(57)【要約】      （修正有）【課題】シリコン基板面内のシート抵抗のばらつきを低減させ、太陽電池特性を向上させることを実現する。【解決手段】不純物拡散領域を形成する工程は、シリコン基板を回転させて、シリコン基板の一表面の外周縁部に、ドーパントを含む化合物とアルコールとを少なくとも含むドーパント溶液を滴下して塗布する工程と、シリコン基板の一表面の中心付近にドーパント溶液を滴下し、シリコン基板を回転させてドーパント溶液を塗布する工程と、シリコン基板を熱処理する工程とを備えた太陽電池の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の一表面に、不純物拡散領域を形成する工程を備えた太陽電池の製造方法において、
前記不純物拡散領域を形成する工程は、
前記シリコン基板を回転させて、前記シリコン基板の一表面の外周縁部に、ドーパントを含む化合物とアルコールとを少なくとも含むドーパント溶液を滴下して塗布する第１工程と、
前記シリコン基板の一表面の中心付近に前記ドーパント溶液を滴下し、前記シリコン基板を回転させて前記ドーパント溶液を塗布する第２工程と、
前記シリコン基板を熱処理する第３工程とを備えた太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程のドーパント溶液のドーパント濃度は、前記第１工程のドーパント溶液のドーパント濃度よりも高い請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程の後に、前記シリコン基板を乾燥させる第４工程を備えた請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記シリコン基板の一表面は、前記シリコン基板の受光面である請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記不純物拡散領域は、ｎ型不純物拡散領域である請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記ドーパントは、リンである請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記ドーパント溶液は、ＰＳＧ液である請求項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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法、特に、太陽電池の受光面側の構造の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急速に高まっている。太陽電池としては、化合物半導体または有機材料を用い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。
【０００３】
図３は、特許文献１に開示されているシリコン結晶を用いた太陽電池の製造フローである。図３に示すように模式的断面図を参照して説明する。
【０００４】
まず、図３（ａ）に示すように、エッチング処理により凹凸構造を形成したｐ型シリコン基板２の一表面である入射光側となる面（以下「ｐ型シリコン基板の受光面」という。）に、ドーパントであるリンを含むリン化合物と、アルコールとを少なくとも含む溶液であるＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）液３をｐ型シリコン基板２の受光面の中心付近に滴下し、ＰＳＧ液３の厚みが均一になるようにｐ型シリコン基板２を回転させて塗布するスピン塗布を行う。その後、ｐ型シリコン基板２を乾燥する。なお、図３では、受光面側の凹凸構造を省略している。
【０００５】
次に、図３（ｂ）に示すように、熱処理によって、ｐ型シリコン基板２の受光面に、ｎ型ドーパントであるリンが拡散して、不純物拡散領域であるｎ＋領域４が形成される。さらに、ｐ型シリコン基板２の受光面と反対側の面である裏面（以下「ｐ型シリコン基板の裏面」という。）には、オートドープによるｎ＋領域４よりもリン濃度が低いｎ−領域５が形成される。
【０００６】
次に、図３（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板２の裏面に形成されたｎ−領域５をエッチングにより除去する。その後、ｐ型シリコン基板２の受光面に、反射防止膜６として窒化シリコン膜をＣＶＤ法等により形成する。
【０００７】
次に、図３（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板２の裏面に、アルミニウム導電性ペーストおよび銀導電性ペーストをスクリーン等のパターニングに合わせ塗布し乾燥する。さらに、反射防止膜６の上に銀導電性ペーストをスクリーン等のパターニングに合わせ塗布し乾燥する。その後、ｐ型シリコン基板２を焼成することで、アルミニウム電極７、ｐ＋領域であるＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）領域８、裏面銀電極９、および受光面銀電極１０が形成される。ここで、受光面銀電極１０は形成時、焼成により銀導電性ペーストが反射防止膜６を突きぬけｎ＋領域４と接続する。最後にレーザー等でｐ型シリコン基板２の外周縁部のｎ＋領域４を削り、接合分離を行う。このようにして、太陽電池１が作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１１４３４５号公報（平成２２年５月２０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、太陽電池に用いるシリコン基板は、矩形または略矩形であり、また、シリコン基板の受光面には、凹凸構造が形成されているので、上記のように、ＰＳＧ液をスピン塗布で行った場合、シリコン基板の外周縁部で、ＰＳＧ液の塗布ムラが発生することがある。この塗布ムラと、その後の熱処理でシリコン基板面内のシート抵抗のばらつきが起こり、受光面銀電極とｎ＋領域間のコンタクト抵抗のシリコン基板面内のばらつきが発生する。また、発生する塗布ムラによっては、ｐｎ接合欠損が生じることもある。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＰＳＧ液に代表されるドーパント剤を含むドーパント溶液をスピン塗布して熱処理し不純物拡散領域を形成する際、塗布ムラを抑えることで、熱処理後のシリコン基板面内のシート抵抗のばらつきを低減させ、太陽電池特性を向上させる太陽電池の製造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】
本発明の太陽電池の製造方法は、シリコン基板の一表面に、不純物拡散領域を形成する工程を備えた太陽電池の製造方法において、不純物拡散領域を形成する工程は、シリコン基板を回転させて、シリコン基板の一表面の外周縁部に、ドーパントを含む化合物とアルコールとを少なくとも含むドーパント溶液を滴下して塗布する第１工程と、シリコン基板の一表面の中心付近にドーパント溶液を滴下し、シリコン基板を回転させてドーパント溶液を塗布する第２工程と、シリコン基板を熱処理する第３工程とを備える。
【００１２】
ここで、本発明の太陽電池の製造方法は、第２工程のドーパント溶液のドーパント濃度は、第１工程のドーパント溶液のドーパント濃度よりも高くてもよい。
【００１３】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、第２工程の後に、シリコン基板を乾燥させる第４工程を備えてもよい。
【００１４】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、シリコン基板の一表面は、シリコン基板の受光面であってもよい。
【００１５】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、不純物拡散領域は、ｎ型不純物拡散領域であってもよい。
【００１６】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、ドーパントは、リンであってもよい。
【００１７】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、ドーパント溶液は、ＰＳＧ液であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、シリコン基板の外周縁部のドーパント溶液のスピン塗布を、別に行うことにより、シリコン基板の外周縁部で発生する塗布ムラを抑えることで、シリコン基板面内において、不純物拡散領域のシート抵抗のばらつきが低減するため、太陽電池特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のシリコン基板のＰＳＧ液塗布面を上から見た模式図である。
【図２】シリコン基板のシート抵抗を測定した箇所を示す模式図である。
【図３】太陽電池の製造フローの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、太陽電池の本発明の製造方法の一例を示す。太陽電池の本発明の製造方法は、ｎ＋領域４の形成工程が異なる以外は、図３に示した製造フローと同様であるので、下記に示す実施例は、いずれもｐ型シリコン基板の受光面に形成したｎ＋領域４である不純物拡散領域の形成工程のみを示す。
【実施例】
【００２１】
図１は、ｐ型シリコン基板２のＰＳＧ液塗布面を上から見た模式図である。ｐ型シリコン基板２は、１５０ｍｍ角でＰＳＧ液塗布面側に凹凸構造が形成されている。
【００２２】
リン化合物として五酸化リン濃度が５％のＰＳＧ液α、および五酸化リン濃度が１０％のＰＳＧ液βを用いた。ｐ型シリコン基板２を回転させ、ＰＳＧ液αをｐ型シリコン基板２の中心ＡよりＸｍｍ離れた滴下箇所Ｂに滴下し塗布を行い、その後、回転を止める。次に、ｐ型シリコン基板２の中心ＡにＰＳＧ液βを滴下しｐ型シリコン基板２を回転させて塗布を行う。その後、ｐ型シリコン基板２を乾燥させた。次に、窒素雰囲気で熱処理を行い、ｐ型シリコン基板２の受光面に、ｎ型ドーパントであるリンが拡散したｎ＋領域を形成した。ここで、ＰＳＧ液αの塗布は、ｐ型シリコン基板２を回転させながら滴下して行ったので、滴下箇所Ｂよりも外側に塗布させることができた。なお、上記乾燥は、上記熱処理で兼ねることが可能である。
【００２３】
実施例１：ＰＳＧ液αの滴下箇所Ｂ  →  Ｘ＝３０ｍｍ
実施例２：ＰＳＧ液αの滴下箇所Ｂ  →  Ｘ＝５０ｍｍ
実施例３：ＰＳＧ液αの滴下箇所Ｂ  →  Ｘ＝７０ｍｍ
（比較例）
実施例１〜３で用いたｐ型シリコン基板２を使用して、ｐ型シリコン基板２の受光面側にｎ＋領域を形成した。リン化合物として五酸化リン濃度が１０％のＰＳＧ液βを用い、ｐ型シリコン基板２の中心Ａに滴下しｐ型シリコン基板２を回転させて塗布して、ｐ型シリコン基板２を乾燥させた。その後、窒素雰囲気で熱処理を行い、ｐ型シリコン基板２の受光面に、ｎ型ドーパントであるリンが拡散したｎ＋領域を形成した。
【００２４】
実施例１、実施例２、実施例３、および比較例のシート抵抗値の測定結果を表１に示す。また、実施例１、実施例２、実施例３、および比較例の方法でｎ＋領域を作製した場合の太陽電池の変換効率を表２に示す。表１、２の値は、それぞれ、５サンプルについて測定を行い、その平均値とした。なお、図２に表１の測定箇所を示す。測定箇所は、５箇所であり、ｐ型シリコン基板２の中心と、ｐ型シリコン基板２の対角線上にｐ型シリコン基板２の中心から２３ｍｍ、４６ｍｍ、６９ｍｍ、９２ｍｍである。また、表２の太陽電池の変換効率は、比較例を１．０００とした場合の実施例１、２、３の値である。
【００２５】
【表１】
2012151383.tif 000003
【００２６】
【表２】
2012151383.tif 000004
【００２７】
表１の結果から、比較例では、ｐ型シリコン基板２の面内で３５Ω／□〜５５Ω／□であったのに対し、実施例２では、ｐ型シリコン基板２の面内で４５Ω／□〜５５Ω／□内で収まるようになり、シート抵抗のばらつきを低減することができた。また、実施例１、３においても、比較例よりもシート抵抗のばらつきを低減することができた。これから、シリコン基板の外周縁部のＰＳＧ液のスピン塗布を、別に行うことで、シリコン基板の外周縁部で発生する塗布ムラを抑え、シリコン基板面内のシート抵抗のばらつきを低減することができた。
【００２８】
さらに、表２の結果から、比較例に比べて、実施例２では１％の変換効率の向上が確認でき、実施例１、３でも０．５％の変換効率の向上が確認できた。したがって、上記より、シート抵抗のシリコン基板面内のばらつきを低減することで、受光面銀電極とｎ＋領域間のコンタクト抵抗のシリコン基板面内のばらつきを抑えることができるため、太陽電池の特性を向上させることができる。また、塗布ムラの発生が低減できるので、これによるｐｎ接合欠損の発生も抑えることができる。さらにまた、シリコン基板が円形の場合でも、シート抵抗のシリコン基板面内のばらつきを低減するために、上記に示すＰＳＧ液塗布方法が有効であることを確認した。
【００２９】
今回、リン化合物を含むＰＳＧ液について示したが、他のドーパントを用いた溶液をシリコン基板の一表面にスピン塗布し、熱処理により不純物拡散領域を形成する場合も同様の結果が得られる。さらに、受光面と裏面に電極が形成された太陽電池について記載したが、裏面にのみ電極が形成された裏面電極型太陽電池に不純物拡散領域を形成する場合も同様である。
【符号の説明】
【００３０】
１  太陽電池、２  ｐ型シリコン基板、３  ＰＳＧ液、４  ｎ＋領域、５  ｎ−領域、６  反射防止膜、７  アルミニウム電極、８  ＢＳＦ領域、９  裏面銀電極、１０  受光面銀電極。
【図１】
2012151383.tif 000005
【図２】
2012151383.tif 000006
【図３】
2012151383.tif 000007