(57)【要約】【課題】  裏面型太陽電池の製造過程において、ドーピング領域の微細なパターニングを簡易的に行うことで製造費の低コスト化を図る。【解決手段】  半導体基板にドーパントを拡散させ、ドーピング領域を形成する際に拡散制御用マスクとして用いられるマスキングペーストにおいて、少なくとも溶剤、増粘剤、および、ＳｉＯ2前駆体および／またはＴｉＯ2前駆体を含むことを特徴とするマスキングペーストを提供する。また、前記マスキングペーストを基板にパターン形成した後、ドーパントを拡散させることを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。【選択図】        図１
2007049079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板にドーパントを拡散させ、ドーピング領域を形成する際に拡散制御用マスクとして用いられるマスキングペーストにおいて、
少なくとも溶剤、増粘剤、および、ＳｉＯ2前駆体および／またはＴｉＯ2前駆体を含むことを特徴とするマスキングペースト。
【請求項２】
前記溶剤がブチルセロソルブおよび／またはＮ−メチル−２−ピロリドンであることを特徴とする請求項１に記載のマスキングペースト。
【請求項３】
前記増粘剤がエチルセルロースおよび／またはポリビニルピロリドンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマスキングペースト。
【請求項４】
前記ＳｉＯ2前駆体が一般式Ｒ´nＳｉ（ＯＲ）4-n（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）によって形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマスキングペースト。
【請求項５】
前記ＳｉＯ2前駆体がテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラメトキシシランから成るグループから個別または混合物として選択されたシランによって形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマスキングペースト。
【請求項６】
前記ＳｉＯ2前駆体がシロキサンおよびポリシロキサンによって形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマスキングペースト。
【請求項７】
前記ＴｉＯ2前駆体が一般式Ｒ´nＴｉ（ＯＲ）4-n（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）によって形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマスキングペースト。
【請求項８】
前記ＴｉＯ2前駆体がテトライソプロポキシチタン、ＴｉＣｌ4、ＴｉＦ4、ＴｉＯＳＯ4から成るグループから個別または混合物によって形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマスキングペースト。
【請求項９】
前記ＳｉＯ2前駆体および／またはＴｉＯ2前駆体のマスキングペースト中での濃度が５〜１５質量％であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のマスキングペースト。
【請求項１０】
前記増粘剤のマスキングペースト中での濃度が５〜１５質量％であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のマスキングペースト。
【請求項１１】
半導体基板にドーパントを拡散させ、ドーピング領域を形成する際に拡散制御用マスクとして用いられるマスキングペーストの製造方法において、
（ａ）一般式Ｒ´nＳｉ（ＯＲ）4-n（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）
（ｂ）溶剤、
（ｃ）増粘剤、
（ｄ）酸、
（ｅ）水、
を含む混合液を調整した後、前記（ａ）の加水分解反応により生ずるアルコールの沸点以上かつ溶剤の沸点以下の温度で加熱してアルコールを蒸発させることを特徴とするマスキングペーストの製造方法。
【請求項１２】
半導体基板にドーパントを拡散させ、ドーピング領域を形成する際に拡散制御用マスクとして用いられるマスキングペーストの製造方法において、
（ａ）一般式Ｒ´nＳｉ（ＯＲ）4-n（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）
（ｂ）溶剤、
（ｄ）酸、
（ｅ）水、
を含む混合液を調整した後、前記（ａ）の加水分解反応により生ずるアルコールの沸点以上かつ溶剤の沸点以下の温度で加熱してアルコールを蒸発させた後に（ｃ）増粘剤を入れることを特徴とするマスキングペーストの製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれかに記載のマスキングペーストを基板にパターン形成した後、ドーパントを拡散させることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板にドーパントを拡散させる際に拡散制御用マスクとして使用されるマスキングペーストに関する。該マスキングペーストを用いることで簡易的かつ安価にドーピング領域の微細なパターニングを行なうことができる。そして、簡易的に微細なパターニングを行なえることで高効率かつ低コストに裏面電極型太陽電池を製造する方法を提供することができる。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーを直接、電気エネルギーに変換する太陽電池をはじめとした光電力技術および電力半導体は、近年、特に地球環境問題の観点から次世代のエネルギー源としての期待が急激に高まっている。太陽電池としては、化合物半導体または有機材料を使ったものなど、様々な種類があるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。現在最も多く生産・販売されている太陽電池では、太陽光を受ける受光面にはｎ電極が、裏面にはｐ電極が設けられている。受光面側に設けられたｎ電極は電流の取り出しのためには必要不可欠であるが、その電極の下の基板には太陽光が入射しないため、その部分では発電しない。したがって電極面積が大きいと変換効率が低下する。この様に受光面側の電極による損失をシャドウロスという。
【０００３】
受光面に電極がない裏面電極型太陽電池は、電極によるシャドウロスがなく、入射してくる太陽光を１００％太陽電池に取り込むことができるため、原理的に高効率が実現可能である。特許文献１では、集光型に適した裏面電極型太陽電池の一形態を開示している。図１にその構造の概略を示す。
【０００４】
半導体基板１０の裏面側に高濃度ｐドーピング領域１２と高濃度ｎドーピング領域１３を交互に設けている。また、半導体基板１０の受光面にテクスチャエッチング面１８を形成している。半導体基板１０表面にはパッシベーション層１１が形成されており、これによって表面再結合が抑制されている。裏面に設けられたｐ領域コンタクトホール１６またはｎ領域コンタクトホール１７を介して高濃度ｐドーピング領域１２にはｐ電極１４が、高濃度ｎドーピング領域１３にはｎ電極１５が接続されており、これらから電流を取り出す。受光面上にあるパッシベーション層１１は反射防止膜としての働きも兼ねている。この図からわかるように高濃度ｐ、ｎドーピング領域およびそれぞれの電極は全て裏面に形成されており、表面（受光面）には光をさえぎるものが何もないため、太陽光を１００％取り込むことができる。
【０００５】
前記裏面電極型太陽電池の裏面電極構造は、高濃度ｎドーピング領域１３と高濃度ｐドーピング領域１２とが交互に形成された精密なパターニングとなっている。その太陽電池の製造プロセスを以下、図１を用いて説明する。
【０００６】
まず酸化膜を形成後、窒化膜を堆積しパッシベーション層１１を形成する。次にフォトリソグラフィー技術によりｎ領域コンタクトホール１７を開け、ｎ型のドーパントを含むガラス層をＣＶＤ（化学気相成長法）により堆積させる。そのガラス層の高濃度ｐドーピング領域に相当する部分を除去した後、ｐ領域コンタクトホール１６をフォトリソグラフィー技術により形成し、ｐ型のドーパントを含むガラス層を堆積させる。これを９００℃で加熱すると高濃度ｐドーピング領域１２および高濃度ｎドーピング領域１３が形成される。このあと表面に残留するガラス層を全て除去し、Ｈ2中、９００℃以上の高温で熱処理しＳｉ−ＳｉＯ2間界面を水素化処理する。拡散源となった２つのガラス層を除去した後、Ａｌをスパッタなどで堆積し、フォトリソグラフィー技術によりパターニングしてｐ電極１４およびｎ電極１５を形成する。
【０００７】
また、半導体ドーピング技術に関して、単結晶および多結晶シリコン基板にｐ、ｐ＋およびｎ、ｎ＋領域を安価かつ簡易に形成するためのスクリーン印刷可能なドーパントペースト、さらに半導体製造の際にドーパント拡散を制御するマスキングペーストの研究が進められている（特許文献２参照）。
【特許文献１】米国特許第４９２７７７０号公報明細書
【特許文献２】特表２００２−５３９６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、裏面電極型太陽電池は、当初集光型の太陽電池として開発されたものであり、その作製には複雑なフォトリソグラフィー技術や高品位のドーピング技術、パッシベーション技術が用いられていた。その結果、コストが高くなり一般の地上用太陽電池つまり住宅用太陽電池としては適していなかった。よって図１のような裏面電極型太陽電池の製造コストを安くするためには、該太陽電池の製造プロセスを簡略化することが必要となる。そのためには複雑なフォトリソグラフィー技術等を用いずにｎドーピング領域およびｐドーピング領域の微細なパターニング形成をすることが望ましい。
【０００９】
そこで本発明の目的は、半導体基板にドーパントを拡散させる際に拡散制御用マスクとして使用される塗布、印刷しやすい特性を持ち、かつ拡散制御機能を有しているマスキングペーストを提供することである。本発明によるマスキングペーストを用いることで簡易的かつ安価にドーピング領域の微細なパターニングを行なうことができる。そして、簡易的に微細なパターニングを行なえることで低コストに裏面電極型太陽電池を製造する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、半導体基板にドーパントを拡散させ、ドーピング領域を形成する際に拡散制御用マスクとして用いられるマスキングペーストにおいて、少なくとも溶剤、増粘剤、および、ＳｉＯ2前駆体および／またはＴｉＯ2前駆体を含むことを特徴とするマスキングペーストに関する。また、本発明は前記溶剤がブチルセロソルブおよび／またはＮ−メチル−２−ピロリドンであることが望ましい。また、本発明は前記増粘剤がエチルセルロースおよび／またはポリビニルピロリドンであることが望ましい。また、本発明は前記ＳｉＯ2前駆体が一般式Ｒ´nＳｉ（ＯＲ）4-n（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）によって形成されることが望ましく、特にテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラメトキシシランから成るグループから個別または混合物として選択されたシランによって形成されることが望ましい。また、本発明は前記ＳｉＯ2前駆体がシロキサンおよびポリシロキサンによって形成されることが望ましい。また、本発明は、前記ＴｉＯ2前駆体が一般式Ｒ´nＴｉ（ＯＲ）4-n（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）によって形成されることが望ましい。また、本発明は前記ＴｉＯ2前駆体がテトライソプロポキシチタン、ＴｉＣｌ4、ＴｉＦ4、ＴｉＯＳＯ4から成るグループから個別または混合物によって形成されることが望ましい。また、本発明は前記ＳｉＯ2前駆体および／またはＴｉＯ2前駆体のマスキングペースト中での濃度が５〜１５質量％であることが望ましい。また、本発明は前記増粘剤のマスキングペースト中での濃度が５〜１５質量％であることが望ましい。
【００１１】
また、本発明は半導体基板にドーパントを拡散させ、ドーピング領域を形成する際に拡散制御用マスクとして用いられる前記マスキングペーストの製造方法において、一般式Ｒ´nＳｉ（ＯＲ）4-n（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）、溶剤、増粘剤を含む混合液を調整した後、一般式Ｒ´nＳｉ（ＯＲ）4-n（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）の加水分解反応により生ずるアルコールの沸点以上かつ溶剤の沸点以下の温度で加熱してアルコールを蒸発させることを特徴とする前記マスキングペーストの製造方法に関する。
【００１２】
また、本発明は前記マスキングペーストを半導体基板にパターン形成した後、ドーパントを拡散させることを特徴とする太陽電池の製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１３】
前記マスキングペーストを用いることで、簡易的にｎドーピング領域およびｐドーピング領域の微細なパターニング形成することができ、低コストな裏面電極型太陽電池を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜マスキングペーストの役割＞
マスキングペーストは、半導体基板に拡散制御用マスクを形成するために使用される。拡散制御用マスクとは、ドーパントの拡散を抑制し、または停止させるなどの制御機能を有する膜をいう。マスキングペーストを半導体基板に塗布、印刷されていない部分のみにドーパントの拡散が生じる。したがって、マスキングペーストを用いることで、ドーピング領域とされない領域を簡易に製造することが可能であるために、結果的に簡易にｎドーピング領域およびｐドーピング領域の微細なパターニング形成することができる。
【００１５】
＜マスキングペーストの組成＞
本発明のマスキングペーストは、少なくとも溶剤、増粘剤、ＳｉＯ2前駆体および／またはＴｉＯ2前駆体を含む。溶剤として適当なエチレングリコール、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ、ジエチルセロソルブ、セロソルブアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メトキシメトキシエタノール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールアセテート、トリエチルグリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、液体ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、１−ブトキシエトキシプロパノール、ジプロピルグリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブタンジアール、１，５−ペンタンジアール、ヘキシレングリコール、グリセリン、グリセリルアセテート、グリセリンジアセテート、グリセリルトリアセテート、トリメチロールプロピン、１，２，６−ヘキサントリオールまたはそれらの親水性誘導体、などの親水性多価アルコールならびに、例えば１，２−プロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、オクタンジオール、などの脂肪族および芳香族多価アルコール、これらのエステルおよびエーテル、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、そしてジオキサン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどの親水性エーテル、メチラール、ジエチルアセタール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、あるいはギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチルなどの親水性エステルまたはこれらの溶剤の混合物などを使用することも可能であるが、ブチルセロソルブまたは、Ｎ−メチル−２−ピロリドンまたは双方の混合物を用いるのが望ましい。そして、増粘剤はエチルセルロースまたはポリビニルピロリドンまたは双方の混合物を用いるのが望ましいが、さまざまな品質および特性のベントナイト、さまざまな極性溶剤混合物用の一般に無機のレオロジー添加剤、ニトロセルロースおよびその他のセルロース化合物、デンプン、ゼラチン、アルギン酸、高分散性非晶質ケイ酸（Ａｅｒｏｓｉｌ（登録商標））、ポリビニルブチラール（Ｍｏｗｉｔａｌ（登録商標））、ナトリウムカルボキシメチルセルロース（ｖｉｖｉｓｔａｒ）、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ｅｕｒｅｌｏｎ（登録商標））、有機ヒマシ油誘導体（���ｈｉｘｉｎ  Ｒ（登録商標））、ジアミド・ワックス（Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ  ｐｌｕｓ（登録商標））、膨潤ポリアクリル酸塩（Ｒｈｅｏｌａｔｅ（登録商標））、ポリエーテル尿素−ポリウレタン、ポリエーテル−ポリオールなどを使用することも可能である。
【００１６】
特に、ｎ型基板において本発明によるマスキングペーストを用いてマスキングする際には、ｎ型拡散のマスキングにはブチルセロソルブとエチルセルロースの組合せ、ｐ型拡散のマスキングにはＮ−メチル−２ピロリドンとポリビニルピロリドンの組合せで、溶剤と増粘剤を使用するのが望ましい。
【００１７】
また、ペーストの粘度が小さすぎるとペーストが印刷スクリーンの隙間から漏れ出し、逆に粘度が大きすぎるとペーストが半導体基板に付きにくくなるため、増粘剤のマスキングペースト中での濃度が５〜１５質量％、さらに望ましくは８〜１２質量％になるよう設定する。またマスキングペーストで作製した拡散制御用マスクの主成分はＳｉＯ2および／またはＴｉＯ2であるが、拡散マスク性を発揮するためには３００ｎｍ程度の厚さが必要となる。ただし、厚さ１０００ｎｍ以上の膜をマスキングペーストで形成するとひび割れる可能性がある。よってマスキングペーストに含まれるＳｉＯ2前駆体および／またはＴｉＯ2前駆体の濃度は５〜１５質量％、さらに望ましくは５〜８質量％が望ましい。
【００１８】
ＳｉＯ2前駆体は、通常マスキングペースト中にＳｉ（ＯＨ）4の形で存在していると考えられ、乾燥工程によりＳｉＯ2に変化し、拡散防御マスクとしての役割を果たす。ＳｉＯ2前駆体を形成するのは、ほかにＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）のようなＲ´nＳｉ（ＯＲ）4-nで示される物質、シロキサン、ポリシロキサンも含まれる（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）。
【００１９】
ＴｉＯ2前駆体を形成するのは、Ｔｉ（ＯＨ）4のほか、ＴＰＴ（テトライソプロポキシチタン）のようなＲ´nＴｉ（ＯＲ）4-nで示される物質（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）であり、その他ＴｉＣｌ4、ＴｉＦ4、ＴｉＯＳＯ4なども含まれる。
【００２０】
＜ＳｉＯ2前駆体を用いたマスキングペーストの製造方法＞
先ずガラス瓶にＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）のような一般式Ｒ´nＳｉ（ＯＲ）4-n（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）で表わされる物質（以下ＴＥＯＳを例に説明する）、溶剤、水、塩酸を入れ、１０分間程度よく攪拌した後、６時間程度放置する。この過程により塩酸を触媒としてＴＥＯＳと水が化学反応を起こし、エチルアルコールとＳｉ（ＯＨ）4が発生する。上記反応を化学式（１）に示す。
【００２１】
【化１】
2007049079.tif 000003
【００２２】
しかし、このままペーストを作製した場合、エチルアルコールの高い揮発性のために非常に凝固しやすいペーストとなる。よって印刷をスムーズに行なうためには溶液を８０℃程度（発生するエチルアルコールの沸点以上かつ溶剤の沸点以下）で数十分加熱して溶液中のエチルアルコールを蒸発させる工程を行なうことが効果的である。
【００２３】
また、シロキサンおよびポリシロキサンを用いてマスキングペーストを製造する際には上記加水分解は必要ない。
【００２４】
最後に増粘剤をマスキングペーストの量に対して５〜１５質量％、さらに望ましくは８〜１２質量％混入して十分に攪拌しマスキングペーストを完成させる。ただし、増粘剤は上記のエチルアルコールの蒸発工程前に混入しても良い。
【００２５】
＜ＴｉＯ2前駆体を用いたマスキングペーストの製造方法＞
ＴｉＯ2を用いることにより弗化水素酸水溶液に溶けにくい強固な拡散マスクを形成することが出来る。
【００２６】
先ずガラス瓶にＴＰＴ（テトライソプロポキシチタン）のような一般式Ｒ´nＴｉ（ＯＲ）4-n（Ｒ´はメチル、エチルまたはフェニル、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、ｎは０、１または２）で表わされる物質（以下ＴＰＴを例に説明する。）と、溶剤を入れ、１０分間程度よく攪拌する。ＴＰＴは水と容易に反応し即座にＴｉＯ2を形成してしまうため、ＳｉＯ2前駆体とは異なり水や塩酸を入れる必要はない。また加水分解によるアルコールも発生していないためＳｉＯ2前駆体を使用する場合のように、加熱工程を入れる必要はない。最後に増粘剤をマスキングペーストの量に対して５〜１５質量％、さらに望ましくは８〜１２質量％混入して十分に攪拌しマスキングペーストを完成させる。なお、ＴＰＴ以外にもＴｉＣｌ4、ＴｉＦ4、ＴｉＯＳＯ4などをＴｉＯ2前駆体として使用し得る。
【００２７】
＜ＳｉＯ2前駆体含有マスキングペーストを用いた太陽電池の製造方法＞
上記の方法で作製したＳｉＯ2前駆体含有マスキングペーストを用いて裏面電極型太陽電池を製造する方法を図２を例にして説明する。先ずマスキングペースト３０を半導体基板１０の受光面側の全面にスクリーン印刷し、オーブンを用いて数十分間３００℃程度で乾燥させる。次に裏面側には部分的に開口部を設けてマスキングペースト３０をスクリーン印刷する（図２(ａ)）。
【００２８】
次にこの基板を８００〜１０００℃で１０〜６０分間加熱しマスキングペースト３０に含まれる拡散制御用マスク３３の材料であるＳｉＯ2を焼結させる。その後、８００〜１０００℃で３０〜１００分間、ｐ型ドーパント３１を拡散させることにより、拡散制御用マスク３３の開口部に相当する部分のみｐ型ドーパント３１が半導体基板１０内に拡散して、高濃度ｐドーピング領域１２が形成される（図２(ｂ)）。
【００２９】
拡散方法としては気相拡散法やイオンインプランテーション法などが挙げられる。その後濃度１０％程度の弗化水素酸水溶液に１分間程度浸漬することで拡散制御用マスク３３を除去することができる。
【００３０】
ｎ型拡散についても、再度マスキングペースト３０を半導体基板１０の裏面側に部分的に開口部を設けてスクリーン印刷し、上記と同様の条件で焼成する（図２(ｃ)）。
【００３１】
そして、上記と同様な工程を適用することによりｎ型ドーパント３２の拡散を行なうことで、高濃度ｎドーピング領域１３を形成することができる（図２(ｄ)）。
【００３２】
上記の様にして各ドーピング領域を形成した後、基板を７５〜８５℃程度に保ち、界面活性剤としてイソプロピルアルコールを水酸化カリウム水溶液などに対して１〜１０質量％添加した１〜１０質量％の水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムの水溶液に１０〜６０分間浸透させることによって、受光面にテクスチャエッチング面１８を形成する。テクスチャエッチングを形成する方法には、ヒドラジン水溶液などを用いる方法もあるが、受光面に入射光反射を抑制するテクスチャ構造形成できるものであれば、どのような方法でも用いることができる。
【００３３】
次に半導体基板１０の両面にシリコン窒化膜を形成することで、パッシベーション層１１を形成してパッシベーションを行なう（図２(ｅ)）。
【００３４】
そして、裏面のパッシベーション層１１に穴開け加工を施してｐ領域コンタクトホール１６、ｎ領域コンタクトホール１７を設けた上でｐ電極１４、ｎ電極１５を形成し、裏面電極型太陽電池を製造する（図２(ｆ)）。
【００３５】
＜ＴｉＯ2前駆体含有マスキングペーストを用いた太陽電池の製造方法＞
上記の方法で作製したＴｉＯ2前駆体含有マスキングペーストを用いる以外は前記太陽電池の製造方法と同様に行なうことが可能である。但し、弗化水素酸水溶液に溶けにくい強固なＴｉＯ2含有拡散制御用マスクを使用することになるため、拡散制御用マスクを除去する際には１０％の弗化水素水溶液に６０分間程度浸漬する必要がある。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
先ずガラス瓶にＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）３０ｇ、溶剤のブチルセロソルブ１００ｇ、水１０ｇ、塩酸０．１質量％入れ、１０分間よく攪拌した後、６時間放置した。この過程により塩酸を触媒としてＴＥＯＳと水が化学反応を起こし、エチルアルコールとＳｉ（ＯＨ）4を発生させた。
【００３７】
また、結果的に完成したマスキングペーストの半導体基板への印刷をスムーズに行なうために、溶液を８０℃程度（発生するエチルアルコールの沸点以上かつ溶剤の沸点以下）で６０分間加熱して溶液中のエチルアルコールを蒸発させる工程を行なった。最後に増粘剤のエチルセルロース１０ｇを混入して十分に攪拌しマスキングペーストを製造した。
【００３８】
（実施例２）
先ずガラス瓶にＴＰＴ（テトライソプロポキシチタン）３０ｇ、溶剤のブチルセロソルブ１００ｇ入れ、１０分間よく攪拌した。最後に増粘剤のエチルセルロース１５ｇを混入して十分に攪拌しマスキングペーストを製造した。
【００３９】
（実施例３）
実施例１で得られたマスキングペーストをシリコン基板の受光面側の全面にスクリーン印刷し、オーブンを用いて２０分間３００℃程度で乾燥させた。次に、裏面側には部分的にスクリーンの開口部を設けることにより、１．５ｍｍ間隔ごとに開口部の幅０．７５ｍｍの設計でマスキングペーストを幅０．７５ｍｍ、高さ１０μｍでスクリーン印刷した。次にこの基板を９００℃で６０分間加熱し、拡散制御用マスクの材料であるＳｉＯ2を焼結させた。その後、１０００℃で３０分間、ｐ型ドーパントを熱拡散法によって拡散させることにより、拡散制御用マスクの開口部に相当する部分のみｐ型ドーパントがシリコン基板内に拡散して、高濃度ｐドーピング領域が形成された。その後、濃度１０％の弗化水素酸水溶液に１分間程度浸漬することで拡散制御用マスクを除去した。
【００４０】
上記の方法でマスキングペーストを用いてｐドーピング領域のパターニングを行なったｎ型シリコン基板の光照射下での電圧分布をグラフ化したものが図３である。マスキングペーストが印刷されない領域ではｐ型ドーピングが行われ、ｐｎ接合が形成されたために電圧が発生しているが、マスキングペーストが印刷された領域ではｐ型ドーピングが行われずｐｎ接合が形成されないため殆ど電圧が発生していないことが分かった。
【００４１】
ｎ型拡散についても、再度マスキングペーストをシリコン基板の裏面側に、スクリーンに部分的に開口部を設けてスクリーン印刷し、上記と同様な工程を適用することにより、その後高濃度ｎドーピング領域を形成した。
【００４２】
上記の様にして各ドーピング領域を形成した後、この基板を８０℃に保ち、界面活性剤としてイソプロピルアルコールを水酸化カリウム水溶液などに対して６質量％添加した３質量％の水酸化カリウム水溶液に４０分間浸透させることによって、受光面にテクスチャエッチング面を形成した。テクスチャエッチングを形成するために、アルカリ水溶液による異方性エッチング方法を用いた。
【００４３】
次にシリコン基板の両面にＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：プラズマ化学気相成長法）にてシリコン窒化膜を形成することで、パッシベーション層を形成してパッシベーションを行ない、裏面のパッシベーション層に穴開け加工を施してｐ領域コンタクトホール、ｎ領域コンタクトホールを設けた上でｐ電極、ｎ電極を形成し、裏面電極型太陽電池を製造した。
【００４４】
（実施例４）
実施例２で得られたマスキングペーストをシリコン基板の受光面側の全面にスクリーン印刷し、オーブンを用いて２０分間３００℃程度で乾燥させた。次に、裏面側には部分的にスクリーンの開口部を設けることにより、１．５ｍｍ間隔ごとに開口部の幅０．７５ｍｍの設計でマスキングペーストを幅０．７５ｍｍ、高さ１０μｍでスクリーン印刷した。次にこの基板を９００℃で６０分間加熱し、拡散制御用マスクの材料であるＴｉＯ2を焼結させる。その後、１０００℃で３０分間、ｐ型ドーパントを熱拡散法によって拡散させることにより、拡散制御用マスクの開口部に相当する部分のみｐ型ドーパントがシリコン基板内に拡散して、高濃度ｐドーピング領域が形成された。拡散後は１０％程度の弗化水素酸水溶液に６０分間程度浸漬することで拡散制御用マスクを除去した。
【００４５】
ｎ型拡散についても、再度マスキングペーストをシリコン基板の裏面側に、スクリーンに部分的に開口部を設けてスクリーン印刷し、上記と同様な工程を適用することにより、その後高濃度ｎドーピング領域を形成した。
【００４６】
上記の様にして各ドーピング領域を形成した後、この基板を８０℃に保ち、界面活性剤としてイソプロピルアルコールを水酸化カリウム水溶液などに対して６質量％添加した３質量％の水酸化カリウム水溶液に４０分間浸透させることによって、受光面にテクスチャエッチング面を形成した。テクスチャエッチングを形成するために、アルカリ水溶液による異方性エッチング方法を用いた。
【００４７】
次にシリコン基板の両面にＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：プラズマ化学気相成長法）にてシリコン窒化膜を形成することで、パッシベーション層を形成してパッシベーションを行ない、裏面のパッシベーション層に穴開け加工を施してｐ領域コンタクトホール、ｎ領域コンタクトホールを設けた上でｐ電極、ｎ電極を形成し、裏面電極型太陽電池を製造した。
【００４８】
また、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、上記した説明でなく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のすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によるマスキングペーストを用いることで、簡易的にかつ安価にｎドーピング領域およびｐドーピング領域の微細なパターニング形成することができ、低コストな裏面電極型太陽電池を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】裏面電極型太陽電池の概略断面図である。
【図２】本発明による太陽電池製造方法を示す概略断面図である。
【図３】実施例３の方法でマスキングペーストを用いてｐドーピング領域のパターニングを行なったｎ型シリコン基板の光照射下での電圧分布を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  半導体基板、１１  パッシベーション層、１２  高濃度ｐドーピング領域、１３  高濃度ｎドーピング領域、１４  ｐ電極、１５  ｎ電極、１６  ｐ領域コンタクトホール、１７  ｎ領域コンタクトホール、１８  テクスチャエッチング面、３０  マスキングペースト、３１  ｐ型ドーパント、３２  ｎ型ドーパント、３３  拡散制御用マスク。
【図１】
2007049079.tif 000004
【図２】
2007049079.tif 000005
【図３】
2007049079.tif 000006