JP2000261008A

JP2000261008A - 太陽電池用シリコン基板の粗面化方法

Info

Publication number: JP2000261008A
Application number: JP11063060A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Imada; 勝大今田; Yoshinori Matsuno; 吉徳松野; Satoru Hamamoto; 哲濱本; Yoshitatsu Kawama; 吉竜川間
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽電池の光電変換特性を向上させる、製造
が容易でかつ安価な太陽電池用シリコン基板の粗面化方
法及びその方法により製造される多結晶シリコン基板を
提供する。【解決手段】多結晶シリコン基板の表面にマスク用微
粒子を全面に分散して付着させる工程と、上記基板表面
のマスク用微粒子が付着していない領域をエッチングす
る工程と、残留するマスク用微粒子を上記基板表面から
除去する工程とにより太陽電池用シリコン基板を粗面化
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池用シリコ
ン基板の粗面化方法に関し、さらに詳しくは低反射率で
光吸収性に優れる太陽電池用多結晶シリコン基板の粗面
化方法及びその方法で得られる太陽電池用多結晶シリコ
ン基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池などの光電変換装置では光を効
率よく取り込むことが高性能化に必須である。その方法
として表面に反射防止膜を形成する方法と表面に微細な
凹凸を賦与する方法が用いられる。前者では膜界面での
光の干渉効果で吸収する光を増幅し、後者では平坦な表
面に比べて入射した光が反射するまでに凹凸で複数回反
射するためより多くの光が吸収されることになる。

【０００３】単結晶シリコンを用いる太陽電池では、表
面に微細な凹凸を賦与する方法として、シリコン基板の
表面を適当な濃度、温度の水酸化ナトリウムや水酸化カ
リウムのアルカリ水溶液で溶かす処理が一般に使われ
る。単結晶シリコンはアルカリ水溶液に対する溶解速度
が結晶方位により異なるため、溶解速度が遅い面が表面
に露出する。シリコン（１００）基板を用いた場合、溶
解速度が遅い（１１１）面が露出して数〜１００μｍ程
度の微細なピラミッド上の凹凸が形成される。この構造
は通常テクスチャ構造と呼ばれている。

【０００４】しかし多結晶シリコン基板では結晶軸方位
がそろっていないため、上記のようなウェットエッチン
グによる手法では部分的にしかテクスチャ構造が作製で
きないため、反射率は低減できない。例えば波長６２８
ｎｍ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％、（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約１５％であるのに対し、多
結晶シリコン基板をウェットエッチングした場合では２
７〜３０％程度である。

【０００５】そこで、従来のウェットエッチングに変え
て、機械加工、フォトリソグラフィーそして反応性イオ
ンエッチング等の方法を用い、多結晶シリコン基板の表
面に均一に凹凸を形成する方法が検討されている。例え
ばＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔｏｆｔｈｅ
ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰＶＳＥＣ−９（１９９
６年）ｐ．９９には機械的にＶ字型溝を形成して凹凸を
形成し、太陽電池を作製した例が報告されている（図１
０）。ここで、１０１は基板、１０２はテーブル、１０
３はブレードそして１０４は冷却水である。エッジがＶ
字型のブレード１０３を、基板１０１表面に押し当てて
走引させることで深さ７０μｍのＶ字型溝を形成してい
る。そして、機械加工によるダメージ層の除去のため酸
を用いてエッチングを行っている。

【０００６】また、ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ
ｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰＶＳ
ＥＣ−７（１９９３年）ｐ．９９にはフォトリソグラフ
ィーでパターン加工したシリコン窒化膜をマスクとして
水酸化ナトリウム水溶液でシリコンをエッチングする方
法で３５μｍサイズの凹みを形成した例が報告されてい
る。

【０００７】また、ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ
ｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰＶＳ
ＥＣ−９（１９９６年）ｐ．１０９には反応性イオンエ
ッチング（以下、ＲＩＥと略す）で微細な凹凸を形成し
た例が報告されている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００８】しかしながら、機械加工による場合、Ｖ字
型のブレードは磨耗し易いため、頻繁な交換が必要とな
り製造コストが高くなるという問題がある。また、フォ
トリソグラフィーを用いる場合、工程が複雑となり製造
コストを上昇させる。また、ＲＩＥを用いると低反射率
の基板が得られる一方、その反応条件の制御が困難で量
産が容易でないという問題がある。さらにＲＩＥを用い
た場合、基板表面に針状のブラックシリコンが生成し易
いため、その上に形成するＮ⁺拡散層との接合部が破損
し易く、太陽電池の光電変換特性が低下するという問題
もある。

【０００９】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、太陽電池の光電変換特性を向上させる、
製造が容易でかつ安価な太陽電池用シリコン基板の粗面
化方法及びその方法により製造される多結晶シリコン基
板を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、多結晶シリコン基板の表
面に微細な凹凸を賦与する太陽電池用シリコン基板の粗
面化方法であって、多結晶シリコン基板の表面にマスク
用微粒子を全面に分散して付着させる工程と、上記基板
表面のマスク用微粒子が付着していない領域をエッチン
グする工程と、残留するマスク用微粒子を上記基板表面
から除去する工程とを含む太陽電池用シリコン基板の粗
面化方法である。

【００１１】マスク用微粒子を多結晶シリコン基板の全
面に分散して付着させ、エッチングすることにより、基
板表面のマスク用微粒子の付着していない領域が優先的
にエッチングされる。そのため、残留マスク用微粒子を
除去すると、マスク用微粒子の付着していた部分が凸
部、付着していない部分が凹部となり、表面に均一な凹
凸が賦与され、低反射率の多結晶シリコン基板を作製で
きる。また、マスク用微粒子が付着していた凸部は平坦
な形状となり、十分な強度のＮ⁺拡散層が形成され、太
陽電池の光電変換特性を向上させることができる。ま
た、マスク用微粒子を付着させるに際して、フォトリソ
グラフィーのような複雑な工程を必要とせず、また機械
加工を必要としないことから、より安価な粗面化方法を
提供できる。

【００１２】上記粗面化方法に用いるマスク用微粒子
は、シリコンよりエッチングされにくい物質からなるも
のであれば良く、例えば、アクリル系や合成ゴム系のレ
ジスト用樹脂からなる粒子、酸化ケイ素やアルミナ等の
酸化物セラミックス粒子、ＳｉＣやＢＮ等の非酸化物セ
ラミックス粒子を用いることができる。また、マスク用
微粒子の大きさは、０．５μｍ〜３０μｍが好ましい。
この範囲であれば、微細な凹凸が形成でき、さらに光の
波長以上の凹凸高さが得られるため、反射率を一層低減
させることができる。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、上記マス
ク用微粒子として主に酸化ケイ素からなる粒子を用い、
以下の方法で酸化ケイ素を基板表面に付着させることを
特徴とする。すなわち、気体状のケイ素含有化合物を酸
水素炎中に供給して加水分解させ、生成する酸化ケイ素
の微粒子を多結晶シリコン基板表面に堆積させる。付着
物が高温の酸化ケイ素粒子であるため、基板に対して高
い付着力が得られ、エッチング初期においても、基板表
面から酸化ケイ素粒子が剥離することがない。また得ら
れる酸化ケイ素が高純度であるため、粗面化処理時にお
いて、基板への不純物の混入を抑制できる。

【００１４】また、請求項３に記載の発明は、上記付着
させる工程において、マスク用微粒子を分散させた溶液
に、多結晶シリコン基板と対極とを浸漬し、所定の直流
電圧を印加してマスク用微粒子を上記基板の表面に電着
させる方法を用いることを特徴とする。電解液中でプラ
ス又はマイナスの電荷を有するマスク用微粒子を用い、
マスク用微粒子と反対電荷を有するように多結晶シリコ
ン基板の極性を設定し、直流電圧を印加することによ
り、電気泳動させてマスク用微粒子を基板表面に短時間
で均一に電着させることができる。

【００１５】また、請求項４に記載の発明は、上記付着
させる工程において、マスク用微粒子を含む溶液を多結
晶シリコン基板表面にスクリーン印刷し、溶媒を除去す
ることによりマスク用微粒子を付着させることを特徴と
する。上記スクリーンの開口部を通過させることによ
り、より大きさの揃ったマスク用微粒子を、基板表面に
規則的に点在させて付着させることができる。

【００１６】また、請求項５に記載の発明は、上記付着
させる工程において、マスク用微粒子を含む溶液を多結
晶シリコン基板表面に噴霧して溶媒を除去することによ
り、マスク用微粒子を付着させることを特徴とする。簡
単な装置を用い均一な大きさの液滴を発生させることに
より、短時間でマスク用微粒子を基板表面に分散させた
状態で付着させることができる。

【００１７】また、請求項６に記載の発明は、上記付着
させる工程において、マスク用微粒子を含む溶液に多結
晶シリコン基板を浸漬し、引き上げ、溶媒を除去してマ
スク用微粒子を付着させることを特徴とする。簡単な操
作により短時間で、マスク用微粒子を分散させた状態で
付着させることができる。

【００１８】また、請求項７に記載の発明は、マスク用
微粒子を付着させた多結晶シリコン基板をエッチングす
る工程において、基板を揺動せしめてドライエッチング
することを特徴とする。

【００１９】請求項８に記載の発明は、マスク用微粒子
を全面に分散して付着させ、ドライエッチング後、マス
ク用微粒子を除去して形成された微細凹凸形状の表面を
有し、波長６２８ｎｍにおける反射率が２５％以下の太
陽電池用多結晶シリコン基板である。

【００２０】請求項９に記載の発明は、多結晶シリコン
基板の表面に微細な凹凸を賦与する太陽電池用シリコン
基板の粗面化方法であって、多結晶シリコン基板上に複
数の微細開口部を有するマスク用スクリーンを全面に密
着して配置し、そのスクリーンを介してドライエッチン
グする太陽電池用シリコン基板の粗面化方法である。

【００２１】また、請求項１０に記載の発明は、請求項
９の発明において、多結晶シリコン基板を揺動せしめて
ドライエッチングすることを特徴とする。

【００２２】請求項１１に記載の発明は、複数の微細開
口部を有するスクリーンを全面に密着して配置し、該ス
クリーンを介してドライエッチングして形成された微細
凹凸形状の表面を有し、波長６２８ｎｍにおける反射率
が２５％以下である太陽電池用多結晶シリコン基板であ
る。

【００２３】請求項１２に記載の発明は、多結晶シリコ
ン基板の表面に微細な凹凸を賦与する太陽電池用シリコ
ン基板の粗面化方法であって、多結晶シリコン基板を機
械加工により粗切断し、ドライエッチングする太陽電池
用シリコン基板の粗面化方法である。

【００２４】請求項１３に記載の発明は、多結晶シリコ
ン基板を機械加工により粗切断し、ドライエッチングし
て形成された微細凹凸形状の表面を有し、波長６２８ｎ
ｍにおける反射率が２５％以下である太陽電池用多結晶
シリコン基板である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。実施の形態１．図１は、本実施の形態１に係るマスク用
微粒子の付着工程を示す模式図である。酸素２３と水素
２４をバーナー２２へ供給し、酸水素炎２１を発生さ
せ、アルゴンガスをキャリアガスとして、気体状のケイ
素含有化合物２５を酸水素炎２１中へ供給する。そこ
で、ケイ素含有化合物は加水分解し、酸化ケイ素粒子２
０が生成する。生成した酸化ケイ素粒子２０は基板１上
に堆積して、マスク用微粒子２となる。そして、その基
板１を、堆積した酸化ケイ素粒子２０の厚さに応じて所
定時間エッチングし、基板１の表面に凹凸を賦与する。
次に、残留するマスク用微粒子２をエッチングにより除
去することにより、粗面化した多結晶シリコン基板を得
る。

【００２６】酸化ケイ素の原料となるケイ素含有化合物
としては、ＳｉＣｌ₄又はテトラエトキシシラン等のシ
リコンアルコキシドを用いることができる。原料の供給
速度等を変化させることにより、０．１μｍから１０μ
ｍの粒径の酸化ケイ素粒子を作製できる。

【００２７】また、エッチングには、ウエットエッチン
グ及びドライエッチングのいずれを用いても良い。ウエ
ットエッチングには、フッ酸、硝酸そして水を混合した
混酸、または水酸化ナトリウム水溶液を用いることが好
ましい。また。ドライエッチングには、フッ素ガスある
いは塩素ガスを用いるＲＩＥを用いることが好ましい。

【００２８】なお、上記ドライエッチングは、基板１を
揺動しながら行うと、基板の反射率をより低下させる効
果が得られる。図２は、その場合のエッチング工程を示
す模式図である。６はドライエッチング装置であり、マ
スク用微粒子２が付着した基板１は、基板の傾きと位置
を規定するストッパー８を有するＲＦ電極７の上に設置
される。ＲＦ電極７は高周波電源１１に接続されてい
る。１４はエッチング用の反応ガスであり、ノズルを兼
ねるアース電極９からエッチングガスが基板１に向かっ
て放出される。基板１のマスク用微粒子２の付着してい
ない裏面にヘリウムガス１３を断続的に吹き付け、ＲＦ
電極７に対して少し傾くように揺動させて、エッチング
を行う。ヘリウムガス１３はＲＦ電極７の中心以外の数
カ所に設けられた穴から噴出すようにし、その噴出穴１
０はバルブ１２により頻繁に切替える。ここで、ＲＦ電
極７と基板１との角度が２０度以下となるように揺動さ
せることが好ましい。

【００２９】図３に基板を揺動しない場合（ａ）と揺動
した場合（ｂ）の基板の模式断面図を示す。揺動しない
場合には、エッチングされた部分の側面が垂直に近いの
に対し、揺動した場合は側面は７０度〜８０度の角度の
テーパを有していた。揺動した場合、エッチングされた
部分の底面の面積が減少したため、反射率が減ったと考
えられる。

【００３０】また、上記の基板背面からガスを吹き付け
る方法以外に、機械的に電極ステージを揺動しても、ま
た反応ガスを導入するノズルを揺動する方法を用いても
上記と同様な効果が得られる。

【００３１】上記の残留した酸化ケイ素粒子は、フッ酸
を用いるウエットエッチングにより除去しても良く、又
は上記の混酸又は水酸化ナトリウム水溶液を用いるウエ
ットエッチング又はドライエッチングを用いて除去して
も良い。

【００３２】本実施の形態１では、気体状で供給したケ
イ素含有化合物を酸水素炎中で加水分解させることによ
り、粒径が均一かつ小さい酸化ケイ素粒子を生成させる
ことができ、また生成直後の高温状態の酸化ケイ素粒子
を基板表面に付着させることができる。そのため、マス
ク用微粒子の大きさが均一となり、さらに基板に対する
付着力が大きいため、エッチング時においても容易に剥
離しないという効果が得られる。したがって、基板表面
に均一で微細な凹凸を賦与できる。

【００３３】実施の形態２．図４は、本実施の形態２に
係るマスク用微粒子の付着工程を示す模式図である。基
板１と対極１７は、所定間隔を介して対向するようにマ
スク用微粒子を分散させた電解液１６に浸漬され、直流
電源１９に接続されている。そして、１８は電解槽であ
る。ここで、溶液中のマスク用微粒子がプラス又はマイ
ナスの電荷を有するかに応じて、基板１をそれぞれ負極
そして正極とする。そして、所定の直流電圧を所定時間
印加することにより、マスク用微粒子を電気泳動により
基板１上に電着させる。マスク用微粒子を電着させた基
板１は実施の形態１と同様の方法を用いて、エッチング
そして残留するマスク用微粒子の除去を行い、粗面化し
た多結晶シリコン基板を得る。

【００３４】本実施の形態２に用いるマスク用微粒子と
しては、溶液中において、電荷を有するものであれば良
く、酸化ケイ素やアルミナ等の酸化物セラミックスから
なる粒子が好ましい。また、電解液には、炭素数１〜４
のの低級アルコール単独又は酢酸エステルとの混合溶媒
に電解質としてアンモニア水又は有機アンモニウム塩を
添加したものを用いることが好ましい。

【００３５】また、マスク用微粒子を電着後、溶媒除去
及び基板とマスク用微粒子との付着力を高めるために、
加熱処理を行うことが好ましい。加熱温度は、８０℃〜
１５０℃が好ましい。

【００３６】本実施の形態２によれば、溶液中において
はマスク用微粒子同志は同種電荷を有するためその電気
的反発力により凝集が抑制され分散した状態で存在して
いる。そのため、基板に電着しても分散状態が維持さ
れ、エッチングにより均一な凹凸が基板表面に形成され
る。

【００３７】実施の形態３．図５は、本実施の形態３に
係るマスク用微粒子の付着工程を示す模式図である。基
板１表面全面に密着させてスクリーン５を配置し、マス
ク用微粒子を含む溶液３をその上にスクリーン印刷する
（ａ）。そしてスクリーン５を除去して、マスク用微粒
子２が所定間隔で点在しパターニングされた基板１を得
る（ｂ）。この基板を実施の形態１と同様の方法を用い
てエッチングそして残留するマスク用微粒子の除去を行
い、粗面化した多結晶シリコン基板を得る。

【００３８】上記スクリーンは、フッ素ガス等を用いた
ＲＩＥ等によってもエッチングされにくいものであれば
良く、ステンレス製やフッ素樹脂製のスクリーンが好ま
しい。また、スクリーンの開口部の大きさは、１μｍか
ら５０μｍが好ましい。

【００３９】また、マスク用微粒子を含む溶液は、マス
ク用微粒子をメタノール、エタノール、イソプロピルア
ルコール等の低級アルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル
等の酢酸エステル、アセトン、ＭＥＫ等のケトン系溶
媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソル
ブ系溶媒、キシレン等に溶解又は分散させて調製したも
のを用いることができる。

【００４０】本実施の形態３によれば、マスク用微粒子
を含む溶液を基板上にスクリーン印刷することにより、
所定間隔を置き点在するマスク用微粒子パターンを容易
に作製することができるため、エッチングにより均一な
凹凸が基板表面に形成される。

【００４１】実施の形態４．図６は、本実施の形態４に
係るマスク用微粒子の付着工程を示す模式図である。マ
スク用微粒子を含む溶液３を噴霧装置４により基板１表
面に噴霧して吹き付け、溶媒を除去してマスク用微粒子
２を付着させる。マスク用微粒子に樹脂を用いた場合、
樹脂の付着量と反射率との間には図７の関係があること
から、樹脂を付着させすぎないことが重要である。次
に、この基板を実施の形態１と同様の方法を用いてエッ
チングそして残留するマスク用微粒子の除去を行い、粗
面化した多結晶シリコン基板を得る。なお、実施の形態
２と同様な条件で、マスク用微粒子を付着させた後、基
板を加熱処理しても良い。また、溶液は実施の形態３と
同様にして調製したものを用いることができる。

【００４２】本実施の形態４によれば、マスク用微粒子
を含む溶液を微小な液滴の状態で基板表面に吹き付ける
ことにより、マスク用微粒子を基板表面に容易に分散さ
せることができるため、続くエッチングにより均一な凹
凸を基板表面に形成することができる。

【００４３】実施の形態５．多結晶シリコン基板をマス
ク用微粒子を含む溶液に所定時間浸漬し、溶液から引き
上げる以外は、実施の形態１と同様の方法を用いてエッ
チングそして残留するマスク用微粒子の除去を行い、粗
面化した多結晶シリコン基板を得る。溶液は、マスク用
微粒子が溶解したものを用いても、懸濁分散したものを
用いても良い。懸濁分散したものを用いる場合、基板を
容器の底に置き、その容器に懸濁溶液を入れてマスク用
微粒子を沈降させて基板上に堆積させた後、溶液から引
き上げることが好ましい。また、溶液は実施の形態３と
同様にして調製したものを用いることができる。

【００４４】本実施の形態５によれば、マスク用微粒子
を基板表面に容易に分散させることができるため、続く
エッチングにより均一な凹凸を基板表面に形成すること
ができる。

【００４５】実施の形態６．図８は、本実施の形態６に
係る粗面化方法を示す模式図である。６のドライエッチ
ング装置はＲＩＥ装置であり、基板１は高周波電源１１
に接続されたＲＦ電極７上に設置され、基板１の全面に
密着してマスク用スクリーン１５が配置されている。１
４は、Ｃ_xＦ_yガス、フッ素ガス又は塩素ガス等のエッチ
ング用の反応ガスである。エッチングガスは、ノズルを
兼ねるアース電極９から放出され、マスク用スクリーン
１５を介して基板１の表面をエッチングする。上記マス
ク用スクリーン１５には、実施の形態３に用いたと同様
なスクリーンを用いることができる。

【００４６】本実施の形態６によれば、基板上にマスク
用スクリーンを配置してＲＩＥを行うことにより、均一
な凹凸が得られるだけでなく、その上に形成されるＮ⁺
拡散層は十分な強度が得られる。これは、マスク用スク
リーンなしの場合に比べ針状のブラックシリコンの発生
が抑制されるためと考えられる。

【００４７】実施の形態７．図９は、本実施の形態７に
係る粗面化方法を示す模式図である。機械加工により粗
切断した基板１をＲＦ電極７上に設置した以外は、実施
の形態６と同様の方法でＲＩＥによるエッチングを行
う。

【００４８】機械加工により粗切断した基板は、凹部や
凸部の形状が不定形で凹凸の高さが不均一ではあるが、
凹凸が比較的均一に分布しており、比較的低い反射率を
示す。しかし、切断時の損傷を除くため、従来水酸化ナ
トリウム水溶液でエッチングしており、その結果基板表
面が平滑になり反射率は高くなっていた。本実施の形態
７によれば、粗切断した基板の反射率を高くすることな
く、切断時の損傷を除去できるため、太陽電池の光電変
換特性を向上できる。粗切断した基板をＲＩＥでエッチ
ングすることにより、凹凸が比較的均一に分布している
粗切断基板の特性を生かしながら、凹凸部の形状を均一
化でき、さらに凹凸を微細にできるためと考えられる。

【００４９】以下、実施例を用いて、本発明を詳細に説
明する。

【実施例】実施例１．酸化ケイ素原料としてＳｉＣｌ₄
を用い、アルゴンガスをキャリアガスとしてＳｉＣｌ₄
を酸水素炎バーナーへ供給し、火炎中にて加水分解して
粉末状の酸化ケイ素粒子を作製し、表面が平滑な多結晶
シリコン基板（１００ｍｍ角、厚み０．４ｍｍ）へ吹き
付けて堆積させた。得られた酸化ケイ素粒子の直径は約
３μｍであった。この基板を混酸中でエッチングした
後、残留した酸化ケイ素粒子をフッ酸で除去した。得ら
れた多結晶シリコン基板の波長６２８ｎｍにおける反射
率は１７％であった。

【００５０】実施例２．イソプロピルアルコールと酢酸
エチルを５００ｍｌずつ等量混合した溶液に粒径約９μ
ｍのガラス微粒子２０ｇを加え、アンモニア水３ｍｌを
添加し撹拌して懸濁分散液を調製した。この分散液に実
施例１と同様の多結晶シリコン基板と対極を数ｃｍの間
隔をあけて浸漬し、５０〜１００Ｖの直流電圧を数分間
印加した。シリコン基板を徐々に引き上げた後、数分間
１００℃で加熱した。これを水酸化ナトリウム水溶液で
エッチングした。波長６２８ｎｍの反射率は約２０％で
あった。

【００５１】実施例３．合成ゴム系のレジスト樹脂をキ
シレンに溶解させた樹脂溶液を調製し、ステンレス線幅
約２０μｍ、開口部サイズ約３０μｍ、網厚約２５μｍ
のスクリーンメッシュを介して実施例１と同様の多結晶
シリコン基板に樹脂溶液をスクリーン印刷した。そし
て、基板を１００℃で数分間加熱処理した。基板を顕微
鏡で観察すると、付着した樹脂の大きさは約３０μｍで
あった。この基板を１３．５６ＭＨｚの高周波の平行平
板型ＲＩＥ装置を用い塩素ガスでドライエッチングし
た。処理条件はガス圧約３０ｍＴｏｒｒ、高周波の密度
約０．５Ｗ／ｃｍ²、エッチングの深さを約３μｍとし
た。次に、酸素ガスを用い、樹脂を酸素プラズマで除去
した。波長６２８ｎｍの反射率は２３％であった。

【００５２】実施例４．合成ゴム系のレジスト樹脂をキ
シレンに溶解させた樹脂溶液を調製し、実施例１と同様
の多結晶シリコン基板（１００ｍｍ角、厚み０．４ｍ
ｍ）の片面に樹脂溶液をスプレーで吹き付けた以外は、
実施例３と同様の方法で行った。波長６２８ｎｍの反射
率は約２０％であった。なお、樹脂を付着させた基板を
顕微鏡で観察すると、付着した樹脂の大きさは１μｍ〜
３０μｍの円形状であった。

【００５３】実施例５．平均粒子径４μｍの市販の試薬
酸化ケイ素粒子を約１ｗｔ％の水ガラス（Ｎａ ₂Ｏ・ｘ
ＳｉＯ₂・ｎＨ₂Ｏ（ｘ＝２〜４））中に攪拌分散させた
懸濁液を調製した。実施例１と同様の多結晶シリコン基
板を入れた容器に酢酸バリウム０．０５ｗｔ％溶液を入
れ、次いで前記懸濁液を入れた後約３０分静置し、酸化
ケイ素粒子を基板上に堆積させた。上澄み液を取り除
き、基板を取り出し、水で洗浄後、乾燥した。酸化ケイ
素粒子を付着させた基板を実施例３と同様の方法により
ドライエッチングした後、残留した酸化ケイ素粒子をフ
ッ酸で除去した。波長６２８ｎｍの反射率は約２４％で
あった。

【００５４】実施例６．実施例１と同様の多結晶シリコ
ン基板を用い、その片面に約６０μｍのピッチで約３０
μｍの開口部を有するステンレスメッシュを密着させ、
フッ素系ガスを用い実施例３のＲＩＥ装置でドライエッ
チングを行った。この基板の断面を顕微鏡で観察する
と、深さ約５μｍ、６０μｍのピッチで約３０μｍ幅の
凹部が形成されていた。そして波長６２８ｎｍの反射率
は２４％であった。

【００５５】実施例７．ワイヤーソーで多結晶シリコン
基板を粗切断した。この基板の表面粗さは約５μｍで、
反射率は２２％であった。この基板の両面を実施例３の
ＲＩＥ装置を用い、Ｃ₂Ｆ₆ガスのプラズマ中で約２時間
ドライエッチングした。エッチングされた厚みは約１０
〜２０μｍであり、表面粗さは少し減少し約４μｍとな
った。ドライエッチング後の波長６２８ｎｍの反射率は
２３％であった。粗切断後の基板及びドライエッチング
後の基板を用いて太陽電池を形成した結果、変換効率は
それぞれ７．５％、１２．６％であった。反射率に差が
小さいのに比べて変換効率の差が大きいのは、粗切断後
の基板表面に機械的加工ダメージがあるためと考えられ
る。

【００５６】実施例８．実施例４の方法により、レジス
ト樹脂をスプレーで塗布した多結晶シリコン基板２枚を
実施例３と同様の方法によりエッチングした。２枚のう
ち一方は基板を固定したままエッチングし、他方は基板
背面からヘリウムを断続的に吹き付け、電極ステージに
対して数度程度傾くように揺動してエッチングした。波
長６２８ｎｍの反射率は固定した場合２０％、一方揺動
した場合１９％であった。

【００５７】比較例．実施例１と同様の多結晶シリコン
基板を用い、水酸化ナトリウム水溶液でエッチングし
た。波長６２８ｎｍの反射率は２８％であった。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、多結晶シリコン基板の表面にマスク用微粒子を
全面に分散して付着させる工程と、基板表面のマスク用
微粒子が付着していない領域をエッチングする工程と、
残留するマスク用微粒子を上記基板表面から除去する工
程とを含む粗面化方法であって、基板表面に微細な凹凸
を賦与し、太陽電池の光電変換特性を向上させる製造が
容易で安価な太陽電池用シリコン基板の粗面化方法を提
供できる。

【００５９】また、請求項２に記載の発明によれば、不
純物の少ない酸化ケイ素からなるマスク用微粒子を短時
間で調製でき、また基板との密着性を高めることができ
るため、微細な凹凸を有し不純物の少ない基板を容易に
作製できる。

【００６０】また、請求項３に記載の発明によれば、電
着によりマスク用微粒子を短時間で均一に基板上に分散
させて付着させることができ、微細な凹凸を有する基板
を容易に作製できる。

【００６１】また、請求項４に記載の発明によれば、マ
スク用微粒子を基板表面にスクリーン印刷することによ
り、マスク用微粒子を基板表面に所定間隔に点在させて
付着させることができ、微細な凹凸を有する基板を容易
に作製できる。

【００６２】また、請求項５に記載の発明によれば、マ
スク用微粒子を微小な液滴の状態で基板に吹き付けるこ
とにより、マスク用微粒子を分散した状態で基板に付着
させることができ、微細な凹凸を有する基板を容易に作
製できる。

【００６３】また、請求項６に記載の発明によれば、マ
スク用微粒子を含む溶液に基板を浸漬することにより、
マスク用微粒子を分散した状態で基板に付着させること
ができ、微細な凹凸を有する基板を容易に作製できる。

【００６４】また、請求項７に記載の発明によれば、マ
スク用微粒子を付着させた基板をエッチングさせるに際
し、基板を揺動させてドライエッチングすることによ
り、より基板の反射率を低減することができる。

【００６５】また、請求項８に記載の発明によれば、マ
スク用微粒子を全面に分散して付着させ、ドライエッチ
ング後、マスク用微粒子を除去して形成された微細凹凸
形状の表面を有し、波長６２８ｎｍにおける反射率が２
５％以下である太陽電池用多結晶シリコン基板を提供で
きる。

【００６６】また、請求項９に記載の発明によれば、多
結晶シリコン基板上に複数の微細開口部を有するマスク
用スクリーンを全面に密着して配置し、そのスクリーン
を介してドライエッチングすることにより、基板表面に
微細な凹凸を賦与し、太陽電池の光電変換特性を向上さ
せる製造が容易で安価な太陽電池用シリコン基板の粗面
化方法を提供できる。

【００６７】また、請求項１０に記載の発明によれば、
請求項９の発明において、基板を揺動させてドライエッ
チングすることにより、より基板の反射率を低減するこ
とができる。

【００６８】また、請求項１１に記載の発明によれば、
複数の微細開口部を有するマスク用スクリーンを全面に
密着して配置し、そのスクリーンを介してドライエッチ
ングして形成された微細凹凸形状の表面を有し、波長６
２８ｎｍにおける反射率が２５％以下の太陽電池用多結
晶シリコン基板を提供できる。

【００６９】また、請求項１２に記載の発明によれば、
多結晶シリコン基板を機械加工により粗切断し、ドライ
エッチングすることにより、基板表面に微細な凹凸を賦
与し、太陽電池の光電変換特性を向上させる製造が容易
で安価な太陽電池用シリコン基板の粗面化方法を提供で
きる。

【００７０】また、請求項１３に記載の発明によれば、
多結晶シリコン基板を機械加工により粗切断し、ドライ
エッチングして形成された微細凹凸形状の表面を有し、
波長６２８ｎｍにおける反射率が２５％以下の太陽電池
用多結晶シリコン基板を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るマスク用微粒子
の付着工程を示す模式図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係るエッチング工程
を示す模式図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係るエッチング工程
終了後の基板の構造を示す模式断面図である。ａは、基
板を固定してエッチングした場合、ｂは基板を揺動しな
がらエッチングした場合である。

【図４】本発明の実施の形態２に係るマスク用微粒子
の付着工程を示す模式図である。

【図５】本発明の実施の形態３に係るマスク用微粒子
の付着工程を示す模式図である。

【図６】本発明の実施の形態４に係るマスク用微粒子
の付着工程を示す模式図である。

【図７】本発明の実施の形態４に係るマスク用微粒子
の付着工程において、樹脂の付着量と反射率の関係を示
すグラフである。

【図８】本発明の実施の形態５に係る粗面化方法を示
す模式図である。

【図９】本発明の実施の形態６に係る粗面化方法を示
す模式図である。

【図１０】従来の粗面化方法を示す模式図である。

【符号の説明】

１多結晶シリコン基板、２マスク用微粒子、３マ
スク用微粒子を含む溶液、４噴霧装置、５スクリー
ン、６ドライエッチング装置、７ＲＦ電極、８ス
トッパー、９アース電極、１０揺動ガス用噴出し
穴、１１高周波電源、１２揺動ガス用切替えバル
ブ、１３ヘリウムガス、１４反応ガス、１５メッ
シュ、１６電解液、１７対極、１８電解槽、１９
直流電源、２０酸化ケイ素粒子、２１酸水素炎、
２２バーナー、２３酸素ガス、２４水素ガス、２５
ＳｉＣｌ₄ガス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者濱本哲東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者川間吉竜東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5F051 AA03 CB21 CB22 GA04 GA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多結晶シリコン基板の表面に微細な凹凸
を賦与する太陽電池用シリコン基板の粗面化方法であっ
て、多結晶シリコン基板の表面にマスク用微粒子を全面
に分散して付着させる工程と、上記基板表面のマスク用
微粒子が付着していない領域をエッチングする工程と、
残留するマスク用微粒子を上記基板表面から除去する工
程とを含む太陽電池用シリコン基板の粗面化方法。
【請求項２】上記マスク用微粒子が主に酸化ケイ素か
らなり、上記付着させる工程において、気体状のケイ素
含有化合物を酸水素炎中に供給して加水分解させ、生成
する酸化ケイ素の微粒子を多結晶シリコン基板表面に堆
積させる請求項１記載の太陽電池用シリコン基板の粗面
化方法。
【請求項３】上記付着させる工程において、マスク用
微粒子を分散させた溶液に、多結晶シリコン基板と対極
とを浸漬し、所定の直流電圧を印加してマスク用微粒子
を上記基板の表面に電着させる請求項１記載の太陽電池
用シリコン基板の粗面化方法。
【請求項４】上記付着させる工程において、マスク用
微粒子を含む溶液を多結晶シリコン基板表面にスクリー
ン印刷し、マスク用微粒子を付着させる請求項１記載の
太陽電池用シリコン基板の粗面化方法。
【請求項５】上記付着させる工程において、マスク用
微粒子を含む溶液を多結晶シリコン基板表面に噴霧して
吹き付け、マスク用微粒子を付着させる請求項１記載の
太陽電池用シリコン基板の粗面化方法。
【請求項６】上記付着させる工程において、マスク用
微粒子を含む溶液に多結晶シリコン基板を浸漬し、引き
上げてマスク用微粒子を付着させる請求項１記載の太陽
電池用シリコン基板の粗面化方法。
【請求項７】上記エッチングする工程において、多結
晶シリコン基板を揺動せしめてドライエッチングする請
求項１〜６のいずれか一つに記載の太陽電池用シリコン
基板の粗面化方法。
【請求項８】マスク用微粒子を全面に分散して付着さ
せ、ドライエッチング後、マスク用微粒子を除去して形
成された微細凹凸形状の表面を有し、波長６２８ｎｍに
おける反射率が２５％以下である太陽電池用多結晶シリ
コン基板。
【請求項９】多結晶シリコン基板の表面に微細な凹凸
を賦与する太陽電池用シリコン基板の粗面化方法であっ
て、多結晶シリコン基板上に複数の微細開口部を有する
マスク用スクリーンを全面に密着して配置し、該スクリ
ーンを介してドライエッチングする太陽電池用シリコン
基板の粗面化方法。
【請求項１０】多結晶シリコン基板を揺動せしめてド
ライエッチングする請求項９に記載の太陽電池用シリコ
ン基板の粗面化方法。
【請求項１１】複数の微細開口部を有するマスク用ス
クリーンを全面に密着して配置し、該スクリーンを介し
てドライエッチングして形成された微細凹凸形状の表面
を有し、波長６２８ｎｍにおける反射率が２５％以下で
ある太陽電池用多結晶シリコン基板。
【請求項１２】多結晶シリコン基板の表面に微細な凹
凸を賦与する太陽電池用シリコン基板の粗面化方法であ
って、多結晶シリコン基板を機械加工により粗切断し、
ドライエッチングする太陽電池用シリコン基板の粗面化
方法。
【請求項１３】多結晶シリコン基板を機械加工により
粗切断し、ドライエッチングして形成された微細凹凸形
状の表面を有し、波長６２８ｎｍにおける反射率が２５
％以下である太陽電池用多結晶シリコン基板。