JP2005108884A - Process for producing solar cell element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production process of a solar cell element in which cost reduction is realized by protecting a solar cell element substrate against damage when etching residue is removed after micro protrusions/recesses are formed by dry etching thereby preventing the yield of process from lowering. <P>SOLUTION: In the production process of a solar cell element comprising a step for forming micro protrusions/recesses on one major surface side of a semiconductor substrate having one conductivity type by dry etching and a step for providing a reverse conductivity type semiconductor region on one major surface side of a semiconductor substrate, the amount being dry etched is limited to 0.015 mg per 1 cm<SP>2</SP>of substrate area. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は太陽電池素子の製造方法に関し、特に半導体基板の一主面側に微細な凹凸と逆導電型半導体領域を有する太陽電池素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell element, and more particularly to a method for manufacturing a solar cell element having fine irregularities and a reverse conductivity type semiconductor region on one main surface side of a semiconductor substrate.

太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。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ものはほとんどが結晶系シリコン太陽電池である。   A solar cell converts incident light energy into electrical energy. Major solar cells are classified into crystalline, amorphous, and compound types depending on the type of materials used. Of these, most of those currently on the market are crystalline silicon solar cells.

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。単結晶型のシリコン太陽電池は、太陽電池を形成する単結晶シリコン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、基板の製造が高コストになるという短所を有する。これに対して多結晶型のシリコン太陽電池は、太陽電池を形成する多結晶シリコン基板の品質が劣るために高効率化が難しいという短所はあるものの、低コストで製造できるという長所がある。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。   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 single crystal silicon substrate forming the solar cell is good, but has the disadvantage that the production of the substrate is expensive. On the other hand, a polycrystalline silicon solar cell has an advantage that it can be manufactured at a low cost although there is a disadvantage that it is difficult to achieve high efficiency because the quality of the polycrystalline silicon substrate forming the solar cell is inferior. In recent years, conversion efficiency of about 18% has been achieved at the research level due to the improvement of the quality of the polycrystalline silicon substrate and the advancement of cell technology.

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、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 of their low cost. However, in recent years, demand has increased further as environmental issues have been addressed, resulting in higher conversion efficiency at lower costs. Is now required.

太陽電池では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。そのひとつに太陽電池素子表面に入射する光の反射を低減する技術があり、太陽電池素子表面での光の反射を低減することで電気エネルギヘの変換効率を高めることができる。   Various attempts have been made for solar cells in order to improve the conversion efficiency into electric energy. One of them is a technique for reducing the reflection of light incident on the surface of the solar cell element, and the efficiency of conversion into electric energy can be increased by reducing the reflection of light on the surface of the solar cell element.

シリコン基板を用いて太陽電池素子を形成する場合、基板の一主面側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、基板の一主面側に微細な凹凸が形成され、反射をある程度低減できる。例えば、面方位が(100)面の単結晶シリコン基板を用いた場合、このような方法でテクスチャ構造と呼ばれるピラミッド構造を基板の一主面側に均一に形成することができる。しかしながら、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 solar cell element is formed using a silicon substrate, if one main surface side of the substrate is etched with an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide, fine irregularities are formed on the one main surface side of the substrate, and reflection can be reduced to some extent. . For example, 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 one main surface side of the substrate by such a method. However, since etching with an alkaline aqueous solution depends on the crystal plane orientation, when a solar cell element is formed on a polycrystalline silicon substrate, the pyramid structure cannot be formed uniformly, and therefore the overall reflectivity is also effective. There is a problem that it cannot be reduced.

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で形成する場合に、その表面に微細な凹凸をドライエッチングの一種である反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching)法で形成することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。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凹凸を均一に形成し、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 of polycrystalline silicon, fine irregularities are formed on the surface by a reactive ion etching method which is a kind of dry etching. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). That is, the fine irregularities are uniformly formed regardless of the plane orientation of the irregular crystal in the polycrystalline silicon, and the reflectance is more effectively reduced even in the solar cell element using the polycrystalline silicon. It is.

シリコンはエッチングすると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エッチング残渣として残る。つまり、基板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化する際に、エッチングされた半導体材料を主成分とするエッチング残渣を基板の表面に再付着させる速度を促進させ、これをエッチングのマイクロマスクとして利用することで基板の表面に微細な凹凸を形成することができるのである。   Silicon is basically vaporized when it is etched, but some of the silicon is not vaporized and molecules are adsorbed and remain as etching residues on the surface of the substrate. In other words, when the surface of the substrate is roughened by a reactive ion etching method and a similar dry etching method, the rate at which the etching residue mainly composed of the etched semiconductor material is reattached to the surface of the substrate is accelerated. By using this as an etching micromask, fine irregularities can be formed on the surface of the substrate.

この方法を用いると、多結晶シリコン基板を用いた場合でも面方位の影響を受けにくく表面にほぼ均一な凹凸を形成することができ、太陽電池素子の反射を低減し、変換効率を向上させることができる。
特開平9−102625号公報
When this method is used, even when a polycrystalline silicon substrate is used, it is difficult to be affected by the plane orientation, and it is possible to form substantially uniform irregularities on the surface, reducing the reflection of the solar cell element and improving the conversion efficiency. Can do.
JP-A-9-102625

このドライエッチング法で半導体基板の表面に微細な凹凸を形成するには、半導体基板の表面に同時にエッチング残渣を形成する必要がある。このエッチング残渣をマイクロマスクとして微細な凹凸を形成する。しかしこのエッチング残渣が基板に残ったままだと、より後の工程、例えば反射防止膜の形成時にムラを生じる恐れがある。また、エッチング残渣が遮光して太陽電池の変換効率を低下させる原因となる恐れもある。   In order to form fine irregularities on the surface of the semiconductor substrate by this dry etching method, it is necessary to simultaneously form etching residues on the surface of the semiconductor substrate. Using this etching residue as a micromask, fine irregularities are formed. However, if this etching residue remains on the substrate, unevenness may occur during later steps, for example, when an antireflection film is formed. Further, the etching residue may shield the light and cause the conversion efficiency of the solar cell to decrease.

そこで従来は、このエッチング残渣を除去するために、水中での超音波洗浄が行われてきた。この方法は、太陽電池素子基板を載置したトレイを水中に浸漬し、その上から超音波ホーンで超音波を印加してエッチング残渣を除去するものである。また、エッチング残渣を連続して除去する場合、例えば回転するベルトまたはチェーンに固定されたトレイ上に太陽電池素子基板を載置して水中に浸漬して超音波ホーン部を連続して通過させるよう構成すればよい(例えば、特願2002−73057号明細書など参照)。   Therefore, conventionally, ultrasonic cleaning in water has been performed to remove the etching residue. In this method, a tray on which a solar cell element substrate is placed is immersed in water, and an ultrasonic wave is applied from above to remove an etching residue. In addition, when removing etching residues continuously, for example, a solar cell element substrate is placed on a tray fixed to a rotating belt or chain and immersed in water so that the ultrasonic horn portion passes continuously. What is necessary is just to comprise (for example, refer Japanese Patent Application 2002-73057 specification etc.).

しかしながら、このようなエッチング残渣除去の方法は、超音波を用いて物理的に除去する方法であるために太陽電池素子基板にダメージが入りやすく、また、割れ・カケを発生させるなど工程の歩留まりを低下させる要因となっていた。さらに超音波洗浄の工程を別途設ける必要があるため、低コスト化の点で問題となっていた。   However, such a method for removing etching residues is a method of physically removing the etching residue using ultrasonic waves, so that the solar cell element substrate is easily damaged, and the yield of the process such as generation of cracks and chips is increased. It was a factor to decrease. Furthermore, since it is necessary to provide a separate ultrasonic cleaning process, there has been a problem in terms of cost reduction.

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、太陽電池素子基板にダメージが入ることを防止するとともに、工程の歩留まりの低下を防いで低コスト化を実現した太陽電池素子の製造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 prevents the solar cell element substrate from being damaged and at the same time realizes cost reduction by preventing a decrease in process yield. An object is to provide a method for manufacturing an element.

上記目的を達成するために、本発明の請求項1にかかる太陽電池素子の製造方法は、一導電型を有する半導体基板の一主面側にドライエッチングで微細な凹凸を形成する凹凸形成工程と、前記半導体基板の一主面側に逆導電型半導体領域を設ける逆導電型半導体形成工程とを具備した太陽電池素子の製造方法において、前記ドライエッチングによりエッチングされる量が、基板面積1cm当たり0.015mgを超えないようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a solar cell element according to claim 1 of the present invention includes an unevenness forming step of forming fine unevenness by dry etching on one main surface side of a semiconductor substrate having one conductivity type. In the method of manufacturing a solar cell element, comprising the step of forming a reverse conductivity type semiconductor region in which a reverse conductivity type semiconductor region is provided on one main surface side of the semiconductor substrate, the amount etched by the dry etching is per 1 cm 2 of substrate area. It is characterized by not exceeding 0.015 mg.

従来は、このような微量のエッチングでは、エッチング残渣が少なくなりすぎて、ドライエッチング時にエッチング残渣が、マイクロマスクとしての作用することができず、微細な凹凸の形成に寄与できなくなると考えていたが、発明者は実験を繰り返した結果、このような微量のエッチング量でも微細な凹凸を十分に形成できることを見出した。   Conventionally, with such a small amount of etching, the etching residue was too small, and it was thought that the etching residue could not act as a micromask during dry etching and could not contribute to the formation of fine irregularities. However, as a result of repeating the experiment, the inventor has found that fine unevenness can be sufficiently formed even with such a small amount of etching.

この範囲内であれば、エッチング残渣が残っていたとしても入射した光を遮って受光面に影を作って変換効率に悪影響を及ぼすことがないので、従来行っていた超音波洗浄などによる物理的なエッチング残渣除去の工程を行わなくても、太陽電池の素子特性に影響を与えず、実用上問題とならない。   Within this range, even if etching residues remain, the incident light is blocked and shadows are created on the light receiving surface, so that the conversion efficiency is not adversely affected. Even if an etching residue removal step is not performed, the device characteristics of the solar cell are not affected, and there is no practical problem.

また、本発明の請求項2にかかる太陽電池素子の製造方法は、一導電型を有する半導体基板の一主面側にドライエッチングで微細な凹凸を形成する凹凸形成工程と、前記凹凸形成工程に引き続いて、前記半導体基板の一主面側に逆導電型半導体領域を設ける逆導電型半導体形成工程とを具備した太陽電池素子の製造方法において、前記凹凸形成工程は、前記ドライエッチングによりエッチングされる量が、基板面積1cm当たり0.015mgを超えないようにしながら微細な凹凸を形成する工程と、次いで前記半導体基板の酸化膜を除去する第一の酸化膜除去工程とを備え、前記逆導電型半導体形成工程は、前記半導体基板を加熱して逆導電型不純物を熱拡散させることにより前記逆導電型半導体領域を形成する工程と、次いで前記半導体基板の酸化膜を除去する第二の酸化膜除去工程とを備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a solar cell element, comprising: forming an uneven surface by dry etching on one main surface side of a semiconductor substrate having one conductivity type; Subsequently, in the method of manufacturing a solar cell element including a reverse conductivity type semiconductor forming step of providing a reverse conductivity type semiconductor region on one main surface side of the semiconductor substrate, the unevenness forming step is etched by the dry etching. A step of forming fine irregularities while preventing the amount from exceeding 0.015 mg per 1 cm 2 of substrate area, and then a first oxide film removing step of removing the oxide film of the semiconductor substrate, Forming a reverse-conductivity-type semiconductor region by heating the semiconductor substrate and thermally diffusing reverse-conductivity-type impurities; And a second oxide film removing step for removing the oxide film on the body substrate.

これにより、エッチング残渣が残っていたとしても入射した光を遮って受光面に影を作って変換効率に悪影響を及ぼすことがないので、従来行っていた超音波洗浄などによる物理的なエッチング残渣除去の工程を行わなくても、太陽電池の素子特性に影響を与えず、実用上問題とならない。   As a result, even if etching residues remain, the incident light is blocked and shadows are created on the light receiving surface, so that conversion efficiency is not adversely affected. Even if this step is not performed, the element characteristics of the solar cell are not affected, and there is no practical problem.

それに加えて、熱拡散の工程と二つの酸化膜除去工程を経るため、ドライエッチングで生じたエッチング残渣の少なくとも一部を、第一の酸化膜除去工程および/または第二の酸化膜除去工程で除去することができ、エッチング残渣を確実に除去することができる。   In addition, since the thermal diffusion process and the two oxide film removal processes are performed, at least a part of the etching residue generated by the dry etching is removed in the first oxide film removal process and / or the second oxide film removal process. It is possible to remove the etching residue without fail.

また、これらの酸化膜除去工程において、エッチング残渣の除去と微細な凹凸上の酸化膜の除去とを同時に行うことから、確実にエッチング残渣を除去することが可能になるとともに、次の工程において、清浄化された状態で処理を行うことができる。   Further, in these oxide film removal steps, the removal of the etching residue and the removal of the oxide film on the fine unevenness are simultaneously performed, so that it is possible to reliably remove the etching residue, and in the next step, Processing can be performed in a purified state.

さらに、本発明の請求項3にかかる太陽電池素子の製造方法は、請求項2記載の太陽電池素子の製造方法において、前記第一の酸化膜除去工程では、前記半導体基板の自然酸化膜を除去し、かつ前記第二の酸化膜除去工程では、前記熱拡散によって前記半導体基板に生じた熱酸化膜を除去することを特徴とする。   Furthermore, the method for manufacturing a solar cell element according to claim 3 of the present invention is the method for manufacturing a solar cell element according to claim 2, wherein in the first oxide film removing step, the natural oxide film on the semiconductor substrate is removed. In the second oxide film removing step, the thermal oxide film generated on the semiconductor substrate by the thermal diffusion is removed.

エッチング残渣は非常に微細であるため、酸化されやすい。したがって、第一の酸化膜除去工程では、エッチング残渣のうち自然酸化膜となった部分を除去し、第二の酸化膜除去工程では、熱拡散による加熱によって残りのエッチング残渣をほぼ完全に酸化させた後にこれを除去するので、エッチング残渣をほぼ完全に除去することができる。   The etching residue is very fine and is easily oxidized. Therefore, in the first oxide film removal step, the portion of the etching residue that has become a natural oxide film is removed, and in the second oxide film removal step, the remaining etching residue is almost completely oxidized by heating by thermal diffusion. Since this is removed after the etching, the etching residue can be almost completely removed.

そして、本発明の請求項4にかかる太陽電池素子の製造方法は、請求項2または3に記載の太陽電池素子の製造方法において、前記第一の酸化膜除去工程および/または前記第二の酸化膜除去工程において、フッ酸を含有する溶液を用いることを特徴とする。   And the manufacturing method of the solar cell element concerning Claim 4 of this invention is a manufacturing method of the solar cell element of Claim 2 or 3, Said 1st oxide film removal process and / or said 2nd oxidation. In the film removal step, a solution containing hydrofluoric acid is used.

このようにフッ酸を含有する溶液を用いて酸化膜を除去するようにしたので、特にシリコン系の太陽電池においてシリコンの酸化膜を効率良く除去することができ、同時に酸化されたエッチング残渣も確実に除去することができる。   Since the oxide film is removed using the solution containing hydrofluoric acid as described above, the silicon oxide film can be efficiently removed particularly in a silicon-based solar cell, and at the same time, the oxidized etching residue is surely obtained. Can be removed.

なお、本発明においてドライエッチングとは、プラズマを用いるエッチング法全般を指すものとする。   In the present invention, dry etching refers to all etching methods using plasma.

ところで本発明の構成により、上述の優れた作用が得られる理由について、次のように推測する。   By the way, the reason why the above-described excellent action can be obtained by the configuration of the present invention is estimated as follows.

図2に従来のドライエッチングの条件によって、太陽電池素子の表面に微細な凹凸を形成した模式図を示す。そして、図2(a)はドライエッチングにより微細な凹凸を形成した直後の状態、図2(b)は従来の超音波洗浄によりエッチング残渣を除去した状態、図2(c)は酸処理を行ったときの状態である。   FIG. 2 shows a schematic view in which fine irregularities are formed on the surface of the solar cell element under the conventional dry etching conditions. 2A shows a state immediately after fine irregularities are formed by dry etching, FIG. 2B shows a state where etching residues are removed by conventional ultrasonic cleaning, and FIG. 2C shows an acid treatment. It is the state when.

まず、図2(a)に示すように半導体基板5の表面にドライエッチングを行うと、半導体基板5のエッチング残渣1がピラー部2を介して微細な凹凸の突起部3の上に形成される。このエッチング残渣1がマイクロマスクとなって、ドライエッチングの時に微細な凹凸が形成されるのである。   First, as shown in FIG. 2A, when dry etching is performed on the surface of the semiconductor substrate 5, the etching residue 1 of the semiconductor substrate 5 is formed on the projections 3 with fine irregularities via the pillars 2. . This etching residue 1 becomes a micromask, and fine irregularities are formed during dry etching.

そして、図2(b)に示すように、超音波洗浄によって微細な凹凸の突起部3の上に残っているエッチング残渣1を除去すると、超音波洗浄による基板への衝撃から、例えば、ピラー部2や突起部3の先端などにクラック3aが入ったり、欠け3bが生じたりする可能性がある。   Then, as shown in FIG. 2B, when the etching residue 1 remaining on the projections 3 with fine irregularities is removed by ultrasonic cleaning, for example, a pillar portion is generated from the impact on the substrate by ultrasonic cleaning. 2 or the tip of the protruding portion 3 may be cracked 3a or chipped 3b.

そして、後の工程で、基板表面を清浄にする目的から自然酸化膜を除去したり、不純物を拡散させて表面に逆導電型半導体領域を形成してから、拡散時に表面に形成された酸化膜を除去したりするために、フッ酸処理などを行うと、図2(c)に示すように、酸化膜が除去されるのと同時に、上部のピラー部2もエッチングされ、微細な凹凸の突起部3はわずかになだらかになるが、前の工程でクラック3aや欠け3bのようなダメージが生じていると、酸処理によってこれらのダメージが進行してしまう恐れがある。   Then, in a later step, the natural oxide film is removed for the purpose of cleaning the substrate surface, or impurities are diffused to form a reverse conductivity type semiconductor region on the surface, and then the oxide film formed on the surface at the time of diffusion When hydrofluoric acid treatment or the like is performed to remove the oxide, as shown in FIG. 2 (c), the oxide film is removed, and at the same time, the upper pillar portion 2 is also etched, and the projections of fine irregularities The portion 3 becomes slightly smooth, but if damage such as the crack 3a or the chip 3b is generated in the previous step, the damage may be advanced by the acid treatment.

このように従来の超音波洗浄を用いた物理的なエッチング残渣の洗浄方法では、基板にダメージを与えて、特性低下を及ぼしたり、マイクロクラックを生成して割れやカケを生じたりする原因となっていた。   As described above, the conventional method for cleaning physical etching residues using ultrasonic cleaning causes damage to the substrate, resulting in deterioration of characteristics, and causes generation of microcracks to cause cracks and chipping. It was.

これに対する本発明の作用効果について図1を用いて説明する。図1は、本発明にかかる太陽電池素子の作製方法によって、太陽電池素子の表面に微細な凹凸を形成した模式図であり、図1(a)はドライエッチングにより微細な凹凸を形成した直後の状態、図1(b)は微細な凹凸を形成した後に酸処理を行って自然酸化膜を除去した状態、図1(c)は不純物を熱拡散させて表面に逆導電型半導体領域を形成した後に酸処理を行ったときの状態である。図1で、符号は図2の場合と全く同じである。   The effect of this invention with respect to this is demonstrated using FIG. FIG. 1 is a schematic diagram in which fine irregularities are formed on the surface of a solar cell element by the method for producing a solar cell element according to the present invention, and FIG. 1 (a) is a state immediately after fine irregularities are formed by dry etching. FIG. 1B shows a state in which fine irregularities are formed and then an acid treatment is performed to remove a natural oxide film. FIG. 1C shows a state in which an impurity is thermally diffused to form a reverse conductivity type semiconductor region on the surface. This is the state when the acid treatment was performed later. In FIG. 1, the reference numerals are the same as those in FIG.

まず、図1(a)に示すように半導体基板5の表面にドライエッチングにより微細な凹凸6を形成すると、半導体基板5のエッチング残渣1がピラー部2を介して微細な凹凸の突起部3の上に形成される。ここまでは、図2(a)の従来の場合と同じであるが、本発明においては、ドライエッチングによりエッチングされる量が、基板面積1cm当たり0.015mgを超えないようにしているので、図2(a)に示した従来の場合と比べて、エッチング残渣1の量は少なく、形成される微細な凹凸の突起部3の高さは低くなる。 First, as shown in FIG. 1A, when fine irregularities 6 are formed on the surface of the semiconductor substrate 5 by dry etching, the etching residue 1 of the semiconductor substrate 5 is formed on the projections 3 with fine irregularities via the pillars 2. Formed on top. Up to this point, it is the same as the conventional case of FIG. 2A, but in the present invention, the amount etched by dry etching does not exceed 0.015 mg per 1 cm 2 of substrate area. Compared to the conventional case shown in FIG. 2A, the amount of the etching residue 1 is small, and the height of the projections 3 with fine irregularities formed is low.

本発明の請求項1にかかる太陽電池素子の製造方法によれば、この状態で特にエッチング残渣1の除去工程を設けなくても、太陽電池の素子特性には悪影響がないという優れた作用を奏する。この理由は定かではないが、図2(a)に示した従来の場合と比べて、エッチング残渣1のサイズが非常に小さいため、太陽光が太陽電池素子に入射したときに回折が起こり、エッチング残渣1の陰の部分にも光が回り込んでいる可能性があると推測する。さらに、エッチング残渣1を支えているピラー部2の大きさも非常に小さいため、エッチング残渣1が後の工程(特定はしていない)において、ピラー部2から外れて結果的に除去される可能性が、図2(a)の従来の場合に比べて高いのではないかと思われる。   According to the method for manufacturing a solar cell element according to claim 1 of the present invention, there is an excellent effect that there is no adverse effect on the element characteristics of the solar cell even if the step of removing the etching residue 1 is not particularly provided in this state. . The reason for this is not clear, but since the size of the etching residue 1 is very small compared to the conventional case shown in FIG. 2A, diffraction occurs when sunlight enters the solar cell element, and etching is performed. It is presumed that there is a possibility that light also wraps around the shaded portion of the residue 1. Furthermore, since the size of the pillar portion 2 supporting the etching residue 1 is also very small, the etching residue 1 may be removed from the pillar portion 2 and eventually removed in a later step (not specified). However, it may be higher than the conventional case of FIG.

そして、本発明の請求項2〜4においては、図1(a)に示したドライエッチング条件により微細な凹凸を形成した後、図1(b)に示すように微細な凹凸を形成した後に酸処理を行って自然酸化膜を除去する第一の酸化膜除去工程と、図1(c)に示すように不純物を熱拡散させて表面に逆導電型半導体領域を形成した後に酸処理を行って酸化膜を除去する第二の酸化膜除去工程を設けている。本発明の場合、微細な凹凸の突起部3上に載っているエッチング残渣1は非常に小さいので、体積に対する表面積の割合が非常に大きく、従来の場合よりも酸化されやすいと考えられる。したがって、これらの酸化物除去工程を経ることによって、エッチング残渣1は図1(b)、図1(c)のように確実に除去される。すなわち、図1(b)の第一の酸化物除去工程だけでは除去しきれなかったとしても、逆導電型半導体形成工程において、不純物を熱拡散させる際の熱によって、エッチング残渣1の部分が酸化され、図1(c)の第二の酸化物除去工程で除去されるのである。   And in Claims 2-4 of this invention, after forming fine unevenness | corrugation on the dry etching conditions shown to Fig.1 (a), after forming fine unevenness | corrugation as shown in FIG.1 (b), it is acid 1st oxide film removal process which removes a natural oxide film by performing a treatment, and an acid treatment is performed after an impurity is thermally diffused to form a reverse conductivity type semiconductor region on the surface as shown in FIG. A second oxide film removing step for removing the oxide film is provided. In the case of the present invention, since the etching residue 1 placed on the fine uneven projection 3 is very small, the ratio of the surface area to the volume is very large, and it is considered that it is more easily oxidized than in the conventional case. Therefore, the etching residue 1 is surely removed as shown in FIGS. 1B and 1C through these oxide removal steps. That is, even if the first oxide removal process in FIG. 1B cannot be removed, the etching residue 1 is oxidized by the heat generated when the impurities are thermally diffused in the reverse conductivity type semiconductor formation process. Then, it is removed in the second oxide removing step of FIG.

このように本発明の構成によれば、従来行っていた超音波洗浄などによる物理的なエッチング残渣除去の工程がないため、基板にダメージを与えて、特性低下を及ぼしたり、マイクロクラックを生成して割れやカケを生じたりすることがない。   As described above, according to the configuration of the present invention, since there is no physical etching residue removal process by ultrasonic cleaning or the like that has been conventionally performed, the substrate is damaged, the characteristics are deteriorated, or microcracks are generated. No cracking or chipping.

以上のように、本発明の請求項1にかかる太陽電池素子の製造方法によれば、超音波洗浄によるエッチング残渣の除去工程を設けなくても、太陽電池の素子特性には悪影響がなく、さらに後工程でエッチング残渣が減少しやすいので、従来行っていた超音波洗浄などによる物理的な残渣除去の工程が不要となる。したがって基板に与えられるダメージによる特性低下や、マイクロクラックの生成による割れ、カケの原因を未然に防ぐことができる。よって太陽電池素子の歩留まりを向上させることができる。さらに、超音波洗浄による残渣除去をなくすことにより、工程を減らすことができ、コストの点でも有利となる。   As described above, according to the method for manufacturing a solar cell element according to claim 1 of the present invention, there is no adverse effect on the element characteristics of the solar cell without providing an etching residue removal step by ultrasonic cleaning. Since the etching residue is likely to be reduced in a subsequent process, a physical residue removal process such as ultrasonic cleaning which has been conventionally performed becomes unnecessary. Accordingly, it is possible to prevent deterioration in characteristics due to damage given to the substrate, cracks due to generation of microcracks, and chipping. Therefore, the yield of solar cell elements can be improved. Furthermore, by eliminating residue removal by ultrasonic cleaning, the number of steps can be reduced, which is advantageous in terms of cost.

また、本発明の請求項2にかかる太陽電池素子の製造方法によれば、上記の請求項1の効果とあわせて、後の工程でエッチング残渣をほぼ完全に除去することが可能となり、さらに確実に本発明の効果を奏することができる。そして、第一の酸化膜除去工程において、エッチング残渣の除去と酸化膜の除去とを同時に行うことから、確実にエッチング残渣を除去することが可能になるとともに、次の逆導電型半導体形成工程において清浄化された状態で任意のシート抵抗の逆導電型半導体の拡散層を形成することが可能になるため、高い特性の太陽電池素子を簡易な工程で形成することが可能になる。さらに、第二の酸化膜除去工程において、エッチング残渣の除去と酸化膜の除去を行うことから、確実にエッチング残渣を除去することが可能になるとともに、この後の工程、例えば、電極形成工程などにおいて清浄化された状態で逆導電型半導体上に電極を形成することが可能になるため、高い特性の太陽電池素子を簡易な工程で形成することが可能になる。   In addition, according to the method for manufacturing a solar cell element according to claim 2 of the present invention, in addition to the effect of claim 1 described above, it is possible to remove the etching residue almost completely in a later step, and more reliably. The effects of the present invention can be achieved. In the first oxide film removal step, the removal of the etching residue and the removal of the oxide film are performed at the same time, so that the etching residue can be surely removed, and in the next reverse conductivity type semiconductor formation step Since it becomes possible to form the diffusion layer of the reverse conductivity type semiconductor having an arbitrary sheet resistance in a cleaned state, it is possible to form a high-performance solar cell element by a simple process. Furthermore, in the second oxide film removal step, the etching residue is removed and the oxide film is removed, so that the etching residue can be surely removed and the subsequent steps, for example, the electrode formation step, etc. Since it becomes possible to form an electrode on a reverse conductivity type semiconductor in a state cleaned in step 1, it is possible to form a solar cell element having high characteristics by a simple process.

さらに、本発明の請求項3にかかる太陽電池素子の製造方法によれば、第一の酸化膜除去工程では、エッチング残渣のうち自然酸化膜となった部分を除去し、第二の酸化膜除去工程では、熱拡散による加熱によって残りのエッチング残渣をほぼ完全に酸化させた後にこれを除去するので、エッチング残渣をほぼ完全に除去することができる。したがって、エッチング残渣による影響をほぼ皆無に抑え、後工程において、例えば反射防止膜を形成する際にムラが生じたりすることがなく、高い変換効率を有する高特性の太陽電池素子を形成することが可能となる。   Furthermore, according to the method for manufacturing a solar cell element according to claim 3 of the present invention, in the first oxide film removing step, a portion that has become a natural oxide film is removed from the etching residue, and the second oxide film is removed. In the process, since the remaining etching residue is almost completely oxidized by heating by thermal diffusion and then removed, the etching residue can be removed almost completely. Therefore, it is possible to suppress the influence of the etching residue almost completely, and to form a high-performance solar cell element having high conversion efficiency without causing unevenness in the subsequent process, for example, when forming the antireflection film. It becomes possible.

そして、本発明の請求項4にかかる太陽電池素子の製造方法によれば、フッ酸を含有する溶液を用いて酸化膜を除去するようにしたので、特にシリコン系の太陽電池においてシリコンの酸化膜を効率良く除去することができ、同時に酸化されたエッチング残渣も確実に除去することができる。   According to the method for manufacturing a solar cell element according to claim 4 of the present invention, since the oxide film is removed using a solution containing hydrofluoric acid, the silicon oxide film particularly in a silicon-based solar cell. Can be efficiently removed, and at the same time, the oxidized etching residue can be surely removed.

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図3は本発明にかかる太陽電池素子の製造方法で形成される太陽電池素子の構造図である。図3において、4は逆導電型半導体領域、5は半導体基板、6は微細な凹凸、7は反射防止膜、8は裏面側の高濃度拡散層(BSF:Back Surface Field)、9は表面電極、10は裏面電極を示す。   FIG. 3 is a structural diagram of a solar cell element formed by the method for manufacturing a solar cell element according to the present invention. In FIG. 3, 4 is a reverse conductivity type semiconductor region, 5 is a semiconductor substrate, 6 is fine irregularities, 7 is an antireflection film, 8 is a high concentration diffusion layer (BSF: Back Surface Field), and 9 is a surface electrode. Reference numeral 10 denotes a back electrode.

なお、本発明では多結晶シリコン基板を例に説明しているが、結晶系基板を用いたバルク型の太陽電池であればその種類は問わない。   In the present invention, a polycrystalline silicon substrate has been described as an example, but any type of bulk solar cell using a crystalline substrate may be used.

半導体基板5はp型、n型いずれでもよいが、ここでは便宜上ドーピング不純物元素としてB(ホウ素)を含有したp型の半導体シリコン基板によって説明する。   The semiconductor substrate 5 may be either p-type or n-type, but here, for convenience, a p-type semiconductor silicon substrate containing B (boron) as a doping impurity element will be described.

基板を切り出すインゴットとしては、CZ法・FZ法・EFG法などの方法で作られた単結晶シリコンインゴットや、キャスト法で鋳造された多結晶シリコンインゴットを用いることができる。なお、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。   As the ingot for cutting out the substrate, a single crystal silicon ingot made by a method such as the CZ method, the FZ method, or the EFG method, or a polycrystalline silicon ingot cast by a cast method can be used. Polycrystalline silicon can be mass-produced and is extremely advantageous over single-crystal silicon in terms of manufacturing cost.

上述の方法により、形成されたインゴットを300μm程度の厚みにスライスして、15cm×15cm程度の大きさに切断して半導体基板5を得る。   By the above-described method, the formed ingot is sliced to a thickness of about 300 μm and cut into a size of about 15 cm × 15 cm to obtain the semiconductor substrate 5.

なお半導体基板5のドーピングはドーピング不純物元素単体を適量シリコンインゴット製造時に含ませてもよいし、既にドープ濃度の分かっているシリコン塊を適量含ませてもよい。   In addition, the doping of the semiconductor substrate 5 may include an appropriate amount of a doping impurity element at the time of manufacturing a silicon ingot, or may include an appropriate amount of a silicon block whose doping concentration is already known.

次に、凹凸形成工程として、半導体基板5の一主面側には入射する光を反射させずに有効に取り込むために微細な凹凸6をドライエッチングによって形成する。これは真空引きされたチャンバ内にガスを導入して一定圧力に保持してチャンバ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・ラジカルなどの作用によって基板の表面をエッチングするものである。この方法は反応性イオンエッチング(RIE)法と呼ばれる。   Next, as a concavo-convex forming step, fine concavo-convex 6 is formed on one main surface side of the semiconductor substrate 5 by dry etching in order to effectively capture incident light without reflecting it. This is because a gas is introduced into a vacuumed chamber and kept at a constant pressure, and RF power is applied to an electrode provided in the chamber to generate plasma, and the generated active species such as ions and radicals. The surface of the substrate is etched by this action. This method is called a reactive ion etching (RIE) method.

図4に反応性イオンエッチング装置を示す。アース16されたチャンバ17の内部を真空ポンプ14によって、十分真空引きした後、チャンバ17内にマスフローコントローラ11によって所定流量のエッチングガスを導入し、圧力調整器13により所定圧力となるように調整する。その後、RF電源15からRF電力をRF電極12に供給することによって、エッチングガスを励起分解しプラズマを発生させる。そしてイオンやラジカルを励起活性化して、RF電極12の上部に設置した半導体基板5の表面をエッチングする。   FIG. 4 shows a reactive ion etching apparatus. The inside of the chamber 17 that is grounded 16 is sufficiently evacuated by the vacuum pump 14, and then a predetermined flow rate of etching gas is introduced into the chamber 17 by the mass flow controller 11, and the pressure regulator 13 adjusts to a predetermined pressure. . Thereafter, by supplying RF power from the RF power source 15 to the RF electrode 12, the etching gas is excited and decomposed to generate plasma. Then, ions and radicals are excited and activated, and the surface of the semiconductor substrate 5 placed on the RF electrode 12 is etched.

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、プラズマの発生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構造、電極構造、あるいは発生周波数等によって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に限らず、プラズマエッチング法全般に対して有効である。   Of the generated active species, a method that increases the effect of ions on etching is generally called a reactive ion etching method. Plasma etching is a similar method, 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, or generation frequency. It ’s just that. Therefore, the present invention is effective not only for the reactive ion etching method but also for the whole plasma etching method.

ここで、例えば反応性イオンエッチング装置において、塩素(Cl)と酸素(O)と六フッ化硫黄(SF)を1:5:5の割合で流しながら、RF電力を印加することでプラズマを発生させて反応圧力を7Paとし、所定時間エッチングする。これによってシリコンの半導体基板5の表面には微細な凹凸6が形成される。 Here, for example, in a reactive ion etching apparatus, RF power is applied while flowing chlorine (Cl 2 ), oxygen (O 2 ), and sulfur hexafluoride (SF 6 ) at a ratio of 1: 5: 5. Plasma is generated, the reaction pressure is set to 7 Pa, and etching is performed for a predetermined time. As a result, fine irregularities 6 are formed on the surface of the silicon semiconductor substrate 5.

シリコンはエッチングすると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半導体基板5の表面にエッチング残渣として残る。つまり、半導体基板5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化する際に、エッチングされた半導体材料を主成分とするエッチング残渣を半導体基板5の表面に再付着させる速度を促進させ、これをエッチングのマイクロマスクとして利用することで半導体基板5の一主面側に微細な凹凸6を形成するものである。   Silicon is basically vaporized when it is etched, but some of the silicon is not completely vaporized and molecules are adsorbed and remain as etching residues on the surface of the semiconductor substrate 5. In other words, when the surface of the semiconductor substrate 5 is roughened by a reactive ion etching method or a similar dry etching method, the rate at which an etching residue mainly composed of the etched semiconductor material is reattached to the surface of the semiconductor substrate 5. By using this as an etching micromask, fine irregularities 6 are formed on one main surface side of the semiconductor substrate 5.

また、ガス条件、反応圧力、RFパワーなどをシリコンのエッチング残渣が半導体基板5の表面に残るような条件に設定すると、微細な凹凸6を確実に形成することができる。逆に半導体基板5の表面にエッチング残渣が残らないような条件では微細な凹凸6を形成することは困難である。   Further, if the gas conditions, reaction pressure, RF power, etc. are set such that silicon etching residues remain on the surface of the semiconductor substrate 5, the fine irregularities 6 can be formed reliably. Conversely, it is difficult to form fine irregularities 6 under the condition that no etching residue remains on the surface of the semiconductor substrate 5.

この微細な凹凸6のアスペクト比(高さ/幅)は最適化する必要があり、0.1〜2の範囲とすることが望ましい。この範囲を超えると太陽電池素子の製造過程で微細な凹凸6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という問題があり、この範囲未満では、例えば波長500〜1000nmの光の平均反射率が25%程度となり基板表面での反射率が大きくなるという問題がある。   The aspect ratio (height / width) of the fine irregularities 6 needs to be optimized, and is preferably in the range of 0.1-2. When this range is exceeded, there is a problem that fine irregularities 6 are damaged during the manufacturing process of the solar cell element, and when the solar cell element is formed, there is a problem that a leakage current increases and good output characteristics cannot be obtained. Then, for example, there is a problem that the average reflectance of light having a wavelength of 500 to 1000 nm is about 25% and the reflectance on the substrate surface is increased.

なお、本発明にかかる太陽電池素子の製造方法においては、この凹凸形成工程でドライエッチングによる微細な凹凸6形成の際にはエッチング残渣が半導体基板5表面に生成するが、このエッチング量は、仮にエッチング残渣を除去したと仮定した場合に、0.015mgを超えないように調整することが必要である。この範囲内であれば、このような微量のエッチング量でも微細な凹凸6を十分に形成でき、エッチング残渣が入射した光を遮って受光面に影を作って変換効率に悪影響を及ぼすことがない。それだけではなく、従来行っていた超音波洗浄などによる物理的なエッチング残渣除去の工程が不要となる。   In the method for manufacturing a solar cell element according to the present invention, an etching residue is generated on the surface of the semiconductor substrate 5 when fine irregularities 6 are formed by dry etching in this irregularity forming step. When it is assumed that the etching residue has been removed, it is necessary to adjust so as not to exceed 0.015 mg. Within this range, even with such a small amount of etching, the fine irregularities 6 can be sufficiently formed, and the etching residue does not block the incident light so as to make a shadow on the light receiving surface and do not adversely affect the conversion efficiency. . In addition to this, a physical etching residue removal step by ultrasonic cleaning or the like, which has been conventionally performed, becomes unnecessary.

なお、エッチング量は0.001mg以上とすることが望ましい。この範囲未満では、エッチング残渣が少なくなりすぎるので、ドライエッチング時にマイクロマスクとして作用し微細な凹凸6の形成に寄与する効果が低くなるからである。   The etching amount is desirably 0.001 mg or more. If it is less than this range, the etching residue becomes too small, and the effect of acting as a micromask during dry etching and contributing to the formation of fine irregularities 6 is reduced.

なおエッチング量を上述の範囲とするためには、あらかじめ所定の条件でドライエッチングを行って微細な凹凸6を形成し、かかるエッチング条件におけるエッチング量を測定して、エッチング条件のパラメータとエッチング量との相関を求めて検量線を作っておけばよい。エッチング量の測定は、エッチング後の基板を例えば超音波洗浄などによってエッチング残渣を除去し、エッチング前の重量との比較を行えばよい。また、超音波洗浄の代わりに、例えば、ブラシを用いて除去した後にエッチング前後の重量を確認してもよい。エッチング残渣が除去できているかどうかの確認は、例えば走査型電子顕微鏡を用いて観察すればよい。   In order to set the etching amount within the above range, dry etching is performed in advance under predetermined conditions to form fine irregularities 6, and the etching amount under such etching conditions is measured. A calibration curve should be created by obtaining the correlation. For the measurement of the etching amount, the etching residue may be removed from the substrate after etching by, for example, ultrasonic cleaning, and compared with the weight before etching. Further, instead of ultrasonic cleaning, for example, the weight before and after etching may be confirmed after removal using a brush. The confirmation of whether or not the etching residue has been removed may be observed using, for example, a scanning electron microscope.

また、エッチング残渣の量を単位面積(1cm)当たり0.015mgを超えないようなドライエッチングの条件としては次のような方法を用いればよい。まず、反応性イオンエッチングにより微細な凹凸6を形成する場合、例えば、塩素(Cl)と酸素(O)と六フッ化硫黄(SF)を1:5:5程度の割合で流し、反応圧力7Paで所定時間エッチングを行う。ここで、エッチングの時間を短縮したり、あるいはRFパワーを小さくしたり、あるいは全体のガス流量を下げたりすることによって、エッチング残渣の量を減少させることができる。また、ガスの流量バランスを変えても、エッチング残渣量を減少させることができる。 The following method may be used as a dry etching condition so that the amount of etching residue does not exceed 0.015 mg per unit area (1 cm 2 ). First, when forming the fine unevenness 6 by reactive ion etching, for example, chlorine (Cl 2 ), oxygen (O 2 ), and sulfur hexafluoride (SF 6 ) are flowed at a ratio of about 1: 5: 5, Etching is performed for a predetermined time at a reaction pressure of 7 Pa. Here, the amount of etching residue can be reduced by reducing the etching time, reducing the RF power, or lowering the overall gas flow rate. Even if the gas flow rate balance is changed, the amount of etching residue can be reduced.

なお、エッチングの条件を変えると、エッチング形状も変化するので、太陽電池の特性が低下しないようにエッチング条件と凹凸の大きさ・形状、残渣の量を考慮した最適化が必要である。   If the etching conditions are changed, the etching shape also changes. Therefore, it is necessary to optimize the etching conditions, the size and shape of the unevenness, and the amount of residue so that the characteristics of the solar cell are not deteriorated.

次に、第一の酸化膜除去工程によって、半導体基板5から酸化膜を除去する。特に微細な凹凸6の部分は、表面積が大きいため、表面に自然酸化膜が形成されやすい。これを除去することによって、後工程である逆導電型半導体形成工程において、清浄な面に対して半導体接合層を形成することができ、太陽電池素子の特性が向上する。   Next, the oxide film is removed from the semiconductor substrate 5 by the first oxide film removal step. In particular, since the fine irregularities 6 have a large surface area, a natural oxide film is easily formed on the surface. By removing this, a semiconductor junction layer can be formed on a clean surface in the reverse-conductivity-type semiconductor forming step, which is a subsequent step, and the characteristics of the solar cell element are improved.

また、図1に示したように、本発明の太陽電池素子の製造方法においては、ドライエッチングによる凹凸形成工程の際に生じたエッチング残渣1は、この酸化膜除去工程で同時に除去される。本発明の場合、微細な凹凸の突起部3に載っているエッチング残渣1は、
非常に小さいので体積に対する表面積の割合が大きくなり、酸化が進行しやすい。したがって図1(b)に示すように、この第一の酸化膜除去工程によって極めて容易に除去することができるのである。
Further, as shown in FIG. 1, in the method for manufacturing a solar cell element of the present invention, the etching residue 1 generated in the unevenness forming process by dry etching is simultaneously removed in this oxide film removing process. In the case of the present invention, the etching residue 1 placed on the fine uneven protrusion 3 is:
Since it is very small, the ratio of the surface area to the volume becomes large, and oxidation tends to proceed. Therefore, as shown in FIG. 1B, the first oxide film removal step can be very easily removed.

さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法において、この酸化膜除去工程はフッ酸を含有する溶液、例えば、0.1〜50重量%のフッ酸の水溶液、あるいは、混酸(フッ酸と硝酸とを例えば、1:10の比率で混合したもの)などによるウェットエッチング処理であることが望ましい。このように酸化膜除去工程において、フッ酸を含有する溶液を用いれば、特にシリコン系の太陽電池においてシリコンの酸化膜を効率良く除去することができ、同時に酸化されたエッチング残渣も確実に除去することができる。   Furthermore, in the method for producing a solar cell element of the present invention, this oxide film removing step is carried out in a solution containing hydrofluoric acid, for example, an aqueous solution of 0.1 to 50% by weight hydrofluoric acid, or a mixed acid (hydrofluoric acid and nitric acid). It is desirable that the wet etching process be performed, for example, in a ratio of 1:10. Thus, in the oxide film removal step, if a solution containing hydrofluoric acid is used, the silicon oxide film can be efficiently removed particularly in a silicon-based solar cell, and at the same time, the oxidized etching residue is also reliably removed. be able to.

その後、PN接合を形成する逆導電型半導体形成工程として、一導電型を有する半導体基板5の一主面側、すなわち上述の微細な凹凸6を設けたのと同じ面側に逆導電型半導体領域4を形成する。   Thereafter, as a reverse conductivity type semiconductor formation step for forming a PN junction, the reverse conductivity type semiconductor region is provided on one main surface side of the semiconductor substrate 5 having one conductivity type, that is, on the same surface side as the above-described fine irregularities 6 are provided. 4 is formed.

この逆導電型半導体領域4の形成は、一般に気相拡散の方法として、半導体基板5を設置した容器内に加熱しながらキャリアガスを用いてPOCl(オキシ塩化リン)を流すことで不純物拡散源となるリンガラスを半導体基板5の表面に形成し、同時に半導体基板5の表面への熱拡散も行う。 The formation of the reverse conductivity type semiconductor region 4 is generally performed by flowing POCl 3 (phosphorus oxychloride) using a carrier gas while heating in a container provided with a semiconductor substrate 5 as a vapor phase diffusion method. Phosphorous glass is formed on the surface of the semiconductor substrate 5 and, at the same time, thermal diffusion to the surface of the semiconductor substrate 5 is also performed.

また、他の方法としては塗布拡散などがあり、これは不純物拡散源となる薄膜を半導体基板5上にスピンコートなどで塗布し、これを加熱処理によって熱拡散させて逆導電型半導体領域4を形成する方法である。本発明はこれらのように表面に高濃度の不純物拡散源を形成してから、あるいは同時に加熱処理を行って不純物拡散する方法のいずれの方法でも有効である。   In addition, another method includes coating diffusion, which is performed by applying a thin film serving as an impurity diffusion source on the semiconductor substrate 5 by spin coating or the like, and thermally diffusing this by heat treatment to form the reverse conductivity type semiconductor region 4. It is a method of forming. The present invention is effective for any of the methods for diffusion of impurities by forming a high-concentration impurity diffusion source on the surface as described above, or by simultaneously performing a heat treatment.

POClを拡散源とした熱拡散法を用いた場合、例えば、温度700〜1000℃程度で、半導体基板5の表面にドーピング不純物元素を拡散することによって、逆導電型半導体領域4を形成することができる。このとき拡散層厚は0.2〜1μm程度とするが、これは拡散温度と拡散時間を調節することで、所望の厚さとすることができる。 When the thermal diffusion method using POCl 3 as a diffusion source is used, the reverse conductivity type semiconductor region 4 is formed by diffusing a doping impurity element on the surface of the semiconductor substrate 5 at a temperature of about 700 to 1000 ° C., for example. Can do. At this time, the thickness of the diffusion layer is about 0.2 to 1 μm, and this can be set to a desired thickness by adjusting the diffusion temperature and the diffusion time.

通常の拡散法では、目的とする面とは反対側の面や基板のエッジ部にも拡散領域が形成されるが、その部分は後からエッチングしたり、サンドブラストなどによって除去すればよい。あるいは、後述するように、裏面側の高濃度拡散層8をAlペーストによって形成する場合は、p型のドーピング不純物元素であり拡散係数の高いAlを充分な濃度かつ充分な深さまで拡散させることができるので、既に拡散された浅い領域のn型の逆導電型の拡散層の影響は無視できる。   In a normal diffusion method, a diffusion region is also formed on the surface opposite to the target surface and the edge portion of the substrate, but this portion may be etched later or removed by sandblasting or the like. Alternatively, as will be described later, when the high-concentration diffusion layer 8 on the back surface side is formed of an Al paste, Al having a high diffusion coefficient and a p-type doping impurity element can be diffused to a sufficient concentration and a sufficient depth. Therefore, the influence of the diffusion region of the n-type reverse conductivity type in the shallow region already diffused is negligible.

また、逆導電型半導体領域4の表面側のシート抵抗は60〜300Ω/□程度にするとよい。この値は四探針法により測定することができる。すなわち半導体基板5の表面に一直線上に並んだ4本の金属針を加圧しながら接触させ、外側の2本の針に電流を流したときに内側の2本の針の間に発生した電圧を測定し、この電圧と流した電流からオームの法則により抵抗値を求める。   The sheet resistance on the surface side of the reverse conductivity type semiconductor region 4 is preferably about 60 to 300 Ω / □. This value can be measured by the four probe method. That is, when four metal needles arranged in a straight line are brought into contact with the surface of the semiconductor substrate 5 while being pressed, and a current is passed through the two outer needles, a voltage generated between the two inner needles is generated. Measure the resistance value from this voltage and the flowing current according to Ohm's law.

このシート抵抗の値を60〜300Ω/□とすることによって太陽電池を形成したときの短絡電流を大幅に増大させることができる。その理由としては次のように推測される。まず、半導体基板5の表面に上記のような微細な凹凸6を形成する場合、このような凹凸6を形成しない場合に比較して、逆導電型半導体不純物が半導体基板5の表面側に拡散されやすくなり、逆導電型半導体不純物が深く、かつ大量に拡散される。したがって、半導体接合部が半導体基板5の表面から離れた深いところに形成され、この半導体接合部に光が到達しにくくなって短絡電流が向上しない。このように、半導体基板5の表面に微細な凹凸6を多数形成した場合には半導体基板5の表面部のシート抵抗値を従来品よりも高くなるように設定すれば、半導体接合部が半導体基板5の比較的浅いところで形成されるようになるので、短絡電流値の向上を図ることができる。ここで、基板表面のシート抵抗値が60Ω/□未満の場合、短絡電流の低下が起こり、300Ω/□を超えると半導体基板5の表面側全面にわたって逆導電型半導体不純物を均一に拡散させることが困難になるので、不適である。   By setting the value of the sheet resistance to 60 to 300Ω / □, the short-circuit current when the solar cell is formed can be greatly increased. The reason is estimated as follows. First, when the fine unevenness 6 as described above is formed on the surface of the semiconductor substrate 5, the reverse conductivity type semiconductor impurity is diffused to the surface side of the semiconductor substrate 5 as compared with the case where such an unevenness 6 is not formed. The reverse conductivity type semiconductor impurities are deep and diffused in large quantities. Therefore, the semiconductor junction is formed in a deep place away from the surface of the semiconductor substrate 5, and it is difficult for light to reach the semiconductor junction and the short-circuit current is not improved. As described above, when a large number of fine irregularities 6 are formed on the surface of the semiconductor substrate 5, if the sheet resistance value of the surface portion of the semiconductor substrate 5 is set to be higher than that of the conventional product, the semiconductor junction becomes the semiconductor substrate. 5, the short circuit current value can be improved. Here, when the sheet resistance value on the substrate surface is less than 60Ω / □, the short-circuit current decreases, and when it exceeds 300Ω / □, the reverse conductivity type semiconductor impurities are uniformly diffused over the entire surface side of the semiconductor substrate 5. Because it becomes difficult, it is unsuitable.

本発明の太陽電池素子の製造方法においては、逆導電型半導体形成工程を熱拡散によって行ったときに、前の工程であるドライエッチングによって生成し、第一の酸化膜除去工程で完全には除去しきれなかったエッチング残渣は、熱拡散時にさらに酸化される。この酸化されたエッチング残渣は、後述する第二の酸化膜除去工程時に、ほぼ完全に除去することができるのである。   In the method for manufacturing a solar cell element of the present invention, when the reverse conductivity type semiconductor forming step is performed by thermal diffusion, it is generated by dry etching, which is the previous step, and is completely removed by the first oxide film removing step. Etching residues that could not be removed are further oxidized during thermal diffusion. This oxidized etching residue can be almost completely removed in the second oxide film removing step described later.

次に、第二の酸化膜除去工程によって、半導体基板5から酸化膜を除去する。特に逆導電型半導体形成工程においては、熱拡散によって半導体基板5に酸化膜が形成されやすい。これを除去することによって、後工程、例えば、反射防止膜形成工程や電極形成工程などにおいて、清浄な面に対して必要な処理をすることができるので、形成される太陽電池素子の特性が向上する。   Next, the oxide film is removed from the semiconductor substrate 5 by a second oxide film removal step. In particular, in the reverse conductivity type semiconductor forming step, an oxide film is easily formed on the semiconductor substrate 5 by thermal diffusion. By removing this, it is possible to perform a necessary process on a clean surface in a subsequent process, for example, an antireflection film forming process or an electrode forming process, thereby improving the characteristics of the formed solar cell element. To do.

また、図1で説明したように、本発明の太陽電池素子の製造方法においては、ドライエッチングによって生成し、第一の酸化膜除去工程で完全には除去しきれなかったエッチング残渣1は、熱拡散の際に、熱によってさらに酸化される。そして、図1(c)に示すように第二の酸化膜除去工程において、極めて容易に除去することができるのである。   Further, as described in FIG. 1, in the method for manufacturing a solar cell element of the present invention, the etching residue 1 generated by dry etching and not completely removed in the first oxide film removing step is Upon diffusion, it is further oxidized by heat. Then, as shown in FIG. 1C, the second oxide film removal step can be removed very easily.

さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法において、この第二の酸化膜除去工程は、第二の酸化膜除去工程と同様に、フッ酸を含有する溶液、例えば、0.1〜50重量%のフッ酸の水溶液、あるいは、混酸(フッ酸と硝酸とを例えば、1:10の比率で混合したもの)などによるウェットエッチング処理であることが望ましい。このように酸化膜除去工程において、フッ酸を含有する溶液を用いれば、特にシリコン系の太陽電池においてシリコンの酸化膜を効率良く除去することができ、同時に酸化されたエッチング残渣も確実に除去することができる。   Furthermore, in the method for manufacturing a solar cell element of the present invention, the second oxide film removing step is a solution containing hydrofluoric acid, for example, 0.1 to 50% by weight, like the second oxide film removing step. It is desirable that the wet etching process be performed using an aqueous solution of hydrofluoric acid or a mixed acid (a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid in a ratio of 1:10, for example). Thus, in the oxide film removal step, if a solution containing hydrofluoric acid is used, the silicon oxide film can be efficiently removed particularly in a silicon-based solar cell, and at the same time, the oxidized etching residue is also reliably removed. be able to.

次に、裏面側の高濃度拡散層8を形成する。不純物元素としてはBやAlを用いることができ、不純物元素濃度を高濃度として、p型とすることによって後述する裏面電極10との間にオーミックコンタクトを得ることができる。 Next, the high concentration diffusion layer 8 on the back side is formed. B or Al can be used as the impurity element, and an ohmic contact can be obtained with the back electrode 10 described later by setting the impurity element concentration to a high concentration and making it a p + type.

製法としてはBBrを拡散源とした熱拡散法を用いて温度800〜1100℃程度で形成したり、特にAlの場合はAl粉末とガラスフリット、有機溶剤、バインダーなどからなるAlペーストを印刷法で塗布したのち温度700〜850℃程度で熱処理(焼成)してAlを拡散したりする方法を用いることができる。なお、この裏面側の高濃度拡散層8を熱拡散法で形成する場合は、既に形成してある逆導電型半導体領域4の表面側には酸化膜などの拡散バリアをあらかじめ形成しておくことが望ましい。またAlペーストを印刷して焼成する方法を用いれば、印刷面だけに所望の拡散層を形成することができるだけではなく、既に述べたように逆導電型半導体領域4形成時に同時に裏面側にも形成されているn型の逆導電型の拡散層を除去する必要もなくすことができる。 As a manufacturing method, a thermal diffusion method using BBr 3 as a diffusion source is used and formed at a temperature of about 800 to 1100 ° C. In particular, in the case of Al, an Al paste made of Al powder and glass frit, an organic solvent, a binder, etc. After the coating, a method in which Al is diffused by heat treatment (firing) at a temperature of about 700 to 850 ° C. can be used. When the high-concentration diffusion layer 8 on the back surface side is formed by a thermal diffusion method, a diffusion barrier such as an oxide film is formed in advance on the surface side of the reverse conductivity type semiconductor region 4 already formed. Is desirable. If a method of printing and baking Al paste is used, not only a desired diffusion layer can be formed only on the printed surface, but also on the back side simultaneously with the formation of the reverse conductivity type semiconductor region 4 as already described. It is possible to eliminate the need to remove the n-type reverse conductivity type diffusion layer.

次に反射防止膜7を形成する。この反射防止膜7の形成は、プラズマCVD法、蒸着法、スパッタ法などを用いることができる。通常は、プラズマCVD法を用いて温度400〜500℃程度で形成する。   Next, an antireflection film 7 is formed. The antireflection film 7 can be formed by plasma CVD, vapor deposition, sputtering, or the like. Usually, it forms at about 400-500 degreeC using plasma CVD method.

反射防止膜7の材質としては、Si膜・TiO膜・SiO膜・MgO膜・ITO膜・SnO膜・ZnO膜などを用いることができる。一般的には、Si膜がパッシベーション性を有することから好適に用いられ、原料ガスとしてシランとアンモニアの混合ガスをRFやマイクロ波などによってプラズマ化し、Siを生成させて反射防止膜7を形成する。 As the material of the antireflection film 7, a Si 3 N 4 film, a TiO 2 film, a SiO 2 film, a MgO film, an ITO film, a SnO 2 film, a ZnO film, or the like can be used. In general, the Si 3 N 4 film is preferably used because it has passivation properties. As a raw material gas, a mixed gas of silane and ammonia is converted into plasma by RF or microwave to generate Si 3 N 4 for reflection. The prevention film 7 is formed.

なお、反射防止膜7の厚さは材料によって適宜選択され、入射光に対する無反射条件を実現するようにすればよい。即ち、材料の屈折率をnとし、無反射にしたいスペクトル領域の波長をλとすれば、(λ/n)/4=dを満たすdが反射防止膜7の最適膜厚となる。例えば、一般的に用いられるSi膜(n=約2)の場合は、無反射目的波長を600nmとすれば、膜厚を75nm程度とすればよい。 Note that the thickness of the antireflection film 7 is appropriately selected depending on the material, and it is only necessary to realize a non-reflection condition for incident light. That is, if the refractive index of the material is n and the wavelength of the spectral region to be made non-reflective is λ, d that satisfies (λ / n) / 4 = d is the optimum film thickness of the antireflection film 7. For example, in the case of a commonly used Si 3 N 4 film (n = about 2), if the non-reflection target wavelength is 600 nm, the film thickness may be about 75 nm.

本発明においては、前工程である凹凸形成工程において生成したドライエッチング時のエッチング残渣が、ドライエッチング時のエッチング量が基板面積1cm当たり0.015mgを超えないようにしたこと、ドライエッチングの後の工程において、エッチング残渣を減少させていること、などの理由から、エッチング残渣の量が、非常に微少となっているため、反射防止膜7を形成するときにムラが生じることがない。 In the present invention, the etching residue at the time of dry etching generated in the concavo-convex forming step, which is the previous step, is set so that the etching amount at the time of dry etching does not exceed 0.015 mg per 1 cm 2 of substrate area. In this process, since the etching residue is reduced, the amount of the etching residue is very small, so that unevenness does not occur when the antireflection film 7 is formed.

反射防止膜7を形成した後、表面電極9と裏面電極10とを形成する。これらの電極の製法としては、Agなどの金属を含んだペーストを用いた印刷法などの厚膜による成膜プロセスや、スパッタ法、蒸着法などの真空プロセスを用いた成膜プロセスを用いることができる。   After the antireflection film 7 is formed, the front electrode 9 and the back electrode 10 are formed. As a manufacturing method of these electrodes, a film forming process using a thick film such as a printing method using a paste containing a metal such as Ag or a film forming process using a vacuum process such as a sputtering method or a vapor deposition method may be used. it can.

表面電極9の材料は、特に限定するものではないが、Ag、Cu、Alといった低抵抗金属を少なくとも1種含む材料を用いることが望ましい。また、裏面電極10の材料についても特に限定するものではないが、シリコン系の太陽電池を用いた場合、シリコンに対して反射率の高いAgを主成分に含む金属を用いることが望ましい。これらの電極材料としては一種類に限るものではなく、目的に応じて複数の材料を積層したり、混合したりすることも可能である。例えば、電極と半導体との界面にTiを主成分とした金属層を挿入すれば、電極の接着強度を高めることができる。   The material of the surface electrode 9 is not particularly limited, but it is desirable to use a material containing at least one low-resistance metal such as Ag, Cu, or Al. Further, the material of the back electrode 10 is not particularly limited. However, when a silicon-based solar cell is used, it is desirable to use a metal whose main component is Ag having a high reflectance with respect to silicon. These electrode materials are not limited to one type, and a plurality of materials can be laminated or mixed according to the purpose. For example, if a metal layer mainly composed of Ti is inserted at the interface between the electrode and the semiconductor, the adhesive strength of the electrode can be increased.

また、電極材料のパターンは、太陽電池素子から集電するために一般的に用いられるパターン、例えば表面電極9の場合であれば、一般的な櫛形パターンとすればよい。さらに、電極を所定形状にするためのマスクとしては、材質・形状は特に問わず、内部の雰囲気などに大きな影響を及ぼさないものであれば使用可能である。電極パターンにあわせたマスクの加工性の面などからは金属で作製するのが簡便である。   In addition, the electrode material pattern may be a pattern generally used for collecting current from the solar cell element, for example, a general comb pattern in the case of the surface electrode 9. Furthermore, the material and shape of the mask for making the electrode into a predetermined shape are not particularly limited, and any mask can be used as long as it does not significantly affect the internal atmosphere. From the viewpoint of the workability of the mask in accordance with the electrode pattern, it is easy to make it from metal.

なお、上述のようにして作製された太陽電池素子は、通常は所要の出力電圧や出力電流を得ることができるように、複数個直列および並列に電気的に接続した状態で耐候性のある素材で覆われ太陽電池モジュールとなる。例えば、太陽電池素子の受光面にはガラス板や合成樹脂板などの光透過板を配置し、その裏面である非受光面にはテフロン(R)(デュポン社の登録商標)製のフィルムやPVF(ポリフッ化ビニル)、PET(ポレエチレンテレフタレート)などの耐候性フィルムが被着されている。そして、光透過板と耐候性フィルムとの間には、充填材として、例えばEVA(エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂)などからなる透明な合成樹脂を介在させている。そして、これらの光透過板、太陽電池素子および耐候性フィルムの重ね構造の本体に対し、その各辺周囲をアルミニウムやSUSなどからなる枠体を挟み込むように装着し、太陽電池モジュール全体の強度を高めている。   It should be noted that the solar cell element produced as described above is usually a weather-resistant material in a state where a plurality of series and parallel electrical connections are made so that the required output voltage and output current can be obtained. It is covered with a solar cell module. For example, a light transmissive plate such as a glass plate or a synthetic resin plate is disposed on the light receiving surface of the solar cell element, and a film made of Teflon (R) (a registered trademark of DuPont) or PVF is formed on the non-light receiving surface as the back surface. A weather-resistant film such as (polyvinyl fluoride) or PET (polyethylene terephthalate) is applied. A transparent synthetic resin made of, for example, EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer resin) is interposed as a filler between the light transmission plate and the weather resistant film. Then, the light transmitting plate, the solar cell element, and the weatherproof film are stacked on the main body so as to sandwich the frame made of aluminum, SUS, or the like around each side, so that the strength of the entire solar cell module is increased. It is increasing.

さらにこのような太陽電池モジュールを複数配設して太陽電池アレイとし、この太陽電池アレイで発電された電力によって、系統連系用のインバータへと送電し、一般の交流負荷に供給したり、もしくは系統連系により電力会社へ売電することができるようになっている。   Furthermore, a plurality of such solar cell modules are arranged to form a solar cell array, and the electric power generated by the solar cell array is transmitted to an inverter for grid interconnection and supplied to a general AC load, or It is now possible to sell electricity to power companies through grid connection.

本発明の製造方法によって作製された太陽電池素子は、ドライエッチングによりエッチングされる量が、基板面積1cm当たり0.015mgを超えないようにされているので、太陽電池素子に入射した光が、エッチング残渣によって遮られて受光面に影を作って変換効率に悪影響を及ぼすことがない。また、エッチング残渣量が非常に微量であるため、従来行っていた超音波洗浄によるエッチング残渣の除去工程を設けなくても、太陽電池の素子特性には悪影響がなく、さらに後工程でエッチング残渣が減少しやすいので、従来行っていた超音波洗浄などによる物理的な残渣除去の工程が不要となる。したがって基板に与えられるダメージによる特性低下や、マイクロクラックの生成による割れ、カケの原因を未然に防ぐことができ、太陽電池素子の歩留まりを向上させることができる。さらに、超音波洗浄による残渣除去をなくすことにより、工程を減らすことができ、コストの点でも有利となる。 Since the solar cell element produced by the manufacturing method of the present invention is such that the amount etched by dry etching does not exceed 0.015 mg per 1 cm 2 of substrate area, the light incident on the solar cell element is The conversion efficiency is not adversely affected by shadowing the light receiving surface by being blocked by the etching residue. In addition, since the amount of etching residue is very small, there is no adverse effect on the element characteristics of the solar cell without providing the etching residue removal step by conventional ultrasonic cleaning. Since it is easy to reduce, the physical residue removal process by the ultrasonic cleaning etc. which was performed conventionally becomes unnecessary. Therefore, it is possible to prevent deterioration in characteristics due to damage given to the substrate, cracks due to generation of microcracks, and chipping, and to improve the yield of solar cell elements. Furthermore, by eliminating residue removal by ultrasonic cleaning, the number of steps can be reduced, which is advantageous in terms of cost.

また製造工程において、熱拡散の工程と二つの酸化膜除去工程を経るようにすれば、ドライエッチングで生じたエッチング残渣の少なくとも一部を、第一の酸化膜除去工程および/または第二の酸化膜除去工程で除去することができ、残ったエッチング残渣を確実に除去することができる。そして、これらの酸化膜除去工程に続く工程、例えば、逆導電型半導体形成工程や電極形成工程などにおいて清浄化された状態で処理をすることが可能になるため、高い特性の太陽電池素子を簡易な工程で形成することが可能になる。   In the manufacturing process, if the thermal diffusion process and the two oxide film removal processes are performed, at least a part of the etching residue generated by the dry etching is removed from the first oxide film removal process and / or the second oxidation film. The film can be removed in the film removal step, and the remaining etching residue can be reliably removed. And since it becomes possible to process in the state cleaned in the process following these oxide film removal processes, for example, a reverse conductivity type semiconductor formation process, an electrode formation process, etc., a high-performance solar cell element can be simplified. It is possible to form by a simple process.

なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。   It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described example, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、上述において、半導体基板5に逆導電型半導体領域4を設けた後、半導体基板5の裏面に高濃度拡散層8(BSF)を設けた例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プラズマCVD法などによって、水素化アモルファスシリコン膜や微結晶シリコン相を含む結晶質シリコン膜などに不純物を高濃度となるようにドーピングして基板温度400℃程度以下、膜厚は10〜200nm程度となるように成膜してもよい。このように真空プロセスを用いて成膜する場合、途中で大気開放することなく連続して成膜できるように装置を構成しておくことが望ましく、微細な凹凸6に自然酸化膜が形成されたり、途中の工程で意図しない不純物によって汚染されたりすることがなく、高品質の太陽電池素子を形成することができるという利点がある。   For example, in the above description, the reverse conductivity type semiconductor region 4 is provided on the semiconductor substrate 5 and then the high-concentration diffusion layer 8 (BSF) is provided on the back surface of the semiconductor substrate 5. However, the present invention is not limited to this. For example, by doping a hydrogenated amorphous silicon film or a crystalline silicon film containing a microcrystalline silicon phase with a high concentration by plasma CVD or the like, the substrate temperature is about 400 ° C. or less, and the film thickness is 10 to 200 nm. You may form into a film so that it may become. When the film is formed using the vacuum process in this way, it is desirable to configure the apparatus so that the film can be continuously formed without being exposed to the air, and a natural oxide film is formed on the fine irregularities 6. There is an advantage that a high-quality solar cell element can be formed without being contaminated by unintended impurities in an intermediate process.

さらに、上述の例では、電極形成工程を真空プロセスによって成膜した例で説明したがこれに限るものではなく、電極を印刷法などの厚膜プロセスによって形成してもよい。   Further, in the above-described example, the example in which the electrode forming step is formed by a vacuum process has been described. However, the present invention is not limited to this, and the electrode may be formed by a thick film process such as a printing method.

本発明にかかる太陽電池素子の作製方法によって、太陽電池素子の表面に微細な凹凸を形成した模式図であり、(a)はドライエッチングにより微細な凹凸を形成した直後の状態、(b)は微細な凹凸を形成した後に酸処理を行って自然酸化膜を除去した状態、(c)は不純物を熱拡散させて表面に逆導電型半導体領域を形成した後に酸処理を行ったときの状態である。It is the schematic diagram which formed the fine unevenness | corrugation in the surface of the solar cell element by the manufacturing method of the solar cell element concerning this invention, (a) is the state immediately after forming the fine unevenness | corrugation by dry etching, (b) is (C) shows the state after removing the natural oxide film by forming acid treatment after forming fine irregularities, and (c) shows the state when acid treatment is performed after the impurity is thermally diffused to form the reverse conductivity type semiconductor region on the surface. is there. 従来のドライエッチングの条件によって、太陽電池素子の表面に微細な凹凸を形成した模式図であり、(a)はドライエッチングにより微細な凹凸を形成した直後の状態、(b)は従来の超音波洗浄によりエッチング残渣を除去した状態、(c)は酸処理を行ったときの状態である。It is the model which formed the fine unevenness | corrugation in the surface of the solar cell element by the conditions of the conventional dry etching, (a) is the state immediately after forming the fine unevenness by dry etching, (b) is the conventional ultrasonic wave A state in which etching residues are removed by washing, (c) is a state when acid treatment is performed. 本発明にかかる太陽電池素子の製造方法を用いて形成した太陽電池素子を示す図である。It is a figure which shows the solar cell element formed using the manufacturing method of the solar cell element concerning this invention. 本発明にかかる太陽電池素子の製造方法に用いるエッチング装置を示す図である。It is a figure which shows the etching apparatus used for the manufacturing method of the solar cell element concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:エッチング残渣
2:ピラー部
3:微細な凹凸の突起部
3a:クラック
3b:欠け
4:逆導電型半導体領域
5:半導体基板
6:微細な凹凸
7:反射防止膜
8:高濃度拡散層
9:表面電極
10:裏面電極
11:マスフローコントローラ
12:電極
13:圧力調整器
14:真空ポンプ
15:電源
16:アース
17:チャンバ
1: Etching residue 2: Pillar part 3: Protruding part 3a of fine unevenness: Crack 3b: Chip 4: Reverse conductive semiconductor region 5: Semiconductor substrate 6: Fine unevenness 7: Antireflection film 8: High concentration diffusion layer 9 : Front electrode 10: Back electrode 11: Mass flow controller 12: Electrode 13: Pressure regulator 14: Vacuum pump 15: Power supply 16: Earth 17: Chamber

Claims (4)

一導電型を有する半導体基板の一主面側にドライエッチングで微細な凹凸を形成する凹凸形成工程と、前記半導体基板の一主面側に逆導電型半導体領域を設ける逆導電型半導体形成工程とを具備した太陽電池素子の製造方法において、
前記ドライエッチングによりエッチングされる量が、基板面積1cm当たり0.015mgを超えないようにしたことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
An irregularity forming step of forming fine irregularities on one main surface side of a semiconductor substrate having one conductivity type by dry etching, and an inverted conductivity semiconductor forming step of providing an opposite conductivity type semiconductor region on one main surface side of the semiconductor substrate; In the manufacturing method of the solar cell element comprising
The method of manufacturing a solar cell element, wherein the amount etched by the dry etching does not exceed 0.015 mg per 1 cm 2 of substrate area.
一導電型を有する半導体基板の一主面側にドライエッチングで微細な凹凸を形成する凹凸形成工程と、前記凹凸形成工程に引き続いて、前記半導体基板の一主面側に逆導電型半導体領域を設ける逆導電型半導体形成工程とを具備した太陽電池素子の製造方法において、
前記凹凸形成工程は、前記ドライエッチングによりエッチングされる量が、基板面積1cm当たり0.015mgを超えないようにしながら微細な凹凸を形成する工程と、次いで前記半導体基板の酸化膜を除去する第一の酸化膜除去工程とを備え、
前記逆導電型半導体形成工程は、前記半導体基板を加熱して逆導電型不純物を熱拡散させることにより前記逆導電型半導体領域を形成する工程と、次いで前記半導体基板の酸化膜を除去する第二の酸化膜除去工程とを備えたことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
An unevenness forming step of forming fine unevenness on one main surface side of a semiconductor substrate having one conductivity type by dry etching, and following the unevenness forming step, an opposite conductivity type semiconductor region is formed on one main surface side of the semiconductor substrate. In the manufacturing method of the solar cell element comprising the reverse conductivity type semiconductor forming step to be provided,
The unevenness forming step includes a step of forming fine unevenness while the amount etched by the dry etching does not exceed 0.015 mg per 1 cm 2 of substrate area, and then a step of removing the oxide film of the semiconductor substrate. An oxide film removal step,
The reverse conductivity type semiconductor forming step includes a step of heating the semiconductor substrate and thermally diffusing reverse conductivity type impurities to form the reverse conductivity type semiconductor region, and then a second step of removing the oxide film of the semiconductor substrate. A method for producing a solar cell element, comprising the step of removing an oxide film.
前記第一の酸化膜除去工程では、前記半導体基板の自然酸化膜を除去し、かつ前記第二の酸化膜除去工程では、前記熱拡散によって前記半導体基板に生じた熱酸化膜を除去することを特徴とする請求項2記載の太陽電池素子の製造方法。 In the first oxide film removing step, a natural oxide film on the semiconductor substrate is removed, and in the second oxide film removing step, a thermal oxide film generated on the semiconductor substrate by the thermal diffusion is removed. The method for producing a solar cell element according to claim 2. 前記第一の酸化膜除去工程および/または前記第二の酸化膜除去工程において、フッ酸を含有する溶液を用いることを特徴とする請求項2または3に記載の太陽電池素子の製造方法。 4. The method for manufacturing a solar cell element according to claim 2, wherein a solution containing hydrofluoric acid is used in the first oxide film removal step and / or the second oxide film removal step.
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