(57)【要約】【課題】熱酸化法のような高温プロセスを用いず、低温で熱酸化法と同程度の表面パッシベーション特性をもつ太陽電池の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の太陽電池の製造方法は、第一導電型のシリコン基板の受光面側に第二導電型の不純物をドーピングすることにより、ｐｎ構造を有したシリコン基板において、該基板の受光面側に、少なくとも酸素を含むガスを用いてプラズマ処理を行ない、該プラズマ工程の後に、酸化膜材料を含む塗料を塗布し、乾燥し、焼成して酸化膜を形成する工程をさらに行なうことを特徴とする。【選択図】　　　　図１
2004056057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型のシリコン基板の受光面側に第二導電型の不純物をドーピングすることにより、ｐｎ構造を有したシリコン基板において、
該基板の受光面側に、少なくとも酸素を含むガスを用いてプラズマ処理を行ない、その後、酸化膜材料を含む塗料を塗布し、乾燥し、焼成して酸化膜を形成する工程を行なうことを特徴とする、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記酸化膜材料の焼成を４００℃以上６００℃未満の温度で行なうことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記酸化膜材料の焼成を６００℃以上８００℃以下の温度で行なうことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
第一導電型のシリコン基板の受光面側に第二導電型の不純物をドーピングすることにより、ｐｎ構造を有したシリコン基板において、
該基板の受光面側に、酸化膜材料を含む塗料を塗布し、乾燥し、その後、シリコン基板の温度を３００℃以上７００℃以下で焼成しつつ、少なくとも酸素を含むガスを用いてプラズマ処理を行なうことを特徴とする、太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記酸化膜材料は、Ｘ−ＯＲまたはＸ−ＯＨを有する化合物であって、Ｘが、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕからなる群より選択され、Ｒが式ＣｎＨｍで表わされ、ただしｎおよびｍは整数である、化合物であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記酸化膜の膜厚は、以下の式で表わされることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
Ｔｈ＝λ／４ｎ
ただし、Ｔｈ：酸化膜の膜厚
λ：４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲における太陽光の波長
ｎ：酸化膜の屈折率
【請求項７】
前記酸化膜の塗布工程において、塗布の方式としてインクジェット方式を用いることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【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に関し、より詳細には、パッシベーション効果を改善したシリコン太陽電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン太陽電池の従来の製造方法について説明する。ｐ型シリコン基板の受光面側にｎ型不純物原子をドーピングし、ｎ型不純物領域であるｎ＋層を形成することによりｐｎ構造が形成される。その後、ｎ＋層上にパッシベーション膜および反射防止膜を成膜する。一般的に、パッシベーション膜は、熱酸化法による酸化シリコン膜が用いられ、反射防止膜はプラズマＣＶＤ法などによる酸化チタン膜や窒化シリコン膜が用いられる。
【０００３】
その後、フォトリソ工程によりパッシベーション膜および反射防止膜をパターンニングして、ｎ＋層と接続される上面電極を形成する。ｐ型シリコン基板の受光面の反対側の面には、高濃度のｐ型不純物領域であるｐ＋層を形成し、ｐ＋層下に裏面電極を形成する。
【０００４】
このような構造を持ったシリコン太陽電池に光が入射するとｐｎ接合面に光起電力が生じ、この起電力によって上面電極および裏面電極を介して負荷に電流が供給される。この工程の中でも、シリコン太陽電池の高効率化を図るための手法として、受光面側の少数キャリアの再結合を低下させるパッシベーション技術は非常に重要である。
【０００５】
基板表面のパッシベーションは、特開平５−４８１２３号公報で開示されているように、シリコン基板を８００℃以上の雰囲気中で熱酸化させて酸化シリコン膜を形成する方法が一般的である。また、この公報では、反射防止膜として酸化チタン膜を成膜している。
【０００６】
しかしながら、熱酸化法は表面のパッシベーション性が高いが、８００℃以上の高温が必要であり、高温によるドーパントの再拡散や熱酸化膜とシリコン基板との界面に大きな応力がかかる等の問題がある。また、熱酸化膜上に酸化チタンや窒化シリコンを成膜する場合、熱酸化膜よりも酸化チタンや窒化シリコンの方が屈折率が高いため、熱酸化膜が反射増加膜として機能してしまう問題もある。
【０００７】
また、上記従来の太陽電池の製法において、シリコン太陽電池の高効率化を図るための手法として、反射防止膜の成膜技術も非常に重要である。反射防止膜は前述のように太陽電池の受光面側に成膜されるが、大気の屈折率（＝１）以上シリコン太陽電池（＝３．５〜４）以下の屈折率を持つ材料を成膜すれば反射防止効果が得られるが、特に２程度の屈折率を持つ材料が最も反射防止効果が高く、酸化チタン、窒化シリコン、酸化タンタルなどの材料がこれに該当する。これらの材料の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などの真空装置を用いた方法がとられる。
【０００８】
しかしながら、これらの方法は、高真空を必要とするため、設備費用が高価である。また、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法では、チャンバ内に反応生成物に起因するパーティクルが発生するため、パーティクルがシリコン太陽電池に付着することによる太陽電池の効率低下、不良の発生、チャンバ内に堆積したパーティクルを除去するためのチャンバクリーニングが必要、などの問題点がある。さらに、チャンバ内に堆積したパーティクルを除去するためのチャンバクリーニングを必要とするため、生産時間が低下する。
【０００９】
この問題を解決する方法として、反射防止膜を真空装置を用いずに成膜する方法がある。たとえば、特開昭５８−２３４８６号公報では、酸化タンタル膜、酸化ニオブ膜のスピン法、スプレー法、ディップ法を用いて、金属酸化物ゾルを５００℃程度で熱処理することにより、金属酸化物ゲルを形成し、これを反射防止膜に用いる熱酸化法を開示している。また、特開２０００−３２７３１０では、金属酸化物ゾルを低温でプラズマ処理することにより、金属酸化物ゲルを形成し、これを反射防止膜に用いている。
【００１０】
しかしながら、これら２つの公報においては、表面のパッシベーション技術に関しては特に言及されておらず、受光面側の少数キャリアの再結合（パッシベーション特性）に関する改善はなされていないため、十分な太陽電池特性が得られない。金属酸化物ゾルを５００℃で熱処理する、または、低温でプラズマ処理することにより、金属酸化物ゲルを得るという方法は、プラズマＣＶＤ装置などのような高価な真空装置を必要としない点で容易に反射防止膜を形成できる点で利点があるが、これらの方法で太陽電池を製造した場合、表面パッシベーション効果がないため、キャリアの表面再結合が発生して、太陽電池とした際の効率が十分に高くならない。また、スピン法、スプレー法、ディップ法のいずれの方法を用いた場合でも塗布材料液の多くが無駄になり、材料の利用効率が非常に低い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、熱酸化法のような高温プロセスを用いず、低温で熱酸化法と同程度の表面パッシベーション特性をもつ太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。また、塗布膜を用いた場合でも表面パッシベーション効果を有し、そして反射防止効果をも有する太陽電池を製造する方法、さらには、塗布材料の利用効率を大幅に向上させた太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池の製造方法は、第一導電型のシリコン基板の受光面側に第二導電型の不純物をドーピングすることにより、ｐｎ構造を有したシリコン基板において、該基板の受光面側に、少なくとも酸素を含むガスを用いてプラズマ処理を行ない、その後、酸化膜材料を含む塗料を塗布し、乾燥し、焼成して酸化膜を形成する工程を行なうことを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、前記酸化膜材料の焼成を４００℃以上６００℃未満の温度で行なう。これにより、低温で酸化膜を形成でき、優れた反射防止効果を提供することができる。
【００１４】
好ましくは、前記酸化膜材料の焼成を６００℃以上８００℃以下の温度で行なう。これにより、膜中の酸素原子を利用した良好なパッシベーション効果を提供することができる。
【００１５】
本発明の別の太陽電池の製造方法は、第一導電型のシリコン基板の受光面側に第二導電型の不純物をドーピングすることにより、ｐｎ構造を有したシリコン基板において、該基板の受光面側に、酸化膜材料を含む塗料を塗布し、乾燥し、その後、シリコン基板の温度を３００℃以上７００℃以下で焼成しつつ、少なくとも酸素を含むガスを用いてプラズマ処理を行なうことを特徴とする。この方法により、酸化膜の形成およびパッシベーションを低温でかつ同時に行なうことができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、前記酸化膜材料は、Ｘ−ＯＲまたはＸ−ＯＨを有する化合物であって、Ｘが、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕからなる群より選択され、Ｒが式ＣｎＨｍで表わされ、ただしｎおよびｍは整数であり、主にＣｎＨ２ｎ＋１なる化合物である。
【００１７】
本発明において、好ましくは、前記酸化膜の膜厚は、以下の式で表わされる
Ｔｈ＝λ／４ｎ
ただし、Ｔｈ：酸化膜の膜厚
λ：４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲における太陽光の波長
ｎ：酸化膜の屈折率。
【００１８】
本発明において、好ましくは、前記酸化膜の塗布工程において、塗布の方式としてインクジェット方式を用いる。これにより、塗布材料の利用効率を大幅に向上することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の太陽電池の製造方法を図１および２を用いて説明する。図１は、本発明の太陽電池の製造方法において、各工程後の基板の構造を示す概略斜視図である。図２は、本発明の太陽電池の製造方法において、各工程後の基板内部の分子構造を示す概略断面図である。
【００２０】
図１（ａ）に示されるように、第一導電型のｐ型シリコン基板１１２の受光面側に、リン等のＶ族不純物をドーピングさせてｎ層を形成することにより第二導電型のｎ型シリコン基板１１３を形成し、ｐｎ接合を有したシリコン基板１１１を形成する。この場合、第一導電型のシリコン基板にｎ型のものを用い、ホウ素などのＩＩＩ族不純物をドーピングさせて第二導電型のｐ層を形成することによりｐｎ接合を形成してもよい。シリコン基板としては、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板のいずれも使用することができる。
【００２１】
このときのシリコン基板内部の分子構造は図２（ａ）に示される。図からわかるように、シリコン基板１１１の表面は、ＯＨまたはＯなどで終端されているか、またはダングリングボンドがある。図２において、○はダングリングボンドを示す。このダングリングボンドが多いと受光したときに発生するキャリアが捕捉されるため、太陽電池の変換効率が低下する。また、図２（ａ）中のＳｉ−ＯＨ結合は結合エネルギーが弱く、大気との接触や時間の経過により、ダングリングボンドになったり、またＯに置き換わって自然酸化膜が形成されることもある。
【００２２】
そこで、シリコン基板１１１の少なくとも受光面側に酸素を含むガスを用いたプラズマ処理を行なう。このようなプラズマ処理により発生した酸素ラジカルは、シリコン基板表面のダングリングボンドを終端するか、またはＯＨ基とおきかわってＳｉ−Ｏ結合を形成し、表面パッシベーション効果を示す。酸素プラズマ処理後の内部の分子構造を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）からわかるように、図２（ａ）では存在していたＳｉ−ＯＨ結合またはダングリングボンドが酸素ラジカルによって置換され、Ｓｉ−Ｏ結合に変化していることがわかる。酸素プラズマを発生させるための電源周波数は、シリコン基板の表面のダメージを低減するために、マイクロ波などの高い周波数を用いることが好ましい。また、使用するガスとして、酸素分子の分解効率をあげるために、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスを混合することが好ましい。
【００２３】
その後、上記シリコン基板の受光面側に塗布型の酸化膜材料１１４を塗布する。塗布後の基板の構造を図１（ｂ）に、その内部の分子構造を図２（ｃ）に示す。従来のように、塗布材料として、酸化チタン膜および窒化シリコン膜などのような材料を使用し、これらの塗布方法としてプラズマＣＶＤ法、スパッタ法などを使用することもできる。しかし、パッシベーション効果を向上させつつ、反射防止効果ももたらすために、本発明においては、塗布型の酸化膜材料である、Ｘ−ＯＲまたはＸ−ＯＨを有する化合物を使用することが好ましい。ただし、式中において、Ｘは、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕからなる群より選択され、Ｒは式ＣｎＨｍで表わされ、ただしｎおよびｍは整数であり、主にＣｎＨ２ｎ＋１である。本発明においては、この酸化膜材料を、エタノールなどの有機溶剤の混合剤または酢酸エチルなどと混合して塗料とすることにより使用することが好ましい。Ｘは、高い反射防止効果を有すること、また太陽電池中に拡散した場合、不純物として悪影響を与えないかまたは影響を小さくし、比較的安価であることから、ＳｉまたはＴｉあるいはこれらの混合物を使用することが好ましい。したがって、Ｘ−ＯＲまたはＸ−ＯＨを有する化合物としては、たとえば、テトラエトキシシランＳｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４、シリコンテトライソプロポキシドＳｉ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）４、チタンテトライソプロポキシドＴｉ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）４を直接、または、加水分解後有機溶剤に溶解したものが挙げられ、市販品としては、東京応化製ＯＣＤ、東京応化製ＭＯＦ−Ｔｉ等が挙げられる。また、塗布方法は、スピン法、スプレー法、ディップ法などの公知の方法を使用することが好ましい。
【００２４】
一例として、Ｘ−ＯＲまたはＸ−ＯＨを有する化合物を加水分解した後に有機溶剤に溶解させた場合の分子レベルでの変化を、Ｘ−ＯＲとしてＳｉ（ＯＲ）４を例にとって示すと、まず、加水分解により、Ｓｉ（ＯＲ）４＋４Ｈ２Ｏ→Ｓｉ（ＯＨ）４＋４ＲＯＨの反応が起こりＳｉ（ＯＨ）４を生成し、これがＳｉ（ＯＲ）４をポリマーを形成して、Ｒ−（Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ・・・）−ＯＨを生成する。これをエタノールなどの有機溶剤に溶解して使用することができるが、この例は、例示的に示したものであり、本発明においてはこれに限定されるものではない。
【００２５】
次に、大気中で８０℃から２００℃の範囲内の温度で乾燥することにより、塗布型の酸化膜材料中の有機溶剤（ＲＯＨ）を蒸発させる。Ｒは前述の通り、式ＣｎＨｍで表わされ、ただしｎおよびｍは整数であり、主にＣｎＨ２ｎ＋１である。したがって、ＲＯＨはたとえば、メタノールＣＨ３ＯＨ、エタノールＣ２Ｈ５ＯＨである。蒸発後の内部の分子構造を図２（ｄ）に示す。
【００２６】
次いで、大気中または窒素中で焼成を行なう。塗布型の酸化膜材料は、約３００℃以上に加熱されると、式（１）の反応により、この材料中のＯＨ基およびＯＲ基が、ＲＯＨになり蒸発する。
Ｘ−ＯＲ　＋　ＨＯ−Ｘ　→　Ｘ−Ｏ−Ｘ　＋　ＲＯＨ（蒸発）・・・（１）
このようにして、酸化膜材料を焼成してＲＯＨを蒸発させ、塗布型の酸化膜材料に基づく酸化膜１１５を形成する。このときの基板の構造を図１（ｃ）に示す。
【００２７】
この焼成工程において、焼成温度を４００℃以上にすると、上記の化学反応はほぼ完了し、塗布型の酸化膜材料は、Ｘ−Ｏ−Ｘ構造を主体とする膜を形成する。膜中のＯ原子が酸素プラズマ処理では終端されなかったシリコン基板表面のダングリングボンドと結合し始め、表面のパッシベーション効果を示す。しかし、４５０℃では、Ｏ原子とシリコン基板表面のダングリングボンドとの結合確率は低く、また、結合が弱いため、パッシベーション効果が小さい。したがって、焼成温度を６００℃以上にすることで、膜中のＯ原子に起因するパッシベーション効果を著しく向上させることができる。しかし、あまりにも高温で焼成すると、ドーパントの再拡散や熱酸化膜とシリコン基板との界面に大きな応力がかかる等の問題があるので、焼成温度は、８００℃以下にすることが好ましい。
【００２８】
上記に鑑みて、焼成温度を４００℃から６００℃の範囲として基板を焼成する。この場合の太陽電池内部の分子構造を図２（ｅ）に示す。図２（ｅ）に示されるように、膜中のＯ原子を利用した表面パッシベーション効果は得られないが、反射防止効果は高い。また、低温で工程を行なえる利点がある。図２（ｆ）は、焼成温度を６００℃から８００℃の範囲で焼成した場合の太陽電池内部の分子構造を示す。膜とシリコン基板との界面に大きな応力がかるという問題があるが、膜中のＯ原子を利用して高い表面パッシベーション効果を得ることができ、さらには反射防止効果が高い膜をも得ることができる。
【００２９】
上記酸化膜１１５の膜厚Ｔｈは、光の反射量を抑えるために以下の式を満たすような膜厚に設定することが好ましい。
Ｔｈ＝λ／（４ｎ）
ただし、式中において、λは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の太陽光波長であり、ｎは、酸化膜の屈折率である。
【００３０】
以上のようして、受光面側に電極を形成すると、次に反対側のｐ型のシリコン基板面にｐ＋層を形成し、その後、裏面電極を形成し、太陽電池とする。裏面電極は、たとえば、アルミペーストを焼成することによって形成される。
【００３１】
その後、図１（ｄ）に示されるように、フォトリソ工程などを用いて酸化膜１１５をパターニングしてパターニングされた酸化膜１１６を形成し、図１（ｅ）に示されるように、そのパターニングされた酸化膜１１６適合するように表面電極１１７を形成する。
【００３２】
本実施形態においては、酸素プラズマ処理を行ない、塗布型の酸化膜材料を塗布、乾燥および焼成して酸化膜を形成した後に、表面電極および裏面電極はを形成したが、酸素プラズマ処理を行なった後に、塗布型の酸化膜材料を塗布、乾燥および焼成する工程を行なっていれば、電極の形成工程は、順序を問わない。たとえば、裏面電極を形成した後に、酸素プラズマ処理を行ない、塗布型の酸化膜形成合い量を塗布、乾燥および焼成して酸化膜を形成し、その後表面電極を形成するという順番でもよい。
【００３３】
（実施形態２）
実施形態２について、図３および図４を用いて説明する。図３は、本発明の太陽電池の製造方法において、各工程後の基板の構造を示す概略斜視図である。図４は、本発明の太陽電池の製造方法において、各工程後の基板内部の分子構造を示す概略断面図である。
【００３４】
図３（ａ）に示されるように、実施形態１と同じ手順でシリコン基板１３１にｐｎ接合を形成し、ｎ＋層１３３を形成する。このときの内部の分子構造を、図４（ａ）に示す。その後、図３（ｂ）に示されるように、受光面側に酸化膜材料１３４を塗布する。このときの内部の分子構造を図４（ｂ）に示す。塗布の方法は、実施形態１と同様に、スピン法、スプレー法、ディップ法などの種々の方法が可能である。また、塗布型の酸化膜材料についても、実施形態１に記載したとおりである。次いで、実施形態１に記載のように、大気中で８０℃から２００℃の範囲内の温度で乾燥し、塗布型の酸化膜材料中のＲＯＨを蒸発させる。このときの内部の分子構造を図４（ｃ）に示す。図４（ｃ）に示されるように、この状態においては、ダングリングボンドの状態に変化はない。
【００３５】
その後、基板温度を３００℃以上７００℃以下にして、酸素を含むガスを用いたプラズマ処理を行なう。通常、酸化膜は、４００℃〜８００℃で焼成することにより形成されるが、本実施形態においては、酸素プラズマ処理を行なう際に温度上昇をともなうので、上記の温度範囲でプラズマ処理を行なう。酸素プラズマを発生させるための電源周波数およびガスの混合成分については、実施形態１に記載したとおりである。
【００３６】
上記の温度範囲で酸素プラズマ処理を行なうことにより、基板上の塗布型の酸化膜材料中のＯＨおよびＯＲは、上記式（１）の反応によりＲＯＨになって蒸発し、塗布型の酸化膜材料は、酸化膜材料に基づく酸化膜１３５を形成する。図３（ｃ）は、塗布型の酸化膜材料に基づく酸化膜１３５を形成した基板の構造であり、このときの内部の分子構造を図４（ｄ）に示す。この際、プラズマにより分解された酸素原子は、Ｘとの酸化膜形成を助けることができ、また、膜中のＯ原子がシリコン基板表面のダングリングボンドと結合するのを助けるので、表面のパッシベーション効果をも示すようになる。
【００３７】
つまり、基板を加熱しつつプラズマ処理を行なうことで、酸化膜の形成と基板表面のパッシベーションを同時に行なうことができ、製造工程が簡略化される。さらに、基板の加熱温度も、加熱を単独で行なう場合と比べて低温にすることができ、シリコン基板と酸化膜との界面に応力などを発生させることもない。なお、本実施形態において形成する酸化膜の膜厚Ｔｈについては、実施形態１で規定したとおりの厚さに設定することが好ましい。
【００３８】
その後、図３（ｄ）に示されるように、フォトリソ工程などにより酸化膜１３５をパターニングしてパターニングされた酸化膜１３６を形成し、図３（ｅ）に示されるように、このパターニングされた酸化膜１３６に適合するように表面電極１３７を形成する。
【００３９】
以上のようして、受光面側に電極を形成すると、次に反対側のｐ型のシリコン基板面にｐ＋層を形成し、その後、裏面電極を形成し、太陽電池とする。裏面電極は、たとえば、アルミペーストを焼成することによって形成される。
【００４０】
本実施形態においては、塗布型の酸化膜材料を塗布、乾燥および焼成して酸化膜を形成した後に、酸素プラズマ処理を行ない、次いで、表面電極および裏面電極はを形成したが、塗布型の酸化膜材料を塗布、乾燥および焼成した後に、酸素プラズマ処理を行なっていれば、電極の形成は、順序を問わない。たとえば、裏面電極を形成した後に、塗布型の酸化膜形成合い量を塗布、乾燥および焼成し、酸素プラズマ処理を行なって酸化膜を形成し、その後表面電極を形成するという順番でもよい。
【００４１】
（実施形態３）
上記２つの実施形態においては、酸化膜材料の塗布方法として、スピン法、スプレー法、ディップ法などを記載したが、これらいずれの方法においても、塗布材料の利用効率が引く、その多くが無駄になる。というのも、これらの工程においては、塗布材料が全面に塗布されるため、電極形成するためにはフォトリソ工程が必要であり、この工程は、パターニングした部分の膜を除去してしまうため、無駄が生じるからである。
【００４２】
したがって、上記の酸化膜材料の塗布工程の代替として、本発明においては、インクジェット法を用いてもよい。これにより、塗布材料の有効利用を図るとともに、フォトリソ工程が不要となる。以下にインクジェット法について図５を用いて説明する。
【００４３】
図５（ａ）に示されるように、塗布型の酸化膜材料１５４をシリコン基板１５１に塗布する際に、インクジェット１５８を用いる。それにより、塗布型の酸化膜材料１５４を塗布するとき、パターンニングを行なうことができ、電極を形成する部分には塗布型の酸化膜材料を塗布しないようにすることができる。
【００４４】
インクジェット１５８を用いて酸化膜材料１５４を塗布し終わると、次に、上述したとおりに、酸化膜材料の乾燥、焼成などを行なって酸化膜１５６を形成する。このときの基板の構造を図５（ｂ）に示す。その後、塗布型の酸化膜材料に基づく酸化膜成膜されていない位置に電極１５７を形成する。このときの状態を、図５（ｃ）に示す。
【００４５】
このように、インクジェットを用いることにより、塗布材料の有効利用を可能とし、かつ、フォトリソ工程を不要とし、工程を簡略化することができる。
【００４６】
【実施例】
実施形態１に基づいて実施例を述べる。
ｐｎ接合を有したシリコン基板に対して、酸素プラズマ処理を行なう。酸素プラズマ処理装置としてはたとえばリモートプラズマ装置を用いる。処理条件は下記の通りである。
周波数：１５０ＭＨｚ
投入電力：５００Ｗ
ガス流量：５００ｓｃｃｍ（酸素ガスのみ）
処理時間：１時間
基板温度：４００℃
本実施例では、プラズマ処理装置をリモートプラズマ処理装置としたが、基板に与えるダメージの小さいＥＣＲプラズマ装置も適用可能である。平行平板型プラズマ装置ではプラズマダメージが大きく、あまり望ましくない。
【００４７】
このプラズマ処理により発生した酸素ラジカルがシリコン基板表面のダングリングボンドを終端するか、ＯＨ基とおきかわってＳｉ−Ｏ結合に変化するため、キャリアの表面再結合を抑えることが可能である。
【００４８】
次に受光面側に塗布型の酸化膜材料を塗布する。塗布型の酸化膜材料としては、たとえば、東京応化製ＯＣＤ−Ｔｙｐｅ２を用いる。本材料はシリコン系の塗料である。塗布方法はたとえば、スプレー法が用いられる。
【００４９】
塗布型の酸化膜材料を塗布後、乾燥を行なう。乾燥は塗料中の液体成分を蒸発させるために行ない、有機溶剤の沸点以上の温度で行なう。東京応化製ＯＣＤ−Ｔｙｐｅ２の場合、主成分はエタノールであり、８０℃〜２００℃で１分以上行なえばよい。
【００５０】
その後、１００℃／分以下の昇温速度で加熱し、４００℃以上８００℃以下の温度（焼成温度）で１０分以上保持する。
【００５１】
この焼成により、実施形態１に示したような反応を起こし、塗料はＳｉＯ２膜を形成する。
【００５２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、酸素を含むガスを用いたプラズマ処理を行なう工程と塗布型の酸化膜材料を焼成する工程とを組合せることにより、熱酸化法のような高温プロセスを用いず、低温で熱酸化法と同程度の表面パッシベーション特性をもつ太陽電池の製造方法を提供することができる。さらに、塗布膜を用いた場合でも表面パッシベーション効果を有し、そして反射防止効果をも有する太陽電池を製造する方法を提供することができる。また、塗布材料を塗布する際にインクジェット法を用いたことで、塗布材料の利用効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池の各製造工程後の、基板の構造を示す概略斜視図であり、（ａ）はｐｎ接合形成工程、（ｂ）は酸化膜材料塗布工程、（ｃ）は酸化膜形成工程、（ｄ）はフォトリソ工程、（ｅ）は電極形成工程である。
【図２】本発明の太陽電池の各製造工程後の、基板内部の分子構造を示す概略断面図であり、（ａ）はｐｎ接合形成工程、（ｂ）はプラズマ処理工程、（ｃ）は酸化膜材料塗布工程、（ｄ）は酸化膜材料乾燥工程、（ｅ）は４００℃から６００℃での基板焼成工程、（ｆ）は６００℃から８００℃での基板焼成工程である。
【図３】本発明の太陽電池の各製造工程後の、基板の構造を示す概略斜視図であり、（ａ）はｐｎ接合形成工程、（ｂ）は酸化膜材料塗布工程、（ｃ）は酸化膜形成工程、（ｄ）はフォトリソ工程、（ｅ）は電極形成工程である。
【図４】本発明の太陽電池の各製造工程後の、基板内部の分子構造を示す概略断面図であり、（ａ）はｐｎ接合形成工程、（ｂ）は酸化膜材料塗布工程、（ｃ）は酸化膜材料乾燥工程、（ｄ）は焼成かつプラズマ処理工程である。
【図５】インクジェット法を用いた場合における太陽電池の各製造工程後の、基板の構造を示す概略斜視図であり、（ａ）はインクジェットを用いた酸化膜材料塗布工程、（ｂ）は酸化膜形成工程、（ｃ）は電極形成工程である。
【符号の説明】
１１１，１３１，１５１　シリコン基板、１１２，１３２，１５２　第一導電型シリコン基板、１１３，１３３，１５３　第二導電型シリコン基板、１１４，１３４，１５４　塗布型の酸化膜材料、１１５，１３５　酸化膜、１１６，１３６，１５６　パターニングされた酸化膜、１１７，１３７，１５７　電極、１５８　インクジェット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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