(57)【要約】【課題】光発電領域を広く確保しながら、絶縁溝によって表面電極と裏面電極との導通を確実に阻止する太陽電池の製造方法を提供すること。【解決手段】ｐ型シリコン基板１１の表面に、ｎ型半導体層１２を形成する工程と、シリコン基板１１の裏面に裏面電極１４を形成する工程と、ｎ型半導体層１２の表面に表面電極１５を形成する工程と、表面電極１５と裏面電極１４との導通を阻止する絶縁溝１６を、シリコン基板１１の周側面に形成する工程とを有する。ここで、絶縁溝１６はレーザビームＬＢの照射によって形成するのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型又はｎ型の結晶半導体基板の表面に、前記半導体基板と逆極性の半導体層を形成する工程と、前記半導体基板の裏面に裏面電極を形成する工程と、前記半導体層の表面に表面電極を形成する工程と、表面電極と裏面電極との導通を阻止する絶縁溝を、前記半導体基板の周側面に形成する工程とを有する太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁溝をレーザビームの照射によって形成する請求項１記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板が、多結晶シリコン基板である請求項１又は２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し、より詳細には多結晶シリコン太陽電池の製造に好適に適用される製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、地球温暖化防止の観点からＣＯ２を排出する化石燃料に代わるエネルギー源の一つとして期待され、普及拡大に向けて生産価格の低減と共に変換効率の向上が課題とされている。
【０００３】
太陽電池の一つとしての結晶シリコン太陽電池は、ｐ型シリコン基板の表面にリンなどの不純物を拡散させて薄膜状のｎ型半導体層を形成したものであって、ｐ−ｎ接合面に光が当たると発電が行われる。この結晶シリコン太陽電池の製造工程において、ｐ型シリコン基板の表面に不純物を塗布してｎ型半導体層を形成する際、シリコン基板の外表面全体がｎ型半導体層で覆われた構造になる場合がある。このようなシリコン基板の外表面全体がｎ型半導体層で覆われた状態であると、光を受けて励起した電子がセル内でシリコン基板の正孔と再結合するので、エネルギ変換効率が低下する。
【０００４】
そこで、図６に示すように、結晶シリコン太陽電池９の主表面の周縁部に絶縁溝９３を形成して、ｐ型シリコン基板９１の外周を覆うｎ型半導体層９２を除去する、いわゆるエッジアイソレーションが行われる。この絶縁溝９３を形成する手段として、例えばレーザービーム照射が用いられる（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2008-66453号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
結晶シリコン太陽電池９の主表面の周縁部に絶縁溝９３を形成すると、絶縁溝９３よりも外方領域は発電に寄与しなくなる。したがって、光発電領域を広く確保するためには、絶縁溝９３を形成する位置は、結晶シリコン太陽電池の主表面の周縁端にできるだけ近いに位置とする必要がある。加えて、絶縁溝９３の幅はできるだけ狭くする必要がある。
【０００７】
しかしながら、シリコン基板９１の外形寸法にバラツキがあると、レーザビームの照射位置がシリコン基板９２の主表面から外れて絶縁溝９３の連続性が失われることがある。また、シリコン基板９２の外形寸法のバラツキを考慮して、絶縁溝９３の形成位置を主表面の周縁端から内方に余裕を持たせた位置とすると、光発電領域を広く確保できなくなる。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光発電領域を広く確保しながら、絶縁溝によって表面電極と裏面電極との導通を確実に阻止する太陽電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ｐ型又はｎ型の結晶半導体基板の表面に、前記半導体基板と逆極性の半導体層を形成する工程と、前記半導体基板の裏面に裏面電極を形成する工程と、前記半導体層の表面に表面電極を形成する工程と、表面電極と裏面電極との導通を阻止する絶縁溝を、前記半導体基板の周側面に形成する工程とを有する太陽電池の製造方法が提供される。
【００１０】
前記絶縁溝は、レーザビームの照射によって形成するのが好ましい。また、前記半導体基板は、多結晶シリコン基板であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の太陽電池の製造方法では、半導体基板の周側面に絶縁溝を形成するので、太陽電池の主表面全体を光発電領域とすることができる。また、絶縁溝によって表面電極と裏面電極との導通が確実に阻止され高いエネルギ変換効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。
【図２】絶縁溝を形成する装置の一例を示す概略平面図である。
【図３】図２の装置における作業中の概略平面図である。
【図４】絶縁溝を形成する装置の他の例を示す概略平面図である。
【図５】図４の装置における作業中の概略平面図である。
【図６】従来の太陽電池における絶縁溝の形成位置を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る太陽電池の製造方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１４】
図１に、本発明に係る太陽電池の製造方法の一実施形態を示す工程図を示す。まず、ｐ型の多結晶シリコンインゴットから、厚さ数百μｍ程度のｐ型多結晶シリコン基板（結晶半導体基板）１１を切り出す（同図（ａ））。次に、ピラミッド状のテクスチャーエッチングを行う（同図（ｂ））。これにより、光反射率が低減され光電流の増大が図られる。その後、シリコン基板１１に対して、オキシ塩化リンを用いて表面にリンを拡散し、Ｎ＋半導体層１２を形成する（同図（ｃ））。また、反射率を低減させるため、シリコン基板１１の主表面に対して反射防止膜１３を形成する（同図（ｄ））。
【００１５】
次いで、シリコン基板１１の下面に、Ａｇペーストを所定のパターンにスクリーン印刷し、乾燥する。また、シリコン基板１１の上面についても同様に、Ａｇペーストを所定のパターンにスクリーン印刷し、乾燥する。そして各々焼成することによって、シリコン基板１１の下面にｐ型電極（裏面電極）１４、上面にｎ型電極（表面電極）１５を形成する（同図（ｅ））。この状態物を太陽電池の「前駆体Ａ」と以下称する。
【００１６】
次に、パルス状のレーザビームＬＢを、前駆体Ａの側面を全周にわたって照射し、半導体層１２を除去して絶縁溝１６を形成する（同図（ｆ））。形成する絶縁溝１６の幅は、絶縁性が確保される範囲において限定はないが、通常は、１０〜５０μｍ程度が好ましい。使用するレーザに特に限定はなく、例えば、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザなどが好適に使用できる。使用するレーザのパルス幅は１００ｎｓｅｃ以下が好ましく、例えば、１０〜３０ｎｓｅｃの範囲のレーザが用いられる。
【００１７】
図２及び図３に、レーザビーム照射によって前駆体Ａに絶縁溝を形成する装置の一例を示す概略平面図を示す。前駆体Ａは、回転手段３２によって回転自在に設けられた載置台３１上に真空吸引固定される。載置台３１の外周近傍には、レーザユニット２が設けられている。レーザユニット２は、基台２１と、基台２１上に、載置台３１の方向に対して移動自在に設けられた移動台２２と、移動台２２上に設けられたレーザビーム照射部２３と、前駆体Ａの周側面の位置と距離を検知するセンサ２４とを備える。移動台２２は、基台２１上に設けられた平行な一対のガイド軸２５ａ，２５ｂに支持され、モータ２７によって正逆回転するスクリューネジ２６に螺合している。
【００１８】
このような構成の装置において、レーザビーム照射部２３からレーザビームが前駆体Ａの側面に照射されるとともに、載置台３１と共に前駆体Ａが回転される。これにより、前駆体Ａの周側面の半導体層１２（図１に図示）が除去され絶縁溝１６（図１に図示）が形成される。ここで前駆体Ａの平面形状が非円形である場合は（図２の前駆体は四角形）、図３に示すように、前駆体Ａの回転に合わせて、レーザビーム照射部２３と前駆体Ａの側面との距離が一定となるように移動台２２が移動する。具体的には、前駆体Ａの側面の位置と距離がセンサ２４によって検知され、制御部４に送られる。制御部４では、センサ２４からの情報に基づいて、レーザビームの焦点が前駆体Ａの側面に合うように、モータ２７を駆動させて移動台２２を移動させる。
【００１９】
なお、レーザビーム照射部２３を移動させず、レーザビームの光学系を移動させることによって、焦点位置を調整するようにしても構わない。また、レーザビーム照射部２３を固定し、載置台３１を移動させる、あるいは両者を移動させるようにしても構わない。
【００２０】
また、前駆体Ａの平面形状が非円形である場合、回転角速度が同じであっても、前駆体Ａの側面の周速度は異なる。すなわち、回転中心からの距離が長い側面位置ほど周速度は速くなる。さらに、前駆体Ａの側面位置によってレーザビームの照射角度も変わる。このため、前駆体Ａの側面へのレーザビームによる照射エネルギが一定となるように、前駆体Ａの回転速度やレーザビームの照射出力を適宜調整するのが望ましい。
【００２１】
センサ２４は、レーザビームの照射スポット位置よりも回転方向上流側に設けるのが好ましい。また、レーザ照射の前に前駆体Ａを回転させて、前駆体Ａの外形寸法や位置を予め取り込んでからレーザービームを照射してもよい。前駆体Ａの厚さ方向（紙面垂直方向）の歪みを検知するセンサをさらに設けるとともに、レーザユニット２を前記厚さ方向に移動可能とし、前駆体Ａの厚さ方向の歪みにも対応して絶縁溝１６（図１に図示）を形成できるようにしてもよい。
【００２２】
図４及び図５に、前駆体Ａに絶縁溝１６を形成する装置の他の例を示す概略平面図を示す。この図に示す装置は、前駆体Ａを上面に真空吸着固定し、図の左右方向に移動可能な載置台３１と、載置台３１の移動経路を挟んで向かい合う位置に配置された一対のレーザユニット２ａ，２ｂとを有する。一対のレーザユニット２ａ，２ｂの構成は、前記実施形態で示したものと同様であるのでここでは説明を省略する。
【００２３】
載置台３１は、移動基台３３上に回転手段３２を介して取り付けられている。移動基台３３は、離隔平行して設けられた一対のガイド軸５１ａ，５１ｂに支持され、モータ５３によって正逆回転するスクリューネジ５２に螺合している。モータ５３が正逆回転することによって移動基台３３は図の左右方向に移動する。
【００２４】
このような構成の装置において、センサ２４ａ，２４ｂからの情報に基づいて、レーザビーム照射部２３ａ，２３ｂの位置が、前駆体Ａの側面から所定距離隔てた位置となるように、モータ２７ａ，２７ｂを駆動させて移動台２２ａ，２２ｂを移動させる。そして、レーザビーム照射部２３ａ，２３ｂからレーザビームを前駆体Ａの向かい合う両側面に照射するとともに、モータ５３を駆動させて移動基台３３を図の右から左方向に一定速度で移動させる。これにより、前駆体Ａの向かい合う両側面の半導体層１２（図１に図示）が除去され絶縁溝１６（図１に図示）が形成される。前記実施形態と異なって、前駆体Ａが移動する間、レーザビーム照射部２３ａ，２３ｂと前駆体Ａの側面との距離及びレーザビームの照射角度は変化しないので、レーザビーム照射部２３ａ，２３ｂの位置や移動基台３３の移動速度を変化させる必要はない。
【００２５】
図５に示すように、前駆体Ａの向かい合う両側面がレーザビーム照射部２３ａ，２３ｂを通過し終わると、回転手段３２によって載置台３１と共に前駆体Ａを９０°回転させる。そして、センサ２４ａ，２４ｂからの情報に基づいて、レーザビーム照射部２３ａ，２３ｂの位置が、前駆体Ａの側面から所定距離隔てた位置となるように、モータ２７ａ，２７ｂを駆動させて移動台２２ａ，２２ｂを移動させる。その後、前記と同様に、レーザビーム照射部２３ａ，２３ｂからレーザビームを前駆体Ａの向かい合う両側面に照射するとともに、モータ５３を駆動させて移動基台３３を図の左から右方向に一定速度で移動させ、前駆体Ａの向かい合う両側面の半導体層１２（図１に図示）を除去し絶縁溝１６（図１に図示）を形成する。
【００２６】
この実施形態の装置では、２つのレーザユニット２ａ，２ｂを向かい合うように配置し、前駆体Ａを一往復させて絶縁溝１６を形成しているが、レーザユニットを１つとし、前駆体Ａを２往復させ、移動方向を変える毎に前駆体を９０°回転させて前駆体Ａの４つの側面に絶縁溝１６を形成するようにしても構わない。もちろん、レーザユニットを４つ設けて、それぞれのレーザユニットで前駆体Ａの４つの側面にそれぞ絶縁溝１６を形成するようにしても構わない。
【００２７】
以上説明した実施形態の装置ではいずれも、レーザビーム照射によって半導体層１２（図１に図示）を除去して絶縁溝１６（図１に図示）を形成していたが、絶縁溝１６を形成する手段はレーザビーム照射に限定されるものではない。例えば、ダイシングやサンドブラスト、ウェットエッチングなどの従来公知の手段を用いることができるが、ドライプロセスで削り屑等を発生させない点からレーザビーム照射による形成方法が推奨される。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の太陽電池の製造方法では、半導体基板の周側面に絶縁溝を形成するので、太陽電池の主表面全体を光発電領域とすることができる。また、絶縁溝によって表面電極と裏面電極との導通が阻止されるので、高いエネルギ変換効率が得られ有用である。
【符号の説明】
【００２９】
２，２ａ，２ｂ    レーザユニット
Ａ      前駆体
１１    ｐ型シリコン基板（結晶半導体基板）
１２    ｎ型半導体層
１４    ｐ型電極（裏面電極）
１５    ｎ型電極（表面電極）
１６    絶縁溝
ＬＢ    レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011014560.tif 000005
【図４】
2011014560.tif 000006
【図５】
2011014560.tif 000007
【図６】
2011014560.tif 000008