(57)【要約】【課題】基板の材質に依らずに基板表面の均一な粗面化が可能な基板の粗面化方法、光起電力装置の製造方法および光起電力装置を得る。【解決手段】基板の一面側の表面にマスク膜を形成する第１工程と、表面に凹凸形状を有するモールドを用いて型押しを行うことにより前記モールドの凹凸形状を前記マスク膜に転写する第２工程と、前記マスク膜を前記基板の面内方向に略垂直な方向からドライエッチングにより除去する第３工程と、前記マスク膜の除去後に、前記基板の表面に対して前記基板の面内方向に略垂直な方向からドライエッチングを行う第４工程と、を含む。【選択図】        図２−３
2009277979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一面側の表面にマスク膜を形成する第１工程と、
表面に凹凸形状を有するモールドを用いて型押しを行うことにより前記モールドの凹凸形状を前記マスク膜に転写する第２工程と、
前記マスク膜を前記基板の面内方向に略垂直な方向からドライエッチングにより除去する第３工程と、
前記マスク膜の除去後に、前記基板の表面に対して前記基板の面内方向に略垂直な方向からドライエッチングを行う第４工程と、
を含むことを特徴とする基板の粗面化方法。
【請求項２】
前記第１工程において、前記マスク膜に熱軟化性を有する材料を含有させて形成し、
前記第２工程において、前記モールドを前記マスク膜の熱軟化温度よりも高い温度に加熱して前記型押しを行うこと、
を特徴とする請求項１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項３】
前記第４の工程を前記第３の工程に引き続いて連続的に行うこと、
を特徴とする請求項１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項４】
前記モールドが、単結晶シリコンからなること、
を特徴とする請求項１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項５】
前記モールドは、略平板状部材の表面に凹凸形状を有してなること、
を特徴とする請求項１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項６】
前記モールドは、略円柱状部材の外周面の表面に凹凸形状を有してなること、
を特徴とする請求項１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の基板の粗面化方法を含むことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の光起電力装置の製造方法により製造されることを特徴とする光起電力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の粗面化方法、光起電力装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池等の光電変換装置の性能向上には、太陽電池を構成する基板内部に太陽光を効率良く取り込むことが大切である。このため、光入射側の基板表面にテクスチャ加工を施し、基板表面で一度反射した光を再度基板表面に入射させることで、より多くの太陽光を基板内部に取り込み、光電変換効率の向上を図っている。ここでテクスチャ加工とは、基板表面に意図的に数十ｎｍ〜数十μｍの寸法の微細凹凸を形成する加工のことである。
【０００３】
太陽電池用の基板にテクスチャ形成を行う方法として、基板が単結晶基板の場合には、エッチング速度に結晶方位依存性を有する水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ水溶液による、結晶方位を利用した異方性エッチングが広く用いられる。例えば、（１００）基板表面に対してこの異方性エッチングを行うと、（１１１）面が露出したピラミッド状のテクスチャ構造が基板表面に形成される。
【０００４】
しかし、このようなアルカリ水溶液を用いて異方性エッチングを行う方法では、基板に多結晶基板を用いた場合には、エッチングレートが結晶面により大きく異なっていること、そして結晶面方位がそろっていないことにより、部分的にしかテクスチャ構造が作製できない。このため、基板表面における光の反射率を低減するには限界がある、という問題がある。
【０００５】
例えば波長６２８ｎｍにおける反射率は、表面が鏡面研磨されたシリコンでは約３６％であり、（１００）面のシリコン単結晶基板をウェットエッチングした場合には約１５％となるのに対し、多結晶シリコン基板の表面をウェットエッチングした場合では２７〜３０％程度である。
【０００６】
上記の問題は、多結晶シリコン基板のような不均質な材料を、異方性を有するエッチング方式で加工するがために発生する。そこで、エッチングを用いないテクスチャ形成方法として、モールドを用いた型押し方法、あるいは、モールドを用いた注型方法が提案されている。
【０００７】
このような方法として、例えば表面に光閉じ込め用の凹凸が形成された酸化錫膜を有するマスタ基板を準備し、このマスタ基板を下金型とし、上金型と組み合わせたシート状の空間に樹脂を注入することで、マスタ基板の凹凸形状を樹脂基板に転写する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、他の方法として、表面に光閉じ込め用の凹凸形状を有する原版を用いて型押しすることにより、またはロール上にセットし、基板となりうる金属の圧延時等、適当な条件下で金属表面に凹凸パターンを転写する方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１４５４９１号公報
【特許文献２】特開平２−３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の技術によれば、基板材料をエッチングすることなく、マスタ基板の凹凸形状または原版の凹凸形状が転写された凹凸形状を形成できるが、注型可能な粘度を有する材料、あるいは型押しで変形可能な材料のみにしか適用できないという問題があった。例えば、適用できない材料の一例として、光起電力装置用基板として用いられる多結晶シリコン基板が挙げられる。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の材質に依らずに基板表面の均一な粗面化が可能な基板の粗面化方法、光起電力装置の製造方法および光起電力装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる基板の粗面化方法は、基板の一面側の表面にマスク膜を形成する第１工程と、表面に凹凸形状を有するモールドを用いて型押しを行うことにより前記モールドの凹凸形状を前記マスク膜に転写する第２工程と、前記マスク膜を前記基板の面内方向に略垂直な方向からドライエッチングにより除去する第３工程と、前記マスク膜の除去後に、前記基板の表面に対して前記基板の面内方向に略垂直な方向からドライエッチングを行う第４工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、基板の材質に依らずに基板表面の粗面化を均一に行うことができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる基板の粗面化方法、光起電力装置およびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、本発明において基板の材質、および粗面化された基板の用途は特に限定しないが、以下の説明では一例として多結晶シリコン基板の粗面化について説明する。また基板の用途として、多結晶シリコン太陽電池を製造するために用いるものとして説明する。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各部材の縮尺が実際と異なる場合があり、各図面間においても同様である。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる基板の粗面化方法により表面の粗面化が施された基板であり、光起電力装置である太陽電池用の基板であるｐ型多結晶シリコン基板１（以下、基板１と称する）を示す模式図である。この基板１は、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法により基板表面の粗面化が施された基板であり、光閉じ込め用凹凸形状として逆ピラミッド状凹凸形状６が配列されたテクスチャ構造２が、基板表面に略均一に形成されている。
【００１６】
つぎに、このような基板１を形成するための実施の形態１にかかる基板の粗面化方法について説明する。図２−１〜図２−４は、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法の工程を説明するための模式図である。以下、これらの図面を参照して実施の形態１にかかる基板の粗面化方法を説明する。
【００１７】
まず、工程１では、図２−１に示すように基板表面の粗面化を行う対象である基板１ａの一面側の表面に、後述する光閉じ込め用凹凸形状を形成するための層として、マスク膜３を形成する。マスク膜３は、可塑性を有する材料により構成される。
【００１８】
実施の形態１における基板１ａは、民生用太陽電池向けとして最も多く使用されている多結晶シリコン基板であり、多結晶シリコンインゴットからマルチワイヤーソーでスライスした後に、酸またはアルカリ溶液を用いたウェットエッチングでスライス時のダメージを除去したものである。例えばダメージ除去後の基板１ａの厚みは１８０μｍ、外形寸法は１５ｃｍ□とされる。なお、基板１ａの寸法はこれに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００１９】
また、実施の形態１においては、マスク膜３は、ガラス粉の混入された印刷用ペーストを一般的なスクリーン印刷法で基板１ａの表面に印刷した後、１２０℃に保温された乾燥炉で基板１ａを１０分間乾燥させることにより形成した。なお、印刷用ペーストには、ガラス粉の他に樹脂成分としてエチルセルロースが混入されており、また粘度調整のために溶剤としてターピネオールが使用されている。印刷用ペーストの材料選定の根拠は、後述する工程２の説明の中で詳述する。
【００２０】
工程２では、光閉じ込め用凹凸形状として図２−２に示すようなピラミッド状凹凸形状５を有する押し型であるモールド４を用いて型押しを行い、ピラミッド状凹凸形状５をマスク膜３に転写する。すなわち、図２−３に示すようにピラミッド状凹凸形状５をマスク膜３に対向させてモールド４を配置し、マスク膜３にモールド４を押し付ける（押圧する）ことにより、モールド４のピラミッド状凹凸形状５をマスク膜３に転写する。これにより、図２−４に示すように逆ピラミッド状凹凸形状６がマスク膜３に形成される。
【００２１】
具体的には、実施の形態１では、１２０℃に加熱された定板（図示せず）上に基板１ａを設置し、また１５０℃に加熱されたモールドささえ板（図示せず）の下部にモールド４を装着した状態で、定板とモールドささえ板とを対向させてマスク膜３にモールド４を押し付けた。
【００２２】
ここで、マスク膜３の材料中に含まれるエチルセルロースは軟化点が１３５℃であるため、モールド４が接触する以前は固体としてその形状を保っているが、１５０℃に加熱されたモールド４が接触した時点から軟化し始めて変形可能となる。これにより、モールド４のピラミッド状凹凸形状５をマスク膜３に転写することが可能である。その後、モールド４をマスク膜３から引き離すと、マスク膜３の温度は再び１２０℃に戻るため、マスク膜３は転写された凹凸形状を維持したまま固化する。マスク膜３の材料を選択することにより、上記のようなマスク膜３への凹凸形状の転写が可能となる。すなわち、マスク膜３を熱軟化性を有する材料を含有させて形成し、モールド４をマスク膜３の熱軟化温度よりも高い温度に加熱して型押しを行うことにより、上記のようなマスク膜３への凹凸形状の転写が可能となる。
【００２３】
なお、ここではマスク膜３中の樹脂成分としてエチルセルロースを用いたが、熱軟化性を有する他の材料を使用することも可能であり、または室温でも変形可能な材料を使用することもできる。
【００２４】
ここで、モールド４について説明する。図３−１〜図３−３は、実施の形態１におけるモールド４の製造工程を説明するための模式図である。モールド４は、たとえば以下のようにして作製することができる。まず、図３−１に示すようなモールド作製用基板１１上に、後述するエッチングに対してエッチング耐性を有する膜（以下、耐エッチング性膜と称する）１２を形成する。実施の形態１ではモールド作製用基板１１として、＜１００＞配向の単結晶シリコン基板を用いた。そして、このモールド作製用基板１１の一面側の表面上に、耐エッチング性膜１２として熱酸化膜を形成した。
【００２５】
つぎに、図３−２に示すように、耐エッチング性膜１２がモールド作製用基板１１の表面の面内方向において網目状に残存するようにパターニングを施す。耐エッチング性膜１２のパターニングの方法としては、例えば一般的に用いられるリソグラフィ技術を用いることができる。
【００２６】
具体的には、耐エッチング性膜１２上に感光性レジストを塗布し、あらかじめ所望のパターンが描かれた露光用マスクを重ねて感光性レジストを露光し、さらにアルカリ現像液により露光部分を除去することで所望の網目状のレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとして、フッ化水素（ＨＦ）水溶液による湿式エッチングを耐エッチング性膜１２に施し、アミン系レジスト剥離剤によりレジストパターンを剥離することで、図３−２に示すようにモールド作製用基板１１の表面の面内方向において網目状にパターニングされた耐エッチング性膜１３を得ることができる。
【００２７】
つぎに、網目状にパターニングされた耐エッチング性膜１３をマスクとしてモールド作製用基板１１をエッチングする。モールド作製用基板１１のエッチングは、たとえばアルカリ水溶液である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を用いたエッチングにより実施することができる。
【００２８】
ここで、ＮａＯＨ水溶液を用いて単結晶シリコンをエッチングする場合は、（１００）面のエッチング速度が（１１１）面のエッチング速度よりも速いという性質があるため、開始面の（１００）面からエッチングが進行し、（１００）面と５４．７度の角度をなす（１１１）面が出現したところでエッチングが略停止する。
【００２９】
その後、フッ酸水溶液にて耐エッチング性膜１３を除去することにより、図３−３に示すようにピラミッド状凹凸形状５を基板表面に略均一に有するモールド４を得ることができる。ここでは、モールド材料であるモールド作製用基板１１として単結晶シリコン基板を用いたため、基板の表面の全面に均質なピラミッド状凹凸形状５を形成することができる。
【００３０】
なお、上記においては、マスク膜３に光閉じ込め用凹凸形状を形成するための凹凸形状としてピラミッド状凹凸形状５がモールド４の表面に均等に配列された場合について説明したが、逆ピラミッド状凹凸形状がモールド４の表面に均等に配列されてもよく、また、さらに別の形状の凹凸形状がモールド４の表面に均等に配列されてもよい。
【００３１】
また、上記においてはモールド作製用基板１１として、＜１００＞配向の単結晶シリコン基板を用いたが、モールド作製用基板１１として他の材料を使用することも可能である。またこの場合には、上述したアルカリ水溶液を用いたエッチングによりモールド作製用基板１１に所望のピラミッド状凹凸形状５または他の形状の凹凸形状を形成できない場合は、切削加工やその他の方法を用いて凹凸形状を形成してもよい。
【００３２】
つぎに、基板の粗面化方法の工程３では、モールド４をマスク膜３から引き離した後、マスク膜３が付いた状態の基板１ａを、熱焼成炉でたとえば６００℃で１時間の条件で熱処理を実施する。この熱処理工程を経ることで、マスク膜３中の樹脂成分は焼失され、図２−５に示すように逆ピラミッド状凹凸形状６ａが配列されたテクスチャ構造を有する緻密な無機ガラス膜よりなるマスク膜３ａを得ることができる。
【００３３】
つぎに、工程４では、逆ピラミッド状凹凸形状６ａが形成されたマスク膜３ａを基板１ａの面内方向に略垂直な方向からドライエッチングし、さらに引き続き連続的に基板１ａを該基板１ａの面内方向に略垂直な方向からドライエッチングする。
【００３４】
実施の形態１では、以下のような条件でドライエッチングを行った。エッチングガスとしては六フッ化硫黄（ＳＦ６）と酸素（Ｏ２）との混合ガスを使用し、エッチング圧力を２Ｐａとした。そして、平行平板型の電極にマスク膜３ａ付きの基板１ａを載置して前記エッチングガス中に設置し、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加することでプラズマを発生させ、反応性イオンエッチングモードでエッチングを行った。
【００３５】
このような条件でエッチングを行った場合、エッチングは直進的に進行するため、マスク膜３ａの表面の凹凸形状を保持したままエッチングが進行する。また、実施の形態１で使用したエッチング条件では、マスク膜３ａである無機ガラス膜と基板１ａとがほぼ同じエッチング速度を持つため、マスク膜３ａを完全に除去した後も、引き続き下地の基板１ａがエッチングされる。
【００３６】
そして、ドライエッチング法を用いる場合には、エッチング対象である基板の結晶面方位によるエッチング速度の違いはほとんどないため、基板１ａの表面形状はマスク膜３ａの表面の逆ピラミッド状凹凸形状６ａを保持することができる。このようにして、一定時間経過後にエッチングを終了すると、図２−６に示すようにエッチング前のマスク膜３ａの表面の逆ピラミッド状凹凸形状６ａと同じ逆ピラミッド状凹凸形状６を有する基板１を得ることができる。
【００３７】
以上により、光閉じ込め用凹凸形状として逆ピラミッド状凹凸形状６が配列されたテクスチャ構造２を、基板１の表面に略均一に形成することができる。
【００３８】
なお、実施の形態１ではエッチング条件として反応性イオンエッチングを使用したが、エッチングの直進性があれば、他のモード、たとえばスパッタリングモードなどを使用してエッチングを行ってもよい。
【００３９】
また、実施の形態１では、ガラス粉末の混入されたペーストを熱処理することで形成した無機ガラス膜をマスク膜３ａとして使用したが、他の材料を使用することもできる。この場合には、マスク膜３ａと基板１ａとはエッチング速度が必ずしも一致する必要はない。たとえば、マスク膜３ａのエッチング速度が基板１ａのエッチング速度の２倍であれば、実施の形態１で得られる基板１の表面の逆ピラミッド状凹凸形状６の凹凸の高低差は、マスク膜３ａの凹凸の高低差の０．５倍となる。このように、マスク膜３ａと基板１ａとのエッチング速度を異ならせることにより、基板１の表面の逆ピラミッド状凹凸形状６の凹凸の高低差を制御することができる。
【００４０】
図４−１および図４−２は、上述した基板１を用いて作製した光起電力装置を示す図であり、図４−１は光起電力装置の要部断面図、図４−２は光起電力装置の上面図である。図４−１および図４−２に示す光起電力装置は、基板表層にＮ層２１ａを有する半導体基板２１と、半導体基板２１の受光面側の面（表面）に形成された反射防止膜２２と、半導体基板２１の受光面側の面（表面）に形成された受光面側電極２３と、半導体基板２１の受光面と反対側の面（裏面）に形成された裏面電極２４と、を備える。
【００４１】
また、受光面側電極２３としては、グリッド電極２３ａおよびバス電極２３ｂを含み、図４−１においてはグリッド電極２３ａの長手方向に垂直な断面における断面図を示している。そして、半導体基板２１には、上述した基板の粗面化方法を用いて基板表面にテクスチャ構造を形成した基板１を使用して、１５ｃｍ角の光起電力装置を構成している。
【００４２】
つぎに、上述した基板１を用いて図４−１および図４−２に示す光起電力装置を製造するための工程を説明する。なお、ここで説明する工程は、一般的な多結晶シリコン基板を用いた光起電力装置の製造工程と同様であるため、特に図示しない。
【００４３】
上記の工程４の処理が完了した基板１を熱酸化炉へ投入し、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）蒸気の存在下で加熱して基板１の表面にリンガラスを形成することで基板１中にリンを拡散させ、基板１の表層にＮ層２１ａを形成する。拡散温度は、例えば８４０℃とされる。
【００４４】
つぎに、フッ酸溶液中で基板１のリンガラス層を除去した後、反射防止膜２２としてプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）をＮ層２１ａ上に受光面側電極２３の形成領域を除いて形成する。反射防止膜の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。なお、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜２２は、スパッタリング法など、異なる成膜方法により形成しても良い。
【００４５】
つぎに、基板１の受光面に銀の混入したペーストを櫛形にスクリーン印刷にて印刷し、基板１の裏面にアルミニウムの混入したペーストを全面にスクリーン印刷にて印刷した後、焼成処理を実施して受光面側電極２３と裏面電極２４とを形成する。焼成は大気雰囲気中において例えば７６０℃で実施する。以上のようにして、図４−１および図４−２に示す光起電力装置が作製される。
【００４６】
上記の工程を経て作製した光起電力装置の性能評価した結果に関して説明する。なお、光起電力装置の作製に当たって、基板１の粗面化を実施した時点で基板１の光反射特性を、分光光度計で評価した。そのうち波長６２８ｎｍにおける反射率を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2009277979.tif 000003
【００４８】
また比較例として、多結晶シリコン基板をアルカリ水溶液でエッチングした基板を作製した。そして、この比較例の基板に対して、光反射特性を分光光度計で評価した。そのうち波長６２８ｎｍにおける反射率を表１に併せて示す。
【００４９】
表１からわかるように、波長６２８ｎｍにおける反射率は、比較例の基板では３０％であるのに対して、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法により粗面化を実施した基板１では１７％にまで抑制できており、この値は（１００）面を有する単結晶シリコン基板で得られる反射率に近いものである。これにより、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法により粗面化を施した基板１は、良好な反射率抑制効果を発揮していることがわかった。
【００５０】
次に、作製した光起電力装置を実際に作動させ、発電特性を測定して評価した。その結果として開放電圧Ｖｏｃ（Ｖｍ）、短絡電流密度Ｊｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）、曲線因子ＦＦ、光電変換効率（％）を表２に示す。
【００５１】
【表２】
2009277979.tif 000004
【００５２】
また比較例として、上記の比較例の基板を使用して１５ｃｍ□の光起電力装置を作製した。そして、この比較例の光起電力装置を実際に作動させ、発電特性を測定して評価した。その結果として開放電圧Ｖｏｃ（Ｖｍ）、短絡電流密度Ｊｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）、曲線因子ＦＦ、光電変換効率（％）を表２に併せて示す。
【００５３】
表２からわかるように、実施の形態１にかかる光起電力装置では、比較例の光起電力装置と比較して短絡電流密度が大幅に増大し、光電変換効率が向上している。これにより、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法により粗面化を施した基板１を使用して光起電力装置を構成することにより、基板１の表面反射損失の抑制が奏功して、短絡電流密度が大幅に増大し、光電変換効率の向上に寄与することがわかった。
【００５４】
上述したように、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法によれば、基板１ａの表面に設けられたマスク膜３の形状の加工にモールド４を用いた型押しを行うため、不均質な基板材料の影響を受けることなく、均質にマスク膜３の表面形状を加工することができる。そして、均質に表面形状の加工がなされたマスク膜３をドライエッチング法でエッチングし、引き続き連続的に基板１ａをエッチングするため、不均質な基板材料の影響を受けることなく、基板１ａに対してマスク膜３の表面形状を保持したテクスチャ加工を行うことができる。これにより、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法によれば、基板１ａが不均質な材料であっても、不均質な基板材料の影響を受けることなく、光閉じ込め用凹凸形状として逆ピラミッド状凹凸形状が配列されたテクスチャ構造２を、基板表面に略均一に形成することができる。
【００５５】
したがって、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法によれば、基板１ａの材質に依らずに基板１ａの表面に対して粗面化を均一に実施することが可能であり、優れた反射抑制効果を発揮する基板の粗面化が可能である。
【００５６】
モールドに設けられた凹凸形状をシリコン基板の表面に直接転写してシリコン基板の表面にテクスチャ構造を形成しようとした場合、モールドを直接シリコン基板に押し当てても、実用的な押し当て圧力ではシリコンを変形させることは不可能である。また、シリコン基板が変形しやすいようにシリコン基板の温度を例えば１０００℃程度以上に上げる方法も考えられるが、この場合には不純物が混入してエネルギー変換効率が低下しやすい。
【００５７】
しかしながら、上述した実施の形態１にかかる基板の粗面化方法によれば、不純物の混入によるエネルギー変換効率の低下を生じさせることなく、シリコン基板の表面に対して粗面化を均一に実施することが可能であり、優れた反射抑制効果を発揮する基板の粗面化が可能である。
【００５８】
また、実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法によれば、上記の実施の形態１にかかる基板の粗面化方法により基板表面の粗面化を施した基板１を用いて光起電力装置を作製するため、光入射側の基板表面における表面光反射損失が大幅に低減され、光電変換効率の向上が図られた、良好な光電変換効率を有する光起電力装置を作製することができる。これにより、従来と同等の光電変換効率を有する光起電力装置を作製する際には、基板の面積を小さくし、基板の原材料の減量化を図るとともに、光起電力装置の小型化、軽量化、減容化を図ることが可能である。
【００５９】
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法および光起電力装置の製造方法の変形例について説明する。実施の形態２にかかる基板の粗面化方法は、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法うち工程２のみが異なるため、以下では、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法の工程２について説明する。
【００６０】
図５は、実施の形態２の工程２で使用する円筒状モールド３１およびこの円筒状モールド３１を用いた型押しを説明するための模式図である。図６は、図５に示す円筒状モールド３１を説明するための図であり、円筒状モールド３１における中心軸に平行な方向での断面図である。円筒状モールド３１は、略円柱状を呈する直径８０ｍｍ、長さ２００ｍｍのＳＵＳ製円筒の外周面の表面に、図６に示すようにモールド４のピラミッド状凹凸形状５と同じ多数のピラミッド状凹凸形状３２を切削加工で形成したものである。
【００６１】
実施の形態２にかかる基板の粗面化方法の工程２においては、円筒状モールド３１を用いて型押しを行い、ピラミッド状凹凸形状３２をマスク膜３に転写する。すなわち、１２０℃に加熱された定板（図示せず）上に基板１ａを設置し、１５０℃に加熱された円筒状モールド３１を基板１ａの表面の一端部に所定の圧力で押し当てた状態で、図５に示すように円筒状モールド３１を基板１ａの表面の他端部側の方向（図５中、矢印Ａの方向）に回転移動させることにより、円筒状モールド３１のピラミッド状凹凸形状３２をマスク膜３に転写する。これにより、図７に示すように逆ピラミッド状凹凸形状６がマスク膜３に形成される。
【００６２】
このように、ピラミッド状凹凸形状をマスク膜３に転写するためのモールドの形状を平板状から円筒状へ変更することで、マスク膜３にモールド３１を押し付ける力が少なくてすむという利点がある。
【００６３】
この工程２以降は、実施の形態１の場合と同様にして工程３および工程４の処理を行うことにより、図２−６に示すようにエッチング前のマスク膜３ａの逆ピラミッド状凹凸形状と同じ逆ピラミッド状凹凸形状６を有する基板１を得ることができる。以上により、光閉じ込め用凹凸形状として逆ピラミッド状凹凸形状６が配列されたテクスチャ構造２が基板表面に略均一に形成された基板１を作製することができる。
【００６４】
また、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法により表面の粗面化を施した基板１を用いて、実施の形態１の場合と同様にして良好な光電変換効率を有する光起電力装置を作製することができる。具体的な方法については、実施の形態１を参照することとして、ここでは省略する。
【００６５】
上述した実施の形態２にかかる基板の粗面化方法によれば、基板１ａの表面に設けられたマスク膜３の形状の加工にモールド３１を用いた型押しを行うため、不均質な基板材料の影響を受けることなく、均質にマスク膜３の表面形状を加工することができる。そして、均質に表面形状の加工がなされたマスク膜３をドライエッチング法でエッチングし、引き続き連続的に基板１ａをエッチングするため、不均質な基板材料の影響を受けることなく、基板１ａに対してマスク膜３の表面形状を保持したテクスチャ加工を行うことができる。これにより、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法によれば、基板１ａが不均質な材料であっても、不均質な基板材料の影響を受けることなく、光閉じ込め用凹凸形状として逆ピラミッド状凹凸形状６が配列されたテクスチャ構造２を、基板表面に略均一に形成することができる。
【００６６】
したがって、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法によれば、基板１ａの材質に依らずに基板１ａの表面に対して粗面化を均一に実施することが可能であり、優れた反射抑制効果を発揮する基板の粗面化が可能である。
【００６７】
また、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法によれば、型押しを行うモールドとして円筒状モールド３１を用いるため、マスク膜３にモールド３１を押し付ける力が少なくてすむという利点を有し、作業時の省力化を図ることができる。
【００６８】
また、実施の形態２にかかる光起電力装置の製造方法によれば、上記の実施の形態２にかかる基板の粗面化方法により基板表面の粗面化を施した基板１を用いて光起電力装置を作製するため、光入射側の基板表面における表面光反射損失が大幅に低減され、光電変換効率の向上が図られた、良好な光電変換効率を有する光起電力装置を作製することができる。これにより、従来と同等の光電変換効率を有する光起電力装置を作製する際には、基板の面積を小さくし、基板の原材料の減量化を図るとともに、光起電力装置の小型化、軽量化、減容化を図ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように、本発明にかかる基板の粗面化方法は、不均一な材料からなる基板の基板表面に均一な粗面化を行う場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる基板の粗面化方法により表面の粗面化が施されたｐ型多結晶シリコン基板を示す模式図である。
【図２−１】本発明の実施の形態１にかかる基板の粗面化方法の工程を説明するための模式図である。
【図２−２】本発明の実施の形態１にかかる基板の粗面化方法において使用するモールドを説明するための模式図である。
【図２−３】本発明の実施の形態１にかかる基板の粗面化方法の工程を説明するための模式図である。
【図２−４】本発明の実施の形態１にかかる基板の粗面化方法の工程を説明するための模式図である。
【図２−５】本発明の実施の形態１にかかる基板の粗面化方法の工程を説明するための模式図である。
【図２−６】本発明の実施の形態１にかかる基板の粗面化方法の工程を説明するための模式図である。
【図３−１】本発明の実施の形態１にかかるモールドの製造工程を説明するための模式図である。
【図３−２】本発明の実施の形態１にかかるモールドの製造工程を説明するための模式図である。
【図３−３】本発明の実施の形態１にかかるモールドの製造工程を説明するための模式図である。
【図４−１】本発明の実施の形態１にかかる基板を用いて作製した光起電力装置を示す断面図である。
【図４−２】本発明の実施の形態１にかかる基板を用いて作製した光起電力装置を示す上面図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかる基板の粗面化方法において使用する円筒状モールドおよびこの円筒状モールドを用いた型押しを説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる基板の粗面化方法において使用する円筒状モールドを説明するための図であり、円筒状モールドにおける中心軸に平行な方向での断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる基板の粗面化方法の工程を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  表面の粗面化が施された基板
１ａ  ｐ型多結晶シリコン（基板）
２  テクスチャ構造
３  マスク膜
３ａ  テクスチャ構造を有する無機ガラス膜よりなるマスク膜
４  モールド
５  ピラミッド状凹凸形状
６  基板の表面に転写された逆ピラミッド状凹凸形状
６ａ  マスク膜に転写された逆ピラミッド状凹凸形状
１１  モールド作製用基板
１２  耐エッチング性膜
１３  パターニングされた耐エッチング性膜
２１  半導体基板
２１ａ  Ｎ層
２２  反射防止膜
２３  受光面側電極
２３ａ  グリッド電極
２３ｂ  バス電極
２４  裏面電極
３１  円筒状モールド
３２  ピラミッド状凹凸形状
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図２−５】
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【図２−６】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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