JP2005136081A - Method for manufacturing solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池の製造方法に関し、特に多結晶半導体基板の表面に反射を低減するための凹凸面を形成する工程を備える太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell, and more particularly to a method for manufacturing a solar cell including a step of forming an uneven surface for reducing reflection on the surface of a polycrystalline semiconductor substrate.
太陽電池では、その変換効率を改善するために、基板の表面に多数の凹凸を形成して、基板表面で反射した光を再入射させることにより、反射による損失を少なくする技術が一般に用いられる。 In a solar cell, in order to improve the conversion efficiency, a technique is generally used in which a large number of irregularities are formed on the surface of the substrate and light reflected by the substrate surface is reincident to reduce loss due to reflection.
(100)面の結晶方位を有する単結晶シリコン基板を用いて太陽電池を製造する場合には、水酸化ナトリウム溶液などのアルカリ溶液によるエッチングを用いて凹凸面を形成する方法が知られている。これは、アルカリ溶液によるエッチングの速度が、(100)面と(111)面とで異なることを利用している。 In the case of manufacturing a solar cell using a single crystal silicon substrate having a (100) plane crystal orientation, a method of forming an uneven surface using etching with an alkali solution such as a sodium hydroxide solution is known. This utilizes the fact that the etching rate with the alkaline solution is different between the (100) plane and the (111) plane.
また、フッ酸及び硝酸を含む酸溶液を用いて、多結晶シリコン基板に等方性エッチングを行う方法が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。
アルカリ溶液を用いたエッチングを、種々の結晶方位の結晶粒を含む多結晶基板に対して行うと、(100)面が表面に露出した結晶粒については凹凸が形成されるが、その他の結晶粒については十分に凹凸が形成されないので、反射率の低減効果が十分に得られない。 When etching using an alkaline solution is performed on a polycrystalline substrate containing crystal grains of various crystal orientations, irregularities are formed on the crystal grains with the (100) plane exposed on the surface. Since no unevenness is sufficiently formed, the effect of reducing the reflectance cannot be sufficiently obtained.
酸溶液を用いたエッチングでは、反射率を小さくすることはできるが、曲線因子にはあまり改善が見られない。 Etching using an acid solution can reduce the reflectivity, but does not show much improvement in the fill factor.
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、簡易な方法により反射率の低減及び曲線因子の改善を併せて達成することができる、太陽電池の製造方法を提供するものである。 This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the manufacturing method of a solar cell which can achieve the reduction | decrease of reflectance and improvement of a fill factor by a simple method collectively. .
本発明の太陽電池の製造方法は、(1)第1導電型多結晶半導体基板をアルカリ溶液でエッチングした後に、酸溶液で処理することにより、前記基板の少なくとも受光表面に凹凸面を形成し、(2)次いで、受光表面に第2導電型不純物層を形成することにより、前記基板にpn接合を形成し、(3)しかる後に、受光表面及び裏面に電極を形成する工程を備える。 In the method for producing a solar cell of the present invention, (1) after etching the first conductive type polycrystalline semiconductor substrate with an alkaline solution, an uneven surface is formed on at least the light receiving surface of the substrate by treating with an acid solution, (2) Next, a pn junction is formed on the substrate by forming a second conductivity type impurity layer on the light receiving surface, and (3) after that, an electrode is formed on the light receiving surface and the back surface.
発明者は、多結晶半導体基板に対してアルカリ溶液及び酸溶液をこの順で作用させることにより、反射率及び曲線因子の両方において、いずれか一方の溶液を用いた場合には達成することができなかった、優れた特性を併せて有する太陽電池を製造することができることを見出し、本発明を完成させた。 The inventor can achieve this in the case of using either one of both the reflectance and the fill factor by causing the alkaline solution and the acid solution to act on the polycrystalline semiconductor substrate in this order. The present inventors have found that it is possible to produce a solar cell having excellent characteristics that has not been achieved.
本発明の製造方法によると、従来のアルカリ溶液でのエッチングを用いる方法よりも、表面での反射率の小さい太陽電池を製造することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a solar cell having a lower reflectance on the surface than the conventional method using etching with an alkaline solution.
本発明の製造方法によると、従来の酸溶液でのエッチングを用いる方法よりも、曲線因子の大きい太陽電池を製造することができる。 According to the production method of the present invention, it is possible to produce a solar cell having a larger fill factor than the conventional method using etching with an acid solution.
以上の如く、本発明の製造方法によると、反射率及び曲線因子の両方において、アルカリ溶液及び酸溶液のうちのいずれか一方の溶液を用いた場合には達成することができなかった、優れた特性を併せて有する太陽電池を製造することができる。従って、本発明の製造方法によると、光電変換効率の高い太陽電池を製造することができる。 As described above, according to the production method of the present invention, both the reflectance and the fill factor could not be achieved when either one of the alkaline solution and the acid solution was used. A solar cell having both characteristics can be manufactured. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, a solar cell with high photoelectric conversion efficiency can be manufactured.
本発明の製造方法では、アルカリ溶液と酸溶液でのエッチング、つまりウェットエッチングを用いるので、ドライエッチングを用いる方法や、機械的に凹凸を形成する方法に比べて、簡易に凹凸を形成することができる。 In the manufacturing method of the present invention, since etching using an alkaline solution and an acid solution, that is, wet etching is used, it is possible to easily form unevenness compared to a method using dry etching or a method of mechanically forming unevenness. it can.
本発明の太陽電池の製造方法は、(1)第1導電型多結晶半導体基板をアルカリ溶液でエッチングした後に、酸溶液で処理することにより、前記基板の少なくとも受光表面に凹凸面を形成し、(2)次いで、受光表面に第2導電型不純物層を形成することにより、前記基板にpn接合を形成し、(3)しかる後に、受光表面及び裏面に電極を形成する工程を備える。 In the method for producing a solar cell of the present invention, (1) after etching the first conductive type polycrystalline semiconductor substrate with an alkaline solution, an uneven surface is formed on at least the light receiving surface of the substrate by treating with an acid solution, (2) Next, a pn junction is formed on the substrate by forming a second conductivity type impurity layer on the light receiving surface, and (3) after that, an electrode is formed on the light receiving surface and the back surface.
まず、上記(1)の工程、すなわち、第1導電型多結晶半導体基板をアルカリ溶液でエッチングした後に、酸溶液で処理することにより、前記基板の少なくとも受光表面に凹凸面を形成する工程について説明する。 First, the step (1), that is, the step of forming an uneven surface on at least the light receiving surface of the substrate by etching the first conductive type polycrystalline semiconductor substrate with an alkaline solution and then treating with an acid solution will be described. To do.
多結晶半導体基板には、一般に太陽電池の製造に用いられるものを用いることができる。例えば、多結晶シリコン基板を用いることができる。多結晶シリコン基板は、溶融シリコンを冷却固化して作成したシリコンブロックを、例えば、100〜500μm程度、好ましくは、280〜300μm程度の厚さにスライスして製造することができる。 As the polycrystalline semiconductor substrate, those generally used for manufacturing solar cells can be used. For example, a polycrystalline silicon substrate can be used. The polycrystalline silicon substrate can be manufactured by slicing a silicon block prepared by cooling and solidifying molten silicon to a thickness of, for example, about 100 to 500 μm, preferably about 280 to 300 μm.
第1導電型多結晶半導体基板とは、p型又はn型多結晶半導体基板をいう。そのキャリア濃度は、例えば、1014〜1018cm-3程度とすることができる。 The first conductive type polycrystalline semiconductor substrate refers to a p-type or n-type polycrystalline semiconductor substrate. The carrier concentration can be, for example, about 10 14 to 10 18 cm −3 .
アルカリ溶液には、前記基板をエッチングすることができるものが用いられる。具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどを用いることができる。その濃度は、10〜70wt%程度、好ましくは、20〜50wt%程度、さらに好ましくは、30〜50wt%程度とすることができる。その液温は、20〜100℃程度、好ましくは、70〜100℃程度、さらに好ましくは、90〜100℃程度とすることができる。70〜100℃程度では、エッチング速度が大きく、90〜100℃程度では、エッチング速度がさらに大きいからである。 As the alkaline solution, one capable of etching the substrate is used. Specifically, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, or the like can be used. The concentration can be about 10 to 70 wt%, preferably about 20 to 50 wt%, and more preferably about 30 to 50 wt%. The liquid temperature can be about 20-100 degreeC, Preferably, it is about 70-100 degreeC, More preferably, it can be about 90-100 degreeC. This is because the etching rate is high at about 70 to 100 ° C., and the etching rate is higher at about 90 to 100 ° C.
アルカリ溶液には、さらに0.1〜20%程度のイソプロピルアルコールなどの有機溶媒を加えてもよい。これにより凹凸のサイズを制御することができる。 An organic solvent such as about 0.1 to 20% isopropyl alcohol may be further added to the alkaline solution. Thereby, the size of the unevenness can be controlled.
アルカリ溶液でのエッチングは、例えば、前記基板をアルカリ溶液に浸すことによって行うことができる。また、前記基板を回転させながら、アルカリ溶液を吹き付けることによって行ってもよい。 Etching with an alkaline solution can be performed, for example, by immersing the substrate in an alkaline solution. Moreover, you may carry out by spraying an alkaline solution, rotating the said board | substrate.
エッチングは、スライスの際に前記基板の表面に生じるスライスダメージを除去できる程度に行うことが好ましい。例えば、平均エッチング深さが7〜21μm、好ましくは、10〜14μmとなる程度に行うことができる。ここで、平均エッチング深さとは、単位面積当たりのエッチング重量を前記基板の密度で除したものをいう。エッチングの時間は、1〜60分程度、好ましくは、4〜10分程度とすることができる。 Etching is preferably performed to such an extent that slice damage that occurs on the surface of the substrate during slicing can be removed. For example, the average etching depth can be 7 to 21 μm, preferably 10 to 14 μm. Here, the average etching depth means the etching weight per unit area divided by the density of the substrate. The etching time can be about 1 to 60 minutes, preferably about 4 to 10 minutes.
酸溶液には、フッ酸及び硝酸を含む水溶液が好適に用いられる。酸溶液は、例えば、20〜80wt%程度、好ましくは、40〜60wt%程度のフッ酸水溶液と、30〜90wt%程度、好ましくは、50〜70wt%程度の硝酸水溶液と、水とを所定の割合で混合することにより調製できる。その混合比は、例えば、フッ酸:硝酸:水の割合が、体積比で、1:20:14〜1:20:27程度、好ましくは、1:20:21とすることができる。 As the acid solution, an aqueous solution containing hydrofluoric acid and nitric acid is preferably used. The acid solution is, for example, about 20 to 80 wt%, preferably about 40 to 60 wt% hydrofluoric acid aqueous solution, about 30 to 90 wt%, preferably about 50 to 70 wt% nitric acid aqueous solution, and water. It can be prepared by mixing in proportions. As for the mixing ratio, for example, the ratio of hydrofluoric acid: nitric acid: water can be about 1:20:14 to 1:20:27, preferably 1:20:21 in volume ratio.
酸溶液には、水の代わりに50〜100wt%程度、好ましくは、90〜100wt%程度の酢酸水溶液が含まれていてもよい。その混合比は、例えば、体積比で、酢酸:フッ酸:硝酸の割合が、14:1:20〜21:1:20程度、好ましくは、21:1:20とすることができる。 The acid solution may contain an acetic acid aqueous solution of about 50 to 100 wt%, preferably about 90 to 100 wt%, instead of water. The mixing ratio is, for example, volume ratio, and the ratio of acetic acid: hydrofluoric acid: nitric acid is about 14: 1: 20 to 21: 1: 20, preferably 21: 1: 20.
酸溶液で処理とは、例えば、前記基板を酸溶液に浸すこと、又は、前記基板を回転させながら、酸溶液を吹き付けることをいう。 The treatment with an acid solution means, for example, immersing the substrate in an acid solution, or spraying an acid solution while rotating the substrate.
前記基板の少なくとも受光表面に凹凸が形成されればよく、受光表面及び受光裏面に凹凸が形成されてもよい。 It is only necessary that irregularities are formed on at least the light receiving surface of the substrate, and irregularities may be formed on the light receiving surface and the light receiving back surface.
次に、上記工程(2)、すなわち、受光表面に第2導電型不純物層を形成することにより、前記基板にpn接合を形成する工程について説明する。 Next, the step (2), that is, the step of forming a pn junction on the substrate by forming a second conductivity type impurity layer on the light receiving surface will be described.
第2導電型不純物層とは、前記基板の導電型とは異なる導電型の不純物層をいう。すなわち、前記基板がp型の場合、不純物層はn型であり、前記基板がn型の場合、不純物層はp型である。不純物層は、前記基板に第2導電型不純物をドーピングすることにより形成することができる。 The second conductivity type impurity layer refers to an impurity layer having a conductivity type different from that of the substrate. That is, when the substrate is p-type, the impurity layer is n-type, and when the substrate is n-type, the impurity layer is p-type. The impurity layer can be formed by doping the substrate with a second conductivity type impurity.
n型不純物のドーピングは、例えば、PSG(Phospho silicate glasses)などをスピンフローなどの方法によって塗布したあと、850〜900℃で10〜20分程度加熱することによって行うことができる。 The doping of the n-type impurity can be performed, for example, by applying PSG (Phosphosilicate glasses) or the like by a method such as spin flow and then heating at 850 to 900 ° C. for about 10 to 20 minutes.
また、PSGの代わりに砒素(As)、リン(P)などのV族の元素を含む他の固層源
又はドーパント液を用いてもよい。さらに、V族元素をイオン注入などの方法により前記
基板に注入し、900℃で5〜20分程度拡散することにより、ドーピングを行ってもよい。
Further, instead of PSG, another solid layer source or dopant liquid containing a group V element such as arsenic (As) or phosphorus (P) may be used. Further, doping may be performed by injecting a group V element into the substrate by a method such as ion implantation and diffusing at 900 ° C. for about 5 to 20 minutes.
p型不純物のドーピングは、例えば、BSG(Boron silicate glasses)などをスピンフローなどの方法によって塗布したあと、800℃から950℃で10分〜30分程度加熱することによって行う。または、ボロン(B)などのIII族元素をイオン注入などの方法により前記基板に注入し、800〜950℃で5〜20分程度拡散することによって行うことができる。 The doping of the p-type impurity is performed, for example, by applying BSG (Boron silicate glasses) or the like by a method such as spin flow and then heating at 800 to 950 ° C. for about 10 to 30 minutes. Alternatively, a group III element such as boron (B) can be implanted into the substrate by a method such as ion implantation and diffused at 800 to 950 ° C. for about 5 to 20 minutes.
また、例えば、前記基板の受光表面に第2導電型の不純物を含んだ半導体層を新たに形成してもよい。半導体層は、例えば、CVDなどの方法によって形成することができる。 For example, a semiconductor layer containing a second conductivity type impurity may be newly formed on the light receiving surface of the substrate. The semiconductor layer can be formed by a method such as CVD, for example.
第2導電型不純物層を前記基板の受光表面に形成することにより、前記基板にpn接合が形成される。 A pn junction is formed on the substrate by forming the second conductivity type impurity layer on the light receiving surface of the substrate.
本発明の太陽電池の製造方法は、前記基板の受光表面に反射防止膜を形成する工程をさらに備えても良い。これにより、さらに反射率の低い太陽電池を製造することができる。反射防止膜には、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜を用いることができ、その膜厚は、反射率が低減できる膜厚にすることができる。反射防止膜は、CVD法、蒸着法などによって形成することができる。 The method for manufacturing a solar cell of the present invention may further include a step of forming an antireflection film on the light receiving surface of the substrate. Thereby, a solar cell with a still lower reflectance can be manufactured. As the antireflection film, for example, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film can be used, and the film thickness can be set to a film thickness that can reduce the reflectance. The antireflection film can be formed by a CVD method, a vapor deposition method, or the like.
また、本発明の太陽電池の製造方法は、第2導電型不純物層を形成した面の反対の面に、高濃度の第1導電型不純物層を形成する工程を備えてもよい。これにより、太陽電池はBSF構造となり、高濃度の第1導電型不純物層により形成されたポテンシャルバリアのために、生成したキャリアの再結合ロスを低減することができ、太陽電池の性能を向上させることができる。 Moreover, the manufacturing method of the solar cell of this invention may be equipped with the process of forming a high concentration 1st conductivity type impurity layer in the surface opposite to the surface in which the 2nd conductivity type impurity layer was formed. Accordingly, the solar cell has a BSF structure, and the potential barrier formed by the high-concentration first conductivity type impurity layer can reduce the recombination loss of the generated carriers, thereby improving the performance of the solar cell. be able to.
高濃度の第1導電型不純物層は、例えば、アルミを印刷し、乾燥させた後に、600℃〜800℃程度の温度で熱処理を施し、熱処理によりアルミを拡散させて合金化させることにより形成することができる。なお、第2導電型不純物層を受光表面に形成し、高濃度の第1導電型不純物層を受光裏面に形成することが好ましい。 The high-concentration first conductivity type impurity layer is formed, for example, by printing aluminum and drying it, then performing heat treatment at a temperature of about 600 ° C. to 800 ° C., and diffusing the aluminum by heat treatment to form an alloy. be able to. Preferably, the second conductivity type impurity layer is formed on the light receiving surface, and the high concentration first conductivity type impurity layer is formed on the light receiving back surface.
次に、上記工程(3)、すなわち、受光表面及び裏面に電極を形成する工程について説明する。 Next, the step (3), that is, the step of forming electrodes on the light receiving surface and the back surface will be described.
電極は、例えば、銀ペーストを印刷により形成し乾燥させた後、600℃〜700℃程度で熱処理をすることにより形成することができる。また、Au,Pt、Al、Ni、Tiなどの金属又はこれらの合金を、反射防止膜を形成する前、あるいは反射防止膜形成後開口部を形成して、蒸着法、スパッタ法などで形成してもよい。 The electrode can be formed by, for example, forming a silver paste by printing and drying, followed by heat treatment at about 600 ° C. to 700 ° C. In addition, a metal such as Au, Pt, Al, Ni, Ti or an alloy thereof is formed by vapor deposition or sputtering before forming the antireflection film or after forming the opening. May be.
受光表面に反射防止膜が形成されている場合、反射防止膜上に銀ペーストを印刷した後、熱処理をすることにより電極を形成することができる。この場合、熱処理により、銀ペーストが反射防止膜をファイアスルーして、前記基板に電気的に接続される。また、反射防止膜に開口を形成し、開口部に電極を形成してもよい。 When an antireflection film is formed on the light receiving surface, an electrode can be formed by printing a silver paste on the antireflection film and then performing a heat treatment. In this case, the silver paste fires through the antireflection film and is electrically connected to the substrate by heat treatment. Alternatively, an opening may be formed in the antireflection film, and an electrode may be formed in the opening.
本発明は、別の観点から見ると、多結晶半導体基板をアルカリ溶液でエッチングした後に、酸溶液で処理することにより多結晶半導体基板の表面に凹凸面を形成する工程を備える、凹凸面を有する多結晶半導体基板の製造方法を提供するものである。 From another point of view, the present invention has an uneven surface comprising a step of forming an uneven surface on the surface of a polycrystalline semiconductor substrate by etching the polycrystalline semiconductor substrate with an alkaline solution and then treating with an acid solution. A method for manufacturing a polycrystalline semiconductor substrate is provided.
本発明の製造方法により製造された凹凸面を有する多結晶半導体基板を用いることにより、反射率及び曲線因子の両方において、アルカリ溶液及び酸溶液のうちのいずれか一方の溶液を用いた場合には達成することができなかった、優れた特性を有する太陽電池を製造することができる。 By using a polycrystalline semiconductor substrate having a concavo-convex surface manufactured by the manufacturing method of the present invention, when either one of an alkaline solution and an acid solution is used in both reflectance and fill factor A solar cell having excellent characteristics that could not be achieved can be manufactured.
図1〜図6に、本発明の実施例1における太陽電池セルの製造方法を示す。 FIGS. 1-6 shows the manufacturing method of the photovoltaic cell in Example 1 of this invention.
まず、図1に示される第1導電型多結晶半導体基板としてのp型多結晶シリコン基板1を、液温100℃、濃度49wt%の水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液に、4〜10分間浸漬することにより、p型多結晶シリコン基板1の表面をエッチングした。
First, the p-type
次に、水、硝酸、フッ酸を含む酸溶液に6分間浸漬した。酸溶液は、49wt%のフッ酸水溶液と、60wt%の硝酸水溶液と、水とを、フッ酸:硝酸:水の割合が、体積比で、例えば、1:20:21となるように混合することにより調製した。これにより、p型多結晶シリコン基板1の表面に凹凸面3が形成される(図2)。
Next, it was immersed for 6 minutes in the acid solution containing water, nitric acid, and hydrofluoric acid. The acid solution is a mixture of 49 wt% hydrofluoric acid aqueous solution, 60 wt% nitric acid aqueous solution, and water so that the ratio of hydrofluoric acid: nitric acid: water is, for example, 1:20:21. It was prepared by. Thereby, the
次に、n型の拡散源を含む固層源として、PSG(Phospho Silicate Glasses)をスピンフローによってp型多結晶シリコン基板1の表面に塗布し、拡散炉中で900℃、10分間の熱処理を行うことにより、p型多結晶シリコン基板1の受光表面に第2導電型不純物層としてのn+層5を形成し、pn接合を形成した。
Next, as a solid layer source including an n-type diffusion source, PSG (Phospho Silicate Glasses) is applied to the surface of the p-type
更に、固層源を除去して、反射防止膜として、シリコン窒化膜7を80nmの膜厚で堆積した(図3)。この場合、表面の反射が最も抑えられるように膜厚を選択すべきである。
Further, the solid layer source was removed, and a
次に、受光裏面にアルミ9を印刷し、乾燥させた後に、700℃、5分間で熱処理を施し、熱処理によりアルミ9を拡散させて合金化させ、p型多結晶シリコン基板1のp型不純物より濃度の高いp+層11を形成した(図4)。
Next, the
次に、p型多結晶シリコン基板1の受光裏面に裏面銀電極13を、そして受光表面側の反射防止膜7上に表面銀電極15を印刷し、乾燥させた後、600℃で熱処理を施すことにより、受光表面及び裏面に電極13、15を形成した(図5)。
Next, the back
次に、上記表面銀電極15と裏面銀電極13を半田17により被覆し、本発明の製造方法による太陽電池の製造を完了した(図6)。
Next, the front
測定結果
図7は、アルカリ溶液で4分間のエッチングを行った後に、酸溶液に6分間浸漬した後の多結晶シリコン基板1の表面の電子顕微鏡写真(倍率10000倍)である。この写真によると、本発明の方法により、多結晶シリコン基板1の表面に良好な凹凸面3が形成されていることが分かる。
Measurement Results FIG. 7 is an electron micrograph (magnification of 10,000 times) of the surface of the
図8は、平均エッチング深さと曲線因子との関係を示すグラフである。平均エッチング深さは、アルカリ溶液でのエッチング時間を変化させることにより、変化させた。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the average etching depth and the fill factor. The average etching depth was changed by changing the etching time in the alkaline solution.
このグラフによると、平均エッチング深さが大きいほど、曲線因子が大きく、平均エッチング深さを10μm以上とすると、曲線因子が良好な値となることが分かる。平均エッチング深さを10μmとするには、アルカリ溶液でのエッチング時間を4分間程度とすればよい。 According to this graph, it can be seen that the larger the average etching depth is, the larger the curve factor is. When the average etching depth is 10 μm or more, the curve factor becomes a good value. In order to set the average etching depth to 10 μm, the etching time in the alkaline solution may be about 4 minutes.
図9は、平均エッチング深さとキャリアライフタイムとの関係を示すグラフである。平均エッチング深さは、アルカリ溶液でのエッチング時間を変化させることにより、変化させた。キャリアライフタイムの測定には、μ−PCD法を用い、ヨウ素エタノール溶液を用いたケミカルパシベーション処理を行って測定した。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the average etching depth and the carrier lifetime. The average etching depth was changed by changing the etching time in the alkaline solution. For the measurement of the carrier lifetime, the μ-PCD method was used and a chemical passivation treatment using an iodine ethanol solution was performed.
このグラフによると、平均エッチング深さが大きいほど、キャリアライフタイムが小さく、平均エッチング深さを14μm以下とすると、キャリアライフタイムが良好な値となることが分かる。平均エッチング深さを14μmとするには、アルカリ溶液でのエッチング時間を4分間程度とすればよい。 According to this graph, it can be seen that the larger the average etching depth is, the shorter the carrier lifetime is, and when the average etching depth is 14 μm or less, the carrier lifetime is a good value. In order to set the average etching depth to 14 μm, the etching time in the alkaline solution may be about 4 minutes.
図10は、酸処理の有無又は酸溶液の組成と反射率との関係を示す図である。平均エッチング深さが10μmとなるようにアルカリ溶液でエッチングを行った基板について測定を行った。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the presence or absence of acid treatment or the composition of the acid solution and the reflectance. The measurement was performed on the substrate etched with an alkaline solution so that the average etching depth was 10 μm.
21は酸処理なし、23、25,27は、それぞれ、フッ酸:硝酸:水の割合が、体積比で、1:20:9、1:20:14、1:20:21の場合に対応する。この図によると、フッ酸:硝酸:水の割合が、体積比で、1:20:21の場合に、反射率低減の効果が最も大きい。酸処理なしの場合と比較して、波長400nm〜600nmの範囲において最大5%程度の反射率の低減が見られる。 21 is no acid treatment, and 23, 25, and 27 correspond to the case where the ratio of hydrofluoric acid: nitric acid: water is 1: 20: 9, 1:20:14, 1:20:21 by volume ratio, respectively. To do. According to this figure, when the ratio of hydrofluoric acid: nitric acid: water is 1:20:21 in volume ratio, the effect of reducing the reflectance is the greatest. Compared to the case without acid treatment, a reflectance reduction of about 5% at maximum is observed in the wavelength range of 400 nm to 600 nm.
図11は、AM1.5(標準太陽光スペクトル)の下での電圧と電流の関係を示すグラフである。平均エッチング深さが10μmとなるようにアルカリ溶液でエッチングを行った基板を用いた太陽電池について測定した。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between voltage and current under AM 1.5 (standard sunlight spectrum). It measured about the solar cell using the board | substrate etched with the alkaline solution so that an average etching depth might be 10 micrometers.
短絡電流密度が31.7mA/cm2、曲線因子が0.763であった。非特許文献1に示されている酸溶液のみを用いる方法によると曲線因子が概ね0.5程度であったため、本発明の方法によると、曲線因子の大きい太陽電池を製造することができることが分かる。
The short circuit current density was 31.7 mA / cm 2 and the fill factor was 0.763. According to the method using only the acid solution shown in
酸溶液として、99wt%の酢酸水溶液と、49wt%のフッ酸水溶液と、60wt%の硝酸水溶液を、酢酸:フッ酸:硝酸の割合が、体積比で、21:1:20となるように混合することにより調製したものを用い、それ以外は、実施例1と同様の手順により、太陽電池を製造した。 As an acid solution, a 99 wt% acetic acid aqueous solution, a 49 wt% hydrofluoric acid aqueous solution, and a 60 wt% nitric acid aqueous solution were mixed so that the volume ratio of acetic acid: hydrofluoric acid: nitric acid was 21: 1: 20. A solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the prepared material was used.
測定結果
図12は、酸処理の有無と反射率との関係を示す図である。平均エッチング深さが10μmとなるようにアルカリ溶液でエッチングを行った基板について測定を行った。
Measurement Result FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the presence or absence of acid treatment and the reflectance. The measurement was performed on the substrate etched with an alkaline solution so that the average etching depth was 10 μm.
31は酸処理なし、33は、酢酸:フッ酸:硝酸の割合が、体積比で、21:1:20に対応する。この図によると、酸処理なしの場合と比較して、酸処理を行った場合、波長400nm〜600nmの範囲において最大5%程度の反射率の低減が見られる。 31 is no acid treatment, and 33 is a volume ratio of acetic acid: hydrofluoric acid: nitric acid corresponding to 21: 1: 20. According to this figure, compared with the case without acid treatment, when acid treatment is performed, the reflectance is reduced by about 5% at maximum in the wavelength range of 400 nm to 600 nm.
図13は、AM1.5(標準太陽光スペクトル)の下での電圧と電流の関係を示すグラフである。平均エッチング深さが10μmとなるようにアルカリ溶液でエッチングを行った基板を用いた太陽電池について測定した。 FIG. 13 is a graph showing the relationship between voltage and current under AM 1.5 (standard sunlight spectrum). It measured about the solar cell using the board | substrate etched with the alkaline solution so that an average etching depth might be 10 micrometers.
短絡電流密度が31.8mA/cm2、曲線因子がで0.754あった。実施例1の場合と同様に、本発明により、曲線因子の大きい太陽電池を製造できることが分かる。 The short-circuit current density was 31.8 mA / cm 2 and the fill factor was 0.754. As in the case of Example 1, it can be seen that the present invention can produce a solar cell with a large fill factor.
1 p型多結晶半導体基板
3 凹凸面
5 n+層
7 反射防止膜
9 アルミ
11 p+層
13 受光裏面銀電極
15 受光表面銀電極
17 半田
21 酸処理なし
23 フッ酸:硝酸:水=1:20:9
25 フッ酸:硝酸:水=1:20:14
27 フッ酸:硝酸:水=1:20:21
31 酸処理なし
33 酢酸:フッ酸:硝酸=21:1:20
1 p-type
25 hydrofluoric acid: nitric acid: water = 1: 20: 14
27 Hydrofluoric acid: Nitric acid: Water = 1: 20: 21
31 No
Claims (7)
A method for manufacturing a polycrystalline semiconductor substrate having a concavo-convex surface, comprising a step of forming a concavo-convex surface on a surface of a polycrystalline semiconductor substrate by etching the polycrystalline semiconductor substrate with an alkaline solution and then treating the polycrystalline semiconductor substrate with an acid solution.
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