JP2006073897A - Solar cell manufacturing method - Google Patents

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Yuji Kurimoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell manufacturing method capable of mass manufacturing a solar cell having high conversion efficiency by using a hydrogen termination technique. <P>SOLUTION: The solar cell manufacturing method comprises the steps of forming a first electrode on one surface of a silicon substrate having a first polarity, irradiating the other surface of the silicon substrate with hydrogen plasmas after forming the first electrode, and forming a second electrode on the other surface of the silicon substrate after irradiation with hydrogen plasmas. In the method, the temperature of the silicon substrate during forming of the second electrode is preferably lower than the temperature of the silicon substrate during forming of the first electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は太陽電池の製造方法に関し、特に水素終端技術を用いて高い変換効率を有する太陽電池を量産することができ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 capable of mass-producing solar cells having high conversion efficiency using hydrogen termination technology.

近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のCO2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、特に太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。 In recent years, development of clean energy has been demanded due to the problem of depletion of energy resources and global environmental problems such as increase of CO 2 in the atmosphere. In particular, solar power generation using solar cells has been developed as a new energy source. It has been put to practical use and is on the path of development.

現在、最も多く量産されている住宅用の多結晶のシリコン基板を用いた太陽電池の製造方法としては、たとえば特許文献1に開示されているものがある。この従来の太陽電池の製造工程を図12(A)〜(E)の模式的断面図に示す。   As a manufacturing method of a solar cell using a polycrystalline silicon substrate for residential use, which is currently mass-produced, there is one disclosed in Patent Document 1, for example. The manufacturing process of this conventional solar cell is shown in the schematic sectional views of FIGS.

まず、図12(A)に示すように、アルカリエッチングなどによりスライスダメージ層が取り除かれたp型のシリコン基板1を用意する。次に、このシリコン基板1の受光面にn型不純物を含有した溶液を滴下し、スピンコータを用いてシリコン基板1を高速回転させた後、シリコン基板1を拡散炉内に投入することによって、図12(B)に示すようにシリコン基板1の内部にn型不純物拡散層4を形成する。   First, as shown in FIG. 12A, a p-type silicon substrate 1 from which a slice damage layer has been removed by alkali etching or the like is prepared. Next, a solution containing an n-type impurity is dropped on the light receiving surface of the silicon substrate 1, the silicon substrate 1 is rotated at a high speed using a spin coater, and then the silicon substrate 1 is put into a diffusion furnace. As shown in FIG. 12B, an n-type impurity diffusion layer 4 is formed in the silicon substrate 1.

次いで、図12(C)に示すように、プラズマCVD法を用いて、n型不純物拡散層4上に反射防止膜として窒化シリコン膜7を形成する。そして、図12(D)に示すように、窒化シリコン膜7上にn側電極ペースト11をスクリーン印刷し、さらにシリコン基板1の裏面にp側電極ペースト12をスクリーン印刷する。その後、これらの電極ペーストの焼成を行なうことによって、図12(E)に示すように、n側電極ペースト11がファイヤースルーにより窒化シリコン膜7を突き抜けてn型不純物拡散層4と接触するn側電極9になるとともに、p側電極ペースト12が焼成によりシリコン基板1の内部にp型不純物拡散層3を形成して、p側電極10となり太陽電池が完成する。
特開平2−33980号公報 特開昭59−136926号公報 特開2003−347304号公報 特公平7−54854号公報 M.Spiegel、他5名, “Detailed Study on Microwave Induced Remote Hydrogen Plasma Passivation of Multicrystalline Silicon”, 13th EUROPEAN PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY CONFERENCE, フランス, 23-27, OCTOBER 1995, p.421-424
Next, as shown in FIG. 12C, a silicon nitride film 7 is formed as an antireflection film on the n-type impurity diffusion layer 4 by plasma CVD. 12D, the n-side electrode paste 11 is screen-printed on the silicon nitride film 7, and the p-side electrode paste 12 is screen-printed on the back surface of the silicon substrate 1. Then, as shown in FIG. Thereafter, by firing these electrode pastes, as shown in FIG. 12E, the n-side electrode paste 11 penetrates the silicon nitride film 7 by fire through and contacts the n-type impurity diffusion layer 4. Along with the electrode 9, the p-side electrode paste 12 forms the p-type impurity diffusion layer 3 in the silicon substrate 1 by baking, and becomes the p-side electrode 10 to complete the solar cell.
JP-A-2-33980 JP 59-136926 A JP 2003-347304 A Japanese Patent Publication No. 7-54854 M. Spiegel and 5 others, “Detailed Study on Microwave Induced Remote Hydrogen Plasma Passivation of Multicrystalline Silicon”, 13th EUROPEAN PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY CONFERENCE, France, 23-27, OCTOBER 1995, p.421-424

しかしながら、上記のようにして得られた太陽電池は多結晶のシリコン基板を用いているため、単結晶のシリコン基板を用いた太陽電池よりも変換効率が劣るという問題があった。その主な理由としては、多結晶のシリコン基板は、シリコン基板中にキャリアの再結合中心となる結晶欠陥が多数存在するため、単結晶シリコン基板に比べてキャリアの再結合中心となるシリコンの未結合手が多く存在し、キャリアのライフタイムが短いことが挙げられる。   However, since the solar cell obtained as described above uses a polycrystalline silicon substrate, there is a problem that conversion efficiency is inferior to that of a solar cell using a single crystal silicon substrate. The main reason for this is that a polycrystalline silicon substrate has many crystal defects that become carrier recombination centers in the silicon substrate. There are many bonds, and the lifetime of the carrier is short.

そこで、多結晶のシリコン基板を用いた太陽電池においては、単結晶のシリコン基板を用いた太陽電池の変換効率に近づけるため、多結晶のシリコン基板に水素プラズマを照射して多結晶のシリコン基板中の結晶欠陥などにおけるシリコンの未結合手を水素で終端する試みがなされている(たとえば、特許文献2参照。)。   Therefore, in a solar cell using a polycrystalline silicon substrate, in order to approach the conversion efficiency of a solar cell using a single crystal silicon substrate, the polycrystalline silicon substrate is irradiated with hydrogen plasma to cause the conversion in the polycrystalline silicon substrate. Attempts have been made to terminate the dangling bonds of silicon in a crystal defect or the like with hydrogen (see, for example, Patent Document 2).

たとえば、特許文献3においては、真空プロセスを用いて、水素プラズマを照射したシリコン基板を製造する方法が開示されている(特許文献3の[0019]参照。)。しかしながら、一般的に量産型の民生用の太陽電池の製造においては、電極ペーストを用いたp側電極およびn側電極の形成時に、シリコン基板が600℃以上の高温に加熱される(たとえば特許文献1参照)。これにより、水素終端したシリコン基板中においてSi−H結合を形成している水素がシリコン基板から多く離脱してしまうという問題があった。   For example, Patent Document 3 discloses a method of manufacturing a silicon substrate irradiated with hydrogen plasma using a vacuum process (see [0019] of Patent Document 3). However, in general, in the production of mass-produced consumer solar cells, a silicon substrate is heated to a high temperature of 600 ° C. or higher when forming a p-side electrode and an n-side electrode using an electrode paste (for example, Patent Documents). 1). As a result, there is a problem that a large amount of hydrogen forming Si—H bonds is detached from the silicon substrate in the silicon substrate terminated with hydrogen.

また、特許文献4においては、単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面上に反射防止膜をプラズマCVD法で形成すると同時に水素をシリコン基板中に導入し、シリコン基板を400℃以上600℃以下に加熱した後にシランおよびアンモニアの混合ガスをプラズマCVD装置内に導入してプラズマCVD法によりシリコン基板の裏面にブロッキング膜を形成し、その後600℃以上800℃以下の焼成温度で電極を形成する方法が開示されている(特許文献4の第5欄参照。)。しかしながら、この方法においては、シリコン基板中に水素を導入した後、ブロッキング膜の形成前にシリコン基板が400℃以上600℃以下に加熱され、さらにその後の電極の形成時において600℃以上800℃以下に加熱されるため、ブロッキング膜を形成したとしてもシリコン基板中の水素がシリコン基板から離脱する水素離脱反応も起こり、太陽電池の変換効率を向上させる水素終端としては不十分になるという問題があった。   In Patent Document 4, an antireflection film is formed on the light-receiving surface of a single crystal or polycrystalline silicon substrate by a plasma CVD method, and hydrogen is introduced into the silicon substrate at the same time. A method in which a mixed gas of silane and ammonia is introduced into a plasma CVD apparatus after being heated to form a blocking film on the back surface of the silicon substrate by plasma CVD, and then an electrode is formed at a firing temperature of 600 ° C. to 800 ° C. Is disclosed (see column 5 of Patent Document 4). However, in this method, after introducing hydrogen into the silicon substrate, the silicon substrate is heated to 400 ° C. or more and 600 ° C. or less before the formation of the blocking film, and further, 600 ° C. or more and 800 ° C. or less during the subsequent electrode formation. Therefore, even if a blocking film is formed, a hydrogen desorption reaction occurs in which hydrogen in the silicon substrate is desorbed from the silicon substrate, which is insufficient as a hydrogen termination for improving the conversion efficiency of the solar cell. It was.

上記のような事情から、現在、シリコン基板中のシリコンの未結合手を水素プラズマによって水素で終端する水素終端技術を用いた太陽電池の製造方法は、太陽電池の量産には用いられていない。   In view of the above circumstances, a solar cell manufacturing method using hydrogen termination technology that terminates dangling bonds of silicon in a silicon substrate with hydrogen by hydrogen plasma is not currently used for mass production of solar cells.

本発明の目的は、水素終端技術を用いて高い変換効率を有する太陽電池を量産することができる太陽電池の製造方法を提供することにある。   The objective of this invention is providing the manufacturing method of the solar cell which can mass-produce the solar cell which has high conversion efficiency using a hydrogen termination | terminus technique.

本発明は、第1の極性を有するシリコン基板の一方の面上に第1の電極を形成する工程と、第1の電極の形成後にシリコン基板の他方の面に水素プラズマを照射する工程と、水素プラズマの照射後にシリコン基板の他方の面上に第2の電極を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法である。   The present invention includes a step of forming a first electrode on one surface of a silicon substrate having a first polarity, a step of irradiating the other surface of the silicon substrate with hydrogen plasma after the formation of the first electrode, And a step of forming a second electrode on the other surface of the silicon substrate after irradiation with hydrogen plasma.

ここで、本発明の太陽電池の製造方法においては、第2の電極の形成時におけるシリコン基板の温度が、第1の電極の形成時におけるシリコン基板の温度よりも低いことが好ましい。   Here, in the method for manufacturing a solar cell of the present invention, it is preferable that the temperature of the silicon substrate at the time of forming the second electrode is lower than the temperature of the silicon substrate at the time of forming the first electrode.

また、本発明の太陽電池の製造方法においては、第2の電極の形成時におけるシリコン基板の温度が500℃以下であることが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of the solar cell of this invention, it is preferable that the temperature of a silicon substrate at the time of formation of a 2nd electrode is 500 degrees C or less.

また、本発明の太陽電池の製造方法においては、第2の電極が、スクリーン印刷法または真空蒸着法を用いて形成されることが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of the solar cell of this invention, it is preferable that a 2nd electrode is formed using a screen printing method or a vacuum evaporation method.

また、本発明の太陽電池の製造方法においては、シリコン基板の温度が200℃以上第1の電極の形成時の温度以下の状態で水素プラズマの照射が行なわれることが好ましい。   In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, it is preferable that the irradiation of hydrogen plasma is performed in a state where the temperature of the silicon substrate is 200 ° C. or higher and lower than the temperature at the time of forming the first electrode.

また、本発明の太陽電池の製造方法においては、シリコン基板の少なくとも一方の面に第2の極性の不純物拡散層を形成することができる。   In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, an impurity diffusion layer having the second polarity can be formed on at least one surface of the silicon substrate.

また、本発明の太陽電池の製造方法においては、シリコン基板の一方の面に第2の極性の不純物拡散層が形成され、シリコン基板の他方の面にシリコン基板よりも不純物濃度の高い第1の極性の不純物拡散層を形成することができる。   In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, an impurity diffusion layer having the second polarity is formed on one surface of the silicon substrate, and the first surface having a higher impurity concentration than the silicon substrate is formed on the other surface of the silicon substrate. A polar impurity diffusion layer can be formed.

また、本発明の太陽電池の製造方法においては、シリコン基板の少なくとも一方の面上に反射防止膜が形成され、反射防止膜上に電極ペーストがスクリーン印刷された後に焼成されて、第1の電極および第2の電極の少なくとも一方が反射防止膜を突き抜けてシリコン基板の面上に形成され得る。   In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, an antireflection film is formed on at least one surface of the silicon substrate, and electrode paste is screen-printed on the antireflection film and then fired to form the first electrode. At least one of the second electrode and the second electrode may penetrate the antireflection film and be formed on the surface of the silicon substrate.

また、本発明の太陽電池の製造方法においては、シリコン基板の少なくとも一方の面上の一部にパッシベーション膜が形成され、パッシベーション膜が形成されていない部分から露出しているシリコン基板の露出面上に第1の電極および第2の電極の少なくとも一方を形成することができる。   In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, the passivation film is formed on a part of at least one surface of the silicon substrate, and the exposed surface of the silicon substrate is exposed from the portion where the passivation film is not formed. In addition, at least one of the first electrode and the second electrode can be formed.

また、本発明の太陽電池の製造方法においては、シリコン基板の露出面に、シリコン基板よりも不純物濃度の高い第1の極性の不純物拡散層を形成することができる。   In the method for manufacturing a solar cell according to the present invention, the first polarity impurity diffusion layer having an impurity concentration higher than that of the silicon substrate can be formed on the exposed surface of the silicon substrate.

また、本発明の太陽電池の製造方法においては、第1の極性がp型である場合には第2の極性をn型とし、第1の極性がn型である場合には第2の極性をp型とすることができる。   In the method for manufacturing a solar cell according to the present invention, when the first polarity is p-type, the second polarity is n-type, and when the first polarity is n-type, the second polarity is used. Can be p-type.

また、本発明の太陽電池の製造方法においては、第1の電極がp側電極である場合には第2の電極をn側電極とし、第1の電極がn側電極である場合には第2の電極をp側電極とすることができる。   In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, when the first electrode is a p-side electrode, the second electrode is an n-side electrode, and when the first electrode is an n-side electrode, The two electrodes can be p-side electrodes.

本発明によれば、水素終端技術を用いて高い変換効率を有する太陽電池を量産することができる太陽電池の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the solar cell which can mass-produce the solar cell which has high conversion efficiency using a hydrogen termination | terminus technique can be provided.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本願の図面において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表わすものとする。   Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present application, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

(シリコン基板)
本発明に用いられるシリコン基板は第1の極性を有している。ここで、第1の極性とはp型またはn型のいずれか一方である。また、シリコン基板に第1の極性を与えるためにドーピングされた不純物のシリコン基板中の濃度は1×1013/cm3以上1×1018/cm3以下であることが好ましい。シリコン基板中の不純物濃度が1×1013/cm3未満である場合にはシリコン基板のシート抵抗が高くなって拡散電流が流れる上で抵抗が大きくなるため曲線因子が低下する傾向にある。また、シリコン基板中の不純物濃度が1×1018/cm3よりも大きい場合にはシリコン基板のシート抵抗は小さくなるがシリコン基板中の欠陥(再結合中心)濃度が増加して電流値が低下する傾向にある。したがって、シリコン基板中にドーピングされた不純物の濃度が1×1013/cm3以上1×1018/cm3以下である場合には、太陽電池の変換効率をより向上させることができる傾向にある。また、シリコン基板は単結晶のシリコンからなっていてもよく、多結晶のシリコンからなっていてもよい。なかでも、シリコン基板中の結晶粒界および結晶欠陥においてシリコンの未結合手の多い多結晶のシリコンからなるシリコン基板が用いられることが好ましい。ただし、シリコン基板が単結晶のシリコンからなる場合においても、たとえばチョクラルスキー法により作製された単結晶シリコンには結晶欠陥によるシリコンの未結合手が存在することがあるため、本発明は単結晶のシリコンからなるシリコン基板にも効果がある。
(Silicon substrate)
The silicon substrate used in the present invention has the first polarity. Here, the first polarity is either p-type or n-type. Further, it is preferable that the concentration of the impurity doped in the silicon substrate for imparting the first polarity to the silicon substrate is 1 × 10 13 / cm 3 or more and 1 × 10 18 / cm 3 or less. Impurity concentration in the silicon substrate tends to have fill factor for resistance on the flow of diffusion current becomes high sheet resistance of the silicon substrate is increased to decrease if it is less than 1 × 10 13 / cm 3. In addition, when the impurity concentration in the silicon substrate is higher than 1 × 10 18 / cm 3 , the sheet resistance of the silicon substrate decreases, but the defect (recombination center) concentration in the silicon substrate increases and the current value decreases. Tend to. Therefore, when the concentration of the impurity doped in the silicon substrate is 1 × 10 13 / cm 3 or more and 1 × 10 18 / cm 3 or less, the conversion efficiency of the solar cell tends to be further improved. . Further, the silicon substrate may be made of single crystal silicon or may be made of polycrystalline silicon. Among these, it is preferable to use a silicon substrate made of polycrystalline silicon having many silicon dangling bonds at crystal grain boundaries and crystal defects in the silicon substrate. However, even when the silicon substrate is made of single crystal silicon, for example, the single crystal silicon produced by the Czochralski method may have silicon dangling bonds due to crystal defects. It is also effective for silicon substrates made of silicon.

(電極)
シリコン基板の受光面上または裏面上のいずれか一方の面上に第1の電極が形成され、第1の電極が形成されていない側の面上に第2の電極が形成される。これらの電極を構成する材料は特に限定されず、たとえば太陽電池分野で従来から用いられているアルミニウム、銀、チタン、パラジウムまたは金などの材料が用いられるが、これらの電極が接触しているシリコン基板の面とオーミックコンタクトをとることができる材料が用いられることが好ましい。また、これらの電極の形成方法も特に限定されず、たとえばスクリーン印刷法または真空蒸着法などを用いることができるが、量産性の向上および製造コストの低下の観点からはスクリーン印刷法を用いて形成される方が好ましい。スクリーン印刷法を用いた電極の形成は、たとえば電極を構成する材料を含むペースト状の電極ペーストをスクリーン印刷法によって印刷した後にこれを焼成することによって行なわれる。なかでも、後述する反射防止膜が形成されているシリコン基板の受光面上に電極を形成する場合には、電極ペーストをスクリーン印刷法によって反射防止膜上に印刷した後にこれを焼成することによって電極ペーストが反射防止膜を突き抜けて(ファイヤースルー)、シリコン基板の受光面上に電極が形成される。また、真空蒸着法を用いた電極の形成は、たとえば電極を構成する材料を高真空中で加熱蒸発させて、シリコン基板の受光面上および/または裏面上にこれを蒸着させることによって行なわれる。
(electrode)
A first electrode is formed on one of the light receiving surface and the back surface of the silicon substrate, and a second electrode is formed on the surface on which the first electrode is not formed. The material constituting these electrodes is not particularly limited, and for example, materials such as aluminum, silver, titanium, palladium or gold conventionally used in the solar cell field are used, but silicon in contact with these electrodes is used. A material that can make ohmic contact with the surface of the substrate is preferably used. Further, the method for forming these electrodes is not particularly limited, and for example, a screen printing method or a vacuum deposition method can be used. From the viewpoint of improving mass productivity and reducing manufacturing costs, the electrode is formed by using the screen printing method. Is preferred. Formation of the electrode using the screen printing method is performed, for example, by printing a paste-like electrode paste containing a material constituting the electrode by the screen printing method and then firing the paste. In particular, when an electrode is formed on the light-receiving surface of a silicon substrate on which an antireflection film, which will be described later, is formed, the electrode paste is printed on the antireflection film by a screen printing method and then fired. The paste penetrates the antireflection film (fire through), and an electrode is formed on the light receiving surface of the silicon substrate. In addition, formation of the electrode using the vacuum deposition method is performed, for example, by evaporating a material constituting the electrode by heating and evaporating in a high vacuum and depositing the material on the light receiving surface and / or the back surface of the silicon substrate.

ここで、本発明においては、水素プラズマの照射後に形成される第2の電極の形成時におけるシリコン基板の温度は、水素プラズマの照射前に形成される第1の電極の形成時におけるシリコン基板の温度よりも低いことが好ましい。具体的には、水素プラズマの照射後に形成される第2の電極の形成時におけるシリコン基板の温度は、500℃以下であることが好ましく、400℃以下であることがより好ましい。この場合には、水素の離脱を有効に防止することができる傾向にある。   Here, in the present invention, the temperature of the silicon substrate at the time of forming the second electrode formed after the hydrogen plasma irradiation is the same as that of the silicon substrate at the time of forming the first electrode formed before the hydrogen plasma irradiation. The temperature is preferably lower than the temperature. Specifically, the temperature of the silicon substrate at the time of forming the second electrode formed after the hydrogen plasma irradiation is preferably 500 ° C. or less, and more preferably 400 ° C. or less. In this case, hydrogen tends to be effectively prevented from leaving.

図1に、水素プラズマの照射後のシリコン基板の加熱温度とキャリアの拡散長との関係を示す。図1において、横軸は水素プラズマの照射後のシリコン基板の加熱温度(℃)を示し、縦軸はシリコン基板を横軸の温度に加熱した後のキャリア拡散長(μm)を示している。図1に示すように、キャリア拡散長はシリコン基板の加熱温度が500℃よりも高くなると、シリコン基板を加熱しなかった場合(図1の「No Heat」の場合)よりも短くなる。一方、シリコン基板の加熱温度が400℃である場合にはキャリア拡散長が長くなっている。したがって、図1に示す結果から、第2の電極の形成時におけるシリコン基板の温度が低いほどキャリア拡散長が長い、すなわち水素が離脱せずに終端されていることがわかるため、第2の電極の形成時におけるシリコン基板の温度はシリコン基板を加熱しなかった場合よりもキャリア拡散長が長い500℃以下であることが好ましく、400℃以下であることがより好ましいことが導かれる。なお、第2の電極の形成時におけるシリコン基板の温度の下限は、第2の電極を形成することが可能な最低の温度である。第2の電極の形成時におけるシリコン基板の温度の下限はたとえば200℃〜300℃である。ここで、測定に用いられたシリコン基板は、アルカリエッチングなどによりスライスダメージ層が除去されたシリコン基板に水素プラズマを照射し、その後400℃〜800℃の温度でそれぞれ5分間熱処理して作製されたシリコン基板が用いられた。また、キャリア拡散長は、フッ酸により表面のシリコン酸化膜が取り除かれた上記のそれぞれのシリコン基板に対して800〜1000nmの単色光を用いた分光感度測定により、各波長での電流値を測定して拡散長を算出するSPV(Surface Photo Voltage)法によって測定された。   FIG. 1 shows the relationship between the heating temperature of the silicon substrate after the hydrogen plasma irradiation and the carrier diffusion length. In FIG. 1, the horizontal axis indicates the heating temperature (° C.) of the silicon substrate after irradiation with hydrogen plasma, and the vertical axis indicates the carrier diffusion length (μm) after the silicon substrate is heated to the temperature on the horizontal axis. As shown in FIG. 1, when the heating temperature of the silicon substrate is higher than 500 ° C., the carrier diffusion length becomes shorter than when the silicon substrate is not heated (in the case of “No Heat” in FIG. 1). On the other hand, when the heating temperature of the silicon substrate is 400 ° C., the carrier diffusion length is long. Therefore, it can be seen from the results shown in FIG. 1 that the lower the temperature of the silicon substrate during the formation of the second electrode, the longer the carrier diffusion length, that is, the hydrogen is terminated without detachment. It is derived that the temperature of the silicon substrate at the time of forming is preferably 500 ° C. or less, and more preferably 400 ° C. or less, in which the carrier diffusion length is longer than when the silicon substrate is not heated. Note that the lower limit of the temperature of the silicon substrate at the time of forming the second electrode is the lowest temperature at which the second electrode can be formed. The lower limit of the temperature of the silicon substrate at the time of forming the second electrode is, for example, 200 ° C to 300 ° C. Here, the silicon substrate used for the measurement was manufactured by irradiating the silicon substrate from which the slice damage layer was removed by alkali etching or the like with hydrogen plasma, and then heat-treating each at a temperature of 400 ° C. to 800 ° C. for 5 minutes. A silicon substrate was used. The carrier diffusion length is determined by measuring the current value at each wavelength by spectral sensitivity measurement using monochromatic light of 800 to 1000 nm for each of the above silicon substrates from which the silicon oxide film on the surface has been removed by hydrofluoric acid. Then, it was measured by the SPV (Surface Photo Voltage) method for calculating the diffusion length.

なお、本発明において、第1の電極および第2の電極はそれぞれp側電極またはn側電極のいずれか一方であり、第1の電極がp側電極である場合には第2の電極はn側電極であり、第1の電極がn側電極である場合には第2の電極はp側電極である。ここで、p側電極はシリコン基板のp型側の面上に形成される電極のことであり、n側電極はシリコン基板のn型側の面上に形成される電極のことである。   In the present invention, each of the first electrode and the second electrode is either a p-side electrode or an n-side electrode, and when the first electrode is a p-side electrode, the second electrode is n When the first electrode is an n-side electrode, the second electrode is a p-side electrode. Here, the p-side electrode is an electrode formed on the p-type side surface of the silicon substrate, and the n-side electrode is an electrode formed on the n-type side surface of the silicon substrate.

(水素プラズマの照射)
シリコン基板の受光面または裏面のいずれか一方の面上に第1の電極が形成された後に、シリコン基板の他方の面に水素プラズマが照射される。ここで、水素プラズマを照射する方法としては、たとえば触媒CVD法またはプラズマCVD法を用いた方法などがある。触媒CVD法は、たとえば高温に加熱されたタングステンフィラメントに水素分子を接触させて生成した水素プラズマをシリコン基板に照射する方法である。また、プラズマCVD法は、プラズマ中の高エネルギ電子を水素分子に衝突させて生成した水素プラズマをシリコン基板に照射する方法である。なお、水素プラズマを照射する方法としては、上記の触媒CVD法およびプラズマCVD法に限られず、常圧熱CVD法、減圧熱CVD法または光CVD法などが用いられてもよい。
(Hydrogen plasma irradiation)
After the first electrode is formed on either the light receiving surface or the back surface of the silicon substrate, the other surface of the silicon substrate is irradiated with hydrogen plasma. Here, as a method of irradiating with hydrogen plasma, for example, there is a method using a catalytic CVD method or a plasma CVD method. The catalytic CVD method is a method in which, for example, a silicon substrate is irradiated with hydrogen plasma generated by bringing hydrogen molecules into contact with a tungsten filament heated to a high temperature. The plasma CVD method is a method in which a silicon substrate is irradiated with hydrogen plasma generated by collision of high energy electrons in the plasma with hydrogen molecules. Note that the method of irradiating the hydrogen plasma is not limited to the above-described catalytic CVD method and plasma CVD method, and an atmospheric pressure CVD method, a reduced pressure CVD method, a photo CVD method, or the like may be used.

また、水素プラズマの照射は、シリコン基板の温度が200℃以上第1の電極の形成時の温度以下の状態で行なわれることが好ましい。シリコン基板の温度が200℃未満の状態で水素プラズマの照射が行なわれた場合には水素プラズマがシリコン基板の内部に十分に拡散されない傾向にある。また、シリコン基板の温度が第1の電極の形成時の温度よりも高い状態で水素プラズマの照射が行なわれた場合にはSi−H結合は弱い結合であるためSi−H結合がその結合状態を保つことができずに水素が離脱してシリコンの未結合手が増加する傾向にあり、また、シリコン基板に形成された第1の電極の状態が変化してしまう傾向にある。   The hydrogen plasma irradiation is preferably performed in a state where the temperature of the silicon substrate is not lower than 200 ° C. and not higher than the temperature at the time of forming the first electrode. When irradiation with hydrogen plasma is performed in a state where the temperature of the silicon substrate is lower than 200 ° C., the hydrogen plasma tends not to be sufficiently diffused into the silicon substrate. Further, when irradiation with hydrogen plasma is performed in a state where the temperature of the silicon substrate is higher than the temperature at which the first electrode is formed, the Si—H bond is a weak bond, and thus the Si—H bond is in the bonded state. In this case, hydrogen tends to be released and silicon dangling bonds tend to increase, and the state of the first electrode formed on the silicon substrate tends to change.

(不純物拡散層)
第1の極性を有するシリコン基板の受光面および/または裏面には、第1の極性および/または第2の極性を有する不純物が拡散することによって不純物拡散層が形成される。
(Impurity diffusion layer)
An impurity diffusion layer is formed on the light-receiving surface and / or back surface of the silicon substrate having the first polarity by diffusing impurities having the first polarity and / or the second polarity.

ここで、不純物拡散層の形成方法は特に限定されないが、たとえば塗布拡散法または気相拡散法などがある。塗布拡散法は、たとえば第1の極性または第2の極性の不純物を含むドーパント液をシリコン基板の面上に塗布し、これをスピンコータによって均一にシリコン基板の面上に塗布した後に高温の拡散炉で不純物をシリコン基板の面にドーピングすることによって不純物拡散層を形成する方法である。また、気相拡散法は、たとえば第1の極性または第2の極性の不純物を含む液をガス状にしてシリコン基板の面に送り込むことによって不純物をシリコン基板の面にドーピングして不純物拡散層を形成する方法である。また、不純物拡散層の形成に用いられるp型不純物としてはたとえばホウ素、アルミニウムまたはガリウムなどがあり、n型不純物としてはたとえばリンまたはヒ素などがある。   Here, the method for forming the impurity diffusion layer is not particularly limited, and examples thereof include a coating diffusion method and a vapor phase diffusion method. In the coating diffusion method, for example, a dopant liquid containing an impurity of the first polarity or the second polarity is applied on the surface of the silicon substrate, and this is uniformly applied on the surface of the silicon substrate by a spin coater, and then a high-temperature diffusion furnace. In this method, the impurity diffusion layer is formed by doping the surface of the silicon substrate with impurities. In the vapor phase diffusion method, for example, a liquid containing a first polarity or second polarity impurity is gasified and sent to the surface of the silicon substrate, thereby doping the surface of the silicon substrate with impurities to form an impurity diffusion layer. It is a method of forming. Examples of the p-type impurity used for forming the impurity diffusion layer include boron, aluminum, and gallium. Examples of the n-type impurity include phosphorus and arsenic.

また、不純物拡散層の形成の時期としては、不純物拡散層の形成は電極の形成前に行なわれてもよく、電極の形成と同時に行なわれてもよい。   In addition, as the timing of forming the impurity diffusion layer, the formation of the impurity diffusion layer may be performed before the formation of the electrode, or may be performed simultaneously with the formation of the electrode.

また、第1の極性を有するシリコン基板の面に第2の極性の不純物拡散層が形成された場合にはシリコン基板中にpn接合が形成される。このときの第2の極性の不純物拡散層はシリコン基板の面からシリコン基板の内部方向に100nm以上1000nm以下の厚さを有していることが好ましい。この場合には、太陽光の入射によって電流が十分に発生し、またキャリアの再結合による電流の損失も抑制することができることから、太陽電池の変換効率をより向上させることができる傾向にある。   Further, when the impurity diffusion layer having the second polarity is formed on the surface of the silicon substrate having the first polarity, a pn junction is formed in the silicon substrate. At this time, the impurity diffusion layer having the second polarity preferably has a thickness of 100 nm or more and 1000 nm or less from the surface of the silicon substrate toward the inside of the silicon substrate. In this case, a sufficient amount of current is generated by the incidence of sunlight, and current loss due to carrier recombination can be suppressed, so that the conversion efficiency of the solar cell tends to be further improved.

また、第1の極性を有するシリコン基板の裏面にこのシリコン基板の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第1の極性の不純物拡散層が形成された場合にはシリコン基板中に裏面電界層が形成される。このときの第1の極性の不純物拡散層はシリコン基板の面からシリコン基板の内部方向に1000nm以上10000nm以下の厚さを有していることが好ましい。この場合には、裏面電界層による裏面電界効果が十分となり、またキャリアの再結合による電流の損失も抑制することができることから、太陽電池の変換効率をより向上させることができる傾向にある。   Further, when a first polarity impurity diffusion layer having an impurity concentration higher than that of the silicon substrate is formed on the back surface of the silicon substrate having the first polarity, a back surface electric field layer is formed in the silicon substrate. Is done. The impurity diffusion layer having the first polarity at this time preferably has a thickness of 1000 nm or more and 10000 nm or less from the surface of the silicon substrate toward the inside of the silicon substrate. In this case, the back surface field effect by the back surface field layer is sufficient, and current loss due to carrier recombination can be suppressed, so that the conversion efficiency of the solar cell tends to be further improved.

なお、本発明において、第1の極性および第2の極性はそれぞれp型またはn型のいずれか一方であり、第1の極性がp型である場合には第2の極性はn型であり、第1の極性がn型である場合には第2の極性はp型である。   In the present invention, the first polarity and the second polarity are either p-type or n-type, respectively, and when the first polarity is p-type, the second polarity is n-type. When the first polarity is n-type, the second polarity is p-type.

(反射防止膜)
シリコン基板の受光面には反射防止膜が形成されてもよい。ここで、反射防止膜としては、たとえば窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化シリコン膜または酸化チタン膜などが用いられる。反射防止膜として窒化シリコン膜または酸化シリコン膜を用いた場合には、この反射防止膜はシリコン基板の受光面におけるパッシベーション効果を有する。さらに、多結晶シリコン基板を用いた太陽電池の場合には、変換効率を向上させる観点からは、反射防止膜として水素を含む窒化シリコン膜が用いられることが好ましい。また、反射防止膜を形成する方法は特に限定されないが、たとえばプラズマCVD法、触媒CVD法、常圧熱CVD法、減圧熱CVD法または光CVD法などのCVD(化学気相堆積;Chemical Vapor Deposition)法や、真空蒸着法またはスパッタリング法などのPVD(物理気相堆積;Physical Vapor Deposition)法が用いられるが、反射防止膜として窒化シリコン膜を用いる場合に、反射防止膜の膜厚を制御しやすい観点からプラズマCVD法が用いられることが好ましい。
(Antireflection film)
An antireflection film may be formed on the light receiving surface of the silicon substrate. Here, as the antireflection film, for example, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, a silicon oxide film, a titanium oxide film, or the like is used. When a silicon nitride film or a silicon oxide film is used as the antireflection film, the antireflection film has a passivation effect on the light receiving surface of the silicon substrate. Furthermore, in the case of a solar cell using a polycrystalline silicon substrate, it is preferable to use a silicon nitride film containing hydrogen as an antireflection film from the viewpoint of improving conversion efficiency. The method for forming the antireflection film is not particularly limited. For example, CVD (Chemical Vapor Deposition) such as a plasma CVD method, a catalytic CVD method, an atmospheric pressure CVD method, a reduced pressure thermal CVD method, or a photo-CVD method. ), PVD (Physical Vapor Deposition) methods such as vacuum evaporation or sputtering, but when using a silicon nitride film as the antireflection film, the film thickness of the antireflection film is controlled. The plasma CVD method is preferably used from the viewpoint of easy.

(パッシベーション膜)
シリコン基板の少なくとも一方の面上にパッシベーション膜が形成されてもよい。ここで、パッシベーション膜としては、たとえば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜などのパッシベーション効果を有する膜が用いられる。これにより、シリコン基板の受光面(太陽光が入射する側の面)および/または裏面(太陽光が入射しない側の面)におけるキャリアの再結合を抑止するパッシベーション効果を得ることができる。パッシベーション膜の膜厚は5nm以上100nm以下であることが好ましく、5nm以上30nm以下であることがより好ましい。この場合にはパッシベーション膜がパッシベーション効果を十分に発揮することができ、またパッシベーション膜中における太陽光の吸収が電流のロスに寄与しない程度の厚さであることから太陽電池の変換効率をより向上させることができる傾向にある。また、パッシベーション膜を形成する方法は特に限定されないが、たとえばプラズマCVD法、触媒CVD法、常圧熱CVD法、減圧熱CVD法または光CVD法などのCVD法が用いられる。
(Passivation film)
A passivation film may be formed on at least one surface of the silicon substrate. Here, as the passivation film, for example, a film having a passivation effect such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is used. Thereby, the passivation effect which suppresses the recombination of the carrier in the light-receiving surface (surface on the side where sunlight enters) and / or the back surface (the surface on the side where sunlight does not enter) of the silicon substrate can be obtained. The thickness of the passivation film is preferably 5 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 5 nm or more and 30 nm or less. In this case, the passivation film can fully exhibit the passivation effect, and the solar cell absorption is thick enough not to contribute to current loss, thus improving the conversion efficiency of the solar cell. It tends to be able to be made. The method for forming the passivation film is not particularly limited. For example, a CVD method such as a plasma CVD method, a catalytic CVD method, an atmospheric pressure CVD method, a reduced pressure CVD method, or a photo CVD method is used.

(実施の形態1)
図2(A)〜(F)の模式的断面図に、本実施の形態の太陽電池の製造工程を示す。まず、図2(A)に示すように、80℃以上100℃以下の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液、または室温程度のフッ酸と硝酸の混合液などの酸溶液を用いたエッチングによりスライスダメージ層が取り除かれたp型の多結晶シリコン基板1を用意する。ここで、シリコン基板1としては、たとえば幅125mm×長さ125mmの大きさのものや、幅155mm×長さ155mmの大きさのものが用いられる。
(Embodiment 1)
The manufacturing process of the solar cell of this Embodiment is shown to typical sectional drawing of FIG. 2 (A)-(F). First, as shown in FIG. 2A, etching using an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide at 80 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, or an acid solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid at about room temperature. A p-type polycrystalline silicon substrate 1 from which the slice damage layer has been removed is prepared. Here, as the silicon substrate 1, for example, a substrate having a size of width 125 mm × length 125 mm or a size of width 155 mm × length 155 mm is used.

次に、このシリコン基板1の受光面にn型不純物であるリンを拡散させることによって、図2(B)に示すようにシリコン基板1の受光面にn型不純物拡散層4を形成する。ここで、n型不純物拡散層4のシート抵抗は10Ω/□以上300Ω/□以下であることが好ましい。上述したように、シート抵抗が300Ω/□よりも大きい場合には拡散電流が流れる上で抵抗が大きくなるため曲線因子が低下し、シート抵抗が10Ω/□未満である場合には欠陥(再結合中心)濃度が増加して電流値が低下する傾向にある。したがって、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、n型不純物拡散層4のシート抵抗は10Ω/□以上300Ω/□以下であることが好ましい。   Next, phosphorus, which is an n-type impurity, is diffused on the light receiving surface of the silicon substrate 1, thereby forming an n-type impurity diffusion layer 4 on the light receiving surface of the silicon substrate 1, as shown in FIG. Here, the sheet resistance of the n-type impurity diffusion layer 4 is preferably 10Ω / □ or more and 300Ω / □ or less. As described above, when the sheet resistance is larger than 300Ω / □, the resistance increases as the diffusion current flows, so the fill factor decreases. When the sheet resistance is less than 10Ω / □, defects (recombination) occur. Center) The concentration tends to increase and the current value tends to decrease. Therefore, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the n-type impurity diffusion layer 4 is preferably 10Ω / □ or more and 300Ω / □ or less.

n型不純物拡散層4の形成方法としては、塗布拡散法または気相拡散法などが用いられる。塗布拡散法においては、たとえば五酸化リンとイソプロピルアルコールとからなるドーパント液をシリコン基板1の受光面に滴下し、スピンコータを用いてシリコン基板1の受光面に均一に塗布する。そして、シリコン基板1を800℃以上950℃以下の拡散炉に投入し、シリコン基板1の受光面にリンを拡散させる。ここで、ドーパント液の滴下量はシリコン基板1の受光面100cm2当たり0.3cm3以上5cm3以下であることが好ましい。また、スピンコータの回転数は毎分200回転以上7000回転以下で1秒以上10秒以下回転させることが好ましい。また、気相拡散法においては、たとえば液体であるオキシ塩化リン(POCl3)または水素化リン(PH3)を含んだ窒素ガスを750℃以上950℃以下の高温炉に導入することによってシリコン基板1の受光面にリンを拡散させる。ここで、高温炉内に窒素ガスまたは酸素ガスなどを導入してドーパントであるリンの高温炉内の分圧を制御しながらリンの拡散が行なわれることが好ましい。 As a method for forming the n-type impurity diffusion layer 4, a coating diffusion method, a vapor phase diffusion method, or the like is used. In the coating diffusion method, for example, a dopant liquid composed of phosphorus pentoxide and isopropyl alcohol is dropped onto the light receiving surface of the silicon substrate 1 and uniformly applied to the light receiving surface of the silicon substrate 1 using a spin coater. Then, the silicon substrate 1 is put into a diffusion furnace of 800 ° C. or higher and 950 ° C. or lower, and phosphorus is diffused on the light receiving surface of the silicon substrate 1. Here, the dripping amount of the dopant liquid is preferably 0.3 cm 3 or more and 5 cm 3 or less per 100 cm 2 of the light receiving surface of the silicon substrate 1. Further, the spin coater is preferably rotated at a speed of 200 to 7000 rpm for 1 to 10 seconds. In the vapor phase diffusion method, for example, a silicon substrate is introduced by introducing nitrogen gas containing phosphorus oxychloride (POCl 3 ) or phosphorus hydride (PH 3 ), which is a liquid, into a high temperature furnace at 750 ° C. or higher and 950 ° C. or lower. Phosphorus is diffused on the light-receiving surface 1. Here, it is preferable that phosphorus is diffused while nitrogen or oxygen gas is introduced into the high temperature furnace to control the partial pressure of phosphorus as a dopant in the high temperature furnace.

次いで、図2(C)に示すように、たとえばプラズマCVD法を用いて、n型不純物拡散層4上に反射防止膜として10nm以上200nm以下の厚みの窒化シリコン膜7を形成する。ここで、プラズマCVD法に用いられる原料ガスとしては、たとえばシリコンが含まれるシラン(SiH4)やフッ化シラン(SiF4)、窒素が含まれるアンモニア(NH3)や窒素(N2)が挙げられる。そして、温度が200℃以上500℃以下で圧力が10Pa以上200Pa以下である反応容器内にシランを10sccm以上500sccm以下の流量で、アンモニアを10sccm以上1000sccm以下の流量で、窒素を50sccm以上1000sccm以下の流量で流し、高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを生成させる。ここで、プラズマの生成においてはたとえば周波数が13.56MHzまたは100MHzの高周波や、周波数が2.45GHzのマイクロ波などが用いられる。 Next, as shown in FIG. 2C, a silicon nitride film 7 having a thickness of 10 nm or more and 200 nm or less is formed as an antireflection film on the n-type impurity diffusion layer 4 by using, for example, a plasma CVD method. Here, examples of the source gas used in the plasma CVD method include silane (SiH 4 ) and fluorinated silane (SiF 4 ) containing silicon, ammonia (NH 3 ) and nitrogen (N 2 ) containing nitrogen. It is done. In a reaction vessel having a temperature of 200 ° C. or more and 500 ° C. or less and a pressure of 10 Pa or more and 200 Pa or less, silane is supplied at a flow rate of 10 sccm or more and 500 sccm or less, ammonia is supplied at a flow rate of 10 sccm or more and 1000 sccm or less, and nitrogen is supplied at 50 sccm or more and 1000 sccm or less. A plasma is generated by applying a high frequency or microwave. Here, in the generation of plasma, for example, a high frequency with a frequency of 13.56 MHz or 100 MHz, a microwave with a frequency of 2.45 GHz, or the like is used.

そして、図2(D)に示すように、シリコン基板1の受光面上にn側電極9を形成する。ここで、n側電極9を形成する方法としては、たとえばスクリーン印刷法または真空蒸着法を用いた方法がある。スクリーン印刷法を用いた方法においては、たとえばn側電極ペーストを窒化シリコン膜7上にスクリーン印刷した後に600℃以上800℃以下の温度でシリコン基板1の焼成が行なわれる。これにより、n側電極ペーストが反射防止膜7を突き抜けてシリコン基板1の受光面上にn型不純物拡散層4と接触するn側電極9が形成される。ここで、n側電極ペーストとしては、たとえば銀またはチタンなどのn型不純物拡散層4とオーミックコンタクトをとることができる金属を含むペーストが挙げられる。また、真空蒸着法を用いた方法においては、たとえば窒化シリコン膜7の表面上にフォトレジストをスピンコータを用いて塗布し、これを70℃以上100℃以下で20分以上80分以下の時間ベーキングをして、ガラスマスクなどを用いて露光してフォトレジストの一部を除去することによってフォトレジストのパターンニングが行なわれる。そして、1%〜50%程度のフッ酸水溶液によりフォトレジストが除去された部分のみ窒化シリコン膜7を除去し、真空蒸着法によってn側電極9をシリコン基板1の受光面上に形成する。その後、フォトレジストは、アセトンを用いた超音波洗浄または百数十度の高温に加熱された濃硫酸に過酸化水素水を添加した液に浸漬させることなどによって除去される。ここで、フォトレジストはポジ型であってもよく、ネガ型であってもよい。また、フォトレジストを用いずにメタルマスクを用いて窒化シリコン膜7を堆積させながらパターンニングしてもよい。   Then, as shown in FIG. 2D, an n-side electrode 9 is formed on the light receiving surface of the silicon substrate 1. Here, as a method of forming the n-side electrode 9, for example, there is a method using a screen printing method or a vacuum deposition method. In the method using the screen printing method, for example, after the n-side electrode paste is screen-printed on the silicon nitride film 7, the silicon substrate 1 is baked at a temperature of 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. As a result, the n-side electrode paste penetrates through the antireflection film 7 to form the n-side electrode 9 in contact with the n-type impurity diffusion layer 4 on the light receiving surface of the silicon substrate 1. Here, examples of the n-side electrode paste include a paste containing a metal capable of making ohmic contact with the n-type impurity diffusion layer 4 such as silver or titanium. In the method using the vacuum deposition method, for example, a photoresist is applied on the surface of the silicon nitride film 7 using a spin coater, and this is baked at 70 to 100 ° C. for 20 to 80 minutes. Then, the photoresist is patterned by removing a part of the photoresist by exposure using a glass mask or the like. Then, the silicon nitride film 7 is removed only from the portion where the photoresist has been removed with a hydrofluoric acid aqueous solution of about 1% to 50%, and the n-side electrode 9 is formed on the light receiving surface of the silicon substrate 1 by vacuum deposition. Thereafter, the photoresist is removed by ultrasonic cleaning using acetone or immersion in a solution obtained by adding hydrogen peroxide to concentrated sulfuric acid heated to a high temperature of a few hundred degrees. Here, the photoresist may be a positive type or a negative type. Alternatively, patterning may be performed while depositing the silicon nitride film 7 using a metal mask without using a photoresist.

続いて、図2(E)に示すように、シリコン基板1の裏面側から水素プラズマ13を照射する。水素プラズマ13の照射は、たとえばプラズマCVD法、触媒CVD法、常圧熱CVD法、減圧熱CVD法または光CVD法などが用いられるが、なかでもプラズマ密度の強弱を制御しやすい観点からは触媒CVD法が最も適しており、次いで、窒化シリコン膜で用いられたプラズマCVD法が適している。触媒CVD法においては、たとえば圧力が0.1Pa以上10Pa以下である反応容器内で1600℃以上1800℃以下に加熱されたタングステンワイヤに10sccm以上100sccm以下の流量の水素を接触させて水素プラズマ13を生成し、水素プラズマ13が200℃以上n側電極9の形成時の温度以下に加熱されたシリコン基板1に10分以上60分以下の時間照射される。   Subsequently, as shown in FIG. 2E, hydrogen plasma 13 is irradiated from the back side of the silicon substrate 1. For the irradiation of the hydrogen plasma 13, for example, a plasma CVD method, a catalytic CVD method, an atmospheric pressure CVD method, a reduced pressure thermal CVD method, a photo CVD method, or the like is used, and in particular, from the viewpoint of easily controlling the intensity of the plasma density. The CVD method is most suitable, and then the plasma CVD method used for the silicon nitride film is suitable. In the catalytic CVD method, for example, hydrogen plasma 13 is produced by bringing hydrogen at a flow rate of 10 sccm to 100 sccm into contact with tungsten wire heated to 1600 ° C. to 1800 ° C. in a reaction vessel having a pressure of 0.1 Pa to 10 Pa. The silicon substrate 1 that is generated and heated to 200 ° C. or more and below the temperature at which the n-side electrode 9 is formed is irradiated for 10 to 60 minutes.

最後に、図2(F)に示すように、シリコン基板1の裏面上にp側電極10を形成することによって太陽電池が完成する。ここで、p側電極10は、たとえばスクリーン印刷法または真空蒸着法を用いて形成されることが好ましく、なかでもスクリーン印刷法を用いて形成されることがより好ましい。スクリーン印刷法および真空蒸着法のいずれを用いても良好な太陽電池の特性を得ることができるが、スクリーン印刷法を用いた場合には量産性の向上および製造コストの低下を図ることができる傾向にあるためである。スクリーン印刷法を用いた方法においては、たとえばシリコン基板1の裏面上のほぼ全面にp側電極ペーストを印刷した後に、シリコン基板1の温度が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下となるように焼成を行なうことによってp側電極9を形成する。ここで、p側電極ペーストとしては、たとえばアルミニウムを含むペーストまたはアルミニウムと銀、チタンなどの金属との混合物のペーストなどのシリコン基板1とオーミックコンタクトをとることができるペーストなどが用いられる。また、このときのp側電極ペーストの塗布厚みは、1μm以上200μm以下であることが好ましく、2μm以上100μm以下であることがより好ましい。この場合には太陽電池の量産性を低下させることなく、低い製造コストで太陽電池を製造することができる傾向にある。   Finally, as shown in FIG. 2F, the solar cell is completed by forming the p-side electrode 10 on the back surface of the silicon substrate 1. Here, the p-side electrode 10 is preferably formed using, for example, a screen printing method or a vacuum evaporation method, and more preferably formed using a screen printing method. Good solar cell characteristics can be obtained by using either the screen printing method or the vacuum vapor deposition method. However, when the screen printing method is used, mass productivity can be improved and the manufacturing cost can be reduced. Because it is in. In the method using the screen printing method, for example, after printing the p-side electrode paste on almost the entire back surface of the silicon substrate 1, the temperature of the silicon substrate 1 is preferably 500 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower. Thus, the p-side electrode 9 is formed by firing. Here, as the p-side electrode paste, for example, a paste that can be in ohmic contact with the silicon substrate 1 such as a paste containing aluminum or a paste of a mixture of aluminum and a metal such as silver or titanium is used. In addition, the coating thickness of the p-side electrode paste at this time is preferably 1 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 2 μm or more and 100 μm or less. In this case, the solar cell tends to be manufactured at a low manufacturing cost without reducing the mass productivity of the solar cell.

また、真空蒸着法を用いた方法においては、シリコン基板1の裏面上にp側電極9を構成する金属を真空蒸着した後に焼成することによってp側電極9とシリコン基板1とを十分に接触させることが好ましい。ここで、真空蒸着法を用いた方法においては、p側電極9を構成する金属として、たとえばアルミニウム、チタン、パラジウムまたは銀などが用いられるが、なかでもシリコン基板1とのオーミックコンタクトを考慮すると、アルミニウムであることが最も好ましい。また、太陽電池の短絡電流、開放電圧および曲線因子などの特性の観点からはシリコン基板1の側からアルミニウム、チタン、パラジウムおよび銀の順序で金属層を真空蒸着により積層することが好ましい。さらに、真空蒸着法を用いた方法においてもp側電極9の形成時のシリコン基板1の温度は500℃以下であることが好ましく、400℃以下であることがより好ましい。   Further, in the method using the vacuum deposition method, the metal constituting the p-side electrode 9 is vacuum-deposited on the back surface of the silicon substrate 1 and then fired, thereby sufficiently bringing the p-side electrode 9 and the silicon substrate 1 into contact with each other. It is preferable. Here, in the method using the vacuum vapor deposition method, for example, aluminum, titanium, palladium, silver, or the like is used as the metal constituting the p-side electrode 9, and in particular, considering the ohmic contact with the silicon substrate 1, Most preferred is aluminum. Further, from the viewpoint of characteristics such as a short circuit current, an open circuit voltage, and a fill factor of the solar cell, it is preferable to stack metal layers by vacuum deposition in the order of aluminum, titanium, palladium, and silver from the silicon substrate 1 side. Furthermore, also in the method using the vacuum evaporation method, the temperature of the silicon substrate 1 at the time of forming the p-side electrode 9 is preferably 500 ° C. or less, and more preferably 400 ° C. or less.

このように、本実施の形態においては、シリコン基板の温度が600℃以上800℃以下に加熱されてn側電極が形成された後に、水素プラズマがシリコン基板に照射される。そして、p側電極の形成時においてはシリコン基板が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下にしか加熱されないので、シリコン基板中の水素がシリコン基板から離脱しにくい。これにより、シリコン基板中で終端している水素の離脱を抑えることができ、太陽光の入射により生成したキャリアのライフタイムおよび拡散長を長くすることができるため、太陽電池の変換効率を向上させることができる。   Thus, in this embodiment, after the temperature of the silicon substrate is heated to 600 ° C. or more and 800 ° C. or less to form the n-side electrode, the hydrogen plasma is irradiated to the silicon substrate. When the p-side electrode is formed, the silicon substrate is preferably heated only to 500 ° C. or less, more preferably 400 ° C. or less, so that hydrogen in the silicon substrate is difficult to separate from the silicon substrate. As a result, the separation of hydrogen terminated in the silicon substrate can be suppressed, and the lifetime and diffusion length of carriers generated by the incidence of sunlight can be increased, thereby improving the conversion efficiency of the solar cell. be able to.

(実施の形態2)
本実施の形態においては、実施の形態1と異なり、n型のシリコン基板を用いていることに特徴がある。図3(A)〜(F)の模式的断面図に、本実施の形態の太陽電池の製造工程を示す。まず、図3(A)に示すように、アルカリ水溶液または酸溶液を用いたエッチングによりスライスダメージ層が取り除かれたn型の多結晶シリコン基板2を用意する。次に、このシリコン基板2の受光面にp型不純物であるホウ素などを拡散させることによって、図3(B)に示すようにシリコン基板2の受光面にp型不純物拡散層3を形成する。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、p型不純物拡散層3のシート抵抗は10Ω/□以上300Ω/□以下であることが好ましい。これは、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。
(Embodiment 2)
Unlike the first embodiment, this embodiment is characterized in that an n-type silicon substrate is used. The manufacturing process of the solar cell of this Embodiment is shown to typical sectional drawing of Fig.3 (A)-(F). First, as shown in FIG. 3A, an n-type polycrystalline silicon substrate 2 from which the slice damage layer has been removed by etching using an alkaline aqueous solution or an acid solution is prepared. Next, p-type impurity diffusion layers 3 are formed on the light-receiving surface of the silicon substrate 2 by diffusing boron, which is a p-type impurity, on the light-receiving surface of the silicon substrate 2 as shown in FIG. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the p-type impurity diffusion layer 3 is preferably 10Ω / □ or more and 300Ω / □ or less. In the same manner as described above, this takes into consideration a decrease in fill factor due to an increase in sheet resistance and an increase in defect (recombination center) concentration due to a decrease in sheet resistance.

p型不純物拡散層3の形成方法としては、塗布拡散法または気相拡散法などが用いられる。塗布拡散法においては、たとえば酸化ホウ素とイソプロピルアルコールとからなるドーパント液をシリコン基板2の受光面に滴下し、スピンコータを用いてシリコン基板2の受光面に均一に塗布する。そして、シリコン基板2を800℃以上950℃以下の温度の拡散炉に投入し、シリコン基板2の受光面にホウ素を拡散させる。ここで、ドーパント液の滴下量はシリコン基板2の受光面100cm2当たり0.3cm3以上5cm3以下であることが好ましい。また、スピンコータの回転数は毎分200回転以上7000回転以下で1秒以上10秒以下回転させることが好ましい。また、気相拡散法においては、たとえば液体である三臭化ホウ素(BBr3)または気体であるジボラン(B26)を含んだ窒素ガスを750℃以上1000℃以下の高温炉に導入することによってシリコン基板2の受光面にホウ素を拡散させる。ここで、高温炉内に窒素ガスまたは酸素ガスなどを導入してドーパントであるホウ素の高温炉内の分圧を制御しながらホウ素の拡散が行なわれることが好ましい。 As a method for forming the p-type impurity diffusion layer 3, a coating diffusion method or a vapor phase diffusion method is used. In the coating diffusion method, for example, a dopant liquid composed of boron oxide and isopropyl alcohol is dropped on the light receiving surface of the silicon substrate 2 and uniformly applied to the light receiving surface of the silicon substrate 2 using a spin coater. Then, the silicon substrate 2 is put into a diffusion furnace having a temperature of 800 ° C. or higher and 950 ° C. or lower, and boron is diffused on the light receiving surface of the silicon substrate 2. Here, the dripping amount of the dopant liquid is preferably 0.3 cm 3 or more and 5 cm 3 or less per 100 cm 2 of the light receiving surface of the silicon substrate 2. Further, the spin coater is preferably rotated at a speed of 200 to 7000 rpm for 1 to 10 seconds. In the vapor phase diffusion method, for example, nitrogen gas containing boron tribromide (BBr 3 ) as a liquid or diborane (B 2 H 6 ) as a gas is introduced into a high-temperature furnace at 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. As a result, boron is diffused into the light receiving surface of the silicon substrate 2. Here, it is preferable that boron is diffused while nitrogen gas or oxygen gas is introduced into the high temperature furnace to control the partial pressure of boron as a dopant in the high temperature furnace.

次いで、図3(C)に示すように、たとえばプラズマCVD法を用いて、p型不純物拡散層3上に反射防止膜として30nm以上200nm以下の厚みの窒化シリコン膜7を形成する。そして、図3(D)に示すように、シリコン基板2の受光面上にp側電極10を形成する。ここで、p側電極10の形成は、たとえばアルミニウムを含むペーストまたはアルミニウムと銀などの金属とを含むペーストのようなp型不純物拡散層3とオーミックコンタクトをとることができる材料を含むp側電極ペーストを窒化シリコン膜7上にスクリーン印刷した後にシリコン基板2を600℃以上800℃以下で焼成することによって行なわれる。   Next, as shown in FIG. 3C, a silicon nitride film 7 having a thickness of 30 nm or more and 200 nm or less is formed as an antireflection film on the p-type impurity diffusion layer 3 by using, for example, a plasma CVD method. Then, as shown in FIG. 3D, the p-side electrode 10 is formed on the light receiving surface of the silicon substrate 2. Here, the p-side electrode 10 is formed by, for example, a p-side electrode containing a material that can make ohmic contact with the p-type impurity diffusion layer 3 such as a paste containing aluminum or a paste containing aluminum and a metal such as silver. After the paste is screen-printed on the silicon nitride film 7, the silicon substrate 2 is baked at 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.

続いて、図3(E)に示すように、シリコン基板2の裏面側から水素プラズマ13が照射される。最後に、図3(F)に示すように、シリコン基板2の裏面上にn側電極9を形成することによって太陽電池が完成する。ここで、n側電極9は、たとえば銀またはチタンを含むペーストなどからなるn側電極ペーストをシリコン基板2の裏面のほぼ全面にスクリーン印刷した後にシリコン基板2の温度を好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下とした状態で形成される。また、このときのn側電極ペーストの塗布厚みは、1μm以上200μm以下であることが好ましく、2μm以上100μm以下であることがより好ましい。この場合には太陽電池の量産性を低下させることなく、低い製造コストで太陽電池を製造することができる傾向にある。   Subsequently, as shown in FIG. 3E, the hydrogen plasma 13 is irradiated from the back side of the silicon substrate 2. Finally, as shown in FIG. 3F, the n-side electrode 9 is formed on the back surface of the silicon substrate 2 to complete the solar cell. Here, the n-side electrode 9 is formed by screen-printing an n-side electrode paste made of, for example, a paste containing silver or titanium on almost the entire back surface of the silicon substrate 2, and the temperature of the silicon substrate 2 is preferably 500 ° C. or less. Preferably, it is formed in a state of 400 ° C. or lower. Further, the coating thickness of the n-side electrode paste at this time is preferably 1 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 2 μm or more and 100 μm or less. In this case, the solar cell tends to be manufactured at a low manufacturing cost without reducing the mass productivity of the solar cell.

このように、本実施の形態においては、シリコン基板が600℃以上800℃以下に加熱されてp側電極が形成された後に、水素プラズマがシリコン基板に照射される。そして、n側電極の形成時にシリコン基板が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下にしか加熱されないので、シリコン基板中の水素がシリコン基板から離脱しにくい。これにより、シリコン基板中で終端している水素の離脱を従来と比べて減少させることができ、太陽光の入射により生成したキャリアのライフタイムおよび拡散長を長くすることができるため、太陽電池の変換効率を向上させることができる。   Thus, in this embodiment, after the silicon substrate is heated to 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower to form the p-side electrode, the hydrogen plasma is irradiated to the silicon substrate. Since the silicon substrate is heated only to 500 ° C. or less, more preferably 400 ° C. or less when the n-side electrode is formed, hydrogen in the silicon substrate is unlikely to be detached from the silicon substrate. As a result, the separation of hydrogen terminated in the silicon substrate can be reduced compared to the conventional case, and the lifetime and diffusion length of carriers generated by the incidence of sunlight can be increased. Conversion efficiency can be improved.

(実施の形態3)
本実施の形態においては、実施の形態1と異なり、シリコン基板の裏面に裏面電界層を形成していることに特徴がある。図4(A)〜(G)の模式的断面図に、本実施の形態の太陽電池の製造工程を示す。まず、図4(A)に示すように、アルカリ水溶液または酸溶液を用いたエッチングによりスライスダメージ層が取り除かれたp型の多結晶シリコン基板1を用意する。
(Embodiment 3)
Unlike the first embodiment, the present embodiment is characterized in that a back surface electric field layer is formed on the back surface of the silicon substrate. The manufacturing process of the solar cell of this Embodiment is shown to typical sectional drawing of FIG. 4 (A)-(G). First, as shown in FIG. 4A, a p-type polycrystalline silicon substrate 1 from which a slice damage layer has been removed by etching using an alkaline aqueous solution or an acid solution is prepared.

次に、このシリコン基板1の裏面にp型不純物であるホウ素などを拡散させることによって、図4(B)に示すようにシリコン基板1の裏面にp型不純物拡散層3を形成する。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、p型不純物拡散層3のシート抵抗は5Ω/□以上100Ω/□以下であることが好ましい。これは、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。   Next, p-type impurity diffusion layers 3 are formed on the back surface of the silicon substrate 1 by diffusing boron, which is a p-type impurity, on the back surface of the silicon substrate 1 as shown in FIG. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the p-type impurity diffusion layer 3 is preferably 5Ω / □ or more and 100Ω / □ or less. In the same manner as described above, this takes into consideration a decrease in fill factor due to an increase in sheet resistance and an increase in defect (recombination center) concentration due to a decrease in sheet resistance.

そして、図4(C)に示すように、リンなどのn型不純物をシリコン基板1の受光面に拡散させることによって、シリコン基板1の受光面にn型不純物拡散層4を形成する。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、n型不純物拡散層4のシート抵抗は、10Ω/□以上300Ω/□以下であることが好ましい。これも、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。   Then, as shown in FIG. 4C, an n-type impurity diffusion layer 4 is formed on the light-receiving surface of the silicon substrate 1 by diffusing n-type impurities such as phosphorus on the light-receiving surface of the silicon substrate 1. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the n-type impurity diffusion layer 4 is preferably 10Ω / □ or more and 300Ω / □ or less. Similarly to the above, this also takes into account the decrease in the fill factor due to the increase in sheet resistance and the increase in the defect (recombination center) concentration due to the decrease in sheet resistance.

次いで、図4(D)に示すように、たとえばプラズマCVD法を用いて、n型不純物拡散層4上に反射防止膜として30nm以上200nm以下の厚みの窒化シリコン膜7を形成する。そして、窒化シリコン膜7上にn側電極ペーストを塗布した後にシリコン基板1を600℃以上800℃以下で焼成することによって、図4(E)に示すようにn型不純物拡散層4上にn側電極9を形成する。続いて、図4(F)に示すように、シリコン基板1の裏面側から水素プラズマ13が照射される。最後に、図4(G)に示すように、シリコン基板1の裏面のp型不純物拡散層3上にp側電極10がシリコン基板1の温度が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下の状態で形成されて太陽電池が完成する。   Next, as shown in FIG. 4D, a silicon nitride film 7 having a thickness of 30 nm or more and 200 nm or less is formed as an antireflection film on the n-type impurity diffusion layer 4 by using, for example, a plasma CVD method. And after apply | coating n side electrode paste on the silicon nitride film 7, the silicon substrate 1 is baked at 600 degreeC or more and 800 degrees C or less, and as shown in FIG.4 (E), it is n on the n-type impurity diffusion layer 4 as shown in FIG.4 (E). The side electrode 9 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 4F, hydrogen plasma 13 is irradiated from the back side of the silicon substrate 1. Finally, as shown in FIG. 4G, the p-side electrode 10 on the p-type impurity diffusion layer 3 on the back surface of the silicon substrate 1 has a temperature of the silicon substrate 1 of preferably 500 ° C. or less, more preferably 400 ° C. or less. Thus, the solar cell is completed.

このように、本実施の形態においては、シリコン基板中の水素の離脱の抑止に加えて、シリコン基板の裏面に裏面電界層が形成されシリコン基板の裏面におけるキャリアの再結合をより有効に抑制できることから、太陽電池の変換効率をより向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, in addition to suppressing the separation of hydrogen in the silicon substrate, the back surface electric field layer is formed on the back surface of the silicon substrate, and the recombination of carriers on the back surface of the silicon substrate can be more effectively suppressed. Thus, the conversion efficiency of the solar cell can be further improved.

(実施の形態4)
本実施の形態においては、実施の形態2と異なり、シリコン基板の裏面に裏面電界層を形成していることに特徴がある。図5(A)〜(G)の模式的断面図に、本実施の形態の太陽電池の製造工程を示す。まず、図5(A)に示すように、アルカリ水溶液または酸溶液を用いたエッチングによりスライスダメージ層が取り除かれたn型の多結晶シリコン基板2を用意する。次に、このシリコン基板2の受光面にp型不純物であるホウ素などを拡散させることによって、図5(B)に示すようにシリコン基板2の受光面にp型不純物拡散層3を形成する。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、p型不純物拡散層3のシート抵抗は10Ω/□以上300Ω/□以下であることが好ましい。これは、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。
(Embodiment 4)
Unlike the second embodiment, the present embodiment is characterized in that a back surface electric field layer is formed on the back surface of the silicon substrate. The manufacturing process of the solar cell of this Embodiment is shown to typical sectional drawing of Fig.5 (A)-(G). First, as shown in FIG. 5A, an n-type polycrystalline silicon substrate 2 from which the slice damage layer has been removed by etching using an alkaline aqueous solution or an acid solution is prepared. Next, p-type impurity diffusion layers 3 are formed on the light-receiving surface of the silicon substrate 2 by diffusing boron, which is a p-type impurity, on the light-receiving surface of the silicon substrate 2 as shown in FIG. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the p-type impurity diffusion layer 3 is preferably 10Ω / □ or more and 300Ω / □ or less. In the same manner as described above, this takes into consideration a decrease in fill factor due to an increase in sheet resistance and an increase in defect (recombination center) concentration due to a decrease in sheet resistance.

そして、図5(C)に示すように、リンなどのn型不純物をシリコン基板2の裏面に拡散させることによって、シリコン基板2の裏面にn型不純物拡散層4を形成する。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、n型不純物拡散層4のシート抵抗は、5Ω/□以上100Ω/□以下であることが好ましい。これも、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。   Then, as shown in FIG. 5C, an n-type impurity diffusion layer 4 is formed on the back surface of the silicon substrate 2 by diffusing n-type impurities such as phosphorus on the back surface of the silicon substrate 2. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the n-type impurity diffusion layer 4 is preferably 5Ω / □ or more and 100Ω / □ or less. Similarly to the above, this also takes into account the decrease in the fill factor due to the increase in sheet resistance and the increase in the defect (recombination center) concentration due to the decrease in sheet resistance.

次いで、図5(D)に示すように、たとえばプラズマCVD法を用いて、p型不純物拡散層3上に30nm以上200nm以下の厚みの窒化シリコン膜7を形成する。そして、窒化シリコン膜7上にp側電極ペーストを塗布した後にシリコン基板2を600℃以上800℃以下で焼成することによって、図5(E)に示すようにp側電極10がシリコン基板2の受光面上に形成される。続いて、図5(F)に示すように、シリコン基板2の裏面側から水素プラズマ13が照射される。最後に、図5(G)に示すように、シリコン基板2の裏面のn型不純物拡散層4上にn側電極9がシリコン基板2の温度が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下の状態で形成されることによって太陽電池が完成する。   Next, as shown in FIG. 5D, a silicon nitride film 7 having a thickness of 30 nm or more and 200 nm or less is formed on p-type impurity diffusion layer 3 by using, for example, a plasma CVD method. Then, after the p-side electrode paste is applied on the silicon nitride film 7, the silicon substrate 2 is baked at 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, so that the p-side electrode 10 is formed on the silicon substrate 2 as shown in FIG. It is formed on the light receiving surface. Subsequently, as shown in FIG. 5F, the hydrogen plasma 13 is irradiated from the back side of the silicon substrate 2. Finally, as shown in FIG. 5 (G), the temperature of the silicon substrate 2 on the n-type impurity diffusion layer 4 on the back surface of the silicon substrate 2 is preferably 500 ° C. or less, more preferably 400 ° C. or less. A solar cell is completed by forming in this state.

このように、本実施の形態においても、シリコン基板中の水素の離脱の抑止に加えて、シリコン基板の裏面に裏面電界層が形成されているため、シリコン基板の裏面におけるキャリアの再結合をより有効に抑制できることから、太陽電池の変換効率をより向上させることができる。   As described above, also in this embodiment, in addition to suppressing the desorption of hydrogen in the silicon substrate, the back surface electric field layer is formed on the back surface of the silicon substrate. Since it can suppress effectively, the conversion efficiency of a solar cell can be improved more.

(実施の形態5)
本実施の形態においては、実施の形態3と異なり、シリコン基板の受光面のn型不純物拡散層と裏面のp型不純物拡散層とを同時に形成することに特徴がある。図6(A)〜(F)の模式的断面図に、本実施の形態の太陽電池の製造工程を示す。まず、図6(A)に示すように、アルカリ水溶液または酸溶液を用いたエッチングによりスライスダメージ層が取り除かれたp型の多結晶シリコン基板1を用意する。
(Embodiment 5)
Unlike the third embodiment, the present embodiment is characterized in that the n-type impurity diffusion layer on the light-receiving surface of the silicon substrate and the p-type impurity diffusion layer on the back surface are formed simultaneously. The manufacturing process of the solar cell of this Embodiment is shown to typical sectional drawing of FIG. 6 (A)-(F). First, as shown in FIG. 6A, a p-type polycrystalline silicon substrate 1 from which the slice damage layer has been removed by etching using an alkaline aqueous solution or an acid solution is prepared.

次に、このシリコン基板1の裏面にp型不純物であるホウ素を含むドーパント液を塗布した後に、シリコン基板1の受光面にn型不純物であるリンを含むドーパント液を塗布する。そして、受光面および裏面にそれぞれドーパント液が塗布されたシリコン基板1を800℃以上1000℃以下の拡散炉に投入することによって、図6(B)に示すようにシリコン基板1の受光面にn型不純物拡散層4が形成されると同時に、シリコン基板1の裏面にp型不純物拡散層3が形成される。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、n型不純物拡散層4のシート抵抗は、10Ω/□以上300Ω/□以下であることが好ましく、p型不純物拡散層3のシート抵抗は5Ω/□以上100Ω/□以下であることが好ましい。これは、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。   Next, after applying a dopant liquid containing boron as a p-type impurity to the back surface of the silicon substrate 1, a dopant liquid containing phosphorus as an n-type impurity is applied to the light receiving surface of the silicon substrate 1. Then, the silicon substrate 1 with the dopant solution coated on the light receiving surface and the back surface is put into a diffusion furnace at 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, so that n is formed on the light receiving surface of the silicon substrate 1 as shown in FIG. At the same time when the type impurity diffusion layer 4 is formed, the p-type impurity diffusion layer 3 is formed on the back surface of the silicon substrate 1. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the n-type impurity diffusion layer 4 is preferably 10Ω / □ or more and 300Ω / □ or less, and the sheet resistance of the p-type impurity diffusion layer 3 is It is preferably 5Ω / □ or more and 100Ω / □ or less. In the same manner as described above, this takes into consideration a decrease in fill factor due to an increase in sheet resistance and an increase in defect (recombination center) concentration due to a decrease in sheet resistance.

次いで、図6(C)に示すように、たとえばプラズマCVD法を用いて、n型不純物拡散層4上に反射防止膜として30nm以上200nm以下の厚みの窒化シリコン膜7を形成する。そして、窒化シリコン膜7上にn側電極ペーストを塗布した後にシリコン基板1を600℃以上800℃以下で焼成することによって、図6(D)に示すようにn型不純物拡散層4上にn側電極9を形成する。続いて、図6(E)に示すように、シリコン基板1の裏面側から水素プラズマ13が照射される。最後に、図6(F)に示すように、シリコン基板1の裏面のp型不純物拡散層3上にp側電極10がシリコン基板1の温度が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下の状態で形成されることによって太陽電池が完成する。   Next, as shown in FIG. 6C, a silicon nitride film 7 having a thickness of 30 nm or more and 200 nm or less is formed as an antireflection film on the n-type impurity diffusion layer 4 by using, for example, a plasma CVD method. And after apply | coating n side electrode paste on the silicon nitride film 7, the silicon substrate 1 is baked at 600 degreeC or more and 800 degrees C or less, and as shown in FIG.6 (D), it is n on the n-type impurity diffusion layer 4 as shown in FIG.6 (D). The side electrode 9 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 6E, hydrogen plasma 13 is irradiated from the back side of the silicon substrate 1. Finally, as shown in FIG. 6F, the p-side electrode 10 on the p-type impurity diffusion layer 3 on the back surface of the silicon substrate 1 has a temperature of the silicon substrate 1 of preferably 500 ° C. or less, more preferably 400 ° C. or less. A solar cell is completed by forming in this state.

このように、本実施の形態においても、シリコン基板中の水素の離脱の抑止に加えて、シリコン基板の裏面に裏面電界層が形成されているため、シリコン基板の裏面におけるキャリアの再結合をより有効に抑制できることから、太陽電池の変換効率をより向上させることができる。   As described above, also in this embodiment, in addition to suppressing the desorption of hydrogen in the silicon substrate, the back surface electric field layer is formed on the back surface of the silicon substrate. Since it can suppress effectively, the conversion efficiency of a solar cell can be improved more.

(実施の形態6)
本実施の形態においては、実施の形態4と異なり、シリコン基板の受光面のp型不純物拡散層と裏面のn型不純物拡散層とを同時に形成することに特徴がある。図7(A)〜(F)の模式的断面図に、本実施の形態の太陽電池の製造工程を示す。まず、図7(A)に示すように、アルカリ水溶液または酸溶液を用いたエッチングによりスライスダメージ層が取り除かれたn型の多結晶シリコン基板2を用意する。
(Embodiment 6)
Unlike the fourth embodiment, the present embodiment is characterized in that the p-type impurity diffusion layer on the light-receiving surface of the silicon substrate and the n-type impurity diffusion layer on the back surface are formed simultaneously. The manufacturing process of the solar cell of this Embodiment is shown to typical sectional drawing of Fig.7 (A)-(F). First, as shown in FIG. 7A, an n-type polycrystalline silicon substrate 2 from which the slice damage layer has been removed by etching using an alkaline aqueous solution or an acid solution is prepared.

次に、このシリコン基板2の受光面にp型不純物であるホウ素を含むドーパント液を塗布した後に、シリコン基板2の裏面にn型不純物であるリンを含むドーパント液を塗布する。そして、受光面および裏面にそれぞれドーパント液が塗布されたシリコン基板2を800℃以上1000℃以下の拡散炉に投入することによって、図7(B)に示すようにシリコン基板2の受光面にp型不純物拡散層3が形成されると同時に、シリコン基板1の裏面にn型不純物拡散層4が形成される。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、p型不純物拡散層3のシート抵抗は、10Ω/□以上300Ω/□以下であることが好ましく、n型不純物拡散層4のシート抵抗は5Ω/□以上100Ω/□以下であることが好ましい。これは、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。   Next, after applying a dopant liquid containing boron as a p-type impurity to the light receiving surface of the silicon substrate 2, a dopant liquid containing phosphorus as an n-type impurity is applied to the back surface of the silicon substrate 2. Then, the silicon substrate 2 having the light receiving surface and the back surface coated with the dopant liquid is put into a diffusion furnace at 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, so that p is formed on the light receiving surface of the silicon substrate 2 as shown in FIG. The n-type impurity diffusion layer 4 is formed on the back surface of the silicon substrate 1 simultaneously with the formation of the type impurity diffusion layer 3. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the p-type impurity diffusion layer 3 is preferably 10Ω / □ or more and 300Ω / □ or less, and the sheet resistance of the n-type impurity diffusion layer 4 is It is preferably 5Ω / □ or more and 100Ω / □ or less. In the same manner as described above, this takes into consideration a decrease in fill factor due to an increase in sheet resistance and an increase in defect (recombination center) concentration due to a decrease in sheet resistance.

次いで、図7(C)に示すように、たとえばプラズマCVD法を用いて、p型不純物拡散層3上に反射防止膜として30nm以上200nm以下の厚みの窒化シリコン膜7を形成する。そして、窒化シリコン膜7上にp側電極ペーストを塗布した後にシリコン基板2を600℃以上800℃以下で焼成することによって、図7(D)に示すようにp型不純物拡散層3上にp側電極10を形成する。続いて、図7(E)に示すように、シリコン基板2の裏面側から水素プラズマ13が照射される。最後に、図7(F)に示すように、シリコン基板2の裏面のn型不純物拡散層4上にn側電極9がシリコン基板2の温度が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下の状態で形成されることによって太陽電池が完成する。   Next, as shown in FIG. 7C, a silicon nitride film 7 having a thickness of 30 nm or more and 200 nm or less is formed as an antireflection film on the p-type impurity diffusion layer 3 by using, for example, a plasma CVD method. Then, after applying the p-side electrode paste on the silicon nitride film 7, the silicon substrate 2 is baked at 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, thereby forming p on the p-type impurity diffusion layer 3 as shown in FIG. The side electrode 10 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 7E, hydrogen plasma 13 is irradiated from the back side of the silicon substrate 2. Finally, as shown in FIG. 7F, the temperature of the silicon substrate 2 on the n-type impurity diffusion layer 4 on the back surface of the silicon substrate 2 is preferably 500 ° C. or less, more preferably 400 ° C. or less. A solar cell is completed by forming in this state.

このように、本実施の形態においても、シリコン基板中の水素の離脱の抑止に加えて、シリコン基板の裏面に裏面電界層が形成されているため、シリコン基板の裏面におけるキャリアの再結合をより有効に抑制できることから、太陽電池の変換効率をより向上させることができる。   As described above, also in this embodiment, in addition to suppressing the desorption of hydrogen in the silicon substrate, the back surface electric field layer is formed on the back surface of the silicon substrate. Since it can suppress effectively, the conversion efficiency of a solar cell can be improved more.

(実施の形態7)
本実施の形態においては、実施の形態3と異なり、シリコン基板の裏面の一部にパッシベーション膜を形成することに特徴がある。図8(A)〜(H)の模式的断面図に、本実施の形態の太陽電池の製造工程を示す。まず、図8(A)に示すように、アルカリ水溶液または酸溶液を用いたエッチングによりスライスダメージ層が取り除かれたp型の多結晶シリコン基板1を用意する。
(Embodiment 7)
Unlike the third embodiment, the present embodiment is characterized in that a passivation film is formed on a part of the back surface of the silicon substrate. The manufacturing process of the solar cell of this Embodiment is shown to typical sectional drawing of FIG. 8 (A)-(H). First, as shown in FIG. 8A, a p-type polycrystalline silicon substrate 1 from which a slice damage layer has been removed by etching using an alkaline aqueous solution or an acid solution is prepared.

次に、このシリコン基板1の裏面にp型不純物であるホウ素などを拡散させることによって、図8(B)に示すようにシリコン基板1の裏面にp型不純物拡散層3を形成する。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、p型不純物拡散層3のシート抵抗は5Ω/□以上100Ω/□以下であることが好ましい。これは、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。   Next, p-type impurity diffusion layers 3 are formed on the back surface of the silicon substrate 1 by diffusing boron, which is a p-type impurity, on the back surface of the silicon substrate 1 as shown in FIG. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the p-type impurity diffusion layer 3 is preferably 5Ω / □ or more and 100Ω / □ or less. In the same manner as described above, this takes into consideration a decrease in fill factor due to an increase in sheet resistance and an increase in defect (recombination center) concentration due to a decrease in sheet resistance.

そして、図8(C)に示すように、リンなどのn型不純物をシリコン基板1の受光面に拡散させることによって、シリコン基板1の受光面にn型不純物拡散層4を形成する。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、n型不純物拡散層4のシート抵抗は、10Ω/□以上300Ω/□以下であることが好ましい。これも、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。   Then, as shown in FIG. 8C, an n-type impurity diffusion layer 4 is formed on the light receiving surface of the silicon substrate 1 by diffusing n-type impurities such as phosphorus on the light receiving surface of the silicon substrate 1. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the n-type impurity diffusion layer 4 is preferably 10Ω / □ or more and 300Ω / □ or less. Similarly to the above, this also takes into account the decrease in the fill factor due to the increase in sheet resistance and the increase in the defect (recombination center) concentration due to the decrease in sheet resistance.

次いで、図8(D)に示すように、たとえばプラズマCVD法を用いて、n型不純物拡散層4上に反射防止膜として30nm以上200nm以下の厚みの窒化シリコン膜7を形成する。   Next, as shown in FIG. 8D, a silicon nitride film 7 having a thickness of 30 nm or more and 200 nm or less is formed as an antireflection film on the n-type impurity diffusion layer 4 by using, for example, a plasma CVD method.

そして、図8(E)に示すように、シリコン基板の裏面の一部にパッシベーション膜8を形成する。ここで、パッシベーション膜8としては、酸化シリコン膜が形成される。パッシベーション膜8の形成方法は特に限定されないが、たとえば温度が300℃以上600℃以下で圧力が10Pa以上100000Pa以下である反応容器内にシランを10sccm以上500sccm以下の流量で、酸素を10sccm以上500sccm以下の流量で流してメタルマスクが設置されたシリコン基板の裏面上で反応させる方法がある。なお、メタルマスクの代わりにパターンニングされたフォトレジストが用いられてもよいことは言うまでもない。   Then, as shown in FIG. 8E, a passivation film 8 is formed on a part of the back surface of the silicon substrate. Here, a silicon oxide film is formed as the passivation film 8. The method for forming the passivation film 8 is not particularly limited. For example, in a reaction vessel having a temperature of 300 ° C. or more and 600 ° C. or less and a pressure of 10 Pa or more and 100,000 Pa or less, silane is supplied at a flow rate of 10 sccm or more and 500 sccm or less, and oxygen is supplied at 10 sccm or more and 500 sccm or less. There is a method of reacting on the back surface of the silicon substrate on which the metal mask is installed by flowing at a flow rate of 1 mm. Needless to say, a patterned photoresist may be used instead of the metal mask.

その後、窒化シリコン膜7上にn側電極ペーストを塗布した後にシリコン基板1を600℃以上800℃以下で焼成することによって、図8(F)に示すようにn型不純物拡散層4上にn側電極9を形成する。続いて、図8(G)に示すように、シリコン基板1の裏面側から水素プラズマ13が照射される。最後に、図8(H)に示すように、シリコン基板1の裏面のp型不純物拡散層3上にp側電極10がシリコン基板1の温度が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下の状態で形成されることによって太陽電池が完成する。   Thereafter, the n-side electrode paste is applied on the silicon nitride film 7 and then the silicon substrate 1 is baked at 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, thereby forming n on the n-type impurity diffusion layer 4 as shown in FIG. The side electrode 9 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 8G, hydrogen plasma 13 is irradiated from the back side of the silicon substrate 1. Finally, as shown in FIG. 8H, the p-side electrode 10 on the p-type impurity diffusion layer 3 on the back surface of the silicon substrate 1 has a temperature of the silicon substrate 1 of preferably 500 ° C. or less, more preferably 400 ° C. or less. A solar cell is completed by forming in this state.

このように、本実施の形態においては、シリコン基板中の水素の離脱の抑止および裏面電界層の形成に加えて、パッシベーション膜によりシリコン基板の裏面におけるキャリアの再結合を抑制できることから、太陽電池の変換効率のさらなる向上を図ることができる。   As described above, in this embodiment, in addition to the suppression of hydrogen detachment in the silicon substrate and the formation of the back surface electric field layer, the passivation film can suppress carrier recombination on the back surface of the silicon substrate. Further improvement in conversion efficiency can be achieved.

(実施の形態8)
本実施の形態においては、実施の形態4と異なり、シリコン基板の裏面の一部にパッシベーション膜を形成することに特徴がある。図9(A)〜(H)の模式的断面図に、本実施の形態の太陽電池の製造工程を示す。まず、図9(A)に示すように、アルカリ水溶液または酸溶液を用いたエッチングによりスライスダメージ層が取り除かれたn型の多結晶シリコン基板2を用意する。
(Embodiment 8)
Unlike the fourth embodiment, the present embodiment is characterized in that a passivation film is formed on a part of the back surface of the silicon substrate. The manufacturing process of the solar cell of this Embodiment is shown to typical sectional drawing of Fig.9 (A)-(H). First, as shown in FIG. 9A, an n-type polycrystalline silicon substrate 2 from which a slice damage layer has been removed by etching using an alkaline aqueous solution or an acid solution is prepared.

次に、このシリコン基板2の受光面にp型不純物であるホウ素などを拡散させることによって、図9(B)に示すようにシリコン基板2の受光面にp型不純物拡散層3を形成する。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、p型不純物拡散層3のシート抵抗は10Ω/□以上300Ω/□以下であることが好ましい。これは、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。   Next, p-type impurity diffusion layers 3 are formed on the light-receiving surface of the silicon substrate 2 as shown in FIG. 9B by diffusing boron, which is a p-type impurity, on the light-receiving surface of the silicon substrate 2. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the p-type impurity diffusion layer 3 is preferably 10Ω / □ or more and 300Ω / □ or less. In the same manner as described above, this takes into consideration a decrease in fill factor due to an increase in sheet resistance and an increase in defect (recombination center) concentration due to a decrease in sheet resistance.

そして、図9(C)に示すように、リンなどのn型不純物をシリコン基板2の裏面に拡散させることによって、シリコン基板2の裏面にn型不純物拡散層4を形成する。ここで、太陽電池の変換効率を向上させる観点からは、n型不純物拡散層4のシート抵抗は、5Ω/□以上100Ω/□以下であることが好ましい。これも、上記と同様に、シート抵抗の増加による曲線因子の低下と、シート抵抗の低下による欠陥(再結合中心)濃度の増加とを考慮したものである。   Then, as shown in FIG. 9C, an n-type impurity diffusion layer 4 is formed on the back surface of the silicon substrate 2 by diffusing n-type impurities such as phosphorus on the back surface of the silicon substrate 2. Here, from the viewpoint of improving the conversion efficiency of the solar cell, the sheet resistance of the n-type impurity diffusion layer 4 is preferably 5Ω / □ or more and 100Ω / □ or less. Similarly to the above, this also takes into account the decrease in the fill factor due to the increase in sheet resistance and the increase in the defect (recombination center) concentration due to the decrease in sheet resistance.

次いで、図9(D)に示すように、たとえばプラズマCVD法を用いて、p型不純物拡散層3上に反射防止膜として30nm以上200nm以下の厚みの窒化シリコン膜7を形成する。そして、図9(E)に示すように、シリコン基板2の裏面の一部にパッシベーション膜8を形成する。   Next, as shown in FIG. 9D, a silicon nitride film 7 having a thickness of 30 nm or more and 200 nm or less is formed as an antireflection film on the p-type impurity diffusion layer 3 by using, for example, a plasma CVD method. Then, as shown in FIG. 9E, a passivation film 8 is formed on a part of the back surface of the silicon substrate 2.

その後、窒化シリコン膜7上にp側電極ペーストを塗布した後にシリコン基板2を600℃以上800℃以下で焼成することによって、図9(F)に示すようにp型不純物拡散層3上にp側電極10を形成する。続いて、図9(G)に示すように、シリコン基板2の裏面側から水素プラズマ13が照射される。最後に、図9(H)に示すように、シリコン基板2の裏面のn型不純物拡散層4上にn側電極9がシリコン基板2の温度が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下の状態で形成されることによって太陽電池が完成する。   After that, after applying the p-side electrode paste on the silicon nitride film 7, the silicon substrate 2 is baked at 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, thereby forming the p on the p-type impurity diffusion layer 3 as shown in FIG. The side electrode 10 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 9G, the hydrogen plasma 13 is irradiated from the back side of the silicon substrate 2. Finally, as shown in FIG. 9 (H), the temperature of the silicon substrate 2 on the n-type impurity diffusion layer 4 on the back surface of the silicon substrate 2 is preferably 500 ° C. or less, more preferably 400 ° C. or less. A solar cell is completed by forming in this state.

このように、本実施の形態においては、シリコン基板中の水素の離脱の抑止および裏面電界層の形成に加えて、パッシベーション膜によりシリコン基板の裏面におけるキャリアの再結合を抑制できることから、太陽電池の変換効率のさらなる向上を図ることができる。   As described above, in this embodiment, in addition to the suppression of hydrogen detachment in the silicon substrate and the formation of the back surface electric field layer, the passivation film can suppress carrier recombination on the back surface of the silicon substrate. Further improvement in conversion efficiency can be achieved.

(実施の形態9)
本実施の形態においては、実施の形態7と異なり、シリコン基板の裏面の一部のみにp型不純物拡散層を形成することに特徴がある。図10(A)〜(G)の模式的断面図に、本実施の形態の太陽電池の製造工程を示す。まず、図10(A)に示すように、アルカリ水溶液または酸溶液を用いたエッチングによりスライスダメージ層が取り除かれたp型の多結晶シリコン基板1を用意する。
(Embodiment 9)
Unlike the seventh embodiment, the present embodiment is characterized in that a p-type impurity diffusion layer is formed only on a part of the back surface of the silicon substrate. The manufacturing process of the solar cell of this Embodiment is shown to typical sectional drawing of FIG. 10 (A)-(G). First, as shown in FIG. 10A, a p-type polycrystalline silicon substrate 1 from which a slice damage layer has been removed by etching using an alkaline aqueous solution or an acid solution is prepared.

次に、図10(B)に示すように、シリコン基板1の受光面にn型不純物拡散層4を形成し、シリコン基板1の裏面の一部にパッシベーション膜8を形成する。そして、図10(C)に示すように、シリコン基板1の裏面においてパッシベーション膜8が形成されていない部分からホウ素などのp型不純物を拡散させて、シリコン基板1の裏面の一部にp型不純物拡散層3を形成する。   Next, as shown in FIG. 10B, an n-type impurity diffusion layer 4 is formed on the light receiving surface of the silicon substrate 1, and a passivation film 8 is formed on a part of the back surface of the silicon substrate 1. Then, as shown in FIG. 10C, p-type impurities such as boron are diffused from the portion where the passivation film 8 is not formed on the back surface of the silicon substrate 1, and p-type is partially formed on the back surface of the silicon substrate 1. Impurity diffusion layer 3 is formed.

次いで、図10(D)に示すように、たとえばプラズマCVD法を用いて、n型不純物拡散層4上に反射防止膜として30nm以上200nm以下の厚みの窒化シリコン膜7を形成する。そして、窒化シリコン膜7上にn側電極ペーストを塗布した後にシリコン基板1を600℃以上800℃以下で焼成することによって、図10(E)に示すようにn型不純物拡散層4上にn側電極9を形成する。続いて、図10(F)に示すように、シリコン基板1の裏面側から水素プラズマ13が照射される。最後に、図10(G)に示すように、シリコン基板1の裏面側にp側電極10がシリコン基板1の温度が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下の状態で形成されることによって太陽電池が完成する。   Next, as shown in FIG. 10D, a silicon nitride film 7 having a thickness of 30 nm or more and 200 nm or less is formed as an antireflection film on the n-type impurity diffusion layer 4 by using, for example, a plasma CVD method. Then, after the n-side electrode paste is applied on the silicon nitride film 7, the silicon substrate 1 is baked at 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, thereby forming n on the n-type impurity diffusion layer 4 as shown in FIG. The side electrode 9 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 10F, hydrogen plasma 13 is irradiated from the back side of the silicon substrate 1. Finally, as shown in FIG. 10G, the p-side electrode 10 is formed on the back surface side of the silicon substrate 1 in a state where the temperature of the silicon substrate 1 is preferably 500 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower. This completes the solar cell.

このように、本実施の形態においては、シリコン基板中の水素の離脱の防止およびシリコン基板の裏面に形成された局所的な裏面電界層の形成に加えて、パッシベーション膜によりシリコン基板の裏面におけるキャリアの再結合を抑制できることから、太陽電池の変換効率をより向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, in addition to preventing the separation of hydrogen in the silicon substrate and forming a local back surface electric field layer formed on the back surface of the silicon substrate, carriers on the back surface of the silicon substrate are formed by the passivation film. Therefore, the conversion efficiency of the solar cell can be further improved.

(実施の形態10)
本実施の形態においては、実施の形態8と異なり、シリコン基板の裏面の一部のみにn型不純物拡散層を形成することに特徴がある。図11(A)〜(G)の模式的断面図に、本実施の形態の太陽電池の製造工程を示す。まず、図11(A)に示すように、アルカリ水溶液または酸溶液を用いたエッチングによりスライスダメージ層が取り除かれたn型の多結晶シリコン基板2を用意する。
(Embodiment 10)
Unlike the eighth embodiment, the present embodiment is characterized in that an n-type impurity diffusion layer is formed only on a part of the back surface of the silicon substrate. The manufacturing process of the solar cell of this Embodiment is shown to typical sectional drawing of FIG. 11 (A)-(G). First, as shown in FIG. 11A, an n-type polycrystalline silicon substrate 2 from which a slice damage layer has been removed by etching using an alkaline aqueous solution or an acid solution is prepared.

次に、図11(B)に示すように、シリコン基板2の受光面にp型不純物拡散層3を形成する。そして、図11(C)に示すように、シリコン基板2の裏面の一部にパッシベーション膜8を形成した後に、シリコン基板2の裏面においてパッシベーション膜8が形成されていない部分からリンなどのn型不純物を拡散させて、シリコン基板2の裏面の一部にn型不純物拡散層4を形成する。   Next, as shown in FIG. 11B, a p-type impurity diffusion layer 3 is formed on the light receiving surface of the silicon substrate 2. Then, as shown in FIG. 11C, after forming the passivation film 8 on a part of the back surface of the silicon substrate 2, an n-type such as phosphorus is formed on the back surface of the silicon substrate 2 where the passivation film 8 is not formed. Impurities are diffused to form an n-type impurity diffusion layer 4 on a part of the back surface of the silicon substrate 2.

次いで、図11(D)に示すように、たとえばプラズマCVD法を用いて、p型不純物拡散層3上に反射防止膜として30nm以上200nm以下の厚みの窒化シリコン膜7を形成する。そして、窒化シリコン膜7上にp側電極ペーストを塗布した後にシリコン基板2を600℃以上800℃以下で焼成することによって、図11(E)に示すようにp型不純物拡散層3上にp側電極10を形成する。続いて、図11(F)に示すように、シリコン基板1の裏面側から水素プラズマ13が照射される。最後に、図11(G)に示すように、シリコン基板2の裏面のn型不純物拡散層4上にn側電極9がシリコン基板2の温度が好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下の状態で形成されることによって太陽電池が完成する。   Next, as shown in FIG. 11D, a silicon nitride film 7 having a thickness of 30 nm or more and 200 nm or less is formed as an antireflection film on the p-type impurity diffusion layer 3 by using, for example, a plasma CVD method. Then, after applying the p-side electrode paste on the silicon nitride film 7, the silicon substrate 2 is baked at 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, thereby forming p on the p-type impurity diffusion layer 3 as shown in FIG. The side electrode 10 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 11F, hydrogen plasma 13 is irradiated from the back side of the silicon substrate 1. Finally, as shown in FIG. 11 (G), the temperature of the silicon substrate 2 on the n-type impurity diffusion layer 4 on the back surface of the silicon substrate 2 is preferably 500 ° C. or less, more preferably 400 ° C. or less. A solar cell is completed by forming in this state.

このように、本実施の形態においては、シリコン基板中の水素の離脱の防止およびシリコン基板の裏面に形成された局所的な裏面電界層の形成に加えて、パッシベーション膜によりシリコン基板の裏面におけるキャリアの再結合を抑制できることから、太陽電池の変換効率をより向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, in addition to preventing the separation of hydrogen in the silicon substrate and forming a local back surface electric field layer formed on the back surface of the silicon substrate, carriers on the back surface of the silicon substrate are formed by the passivation film. Therefore, the conversion efficiency of the solar cell can be further improved.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明によれば水素終端技術を用いて高い変換効率を有する太陽電池を量産することができるので、本発明は太陽電池分野、特に多結晶シリコン基板を用いた太陽電池に好適に利用することができる。   According to the present invention, solar cells having high conversion efficiency can be mass-produced using the hydrogen termination technology, and therefore the present invention can be suitably used for the solar cell field, particularly for solar cells using a polycrystalline silicon substrate. it can.

水素プラズマの照射後のシリコン基板の加熱温度とキャリアの拡散長との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the heating temperature of the silicon substrate after irradiation of hydrogen plasma, and the diffusion length of a carrier. 本発明における実施の形態1の太陽電池の製造工程を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed the manufacturing process of the solar cell of Embodiment 1 in this invention. 本発明における実施の形態2の太陽電池の製造工程を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed the manufacturing process of the solar cell of Embodiment 2 in this invention. 本発明における実施の形態3の太陽電池の製造工程を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed the manufacturing process of the solar cell of Embodiment 3 in this invention. 本発明における実施の形態4の太陽電池の製造工程を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed the manufacturing process of the solar cell of Embodiment 4 in this invention. 本発明における実施の形態5の太陽電池の製造工程を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed the manufacturing process of the solar cell of Embodiment 5 in this invention. 本発明における実施の形態6の太陽電池の製造工程を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed the manufacturing process of the solar cell of Embodiment 6 in this invention. 本発明における実施の形態7の太陽電池の製造工程を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed the manufacturing process of the solar cell of Embodiment 7 in this invention. 本発明における実施の形態8の太陽電池の製造工程を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed the manufacturing process of the solar cell of Embodiment 8 in this invention. 本発明における実施の形態9の太陽電池の製造工程を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed the manufacturing process of the solar cell of Embodiment 9 in this invention. 本発明における実施の形態10の太陽電池の製造工程を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed the manufacturing process of the solar cell of Embodiment 10 in this invention. 従来の太陽電池の製造工程の一例を示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which showed an example of the manufacturing process of the conventional solar cell.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 シリコン基板、3 p型不純物拡散層、4 n型不純物拡散層、7 窒化シリコン膜、8 パッシベーション膜、9 n側電極、10 p側電極、11 n側電極ペースト、12 p側電極ペースト、13 水素プラズマ。   1, 2 silicon substrate, 3 p-type impurity diffusion layer, 4 n-type impurity diffusion layer, 7 silicon nitride film, 8 passivation film, 9 n-side electrode, 10 p-side electrode, 11 n-side electrode paste, 12 p-side electrode paste , 13 Hydrogen plasma.

Claims (12)

第1の極性を有するシリコン基板の一方の面上に第1の電極を形成する工程と、前記第1の電極の形成後に前記シリコン基板の他方の面に水素プラズマを照射する工程と、前記水素プラズマの照射後に前記シリコン基板の他方の面上に第2の電極を形成する工程と、を含む、太陽電池の製造方法。   Forming a first electrode on one surface of a silicon substrate having a first polarity; irradiating hydrogen plasma on the other surface of the silicon substrate after the formation of the first electrode; Forming a second electrode on the other surface of the silicon substrate after plasma irradiation. 前記第2の電極の形成時における前記シリコン基板の温度が、前記第1の電極の形成時における前記シリコン基板の温度よりも低いことを特徴とする、請求項1に記載の太陽電池の製造方法。   2. The method of manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein a temperature of the silicon substrate at the time of forming the second electrode is lower than a temperature of the silicon substrate at the time of forming the first electrode. . 前記第2の電極の形成時における前記シリコン基板の温度が500℃以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の太陽電池の製造方法。   The method for manufacturing a solar cell according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the silicon substrate at the time of forming the second electrode is 500 ° C or lower. 前記第2の電極が、スクリーン印刷法または真空蒸着法を用いて形成されることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   4. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the second electrode is formed by using a screen printing method or a vacuum evaporation method. 5. 前記シリコン基板の温度が200℃以上前記第1の電極の形成時の温度以下の状態で前記水素プラズマの照射が行なわれることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   5. The solar cell according to claim 1, wherein the irradiation with the hydrogen plasma is performed in a state where the temperature of the silicon substrate is 200 ° C. or higher and lower than the temperature at the time of forming the first electrode. Manufacturing method. 前記シリコン基板の少なくとも一方の面に第2の極性の不純物拡散層が形成されることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   6. The method of manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein an impurity diffusion layer having a second polarity is formed on at least one surface of the silicon substrate. 前記シリコン基板の一方の面に第2の極性の不純物拡散層が形成され、前記シリコン基板の他方の面に前記シリコン基板よりも不純物濃度の高い第1の極性の不純物拡散層が形成されることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   An impurity diffusion layer having a second polarity is formed on one surface of the silicon substrate, and an impurity diffusion layer having a first polarity having an impurity concentration higher than that of the silicon substrate is formed on the other surface of the silicon substrate. A method for producing a solar cell according to claim 1, wherein: 前記シリコン基板の少なくとも一方の面上に反射防止膜が形成され、前記反射防止膜上に電極ペーストがスクリーン印刷された後に焼成されて、前記第1の電極および前記第2の電極の少なくとも一方が前記反射防止膜を突き抜けて前記シリコン基板の面上に形成されることを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   An antireflection film is formed on at least one surface of the silicon substrate, and electrode paste is screen-printed on the antireflection film and then baked, so that at least one of the first electrode and the second electrode is The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the solar cell is formed on the surface of the silicon substrate through the antireflection film. 前記シリコン基板の少なくとも一方の面上の一部にパッシベーション膜が形成され、前記パッシベーション膜が形成されていない部分から露出している前記シリコン基板の露出面上に前記第1の電極および前記第2の電極の少なくとも一方が形成されることを特徴とする、請求項1から8のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   A passivation film is formed on a part of at least one surface of the silicon substrate, and the first electrode and the second electrode are exposed on the exposed surface of the silicon substrate exposed from a portion where the passivation film is not formed. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein at least one of the electrodes is formed. 前記シリコン基板の露出面に、前記シリコン基板よりも不純物濃度の高い第1の極性の不純物拡散層が形成されることを特徴とする、請求項9に記載の太陽電池の製造方法。   10. The method of manufacturing a solar cell according to claim 9, wherein an impurity diffusion layer having a first polarity having an impurity concentration higher than that of the silicon substrate is formed on an exposed surface of the silicon substrate. 前記第1の極性がp型である場合には前記第2の極性はn型であり、前記第1の極性がn型である場合には前記第2の極性はp型であることを特徴とする、請求項1から10のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   When the first polarity is p-type, the second polarity is n-type, and when the first polarity is n-type, the second polarity is p-type. A method for manufacturing a solar cell according to any one of claims 1 to 10. 前記第1の電極がp側電極である場合には前記第2の電極はn側電極であり、前記第1の電極がn側電極である場合には前記第2の電極はp側電極であることを特徴とする、請求項1から11のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。   When the first electrode is a p-side electrode, the second electrode is an n-side electrode, and when the first electrode is an n-side electrode, the second electrode is a p-side electrode. The method for producing a solar cell according to claim 1, wherein the method is provided.
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