(57)【要約】【課題】太陽電池特性の低下の原因となるシリコン基板中の酸素析出物を抑制することが可能な太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の太陽電池の製造方法は、太陽電池を構成する複数の機能層を形成する前のシリコン基板を酸素雰囲気中で所定の温度プロファイルで熱処理することにより、複数の機能層の形成後のシリコン基板中の酸素析出物を低減する。シリコン基板の厚さは、５０ミクロン以上３００ミクロン以下である。所定の温度プロファイルは、昇温速度が毎秒１０℃以上２００℃以下、保持温度が１０００〜１１００℃、保持時間が３０秒以上１２０秒以下、降温速度が毎秒１０℃以上１００℃以下であり、その保持時間は、シリコン基板の厚さが厚くなるにつれて長くなる。【選択図】図２
2019161057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池を構成する複数の機能層を形成する前のシリコン基板を酸素雰囲気中で所定の温度プロファイルで熱処理することにより、前記複数の機能層の形成後のシリコン基板中の酸素析出物を低減する、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記シリコン基板の厚さが５０ミクロン以上３００ミクロン以下である、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記所定の温度プロファイルは、昇温速度が毎秒１０℃以上２００℃以下、保持温度が１０００〜１１００℃、保持時間が３０秒以上１２０秒以下、降温速度が毎秒１０℃以上１００℃以下である、請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記保持時間は、前記シリコン基板の厚さが厚くなるにつれて長くなる、請求項３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し、より具体的には、シリコン基板を用いる太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能なエネルギーは、エネルギー資源が枯渇することなく繰り返し使用でき、発電時に地球温暖化の原因となる二酸化炭素を排出しないため、石油、石炭、天然ガスなどの化石燃料に代わるクリーンなエネルギーとして注目されている。再生可能なエネルギーの一つに太陽光があり、太陽電池を用いて太陽光を直接的に電力に変換する発電方式は太陽光発電と呼ばれている。太陽電池とは光エネルギーを吸収して電気に変換する光電変換素子である。
【０００３】
太陽電池には様々な半導体基板が用いられているが、結晶シリコン太陽電池が最も普及している。シリコン基板は、太陽電池の他、各種半導体装置に用いられている。太陽電池用あるいは半導体装置用のシリコン基板は、シリコンインゴットを所望の厚さにスライス加工することによって作られている。シリコン基板の典型的な厚さは、口径３００ｍｍの半導体装置用シリコン基板が７７５ミクロン、口径１５０ｍｍのそれは６２５ミクロン、そして１５６ｍｍ×１５６ｍｍの太陽電池用がおよそ２００ミクロンである。
【０００４】
シリコンインゴットの育成方法には、例えばフローティングゾーン法あるいはチョクラルスキー法があるが、大口径化が可能であるチョクラルスキー法が多く用いられている。チョクラルスキー法においては、原料となるシリコンを石英るつぼの中で溶融し、種結晶となる単結晶シリコンを融液に付けた後、回転しながら引き上げて成長する。このとき石英るつぼの構成元素である酸素がシリコン融液に溶け込むため、育成したシリコン結晶にも酸素が不可避的に混入する。
【０００５】
半導体装置や太陽電池の製造工程において、例えばリンあるいはボロンの拡散層を形成するとき、シリコン基板は加熱されるため、シリコン基板に含まれている酸素は凝集して酸素析出物を形成する。この酸素析出物は周りに歪場を伴うため、鉄、ニッケル、クロムなど重金属原子を捕獲する働きがある。集積回路あるいはメモリなどの半導体装置はシリコン基板の表層のみを半導体装置の活性層として用いるため、シリコン基板表層から重金属原子を取り除くために酸素析出物のこの働きが積極的に活用されている。イントリンシック・ゲッタリングと呼ばれている。
【０００６】
一方、酸素析出物とシリコンマトリックスとの界面にはシリコンのダングリングボンドが存在するため、電子や正孔というキャリアの再結合中心となる。太陽電池は光エネルギーの吸収によってシリコン基板中に発生したキャリアを取り出しており、酸素析出物による再結合は太陽電池特性の低下の原因となる。そのため、太陽電池の製造においてシリコン基板中の酸素析出の抑制が課題である（例えば、非特許文献１、２、３）。
【０００７】
シリコン結晶をチョクラルスキー法で育成するとき、融液からの結晶化させた後の冷却過程で酸素が凝集し、微小な酸素析出物が形成される。半導体装置や太陽電池の製造工程において、例えばリンやボロンの拡散工程においてシリコン基板が加熱されるため、ａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物（酸素の凝集体も含む）を核に酸素が凝集し、サイズの大きな酸素析出物が形成される。酸素が析出するときには体積膨張による歪が伴うため、シリコン基板中の空孔は酸素の析出を促進し、格子間原子は酸素の析出を抑制する働きがある。これら空孔や格子間原子は点欠陥と呼ばれている。Ａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物あるいは点欠陥の密度や分布は、チョクラルスキー法で育成するときの成長速度Ｖや固液界面の温度勾配Ｇという成長条件に強く依存する（例えば、非特許文献４）。従って太陽電池の製造工程においてシリコン基板に形成される酸素析出物の密度や分布も、同じく成長条件に強く依存する。
【０００８】
太陽電池あるいは半導体装置の製造工程において、シリコン基板中の酸素析出を促進あるいは抑制するために、シリコン基板に予め熱処理を施すことが効果的であることが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献５、非特許文献６）。この熱処理はシリコン基板を急速加熱・急速冷却するものであり、Rapid thermal anneal（以下、ＲＴＡと呼ぶ）と呼ばれている。シリコン基板の加熱速度をさらに速くした熱処理をFlash ramp annealあるいはMillisecond annealと呼ぶこともあるが、本発明ではその違いを問わないため、本発明では、急速加熱・急速冷却を施す熱処理をＲＴＡと呼ぶ。この熱処理においては、少なくとも１１００℃という高温が必要とされている。
【０００９】
しかし、１１００℃という高温への急速加熱・急速冷却はシリコン基板へ与える熱応力が大きくなるため、スリップの発生が懸念される。さらに高温での熱処理によって重金属原子がシリコン基板へ混入し易くなり、熱処理中の汚染が懸念される。したがって、熱処理温度の低温化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許６３３６９６８号公報
【特許文献２】特開２０１６−１２７１６９号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Fumio Shimura, Hideki Tsuya, and Tsutomu Kawamura, Journal of Electrochemical Society, vol. 128, no. 7 (1981) 1579-1583.
【非特許文献２】M. Koizuka and H. Yamada-Kaneta, Journal of Applied Physics, vol. 84, no. 8 (1998) 4225-4258.
【非特許文献３】Katsuto Tanahashi, Masaaki Moriya, Shalamujiang Simayi, Yasuhiro Kida, Tetsuo Fukuda, Satoshi Utsunomiya, Katsuhiko Shirasawa, and Hidetaka Takato, Proceedings of 33rd European Photovoltaics Solar Energy Conference and Exhibition, (2017) 637-640.
【非特許文献４】Hyun-Soo Kim et al.,”Observation of Micro-Oxygen Precipitates in the Vicinity of the Oxidation-Induced Stacking Fault Ring and Their Effects on Thin gate Oxide Breakdown”, Japanese Journal of Applied Physics vol. 40, Part 2 No. 12A (2001) L1286-L1289
【非特許文献５】Bhushan Sopori et al., “Dissolution of Oxygen Precipitate Nuclei in n-Type CZ-Si Wafers to Improve Their Material Quality: Experimental Results”, IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS, vol. 7, no. 1, (2017) 97-103
【非特許文献６】G. Kissinger et al., “Comparison of the Impact of Thermal Treatments on the Second and on the Millisecond Scales on the Precipitation of Interstitial Oxygen”, ECS Journal of Solid State Science and Technology, vol. 1, no. 6, (2012) P269-P275
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記した従来技術の問題に鑑みなされたもので、太陽電池特性の低下の原因となるシリコン基板中の酸素析出物を抑制することが可能な太陽電池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】
【００１３】
本発明は、太陽電池を構成する複数の機能層を形成する前のシリコン基板を酸素雰囲気中で所定の温度プロファイルで熱処理することにより、複数の機能層の形成後のシリコン基板中の酸素析出物を低減する、太陽電池の製造方法を提供する。ここで言う機能層は、詳細は後述するが太陽電池の積層構造を構成する拡散層等の各層を意味する。
【００１４】
本発明の一態様の太陽電池の製造方法では、シリコン基板の厚さが５０ミクロン以上３００ミクロン以下であり、所定の温度プロファイルは、昇温速度が毎秒１０℃以上２００℃以下、保持温度が１０００〜１１００℃、保持時間が３０秒以上１２０秒以下、降温速度が毎秒１０℃以上１００℃以下であり、その保持時間は、シリコン基板の厚さが厚くなるにつれて長くなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、太陽電池の製造工程における酸素析出を抑制することができるため、太陽電池特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の太陽電池のシリコン基板の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の太陽電池のシリコン基板の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態のシリコン基板のフォトルミネッセンス像である。
【図４】本発明の一実施形態のシリコン基板のライフタイム分布である。
【図５】本発明の一実施形態のシリコン基板のフォトルミネッセンス像である。
【図６】本発明の一実施形態の太陽電池の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態の太陽電池の製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。最初に、本発明の効果を明確にするために、酸素雰囲気でのＲＴＡを行っていないシリコン基板の特徴を述べる。図１（ａ）は、シリコンインゴットをスライス加工したシリコン基板の断面図である。図１（ａ）のシリコン基板１０にはシリコンインゴットを育成するときに形成された酸素析出物２０が含まれている。これがａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物２０である。酸素析出物２０は酸素が凝集して一定サイズ以上の大きさとなった析出物であるが、本発明では特にそのサイズは問わない。したがって本発明では、酸素の凝集体も含めて酸素析出物と記述する。
【００１８】
次に、ａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物の分布が結晶の成長条件に依存することを述べる。シリコンに関わらず結晶中の点欠陥は、自由エネルギーのエンタルピー成分を増加させるがエントロピー成分を減少させるため、自由エネルギーが安定となる濃度、いわゆる平衡濃度が存在する。したがって結晶中には点欠陥が不可避的に存在する。チョクラルスキー法で製造されるシリコン結晶において、点欠陥は、シリコンが結晶化するとき、固液界面から取り込まれる。転位などの結晶欠陥は点欠陥のシンクになるが、チョクラルスキー法で製造されたシリコン結晶は改質が進み、転位のような点欠陥のシンクが存在しない。そのため固液界面で取り込まれた点欠陥は結晶の冷却過程で過飽和となり、あるものはボイド（空孔の凝集体）や積層欠陥（格子間原子の凝集体）という二次欠陥を形成する。またあるものは酸素の析出へ影響を及ぼす。
【００１９】
固液界面で取り込まれる点欠陥は、成長速度Ｖと固液界面における温度勾配Ｇの比Ｖ／Ｇが臨界値よりも大きいときは空孔が優勢で、小さいときは格子間原子が優勢である。Ｖ／Ｇの値に応じて点欠陥の面内分布が変化する。酸素の析出に対する空孔と格子間原子それぞれの役割は、前記背景技術で述べた通りである。シリコン結晶の中で空孔が優勢の領域においては、結晶の冷却過程での酸素析出が進み、ａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物の密度は増加する。既出の図１（ａ）は、シリコン基板の中心からｒ／２（ｒ：半径）までが空孔が優勢で、ｒ／２から外側は格子間原子が優勢となるＶ／Ｇでシリコン結晶を成長したときのａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物の分布を模式的に示したものである。
【００２０】
太陽電池の製造において、例えばリンやボロンの拡散層を形成する工程がある。この工程では熱拡散法やイオン注入法が用いられるため、シリコン基板は８００℃から１１００℃程度の高温まで加熱される。シリコン基板がこのような温度域へ加熱されたとき、臨界サイズ以上のａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物は成長し、臨界サイズ以下のそれは収縮する方向へ反応が進む。一例として拡散工程を述べたが、シリコン基板が加熱される工程では同様の反応が生じる。
【００２１】
図１（ａ）のシリコン基板を用いて太陽電池を製造した場合、中心からｒ／２の領域で臨界核サイズ以上のａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物が成長する。これとは別に、加熱処理中に新たに核形成・成長した酸素析出物も存在する。ｒ／２から外周の領域に比べて空孔濃度が高い中心からｒ／２の領域は、加熱処理中に新たに核形成・成長した酸素析出物の密度が高くなる。図１（ｂ）は、図１（ａ）のシリコン基板に太陽電池を製造した後のシリコン基板中の酸素析出物３０の分布である。上述の通り、ｒ／２から外周に比べ中心からｒ／２の領域においては酸素析出物３０が高密度に存在し、キャリアの再結合中心になるため、太陽電池の特性は低下する。
【００２２】
図２に本発明の一実施形態の太陽電池のシリコン基板の断面図を示す。図２（ａ）は、シリコンインゴットをスライス加工したシリコン基板である。図１（ａ）と同様に、シリコン基板１０の中心からｒ／２までは空孔が優勢で、ｒ／２から外側は格子間原子が優勢となるＶ／Ｇでシリコン結晶を成長したときのａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物２０の分布を模式的に示した。本発明の一実施形態の太陽電池の製造方法が適用されるシリコン基板の厚さは、５０ミクロン以上３００ミクロン以下である。
【００２３】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のシリコン基板に対して酸素雰囲気において急速加熱・急速冷却のＲＴＡ処理を施した基板である。酸素雰囲気で急速加熱・急速冷却を行うことによりシリコン基板が急速に酸化されることから、特に本発明ではこの熱処理のことをRapid thermal oxidation（以下、ＲＴＯ）と呼ぶ。図１の説明で述べたように加熱処理によって臨界サイズ以上のａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物は成長し、臨界核以下のそれは収縮する方向へ反応が進む。しかし、ＲＴＯは、リンやボロンの拡散のような長時間の熱処理では無く数十秒程度の短時間の熱処理である。
【００２４】
酸素析出物の成長は酸素の拡散律速で進むため、ＲＴＯの熱処理中の酸素析出物２５の成長は極めて小さい。むしろ酸素析出物２５とシリコンの界面で進む溶解反応が支配的となる。従って、ＲＴＯ後の酸素析出物２５はサイズが小さくなり、サイズの小さいａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物は消滅するため、密度は減少する傾向にある。さらに酸素雰囲気で加熱処理を行うことからシリコン基板の表面と裏面には酸化膜４０が形成される。シリコンの酸化反応においては過剰となったシリコン原子が格子間原子５０として基板中へ内方拡散する。加熱処理が終了した後、急速に冷却されるため、内方拡散した格子間原子５０は基板中に凍結される。
【００２５】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）のシリコン基板に太陽電池を製造した後のシリコン基板中の酸素析出物の分布である。図２（ｂ）で示したように、ＲＴＯによってａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物のサイズは小さく低密度であることに加えて酸素析出を抑制する格子間原子の濃度が高いことから、図２（ｃ）太陽電池の製造工程において熱処理が施されても、極めて酸素析出物３５が形成され難い。図１（ｂ）と比べて図２（ｃ）のシリコン基板中の酸素析出物３５は密度が低くサイズも小さい。したがってキャリアの再結合中心となる酸素析出物が低減されることから、良好な特性の太陽電池が得られる。
【００２６】
図３に本発明の一実施形態のシリコン基板のフォトルミネッセンス像を示す。図３は、太陽電池用シリコン基板に対して各種条件で急速加熱、急速冷却を施した後、太陽電池の製造工程の熱処理（後述の三段熱処理）を施した後のフォトルミネッセンス像である。ここでは、本発明のＲＴＯによって酸素析出が抑制されることを示す。図３で示したシリコン基板の酸素濃度は１.３×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3である。この酸素濃度はフーリエ変換型赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いて定量した。酸素濃度の定量に用いた換算係数は３.１４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2（ＩＯＣ−８８）である。基板の厚さは１８０ミクロンである。
【００２７】
図３（ｂ）では、窒素雰囲気で１０５０℃、３０秒のＲＴＡを実施している。ＲＴＡの昇温速度は、室温から９００℃までが毎秒４３秒、９００℃以上は毎秒１６秒、降温過程は１０５０℃から８００℃までが毎秒１７秒である。８００℃より低い温度では格子間原子は拡散し難くなるため、降温速度の影響は小さい。図３（ｃ）と（ｄ）にはそれぞれ９００℃、３０秒と１０５０℃、３０秒のＲＴＯを実施している。ＲＴＯ処理の昇温速度と降温速度は図３（ｂ）のＲＴＡのときと同じである。図３（ａ）はＲＴＡ、ＲＴＯのいずれも行っていない。
【００２８】
次に、図３（ａ）〜（ｄ）のシリコン基板に対して横型チューブ炉を用いて、９００℃、６０分の酸化、１０５０℃、３０分の窒素雰囲気中でのアニール、そして９００℃、１０分の酸化を行った。これは、エミッタのボロンとBack Surface Field（以下、ＢＳＦ）のリンの拡散層をイオン注入で形成するときの両面受光型シリコン太陽電池の熱処理である。以後、本発明ではこの熱処理のことを三段熱処理と呼ぶ。
【００２９】
引き続き、波長８５０ｎｍのレーザ光を照射し、ＣＣＤイメージセンサーを用いてシリコン基板からのフォトルミネッセンス光を観察した。図３では各種条件のシリコン基板のフォトルミネッセンスの分布が明瞭に比較できる様、中心を揃えてそれぞれ四分の一で示した。図３のフォトルミネッセンス像において。黒いコントラストはフォトルミネッセンス強度が弱く、白いコントラストはフォトルミネッセンス強度が強いことを示している。図３はＣＣＤイメージセンサーを用いて観察しているため、フォトルミネッセンス光の主成分はシリコンのバンド端発光である。シリコンのバンド端発光は少数キャリアライフタイムと相関があるため、黒いコントラストはライフタイムが短い領域、白いコントラストはライフタイムが長い領域である。
【００３０】
図３（ａ）においては、基板中心から外周部に掛けて黒いコントラストを占め、最外周に白いコントラストが存在する。図３で用いたシリコン基板は、基板中心から外周部に掛けて酸素析出が起こり易く、最外周では酸素析出が起こり難いという特徴を持つ基板である。基板中心から外周部においては、三段熱処理で形成された高密度の酸素析出物によってキャリアが再結合し、ライフタイムが短くなり、バンド端発光強度が低下するため、黒いコントラストとして観察される。最外周は酸素析出物の密度が低く、キャリア再結合が顕著ではないため、白いコントラストとして観察される。
【００３１】
図３（ｂ）において、基板中心から外周部のバンド端発光強度が強くなっている。これは、窒素雰囲気での１０５０℃、３０秒のＲＴＡによって、三段熱処理中の酸素析出が抑制されていることを示している。しかし、基板の中心付近にはストリエーション（同心円状のコントラスト）が観察されており、酸素析出抑制効果が十分でないことも示している。図３（ｃ）において、図３（ａ）に比べて基板中心から外周部のバンド端発光強度がわずかに強くなっている。これは、９００℃、３０秒のＲＴＯによって三段熱処理中の酸素析出が抑制されているが、酸素析出抑制効果が十分でないことを示している。図３（ｄ）において、基板中心から外周部のバンド端発光強度が強くなっている。これは、窒素雰囲気での１０５０℃、３０秒のＲＴＯによって、三段熱処理中の酸素析出が抑制されていることを示している。ストリエーションも観察されないことから、酸素析出に対して十分な抑制効果を有していることを示している。
【００３２】
図４に本発明の一実施形態のシリコン基板のライフタイム分布を示す。図４は、太陽電池用シリコン基板に対して各種条件で急速加熱、急速冷却を施した後、太陽電池の製造工程の熱処理（図３と同じ三段熱処理）を施した後のフォトルミネッセンス像である。図４で示したシリコン基板の酸素濃度は４.０×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（ＩＯＣ−８８）である。基板の厚さは１８０ミクロンである。図４（ａ）は、ＲＴＡ、ＲＴＯのいずれも行わず、三段階熱処理を施したシリコン基板のライフタイムマップである。図４（ｂ）においては、１０５０℃、３０秒のＲＴＯを行った後、三段熱処理を施し、ライフタイムを測定した。ＲＴＯ処理を行ったときの昇温速度と降温速度は図３のそれと同じである。
【００３３】
図４（ａ）では酸素析出に起因する同心円状のライフタイム分布が観察されたが、図４（ｂ）では心円状の分布が観察されていない。１０５０℃、３０秒のＲＴＯにより、ライフタイムの平均値も図４（ａ）の２４６マイクロ秒から３９４マイクロ秒へ増加した。これらの結果は、１０５０℃、３０秒のＲＴＯが酸素析出に対して十分な抑制効果を有していることを示している。ライフタイムの値から太陽電池の特性の一つである開放電圧を算出することが可能である。１０５０℃、３０秒のＲＴＯにより、開放電圧は０.６２５Ｖ（図４（ａ）の場合）から０.６４７Ｖ（図４（ｂ）の場合）へ増加する。
【００３４】
図５に本発明の一実施形態のシリコン基板のフォトルミネッセンス像を示す。図５は、口径が１５０ｍｍで厚さが６２５ミクロンの半導体用シリコン基板へ三段熱処理を施した後のフォトルミネッセンス像である。黒いコントラストはフォトルミネッセンス強度が弱く、白いコントラストはフォトルミネッセンス強度が強いことを示している。図５（ａ）は、ＲＴＡ、ＲＴＯのいずれも行わず、三段階熱処理を施したシリコン基板のフォトルミネッセンス像である。最外周の黒いコントラストは、酸素析出物によるキャリア再結合に起因し、バンド端発光強度が弱く、ライフタイムが短い領域である。この基板は、最外周の酸素析出が起こり易いという特徴を持っている。
【００３５】
図５（ｂ）は、１０５０℃、３０秒のＲＴＯ処理後、三段熱処理を施したシリコン基板のフォトルミネッセンス像である。ＲＴＯ処理を行ったときの昇温速度と降温速度は図３のそれと同じである。図５（ｂ）においても、基板の最外周に黒いコントラストが観察された。図３と図４では１０５０℃、３０秒のＲＴＯによって酸素析出が十分に抑制されていたにも関わらず、図５ではその効果は見られていない。これは基板の厚さに起因するものである。図３と図４においては、厚さが１８０ミクロンのシリコン基板を用いたが、図５では厚さ６２５ミクロンのシリコン基板を用いている。上述の通り、ＲＴＯには加熱によるａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物の収縮と酸化による格子間原子の増大の効果がある。
【００３６】
既出の図３（ｂ）における窒素雰囲気での１０５０℃、３０秒のＲＴＡは加熱の効果を示し、図３（ｂ）と（ｄ）の違いが酸化による格子間原子の効果を示している。図３（ｄ）におけるストリエーションの消滅は、格子間原子による酸素析出の抑制効果が非常に強いことを示している。格子間原子は酸化膜とシリコンの界面で発生して基板中へ内方拡散する。したがって、格子間原子が基板の深さ方向に十分拡散するためには、基板の厚さに対応した加熱保持時間が必要である。すなわち、基板の厚さが厚くなるにつれて加熱保持時間を長くする必要がある。１０５０℃の場合、３０秒という保持時間は、厚さ１８０ミクロンのシリコン基板に対しては酸素析出の抑制効果を引き出すことが出来るが、厚さ６２５ミクロンのシリコン基板に対しては不足している。そのため、図５（ｂ）において、１０５０℃、３０秒のＲＴＯの効果が見られていない。
【００３７】
次に、本発明の一実施形態の製造方法に係る太陽電池について説明する。図６に本発明の一実施形態の太陽電池の断面図を示す。図６には一例としてＡｌ−ＢＳＦ型太陽電池を示すが、本発明の太陽電池はこれに限ったことではない。本発明では、両面電極型、裏面電極型など、シリコン基板を用いる全ての太陽電池を対象としている。同図において、太陽電池セル１００は、半導体基板であるシリコン基板１０１の表面に、拡散層１０２、絶縁膜（パッシベーション膜）１０３及び反射防止膜１０４が積層され、更に反射防止膜１０４上に所定の間隔で表面電極１０５が形成されると共に、シリコン基板１０１の裏面に、ＢＳＦ層１０６及び裏面電極１０７が積層された構造を有する。本発明では、積層構造を構成する拡散層１０２から裏面電極１０７までの各層を機能層と呼ぶ。かかる太陽電池セルの基本的な構造自体は知られているが、本実施形態の太陽電池セル１００は、シリコン基板１０１が本発明の製造方法で製造された基シリコン板である点に特徴がある。
【００３８】
次に、本発明の一実施形態の太陽電池の製造方法について説明する。図７に、本発明の一実施形態の太陽電池の製造方法のフローチャートを示す。この実施形態の製造方法は、図６に示した結晶シリコン太陽電池を製造することを念頭に示している。また、以下のステップＳ３からＳ７までは本発明で言う機能層を形成する工程に相当する。まず、ステップＳ１において、シリコン基板１０１に本発明の特徴である酸素雰囲気中でのアニール（ＲＴＯ）処理を施す。ＲＴＯは、所定の温度プロファイルで熱処理することにより実行される。所定の温度プロファイルは、例えば、昇温速度が毎秒１０℃以上２００℃以下、保持温度が１０００〜１１００℃、保持時間が３０秒以上１２０秒以下、降温速度が毎秒１０℃以上１００℃以下である
【００３９】
ステップＳ２において、太陽電池セルの受光面となる表面側にテクスチャ構造を形成する。なお、ステップＳ１とステップＳ２は順番が前後しても構わない。すなわち、ステップＳ１のＲＴＯ処理はステップＳ３以降の機能層の形成前に行うことができればよい。ステップＳ３において、テクスチャ構造に拡散層１０２を形成する。この工程では熱拡散法やイオン注入法が用いられるため、シリコン基板は８００℃から１１００℃程度の高温まで加熱されるが、このときＲＴＯ処理で基板中に凍結された格子間原子が消滅することは無い。ステップＳ４において、拡散層１０２の上に絶縁膜（パッシベーション膜）１０３を形成する。一般に絶縁膜には酸化膜やアルミナが用いられ、製法と種類に依存するが、成膜するときの温度は５００℃から９００℃程度と幅広い。
【００４０】
ステップＳ５において、絶縁膜（パッシベーション膜）１０３の上に反射防止膜１０４を形成する。反射防止膜は化学的気相成長法で製膜されることが多いが、成膜温度は４００℃から６００℃程度と幅広い。ステップＳ６において、反射防止膜１０４の上に表面電極１０５を形成する。ステップＳ７において、ＢＳＦ１０６上に裏面電極１０７を被覆形成する。なお、表面電極１０５は例えば銀（Ａg）であり、裏面電極１０７は例えばアルミニウム（Ａl）である。ステップ６と７は印刷法を用いるため、室温で行う。
【００４１】
ステップＳ８において、電極の焼成処理を行う。焼成温度は７００℃から９００℃の間で行われるが、数秒程度の熱処理である。酸素析出物の形成という観点からは、熱処理の温度が高く時間も長い拡散層の形成（ステップ３）が支配的となるため、ステップ４以降のプロセスに伴う熱処理の影響は小さい。このように、本実施形態の製造方法によれば、シリコン基板中の酸素析出物の密度が低く、良好なライフタイム特性を有する。
【００４２】
本発明の実施形態について、図を参照しながら説明をした。しかし、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。さらに、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き種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  シリコン基板
２０、２５  ａｓ−ｇｒｏｗｎ酸素析出物
３０、３５  酸素析出物
４０  酸化膜
５０  格子間原子
１００  太陽電池セル
１０１  シリコン基板
１０２  拡散層
１０３  絶縁膜（パッシベーション膜）
１０４  反射防止膜
１０５  表面電極
１０６  ＢＳＦ
１０７  裏面電極
【図１】
2019161057.tif 000003
【図２】
2019161057.tif 000004
【図３】
2019161057.tif 000005
【図４】
2019161057.tif 000006
【図５】
2019161057.tif 000007
【図６】
2019161057.tif 000008
【図７】
2019161057.tif 000009