JP2002329710A - Method for making surface of silicon substrate rough - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン基板の粗面
化法に関し、特に太陽電池などに用いられるシリコン基
板の粗面化法に関する。The present invention relates to a method for roughening a silicon substrate, and more particularly to a method for roughening a silicon substrate used for a solar cell or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】太陽
電池は表面に入射した太陽光などの光エネルギーを電気
エネルギーに変換するものである。この電気エネルギー
への変換効率を向上させるため、従来から様々な試みが
なされてきた。そのひとつに基板の表面に照射された光
の反射を少なくする技術があり、基板の表面に照射され
た光の反射を低減することで電気エネルギーヘの変換効
率を高めることができる。2. Description of the Related Art A solar cell converts light energy such as sunlight incident on a surface into electric energy. Various attempts have hitherto been made to improve the conversion efficiency into electric energy. One of the techniques is a technique for reducing the reflection of light applied to the surface of the substrate. By reducing the reflection of light applied to the surface of the substrate, the conversion efficiency to electric energy can be increased.
【０００３】太陽電池のうち主要なものは使用材料の種
類によって結晶系、アモルファス系、化合物系などに分
類される。このうち、現在市場で流通しているのはほと
んどが結晶系シリコン太陽電池である。この結晶系シリ
コン太陽電池はさらに単結晶型、多結晶型に分類され
る。単結晶型シリコン太陽電池は基板の品質がよいた
め、高効率化が容易であるという長所を有する反面、基
板の製造コストが大きいという短所を有する。それに対
し、多結晶型シリコン太陽電池は基板品質が劣るために
高効率化が難しいという弱点はあるものの、低コストで
製造できるというメリットがある。また、最近では多結
晶シリコン基板の品質の向上やセル化技術の進歩によ
り、研究レベルでは１８％程度の変換効率が達成されて
いる。[0003] Main solar cells are classified into crystalline, amorphous, and compound solar cells according to the type of materials used. Among them, most of them currently available in the market are crystalline silicon solar cells. This crystalline silicon solar cell is further classified into a single crystal type and a polycrystalline type. The single-crystal silicon solar cell has the advantage that it is easy to increase the efficiency because the quality of the substrate is good, but has the disadvantage that the manufacturing cost of the substrate is large. On the other hand, polycrystalline silicon solar cells have the disadvantage that it is difficult to increase the efficiency due to poor substrate quality, but they have the merit that they can be manufactured at low cost. In recent years, a conversion efficiency of about 18% has been achieved at the research level due to the improvement in quality of polycrystalline silicon substrates and advances in cell technology.
【０００４】一方、量産レベルの多結晶シリコン太陽電
池は低コストであったために、従来から市場に流通して
きたが、近年環境問題が取りざたされる中でさらに需要
が増してきており、低コストで且つより高い変換効率が
求められるようになった。On the other hand, polycrystalline silicon solar cells at the mass production level have been distributed on the market because of their low cost. In addition, higher conversion efficiency has been required.
【０００５】シリコン基板を用いて太陽電池素子を形成
する場合に、基板の表面を水酸化ナトリウムなどのアル
カリ水溶液でエッチングすると、基板の表面に微細な凹
凸が形成され、基板の表面の反射をある程度低減させる
ことができる。When a solar cell element is formed using a silicon substrate, if the surface of the substrate is etched with an aqueous alkali solution such as sodium hydroxide, fine irregularities are formed on the surface of the substrate, and reflection of the surface of the substrate is reduced to some extent. Can be reduced.
【０００６】面方位が（１００）面の単結晶シリコン基
板を用いた場合は、このような方法でテクスチャー構造
と呼ばれるピラミッド構造を基板の表面に均一に形成す
ることができるものの、アルカリ水溶液によるエッチン
グは結晶の面方位に依存することから、多結晶シリコン
基板で太陽電池素子を形成する場合、ピラミッド構造を
均一には形成できず、そのため全体の反射率も効果的に
は低減できないという問題がある。When a single-crystal silicon substrate having a (100) plane orientation is used, a pyramid structure called a texture structure can be uniformly formed on the surface of the substrate by such a method. Is dependent on the plane orientation of the crystal. Therefore, when a solar cell element is formed on a polycrystalline silicon substrate, the pyramid structure cannot be formed uniformly, and therefore, there is a problem that the overall reflectance cannot be reduced effectively. .
【０００７】このような問題を解決するために、太陽電
池素子を多結晶シリコン基板で形成する場合に、基板の
表面に微細な突起を反応性イオンエッチング（Reactive
IonEtching）法で形成することが提案されている（た
とえば特公昭６０−２７１９５号、特開平５−７５１５
２号、特開平９−１０２６２５号公報参照）。すなわ
ち、多結晶シリコンにおける不規則な結晶の面方位に左
右されずに微細な突起を均一に形成し、特に多結晶シリ
コンを用いた太陽電池素子においても、反射率をより効
果的に低減しようとするものである。In order to solve such a problem, when a solar cell element is formed on a polycrystalline silicon substrate, fine projections are formed on the surface of the substrate by reactive ion etching (Reactive ion etching).
It has been proposed to form by the Ion Etching method (for example, JP-B-60-27195, JP-A-5-7515).
No. 2, JP-A-9-102625). That is, fine projections are uniformly formed without being affected by the plane orientation of an irregular crystal in polycrystalline silicon, and even in a solar cell element using polycrystalline silicon, the reflectance is more effectively reduced. Is what you do.
【０００８】しかしながら、凹凸形成の条件は非常に微
妙であり、また、装置の構造によっても変化するため、
条件の検討は非常に難しいことが多い。微細な突起を均
一に形成できない場合は、太陽電池の光電変換効率が低
下し、個々の太陽電池の価値はその発電効率で決まるこ
とから、そのコストを低減するためには、太陽電池の変
換効率を向上させなければならない。However, the conditions for forming the irregularities are very delicate and vary depending on the structure of the device.
Consideration of conditions is often very difficult. If fine projections cannot be formed uniformly, the photovoltaic conversion efficiency of the solar cell will decrease and the value of each solar cell will be determined by its power generation efficiency. Must be improved.
【０００９】また、反応性イオンエッチング法で用いら
れる反応性イオンエッチング装置は一般に平行平板電極
型をしており、基板を設置している電極の側にＲＦ電圧
を印加し、他の一方の側及び内部の側壁をアースに接続
してある。この容器内部を真空ポンプで真空引きし、真
空引き完了後、エッチングガスを導入し、圧力を一定に
保持しながら内部の被エッチング基板をエッチングす
る。このような手順を踏むことから、反応性イオンエッ
チング装置では真空引き及び大気リークの待ち時間が多
い。また、反応性イオンエッチング装置はＬＳＩなどの
精密な小型半導体素子に用いられる場合が多いが、太陽
電池に用いる際には太陽電池自身の面積が大きいため、
１回あたりの処理枚数が少なく、コストが高くなるとい
う問題があった。そのため反応性イオンエッチング装置
を太陽電池製造工程に用いる場合には、いかに高タクト
で処理を行うかも重要なポイントである。A reactive ion etching apparatus used in the reactive ion etching method is generally of a parallel plate electrode type, in which an RF voltage is applied to an electrode on which a substrate is provided, and the other side is applied. And the inner side wall is connected to ground. The inside of the container is evacuated by a vacuum pump. After the evacuation is completed, an etching gas is introduced, and the substrate to be etched inside is etched while keeping the pressure constant. By taking such a procedure, the reactive ion etching apparatus has a long waiting time for evacuation and air leakage. In addition, the reactive ion etching apparatus is often used for precision small semiconductor elements such as LSIs, but when used for a solar cell, the area of the solar cell itself is large.
There is a problem that the number of processed sheets per operation is small and the cost is high. Therefore, when a reactive ion etching apparatus is used in a solar cell manufacturing process, it is also important how to perform the processing with a high tact.
【００１０】そのためにこれまで、反応性イオンエッチ
ングで表面に形成される残渣をマスクとして用いるエッ
チング法が検討されてきた（例えば特願２０００−２６
３０２３号）。これにより凹凸形成速度が向上するが、
被エッチング基板の周囲は凹凸が形成されないという問
題があった。For this purpose, an etching method using a residue formed on the surface by reactive ion etching as a mask has been studied (for example, Japanese Patent Application No. 2000-26).
No. 3023). This increases the unevenness forming speed,
There is a problem that no irregularities are formed around the substrate to be etched.
【００１１】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、半導体基板、特に太陽電池に
用いられるシリコン基板の表面全面に凹凸を効率よく均
一に形成する方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and provides a method for efficiently and uniformly forming unevenness on the entire surface of a semiconductor substrate, particularly a silicon substrate used for a solar cell. The purpose is to.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係るシリコン基板の粗面化法では、シリ
コン基板の表面をドライエッチング法で粗面状にするシ
リコン基板の粗面化法において、前記シリコン基板の周
囲にシリコン片もしくは他のシリコン基板を配設して前
記シリコン基板をドライエッチングすることを特徴とす
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for roughening a surface of a silicon substrate, wherein the surface of the silicon substrate is roughened by a dry etching method. In the method, a silicon piece or another silicon substrate is provided around the silicon substrate, and the silicon substrate is dry-etched.
【００１３】上記シリコン基板の粗面化法では、前記ド
ライエッチング法が反応性イオンエッチング法であるこ
とが望ましい。In the method for roughening the surface of a silicon substrate, it is preferable that the dry etching method is a reactive ion etching method.
【００１４】また、上記シリコン基板の粗面化法では、
前記シリコン基板の周囲に前記シリコン片もしくは他の
シリコン基板を５ｍｍ以下の間隔をもって配設して前記
シリコン基板をドライエッチングすることが望ましい。[0014] In the above method for roughening a silicon substrate,
It is preferable that the silicon piece or another silicon substrate is disposed around the silicon substrate at an interval of 5 mm or less, and the silicon substrate is dry-etched.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の方法を用い
て形成される太陽電池セルを示す図である。図１におい
て１はシリコン基板、１ａは表面凹凸構造、１ｂは受光
面側不純物拡散層、１ｃは裏面側不純物拡散層（ＢＳ
Ｆ）、１ｄは表面反射防止膜、１ｅは表面電極、１ｆは
裏面電極を示している。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a solar cell formed using the method of the present invention. In FIG. 1, 1 is a silicon substrate, 1a is a surface uneven structure, 1b is a light-receiving surface side impurity diffusion layer, and 1c is a back surface side impurity diffusion layer (BS).
F), 1d denotes a front anti-reflection film, 1e denotes a front electrode, and 1f denotes a back electrode.
【００１６】前記シリコン基板１は単結晶もしくは多結
晶のシリコン基板である。この基板はｐ型、ｎ型いずれ
でもよい。単結晶シリコンの場合は引き上げ法などによ
って形成され、多結晶シリコンの場合は鋳造法などによ
って形成される。多結晶シリコンは、大量生産が可能で
製造コスト面で単結晶シリコンよりもきわめて有利であ
る。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴット
を３００μｍ程度の厚みにスライスして、１０ｃｍ×１
０ｃｍもしくは１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断
してシリコン基板となる。The silicon substrate 1 is a monocrystalline or polycrystalline silicon substrate. This substrate may be either p-type or n-type. In the case of single crystal silicon, it is formed by a pulling method or the like, and in the case of polycrystalline silicon, it is formed by a casting method or the like. Polycrystalline silicon can be mass-produced and is extremely advantageous over single crystal silicon in terms of manufacturing cost. An ingot formed by a pulling method or a casting method is sliced into a thickness of about 300 μm, and 10 cm × 1
The silicon substrate is cut into a size of about 0 cm or about 15 cm × 15 cm.
【００１７】シリコン基板１の表面側には、入射した光
を反射させずに有効に取り込むために微細な凹凸１ａを
形成する。これは、真空引きされたチャンバー内にガス
を導入し、一定圧力に保持して、チャンバー内に設けら
れた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生さ
せ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用によ
り基板の表面をエッチングするものである。On the surface side of the silicon substrate 1, fine irregularities 1a are formed in order to effectively take in the incident light without reflecting it. This involves introducing a gas into a evacuated chamber, maintaining it at a constant pressure, and applying RF power to an electrode provided in the chamber to generate plasma and generate ions, which are active species generated. The surface of the substrate is etched by the action of radicals or the like.
【００１８】反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法と呼
ばれるこの方法は図２および図３のように示される。図
２および図３において、２ａはマスフローコントローラ
ー、２ｂはシリコン基板、２ｃはＲＦ電極、２ｄは圧力
調整器、２ｅは真空ポンプ、２ｆはＲＦ電源である。装
置内にマスフローコントローラー２ａ部分からエッチン
グガスとエッチング残渣生成用ガスを導入するととも
に、ＲＦ電極２ｃでプラズマを発生させてイオンやラジ
カルを励起活性化して、ＲＦ電極２ｃの上部に設置され
たシリコン基板２ｂの表面に作用させてエッチングす
る。図２に示す装置では、ＲＦ電極２ｃを装置内に設置
して１枚のシリコン基板２ｂの表面をエッチングする
が、図３に示す装置では、ＲＦ電極２ｃを装置の外壁に
設置して複数枚のシリコン基板２ｂの表面を同時にエッ
チングするようにしている。This method, called the reactive ion etching (RIE) method, is shown in FIGS. 2 and 3, 2a is a mass flow controller, 2b is a silicon substrate, 2c is an RF electrode, 2d is a pressure regulator, 2e is a vacuum pump, and 2f is an RF power supply. Introducing an etching gas and a gas for generating an etching residue from the mass flow controller 2a into the apparatus, generating a plasma at the RF electrode 2c to excite and activate ions and radicals, and setting the silicon substrate on the RF electrode 2c. Etching is effected on the surface of 2b. In the apparatus shown in FIG. 2, the RF electrode 2c is installed in the apparatus and the surface of one silicon substrate 2b is etched. In the apparatus shown in FIG. Are simultaneously etched on the surface of the silicon substrate 2b.
【００１９】発生した活性種のうち、イオンがエッチン
グに作用する効果を大きくした方法を一般に反応性イオ
ンエッチング法と呼んでいる。類似する方法にプラズマ
エッチングなどがあるが、プラズマ発生の原理は基本的
に同じであり、基板に作用する活性種の種類の分布をチ
ャンバー構造あるいは電極構造・発生周波数等により異
なる分布に変化させているだけである。そのため、本発
明は反応性イオンエッチング法だけに限らず、広くプラ
ズマエッチング法全般に対して有効である。Among the generated active species, a method that enhances the effect of ions acting on etching is generally called a reactive ion etching method. There is a similar method such as plasma etching, but the principle of plasma generation is basically the same, and the distribution of active species acting on the substrate is changed to a different distribution depending on the chamber structure, electrode structure, generation frequency, etc. I'm just there. Therefore, the present invention is effective not only in the reactive ion etching method but also widely in the plasma etching method in general.
【００２０】本発明では、例えば三フッ化メタン（ＣＨ
Ｆ3）を２０ｓｃｃｍ、塩素（Ｃｌ2）を５０ｓｃｃｍ、
酸素（Ｏ2）を１０ｓｃｃｍ、ＳＦ6を８０ｓｃｃｍ、さ
らにこれらに加えてＨ2Ｏを１ｓｃｃｍ流しながら、反
応圧力７Ｐａ、プラズマを発生させるＲＦパワー５００
Ｗで３分間程度エッチングする。これによりシリコン基
板の表面には凹凸構造が形成される。エッチング中はシ
リコンがエッチングされて基本的には気化するが、一部
は気化しきれずに分子同士が吸着して基板の表面に残渣
として残る。In the present invention, for example, methane trifluoride (CH
F 3 ) 20 sccm, chlorine (Cl 2 ) 50 sccm,
Oxygen (O 2 ) is 10 sccm, SF 6 is 80 sccm, and H 2 O is added thereto at a flow rate of 1 sccm.
Etch with W for about 3 minutes. Thereby, an uneven structure is formed on the surface of the silicon substrate. During the etching, the silicon is etched and basically vaporized, but a part thereof is not completely vaporized and the molecules are adsorbed and remain on the surface of the substrate as a residue.
【００２１】また、ガス条件、反応圧力、ＲＦパワーな
どの凹凸形成条件をエッチング後にシリコンの残渣がシ
リコン基板の表面に残るような条件に設定すると、凹凸
を確実に形成することができる。ただし、その凹凸のア
スペクト比に関しては、条件により最適化が必要であ
る。逆に、基板の表面に残渣が残らないような条件では
いかなる条件でも凹凸を形成することは不可能である。If the conditions for forming the irregularities such as the gas conditions, the reaction pressure, and the RF power are set to such a condition that the silicon residue remains on the surface of the silicon substrate after the etching, the irregularities can be surely formed. However, the aspect ratio of the irregularities needs to be optimized depending on the conditions. Conversely, it is impossible to form irregularities under any conditions under the condition that no residue remains on the surface of the substrate.
【００２２】従来、この方法でエッチングを行うと被エ
ッチング基板の周縁部には凹凸が十分には形成されない
という問題があった（図４）。そこでこの問題点につい
て検討した結果、この部分には残渣が十分には付着して
いないことが原因であることを発見し、本発明をなすに
至った。Conventionally, when etching is performed by this method, there is a problem that unevenness is not sufficiently formed on the peripheral portion of the substrate to be etched (FIG. 4). Therefore, as a result of studying this problem, the present inventor has found that the cause is that the residue is not sufficiently adhered to this portion, and has accomplished the present invention.
【００２３】本発明では、被エッチング基板の周囲５ｍ
ｍ以内に被エッチング基板とほぼ同じ材質のシリコン片
もしくは他のシリコン基板を設置することでこの問題を
解決する（図５）。こうすることで、エッジ部の残渣の
供給を補うことができる。つまり、従来は被エッチング
基板がエッチングされる際に放出するシリコン化合物が
再度エッチング基板上に残渣として堆積することを利用
して、これをマイクロマスクとして凹凸を形成していた
が、この方法では被エッチング基板のエッジ部は周囲に
シリコン基板がないために十分に残渣の供給を受けず、
その結果凹凸の形成が不十分となっていた。そこでエッ
ジ部の外側にシリコン片もしくはシリコン基板を設置す
ることにより、そのシリコン片もしくはシリコン基板の
エッチングにより生成するシリコン化合物から堆積した
残渣を活用することができるようになる。これにより被
エッチング基板のエッジ部まで十分凹凸が形成されるよ
うになった。In the present invention, 5 m around the substrate to be etched
This problem is solved by installing a silicon piece or another silicon substrate having substantially the same material as the substrate to be etched within m (FIG. 5). By doing so, it is possible to supplement the supply of the residue at the edge portion. In other words, conventionally, the silicon compound released when the substrate to be etched is etched is deposited again as a residue on the etching substrate, and this is used as a micromask to form irregularities. The edge of the etched substrate does not receive the residue sufficiently because there is no silicon substrate around,
As a result, the formation of unevenness was insufficient. Therefore, by disposing a silicon piece or a silicon substrate outside the edge portion, a residue deposited from a silicon compound generated by etching the silicon piece or the silicon substrate can be used. As a result, irregularities are sufficiently formed up to the edge of the substrate to be etched.
【００２４】また、このエッジ部の外側に設置するシリ
コン片もしくはシリコン基板と目的の被エッチング基板
との間隔は５ｍｍ以内にすることが望ましい。５ｍｍ以
上離れると残渣の供給が不十分となり、凹凸の形成が不
十分となる。逆に近づけるのは問題はなく、理想的には
全く間隔を開けないことである。It is desirable that the distance between a silicon piece or a silicon substrate provided outside the edge portion and a target substrate to be etched be within 5 mm. When the distance is 5 mm or more, the supply of the residue becomes insufficient, and the formation of the unevenness becomes insufficient. Conversely, approaching is fine, ideally with no gaps at all.
【００２５】この微細な凹凸１ａは円錐形もしくはそれ
が連なったような形状を呈し、ＲＩＥ法によりガス濃度
もしくはエッチング時間を制御することにより、その大
きさを変化させることができる。この微細な凹凸１ａの
幅と高さはそれぞれ２μｍ以下に形成される。この微細
な凹凸１ａをシリコン基板１の必要部分全面にわたって
均一且つ正確に制御性を持たせて形成するためには、１
μｍ以下が好適である。この微細な凹凸１ａのアスペク
ト比（凹凸１ａの高さ／幅）は、２以下であることが望
ましい。このアスペクト比が２以上の場合、製造過程で
微細な凹凸１ａが破損し、太陽電池セルを形成した場合
にリーク電流が大きくなって良好な出力特性が得られな
い。The fine irregularities 1a have a conical shape or a continuous shape, and the size can be changed by controlling the gas concentration or the etching time by the RIE method. The width and height of the fine unevenness 1a are each formed to 2 μm or less. In order to form the fine unevenness 1a uniformly and accurately with controllability over the entire required portion of the silicon substrate 1, 1
μm or less is preferred. It is desirable that the aspect ratio (height / width of the unevenness 1a) of the fine unevenness 1a is 2 or less. When the aspect ratio is 2 or more, the fine unevenness 1a is damaged in the manufacturing process, and when a solar battery cell is formed, a leak current becomes large and good output characteristics cannot be obtained.
【００２６】反応性イオンエッチング装置あるいは類似
のプラズマエッチング装置で凹凸形成を行った後、シリ
コン基板の表面に残ったエッチング残渣を除去する。こ
れにより作製する太陽電池の特性を向上させることがで
きる。エッチング残渣を除去する方法としては、たとえ
ば反応性イオンエッチング装置あるいは類似のプラズマ
エッチング装置によって凹凸を形成して基板を取り出し
た後に水槽内で超音波をかける。この超音波を印加する
装置の種類としては、通常市販されている主な洗浄用超
音波装置の周波数は数十ｋＨｚから数百ｋＨｚで、印加
する振動子も材質、形状、出力などが様々なタイプがあ
るが、この装置のタイプは表面の残渣除去の容易さによ
って選択することができる。残渣除去の容易さは凹凸の
形状・大きさ・残渣の残量・基板の厚みなどによっても
変化し、さらに超音波の周波数によっても変化するが、
比較的残渣の除去が困難な条件であっても印加時間を長
くすることで残渣の除去が可能である。After forming the irregularities using a reactive ion etching apparatus or a similar plasma etching apparatus, the etching residue remaining on the surface of the silicon substrate is removed. Thereby, the characteristics of the solar cell to be manufactured can be improved. As a method for removing the etching residue, for example, ultrasonic waves are applied in a water tank after forming the unevenness by a reactive ion etching apparatus or a similar plasma etching apparatus and taking out the substrate. As a type of the ultrasonic wave applying device, the frequency of a main cleaning ultrasonic device which is usually commercially available is several tens kHz to several hundreds kHz, and the vibrator to be applied has various materials, shapes and outputs. There are types, but the type of this device can be selected according to the ease of surface residue removal. The ease of removing the residue varies depending on the shape and size of the irregularities, the remaining amount of the residue, the thickness of the substrate, and also varies depending on the frequency of the ultrasonic wave.
Even under conditions where it is relatively difficult to remove the residue, the residue can be removed by extending the application time.
【００２７】半導体基板１の表面側には、逆導電型半導
体不純物が拡散された層１ｂが形成されている。この逆
導電型半導体不純物が拡散された層１ｂは、シリコン基
板１内に半導体接合部を形成するために設けるものであ
り、例えばｎ型の不純物を拡散させる場合、ＰＯＣｌ3
を用いた気相拡散法、Ｐ2Ｏ5を用いた塗布拡散法、及び
Ｐ+イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによ
って形成される。この逆導電型半導体不純物を含有する
層１は０．３〜０．５μｍ程度の深さに形成される。On the surface side of the semiconductor substrate 1, a layer 1b in which a semiconductor impurity of the opposite conductivity type is diffused is formed. The layer 1b in which the opposite conductivity type semiconductor impurity is diffused is provided for forming a semiconductor junction in the silicon substrate 1. For example, when diffusing an n-type impurity, POCl 3 is used.
, A coating diffusion method using P 2 O 5 , and an ion implantation method for directly diffusing P + ions. The layer 1 containing the opposite conductivity type semiconductor impurity is formed at a depth of about 0.3 to 0.5 μm.
【００２８】このシリコン基板１の表面側には、反射防
止膜１ｄが形成されている。この反射防止膜１ｄは、シ
リコン基板１の表面で光が反射するのを防止して、シリ
コン基板１内に光を有効に取り込むために設ける。この
反射防止膜は、シリコン基板１との屈折率差等を考慮し
て、屈折率が２程度の材料で構成され、厚み５００〜２
０００Å程度の窒化シリコン膜や酸化シリコン（ＳｉＯ
2）膜などで構成される。On the front side of the silicon substrate 1, an anti-reflection film 1d is formed. The anti-reflection film 1d is provided to prevent light from being reflected on the surface of the silicon substrate 1 and to effectively take light into the silicon substrate 1. The antireflection film is made of a material having a refractive index of about 2 in consideration of a refractive index difference from the silicon substrate 1 and the like, and has a thickness of 500 to
Silicon nitride film or silicon oxide (SiO
2 ) It is composed of a film.
【００２９】シリコン基板１の裏面側には、一導電型半
導体不純物が高濃度に拡散された層１ｃを形成すること
が望ましい。この一導電型半導体不純物が高濃度に拡散
された層１ｃは、シリコン基板１の裏面近くでキャリア
の再結合による効率の低下を防ぐために、シリコン基板
１の裏面側に内部電界を形成するものである。On the back surface of the silicon substrate 1, it is desirable to form a layer 1c in which one-conductivity-type semiconductor impurity is diffused at a high concentration. The layer 1c in which the one-conductivity-type semiconductor impurity is diffused at a high concentration forms an internal electric field on the back surface side of the silicon substrate 1 in order to prevent a decrease in efficiency due to carrier recombination near the back surface of the silicon substrate 1. is there.
【００３０】つまり、シリコン基板１の裏面近くで発生
したキャリアがこの電界によって加速される結果、電力
が有効に取り出されることとなり、特に長波長の光感度
が増大すると共に、高温における太陽電池特性の低下を
軽減できる。このように一導電型半導体不純物が高濃度
に拡散された層１ｃが形成されたシリコン基板１の裏面
側のシート抵抗は、１５Ω／□程度になる。That is, as a result of the carrier generated near the back surface of the silicon substrate 1 being accelerated by this electric field, power is effectively taken out, and in particular, the photosensitivity at long wavelengths is increased and the solar cell characteristics at high temperatures are reduced. Reduction can be reduced. As described above, the sheet resistance on the back side of the silicon substrate 1 on which the layer 1c in which the one-conductivity-type semiconductor impurity is diffused at a high concentration is about 15Ω / □.
【００３１】シリコン基板１の表面側および裏面側に
は、表面電極１ｅおよび裏面電極１ｆが形成されてい
る。この表面電極１ｅ及び裏面電極１ｆは主にＡｇ紛、
バインダー、フリットなどからなるＡｇペーストをスク
リーン印刷して焼成し、その上に半田層を形成する。表
面電極１ｅは、例えば幅２００μｍ程度に、またピッチ
３ｍｍ程度に形成される多数のフィンガー電極（不図
示）と、この多数のフィンガー電極を相互に接続する２
本のバスバー電極（１ｅ）で構成される。裏面電極１ｆ
は、例えば幅３００μｍ程度に、またピッチ５ｍｍ程度
に形成される多数のフィンガー電極（不図示）と、この
多数のフィンガー電極を相互に接続する２本のバスバー
電極（１ｆ）で構成される。On the front side and the back side of the silicon substrate 1, a front surface electrode 1e and a back surface electrode 1f are formed. The front electrode 1e and the back electrode 1f are mainly made of Ag powder,
An Ag paste composed of a binder, a frit, or the like is screen-printed and fired, and a solder layer is formed thereon. The surface electrode 1e has, for example, a plurality of finger electrodes (not shown) formed with a width of about 200 μm and a pitch of about 3 mm, and interconnects the plurality of finger electrodes.
It is composed of the busbar electrodes (1e). Back electrode 1f
Is composed of, for example, a large number of finger electrodes (not shown) having a width of about 300 μm and a pitch of about 5 mm, and two bus bar electrodes (1f) interconnecting the large number of finger electrodes.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上のように、本発明に係るシリコン基
板の粗面化法では、シリコン基板の周囲にシリコン片も
しくは他のシリコン基板を配設してシリコン基板をドラ
イエッチングすることから、シリコン基板の表面にエッ
チング残渣を付着させながらエッチングして粗面化する
際に、凹凸を面内で均一に形成することが可能となる。
これにより、エッジ部まで光の吸収が良好となり、太陽
電池の特性が向上する。また、面内での均一性が向上す
ることから、外観の美しい太陽電池及び太陽電池モジュ
ールを作製することが可能になる。As described above, in the silicon substrate roughening method according to the present invention, a silicon piece or another silicon substrate is provided around the silicon substrate and the silicon substrate is dry-etched. When the surface is roughened by etching while attaching the etching residue to the surface of the substrate, it is possible to form unevenness uniformly in the plane.
Thereby, light absorption is improved up to the edge portion, and the characteristics of the solar cell are improved. In addition, since the in-plane uniformity is improved, a solar cell and a solar cell module with beautiful appearance can be manufactured.
【図１】本発明に係るシリコン基板の粗面化法を太陽電
池セルの製法に適用した例を示す図である。FIG. 1 is a view showing an example in which a method for roughening a silicon substrate according to the present invention is applied to a method for manufacturing a solar cell.
【図２】本発明に係るシリコン基板の粗面化法に用いる
反応性イオンエッチング装置の一例を示す図である。FIG. 2 is a view showing an example of a reactive ion etching apparatus used for a silicon substrate roughening method according to the present invention.
【図３】本発明に係るシリコン基板の粗面化法に用いる
反応性イオンエッチング装置の他の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another example of the reactive ion etching apparatus used for the silicon substrate roughening method according to the present invention.
【図４】従来の凹凸形成により凹凸不十分な部分が存在
している状態のシリコン基板の表面の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a surface of a silicon substrate in a state where a portion having insufficient unevenness due to conventional unevenness formation exists.
【図５】凹凸形成目的の被エッチング基板を均一に凹凸
形成するためのシリコン片を設置した場合の設置状態を
示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing an installation state when a silicon piece for uniformly forming unevenness on a substrate to be etched for forming unevenness is installed.
【符号の説明】 １；シリコン基板、１ａ；表面凹凸構造、１ｂ；不純物
拡散層、１ｃ；裏面不純物拡散層、１ｄ；反射防止膜、
１ｅ；表面電極、１ｆ；裏面電極、２ａ；マスフローコ
ントローラー、２ｂ；シリコン基板、２ｃ；ＲＦ電極、
２ｄ；圧力調整器、２ｅ；真空ポンプ、２ｆ；ＲＦ電
源、４ａ・・・・・・エッチング不十分な部分、４ｂ・・・・・エ
ッチングが均一形成されている部分、５ａ・・・・・・凹凸形
成の目的の被エッチング基板、５ｂ・・・・・・凹凸形成目的
の被エッチング基板を均一に凹凸形成するためのシリコ
ン片DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; silicon substrate, 1a; surface uneven structure, 1b; impurity diffusion layer, 1c; backside impurity diffusion layer, 1d;
1e; front electrode, 1f; back electrode, 2a; mass flow controller, 2b; silicon substrate, 2c;
2d; Pressure regulator, 2e; Vacuum pump, 2f; RF power supply, 4a ... part where etching is insufficient, 4b ... part where etching is uniformly formed, 5a ... .Substrate to be etched for forming irregularities, 5b..., Silicon pieces for uniformly forming irregularities on the substrate to be etched for forming irregularities
Claims (3)
法で粗面状にするシリコン基板の粗面化法において、前
記シリコン基板の周囲にシリコン片もしくは他のシリコ
ン基板を配設して前記シリコン基板をドライエッチング
することを特徴とするシリコン基板の粗面化法。In a method of roughening a silicon substrate, wherein a surface of the silicon substrate is roughened by a dry etching method, a silicon piece or another silicon substrate is disposed around the silicon substrate to form the silicon substrate. A method for roughening a silicon substrate, characterized by dry etching.
エッチング法であることを特徴とする請求項１に記載の
シリコン基板の粗面化法。2. The method of claim 1, wherein the dry etching method is a reactive ion etching method.
片もしくは他のシリコン基板を５ｍｍ以下の間隔をもっ
て配設して前記シリコン基板をドライエッチングするこ
とを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板の粗面化
法。3. The silicon substrate according to claim 1, wherein the silicon piece or another silicon substrate is arranged around the silicon substrate at an interval of 5 mm or less, and the silicon substrate is dry-etched. Roughening method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001130429A JP2002329710A (en) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | Method for making surface of silicon substrate rough |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005191118A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Kyocera Corp | Etching apparatus |
| US10453986B2 (en) | 2008-01-23 | 2019-10-22 | Solvay Fluor Gmbh | Process for the manufacture of solar cells |
-
2001
- 2001-04-26 JP JP2001130429A patent/JP2002329710A/en active Pending
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| US10453986B2 (en) | 2008-01-23 | 2019-10-22 | Solvay Fluor Gmbh | Process for the manufacture of solar cells |
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