(57)【要約】【課題】シリコンウェハに電極形成する手間を要することなくシリコンウェハを用いて太陽電池パネルを製作した場合のファイヤースルー性を予測する。【解決手段】シリコンウェハ１２ａ〜１２ｃを用いて太陽電池パネルを製作した場合におけるファイヤースルー性を予測する予測方法１０であり、検査用シリコンウェハ１２Ｔの切断面１２Ｔ−ａにおける外形を測定する測定工程Ｓ１と、検査用シリコンウェハ１２Ｔの外形が所定の基準を満たすか否かに基づいてシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃに電極形成したときのファイヤースルー性を予測する予測工程Ｓ２を含む。【選択図】図１
2019054655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネル用シリコンウェハと同じ加工条件で加工された検査用シリコンウェハを用いて前記太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性を予測する予測方法であって、
前記検査用シリコンウェハを切断してなる断面における当該検査用シリコンウェハ表面の外形を測定する測定工程と、
前記外形が所定の基準を満たすか否かに基づいて前記太陽電池パネル用シリコンウェハ表面に電極を塗布焼成したときの前記ファイヤースルー性を予測する予測工程と、
を含む太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法。
【請求項２】
前記予測工程において、各々の前記ディンプルにおける底面の最も深い位置と、各々の隣接する前記ディンプル間で最も突き出した位置とを結ぶ複数の直線により構成される折れ線によって前記外形を近似したときに、前記折れ線を構成する前記複数の直線のうち長さが3μｍ以下であるものの割合が６０％以上であるか否かに基づいて前記ファイヤースルー性を予測する、
請求項1に記載の太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法。
【請求項３】
前記検査用シリコンウェハおよび前記太陽電池パネル用シリコンウェハは、レジンボンドワイヤを用いてシリコンインゴットから切り出されたものである、
請求項１または２に記載の太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法。
【請求項４】
マルチワイヤソーを用いてシリコンインゴットから切り出されたシリコンウェハ表面にエッチング処理により多数のディンプルを形成してからパッシベーション膜を前記シリコンウェハ表面に形成し、当該パッシベーション膜に導電性ペーストを塗布焼成することで電極形成される太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法であって、
前記エッチング処理は、前記シリコンウェハを切断してなる断面における当該シリコンウェハ表面の外形を、各々の前記ディンプル底面の最も深い位置と、各々の隣接する前記ディンプル間で最も突き出した位置とを結ぶ複数の直線からなる折れ線により近似したときに、前記折れ線を構成する前記複数の直線のうち６０％以上のものの長さが３μｍ以下となるよう実施される、
太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネル用シリコンウェハにおけるファイヤースルー性予測方法、および、太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の太陽電池パネル１００の構成を示す図である。図４に示すように、太陽電池パネル１００は、パッシベーション膜１０２が表面に形成されたシリコンウェハ１０４と、パッシベーション膜１０２に取り付けられた表面電極１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄを備える。この表面電極１０６ａ〜１０６ｄは、例えば、銀等の導電性金属からなる粉末やガラスフリットを含有するペーストをパッシベーション膜１０２に塗布焼成し、この焼成過程で上記金属の一部がパッシベーション膜１０２を貫通してシリコンウェハ１０４に食い込むことにより電気的に接続される（ファイヤースルー法）。
【０００３】
このファイヤースルー法による導電性金属のシリコンウェハへの侵食性はファイヤースルー性とも表現され、このファイヤースルー性の良否はシリコンウェハおよび電極間の接触抵抗の大きさに影響を与える。そして、この接触抵抗は、シリコンウェハを用いて太陽電池パネルを製作したときに当該パネルの変換効率を低下させる要因となる。
【０００４】
特許文献1には、ファイヤースルー法によりシリコンウェハ表面を覆うパッシベーション膜を部分的に貫通して当該ウェハと電気的に接続されたアルミ電極のみを溶解除去し、アルミ電極を塗布焼成した際にパッシベーション膜に形成された貫通部から露出しているシリコンウェハの面積の大きさ評価することでファイヤースルー性の良否を評価する評価方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３‐８７５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の太陽電池パネル用シリコンウェハにおけるファイヤースルー性の評価方法では、電極形成後に当該ウェハから電極を除去する必要があり評価に手間がかかるという問題がある。
【０００７】
本発明は、電極形成の手間を要することなくシリコンウェハを用いて太陽電池パネルを製作した場合のファイヤースルー性を予測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法は、太陽電池パネル用シリコンウェハと同じ加工条件で加工された検査用シリコンウェハを用いて太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性を予測する予測方法であって、検査用シリコンウェハを切断してなる断面における検査用シリコンウェハ表面の外形を測定する測定工程と、外形が所定の基準を満たすか否かに基づいて太陽電池パネル用シリコンウェハ表面に電極を塗布焼成したときのファイヤースルー性を予測する予測工程とを含むものである。
【０００９】
本発明の太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法における予測工程において、各々のディンプル（窪み）における底面の最も深い位置と、各々の隣接するディンプル間で最も突き出した位置とを結ぶ複数の直線により構成される折れ線によって外形を近似したときに、折れ線を構成する複数の直線のうち長さが３μｍ以下であるものの割合が６０％以上であるか否かに基づいてファイヤースルー性を予測してもよい。
【００１０】
本発明の太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法において、検査用シリコンウェハおよび太陽電池パネル用シリコンウェハは、レジンボンドワイヤを用いてシリコンインゴットから切り出されたものでもよい。
【００１１】
本発明の太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法は、マルチワイヤソーを用いてシリコンインゴットから切り出されたシリコンウェハ表面にエッチング処理により多数のディンプルを形成してからパッシベーション膜をシリコンウェハ表面に形成し、パッシベーション膜に導電性ペーストを塗布焼成することで電極形成される太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法であって、エッチング処理は、シリコンウェハを切断してなる断面におけるシリコンウェハ表面の外形を、各々のディンプル底面の最も深い位置と、各々の隣接するディンプル間で最も突き出した位置とを結ぶ複数の直線からなる折れ線により近似したときに、折れ線を構成する複数の直線のうち６０％以上のものの長さが３μｍ以下となるよう実施されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法によれば、検査用シリコンウェハを切断してなる断面における検査用シリコンウェハ表面の外形が所定の基準を満たすか否かに基づいて同じ加工条件で製作された太陽電池パネル用シリコンウェハに電極形成したときのファイヤースルー性を予測できる。このため、検査用シリコンウェハに電極を形成する手間を要することなく、太陽電池パネル用シリコンウェハの電極形成時におけるファイヤースルー性を予測できる。
【００１３】
本発明の太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法によれば、シリコンウェハ表面の外形（凹凸）を折れ線近似したときに、当該折れ線を構成する各線分のうち６０％以上のものの長さが３μｍ以下となるようにエッチング処理を実施する。これにより、太陽電池パネル用シリコンウェハに電極形成したときのファイヤースルー性を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施形態である太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法のフローチャートを示す図である。図１（ｂ）は、本発明の一実施形態である太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法に用いられる検査用シリコンウェハの製作方法を模式的に示す図である。
【図２】図２（ａ）は検査用シリコンウェハの切断面における表面の外形を示す図である。図２（ｂ）は図２（ａ）に示す外形のうち測定範囲を折れ線近似した状態を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態である太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法におけるフローチャートを示す図である。
【図４】従来の太陽電池パネルの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態である太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法１０について、図面を参照しながら説明する。このファイヤースルー性予測方法１０は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、太陽電池パネルの製作に用いられるシリコンウェハ（以下、他のシリコンウェハと表記する）１２ａ，１２ｂ，１２ｃと同じ加工条件で加工された検査用シリコンウェハ１２Ｔの表面形状を測定する測定工程Ｓ１と、検査用シリコンウェハ１２Ｔに電極形成した場合のファイヤースルー性を予測する予測工程Ｓ２とを含む。
【００１６】
この測定工程Ｓ１における同じ加工条件には、図１（ｂ）に示すように、マルチワイヤソー２０の送りローラ２２，２４間に繰り返し架け渡されたソーワイヤ２６を用いて他のシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃとともに同じ多結晶シリコンのインゴット１２から切り出されること、或いは、インゴット１２の切削条件と同条件でマルチワイヤソー２０により切削される他の多結晶シリコンインゴットから切り出されることが含まれる。さらに、上記の同じ加工条件には、検査用シリコンウェハ１２Ｔを、例えば、フッ酸および硝酸の混合溶液を含むエッチング液３０にシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃと同様に所定時間浸漬するなど同一条件でエッチング処理することが含まれる。所定時間は、例えば、０．５分から５分の間で設定すればよい。
【００１７】
図２（ａ）は検査用シリコンウェハ１２Ｔの切断面１２Ｔ-ａを示す図であり、同図（ｂ）は切断面１２Ｔ-ａに含まれる表面の外形線ＯＬのうち測定範囲Ｒを折れ線ＡＬにより近似した状態を示す図である。図２（ａ）および図２（ｂ）では断面ハッチングを省略して示している。なお、図２（ｂ）では、測定範囲Ｒに含まれない外形線ＯＬについて破線で示している。
【００１８】
上記の測定工程Ｓ１では、図２（ａ）に示すように検査用シリコンウェハ１２Ｔを所定の位置で切断し、その切断面１２Ｔ-ａをレーザー顕微鏡などの光学機器または電子顕微鏡を用いて撮影する。ここで、所定の位置は、例えば、他のシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃの電極形成予定領域に相当する位置としてもよいし、その他の位置としてもよい。
【００１９】
また、予測工程Ｓ２では、図２（ｂ）に示すように撮影画像に含まれる検査用シリコンウェハ１２Ｔの切断面１２Ｔ-ａにおける外形線ＯＬのうち、予め設定された測定範囲Ｒに含まれる外形線ＯＬを折れ線ＡＬで近似する。この折れ線ＡＬは、外形線ＯＬに含まれる各々のディンプルＤ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・・，Ｄｎの最も深い位置と、各々の隣接するディンプルＤ０〜Ｄｎ＋１間で最も突き出した位置とを順に結ぶ２ｎ本の直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…，Ｌ（２ｎ−１），Ｌ２ｎより構成される。そして、直線Ｌ１〜Ｌ２ｎのうち、長さが３μｍ以下である直線Ｌの本数をＰとしたときに以下の式（１）の条件を満たすか否かにより他のシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃのファイヤースルー性の良否を判断する。
【００２０】
（Ｐ／２ｎ）×１００≧６０［％］・・・・・・・・・・・・（１）
【００２１】
式（１）において、折れ線ＡＬを構成する長さが３μｍ以下である直線Ｌの本数の割合が所定基準値、例えば、６０％以上である場合には、検査用シリコンウェハ１２Ｔと同じ加工条件で加工されたシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃに表面電極を形成すると良好なファイヤースルー性が得られることが予測できる。
【００２２】
一方、長さが３μｍ以下である直線Ｌの本数の割合が６０％未満の場合には、検査用シリコンウェハ１２Ｔと同じ加工条件で加工されたシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃに表面電極を形成しても充分なファイヤースルー性を得ることができないと判断できる。このため、シリコンウェハ１２ａ〜１２ｃに表面電極を形成することなく、同ウェハをシリコンインゴットの原料として再利用することができる。なお、所定基準値は必ずしも６０％である必要はなく、より高出力の太陽電池パネルを製作する場合には所定基準値をより大きく設定してもよい。
【００２３】
本実施形態では、検査用シリコンウェハ１２Ｔの外形線ＯＬを測定範囲Ｒにおいて折れ線ＡＬで近似したときに、当該折れ線を構成する直線Ｌ１〜Ｌ２ｎのうち長さが３μｍ以下となるものの本数の割合に基づいてファイヤースルー性を予測しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、測定範囲Ｒにおける外形線ＯＬの総距離が所定の長さ以上であるか否かに基づいてファイヤースルー性を予測するようにしてもよい。
【００２４】
表１は、スライス工程Ｓ１０（図１（ｂ）参照）において、異なる加工条件で加工された３つの検査用シリコンウェハ１２Ｔ−１，１２Ｔ−２，１２Ｔ−３の各々の切断面１２Ｔ−ａにおける表面の外形線ＯＬを上述のように折れ線ＡＬで近似したときに各直線Ｌのうち寸法が３μｍよりも大きくなるものと３μｍ以下となるものとの本数の割合を示す表である。
【００２５】
【表１】
2019054655.tif 000003
【００２６】
表１に示す検査用シリコンウェハ１２Ｔ−１〜１２Ｔ−３は、スライス工程Ｓ１０（図１（ｂ）参照）において、ソーワイヤ２６として電着ワイヤやレジンボンドワイヤ等の砥粒がワイヤ芯線に固定された固定砥粒方式のソーワイヤ、あるいは、砥粒を含有するスラリーをワイヤにかけながらシリコンインゴット１２を切削する（すなわち、遊離砥粒方式）ことにより表面状態が互いに異なるようにしたものである。表１に示すように、シリコンウェハ１２Ｔ−１，１２Ｔ−２，１２Ｔ−３は、各々の切断面１２Ｔ−ａの測定範囲Ｒにおける外形線ＯＬを折れ線ＡＬで近似したときに、各々の折れ線ＡＬを構成する各直線Ｌのうち当該直線の寸法が３μｍ以下となるものの本数の割合が６４．７％〜９２．９％となるよう形成される。
【００２７】
表２は、検査用シリコンウェハ１２Ｔ−１〜１２Ｔ−３と同一加工条件で各々製作された太陽電池パネルＰ１〜Ｐ３の直列抵抗および接触抵抗の測定値を示す表である。表２に示すように、太陽電池パネルＰ１〜Ｐ３の各直列抵抗および接触抵抗はこの順に小さくなることが分かる。各直列抵抗の測定値（４．４ｍΩ，４．２ｍΩ，１．８ｍΩ）は、ＪＩＳ−Ｃ−８９１３:２００５に準拠してＡiｒ Ｍａｓｓ １．５の条件下で電流電圧特性を測定して求める。また、電流電圧特性の測定には、ＪＩＳ−Ｃ−８９１２:２０１１に準拠したソーラーシミュレータを用いている。
【００２８】
【表２】
2019054655.tif 000004
【００２９】
また、表２に示す接触抵抗値は、上述した太陽電池パネルＰ１〜Ｐ３における接触抵抗の測定値を示すものである。各接触抵抗値（３．５ｍΩ，３．４ｍΩ，１．７ｍΩ）は、それぞれの表面電極間の直列抵抗をデジタルマルチメータで測定し、ＴＬＭ（Transfer length method）法により算出している。
【００３０】
表１および表２に示すように、検査用シリコンウェハ１２Ｔ−１〜１２Ｔ−３の切断面１２Ｔ-ａにおける表面の外形線ＯＬを折れ線ＡＬで近似したときに、折れ線ＡＬを構成する各直線Ｌのうち長さが３μｍ以下となるものの本数の割合が高いほど直列抵抗および接触抵抗が小さくなることがわかる。このように、両抵抗とシリコンウェハ表面の外形との間には相関が認められ、当該ウェハ表面の外形を評価することによってファイヤースルー性の良否を予測することが可能となる。
【００３１】
本実施形態の太陽電池パネル用シリコンウェハのファイヤースルー性予測方法１０によれば、検査用シリコンウェハ１２Ｔの切断面１２Ｔ−ａに含まれる表面の外形線ＯＬが所定の基準を満たすか否かに基づいて同じ加工条件で製作された他のシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃに電極形成したときのファイヤースルー性を予測できる。このため、検査用シリコンウェハ１２Ｔに電極形成する手間を要することなく、他のシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃの電極形成時におけるファイヤースルー性を予測できる。
【００３２】
続いて、本発明の他の実施形態である太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法４０について図３を用いて説明する。図３は、太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法４０のフローチャートである。以下の説明において、上記実施形態におけるファイヤースルー性予測方法１０と構成の共通する部分については適宜説明を省略し、構成の異なる部分についてのみ説明を行うものとする。
【００３３】
図３に示すように、太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法４０は、多結晶シリコンからなるインゴット１２からシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃを切り出すスライス工程Ｓ１０（図１（ｂ）参照）と、切り出したシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃに対してエッチング処理を行うエッチング工程Ｓ１１（図１（ｂ）参照）とを備える。
【００３４】
スライス工程Ｓ１０では、上記実施形態と同様に、ソーワイヤ２６が繰り返し架け渡されたマルチワイヤソー２０を用いてインゴット１２からシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃが切り出される。そして、エッチング工程Ｓ１１では、スライス工程Ｓ１０で切り出されたシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃに対してエッチング処理が行われる。
【００３５】
このエッチング処理は、シリコンウェハ１２ａ〜１２ｃの表面形状を上記ファイヤースルー性の予測方法１０と同様に折れ線近似したときに、長さが３μｍ以下となる直線Ｌの本数の割合が６０％以上となるように実施される。具体的には、マルチワイヤソー２０における切削条件やエッチング処理時の浸漬時間を変更するなどしてエッチング処理後の検査用シリコンウェハ１２Ｔの表面状態を調整することにより直線Ｌの長さが３μｍ以下となるものの本数の割合が６０％以上となるよう加工条件を設定すればよい。
【００３６】
その後、エッチング処理されたシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃに対してパッシベーション処理によりパッシベーション膜が形成される。そして、銀などの導電性金属やガラスフリットを含む導電性ペーストをパッシベーション膜に塗布焼成することにより表面電極が形成され、同電極とシリコンウェハ１２ａ〜１２ｃとが電気的に接続される。
【００３７】
他の実施形態である太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法４０によれば、シリコンウェハ１２ａ〜１２ｃの表面形状を折れ線ＡＬで近似したときに、当該折れ線を構成する各直線Ｌのうち６０％以上のものの長さが３μｍ以下となるように同ウェハに対してエッチング処理を実施する。これにより、シリコンウェハ１２ａ〜１２ｃに電極形成したときのファイヤースルー性を良好なものとすることができる。また、このようにエッチング処理を実施することにより、シリコンウェハ１２ａ〜１２ｃを用いて製作される太陽電池パネルの出力のバラツキを抑えることも可能となる。
【００３８】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１０      ファイヤースルー性予測方法
１２      シリコンインゴット
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ      シリコンウェハ
１２Ｔ    検査用シリコンウェハ
４０      太陽電池パネル用シリコンウェハの製造方法
Ｄ      ディンプル
Ｌ      直線
Ｒ      測定範囲
【図１】
2019054655.tif 000005
【図２】
2019054655.tif 000006
【図３】
2019054655.tif 000007
【図４】
2019054655.tif 000008