(57)【要約】  半導体ウエハの結晶欠陥不良と外観不良との検査を行う第１工程と、不良が検出された半導体ウエハであって、正方形状における一対の辺の伸長方向において一対の辺の長さの半分以上の長さを有し、且つ正方形状における他の一対の辺の伸長方向における全長さにわたる領域であって、結晶欠陥不良または０外観不良が検出されていないウエハ内正常領域を有する部分正常半導体ウエハを選択する第２工程と、部分正常半導体ウエハの一面に第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を形成する第３工程と、不純物拡散層上におけるウエハ内正常領域に受光面側電極を形成する第４工程と、部分正常半導体ウエハにおける一面と対向する他面上においてウエハ内正常領域に裏面側電極を形成する第５工程と、第１工程の後であって第５工程の終了後までのいずれかのタイミングにおいて、ウエハ内正常領域を切り出す第６工程と、を含む。
2016110970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面方向において正方形状の外形形状を有する第１導電型の半導体ウエハに対して結晶欠陥不良と外観不良との検査を行う第１工程と、
前記検査において結晶欠陥不良と外観不良とのうち少なくとも一方が検出された前記半導体ウエハであって、前記正方形状における一対の辺の伸長方向において前記一対の辺の長さの半分以上の長さを有し、且つ前記正方形状における他の一対の辺の伸長方向における全長さにわたる領域であって、前記結晶欠陥不良または前記外観不良が検出されていないウエハ内正常領域を有する部分正常半導体ウエハを選択する第２工程と、
前記選択された部分正常半導体ウエハにおいて受光面側となる一面に第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を形成する第３工程と、
前記不純物拡散層上における前記ウエハ内正常領域に受光面側電極を形成する第４工程と、
前記選択された部分正常半導体ウエハにおける前記一面と対向する他面上において前記ウエハ内正常領域に裏面側電極を形成する第５工程と、
前記第１工程の後であって前記第５工程の終了後までのいずれかのタイミングにおいて、前記部分正常半導体ウエハから前記ウエハ内正常領域を切り出す第６工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
【請求項２】
前記ウエハ内正常領域が、前記一対の辺の伸長方向において前記一対の辺の長さの半分の長さを有し、且つ前記他の一対の辺の伸長方向における全幅にわたる領域であるハーフ正常領域であること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項３】
前記ハーフ正常領域が、前記半導体ウエハの面内における中心を通る仮想線に沿って前記半導体ウエハの面内が２等分に分割された２つの領域のうちの一方の領域であること、
を特徴とする請求項２に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項４】
前記半導体ウエハは、前記正方形状の４つの角部が面取りされて面取り部とされた疑似正方形状の外形形状を有し、
前記ハーフ正常領域が、前記一対の辺の伸長方向において隣り合う２つの前記面取り部間に位置すること、
を特徴とする請求項２に記載の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、半導体基板を用いた太陽電池セルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールでは、モジュールの面積を基準とした実質的なエネルギー変換効率を向上させるために、モジュール充填率を向上させる必要がある。そこで、モジュール充填率を高める手法として、太陽電池セルを四角形状に加工して配列する方法が一般的に行われている。この方法では円板状の半導体ウエハを切断して四角形状にするため、半導体ウエハのロスが生じるという問題があった。【０００３】
そこで、特許文献１では、半導体ウエハのロスをなくすとともにモジュール充填率を高めてエネルギー変換効率を向上させるために、１枚のウエハを切断して分割した太陽電池セルを接続することにより作製された太陽電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２１０２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１においては、仕様を満足した半導体ウエハを使用することが前提とされており、仕様を満足しない半導体ウエハの発生による半導体ウエハのロスに関しては考慮されていない。半導体ウエハは、太陽電池セルの製造ラインへ投入される前に結晶欠陥と外観との検査が行われている。そして、仕様を満足していない半導体ウエハは不良品として除外され、太陽電池セルの製造ラインへは投入されない。【０００６】
仕様を満足しない不良品の半導体ウエハは、スクラップウエハとしてリサイクル可能である。しかし、不良品の半導体ウエハは、１枚全てがスクラップウエハとなるため、半導体ウエハのロスが大きくなり、半導体ウエハの生産歩留まりが低下する、という問題があった。したがって、太陽電池セルの製造工程における半導体ウエハのロスをより低減するためには、半導体ウエハの更なる有効利用が必要であった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、仕様を満足しない半導体ウエハを有効利用して太陽電池セルを製造可能な太陽電池セルの製造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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、面方向において正方形状の外形形状を有する第１導電型の半導体ウエハに対して結晶欠陥不良と外観不良との検査を行う第１工程と、前記検査において結晶欠陥不良と外観不良とのうち少なくとも一方が検出された前記半導体ウエハであって、前記正方形状における一対の辺の伸長方向において前記一対の辺の長さの半分以上の長さを有し、且つ前記正方形状における他の一対の辺の伸長方向における全長さにわたる領域であって、前記結晶欠陥不良または前記外観不良が検出されていないウエハ内正常領域を有する部分正常半導体ウエハを選択する第２工程と、前記選択された部分正常半導体ウエハにおいて受光面側となる一面に第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を形成する第３工程と、前記不純物拡散層上における前記ウエハ内正常領域に受光面側電極を形成する第４工程と、前記選択された部分正常半導体ウエハにおける前記一面と対向する他面上において前記ウエハ内正常領域に裏面側電極を形成する第５工程と、前記第１工程の後であって前記第５工程の終了後までのいずれかのタイミングにおいて、前記部分正常半導体ウエハから前記ウエハ内正常領域を切り出す第６工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、仕様を満足しない半導体ウエハを有効利用した太陽電池セルを得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを示す上面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを示す下面図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを示す要部断面図
【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一例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の一例を説明する断面図
【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の一例を説明する断面図
【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の一例を説明する断面図
【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の一例を説明する断面図
【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の一例を説明する断面図
【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の一例を説明する断面図
【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の一例を説明する断面図
【図１２】本発明の実施の形態１にかかるハーフ正常領域を説明するためのウエハの平面図
【図１３】本発明の実施の形態１における半導体基板の受光面である反射防止膜上における２等分領域に対してのみ銀ペーストが印刷された状態を示す上面図
【図１４】本発明の実施の形態１の半導体基板において受光面側電極と裏面側電極とが形成されたハーフ正常領域である２等分領域を切断した状態を示す上面図
【図１５】本発明の実施の形態２にかかるハーフ正常領域を説明するためのウエハの平面図
【図１６】本発明の実施の形態２にかかるウエハにおけるハーフ正常領域を示す上面図
【図１７】本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルが切り出された状態を示す上面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる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。
【００１２】
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１を示す上面図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１を示す下面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１を示す要部断面図であり、図１のＡ−Ａ方向における太陽電池セル１の要部断面図である。
【００１３】
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。また、ｎ型不純物拡散層３上に窒化シリコン（ＳｉＮ）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２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型多結晶のシリコン基板またはｎ型単結晶のシリコン基板を用いてもよい。
【００１４】
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の表面には、テクスチャー構造２ａとして微小凹凸が形成されている。微小凹凸は、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率を抑え、光を閉じ込める構造となっている。
【００１５】
反射防止膜４は、絶縁膜である窒化シリコン（ＳｉＮ）膜からなる。なお、反射防止膜４は、窒化シリコン膜に限定されず、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜または酸化チタン（ＴｉＯ２）膜などの絶縁膜により形成されてもよい。
【００１６】
また、半導体基板１１の受光面側には、長尺細長の表銀グリッド電極５が複数並べて設けられ、この表銀グリッド電極５と導通する表銀バス電極６が該表銀グリッド電極５と直交するように設けられており、それぞれ底面部においてｎ型不純物拡散層３に電気的に接続している。表銀グリッド電極５および表銀バス電極６は銀材料により構成されている。
【００１７】
表銀グリッド電極５は、１００μｍ〜２００μｍ程度の幅を有するとともに２ｍｍ程度の間隔で平行に配置され、半導体基板１１の内部で発電した電気を集電する。また、表銀バス電極６は、１ｍｍ〜３ｍｍ程度の幅を有するとともに太陽電池セル１枚当たりに４本配置され、表銀グリッド電極５で集電した電気を外部に取り出す。そして、表銀グリッド電極５と表銀バス電極６とにより、櫛形を呈する第１電極である受光面側電極１２が構成される。受光面側電極１２は、半導体基板１１に入射する太陽光を遮ってしまうため、可能なかぎり面積を小さくすることが発電効率向上の観点では好ましい。したがって、受光面側電極１２は、図１に示すような櫛型の表銀グリッド電極５とバー状の表銀バス電極６として配置してするのが一般的である。
【００１８】
シリコン太陽電池セルの受光面側電極の電極材料には、通常、銀ペーストが用いられ、例えば、鉛ボロンガラスが添加されている。このガラスはフリット状のもので、例えば、鉛（Ｐｂ）５〜３０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）５〜１０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）５〜１５ｗｔ％、酸素（Ｏ）３０〜６０ｗｔ％の組成から成り、さらに、亜鉛(Ｚｎ)またはカドミウム（Ｃｄ）なども数ｗｔ％程度混合される場合もある。このような鉛ボロンガラスは、数百℃（例えば、８００℃）の加熱で溶解し、その際にシリコンを侵食する性質を有している。また一般に、結晶系シリコン太陽電池セルの製造方法においては、このガラスフリットの特性を利用して、シリコン基板と銀ペーストとの電気的接触を得る方法が用いられている。
【００１９】
一方、半導体基板１１において受光面と対向する面である裏面には、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アルミニウム電極７が設けられ、また表銀バス電極６と同一方向に延在して銀材料からなる裏銀電極８が設けられている。そして、裏アルミニウム電極７と裏銀電極８とにより第２電極である裏面側電極１３が構成される。また、裏アルミニウム電極７には、半導体基板１１を通過する長波長光を反射させて発電に再利用するＢＳＲ（Back  Surface  Reflection）効果も期待している。
【００２０】
また、半導体基板１１の裏面側の表層部には、高濃度不純物を含んだＢＳＦ（Back  Surface  Field）であるｐ＋層９が形成されている。ｐ＋層９は、ＢＳＦ効果を得るために設けられ、ｐ型層である半導体基板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中の電子濃度を高めるようにする。
【００２１】
このように構成された太陽電池セル１は、受光面の面方向における外形形状が疑似四角形状、より具体的には疑似長方形状とされている。そして、太陽電池セル１は、疑似正方形状を有する太陽電池セルが、外形形状において対向する一対の辺が伸長する方向に沿って２等分に分割されたサイズおよび形状を有するハーフカットセルである。疑似正方形状を有する太陽電池セルにおける正方形状の１辺の長さをＬとすると、太陽電池セル１の長方形状における長辺の長さはＬ、長方形状における短辺の長さはＬ／２である。疑似四角形状とは、四角形状において四隅の部分が面取りされている状態を意味する。疑似正方形状とは、正方形状において四隅の部分が面取りされている状態を意味する。太陽電池セル１の外形形状の疑似長形状とは、長方形状において四隅のうち、長方形状における１つの長辺の両端に位置する一対の角部が面取りされている状態を意味する。
【００２２】
一般的な太陽電池セルは、正方形状の外形の四隅の部分が面取りされている。面取りは、たとえば４５°面取りまたは丸み面取りである。丸み面取りは、積極的に形成した物ではなく、外形形状が円形のシリコンウエハをできるだけ有効に使用するために生じる形状である。太陽電池セル１は、長方形状における１つの長辺の両端に位置する一対の角部が面取りされて面取り部１５ａ、面取り部１５ｂとされている。表銀グリッド電極５は、長方形状における長辺が伸長する方向に沿って配置されている。表銀バス電極６は、長方形状における短辺が伸長する方向に沿って配置されている。
【００２３】
そして、太陽電池セル１は、結晶欠陥と外観との検査の結果、仕様を満足していない半導体ウエハを用いて作製された太陽電池セルである。すなわち、太陽電池セル１は、通常は太陽電池セルの製造ラインへは投入されないスクラップウエハを用いて作製された太陽電池セルである。
【００２４】
以下、本実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造方法について図面に沿って説明する。図４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造工程の一例を説明するフローチャートである。図５〜図１１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造工程の一例を説明する断面図である。
【００２５】
まず、ステップＳ１０において、半導体ウエハであるシリコンウエハの加工が行われる。以下では、シリコンウエハをウエハと呼ぶ。ウエハの加工では、まず、溶融させたシリコン融液を成長させて得られたｐ型単結晶インゴットが、直径が均一になるよう外周が研削される。その後、ワイヤーソーを用いて厚さ０．２ｍｍ程度のウエハが、単結晶インゴットからスライスされ、所望の外形形状に切断される。本実施の形態１では、ウエハは、面方向における外形形状が正方形状を有し、外形の四隅の部分が面取りされている疑似正方形状に切断される。すなわち、ウエハは、多角形形状に切断される。なお、ウエハの形状は、外形の四隅の部分が面取りされていない完全な四角形状であってもよい。
【００２６】
つぎに、前工程までにおけるウエハ表面上の付着物を取り除くために、ウエハの表面が洗浄される。これにより、例えば１７０μｍ厚〜２３０μｍ厚程度の、アズスライスウエハであるｐ型単結晶シリコンウエハが得られる。本実施の形態１において、ｐ型単結晶シリコンウエハは、面方向における外形形状が正方形状を有し、外形の四隅の部分が面取りされた疑似正方形状を有する。
【００２７】
つぎに、ステップＳ２０において、ウエハの結晶欠陥と外観との検査が検査装置を用いて行われる。結晶欠陥の検査では、たとえばＸ線を用いた欠陥検査により、ウエハ内のボイド欠陥による結晶不良が検出される。外観の検査では、たとえばレーザを用いた表面検査により、ウエハにおける汚れ、チッピング、傷などの外観不良が検出される。
【００２８】
つぎに、ステップＳ３０において、検査対象のウエハの検査においてウエハが既定の仕様を満たすか否かが判断される。ステップＳ３０において、検査装置は、検査対象のウエハにおいて結晶欠陥不良に関する既定の判定基準に基づいたボイド欠陥による結晶欠陥不良を検出した場合には、すなわちウエハが既定の仕様を満たさない場合には（ステップＳ３０、Ｎｏ）、検出された結晶欠陥不良についてのデータを部分正常ウエハ判定装置に入力する。結晶欠陥不良に関する既定の判定基準は、予め検査装置に保持される。検査装置から部分正常ウエハ判定装置に入力される結晶欠陥不良についてのデータには、検出された結晶欠陥不良のウエハの面内における位置のデータである結晶欠陥不良位置データが含まれる。
【００２９】
また、ステップＳ３０において、検査装置は、検査対象のウエハにおいて外観不良に関する既定の判定基準に基づいた汚れ、チッピング、傷などの外観不良を検出した場合には、すなわちウエハが既定の仕様を満たさない場合には（ステップＳ３０、Ｎｏ）、検出された外観不良についてのデータを部分正常ウエハ判定装置に入力する。外観不良に関する既定の判定基準は、予め検査装置に保持される。検査装置から部分正常ウエハ判定装置に入力される外観不良についてのデータには、検出された外観不良のウエハの面内における位置のデータである外観不良位置データが含まれる。
【００３０】
つぎに、ステップＳ３０において、ウエハが既定の仕様を満たさない場合は（ステップＳ３０、Ｎｏ）、ステップＳ１２０において、部分正常ウエハ判定装置は、ウエハの面内においてハーフ正常領域が存在するか否かを判定し、ハーフ正常領域を有する部分正常ウエハを選択する。ハーフ正常領域は、疑似正方形状の面内におけるウエハの中心を通る仮想線に沿って、且つウエハの疑似正方形状の外形において対向する一対の辺が伸長する方向に沿って、ウエハの面内が２等分に分割された領域のうちの一方の領域であって、結晶欠陥不良および外観不良が検出されていない連続した領域である。したがって、ハーフ正常領域が存在する場合は、結晶欠陥と外観との検査の結果、既定の仕様を満足していない領域が、ウエハの面内における全領域ではなく、ウエハの面内における半分未満の領域となっている場合である。
【００３１】
部分正常ウエハ判定装置は、欠陥検査装置および表面検査装置から入力された結晶欠陥不良位置データおよび外観不良位置データに基づいて、ウエハの面内においてハーフ正常領域が存在するか否かを判定する。また、部分正常ウエハ判定装置は、不良に関するデータが欠陥検査装置および表面検査装置の一方のみから入力されている場合、すなわち、結晶欠陥不良および外観不良のうち一方のみがウエハで検出されている場合には、入力された一方の不良についてのデータに基づいてウエハの面内においてハーフ正常領域が存在するか否かを判定する。
【００３２】
ステップＳ１２０において、ウエハの面内においてハーフ正常領域が存在する場合には（ステップＳ１２０、Ｙｅｓ）、ハーフ正常領域を有するウエハを選択して次工程のステップＳ４０に進める。これにより、図５に示すようにｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２が得られる。この場合、ｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２の面内においては、ハーフ正常領域を含む、結晶欠陥不良および外観不良が検出されていない連続した領域が存在する。また、ウエハの面内におけるハーフ正常領域の位置に関するハーフ正常領域位置情報を保持しておく。これにより、ステップＳ４０以降の工程において、ハーフ正常領域の位置に処理を行う工程においてハーフ正常領域位置情報を使用することができる。すなわち、ステップＳ１８０、ステップＳ９０の電極の形成工程、およびステップＳ１１０の切断工程において、ハーフ正常領域の位置を特定して処理を行うことができる。
【００３３】
一方、ステップＳ１２０において、ウエハの面内においてハーフ正常領域が存在しない場合には（ステップＳ１２０、Ｎｏ）、ステップＳ１３０において、ウエハがスクラップウエハとしてリサイクルされる。この場合、疑似正方形状の面内におけるウエハの中心を通る仮想線に沿って、且つウエハの疑似正方形状の外形において対向する一対の辺が伸長する方向に沿って、ウエハの面内が２等分に分割された領域のうちの両方の領域に結晶欠陥不良または外観不良が存在する。
【００３４】
図１２は、本発明の実施の形態１にかかるハーフ正常領域を説明するためのウエハ２１の平面図である。ウエハ２１は、ステップＳ３０において、既定の仕様を満たさないウエハである。ウエハ２１は、面方向における外形形状が疑似正方形状であり、外形の四隅の角部が面取りされて面取り部１５ａ、面取り部１５ｂ、面取り部１５ｃ、面取り部１５ｄとされており、疑似正方形状の１辺の長さがＬとされる。ウエハ２１には、面内において既定の仕様を満たさない結晶欠陥不良３１および外観不良３２が存在する。
【００３５】
図１２において、疑似正方形状の面内におけるウエハ２１の中心２１ａを通り、且つウエハ２１の疑似正方形状の外形において対向する一対の辺２２、辺２３が伸長する方向、すなわち図１２におけるＸ方向に沿った仮想線Ｂ−Ｂでウエハ２１の面内が２等分に分割された領域のうち、辺２２側の一方の２等分領域Ｗｈｙがハーフ正常領域である。ここで、辺２２と仮想線Ｂ−Ｂの距離はＬ／２である。
【００３６】
また、図１２において、正方形状の面内におけるウエハ２１の中心２１ａを通り、且つウエハ２１の正方形状の外形において対向する他の一対の辺２４、辺２５が伸長する方向、すなわち図１２におけるＹ方向に沿った仮想線Ｃ−Ｃでウエハ２１の面内が２等分に分割された領域のうち、辺２５側の一方の２等分領域Ｗｈｘがハーフ正常領域である。
【００３７】
図１２に示す例では、２つのハーフ正常領域がＸ方向とＹ方向との２つの方向において存在する。しかし、結晶欠陥不良３１および外観不良３２の位置によっては、ハーフ正常領域がＸ方向またはＹ方向の一方の方向のみにおいて存在する場合、またはハーフ正常領域が存在しない場合が発生する。
【００３８】
また、図１２におけるＹ方向において辺２２と結晶欠陥不良３１との間の、Ｙ方向における長さが正常長さＬｎとされた領域が、ハーフ正常領域を含んで、結晶欠陥不良および外観不良を含まないウエハ内正常領域Ｗｎである。すなわち、ウエハ内正常領域は、検査において結晶欠陥不良と外観不良とのうち少なくとも一方が検出されたウエハ２１において、疑似正方形状における一対の辺２４、２５の伸長方向において該一対の辺２４、２５の長さの半分以上であって、疑似正方形状における他の一対の辺２２，２３間の長さ未満の長さを有し、且つ疑似正方形状における他の一対の辺２２，２３の伸長方向における全長さにわたる領域である。そして、ウエハ内正常領域は、結晶欠陥不良または前記外観不良が検出されていない領域である。
【００３９】
一方、ステップＳ３０に戻って、検査装置は、検査対象のウエハにおいて既定の判定基準に基づいたボイド欠陥による結晶不良、および既定の判定基準に基づいた汚れ、チッピング、傷などの外観不良を検出しない場合には、ウエハが既定の仕様を満たすと判定する（ステップＳ３０、Ｙｅｓ）。そして、ステップＳ３０において、検査装置において、ウエハが既定の仕様を満たすと判定された場合には、次工程のステップＳ４０に進む。
【００４０】
以下のステップＳ４０以下の工程では、ステップＳ１２０において得られたウエハであるｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２を用いた太陽電池セルの製造方法について説明し、ステップＳ３０で得られたウエハであるｐ型単結晶シリコン基板を用いる場合については説明を省略する。
【００４１】
ステップＳ４０では、ステップＳ１２０において、ウエハの面内においてハーフ正常領域が存在すると判定されたウエハであるｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２に対して、図６に示すようにテクスチャー構造２ａを形成する。すなわち、アルカリ低濃度液にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を添加した溶液でｐ型単結晶シリコン基板の異方性エッチングを行ない、シリコン（１１１）面が出るようにｐ型単結晶シリコン基板の受光面側の表面に微小凹凸（テクスチャー）を形成してテクスチャー構造２ａを形成する。
【００４２】
つぎに、ステップＳ５０では、図７に示すように半導体基板２にｐｎ接合を形成する。すなわち、リン（Ｐ）等のＶ族元素を半導体基板２に拡散等させて半導体基板２の表面にｎ型不純物拡散層３を形成する。ここでは、両面にテクスチャー構造２ａを形成したｐ型単結晶シリコン基板に対して、熱拡散によりオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を拡散させてｐｎ接合を形成する。これにより、ｐ型単結晶シリコン基板の全面にｎ型不純物拡散層３が形成される。
【００４３】
この拡散工程では、ｐ型単結晶シリコン基板を、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスと窒素ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気中で、気相拡散法により８００℃〜９００℃程度の高温で熱拡散させて、ｐ型単結晶シリコン基板の表面層にリン（Ｐ）が拡散したｎ型不純物拡散層３を一様に形成する。半導体基板２の表面に形成されたｎ型不純物拡散層３のシート抵抗の範囲が３０Ω／□〜８０Ω／□程度である場合に良好な太陽電池の電気特性が得られる。なお、イオン注入および熱処理を用いてｎ型不純物拡散層３を形成することも可能である。
【００４４】
つぎに、ステップＳ６０では、図８に示すように、ｐ型電極である裏面側電極１３とｎ型電極である受光面側電極１２とを電気的に絶縁するｐｎ分離を行う。ｎ型不純物拡散層３は、ｐ型単結晶シリコン基板の表面に一様に形成されるので、おもて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型電極である裏面側電極１３とｎ型電極である受光面側電極１２とを形成した場合には、ｐ型電極である裏面側電極１３とｎ型電極である受光面側電極１２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、ｐ型単結晶シリコン基板の端面領域に形成されたｎ型不純物拡散層３をドライエッチングによりエッチング除去してｐｎ分離を行う。このｎ型不純物拡散層３の影響を除くために行う別の方法として、レーザにより端面分離を行う方法もある。また、ｐ型単結晶シリコン基板において受光面側となる一面のみにｎ型不純物拡散層３を形成した場合には、このｐｎ分離の処理は不要である。
【００４５】
ここで、ｎ型不純物拡散層３の形成直後のｐ型単結晶シリコン基板の表面には拡散処理中に表面に堆積したガラス質である燐珪酸ガラス（ＰＳＧ：Phospho-Silicate  Glass）層が形成されているため、該燐珪酸ガラス層をフッ酸溶液等を用いて除去する。これにより、第１導電型層であるｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２と、該半導体基板２の受光面側に形成された第２導電型層であるｎ型不純物拡散層３と、によりｐｎ接合が構成された半導体基板１１が得られる。
【００４６】
つぎに、ステップＳ７０では、図９に示すように、光電変換効率改善のために、半導体基板１１における受光面側の表面、すなわちｎ型不純物拡散層３の表面に反射防止膜４を一様な厚みで形成する。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。反射防止膜４の形成は、プラズマＣＶＤ法を使用し、シラン（ＳｉＨ４）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスの混合ガスを原材料に用いて、３００℃以上、減圧下の条件で反射防止膜４として窒化シリコン膜を成膜形成する。屈折率は例えば２．０〜２．２程度であり、適切な反射防止膜厚は例えば７０ｎｍ〜９０ｎｍである。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の形成方法は、プラズマＣＶＤ法の他に蒸着法、熱ＣＶＤ法などを用いてもよい。なお、このようにして形成される反射防止膜４は絶縁体であることに注意すべきであり、受光面側電極１２をこの上に単に形成しただけでは、太陽電池セルとして作用しない。
【００４７】
つぎに、ステップＳ８０では、図１０に示すように、半導体基板１１の受光面である反射防止膜４上に、受光面側電極１２である表銀グリッド電極５と表銀バス電極６との形状に、ガラスフリットを含む電極材料ペーストである銀ペースト１２ａをスクリーン印刷によって塗布した後、銀ペースト１２ａを乾燥させる。ここで、焼成前の表銀グリッド電極５および表銀バス電極６の形成、すなわち銀ペースト１２ａの印刷は、半導体基板１１の受光面である反射防止膜４上の領域において、上述したステップＳ１２０で判定されたハーフ正常領域のみに対して行われる。すなわち、銀ペースト１２ａの印刷は、反射防止膜４上の領域において、図１２における２等分領域Ｗｈｙまたは２等分領域Ｗｈｘに対してのみ行われる。図１３は、本実施の形態１における半導体基板１１の受光面である反射防止膜４上におけるハーフ正常領域である２等分領域Ｗｈｙに対してのみ銀ペースト１２ａが印刷された状態を示す上面図である。
【００４８】
ハーフ正常領域における銀ペースト１２ａの印刷パターンは、結晶欠陥不良および外観不良の検査において既定の仕様を満たすと判定された通常のウエハの場合と同じ形状である。したがって、反射防止膜４上には、半分の領域のみに、通常のウエハの場合と同じ形状で銀ペースト１２ａが印刷される。
【００４９】
つぎに、ステップＳ９０では、図１０に示すように、半導体基板１１における裏面であるｐ型単結晶シリコン基板上に、スクリーン印刷によって、裏アルミニウム電極７の形状に電極材料ペーストであるアルミニウムペースト７ａを塗布し、さらに裏銀電極８の形状に電極材料ペーストである銀ペーストを塗布し、乾燥させる。なお、図中ではアルミニウムペースト７ａのみを示しており、銀ペーストの記載を省略している。ここで、焼成前の裏アルミニウム電極７および裏銀電極８の形成、すなわちアルミニウムペースト７ａおよび銀ペーストの印刷は、受光面側と同様に、半導体基板１１の裏面においてハーフ正常領域に対応する半分の領域のみに対して行われる。
【００５０】
半導体基板１１の裏面においてハーフ正常領域に対応する半分の領域におけるアルミニウムペースト７ａおよび銀ペーストの印刷パターンは、結晶欠陥不良および外観不良の検査において既定の仕様を満たすと判定された通常のウエハの場合と同じ形状である。したがって、半導体基板１１の裏面においては、ハーフ正常領域に対応する半分の領域のみに、通常のウエハの場合と同じ形状でアルミニウムペースト７ａおよび銀ペーストが印刷される。なお、電極材料であるペーストの半導体基板１１への配置の順番を、受光面側と裏面側とで入れ替えてもよい。また、半導体基板１１の受光面側および裏面側への電極ペーストの印刷は、ハーフ正常領域位置情報を使用することにより、半導体基板１１におけるハーフ正常領域の位置を特定して行うことができる。また、ハーフ正常領域位置情報を用いて、ハーフ正常領域の位置合わせ用のアライメントマークを予め半導体基板１１にアライメントマークを設けておき、該アライメントマークを用いてハーフ正常領域の位置を特定してもよい。
【００５１】
つぎに、ステップＳ１１０では、半導体基板１１の受光面側および裏面側の電極ペーストを６００℃〜９００℃程度で同時に焼成することで、半導体基板１１の表側では銀ペースト１２ａ中に含まれているガラス材料で反射防止膜４が溶融している間に銀材料がシリコンと接触し再凝固する。これにより、図１１に示すように、受光面側電極１２としての表銀グリッド電極５および表銀バス電極６とが得られ、受光面側電極１２と半導体基板１１のシリコンとの導通が確保される。このようなプロセスは、ファイヤースルー法と呼ばれる。
【００５２】
また、図１１に示すように、アルミニウムペースト７ａも半導体基板１１のシリコンと反応して裏アルミニウム電極７が得られ、かつ裏アルミニウム電極７の直下にｐ＋層９を形成する。また、銀ペーストの銀材料がシリコンと接触し再凝固して裏銀電極８が得られる。これにより、裏面側電極１３が得られる。なお、図中では表銀グリッド電極５および裏アルミニウム電極７のみを示しており、表銀バス電極６および銀ペースト８の記載を省略している。
【００５３】
つぎに、ステップＳ１１０では、半導体基板１１において受光面側電極１２と裏面側電極１３とが形成された、ハーフ正常領域に対応する領域を切断して切り出す。切断は、ハーフ正常領域位置情報を使用することにより、半導体基板１１におけるハーフ正常領域の位置を特定して行うことができる。図１４は、本実施の形態１の半導体基板１１において受光面側電極１２と裏面側電極１３とが形成されたハーフ正常領域である２等分領域Ｗｈｙを切断した状態を示す上面図である。また、図１２における２等分領域Ｗｈｘに受光面側電極１２と裏面側電極１３とを形成した場合には、２等分領域Ｗｈｘに対応する領域を切断して切り出す。切断後、半導体基板１１において結晶欠陥不良および外観不良の少なくとも一方が検出された領域を含む半分の領域は、スクラップウエハＷｓとしてリサイクルへ回される。
【００５４】
以上のような工程を実施することにより、図１〜図３に示す本実施の形態１にかかる太陽電池セル１を作製することができる。すなわち、ウエハの検査において結晶欠陥不良および外観不良の少なくとも一方が検出された領域を避けて、ハーフカットセルを作製することができる。したがって、結晶欠陥不良または外観不良が検出されたウエハにおいて、１枚全部をスクラップウエハとしてリサイクルに回すのではなく、ウエハの面内において欠陥が検出されていない領域を有効利用して太陽電池セルを作製できる。
【００５５】
なお、上記においては、受光面側電極１２と裏面側電極１３とを形成した後に、ハーフ正常領域を切断したが、以降の太陽電池セル１の製造ラインが対応可能な範囲で、ステップＳ４０以降のどの工程で実施しても問題ない。
【００５６】
また、検査装置は、欠陥検査装置と表面検査装置とに分割されていてもよい。また、部分正常ウエハ判定装置は、検査装置に組み込まれていてもよい。なお、部分正常ウエハ判定装置は、専用の装置により構成されてもよく、また、部分正常ウエハ判定装置としての機能を実現するコンピュータ装置により構成されてもよい。
【００５７】
部分正常ウエハ判定装置としての機能を実現するコンピュータ装置は、たとえばＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）などの表示装置、キーボードなどの入力装置、演算を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）などの不揮発性メモリ、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などの揮発性メモリ、表示装置に表示する表示画面を記憶する表示用メモリ、フラッシュメモリなどの着脱可能な外部メモリとのインタフェースである外部メモリインタフェース、外部機器との間で通信を行う通信インタフェースなどがバスを介して接続された構成を有する。そして、不揮発性メモリに格納された部分正常ウエハ判定装置としての処理手順が記述されたプログラムが揮発性メモリにロードされ、ＣＰＵによって実行される。
【００５８】
上述したように、本実施の形態１においては、結晶欠陥不良または外観不良の少なくとも一方が検出されて既定の仕様を満たさないウエハがハーフ正常領域を有する場合に、ハーフ正常領域を利用してハーフカットセルを作製できる。すなわち結晶欠陥不良または外観不良の少なくとも一方が検出されて既定の仕様を満たさないウエハにおいて、既定の仕様を満たさない領域がウエハの面内における全領域ではなく、ウエハの面内における半分未満の領域となっている場合に、既定の仕様を満たさない領域を避けて、ハーフカットセルを作製できる。したがって、本実施の形態１によれば、結晶欠陥不良検査および外観不良検査において既定の仕様を満たさないシリコンウエハを有効利用してハーフカットセルを作製できる。
【００５９】
実施の形態２．
実施の形態２では、結晶欠陥不良および外観不良がウエハの面内方向において一方向に寄っている場合について説明する。図１５は、本発明の実施の形態２にかかるハーフ正常領域を説明するためのウエハ４１の平面図である。ウエハ４１は、実施の形態１のステップＳ３０において、既定の仕様を満たさないウエハである。図１５においては、実施の形態１と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。
【００６０】
ウエハ４１は、面方向における外形形状が疑似正方形状とされ、外形の四隅の部分が面取りされており、疑似正方形状の１辺の長さがＬとされる。ウエハ４１では、既定の基準を満たさない結晶欠陥不良３１および外観不良３２が、ウエハ４１の面内において一方向側に、すなわち辺２２側に寄っている。また、図１５におけるＹ方向において辺２３と結晶欠陥不良３１との間の、Ｙ方向における正常長さＬｎは、３／４Ｌ程度の長さを有し、ハーフ正常領域に必要なＬ／２よりも長くなっている。また、図１５におけるＹ方向において辺２３と結晶欠陥不良３１との間であて、且つ疑似正方形状における一対の辺２２，２３の伸長方向における全長さにわたる領域が、結晶欠陥不良および外観不良を含まないウエハ内正常領域Ｗｎである。
【００６１】
図１６は、本実施の形態２にかかるウエハ４１におけるハーフ正常領域Ｗｈを示す上面図である。図１７は、本実施の形態２にかかる太陽電池セル４２が切り出された状態を示す上面図である。このようなウエハ４１を用いる場合には、図１６に示すようにウエハ内正常領域ＷｎのうちＹ方向における中央領域をハーフ正常領域Ｗｈとする。そして、実施の形態１のステップＳ８０およびステップＳ９０において、このハーフ正常領域Ｗｈに受光面側電極１２および裏面側電極１３を形成する。そして、実施の形態１のステップＳ１１０において、図１７に示すように受光面側電極１２および裏面側電極１３が形成されたハーフ正常領域Ｗｈを切断して切り出すことにより、本実施の形態２にかかる太陽電池セル４２を作製することができる。ウエハ４１において太陽電池セル４２が切り出された残り部分は、スクラップウエハＷｓとされる。
【００６２】
実施の形態１にかかる太陽電池セル１は、長方形状における１つの長辺の両端に位置する一対の角部が面取りされて面取り部１５ａ、面取り部１５ｂとされた疑似長方形状を有する。
【００６３】
一方、本実施の形態２にかかる太陽電池セル４２は、角部が面取り部とされていない、完全な長方形の外形形状を有する。そして、角部の外周縁部まで受光面側電極１２および裏面側電極１３が形成される。このため、本実施の形態２にかかる太陽電池セル４２は、実施の形態１にかかる太陽電池セル１よりも外形形状における短辺の長さを長く確保できるため受光面積を広く確保することができ、太陽電池セル１よりも発電量を増加させることができる。すなわち、太陽電池セル４２は、外形形状における短辺の長さがＬ／２より大とされることにより、太陽電池セル１よりも発電量を増加させることができる。
【００６４】
上述したように、本実施の形態２によれば、結晶欠陥不良検査および外観不良検査において既定の仕様を満たさないシリコンウエハを有効利用して作製したカットセルの発電量を増加させることができる。
【００６５】
なお、上述した実施の形態１および実施の形態２においては、ウエハ内正常領域Ｗｎのうちハーフ正常領域に受光面側電極１２および裏面側電極１３を形成し、ハーフ正常領域を切り出すことによりハーフカットセルを作製する場合について示した。
【００６６】
一方、長方形状のウエハ内正常領域Ｗｎのうち、短辺方向におけるハーフ正常領域よりも広い領域に受光面側電極１２および裏面側電極１３を形成し、該領域を切り出して太陽電池セルを作製することもできる。すなわち、実施の形態１および実施の形態２において、対向する一対の辺２４，２５の伸長方向においてハーフ正常領域よりも広い領域を有するウエハ内正常領域Ｗｎの領域に受光面側電極１２および裏面側電極１３を形成し、ウエハ内正常領域Ｗｎを切り出して太陽電池セルを作製する。すなわち、ウエハ内正常領域Ｗｎのうち、短辺の長さが長辺の１／２の長さよりも大であり且つ長辺の長さ未満である長方形状の領域を用いて太陽電池セルを作製する。これにより、結晶欠陥不良検査および外観不良検査において既定の仕様を満たさないシリコンウエハを有効利用して、ハーフカットセルよりも発電量の大きい太陽電池セルを実現できる。
【００６７】
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】
【００６８】
１，４２  太陽電池セル、２  半導体基板、２ａ  テクスチャー構造、３  ｎ型不純物拡散層、４  反射防止膜、５  表銀グリッド電極、６  表銀バス電極、７  裏アルミニウム電極、７ａ  アルミニウムペースト、８  裏銀電極、９  ｐ＋層、１１  半導体基板、１２  受光面側電極、１２ａ  銀ペースト、１３  裏面側電極、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ  面取り部、２１，４１  ウエハ、２１ａ  ウエハの中心、２２，２３，２４，２５  辺、３１  結晶欠陥不良、３２  外観不良、Ｂ，Ｃ  仮想線、Ｗｈ，Ｗｈｘ，Ｗｈｙ  ハーフ正常領域、Ｗｎ  ウエハ内正常領域、Ｗｓ  スクラップウエハ。
【図１】
2016110970.tif 000003
【図２】
2016110970.tif 000004
【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】
2016110970.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2016110970.tif 000015
【図１４】
2016110970.tif 000016
【図１５】
2016110970.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年12月16日(2016.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面方向において正方形状の外形形状を有する第１導電型の半導体ウエハに対して結晶欠陥不良と外観不良との検査を行う第１工程と、
前記検査において結晶欠陥不良と外観不良とのうち少なくとも一方が検出された前記半導体ウエハであって、前記結晶欠陥不良または前記外観不良が検出されていないウエハ内正常領域を有する部分正常半導体ウエハを選択する第２工程と、
前記選択された部分正常半導体ウエハにおいて受光面側となる一面に第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を形成する第３工程と、
前記不純物拡散層上における前記ウエハ内正常領域に受光面側電極を形成する第４工程と、
前記選択された部分正常半導体ウエハにおける前記一面と対向する他面上において前記ウエハ内正常領域に裏面側電極を形成する第５工程と、
前記第５工程の終了後に、前記部分正常半導体ウエハから前記ウエハ内正常領域を切り出す第６工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
【請求項２】
前記ウエハ内正常領域が、前記正方形状における一対の辺の伸長方向において前記一対の辺の長さの半分の長さを有し、且つ前記正方形状における他の一対の辺の伸長方向における全幅にわたる領域であるハーフ正常領域であること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項３】
前記ハーフ正常領域が、前記半導体ウエハの面内における中心を通る仮想線に沿って前記半導体ウエハの面内が２等分に分割された２つの領域のうちの一方の領域であること、
を特徴とする請求項２に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項４】
前記半導体ウエハは、前記正方形状の４つの角部が面取りされて面取り部とされた疑似正方形状の外形形状を有し、
前記ハーフ正常領域が、前記一対の辺の伸長方向において隣り合う２つの前記面取り部間に位置すること、
を特徴とする請求項２に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項５】
前記第４工程では、前記不純物拡散層上における前記ウエハ内正常領域のみに前記受光面側電極を形成すること、
を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項６】
前記第５工程では、前記選択された部分正常半導体ウエハにおける前記一面と対向する他面上において前記ウエハ内正常領域のみに裏面側電極を形成すること、
を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の太陽電池セルの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
ステップＳ１２０において、ウエハの面内においてハーフ正常領域が存在する場合には（ステップＳ１２０、Ｙｅｓ）、ハーフ正常領域を有するウエハを選択して次工程のステップＳ４０に進める。これにより、図５に示すようにｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２が得られる。この場合、ｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２の面内においては、ハーフ正常領域を含む、結晶欠陥不良および外観不良が検出されていない連続した領域が存在する。また、ウエハの面内におけるハーフ正常領域の位置に関するハーフ正常領域位置情報を保持しておく。これにより、ステップＳ４０以降の工程において、ハーフ正常領域の位置に処理を行う工程においてハーフ正常領域位置情報を使用することができる。すなわち、ステップＳ８０、ステップＳ９０の電極の形成工程、およびステップＳ１１０の切断工程において、ハーフ正常領域の位置を特定して処理を行うことができる。
【国際調査報告】
2016110970.tif 000020
2016110970.tif 000021