(57)【要約】    【課題】  コストを低減でき、高いパッシベーション効果を有する太陽電池用反射防止膜およびその作製方法を提供する。    【解決手段】  単結晶シリコン基板１上に、常温・常圧下でスピンコート法によりポリシラザンを含む溶液を薄く塗布した後、窒化雰囲気中において６００〜８００℃で焼成する。これにより、窒化珪素を主成分とする太陽電池用反射防止膜２を得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空を用いない成膜法によってシリコン基板上に塗布したポリシラザン含有塗布液を窒化雰囲気中で焼成してなり、窒化珪素を主成分とすることを特徴とする太陽電池用反射防止膜。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池用反射防止膜において、
上記窒化雰囲気中において４００〜９００℃の範囲内の焼成温度で焼成されてなることを特徴とする太陽電池用反射防止膜。
【請求項３】
真空を用いない成膜法によってシリコン基板上にポリシラザン含有塗布液を塗布する工程と、
上記ポリシラザン含有塗布液の塗布膜を窒化雰囲気中で焼成して、窒化珪素を主成分とする太陽電池用反射防止膜を得る工程とを備えたことを特徴とする太陽電池用反射防止膜の作製方法。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽電池用反射防止膜の作製方法において、
上記窒化雰囲気中での焼成温度が４００〜９００℃の範囲内であることを特徴とする太陽電池用反射防止膜の作製方法。
【請求項５】
請求項３に記載の太陽電池用反射防止膜の作製方法において、
上記窒化雰囲気中での焼成温度が６００〜８００℃の範囲内であることを特徴とする太陽電池用反射防止膜の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池用反射防止膜およびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する意識が高まりつつあり、その意識の中でもＣＯ2排出に伴う地球温暖化現象への危惧感は深刻で、クリーンなエネルギへの希求はますます強まってきている。太陽電池は現在のところ、その安全性と扱いやすさから、クリーンなエネルギ源として期待のもてるものである。そして、太陽電池には様々な形態があり、その中でも特に結晶シリコン太陽電池は、信頼性と発電性能から今後さらなる需要が見込まれる。
【０００３】
太陽から放射された太陽光エネルギ・スペクトルは、図３の曲線１０１に示されるエネルギ強度を持っている（例えば、特公昭６２−９２３８号公報（特許文献１）参照。）。しかし、太陽光は地上に到達するまでに空気中に散乱されるか、あるいは水蒸気により吸収されたりするため、実際の地上での太陽光エネルギ・スペクトルは、図３の曲線１０２に示されるものとなる。この曲線１０２は波長が約５００ｎｍ付近で最大値を持つ。しかし、結晶シリコン太陽電池は約３５０ｎｍから約１１００ｎｍまでの波長を持つ光に対して感度があり、分光感度曲線およびその最大値がシリコン基板、シリコン光起電力接合面の結晶学的構造、電子構造および製造方法により異なる。現在、太陽電池の出力を増すために、シリコン太陽電池の分光感度の最大値を、太陽光エネルギ・スペクトルの最大値にあわせるよう研究開発が活発に行われているのは周知のことである。
【０００４】
また、シリコン太陽電池では、発電性能を向上させるために、シリコン基板上に反射防止膜を形成している。この反射防止膜としては、約３５０ｎｍから約１１００ｎｍまでの波長を持つ太陽光に対してシリコン基板の反射率を零に抑えることが理想的である。上記シリコン基板の屈折率が約４であるため、反射防止膜の屈折率が約２であると、シリコン基板の反射率は零に抑えることができる。ここで、上記反射防止膜の光学的膜厚ｎｄ（ｎ：反射防止膜の屈折率、ｄ：実際の反射防止膜の膜厚）はλ0／４である。このλ0は分光感度の最大値となる太陽光の波長である。屈折率が約２であるような物質としては、例えば窒化珪素があげられる。
【０００５】
従来、太陽電池用反射防止膜としては、プラズマＣＶＤ法によって基板上に形成されて窒化珪素を成分に持つものがある（例えば、特開昭６２−８１０７０号公報（特許文献２）参照。）。
【０００６】
以上のように、太陽電池用反射防止膜の構造は主にその光学的な分光反射率をいかに小さくするかという観点から提案されてきた。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２の太陽電池用反射防止膜は、プラズマＣＶＤ法で形成するため、真空排気設備が必要となる。その結果、上記太陽電池用反射防止膜を作製するための設備が大規模となるので、多大なコストがかかるという問題がある。
【０００８】
また、上記太陽電池の生産ラインでは、太陽電池用反射防止膜をバッチ処理で形成する必要があり、太陽電池用反射防止膜以外の生産ラインを止めないために、太陽電池用反射防止膜を作製するための設備を複数用意する必要があった。
【０００９】
また、上記特許文献１では、回転法、スプレー法およびディッピング法によって太陽電池用反射防止膜を作製しているが、これらの作製方法では、太陽電池用反射防止膜による十分なパッシベーション効果が得られないという問題がある。
【特許文献１】特公昭６２−９２３８号公報
【特許文献２】特開昭６２−８１０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の課題は、コストを低減でき、高いパッシベーション効果を有する太陽電池用反射防止膜およびその作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は下記の第１，第２の発明によって解決される。
【００１２】
第１の発明の太陽電池用反射防止膜は、真空を用いない成膜法によってシリコン基板上に塗布したポリシラザン含有塗布液を窒化雰囲気中で焼成してなり、窒化珪素を主成分とすることを特徴としている。
【００１３】
ここで、窒化雰囲気とは、窒化珪素を生成できるぐらいに窒素を含んだ雰囲気を意味する。
【００１４】
上記構成の太陽電池用反射防止膜は、上記真空を用いない成膜法によってポリシラザン含有塗布液の塗布を行うので、真空排気設備がなくても作製することができる。したがって、作製するための設備が大規模とならず、コストを低減することができる。すなわち、製造費を削減することができる。
【００１５】
また、上記真空排気設備を用いないので、長時間かかる真空排気も行われず、製造時間を削減できる。
【００１６】
また、上記ポリシラザン含有塗布液を窒化雰囲気中で焼成して形成するので、パッシベーション効果を高めることができる。
【００１７】
また、上記窒化珪素を主成分とするので、シリコン基板の反射率を小さくすることができる。
【００１８】
一実施形態の太陽電池用反射防止膜は、上記窒化雰囲気中において４００〜９００℃の範囲内の焼成温度で焼成されてなる。
【００１９】
上記実施形態の太陽電池用反射防止膜は、上記窒化雰囲気中において４００〜９００℃の範囲内の焼成温度で焼成されてなるので、太陽電池においてキャリアのライフタイムを延ばすことができる。
【００２０】
第２の発明の太陽電池用反射防止膜の作製方法は、真空を用いない成膜法によってシリコン基板上にポリシラザン含有塗布液を塗布する工程と、上記ポリシラザン含有塗布液の塗布膜を窒化雰囲気中で焼成して、窒化珪素を主成分とする太陽電池用反射防止膜を得る工程とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
上記構成の太陽電池用反射防止膜の作製方法によれば、上記真空を用いないないでシリコン基板上にポリシラザン含有塗布液を塗布するので、真空排気設備がなくても太陽電池用反射防止膜を作製することができる。したがって、上記太陽電池用反射防止膜を作製するための設備が大規模とならず、コストを低減することができる。すなわち、製造費を削減することができる。
【００２２】
また、上記真空排気設備を用いないので、長時間かかる真空排気も行われず、製造時間を削減できる。
【００２３】
また、上記ポリシラザン含有塗布液を窒化雰囲気中で焼成して形成するので、太陽電池用反射防止膜によるパッシベーション効果を高めることができる。
【００２４】
また、上記ポリシラザン含有塗布液を窒化雰囲気中で焼成して太陽電池用反射防止膜を形成するので、太陽電池用反射防止膜によるパッシベーション効果を高めることができる。
【００２５】
また、上記太陽電池用反射防止膜は窒化珪素を主成分とするので、シリコン基板の反射率を小さくすることができる。
【００２６】
一実施形態の太陽電池用反射防止膜の作製方法は、上記窒化雰囲気中での焼成温度が４００〜９００℃の範囲内である。
【００２７】
上記実施形態の太陽電池用反射防止膜の作製方法によれば、上記窒化雰囲気中での焼成温度が４００〜９００℃の範囲内にするので、太陽電池においてキャリアのライフタイムを延ばすことができる。
【００２８】
一実施形態の太陽電池用反射防止膜の作製方法は、上記窒化雰囲気中での焼成温度が６００〜８００℃の範囲内である。
【００２９】
上記実施形態の太陽電池用反射防止膜の作製方法によれば、上記ポリシラザン含有塗布液の窒化雰囲気中での焼成温度が６００〜８００℃の範囲内であるから、太陽電池においてキャリアのライフタイムをより延ばすことができる。
【発明の効果】
【００３０】
第１の発明の太陽電池用反射防止膜は、真空を用いない成膜法、例えばスピンコート法またはスプレー法などを用いるので、高価な真空装置を用いて作製されず、コストを低減することができる。
【００３１】
また、ポリシラザン含有塗布液を窒化雰囲気中で焼成してなり、窒化珪素を主成分とするので、反射防止効果と高性能なパッシベーション効果とを兼ね備えることができる。
【００３２】
第２の発明の太陽電池用反射防止膜の作製方法は、真空を用いない成膜法、例えばスピンコート法またはスプレー法などを用いるので、高価な真空装置を用いて太陽電池用反射防止膜を作製せず、コストを低減することができる。
【００３３】
また、ポリシラザン含有塗布液を窒化雰囲気中で焼成して、窒化珪素を主成分とする太陽電池用反射防止膜を作製するので、太陽電池用反射防止膜は反射防止効果と高性能なパッシベーション効果とを奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の太陽電池用反射防止膜およびその作製方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３５】
図１に、本発明の実施の一形態の太陽電池用反射防止膜を備えた太陽電池の模式断面図を示す。
【００３６】
上記太陽電池用反射防止膜は次のように作製する。
【００３７】
まず、常圧、常温、窒素雰囲気中において、シリコン基板の一例としての単結晶シリコン基板１の表面にポリシラザン含有塗布液の一例としての溶液（クラリアント製ＮＮ１１０−２０含有率２０％）を塗布する。この溶液はポリシラザンを溶剤キシレンに溶かして生成したものである。また、上記溶液の塗布はスピンコート法によって行う。
【００３８】
次に、上記溶液の塗布膜に酸化膜が形成されるのを防ぐために、単結晶シリコン基板１を室内に放置せずに、上記溶液の塗布から例えば１０分以内に溶液の塗布膜を窒素雰囲気中で焼成して、単結晶シリコン基板１上に太陽電池用反射防止膜２を形成する。ここで、上記窒素雰囲気中での焼成温度は４００〜９００℃の範囲内とし、窒素雰囲気中での焼成時間は例えば３０分としている。
【００３９】
このように形成された太陽電池用反射防止膜２は窒化珪素膜を含有している。つまり、上記太陽電池用反射防止膜２は窒化珪素を主成分としている。また、上記太陽電池用反射防止膜２の膜厚は１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内となる。
【００４０】
上記太陽電池用反射防止膜２の屈折率をオプテル社の反射率測定器で室温で測定したところ、熱処理条件により変化するが、太陽電池用反射防止膜２の屈折率は１．６〜２．０の範囲内であった。
【００４１】
仮に、上記太陽電池用反射防止膜２は酸化珪素を含むと、屈折率が低屈折率（１．４〜１．７）となる。上記太陽電池用反射防止膜２が酸化珪素を含んでしまうのは、上記溶液の塗布膜を放置しておく環境に酸化要因があるときである。このことは、ＦＴＩＲ（Fourier transform infrared spectroscopy：フーリエ変換赤外分光法）により確認できた。また、上記溶液の塗布膜の窒化を進行させて、太陽電池用反射防止膜２が含む窒化珪素の割合を増やすには、上記溶液の塗布膜を焼成する雰囲気に注意する必要も確認できた。特に、上記雰囲気中の酸化が窒化の能力より勝る場合に、上記溶液の塗布膜の窒化が進行する傾向が顕著に見られた。
【００４２】
例えば、上記溶液の塗布膜をアンモニア雰囲気で焼成した場合、太陽電池用反射防止膜２の屈折率は２に近い値を示した。
【００４３】
なお、上記太陽電池用反射防止膜２が酸化珪素を含む場合、屈折率の低下につながるが、屈折率１．６〜２．０の膜であれば、反射防止膜として効果があることも確認できた。
【００４４】
図２に、ポリシラザンの高性能パッシベーション効果について窒素雰囲気中の焼成温度依存性を示す。
【００４５】
図２より、焼成温度が４００〜９００℃の範囲内でキャリアのライフタイムが１００μｓを超えていること、６００〜８００℃の範囲内で１５０μｓを超えており高性能なパッシベーション効果が得られていることがわかる。
【００４６】
上記太陽電池用反射防止膜２は単結晶シリコン基板１の表面に接しているので、単結晶シリコン基板１中のキャリアに大きな影響を及ぼす。上記太陽電池用反射防止膜２と単結晶シリコン基板１との界面におけるキャリアの再結合速度を減じてキャリアのライフタイムを延ばすことができれば、太陽電池の効率は向上する。
【００４７】
上記実施の形態では、窒素雰囲気中で焼成を行ったが、溶液の塗布膜の酸化が進行しない窒化雰囲気中、例えばアンモニア雰囲気中で焼成を行っても、本実施の形態と同様の効果が得られることを確認している。
【００４８】
また、上記スピンコート法で用いるスピンコーターの回転速度は３０００〜５０００ｒｐｍの範囲内が好ましい。上記スピンコーターの回転速度が３０００ｒｐｍ未満だと、溶液の塗布膜の厚さが厚くなってしまう。このような厚い塗布膜から得られる太陽電池用反射防止膜は性能が低い。
【００４９】
また、上記実施の形態では、溶液の塗布はスピンコート法によって行ったが、真空を用いない塗布法であればその塗布法で行ってもよい。例えば、上記溶液の塗布はスプレー法やディッピング法などで行ってもよい。
【００５０】
また、上記溶液の塗布膜を焼成する雰囲気は、窒化珪素を生成できるぐらいに窒素を含んだ雰囲気であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の実施の一形態の太陽電池用反射防止膜を備えた太陽電池の模式断面図である。
【図２】図２は上記太陽電池用反射防止膜の図である。
【図３】図３は太陽光エネルギ・スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  単結晶シリコン基板
２  太陽電池用反射防止膜
【図１】
2005033063.tif 000003
【図２】
2005033063.tif 000004
【図３】
2005033063.tif 000005