JP2007180067A - 太陽電池素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
溶液処理工程におけるシリコン基板同士の吸着を抑え、歩留まりを向上させることができる太陽電池素子の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
複数枚の半導体基板１を互いに隔てて収納したカセット３１を、液槽１１内の溶液１４に浸漬する工程と、半導体基板１を、鉛直方向に対して所定角度を有するように配置させる工程と、溶液１４を、隣接する半導体基板１の間を所定方向に流動させる工程と、カセット３１を溶液１４から略鉛直方向に引上げる工程と、を有する太陽電池素子の製造方法とする。
【選択図】
図５

Description

本発明は太陽電池素子の製造方法に関し、特に太陽電池基板に溶液処理を行なう太陽電池素子の製造方法に関する。

太陽電池は表面に入射した太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。この電気エネルギーへの変換効率を向上させるため、従来から様々な試みがなされてきた。そのひとつに基板の表面に照射された光の反射を少なくする技術があり、基板の表面に照射された光の反射を低減することで電気エネルギーヘの変換効率を高めることができる。

太陽電池のうち主要なものは使用材料の種類によって結晶系、アモルファス系、化合物系などに分類される。このうち、現在市場で流通しているのはほとんどが結晶系シリコン太陽電池である。この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型、多結晶型に分類される。単結晶型シリコン太陽電池は基板の品質がよいため、高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造コストが大きいという短所を有する。それに対し、多結晶型シリコン太陽電池は基板品質が劣るために高効率化が難しいという弱点はあるものの、低コストで製造できるというメリットがある。また、最近では多結晶シリコン基板の品質の向上やセル化技術の進歩により、研究レベルでは１８％程度の変換効率が達成されている。

一方、量産レベルの多結晶シリコン太陽電池は低コストであったために、従来から市場に流通してきたが、近年環境問題が取りざたされる中でさらに需要が増してきており、基板の薄型化とともに、より高い変換効率が求められるようになった。

シリコン基板を用いて太陽電池素子を形成する場合には、シリコン基板の洗浄やエッチング、コーティング等のようにシリコン基板を溶液中に浸漬させて処理する各種の溶液処理工程が存在する。例えば、基板の表面に微細な凹凸を形成して、基板の表面の反射をある程度低減させるために、基板の表面を水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液に浸漬してエッチングを行なう工程や、また、ｐ型のシリコン基板の表面（受光面）側にｎ型の不純物を拡散させる場合、ＰＯＣｌ_３を用いた気相拡散法、Ｐ_２Ｏ_５を用いた塗布拡散法、及びＰ^＋イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成されるが、半導体基板１の表面に形成されたリンガラスを除去するために、希釈したフッ酸溶液などの薬品に浸漬して除去する工程等がある。

このような溶液処理工程においては、生産性を高めるため、カセットに複数枚のシリコン基板を互いに隔てて収納し、各々異なる溶液を貯留している複数の液槽内に搬送装置を用いてカセットを浸漬させることにより、複数枚のシリコン基板を一括して溶液で浸漬処理するとともに、このカセットに収納されたシリコン基板を液槽から引上げて、乾燥部に搬送し、シリコン基板に付着した溶液を乾燥させる。

このとき、各シリコン基板はカセットに形成された端部仕切り材に仕切られて起立状態で収納されている。
特開平８−３３５６２３号 公報 特開２０００−２０８６０４号 公報 特開平６−１２０１８５号 公報

しかしながら、原料問題やコスト削減の観点からシリコン基板の薄型化が行なわれており、２５０μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下の厚さ、さらには１５０μｍ以下となる可能性があるが、図１６に示されるように、シリコン基板の薄型化に伴い、従来におけるカセット３１のシリコン基板１の間を仕切る端部仕切り部３３とシリコン基板１との溝部３４が広くなるため、シリコン基板１が溝部３４内で移動又は傾斜する範囲が大きくなり、また、シリコン基板１の湾曲等の変形が容易となる。そのため、カセット３１を液槽に浸漬させて処理した後、液槽からカセットを略鉛直方向に引上げると、隣接する二枚のシリコン基板同士が純水等の溶液による表面張力により密着し易くなるといった問題があった。一旦吸着したシリコン基板は密着状態となるため、基板取出装置によりカセットからシリコン基板を取り出す際に割れてしまうといった問題があり、また、手作業で取り出す際においても大気中で引き離すのは難しく、また、引き離す際に密着度が大きいために欠ける、また基板が薄いため強度が弱く割れるといった問題や、手作業のため作業性が低下するといった問題があった。

そのため、特許文献１には、複数枚のウェハが収納可能とされたカセットを固定するカセット位置決め手段と、上記各ウェハをほぼ同一斜め方向に支持する支持手段を有することによって、カセットに収納された複数枚のウェハに対する洗浄等の半導体処理において、各ウェハ同士を接触させることなく安定した半導体処理を行なうことができ、高歩留まりでの量産を可能にすることが開示されている。

しかしながら、傾斜角度を３０度以上傾けないと充分な効果が得られず、傾斜角度を大きくすると、液槽を大型化する必要があり、コストが増大するといった問題があり、シリコン基板が吸着する問題を完全に防ぐことはできず、シリコン基板の薄型化に比例して上記問題が多発した。

また、特許文献２には、半導体基板を保持するための複数の溝を有するカセットの上部開口部に設置される仕切り治具を備え、仕切り治具がカセットの溝に対応し、半導体基板同士の接触を防ぐための半導体基板中央仕切り材を有することによって、各半導体基板同士を接触させることなく安定した半導体処理を行なうことができ、高歩留まりでの量産を可能にすることが開示されている。

しかしながら、ロボットを用いて上記方法を行なうと、仕切り治具をカセットに設ける際に、中央仕切り材がシリコン基板と接触してしまい、シリコン基板の欠けや割れを発生させるといった問題があり、シリコン基板の薄型化により上記問題が多発する可能性があった。

また、特許文献３には、底板に少なくとも２つの側壁が立設され、底板には複数の半導体基板を保持する複数個の固定部が形成されるとともに、半導体基板の間に位置して複数の仕切り板を設けることが開示されている。このように仕切り板を設けることによって、各半導体基板同士を接触させることなく安定した半導体処理を行なうことができるが、仕切り板を設けることによって、半導体基板と仕切り板との間隔が狭くなり、液の流れが少なくなり均一な処理ができないといった可能性があり、間隔を大きくするとカセット内に収納できる枚数が少なくなるため、生産性が悪くなる。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、溶液処理工程後におけるシリコン基板同士の吸着を抑え、歩留まりを向上させることができる太陽電池素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池素子の製造方法では、複数枚の半導体基板を互いに隔てて収納したカセットを、液槽内の溶液に浸漬する工程と、前記半導体基板を、鉛直方向に対して所定角度を有するように配置させる工程と、前記溶液を、隣接する前記半導体基板の間を所定方向に流動させる工程と、前記カセットを前記溶液から略鉛直方向に引上げる工程と、を有してなる。

また、前記溶液を、隣接する前記半導体基板の間を前記液槽の底部側から上部側へ向かって流動させることが好ましい。

また、前記角度は、３度以上１０度以下の範囲であることが好ましい。

また、前記カセットは複数個の保持部を有する搬送装置によって搬送され、その搬送方向に応じて異なる保持部が用いられることが好ましい。

また、前記引上げ工程において、引上げ速度が変化することが好ましい。

さらに、前記引上げ速度が段階的に遅くなることが好ましい。

そして、前記カセットは、前記半導体基板の対向端部近傍に配置され、隣接する前記半導体基板の間を仕切る端部仕切り材と、前記端部仕切り材に対して前記半導体基板中央側に所定間隔を隔てて配置され、隣接する前記半導体基板の間を仕切る中央仕切り材と、を有することを特徴とする。

また、前記中央仕切り材は、カセットの上下方向に延びる棒形状を成すことが好ましい。

また、前記中央仕切り材の前記半導体基板端部方向の幅は、カセットの上端に向かって漸次小さくなることが好ましい。

また、前記中央仕切り材は、隣接する前記半導体基板間を貫通する開口部を有することが好ましい。

また、前記中央仕切り材は、前記半導体基板端部方向に突出する突出部を有することが好ましい。

本発明に係る太陽電池素子の製造方法では、複数枚の半導体基板を互いに隔てて収納したカセットを、液槽内の溶液に浸漬する工程と、前記半導体基板を、鉛直方向に対して所定角度を有するように配置させる工程と、前記溶液を、隣接する前記半導体基板の間を所定方向に流動させる工程と、前記カセットを前記溶液から略鉛直方向に引上げる工程と、を有することにより、カセット内に収納された隣接する半導体基板同士の吸着を抑え、吸着に伴う半導体基板の欠け・割れを抑制し、太陽電池素子工程における歩留まりを向上させることができる。

また、前記溶液を、隣接する前記半導体基板の間を前記液槽の底部側から上部側へ向かって流動させることにより、隣接する半導体基板の間に一定の流れを形成しやすく、溶液の上昇流の影響を受け、半導体基板が傾斜方向に配列することができ、溶液の表面張力の影響を抑えることができる。

また、前記角度は、３度以上１０度以下の範囲であることによって、液槽を大型化することなく、コストの増大を抑えるとともに、半導体基板同士の吸着を抑制してカセットを液槽から引上げることができる。

また、前記カセットは複数個の保持部を有する搬送装置によって搬送され、その搬送方向に応じて異なる保持部が用いられることによって、容易にカセットの装入・引上げ状態を変更することができる。

また、前記引上げ工程において、引上げ速度が変化する、特に引上げ速度が段階的に遅くなることによって、さらに半導体基板同士の吸着を抑えることが可能となる。

そして、前記カセットは、前記半導体基板の対向端部に配置され、隣接する前記半導体基板の間を仕切る端部仕切り材と、前記端部仕切り材に対して前記半導体基板中央側に所定間隔を隔てて配置され、隣接する前記半導体基板の間を仕切る中央仕切り材と、を有することによって、カセットを液槽から引上げる際に、半導体基板中央側に中央仕切り材が存在すること、また、中央仕切り材は端部仕切り材と一定間隔を隔てて設けられていることにより、隣接する半導体基板の間隔を充分に確保できるため、半導体基板の間に溶液の流れを生み出すことが可能となり、隣接する半導体基板同士の吸着を防止することができ、吸着に伴う半導体基板の欠け・割れを抑制し、太陽電池素子工程における歩留まりを向上させることができる。また、中央仕切り材と端部仕切り材とは一定間隔を有することによって、隣接する半導体基板の間を貫通するように溶液が流れるため、溶液の流れを遮ることなく均一な処理を行なうことが可能となる。

また、前記中央仕切り材は、カセットの上下方向に延びる棒形状を成すことによって、半導体基板との接触面積を極力減らすことができるため、カセットを溶液から取り出した後において、中央仕切り材と半導体基板との間の液残りを抑えることができ、均一な処理を行なうことができる。

また、前記中央仕切り材の前記半導体基板端部方向の幅は、カセットの上端に向かって漸次小さくなることによって、カセットを引上げる際の溶液表面の波立ちを抑えるとともに、半導体基板端部方向に溶液を押しのける作用が生じるため、表面張力に伴う半導体基板の吸着を抑制することができる。

また、前記中央仕切り材は、隣接する前記半導体基板間を貫通する開口部を有することによって、さらに隣接する半導体基板の間を貫通するように溶液が流れるため、溶液の流れを遮ることなく均一な処理を行なうことが可能となる。

また、前記中央仕切り材は、前記半導体基板端部方向に突出する突出部を有することによって、中央仕切り材の周囲にも液の流れを生じさせ、均一な処理を行なうことができる。

以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の太陽電池素子の製造方法によって形成された太陽電池素子の構造を示す断面図である。図１において、１は半導体基板、２は拡散層、３は反射防止膜、４は表面電極、５は集電電極、６は出力取出電極、７はＢＳＦ層を示す。

まず、半導体基板１は、例えば鋳造法等によって形成された多結晶シリコン等からなり、その場合ボロン（Ｂ）等のｐ型の導電型を呈する半導体不純物を含有し、比抵抗０．２〜５．０Ω・ｃｍ程度の基板が好適に用いられる。ここで、半導体基板１は、多結晶シリコンのインゴットを、例えば１０ｃｍ×１０ｃｍ又は１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断し、５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下の厚みにスライスして形成される。なお、切断又はスライスされた面における機械的ダメージ層や汚染層を清浄化するために、基板洗浄工程として表面を水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、或いはフッ酸やフッ硝酸等でごく微量エッチングすることが望ましい。

次に、粗面化工程として、ドライエッチング方法やウェットエッチング方法などを用いて、半導体基板１の表面に微小な突起を形成するのが望ましい。ウェットエッチングにおいては水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液に半導体基板を浸漬させることによって、基板の表面に微細な凹凸が形成され、基板の表面の反射をある程度低減させることができる。

そして、半導体基板１の表面側には、逆導電型半導体不純物が拡散された拡散層２が形成されている。この拡散層２は、半導体基板１内に半導体接合部を形成するために設けるものであり、例えばｎ型の不純物を拡散させる場合、ＰＯＣｌ_３を用いた気相拡散法、Ｐ_２Ｏ_５を用いた塗布拡散法、及びｐ^＋イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成される。この拡散層２は０．２〜０．５μｍ程度の深さに形成される。その後、例えば、リンガラス除去工程として希釈したフッ酸溶液などの薬品に浸漬させることにより、半導体基板１の表面に形成されたリンガラスを除去する。

また、半導体基板１の受光面側以外にも拡散層が形成された場合には、ｐｎ分離工程として受光面側における半導体基板１の拡散層２を残して他の部分を除去した後、純水で洗浄する。この除去方法としては、例えば、半導体基板１の表面側にフッ酸に耐性を有する膜を塗布し、フッ酸と硝酸の混合液を用いてこの半導体基板１の受光面側以外の拡散層をエッチング除去した後、フッ酸に耐性を有する膜を除去すれば良い。

この半導体基板１の表面側には、反射防止膜３が形成されている。この反射防止膜３の形成は、プラズマＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法などを用いることができる。通常は、プラズマＣＶＤ法を用いて形成する。

反射防止膜３の材質としては、Ｓｉ_３Ｎ_４膜・ＴｉＯ_２膜・ＳｉＯ_２膜・ＭｇＯ膜・ＩＴＯ膜・ＳｎＯ_２膜・ＺｎＯ膜などを用いることができる。一般的には、Ｓｉ_３Ｎ_４膜がパッシベーション性を有することから好適に用いられ、原料ガスとしてシランとアンモニアの混合ガスをＲＦやマイクロ波などによってプラズマ化し、Ｓｉ_３Ｎ_４を生成させて反射防止膜５を形成する。

次に、ＢＳＦ層７を形成する。具体的には、アルミニウム粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを添加してペースト状にしたアルミニウムペーストを、例えばスクリーン印刷法で印刷し、乾燥後に６００〜８５０℃で数秒〜数十分程度の範囲で熱処理する。これによってアルミニウムがシリコン基板中に拡散して裏面で発生したキャリアが再結合することを防ぐＢＳＦ層７が形成される。

このとき、このペースト中の金属成分のうち、ＢＳＦ層７の形成に使われずこのＢＳＦ層７の上に残存したものは、そのまま集電電極５の一部として使うこともでき、この場合は残存成分を塩酸などで特に除去する必要はない。なお、本明細書では、このＢＳＦ層７の上に残存成分を除去した場合は代替電極材料を形成すれば良い。この代替電極材料としては、後述する出力取出電極６となる銀ペーストや銀系の薄膜を使うことが、裏面に到達した長波長光の反射率を高めるために望ましい。なお、ｐ型化ドーピング元素としてはＢ（ボロン）を用いることもできる。

また、印刷焼成法を用いてこのＢＳＦ層７を形成する場合は、既に述べたように、基板表面側の拡散層２形成時に同時に基板裏面側にも形成されているｎ型の領域を除去する必要もなくすことができる。

さらに、このＢＳＦ層７（裏面側）は、印刷焼成法に代えて、ガスを用いた熱拡散法で形成することも可能である。この場合は、ＢＢｒ３を拡散源として高温領域で形成する。このとき、既に形成してある拡散層２（表面側）には酸化膜などの拡散バリアをあらかじめ形成しておく。また、この工程によって反射防止膜３にダメージが生じる場合は、この工程を反射防止膜３形成工程の前に行なうことができる。

次に、基板の表面及び裏面に銀ペーストを塗布・焼成することにより、表面電極４と、出力取出電極６を形成する。一般的には、銀粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを添加してペースト状にした銀ペーストを、例えばスクリーン印刷法で印刷、乾燥後に６００〜８００℃で数秒〜数分程度焼成することにより印刷面に焼き付けられ、銀電極が焼成形成される。また、表面電極４と、出力取出電極６とは、前記ＢＳＦ層７（集電電極６）形成時に同時に形成することがコスト的にはさらに望ましい。

以上のようにして、太陽電池素子を作製することができる。

次に、本発明の太陽電池素子の製造方法の特徴部分である、溶液処理工程について説明する。溶液処理工程は上記太陽電池素子の製造方法で挙げたように、基板洗浄工程、ウェットエッチングによる粗面化工程、リンガラス除去工程、ｐｎ分離工程等に用いられる。溶液処理装置は図２に示されるように、種々の溶液１４を貯留した複数の液槽１１を一列に備え、処理される複数枚の半導体基板１を互いに隔てて収納したカセット３１を搬送装置１３により、これらの液槽１１に順次浸漬させて自動的に処理される。

図３に示されるように、搬送装置１３は、水平方向の移動を行なうための水平移動機構２１と、鉛直方向の移動を行なうための昇降機構２２と、カセットを保持するためのハンド２３とを有している。これらの各部を動作することによって、カセットを、所望の経路、速度、姿勢で搬送することができる。但し、各部は必ずしも連携して動作する必要はなく、所望の動作が実現すればよい。

水平移動機構２１は、走行レール２４と、この走行レール２４に走行自在に設けられた走行台車２５からなる。走行台車２５が走行レール２４に沿って移動することにより、水平方向への移動を実現している。

昇降機構２２は、走行レール２４に取り付けられた鉛直方向に伸縮自在な支柱２６を含んで構成されている。支柱を伸縮させることにより、鉛直方向への移動を実現している。

そして、支柱２６に取り付けられたアーム２７の先端にハンド２３が設けられ、このハンド２３の先端には保持部２８を有している。カセット３１を保持するには、カセット側部に設けられた突起部３２を保持部２８で保持すればよく、また、ハンド２３の間隔を広げることで、ハンド２３からカセット３１を離したりすることができる。

尚、搬送装置１３はモータを備えており、このモータの発生する力によって作動される。また、搬送装置１３に設けられた制御手段により、カセット３１を保持する、又は搬送する等の指示により、搬送装置１３を動作する。

また、図４に示されるようにカセット３１は、半導体基板１の対向端部に配置され、隣接する半導体基板１の間を仕切る端部仕切り材３３が形成されており、この端部仕切り材３３によって半導体基板１を個別に収納するための溝部３４が形成されている。また、カセット３１下部には、収納された半導体基板１が落下しないように通常、溝部３４の下に支え材３５が設けられている。材質としてはフッ素樹脂（ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロオロエチレン）等）やエンジニアリング・プラスチック（ＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等）等の耐薬品性樹脂や、耐薬品性樹脂で被複されたＳＵＳ（ステンレス）等が用いられる。また、半導体基板１の厚み等により異なるが、溝部３４の深さＨは３ｍｍ以上１５ｍｍ以下、幅Ｗとしては、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。また、カセットの上部及び底部には開口部を有しているほうが好ましく、溶液１４を半導体基板１に均一に接触させることができ、スピンドライ等により半導体基板１を乾燥させる際において容易に半導体基板１に付着した溶液１４を除去することができる。

本発明に係る太陽電池素子の製造方法では、図５に示されるようにカセット３１を、液槽１１内の溶液１４に浸漬する工程と、半導体基板１を鉛直方向に対して所定角度θを有するように配置させる工程と、溶液１４を隣接する半導体基板１の間を所定方向に流動させる工程と、カセット３１を溶液１４から略鉛直方向に引上げる工程と、を有することを特徴とする。液槽１１の溶液１４中からカセット３１を搬送装置１３により引上げる際に、溶液１４を隣接する半導体基板１の間を所定方向に流動させることにより、半導体基板１の表面を押す力が生まれ、また、半導体基板１が鉛直方向に対して所定角度傾斜させているため、溶液表面の波立ち等の影響で半導体基板１が揺らぐのを防ぎ、半導体基板１が傾斜方向に配列させることができ、表面張力の影響を抑えることによって、カセット３１内に収納された隣接する半導体基板同士の吸着が抑えられる。そのため、吸着に伴う半導体基板１の欠け・割れを抑制し、太陽電池素子工程における歩留まりを向上させることができる。

特に、粗面化工程後において半導体基板１の表面には２０μｍ以下、より好ましくは５μｍの微細な凹凸が形成されるため、このような微細な凹凸形状が存在すると半導体基板１は溶液１４の表面張力の影響を受けやすく、半導体基板同士が吸着し易いが、本発明の製造方法を用いることにより、微細な凹凸を持つ半導体基板同士の吸着を抑えることが可能である。

また、溶液１４を、接する半導体基板１の間を液槽１１の底部側から上部側へ向かって流動させることがこのましい。隣接する半導体基板１の間に一方向の流れを形成しやすく、溶液１４の上昇流の影響を受け、半導体基板を傾斜方向に配列させることができ、溶液の表面張力の影響を抑えることができる。

尚、溶液の上昇流を形成するには、直径３〜１０ｍｍ程度の開口部を有した整流板１７を液槽内に設置し、整流板１７の下部に溶液１４を供給する供給管１８を設けることにより、供給管１８から液槽１１に溶液１４を供給することにより、溶液１４が整流板１７を通過するため、液槽内に上昇流を形成することができる。また、均一な上昇流を得るために、図６（ａ）に示されるように供給管１８の噴出孔１９を上方部に向けて液槽内に複数本の供給管１８を配置したほうがより好ましいが、供給管１８の噴出孔１９の向きを上方部以外、つまり側方部または下方部に向けて、溶液１４を供給することにより、より簡略された構造で整流板１７より均一な上昇流を形成することができる。溶液１４の供給量としては、液槽１１の大きさによっても異なるが、液槽内の体積をＶ（Ｌ）とすると、供給量は０．０９Ｖ（Ｌ／ｍｉｎ）以上０．２５（Ｖ／ｍｉｎ）以下が好ましく、上記範囲より少ないと半導体基板同士の吸着を抑えられない可能性があり、上記範囲よりも多いと均一な上昇流が形成できない可能性があるため好ましくない。

また、鉛直方向に対して傾斜させる角度は、３度以上１０度以下の範囲であることが好ましい。上記範囲で傾斜させることにより、液槽１１を大型化することなく、コストの増大を抑えるとともに、溶液１４を隣接する半導体基板１の間を所定方向に流動させることにより、傾斜角度が小さくても半導体基板同士の吸着を抑制してカセット３１を液槽１１から引上げることができる。傾斜角度θが３度より小さいと、半導体基板同士の吸着を抑える効果が乏しく、また、１０度より大きくすると液槽１１を大型化する必要があるため、コストの増大につながり、また、引上げる際に半導体基板１にかかる水圧が大きくなり、半導体基板１が例えば２００μｍ以下と薄い場合には、基板強度が弱いためにクラックや割れを生じる可能性があるため好ましくない。

また、カセット３１を傾斜させて引上げる方法としては、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、カセット３１は複数個の保持部２８ａ、２８ｂを有する搬送装置１３によって搬送され、その搬送方向に応じて異なる保持部２８ａ、２８ｂが用いられることが好ましい。１つのハンド２３の高さ方向に複数の保持部２８を設けることによって、カセット３１を液槽１１に装入する工程では、第一の保持部２８ａを用い、カセットの引上げ工程では、カセットが傾斜して保持できるように第二の保持部２８ｂを用いて行なうことができ、容易にカセットの装入・引上げ状態を変更することができる。そのため、カセットを液槽１１に装入する際には、半導体基板１に負荷がかからないように、半導体基板１が溶液表面に対して略垂直になるようにカセットを水平にして装入することができる。

また、その他にカセット３１を傾斜させて引上げる方法として、例えば、一方のハンドを伸縮自在な構造にすることによって、カセットを傾斜させることが可能である。

また、図８に示されるように、カセットを傾斜させた際に、カセット３１が保持部２８から滑り落ちないように、カセットの突起部３２の一部に滑り止め部３２ａを設けたほうが好ましい。

また、引上げ工程において、引上げ速度が変化することが好ましい。カセットの引上げ速度を段階的に変化させることにより、より半導体基板同士の吸着を抑えることができる。すべての半導体基板１が溶液中にある間は、２００ｍｍ／ｓｅｃ以上７００ｍｍ／ｓｅｃ以下の第一速度で引上げ、半導体基板１が液表面から露出したときに５ｍｍ／ｓｅｃ以上１５ｍｍ／ｓｅｃ以下の第二速度で引上げればよい。第一速度を速くすることによって、溶液内に上昇流がさらに作られ、そして第二速度で遅くすることによって、半導体基板１が液表面から露出した際における溶液の表面張力の影響を緩和することができるため、半導体基板同士の吸着をより抑えることができると推察される。

また、最後に液表面から露出した半導体基板１の３分の１以上が露出した後に、２００ｍｍ／ｓｅｃ以上７００ｍｍ／ｓｅｃ以下の第三速度で引上げてもよい。このように引上げ速度を速くすることによって、洗浄工程における処理時間の短縮を行なうことができる。

しかしながら、上記第一、二、三速度が規定の範囲よりも遅いと、洗浄工程にかかる処理時間が長くなり、また、規定の範囲よりも速いと、半導体基板同士が吸着したり、半導体基板１が欠けたり、割れたりするため好ましくない。

そして、本発明における太陽電池素子の製造方法に用いられるカセットの形状が、図９に示されるように、半導体基板１の対向端部に配置され、隣接する半導体基板１の間を仕切る端部仕切り材３３と、端部仕切り材３３に対して半導体基板中央側に所定間隔を隔てて配置され、隣接する半導体基板１の間を仕切る中央仕切り材３６と、を有することによって、隣接する半導体基板同士の吸着を防止することができ、吸着に伴う半導体基板の欠け・割れを抑制し、太陽電池素子工程における歩留まりを向上させることができる。

カセット３１を溶液１４から引上げる際、隣接する半導体基板１同士が純水等の溶液による表面張力により密着し易くなるが、半導体基板１の端部は端部仕切り材によって分け隔てられており、半導体基板同士が吸着するきっかけを与えているのは半導体基板１の略中央側であると考えられる。そのため、この半導体基板１の略中央側のみに中央仕切り材３６を設ければよく、さらに中央仕切り材３６は端部仕切り材３３と一定間隔を隔てて設けられていることによって、隣接する半導体基板１の間隔を充分に確保できるため、半導体基板１の間に溶液１４の流れを生み出すことで、溶液１４による表面張力の影響を緩和できると推察される。さらに、中央仕切り材３６は端部仕切り材３３と一定間隔を隔てて設けることによって、従来と同様の半導体基板同士の間隔を確保し、隣接する半導体基板１の間を貫通するように溶液１４が流れるため、溶液１４の流れを遮ることなく、溶液１４の流れが少なくなり均一な処理ができないといった問題を抑制することができる。

また、図１０に示されるように、中央仕切り材３６は、カセット３１の上下方向に延びる棒形状を成すことが好ましい。中央仕切り材３６と半導体基板１との接触面積を極力減らすことができるため、カセット３１を溶液１４から取り出した後において、中央仕切り材３６と半導体基板１との間の液残りを抑えることができ、均一な処理を行なうことができる。

また、図１１に示されるように、中央仕切り材３６の半導体基板端部方向の幅は、カセットの上端に向かって漸次小さくなることが好ましい。中央仕切り材３６の上端の幅を狭くすることでカセット３１の引上げ初期においては中央仕切り材３６が押しのける溶液量が少なくなるために溶液表面の波立ちが抑えられるとともに、半導体基板端部方向の幅がカセット３１の上端に向かって漸次小さくなっている、つまり、下端に向かって漸次大きくなるので半導体基板端部方向に溶液１４を押しのける作用が大きくなるが、溶液１４を押しのける作用により溶液表面は半導体基板端部方向への流れが形成されやすくなるため、表面張力に伴う半導体基板１の吸着を抑制することができる。また、中央仕切り材３６の最小幅は、中央仕切り材３６の最大幅の７０％以下、より好ましくは５０％以下となるのが好ましい。

また、図１２に示されるように、中央仕切り材３６は、隣接する半導体基板間を貫通する開口部３７を有することが好ましい。中央仕切り部３６を設けることによって、中央仕切り部３６の幅が１５ｍｍ以上の場合は、特に、中央仕切り部３６の周囲には溶液１４の流れが生じにくいが、開口部３７を設けることによって、さらに隣接する半導体基板１の間を貫通するように溶液１４が流れるため、溶液１４の流れを遮ることなく均一な処理を行なうことが可能となる。また、中央仕切り材３６と半導体基板１との接触面積を極力減らすことができるため、カセット３１を溶液１４から取り出した後において、中央仕切り材３６と半導体基板１との間の液残りを抑えることができ、均一な処理を行なうことができる。また、開口率は、２５％から５０％程度有していることが好ましい。

また、図１３に示されるように、中央仕切り材３６は、半導体基板端部方向に突出する突出部３８を有することが好ましい。中央仕切り部３６を設けることによって、中央仕切り部３６の周囲には溶液１４の流れが生じにくく、半導体基板１の下端部は特に流れが生じにくいため、処理が不十分であったり、汚染物が付着する可能性があるが、突出部３８を設けることにより乱流を生じ、突出部３８を設けた下側に位置する半導体基板１にも溶液１４の流れを生じさせ、均一な処理を行なうことができる。

本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。

例えば、カセットの上部開口部における４つの角部において、一の角部が他の全ての角部より高い位置にある状態で引上げてもよい。このように、カセットを対角線状に傾けてカセットを引上げることによって、半導体基板１をカセット３１の一方の側面側に寄せるため、半導体基板１と溝部３４との間に生じる摩擦力の影響を受けて半導体基板１を等間隔で配列させやすくなり、さらに半導体基板同士の吸着を抑えることが可能となる。

また、カセット３１を液槽１１に浸漬し、処理する際においても、カセット３１を傾斜させた状態で処理を行なってもよく、さらには、供給管１８より溶液１４を供給しながら処理を行なってもよい。しかしながら、処理中に供給する溶液１４の供給量が引上げの際の供給量より多いと、安定した上昇流を形成することができない可能性があるため、一旦溶液１４の供給を停止した後に、ハンド２３を液槽内に装入し、ハンド２３がカセット３１を保持して、再度、溶液１４を供給して上昇流を形成し引上げるほうが好ましい。

さらに、水酸化ナトリウムやフッ酸等の薬液によって、複数の液槽１１を用いて行なう場合においては、すべての液槽１１において、本発明の方法を適用する必要はなく、一旦吸着した半導体基板１は再度、液槽内に浸漬すると、吸着が抑えられるため、通常最後に設けられる純水槽からカセット３１を引上げる際に本発明の方法を適用すればよい。

また、図１４に示されるように、液槽１１を覆う蓋部材４１を設けても構わない。このように、蓋部材４１を設けることによって、カセット３１を引上げる際の溶液液面の波立ちが抑えられるため、カセット３１に収納されている半導体基板１が波立ちの影響を受け、半導体基板１の特に上端に動きが生じ、隣接する半導体基板１が接触して、吸着してしまうといった問題を抑制することができる。尚、カセット３１や搬送手段１３が通過する位置を開口すると共に、液槽１１内の溶液１４を循環するために、蓋部材４１の端部にも開口部を設けたほうが好ましい。さらに、波立ちを抑えるために蓋部材４１の下面は水平にすることが好ましく、また、上面は中央部を端部よりも高くすることによって、カセットを引上げた際等に蓋部材４１の上面に垂れた溶液を蓋部材４１の端部に流し込むことができる。

そして、図１５に示されるように中央仕切り材３６は、略水平方向に切断した切断面が略円または略楕円形状であることによって、搬送時の揺れや、カセットを傾けたりした際の衝撃等による半導体基板の割れを抑制することができる。

一般的な太陽電池素子を示す図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法に用いられる処理装置の外観を示す概略図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法に用いられる処理装置の搬送装置を示す図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法に用いられるカセットを示す部分拡大図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法におけるカセットを液槽から引上げる状態を示す図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法における液槽内に設置される供給管の設置例を示す図であり、（ａ）は上視断面図であり、（ｂ）は概略図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法におけるカセットを液槽か引上げる状態を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は斜視図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法に用いられるカセットを示す部分拡大図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法に用いられるカセットを示し、（ａ）は上視断面図、（ｂ）は側面概略図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法に用いられるカセットを示す側面概略図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法に用いられるカセットを示し、（ａ）は上視断面図、（ｂ）は側面概略図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法に用いられるカセットを示す側面概略図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法に用いられるカセットを示す部分拡大図である。 本発明に係る太陽電池素子の製造方法用いられる処理装置の外観を示す概略図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明に係る太陽電池素子の製造方法に用いられるカセットを示す部分拡大図である。 従来におけるカセットを液槽から引上げた際のカセット内の半導体基板の収納状態を示す図である。

符号の説明

１ ：半導体基板
２ ：拡散層
３ ：反射防止膜
４ ：表面電極
５ ：集電電極
６ ：出力取出電極
７ ：ＢＳＦ層
１１ ：液槽
１３ ：搬送装置
１４ ：溶液
１５ａ：滑り止め部
１７ ：整流板
１８ ：供給管
１９ ：噴出孔
２１ ：水平移動機構
２２ ：垂直移動機構
２３ ：ハンド
２４ ：走行レール
２５ ：走行台車
２６ ：支柱
２７ ：アーム
２８ ：保持部
２８ａ：第一の保持部
２８ｂ：第二の保持部
３１ ：カセット
３２ ：突起部
３３ ：端部仕切り材
３４ ：溝部
３５ ：支え材
３６ ：中央仕切り材
３７ ：開口部
３８ ：突出部
４１ ：蓋部材

Claims (11)

1. 複数枚の半導体基板を互いに隔てて収納したカセットを、液槽内の溶液に浸漬する工程と、
   前記半導体基板を、鉛直方向に対して所定角度を有するように配置させる工程と、
   前記溶液を、隣接する前記半導体基板の間を所定方向に流動させる工程と、
   前記カセットを前記溶液から略鉛直方向に引上げる工程と、を有してなる太陽電池素子の製造方法。
2. 前記溶液を、隣接する前記半導体基板の間を前記液槽の底部側から上部側へ向かって流動させることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の製造方法。
3. 前記角度は、３度以上１０度以下の範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池素子の製造方法。
4. 前記カセットは複数個の保持部を有する搬送装置によって搬送され、その搬送方向に応じて異なる保持部が用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
5. 前記引上げ工程において、引上げ速度が変化することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
6. 前記引上げ速度が段階的に遅くなることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池素子の製造方法。
7. 前記カセットは、
   前記半導体基板の対向端部近傍に配置され、隣接する前記半導体基板の間を仕切る端部仕切り材と、
   前記端部仕切り材に対して前記半導体基板中央側に所定間隔を隔てて配置され、隣接する前記半導体基板の間を仕切る中央仕切り材と、を有することを特徴とする請求項１乃至６に記載の太陽電池素子の製造方法。
8. 前記中央仕切り材は、カセットの上下方向に延びる棒形状を成すことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池素子の製造方法。
9. 前記中央仕切り材の前記半導体基板端部方向の幅は、カセットの上端に向かって漸次小さくなることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の太陽電池素子の製造方法。
10. 前記中央仕切り材は、隣接する前記半導体基板間を貫通する開口部を有することを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
11. 前記中央仕切り材は、前記半導体基板端部方向に突出する突出部を有することを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。

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