JP2005136062A - Manufacturing method of solar battery - Google Patents

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隆行 伊坂
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of manufacturing, more efficiently than conventionally, a solar battery in which a region with a surface electrode provided on the front face side of a substrate is formed to be flat and parts other than the region are formed to be uneven. <P>SOLUTION: The method of manufacturing a solar battery includes at least a step of forming a dielectric film on the front face side of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion function, a step of forming a coating layer on the dielectric film positioned in an electrode formation region, a step of etching the semiconductor substrate using the dielectric film as a mask, and a step of removing the dielectric film from the semiconductor substrate. Alternately, the method includes at least a step of forming the dielectric film on the surface of the semiconductor substrate having the photoelectric conversion function, a step of removing the dielectric film positioned in the electrode formation region, a step of etching the semiconductor substrate using the dielectric film as a mask, and a step of removing the dielectric film from the semiconductor substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体基板の反射率を低減し、太陽電池の短絡電流を向上させる為の半導体表面の凹凸形成方法および太陽電池の電極の下を平坦にして特性を向上させる太陽電池の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for forming irregularities on a semiconductor surface for reducing the reflectance of a semiconductor substrate and improving the short-circuit current of the solar cell, and a method for manufacturing a solar cell that improves the characteristics by flattening the bottom of the electrode of the solar cell. Is.

たとえば、シリコン太陽電池のような結晶性基板を用いた太陽電池においては、基板の表面側(太陽電池とした際に光の入射を意図する側)での光の反射を低減させ、光を効率よく基板内部に吸収させることが、光電変換の高効率化を図る要素技術の一つとして重要なものとなっている。前記光の反射を低減させる方法としては、たとえば、基板の表面側に凹凸を形成する方法が知られている。具体的には、結晶性基板の表面側に微細なピラミッド状または逆ピラミッド状の凹凸が連続的に形成された構造(かかる表面構造は「テクスチャ構造」と呼ばれる。)を形成して、入射してくる太陽光の反射を低減する方法が公知である。かかるテクスチャ構造を形成した場合、あるピラミッドの面で下方に反射した光が他のピラミッドに入っていく多重反射が活用できるので、基板の表面側における反射が全体として低減する。さらに、テクスチャ構造を形成すると、シリコン内に入射する光は屈折を受け、長い距離を進むので、等価的に、吸収係数が増加(拡散距離の増加に相当)するという利点もある。   For example, in a solar cell using a crystalline substrate such as a silicon solar cell, light reflection is reduced by reducing the reflection of light on the surface side of the substrate (the side where light is intended to be incident when the solar cell is used). It is important as one of elemental technologies for improving the efficiency of photoelectric conversion that the substrate is well absorbed. As a method for reducing the reflection of light, for example, a method of forming irregularities on the surface side of a substrate is known. Specifically, a structure in which fine pyramid-like or inverted pyramid-like irregularities are continuously formed on the surface side of the crystalline substrate (such a surface structure is called a “texture structure”) is made incident. Methods for reducing the reflection of incoming sunlight are known. When such a texture structure is formed, since multiple reflections in which light reflected downward on a certain pyramid surface enters another pyramid can be utilized, reflection on the surface side of the substrate as a whole is reduced. Further, when the texture structure is formed, light incident on the silicon is refracted and travels a long distance, so that there is an advantage that the absorption coefficient is equivalently increased (corresponding to an increase in the diffusion distance).

単結晶シリコン基板の場合、一般的には、単結晶シリコン基板の表面側にアルカリ溶液などを用いた異方性エッチングを施すことで、その表面側に上述したような微細なピラミッド状または逆ピラミッド状の凹凸が連続的に形成され、テクスチャ構造が実現される。この異方性エッチングによるテクスチャ構造の形成は、単結晶シリコンのエッチング速度が、Si(100)結晶方位面とSi(111)結晶方位面とで異なることを利用している。かかる異方性エッチングによるテクスチャ構造の形成は、高価な単結晶シリコン基板を用いて太陽電池を形成する場合には、非常に有用な技術である。   In the case of a single crystal silicon substrate, in general, anisotropic etching using an alkaline solution or the like is performed on the surface side of the single crystal silicon substrate, so that a fine pyramid or inverted pyramid as described above is formed on the surface side. As a result, a textured structure is realized. The formation of the texture structure by this anisotropic etching utilizes the fact that the etching rate of single crystal silicon differs between the Si (100) crystal orientation plane and the Si (111) crystal orientation plane. Formation of a texture structure by such anisotropic etching is a very useful technique when a solar cell is formed using an expensive single crystal silicon substrate.

しかしながら、低コスト化に有効な多結晶シリコン基板を用いて太陽電池を形成する場合、前記単結晶シリコン基板の場合と同様に異方性エッチングを施しても、多結晶シリコン基板には様々な面方位を有する結晶粒が含まれるため、テクスチャ構造の形成が困難である。   However, when a solar cell is formed using a polycrystalline silicon substrate effective for cost reduction, the polycrystalline silicon substrate has various surfaces even if anisotropic etching is performed as in the case of the single crystal silicon substrate. Since crystal grains having an orientation are included, it is difficult to form a texture structure.

このため従来より、異方性エッチングに依らず多結晶シリコン基板の表面側に凹凸を形成する様々な方法が、提案されてきた。たとえば特許文献1には、研削面に断面が略V字状またはU字状の多数の刃を有するホイール状のマルチ刃砥石によって略V字状または略U字状の断面形状を有する溝を基板の表面側に一度に形成することによって、結晶の面方位に依存せずに、機械的に表面側に凹凸を形成し得る方法が開示されている。また特許文献2には、加工形状に応じて予め定められた速度でその照射形状を変化させながらレーザ光を照射して加工することで、多結晶シリコン基板の表面側に適宜の形状の溝を形成し得る方法が記載されている。さらに、特許文献3には、ドライエッチング装置内に半導体基板を搬入した後に、このドライエッチング装置内にマスク形成用ガスとエッチングガスを同時に導入して半導体基板の表面側に微小な凹凸を形成する方法が開示されている。また、特許文献4では、シリコン表面を多孔性にして層を形成するための、フッ素イオンも含む酸化溶液による該表面の部分的化学酸化によって構成される第一工程と、該層を溶解して組織化された表面を得る第二工程とを組み合わせたp−型多結晶性シリコンおよびその合金の表面の組織化方法が開示されている。特許文献5には、半導体ウェハの表面にプロテクタをランダムな分布で形成する第一工程と、半導体ウェハを等方性エッチング溶液に浸漬して、プロテクタの未形成領域をエッチングすることにより、溝を形成する第二工程と、プロテクタを除去する第三工程とを含む太陽電池用半導体ウェハの製造方法が開示されている。   For this reason, conventionally, various methods for forming irregularities on the surface side of a polycrystalline silicon substrate have been proposed without depending on anisotropic etching. For example, in Patent Document 1, a groove having a substantially V-shaped or substantially U-shaped cross-section is formed by a wheel-shaped multi-blade grindstone having a large number of blades having a substantially V-shaped or U-shaped cross section on a ground surface. A method is disclosed in which irregularities can be mechanically formed on the surface side by forming the surface at the same time on the surface side without depending on the crystal plane orientation. Further, in Patent Document 2, a groove having an appropriate shape is formed on the surface side of a polycrystalline silicon substrate by processing by irradiating a laser beam while changing the irradiation shape at a predetermined speed according to the processing shape. Methods that can be formed are described. Further, in Patent Document 3, after a semiconductor substrate is carried into a dry etching apparatus, a mask forming gas and an etching gas are simultaneously introduced into the dry etching apparatus to form minute irregularities on the surface side of the semiconductor substrate. A method is disclosed. Further, in Patent Document 4, a first step is formed by partial chemical oxidation of the surface with an oxidizing solution containing fluorine ions to form a layer with a porous silicon surface, and the layer is dissolved. A method for organizing the surface of p-type polycrystalline silicon and its alloys in combination with a second step to obtain a textured surface is disclosed. In Patent Document 5, the first step of forming the protector with a random distribution on the surface of the semiconductor wafer, the groove is formed by immersing the semiconductor wafer in an isotropic etching solution and etching the unformed region of the protector. The manufacturing method of the semiconductor wafer for solar cells including the 2nd process to form and the 3rd process to remove a protector is disclosed.

また、上記テクスチャ構造を基本構造としながら、基板表面の、表面電極が設置される領域を平坦に形成すると、リーク電流およびオーミック損失が減少され、電気出力が向上され、結果として光電変換効率がさらに向上された太陽電池を得ることができることも知られている。前記領域を平坦に形成する方法としては、ホトエッチング技術を用いて選択的にエッチングする方法が公知である(たとえば、特許文献6を参照。)。
特開平9−148603号公報 特開平3−89518号公報 特開平9−102625号公報 特開平9−167850号公報 特開2002−217439号公報 特開昭62−35582号公報
In addition, if the region where the surface electrode is installed is formed flat on the substrate surface while using the texture structure as a basic structure, the leakage current and ohmic loss are reduced, the electric output is improved, and as a result, the photoelectric conversion efficiency is further increased. It is also known that improved solar cells can be obtained. As a method of forming the region flatly, a method of selectively etching using a photo etching technique is known (for example, refer to Patent Document 6).
JP-A-9-148603 Japanese Patent Laid-Open No. 3-89518 JP-A-9-102625 JP-A-9-167850 JP 2002-217439 A JP 62-35582 A

上述のように、光電変換効率を向上すべく多結晶性シリコン基板の表面に凹凸を形成する方法としては、様々な方法が知られている。しかし、前記多結晶性シリコン基板の表面に凹凸を形成する方法のうち、特許文献1に記載された機械的な加工方法、特許文献2に記載されたレーザーを用いた加工方法、特許文献3に記載されたドライエッチング方法については、作業時間が長く、また、高価な設備を必要とするという不具合がある。また、特許文献4に記載された酸水溶液を用いたウエットエッチング方法は、多重反射しにくく、光の吸収率が低下し、有効な方法ではない。さらに、特許文献5に記載された上記プロテクタを用いたエッチングの場合、プロテクタ形成のための乾燥工程、また、プロテクタの除去工程を必須とするため、長い作業時間を要し、生産効率が劣るという問題がある。   As described above, various methods are known for forming irregularities on the surface of a polycrystalline silicon substrate in order to improve photoelectric conversion efficiency. However, among the methods for forming irregularities on the surface of the polycrystalline silicon substrate, the mechanical processing method described in Patent Document 1, the processing method using a laser described in Patent Document 2, and Patent Document 3 The described dry etching method has the disadvantages that the operation time is long and expensive equipment is required. In addition, the wet etching method using an acid aqueous solution described in Patent Document 4 is not an effective method because it is difficult to perform multiple reflection and the light absorption rate is reduced. Furthermore, in the case of etching using the protector described in Patent Document 5, a drying process for forming the protector and a removal process of the protector are essential, so that a long working time is required and the production efficiency is inferior. There's a problem.

また、テクスチャ構造を基本的に備え、基板表面の、表面電極が設置される領域が平坦に形成されてなる太陽電池を製造しようとすると、選択的にエッチングせねばならないために、ホトエッチング工程やレーザー加工等複雑な工程を必要とし、効率的な生産が困難であるという不具合があった。   In addition, when manufacturing a solar cell that is basically provided with a textured structure and in which the region on the surface of the substrate where the surface electrode is installed is formed flatly, it must be selectively etched. There was a problem that complicated processes such as laser processing were required and efficient production was difficult.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、基板の表面側の表面電極が設置される領域が平坦に形成され、かつ、前記領域以外の部分には凹凸が形成されてなる太陽電池を、従来よりも格段に効率的に製造することができる方法を提供することである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to form a flat region where the surface electrode on the surface side of the substrate is installed, and a portion other than the region. It is to provide a method capable of manufacturing a solar cell having irregularities much more efficiently than before.

本発明のある局面に従う太陽電池の製造方法によれば、光電変換機能を有する半導体基板の表面側に誘電体膜を形成する工程と、電極形成領域に位置する誘電体膜上に被覆層を形成する工程と、誘電体膜をマスクとして半導体基板にエッチングを施す工程と、誘電体膜を半導体基板より除去する工程とを少なくとも含むことを特徴とする(以下、かかる局面による製造方法を「第一の製造方法」と呼ぶことがある。)。第一の製造方法においては、マスキングテープまたはレジストを用いて電極形成領域に被覆層を形成するのが好ましい。   According to a method for manufacturing a solar cell according to an aspect of the present invention, a step of forming a dielectric film on the surface side of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion function, and a coating layer is formed on the dielectric film located in the electrode formation region And a step of etching the semiconductor substrate using the dielectric film as a mask, and a step of removing the dielectric film from the semiconductor substrate. May be referred to as a "production method"). In the first manufacturing method, it is preferable to form a coating layer in the electrode formation region using a masking tape or a resist.

また、本発明の別な局面に従う太陽電池の製造方法によれば、光電変換機能を有する半導体基板の表面に誘電体膜を形成する工程と、電極形成領域に位置する誘電体膜を除去する工程と、誘電体膜をマスクとして半導体基板にエッチングを施す工程と、誘電体膜を半導体基板より除去する工程とを少なくとも含むことを特徴とする(以下、かかる局面による製造方法を、「第二の製造方法」と呼ぶことがある。)。第二の製造方法においては、誘電体膜を形成する前に電極形成領域にメタルマスクを載置し、誘電体膜の形成後、メタルマスクと共に電極形成領域に位置する誘電体膜を除去する、あるいは、誘電体膜上の電極形成領域に位置する部分以外に被覆層を形成してエッチングを施すことで、電極形成領域に位置する誘電体膜を除去するのが好ましい。   Moreover, according to the method for manufacturing a solar cell according to another aspect of the present invention, a step of forming a dielectric film on the surface of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion function, and a step of removing the dielectric film located in the electrode formation region And a step of etching the semiconductor substrate using the dielectric film as a mask, and a step of removing the dielectric film from the semiconductor substrate. Sometimes referred to as "manufacturing method"). In the second manufacturing method, a metal mask is placed on the electrode formation region before forming the dielectric film, and after the formation of the dielectric film, the dielectric film located in the electrode formation region together with the metal mask is removed. Alternatively, it is preferable to remove the dielectric film located in the electrode formation region by forming a coating layer in a portion other than the portion located in the electrode formation region on the dielectric film and performing etching.

上述した本発明の第一の製造方法、第二の製造方法のいずれにおいても、誘電体膜は、シリコン窒化物で形成された膜(シリコン窒化膜)であるのが好ましい。また、前記シリコン窒化膜は、プラズマCVD法によって形成すると、製膜時に分解ガス中の水素原子によって半導体基板の表面、界面が不活性化され、特に多結晶シリコン太陽電池の特性が向上されるため、好ましい。   In any of the first manufacturing method and the second manufacturing method of the present invention described above, the dielectric film is preferably a film formed of silicon nitride (silicon nitride film). In addition, when the silicon nitride film is formed by plasma CVD, the surface and interface of the semiconductor substrate are inactivated by hydrogen atoms in the decomposition gas during film formation, and the characteristics of the polycrystalline silicon solar cell are particularly improved. ,preferable.

また、本発明の第一の製造方法、第二の製造方法のいずれにおいても、酸性のエッチング溶液を用いてエッチングを施すのが好ましく、酸性のエッチング溶液としてフッ化水素酸と硝酸との混合液を用いるのがより好ましい。   In either of the first production method and the second production method of the present invention, it is preferable to perform etching using an acidic etching solution, and a mixed liquid of hydrofluoric acid and nitric acid as the acidic etching solution. Is more preferable.

さらに、本発明の第一の製造方法、第二の製造方法のいずれにおいても、フッ化水素酸を用いて誘電体膜を半導体基板より除去することが好ましい。   Furthermore, in any of the first manufacturing method and the second manufacturing method of the present invention, it is preferable to remove the dielectric film from the semiconductor substrate using hydrofluoric acid.

本発明によれば、従来、異方性エッチングによるテクスチャ構造の形成が困難であり、その表面側に凹凸を形成する様々な試みが従来なされてきたもののいずれも生産効率の点で難点があった多結晶シリコン基板においても、その表面側に凹凸を簡便に形成することができる。また、本発明によれば、上記多結晶シリコン基板は勿論のこと、異方性エッチングによりテクスチャ構造の形成は従来比較的簡便に可能であった単結晶シリコン基板についても、基板の表面側の表面電極が設置される領域が平坦に形成され、かつ、前記領域以外の部分には凹凸が形成されてなる太陽電池を、従来よりも格段に効率的に製造することが可能である。こうして本発明で得られた太陽電池は、ダメージ層を除去して作製した従来の太陽電池よりも短絡電流が向上されたものであり、さらに電極の下の部分を平坦とすることで、リーク電流およびオーミック損失の減少など、短絡電流以外の太陽電池特性も向上され、その結果として、光電変換効率が格段に向上された太陽電池を実現することができる。   According to the present invention, it has been difficult to form a texture structure by anisotropic etching, and various attempts to form irregularities on the surface side have been difficult in terms of production efficiency. Even in a polycrystalline silicon substrate, irregularities can be easily formed on the surface side thereof. In addition, according to the present invention, not only the above-described polycrystalline silicon substrate, but also a single crystal silicon substrate that has been capable of forming a texture structure by anisotropic etching in a relatively simple manner is the surface on the surface side of the substrate. It is possible to manufacture a solar cell in which the region where the electrode is installed is flat and the surface is uneven except for the region, which is much more efficient than in the past. Thus, the solar cell obtained in the present invention has an improved short circuit current compared to the conventional solar cell manufactured by removing the damage layer, and further, by flattening the lower part of the electrode, the leakage current In addition, solar cell characteristics other than short-circuit current, such as a reduction in ohmic loss, are improved, and as a result, a solar cell with significantly improved photoelectric conversion efficiency can be realized.

図1は、本発明の太陽電池の製造方法のうち、第一の製造方法を段階的に示す図である。以下、図1を参照して、本発明の第一の製造方法を説明する。   FIG. 1 is a diagram showing a first manufacturing method in a stepwise manner in the solar cell manufacturing method of the present invention. Hereinafter, the first production method of the present invention will be described with reference to FIG.

本発明の第一の製造方法は、光電変換機能を有する半導体基板の表面側に誘電体膜を形成する工程と、電極形成領域に位置する誘電体膜上に被覆層を形成する工程と、誘電体膜をマスクとして半導体基板にエッチングを施す工程と、誘電体膜を半導体基板より除去する工程とを少なくとも含む。   The first manufacturing method of the present invention includes a step of forming a dielectric film on the surface side of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion function, a step of forming a coating layer on the dielectric film located in the electrode formation region, and a dielectric At least a step of etching the semiconductor substrate using the body film as a mask and a step of removing the dielectric film from the semiconductor substrate are included.

まず、図1(a)に示すように、光電変換機能を有する半導体基板1の表面側に誘電体膜2を形成する。光電変換機能を有する半導体基板1としては、従来より太陽電池の製造に広く用いられてきた半導体基板であれば特に制限されるものではなく、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板などの結晶系シリコン基板だけでなく、非晶系のシリコン基板であるアモルファスシリコン基板であってもよい。中でも、従来の異方性エッチングによるテクスチャ構造の形成が困難であった多結晶シリコン基板が、本発明の製造方法によって特に顕著な効果を発揮し得るため、好適である。なお、前記「半導体基板1の表面側」とは、当該基板1の厚み方向に関する2つの側のうち、後に太陽電池として形成した際に光の入射を意図する側を指す(厚み方向に関し半導体基板の表面側とは反対の側を、「裏面側」と呼ぶことがある。)。   First, as shown in FIG. 1A, a dielectric film 2 is formed on the surface side of a semiconductor substrate 1 having a photoelectric conversion function. The semiconductor substrate 1 having a photoelectric conversion function is not particularly limited as long as it is a semiconductor substrate that has been widely used in the manufacture of solar cells. Crystalline silicon such as a single crystal silicon substrate and a polycrystalline silicon substrate can be used. Not only the substrate but also an amorphous silicon substrate which is an amorphous silicon substrate may be used. Among them, a polycrystalline silicon substrate, which has been difficult to form a texture structure by conventional anisotropic etching, is preferable because it can exert a particularly remarkable effect by the manufacturing method of the present invention. The “surface side of the semiconductor substrate 1” refers to a side intended to receive light when it is later formed as a solar cell among the two sides related to the thickness direction of the substrate 1 (the semiconductor substrate in the thickness direction). The side opposite to the front side is sometimes referred to as the “back side”).

誘電体膜2を形成する材料としては、誘電性を有し膜形成可能な材料であれば特に制限されるものではなく、たとえば、シリコン窒化物、シリコン酸化物、アルミナ、酸化チタン、フッ化マグネシウムなどが例示されるが、中でもシリコンエッチングの際のマスクとしての耐性や膜の除去方法における簡便さから、シリコン窒化物を用いて誘電体膜2を形成するのが好ましい。なお、誘電体以外の材料で半導体基板の表面側を覆う以外は本発明の製造方法と同様に行ったとしても、エッチングマスクとしての耐性や基板に不純物として影響を与える不具合があり、結果として本発明の課題を解決することができない。   The material for forming the dielectric film 2 is not particularly limited as long as it is a dielectric material capable of forming a film. For example, silicon nitride, silicon oxide, alumina, titanium oxide, magnesium fluoride In particular, it is preferable to form the dielectric film 2 using silicon nitride from the standpoint of resistance as a mask during silicon etching and simplicity of the film removal method. Even if the manufacturing method of the present invention is performed except that the surface side of the semiconductor substrate is covered with a material other than a dielectric, there is a problem that the resistance as an etching mask or the substrate is affected as an impurity. The problem of the invention cannot be solved.

誘電体膜2の形成方法に特に制限はなく、プラズマCVD法、減圧CVD法、スパッタ法など、従来公知の適宜の方法によって形成することができるが、中でも、プラズマCVD法によって形成すると、製膜時に分解ガス中の水素原子によってシリコン基板の表面、界面が不活性化され、多結晶シリコン基板を用いた場合には特に太陽電池の特性が向上されるため、好ましい。プラズマCVD法による製膜の条件は、当分野にて従来より行われてきた適宜の条件に従えばよい。   The method for forming the dielectric film 2 is not particularly limited, and can be formed by a conventionally known appropriate method such as a plasma CVD method, a low pressure CVD method, or a sputtering method. Since the surface and interface of the silicon substrate are sometimes inactivated by hydrogen atoms in the decomposition gas and a polycrystalline silicon substrate is used, the characteristics of the solar cell are particularly improved, which is preferable. The conditions for film formation by the plasma CVD method may be in accordance with appropriate conditions conventionally performed in this field.

誘電体膜2は、概ね均一な膜厚を有し、半導体基板1の表面側を覆うようにして形成されるのが好ましい。誘電体膜2は、半導体基板1の表面側の全面を覆うように形成されても、一部のみを覆うように形成されてもよい。誘電体膜2の厚みに特に制限はないが、10nm〜100nmであるのが好ましく、30nm〜70nmであるのがより好ましい。誘電体膜2の厚みが10nm未満であると、誘電体膜のマスクとしての耐性が低く、エッチングの際に誘電体膜が取れ、表面形状が平坦に近く、凹凸の小さい表面形状が形成される虞があるためであり、また誘電体膜2の厚みが100nmを越えると、誘電体膜のマスクとしての耐性が高く、エッチングの誘電体膜を形成していない裏面が過剰にエッチングされるというような虞があるためである。   The dielectric film 2 preferably has a substantially uniform film thickness and is formed so as to cover the surface side of the semiconductor substrate 1. The dielectric film 2 may be formed so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate 1 or may be formed so as to cover only a part thereof. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the dielectric material film 2, It is preferable that it is 10 nm-100 nm, and it is more preferable that it is 30 nm-70 nm. When the thickness of the dielectric film 2 is less than 10 nm, the resistance of the dielectric film as a mask is low, the dielectric film is removed during etching, and the surface shape is almost flat, and a surface shape with small unevenness is formed. If the thickness of the dielectric film 2 exceeds 100 nm, the resistance of the dielectric film as a mask is high, and the back surface where the etched dielectric film is not formed is excessively etched. This is because there is a fear of it.

次に、図1(b)に示すように、半導体基板1の前記表面側における電極形成領域に位置する誘電体膜2上に被覆層4を形成する。ここで、本明細書でいう「電極形成領域」とは、半導体基板の表面側において、後の工程で表面電極を設置することを予定した1または複数個の領域を指す。第一の製造方法では、誘電体膜2上の、半導体基板1の厚み方向に関して前記電極形成領域に位置する部分にマスキングを施し、被覆層4を形成する。被覆層4を形成する材料としては、特に制限されるものではなく、たとえばマスキングテープ(UVテープなど)、レジスト、ワックス、ペースト、フィルムなど、従来公知の適宜のものを使用することができる。中でも、マスキングテープを用いると、酸への耐性があり、簡単に形成、除去できるというような利点があり、また、レジストを用いると、精細に形成できるため細かい電極に合わせてマスクとすることができるというような利点があるため、マスキングテープまたはレジストにて被覆層4を形成するのが特に好ましい。   Next, as shown in FIG. 1B, a coating layer 4 is formed on the dielectric film 2 located in the electrode formation region on the surface side of the semiconductor substrate 1. Here, the “electrode formation region” in the present specification refers to one or a plurality of regions on the surface side of the semiconductor substrate where the surface electrode is scheduled to be installed in a later step. In the first manufacturing method, masking is performed on a portion of the dielectric film 2 located in the electrode formation region in the thickness direction of the semiconductor substrate 1 to form the coating layer 4. The material for forming the coating layer 4 is not particularly limited, and for example, a conventionally known appropriate material such as a masking tape (UV tape or the like), a resist, a wax, a paste, or a film can be used. Among them, the use of masking tape has the advantage that it is resistant to acid and can be easily formed and removed, and if a resist is used, it can be finely formed and used as a mask in accordance with fine electrodes. It is particularly preferable to form the coating layer 4 with a masking tape or a resist because of the advantage that it can be done.

続く工程では、誘電体膜2をマスクとして半導体基板1にエッチングを施す。ここで、誘電体膜2が半導体基板1の表面側の一部を覆うようにして形成される場合には、誘電体膜2が形成された部分をマスクとして、半導体基板1のエッチングを行えばよい。しかしながら、図1(a)に示したように誘電体膜2が半導体基板1の表面側の全体を覆うようにして形成されてなる場合には、誘電体膜2をそのままマスクとして利用することはできない。このためかかる場合には、誘電体膜2をマスクとして半導体基板1にエッチングを施すための前処理として、まずは誘電体膜2にエッチングを施すのが好適である。誘電体膜2のエッチングに使用されるエッチング溶液としては、誘電体膜2の形成材料に応じ公知のものを適宜用いることができる。たとえば、シリコン窒化膜で誘電体膜2を実現する場合には、フッ化水素酸(フッ酸;HF)またはフッ化水素酸と硝酸との混合液が、好適なエッチング溶液として挙げられる。フッ化水素酸またはフッ化水素酸と硝酸との混合液を用いてシリコン窒化膜をエッチングすることで、図1(c)に示すように、シリコン窒化膜の膜厚が薄くなり、また、応力によってシリコン窒化膜にランダムな配置で孔が形成される。この際、前記の工程にてシリコン窒化膜の被覆層4が形成された部分については、エッチングされることなく残る。こうして誘電体膜2にランダムに形成される孔を利用して、誘電体膜2をマスクとして利用した、半導体基板のエッチングを行うことができるようになる。なお、フッ化水素酸と硝酸との混合液を用いてエッチングを行うと、シリコン窒化膜の孔が形成された部分から半導体基板のエッチングが進行するため、前処理としてのシリコン窒化膜のエッチングと共に、シリコン窒化膜をマスクとした半導体基板のエッチングも行うことができるため、特に好適である。   In the subsequent process, the semiconductor substrate 1 is etched using the dielectric film 2 as a mask. Here, when the dielectric film 2 is formed so as to cover a part of the surface side of the semiconductor substrate 1, the etching of the semiconductor substrate 1 is performed using the portion where the dielectric film 2 is formed as a mask. Good. However, when the dielectric film 2 is formed so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 1A, the dielectric film 2 can be used as a mask as it is. Can not. Therefore, in such a case, it is preferable to first etch the dielectric film 2 as a pretreatment for etching the semiconductor substrate 1 using the dielectric film 2 as a mask. As an etching solution used for etching the dielectric film 2, a known solution can be appropriately used according to the material for forming the dielectric film 2. For example, when the dielectric film 2 is realized by a silicon nitride film, hydrofluoric acid (hydrofluoric acid; HF) or a mixed liquid of hydrofluoric acid and nitric acid can be used as a suitable etching solution. By etching the silicon nitride film using hydrofluoric acid or a mixed liquid of hydrofluoric acid and nitric acid, the thickness of the silicon nitride film is reduced as shown in FIG. As a result, holes are randomly formed in the silicon nitride film. At this time, the portion where the silicon nitride coating layer 4 is formed in the above process remains without being etched. In this way, the semiconductor substrate can be etched using the dielectric film 2 as a mask using the holes randomly formed in the dielectric film 2. If etching is performed using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, the etching of the semiconductor substrate proceeds from the portion where the holes of the silicon nitride film are formed. Since the semiconductor substrate can be etched using the silicon nitride film as a mask, it is particularly suitable.

前記誘電体膜2のエッチングにおいて、フッ化水素酸をエッチング溶液として用いる場合、その濃度は、0.5%(w/w)〜50%(w/w)であるのが好ましく、5%(w/w)〜20%(w/w)であるのがより好ましい。かかるフッ化水素酸による誘電体膜2のエッチングの時間は、1分間〜20分間の範囲内で行うことが好ましく、2分間〜10分間の範囲内で行うことがより好ましい。   In the etching of the dielectric film 2, when hydrofluoric acid is used as an etching solution, the concentration is preferably 0.5% (w / w) to 50% (w / w), preferably 5% ( More preferably, it is w / w) -20% (w / w). The time for etching the dielectric film 2 with hydrofluoric acid is preferably within a range of 1 minute to 20 minutes, and more preferably within a range of 2 minutes to 10 minutes.

また、前記誘電体膜2のエッチングにおいて、フッ化水素酸と硝酸との混合液をエッチング溶液として用いる場合、その混合比率は、フッ化水素酸:硝酸=1:3〜1:50(体積比)であるのが好ましく、フッ化水素酸:硝酸=1:5〜1:20(体積比)であるのがより好ましい。かかるフッ化水素酸と硝酸との混合液による誘電体膜2のエッチングの時間は、1分間〜15分間の範囲内で行うことが好ましく、2分間〜8分間の範囲内で行うことがより好ましい。   In the etching of the dielectric film 2, when a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid is used as an etching solution, the mixing ratio is as follows: hydrofluoric acid: nitric acid = 1: 3 to 1:50 (volume ratio) ), And hydrofluoric acid: nitric acid = 1: 5 to 1:20 (volume ratio) is more preferable. The time for etching the dielectric film 2 with the mixed liquid of hydrofluoric acid and nitric acid is preferably within a range of 1 minute to 15 minutes, and more preferably within a range of 2 minutes to 8 minutes. .

誘電体膜2をマスクとして半導体基板1にエッチングを施すのに用いられるエッチング溶液としては、半導体基板1および誘電体膜2の形成材料に応じ公知のエッチング溶液を適宜用いることができるが、たとえばフッ化水素酸と硝酸との混合液、フッ化水素酸と硝酸と酢酸との混合液などの酸性のエッチング溶液を用いるのが好ましい。上述のように誘電体膜2がシリコン窒化膜にて形成される場合には、上述した理由により、フッ化水素酸と硝酸との混合液を用いてエッチングを施すのが特に好ましい。これによって、図1(d)に示すように、半導体基板1の表面側における、被覆層4が形成された誘電体膜2の部分に位置する領域(すなわち、前記の電極形成領域)を除き、半導体基板1の表面側に凹凸を形成することができる。   As an etching solution used for etching the semiconductor substrate 1 using the dielectric film 2 as a mask, a known etching solution can be appropriately used according to the material for forming the semiconductor substrate 1 and the dielectric film 2. It is preferable to use an acidic etching solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid or a mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid and acetic acid. When the dielectric film 2 is formed of a silicon nitride film as described above, it is particularly preferable to perform etching using a mixed liquid of hydrofluoric acid and nitric acid for the reasons described above. As a result, as shown in FIG. 1 (d), except for the region located on the portion of the dielectric film 2 on which the coating layer 4 is formed on the surface side of the semiconductor substrate 1 (that is, the electrode formation region), Unevenness can be formed on the surface side of the semiconductor substrate 1.

前記誘電体膜2をマスクとした半導体基板1のエッチングにおいて、フッ化水素酸と硝酸との混合液をエッチング溶液として用いる場合、その混合比率は、上述したのと同様であるのが好ましい。また、フッ化水素酸と硝酸との混合液による誘電体膜2をマスクとした半導体基板1のエッチングの時間は、1分間〜10分間の範囲内で行うことが好ましく、2分間〜8分間の範囲内で行うことがより好ましい。   In the etching of the semiconductor substrate 1 using the dielectric film 2 as a mask, when a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid is used as an etching solution, the mixing ratio is preferably the same as described above. The etching time of the semiconductor substrate 1 using the dielectric film 2 as a mask with a mixed liquid of hydrofluoric acid and nitric acid is preferably within a range of 1 minute to 10 minutes, and is preferably 2 minutes to 8 minutes. More preferably, it is performed within the range.

前記エッチング(窒化シリコン膜のエッチング、半導体基板のエッチング)は、エッチング溶液を収容した槽内への浸漬により行えばよいが、この際、フッ化水素酸と硝酸との混合液により半導体基板の裏面側にもエッチングが施されて裏面側の凹凸が減少する。これにより、裏面の表面積が減り、裏面での再結合が抑制されて、太陽電池を作製した際の特性が向上するという利点もある。   The etching (etching of the silicon nitride film, etching of the semiconductor substrate) may be performed by immersion in a bath containing an etching solution. At this time, the back surface of the semiconductor substrate is mixed with a liquid mixture of hydrofluoric acid and nitric acid. Etching is also performed on the side to reduce the unevenness on the back side. Thereby, the surface area of the back surface is reduced, recombination on the back surface is suppressed, and there is an advantage that the characteristics when the solar cell is manufactured are improved.

次に、図1(e)に示すように、誘電体膜2を半導体基板1より除去する。かかる工程において誘電体膜2の除去は、誘電体膜2の形成材料に応じた適宜の手法によって行うことができる。シリコン窒化膜にて誘電体膜2を実現した場合には、フッ化水素酸、熱リン酸、フッ化水素酸と硝酸との混合液などに浸漬等することで除去することができる。中でも、加熱を必要とせず、基板にも影響を与えずに、シリコン窒化膜を比較的簡単に除去できるというような利点もあることから、フッ化水素酸を用いるのが好ましい。誘電体膜2の除去にフッ化水素酸を用いる場合、その濃度は、2%(w/w)〜50%(w/w)であるのが好ましく、10%(w/w)〜50%(w/w)であるのがより好ましい。   Next, as shown in FIG. 1E, the dielectric film 2 is removed from the semiconductor substrate 1. In this process, the removal of the dielectric film 2 can be performed by an appropriate method according to the material for forming the dielectric film 2. When the dielectric film 2 is realized by a silicon nitride film, it can be removed by immersion in hydrofluoric acid, hot phosphoric acid, a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, or the like. Among these, hydrofluoric acid is preferably used because there is an advantage that the silicon nitride film can be removed relatively easily without requiring heating and without affecting the substrate. When hydrofluoric acid is used to remove the dielectric film 2, the concentration is preferably 2% (w / w) to 50% (w / w), and 10% (w / w) to 50%. (W / w) is more preferable.

本発明の第一の製造方法によれば、上記各工程を少なくとも含むことによって、半導体基板1の表面側において、電極形成領域において平坦に形成され、かつ、電極形成領域を除く部分については凹凸が形成された太陽電池用の構造物を作製することができる。   According to the first manufacturing method of the present invention, by including at least each of the steps described above, the surface of the semiconductor substrate 1 is formed flat in the electrode formation region, and the portions other than the electrode formation region are uneven. The formed solar cell structure can be manufactured.

本発明の製造方法は、上記各工程を含む方法であれば、太陽電池の製造において従来より通常行われている工程(たとえば、半導体基板のドーピング工程、反射防止層の形成工程、表面電極および裏面電極の形成工程など)をさらに含んでいても、勿論よい。   If the manufacturing method of this invention is a method including each said process, the process normally performed in manufacture of a solar cell (for example, the doping process of a semiconductor substrate, the formation process of an antireflection layer, a surface electrode, and a back surface) Of course, it may also include an electrode forming step and the like.

半導体基板のドーピング工程は、たとえば、前記誘電体膜2を除去する工程の後、表面電極3を形成する前に、半導体基板1にリンをドーピングし、太陽電池とした際に光の入射を意図する側にPN接合を形成する。半導体基板1へのリンのドーピングは、当分野で従来より汎用されている、熱拡散法により好適に行うことができる。   In the doping process of the semiconductor substrate, for example, after the step of removing the dielectric film 2 and before the formation of the surface electrode 3, the semiconductor substrate 1 is doped with phosphorus, and the light is intended to enter when the solar cell is formed. A PN junction is formed on the side to be processed. The doping of phosphorus into the semiconductor substrate 1 can be suitably performed by a thermal diffusion method that has been widely used in the art.

反射防止膜の形成工程は、光電変換効率を向上すべく、半導体基板1の表面側に入射光の反射を防止し得る膜を形成する工程である。当該反射防止膜の形成材料としては、従来より当分野において使用されてきたものであれば特に制限されるものではない。たとえば、SiN、TiO、SiOなどが例示される。かかる反射防止膜は、プラズマCVD法、スピンコート法などの方法により形成することができる、たとえば、シランとアンモニアとの混合ガスを原料とし、プラズマCVD法を行うことによって、SiN膜にて反射防止膜を形成することができる。   The process of forming the antireflection film is a process of forming a film that can prevent reflection of incident light on the surface side of the semiconductor substrate 1 in order to improve the photoelectric conversion efficiency. The material for forming the antireflection film is not particularly limited as long as it has been conventionally used in this field. For example, SiN, TiO, SiO and the like are exemplified. Such an antireflection film can be formed by a method such as a plasma CVD method or a spin coating method. For example, an antireflection film is formed on a SiN film by performing a plasma CVD method using a mixed gas of silane and ammonia as a raw material. A film can be formed.

表面電極3は、たとえば、半導体基板の前記電極形成領域に、銀ペーストをスクリーン印刷などの印刷法により塗布し、これを焼成することで形成することができる(図1(f))。好ましくは、PN接合が形成された半導体基板1の表面側に設けられてなる前記反射防止膜上の電極形成領域に位置する部分に、前記銀ペーストをスクリーン印刷し、これを焼成して表面電極に反射防止膜を貫通させてN層と接合させ、表面電極3を形成してなるのが好ましい。 The surface electrode 3 can be formed, for example, by applying a silver paste to the electrode forming region of the semiconductor substrate by a printing method such as screen printing and firing it (FIG. 1 (f)). Preferably, the silver paste is screen-printed on a portion located in the electrode formation region on the antireflection film provided on the surface side of the semiconductor substrate 1 on which the PN junction is formed, and this is baked to produce a surface electrode It is preferable that the surface electrode 3 is formed by passing through the antireflection film and bonding it to the N + layer.

また、裏面電極(図示せず)は、たとえば、半導体基板の裏面側に、アルミペーストおよび銀ペーストをスクリーン印刷し、これを焼成することによって形成できる。   The back electrode (not shown) can be formed, for example, by screen-printing an aluminum paste and a silver paste on the back side of the semiconductor substrate and firing it.

図2は、本発明の太陽電池の製造方法のうち、第二の製造方法の一例を段階的に示す図であり、図3は、本発明の太陽電池の製造方法のうち、第二の製造方法の他の例を段階的に示す図である。以下、図2、図3を参照して、本発明の第二の製造方法を説明する。なお、本発明の第二の製造方法について、本発明の第一の製造方法と共通する部分については、上述した本発明の第一の製造方法の説明が参酌されるものとし、説明を省略することがある。   FIG. 2 is a diagram showing an example of the second manufacturing method in a stepwise manner in the solar cell manufacturing method of the present invention, and FIG. 3 is a second manufacturing method in the solar cell manufacturing method of the present invention. It is a figure which shows the other example of a method in steps. Hereinafter, the second manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the 2nd manufacturing method of this invention, about the part which is common with the 1st manufacturing method of this invention, description of the 1st manufacturing method of this invention mentioned above shall be considered, and description is abbreviate | omitted. Sometimes.

本発明の第二の製造方法は、光電変換機能を有する半導体基板の表面に誘電体膜を形成する工程と、電極形成領域に位置する誘電体膜を除去する工程と、誘電体膜をマスクとして半導体基板にエッチングを施す工程と、誘電体膜を半導体基板より除去する工程とを少なくとも含む。本発明の第二の製造方法では、誘電体膜の形成後、半導体基板のエッチングに先立って、電極形成領域に位置する誘電体膜を除去するが、この誘電体膜の除去は、誘電体膜を形成する前に電極形成領域にメタルマスクを載置し、誘電体膜の形成後、メタルマスクと共に電極形成領域に位置する誘電体膜を除去する(図2の場合)、あるいは、誘電体膜上の電極形成領域に位置する部分以外に被覆層を形成してエッチングを施すことで、電極形成領域に位置する誘電体膜を除去する(図3の場合)ことによって、好適に行われる。   The second manufacturing method of the present invention includes a step of forming a dielectric film on the surface of a semiconductor substrate having a photoelectric conversion function, a step of removing the dielectric film located in the electrode formation region, and using the dielectric film as a mask. At least a step of etching the semiconductor substrate and a step of removing the dielectric film from the semiconductor substrate are included. In the second manufacturing method of the present invention, after the formation of the dielectric film, the dielectric film located in the electrode forming region is removed prior to etching of the semiconductor substrate. A metal mask is placed on the electrode formation region before forming the dielectric layer, and after the dielectric film is formed, the dielectric film located in the electrode formation region together with the metal mask is removed (in the case of FIG. 2), or the dielectric film This is preferably carried out by removing the dielectric film located in the electrode formation region (in the case of FIG. 3) by forming a coating layer other than the portion located in the upper electrode formation region and performing etching.

前者の場合、まず、図2(a)に示すように、半導体基板1の表面側の電極形成領域にメタルマスク5を載置する。メタルマスク5の具体的な金属材料としては、SUS(ステンレス)、ニッケルなどが挙げられ、特に制限されるものではないが、誘電体膜形成装置に通常、メタルマスクと同じSUSが使用されていることから、SUSが特に好ましい。   In the former case, first, as shown in FIG. 2A, the metal mask 5 is placed on the electrode formation region on the surface side of the semiconductor substrate 1. Specific metal materials for the metal mask 5 include SUS (stainless steel), nickel, and the like, and are not particularly limited. Usually, the same SUS as the metal mask is used for the dielectric film forming apparatus. Therefore, SUS is particularly preferable.

続く工程では、図2(b)に示すように、半導体基板1の表面側に誘電体膜2を形成する。誘電体膜2は、上述した第一の製造方法と同様に、プラズマCVD法によって形成されたシリコン窒化膜であるのが好ましい。ここで、誘電体膜2は、半導体基板1の表面側の全面を覆うように形成されてもよいし、一部を覆うように形成されてもよい。ここで、前記工程でメタルマスク5を載置された電極形成領域においては、メタルマスク5上に誘電体膜2が形成されることになる。   In the subsequent step, a dielectric film 2 is formed on the surface side of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. The dielectric film 2 is preferably a silicon nitride film formed by plasma CVD as in the first manufacturing method described above. Here, the dielectric film 2 may be formed so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate 1 or may be formed so as to cover a part thereof. Here, the dielectric film 2 is formed on the metal mask 5 in the electrode formation region where the metal mask 5 is placed in the above-described process.

次に、メタルマスク5と共に電極形成領域に位置する誘電体膜を除去する。メタルマスク5は、上記のように電極形成領域上に載置しただけであるので、その上に形成された誘電体膜ごと容易に除去することができる。これにより、図2(c)に示すように、電極形成領域に位置する誘電体膜2が除去される。   Next, the dielectric film located in the electrode formation region together with the metal mask 5 is removed. Since the metal mask 5 is merely placed on the electrode formation region as described above, the entire dielectric film formed thereon can be easily removed. Thereby, as shown in FIG. 2C, the dielectric film 2 located in the electrode formation region is removed.

また後者の場合、まず、図3(a)に示すように、半導体基板1の表面側に誘電体膜2を形成する。誘電体膜2は、上述した第一の製造方法と同様に、プラズマCVD法によって形成されたシリコン窒化膜であるのが好ましい。また誘電体膜2は、半導体基板1の表面側の全面を覆うように形成されてもよいし、一部を覆うように形成されてもよい。   In the latter case, first, a dielectric film 2 is formed on the surface side of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. The dielectric film 2 is preferably a silicon nitride film formed by plasma CVD as in the first manufacturing method described above. The dielectric film 2 may be formed so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate 1 or may be formed so as to cover a part thereof.

次に、図3(b)に示すように誘電体膜2上の電極形成領域に位置する部分以外に被覆層7を形成した後、図3(c)に示すようにエッチングを施し、電極形成領域に位置する誘電体膜を除去する。被覆層7を形成する材料としては、特に制限されるものではなく、前記第一の製造方法における被覆層4の形成材料として挙げたものを特に制限なく使用することができる。中でもレジストにて被覆層7を形成するのが好ましい。電極形成領域に位置する誘電体膜2のエッチングは、被覆層7の形成材料に応じ、従来公知の適宜の手法、条件などに従って行えばよく、特に制限されるものではない。かかるエッチング後、被覆層7を除去することで、電極形成領域に位置する部分のみ誘電体膜2が除去された構造物(図3(c))を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 3 (b), a coating layer 7 is formed in a portion other than the portion located in the electrode formation region on the dielectric film 2, and then etching is performed as shown in FIG. 3 (c) to form an electrode. The dielectric film located in the region is removed. The material for forming the coating layer 7 is not particularly limited, and those listed as the material for forming the coating layer 4 in the first manufacturing method can be used without any particular limitation. Among these, it is preferable to form the coating layer 7 with a resist. Etching of the dielectric film 2 located in the electrode formation region may be performed according to a conventionally known appropriate technique and condition depending on the material for forming the coating layer 7, and is not particularly limited. After the etching, the covering layer 7 is removed, so that a structure (FIG. 3C) from which the dielectric film 2 is removed only at the portion located in the electrode formation region can be obtained.

次に、誘電体膜2をマスクとして半導体基板1にエッチングを施す。   Next, the semiconductor substrate 1 is etched using the dielectric film 2 as a mask.

本発明の第二の製造方法においても、前記第一の製造方法と同様、誘電体膜2が電極形成領域以外の部分の一部を覆うように形成されてなる場合には、誘電体膜2が形成された部分をマスクとして、半導体基板1のエッチングを行えばよい。また、図2(c)、図3(c)に示したように誘電体膜2が電極形成領域以外の部分の全面を覆うように形成されてなる場合には、誘電体膜2をマスクとして半導体基板1にエッチングを施すための前処理として、まずは誘電体膜2にエッチングを施すのが好適である。誘電体膜2のエッチングに使用されるエッチング溶液としては、第一の製造方法と同様、フッ化水素酸またはフッ化水素酸と硝酸との混合液が好ましい。この誘電体膜2のエッチングにより、シリコン窒化膜の膜厚が薄くなり、また、応力によってシリコン窒化膜にランダムな配置で孔が形成される。   Also in the second manufacturing method of the present invention, as in the first manufacturing method, when the dielectric film 2 is formed so as to cover a part of the portion other than the electrode formation region, the dielectric film 2 Etching of the semiconductor substrate 1 may be performed using the portion where the is formed as a mask. When the dielectric film 2 is formed so as to cover the entire surface other than the electrode formation region as shown in FIGS. 2C and 3C, the dielectric film 2 is used as a mask. As a pretreatment for etching the semiconductor substrate 1, it is preferable to first etch the dielectric film 2. The etching solution used for etching the dielectric film 2 is preferably hydrofluoric acid or a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, as in the first manufacturing method. By etching the dielectric film 2, the thickness of the silicon nitride film is reduced, and holes are formed in the silicon nitride film at random locations due to stress.

誘電体膜2をマスクとして半導体基板1にエッチングを施す場合に用いるエッチング溶液としては、半導体基板1および誘電体膜2の形成材料に応じ公知のエッチング溶液を適宜用いることができるが、たとえばフッ化水素酸と硝酸との混合液、フッ化水素酸と硝酸と酢酸との混合液などの酸性のエッチング溶液を用いるのが好ましい。上述のように誘電体膜2がシリコン窒化膜にて形成される場合には、フッ化水素酸と硝酸との混合液を用いると、シリコン窒化膜の孔が形成された部分から半導体基板のエッチングが進行するため、前処理としてのシリコン窒化膜のエッチングと共に、シリコン窒化膜をマスクとした半導体基板のエッチングも行うことができ、特に好適である。   As an etching solution used when etching the semiconductor substrate 1 using the dielectric film 2 as a mask, a known etching solution can be appropriately used depending on the material for forming the semiconductor substrate 1 and the dielectric film 2. It is preferable to use an acidic etching solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid or a mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid and acetic acid. When the dielectric film 2 is formed of a silicon nitride film as described above, if a mixed liquid of hydrofluoric acid and nitric acid is used, the semiconductor substrate is etched from the portion where the holes of the silicon nitride film are formed. Therefore, the etching of the semiconductor substrate using the silicon nitride film as a mask can be performed together with the etching of the silicon nitride film as the pretreatment, which is particularly preferable.

このエッチングにおいては、半導体基板1の表面側の誘電体層2にて覆われていない領域である電極形成領域にも、エッチングが施される。この際、エッチング溶液としてフッ化水素酸と硝酸との混合液を用いると、この電極形成領域において等方性エッチングが施され、当該領域において平坦に形成され、しかも電極形成領域に埋め込むようにして表面電極3を形成することができるため、電極の影となる部分が減り特性が向上し、特に好ましい(図2(d),(e)、図3(d),(e))。   In this etching, the electrode forming region which is a region not covered with the dielectric layer 2 on the surface side of the semiconductor substrate 1 is also etched. At this time, if a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid is used as an etching solution, isotropic etching is performed in the electrode formation region, and the electrode is formed flat in the region and embedded in the electrode formation region. Since the surface electrode 3 can be formed, the shadowed portion of the electrode is reduced and the characteristics are improved, which is particularly preferable (FIGS. 2D, 3E, 3D, and 3E).

次に、図2(f)、図3(f)に示すように、誘電体膜2を半導体基板1より除去する。かかる工程は、上述した第一の製造方法と同様にして行えばよい。   Next, as shown in FIGS. 2 (f) and 3 (f), the dielectric film 2 is removed from the semiconductor substrate 1. This step may be performed in the same manner as in the first manufacturing method described above.

本発明の第二の製造方法によっても、半導体基板1の表面側において、電極形成領域が平坦に形成され、かつ、電極形成領域を除く部分については凹凸が形成された太陽電池用の構造物を作製することができる。上記各工程を経た後は、図2(g)、図3(g)に示すように、第一の製造方法と同様にして半導体基板の表面側において平坦に保持された電極形成領域に、表面電極3を形成すればよい。第二の製造方法においても、上述した各工程を有しているならば、第一の製造方法と同様に、太陽電池の製造において従来より通常行われている工程(たとえば、半導体基板のドーピング工程、反射防止層の形成工程、表面電極および裏面電極の形成工程など)をさらに含んでいても、勿論よい。   Also according to the second manufacturing method of the present invention, a structure for a solar cell in which the electrode formation region is formed flat on the surface side of the semiconductor substrate 1 and unevenness is formed on the portion excluding the electrode formation region is obtained. Can be produced. After each of the above steps, as shown in FIGS. 2 (g) and 3 (g), a surface is formed on the electrode forming region held flat on the surface side of the semiconductor substrate in the same manner as in the first manufacturing method. The electrode 3 may be formed. Also in the second manufacturing method, if each of the above-described steps is included, as in the first manufacturing method, a step conventionally performed in the manufacture of a solar cell (for example, a doping step of a semiconductor substrate) Of course, it may also include a step of forming an antireflection layer, a step of forming front and back electrodes, and the like.

実施例1
厚さ300μm、大きさ125mm×125mmの多結晶シリコン基板を、水酸化ナトリウム水溶液でダメージ層を除去した。その後、プラズマCVD法によりシリコン窒化膜(厚み;70nm程度)を形成し、多結晶シリコン基板の表面側における電極形成領域にUVテープを貼り、その多結晶シリコン基板を、フッ化水素酸と硝酸とを1:10の比率(体積比)で混合したエッチング溶液に4分間浸漬し、エッチングを行った。その後、紫外線を1分間照射しUVテープを剥がし、5%(w/w)のフッ酸溶液に15分浸漬し残ったシリコン窒化膜を取り除くことで、電極形成部が平坦でそれ以外の表面に凹凸を形成した多結晶基板が得られた。
Example 1
The damage layer was removed from the polycrystalline silicon substrate having a thickness of 300 μm and a size of 125 mm × 125 mm with an aqueous sodium hydroxide solution. Thereafter, a silicon nitride film (thickness: about 70 nm) is formed by plasma CVD, UV tape is applied to the electrode formation region on the surface side of the polycrystalline silicon substrate, and the polycrystalline silicon substrate is bonded with hydrofluoric acid and nitric acid. Was immersed in an etching solution mixed at a ratio of 1:10 (volume ratio) for 4 minutes for etching. Then, UV irradiation is performed for 1 minute, the UV tape is peeled off, and the remaining silicon nitride film is removed by immersion in a 5% (w / w) hydrofluoric acid solution for 15 minutes. A polycrystalline substrate having irregularities was obtained.

この多結晶基板に、熱拡散法を用い、リンをドーピングし、PN接合を形成した。次に、シランとアンモニアとの混合ガスを原料としてプラズマCVD法で、窒化シリコン膜よりなる反射防止膜を形成した。次に、基板裏面に裏面電極としてアルミペースト及び銀ペーストをスクリーン印刷により形成、基板表面の反射防止膜上で平坦な部分に表面電極を銀ペーストでスクリーン印刷し、焼成して電極を形成する。さらに、全面にフラックスを塗布した後、融解した半田が満たされている半田槽に太陽電池を浸漬し、表面電極及び裏面の銀電極に半田を付け引き上げる。これにより、太陽電池が完成した。   This polycrystalline substrate was doped with phosphorus using a thermal diffusion method to form a PN junction. Next, an antireflection film made of a silicon nitride film was formed by a plasma CVD method using a mixed gas of silane and ammonia as a raw material. Next, an aluminum paste and a silver paste are formed on the back surface of the substrate as a back electrode by screen printing, a surface electrode is screen-printed with a silver paste on a flat portion on the antireflection film on the substrate surface, and baked to form an electrode. Further, after flux is applied to the entire surface, the solar cell is immersed in a solder bath filled with melted solder, and solder is pulled up on the front electrode and the silver electrode on the back surface. Thereby, the solar cell was completed.

比較例1
厚さ300μm、大きさ125mm×125mmの多結晶シリコン基板を水酸化ナトリウム水溶液でダメージ層を除去した。その後、プラズマCVD法によりシリコン窒化膜を形成し、その基板をフッ酸と硝酸を1:10の比率で混合した溶液に4分間浸漬しエッチングを行った。その後、5%のフッ酸溶液に15分浸漬し残ったシリコン窒化膜を取り除くことで、表面に凹凸を形成した多結晶基板が得られた。この基板を用い実施例1と同様の工程で太陽電池を作製した。
Comparative Example 1
The damage layer was removed from the polycrystalline silicon substrate having a thickness of 300 μm and a size of 125 mm × 125 mm with an aqueous sodium hydroxide solution. Thereafter, a silicon nitride film was formed by plasma CVD, and the substrate was immersed in a solution in which hydrofluoric acid and nitric acid were mixed at a ratio of 1:10 for 4 minutes for etching. Thereafter, the remaining silicon nitride film was removed by immersion in a 5% hydrofluoric acid solution for 15 minutes to obtain a polycrystalline substrate having irregularities formed on the surface. Using this substrate, a solar cell was fabricated in the same process as in Example 1.

比較例2
従来の多結晶シリコン基板を用いた太陽電池の作製と同じように、厚さ300μm、大きさ125mm×125mmの多結晶シリコン基板を水酸化ナトリウム水溶液でダメージ層を除去した後、かかる多結晶シリコン基板をそのまま用いて太陽電池を作製した。
Comparative Example 2
Similar to the production of a solar cell using a conventional polycrystalline silicon substrate, the polycrystalline silicon substrate having a thickness of 300 μm and a size of 125 mm × 125 mm is removed from the damaged layer with a sodium hydroxide aqueous solution, and then the polycrystalline silicon substrate is used. As is, a solar cell was produced.

実施例1、比較例1,2で得られた太陽電池について、AM(Air Mass;通過空気量)1.5、100mW/cmの照射下にて太陽電池特性(短絡電流(A)、開放電圧(V)、曲線因子、光電変換効率(%))の測定を行った。 For the solar cells obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, solar cell characteristics (short circuit current (A), open circuit) under irradiation of AM (Air Mass) 1.5, 100 mW / cm 2 The voltage (V), fill factor, and photoelectric conversion efficiency (%) were measured.

結果を、表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 2005136062
Figure 2005136062

実施例2
厚さ300μm、大きさ125mm×125mmの多結晶シリコン基板を水酸化ナトリウム水溶液でダメージ層を除去した。その後、メタルマスクを設置し、プラズマCVD法によりシリコン窒化膜(厚さ:70nm)を形成し、その基板をフッ化水素酸と硝酸を1:10の比率で混合した溶液に4分間浸漬しエッチングを行う。その後5%のフッ化水素酸溶液に15分間浸漬し残ったシリコン窒化膜を取り除くことで、表面側の表面電極が設置される領域が平坦に形成され、かつ、前記領域以外の部分には凹凸が形成されてなる多結晶シリコン基板が得られた。
Example 2
The damage layer was removed from the polycrystalline silicon substrate having a thickness of 300 μm and a size of 125 mm × 125 mm with an aqueous sodium hydroxide solution. After that, a metal mask is installed, a silicon nitride film (thickness: 70 nm) is formed by plasma CVD, and the substrate is immersed in a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid in a ratio of 1:10 for 4 minutes for etching. I do. Thereafter, the remaining silicon nitride film is immersed in a 5% hydrofluoric acid solution for 15 minutes to remove the remaining silicon nitride film, so that a region where the surface electrode on the surface side is installed is formed flat, and irregularities are formed in portions other than the region. A polycrystalline silicon substrate formed of was obtained.

本発明の太陽電池の製造方法のうち、第一の製造方法を段階的に示す図である。It is a figure which shows the 1st manufacturing method in steps among the manufacturing methods of the solar cell of this invention. 本発明の太陽電池の製造方法のうち、第二の製造方法の一例を段階的に示す図である。It is a figure which shows an example of the 2nd manufacturing method in steps among the manufacturing methods of the solar cell of this invention. 本発明の太陽電池の製造方法のうち、第二の製造方法の他の例を段階的に示す図である。It is a figure which shows in stepwise another example of the 2nd manufacturing method among the manufacturing methods of the solar cell of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板、2 誘電体膜、3 表面電極、4 被覆層、5 メタルマスク、7 被覆層。
1 semiconductor substrate, 2 dielectric film, 3 surface electrode, 4 coating layer, 5 metal mask, 7 coating layer.

Claims (10)

光電変換機能を有する半導体基板の表面側に誘電体膜を形成する工程と、電極形成領域に位置する誘電体膜上に被覆層を形成する工程と、誘電体膜をマスクとして半導体基板にエッチングを施す工程と、誘電体膜を半導体基板より除去する工程とを少なくとも含む、太陽電池の製造方法。   A step of forming a dielectric film on the surface side of the semiconductor substrate having a photoelectric conversion function, a step of forming a coating layer on the dielectric film located in the electrode formation region, and etching the semiconductor substrate using the dielectric film as a mask A method for manufacturing a solar cell, comprising at least a step of applying and a step of removing the dielectric film from the semiconductor substrate. マスキングテープまたはレジストを用いて電極形成領域に被覆層を形成することを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein a covering layer is formed on the electrode forming region using a masking tape or a resist. 光電変換機能を有する半導体基板の表面に誘電体膜を形成する工程と、電極形成領域に位置する誘電体膜を除去する工程と、誘電体膜をマスクとして半導体基板にエッチングを施す工程と、誘電体膜を半導体基板より除去する工程とを少なくとも含む、太陽電池の製造方法。   Forming a dielectric film on the surface of the semiconductor substrate having a photoelectric conversion function; removing the dielectric film located in the electrode formation region; etching the semiconductor substrate using the dielectric film as a mask; A method for producing a solar cell, comprising at least a step of removing a body film from a semiconductor substrate. 誘電体膜を形成する前に電極形成領域にメタルマスクを載置し、誘電体膜の形成後、メタルマスクと共に電極形成領域に位置する誘電体膜を除去することを特徴とする請求項3に記載の方法。   4. The metal mask is placed on the electrode formation region before forming the dielectric film, and the dielectric film located in the electrode formation region together with the metal mask is removed after the formation of the dielectric film. The method described. 誘電体膜上の電極形成領域に位置する部分以外に被覆層を形成してエッチングを施すことで、電極形成領域に位置する誘電体膜を除去することを特徴とする請求項3に記載の方法。   4. The method according to claim 3, wherein the dielectric film located in the electrode formation region is removed by forming a coating layer in a portion other than the portion located in the electrode formation region on the dielectric film and performing etching. . 誘電体膜がシリコン窒化膜である、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the dielectric film is a silicon nitride film. プラズマCVD法により誘電体膜を形成することを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the dielectric film is formed by a plasma CVD method. 酸性のエッチング溶液を用いて前記エッチングを施すことを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the etching is performed using an acidic etching solution. 前記酸性のエッチング溶液が、硝酸とフッ化水素酸との混合液であることを特徴とする、請求項8に記載の方法。   The method according to claim 8, wherein the acidic etching solution is a mixture of nitric acid and hydrofluoric acid. フッ化水素酸を用いて誘電体膜を半導体基板より除去することを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the dielectric film is removed from the semiconductor substrate using hydrofluoric acid.
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