JP2003273382A - Solar cell element - Google Patents

Solar cell element

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JP2003273382A
JP2003273382A JP2002067444A JP2002067444A JP2003273382A JP 2003273382 A JP2003273382 A JP 2003273382A JP 2002067444 A JP2002067444 A JP 2002067444A JP 2002067444 A JP2002067444 A JP 2002067444A JP 2003273382 A JP2003273382 A JP 2003273382A
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JP
Japan
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solar cell
cell element
film
silicon substrate
passivation film
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Pending
Application number
JP2002067444A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Matsubara
康弘 松原
Yuko Fukawa
祐子 府川
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a solar cell of high characteristics at a low cost. <P>SOLUTION: A front surface side of a silicon substrate 1 containing multiple fine projections 2 and one conductive type semiconductor impurities contains reverse conducting semiconductor impurities 3, with a passivation film 5 formed on the front surface. An etching rate of the passivation film 5 is 350 Å/min or below when solution of hydrofluoric acid, containing hydrogen fluoride by 46% at 32°C, hydrofluoric acid:water = 1:2 is used. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池素子に関
し、特に表面に光の反射を防止するための微細な突起が
多数形成された太陽電池素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell element, and more particularly to a solar cell element having a large number of fine projections for preventing light reflection on its surface.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近年
エネルギー消費が増大する中で、そのエネルギー源の確
保が重要視されている。現状ではエネルギーの大部分は
火力発電および原子力発電に依存している。しかしなが
ら、火力発電においては二酸化炭素による地球温暖化の
問題がある。また、原子力発電においては事故時の放射
能汚染の危険性や放射性廃棄物の処理方法などの問題が
指摘されており、長期的な視点では地球環境の問題をは
らんでいる。そのような中、太陽エネルギーを電気エネ
ルギーに直接変換する太陽電池がその無公害性の点から
近年クローズアップされてきており、大量生産の技術や
低コスト化および高効率化の技術の重要性が高まってい
る。
2. Description of the Related Art As energy consumption has increased in recent years, securing an energy source has been emphasized. At present, most of the energy depends on thermal power generation and nuclear power generation. However, thermal power generation has a problem of global warming due to carbon dioxide. In nuclear power generation, problems such as the risk of radioactive contamination at the time of an accident and the method of treating radioactive wastes have been pointed out, and this poses a global environmental problem from a long-term perspective. Under such circumstances, solar cells that directly convert solar energy into electric energy have been highlighted in recent years from the viewpoint of pollution-free, and the importance of mass production technology and cost reduction and efficiency improvement technology has become important. It is rising.

【0003】太陽電池のうち主要なものは使用材料の種
類により結晶系、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に高
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。しかしながら、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%程度までの変換効率が達成され
ている。
Major solar cells are classified into crystalline type, amorphous type, compound type and the like depending on the kind of material used. Of these, most of the currently marketed products 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 an advantage that it is easy to achieve high efficiency because the quality of the substrate is good, but has a disadvantage that the manufacturing cost of the substrate is high. On the other hand, the polycrystalline silicon solar cell has a weak point that it is difficult to achieve high efficiency due to poor substrate quality, but has an advantage that it can be manufactured at low cost. However, recently, the conversion efficiency up to about 18% has been achieved at the research level due to the improvement of the quality of the polycrystalline silicon substrate and the progress of the cell technology.

【0004】一方、量産レベルの多結晶シリコン太陽電
池は従来より低コストであったために市場に流通してき
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, mass-produced polycrystalline silicon solar cells have been distributed in the market because they are lower in cost than before, but the demand has been increasing in recent years due to environmental problems, and the cost is lower and High conversion efficiency has come to be required.

【0005】図7を用いて従来のシリコン太陽電池の製
造工程を説明する。まず、図7(a)のようにシリコン
基板1を準備する。そして、図7(b)に示すようにシ
リコン基板1をn型不純物雰囲気中で熱処理などして、
シリコン基板1の表面近傍全面に一定の深さまでn型不
純物を拡散させてn型を呈する拡散層3を形成する。次
に図7(c)に示すように、シリコン基板1の表面にC
VD装置などでパッシベ−ション膜5を形成する。ま
た、拡散層3を分離した後、さらに図7(d)に示すよ
うに、シリコン基板1の表面に銀ペーストを、裏面には
アルミペーストおよび銀ペーストをスクリーン印刷して
焼成することにより表面電極6および裏面電極7が同時
に形成される。最後に、各電極が形成されたシリコン基
板1をはんだ槽に浸漬して受光面電極、および裏面の銀
電極にはんだをコーティングしてはんだ層を形成する。
The manufacturing process of a conventional silicon solar cell will be described with reference to FIG. First, the silicon substrate 1 is prepared as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 7B, the silicon substrate 1 is heat-treated in an n-type impurity atmosphere,
An n-type impurity is diffused to a constant depth all over the surface of the silicon substrate 1 to form an n-type diffusion layer 3. Next, as shown in FIG. 7C, C is formed on the surface of the silicon substrate 1.
The passivation film 5 is formed by a VD device or the like. After the diffusion layer 3 is separated, as shown in FIG. 7D, a silver paste is screen-printed on the front surface of the silicon substrate 1, and an aluminum paste and a silver paste are screen-printed on the back surface of the silicon substrate 1, and the front surface electrodes are baked. 6 and the back electrode 7 are formed at the same time. Finally, the silicon substrate 1 on which each electrode is formed is dipped in a solder bath to coat the light-receiving surface electrode and the silver electrode on the back surface with solder to form a solder layer.

【0006】ここで、拡散層3を作製するn型不純物の
拡散工程において、不純物濃度を下げることによって高
い光発生電力を得ることができる。拡散される不純物濃
度は、4探針法でシート抵抗として測定されるが、不純
物濃度が減少してシート抵抗が増大することで高い発生
電流および電圧を得ることができることがわかってい
る。しかし、パッシベ−ション膜の上から直接ペースト
材料をスクリーンプリントして焼成することによって電
極を形成するいわゆるファイヤースルーの方法では、
0.3〜0.5μm程度の浅い拡散層を設けたシリコン
基板表面に形成したパッシベ−ション膜材料を安定して
溶融させることが難しい。この場合、半導体接合を破壊
してしまうことがあり、そうなると太陽電池特性の曲線
因子を低下させるという問題がある。
Here, in the step of diffusing the n-type impurities for forming the diffusion layer 3, it is possible to obtain high light-generated power by lowering the impurity concentration. The diffused impurity concentration is measured as a sheet resistance by the 4-probe method, but it is known that a high generated current and voltage can be obtained by decreasing the impurity concentration and increasing the sheet resistance. However, in the so-called fire-through method in which an electrode is formed by screen-printing and firing a paste material directly on the passivation film,
It is difficult to stably melt the passivation film material formed on the surface of the silicon substrate provided with the shallow diffusion layer of about 0.3 to 0.5 μm. In this case, the semiconductor junction may be destroyed, which causes a problem of decreasing the fill factor of the solar cell characteristics.

【0007】また、高特性化の別の方法として、パッシ
ベ−ション技術がある。これは表面およびバルクのパッ
シベ−ションに大別される。前述したように特に多結晶
型シリコン太陽電池は単結晶型シリコン太陽電池と比較
し、基板品質が劣るため高効率化が難しいという問題が
ある。そこで多結晶型シリコン太陽電池では、バルクパ
ッシベ−ションが重要となる。水素を含有したパッシベ
−ション膜を表面に形成することによって、バルクパッ
シベ−ション効果を得るということが、従来より行われ
てきた。これはパッシベ−ション膜に含有された水素を
基板内に拡散させるというものである。ここで拡散の概
念として、膜中の不純物含有濃度が高くなるほどより拡
散効果は高くなるし、拡散温度が高いほど拡散効果は高
くなる。つまり、太陽電池に使われるパッシベ−ション
膜の成膜時に水素含有量を増やし、成膜温度を上げる条
件にすることが太陽電池の高特性化につながる。これは
パッシベ−ション膜の成膜温度を上げたり、ガス条件を
変更したり、RFパワーを変更するなど、成膜の諸条件
を特定値に設定することにより実現できる。しかし、こ
の条件にするとパッシベ−ション膜のエッチング速度が
遅くなるという問題点がある。この方法に上記ファイヤ
ースルーの方法を組み合わせると、エッチング速度が遅
くなったことにより、電極形成時にパッシベ−ション膜
材料が従来より溶融しにくくなるため、電極形成温度を
上げたり、形成時間を延ばすなど、従来より過酷な条件
で電極を形成することにより、電極とシリコンのコンタ
クトをとる。つまり半導体接合を破壊せずにパッシベ−
ション膜材料を溶融させ、良好なコンタクトを取るとい
うことがさらに難しくなる。
As another method for improving the characteristics, there is a passivation technique. This is roughly classified into surface and bulk passivation. As described above, the polycrystalline silicon solar cell is inferior to the single crystal silicon solar cell in quality of the substrate, and thus there is a problem that it is difficult to achieve high efficiency. Therefore, bulk passivation is important in polycrystalline silicon solar cells. It has been conventionally performed that a bulk passivation effect is obtained by forming a passivation film containing hydrogen on the surface. This is to diffuse the hydrogen contained in the passivation film into the substrate. Here, as the concept of diffusion, the higher the impurity concentration in the film, the higher the diffusion effect, and the higher the diffusion temperature, the higher the diffusion effect. That is, increasing the hydrogen content during film formation of a passivation film used for a solar cell and raising the film formation temperature lead to higher characteristics of the solar cell. This can be realized by setting various deposition conditions such as raising the deposition temperature of the passivation film, changing gas conditions, and changing RF power. However, under these conditions, there is a problem that the etching rate of the passivation film becomes slow. When this method is combined with the above-mentioned fire-through method, the passivation film material becomes more difficult to melt than before when the electrode is formed due to the slow etching rate, so that the electrode forming temperature is raised, the forming time is extended, etc. , The electrodes are contacted with silicon by forming the electrodes under more severe conditions than before. In other words, without breaking the semiconductor junction,
It becomes even more difficult to melt the ionization film material and make good contact.

【0008】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、高特性が得られる太陽電池を
安価に製造することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to inexpensively manufacture a solar cell having high characteristics.

【0009】[0009]

【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に係る太陽電池素子は、微細な突起を多数
有し、一導電型半導体不純物を含有するシリコン基板の
表面側に逆導電型半導体不純物を含有させると共に、表
面にパッシベ−ション膜を形成した太陽電池素子におい
て、前記パッシベ−ション膜における32℃のフッ化水
素46%含有のフッ化水素酸:水=1:2の水溶液を用
いたときのエッチングレートが350Å/min以下で
あることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a solar cell element according to a first aspect of the present invention has a large number of fine protrusions and is provided on the surface side of a silicon substrate containing one conductivity type semiconductor impurity. A solar cell element containing a conductive semiconductor impurity and a passivation film formed on the surface thereof, wherein the passivation film contains hydrofluoric acid containing 32% of hydrogen fluoride of 46%: water = 1: 2. The etching rate when an aqueous solution is used is 350 Å / min or less.

【0010】上記太陽電池素子では、前記パッシベーシ
ョン膜の水素含有濃度が1×1022〜1×1023ato
ms/cm3であることが望ましい。
In the above solar cell element, the hydrogen content of the passivation film is 1 × 10 22 to 1 × 10 23 ato.
It is preferably ms / cm 3 .

【0011】また、上記太陽電池素子では、前記パッシ
ベーション膜が窒化珪素膜であることが望ましい。
Further, in the above solar cell element, the passivation film is preferably a silicon nitride film.

【0012】また、上記太陽電池素子では、前記窒化珪
素膜が反射防止膜を兼ねており、その屈折率が1.8〜
2.6、厚みが50〜1200Åであることが望まし
い。
Further, in the above solar cell element, the silicon nitride film also serves as an antireflection film, and its refractive index is 1.8 to.
2.6, it is desirable that the thickness is 50 to 1200Å.

【0013】また、上記太陽電池素子では、前記微細な
突起の幅が2μm以下であることが望ましい。
Further, in the above solar cell element, it is desirable that the width of the fine protrusion is 2 μm or less.

【0014】また、上記太陽電池素子では、前記微細な
突起の高さが2μm以下であることが望ましい。
Further, in the above solar cell element, it is desirable that the height of the fine protrusions is 2 μm or less.

【0015】また、上記太陽電池素子では、前記微細な
突起のアスペクト比が0.1〜2であることが望まし
い。
Further, in the above solar cell element, it is desirable that the aspect ratio of the fine protrusions is 0.1 to 2.

【0016】また、上記太陽電池素子では、前記微細な
突起の裾部分に点欠陥が存在することが望ましい。
Further, in the above solar cell element, it is desirable that point defects exist in the skirt portion of the fine projections.

【0017】また、上記太陽電池素子では、前記シリコ
ン基板の表面のシート抵抗が60〜300Ω/□である
ことが望ましい。
Further, in the above solar cell element, it is desirable that the sheet resistance of the surface of the silicon substrate is 60 to 300 Ω / □.

【0018】また、上記太陽電池素子では、前記シリコ
ン基板が多結晶シリコンからなることが望ましい。
Further, in the above solar cell element, it is desirable that the silicon substrate is made of polycrystalline silicon.

【0019】[0019]

【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は本発明に係る一実施
形態を示す太陽電池セルの構造である。図1において1
はシリコン基板、2は微細な突起、3は受光面側不純物
拡散層、4は裏面側不純物拡散層(BSF)、5は表面
パッシベーション膜、6は表面電極、7は裏面電極を示
している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a structure of a solar battery cell showing an embodiment according to the present invention. 1 in FIG.
Is a silicon substrate, 2 is a fine protrusion, 3 is a light receiving surface side impurity diffusion layer, 4 is a back surface side impurity diffusion layer (BSF), 5 is a front surface passivation film, 6 is a front surface electrode, and 7 is a back surface electrode.

【0020】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1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×
10cm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 1 may be either p-type or n-type. In the case of single crystal silicon, it is formed by a pulling method, and in the case of polycrystalline silicon, it is formed by a casting method. Polycrystalline silicon can be mass-produced and is extremely advantageous over single crystal silicon in terms of manufacturing cost. The ingot formed by the pulling method or the casting method is sliced to a thickness of about 300 μm and cut into 10 cm ×
A silicon substrate is obtained by cutting into a size of about 10 cm or 15 cm × 15 cm.

【0021】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突起2を形
成する。
On the surface side of the silicon substrate 1, fine projections 2 are formed in order to effectively take in the incident light without reflecting it.

【0022】シリコン基板1を用いて太陽電池素子を形
成する場合に、基板1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、表面に微細な突起
2(凹凸)が形成され、基板1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 the silicon substrate 1, when the surface of the substrate 1 is etched with an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide, fine projections 2 (unevenness) are formed on the surface, and The reflection on the surface can be reduced to some extent.

【0023】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表面に均一に形成する
ことができるものの、多結晶シリコン基板で太陽電池素
子を形成する場合、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、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 plane orientation of (100) is used, a pyramid structure called a texture structure can be uniformly formed on the substrate surface by such a method, but a polycrystalline silicon substrate is used. When forming a solar cell element, there is a problem that the pyramid structure cannot be formed uniformly because the etching with the alkaline aqueous solution depends on the crystal plane orientation, and therefore the overall reflectance cannot be effectively reduced.

【0024】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1
の表面に微細な突起2を反応性イオンエッチング(Reac
tiveIon Etching)法で形成することが望ましい。この
方法によると、多結晶シリコンにおける不規則な結晶の
面方位に左右されることなく、微細な突起2を均一に形
成することができ、特に多結晶シリコンを用いた太陽電
池素子においては、反射率をより効果的に低減すること
ができるようになる。
In order to solve such a problem, when the solar cell element is formed of a polycrystalline silicon substrate, the substrate 1
Reactive ion etching (Reac
It is desirable to form by the tiveion etching method. According to this method, the fine protrusions 2 can be uniformly formed without being influenced by the plane orientation of the irregular crystal in the polycrystalline silicon, and particularly in the solar cell element using the polycrystalline silicon, The rate can be reduced more effectively.

【0025】すなわち、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
により基板表面をエッチングするものである。一般的に
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。両図における装
置では、真空ポンプ12で真空引きしたチャンバー内に
マスフローコントローラー8を通してガスを導入し、圧
力調整器11で一定圧力に保持して、チャンバー内のR
F電極10にRF電力を印加することでプラズマを発生
させてエッチングする。一般的に、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
法を反応性イオンエッチング法と呼んでいる。似た方法
にプラズマエッチングなどがあるが、基本的にプラズマ
発生の原理は同様であり、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により変化さ
せたものである。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
において、基板表面に欠陥を伴う凹凸を形成した太陽電
池素子に対して有効である。本発明では例えば酸素(O
2)を10sccm、SF6を80sccm流しながら、
反応圧力7Pa、プラズマを発生させるRFパワー80
0Wで5分間エッチングを行った。これによりシリコン
基板1の表面には微細な突起2(凹凸構造)が形成され
る。
That is, a gas is introduced into a vacuumed chamber, the pressure is maintained at a constant pressure, and RF power is applied to an electrode provided in the chamber to generate plasma, which is the active species generated. The substrate surface is etched by the action of ions and radicals. This method, commonly referred to as the reactive ion etching (RIE) method, is shown in FIGS. In the apparatus shown in both figures, gas is introduced into the chamber evacuated by the vacuum pump 12 through the mass flow controller 8 and kept at a constant pressure by the pressure regulator 11, and the R in the chamber is kept constant.
By applying RF power to the F electrode 10, plasma is generated and etching is performed. Generally, a method of increasing the effect of ions on etching among the generated active species is called a reactive ion etching method. Although a similar method includes plasma etching and the like, the principle of plasma generation is basically the same, and the distribution of the types of active species acting on the substrate is changed by the chamber structure or the electrode structure. Therefore, the present invention is effective not only in the reactive ion etching method but also in a wide range of plasma etching methods in general for a solar cell element having irregularities with defects on the substrate surface. In the present invention, for example, oxygen (O
2 ) at 10 sccm and SF 6 at 80 sccm,
Reaction pressure 7 Pa, RF power 80 for generating plasma
Etching was performed at 0 W for 5 minutes. As a result, fine protrusions 2 (uneven structure) are formed on the surface of the silicon substrate 1.

【0026】この微細な突起2は円錐形もしくはそれが
連なったような形状を呈し、RIE法でガス濃度もしく
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。この微細な突起2の幅と高さ
はそれぞれ2μm以下に形成することが望ましい。2μ
m以上にすると、後述する拡散により、凸部全体をn層
にすることができなくなるからである。この微細な突起
2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、1μm以下
が好適である。この微細突起2のアスペクト比(凹凸部
の高さ/幅)は0.1〜2であることが望ましい。この
アスペクト比が0.1以下の場合は、例えば波長500
〜1000nmの光の平均反射率が25%程度であり、
半導体基板1表面での反射率が大きくなる。また、この
アスペクト比が2以上の場合、製造過程で微細な突起2
が破損し、太陽電池素子を形成した場合にリーク電流が
多くなって良好な出力特性が得られない。
The fine projections 2 have a conical shape or a shape in which they are continuous, and the size thereof can be changed by controlling the gas concentration or etching time by the RIE method. It is desirable that the width and height of each of the fine protrusions 2 be 2 μm or less. 2μ
This is because if the thickness is more than m, the entire convex portion cannot be made into the n-layer due to diffusion described later. In order to form the fine projections 2 uniformly and accurately with controllability over the entire necessary portion of the silicon substrate 1, 1 μm or less is preferable. The aspect ratio (height / width of the uneven portion) of the fine protrusions 2 is preferably 0.1 to 2. When the aspect ratio is 0.1 or less, for example, a wavelength of 500
The average reflectance of light of ˜1000 nm is about 25%,
The reflectance on the surface of the semiconductor substrate 1 increases. If the aspect ratio is 2 or more, fine projections 2
Is damaged, and when a solar cell element is formed, the leak current increases and good output characteristics cannot be obtained.

【0027】シリコン基板1の表面側には、不純物拡散
層3が形成されている。この不純物拡散層3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、POC
3を用いた気相拡散法、P25を用いた塗布拡散法、
および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3は0.3〜0.5μm程度の深さに形成され
る。
An impurity diffusion layer 3 is formed on the surface side of the silicon substrate 1. The impurity diffusion layer 3 is provided to form a semiconductor junction in the silicon substrate 1. For example, when diffusing n-type impurities, POC is used.
vapor diffusion method using l 3 , coating diffusion method using P 2 O 5 ,
And P + ions are directly diffused by an ion implantation method or the like. The layer 3 containing the semiconductor impurities of the opposite conductivity type is formed to 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、パッシ
ベーション膜5が形成されている。一方、多結晶シリコ
ン太陽電池の高効率化のためには、多結晶シリコンに水
素を導入し、結晶欠陥や不純物をパッシベーションする
技術が不可欠である。これは、水素が結晶欠陥や不純物
と相互作用して、バンドギャップ中の準位を伝導帯や荷
電子帯の近くや中に移動させるものである。このパッシ
ベーション効果については、シリコン基板表面に生成さ
れた点欠陥により水素の拡散が助長されることが知られ
ている(たとえばSolar Energy Materials and Solar C
ells 41 / 42 (1996) 159-169のHydrogen in silicon:
A discussion of diffusion and passivation mechanis
ms(シリコン中の水素:拡散とパッシベーションのメカ
ニズムの検討)参照)。先に述べた反応性イオンエッチ
ング法は、シリコン基板表面の反射率を効果的に低減で
きると同時に、この点欠陥を積極的且つ効果的に生成で
きる。
A passivation film 5 is formed on the surface side of the silicon substrate 1. On the other hand, in order to increase the efficiency of polycrystalline silicon solar cells, a technique of introducing hydrogen into polycrystalline silicon to passivate crystal defects and impurities is indispensable. In this, hydrogen interacts with crystal defects and impurities to move the level in the band gap near or in the conduction band or valence band. Regarding the passivation effect, it is known that point defects generated on the surface of the silicon substrate promote the diffusion of hydrogen (for example, Solar Energy Materials and Solar C
ells 41/42 (1996) 159-169 Hydrogen in silicon:
A discussion of diffusion and passivation mechanis
ms (hydrogen in silicon: consideration of diffusion and passivation mechanism)). The reactive ion etching method described above can effectively reduce the reflectance of the surface of the silicon substrate, and at the same time, positively and effectively generate this point defect.

【0029】表面の突起2(凹凸形状)を2.0μm以
下と微細にすることにより、突起2の上部領域では両側
からリンの拡散が進行する。リンが拡散される深さが約
0.4μm程度であるため、微細な突起2の上部ではヤ
マ全てがn型となる。そのため、突起2の上部では不純
物濃度が上がって抵抗が下がる。
By making the protrusions 2 (irregularities) on the surface as fine as 2.0 μm or less, the diffusion of phosphorus proceeds from both sides in the upper region of the protrusions 2. Since the depth to which phosphorus is diffused is about 0.4 μm, the entire upper part of the fine protrusion 2 is of n-type. Therefore, the impurity concentration increases and the resistance decreases in the upper portion of the protrusion 2.

【0030】また、銀ペーストの印刷焼成で形成された
表面電極とシリコン界面の断面TEM像を図4に示す。
突起2(凹凸)の下部(谷部)15にフリットが溜まっ
て空間16が存在するのに対し、突起2(凹凸)の上部
17では電極材料(銀)が接している。この銀が接して
いる突起2の上部17には、リンが高濃度に拡散されて
いるため、従来よりも高温で形成したエッチングレート
の遅いパッシベ−ション膜5にファイヤースルーの方法
を行っても接合破壊がおきにくく、銀とシリコンの接触
抵抗を大きく低減することもできる。つまり、表面に微
細な突起2を多数形成することで、シート抵抗を増大さ
せても高特性の太陽電池を安価に製造することが可能と
なる。
FIG. 4 shows a cross-sectional TEM image of the interface between the surface electrode and the silicon formed by printing and baking the silver paste.
While the frit is accumulated in the lower portion (valley portion) 15 of the protrusion 2 (unevenness) and the space 16 exists, the electrode material (silver) is in contact with the upper portion 17 of the protrusion 2 (unevenness). Since phosphorus is diffused at a high concentration in the upper portion 17 of the protrusion 2 in contact with silver, even if the pass-through film 5 formed at a higher temperature than the conventional one and having a slower etching rate is subjected to the fire through method. It is unlikely that the junction will break, and the contact resistance between silver and silicon can be greatly reduced. That is, by forming a large number of fine protrusions 2 on the surface, it becomes possible to inexpensively manufacture a solar cell with high characteristics even if the sheet resistance is increased.

【0031】そして、さらに高効率化するためにシリコ
ン基板1の表面を反応性イオンエッチング法および類似
のドライエッチング法で粗面状にする際に、シリコン基
板1表面の主に凹部にダメージ(点欠陥)が残るような
エッチング条件で突起2を形成した後、プラズマCVD
法で、膜中水素濃度が1.0×1022〜1.0×10 23
atoms/cm3である窒化珪素膜をパッシベーショ
ン膜兼反射防止膜として形成する。
Then, in order to further improve the efficiency,
The surface of the substrate 1 is made by the reactive ion etching method and the like.
When using the dry etching method of
Damage (point defects) remains mainly in the recesses on the surface of plate 1.
After forming the protrusion 2 under etching conditions, plasma CVD
Method, the hydrogen concentration in the film is 1.0 × 10twenty two~ 1.0 x 10 twenty three
atoms / cm3The silicon nitride film that is
It is also formed as an anti-reflection film.

【0032】また、その窒化珪素膜をプラズマCVD法
で形成する際に、形成後の膜の屈折率が1.8〜2.
6、膜厚が50〜1200Åになるような条件で形成す
る。また、従来32℃のフッ化水素46%含有のフッ化
水素酸:水=1:2の水溶液を用いたときのエッチング
レートが400Å/minであったパッシベ−ション膜
5を、32℃のフッ化水素46%含有のフッ化水素酸:
水=1:2の水溶液を用いたときのエッチングレートが
350Å/min以下になるようにコントロールして形
成することによってさらに高特性の実現が可能になる。
このような膜は例えば従来より成膜温度を50〜300
℃程度あげることによって実現できる。尚、この方法は
一例であって、これに制限されるものではない。前述し
たようにガス条件を変更したり、RFパワーを変更す
る、もしくは温度を含めた各条件を組み合わせるなど、
成膜の諸条件を特定値に設定することにより実現でき
る。上記屈折率、膜厚、エッチングレートの条件の組み
合わせにより、高特性を実現できる。
When the silicon nitride film is formed by the plasma CVD method, the refractive index of the formed film is 1.8 to 2.
6. The film is formed under the condition that the film thickness is 50 to 1200Å. In addition, the passivation film 5 having an etching rate of 400 Å / min when an aqueous solution of hydrofluoric acid containing 46% hydrogen fluoride: water = 1: 2 was used at 32 ° C. at a 32 ° C. Hydrofluoric acid containing 46% hydrogen fluoride:
By controlling the etching rate to be 350 Å / min or less when an aqueous solution of water = 1: 2 is used, higher characteristics can be realized.
Such a film has a film-forming temperature of, for example, 50 to 300 conventionally.
It can be realized by raising the temperature by about ℃. Note that this method is an example, and the present invention is not limited to this. As mentioned above, changing the gas conditions, changing the RF power, combining each condition including temperature, etc.
It can be realized by setting various conditions for film formation to specific values. High characteristics can be realized by combining the conditions of the above refractive index, film thickness, and etching rate.

【0033】このパッシベーション膜5は、先に形成さ
れた突起2(凹凸構造)の主に下部(凹部)に生成され
る点欠陥を介して、膜中水素の拡散が助長され、バルク
中の不純物や結晶欠陥のパッシベーションをより有効に
するために設けると同時に、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
に取り込む反射防止膜として設ける。このパッシベーシ
ョン膜5は、例えばプラズマCVD法で形成されるが、
パッシベーション膜と反射防止膜を同時に兼ねることの
できる窒化珪素膜が適しており、成膜時の反応ガス比等
で膜中の水素濃度が1.0×1022〜1.0×1023
toms/cm3となるように形成される。この膜中水
素濃度が1.0×1022atoms/cm3以下の場
合、パッシベーション効果が不充分となって特性の低下
をもたらす。また、膜中水素濃度が1.0×1023at
oms/cm3以上となっても、より大きなパッシベー
ション効果にはつながらず、成膜時の反応ガス使用量が
増加したり、成膜条件の制御が困難となるなど、生産性
の低下をもたらす。
In the passivation film 5, diffusion of hydrogen in the film is promoted through the point defects generated mainly in the lower portion (recess) of the protrusion 2 (concavo-convex structure) previously formed, and impurities in the bulk are impaired. It is provided as an antireflection film for preventing the light from being reflected on the surface of the silicon substrate 1 and effectively taking in the light into the silicon substrate 1 at the same time as providing it for more effective passivation of crystal defects. The passivation film 5 is formed by, for example, a plasma CVD method,
A silicon nitride film that can simultaneously serve as a passivation film and an antireflection film is suitable, and the hydrogen concentration in the film is 1.0 × 10 22 to 1.0 × 10 23 a depending on the reaction gas ratio during film formation.
It is formed to have a thickness of toms / cm 3 . When the hydrogen concentration in the film is 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 or less, the passivation effect becomes insufficient and the characteristics are deteriorated. In addition, the hydrogen concentration in the film is 1.0 × 10 23 at
Even if it is oms / cm 3 or more, it does not lead to a larger passivation effect, resulting in a decrease in productivity such as an increase in the amount of reaction gas used during film formation and difficulty in controlling film formation conditions.

【0034】また、一般に、反射防止膜(パッシベーシ
ョン膜)の屈折率をn、膜厚をdとすると、太陽電池の
周辺物質の屈折率をn0、シリコン基板の屈折率をn1
入射光の波長をλとした場合、n2=n0・n1および4
nd=λとなるような反射防止膜を形成することが望ま
しい。シリコン基板1の屈折率は3.5程度であり、太
陽電池素子周辺が空気(n0=1)で覆われている場合
は、反射防止膜5の屈折率は1.8〜2.2程度、膜厚
は600〜900Å程度がよい。
Further, generally, when the refractive index of the antireflection film (passivation film) is n and the film thickness is d, the refractive index of the peripheral material of the solar cell is n 0 , the refractive index of the silicon substrate is n 1 ,
If the wavelength of the incident light is λ, then n 2 = n 0 · n 1 and 4
It is desirable to form an antireflection film such that nd = λ. The refractive index of the silicon substrate 1 is about 3.5, and when the periphery of the solar cell element is covered with air (n 0 = 1), the refractive index of the antireflection film 5 is about 1.8 to 2.2. The film thickness is preferably about 600 to 900Å.

【0035】また、太陽電池素子をモジュール構造にし
た場合を考えると、一般に太陽電池素子上にガラスとエ
チレンビニルアセテート等の樹脂充填材が貼り付けら
れ、入射光はこれらを介して太陽電池素子に吸収される
ことになる。このガラスと充填材の屈折率は1.5程度
であるため、太陽電池素子の反射防止膜の屈折率は2.
2〜2.6程度がよい。さらに、通常32℃のフッ化水
素46%含有のフッ化水素酸:水=1:2の水溶液を用
いたときのエッチングレートが400Å/minであっ
たパッシベ−ション膜を、そのレートが350Å/mi
n以下になるようにコントロールして形成することによ
ってさらに高特性の実現が可能になった。
Considering the case where the solar cell element has a module structure, generally, glass and a resin filler such as ethylene vinyl acetate are pasted on the solar cell element, and incident light passes through these to the solar cell element. Will be absorbed. Since the glass and the filler have a refractive index of about 1.5, the antireflection film of the solar cell element has a refractive index of 2.
About 2 to 2.6 is preferable. Furthermore, a passivation film having an etching rate of 400 Å / min when an aqueous solution of hydrofluoric acid containing 46% hydrogen fluoride at a temperature of 32 ° C.:water=1:2 was used. mi
By controlling and forming so as to be n or less, higher characteristics can be realized.

【0036】なお、本発明に係るようなシリコン基板1
の表面を粗面状にした場合は、シリコン基板1の表面自
体で反射防止効果が得られることから、反射防止膜の膜
厚を薄くしても充分な反射防止効果を得ることができ、
膜厚は50Åまで薄くしても特性低下をもたらすことは
ない。また、膜厚を900Å以上にした場合も同様に、
表面を粗面状にしない場合に比べて反射防止効果の低下
は少なく、1200Å程度まで大きな特性低下をもたら
すことはない。
The silicon substrate 1 according to the present invention
When the surface of is made rough, the antireflection effect can be obtained on the surface of the silicon substrate 1 itself, and thus a sufficient antireflection effect can be obtained even if the thickness of the antireflection film is reduced.
Even if the film thickness is reduced to 50Å, the characteristics will not be deteriorated. Similarly, when the film thickness is 900 Å or more,
Compared to the case where the surface is not roughened, the antireflection effect is less deteriorated and the characteristics are not significantly deteriorated up to about 1200 Å.

【0037】したがって、パッシベーション膜5の反射
防止膜としての効果も考慮すると、屈折率1.8〜2.
6、膜厚50〜1200Åとなるパッシベーション膜を
形成する必要がある。さらに、エッチングレートを35
0Å/min以下にするためには、パッシベーション膜
5の成膜温度は350〜600℃であることが必要であ
る。成膜温度が350℃以下の場合は、シリコン基板1
中への水素の拡散速度が不充分であるため、パッシベー
ション効果が低く、充分な特性向上が得られない。ま
た、成膜温度が600℃以上の場合は、成膜時のシリコ
ン基板1の熱による反りが大きく、成膜分布が不均一に
なる、反りによる歪でシリコン基板1が割れやすくなる
などの不具合を生じる。
Therefore, considering the effect of the passivation film 5 as an antireflection film, the refractive index of 1.8-2.
6. It is necessary to form a passivation film having a film thickness of 50 to 1200Å. Furthermore, the etching rate is set to 35
In order to achieve 0 Å / min or less, the film formation temperature of the passivation film 5 needs to be 350 to 600 ° C. If the film forming temperature is 350 ° C. or lower, the silicon substrate 1
Since the diffusion rate of hydrogen into the inside is insufficient, the passivation effect is low and sufficient improvement in characteristics cannot be obtained. Further, when the film forming temperature is 600 ° C. or higher, the warp due to heat of the silicon substrate 1 during film forming is large, the film forming distribution becomes nonuniform, and the silicon substrate 1 is easily cracked due to the warp distortion. Cause

【0038】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4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4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。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4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。
On the back surface side of the silicon substrate 1, it is desirable to form a layer 4 in which one conductivity type semiconductor impurity is diffused at a high concentration. The layer 4 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 recombination of carriers near the back surface of the silicon substrate 1. is there. That is, as a result of the carriers generated near the back surface of the silicon substrate 1 being accelerated by this electric field, electric power is effectively taken out, the photosensitivity particularly at long wavelengths is increased, and the deterioration of solar cell characteristics at high temperatures is reduced. it can. The sheet resistance on the back surface side of the silicon substrate 1 on which the layer 4 in which the one-conductivity-type semiconductor impurity is diffused at a high concentration is formed is 15Ω /
□ It will be about.

【0039】シリコン基板1の表面側および裏面側に
は、表面電極6および裏面電極7が形成されている。こ
の表面電極6および裏面電極7は主にAg粉、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プ
リントして焼成し、その上に半田層を形成する。表面電
極6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本のバスバー電極で
構成される。裏面電極7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本のバスバー電極で構成される。また、高特性化のた
めに裏面に銀を主成分とした取り出し用電極と、取り出
し用電極以外のほぼ全面にアルミニウムを主成分とした
集電用電極を形成してもよい。その際には一導電型半導
体不純物が高濃度に拡散された層4を電極形成前に形成
しなくてもよい。
A front surface electrode 6 and a back surface electrode 7 are formed on the front surface side and the back surface side of the silicon substrate 1. The front surface electrode 6 and the back surface electrode 7 are formed by screen-printing an Ag paste mainly composed of Ag powder, a binder, a frit, etc. and firing it to form a solder layer thereon. The surface electrodes 6 have a width of about 200 μm and a pitch of 3 mm, for example.
It is composed of a large number of finger electrodes formed to some extent and two bus bar electrodes that connect the large number of finger electrodes to each other. The back surface electrode 7 is composed of, for example, a large number of finger electrodes formed to have a width of about 300 μm and a pitch of about 5 mm, and two bus bar electrodes that connect the large number of finger electrodes to each other. Further, in order to improve the characteristics, an extraction electrode containing silver as a main component may be formed on the back surface, and a current collecting electrode containing aluminum as a main component may be formed on almost the entire surface except the extraction electrode. In that case, it is not necessary to form the layer 4 in which the one-conductivity-type semiconductor impurity is diffused at a high concentration before forming the electrodes.

【0040】[0040]

【実施例】厚みが300μmで、比抵抗が1.5Ω・c
mの15cm×15cm角の多結晶シリコンから成る基
板をHNO3:HF=7:1の溶液に浸漬して、片面1
5μmエッチングした後、酸素(O2)を10scc
m、六フッ化硫黄(SF6)を80sccm流しなが
ら、反応圧力7Pa、RFパワー800WでRIE法で
基板表面に微細な凹凸構造を形成した。次に、シリコン
基板の表面部のシート抵抗が80Ω/□となるようにリ
ン(P)を拡散した。次に、シリコン基板の裏面側にア
ルミニウム(Al)ペーストをスクリーン印刷して75
0℃の温度で焼成した。このシリコン基板の裏面側のシ
ート抵抗は15Ω/□であった。次に、シリコン基板の
表面側に、プラズマCVD法で窒化珪素膜を形成した。
この窒化珪素膜は、ガス条件等を振って、含有水素濃度
を変えた5種類の成膜を行った。その際、屈折率は2.
0〜2.4、膜厚は800〜900Åとなる条件で形成
し、成膜温度は500℃とした。その後、シリコン基板
の表裏両面に印刷、焼成法で銀(Ag)を被着して電極
を形成し、半田ディップ法で電極表面に半田層を形成し
て太陽電池素子を形成した。
[Example] A thickness of 300 μm and a specific resistance of 1.5 Ω · c
A substrate made of polycrystalline silicon measuring 15 cm × 15 cm square of m was dipped in a solution of HNO 3 : HF = 7: 1, and one side was
After etching 5 μm, oxygen (O 2 ) is added at 10 scc
m, sulfur hexafluoride (SF 6 ) was flowed at 80 sccm, and a fine uneven structure was formed on the substrate surface by the RIE method at a reaction pressure of 7 Pa and an RF power of 800 W. Next, phosphorus (P) was diffused so that the sheet resistance of the surface portion of the silicon substrate was 80Ω / □. Next, screen print aluminum (Al) paste on the back side of the silicon substrate, and
It was calcined at a temperature of 0 ° C. The sheet resistance on the back surface side of this silicon substrate was 15 Ω / □. Next, a silicon nitride film was formed on the surface side of the silicon substrate by the plasma CVD method.
This silicon nitride film was formed into five types by changing the content hydrogen concentration by changing the gas conditions and the like. At that time, the refractive index is 2.
The film was formed under the conditions of 0 to 2.4 and the film thickness of 800 to 900Å, and the film forming temperature was 500 ° C. Then, silver (Ag) was deposited on both front and back surfaces of the silicon substrate by a printing method to form an electrode, and a solder layer was formed on the electrode surface by a solder dipping method to form a solar cell element.

【0041】作成した各セルのパッシベ−ション膜にお
ける32℃のフッ化水素46%含有のフッ化水素酸:水
=1:2の水溶液を用いたときのエッチング速度と特性
の関係を図5に示す。エッチングレートが、450Å/
minのとき14.21%であった変換効率がエッチン
グレートの低下に伴い向上し、エッチング速度が350
Å/min以下のとき14.5%を超える特性を示す。
エッチングレートと変換効率の明らかな相関が見られ
る。つまり32℃のフッ化水素46%含有のフッ化水素
酸:水=1:2の水溶液を用いたときのパッシベ−ショ
ン膜のエッチング速度が450Å/min以下のときに
電気特性は向上する。
FIG. 5 shows the relationship between the etching rate and the characteristics when an aqueous solution of hydrofluoric acid: water = 1: 2 containing 46% hydrogen fluoride at 32 ° C. was used in the passivation film of each cell prepared. Show. Etching rate is 450Å /
The conversion efficiency, which was 14.21% at the time of min, was improved with the decrease of the etching rate, and the etching rate was 350.
When it is less than Å / min, it shows a characteristic exceeding 14.5%.
There is a clear correlation between etching rate and conversion efficiency. That is, when the etching rate of the passivation film when an aqueous solution of hydrofluoric acid containing 46% hydrogen fluoride at 32 ° C.:water=1:2 is used is 450 Å / min or less, the electrical characteristics are improved.

【0042】また、作製した各セルの窒化珪素膜中の水
素濃度と電気特性との関係を図6に示す。なお、窒化珪
素膜中の水素濃度は二次イオン質量分析法で測定した。
また、膜厚および屈折率はエリプソメーターで測定し
た。
FIG. 6 shows the relationship between the hydrogen concentration in the silicon nitride film of each manufactured cell and the electrical characteristics. The hydrogen concentration in the silicon nitride film was measured by secondary ion mass spectrometry.
The film thickness and the refractive index were measured with an ellipsometer.

【0043】図6から分かるように、窒化珪素膜中の水
素濃度が1.4×1022atoms/cm3以上のとき
は14.45%以上の変換効率を示すが、8.0×10
21atoms/cm3の場合は、14.09%と明らか
な電気特性の低下が認められる。つまり膜中の水素濃度
が1.4×1022atoms/cm3以上のときに、電
気特性が向上する。
As can be seen from FIG. 6, when the hydrogen concentration in the silicon nitride film is 1.4 × 10 22 atoms / cm 3 or more, the conversion efficiency is 14.45% or more, but 8.0 × 10.
In the case of 21 atoms / cm 3, a clear decrease in electrical characteristics is recognized, which is 14.09%. That is, when the hydrogen concentration in the film is 1.4 × 10 22 atoms / cm 3 or more, the electric characteristics are improved.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、微細な
突起を多数有するシリコン基板の表面に形成したパッシ
ベ−ション膜における32℃のフッ化水素46%含有の
フッ化水素酸:水=1:2の水溶液を用いたときのエッ
チングレートが350Å/min以下であることから、
変換効率の高いシリコン太陽電池素子となり、シリコン
太陽電池の高性能化に大きく貢献することができる。
As described above, according to the present invention, the passivation film formed on the surface of the silicon substrate having a large number of fine protrusions has hydrofluoric acid containing 46% hydrogen fluoride at 32 ° C .: water. Since the etching rate when using an aqueous solution of = 1: 2 is 350 Å / min or less,
It becomes a silicon solar cell element with high conversion efficiency and can greatly contribute to the high performance of the silicon solar cell.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る太陽電池セルの構造を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a solar cell according to the present invention.

【図2】本発明に係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 diagram showing an example of a reactive ion etching apparatus according to the present invention.

【図3】本発明に係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. 3 is a diagram showing an example of a reactive ion etching apparatus according to the present invention.

【図4】本発明に係る太陽電池素子の表面電極とシリコ
ン界面との断面を示すTEM像である。
FIG. 4 is a TEM image showing a cross section of a surface electrode and a silicon interface of the solar cell element according to the present invention.

【図5】本発明に係る太陽電池セルの表面パッシベーシ
ョン膜のエッチング速度と電気特性との関係を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the etching rate and the electrical characteristics of the surface passivation film of the solar cell according to the present invention.

【図6】本発明に係る太陽電池セルの表面パッシベーシ
ョン膜中の水素濃度と電気特性との関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a hydrogen concentration in a surface passivation film of a solar cell according to the present invention and electric characteristics.

【図7】従来の太陽電池の一般的な構造を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a general structure of a conventional solar cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:シリコン基板、2:表面凹凸構造、3:不純物拡散
層、4:裏面不純物拡散層、5:パッシベ−ション膜、
6:表面電極、7:裏面電極、8:マスフローコントロ
ーラー、9:シリコン基板、10:RF電極、11:圧
力調整器、12:真空ポンプ、13:RF電源、14:
ガス、15:凹凸の下部、16:空間、17:凹凸の上
1: silicon substrate, 2: surface uneven structure, 3: impurity diffusion layer, 4: back surface impurity diffusion layer, 5: passivation film,
6: front surface electrode, 7: back surface electrode, 8: mass flow controller, 9: silicon substrate, 10: RF electrode, 11: pressure regulator, 12: vacuum pump, 13: RF power supply, 14:
Gas, 15: lower part of unevenness, 16: space, 17: upper part of unevenness

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微細な突起を多数有し、一導電型半導体
不純物を含有するシリコン基板の表面側に逆導電型半導
体不純物を含有させると共に、表面にパッシベ−ション
膜を形成した太陽電池素子において、前記パッシベ−シ
ョン膜における32℃のフッ化水素46%含有のフッ化
水素酸:水=1:2の水溶液を用いたときのエッチング
レートが350Å/min以下であることを特徴とする
太陽電池素子。
1. A solar cell element comprising a silicon substrate having a large number of fine protrusions and containing a semiconductor impurity of one conductivity type, wherein a semiconductor impurity of opposite conductivity type is contained on the surface side and a passivation film is formed on the surface. A solar cell, wherein the passivation film has an etching rate of 350 Å / min or less when an aqueous solution of hydrofluoric acid containing 46% hydrogen fluoride at 32 ° C.:water=1:2 is used. element.
【請求項2】 上記パッシベーション膜の水素含有濃度
が1×1022〜1×1023atoms/cm3である請
求項1記載の太陽電池素子。
2. The solar cell element according to claim 1, wherein the hydrogen content concentration of the passivation film is 1 × 10 22 to 1 × 10 23 atoms / cm 3 .
【請求項3】 前記パッシベーション膜が窒化珪素膜で
あることを特徴とする請求項1または請求項2記載の太
陽電池素子。
3. The solar cell element according to claim 1, wherein the passivation film is a silicon nitride film.
【請求項4】 前記窒化珪素膜が反射防止膜を兼ねてお
り、その屈折率が1.8〜2.6、厚みが50〜120
0Åであることを特徴とする請求項3記載の太陽電池素
子。
4. The silicon nitride film also serves as an antireflection film, and has a refractive index of 1.8 to 2.6 and a thickness of 50 to 120.
It is 0Å, The solar cell element of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
【請求項5】 前記微細な突起の幅が2μm以下である
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の
太陽電池素子。
5. The solar cell element according to claim 1, wherein the fine projections have a width of 2 μm or less.
【請求項6】 前記微細な突起の高さが2μm以下であ
ることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載
の太陽電池素子。
6. The solar cell element according to claim 1, wherein the height of the fine protrusions is 2 μm or less.
【請求項7】 前記微細な突起のアスペクト比が0.1
〜2であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれ
かに記載の太陽電池素子。
7. The aspect ratio of the fine protrusions is 0.1.
The solar cell element according to any one of claims 1 to 6, characterized in that
【請求項8】 前記微細な突起の裾部分に点欠陥が存在
することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記
載の太陽電池素子。
8. The solar cell element according to claim 1, wherein a point defect is present in a skirt portion of the fine protrusion.
【請求項9】 前記シリコン基板の表面のシート抵抗が
60〜300Ω/□であることを特徴とする請求項1な
いし8のいずれかに記載の太陽電池素子。
9. The solar cell element according to claim 1, wherein the sheet resistance of the surface of the silicon substrate is 60 to 300 Ω / □.
【請求項10】 前記シリコン基板が多結晶シリコンか
らなることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに
記載の太陽電池素子。
10. The solar cell element according to claim 1, wherein the silicon substrate is made of polycrystalline silicon.
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