JP2009076840A - Method of manufacturing photoelectric conversion device - Google Patents

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雅人 鈴木
Makoto Sugawara
信 菅原
Koichi Hayashi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a photoelectric conversion device with an excellent conversion efficiency by reducing the occurrence of grinding of a semiconductor portion of a second conductivity type during the manufacturing process. <P>SOLUTION: A concavo-convex structure with the top of convex portions being formed into a curved surface is formed on the surface of crystal semiconductor particles of a first conductivity type. Next, the crystal semiconductor particles are pressed against and joined to one principal plane of a conductive substrate. Thereafter, an insulation layer is formed between the crystal semiconductor particles on one principal plane of the conductive substrate in such a manner that upper parts of the crystal semiconductor particles may be exposed. Then, a transparent conductive layer is formed on the upper parts of the crystal semiconductor particles and on the insulation layer to attain completion of manufacturing the photoelectric conversion device. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽光発電等に使用される光電変換装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion device used for solar power generation or the like.

近年、少ない結晶量でも十分な光電変換が可能であることから、大型の結晶インゴットの替わりに結晶半導体粒子を光電変換素子として用いた光電変換装置が開発されてきた。   In recent years, since sufficient photoelectric conversion is possible even with a small amount of crystals, photoelectric conversion devices using crystal semiconductor particles as photoelectric conversion elements instead of large crystal ingots have been developed.

とくに近年、変換効率の大きい光電変換装置が要求されており、結晶半導体粒子を光電変換素子として用いた光電変換装置についても同様に変換効率の向上が検討されている。   In particular, in recent years, a photoelectric conversion device having high conversion efficiency has been demanded, and improvement of conversion efficiency is also being studied for a photoelectric conversion device using crystalline semiconductor particles as a photoelectric conversion element.

例えば、特許文献1には、pn接合部へ光を効率よく導くために、光電変換を行なう表層に凹凸構造を形成した結晶半導体粒子の製造方法が記載されている。そして、この文献に記載の発明では、結晶半導体粒子と導電性基板とを電気的に接続するために接合する際、結晶半導体粒子を導電性基板に押圧することがおこなわれていた。
特開2005−159167号公報
For example, Patent Document 1 describes a method for producing crystalline semiconductor particles in which a concavo-convex structure is formed on a surface layer that performs photoelectric conversion in order to efficiently guide light to a pn junction. In the invention described in this document, when the crystalline semiconductor particles and the conductive substrate are joined to be electrically connected, the crystalline semiconductor particles are pressed against the conductive substrate.
JP 2005-159167 A

しかしながら、特許文献1に記載の発明では、サンドブラスト法により結晶半導体粒子の表面に凹凸構造を設けたものであるため、一様な凹凸構造の形成が困難であり、得られた結晶半導体粒子ではそのpn接合部に光を効率よく導くことができなかった。   However, in the invention described in Patent Document 1, since the concavo-convex structure is provided on the surface of the crystalline semiconductor particles by the sandblast method, it is difficult to form a uniform concavo-convex structure. Light could not be efficiently guided to the pn junction.

さらに、導電性基板に押圧して接合する際に、結晶半導体粒子の表層における凹凸構造の凸部先端が、押圧に用いられる治具などと接することで第2導電型の半導体部が削れる可能性があり、十分な変換効率が得られないことがあった。   In addition, when bonding to the conductive substrate by pressing, the tip of the convex portion of the concavo-convex structure on the surface layer of the crystalline semiconductor particles may come into contact with a jig or the like used for pressing, and the semiconductor portion of the second conductivity type may be scraped. In some cases, sufficient conversion efficiency could not be obtained.

したがって、本発明の目的は、前記半導体粒子表面への一様な凹凸構造の形成を可能とする光電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a photoelectric conversion device that enables formation of a uniform uneven structure on the surface of the semiconductor particles.

また、本発明の目的は、作製時における第2導電型の半導体部の削れの発生を低減することで、優れた変換効率を示す光電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a photoelectric conversion device that exhibits excellent conversion efficiency by reducing the occurrence of chipping of the second conductivity type semiconductor portion during fabrication.

本発明の光電変換装置の製造方法は、表層に第2導電型の半導体部が形成された球状の第1導電型の結晶半導体粒子の表面に対してエッチング処理溶液を用いてエッチング処理を行なうことによって、凸部の先端が曲面状に形成された凹凸構造を前記結晶半導体粒子の表面に形成する工程1を含む。   In the method for manufacturing a photoelectric conversion device according to the present invention, the surface of the spherical first conductive type crystalline semiconductor particles having the second conductive type semiconductor portion formed on the surface layer is etched using the etching processing solution. Step 1 of forming the concavo-convex structure in which the tip of the convex portion is formed into a curved surface is formed on the surface of the crystalline semiconductor particle.

前記工程1の前記エッチング処理に用いられる前記エッチング処理溶液が、水酸化ナトリウムと、イソプロピルアルコール、ラウリル酸およびn−オクタン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種と、を含むことが好ましい。   It is preferable that the etching treatment solution used for the etching treatment in the step 1 includes sodium hydroxide and at least one selected from the group consisting of isopropyl alcohol, lauric acid, and n-octanoic acid.

前記エッチング処理溶液の水酸化ナトリウムの濃度が0.7〜3%であることが好ましい。   It is preferable that the concentration of sodium hydroxide in the etching treatment solution is 0.7 to 3%.

前記工程1におけるエッチング処理が、前記結晶半導体粒子を前記エッチング処理溶液で処理するとともに、前記結晶半導体粒子に対して前記エッチング処理溶液を相対的に動かすようにすることが好ましい。   In the etching process in the step 1, it is preferable that the crystalline semiconductor particles are treated with the etching treatment solution and the etching treatment solution is moved relative to the crystalline semiconductor particles.

前記工程1におけるエッチング処理が、前記エッチング処理溶液を外部へ排出でき、かつ、前記結晶半導体粒子を外部へ排出させない大きさの隙間を側部に有し、エッチング処理溶液が連続して供給される容器内において行なわれるものであって、前記容器を回転させて発生した遠心力により、側部に前記結晶半導体粒子を押し付け、前記容器内に供給した前記エッチング処理溶液を、前記隙間から連続して排出させながら前記結晶半導体粒子を処理するようにしたことが好ましい。   The etching process in the step 1 has a gap on the side that can discharge the etching process solution to the outside and does not discharge the crystalline semiconductor particles to the outside, and the etching process solution is continuously supplied. The etching treatment solution, which is performed in the container, is pressed against the side by the centrifugal force generated by rotating the container, and the etching solution supplied into the container is continuously supplied from the gap. The crystalline semiconductor particles are preferably treated while being discharged.

前記工程1において得られた前記結晶半導体粒子を導電性基板の一主面に押圧して接合する工程2をさらに含むことが好ましい。   Preferably, the method further includes a step 2 of pressing and bonding the crystalline semiconductor particles obtained in the step 1 to one main surface of the conductive substrate.

表層に第2導電型の半導体部が形成された球状の第1導電型の結晶半導体粒子の表面に対してエッチング処理溶液を用いてエッチング処理を行なうことによって、凸部の先端が曲面状に形成された凹凸構造を前記結晶半導体粒子の表面に一様に形成することができる。   By performing an etching process on the surface of the spherical first conductive type crystalline semiconductor particles having the second conductive type semiconductor part formed on the surface layer using an etching process solution, the tip of the convex part is formed into a curved surface. The uneven structure thus formed can be uniformly formed on the surface of the crystalline semiconductor particles.

また、本発明の光電変換装置の製造方法によれば、表層に第2導電型の半導体部が形成された球状の第1導電型の結晶半導体粒子の表面をエッチング処理することによって、凸部の先端が曲面状に形成された凹凸構造が、前記結晶半導体粒子の表面に形成される。   Further, according to the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention, the surface of the spherical first conductive type crystalline semiconductor particles having the second conductive type semiconductor portion formed on the surface layer is etched to thereby form the convex portion. An uneven structure having a curved tip is formed on the surface of the crystalline semiconductor particle.

これにより、得られた結晶半導体粒子を導電性基板に押圧して接合する際に、押圧に用いられる治具と接することで生じる第2導電型の半導体部の削れの発生を低減でき、優れた変換効率を示す光電変換装置を得ることができる。   As a result, when the obtained crystalline semiconductor particles are bonded to the conductive substrate by being bonded, the occurrence of abrasion of the second conductive type semiconductor portion caused by contacting with the jig used for pressing can be reduced, and excellent A photoelectric conversion device exhibiting conversion efficiency can be obtained.

前記エッチング処理に用いられるエッチング処理溶液として、水酸化ナトリウムと、イソプロピルアルコール、ラウリル酸およびn−オクタン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種と、を含むことにより、エッチング処理溶液のエッチングの異方性が低くなるため、得られる凸部の先端を緩やかな曲面状に制御することができる。   An etching process solution used for the etching process includes sodium hydroxide and at least one selected from the group consisting of isopropyl alcohol, lauric acid, and n-octanoic acid, thereby allowing the anisotropic etching of the etching process solution. Therefore, the tip of the obtained convex portion can be controlled to have a gently curved shape.

本発明の光電変換装置の製造方法によれば、前記結晶半導体粒子を前記エッチング処理溶液で処理するとともに、前記結晶半導体粒子に対して前記エッチング処理溶液を相対的に動かすようにしてエッチング処理したことにより、前記半導体粒子上に発生した気泡を除去することができる。これにより、前記半導体粒子表面への一様なエッチング処理が可能であるため、凹凸構造を前記結晶半導体粒子の表面に一様に形成することができる。   According to the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention, the crystal semiconductor particles are treated with the etching treatment solution, and the etching treatment solution is moved relative to the crystal semiconductor particles. Thus, bubbles generated on the semiconductor particles can be removed. Thereby, since the uniform etching process to the said semiconductor particle surface is possible, an uneven structure can be uniformly formed in the surface of the said crystalline semiconductor particle.

前記エッチング処理は、前記エッチング処理溶液を外部へ排出でき、かつ、前記結晶半導体粒子を外部へ排出させない大きさの隙間を側部に有し、エッチング処理溶液が連続して供給される容器内にて行なわれる。そして、容器回転により生じる遠心力によって前記半導体粒子が押し付けられ、さらに、前記遠心力により、エッチング処理溶液を隙間から排出させながらエッチング処理をおこなうことにより、新しいエッチング処理溶液を連続して供給することができ、前記気泡の除去を円滑に行なうことが可能となる。   The etching process has a gap in the side that can discharge the etching process solution to the outside and does not discharge the crystalline semiconductor particles to the outside, and is in a container to which the etching process solution is continuously supplied. It is done. Then, the semiconductor particles are pressed by the centrifugal force generated by the container rotation, and further, the etching process is performed while discharging the etching process solution from the gap by the centrifugal force, thereby continuously supplying a new etching process solution. It is possible to remove the bubbles smoothly.

本発明の光電変換装置の製造方法は、(1)表層に第2導電型の半導体部が形成された球状の第1導電型の結晶半導体粒子の表面をエッチング処理することによって、凸部の先端が曲面状に形成された凹凸構造を前記結晶半導体粒子の表面に形成する工程を含む。(以下、工程1とする)。なお、工程1の後には、(2)前記結晶半導体粒子を導電性基板の一主面に押圧して接合する工程(以下、工程2とする)、を含むことが好ましい。   The method for producing a photoelectric conversion device of the present invention includes (1) etching the surface of a spherical first conductive type crystalline semiconductor particle having a second conductive type semiconductor portion formed on the surface layer, so that the tip of the convex portion Forming a concavo-convex structure having a curved surface on the surface of the crystalline semiconductor particles. (Hereinafter referred to as step 1). In addition, it is preferable to include after the process 1 (2) the process (henceforth process 2) which presses and joins the said crystalline semiconductor particle to one main surface of an electroconductive board | substrate.

以下、各工程について図面をもとにして説明する。図1は、表面に凹凸構造を有する結晶シリコン粒子の断面図である。図2は、本発明の光電変換装置の表面を斜め上方から走査型電子顕微鏡で観察した図面代用写真である。図3は、本発明の光電変換装置の表面を、上方から走査型電子顕微鏡で観察した図面代用写真である。図4は、本発明の光電変換装置の製造方法における工程の光電変換装置の断面図である。   Hereinafter, each process will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of crystalline silicon particles having an uneven structure on the surface. FIG. 2 is a drawing-substituting photograph in which the surface of the photoelectric conversion device of the present invention is observed obliquely from above with a scanning electron microscope. FIG. 3 is a drawing-substituting photograph in which the surface of the photoelectric conversion device of the present invention is observed from above with a scanning electron microscope. FIG. 4 is a cross-sectional view of the photoelectric conversion device in the process of the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention.

本発明の光電変換装置の製造方法では、工程1に先立って、球状の第1導電型の結晶半導体粒子1の表層に第2導電型の半導体部2を形成する工程が行われる。ここで、結晶半導体粒子1としては、例えば、シリコンなどが挙げられる。また、結晶半導体粒子1の粒子径は、0.2〜0.8mmである。また、結晶半導体粒子1は第1導電型(例えばp型)を示すものであり、p型の場合、B,Al,Ga等のドーパントを、結晶半導体粒子1をジェット法(溶融落下法)等により製造する際に原料中に含有させること等により得られる。結晶半導体粒子1は、例えばジェット法等により粒状に単結晶として形成される。   In the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention, prior to step 1, a step of forming the second conductive type semiconductor portion 2 on the surface layer of the spherical first conductive type crystalline semiconductor particles 1 is performed. Here, examples of the crystalline semiconductor particles 1 include silicon. Moreover, the particle diameter of the crystalline semiconductor particle 1 is 0.2-0.8 mm. The crystalline semiconductor particles 1 exhibit a first conductivity type (for example, p-type). In the case of p-type, dopants such as B, Al, and Ga are used. It is obtained by making it contain in a raw material when manufacturing by. The crystalline semiconductor particle 1 is formed as a single crystal in a granular form by, for example, a jet method.

球状の第1導電型の結晶半導体粒子1の表層に第2導電型の半導体部2を形成する工程は、熱拡散法や気相成長法によっておこなわれる。   The step of forming the second conductive type semiconductor portion 2 on the surface layer of the spherical first conductive type crystalline semiconductor particles 1 is performed by a thermal diffusion method or a vapor phase growth method.

熱拡散法の場合、例えば、オキシ塩化リン等のリン系化合物を拡散剤として、高温の石英管内に一定時間、結晶半導体粒子1を挿入することにより、半導体部がn型であれば結晶半導体粒子1の表面にn型の半導体部2を形成できる。一例として、900℃の石英管内に30分間、結晶半導体粒子1を挿入することにより、その表面に1μm厚みのn型の半導体部2を形成できる。   In the case of the thermal diffusion method, for example, by inserting the crystalline semiconductor particles 1 into a high-temperature quartz tube for a certain period of time using a phosphorus compound such as phosphorus oxychloride as a diffusing agent, if the semiconductor portion is n-type, the crystalline semiconductor particles An n-type semiconductor portion 2 can be formed on the surface of 1. As an example, by inserting the crystalline semiconductor particles 1 into a quartz tube at 900 ° C. for 30 minutes, an n-type semiconductor portion 2 having a thickness of 1 μm can be formed on the surface thereof.

また、気相成長法等の場合、例えば、シラン化合物の気相に、n型のドーパントとなるリン系化合物の気相を微量導入して、n型の半導体部2を形成することもできる。   In the case of a vapor phase growth method or the like, for example, the n-type semiconductor portion 2 can also be formed by introducing a small amount of a vapor phase of a phosphorus compound serving as an n-type dopant into the vapor phase of a silane compound.

(工程1)
工程1において形成される結晶半導体粒子1を図1に示す。工程1では、表層に第2導電型の半導体部2が形成された球状の第1導電型の結晶半導体粒子1の表面をエッチング処理することによって、凸部の先端が曲面状に形成された凹凸構造3を結晶半導体粒子1の表面に形成する。凹凸構造3は、結晶半導体粒子1の表面に該当する第2導電型の半導体部2に形成される。ここで、凸部の先端が曲面状であるかどうかは、電子顕微鏡などにより、3000〜10000倍の倍率として横方向や斜め上方から観察することで確認することができる。
(Process 1)
The crystalline semiconductor particles 1 formed in step 1 are shown in FIG. In step 1, the surface of the spherical first conductive type crystalline semiconductor particle 1 having the second conductive type semiconductor portion 2 formed on the surface layer is etched so that the tip of the convex portion has a curved surface. A structure 3 is formed on the surface of the crystalline semiconductor particle 1. The uneven structure 3 is formed in the second conductivity type semiconductor portion 2 corresponding to the surface of the crystalline semiconductor particle 1. Here, whether or not the tip of the convex portion has a curved surface can be confirmed by observing from a lateral direction or obliquely upward with a magnification of 3000 to 10000 times with an electron microscope or the like.

図2は、工程1において得られた結晶半導体粒子表面を、斜め上方から測定したときのSEM写真(倍率3000倍)である。この図から凸部の先端部が曲面状であることがわかる。   FIG. 2 is an SEM photograph (magnification 3000 times) when the surface of the crystalline semiconductor particles obtained in step 1 is measured obliquely from above. From this figure, it can be seen that the tip of the convex portion is curved.

凸部の先端を曲面状とするためには、結晶半導体粒子1の表層の第2導電型の半導体部2をエッチングすることが必要となる。   In order to make the tip of the convex portion have a curved surface shape, it is necessary to etch the semiconductor portion 2 of the second conductivity type on the surface layer of the crystalline semiconductor particles 1.

このようなエッチング処理としては、ウェットエッチング処理が好ましく、とくに、アルカリ性条件におけるウェットエッチング処理が好ましい。   As such an etching process, a wet etching process is preferable, and in particular, a wet etching process under alkaline conditions is preferable.

とくに結晶半導体粒子1がシリコンである場合、ウェットエッチング処理に用いられる溶液は、水酸化ナトリウム(NaOH)と、イソプロピルアルコール、ラウリル酸およびn−オクタン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種と、を含むことが好ましい。このようなエッチング処理溶液を用いてウェットエッチングすることにより、各方位のエッチングレートが凸部先端の曲面化に適しているため、結晶半導体粒子1の表層に凹凸構造3を作製するだけでなく、凸部を緩やかな曲面状とすることができる。なお、ウェットエッチング溶液中におけるNaOHの含有率は、0.7〜3wt%、好ましくは0.5〜3wt%である。また、ウェットエッチング溶液中における、イソプロピルアルコール、ラウリル酸およびn−オクタン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種の含有率は2〜8vol%である。   In particular, when the crystalline semiconductor particles 1 are silicon, the solution used for the wet etching process is sodium hydroxide (NaOH) and at least one selected from the group consisting of isopropyl alcohol, lauric acid, and n-octanoic acid. It is preferable to include. By performing wet etching using such an etching treatment solution, the etching rate in each direction is suitable for curving the tip of the convex portion, so that not only the uneven structure 3 is produced on the surface layer of the crystalline semiconductor particles 1, The convex portion can be a gently curved surface. Note that the NaOH content in the wet etching solution is 0.7 to 3 wt%, preferably 0.5 to 3 wt%. The content of at least one selected from the group consisting of isopropyl alcohol, lauric acid and n-octanoic acid in the wet etching solution is 2 to 8 vol%.

アルカリ条件下におけるウェットエッチング処理に使用されるアルカリ成分としては、一般的に水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)などが挙げられるが、エッチング異方性が低く、曲面状の凸部先端の形成に最適であるため、本発明においては、水酸化ナトリウム(NaOH)が最適である。   Examples of the alkali component used for wet etching under alkaline conditions generally include sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), etc., but the etching anisotropy is low and the convex portion is curved. Sodium hydroxide (NaOH) is optimal in the present invention because it is optimal for tip formation.

凹凸構造3の凸部の基部の幅は0.1〜5μmであることが好ましい。基部の幅が0.1μm未満では、凸部の基部の幅が小さくなって、1つの凸部の強度が十分ではないため、第2導電型の半導体部の削れ発生の低減が困難となる傾向がある。また、基部の幅が5μmをこえると、凸部の数が減るため、第2導電型の半導体部の削れ発生の低減が困難となる傾向がある。ここで、基部の幅は、図3に示すように、結晶半導体粒子を上方から倍率3500倍で観察したときの、四角錘状の凸部の底面の長さを測定することで求められる。   The width of the base of the convex portion of the concavo-convex structure 3 is preferably 0.1 to 5 μm. If the width of the base portion is less than 0.1 μm, the width of the base portion of the convex portion becomes small, and the strength of one convex portion is not sufficient, so that it is difficult to reduce the occurrence of abrasion of the second conductive type semiconductor portion. There is. Further, if the width of the base portion exceeds 5 μm, the number of convex portions is reduced, so that it is difficult to reduce the occurrence of abrasion of the second conductivity type semiconductor portion. Here, as shown in FIG. 3, the width of the base portion can be obtained by measuring the length of the bottom surface of the quadrangular pyramidal protrusion when the crystalline semiconductor particles are observed from above at a magnification of 3500 times.

上記のようにして作製された凹凸構造3の十点平均粗さRzは0.1〜3.5μmであることが好ましい。十点平均粗さRzは0.1μm未満では、凹凸構造3が無い状態とほぼ同様の状態であるため、十分な変換効率が得られない傾向がある。また、十点平均粗さRzは3.5μmをこえると、凸部の頂点と凹部の底点との距離が大きいため、第2導電型の半導体部の削れ発生の低減が困難となる傾向がある。ここで、十点平均粗さRzとは、断面曲線から基準長さだけを抜き取った部分において、最高から5番目までの山頂の標高の平均値と、最深から5番目までの谷底の標高の平均値との差の値を表したものである。   The ten-point average roughness Rz of the concavo-convex structure 3 produced as described above is preferably 0.1 to 3.5 μm. If the ten-point average roughness Rz is less than 0.1 μm, the ten-point average roughness Rz is almost the same as the state without the concavo-convex structure 3, and therefore there is a tendency that sufficient conversion efficiency cannot be obtained. In addition, when the ten-point average roughness Rz exceeds 3.5 μm, the distance between the top of the convex portion and the bottom point of the concave portion is large, so that it is difficult to reduce the occurrence of abrasion of the second conductivity type semiconductor portion. is there. Here, the ten-point average roughness Rz is the average of the highest elevation of the peak from the highest to the fifth and the lowest elevation of the valley from the deepest to the fifth in the portion where only the reference length is extracted from the cross-sectional curve. It represents the value of the difference from the value.

凹凸構造3の凸部は10μm×10μm当り4〜100個存在することが好ましい。凹凸構造3の凸部が4個未満では、ある範囲内における凸部の数が少ないため、第2導電型の半導体部の削れ発生の低減が困難となる傾向がある。また、凹凸構造3の凸部が100個をこえると、1つの凸部の強度が十分に得られないため、第2導電型の半導体部の削れ発生の低減が困難となる傾向がある。   It is preferable that 4 to 100 convex portions of the concavo-convex structure 3 exist per 10 μm × 10 μm. If the concavo-convex structure 3 has less than four convex portions, the number of convex portions in a certain range is small, and thus it is difficult to reduce the occurrence of abrasion of the second conductivity type semiconductor portion. In addition, when the number of convex portions of the concavo-convex structure 3 exceeds 100, the strength of one convex portion cannot be obtained sufficiently, and it tends to be difficult to reduce the occurrence of abrasion of the second conductivity type semiconductor portion.

本発明において、結晶半導体粒子をシリコンとし、NaOHと、イソプロピルアルコール、ラウリル酸およびn−オクタン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種と、を含むウェットエッチング処理溶液を用いることにより、凹凸構造3の凸部先端を曲面状にできるとともに、凹凸構造3の凸部の基部の幅を0.1〜5μm、凹凸構造3の十点平均粗さRzを0.1〜3.5μm、凹凸構造3の凸部を10μm×10μm当り4〜100個に制御することができる。   In the present invention, crystalline semiconductor particles are made of silicon, and by using a wet etching treatment solution containing NaOH and at least one selected from the group consisting of isopropyl alcohol, lauric acid and n-octanoic acid, The tip of the convex portion can be curved, the width of the base of the convex portion of the concavo-convex structure 3 is 0.1 to 5 μm, the ten-point average roughness Rz of the concavo-convex structure 3 is 0.1 to 3.5 μm, The convex portions can be controlled to 4 to 100 per 10 μm × 10 μm.

以下に、工程1のエッチング処理工程の一例を具体例に示すが、工程1はこの方法に限定されるものではない。   Hereinafter, an example of the etching process of step 1 is shown as a specific example, but step 1 is not limited to this method.

図7(a)は、エッチング処理工程に使用される容器11の斜視図であり、図7(b)は容器11の断面を模式的に示した図である。   FIG. 7A is a perspective view of the container 11 used in the etching process, and FIG. 7B is a diagram schematically showing a cross section of the container 11.

図7において、容器11は、上部が開口しており、エッチング処理溶液を供給することができる。また、容器11は内壁面および底面を有しており、エッチング処理溶液を容器内に保持することができる。さらに、容器11は、その外周に容器内部と繋がる隙間12を有しており、容器11の中心軸を中心にして自転させることにより、容器内部のエッチング処理溶液を隙間12から外部へ放出することができる。   In FIG. 7, the container 11 is open at the top, and can supply an etching treatment solution. Further, the container 11 has an inner wall surface and a bottom surface, and the etching treatment solution can be held in the container. Furthermore, the container 11 has a gap 12 connected to the inside of the container on the outer periphery thereof, and the etching treatment solution inside the container is released from the gap 12 to the outside by rotating around the central axis of the container 11. Can do.

容器11内には結晶半導体粒子1が入れられている。容器11の隙間12は、エッチング処理溶液を外部へ排出できるが、結晶半導体粒子1を外部へ排出させない大きさを有しており、隙間12の幅は、結晶半導体粒子1の直径よりも小さい(例えば、結晶半導体粒子1の直径が300μmの場合、隙間の幅が200μm)。そして、容器11内には連続してエッチング処理溶液が供給され、容器11の隙間12からエッチング処理溶液は排出される。このように、連続してエッチング処理溶液の供給および排出がなされることにより、新しいエッチング処理溶液を結晶半導体粒子1に継続して接触させることができるため、エッチング処理を円滑に行なうことができる。   Crystal semiconductor particles 1 are placed in the container 11. The gap 12 in the container 11 has such a size that the etching solution can be discharged to the outside, but the crystal semiconductor particles 1 are not discharged to the outside, and the width of the gap 12 is smaller than the diameter of the crystal semiconductor particles 1 ( For example, when the diameter of the crystalline semiconductor particles 1 is 300 μm, the gap width is 200 μm). Then, the etching solution is continuously supplied into the container 11, and the etching solution is discharged from the gap 12 of the container 11. As described above, since the etching process solution is continuously supplied and discharged, a new etching process solution can be continuously brought into contact with the crystalline semiconductor particles 1, so that the etching process can be performed smoothly.

容器11を回転させると、その回転により生じる遠心力によって図7(b)に示すように、結晶半導体粒子1が側部に引き寄せられ押し付けられる。なお、結晶半導体粒子1が容器11の側部に押し付けられるようにするためには、容器11の外周の回転速度を200m/min以上とすればよい。   When the container 11 is rotated, the crystalline semiconductor particles 1 are attracted and pressed to the side as shown in FIG. 7B by the centrifugal force generated by the rotation. In order to press the crystalline semiconductor particles 1 against the side portion of the container 11, the rotational speed of the outer periphery of the container 11 may be 200 m / min or more.

そして、同じく回転により生じる遠心力によりBの方向にエッチング処理溶液が排出されることにより、結晶半導体粒子1の表面が洗い流される。そして気泡が結晶半導体粒子1に付着することが抑制され、結晶半導体粒子1の表面を一様にエッチングすることが可能となる。   Similarly, the surface of the crystalline semiconductor particles 1 is washed away by discharging the etching treatment solution in the direction B by the centrifugal force generated by the rotation. And it is suppressed that a bubble adheres to the crystalline semiconductor particle 1, and it becomes possible to etch the surface of the crystalline semiconductor particle 1 uniformly.

通常のエッチングは、ビーカー等に被エッチング物およびエッチング処理溶液を入れ、攪拌子などにより被エッチング物およびエッチング処理溶液を攪拌することにより行なわれていた。しかし、その場合、攪拌により発生する気泡が被エッチング物に付着するため、被エッチング物の表面を一様にエッチングすることが困難であった。それに対して、本実施態様の結晶半導体粒子の製造方法では、気泡の除去をおこなうことができ、結晶半導体粒子の表面に一様なエッチングを行なうことができる。   Ordinary etching has been performed by placing an object to be etched and an etching treatment solution in a beaker or the like and stirring the object to be etched and the etching treatment solution with a stirrer or the like. However, in that case, since bubbles generated by stirring adhere to the object to be etched, it is difficult to uniformly etch the surface of the object to be etched. On the other hand, in the method for producing crystalline semiconductor particles of this embodiment, bubbles can be removed, and the surface of the crystalline semiconductor particles can be uniformly etched.

容器11の形状は、柱状、図7のように上部が先細りを示す形状などが挙げられる。とくに、水・IPAの蒸気が外に逃げにくいという理由からエッチング処理液の蒸発を抑制できるため、上部が先細りを示す形状が好ましく用いられる。   Examples of the shape of the container 11 include a columnar shape and a shape in which the upper portion is tapered as shown in FIG. In particular, since the evaporation of the etching treatment liquid can be suppressed because water / IPA vapor is difficult to escape to the outside, a shape in which the upper part is tapered is preferably used.

容器11は、エッチング処理溶液により変化しない材質により作製される。   The container 11 is made of a material that does not change depending on the etching solution.

なお、上述した具体例では、容器11を使用した製造方法を記載したが、本発明の光電変換装置の製造方法は、結晶半導体粒子1に対してエッチング処理溶液を相対的に動かせば、結果として結晶半導体粒子1上に発生した気泡を除去することができる。   In addition, although the manufacturing method using the container 11 was described in the specific example mentioned above, if the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus of this invention moves an etching process solution relatively with respect to the crystalline semiconductor particle 1, as a result Bubbles generated on the crystalline semiconductor particles 1 can be removed.

(工程2)
図4(a)および(b)は、本発明の光電変換装置の製造方法における工程2の光電変換装置の断面図である。
(Process 2)
4A and 4B are cross-sectional views of the photoelectric conversion device in step 2 in the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention.

工程2は、結晶半導体粒子1を導電性基板5の一主面に押圧して接合する工程である。   Step 2 is a step of pressing and bonding the crystalline semiconductor particles 1 to one main surface of the conductive substrate 5.

接合方法の具体例として、導電性基板5としてアルミニウム、結晶半導体粒2としてシリコンを用いた場合、押圧しつつ、さらに所定の温度に加熱することによって、それらの界面に共晶部6を形成し、その共晶部6を介して接合させることができる。   As a specific example of the bonding method, when aluminum is used as the conductive substrate 5 and silicon is used as the crystalline semiconductor grain 2, the eutectic portion 6 is formed at the interface by pressing and heating to a predetermined temperature. And can be joined via the eutectic part 6.

導電性基板5の一主面への結晶半導体粒子1の押圧には、押圧用途に用いられる治具4が用いられる。例えば、図4(a)に記載するように、結晶半導体粒子1を保持したうえで、導電性基板5上に運搬できるとともに、導電性基板5上から結晶半導体粒子1を押圧できるものが好ましい。   For pressing the crystalline semiconductor particles 1 onto one main surface of the conductive substrate 5, a jig 4 used for pressing is used. For example, as shown in FIG. 4A, it is preferable that the crystalline semiconductor particles 1 are held and can be transported onto the conductive substrate 5 and can be pressed from the conductive substrate 5.

上記のように治具4が結晶半導体粒子1を保持するためには、例えば、図4(a)に記載するように、治具4が吸引口10を有することが好ましい。   In order for the jig 4 to hold the crystalline semiconductor particles 1 as described above, for example, as shown in FIG. 4A, the jig 4 preferably has a suction port 10.

工程2における加熱温度としては、導電性基板5と結晶半導体粒子1との間に共晶部6を形成させるために、導電性基板1の材料であるアルミニウム等と結晶半導体粒子1の材料であるシリコン等との共晶温度(577℃)以上であることが好ましい。   The heating temperature in the step 2 is the material of the crystalline semiconductor particles 1 such as aluminum that is the material of the conductive substrate 1 in order to form the eutectic portion 6 between the conductive substrate 5 and the crystalline semiconductor particles 1. The eutectic temperature with silicon or the like (577 ° C.) or higher is preferable.

工程2における加熱は、例えば、図4(a)に示すように、治具4により導電性基板5と結晶半導体粒子1とを押圧したうえで、導電性基板5の主面のうち、結晶半導体粒子1と接する主面とは反対側の主面に熱板7を接触させることにより行なうことができる。ここで熱板は、例えば、耐熱性合金中にヒータを内蔵して形成すればよい。   For example, as shown in FIG. 4A, the heating in step 2 is performed by pressing the conductive substrate 5 and the crystalline semiconductor particles 1 with the jig 4, and then, out of the main surface of the conductive substrate 5. This can be done by bringing the hot plate 7 into contact with the main surface opposite to the main surface in contact with the particles 1. Here, the hot plate may be formed, for example, by incorporating a heater in a heat resistant alloy.

本発明の製造方法には、さらに、(3)前記結晶半導体粒子の上部が露出するように、前記導電性基板の一主面の前記結晶半導体粒子間に絶縁層を形成する工程と(以下、工程3とする)、(4)前記結晶半導体粒子の上部及び前記絶縁層上に透光性導電層を形成する工程と(以下、工程4)、を含むことが好ましい。   The manufacturing method of the present invention further includes (3) a step of forming an insulating layer between the crystalline semiconductor particles on one main surface of the conductive substrate so that the upper part of the crystalline semiconductor particles is exposed (hereinafter, And (4) a step of forming a translucent conductive layer on the top of the crystalline semiconductor particles and on the insulating layer (hereinafter referred to as step 4).

以下にそれらの工程について、図5をもとに説明する。なお、図5(a)は、工程3における光電変換装置の断面図であり、図5(b)は、工程4における光電変換装置の断面図である。   These steps will be described with reference to FIG. 5A is a cross-sectional view of the photoelectric conversion device in Step 3, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the photoelectric conversion device in Step 4.

(工程3)
工程3は、導電性基板5の一主面の結晶半導体粒子1間に結晶半導体粒子1の上部が露出するように絶縁層8を形成する工程である。さらに工程3では、例えば、結晶半導体粒子1の根元をフッ酸硝酸などの酸によりエッチングすることにより、結晶半導体粒子1のpn分離もおこなわれる。
(Process 3)
Step 3 is a step of forming the insulating layer 8 so that the upper part of the crystalline semiconductor particles 1 is exposed between the crystalline semiconductor particles 1 on one main surface of the conductive substrate 5. Further, in step 3, pn separation of the crystalline semiconductor particles 1 is also performed, for example, by etching the base of the crystalline semiconductor particles 1 with an acid such as hydrofluoric acid nitric acid.

結晶半導体粒子1間に形成された絶縁層8は、正極と負極の分離を行うために設けられ、絶縁材料から構成される。   The insulating layer 8 formed between the crystalline semiconductor particles 1 is provided to separate the positive electrode and the negative electrode and is made of an insulating material.

工程3では、絶縁材料を加熱等して軟化させることにより、結晶半導体粒子1間に充填させる。この場合、加熱温度は、導電性基板5と結晶半導体粒子1との共晶温度より低いことが好ましい。工程2で形成された共晶部(接合部)の溶融を防止できるからである。   In step 3, the insulating material is softened by heating or the like, thereby filling between the crystalline semiconductor particles 1. In this case, the heating temperature is preferably lower than the eutectic temperature of the conductive substrate 5 and the crystalline semiconductor particles 1. This is because melting of the eutectic part (joint part) formed in step 2 can be prevented.

絶縁層8を成す絶縁材料としては、SiO,B,Al,CaO,MgO,P,LiO,SnO,ZnO,BaO,TiO等を任意成分とする材料からなる低温焼成用ガラス材料、上記材料の1種または複数種から成るフィラーを含有したガラス組成物、ポリイミド或いはシリコーン樹脂等の有機系の材料等が挙げられる。絶縁材料の厚みにはとくに限定はなく、絶縁層8上に設けられる透光性導電層9が均一に設けられればよい。 As the insulating material forming the insulating layer 8, to SiO 2, B 2 O 3, Al 2 O 3, CaO, MgO, P 2 O 5, Li 2 O, SnO, ZnO, BaO, and TiO 2 or the like as optional components Examples thereof include a low-temperature firing glass material comprising a material, a glass composition containing a filler comprising one or more of the above materials, and an organic material such as polyimide or silicone resin. The thickness of the insulating material is not particularly limited, and the light-transmitting conductive layer 9 provided on the insulating layer 8 may be provided uniformly.

(工程4)
工程4は、結晶半導体粒子1の上部及び絶縁層8上に透光性導電層9を形成する工程である。
(Process 4)
Step 4 is a step of forming a translucent conductive layer 9 on the top of the crystalline semiconductor particles 1 and on the insulating layer 8.

透光性導電層9はスパッタリング法、気相成長法、塗布焼成法等により形成される。この透光性導電層9は、SnO,In,ITO,ZnO,TiO等から選ばれる1種または複数種の酸化物系膜等から構成される。 The translucent conductive layer 9 is formed by a sputtering method, a vapor phase growth method, a coating baking method, or the like. The translucent conductive layer 9 is composed of one or more oxide-based films selected from SnO 2 , In 2 O 3 , ITO, ZnO, TiO 2 and the like.

透光性導電層9は、半導体部2の表面に沿って形成され、結晶半導体粒子1の凹凸部3に沿って形成されることが好ましい。結晶半導体粒子1の内部で形成されたキャリアを効率よく集めることが可能となるからである。   The translucent conductive layer 9 is preferably formed along the surface of the semiconductor portion 2 and along the concavo-convex portion 3 of the crystalline semiconductor particle 1. This is because carriers formed inside the crystalline semiconductor particles 1 can be efficiently collected.

透光性導電層9は、半導体層の表面に沿って形成され、結晶半導体粒子1の凸形曲面に沿って形成されることが好ましい。この場合、結晶半導体粒子1の内部で生成したキャリアを効率よく収集することが可能となる。   The translucent conductive layer 9 is preferably formed along the surface of the semiconductor layer and along the convex curved surface of the crystalline semiconductor particle 1. In this case, it is possible to efficiently collect carriers generated inside the crystalline semiconductor particles 1.

また、工程4においては、透光性導電層9上に電極を設けることが好ましい(不図示)。このように電極を設けることにより、十分な集電効果が得られる。さらに、結晶半導体粒子1上を避けて、フィンガー電極を設けることによって、フィンガー電極によって直接、陰となる領域ができるのをなくすことができる。集められた電気はフィンガー電極から外部へ伝送される。   Moreover, in the process 4, it is preferable to provide an electrode on the translucent conductive layer 9 (not shown). By providing the electrode in this way, a sufficient current collecting effect can be obtained. Further, by providing the finger electrode while avoiding the crystal semiconductor particle 1, it is possible to eliminate the formation of a shadow area directly by the finger electrode. The collected electricity is transmitted from the finger electrode to the outside.

また、工程4においては、透光性導電層9を形成した後に、CVD法やPVD法等によって保護層を形成することが好ましい(不図示)。なお、保護層としては、透明誘電体の特性を有するものがよく、例えば、酸化珪素,酸化セシウム,酸化アルミニウム,窒化珪素,酸化チタン,酸化タンタル,酸化イットリウム等を単一組成または複数組成で単層または組み合わせて、半導体層2または透光性導電層9上に形成されたものが挙げられる。   Further, in step 4, it is preferable to form a protective layer by CVD or PVD after forming the translucent conductive layer 9 (not shown). The protective layer preferably has a transparent dielectric property. For example, silicon oxide, cesium oxide, aluminum oxide, silicon nitride, titanium oxide, tantalum oxide, yttrium oxide, or the like can be used in a single composition or multiple compositions. A layer or a combination thereof formed on the semiconductor layer 2 or the light-transmitting conductive layer 9 can be used.

保護層は、光の入射面側にあるために、透明性が必要であり、また半導体層2または透光性導電層9と外部との間の電流リークを防止するために、絶縁体であることが必要である。なお、保護層の膜厚を透過光の波長に対して最適化すれば、反射防止膜としての機能を持たせることもできる。   Since the protective layer is on the light incident surface side, the protective layer needs to be transparent, and is an insulator in order to prevent current leakage between the semiconductor layer 2 or the translucent conductive layer 9 and the outside. It is necessary. In addition, if the thickness of the protective layer is optimized with respect to the wavelength of transmitted light, a function as an antireflection film can be provided.

以下、実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明は上記の実施の形態及び実施例に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で種々の変更を施すことができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications are made without departing from the gist of the present invention. be able to.

(実施例)
結晶半導体粒子である平均粒子径(直径)が300μmのp型の結晶シリコン粒子1に対して、リン熱拡散処理を施すことにより、結晶シリコン粒子の外郭(表層)をn+層としてn型の半導体部2を形成してpn接合部を形成した。
(Example)
The p-type crystalline silicon particle 1 having an average particle diameter (diameter) of 300 μm, which is a crystalline semiconductor particle, is subjected to a phosphorous thermal diffusion treatment so that the outer surface (surface layer) of the crystalline silicon particle is an n + layer. Part 2 was formed to form a pn junction.

次に、pn接合部を形成した結晶シリコン粒子を、1.5wt%のNaOHと5vol%のIPAとからなる混合水溶液を65〜70℃に加熱した中に30分間浸漬させることにより、結晶シリコン粒子に凹凸構造3を作製した(図1参照)。なお、本件図面においては、結晶シリコン粒子の表層の凹凸構造3を太線で示しているが、実際は、矢印の先に示すような凹凸構造を示しているものとする。   Next, the crystalline silicon particles formed with the pn junction are immersed for 30 minutes in a mixed aqueous solution of 1.5 wt% NaOH and 5 vol% IPA heated to 65-70 ° C. An uneven structure 3 was prepared (see FIG. 1). In the present drawing, the concavo-convex structure 3 on the surface layer of the crystalline silicon particles is indicated by a thick line, but in actuality, it is assumed that the concavo-convex structure as indicated by the tip of the arrow is shown.

走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、倍率3000倍における結晶シリコン粒子の表層の凹凸構造3を斜め上方から観察したときのデータを図2に示す。図2より、得られた結晶半導体粒子の凸部の先端は曲面状を示すものであった。   FIG. 2 shows data when the uneven structure 3 on the surface layer of the crystalline silicon particles at a magnification of 3000 is observed obliquely from above using a scanning electron microscope (SEM). From FIG. 2, the tip of the convex part of the obtained crystalline semiconductor particles showed a curved surface.

また、倍率3500倍における結晶シリコン粒子の表層の凹凸構造3を上方から観察したときのデータを図3に示す。図3より、凹凸構造における十点平均粗さRzは0.1〜3.5μm、凹凸構造の凸部の基部の幅は0.1〜5.0μmであり、凹凸構造の凸部は10μm×10μmあたり4〜100個存在していることがわかった。   Further, FIG. 3 shows data obtained when the concavo-convex structure 3 on the surface layer of the crystalline silicon particles at a magnification of 3500 is observed from above. From FIG. 3, the ten-point average roughness Rz in the concavo-convex structure is 0.1 to 3.5 μm, the width of the base of the convex part of the concavo-convex structure is 0.1 to 5.0 μm, and the convex part of the concavo-convex structure is 10 μm × It was found that there were 4-100 pieces per 10 μm.

次に、アルミニウム製の導電性基板5の主面上に、凹凸構造3を有する結晶シリコン粒子1を多数(1万個)、その直径の約0.6倍の間隔を空けて配置し、アルミニウムとシリコンの共晶温度である577℃以上の630℃の温度で約10分加熱して、多数の結晶シリコン粒子を導電性基板上に接合させた(符号6は共晶部を示す)。その際に、吸引口10を有する治具4により結晶シリコン粒子を吸引して整列させたのち、治具4をアルミニウム基板5にのせたものを熱板7に押し付け、結晶シリコン粒子をアルミニウム基板に接合させた(図4の(a)および(b)参照)。   Next, a large number (10,000 particles) of crystalline silicon particles 1 having a concavo-convex structure 3 are arranged on the main surface of the conductive substrate 5 made of aluminum, with an interval of about 0.6 times the diameter thereof. And a silicon eutectic temperature of 577 ° C. or higher at 630 ° C. for about 10 minutes to bond a large number of crystalline silicon particles on the conductive substrate (reference numeral 6 indicates a eutectic portion). At that time, after the crystalline silicon particles are sucked and aligned by the jig 4 having the suction port 10, the jig 4 placed on the aluminum substrate 5 is pressed against the hot plate 7, and the crystalline silicon particles are applied to the aluminum substrate. They were joined (see (a) and (b) of FIG. 4).

次に、アルミニウム基板5と接合した結晶シリコン粒子1の根元をフッ酸硝酸の混酸でエッチングしてpn分離を行ったのち、アルミニウム基板5上の多数の結晶シリコン粒子の間にポリイミドからなる絶縁層8を形成した(図5の(a)参照)。   Next, the base of the crystalline silicon particles 1 bonded to the aluminum substrate 5 is etched with a mixed acid of hydrofluoric nitric acid to perform pn separation, and then an insulating layer made of polyimide between a large number of crystalline silicon particles on the aluminum substrate 5 8 was formed (see FIG. 5A).

そして、透光性導電層9としてのITO膜を、80nmの厚みで、結晶シリコン粒子1及び絶縁層8を連続して覆うようにスパッタ法で形成することにより、光電変換装置を作製した(図5の(b)参照)。   Then, an ITO film as the translucent conductive layer 9 was formed by sputtering so as to continuously cover the crystalline silicon particles 1 and the insulating layer 8 with a thickness of 80 nm, thereby producing a photoelectric conversion device (see FIG. 5 (b)).

(比較例)
pn接合部を形成した結晶シリコン粒子を、0.7wt%のNaOHの水溶液を70〜80℃に加熱した中に30分間浸漬させることにより、結晶シリコン粒子1にテクスチャーを設けた以外は実施例と同様の方法により光電変換装置を作製した。
(Comparative example)
The crystalline silicon particles in which the pn junction part was formed were immersed in an aqueous solution of 0.7 wt% NaOH at 70 to 80 ° C. for 30 minutes, so that the crystalline silicon particles 1 were textured, and the examples were the same as in the examples. A photoelectric conversion device was manufactured by the same method.

走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、倍率10000倍にて比較例における結晶シリコン粒子の表層の凹凸構造を斜め上方から観察したときのデータを図6に示す。図6より、得られた結晶半導体粒子の凸部の先端は、本発明の実施例に比べて明らかに尖状を示すものであった。   FIG. 6 shows data when the uneven structure of the surface layer of the crystalline silicon particles in the comparative example is observed obliquely from above using a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 10,000 times. From FIG. 6, the tip of the convex part of the obtained crystalline semiconductor particles showed a sharp point as compared with the example of the present invention.

(実施例および比較例のデータ比較)
得られた実施例および比較例により得られた光電変換装置を用いて、短絡電流密度(Jsc)開放電圧(Voc)および曲線因子(FF)を測定し、それらの測定値から変換効率を算出した。それぞれの値を表1に示す。
(Data comparison of Example and Comparative Example)
Using the photoelectric conversion devices obtained in the obtained Examples and Comparative Examples, the short-circuit current density (Jsc), open-circuit voltage (Voc), and fill factor (FF) were measured, and the conversion efficiency was calculated from these measured values. . The respective values are shown in Table 1.

表1より、実施例の光電変換装置は、高い変換効率を示していた。   From Table 1, the photoelectric conversion apparatus of the Example showed high conversion efficiency.

一方、比較例の光電変換装置はVocおよびFFが低いため、低い変換効率しか得られなかった。この理由としては、結晶半導体粒子の凸部の先端が尖鋭となっているので、導電性基板との接合工程において、治具と接触する凸部の先端に欠けが生じ、第2導電型の半導体部が欠損したためと考えられる。   On the other hand, since the photoelectric conversion device of the comparative example has low Voc and FF, only low conversion efficiency was obtained. The reason for this is that since the tips of the convex portions of the crystalline semiconductor particles are sharp, chipping occurs at the tips of the convex portions that come into contact with the jig in the bonding process with the conductive substrate. It is thought that the part was missing.

(実施例2)
実施例では、結晶シリコン粒子の凹凸構造の作製工程をビーカー中においてスターラーチップを回転させることでおこなったが、実施例2では、容器11中において結晶シリコン粒子の凹凸構造の作製を行なった。以下に詳細について説明する。
(Example 2)
In the example, the manufacturing process of the concavo-convex structure of the crystalline silicon particles was performed by rotating the stirrer chip in the beaker. In Example 2, the concavo-convex structure of the crystalline silicon particles was manufactured in the container 11. Details will be described below.

まず、別容器内に1.5wt%のNaOHと5vol%のIPAとからなる混合水溶液を調合し、65〜70℃に加熱した。   First, a mixed aqueous solution composed of 1.5 wt% NaOH and 5 vol% IPA was prepared in a separate container and heated to 65 to 70 ° C.

そして、容器11内に結晶シリコン粒子を入れ、容器を270m/minの速度にて回転させ、混合水溶液を遠心力により隙間12から排出するとともに、容器11内の混合水溶液が枯渇しないように容器11の上部から連続して別容器から65〜70℃の混合水溶液を容器11内に供給した。   Then, crystalline silicon particles are put into the container 11, the container is rotated at a speed of 270 m / min, the mixed aqueous solution is discharged from the gap 12 by centrifugal force, and the mixed aqueous solution in the container 11 is not depleted. A mixed aqueous solution of 65 to 70 ° C. was supplied into the container 11 from another container continuously from the top of the container.

上記操作を30分間行なったのち混合水溶液の供給を止め、回転速度400m/minの速度にて1分間容器11を回転させることで、結晶シリコン粒子から余分な混合水溶液を除去し、結晶シリコン粒子に凹凸構造3を作製した。   After the above operation is performed for 30 minutes, the supply of the mixed aqueous solution is stopped, and the container 11 is rotated at a rotational speed of 400 m / min for 1 minute to remove excess mixed aqueous solution from the crystalline silicon particles. Uneven structure 3 was produced.

(実施例および実施例2のデータ比較)
走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、倍率3500倍における実施例および実施例2の結晶シリコン粒子の凹凸構造3を上方から観察したときのデータを図8に示す。なお、(a)は実施例2のデータを、(b)は実施例のデータを示す。
(Data comparison between Example and Example 2)
FIG. 8 shows data when the concavo-convex structure 3 of the crystalline silicon particles of Example and Example 2 at a magnification of 3500 is observed from above using a scanning electron microscope (SEM). In addition, (a) shows the data of Example 2, (b) shows the data of Example.

図8(a)の結晶半導体粒子の凹凸構造は、(b)結晶半導体粒子の凹凸構造に比べて、凹凸構造の凸部の基部の幅は平均3.0μmから平均1.0μmと、凹凸構造の凸部は10μm×10μmあたり平均10個から平均100個と凹凸がより細かく、均一であった。   The concavo-convex structure of the crystalline semiconductor particle in FIG. 8 (a) has a concavo-convex structure in which the width of the base of the convex portion of the concavo-convex structure is 3.0 μm on average to 1.0 μm on average compared to the concavo-convex structure of the crystal semiconductor particle. The protrusions of 10 mm × 10 μm had an average of 10 to 100, and the unevenness was finer and uniform.

表面に凹凸構造を有する結晶シリコン粒子の断面図である。It is sectional drawing of the crystalline silicon particle which has an uneven structure on the surface. 本発明の光電変換装置の表面を、斜め上方から走査型電子顕微鏡で観察した図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which observed the surface of the photoelectric conversion apparatus of this invention with the scanning electron microscope from diagonally upward. 本発明の光電変換装置の表面を、上方から走査型電子顕微鏡で観察した図面代用写真である。It is the drawing substitute photograph which observed the surface of the photoelectric conversion apparatus of this invention with the scanning electron microscope from upper direction. (a)および(b)は、本発明の光電変換装置の製造方法における工程の光電変換装置の断面図である。(A) And (b) is sectional drawing of the photoelectric conversion apparatus of the process in the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus of this invention. (a)および(b)は、本発明の光電変換装置の製造方法における工程の光電変換装置の断面図である。(A) And (b) is sectional drawing of the photoelectric conversion apparatus of the process in the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus of this invention. 比較例の光電変換装置の表面を、走査型電子顕微鏡で観察した図面代用写真である。It is the drawing substitute photograph which observed the surface of the photoelectric conversion apparatus of the comparative example with the scanning electron microscope. (a)は容器11の斜視図、(b)は容器11の断面図である。(A) is a perspective view of the container 11, and (b) is a cross-sectional view of the container 11. 本発明の光電変換装置の表面を上方から走査型電子顕微鏡で観察した図面代用写真であり、実施例2のデータを示す。FIG. 3 is a drawing-substituting photograph in which the surface of the photoelectric conversion device of the present invention is observed from above with a scanning electron microscope and shows data of Example 2. 本発明の光電変換装置の表面を上方から走査型電子顕微鏡で観察した図面代用写真であり、実施例のデータを示す。It is a drawing substitute photograph which observed the surface of the photoelectric conversion apparatus of this invention with the scanning electron microscope from upper direction, and shows the data of an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 結晶半導体粒子
2 第2導電型の半導体部
3 凹凸構造
4 治具
5 導電性基板
6 共晶部
7 熱板
8 導電性基板
9 透光性導電層
10 吸引口
11 容器
12 隙間
A エッチング処理溶液の供給方向
B エッチング処理溶液の排出方向
C 容器の回転方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal semiconductor particle 2 2nd conductivity type semiconductor part 3 Uneven structure 4 Jig 5 Conductive substrate 6 Eutectic part 7 Heat plate 8 Conductive substrate 9 Translucent conductive layer 10 Suction port 11 Container 12 Crevice A Etching solution Supply direction B Etching solution discharge direction C Container rotation direction

Claims (6)

表層に第2導電型の半導体部が形成された球状の第1導電型の結晶半導体粒子の表面に対してエッチング処理溶液を用いてエッチング処理を行なうことによって、凸部の先端が曲面状に形成された凹凸構造を前記結晶半導体粒子の表面に形成する工程1を含む光電変換装置の製造方法。   By performing an etching process on the surface of the spherical first conductive type crystalline semiconductor particles having the second conductive type semiconductor part formed on the surface layer using an etching process solution, the tip of the convex part is formed into a curved surface. The manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus including the process 1 which forms the uneven structure formed on the surface of the said crystalline semiconductor particle. 前記工程1の前記エッチング処理に用いられる前記エッチング処理溶液が、
水酸化ナトリウムと、
イソプロピルアルコール、ラウリル酸およびn−オクタン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種と、
を含む請求項1記載の光電変換装置の製造方法。
The etching treatment solution used for the etching treatment in the step 1 is
Sodium hydroxide,
At least one selected from the group consisting of isopropyl alcohol, lauric acid and n-octanoic acid;
The manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus of Claim 1 containing this.
前記エッチング処理溶液の水酸化ナトリウムの濃度が0.7〜3%である請求項2記載の光電変換装置の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 2, wherein a concentration of sodium hydroxide in the etching treatment solution is 0.7 to 3%. 前記工程1におけるエッチング処理が、
前記結晶半導体粒子を前記エッチング処理溶液で処理するとともに、
前記結晶半導体粒子に対して前記エッチング処理溶液を相対的に動かすようにした請求項1乃至3記載のいずれか記載の光電変換装置の製造方法。
The etching process in the step 1 is
Treating the crystalline semiconductor particles with the etching treatment solution;
The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the etching solution is moved relative to the crystalline semiconductor particles.
前記工程1におけるエッチング処理が、前記エッチング処理溶液を外部へ排出でき、かつ、前記結晶半導体粒子を外部へ排出させない大きさの隙間を側部に有し、エッチング処理溶液が連続して供給される容器内において行なわれるものであって、
前記容器を回転させて発生した遠心力により、側部に前記結晶半導体粒子を押し付け、前記容器内に供給した前記エッチング処理溶液を、前記隙間から連続して排出させながら前記結晶半導体粒子を処理するようにした請求項4記載の光電変換装置の製造方法。
The etching process in the step 1 has a gap on the side that can discharge the etching process solution to the outside and does not discharge the crystalline semiconductor particles to the outside, and the etching process solution is continuously supplied. In a container,
The crystalline semiconductor particles are processed while the crystalline semiconductor particles are pressed against the sides by the centrifugal force generated by rotating the container, and the etching solution supplied into the container is continuously discharged from the gap. The manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus of Claim 4 which was made to do.
前記工程1において得られた前記結晶半導体粒子を導電性基板の一主面に押圧して接合する工程2をさらに含む請求項1乃至5のいずれか記載の光電変換装置の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising a step 2 of pressing and bonding the crystalline semiconductor particles obtained in the step 1 to one main surface of a conductive substrate.
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KR101382631B1 (en) 2013-04-11 2014-04-14 (주)울텍 Texturing method for solar cell substrate and the solar cell substrate using the method

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