(57)【要約】【課題】高効率の太陽電池を製造する際、表面からの入射光を効率よく内部に取り込む光閉じ込め効果を期待して、半導体基板表面に微細な凹凸構造を形成するが、この凹凸構造に受光面電極が形成されると、受光面電極と半導体基板との間で接触不良が起こりやすく、その結果、曲線因子が低下し、太陽電池の変換効率が低下する問題があった。【解決手段】プロセスが簡単で装置コストが安いインクジェット法でもって、受光面電極形成領域以外の半導体基板表面にのみ凹凸構造を有し、受光面電極形成領域には凹凸構造を有さない半導体基板を得ることができる。従って、比較的低コストにて、受光面電極と半導体基板とが接触不良を起こすことない高効率の太陽電池を製造することができる。【選択図】　図１
2004134499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹凸構造を有する半導体基板を有する太陽電池の製造方法において、
インクジェット法によって、半導体基板表面の所定領域にマスク剤を塗布してエッチング用マスクを形成する工程と、
該半導体基板表面をエッチング処理する工程と
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池の製造方法において、
前記エッチング用マスクは、レジストまたはポリイミドから成る有機物を含んで成ることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の太陽電池の製造方法において、
前記エッチング用マスクは、二酸化ケイ素、酸化チタンまたは酸化アルミニウムから成る酸化物を含んで成ることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法において、
エッチング処理する工程は、
酸溶液を用いて処理する工程、および
アルカリ溶液を用いて処理する工程
の内、少なくとも一方を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法において、
フッ酸、硝酸および燐酸の少なくとも１種を含んで成る酸溶液によって、エッチング処理を行うことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法において、
苛性ソーダ、苛性カリ、エチレンジアミンおよびヒドラジンの少なくとも１種を含んで成るアルカリ溶液によって、エッチング処理を行うことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項７】
表面に凹凸構造を有する半導体基板を有する太陽電池の製造装置であって、
半導体基板表面の受光面電極形成領域にマスク剤を塗布するために、
略一列に並んだ複数のノズルを少なくとも１列備えたインクジェットヘッドと、
半導体基板を支持する半導体基板支持手段と、
該インクジェットヘッドの該複数のノズルが並ぶ方向と略直角をなす方向に、該インクジェットヘッドおよび／または該半導体基板を相対的に移動させる移動手段と、
を備えたことを特徴とする太陽電池の製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載の太陽電池の製造装置において、
前記インクジェットヘッドに対する前記半導体基板の相対的な移動方向に関して、該インクジェットヘッドより上流側に設けられた半導体基板調整手段を更に備えており、
該半導体基板調整手段は、該インクジェットヘッドに対する該半導体基板の位置および／または角度を調整することを特徴とする太陽電池の製造装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の太陽電池の製造装置において、
前記インクジェットヘッドに対する前記半導体基板の相対的な移動方向に関して、該インクジェットヘッドより上流側に設けられている、該半導体基板の形状を測定する形状測定手段と、
該形状測定手段からの信号に基づいて、前記半導体基板調整手段および／または該インクジェットヘッドのノズルの動作を、制御するコントロール手段と
を更に備えたことを特徴とする太陽電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池の製造方法およびその製造装置に関しており、より詳細には、高い変換効率を有する太陽電池を製造する方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池の構成を図３に示す。従来の太陽電池の製造法は、主にｐｎ接合形成、反射防止膜形成、ならびに裏面および受光面等の電極形成から成り立っている。まず、ｐ型半導体基板１の表面側に、三塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ３）等の熱拡散を行うことによって、ｎ型半導体層２を形成させ、ｐｎ接合を形成する。そして、裏面側において全面にアルミ（Ａｌ）ペーストを印刷、焼成することにより、裏面電極５を形成し、半導体基板の内部にｐ＋の裏面電界（またはバックサーフェイスフィールド、ＢＳＦ：Ｂａｃｋ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｆｉｅｌｄ）層４を形成する。更に、受光面となる半導体基板表面においては、全面にわたって結晶欠陥のパッシベーション（または結晶欠陥の不活性化）のために、例えば熱酸化によるＳｉ−ＳｉＯ２表面を形成したり、入射する光の表面反射を低減させるために、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜または酸化チタン（ＴｉＯ２）膜等の反射防止膜３を形成する。その後、銀ペーストを用いて、反射防止膜３の上から直接、所望のパターンになるようにスクリーン印刷法等によって、反射防止膜３を通ってｎ型半導体層２の表面に達する受光面電極６を形成する。なお、この受光面電極６とは、光起電力を取り出すための多くの細いフィンガー電極と光起電力を集めて外部に取り出す太いバスバーとから成るものである。
【０００３】
太陽電池の高い性能を得るには、表面での光の反射ロスを低く抑え、入射する光を効率よく太陽電池内に取り込む必要があり、上述のような反射防止膜３を形成する以外に、受光面となる半導体基板表面に微細なピラミッド状の凹凸構造（またはテクスチャ構造）を形成することがある。半導体基板表面に凹凸構造があると、半導体基板表面に入射した光が透過および反射を繰り返すことになり、フラットな半導体基板表面よりも多くの光を太陽電池内に取り込む効果（光閉じ込め効果）が期待される。
【０００４】
半導体基板表面に微細な凹凸構造を形成する方法として、例えば、単結晶半導体基板では、アルカリ溶液によって結晶面におけるエッチング速度の違いを利用して、凹凸構造を形成する方法がある。また、多結晶半導体基板では、例えば、半導体基板表面に機械的にＶ溝を形成する方法（例えば、特公平７−１０５５１８号公報参照）、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって微細な凹凸構造を形成する方法（例えば、特開平１１−１７２０２号公報参照）、もしくは、湿式エッチング法でエッチング液の組成等を調整することによって、結晶面に依存せずに微細な凹凸構造を形成する方法等がある（例えば、特開平１０−３０３４４３号参照）。
【０００５】
ここで、受光面電極の形成領域に微細な凹凸構造が形成されていると、スクリーン印刷法等による受光面電極の形成の際に、Ａｇペースト等の電極ペースト剤を凹部において十分に埋め込むことができず、受光面電極と半導体基板との間で接触不良が起こり易く、曲線因子が低下して太陽電池の変換効率が低下するという不都合がある。一方、凸部においては電極ペースト剤の厚さが薄くなり、均一な膜厚さの受光面電極を形成することが困難となる。従って、受光面電極の形成領域は、凹凸構造のないことが望まれる。
【０００６】
そこで、受光面電極の形成領域に凹凸構造を形成しない方法として、フォトリソグラフィー技術を用いて、エッチング用マスクを形成した後、混酸溶液、アルカリ溶液等を用いて、エッチング用マスク以外の半導体基板表面をエッチングする方法がある。しかしながら、このフォトリソグラフィー技術は、露光装置等が非常に高価なのでコスト的に問題がある共に、レジスト塗布、露光、現像等のプロセスが複雑となる問題がある。
【０００７】
なお、凹凸構造領域に受光面電極を形成させる際の上述のような問題点を直接的に解決する方法として、真空蒸着法またはスパッタ法等を受光面電極の形成に用いる方法があるが、装置が高価であり、成膜後にパターニングする工程が追加的に必要となる問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特公平７−１０５５１８号公報
【特許文献２】
特開平１１−１７２０２号公報
【特許文献３】
特開平１０−３０３４４３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、受光面電極の形成領域以外に凹凸構造を有する半導体基板を製造することによって、比較的低コストにて高効率の太陽電池を製造する方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の課題は、そのような製造方法を実施するのに適した比較的量産性の良い太陽電池の製造装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を達成するため、本発明の太陽電池の製造方法は、
インクジェット法によって、半導体基板表面の所定領域にマスク剤を塗布してエッチング用マスクを形成する工程と、
該半導体基板表面をエッチング処理する工程と、
該エッチング用マスクを取り除いた領域に受光面電極を形成する工程と
を含むことを特徴としている。
【００１２】
本発明の方法では、半導体基板に対してエッチング液およびマスク剤を用いる。まず、マスク剤を半導体基板表面に塗布し、それを乾燥させることによってエッチング用マスクを形成する。その後、エッチング液で半導体基板表面をエッチング処理するが、エッチング用マスクで覆われた領域は、エッチング液の影響を受けない一方、その領域以外の半導体基板表面は、エッチング液の影響を受ける。従って、エッチング用マスクで覆われた領域以外の半導体基板表面に微細な凹凸構造が形成されることになる。その後、エッチング用マスクで覆われていた半導体基板表面にフィンガー電極およびバスバー等の受光面電極を形成する。従って、本発明の「所定領域」とは、半導体基板表面の受光面電極形成領域をいう。また、本発明の「エッチング用マスク」は、半導体基板表面の受光面電極形成領域をエッチング処理から保護するマスクであり、エッチング前後で、その受光面電極形成領域を変わることなく元の状態で保つ機能を有している。なお、本発明でいう「凹凸構造」とは、常套のエッチング処理によって、半導体基板表面に形成されるピラミッド状の凹凸構造をいう。
【００１３】
本発明は、インクジェット法を用いており、インクジェットヘッドのノズルからマスク剤を半導体基板表面に向かって吐出させることによって、半導体基板表面の所定領域にマスク剤を塗布している。本発明において、半導体基板は、太陽電池に一般に使用されるものであってよく、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）またはインジウム燐（ＩｎＰ）等から成るものである。
【００１４】
以下に、シリコン基板の場合を例にして、本発明を説明する。例えば、マスク剤は、レジスト、ポリイミドの前駆体等の有機物があり、また、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の酸化物を形成する有機金属等がある。なお、本明細書で用いられている「レジスト」とは、従来からフォトリソグラフィー用またはメッキ用として用いられているレジストを意味する。
【００１５】
マスク剤は、操作温度条件下においてインクジェットヘッドのノズルから吐出され、塗布されるのに適した粘性を有する必要がある。従って、マスク剤は、エッチング用マスクの形成工程時において、例えば、２〜２０ｃＰ、好ましくは５〜１５ｃＰの粘度を有する。
【００１６】
エッチング処理に用いるエッチング液は、半導体基板がエッチングされるものであればよく、例えば、シリコン基板では、フッ酸および硝酸のうち少なくとも１種を含んで成る混酸溶液等の酸溶液である。その他、そのような酸溶液には燐酸等がある。また、エッチング液は、少なくとも苛性ソーダおよび苛性カリのうち少なくとも１種を含んで成るアルカリ溶液、好ましくは苛性ソーダ溶液であってもよい。その他、そのようなアルカリ溶液としては、エチレンジアミンおよびヒドラジン等がある。
【００１７】
エッチング処理において、上述のような酸溶液またはアルカリ溶液を単独で用いてもよいが、酸溶液で処理した後、アルカリ溶液に浸漬することによって、エッチング処理を行うことも可能である。またその逆に、アルカリ溶液で浸漬した後に酸溶液で処理することも可能である。更に、本発明のエッチング処理では、上述のような湿式エッチング法の他に、ＲＩＥ法のようなドライエッチング法を用いることも可能である。
【００１８】
エッチング処理の後、半導体基板表面のエッチング用マスクは剥離される。例えば、レジストをエッチング用マスクとして使用した場合には、そのレジスト用剥離液でエッチング用マスクを剥離できる。ポリイミド等のように専用の剥離液がない有機材料をエッチング用マスクとして使用した場合には、酸素プラズマ或いはオゾン等の酸化雰囲気中で処理することにより、剥離することができる。また、ＳｉＯ２等の無機材料をエッチング用マスクとして使用した場合には、フッ酸等のシリコン材料がエッチングされず、マスクのみがエッチングされる溶液を用いることにより、剥離することができる。
【００１９】
なお、マスクを、半導体基板（即ち、シリコン基板）と同様にエッチングされる材料、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等で構成した場合には、フッ酸および硝酸のうち少なくとも１種を含んで成る混酸溶液の組成、濃度等の条件を選択すれば、エッチング処理時にエッチング用マスクも同時に除去することが可能となり、凹凸構造の形成工程とエッチング用マスクの剥離工程とを分けることなく、一つの工程で行なうことができる。
【００２０】
また、半導体基板のエッチング時に、エッチング用マスクの下部までエッチングされるようにオーバーエッチングすることにより、エッチング用マスクを半導体基板上から剥離することも可能であり、工程の簡略化が図られるとともに、剥離液等を考慮することなく、種々の材料でエッチング用マスクを形成することが可能となる。
【００２１】
本発明は、凹凸構造を半導体基板表面に有する太陽電池の製造方法の実施に使用できる太陽電池の製造装置を提供し、その製造装置は、半導体基板表面の受光面電極形成領域にマスク剤を塗布するために、
インクジェットヘッドと、
半導体基板を支持する半導体基板支持手段と、
インクジェットヘッドおよび／または半導体基板を相対的に移動させる移動手段と
を備えている。
【００２２】
インクジェットヘッドは、マスク剤を塗布するために、一般に略一列に並んだ複数のノズルを少なくとも１列有しており、半導体基板の上方に配置されている。また、インクジェットヘッドは、半導体基板の相対的な移動方向と略直角をなす方向の半導体基板表面長さに相当する領域を少なくとも塗布できるように、その方向に略一列に並んだ複数のノズルを有している。
【００２３】
この複数のノズルから成るノズルの列は、一列である必要はなく、複数のノズルの列を組み合せてもよい。同様に、インクジェットヘッドは、単一である必要はなく、複数のインクジェットヘッドを組み合わせたものであってもよい。
【００２４】
半導体基板は、例えば、チャック等の半導体基板支持手段によって下方より支持される。そして、移動手段を用いることによって、半導体基板は、列を成すべく複数のノズルが配置されている方向と略直角の方向において、インクジェットヘッドの下方を通過することになる。そして、半導体基板が、インクジェットヘッドの下方を通過する際に、インクジェットヘッドのノズルから、マスク剤が半導体基板表面に塗布され、そのマスク剤を乾燥させることによって、エッチング用マスクが半導体基板表面に形成される。ここで、移動手段とは、半導体基板を移動させるものであってもよいし、インクジェットヘッドを移動させるものであってもよい。更に、移動手段は、半導体基板およびインクジェットヘッドの双方を移動させるものであってもよく、インクジェットヘッドと半導体基板とが相対的に移動するものであればよい。
【００２５】
マスク剤を、インクジェットヘッドのノズルから半導体基板表面に対して垂直方向から吐出してもよいし、斜め方向から吐出してもよい。
【００２６】
ノズルからのマスク剤の吐出角度および／または吐出速度を制御すること、ならびに半導体基板支持手段および／またはインクジェットヘッドの移動を、制御することによって、所定形状のエッチング用マスクを形成することができる。従って、受光面電極に必要な領域にのみ、最低限必要な量のマスク剤を塗布できるので、無駄なく効率的にマスク剤を半導体基板に塗布することができ、低コストにて太陽電池を製造することが可能となる。
【００２７】
表面にエッチング用マスクを有する半導体基板をエッチング処理に付した後、そのエッチング用マスクを剥離液で剥離することによって、凹凸構造のない領域が、エッチング用マスクで覆われていた表面に残される。なお、この剥離液は、エッチング用マスクにのみ作用するものであり、半導体基板表面、従って、半導体基板表面の凹凸構造には影響を及ぼすものではない。
【００２８】
エッチング用マスクの剥離後、そのエッチング用マスクで覆われていた領域にフィンガー電極およびバスバー等の受光面電極が形成される。従って、マスク剤を塗布することにより形成されるエッチング用マスクの形状は、それらの受光面電極に適当な形状である。ノズルの先端形状、マスク剤の吐出速度および／または吐出角度、ならびにインクジェットヘッドに対する半導体基板の相対的な位置および／または角度等を調整することによって、任意の受光面電極の形状に適したエッチング用マスクを形成することが可能である。なお、一般的に、フィンガー電極として幅１００〜２００μｍ程度の細い電極が数多く形成され、また、バスバーとして幅１〜２ｍｍ程度の太い電極が２または３本程度形成されるので、それらの受光面電極の幅に相当する幅を有したエッチング用マスクを半導体基板表面に形成する。なお、実際的には、スクリーン印刷法等の受光面電極形成時に、受光面電極が若干の位置ずれを生じることがあるので、エッチング用マスクの幅を受光面電極幅より１〜２割程度広くして形成することが好ましい。
【００２９】
エッチング用マスクが形成された領域はエッチング処理の影響を受けることがないので、エッチング処理後、剥離液でエッチング用マスクを剥離することによって、エッチング用マスクで覆われていた領域以外のみに微細な凹凸構造を有し、エッチング用マスクで覆われていた領域には凹凸構造を有さない半導体基板が得られる。その後、その半導体基板の表面側には、三塩化ホスホリル等の熱拡散を行うことによって、ｎ型半導体層が形成されてｐｎ結合が形成される。そして、裏面側において全面にアルミペーストを印刷、焼成することによって、裏面電極が形成され、更に、半導体基板の内側にはｐ＋の裏面電界層が形成される。そして、表面側に反射防止膜を形成した後、スクリーン印刷法等によって、凹凸構造がない半導体基板表面に、フィンガー電極およびバスバー等の受光面電極が形成される。
【００３０】
従って、受光面電極形成領域には、凹凸構造が存在しないので、受光面電極と半導体基板との間で接触不良を起こすことはなく、曲線因子が低下して太陽電池の変換効率が低下するという不都合が回避される。
【００３１】
好ましくは、上述の半導体基板を有する太陽電池の製造装置は、
インクジェットヘッドに対する半導体基板の位置および／または角度を調整する半導体基板調整手段を備えており、また、
半導体基板の形状を測定する形状測定手段と、
形状測定手段からの信号に基づいて、半導体基板調整手段および／またはインクジェットヘッドのノズルの動作を、制御するコントロール手段と
を備えている。
【００３２】
インクジェットヘッドに対して半導体基板の位置および／または角度を調整する手段は、半導体基板の相対的な移動方向に対してインクジェットヘッドより上流側に設けられており、例えば、複数の異なる形状の半導体基板が本装置に供給される場合でも、または、半導体基板が水平等でなく不適当な供給状態にある場合でも、半導体基板がインクジェットヘッドの下方で塗布に適した状態になるように、半導体基板の位置および／または角度を塗布前に適宜調整することができ、従って、エッチング用マスクの形成工程の効率化が図れる。
【００３３】
半導体基板の形状を測定する形状測定手段は、半導体基板の相対的な移動方向に対してインクジェットヘッドより上流側に設けられており、半導体基板の外形寸法を測定することができる。従って、太陽電池を量産する際、各々の半導体基板の外形寸法にバラツキがある場合でも、測定された外形寸法データの信号を基に、コントロール手段が、半導体基板の位置および／もしくは角度を調整する半導体基板調整手段を制御することによって、ならびに／または、インクジェットヘッドのノズル動作を制御することによって、各々の半導体基板の所定領域にマスク剤を塗布することができる。
【００３４】
なお、半導体基板の外形寸法のバラツキが十分に小さい場合には、形状測定手段を用いることなく、半導体基板の位置および／または角度を調整する手段だけで、インクジェットヘッドに対する半導体基板の相対位置および／または相対角度を一定にすることができ、従って、コントロール手段が、半導体基板調整手段および／またはノズル動作を制御することなく、受光面電極形成領域を保護するエッチング用マスクの形成領域を各半導体基板にて略一定にすることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の太陽電池の製造方法および製造装置を説明する。
【００３６】
図１は、本発明によって半導体基板表面の所定領域に微細な凹凸構造を形成する工程の一態様を示す。図１（ａ）に示すように、半導体基板１として、例えば略正方形状のｐ型多結晶シリコン半導体基板を用いる。
【００３７】
マスク剤塗布装置を用いて、図１（ｂ）に示すように、半導体基板１の表面にマスク剤である塗布液１３をインクジェットヘッドのノズル１２から吐出させ、半導体基板１の表面に塗布液１３を塗布する。その後、塗布液１３の溶媒成分を気化させ、図１（ｃ）に示すような、エッチング用マスク１４を形成する。
【００３８】
次に、苛性カリ溶液中で、エッチング用マスク１４を表面に有した半導体基板１をエッチング処理することによって、図１（ｄ）に示すように、エッチング用マスク１４で覆われた領域以外に微細な凹凸構造を形成する。その後、エッチング用マスク１４の剥離液でエッチング用マスク１４を剥離することによって、図１（ｅ）に示すように、エッチング用マスク１４で覆われた領域以外に微細な凹凸構造１５を有する半導体基板を得る。
【００３９】
その後、例えば図３を参照して説明したような常套の方法によって、ｐｎ接合、反射防止膜３、裏面電極５、ＢＳＦ層４、および受光面電極６を形成して、図１（ｆ）に示すような太陽電池を得る。
【００４０】
図２において、本発明のマスク剤塗布装置を説明する。本塗布装置は、半導体基板チャック２１、インクジェットヘッド２２および半導体基板形状測定器２３を備えている。インクジェットヘッド２２および半導体基板形状測定器２３は装置に固定されており、半導体基板チャック２１は、半導体基板１を下方より支持しており、半導体基板１を水平方向に移動させる。
【００４１】
本発明のマスク剤塗布装置を運転させた一態様として、まず、半導体基板１を、インクジェットヘッドのノズルが並ぶ方向と略直角をなす方向に移動させることによって、半導体基板形状測定器２３に通過させ、その通過中において半導体基板形状測定器２３によって半導体基板の外形寸法を測定する。その後、半導体基板１をインクジェットヘッド２２の下方を通過させるが、その通過中において塗布液１３をインクジェットヘッド２２のノズルから吐出することによって、塗布液１３を半導体基板１に塗布する。なお、半導体基板形状測定器２３で測定した半導体基板の外形寸法データを基に、コントロール手段がインクジェットヘッド２２を制御することによって、半導体基板１の所定の領域、即ち、受光面電極形成領域に塗布液１３が塗布される。簡略化のために、図２では線状のエッチング用マスクを示しているが、ノズルの先端形状を変えること、または、ノズルからの吐出タイミング、吐出角度、吐出速度、もしくは本発明のインクジェットヘッドに対する半導体基板の相対的な移動等を種々に制御することによって、任意の複雑なパターンを有するエッチング用マスクを作成できることは明らかである。
【００４２】
このような本発明の太陽電池の製造方法および製造装置は、特に半導体基板の受光面電極の形成領域にエッチング用マスクを形成することを特徴とする太陽電池の製造方法および製造装置を特徴とするものであり、例えば、ｐｎ接合、反射防止膜、もしくは電極等の構造、または、それらの製造方法および製造装置を限定するものではない。
【００４３】
また、本発明の太陽電池の製造方法および製造装置は、特に、半導体基板表面の受光面形成領域をエッチング処理から保護するマスクを形成するのに好適であるが、そのような領域を保護する目的に限られず、本発明の属する技術分野または他の技術分野において、特定の領域を保護するマスクを形成することにも適用できる。
【００４４】
【実施例】
半導体基板として、多結晶シリコン基板（１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．０４ｃｍ）を用いた。マスク剤塗布装置として、既存のインクジェットヘッドを備えたインクジェット塗布装置を用いた。その塗布装置によって、半導体基板表面に、ポリイミド（常温にて約１０ｃＰの粘度）を塗布後、乾燥させることによって、フィンガー電極用として、幅が約１５０μｍ程度の細いエッチング用マスクを数多く形成し、また、バスバー用として、幅が約２ｍｍ程度の太いエッチング用マスクを２、３本形成した。
【００４５】
そして、エッチング液として、苛性カリの４．５モル％水溶液によって、多結晶シリコン基板をエッチング処理し、マスク形成領域以外の半導体基板表面に微小な凹凸構造を形成した。この後、酸素プラズマ中でポリイミドを除去することにより、エッチング用マスクを半導体基板表面から取り除いた。
【００４６】
以上により、エッチング用マスクで覆われていた領域に凹凸構造を有さず、エッチング用マスクで覆われていた領域以外に、凹凸構造を表面に有する半導体基板を得た。
【００４７】
その後、半導体基板の表面側において、三塩化ホスホリルを用いた熱拡散を行なうことによってｐｎ接合を形成した後、裏面側において、全面にアルミペーストを印刷、焼成することによって、裏面電極を形成し、更に、半導体基板の内部には、Ｐ＋の裏面電界を形成した。そして、表面側において、窒化シリコン膜の反射防止膜を形成した後、銀ペーストを用いたスクリーン印刷法によって、凹凸構造のない半導体基板表面に受光面電極として、幅１５０μｍのフィンガー電極および幅２ｍｍのバスバーを形成した。以上により、凹凸構造を半導体基板表面に有する太陽電池を得た。
【００４８】
そして、得られた太陽電池の特性を測定した。その結果を表２に示す。
【００４９】
（比較例）
本比較例では、半導体基板として、多結晶シリコン基板（１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．０４ｃｍ）を用いた。まず、半導体基板を苛性カリの４．５モル％水溶液に浸漬させることによって、半導体基板表面の加工変質層を除去するエッチング処理を行なった。その結果、ランダムな凹凸構造を全表面に有する半導体基板を得た。
【００５０】
その後、半導体基板の表面側において、三塩化ホスホリルを用いた熱拡散を行なうことによってｐｎ接合を形成した後、裏面側において、全面にアルミペーストを印刷、焼成することによって、裏面電極を形成し、更に、半導体基板の内部には、Ｐ＋の裏面電界を形成した。
【００５１】
そして、表面側において、窒化シリコン膜の反射防止膜を形成した後、上記実施例と同様の受光面電極を形成した。そして、得られた太陽電池の特性を測定した。その結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2004134499.tif 000003
【００５３】
表１に示すように、従来技術と比較して、本発明によって製造された太陽電池の受光面表面には、エッチング処理により微細な凹凸構造が形成されているが、インクジェット法により、その受光面表面の受光面電極形成領域にエッチング用マスクが形成されたことから、受光面電極形成領域には凹凸構造が存在せず、半導体基板と受光面電極との間での接触不良が回避されているので、曲線因子が増加し、変換効率が向上した。以上より、本発明の製造方法および製造装置で製造した太陽電池では、高価な設備を用いることなく、インクジェット法によるエッチング用マスクの形成工程を追加しただけで、比較的低コストで高効率の太陽電池を得ることができた。
【００５４】
なお、上述の実施例では、半導体基板１として略正方形状の多結晶シリコン半導体基板を用いたが、本発明の効果は、そのような半導体基板の形状、結晶の種類に制限されていない。
【００５５】
更に、上述の実施例においては、受光面電極が形成される領域に、エッチング用マスクを形成したが、そのような受光面電極形成領域以外の領域にもエッチング用マスクを形成することが可能であり、例えば、その受光面電極形成領域以外の凹凸構造形成領域に、凹凸構造形成用としてのエッチング用マスクを形成することができ、従って、そのマスクによって微細な凹凸構造を形成することができる。なお、ここでいう凹凸構造形成用のエッチング用マスクとは、エッチング処理から半導体基板表面を保護することによって、凹凸構造の凸部を、そのマスク下の領域に形成させるものであり、従って、ここでいう凹凸構造とは、エッチング用マスクで覆われていた領域に形成されると凸部と、そのエッチング用マスクで覆われていなかった領域に形成される凹部とから成る微細な凹凸構造をいう。
【００５６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明による太陽電池の製造方法は、複雑なプロセスで高価な装置設備を用いるフォトリソグラフィー技術を用いることなく、プロセスが簡単で装置コストが安いインクジェット法でもって、受光面電極形成領域以外にのみ凹凸構造を有し、受光面電極形成領域には凹凸構造を有さない半導体基板を得ることができる。従って、比較的低コストにて、受光面電極と半導体基板とが接触不良を起こすことない高効率の太陽電池を形成することができる。また、本発明の太陽電池の製造装置は、インクジェットヘッド、半導体基板支持手段、およびインクジェットヘッドと半導体基板とを相対的に移動させる移動手段、半導体基板調節手段等を備えていることから、太陽電池を量産する際、例えば、複数の異なる形状の半導体基板が本装置に供給される場合、または、半導体基板が水平でない等、不適当な供給状態にある場合でも、所定の受光面電極形成領域にエッチング用マスクを形成できる量産性に優れた製造装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池の製造方法の一実施形態を模式的に断面図により示す。
【図２】本発明の太陽電池の製造装置の一実施態様を模式的に斜視図により示す。
【図３】太陽電池の構造を模式的に断面図により示す。
【符号の説明】
１…半導体基板（ｐ型半導体基板）、２…ｎ型半導体層、３…反射防止膜、４…ｐ＋の裏面電界層（ＢＳＦ層）、５…裏面電極、６…受光面電極、１２…インクジェットヘッドのノズル、１３…塗布液（マスク剤）、１４…エッチング用マスク、１５…微細な凹凸構造、２１…半導体基板チャック、２２…インクジェットヘッド、２３…半導体基板形状測定器。
【図１】
2004134499.tif 000004
【図２】
2004134499.tif 000005
【図３】
2004134499.tif 000006