JP2003168807A - 太陽電池およびその製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的容易に低コストで製造できて、使用材
料の無駄が少なく、良好な光電変換特性を有する太陽電
池とその製造方法およびその製造装置を提供すること。 【解決手段】 Ｓｉ基板１の表面に、ドーパント液２
を、インクジェット印刷による塗布装置を用いて塗布す
る。ドーパント液２の塗布領域の境界を、平面における
Ｓｉ基板１の外縁から０．１ｍｍ内側に位置させる。ド
ーパント液２の塗布領域のみにｎ＋層が形成されるの
で、Ｓｉ基板１の側面および裏面にはｎ＋層は形成され
ない。Ｓｉ基板１の裏面に形成したＡｌ電極６が、熱拡
散によってＳｉ基板１の裏面にｐ＋拡散層９を形成して
も、この裏面にはｎ＋層が形成されていないから、従来
におけるようなｎ＋層とｐ＋層とのショートが生じな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池およびそ
の製造方法およびその製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽電池は、図６（ａ）乃至
（ｆ）に示すようにして製造している。まず、図６
（ａ）に示すように、ｐ型の多結晶Ｓｉ（シリコン）か
らなる矩形のＳｉ基板１を、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウ
ム）を含む溶液中に浸漬して、エッチング処理を行う。
これによって、上記Ｓｉ基板表面の加工変質層を除去
し、また、異方性エッチングを施すことによって表面に
微細なピラミッド状の凹凸を有するテクスチャ表面を形
成する。

【０００３】次に、図６（ｂ）に示すように、Ｐ（リ
ン）などのｎ型ドーパントを含むドーパント液２を、ス
ピン塗布法によってＳｉ基板１の表面に塗布する。すな
わち、静止した基板１上の中央部に、ドーパント液２を
所定量滴下した後、上記基板１を約５０００ｒｐｍ（回
転／分）で高速回転させて、上記ドーパント液２を基板
１上に均一に塗布する。その後、上記塗布したドーパン
ト液２の溶剤成分を乾燥させる。このスピン塗布法によ
ってドーパント液２を基板１に塗布するとき、このドー
パント液２は、上記Ｓｉ基板１の側面と、裏面の一部に
も付着する。

【０００４】その後、図６（ｃ）に示すように、上記ド
ーパント液２が塗布されたＳｉ基板１を拡散炉で熱処理
して、上記ドーパント液２に含まれるｎ型ドーパントを
Ｓｉ基板１の表面に拡散させる。これによって、ｐ型の
Ｓｉ基板１の表面にｎ＋層４を生成して、ｐｎ接合を形
成する。このとき、ドーパント液がＳｉ基板１の側面と
裏面の一部にも付着しているので、このＳｉ基板１の側
面と裏面の一部にもｎ＋層４１が形成される。上記ドー
パント液２の配置部分には、ＰＳＧ（リン・シリケート
・ガラス）層２１が形成される。

【０００５】その後、図６（ｄ）に示すように、上記Ｐ
ＳＧ層２１をＨＦ（フッ化水素）などを用いたエッチン
グによって除去した後、図６（ｅ）に示すように、Ｓｉ
Ｎ（窒化シリコン）からなる反射防止膜５を、上記Ｓｉ
基板１の表面にＰ−ＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）
を用いて成膜する。

【０００６】さらに、図６（ｆ）に示すように、印刷法
によって、Ｓｉ基板１の裏面にＡｌ（アルミニウム）電
極６とＡｇ（銀）電極７とを形成し、太陽電池の受光面
となる上記Ｓｉ基板１の表面に、Ａｇ電極８を形成す
る。そして、熱処理を行って、上記電極６、７、８と、
Ｓｉ基板１との電気的コンタクトを形成して、太陽電池
が形成される。すなわち、上記熱処理によって、受光面
上のＡｇ電極８が、反射防止膜５を貫通してｎ＋拡散層
４と接続される。また、上記熱処理によって、裏面のＡ
ｌ電極６からＡｌ原子がＳｉ基板１内に拡散して、ｐ＋
拡散層９が形成される。

【０００７】しかし、このようにして製造した太陽電池
は、上記Ｓｉ基板１の側面と、底面の一部とにｎ＋層４
１が形成されているので、このｎ＋層４１と上記ｐ＋拡
散層９との接触部分や、上記ｎ＋層４１と上記Ａｌ電極
６との接続部分で、ショートが生じる。したがって、こ
のショートによって、太陽電池の暗電流が増加し、曲線
因子が悪くなって太陽電池の最大出力が低下するという
問題がある。さらに、太陽光の照度が低い場合、太陽電
池の開放電圧が、上記ショートに起因する暗電流によっ
て並列抵抗の影響を受けるので、太陽電池の発電量が低
下するという問題がある。

【０００８】この問題を解決するため、特開平７−１３
５３３３号公報に開示されている太陽電池の製造方法で
は、ｎ型のドーパント液をＳｉ基板に塗布する前に、こ
のＳｉ基板の裏面にマスク材を配置して、このＳｉ基板
の裏面にドーパント液が塗布されてｎ＋層が形成される
のを防止している。

【０００９】

【特許文献１】特開平７−１３５３３３号公報（第１
図）

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の太陽電池の製造方法は、マスク材をＳｉ基板の裏面
に塗布するので、太陽電池の製造工程が増えてコストア
ップになるという問題がある。また、上記マスク材が、
太陽電池の受光面となるＳｉ基板の表面に回りこんで、
太陽電池の特性が劣化するという問題がある。

【００１１】また、上記Ｓｉ基板には、ドーパント液を
スピン塗布法で塗布しており、このスピン塗布法では、
Ｓｉ基板の回転の加減速に時間を要するなど、手間がか
かるという問題がある。また、特にＳｉ基板が多結晶基
板である場合には、回転モーメントでＳｉ基板に割れが
生じて、歩留りが低下するという問題がある。さらに、
スピン塗布法は、使用するドーパント液のうち、Ｓｉ基
板に塗布されないドーパント液の割合が多いので、使用
する材料の無駄が多いという問題がある。

【００１２】そこで、本発明の目的は、比較的容易に低
コストで製造できて、使用材料の無駄が少なく、良好な
光電変換特性を有する太陽電池と、その太陽電池の製造
方法、および、その太陽電池の製造装置を提供すること
を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の太陽電池は、ｐｎ接合が形成された単結晶
または多結晶の半導体基板を備える太陽電池において、
上記半導体基板は、平面において、ｐｎ接合が形成され
た領域と、この領域の周りに位置してｐｎ接合が形成さ
れていない領域とを備えることを特徴としている。

【００１４】上記構成によれば、上記単結晶または多結
晶の半導体基板は、平面において、ｐｎ接合が形成され
た領域と、この領域の周りに位置してｐｎ接合が形成さ
れていない領域とを備えるので、上記半導体基板の側面
や底面にはｐｎ接合が形成されていない。したがって、
上記半導体基板の底面に例えばＡｌ電極などを形成した
場合、従来におけるように半導体基板底面に形成された
ｐｎ接合のｎ＋部分とＡｌ電極とがショートしたりする
ことが無い。したがって、暗電流の増加や曲線因子の悪
化による太陽電池の最大出力の低下が効果的に防止され
る。また、太陽光が低照度の場合であっても、暗電流が
小さいので、太陽電池の発電量の極端な低下が効果的に
防止される。

【００１５】１実施形態の太陽電池は、上記半導体基板
は、平面において、上記ｐｎ接合が形成された領域は、
上記半導体基板の外縁から内側に０．０２ｍｍ以上１．
０ｍｍ以下の距離に位置する境界の内側である。

【００１６】上記実施形態によれば、上記半導体基板の
上記ｐｎ接合が形成された領域は、上記半導体基板の外
縁から内側に０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の距離に
位置する境界の内側であるので、良好な光電変換特性が
得られると共に、逆方向電流を殆ど無くすることができ
る。ここにおいて、上記ｐｎ接合が形成された領域の境
界が、半導体基板の外縁から内側に０．０２ｍｍよりも
小さい位置にあると、逆方向電流が過大になる一方、上
記ｐｎ接合が形成された領域の境界が、半導体基板の外
縁から内側に１．０ｍｍよりも大きい位置にあると、光
電変換効率が小さくなってしまう。

【００１７】１実施形態の太陽電池は、上記半導体基板
は、平面において矩形である。

【００１８】上記実施形態によれば、上記半導体基板
は、平面において矩形であるので、ｐｎ接合を形成する
領域が容易に作成される。

【００１９】本発明の太陽電池の製造方法は、単結晶ま
たは多結晶の半導体基板上に、ドーパント液を塗布する
工程と、上記ドーパント液のドーパントを、熱処理によ
って上記半導体基板に拡散させる工程とを備えた太陽電
池の製造方法であって、インクジェット印刷によって、
上記ドーパント液を上記半導体基板上の所定の領域に塗
布することを特徴としている。

【００２０】上記構成によれば、インクジェット印刷に
よって、上記ドーパント液が上記半導体基板上の所定の
領域に塗布されるので、従来のスピン塗布におけるよう
なスピン塗布時の基板の回転に起因する半導体基板の割
れをなくすことができ、しかも、容易かつ確実に、ドー
パント液が半導体基板の所定の領域に塗布される。

【００２１】１実施形態の太陽電池の製造方法は、上記
半導体基板はｐ型のＳｉ基板であり、上記ドーパント液
は、ＰＳＧの前駆物質の一部を含む液である。

【００２２】上記構成によれば、上記ｐ型のＳｉ基板
に、ＰＳＧの前駆物質の一部を含む液であるドーパント
液が塗布されるので、熱処理をすることによって上記ド
ーパント液のドーパントが半導体基板に拡散されて、ｐ
ｎ接合が制御性よく形成される。

【００２３】本発明の太陽電池の製造装置は、略一列に
並んだ複数のノズルを備えたインクジェットヘッドと、
基板を支持する基板支持機構と、上記インクジェットヘ
ッドの複数のノズルが並ぶ方向と略直角をなす方向に、
上記インクジェットヘッドまたは上記基板を移動させ
て、上記インクジェットヘッドと上記基板とを相対的に
移動させる移動機構と、上記基板の上記インクジェット
ヘッドに対する相対的な移動方向に関して、上記インク
ジェットヘッドよりも上流側に設けられて、上記基板の
上記インクジェットヘッドに対する位置および角度を調
節する基板調節手段とを備えたことを特徴としている。

【００２４】上記構成によれば、上記基板またはインク
ジェットヘッドが上記移動機構によって移動される際、
上記基板調節手段によって、上記基板の上記インクジェ
ットヘッドに対する位置および角度が調節される。これ
によって、上記インクジェットヘッドからのドーパント
液の上記基板への吐出位置が適切に調節されるから、上
記基板の所定領域に、容易かつ正確にドーパント液が塗
布される。

【００２５】本発明の太陽電池の製造装置は、略一列に
並んだ複数のノズルを備えたインクジェットヘッドと、
基板を支持する基板支持機構と、上記インクジェットヘ
ッドの複数のノズルが並ぶ方向と略直角をなす方向に、
上記インクジェットヘッドまたは上記基板を移動させ
て、上記インクジェットヘッドと上記基板とを相対的に
移動させる移動機構と、上記基板の上記インクジェット
ヘッドに対する相対的な移動方向に関して、上記インク
ジェットヘッドよりも上流側に設けられて、上記基板の
形状を検出する形状検出手段と、上記形状検出手段から
の信号に基いて、上記インクジェットヘッドのノズルの
動作を制御するノズル制御手段とを備えたことを特徴と
している。

【００２６】上記構成によれば、上記基板またはインク
ジェットヘッドが上記移動機構によって移動される際、
上記形状検出手段によって上記基板の形状が検出され、
この検出された形状に対応して、上記ノズル制御手段に
よって上記インクジェットヘッドのノズルの動作が制御
される。これによって、上記インクジェットヘッドから
ドーパント液が上記基板の適切位置に吐出されるので、
上記基板の所定領域に、容易かつ正確にドーパント液が
塗布される。

【００２７】本発明の太陽電池の製造方法は、単結晶ま
たは多結晶の半導体基板の表面に、ドーパント液に対す
る親和処理をする工程と、上記半導体基板の表面に、イ
ンクジェット印刷によってドーパント液を塗布する工程
と、上記ドーパント液のドーパントを、熱処理によって
上記半導体基板に拡散させる工程とを備えることを特徴
としている。

【００２８】上記構成によれば、上記半導体基板の表面
に、ドーパント液に対する親和処理がされるので、上記
半導体基板の表面におけるドーパント液の塗れ性が向上
する。したがって、インクジェット印刷で塗布されるド
ーパント液は、スピン塗装によるよりも粘度および表面
張力が高いにもかかわらず、上記半導体基板表面に均一
に塗布される。その結果、上記半導体基板にドーパント
が均一に拡散される。

【００２９】１実施形態の太陽電池の製造方法は、上記
ドーパント液に対する親和処理は、親和処理溶液を用い
る湿式であることを特徴としている。

【００３０】上記実施形態によれば、上記半導体基板を
上記親和処理溶液に例えば浸漬すること等によって、上
記半導体基板が容易に親和処理される。

【００３１】１実施形態の太陽電池の製造方法は、上記
親和処理溶液は、硫酸と過酸化水素水の混合液であるこ
とを特徴としている。

【００３２】上記実施形態によれば、上記硫酸と過酸化
水素水の混合液で構成した親和処理溶液によって、上記
半導体基板が効果的に親和処理される。

【００３３】１実施形態の太陽電池の製造方法は、上記
親和処理溶液は、硫酸と過酸化水素水とを４：１の割合
で混合してなる混合液であることを特徴としている。

【００３４】上記実施形態によれば、上記硫酸と過酸化
水素水とを４：１の割合で混合してなる親和処理溶液に
よって、上記半導体基板が迅速に親和処理される。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。

【００３６】（第１実施形態）図１（ａ）乃至（ｆ）
は、本発明の第１実施形態の太陽電池の製造方法を示す
図である。

【００３７】この太陽電池は、辺の長さが約１２５ｍｍ
の略正方形状の基板１を用いる。この基板１は、ｐ型の
多結晶Ｓｉ基板である。

【００３８】まず、図１（ａ）において、Ｓｉ基板１の
形成時に表面に生じた加工変質層を除去するため、ま
た、基板１の表面に微細なピラミッド状の凹凸を含むテ
クスチャ表面を形成するため、上記Ｓｉ基板１を、Ｎａ
ＯＨを含む溶液中に浸漬して異方性エッチングする。

【００３９】次に、図１（ｂ）に示すように、Ｐなどの
ドーパントを含むドーパント液２を、図２に示すような
太陽電池の製造装置としての塗布装置１０を用いて、上
記Ｓｉ基板１の表面の端部以外の領域に塗布する。上記
ドーパント液２は、ＰＳＧの前駆物質の一部を含んでい
る。図３は、図１（ｂ）の製造工程において、Ｓｉ基板
１にドーパント液２を塗布した様子を示す平面図であ
る。図３に示すように、上記Ｓｉ基板１には、平面にお
ける外縁よりも内側にドーパント液２を塗布する。この
Ｓｉ基板１にドーパント２を塗布した領域は、平面にお
いて、上記Ｓｉ基板１の外縁から０．１ｍｍ内側に位置
する境界の内側の部分である。すなわち、上記Ｓｉ基板
１の平面において、ドーパント液２を塗布しない領域
は、このＳｉ基板１の縁に沿う帯状領域３であり、この
帯状領域３の幅ｄは、略０．１ｍｍである。上記Ｓｉ基
板１は、平面における外縁の内側にドーパント液２を塗
布するので、側面および裏面にはドーパント液２は付着
しない。上記Ｓｉ基板１にドーパント液２を塗布した
後、このドーパント液２の溶剤成分を乾燥させる。

【００４０】その後、図１（ｃ）に示すように、上記ド
ーパント液２が塗布されたＳｉ基板１を拡散炉で熱処理
する。これによって、上記ｐ型のＳｉ基板１において、
太陽電池の受光面となる上側面にｎ＋層４が形成され
て、ｐｎ接合が形成される。このＳｉ基板１には、上記
塗布装置１０によってドーパント液２を塗布したので、
ドーパント液２は基板の側面および裏面には付着してい
ないから、従来におけるように基板の側面や裏面にはｎ
＋層が形成されない。上記Ｓｉ基板１の表面にドーパン
ト液２が塗布された部分には、上記熱処理によってＰＳ
Ｇ層２１が形成される。

【００４１】上記ＰＳＧ層２１とｐｎ接合とが形成され
たＳｉ基板１を、ＨＦを含む溶液に浸漬して、上記ＰＳ
Ｇ層２１をエッチング除去して、図１（ｄ）に示すよう
なｎ＋層４を有するＳｉ基板１が得られる。

【００４２】次に、図１（ｅ）に示すように、Ｓｉ基板
１の表面に、Ｐ−ＣＶＤによってＳｉＮからなる反射防
止膜５を成膜する。

【００４３】さらに、図１（ｆ）に示すように、上記Ｓ
ｉ基板１の裏面に、Ａｌ電極６とＡｇ電極７とを印刷法
によって形成する。上記Ｓｉ基板１の表面には、Ａｇ電
極８を形成する。そして、上記Ｓｉ基板１を熱処理する
ことによって、上記電極６、７、８と、Ｓｉ基板１との
電気的コンタクトを形成する。すなわち、上記熱処理に
よって、上記受光面上のＡｇ電極７が反射防止膜５を貫
通してｎ＋拡散層３と接合する。一方、上記裏面のＡｌ
電極６では、このＡｌ電極のＡｌ原子がＳｉ基板１内に
拡散して、Ｓｉ基板１にｐ＋拡散層９を形成する。この
とき、上記Ｓｉ基板１の側面および裏面には、従来にお
けるようなｎ＋層が形成されていないので、上記Ａｌ電
極６およびｐ＋拡散層９は、従来におけるようにｎ＋層
とショートすることがない。したがって、図１（ｆ）に
示す太陽電池は、暗電流が増加しないので、良好な曲線
因子を有して良好な出力が得られる。さらに、太陽光の
照度が低い場合であっても、上記ショートに起因する暗
電流が殆ど生じないので、この太陽電池は、開放電圧の
暗電流による影響が少なくて、安定した発電量が得られ
る。

【００４４】図１（ｆ）の太陽電池の特性を測定した。
その結果、光電変換効率は１６．４％であり、逆方向電
流は０．０２Ａであった。

【００４５】ここで、上記Ｓｉ基板１にドーパント液２
を塗布する塗布装置１０の詳細を、以下に説明する。

【００４６】図２は、本発明の太陽電池の製造装置の実
施形態としての塗布装置１０であり、上記Ｓｉ基板１に
ドーパント液２を塗布するために用いられる。この塗布
装置１０は、インクジェット印刷式の塗布装置であり、
ドーパント液２が塗布される基板１を支持する基板支持
機構としての基板チャック１１と、ドーパント液２を吐
出するインクジェットヘッド１２と、形状検出手段とし
ての基板測定器１３とを備える。この基板測定器１３
は、図示しないＣＣＤカメラからなる画像入力装置であ
り、取り込んだ画像に画像処理を施すことにより、上記
基板１の外形を検出する。上記インクジェットヘッド１
２と基板測定器１３は、塗布装置の本体に固定されてお
り、上記基板１を支持する基板チャック１１が、上記基
板１を水平方向に矢印Ａで示すように移動させるように
なっている。すなわち、上記基板チャック１１は、上記
基板１を支持する機能と、上記インクジェットヘッド１
２と基板１とを相対的に移動させる移動機構としての機
能とを兼ねている。上記基板測定器１３と基板チャック
１１とインクジェットヘッド１２とは、図示しない制御
装置に接続されている。この制御装置は、上記基板測定
器１３の信号と上記基板チャック１１の信号とに基い
て、上記インクジェットヘッド１２の図示しないノズル
を動作するようになっており、ノズル制御手段として機
能する。

【００４７】上記構成の塗布装置１０が動作すると、上
記基板チャック１１によって基板１が矢印Ａで示す方向
に移動され、この基板１は、先ず、上記基板測定器１３
の下方を通過する。このとき、上記基板１の外形が基板
測定器１３によって測定される。続いて、上記基板１が
インクジェットヘッド１２の下方に達すると、上記基板
チャック１１からの信号によって、上記制御装置が、上
記基板１がインクジェットヘッド１２の下方に位置した
ことを検知する。そうすると、上記制御手段は、上記基
板測定器１３から受取った上記基板１の測定結果に基い
て、上記インクジェットヘッド１２のノズルを制御し
て、上記基板１の所定位置に、上記ノズルから所定量の
ドーパント液２を吐出させる。これによって、上記基板
１は、平面において、外縁から０．１ｍｍの距離に位置
する境界の内側に、上記ドーパント液２の塗布領域が形
成される。

【００４８】上記塗布装置１０を用いて製造した本発明
の太陽電池と比較を行うために、図６（ｆ）の従来の太
陽電池について、第１比較例として特性を測定した。そ
の結果、光電変換効率は１３．３％であり、逆方向電流
は２．１Ａであった。

【００４９】さらに、第２比較例として、マスクを用い
て基板の側面および裏面のｎ＋層の形成を回避した従来
の太陽電池を製造し、この第２比較例の太陽電池の特性
を測定した。すなわち、まず、本発明の太陽電池の製造
方法と同様に、Ｓｉ基板１にＮａＯＨでエッチングを行
い（図７（ａ））、次に、スピン塗布法によって基板１
の側面と表面の一部と裏面の一部に、マスク材１０を塗
布する。詳しくは、基板１を、裏面が上側になるように
スピナに搭載して、約５０００ｒｐｍで高速回転させな
がら上記基板１の裏面の周縁に近接して配置されたノズ
ルから、チタン酸を含むマスク液１０を吐出する。こう
して、基板１の側面と表面の一部と裏面の一部とにマス
ク材１０を塗布する（図７（ｂ））。続いて、スピン塗
布法によって、基板１の表面にドーパント液２を塗布し
（図７（ｃ））、このドーパント液２を塗布した基板１
を拡散炉で熱処理することによって、ｐ型基板の上面に
ｎ＋層４を形成してｐｎ接合を形成する（図７
（ｄ））。そして、ドーパント液２が熱処理されて形成
されたＰＳＧ（リンシリケードグラス）層２１と、マス
ク材１０とを、ＨＦによってエッチング除去する（図７
（ｅ））。このとき、チタン酸を含むマスク材１０は、
ＰＳＧ層２１よりも剥離し難いので、第１実施形態およ
び第１比較例におけるよりも高濃度のＨＦ溶液が必要と
なる。そして、基板１の表面に、ＳｉＮからなる反射防
止膜５を成膜する（図７（ｆ））。その後、上記基板１
の裏面にＡｌ電極６とＡｇ電極７とを形成すると共に、
表面にＡｇ電極８を形成し、このＳｉ基板１を熱処理す
る。これによって、上記Ａｇ電極７を反射防止膜５を貫
通させてｎ＋拡散層３と接合させると共に、Ａｌ電極６
のＡｌ原子をＳｉ基板１内に拡散させて、Ｓｉ基板１に
ｐ＋拡散層９を形成して、第２比較例の太陽電池が完成
する（図７（ｇ））。

【００５０】上記第２比較例の太陽電池の特性を測定す
ると、光電変換効率１６．０％、逆方向電流０．０２Ａ
であった。この第２比較例の太陽電池では、上記マスク
材１０によって、基板１の側面および裏面にｎ＋領域が
生成されるのを回避したので、第１比較例の太陽電池に
おけるように、ｎ＋領域とＡｌ電極６によるｐ＋領域と
のショートは生じないが、上記マスク材１０の基板１の
表面への回り込みにより、この基板１表面に形成される
ｐｎ接合領域の面積は、第１比較例におけるよりも小さ
くなる。

【００５１】下記の表１は、上記第１実施形態の太陽電
池と、第１比較例および第２比較例の太陽電池とに関し
て、光電交換効率と逆方向電流についてまとめた表であ
る。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１から分かるように、本発明の第１実施
形態の太陽電池は、第１および第２比較例よりも大きい
光電交換効率を有し、また、逆方向電流が、第２比較例
の逆方向電流と略同一であって比較的小さい。したがっ
て、本発明の第１実施形態によれば、第２比較例のよう
なマスク１０の形成や除去を行わないで、少ない手間
で、従来よりも良好な特性の太陽電池が得られる。

【００５４】また、上記第１実施形態では、スピン塗布
によらないでドーパント液２を塗布したので、スピン塗
布時の基板の回転や受渡しに起因する基板の割れを回避
できる。また、スピン塗布時のドーパント液の無駄を削
減することができる。

【００５５】本実施形態では、基板測定機１３としてＣ
ＣＤカメラを用いた画像入力装置を用いたが、透過型レ
ーザ形状測定装置や、透過型ＬＥＤ形状測定装置などを
用いて基板測定機を構成してもよい。

【００５６】（第２実施形態）本発明の第２実施形態で
は、第１実施形態において製造した太陽電池について、
Ｓｉ基板１の平面におけるｐｎ接合領域の面積を変化さ
せた場合に、光電変換効率および逆方向電流が変化する
様子を観察した。まず、第１実施形態の太陽電池の製造
工程において、図１（ｂ）の工程でＳｉ基板１に塗布装
置１０でドーパント液２を塗布する際、上記塗布装置１
０の設定を変更した。これによって、図３のＳｉ基板１
の平面図におけるドーパント液２の塗布領域について、
上記基板１の外縁から上記塗布領域の境界までの距離ｄ
を、０〜２．０ｍｍの間で変化させた。この外縁からド
ーパント液２の塗布領域の境界までの距離ｄを変えた基
板１に熱処理、ＨＦエッチングを施して、基板１の外縁
からｐｎ接合領域の境界までの距離ｄが異なる基板１を
形成し、太陽電池を形成し、太陽電池の特性を測定し
た。

【００５７】図４は、上記基板１の外縁からドーパント
液２の塗布領域の境界までの距離ｄを変えて、基板１の
ｐｎ接合が形成されない領域の面積を変えて太陽電池を
製造した際、その太陽電池の光電変換効率の変化の様子
を曲線で示した図である。図４において、縦軸は光変換
効率（％）である。横軸は上記基板１の外縁からドーパ
ント液２の塗布領域の境界までの距離ｄ（ｍｍ）であ
り、つまり、上記基板１の平面におけるｐｎ接合が形成
されていない領域の幅ｄ（ｍｍ）である。

【００５８】図４の曲線から分かるように、上記基板１
の外縁からｐｎ接合領域の境界までの距離ｄを０から増
加させると、上記距離ｄが０．０２ｍｍ程度のときに光
電変換効率が１６％に達し、上記距離ｄが０．１ｍｍ程
度のときに光電変換効率が最大の略１６．４％になる。
上記基板１の外縁からｐｎ接合領域までの距離ｄが、
０．１ｍｍを越えてさらに増加すると、この距離ｄの増
加とともに略直線的に光電変換効率が低下して、上記距
離ｄが１．０ｍｍより大きくなると、光電変換効率が１
６．０％よりも少なくなる。

【００５９】図５は、上記基板１の外縁からドーパント
液２の塗布領域、すなわちｐｎ接合形成領域の境界まで
の距離ｄを変えて太陽電池を製造した際、その太陽電池
に生じる逆方向電流の変化の様子を曲線で示した図であ
る。図５において、縦軸は逆方向電流（Ａ）であり、横
軸は、上記基板１の外縁からｐｎ接合の形成領域の境界
までの距離ｄ（ｍｍ）である。

【００６０】図５の曲線から分かるように、上記基板１
の外縁からｐｎ接合の形成領域の境界までの距離ｄが０
の場合、逆方向電流は０．５Ａであり、上記ｐｎ接合形
成領域までの距離ｄを増加させると逆方向電流は急激に
減少する。そして、上記距離ｄが０．０２ｍｍ程度のと
きに逆方向電流は０．０２Ａ程度に低下して、この距離
ｄが、０．０２ｍｍよりも増大しても逆方向電流は略
０．０２Ａ程度のままである。

【００６１】したがって、図４および図５から、上記基
板１の外縁からｐｎ接合形成領域の境界までの距離ｄを
０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下にすることによって、
光電変換効率が１６％以上、かつ、逆方向電流が０．１
Ａ以下にできて、良好な特性の太陽電池が得られる。な
お、上記距離ｄが０．０２ｍｍよりも小さいと逆方向電
流が過大になり、上記距離ｄが１．０ｍｍよりも大きい
と光電変換効率が悪化する。

【００６２】上記実施形態の太陽電池の製造装置におい
て、上記塗布装置１０は、上記基板１の移動方向に関し
て上記インクジェットヘッド１２よりも上流側に基板測
定器１３を配置したが、上記基板のドーパント液２を塗
布しない領域３の幅が１．０ｍｍ程度と比較的大きく、
また、上記領域３の幅が基板１の寸法のばらつきよりも
十分大きい場合には、上記基板測定器１３に代えて、基
板の位置および角度を調節する基板調節手段を配置して
もよい。この基板調節手段は、基板の４側面を、基板進
行方向に対して平行および垂直に配置された２組のプッ
シャによって、４方向から押すことによって、上記基板
１の移動方向に対して基板の相対位置および相対角度を
調節して、上記インクジェットヘッド１２に送る基板の
姿勢を変更する機能を有する。この基板調節手段によれ
ば、上記基板１の形状に対応して上記基板１の姿勢を変
更することによって、この基板１へのインクジェットヘ
ッド１２からのドーパント液の吐出位置が変更できる。
したがって、上記インクジェットヘッドはノズル毎にド
ーパント液の吐出量の調節をする必要が無くなり、ノズ
ル制御が削除できるので、塗布装置の構造を簡易にでき
る。

【００６３】上記実施例において、基板１は一辺が約１
２５ｍｍの略正方形の多結晶Ｓｉ半導体基板を用いた
が、本発明は基板１の寸法や形状、あるいは、結晶の種
類に限定されるものではない。すなわち、上記基板は正
方形以外の矩形でもよく、また、矩形でなくてもよい。
さらに、上記基板は単結晶Ｓｉ基板でもよく、また、Ｓ
ｉ以外の基板であってもよい。なお、上記基板の形状に
ついて、この基板の形状が例えばが丸型であると、塗布
装置に基板測定器を備えてインクジェットヘッドのノズ
ル制御を行う場合、ノズル制御が複雑になるので、上記
基板の形状は矩形または正方形であるのが好ましい。

【００６４】また、上記基板の反射防止膜５は無くても
よく、また、電極６、７、８の構造は他の電極構造であ
ってもよい。

【００６５】（第３実施形態）図８（ａ），（ｂ），
（ｃ）は、本発明の第３実施形態の太陽電池の製造方法
を示す工程図であり、図９は、図８（ｂ）の工程におけ
る半導体基板の表面を示す図である。

【００６６】本実施形態では、半導体基板として、一辺
が約１２５ｍｍの略正方形状をなすｐ型多結晶Ｓｉの基
板５１を用いる。

【００６７】図８（ａ）において、まず、基板５１の製
造時に生じる表面の加工変質層を除去するため、また、
基板５１の表面に微細なピラミッド状の凹凸を含むテク
スチャ表面を形成するため、上記基板５１を、ＮａＯＨ
を含む溶液中に浸漬して異方性エッチングする。

【００６８】次に、上記基板５１に、ドーパント液に対
する親和処理を行なう。この親和処理は、親和処理液を
用いた湿式の親和処理である。上記親和処理液は、硫酸
と過酸化水素水を４：１の割合で含む親和処理液であ
り、この親和処理液中に、上記基板５１を１０分間浸漬
する。

【００６９】続いて、図８（ｂ）に示すように、Ｐ等の
ドーパントを含むドーパント液５２を基板５１の表面に
塗布した後、上記ドーパント液５２に含まれる溶剤成分
を乾燥させる。

【００７０】図８（ｂ）において、上記基板５１へのド
ーパント液５２の塗布は、図１０に示すようなインクジ
ェット印刷による塗布装置を用いて行なう。

【００７１】ここで、図１０の塗布装置について説明す
る。この塗布装置は、基板５１を保持する基板チャック
６０およびインクジェットヘッド６１を備える。このイ
ンクジェットヘッド６１は塗布装置本体に固定されてお
り、上記基板５１を保持した基板チャック６０が、この
基板５１を矢印Ｂで示すように水平方向に移動させる。
上記基板５１がインクジェットヘッド６１の下を通過す
る際、この通過中の基板５１の表面に、上記インクジェ
ットヘッド６１から吐出されたドーパント液５２が塗布
される。

【００７２】上記ドーパント液５２は、エタノールにＰ
_２Ｏ_５とケイ酸エチルとを含んでなり、さらに、粘度と
表面張力を調整するため、グリセリンを含んでいる。

【００７３】ここで、上記基板５１は、ドーパント液に
対する親和処理が施されているので、上記ドーパント液
５２の塗れ性が良好であり、上記基板５１のドーパント
液５２を塗布すべき領域の全面にドーパント液５２が塗
布される。上記親和処理をしなかった場合、ドーパント
液を塗布した時に、ドーパント液の塗れ方にばらつきが
生じ、塗布すべき領域内にドーパントが塗れていない部
分が生じてしまう。

【００７４】その後、図８（ｃ）に示すように、上記ド
ーパント液５２が塗布された基板５１を拡散炉で熱処理
することによって、基板５１の太陽電池の受光面となる
側の面にｎ＋層５４を形成して、ｐｎ接合を形成する。

【００７５】その後、ＨＦを含む溶液に上記基板５１を
浸漬して、この基板５１表面に形成されたＰＳＧ膜５２
ａを除去し、図示しない反射防止膜および電極を形成し
て、太陽電池が完成する。

【００７６】上記ｐｎ接合を形成した基板５１につい
て、ｐｎ接合の形成面において５箇所のシート抵抗を測
定したところ、この５箇所のシート抵抗のうちの最大値
と最小値との差は２７Ω／□であった。一方、上記基板
５１と同じ基板について、親和処理を行なわずに図８
（ａ）〜（ｃ）の工程を行ってｐｎ接合を形成し、この
基板のｐｎ接合形成面において５箇所のシート抵抗を測
定したところ、この５箇所のシート抵抗のうちの最大値
と最小値との差は３８Ω／□であった。このことから分
かるように、本実施形態の太陽電池の製造方法によれ
ば、ｐｎ接合面のシート抵抗の均一性を改善することが
できる。

【００７７】本実施形態において、半導体基板として、
一辺が約１２５ｍｍの略正方形状の多結晶Ｓｉの基板５
１を用いたが、他の寸法、形状および結晶の種類の半導
体基板を用いてもよい。

【００７８】また、上記ドーパント液５２は、Ｐ_２Ｏ_５
およびケイ酸エチル以外のものによってＰ以外のドーパ
ントを含んでもよく、また、粘度および表面張力を調整
するためのグリセリン以外のものを含んでもよい。

【００７９】また、親和処理工程において用いる親和処
理液は、硫酸と過酸化水素水を４：１の割合以外の割合
で含む親和処理液であってもよく、また、硫酸と過酸化
水素水以外の組み合わせの親和処理液を用いてもよい。

【００８０】また、上記親和処理液への基板５１の浸漬
時間は、１０分間に限られない。

【００８１】また、上記親和処理は、親和処理液を用い
ない乾式の親和処理であってもよい。

【００８２】また、上記ドーパント液５２の塗布領域
は、図９のような矩形状に限らず、どのような形状をな
してもよい。

【００８３】本実施形態の太陽電池の製造方法は、上記
ｐｎ接合を形成した後の反射防止膜や電極を形成する工
程により限定を受けるものではない。

【００８４】上記親和処理工程は、第１実施形態の太陽
電池の製造方法において実行してもよい。すなわち、図
１（ｂ）において、Ｓｉ基板１の表面の端部以外の領域
にドーパント液２を塗布する前に、親和処理を行なうこ
とによって、上記ドーパント液２を良好な塗れ性で上記
領域内に塗布できる。

【００８５】

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の太陽
電池によれば、ｐｎ接合が形成された単結晶または多結
晶の半導体基板を備える太陽電池において、上記半導体
基板は、平面において、ｐｎ接合が形成された領域と、
この領域の周りに位置してｐｎ接合が形成されていない
領域とを備えるので、上記半導体基板の側面や底面には
ｐｎ接合が形成されないから、例えば半導体基板の底面
に形成したＡｌ電極とｐｎ接合のｎ＋部分とがショート
したりすることが無いので、暗電流の増加や曲線因子の
悪化による太陽電池の最大出力の低下が効果的に防止で
き、また、暗電流が小さいので、太陽光が低照度の場合
であっても太陽電池の発電量の極端な低下が効果的に防
止できる。

【００８６】１実施形態の太陽電池によれば、上記半導
体基板は、平面において、上記ｐｎ接合が形成された領
域は、上記半導体基板の外縁から内側に０．０２ｍｍ以
上１．０ｍｍ以下の距離に位置する境界の内側であるの
で、良好な光電変換特性が得られると共に、逆方向電流
を殆ど無くすることができる。

【００８７】１実施形態の太陽電池によれば、上記半導
体基板は、平面において矩形であるので、ｐｎ接合を形
成する領域が容易に作成できる。

【００８８】本発明の太陽電池の製造方法は、単結晶ま
たは多結晶の半導体基板上に、ドーパント液を塗布する
工程と、上記ドーパント液のドーパントを、熱処理によ
って上記半導体基板に拡散させる工程とを備えた太陽電
池の製造方法であって、インクジェット印刷によって、
上記ドーパント液を上記半導体基板上の所定の領域に塗
布するので、従来のスピン塗布におけるような基板の回
転に起因する半導体基板の割れなどをなくすことがで
き、しかも、容易かつ確実に、所定の領域のみにドーパ
ント液を半導体基板に塗布できる。

【００８９】１実施形態の太陽電池の製造方法によれ
ば、上記半導体基板はｐ型のＳｉ基板であり、上記ドー
パント液は、ＰＳＧの前駆物質の一部を含む液であるの
で、このドーパント液を塗布した半導体基板を熱処理す
ることによって、上記ドーパント液のドーパントを半導
体基板に拡散してｐｎ接合が制御性良く形成できる。

【００９０】本発明の太陽電池の製造装置によれば、略
一列に並んだ複数のノズルを備えたインクジェットヘッ
ドと、基板を支持する基板支持機構と、上記インクジェ
ットヘッドの複数のノズルが並ぶ方向と略直角をなす方
向に、上記インクジェットヘッドまたは上記基板を移動
させて、上記インクジェットヘッドと上記基板とを相対
的に移動させる移動機構と、上記基板の上記インクジェ
ットヘッドに対する相対的な移動方向に関して、上記イ
ンクジェットヘッドよりも上流側に設けられて、上記基
板の上記インクジェットヘッドに対する位置および角度
を調節する基板調節手段とを備えたので、上記基板調節
手段によって、上記基板の上記インクジェットヘッドに
対する位置および角度が調節できて、上記インクジェッ
トヘッドからのドーパント液の上記基板への吐出位置が
適切に調節でき、その結果、上記基板の所定領域に、容
易かつ正確にドーパント液を塗布できる。

【００９１】本発明の太陽電池の製造装置によれば、略
一列に並んだ複数のノズルを備えたインクジェットヘッ
ドと、基板を支持する基板支持機構と、上記インクジェ
ットヘッドの複数のノズルが並ぶ方向と略直角をなす方
向に、上記インクジェットヘッドまたは上記基板を移動
させて、上記インクジェットヘッドと上記基板とを相対
的に移動させる移動機構と、上記基板の上記インクジェ
ットヘッドに対する相対的な移動方向に関して、上記イ
ンクジェットヘッドよりも上流側に設けられて、上記基
板の形状を検出する形状検出手段と、上記形状検出手段
からの信号に基いて、上記インクジェットヘッドのノズ
ルの動作を制御するノズル制御手段とを備えたので、上
記形状検出手段によって上記基板の形状が検出され、こ
の検出された形状に対応して、上記ノズル制御手段によ
って上記インクジェットヘッドのノズルの動作を制御す
るから、上記インクジェットヘッドからドーパント液を
上記基板の適切位置に吐出して、上記基板の所定領域
に、容易かつ正確にドーパント液を塗布できる。

【００９２】本発明の太陽電池の製造方法によれば、単
結晶または多結晶の半導体基板の表面に、ドーパント液
に対する親和処理をする工程と、上記半導体基板の表面
に、インクジェット印刷によってドーパント液を塗布す
る工程と、上記ドーパント液のドーパントを、熱処理に
よって上記半導体基板に拡散させる工程とを備えるの
で、上記半導体基板の表面におけるドーパント液の塗れ
性が向上できて、粘度および表面張力が比較的高いドー
パント液を、インクジェット印刷によって上記半導体基
板表面に均一に塗布できる。

【００９３】１実施形態の太陽電池の製造方法によれ
ば、上記ドーパント液に対する親和処理は、親和処理溶
液を用いる湿式であるので、容易に親和処理が実行でき
る。

【００９４】１実施形態の太陽電池の製造方法によれ
ば、上記親和処理溶液は、硫酸と過酸化水素水の混合液
であるので、上記半導体基板を効果的に親和処理でき
る。

【００９５】１実施形態の太陽電池の製造方法によれ
ば、上記親和処理溶液は、硫酸と過酸化水素水とを４：
１の割合で混合してなる混合液であるので、上記半導体
基板を迅速に親和処理できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の第１実施
形態の太陽電池の製造方法を示す図である。

【図２】 第１実施形態の太陽電池を製造する際に用い
る塗布装置１０を示す図である。

【図３】 図１（ｂ）の製造工程において、Ｓｉ基板１
にドーパント液２を塗布した様子を示す平面図である。

【図４】 基板１の外縁からドーパント液２の塗布領域
の境界までの距離ｄを変えて太陽電池を製造した際、太
陽電池の光電変換効率の変化の様子を示した図である。

【図５】 基板１の外縁からドーパント液２の塗布領域
の境界までの距離ｄを変えて太陽電池を製造した際、太
陽電池の逆方向電流の変化の様子を示した図である。

【図６】 図６（ａ）乃至（ｆ）は、従来の太陽電池の
製造方法であって、第１比較例の太陽電池の製造方法を
示す図である。

【図７】 図７（ａ）乃至（ｇ）は、従来の太陽電池の
製造方法であって、第２比較例の太陽電池の製造方法を
示す図である。

【図８】 図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第３実施形
態の太陽電池の製造方法を示す工程図である。

【図９】 図８（ｂ）の工程における半導体基板の表面
を示す図である。

【図１０】 第３実施形態の太陽電池の製造方法におい
て用いる塗布装置を示す図である。

【符号の説明】 １ Ｓｉ基板 ２ ドーパント液 ３ 帯状領域 ４ ｎ＋層 ５ 反射防止膜 ６ Ａｌ電極 ７ Ａｇ電極 ８ Ａｇ電極 ９ ｐ＋拡散層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今中 崇雄 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA02 AA16 CB20 CB30 DA03 GA04 HA03

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｐｎ接合が形成された単結晶または多結
   晶の半導体基板を備える太陽電池において、 上記半導体基板は、平面において、ｐｎ接合が形成され
   た領域と、この領域の周りに位置してｐｎ接合が形成さ
   れていない領域とを備えることを特徴とする太陽電池。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の太陽電池において、 上記半導体基板は、平面において、上記ｐｎ接合が形成
   された領域は、上記半導体基板の外縁から内側に０．０
   ２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の距離に位置する境界の内側
   であることを特徴とする太陽電池。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の太陽電池にお
   いて、 上記半導体基板は、平面において、矩形であることを特
   徴とする太陽電池。
4. 【請求項４】 単結晶または多結晶の半導体基板上に、
   ドーパント液を塗布する工程と、上記ドーパント液のド
   ーパントを、熱処理によって上記半導体基板に拡散させ
   る工程とを備えた太陽電池の製造方法であって、 インクジェット印刷によって、上記ドーパント液を上記
   半導体基板上の所定の領域に塗布することを特徴とする
   太陽電池の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の太陽電池の製造方法に
   おいて、 上記半導体基板はｐ型のＳｉ基板であり、 上記ドーパント液は、ＰＳＧの前駆物質の一部を含む液
   であることを特徴とする太陽電池の製造方法。
6. 【請求項６】 略一列に並んだ複数のノズルを備えたイ
   ンクジェットヘッドと、 基板を支持する基板支持機構と、 上記インクジェットヘッドの複数のノズルが並ぶ方向と
   略直角をなす方向に、上記インクジェットヘッドまたは
   上記基板を移動させて、上記インクジェットヘッドと上
   記基板とを相対的に移動させる移動機構と、 上記基板の上記インクジェットヘッドに対する相対的な
   移動方向に関して、上記インクジェットヘッドよりも上
   流側に設けられて、上記基板の上記インクジェットヘッ
   ドに対する位置および角度を調節する基板調節手段とを
   備えたことを特徴とする太陽電池の製造装置。
7. 【請求項７】 略一列に並んだ複数のノズルを備えたイ
   ンクジェットヘッドと、 基板を支持する基板支持機構と、 上記インクジェットヘッドの複数のノズルが並ぶ方向と
   略直角をなす方向に、上記インクジェットヘッドまたは
   上記基板を移動させて、上記インクジェットヘッドと上
   記基板とを相対的に移動させる移動機構と、 上記基板の上記インクジェットヘッドに対する相対的な
   移動方向に関して、上記インクジェットヘッドよりも上
   流側に設けられて、上記基板の形状を検出する形状検出
   手段と、 上記形状検出手段からの信号に基いて、上記インクジェ
   ットヘッドのノズルの動作を制御するノズル制御手段と
   を備えたことを特徴とする太陽電池の製造装置。
8. 【請求項８】 単結晶または多結晶の半導体基板の表面
   に、ドーパント液に対する親和処理をする工程と、 上記半導体基板の表面に、インクジェット印刷によって
   ドーパント液を塗布する工程と、 上記ドーパント液のドーパントを、熱処理によって上記
   半導体基板に拡散させる工程とを備えることを特徴とす
   る太陽電池の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の太陽電池の製造方法に
   おいて、 上記ドーパント液に対する親和処理は、親和処理溶液を
   用いる湿式であることを特徴とする太陽電池の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の太陽電池の製造方法
    において、 上記親和処理溶液は、硫酸と過酸化水素水の混合液であ
    ることを特徴とする太陽電池の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の太陽電池の製造方
    法において、 上記親和処理溶液は、硫酸と過酸化水素水とを４：１の
    割合で混合してなる混合液であることを特徴とする太陽
    電池の製造方法。