(57)【要約】【課題】受光面に模様が生じることを抑制して、受光面の外観を良好とする裏面電極型太陽電池の製造方法およびそのような製造方法に用いられるスピンコータ、を提供する。【解決手段】裏面電極型太陽電池の製造方法は、シリコン基板４の受光面６１に、溶液を供給する工程と、シリコン基板４を回転させることによって、シリコン基板４の受光面６１に溶液を塗布し、乾燥させる工程と、シリコン基板４の受光面６１に溶液を塗布し、乾燥させる工程の後、熱処理によって、シリコン基板４の受光面６１に受光面拡散層と反射防止膜とを同時に形成する工程とを備える。シリコン基板４の受光面６１に溶液を塗布し、乾燥させる工程は、シリコン基板４の受光面６１の外周部６６にガスを吹き付ける工程を含む。【選択図】図１６
2013157514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の受光面とは反対側の裏面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法であって、
シリコン基板の受光面に、シリコン基板の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを含む溶液を供給する工程と、
シリコン基板を回転させることによって、シリコン基板の受光面に前記溶液を塗布し、乾燥させる工程と、
前記シリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程の後、熱処理によって、シリコン基板の受光面に受光面拡散層と反射防止膜とを同時に形成する工程とを備え、
前記シリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程は、前記シリコン基板の受光面の外周部にガスを吹き付ける工程を含む、裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記シリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程は、
シリコン基板を、所定の期間、第１の回転速度で回転させる工程と、
シリコン基板を、前記第１の回転速度から、前記第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度まで加速させ、所定の期間、前記第２の回転速度で回転させる工程と、
シリコン基板を、前記第２の回転速度から、前記第１の回転速度および前記第２の回転速度よりも小さい第３の回転速度まで減速させ、所定の期間、前記第３の回転速度で回転させる工程とをさらに含む、請求項１に記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記シリコン基板の受光面の外周部にガスを吹き付ける工程を、前記シリコン基板を第１の回転速度で回転させる工程の開始時から、前記シリコン基板を第３の回転速度で回転させる工程の終了時まで実施する、請求項２に記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記シリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程は、シリコン基板の周囲雰囲気の相対湿度を４０パーセント以下に保つ工程をさらに含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記受光面拡散層のシート抵抗が、５０Ω／ｓｑ．以上１５０Ω／ｓｑ．未満である、請求項１から４のいずれか１項に記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記シリコン基板の受光面に受光面拡散層と反射防止膜とを同時に形成する工程の後、熱処理によって、受光面拡散層と反射防止膜との間に受光面パッシベーション膜を形成する工程をさらに備え、
前記受光面パッシベーション膜の膜厚は、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項７】
シリコン基板を回転させることによって、シリコン基板の表面に溶液を塗布し、乾燥させるスピンコータであって、
ガス噴射口を有し、前記ガス噴射口からシリコン基板に向けてガスを噴射するガス噴射装置を備え、
前記ガス噴射口は、シリコン基板の表面のうちその外周部にのみガスを吹き付けるように形成される、スピンコータ。
【請求項８】
前記ガス噴射装置は、シリコン基板の回転軸を中心とする周方向に並び、シリコン基板の表面の中央部の直上に配置される複数の前記ガス噴射口を有し、
複数の前記ガス噴射口は、シリコン基板の表面の外周部に向けて、シリコン基板の回転軸に対して斜め方向に開口する、請求項７に記載のスピンコータ。
【請求項９】
前記ガス噴射装置は、シリコン基板の回転中心からその半径方向に向けて並び、シリコン基板の表面の外周部の直上に配置される複数の前記ガス噴射口を有する、請求項７に記載のスピンコータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、裏面電極型太陽電池の製造方法、およびそのような製造方法に用いられるスピンコータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に地球環境保護の観点から、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が次世代のエネルギ源としての期待を急激に集めている。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、シリコン結晶を用いたものが主流となっている。入射光側に配置される太陽電池の受光面には、入射光の反射を抑えるための反射防止膜が形成されている。たとえば、特開昭５７−１１４２９１号公報（特許文献１）には、このような反射防止膜を備えた太陽電池の製造方法について開示されている。また、特開２００４−１２８２１４号公報（特許文献２）および特開２００７−１８９１８５号公報（特許文献３）には、スピンコート法により基板上に溶液を塗布するための塗布装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−１１４２９１号公報
【特許文献２】特開２００４−１２８２１４号公報
【特許文献３】特開２００７−１８９１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面（受光面）と、受光面の反対側である面（裏面）とに電極が形成された構造を有する。一方、受光面に電極が形成される場合、形成された電極の面積分だけ太陽電池に入射する太陽光が減少する。このため、裏面にのみ電極が形成される裏面電極型太陽電池の開発が進められている。
【０００５】
このような裏面電極型太陽電池の製造方法において、太陽電池の受光面に、シリコン基板と同じ導電型の不純物化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを含む溶液を塗布し、熱処理することによって、受光面拡散層と反射防止膜とを同時に形成する工程が想定される。この工程では、まず、スピンコータの吸着ヘッドによってシリコン基板の中央部を裏面側から支持する。そして、シリコン基板の受光面に溶液を供給し、さらにシリコン基板を回転させることによって、受光面に溶液を塗布し、乾燥させる。
【０００６】
図２１は、裏面電極型太陽電池の受光面を示す平面図である。しかしながら、上記の溶液塗布時、吸着ヘッドからシリコン基板に熱が伝わるため、溶液の乾燥が受光面の中央部から進行する。このため、図２１中に示すように、シリコン基板の受光面に吸着ヘッドの形状に対応する円形模様が生じ、その結果、裏面電極型太陽電池の受光面の外観が損なわれるという懸念が発生する。
【０００７】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、受光面に模様が生じることを抑制して、受光面の外観を良好とする裏面電極型太陽電池の製造方法、およびそのような製造方法に用いられるスピンコータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に従った裏面電極型太陽電池の製造方法は、シリコン基板の受光面とは反対側の裏面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法である。裏面電極型太陽電池の製造方法は、シリコン基板の受光面に、シリコン基板の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを含む溶液を供給する工程と、シリコン基板を回転させることによって、シリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程と、シリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程の後、熱処理によって、シリコン基板の受光面に受光面拡散層と反射防止膜とを同時に形成する工程とを備える。シリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程は、シリコン基板の受光面の外周部にガスを吹き付ける工程を含む。
【０００９】
このように構成された裏面電極型太陽電池の製造方法によれば、シリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程時に、シリコン基板の受光面の外周部にガスを吹き付ける。これにより、溶液の乾燥が受光面の中央部から進行することに起因する模様を目立たなくして、受光面の外観を良好にできる。
【００１０】
また好ましくは、シリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程は、シリコン基板を、所定の期間、第１の回転速度で回転させる工程と、シリコン基板を、第１の回転速度から、第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度まで加速させ、所定の期間、第２の回転速度で回転させる工程と、シリコン基板を、第２の回転速度から、第１の回転速度および第２の回転速度よりも小さい第３の回転速度まで減速させ、所定の期間、第３の回転速度で回転させる工程とをさらに含む。
【００１１】
このように構成された裏面電極型太陽電池の製造方法によれば、シリコン基板の回転速度を適切に制御することによって、シリコン基板の受光面に供給された溶液を受光面の中央部から外周部に広げ、さらに溶液を乾燥させることができる。
【００１２】
また好ましくは、シリコン基板の受光面の外周部にガスを吹き付ける工程を、シリコン基板を第１の回転速度で回転させる工程の開始時から、シリコン基板を第３の回転速度で回転させる工程の終了時まで実施する。
【００１３】
このように構成された裏面電極型太陽電池の製造方法によれば、受光面に生じる模様をより効果的に目立たなくすることができる。
【００１４】
また好ましくは、シリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程は、シリコン基板の周囲雰囲気の相対湿度を４０パーセント以下に保つ工程をさらに含む。このように構成された裏面電極型太陽電池の製造方法によれば、溶液の乾燥中に白濁による色ムラが生じることを防止できる。
【００１５】
また好ましくは、受光面拡散層のシート抵抗が、５０Ω／ｓｑ．以上１５０Ω／ｓｑ．未満である。このように構成された裏面電極型太陽電池の製造方法によれば、太陽電池の受光面側における再結合電流を低減して、裏面電極型太陽電池の特性を向上させることができる。
【００１６】
また好ましくは、裏面電極型太陽電池の製造方法は、シリコン基板の受光面に受光面拡散層と反射防止膜とを同時に形成する工程の後、熱処理によって、受光面拡散層と反射防止膜との間に受光面パッシベーション膜を形成する工程をさらに備える。受光面パッシベーション膜の膜厚は、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００１７】
このように構成された裏面電極型太陽電池の製造方法によれば、受光面側に、受光面拡散層、受光面パッシベーション膜および反射防止膜を備えた裏面電極型太陽電池において、受光面に生じる模様を目立たなくして、受光面の外観を良好にできる。
【００１８】
この発明に従ったスピンコータは、シリコン基板を回転させることによって、シリコン基板の表面に溶液を塗布し、乾燥させるスピンコータである。スピンコータは、ガス噴射口を有し、ガス噴射口からシリコン基板に向けてガスを噴射するガス噴射装置を備える。ガス噴射口は、シリコン基板の表面のうちその外周部にのみガスを吹き付けるように形成される。
【００１９】
このように構成されたスピンコータによれば、ガス噴射口からシリコン基板の表面のうちその外周部にのみガスを吹き付ける。これにより、溶液の乾燥が受光面の中央部から進行することに起因する模様を目立たなくして、受光面の外観を良好にできる。
【００２０】
また好ましくは、ガス噴射装置は、シリコン基板の回転軸を中心とする周方向に並び、シリコン基板の表面の中央部の直上に配置される複数のガス噴射口を有する。複数のガス噴射口は、シリコン基板の表面の外周部に向けて、シリコン基板の回転軸に対して斜め方向に開口する。また好ましくは、ガス噴射装置は、シリコン基板の回転中心からその半径方向に向けて並び、シリコン基板の表面の外周部の直上に配置される複数のガス噴射口を有する。
【００２１】
このように構成されたスピンコータによれば、ガス噴射口を、シリコン基板の表面のうちその外周部にのみガスを吹き付けるように構成して、受光面に生じる模様を目立たなくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上に説明したように、この発明に従えば、受光面に模様が生じることを抑制して、受光面の外観を良好とする裏面電極型太陽電池の製造方法、およびそのような製造方法に用いられるスピンコータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法が適用されて製造された太陽電池を示す平面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った太陽電池を示す断面図である。
【図３】図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた範囲を示す断面図である。
【図４】図２中の２点鎖線ＩＶで囲まれた範囲を示す断面図である。
【図５】シリコン基板に形成されたｎ＋＋領域およびｐ＋領域を示す平面図である。
【図６】本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図７】本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図８】本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図９】本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図１０】本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法の第５工程を示す断面図である。
【図１１】本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法の第６工程を示す断面図である。
【図１２】本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法の第７工程を示す断面図である。
【図１３】図１２中の２点鎖線ＸＩＩＩで囲まれた範囲が拡大して示されている。
【図１４】本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法の第８工程を示す断面図である。
【図１５】本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法の第９工程を示す断面図である。
【図１６】スピンコータを用いてシリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程を示す側面図である。
【図１７】図１６中の矢印ＸＶＩＩに示す方向から見たスピンコータを示す底面図である。
【図１８】図１６中のスピンコータの制御プログラムの一例を示すグラフである。
【図１９】図１６中のスピンコータの変形例を示す側面図である。
【図２０】図１９中の矢印ＸＸに示す方向から見たスピンコータを示す底面図である。
【図２１】裏面電極型太陽電池の受光面を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２５】
図１は、この発明の実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法が適用されて製造された太陽電池を示す平面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った太陽電池を示す断面図である。
【００２６】
図１および図２を参照して、まず、本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法が適用されて製造された太陽電池の構造について説明する。太陽電池１００は、電極が受光面と反対側の表面である裏面にのみ形成される裏面電極型の太陽電池である。図１中には、裏面側から見た太陽電池１００が示されている。
【００２７】
太陽電池１００は、ｎ型用電極２およびｐ型用電極３を有する。ｎ型用電極２およびｐ型用電極３は、太陽電池１００の裏面側に設けられている。ｎ型用電極２およびｐ型用電極３は、一方向に帯状に延在する形状を有する。ｎ型用電極２およびｐ型用電極３は、その帯状に延在する方向に直交する方向に交互に並んで設けられている。
【００２８】
なお、図１中では、ｎ型用電極２とｐ型用電極３とを区別するために各電極にハッチングが付されている。
【００２９】
図３は、図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた範囲を示す断面図である。図４は、図２中の２点鎖線ＩＶで囲まれた範囲を示す断面図である。図１から図４を参照して、太陽電池１００は、シリコン基板４、受光面パッシベーション膜１３、反射防止膜１２および裏面パッシベーション膜１４をさらに有する。
【００３０】
シリコン基板４は、ｎ型の単結晶シリコン基板である。シリコン基板４の受光面には、テクスチャ構造である凹凸形状５が形成されている。この凹凸は、数μｍ〜数十μｍのオーダーの大きさを有する。
【００３１】
シリコン基板４の受光面の全面には、受光面拡散層６であるｎ＋層がＦＳＦ（Front Surface Field）層として形成されている。その受光面拡散層６上には、受光面パッシベーション膜１３が形成されている。さらに、受光面パッシベーション膜１３上には、反射防止膜１２が形成されている。
【００３２】
受光面パッシベーション膜１３は、酸化シリコン膜である。受光面パッシベーション膜１３は、好ましくは、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚みを有し、より好ましくは、５ｎｍ以上６０ｎｍ以下の厚みを有する。反射防止膜１２は、リン酸チタンを主成分とする膜により形成されている。反射防止膜１２は、たとえば、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の厚みを有する。
【００３３】
シリコン基板４の裏面には、裏面パッシベーション膜１４が形成されている。裏面パッシベーション膜１４は、第２裏面パッシベーション膜８および第１裏面パッシベーション膜１１からなる２層構造を有する。第２裏面パッシベーション膜８および第１裏面パッシベーション膜１１は、シリコン基板４側から挙げた順に並んで積層されている。
【００３４】
シリコン基板４の裏面側には、ｎ型半導体領域であるｎ＋＋領域９と、ｐ型半導体領域であるｐ＋領域１０とが、交互に隣接して形成されている。シリコン基板４をその裏面側から見て、ｎ＋＋領域９の表面は、ｎ＋＋領域９以外の表面よりも凹状になっている。図４中に示すｎ＋＋領域９の凹状の深さｄは、数十ｎｍのオーダーの大きさを有する。ｎ＋＋領域９およびｐ＋領域１０には、それぞれ、ｎ型用電極２およびｐ型用電極３が接続されている。
【００３５】
ｐ＋領域１０は、ｐ＋領域４１を含む。ｐ＋領域４１は、シリコン基板４の裏面のうち最も外側に位置している。ｐ＋領域４１は、電極が接続されていない、すなわち電極に接触していない半導体領域である。
【００３６】
ｎ＋＋領域９上の裏面パッシベーション膜１４と、ｐ＋領域１０上の裏面パッシベーション膜１４との間には、膜厚差が設けられている。より具体的には、ｎ＋＋領域９上の裏面パッシベーション膜１４の方が、ｐ＋領域１０上の裏面パッシベーション膜１４よりも膜厚が大きい。ここで、ｎ＋＋領域９とｐ＋領域１０とが交互に隣接して形成されていることにより、太陽電池１００に逆方向のバイアスがかかった場合に、部分的に電圧がかかることがなく、局所的なリーク電流による発熱を避けることができる。なお、ｎ型不純物の濃度は、ｎ型のシリコン基板４、受光面拡散層６であるｎ＋層およびｎ＋＋領域９の順に高くなる。
【００３７】
図５は、シリコン基板に形成されたｎ＋＋領域およびｐ＋領域を示す平面図である。図中には、図１中の太陽電池１００からｎ型用電極２およびｐ型用電極３を除去し、さらに裏面パッシベーション膜１４を除去した場合のシリコン基板４の裏面側が示されている。
【００３８】
図５を参照して、シリコン基板４の裏面の外周縁には、電極に接触していない半導体領域であるｐ＋領域４１が形成されている（シリコン基板４の裏面の外周縁に形成された、電極に接触していない半導体領域を「外周縁半導体領域」という）。ｎ＋＋領域９の周囲に、ｎ＋＋領域９とは異なる導電型の外周縁半導体領域であるｐ＋領域４１が形成されることによって、太陽電池１００のエッジ部等に半導体領域ができたとしても、その半導体領域と、ｎ＋＋領域９およびｐ＋領域１０とは、電気的に分離されている。また、外周縁には、電極に接触していない半導体領域があるため、太陽電池１００に逆方向のバイアスがかかったとき、外周縁を通して発生するリーク電流を抑えることができる。
【００３９】
図５中では、ｎ＋＋領域９は全てつながって１つの半導体領域を形成しているが、必ずしも全部がつながっていなくてもよい。さらに、図５中では、ｐ＋領域１０が複数に分離して形成されているが、つながっている箇所を有してもよい。
【００４０】
なお、太陽電池１００の各辺の最も外側の電極が同じ導電型であるため、形成した電極を回転対称構造にすることが可能になる。このため、複数の太陽電池１００を並べて太陽電池モジュールを作製する際、たとえば、図１中に示す太陽電池１００の上下が入れ替わっても問題がない。
【００４１】
続いて、本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法を適用して、図１中の太陽電池１００を製造する工程の一例について説明する。
【００４２】
図６から図１５は、本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法の工程を示す断面図である。
【００４３】
図６および図７中では、シリコン基板４の受光面側が上となって示されている。図６を参照して、まず、シリコン基板４を準備する。シリコン基板４は、たとえば、１００μｍの厚みを有する。ＣＶＤ法またはスパッタ法等を用いて、シリコン基板４の受光面となる面（以下、「シリコン基板４の受光面」という）の反対側の面である裏面（以下、「シリコン基板４の裏面」という）に、窒化シリコン膜等のテクスチャマスク２１を形成する。
【００４４】
図７を参照して、次に、シリコン基板４の受光面に、テクスチャ構造である凹凸形状５をエッチングにより形成する。エッチングは、たとえば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加し、７０℃以上８０℃以下に加熱した溶液により行なう。
【００４５】
図８から図１０中では、シリコン基板４の裏面側が上となって示されている。図８を参照して、次に、シリコン基板４の裏面に形成したテクスチャマスク２１を除去する。次に、シリコン基板４の受光面に、酸化シリコン膜等の拡散マスク２２を形成する。次に、シリコン基板４の裏面において、ｎ＋＋領域９を形成しようとする箇所以外に、たとえば、溶剤、増粘剤および酸化シリコン前駆体を含むマスキングペーストをインクジェットまたはスクリーン印刷等で塗布し、熱処理により拡散マスク２３を形成する。ＰＯＣｌ３を用いた気相拡散により、拡散マスク２３から露出したシリコン基板４の箇所にｎ型不純物であるリンを拡散することによって、ｎ＋＋領域９を形成する。
【００４６】
図９を参照して、次に、シリコン基板４に形成した拡散マスク２２，２３と、拡散マスク２２，２３にリンが拡散して形成されたガラス層とを、フッ化水素酸処理により除去する。次に、酸素または水蒸気による熱酸化を行ない、シリコン基板４の裏面側および受光面側に酸化シリコン膜２４を形成する。
【００４７】
この際、図９中に示すように、酸化シリコン膜２４の厚みが、シリコン基板４の裏面のｎ＋＋領域９上で大きくなる。一例として、９００℃で水蒸気による熱酸化を行なった場合、ｎ＋＋領域９以外の領域で、酸化シリコン膜２４の厚みが７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下となり、ｎ＋＋領域９で、酸化シリコン膜２４の厚みが２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下になる。ここで、熱酸化前のｎ＋＋領域９のリンの表面濃度は、５×１０１９／ｃｍ３以上であり、熱酸化の処理温度の範囲としては、たとえば、酸素による熱酸化で８００℃以上１０００℃以下、水蒸気による熱酸化で８００℃以上９５０℃以下である。
【００４８】
熱酸化時に、酸化シリコン膜の厚さが異なる理由は次の通りである。すなわち、熱酸化による酸化シリコン膜の成長速度は、シリコン基板に拡散されている不純物の種類と濃度とにより異なる。特にｎ型不純物の濃度が高い場合は、酸化シリコン膜の成長速度が速くなる。このため、ｎ型のシリコン基板４よりもｎ型不純物濃度が高いｎ＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４の厚みの方が、シリコン基板４上の酸化シリコン膜２４の厚みよりも大きくなる。酸化シリコン膜２４は、熱酸化時にシリコンと酸素とが結び付くことで形成されるため、ｎ＋＋領域９の表面は、ｎ＋＋領域９が形成されていない領域の表面よりも凹状になる。
【００４９】
なお、酸化シリコン膜２４を、ｐ＋領域形成時のｎ＋＋領域の拡散マスクとして使用する場合、ｎ＋＋領域９上とｎ＋＋領域９上以外との酸化シリコン膜２４の膜厚差は、６０ｎｍ以上必要となる。
【００５０】
図１０を参照して、シリコン基板４の受光面の酸化シリコン膜２４と、裏面のｎ＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４とを、エッチングにより除去する。
【００５１】
この際、上記のとおり、シリコン基板４の裏面側では、酸化シリコン膜２４がｎ＋＋領域９上で厚く形成されている。さらに、ｎ＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４とｎ＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４とのエッチングレートの差により、ｎ＋＋領域９上だけ酸化シリコン膜２４が残るようにエッチングを実施する。たとえば、９００℃、３０分間の水蒸気による熱酸化により酸化シリコン膜２４を形成し、ｎ＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４を除去するためにフッ化水素酸処理をした場合、ｎ＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４の膜厚は１２０ｎｍ程度となる。先述したように、酸化シリコン膜２４は、６０ｎｍ以上の膜厚を有すればｐ＋領域形成時の拡散マスクとして機能する。
【００５２】
次に、シリコン基板４の受光面に酸化シリコン膜等の拡散マスク２５を形成する。次に、シリコン基板４の裏面に、有機性高分子にホウ素化合物を反応させたポリマーをアルコール系溶媒に溶解させた溶液を塗布し、乾燥させる。熱処理により、酸化シリコン膜２４から露出したシリコン基板４の裏面の箇所にｐ型不純物であるボロンを拡散させ、ｐ＋領域を形成する。この際、シリコン基板４の裏面側に、ｐ＋領域１０とｐ＋領域４１とを形成する。
【００５３】
図１１および図１２中では、シリコン基板４の受光面側が上となって示されている。図１３中には、図１２中の２点鎖線ＸＩＩＩで囲まれた範囲が拡大して示されている。
【００５４】
図１１を参照して、次に、シリコン基板４に形成した酸化シリコン膜２４、拡散マスク２５および酸化シリコン膜２４と、拡散マスク２５にボロンが拡散して形成されたガラス層とをフッ化水素酸処理により除去する。次に、シリコン基板４の裏面に、たとえば５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚みを有する酸化シリコン膜等の拡散マスクを兼ねた第１裏面パッシベーション膜１１を、ＣＶＤ法により形成、もしくはＳＯＧ（スピンオングラス）を塗布し焼成することにより形成する。
【００５５】
次に、シリコン基板４の受光面に、受光面拡散層６であるｎ＋層および反射防止膜１２を形成するため、シリコン基板４の受光面にリン化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む溶液２７を、スピンコータを用いて塗布し、乾燥させる。ここで、溶液２７に含まれるリン化合物としては五酸化リンを用い、チタンアルコキシドとしてはテトライソプロピルチタネートを用い、アルコールとしてはイソプロピルアルコールを用いる。
【００５６】
なお、スピンコータを用いてシリコン基板４の受光面に溶液を塗布し乾燥させる上記工程については、後で詳細に説明する。
【００５７】
図１２および図１３を参照して、次に、熱処理の実施によりｎ型不純物であるリンを拡散させ、受光面の全面に受光面拡散層６であるｎ＋層および反射防止膜１２を形成する。熱処理は、窒素雰囲気で行ない、処理温度は、たとえば８５０℃以上１０００℃以下の範囲とする。
【００５８】
シリコン基板４の裏面に、酸化シリコン膜による第２裏面パッシベーション膜８を形成するため、酸素による熱酸化を行なう。この際、シリコン基板４の裏面に第２裏面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が形成されながら、図１２中に示すように、シリコン基板４の受光面の全面にも、酸化シリコン膜が形成される。
【００５９】
受光面の全面に形成される酸化シリコン膜は、受光面拡散層６と反射防止膜１２との間に形成され、受光面パッシベーション膜１３となる。受光面拡散層６と反射防止膜１２との間に受光面パッシベーション膜１３が形成される理由として、以下のことが考えられる。すなわち、受光面の凹凸形状５の凹部における反射防止膜１２の厚みが大きくなって反射防止膜１２にクラックが生じ、そのクラックが生じている箇所から酸素が入り込んで受光面パッシベーション膜１３である酸化シリコン膜が成長する。また、受光面の凹凸形状５の凸部では、反射防止膜１２の厚みが小さいため、酸素が透過し、受光面パッシベーション膜１３である酸化シリコン膜が成長する。
【００６０】
また、シリコン基板４の裏面と第１裏面パッシベーション膜１１との間に、第２裏面パッシベーション膜８が形成される理由として、以下のことが考えられる。すなわち、シリコン基板４の裏面の第１裏面パッシベーション膜１１は、ＣＶＤ法等で形成した膜であるため、第１裏面パッシベーション膜１１の内部に酸素が透過し、これにより、第２裏面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が成長する。
【００６１】
なお、受光面パッシベーション膜１３の厚みは、たとえば５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、第２裏面パッシベーション膜８の厚みは、たとえばｎ＋＋領域９上においては３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、ｐ＋領域１０上においては１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。
【００６２】
第２裏面パッシベーション膜８および受光面パッシベーション膜１３の形成は、受光面拡散層６および反射防止膜１２を形成するための熱処理に引き続き、ガスを切り替えて酸素による熱酸化を行なうことによっても可能である。すなわち、受光面拡散層６であるｎ＋層および反射防止膜１２を形成する熱処理と、受光面パッシベーション膜１３を形成する熱処理とを、一連の熱処理によって形成することにより、必要な工程数を減らすことができる。
【００６３】
好ましくは、受光面パッシベーション膜１３である酸化シリコン膜の形成時の熱処理温度を８５０℃より高く、より好ましくは９００℃以上に設定する。これにより、太陽電池１００の受光面側の再結合電流を低減し、太陽電池１００の特性を向上させることができる。
【００６４】
好ましくは、上記工程で形成された受光面拡散層でのシート抵抗値を、５０Ω／ｓｑ．以上１５０Ω／ｓｑ．未満にする。シート抵抗値が５０Ω／ｓｑ．より低い場合、受光面拡散層における再結合が増大して、太陽電池のセル特性（短絡電流）が低下してしまう。シート抵抗値が１５０Ω／ｓｑ以上である場合、受光面の表面再結合が増大して、太陽電池のセル特性（開放電圧）が低下してしまう。このため、受光面拡散層でのシート抵抗値を、５０Ω／ｓｑ．以上１５０Ω／ｓｑ．未満にすることによって、太陽電池の受光面側における再結合電流を低減して、太陽電池１００の特性を向上させることができる。
【００６５】
図１４および図１５中では、シリコン基板４の受光面側が上となって示されている。図１４を参照して、次に、シリコン基板４の裏面側に形成されたｎ＋＋領域９およびｐ＋領域１０に電極を形成するため、シリコン基板４の裏面に形成された裏面パッシベーション膜１４にパターニングを行なう。パターニングは、エッチングペーストをスクリーン印刷法などで塗布し加熱処理により実施する。
【００６６】
次に、パターニング処理を行なったエッチングペーストを超音波洗浄し、酸処理により除去する。ここで、エッチングペーストとしては、たとえば、エッチング成分としてリン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含み、水、有機溶媒および増粘剤を含むものを用いる。
【００６７】
図１５を参照して、次に、シリコン基板４の裏面の所定の位置に銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる。次に、焼成により、ｎ＋＋領域９にｎ型用電極２を形成し、ｐ＋領域１０にｐ型用電極３を形成する。以上の工程により、太陽電池１００が完成する。
【００６８】
続いて、図１１を参照して説明した、スピンコータを用いてシリコン基板４の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程と、本工程にて使用されるスピンコータの構造とについて詳細に説明する。
【００６９】
図１６は、スピンコータを用いてシリコン基板の受光面に溶液を塗布し、乾燥させる工程を示す側面図である。図１７は、図１６中の矢印ＸＶＩＩに示す方向から見たスピンコータを示す底面図である。
【００７０】
図１６および図１７を参照して、スピンコータ５０は、シリコン基板４を回転させることによって、シリコン基板４の表面としての受光面６１に溶液を塗布し、乾燥させる装置である。
【００７１】
スピンコータ５０は、シリコン基板４に向けてガスを噴射するためのガス噴射装置５２と、シリコン基板４を支持するための支持装置としての吸着ヘッド５６と、シリコン基板４を回転させるための回転装置としての回転シャフト５７および図示しないモータと、シリコン基板４に溶液を供給するための図示しない溶液供給ノズルと、シリコン基板４から流れ落ちた溶液を回収するための図示しない溶液回収装置とを有する。
【００７２】
吸着ヘッド５６は、シリコン基板４の裏面６２を吸着保持する吸着面５６ａを有する。吸着面５６ａは、シリコン基板４の裏面６２よりも小さい面積を有する。回転シャフト５７は、仮想上の回転軸１０１に沿って延伸するシャフト形状を有し、その一方端が吸着ヘッド５６に接続され、その他方端が、図示しないモータに接続されている。このような構成により、モータの回転駆動に伴って、吸着ヘッド５６により支持されたシリコン基板４が回転軸１０１を中心に回転する。
【００７３】
なお、図示しないモータは、回転速度、回転加速度および回転時間を設定することによって吸着ヘッド５６の回転を制御できる機構を有する。これにより、回転速度の経時変化のタイミングを自由に制御して、シリコン基板４を回転させることができる。
【００７４】
シリコン基板４を平面的に見た場合に、その表面（受光面６１および裏面６２）上には、中央部６７および外周部６６が規定されている。中央部６７は、回転軸１０１を中心とする円形領域であり、外周部６６は、中央部６７の周縁に広がる領域である。本実施の形態では、中央部６７が、吸着ヘッド５６により吸着保持されたシリコン基板４の範囲に対応して規定されている。
【００７５】
ガス噴射装置５２は、シリコン基板４の直上に配置されている。ガス噴射装置５２は、シリコン基板４を挟んで、吸着ヘッド５６の反対側に配置されている。ガス噴射装置５２にはガス噴射口５３が形成されている。ガス噴射口５３を通じて、ガス噴射装置５２からシリコン基板４に向けてガスが噴射される。ガス噴射装置５２から噴射されるガスは、たとえば、空気、窒素またはアルゴンなどである。
【００７６】
本実施の形態では、ガス噴射装置５２に複数のガス噴射口５３が形成されている。複数のガス噴射口５３は、回転軸１０１を中心とする周方向に並んで形成されている。複数のガス噴射口５３は、回転軸１０１を中心とする周方向において等間隔に配置されている。複数のガス噴射口５３は、シリコン基板４の中央部６７の直上に配置されている。複数のガス噴射口５３は、シリコン基板４の外周部６６に向けて、回転軸１０１に対して斜め方向に開口している。このような構成により、複数のガス噴射口５３は、シリコン基板４の受光面６１のうちその外周部６６にのみガスを吹き付けるように形成されている。
【００７７】
図１８は、図１６中のスピンコータの制御プログラムの一例を示すグラフである。図１６および図１８を参照して、まず、図示しない溶液供給ノズルから溶液（図１１中の溶液２７）をシリコン基板４の回転中心付近に滴下する。
【００７８】
滴下終了後，図示しないモータを駆動させることによって、吸着ヘッド５６に支持されたシリコン基板４の回転を開始し、シリコン基板４を、所定の期間、第１の回転速度としての速度Ｖ１で回転させる（時間ｔ１〜ｔ２〜ｔ３）。これにより、シリコン基板４に滴下された溶液をシリコン基板４の中央部６７から外周部６６に向けて広げる。この際、時間ｔ２において、ガス噴射装置５２によるシリコン基板４の外周部６６に向けたガスの噴射を開始する。
【００７９】
次に、シリコン基板４を、速度Ｖ１から、速度Ｖ１よりも大きい第２の回転速度としての速度Ｖ２まで加速させ、所定の期間、速度Ｖ２で回転させる（時間ｔ３〜ｔ４〜ｔ５）これにより、シリコン基板４の受光面６１上の余剰な溶液を振り切る。受光面６１上から振り切られた溶液は、図示しない溶液回収装置により回収される。次に、シリコン基板４を、速度Ｖ２から、速度Ｖ１および速度Ｖ２よりも小さい第３の回転速度としての速度Ｖ３まで減速させ、所定の期間、速度Ｖ３で回転させる（時間ｔ５〜ｔ６〜ｔ７）。
【００８０】
この際、吸着ヘッド５６からシリコン基板４に熱が伝わるため、溶液の乾燥がシリコン基板４の中央部６７から進行する傾向がある。この場合、溶液の乾燥後の受光面６１に、吸着ヘッド５６の形状に対応した円形模様が形成される懸念が生じる。これに対して、本実施の形態では、ガス噴射装置５２によってシリコン基板４の外周部６６に向けてガスを噴射している。これにより、ガスが噴射された外周部６６において溶液の乾燥を促進させて、受光面６１に生じる円形模様を目立たなくすることができる。
【００８１】
また、シリコン基板４の周辺雰囲気の相対湿度は、４０％以下に除湿機等により保たれていることが好ましい。この場合、溶液の乾燥中に白濁による色ムラが生じることを防止できる。
【００８２】
溶液の乾燥後、シリコン基板４の回転を停止させるとともに、シリコン基板４の外周部６６に向けたガスの噴射を終了する。
【００８３】
図１９は、図１６中のスピンコータの変形例を示す側面図である。図２０は、図１９中の矢印ＸＸに示す方向から見たスピンコータを示す底面図である。
【００８４】
図１９および図２０を参照して、本変形例では、複数のガス噴射口５３が、シリコン基板４の回転中心（回転軸１０１）からその半径方向に向けて並んで設けられている。複数のガス噴射口５３は、回転軸１０１を中心とする半径方向に平行な方向に並んでいる。複数のガス噴射口５３は、シリコン基板４の外周部６６の直上に配置されている。複数のガス噴射口５３は、シリコン基板４の外周部６６と向い合う位置で、回転軸１０１に平行な方向に向けて開口している。
【００８５】
このような構成によっても、複数のガス噴射口５３は、シリコン基板４の受光面６１のうちその外周部６６にのみガスを吹き付けるように形成される。
【００８６】
以上に説明した、この発明の実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法についてまとめて説明すると、本実施の形態における裏面電極型太陽電池の製造方法は、シリコン基板４の受光面６１とは反対側の裏面６２にｎ型用電極２とｐ型用電極３とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法である。裏面電極型太陽電池の製造方法は、シリコン基板４の受光面６１に、シリコン基板４の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを含む溶液２７を供給する工程と、シリコン基板４を回転させることによって、シリコン基板４の受光面６１に溶液２７を塗布し、乾燥させる工程と、シリコン基板４の受光面６１に溶液２７を塗布し、乾燥させる工程の後、熱処理によって、シリコン基板４の受光面６１に受光面拡散層６と反射防止膜１２とを同時に形成する工程とを備える。シリコン基板４の受光面６１に溶液２７を塗布し、乾燥させる工程は、シリコン基板４の受光面６１の外周部６６にガスを吹き付ける工程を含む。
【００８７】
このように構成された裏面電極型太陽電池の製造方法およびスピンコータ５０によれば、シリコン基板４の受光面６１に溶液２７を塗布し、乾燥させる工程時に、受光面６１の外周部６６にガスを吹き付けることによって、受光面６１に生じる模様を目立たなくすることができる。これにより、受光面６１の外観を良好として、太陽電池１００の商品性を向上させることができる。
【００８８】
今回開示された実施の形態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。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
この発明は、電極が受光面と反対側の表面である裏面にのみ形成される裏面電極型の太陽電池の製造に利用される。
【符号の説明】
【００９０】
２  ｎ型用電極、３  ｐ型用電極、４  シリコン基板、５  凹凸形状、６  受光面拡散層、８  第２裏面パッシベーション膜、９  ｎ＋＋領域、１０，４１  ｐ＋領域、１１  第１裏面パッシベーション膜、１２  反射防止膜、１３  受光面パッシベーション膜、１４  裏面パッシベーション膜、２１  テクスチャマスク、２２，２３，２５  拡散マスク、２４  酸化シリコン膜、２７  溶液、５０  スピンコータ、５２  ガス噴射装置、５３  ガス噴射口、５６  吸着ヘッド、５６ａ  吸着面、５７  回転シャフト、６１  受光面、６２  裏面、６６  外周部、６７  中央部、１００  太陽電池、１０１  回転軸。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2013157514.tif 000017
【図１６】
2013157514.tif 000018
【図１７】
2013157514.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2013157514.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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