプ板４１と押さえネジ４２とを用いて行われる。
【００６５】
クランプ板４１は、面内の全面において同一厚みを有する細長い平板である。クランプ板４１は、後述するように締め付け固定された際に変形しない剛性を有する金属材料によって構成される。クランプ板４１の長手方向における中央部には、押さえネジ４２を固定するためのネジ孔４１ａが、クランプ板４１の面内方向に対して垂直に設けられている。
【００６６】
まず、２本のロックシャフト３２に設けられている溝部３２ａにクランプ板４１の両端側が嵌め込まれる。２本のロックシャフト３２に設けられている溝部３２ａは、固定板３１の上面３１ａから同じ高さ位置に設けられている。また、ロックシャフト３２の長手方向における溝部３２ａの幅は、クランプ板４１と同等の幅または若干の嵌め込み公差が設けられた寸法とされている。これにより、クランプ板４１は、固定板３１の上面３１ａ、複数の半導体基板１１および上蓋４０と平行に配置されるとともに、鉛直方向における動きが規制される。
【００６７】
つぎに、クランプ板４１における両端側が２本のロックシャフト３２の溝部３２ａに嵌め込まれた状態で、押さえネジ４２をクランプ板４１のネジ孔４１ａに上方から締め込んで、押さえネジ４２の先端部で上蓋４０を押さえる。押さえネジ４２の先端部は、押さえネジ４２のネジ部の長手方向に対して垂直な平坦面とされている。これにより、積層された半導体基板１１と上蓋４０とが、固定板３１に固定される。上蓋４０と固定板３１とは、図８に示した金属治具２２に相当する。
【００６８】
つぎに、ステップＳ１６０において、固定ネジ３９を取り外して基準バー３４が取り外される。図２６は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において基準バー３４が固定板３１の上面３１ａ上から取り外された状態を示す斜視図である。
【００６９】
つぎに、ステップＳ１７０において、積層された複数の半導体基板１１の端部のｐｎ接合がエッチング除去される。すなわち、押さえネジ４２で上蓋４０と固定板３１との間に積層されて固定された複数の半導体基板１１の端部が、プラズマエッチング装置を用いてエッチング処理される。図２７は、本発明の実施の形態１にかかるｐｎ分離工程において半導体基板１１の端部のエッチングに用いられるプラズマエッチング装置の概略図である。プラズマエッチング装置においては、四フッ化メタン（ＣＦ４）ガス、酸素（Ｏ２）ガスおよび窒素（Ｎ２）ガスを使用して、半導体基板１１の端部のエッチングが行われる。
【００７０】
プラズマエッチング装置における半導体基板１１の端部のエッチングでは、気密性を有するチャンバー５１の中のターンテーブル５２に、上記のようにして固定板３１に固定された半導体基板１１が載置される。そして、チャンバー５１内の空気を排気口５３より吸引してチャンバー５１内を減圧した後、ターンテーブル５２を回転させ、エッチングガスをガス導入口５４から流しながらマグネトロン５５によって図示しない電極間に高周波を印可し、エッチングガスをプラズマ化させる。エッチングガスを運ぶとともにチャンバー５１内をエッチングに適した真空度にするために、エッチングガスと合わせて窒素（Ｎ２）ガスおよび酸素（Ｏ２）ガスがチャンバー５１内に流される。プラズマエッチング装置全体は、高周波の漏洩を防ぐために電磁シールされている。これにより、下記の反応式に基づいて半導体基板１１の端部がエッチング処理される。全体の反応式を式（１）に、詳細な反応式を式（２）から式（４）に示す。式（２）は、ＣＦ４の分解を示す。式（３）は、酸素によるフッ素原子（Ｆ）の増加と安定化を示す。式（４）は、Ｆによるシリコンのエッチングを示す。
【００７１】
全体反応式
Ｓｉ＋ＣＦ４→ＳｉＦ４・・・（１）
詳細反応式
ＣＦ４＋ｅ−→Ｆ＋ＣＦ３・・・（２）
ＣＦ３＋Ｏ２＋ｅ−→ＣＯＦ２＋Ｆ＋Ｏ・・・（３）
Ｓｉ＋４Ｆ→ＳｉＦ４・・・（４）
【００７２】
エッチング処理時には、半導体基板１１は積層されており、端部のみが解放されているので、エッチングガスは半導体基板１１の端部のみをエッチングすることができる。また、半導体基板１１を乗せたターンテーブル５２を回転させながらエッチング処理することで、半導体基板１１の端部の全周を均一にエッチングすることができる。
【００７３】
つぎに、ステップＳ１８０において、基準バー３４が固定板３１の上面３１ａ上に取り付けられる。これにより、図２５に対応する状態となる。
【００７４】
つぎに、ステップＳ１９０において、押さえネジ４２が緩められて取り外され、クランプ板４１が２本のロックシャフト３２の溝部３２ａから取り外されることで、上蓋４０の固定が解除される。これにより、図２３に対応する状態となる。
【００７５】
つぎに、ステップＳ２００において、上蓋４０が取り外される。これにより、図２２に対応する状態となる。
【００７６】
つぎに、ステップＳ２１０において、固定板３１の上面３１ａ上に積層された半導体基板１１が取り出される。これにより、ｐｎ分離工程が完了する。この後、ステップＳ１３０からステップＳ２１０の工程が繰り返されることで、半導体基板１１のｐｎ分離の量産処理が行われる。
【００７７】
半導体基板１１が積層された状態で、上下の半導体基板１１がずれていると、半導体基板１１の受光面側の面および裏面に対してもエッチング処理が進むため、受光面側のｐｎ接合の面積が減って光電変換効率が低下する。
【００７８】
しかしながら、上述した実施の形態１にかかるｐｎ分離工程では、積層された半導体基板１１を上述した方法で固定することによって、基準バー３４に揃えて半導体基板１１を積層することができるため、受光面側のｐｎ接合がエッチングされることを抑制することができる。
【００７９】
また、実施の形態１にかかるｐｎ分離工程では、積層された半導体基板１１は、半導体基板１１の端部を開放した状態で固定されるため、積層された半導体基板１１の端部のみを容易に且つ確実にエッチングすることができる。
【００８０】
上述したように、実施の形態１にかかるｐｎ分離方法では、固定板３１に基準バー３４を取り付け、固定板３１上に半導体基板１１を積み重ねる際には、基準バー３４における固定板３１の面内の内側に対する側面に当たるように固定板３１を斜めに傾けて、半導体基板１１を整列させる。その後、積み重なった半導体基板１１の上に上蓋４０を固定し、押さえネジ４２で固定する。
【００８１】
また、プラズマ処理時には、基準バー３４を取り外して、半導体基板１１の端面のエッチング処理を行う。そして、半導体基板１１を乗せた回転テーブル式のターンテーブル５２を回転させながらプラズマエッチング装置でエッチング処理を実施することで、半導体基板１１の端部の全周を均一にエッチングすることができる。これにより、半導体基板１１のｐｎ接合のうち端部のｐｎ接合のみを削り取ってｐｎ分離を行うことができる。また、これにより、一度のエッチング処理で、複数の半導体基板１１の端部をエッチング処理することができる。実施の形態１にかかるｐｎ分離工程では、たとえば２００枚から４００枚の半導体基板１１を同時にエッチング処理することができるため、量産処理に適したエッチング処理が可能となる。
【００８２】
また、実施の形態１にかかるｐｎ分離方法では、上面を吸着保持された半導体基板１１を固定板３１の上方に移送した後に、半導体基板１１の吸着を解除することによって半導体基板１１を固定板３１の上面３１ａ上に落下させることで、半導体基板１１が固定板３１の上面３１ａ上において支持棒３７に支持される。半導体基板１１は固定板３１との間にある空気を押しのけながら落下するため、半導体基板１１をゆっくり落下させることができる。これにより、半導体基板１１の重ね合わせによる半導体基板１１の傷の発生または損傷を防止して、半導体基板１１の重ね合わせが太陽電池セル１の特性に与える影響を低減できる。
【００８３】
また、実施の形態１にかかるｐｎ分離方法では、固定板３１と上蓋４０との間に半導体基板１１を挟んだ状態で、上蓋４０を介して半導体基板１１を固定するため、固定部品である押さえネジ４２が直接半導体基板１１に接触することが無く、半導体基板１１の固定に起因した半導体基板１１の表面への負荷が大幅に減少する。これにより、実施の形態１にかかるｐｎ分離方法では、半導体基板１１の表面における傷の発生が抑制されるため、太陽電池セル１の良品率の向上を図ることができる。
【００８４】
したがって、実施の形態１にかかるｐｎ分離方法によれば、半導体基板１１の重ね合わせが太陽電池セル１の特性に悪影響を与えることなく、全面にｐｎ接合が形成された半導体基板１１のｐｎ分離の量産処理が可能になる。
【００８５】
実施の形態２．
図２８は、本発明の実施の形態２にかかるｐｎ分離方法において用いられる上蓋１４０を拡大して示す要部断面図である。実施の形態２にかかるｐｎ分離方法は、上蓋４０の代わりに本実施の形態２にかかる上蓋１４０を用いることと、押さえネジ４２の機能が異なること以外は、実施の形態１と同じである。
【００８６】
本実施の形態２にかかる上蓋１４０の面内における中央部には、上蓋１４０の上面１４０ａから上蓋１４０の下面１４０ｂまで厚み方向に貫通する貫通孔１４０ｃが、上蓋１４０の面内方向に対して垂直に設けられている。貫通孔１４０ｃは、上述したステップＳ１５０の上蓋固定工程で、押さえネジ４２によって上蓋１４０の上面１４０ａにおける開口部が閉塞される。
【００８７】
本実施の形態２にかかる上蓋１４０は、厚み方向に貫通する貫通孔１４０ｃを有する。押さえネジ４２を取り外した際には、貫通孔１４０ｃに空気が進入する。そして、積層された複数の半導体基板１１のうち最上部に位置する半導体基板１１の上面と、上蓋１４０の下面１４０ｂと、の間に貫通孔１４０ｃから空気が進入する。これにより、最上部に位置する半導体基板１１の上面と上蓋１４０との間が大気圧となり、最上部に位置する半導体基板１１の上蓋１４０への張り付きを防止することができる。このように、最上部に位置する半導体基板１１の上面と上蓋１４０との間を大気開放した後に上蓋１４０を取り外す。
【００８８】
これにより、上蓋１４０は、上蓋１４０を取り外す際に、上蓋１４０と半導体基板１１が張り付くことが防止され、上蓋１４０の取り外しが容易になる。また、上蓋１４０と半導体基板１１が張り付くことが防止されるため、上蓋１４０を半導体基板１１上でスライドさせることなく、上蓋１４０を取り外すことができる。このため、上蓋１４０を半導体基板１１上でスライドさせることよって半導体基板１１の表面が傷つくことに起因した、太陽電池セル１の特性不良が発生しない。
【００８９】
すなわち、上蓋１４０は、半導体基板１１と上蓋１４０とを真空吸着によって固定可能とされ、また半導体基板１１の上面との間を大気開放可能とされているため、上蓋１４０への半導体基板１１の張り付きを防止でき、上蓋１４０の取り外しに起因した太陽電池セル１の特性不良の発生を防止できる。
【００９０】
また、貫通孔１４０ｃは、上述したステップＳ１７０のエッチング処理時には、押さえネジ４２によって上蓋１４０の上面１４０ａにおける開口部が閉塞されるため、貫通孔１４０ｃへのエッチングガスの流入が防止される。これにより、受光面側を上側にして半導体基板１１が積層された場合でも、貫通孔１４０ｃを介したエッチングガスによる受光面のエッチングを防止することができる。
【００９１】
実施の形態３．
図２９は、本発明の実施の形態３にかかるｐｎ分離工程において用いられる治具の全体像を示す斜視図である。図３０は、本発明の実施の形態３にかかるｐｎ分離方法において用いられる上蓋２４０を拡大して示す要部断面図である。図３１は、本発明の実施の形態３にかかるｐｎ分離工程の手順を説明するフローチャートである。実施の形態３にかかるｐｎ分離方法は、上蓋４０の代わりに本実施の形態３にかかる上蓋２４０を用いること以外は、上述した実施の形態１において説明したｐｎ分離方法と同じである。
【００９２】
本実施の形態３にかかる上蓋２４０の面内における中央部には、上蓋２４０の上面２４０ａから上蓋２４０の下面２４０ｂまで厚み方向に貫通する貫通孔２４０ｃが、上蓋２４０の面内方向に対して垂直に設けられている。貫通孔２４０ｃには、バルブ２４２を介してホース２４３が接続されたＬ字型筒２４１が、上蓋２４０の上面２４０ａ側から挿入される。
【００９３】
本実施の形態３では、上述したステップＳ１５０の上蓋固定工程とステップＳ１７０のエッチング処理工程との間に、ステップＳ３１０の貫通孔減圧工程を有する。ここでは、貫通孔減圧工程が、ステップＳ１５０の上蓋固定工程とステップＳ１６０の基準バー取り外し工程との間に実施されるものとする。なお、貫通孔減圧工程は、ステップＳ１５０の上蓋固定工程とステップＳ１７０のエッチング処理工程との間に実施されればよく、ステップＳ３１０の貫通孔減圧工程とステップＳ１６０の基準バー取り外し工程との順番は問わない。したがって、貫通孔減圧工程は、ステップＳ１６０の基準バー取り外し工程とステップＳ１７０のエッチング処理工程との間に実施されてもよい。
【００９４】
貫通孔減圧工程では、バルブ２４２からホース２４３で接続された図示しない真空ポンプによって貫通孔２４０ｃの内部、すなわち貫通孔２４０ｃに挿入されたＬ字型筒２４１の内部が真空引きされる。貫通孔２４０ｃの内部が、既定の真空度に減圧された後、バルブ２４２が閉塞されて、ホース２４３が取り外される。これにより、積層された複数の半導体基板１１のうち最上部に位置する半導体基板１１の上面と上蓋２４０の下面２４０ｂとの間も真空引きされるため、最上部に位置する半導体基板１１の上面と上蓋２４０の下面２４０ｂとが真空吸着される。そして、この状態でステップＳ１７０のエッチング処理工程が実施される。
【００９５】
エッチング処理工程の完了後、バルブ２４２が開放されて、貫通孔２４０ｃの内部が大気開放される。
【００９６】
本実施の形態３にかかる上蓋２４０は、厚み方向に貫通する貫通孔２４０ｃを有する。バルブ２４２が開放された際には、貫通孔２４０ｃに空気が進入する。そして、積層された複数の半導体基板１１のうち最上部に位置する半導体基板１１の上面と、上蓋２４０の下面２４０ｂと、の間に貫通孔２４０ｃから空気が進入する。これにより、最上部に位置する半導体基板１１の上面との間が大気圧となり、最上部に位置する半導体基板１１の上蓋２４０への張り付きを防止することができる。このように、最上部に位置する半導体基板１１の上面と上蓋２４０との間を大気開放した後に上蓋２４０を取り外す。
【００９７】
すなわち、上蓋２４０は、半導体基板１１と上蓋２４０とを真空吸着によって固定可能とされ、また半導体基板１１の上面との間を大気開放可能とされているため、上蓋２４０への半導体基板１１の張り付きを防止できる。したがって、上蓋２４０は、上述した実施の形態２にかかる上蓋１４０と同様に、上蓋２４０への半導体基板１１の張り付きを防止でき、上蓋２４０の取り外しに起因した太陽電池セル１の特性不良の発生を防止できる。
【００９８】
また、貫通孔２４０ｃの内部は、上述したステップＳ１７０のエッチング処理時には減圧され、バルブ２４２によって閉塞されるため、貫通孔２４０ｃへのエッチングガスの流入が防止される。これにより、受光面側を上側にして半導体基板１１が積層された場合でも、貫通孔２４０ｃを介したエッチングガスによる受光面のエッチングを防止することができる。
【００９９】
実施の形態４．
図３２は、本発明の実施の形態４にかかるｐｎ分離方法において用いられる上蓋３４０を拡大して示す要部断面図である。実施の形態４にかかるｐｎ分離方法は、上蓋２４０の代わりに本実施の形態４にかかる上蓋３４０を用いること以外は、上述した実施の形態３において説明したｐｎ分離方法と同じである。なお、図３２においては、上述した実施の形態３と共通する部品には同じ符号を付している。
【０１００】
本実施の形態４にかかる上蓋３４０は、相対的に板厚の厚い金属の厚板である第１上蓋本体３４１と、相対的に板厚の薄い金属の薄板である第２上蓋本体３４４と、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４に挟まれて配置された真空リング３４２と、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４とを接続するジョイント部３４３と、から構成されている。第１上蓋本体３４１と、相対的に板厚の薄い薄板である第２上蓋本体３４４とは、同じ形状および同じ外形寸法を有する。
【０１０１】
本実施の形態４にかかる第１上蓋本体３４１の面内における中央部には、第１上蓋本体３４１の上面３４１ａから第１上蓋本体３４１の下面３４１ｂまで厚み方向に貫通する貫通孔３４１ｃが、第１上蓋本体３４１の面内方向に対して垂直に設けられている。また、本実施の形態４にかかる第２上蓋本体３４４の面内における中央部には、第２上蓋本体３４４の上面３４４ａから第２上蓋本体３４４の下面３４４ｂまで厚み方向に貫通する貫通孔３４４ｃが、第２上蓋本体３４４の面内方向に対して垂直に設けられている。貫通孔３４１ｃおよび貫通孔３４４ｃには、バルブ２４２を介してホース２４３が接続されたＬ字型筒２４１が、第１上蓋本体３４１の上面３４１ａ側から挿入される。
【０１０２】
第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４とは、第１上蓋本体３４１の面内方向と第２上蓋本体３４４の面内方向とが平行になるように離間した状態で配置されている。そして、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４とは、ｐｎ分離処理時に端部が傾かないように、第１上蓋本体３４１の下面３４１ｂの面内における端部に隣接する外周縁部領域と、第２上蓋本体３４４の上面３４４ａの面内における端部に隣接する外周縁部領域とが、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４との間に位置するジョイント部３４３によって固定されている。すなわち、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４とは、各々の対向面における外周縁部領域で接合されている。ジョイント部３４３は、たとえば溶接部である。なお、ジョイント部３４３による第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４との工程方法は、溶接に限定されない。
【０１０３】
第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４との間であって、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４との面内においてジョイント部３４３よりも内側には、真空リング３４２としてＯリングが取り付けられている。
【０１０４】
上述した本実施の形態４にかかる上蓋３４０は、厚み方向に貫通する貫通孔３４１ｃおよび貫通孔３４４ｃを有するため、バルブ２４２が開放されることで、第２上蓋本体３４４の下面３４４ｂと、積層された複数の半導体基板１１のうち最上部に位置する半導体基板１１の上面との間が大気圧となり、最上部に位置する半導体基板１１の上蓋２４０への張り付きを防止することができる。このように、最上部に位置する半導体基板１１の上面と上蓋３４０との間を大気開放した後に上蓋３４０を取り外す。
【０１０５】
すなわち、上蓋３４０は、半導体基板１１と上蓋３４０とを真空吸着によって固定可能とされ、また半導体基板１１の上面との間を大気開放可能とされているため、上蓋３４０への半導体基板１１の張り付きを防止できる。したがって、上蓋３４０は、上述した実施の形態２にかかる上蓋２４０と同様に、上蓋２４０への半導体基板１１の張り付きを防止でき、上蓋３４０の取り外しに起因した太陽電池セル１の特性不良の発生を防止できる。
【０１０６】
また、上蓋３４０は、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４とが、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４との面内における端部側であって第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４との間に位置するジョイント部３４３で固定されているため、プラズマが入りにくい構造となっている。これにより、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４のとの間にプラズマが侵入することによるＯリングの劣化を防止できる。
【０１０７】
すなわち、上蓋３４０においては、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４とは外周の全周がジョイント部３４３で溶接により接合されているので、上蓋３４０の外周側とＯリングとは連通していないため、プラズマエッチングでの処理ガスでＯリングがエッチングされることが無い。
【０１０８】
また、厚板の第１上蓋本体３４１と薄板の第２上蓋本体３４４との２枚の板材を使用して薄板の第２上蓋本体３４４を半導体基板１１に接触させることで、１枚の板材を用いて上蓋を構成する場合に比べて、半導体基板１１と上蓋３４０との密着性が向上し、半導体基板１１と上蓋３４０との間にプラズマが入りにくい構造となっている。
【０１０９】
本実施の形態４にかかる上蓋３４０は、厚板の第１上蓋本体３４１と薄板の第２上蓋本体３４４との２層構造にすることによって、全体の剛性は厚板の第１上蓋本体３４１で剛性を確保できる。
【０１１０】
また、上蓋３４０においては、半導体基板１１と接触する上蓋３４０の下面部を薄板の第２上蓋本体３４４によって構成することで、半導体基板１１と接触する上蓋３４０の下面部が変形しやすくなるため、半導体基板１１との密着が良くなる。これにより、第２上蓋本体３４４と半導体基板１１との間にプラズマが侵入することに起因して半導体基板１１の上面がエッチングされることを抑制できる。
【０１１１】
また、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４との間に真空リング３４２としてＯリングを挿入することにより、第１上蓋本体３４１と第２上蓋本体３４４との間において貫通孔３４１ｃおよび貫通孔３４４ｃに連通する空間の体積を減らすことができるので、貫通孔３４１ｃおよび貫通孔３４４ｃを減圧する時間を短縮することができる。また、厚板の第１上蓋本体３４１と薄板の第２上蓋本体３４４との間に弾性体であるＯリングを挟むことで、第２上蓋本体３４４が半導体基板１１側に付勢されるため、半導体基板１１と第２上蓋本体３４４との密着性を高めることができる。これにより、第２上蓋本体３４４と半導体基板１１との間にプラズマが侵入することに起因して半導体基板１１の上面がエッチングされることを抑制できる。
【０１１２】
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】
【０１１３】
１  太陽電池セル、２，１１  半導体基板、２ａ  拡大領域、２ｂ  微小凹凸、３  ｎ型不純物拡散層、４  反射防止膜、５  受光面側電極、５ａ  銀電極ペースト、６  受光面銀グリッド電極、７  受光面銀バス電極、８  裏面側電極、９  裏面アルミニウム電極、９ａ  アルミニウム電極ペースト、１０  裏面銀電極、１０ａ  銀電極ペースト、１２  ｐ＋層、２１  リンガラス層、２２  金属治具、３１  固定板、３１ａ，３５ａ，３６ａ，１４０ａ，２４０ａ，３４１ａ，３４４ａ  上面、３１ｂ  第１角部、３１ｃ  第２角部、３１ｄ  第３角部、３１ｅ  第４角部、３１ｆ  第１辺、３１ｇ  第２辺、３２  ロックシャフト、３２ａ  溝部、３３  固定ネジ穴、３４  基準バー、３５，３６  底板、３７  支持棒、３８  接続部、３８ａ，１４０ｃ，２４０ｃ，３４１ｃ，３４４ｃ  貫通孔、３９  固定ネジ、４０，１４０，２４０，３４０  上蓋、４１  クランプ板、４１ａ  ネジ孔、４２  押さえネジ、５１  チャンバー、５２  ターンテーブル、５３  排気口、５４  ガス導入口、５５  マグネトロン、１４０ｂ，２４０ｂ，３４１ｂ，３４４ｂ  下面、２４１  Ｌ字型筒、２４２  バルブ、２４３  ホース、３４１  第１上蓋本体、３４２  真空リング、３４３  ジョイント部、３４４  第２上蓋本体。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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