(57)【要約】【課題】  太陽電池の表面にムラが少なく視覚的に良好で、かつ変換効率が良好な太陽電池を供給すること。【解決手段】  本発明の太陽電池は、結晶シリコンを用いた太陽電池において、該結晶シリコンの光入射面における１つの結晶粒中の表面形状が２以上の領域に分割され、前記１つの結晶粒中の表面形状は、一度の異方性エッチングによって２以上の領域に分割され、また、前記光入射面の凹凸形状の差が、２０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶シリコンを用いた太陽電池において、該結晶シリコンの光入射面における１つの結晶粒中の表面形状が２以上の領域に分割されていることを特徴とする、太陽電池。
【請求項２】
前記１つの結晶粒中の表面形状は、一度の異方性エッチングによって２以上の領域に分割されることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記結晶シリコンの光入射面が、該結晶シリコンの（１１１）面で構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記光入射面の凹凸形状の差が、２０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項５】
前記結晶シリコンは、シリコン融液に下地板を接触させ、該下地板上に結晶成長させて作製され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。
【請求項６】
前記光入射面は、前記結晶シリコンのうち、下地板と接触した面であることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記表面形状は、略周期的であ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。
【請求項８】
前記表面形状の周期の範囲が、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項７に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池に関し、特に、表面のムラを良好にしつつ製造プロセスを簡略化させた太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する注目が高まり、クリーンエネルギーとして太陽電池への期待が高まっている。シリコン原料の逼迫が叫ばれる中、シリコン薄膜を用いた太陽電池が期待されているが、現状は結晶シリコンを用いたものが最も普及している。その中でも特に、多結晶シリコン基板を用いて作製された太陽電池は、コストパフォーマンスの面でもっとも有利であり、太陽電池生産量のうちの過半数を占めている。
【０００３】
通常、結晶シリコン太陽電池では、入射光を効率的に結晶内に取り込むことを目的として、結晶表面に細かい凹凸を形成させて表面での反射を抑える。このための方法として、ＮａＯＨなどのアルカリ水溶液による異方性エッチング、反応性ガスエッチング（ＲＩＥ）、マスクを用いたエッチング、機械加工によるＶ溝加工などが行われている。
【０００４】
また、下記特許文献１に開示されるように、マスクを用いてアルカリによるエッチングを複数回行うことで、表面形状のパターンを太陽電池面内で変化させて、デザイン性を上げようという試みも行われている。
【０００５】
太陽電池に用いられている多結晶シリコンとしては、シリコン融液を鋳型に流し込んで徐冷し、得られた多結晶インゴットをスライスして製造されたキャスト基板が、一般的である。そのほかにも、高周波誘導コイルにて溶解し、電磁力によりルツボと非接触のまま連続的に凝固させたインゴットをスライスして製造された電磁キャスト基板などが用いられている。
【０００６】
上記キャスト基板、電磁キャスト基板など、スライス工程が必要な基板製造方法では、スライス時の材料損失や、時間、コストがかかり、結果として太陽電池を低価格で提供することが困難である。そこで、シリコン融液から直接リボン状の結晶シリコンを成長させようという試みが行われている。たとえば、下記特許文献２には、このようなリボン状の板状シリコン製造方法などが考案されている。
【０００７】
しかしながら、上述したＮａＯＨなどのアルカリ水溶液による異方性エッチングでは、結晶方位によってエッチング後の表面形状が異なる。この方法で、キャスト基板や電磁キャスト基板などをエッチングすると、一つの結晶表面は単調な同一形状の繰り返しとなる。また、隣り合う結晶粒との形状はほとんどの場合異なるため、結晶粒の大きさで反射が異なり、太陽電池のムラのように見えるため、人によっては視覚的に不満を感じることもあり、太陽電池普及の妨げの一因となっている。
【０００８】
結晶粒の粒径を小さくすれば、結晶粒ごとの反射の差は気になりにくいが、結晶粒界は太陽電池特性に悪影響を与えることは公知の事実であり、特性の面からは好ましくない。
【０００９】
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法では、結晶の方位によらず、シリコン結晶表面に細かい凹凸を形成することが出来るため、比較的太陽電池面内でのムラは生じにくいが、プロセス自体にコストがかかるという問題がある。
【００１０】
またマスクを用いたエッチングの場合も、ＲＩＥ同様、太陽電池面内でのムラは生じにくいが、フォトリソグラフィーなどの工程が必要であり、プロセス数が増え、コストがかかるという問題がある。
【００１１】
また、デザイン性の向上という観点から行われた下記特許文献１に記載の方法は、逆に面内のムラを故意につけ、文字などのデザインにしようという試みであるが、マスクを用いたエッチング工程が複数回必要であるため、コスト面で問題がある。
【特許文献１】特開平８−２０４２２０号公報
【特許文献２】特開２００１−２２３１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記従来の技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、太陽電池の表面にムラが少なく視覚的に良好で、かつ変換効率が良好な太陽電池、および太陽電池モジュールを低価格で供給することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、結晶シリコンを用いた太陽電池において、該結晶シリコンの光入射面における１つの結晶粒中の表面形状が２以上の領域に分割されていることを特徴とする太陽電池を提供する。
【００１４】
好ましくは、前記１つの結晶粒中の表面形状は、一度の異方性エッチングによって２以上の領域に分割される。
【００１５】
好ましくは、前記結晶シリコンの光入射面が、該結晶シリコンの（１１１）面で構成される。
【００１６】
好ましくは、前記光入射面の凹凸形状の差が、２０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００１７】
好ましくは、前記結晶シリコンは、シリコン融液に下地板を接触させ、該下地板上に結晶成長させて作製される。
【００１８】
好ましくは、前記光入射面は、前記結晶シリコンのうち、下地板と接触した面である。
【００１９】
好ましくは、前記表面形状は、略周期的である。
【００２０】
好ましくは、前記表面形状の周期の範囲が、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、太陽電池のムラが目立ちにくく、かつ特性の良好な太陽電池を低価格で提供することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の太陽電池は、結晶シリコンを用いた太陽電池において、該結晶シリコンの光入射面における１つの結晶粒中の表面形状が２以上の領域に分割されていることを特徴とする太陽電池を提供する。このような構造の太陽電池にすることで、シリコンの結晶粒径を大きく保ったまま、表面のムラは、実際の結晶粒径よりも小さな領域に分断され、ムラの少なさと変換効率の高さを両立することが可能となるからである。ここで、太陽電池の表面のムラは、表面形状が異なることによって視覚的に均一性がないと訴えるものである。したがって、表面のムラは、異なる表面形状の数が多くかつそれぞれが小さい場合に、視覚的にムラが少ないと訴え、一方、異なる表面形状の数が少なくかつそれぞれが大きい場合は、視覚的にムラが多いと訴える。本発明においては、１つの結晶粒中の表面形状が２以上の領域に分割されているので、表面のムラが少なく、作製された太陽電池の外観も良好である。ここで、結晶粒とは、同一の結晶方位を有する結晶の領域のことをいい、表面形状とは、結晶表面における凹凸パターンのことをいう。
【００２３】
また、本発明の太陽電池は、結晶シリコンの光入射面が、シリコン結晶の（１１１）面から構成されることが好ましい。その理由は、シリコン結晶の（１１１）面は、ＮａＯＨやＫＯＨなどのアルカリ水溶液でシリコンの異方性エッチングした際に現れる面であり、エッチングの制御性がもっとも良好であって、本発明の太陽電池作製に適しているからである。また、本発明において、当該エッチングには、ＫＯＨまたはＮａＯＨなどのアルカリ水溶液を約９０℃程度まで加熱し、このアルカリ水溶液中にシリコン基板を浸漬することにより、行うことができる。当該アルカリ水溶液は、数％〜１０％程度の濃度に設定することができる。なお、当該アルカリ水溶液中には、イソプロピルアルコールを添加することが好ましい。凹凸形状がさらに微細になるためである。
【００２４】
また、本発明の太陽電池は、光入射面側の凹凸形状の差が２０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。理由は、凹凸形状の差が２０μｍ以上であれば、表面のムラが、実際の結晶粒径よりも小さな領域に分断され、ムラが目立ちにくくなるからであり、かつ２００μｍ以下であれば歩留よく電極の印刷を行うことが出来るからである。また、本発明において、凹凸形状の差は、触針式の段差計で表面形状を測定し、傾き補正後、高さの最大値および最小値を解析することにより評価することができる。
【００２５】
また、本発明の太陽電池において、結晶シリコンは、シリコン融液に下地板を接触させ、該下地板上に結晶成長させて作製されることが好ましい。ここで、本発明における光入射面は、結晶シリコン作製の際に下地板と接触していた面とすることが好ましい。その理由は、板状の結晶シリコンの下地板側の面は、過冷却状態で成長すると考えられるため、ラフニングが起こりにくく、ファセット面に近い方位の面が現れやすいからである。そのため、一つの結晶粒でも、異なるファセット面に近い複数の面（たとえば６個）で３次元的に囲まれることになり、アルカリ水溶液で異方性エッチングを行った場合に、複数のパターンに分かれるからである。一つの結晶粒が６個の領域に分かれることが多く、太陽電池の特性面から重要である大きな結晶粒径と、ムラの面から重要な表面形状の細かさとを両立する上で特に都合がよい。このような特徴はスライス工程を経た、表面がフラットなシリコン基板にはない特徴である。
【００２６】
また、本発明の板状の結晶シリコンを用いた太陽電池は、光入射面の表面形状が、略周期的であることがより好ましい。周期的な表面形状にした方が、結晶粒径の制御性がよく、太陽電池面内でのムラが気になりにくいためである。ここで、周期的とは、結晶シリコンの板厚が周期的に変化していることを意味する。
【００２７】
また、当該表面形状の周期の範囲は、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下が望ましい。その理由は、０．５ｍｍ以上であれば太陽電池の変換効率がある程度得られ、かつ５．０ｍｍ以下であればムラも気になりにくいためである。また、本発明において、当該周期は、目視または顕微鏡により観察することにより容易に評価することができる。
【００２８】
次に、本発明の太陽電池を理解するのを容易にするために、上述した本発明における結晶シリコンを用いずに、一般的なキャスト法により作製したシリコン基板を用いた太陽電池について図２を用いて説明する。
【００２９】
図２は太陽電池の光入射面のうち、電極のない部分の概略図である。ただし、反射防止膜は図示していない。一般的な太陽電池は、その製造の際のアルカリ水溶液による異方性エッチングによって、光入射面側の表面に細かい凹凸が形成される。図２中太線Ｂは結晶粒界を表しており、結晶粒の例として、Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３を示している。従来の太陽電池は、それぞれの結晶粒Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３内部は、それぞれの結晶方位によって決まる形状にエッチングされ、結晶粒内で表面形状のパターンが変化することはない。
【００３０】
そのため、結晶粒のパターンがそのまま太陽電池のムラとして確認できた。結晶粒径が細かくなればなるほど、このムラは平均化されるが、前述の通り、結晶粒径が小さくなれば、太陽電池の変換効率が下がるため、結晶粒径を小さくすることで、太陽電池のムラをなくすという方法は現実的ではない。
【００３１】
これに対し、本発明の太陽電池を図１を用いて説明する。本発明の太陽電池では、一つの結晶粒Ｇ１３中に、表面形状がたとえば６個の領域に分かれており、太陽電池のムラとしては認識されにくい。また、太陽電池の変換効率にとって重要なファクターである結晶粒径の大きさも確保することが可能である。
【００３２】
本発明において、上述したような結晶シリコンを用いて太陽電池を作製する方法は、公知の手法を用いることができる。
【００３３】
（板状シリコンの製造装置）
本発明の板状の結晶シリコンの製造方法で用いる製造装置の一例を、図６を用いて説明する。しかし、本発明の板状の結晶シリコンを得る装置は、これに限定されず、シリコン融液に下地板を接触させて板状の結晶シリコンを製造する装置であればよい。本発明の板状の結晶シリコンを作製するための製造装置内の概略断面図を図６に示す。
【００３４】
図６において、板状の結晶シリコンの製造装置は、結晶成長された板状シリコン６１、板状シリコンを成長させるための基板６２、るつぼ６３、シリコン融液６４、加熱用ヒーター６５、るつぼ台６６、断熱材６７、るつぼ昇降用台６８、基板に固定された軸６９を備える。但し、図６において、基板６１を移動させる手段、るつぼ台６６を昇降させる手段、加熱用ヒーターを制御する手段、シリコンを追加投入する手段、真空排気ができるようなチャンバなどの装置の外部については記載していない。
【００３５】
図６において、結晶成長された板状シリコン６１、板状シリコンを成長させるための基板６２、るつぼ６３、シリコン融液６４、加熱用ヒーター６５、るつぼ台６６、断熱材６７、るつぼ昇降用台６８、および基板に固定された軸６９は、密閉性の良好なチャンバ内に設置されており、真空排気後に不活性ガスなどでガス置換を行なえる構造にする必要がある。このとき、不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリウムなどを使用することが可能であるが、コスト面を考慮するとアルゴンがより好ましく、循環式のシステムを構築しておくことが、より低コスト化に繋がる。また、酸素成分を含むガスを用いると、シリコン酸化物が生成し、基板表面やチャンバ壁に付着するため、酸素成分はできる限り除去する必要がある。さらには、ガスの循環式システムには、フィルタなどを通して、シリコン酸化物の粒子の除去を行なうことが好ましい。
【００３６】
ここで、図６に示す板状の結晶シリコンの構成について説明する。図６において、シリコン融液温度以下の基板６２が、図中左側から、るつぼ６３中にあるシリコン融液６４中に進入し、シリコン融液６４に浸漬される。このとき、シリコン融液は、融点以上に加熱用ヒーター６５で保持されている。融液温度の調節と、チャンバ内の雰囲気温度と、基板６２の温度を厳密に制御できるような装置構成にすることが、板状シリコンの作製の再現性の点で好ましい。基板の材質は、特に限定されないが、熱伝導性の良い材料や耐熱性に優れた材料であることが好ましく、より好ましくは高純度処理など施された黒鉛が好ましい。例えば、高純度黒鉛、炭化ケイ素、石英、窒化硼素、アルミナ、酸化ジルコニウム、窒化アルミ、金属などを使用することが可能であるが、目的に応じて最適な材質を選択すれば良い。高純度黒鉛は、比較的安価であり、加工性に富む材質であるためより好ましい。基板の材質は、工業的に安価であること、得られる板状シリコンの基板品質などの種々の特性を考慮し、融液材料と基板の組合せは、適宜選択することが可能である。さらに、基板に金属を用いる場合、基板の融点以下の温度で使用し、得られた板状シリコンの特性にさほど影響を与えなければ、特に問題はない。
【００３７】
温度制御を容易にするには、銅製の基板を用いると好都合である。基板の冷却手段は、大きく分けると、自然放冷、直接冷却と間接冷却の３種類の手段が考えられる。自然放冷とは、特別な冷却手段を用いずに、浸漬直後で高温の基板および板状シリコンが輻射熱を放出してその温度を下げることである。装置構成が簡単になるという利点を有する。直接冷却は、基板に直接ガスを吹きかけて冷却する手段である。間接冷却は、基板を間接的にガスもしくは液体により冷却する手段である。冷却ガスの種類は特に限定されないが、板状シリコンの酸化を防ぐ目的で、不活性ガスである窒素、アルゴン、ヘリウムなどを用いることが好ましい。特に、冷却能力を考慮すると、ヘリウムまたはヘリウムと窒素との混合ガスが好ましいが、コストを考慮すると窒素が好ましい。冷却ガスは、熱交換器などを用いて循環させることで、さらなるコスト低減を図ることができ、結果として安価な板状シリコンを提供できることになる。
【００３８】
さらに、基板を加熱することができる機構を有することもできる。加熱機構は、高周波誘導加熱方式でも、抵抗加熱方式でも構わない。但し、シリコンの融液状態を保持するための加熱用ヒーターに影響を与えない方がよい。このように、冷却機構と加熱機構を併用することで、板状シリコンの製造の安定性は、格段に向上する。
【００３９】
融液の温度は、融点以上であることが好ましい。これは複数の熱電対または放射温度計などで、制御可能である。融液温度を厳密に制御するには、熱電対を融液中に浸漬させるのが直接的だが、熱電対の保護管などからの不純物が融液に混入されるためにあまり好ましくない。また、融液の温度を融点近傍で設定していると、上記保護管が融液に接することでシリコンの湯面が凝固を起こす可能性がある。したがって、るつぼなどに熱電対をシリコン融液と直接接することがない位置に挿入するなどして、間接的に温度を制御することが好ましい。
【００４０】
融液が入ったるつぼ６３は、断熱材６７の上に設置されている。これは、融液温度を均一に保持するためと、るつぼ底からの抜熱を抑制するために用いられている。その断熱材６７の上には、るつぼ台６６が設置されている。このるつぼ台６６には、るつぼ昇降軸６８が接続されており、昇降機構が設けられていることが必要である。これは、基板６２上で板状シリコンを成長させるため、融液の増減に関わらず常に基板６２が融液６４に、同じ深さで浸漬されていることが好ましいためである。
【００４１】
なお、板状の結晶シリコンの製造とともにるつぼ内のシリコンは減っていくので、適時シリコンをるつぼに補充する必要がある。シリコンをるつぼに補充する方法として、シリコンの多結晶体（塊）を溶融させて投入したり、融液のまま順次投入したり、粉体を順次投入する方法などを用いることが可能であるが、特に限定されない。但し、できるだけ融液の湯面を乱さないようにすることが好ましい。融液の湯面を乱すと、そのときに発生する波形状が得られる板状シリコンの融液面側に反映され、得られるシートの均一性を損なう可能性があるためである。
【００４２】
（板状シリコン製造方法）
次に、図６に示す板状シリコン製造装置を用いて、本発明による板状の結晶シリコンの製造方法について説明する。
【００４３】
まず、得られる板状シリコンの比抵抗が所望の値となるように不純物の濃度を調整したシリコン原料を、高純度黒鉛製るつぼ６３に一杯になるまで充填する。そのるつぼを、図６に示すような装置内に設置する。次に、チャンバ内の真空引きを行ない、チャンバ内を所定の圧力まで減圧する。その後、チャンバ内にＡｒガスを導入し、Ａｒガスを流したままにすることが望ましい。このように常にガスを流し続けるのは、清浄なシリコン湯面を得るためである。
【００４４】
次に、シリコン溶融用のヒーター６５の温度をシリコンの融点以上に設定し、るつぼ６３内のシリコン塊を完全に溶融状態にする。
【００４５】
その後、シリコン融液温度を所望の値に設定し、３０分間そのまま保持し、融液温度の安定化を図り、るつぼ昇降機構６８を用いて、るつぼ６３を所定の位置に移動させる。
【００４６】
次に、板状シリコン製造用下地板を図６中の左側から右側へ進行させて、板状シリコンを成長させる。このとき、下地板の結晶成長面側をシリコン融液に接触させながら移動させる。このように、下地板の結晶成長面がシリコン融液に接することで、板状シリコンが形成される。特に、シリコン融液への進入時の基板の表面温度は、３００℃以上、１１００℃以下が好ましい。
【００４７】
これは、基板の温度が３００℃以下であると、安定した制御が困難となるからである。すなわち、連続生産する場合、チャンバ内で、浸漬待ちの基板はシリコン融液からの輻射熱を受け、常に３００℃に維持することが困難となり、得られる板状シリコンの品質にばらつきが生じることに繋がるためである。また、基板の温度が１１００℃以上であると、板状シリコンの成長速度が遅くなり、生産性が悪くなるため余り好ましくない。
【００４８】
基板の温度を調整するには、冷却機構と加熱機構の両方を備えている方が好ましい。これらの機構を設けることで、生産性が向上するだけでなく、製品の歩留まり向上、さらには品質の安定化を図ることができる。
【００４９】
ここでは図６に示す板状の結晶シリコン製造装置を例として挙げたが、特にこの装置に限定されるわけではない。下地板をシリコン融液に接触させて板状シリコンを成長させることができる装置であればよい。
【００５０】
（板状の結晶シリコン製造用下地板）
本発明における結晶シリコンを製造するための下地板としては、例えば図３（Ｂ）、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）に示されるようなものが挙げられる。これらの下地板を用いることにより、周期的な結晶を得ることができ、得られる板状シリコンの均一性という面から望ましい。また、隣り合う成長起点凸部間の距離は０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下程度が好ましい。その理由は前述の通り、０．５ｍｍ以上であれば太陽電池の変換効率がある程度得られ、５．０ｍｍ以下であればムラも気になりにくいためである。中でも特に１．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下程度が好ましい。ここで、このような凸部間の距離は、目視または顕微鏡により観察することにより容易に評価することができる。
【００５１】
成長起点凸部の高さは、シリコン融液の表面張力と、下地板とシリコン融液との界面のエネルギーとの兼ね合いによって決めればよい。表面張力は設定する融液温度によって異なり、また界面エネルギーについては、融液温度のほかに下地板の材質、成長起点凸部間距離（凸部の頂角）などによっても異なるため、適宜状況にあわせて変更する必要がある。目安としてはおよそ０．０５ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ以上であればよい。
【実施例】
【００５２】
以下、具体的な実施例に基づいて、本発明の説明を行う。
【００５３】
（実施例１〜３、比較例１〜３）
＜板状の結晶シリコンの作製＞
上記実施形態において説明したように、図６の板状の結晶シリコン製造装置を用いて、板状の結晶シリコンを作製した。具体的には、次のとおりである。
【００５４】
比抵抗が２．０Ω・ｃｍになるようにボロン濃度を調整したシリコン原料を、高純度カーボン製坩堝に保護された石英製坩堝内に入れ、図６に示すチャンバ内に固定した。
【００５５】
まずチャンバ内を５Ｐａ程度まで真空引きし、常圧のＡｒガスで置換し、その後、チャンバ内にＡｒガスを導入し、常圧まで戻し、その後は、２Ｌ／ｍｉｎでＡｒガスを常時チャンバ上部から流したままにしておく。次に、シリコン原料をヒーターにより溶融するが、シリコン溶解用ヒーターを１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１５００℃まで昇温し、シリコン原料が完全に溶解したことを確認したのち、坩堝温度を１４２０℃に保持し、安定化を図る。
【００５６】
次に、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）に示した形状の下地板のシリコン融液への突入時の温度を５００℃とし、シリコン融液表面から８ｍｍの位置を通過するような軌道で浸漬し、上記下地板表面に板状シリコンを結晶成長させた。用いた下地板は、外寸が縦１３０ｍｍ、横１３０ｍｍ、厚み３０ｍｍの高純度処理した黒鉛製の下地板であった。また、隣り合う成長起点凸部間距離は、約２．５ｍｍ、成長起点凸部の高さは０．３ｍｍであった。
【００５７】
このようにして得られた板状シリコンは、それぞれ図３（Ａ）、図４（Ａ）および図５（Ａ）のような形状であった。
【００５８】
得られたそれぞれの板状の結晶シリコンにおいて、下地板と接触していた面側を光入射面として太陽電池を作製し、それぞれの板状の結晶シリコンに対応して実施例１、実施例２および実施例３とした。また、得られた板状の結晶シリコンにおいて、製造の際下地板と接触していた面と対向する面側を、光入射面として太陽電池を作製し、それぞれの板状の結晶シリコンに対応して比較例１、比較例２および比較例３とした。
【００５９】
＜太陽電池の作製およびセル特性評価＞
上述のようにして得られた板状の結晶シリコンをレーザーで切断し、縦１２５ｍｍ×横１２５ｍｍの板状シリコンとした。
【００６０】
まず、板状の結晶シリコンにおいて、光入射面の凹凸を形成するため、水酸化ナトリウムを用いてアルカリエッチングを行った。当該エッチングは、数％の水酸化ナトリウムを約９０℃に加熱し、当該水酸化ナトリウム中にシリコン基板を浸漬することにより行った。
【００６１】
その後、ＰＯＣｌ３拡散によりｎ＋層を形成した。次に、表面に形成されている余分なＰＳＧ（リン含有シリケートガラス（ｐｈｏｓｐｈｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）膜をフッ酸で除去した後、太陽電池の受光面側となるｎ＋層上にプラズマＣＶＤ装置を用いて窒化シリコン膜を形成した。
【００６２】
次に、太陽電池の裏面側となる面にも形成されているｎ＋層を硝酸とフッ酸の混合液でエッチング除去し、ｐ型部を露出させた。次に、その上にスクリーン印刷法にてアルミペーストを主成分とした裏面電極を形成し、焼成することで同時にｐ＋層も形成した。
【００６３】
次に、スクリーン印刷法にて受光面側に銀を主成分とする電極を形成し、焼成処理した。その後、銀電極部分に半田ディップを行い、太陽電池を作製した。
【００６４】
得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ  Ｃ  ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。
【００６５】
また、セル特性の評価を行った太陽電池の光入射面の表面形状の平均的な寸法と平均的な結晶粒径を評価した。光入射面の表面形状の平均的な寸法は、太陽電池の光入射面の写真を取り、既知の長さ（Ｌ）の線分が横切るパターンの境界の数（ｎ）を１０個の線分について数え、Ｌ／ｎの平均値で計算した。当該写真の撮影には、キーエンス社製、デジタルマイクロスコープＶＨ−７０００を用い、倍率２５倍で行った。
【００６６】
また、平均的な結晶粒径の計算は、上述のようにして得られた太陽電池の光入射面を１０ミクロン程度の粗さの砥粒で研磨し、平滑にした後、フッ硝酸（硝酸３：フッ酸１）で軽くエッチングすることで、結晶粒界を選択的にエッチングし、その後、上述の方法と同様の方法で、既知の長さ（Ｌ）の線分が横切る粒界の数（Ｂ）を１０本の線分について数え、Ｌ／ｂの平均値で平均的な結晶粒径を計算した。
【００６７】
表１に、結晶シリコンにおける光入射面の表面形状の平均的な寸法、平均的な結晶粒径の寸法、太陽電池の変換効率および太陽電池のムラに関する官能検査の結果をあわせて示す。官能検査は視力がほぼ１．０以上のモニタ５０人に、２メートル離れた位置から太陽電池の外観を観察してもらい、ムラがかなり気になる（１点）、少し気になる（２点）、どちらでもない（３点）、ほとんど気にならない（４点）、全く気にならない（５点）の５段階で評価し、その平均点を計算した。
【００６８】
【表１】
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【００６９】
表１から明らかなように、板状の結晶シリコンにおいて製造の際下地板と接触していた面側を光入射面とした場合の方が、光入射面の表面形状の平均的な寸法はより小さく、よりムラが目立ちにくいことがわかった。これは、結晶シリコンにおいて当該下地板側の面は、過冷却状態で成長するため、ラフニングが起こりにくく、ファセット面に近い方位の面が現れやすいからであると考えられる。そのため、一つの結晶粒でも、異なるファセット面に近い複数の面で囲まれることになり、アルカリ水溶液で異方性エッチングを行った場合に、複数のパターンに分かれるものと考えられる。
【００７０】
なおここでは、板状の結晶シリコンにおいて製造の際下地板と接触していた面側と対向する側の面を光入射面として太陽電池を作製した場合を比較例１〜３としたが、板状の結晶シリコンにおいて製造の際下地板と接触していた側の面を研磨して平滑にした後、その平滑面を光入射面として太陽電池を作製した場合も同様の結果が得られた。
【００７１】
（比較例４）
実施例１で用いた板状結晶シリコンの光入射面において平均的な寸法の表面形状を有しかつ略同じ結晶粒径を有する、キャスト法により得られた基板を用いて太陽電池を作製した以外は、すべて実施例１と同様にして行った例を比較例４とした。
【００７２】
当該キャスト基板を用いて、前述の太陽電池作製方法で太陽電池を作製し、同様の方法で太陽電池の特性評価および官能検査によるムラの評価を行った。結果を表１に合わせて示す。
【００７３】
表１の結果から、本発明の太陽電池では、結晶粒径の確保と、ムラのなさを両立できることがわかった。
【００７４】
（実施例４）
実施例１で用いた板状シリコンと、下地板を浸漬させる際の深さを除いて同じ条件で板状シリコンを作製した。その際の下地板浸漬深さを４ｍｍ〜１２ｍｍまで変化させることで融液中での浮力と表面張力のバランスを変え、下地板側の面の凹凸形状の差が５μｍ〜２９０μｍの板状シリコンを作製した。
【００７５】
得られた板状結晶シリコンにおいて製造の際下地板と接触していた面側を光入射面として、実施例１に記載のプロセスで太陽電池を作製し、平均的な結晶粒径と光入射面の表面形状の平均的な寸法の比と太陽電池の変換効率を評価した。結果を表２に示す。板状の結晶シリコンにおいて、当該光入射側の面の凹凸形状の差が２０以上で急激に平均的な結晶粒径と光入射面の表面形状の平均的な寸法の比が大きくなり、ムラの抑制に効果的であることがわかる。また２００μｍ以下では入射面側の銀ペーストの印刷が良好であり、変換効率は形状依存性がほとんど見られないものの、２００μｍより大きい場合には急激に印刷不良が増加し、変換効率に低下が見られた。この結果から板状の結晶シリコンにおける光入射側の面の凹凸形状の差が２０〜２００μｍ程度が望ましいことがわかる。
【００７６】
【表２】
2005340519.tif 000004
【００７７】
（実施例５）
図３（Ｂ）の形状の板状の結晶シリコンで、その周期が０．２、０．５、１、２．５、４、５、および７ｍｍとしたものを作製し、製造の際下地板と接触していた面側を光入射面として、前述のプロセスで太陽電池を作製した。作製した太陽電池の評価項目として太陽電池の変換効率評価と共に、前述の同様の官能検査を行った。結果を表３に示す。
【００７８】
【表３】
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【００７９】
周期が０．５ｍｍ以上で急激に変換効率の向上が見られる。また周期が５ｍｍ以下で官能検査の平均点があがることがわかる。この結果から周期としては０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下程度が望ましいことがわかる。
【００８０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の太陽電池を示す概略斜視図である。
【図２】一般的なキャスト基板から作製された太陽電池を示す概略斜視図である。
【図３】（Ａ）は板状シリコンの概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の板状シリコンを製造する際に用いた下地板の概略斜視図である。
【図４】（Ａ）は板状シリコンの概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の板状シリコンを製造する際に用いた下地板の概略斜視図である。
【図５】（Ａ）は板状シリコンの概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の板状シリコンを製造する際に用いた下地板の概略斜視図である。
【図６】板状の結晶シリコンの製造装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
Ｋ１，Ｋ２  多結晶シリコン、Ｃ３，Ｃ４  下地板、Ｓ３，Ｓ４  板状シリコン、Ｂ  結晶粒界、Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３，Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３  結晶粒、Ｐ１３１，Ｐ１３２，Ｐ１３３，Ｐ１３４、Ｐ１３５，Ｐ１３６  表面形状の領域。
【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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【図６】
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