DE112012006015T5 - Herstellungsverfahren für Solarzelle - Google Patents

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Abstract

Ein Herstellungsverfahren für eine Solarzelle schließt einen ersten Schritt des Herstellens einer Störstellendiffusionsschicht ein; einen Schritt des Herstellens einer lichtempfangsseitigen Oberflächenseitenelektrode auf einer Oberflächenseite des Halbleitersubstrats, die elektrisch mit der Störstellendiffusionsschicht verbunden ist; einen Schritt des Herstellens einer rückseitigen Oberflächenseitenelektrode auf einer anderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats; und einen Schritt des Herstellens einer Unebenheitsstruktur mit einem konkaven Anteil in einer inversen Pyramidenform auf einer Oberfläche der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats zu irgendeinem Zeitpunkt, bevor die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode hergestellt wird, wobei das Verfahren einen Schutzfilmherstellungsschritt des Herstellens eines Schutzfilms auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats einschließt, einen ersten Verfahrensschritt des Herstellens einer Vielzahl von ersten Öffnungen mit einer Form nahe an einer gewünschten Öffnungsform und einer Größe kleiner als eine Zielöffnungsgröße in dem Schutzfilm durch ein Verfahren mit relativ hoher Verfahrenseffizienz, einen zweiten Verfahrensschritt des Herstellens zweiter Öffnungen in dem Schutzfilm durch Vergrößern der ersten Öffnungen bis zu einer Zielöffnungsgröße durch ein Verfahren mit relativ hoher Verfahrensgenauigkeit, und einen Ätzschritt des Herstellens der Unebenheitsstruktur mit dem konkaven Anteil in der inversen Pyramidenform auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats durch Durchführen von anisotropem Nassätzen auf dem Halbleitersubstrat in einem Bereich unter den zweiten Öffnungen über die zweiten Öffnungen.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Solarzelle.
  • Hintergrund
  • Konventionell werden Massenwarensolarzellen typischerweise durch das folgende Verfahren hergestellt. Zum Beispiel wird ein p-Typ Siliziumsubstrat zuerst als ein erster Leitfähigkeitstyp-Substrat hergestellt, und eine beschädigte Schicht auf der Silizium-Oberfläche, die durch Schneiden aus einem Gussblock erzeugt wurde, durch zum Beispiel einige Gewichtsprozent bis zu 20 Gewichtsprozent Natronlauge oder kohlensäurenhaltige Natronlauge in einer Dicke von 10 Mikrometer bis 20 Mikrometer entfernt. Danach wird anisotropes Ätzen mit einer Lösung durchgeführt, in der IPA (Isopropylalkohol) einer ähnlich niedrigen Konzentration alkalischer Lösung zugegeben wurde, und es wird eine Textur gebildet, um eine Silizium(111)oberfläche freizulegen.
  • Anschließend wird das p-Typ Siliziumsubstrat in einer gemischten Gasatmosphäre, zum Beispiel Phosphoroxychlorid (POCl3), Stickstoff und Sauerstoff, zum Beispiel bei einer Temperatur von 800°C bis 900°C für einige zehn Minuten behandelt, wodurch eine n-Typ Schicht als eine Zweiter-Leitfähigkeitstyp-Störstellenschicht auf der gesamten Oberfläche des p-Typ Siliziumsubstrats gleichmäßig ausgebildet wird. Durch die Einstellung des Schichtwiderstands der einheitlich auf der Oberfläche des p-Typ Siliziumsubstrats gebildeten n-Typ Schicht auf etwa 30 Ω/☐ bis 80 Ω/☐ kann eine ausgezeichnete elektrische Eigenschaft einer Solarzelle gewonnen werden. Da die n-Typ Schicht gleichförmig auf der Oberfläche des p-Typ Siliziumsubstrats gebildet ist, sind die Vorderfläche und die rückseitige Fläche des p-Typ Siliziumsubstrats elektrisch verbunden. Um die elektrische Verbindung zu unterbrechen, wird der Facettenbereich des p-Typ Siliziumsubstrats durch Trockenätzen entfernt, um das p-Typ Silizium freizulegen. Als ein anderes durchzuführendes Verfahren, um den Einfluss der n-Typ Schicht zu entfernen, gibt es ein Verfahren zum Durchführen einer Facettentrennung durch einen Laser. Danach wird das Substrat in eine Fluorwasserstoffsäurelösung eingetaucht und eine glasartige (PSG: Phosphorsilikatglas) Schicht, die während eines Diffusionsprozesses auf der Oberfläche abgeschieden wird, durch Ätzen entfernt.
  • Als nächstes wird als ein Isolationsfilm (ein Antireflexionsfilm) zum Verhindern einer Reflexion ein isolierender Film, wie ein Siliziumdioxidfilm, ein Siliziumnitrid-Film, ein Titanoxid-Film auf der Oberfläche der n-Typ Schicht mit einer einheitlichen Dicke auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite gebildet. Wenn die Siliziumdioxidschicht als Antireflexionsfilm gebildet werden soll, wird eine Filmbildung durchgeführt, zum Beispiel durch ein Plasma-CVD-Verfahren unter Nutzung von SiH4 Gas und NH3-Gas als Ausgangsmaterialien bei einer Temperatur von 300°C oder höher unter vermindertem Druck. Der Brechungsindex des Antireflexionsfilms beträgt ungefähr 2,0 bis 2,2, und die optimale Filmdicke ist etwa 70 Nanometer bis 90 Nanometer. Es ist zu beachten, dass der auf diese Weise gebildete Antireflexionsfilm ein isolierender Körper ist und die durch einfaches Bilden einer Lichtempfangsoberflächenseitenelektrode auf dem Antireflexionsfilm erhaltene Struktur nicht als Solarzelle funktioniert.
  • Anschließend wird durch Nutzung einer Maske zum Bilden einer Gitterelektrode und zum Bilden einer Bus-Elektrode Silberpaste als die Lichtempfangsoberflächenseitenelektrode in der Form der Gitterelektrode und der Form der Buselektrode durch ein Siebdruckverfahren auf den Antireflexionsfilm angewendet und getrocknet.
  • Die rückseitige Aluminiumelektrodenpaste als eine rückseitige Aluminiumelektrode und rückseitige Silberpaste als eine rückseitige Silberbuselektrode werden entsprechend auf die hintere Oberfläche des Substrats durch das Siebdruckverfahren in der Form der rückseitige Aluminiumelektrode und der Form der rückseitige Silberbuselektrode aufgebracht und getrocknet.
  • Die auf der Vorderseite und Rückseite des p-Typ Siliziumsubstrats aufgebrachte Elektrodenpaste wird dann gleichzeitig bei einer Temperatur von etwa 600°C bis 900°C einige Minuten lang gebacken. Mit diesem Verfahren werden die Gitterelektrode und die Buselektrode als Lichtempfangsoberflächenseitenelektrode auf dem Antireflexionsfilm, und die rückseitige Aluminiumelektrode und die Rückseitensilberbuselektrode als die Rückoberflächenseitenelektrode auf der Rückfläche des p-Typ Siliziumsubstrats gebildet. Auf der Vorderoberflächenseite des p-Typ Siliziumsubstrats kommt das Silbermaterial in Kontakt mit Silizium, während der Antireflexionsfilm durch das in der Silberpaste enthaltenen Glasmaterial schmilzt, und wird wieder verfestigt. Dementsprechend wird eine Leitung zwischen der lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode und dem Siliziumsubstrat (der n-Typ Schicht) sichergestellt. Dieser Prozess wird als ”Durchbrennverfahren” bezeichnet. Darüber hinaus reagiert die rückseitige Aluminiumelektrodenpaste mit der Rückseitenfläche des Siliziumsubstrats, um eine p+ Schicht (BSF (Back Surface Field)) unmittelbar unterhalb der rückseitige Aluminiumelektrode zu bilden.
  • Zitatliste
  • Nichtpatentliteratur
    • Nichtpatentliteratur 1: Jianhua Zhao et. Al. ”High efficiency PERT cells on n-type silicon substrates” Proceedings 29th IEEE Photovoltaic Specialists Conference pp 218–221 IEEE, Piscataway, USA 2002
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Um die photoelektrische Umwandlungseffizienz in der auf diese Weise hergestellten Solarzelle zu verbessern, ist es wichtig, dass die auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats gebildete Texturstruktur Sonnenlicht in dem Siliziumsubstrat effizient erfassen kann. Als die Texturstruktur, die das Sonnenlicht auf das Siliziumsubstrat effizient erfassen kann, offenbart zum Beispiel Nichtpatentliteratur 1 eine ”inverse” Pyramidentexturstruktur als eine der optimalen Strukturen. Die inverse Pyramidentexturstruktur ist eine Struktur, die Mikrounebenheiten (Textur) in Form einer inversen Pyramide einschließt.
  • Solch eine inverse Pyramidentexturstruktur wird auf die folgende Weise hergestellt. Zuerst wird eine Ätzmaske auf einem Siliziumsubstrat gebildet. Insbesondere wird ein Siliziumnitrid(SiN)film durch das Plasma-CVD-Verfahren gebildet, oder ein Siliziumdioxid(SiO2)film oder dergleichen wird durch thermische Oxidation gebildet. Dann werden Öffnungen in der Ätzmaske gebildet, welche der Größe der Mikrounebenheit in der herzustellenden inversen Pyramidenform entsprechen. Das Siliziumsubstrat wird dann in einer alkalischen Lösung geätzt. Mit diesem Verfahren verläuft das Ätzen der Oberfläche des Siliziumsubstrats über die Öffnungen, und es wird eine langsam reagierende (111) Oberfläche freigelegt, wodurch die Mikrounebenheit (Textur) in der inversen Pyramidenform auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats gebildet wird. Die inverse Pyramidentexturstruktur wird auf diese Weise erlangt.
  • Bei dem Verfahren zu Bilden der vorstehend beschriebenen inversen Pyramidentexturstruktur ist der komplizierteste und zeitraubendste Vorgang ein Ablauf zum Ausbilden der Öffnungen in der Ätzmaske. Wenn eine Photolithographietechnik verwendet wird, welche ein allgemeines Herstellungsverfahren für Öffnungen in der Ätzmaske ist, müssen viele Prozesse wie Aufbringen eines lichtundurchlässigen Platinenlacks (Photoresist) auf die Ätzmaske, Backbearbeitung, Bloßlegen unter Nutzung einer Fotomaske, Entwicklung, Backen, Bildung der Öffnungen in der Ätzmaske durch Ätzen, und Entfernen des Resists durchgeführt werden. Daher hat das Verfahren der Nutzung der Photolithographietechnik ein Problem mit der Produktivität, weil das Verfahren kompliziert ist und die Verarbeitungszeit lang wird.
  • Ferner wurde in den letzten Jahren als ein weiteres Herstellungsverfahren der Öffnungen in der Ätzmaske die Bearbeitung unter Verwendung eines Lasers untersucht. Gemäß diesem Verfahren können durch Bestrahlen der Ätzmaske mit einem Laserstrahl Öffnungen direkt in der Ätzmaske gebildet werden. Um die Bearbeitungsgenauigkeit zu erhöhen, muss der Laserdurchmesser des Laserstrahls jedoch verringert werden und die Laserbestrahlung muss mehrmals genau durchgeführt werden. Daher erfordert die Bearbeitung durch den Laser eine lange Bearbeitungszeit, was ein Problem mit der Produktivität verursacht.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren einer Solarzelle anzugeben, das eine Solarzelle mit einer inversen Pyramidentexturstruktur und ausgezeichneter photoelektrischer Umwandlungseffizienz mit guter Produktivität herstellen kann.
  • Lösung des Problems
  • Um das vorstehende Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, ist ein Herstellungsverfahren für eine Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung ein Herstellungsverfahren einer Solarzelle, umfassend: einen ersten Schritt des Herstellens einer Störstellendiffusionsschicht durch Diffundieren eines Störstellenelements mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf eine Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats mit einem ersten Leitfähigkeitstyp; einen zweiten Schritt des Herstellens einer lichtempfangsoberflächenseitigen Elektrode auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats, die mit der Störstellendiffusionsschicht elektrisch verbunden ist; und einen dritten Schritt des Herstellens einer rückoberflächenseitigen Elektrode auf einer anderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats, wobei das Herstellungsverfahren einen vierten Schritt des Herstellens einer Unebenheitsstruktur mit einem konkaven Anteil in einer invertierten Pyramidenform auf einer Oberfläche der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats zu irgendeinem Zeitpunkt vor dem zweiten Schritt einschließt, und der vierte Schritt einen Schutzfilmherstellungsschritt des Herstellens eines Schutzfilms auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats einschließt, einen ersten Verfahrensschritt des Herstellens einer Vielzahl von ersten Öffnungen mit einer Form nahe an einer gewünschten Öffnungsform und einer Größe kleiner als eine Zielöffnungsgröße in dem Schutzfilm durch ein Verfahren mit relativ hoher Verfahrenseffizienz, einen zweiten Verfahrensschritt des Herstellens zweiter Öffnungen in dem Schutzfilm durch Vergrößern der ersten Öffnungen bis zu der Zielöffnungsgröße durch ein Verfahren mit relativ hoher Verfahrensgenauigkeit, einen Ätzschritt des Herstellens der Unebenheitsstruktur mit dem konkaven Anteil in der invertierten Pyramidenform auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats mittels Durchführen von anisotropem Nassätzen auf dem Halbleitersubstrat in einem Bereich unter den zweiten Öffnungen durch die zweiten Öffnungen, und einen Entfernungsschritt des Entfernens des Schutzfilms.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Wirkung erzielt, wenn eine inverse Pyramidentexturstruktur mit guter Produktivität und sehr genau hergestellt werden kann, und eine Solarzelle mit ausgezeichneter photoelektrischer Umwandlungseffizienz mit guter Produktivität hergestellt werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1-1 ist eine erläuternde Darstellung des Aufbaus einer Solarzelle gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und ist eine Draufsicht auf die Solarzelle gesehen von einer lichtempfangsseitigen Oberflächenseite.
  • 1-2 ist eine erläuternde Darstellung des Aufbaus der Solarzelle nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und ist eine Unteransicht der Solarzelle gesehen von der gegenüberliegenden Seite zu der lichtempfangsseitigen Oberfläche.
  • 1-3 ist eine erläuternde Darstellung des Aufbaus der Solarzelle nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und ist eine Schnittansicht der relevanten Teile der Solarzelle entlang A-A-Richtung in 1-1.
  • 2-1 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern eines Beispiels eines Herstellungsverfahrens der Solarzelle gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2-2 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern eines Beispiels des Herstellungsprozesses der Solarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2-3 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern eines Beispiels des Herstellungsprozesses der Solarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2-4 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern eines Beispiels des Herstellungsprozesses der Solarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2-5 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern eines Beispiels des Herstellungsprozesses der Solarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2-6 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern eines Beispiels des Herstellungsprozesses der Solarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2-7 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern eines Beispiels des Herstellungsprozesses der Solarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3-1 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3-2 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3-3 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3-4 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4-1 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4-2 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4-3 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4-4 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5-1 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer inversen Pyramidentexturstruktur bei einem herkömmlichen Herstellungsverfahren einer Solarzelle.
  • 5-2 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren einer Solarzelle.
  • 5-3 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren einer Solarzelle.
  • 6-1 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren einer Solarzelle.
  • 6-2 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren einer Solarzelle.
  • 6-3 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren einer Solarzelle.
  • 7-1 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer inversen Pyramidentexturstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7-2 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7-3 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7-4 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7-5 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7-6 ist eine Draufsicht auf relevante Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8-1 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8-2 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8-3 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8-4 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8-5 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8-6 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern einer Anordnung einer Ätzmaske entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Ausführungsbeispiele für ein Herstellungsverfahren einer Solarzelle nach der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachstehenden Beschreibungen beschränkt und kann in geeigneter Weise modifiziert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. In den nachfolgend erläuterten Zeichnungen können zum leichteren Verständnis das Größenverhältnis jedes Teils von den tatsächlichen Produkten abweichen. Das Gleiche gilt für die Verhältnisse zwischen der Zeichnungen. Darüber hinaus, selbst in Draufsichten, können Schraffuren verwendet sein, um die Veranschaulichung der Zeichnungen zu erleichtern.
  • Erste Ausführungsform.
  • 1-1 bis 1-3 sind erläuternde Darstellungen des Aufbaus einer Solarzelle 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 1-1 eine Draufsicht der Solarzelle 1 aus einer lichtempfangsseitigen Oberflächenseite ist, 1-2 eine Unteransicht der Solarzelle 1 von der entgegengesetzten Seite der lichtempfangsseitigen Fläche, und 1-3 eine Schnittansicht der relevanten Teile der Solarzelle 1 entlang der Richtung A-A in 1-1.
  • Bei der Solarzelle 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird eine n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 2 aus einem monokristallinen Silizium vom p-Typ durch Diffusion von Phosphor gebildet, wodurch ein Halbleitersubstrat 11 mit einem pn Übergang hergestellt wird. Ein Antireflexionsfilm 4 aus einem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) wird auf der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 gebildet. Das Halbleitersubstrat 2 ist nicht auf das p-Typ monokristalline Siliziumsubstrat beschränkt, und ein p-Typ polykristallines Silizium-Substrat, ein n-Typ polykristallines Siliziumsubstrat oder ein n-Typ einkristallines Siliziumsubstrat können ebenfalls verwendet werden.
  • Eine inverse pyramidenförmige Texturstruktur einschließlich einer Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform ist auf der Oberfläche der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 11 (der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3) als eine Texturstruktur ausgebildet. Die Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform vergrößert die Fläche der lichtempfangsseitigen Fläche, welche Licht von außen absorbiert, und unterdrückt die Reflexion auf der lichtempfangsseitigen Oberfläche, um das Licht in der Solarzelle 1 effizient zu begrenzen.
  • Der Antireflexionsfilm 4 ist aus einem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) gebildet, welcher ein isolierender Film ist. Der Antireflexionsfilm 4 ist nicht auf den Siliziumnitrid-Film (SiN-Film) beschränkt und kann aus einem Isolierfilm wie einem Siliziumoxidfilm (SiO2-Film) oder einem Titanoxid(TiO2)film gebildet sein.
  • Eine Vielzahl von langen und dünnen vorderen Silbergitterelektroden 5 sind Seite an Seite auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 11 angeordnet. Elektrisch mit den vorderseitigen Silbergitterelektroden 5 verbundene vorderseitige Silberbuselektroden 6 sind im Wesentlichen orthogonal zu den vorderseitigen Silbergitterelektroden 5 vorgesehen, und sind elektrisch mit der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 auf dem unterseitigen Flächenabschnitt verbunden. Die vorderseitigen Silbergitterelektroden 5 und die vorderseitigen Silberbuselektroden 6 sind aus einem Silbermaterial hergestellt.
  • Die vorderseitigen Silbergitterelektroden 5 haben eine Breite von zum Beispiel etwa 100 Mikrometern bis 200 Mikrometern, sind im Wesentlichen parallel zueinander im Abstand von etwa 2 mm angeordnet, und sammeln Strom, der in dem Halbleitersubstrat 11 erzeugt wird. Die vorderseitigen Silberbuselektroden 6 haben eine Breite von zum Beispiel etwa 1 mm bis 3 mm und zwei bis drei vorderseitige Silberbuselektroden 6 sind pro Solarzelle vorgesehen. Die vorderseitigen Silberbuselektroden 6 führen Strom nach außen ab, welcher durch die vorderseitigen Silbergitterelektroden 5 gesammelt wird. Eine lichtempfangsseitige Flächenseitenelektrode 12, welche eine erste Elektrode mit einer kammartigen Form ist, wird durch die vorderseitigen Silbergitterelektroden 5 und die vorderseitigen Silberbuselektroden 6 gebildet. Da die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12 auf das Halbleitersubstrat 11 einfallendes Sonnenlicht blockiert, ist es erwünscht, die Fläche der lichtempfangsseitigen Oberflächenseitenelektrode 12 im Hinblick auf die Verbesserung des Leistungserzeugungswirkungsgrads so weit wie möglich zu reduzieren. Daher wird die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12 im Allgemeinen als die kammartigen vorderseitigen Silbergitterelektroden 5 und die stangenförmigen vorderseitigen Silberbuselektroden 6 angeordnet, wie in 1-1 gezeigt ist.
  • Als Material für die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode der Siliziumsolarzelle wird in der Regel Silberpaste verwendet, und zum Beispiel wird Bleiborglas zugegeben. Das Glas ist in Form von Fritte, und weist eine Zusammensetzung von zum Beispiel 5 bis 30 Gewichtsprozent Blei (Pb), 5 bis 10 Gewichtsprozent Bor (B), 5 bis 15 Gewichtsprozent Silizium (Si) und 30 bis 60 Gewichtsprozent Sauerstoff (O). Einige Gewichtsprozent Zink (Zn), Cadmium (Cd), und dergleichen wird auch in einigen Fällen eingemischt. Das Bleiborglas wird durch Erhitzen auf mehrere hundert Grad Celsius (beispielsweise 800°C) gelöst, und hat eine Eigenschaft, in diesem Zeitpunkt Silizium zu erodieren. Ferner wird im Allgemeinen bei einem Verfahren zur Herstellung einer kristallinen Siliziumsolarzelle ein Verfahren zum Erfassen eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Siliziumsubstrat und der Silberpaste unter Nutzung einer Kennlinie der Glasfritte verwendet.
  • Währenddessen wird eine rückseitige Aluminiumelektrode 7 aus einem Aluminiummaterial über die ganze rückseitige Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 (die Oberfläche gegenüber der lichtempfangsseitigen Fläche) ausgenommen einem Teil des äußeren Umfangsbereich vorgesehen, und rückseitige Silberelektroden 8 aus ein Silbermaterial sind derart vorgesehen, dass sie sich im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die vorderseitigen Silberbuselektroden 6 erstrecken. Eine rückseitige Oberflächenseitenelektrode 13, welche eine zweite Elektrode ist, wird auf der rückseitigen Aluminiumelektrode 7 und den rückseitigen Silberelektroden 8 gebildet. Der BSR(Back Surface Reflection)-Effekt von reflektierendem langwelligem, durch das Halbleitersubstrat 11 hindurchtretenden Licht, und ein Wiederverwenden des Lichts für die Leistungserzeugung wird an der rückseitigen Aluminiumelektrode 7 erwartet.
  • Ferner wird eine p+ Schicht (BSF (Back Surface Field)) 9 mit einer hohen Störstellenkonzentration auf der Oberflächenschicht auf der rückseitigen Oberflächenseite (die Oberfläche gegenüber der lichtempfangsseitigen Oberfläche) des Halbleitersubstrats 11 gebildet. Die p+ Schicht (BSF) 9 ist zum Erfassen des BSF-Effekts vorgesehen, und erhöht die Elektronenkonzentration einer p-Typ Schicht (dem Halbleitersubstrat 2) mit einem elektrischen Feld in einer Bandstruktur, so dass Elektronen in der p-Typ Schicht (dem Halbleitersubstrat 2) nicht verschwinden.
  • Bei der Solarzelle 1 mit einer solchen Konfiguration werden, wenn das Halbleitersubstrat 11 mit Sonnenlicht von der lichtempfangsseitigen Oberfläche der Solarzelle 1 bestrahlt wird, Löcher und Elektronen erzeugt. Die erzeugten Elektronen bewegen sich in Richtung der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3, und die erzeugten Löcher bewegen sich in Richtung des Halbleitersubstrats 2 durch das elektrische Feld an dem pn Verbindungsstück (der Verbindungsebene zwischen dem Halbleitersubstrat 2, welches vom p-Typ einkristallinen Silizium gebildet wird, und der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3). Daher gibt es Überschusselektronen in der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3, und es gibt überschüssige Löcher in dem Halbleitersubstrat 2. Im Ergebnis wird photovoltaische Energie erzeugt. Die photovoltaische Energie wird in einer Richtung erzeugt, in welcher der pn Übergang vorwärts vorgespannt ist; daher wird die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12, welche mit der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 verbunden ist, eine negative Elektrode und die rückseitige Aluminiumelektrode 7, die mit der p+ Schicht 9 verbunden ist, eine positive Elektrode. Dementsprechend fließt in einer externen Schaltung elektrischer Strom (nicht gezeigt).
  • Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren der Solarzelle 1 gemäß der ersten Ausführungsform erläutert zusammen mit Bezugnahme auf die 2-1 bis 2-7. 2-1 bis 2-7 sind Schnittansichten entsprechender Teile zum Erläutern eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der Solarzelle 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Zuerst wird ein p-Typ monokristallines Siliziumsubstrat mit einer Dicke von zum Beispiel einigen hundert Mikrometern als das Halbleitersubstrat 2 (2-1) hergestellt. Da das p-Typ monokristalline Siliziumsubstrat durch Schneiden, mit einer Drahtsäge, eines durch Abkühlen und Verfestigen von geschmolzenem Silizium geformten Rohblocks hergestellt wird, verbleiben durch Schneiden verursachte Schäden auf der Oberfläche. Daher wird das p-Typ monokristalline Siliziumsubstrat in Säure oder eine erwärmte alkalischen Lösung eingetaucht, zum Beispiel in wässrige Natriumhydroxidlösung, um ein Ätzen von dessen Oberfläche durchzuführen, wodurch der zum Zeitpunkt des Schneidens des Siliziumsubstrats erzeugte beschädigte und in der Nähe der Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats befindliche Bereich entfernt wird. Zum Beispiel wird die Oberfläche durch einige Gewichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent Natronlauge oder kohlensäurehaltige Natronlauge und in einer Dicke von 10 Mikrometer bis 20 Mikrometer entfernt.
  • Nach der Entfernung von dem beschädigten Bereich wird anisotropes Ätzen auf dem p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrat mit einer Lösung durchgeführt, in welche IPA (Isopropylalkohol) zu einer ähnlich niedrigen Konzentration alkalischer Lösung zugegeben wurde, und die inverse Pyramidentexturstruktur, geformt durch die Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform, wird auf der Oberfläche der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats gebildet, um die Silizium(111)fläche freizulegen (2-2). Solch eine inverse Pyramidentexturstruktur wird auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats vorgesehen, um Mehrfachreflexion von Licht an der vorderseitigen Oberflächenseite der Solarzelle 1 hervorzurufen, und auf die Solarzelle 1 einfallendes Licht kann in dem Halbleitersubstrat 11 effizient absorbiert werden; daher wird das Reflexionsvermögen effektiv reduziert und somit kann die photoelektrische Umwandlungseffizienz verbessert werden. Wenn die Entfernung der beschädigten Schicht und die Bildung der Texturstruktur unter Verwendung der alkalischen Lösung durchgeführt werden, wird in manchen Fällen eine kontinuierliche Bearbeitung durch Einstellen der Konzentration der alkalischen Lösung gemäß individuellen Zielsetzungen durchgeführt. Ein Herstellungsverfahren der inversen Pyramidentexturstruktur wird später beschrieben.
  • Es wird hier ein Fall gezeigt, wo die inverse Pyramidentexturstruktur auf der Oberfläche der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats ausgebildet ist. Allerdings kann die inverse Pyramidentexturstruktur auf beiden Oberflächen des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats ausgebildet sein. Wenn die inverse Pyramidentexturstruktur auch auf der rückseitigen Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats ausgebildet ist, kann Licht von der rückseitigen Elektrode 13 reflektiert und zu dem Halbleitersubstrat 11 gestreut werden.
  • Anschließend wird der pn Übergang auf dem Halbleitersubstrat 2 (2-3) gebildet. Insbesondere wird zum Beispiel ein Element der Gruppe V, wie Phosphor (P), in das Halbleitersubstrat 2 diffundiert, um die n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 mit einer Dicke von einigen hundert Nanometern zu bilden. In diesem Fall wird der pn Übergang durch Diffundieren von Phosphoroxychlorid (POCl3), durch thermische Diffusion, in das p-Typ monokristalline Siliziumsubstrat hinein gebildet, auf dem die inverse Pyramidentexturstruktur auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite ausgeformt ist. Folglich wird die n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 auf der gesamten Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats gebildet.
  • Bei diesem Diffusionsvorgang wird die thermische Diffusion auf das p-Typ monokristalline Siliziumsubstrat in einer Mischgasatmosphäre von zum Beispiel Phosphoroxychlorid(POCl3)gas, Stickstoffgas und Sauerstoffgas durch ein Gasphasendiffusionsverfahren mit einer hohen Temperatur, zum Beispiel 800°C bis 900°C, für einige zehn Minuten durchgeführt, wodurch die n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 einheitlich ausgebildet wird, in welcher Phosphor (P) in die Oberflächenschicht des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats diffundiert. Wenn der Schichtwiderstand der auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 2 ausgebildeten n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 in einem Bereich von 30 Ω/☐ bis 80 Ω/☐ liegt, kann eine ausgezeichnete elektrische Charakteristik der Solarzelle erzielt werden.
  • Anschließend wird eine pn Trennung zum elektrischen Isolieren der rückseitigen Oberflächenseitenelektrode 13, welche eine p-Typ Elektrode ist, und der lichtempfangsseitigen Oberflächenseitenelektrode 12, welche eine n-Typ Elektrode ist, voneinander durchgeführt (2-4). Da die n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 einheitlich auf der Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats ausgebildet ist, sind die vorderseitige Oberfläche und die rückseitige Oberfläche elektrisch miteinander verbunden. Daher wird, wenn die rückseitige Oberflächenseitenelektrode 13 (die p-Typ Elektrode) und die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12 (die n-Typ Elektrode) gebildet sind, die rückseitige Oberflächenseitenelektrode 13 (die p-Typ Elektrode) und die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12 (die n-Typ Elektrode) elektrisch verbunden. Um die elektrische Verbindung zu unterbrechen, wird eine pn Trennung durch das Entfernen der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 durchgeführt, die in den Facettenbereich des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats durch Trockenätzen ausgebildet ist. Als ein anderes Verfahren, um den Einfluss der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 aufzuheben gibt es ein Verfahren zum Durchführen einer Facettentrennung durch einen Laser.
  • Wegen einer glasartigen (PSG: Phosphorsilikatglas), während eines Diffusionsprozesses an der Oberfläche abgelagerten Schicht auf der Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats unmittelbar nach der Bildung der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3, wird die Phosphorglasschicht unter Verwendung einer Fluorwasserstoffsäurelösung oder dergleichen entfernt. Bei diesem Vorgang wird das Halbleitersubstrat 11 erzielt, in welchem ein pn Übergang durch das Halbleitersubstrat 2 aus p-Typ monokristallinem Siliziumsubstrat gebildet wird, das eine erste Leitfähigkeitstypschicht ist, und der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3, die eine zweite Leitfähigkeitstypschicht ist, welche auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 2 ausgebildet ist.
  • Der Antireflexionsfilm 4 wird dann in einer gleichmäßigen Dicke auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite (der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3) von dem p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrat gebildet, um die photoelektrische Umwandlungseffizienz zu verbessern (2-5). Die Filmdicke und der Brechungsindex des Antireflexionsfilms 4 werden auf Werte gesetzt, mit welchen die Lichtreflexion am wirksamsten unterdrückt werden kann. Wenn der Antireflexionsfilm 4 ausgebildet ist, wird ein Siliziumnitridfilm als der Antireflexionsfilm 4 ausgebildet, zum Beispiel durch ein Plasma-CVD-Verfahren, das ein Gasgemisch aus Silan(SiH4)gas und Ammoniak(NH3)gas als ein Rohmaterial bei einer Temperatur von 300°C oder höher unter vermindertem Druck verwendet. Der Brechungsindex ist zum Beispiel etwa 2,0 bis 2,2, und die am besten geeignete Dicke der Antireflexionsfilms zum Beispiel etwa 70 Nanometer bis 90 Nanometer. Ein Film mit zwei oder mehr Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes kann als Antireflexionsfilm 4 auflaminiert werden. Ein Abscheidungsverfahren, ein thermisches CVD-Verfahren oder dergleichen können abweichend von dem CVD-Verfahren als das Herstellungsverfahren für den Antireflektionsfilm 4 verwendet werden. Es ist zu beachten, dass der auf diese Weise gebildete Antireflexionsfilm 4 ein isolierender Körper ist und die einfach durch Ausbilden der lichtempfangsseitigen Oberflächenseitenelektrode 12 auf dem Antireflexionsfilm 4 erhaltene Struktur nicht als Solarzelle wirkt.
  • Elektroden werden dann durch Siebdruck gebildet. Die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12 wird zuerst hergestellt (vor dem Backen). Insbesondere wird eine Silberpaste 12a, die eine Elektrodenmaterialpaste einschließlich einer Glasfritte ist, auf dem Antireflexionsfilm 4, welcher die lichtempfangsseitige Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats ist, in der Form der vorderseitigen Silbergitterelektroden 5 und der vorderseitigen Silberbuselektroden 6 durch Siebdruck angebracht und die Silberpaste 12a wird getrocknet (2-6).
  • Als nächstes wird eine Aluminiumpaste 7a, welche eine Elektrodenmaterialpaste ist, in der Form der rückseitigen Aluminiumelektrode 7 aufgebracht, und eine Silberpaste 8a, welche eine Elektrodenmaterialpaste ist, wird weiterhin in der Form der rückseitigen Silberelektroden 8 auf der Rückseite des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats durch Siebdruck aufgebracht, und die Aluminiumpaste 7a und die Aluminiumpaste 8a werden getrocknet (2-6). In 2-6 ist nur die Aluminiumpaste 7a gezeigt, und die Silberpaste 8a ist nicht dargestellt.
  • Anschließend kommt durch gleichzeitiges Backen der Elektrodenpasten auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite und der rückseitigen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 11, zum Beispiel bei einer Temperatur von 600°C bis 900°C, auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 11 das Silbermaterial in Kontakt mit Silizium und wird erneut verfestigt, während der Antireflexionsfilm 4 durch das in der Silberpaste enthaltenen Glasmaterial 12a schmilzt. Dementsprechend werden die vorderen Silbergitterelektroden 5 und die vorderen Silberbuselektroden 6 als lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12 erhalten, und eine Leitung zwischen der lichtempfangsseitigen Oberflächenseitenelektrode 12 und dem Siliziumhalbleitersubstrat 11 ist gewährleistet (2-7). Dieser Prozess wird als ”Durchbrennverfahren” bezeichnet.
  • Die Aluminiumpaste 7a reagiert auch mit Silizium des Halbleitersubstrats 11 und die rückseitige Aluminiumelektrode 7 wird erhalten, und die p+ Schicht 9 wird unmittelbar unterhalb der rückseitigen Aluminiumelektrode 7 gebildet. Das Silbermaterial der Silberpaste 8a kommt in Kontakt mit Silizium und wird wieder verfestigt, wodurch die rückseitigen Silberelektroden 8 erhalten werden (2-7). In 2-7 werden nur die vorderseitigen Silbergitterelektroden 5 und die rückseitige Aluminiumelektrode 7 gezeigt, und die vorderseitigen Silberbuselektroden 6 und die Silberpasten 8a sind nicht dargestellt.
  • Die Solarzelle 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der 1-1 bis 1-3 kann durch Vollziehen der vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Die Reihenfolge, in welcher die Paste, die ein Elektrodenmaterial ist, auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite und der rückseitigen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 11 aufgebracht wird, kann geändert werden.
  • Ein Formgebungsverfahren der inversen Pyramidentexturstruktur wird im Folgenden mit Bezug auf die 3-1 bis 3-4 und die 4-1 bis 4-4 erläutert. 3-1 bis 3-4 sind Draufsichten entsprechender Teile zum Erläutern des Formgebungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der ersten Ausführungsform. 4-1 bis 4-4 sind Querschnittsansichten entsprechender Teile zum Erläutern des Formgebungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der ersten Ausführungsform. Obwohl 3-1 bis 3-4 Draufsichten sind, wurden 3-1 bis 3-3 um Schraffuren ergänzt, um die Darstellung der Zeichnungen zu erleichtern.
  • Zuerst wird ein Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21 als ein Schutzfilm gebildet, der als eine Ätzmaske auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats verwendet wird, das einer Beschädigungsentfernung mit einer Filmdicke von etwa 70 Nanometern bis 90 Nanometern durch das Plasma-CVD-Verfahren unterzogen wurde (3-1 und 4-1). es kann ein unterschiedlicher Film wie ein Siliziumoxidfilm (SiO2-Film) anstatt des Siliziumnitridfilms (SiN-Film) 21 gebildet werden. Der Siliziumoxidfilm (SiO2-Film) kann zum Beispiel durch das Plasma-CVD-Verfahren oder thermische Oxidation hergestellt werden.
  • Als nächstes werden Öffnungen mit einer gewünschten Größe in dem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21 entsprechend zu der Größe der zu formenden Mikrounebenheit 2a in der inversen Pyramidenform gebildet. Die Öffnungen werden durch ein Verfahren in zwei Stufen gebildet. Insbesondere werden in dem ersten Verfahrensschritt erste Öffnungen 21a mit Formen nahe der Zielöffnungsform und Größen wenig kleiner als die Zielöffnungsgröße gebildet (3-2 und 4-2). In dem zweiten Verfahrensschritt werden zweite Öffnungen 21b mit der Zielöffnungsgröße gebildet (3-3 und 4-3). In dem ersten Verfahrensschritt werden erste Öffnungen 21a in dem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21 durch ein Verfahren mit relativ hoher Produktivität, das heißt mit hoher Verfahrenseffizienz gebildet. Währenddessen werden in dem zweiten Verfahrensschritt die zweiten Öffnungen 21b in dem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21 durch ein Verfahren mit relativ hoher Verfahrenssteuerbarkeit, das heißt mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit ausgebildet.
  • In dem ersten Verfahrensschritt werden die ersten Öffnungen 21a mit einem Durchmesser von etwa einigen zehn Mikrometern unter Verwendung einer Ätzpaste in dem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21 gebildet. Durch Verwenden von Ätzpaste ist es möglich, eine Ätzmaske mit hoher Produktivität herzustellen, das heißt mit hoher Herstellungseffizienz bei einfachen und geringerer Anzahl von Abläufen, i. e. Drucken, Aufheizen auf eine Temperatur, bei welcher Ätzen abläuft, und Reinigen. Als anderes Öffnungsverfahren in dem ersten Verfahrensschritt können die ersten Öffnungen 21a mit einem Durchmesser von etwa einigen zehn Mikrometern auch durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl mit einem vergrößerten Durchmesser gebildet werden, der durch Umwandeln eines Laserstrahls in einen divergierenden Strahl erhalten wird. Ätzpaste und Bestrahlen mit dem Laserstrahl können gemäß der Öffnungsform und dergleichen in geeigneter Weise gleichzeitig genutzt werden. Da diese in dem ersten Verfahrensschritt genutzten Abläufe eine schlechte Steuerbarkeit, das heißt Bearbeitungsgenauigkeit aufweisen, weist wie zum Beispiel in 3-2 gezeigt die Form von der Zielöffnungsform ab.
  • In dem zweiten Verfahrensschritt verläuft der Laserstrahl konvergierend auf einen Durchmesser von etwa einigen Mikrometern, um auf eine Größe kleiner als die der ersten Öffnungen 21a verringert zu sein. Durch Bestrahlen des Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21 mit solch einem kleinen Durchmesser eines Laserstrahls, zum Beispiel eines KrF Excimer-Lasers von 248 Nanometern, oder einem frequenzgedoppelten (532 Nanometer) oder frequenzverdreifachten (355 Nanometer) YAG-Laser wird eine Mikrofabrikation (Trimmen) durchgeführt, um die ersten Öffnungen 21a aufwärts auf die Zielöffnungsform zu erweitern, wodurch die zweiten Öffnungen 21b gebildet werden. Durch Nutzen des Lasers kann das Herstellen einer feinen Ätzmaske mit hoher Steuerbarkeit, das heißt mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit in einem einfachen Ablauf durchgeführt werden.
  • Als nächstes wird ein anisotropes Ätzen auf dem p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrat mit einer Ätzlösung durchgeführt, in welche IPA mit einer niedrigkonzentrierten alkalischen Lösung zugegeben wird, wie einige Gewichtsprozent Natrium- oder Kaliumhydroxid, um die inverse Pyramidentexturstruktur der Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform auf der Oberfläche der lichtempfangenen Oberflächenseite des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats auszubilden, um so die Silizium(111)oberfläche freizulegen (3-4 und 4-4). Das anisotrope Ätzen des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats wird unter Verwendung der Siliziumnitridschicht (SiN-Film) 21, in der die zweiten Öffnungen 21b ausgebildet sind, als die Ätzmaske unter einer solchen Bedingung durchgeführt, dass die Ätzmaske einen Widerstand bietet. Auf der Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats verläuft ein Ätzen auf Grund der Ätzlösung, die von den zweiten Öffnungen 21b eintritt, und die langsam reagierende (111) Oberfläche wird freigelegt, wodurch die inverse Pyramidentexturstruktur der Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform gebildet wird.
  • Schließlich wird das p-Typ monokristalline Siliziumsubstrat in eine Fluorwasserstoffsäurelösung oder dergleichen getaucht, um den Siliziumnitrid-Film (SiN-Film) 21 zu entfernen, welcher die restliche Ätzmaske ist. Mit diesem Verfahren, wie in 2-2 gezeigt, wird die inverse Pyramidentexturstruktur der Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform auf der Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats erhalten.
  • Mit Bezug auf die 5-1 bis 5-3 und den 6-1 bis 6-3 wird zum Vergleich ein Herstellungsverfahren einer inversen Pyramidentexturstruktur bei einem herkömmlichen Herstellungsverfahren einer Solarzelle erläutert. 5-1 bis 5-3 sind Draufsichten entsprechender Teile zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer inversen Pyramidentexturstruktur bei einem herkömmlichen Herstellungsverfahren einer Solarzelle. 6-1 bis 6-3 sind Querschnittsansichten entsprechender Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren einer Solarzelle. Obwohl 5-1 bis 5-3 Draufsichten sind, wurden 5-1 bis 5-3 um Schraffuren ergänzt, um die Darstellung der Zeichnungen zu erleichtern.
  • Zuerst wird ein Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 121, welcher eine Ätzmaske wird, auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats 102 (ein monokristallines Siliziumsubstrat vom p-Typ) angebracht, das einer Beschädigungsentfernung mit einer Filmdicke von ungefähr 70 Nanometer bis 90 Nanometer durch das Plasma-CVD-Verfahren unterzogen wurde (5-1 und 6-1).
  • Als nächstes werden Öffnungen 121a mit einer gewünschten Größe in dem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 121 gemäß der Größe einer Mikrounebenheit 102a in der zu formenden inversen Pyramidenform gebildet (5-2 und 6-2) gebildet. Die Öffnungen werden durch Photolithographie gebildet, was ein gewöhnliches Verfahren ist. Insbesondere wird eine Anwendung eines Photoresists auf den Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 121, ein Backvorgang, ein Freimachen unter Verwenden einer Photomaske, eine Entwicklung, und ein Backen nacheinander durchgeführt. Mit diesem verfahren werden die Öffnungen 121a in dem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 121 gebildet.
  • Als nächstes wird das Ätzen des Siliziumnitridfilms (SiN-Film) 121 über die Öffnungen 121a mit einer alkalischen wässrigen Lösung und die Photoresistentfernung nacheinander durchgeführt (5-3 und 6-3). Anisotropes Ätzen des Halbleitersubstrats 102 wird unter Verwendung des Siliziumnitridfilms (SiN-Film) 121, in welchem die Öffnungen 121 gebildet sind, als die Ätzmaske unter einer solchen Bedingung durchgeführt, dass die Ätzmaske einen Widerstand bietet. Die inverse Pyramidentexturstruktur wird durch die oben beschriebenen Verfahren gebildet. Auf diese Weise werden bei dem herkömmlichen Verfahren, da viele Vorgänge durchgeführt werden müssen, die Verfahren kompliziert und die Verarbeitungszeit lang; daher gibt es ein Problem mit der Produktivität.
  • Wie vorstehend gemäß der ersten Ausführungsform bei dem Herstellungsverfahren einer Solarzelle beschrieben ist, wird das Verfahren zum Bilden der Öffnungen in der Ätzmaske zum Zeitpunkt der Bildung der inversen Pyramidentexturstruktur durch Teilen des Prozesses in zwei Stufen durchgeführt, das heißt der erste Verfahrensschritt des Bildens der ersten Öffnungen 21a mit Formen nahe der Zielöffnungsform und Abmessungen etwas kleiner als der Zielöffnungsgröße durch ein Verfahren mit einer relativ hohen Produktivität, das heißt mit einer hohen Bearbeitungseffizienz, und der zweite Verfahrensschritt des Bildens der zweiten Öffnungen 21b durch Erweitern der ersten Öffnungen 21a aufwärts bis zu der Zielöffnungsform durch ein Verfahren mit relativ hoher Verfahrenssteuerbarkeit, also mit einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit. Mit diesem Verfahren können die Öffnungen in der Ätzmaske genau, in kurzer Zeit und mit einfachen und geringerer Anzahl von Abläufen gebildet werden.
  • Daher kann gemäß dem Herstellungsverfahren einer Solarzelle der ersten Ausführungsform die inverse Pyramidentexturstruktur mit guter Produktivität und hoher Genauigkeit ausgebildet werden, und die Solarzelle mit einem ausgezeichneten photoelektrischen Umwandlungsgrad mit guter Produktivität hergestellt werden.
  • Zweite Ausführungsform.
  • In einer zweiten Ausführungsform wird eine Erläuterung eines Verfahrens zum Bilden der inversen Pyramidentexturstruktur und zum Ausbilden eines selektiven Emitters durch Ändern der Störstellenkonzentration der n-Typ Störstellendiffusionsschicht in einem Bereich unter der lichtempfangsseitigen Oberflächenseitenelektrode 12 zu einer hohe Konzentration gegeben. Durch dieses Verfahren kann der Kontaktwiderstand zwischen der lichtempfangsseitigen Oberflächenseitenelektrode 12 und der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3 verringert werden, und die photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzelle kann verbessert werden. Da die Grundkonfiguration einer Solarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform die gleiche wie die der Solarzelle 1 in der ersten Ausführungsform ist, mit Ausnahme der Struktur der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3, wird auf die Erläuterungen und die Zeichnungen der ersten Ausführungsform Bezug genommen.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 7-1 bis 7-6 und 8-1 bis 8-6 erläutert. 7-1 bis 7-6 sind Draufsichten entsprechender Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform. 8-1 bis 8-6 sind Querschnittsansichten entsprechender Teile zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der inversen Pyramidentexturstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform. Während die 7-1 bis 7-6 Draufsichten sind, sind diesen Schraffuren hinzugefügt, um die Darstellung der Zeichnungen zu erleichtern.
  • Zuerst wird, ähnlich zu dem Fall der ersten Ausführungsform, das p-Typ monokristalline Siliziumsubstrat mit einer Dicke von zum Beispiel mehreren hundert Mikrometern als Halbleitersubstrat 2 hergestellt und ein beschädigter Bereich wird entfernt. Anschließend wird eine Hochkonzentrations-(Niedrigwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht 31 mit einer Dicke von mehreren hundert Nanometern auf der Oberfläche der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats durch das Verfahren ähnlich dem in der ersten Ausführungsform gebildet. Bei der Störstellendiffusion wird zu diesem Zeitpunkt Phosphor (P) in einer hohen Konzentration (erste Konzentration) diffundiert, so dass der Flächenwiderstand der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 31 etwa 30 Ω/☐ bis 50 Ω/☐ wird.
  • Auf Grund einer glasartigen (PSG: Phosphorsilikatglas), während eines Diffusionsprozesses auf der Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats unmittelbar nach der Bildung der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 31 abgelagerten Schicht wird die Phosphorglasschicht unter Verwendung einer Fluorwasserstoffsäurelösung oder dergleichen entfernt. Da die Störstellendiffusion in den nachfolgenden Prozessen wiederholt durchgeführt wird, wird die pn Trennung hier nicht durchgeführt.
  • Der Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21, der eine Ätzmaske wird, wird dann auf der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 31 mit einer Filmdicke von etwa 70 Nanometer bis 90 Nanometer durch das Plasma-CVD-Verfahren (7-1 und 8-1) gebildet. Ein anderer Film, wie ein Siliziumoxidfilm (SiO2-Film) kann anstelle des Siliziumnitridfilms (SiN-Film) 21 gebildet werden.
  • Als nächstes werden Öffnungen mit einer gewünschten Größe in den Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21 entsprechend der Größe der Mikrounebenheit 2a in der herzustellenden inversen Pyramidenform gebildet. Die Öffnungen werden unter Durchführen des Verfahrens in zwei Stufen gebildet. Insbesondere werden in dem ersten Verfahrensschritt die ersten Öffnungen 21a mit Formen nahe der Zielöffnungsform und Größen etwas kleiner als die Zielöffnungsgröße gebildet (7-2 und 8-2). Danach werden in dem zweiten Verfahrensschritt die zweiten Öffnungen 21b mit der Zielöffnungsgröße gebildet (7-3 und 8-3). In dem ersten Verfahrensschritt werden die ersten Öffnungen 21a in dem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21 durch ein Verfahren mit relativ hoher Produktivität gebildet, das heißt mit einer hohen Bearbeitungseffizienz. Währenddessen werden in dem zweiten Verfahrensschritt die zweiten Öffnungen 21b in dem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21 durch ein Verfahren mit relativ hoher Steuerbarkeit ausgebildet, das heißt einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit.
  • In dem ersten Verfahrensschritt werden die ersten Öffnungen 21a mit einem Durchmesser von ungefähr einigen zehn Mikrometern in dem Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21 durch Ätzen unter Verwendung von Ätzpaste gebildet. Durch Verwenden der Ätzpaste ist es möglich, eine Ätzmaske mit hoher Produktivität herzustellen, das heißt, mit hoher Bearbeitungseffizienz durch einfache Abläufe, das heißt Drucken, Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Ätzen abläuft, und Reinigung. Da diese in dem ersten Verarbeitungsschritt eingesetzten Verfahren eine schlechtere Steuerbarkeit aufweisen, das heißt Bearbeitungsgenauigkeit, zum Beispiel wie in 7-2 gezeigt, weicht die Form von der Zielöffnungsform ab.
  • Im dem zweiten Verfahrensschritt wird, durch Bestrahlen des Siliziumnitridfilms (SiN-Film) 21 durch einen Laserstrahl mit einem Durchmesser, der auf etwa einige Mikrometer fokussiert ist, wie zum Beispiel einem KrF Excimer-Laser von 248 Nanometern oder einem frequenzverdoppelten (532 Nanometer) oder frequenzverdreifachten (355 Nanometer) YAG-Laser, wird eine Mikrofabrikation (Trimmen) durchgeführt, um die ersten Öffnungen 21a aufwärts bis zu der Zielöffnungsform zu erweitern, wodurch die zweiten Öffnungen 21b gebildet werden. Durch Nutzen des Lasers kann das Herstellen einer feinen Ätzmaske mit hoher Steuerbarkeit, das heißt mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit in einem einfachen Ablauf durchgeführt werden.
  • Bei der zweiten Ausführungsform wird in dem Bereich, wo die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12, welche die vorderseitigen Silbergitterelektroden 5 und die vorderseitigen Silberbuselektroden 6 enthält, in den nachfolgenden Abläufen gebildet wird, wie in 9 gezeigt, verbleibt die Ätzmaske ohne Bilden der zweiten Öffnungen 21b in der Ätzmaske. Mit diesem Verfahren verbleibt die Hochkonzentrations-(Niedrigwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht 31 in dem Bereich, wo die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12 nach der inversen Pyramidentexturstruktur gebildet wird, wodurch der Kontaktwiderstand zwischen der lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12 und dem Siliziumsubstrat verringert und die photoelektrische Umwandlungseffizienz verbessert wird. 9 ist eine Schnittansicht relevanter Teile zum Erläutern der Anordnung der Ätzmaske gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Als nächstes wird ein anisotropes Ätzen auf dem p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrat mit einer Ätzlösung durchgeführt, in welcher IPA mit einer niedrigkonzentrierten alkalischen Lösung zugegeben ist, wie einige Gewichtsprozent Natrium- oder Kaliumhydroxid, um die inverse Pyramidentexturstruktur gebildet aus der Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform auf der Oberfläche der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrat zu bilden, so dass die Silizium(111)oberfläche freigelegt wird (7-4 und 8-4). Das anisotrope Ätzen des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats wird unter Verwendung des Siliziumnitridfilms (SiN-Film) 21, in dem die zweiten Öffnungen 21b ausgebildet sind, als Ätzmaske unter einer solchen Bedingung durchgeführt, dass die Ätzmaske einen Widerstand bietet. Auf der Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats läuft ein Ätzen der Hochkonzentrations-(Niedrigwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht 31 und des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats auf Grund der Ätzlösung ab, die von den zweiten Öffnungen 21b eindringt, und die langsam reagierende (111) Oberfläche wird freiliegt, wodurch die inverse Pyramidentexturstruktur der Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform gebildet wird. Mit anderen Worten werden die Hochkonzentrations-(Niedrigwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht 31 und das p-Typ monokristalline Siliziumsubstrat auf den Oberflächen der konkaven Abschnitte der Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform freigelegt.
  • Der Siliziumnitridfilm (SiN-Film) 21, welcher die verbleibende Ätzmaske ist, wird dann in eine Fluorwasserstoffsäurenlösung oder dergleichen eingetaucht und entfernt (7-5 und 8-5). Mit diesem Verfahren wird die Gefügestruktur der Mikrounebenheit (Textur) 2a, welche in der inversen Pyramidenform ausgebildet ist, auf der Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats erhalten.
  • Eine Niedrigkonzentrations-(Hochwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht 32 mit einer Dicke von einigen hundert Nanometern wird dann über der freiliegenden Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats in der Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform unter wiederholtem Durchführen des Störstellendiffusionsverfahrens gebildet (7-6 und 8-6). bei Störstellensdiffusion zu diesem Zeitpunkt wird Phosphor (P) in einer niedrigen Konzentration (zweite Konzentration) diffundiert, die niedriger als die erste Konzentration ist, so dass der Schichtwiderstand der n-Typ Störstellendiffusionsschicht 32 etwa 60 Ω/☐ bis 100 Ω/☐ wird. Mit diesem Verfahren wird die Niedrigkonzentrations-(Hochwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht 32 auf der freiliegenden Oberfläche des p-Typ einkristallinen Siliziumsubstrats in der Mikrounebenheit (Textur) 2a in der inversen Pyramidenform ausgebildet.
  • Als nächstes wird, ähnlich dem Fall der ersten Ausführungsform, eine pn Trennung zum elektrischen Isolieren der rückseitigen Oberflächenseitenelektrode 13, welche eine p-Typ Elektrode ist, und der lichtempfangsseitigen Oberflächenseitenelektrode 12, welche eine n-Typ Elektrode ist, voneinander durchgeführt. Die Phosphorglasschicht, die auf der Oberfläche des p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrats zum Zeitpunkt der Bildung der Niedrigkonzentrations-(Hochwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht 32 gebildet wird, wird unter Verwendung einer Fluorwasserstoffsäurelösung oder dergleichen entfernt. Bei diesem Verfahren wird das Halbleitersubstrat 11 erhalten, in dem ein pn Übergang durch das Halbleitersubstrat 2 aus dem p-Typ monokristallinen Siliziumsubstrat ausgebildet wird, welches eine erste Leitfähigkeitstypschicht ist, und die n-Typ Störstellendiffusionsschicht 3, welche eine zweite Leitfähigkeitstypschicht ist, die auf der lichtempfangsseitigen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 2 ausgebildet ist, und die Hochkonzentrations-(Niedrigwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht 31 und die Niedrigkonzentrations-(Hochwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht 32 einschließt (nicht gezeigt).
  • Danach werden, ähnlich dem Fall der ersten Ausführungsform, der Antireflexionsfilm 4, die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12 und die rückseitige Oberflächenseitenelektrode 13 gebildet, um eine Solarzelle mit der inversen Pyramidentexturstruktur zu vervollständigen.
  • Wie vorstehend beschrieben wird bei dem Herstellungsverfahren einer Solarzelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel das Verfahren zum Bilden der Öffnungen in der Ätzmaske zum Zeitpunkt des Bildens der inversen Pyramidentexturstruktur durch Teilen des Verfahrens in zwei Stufen durchgeführt, das heißt den ersten Verfahrensschritt des Bildens der ersten Öffnungen 21a mit Formen nahe der Zielöffnungsform und Größen etwas kleiner als der Zielöffnungsgröße durch ein Verfahren mit einer relativ hohen Produktivität, das heißt mit einer hohen Bearbeitungseffizienz, und den zweiten Verfahrensschritt des Bildens der zweiten Öffnungen 21b durch Erweitern der ersten Öffnungen 21a bis zu der Zielöffnungsform durch ein Verfahren mit relativ hoher Verfahrenssteuerbarkeit, also mit einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit. Mit diesem Verfahren können die Öffnungen in der Ätzmaske genau gebildet werden, in kurzer Zeit und mit einfachen und geringerer Anzahl von Abläufen.
  • Daher kann entsprechend dem Herstellungsverfahren einer Solarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform die inverse Pyramidentexturstruktur mit guter Produktivität und hoher Genauigkeit gebildet werden, und die Solarzelle mit einer ausgezeichneten photoelektrischen Umwandlungseffizienz bei guter Produktivität hergestellt werden.
  • Weiterhin wird bei dem Herstellungsverfahren einer Solarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform die inverse Pyramidntexturstruktur und auch die selektiven Emitter durch Ändern der Störstellenkonzentration der n-Typ Verunreinigungsdiffusionsschicht in dem Bereich unter der lichtempfangsseitigen Oberflächenseitenelektrode 12 auf eine hohe Konzentration gebildet. Mit diesem Verfahren kann der Kontaktwiderstand zwischen der lichtempfangsseitigen Oberflächenseitenelektrode 12 und der n-Typ Verunreinigungsdiffusionsschicht 3 verringert werden, und die photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzelle kann verbessert werden.
  • Durch Bilden einer Mehrzahl von Solarzellen mit der in den obigen Ausführungsformen erläuterten Konfiguration und elektrischem Verbinden benachbarter Solarzellen kann ein Solarzellenmodul mit einem ausgezeichneten optischen Begrenzungseffekt und einer hohen photoelektrischen Umwandlungseffizienz realisiert werden. In diesem Fall reicht es aus, dass die lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode 12 einer der benachbarten Solarzellen und die rückseitige Oberflächenseitenelektrode 13 der anderen der Solarzellen elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wie vorstehend beschrieben ist das Herstellungsverfahren einer Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich zum Verbessern der Produktivität einer Solarzelle mit einer inversen Pyramidentexturstruktur und ausgezeichneter photoelektrischer Umwandlungseffizienz.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Solarzelle
    2
    Halbleitersubstrat
    2a
    Mikrounebenheit (Textur) in inverser Pyramidenform
    3
    n-Typ Störstellendiffusionsschicht
    4
    Antireflexionsfilm
    5
    vorderseitige Silbergitterelektrode
    6
    vorderseitige Silberbuselektrode
    7
    rückseitige Aluminiumelektrode
    7a
    Aluminiumpaste
    8
    rückseitige Silberelektrode
    8a
    Silberpaste
    9
    p+ Schicht (BSF (Back Surface Field))
    11
    Halbleitersubstrat
    12
    lichtempfangsseitige Oberflächenseitenelektrode
    12a
    Silberpaste
    13
    rückseitige Oberflächenseitenelektrode
    21a
    erste Öffnung
    21b
    zweite Öffnung
    31
    Hochkonzentrations-(Niedrigwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht
    32
    Niedrigkonzentrations-(Hochwiderstand)n-Typ Störstellendiffusionsschicht

Claims (7)

  1. Herstellungsverfahren für eine Solarzelle, umfassend: einen ersten Schritt des Herstellens einer Störstellendiffusionsschicht durch Diffundieren eines Störstellenelements mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf eine Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats, die einen ersten Leitfähigkeitstyp hat; einen zweiten Schritt des Herstellens einer lichtempfangsoberflächenseitigen Elektrode auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats, die mit der Störstellendiffusionsschicht elektrisch verbunden ist; und einen dritten Schritt des Herstellens einer Rück-Oberflächenseitenelektrode auf einer anderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats, wobei das Herstellungsverfahren einen vierten Schritt des Herstellens einer Unebenheitsstruktur mit einem konkaven Anteil in einer inversen Pyramidenform auf einer Oberfläche der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats zu irgendeinem Zeitpunkt vor dem zweiten Schritt einschließt, und der vierte Schritt einschließt einen Schutzfilmherstellungsschritt des Herstellens eines Schutzfilms auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats, einen ersten Verfahrensschritt des Herstellens einer Vielzahl von ersten Öffnungen mit einer Form nahe an einer gewünschten Öffnungsform und einer Größe kleiner als eine Zielöffnungsgröße in dem Schutzfilm durch ein Verfahren mit relativ hoher Verfahrenseffizienz, einen zweiten Verfahrensschritt des Herstellens zweiter Öffnungen in dem Schutzfilm durch Vergrößern der ersten Öffnungen bis zu der Zielöffnungsgröße durch ein Verfahren mit relativ hoher Verfahrensgenauigkeit, einen Ätzschritt des Herstellens der Unebenheitsstruktur mit dem konkaven Anteil in der inversen Pyramidenform auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats mittels Durchführen von anisotropem Nassätzen auf dem Halbleitersubstrat in einem Bereich unter den zweiten Öffnungen durch die zweiten Öffnungen, und einen Entfernungsschritt des Entfernens des Schutzfilms.
  2. Herstellungsverfahren einer Solarzelle nach Anspruch 1, bei welchem der erste Verfahrensschritt ein Herstellen der ersten Öffnungen durch Anwenden von Ätzpaste auf den Schutzfilm einschließt.
  3. Herstellungsverfahren einer Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der erste Verfahrensschritt ein Herstellen der ersten Öffnungen durch Bestrahlen des Schutzfilms mit einem divergierenden Laserstrahl mit einem vergrößerten Laserdurchmesser einschließt.
  4. Herstellungsverfahren einer Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der zweite Verfahrensschritt ein Herstellen der zweiten Öffnungen durch Bestrahlen des Schutzfilms mit einem Laserstrahl mit einem Laserdurchmesser kleiner als den ersten Öffnungen einschließt.
  5. Herstellungsverfahren einer Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der erste Schritt nach dem Durchführen des vierten Schritts durchgeführt wird.
  6. Herstellungsverfahren einer Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Schutzfilmherstellungsschritt, nach Herstellen einer ersten Störstellendiffusionsschicht durch Diffundieren des Störstellenelements in einer ersten Konzentration auf die eine Oberflächenseite des Halbleitersubstrats, ein Herstellen des Schutzfilms auf der ersten Störstellendiffusionsschicht einschließt, der Ätzschritt, durch Ausführen anisotropischen Nassätzens auf der ersten Störstellendiffusionsschicht in dem Bereich unter den zweiten Öffnungen und dem Halbleitersubstrat unter der ersten Störstellendiffusionsschicht über die zweiten Öffnungen, ein Herstellen der Unebenheitsstruktur auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats einschließt, bei welchem die erste Störstellendiffusionsschicht und das Halbleitersubstrat auf einer Innenoberfläche des konkaven Anteils freigelegt werden, und das Herstellungsverfahren nach dem Ätzschritt einen Schritt eines Herstellens einer zweiten Störstellendiffusionsschicht durch Diffundieren des Störstellenelements in einer zweiten Konzentration, welche kleiner als die erste Konzentration ist, auf eine Oberfläche des Halbleitersubstrats, die auf der Innenoberfläche des konkaven Anteils freigelegt ist, enthält.
  7. Herstellungsverfahren einer Solarzelle nach Anspruch 6, bei welchem der zweite Verfahrensschritt ein Herstellen der zweiten Öffnungen in einem Bereich, der einen Herstellungsbereich ausschließt, in dem die lichtempfangsoberflächenseitige Elektrode hergestellt ist, in dem Schutzfilm einschließt.
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