JP2011049484A - 太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子の製造装置 - Google Patents
太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子の製造装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】第1導電型を有する半導体基板1と、前記第1導電型と異なる第2導電型を有し、半導体基板1上の一部に形成された半導体層2と、該半導体層2上に配置された第1電極3と、半導体基板1上の半導体層2の非形成領域に配置された第2電極4と、を備えた太陽電池素子の製造方法であって、第1電極3及び第2電極4の少なくとも一方の形状を認識し、該形状の情報を取得する認識工程と、前記情報に基づき半導体層2を除去する部分を決定し、半導体層2の一部を除去する除去工程とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図3
Description
太陽電池素子Xは、図1及び図2に示すように、主として太陽光を受光する受光面1a及び該受光面1aの裏側に相当する裏面1bを有する半導体基板1と、半導体基板1上に形成された半導体層2と、貫通孔3と、第1電極4と、第2電極5と、を備えている。
次に、太陽電池素子の製造方法の一例について説明する。
まず、半導体基板1として、例えば、1×1015atoms/cm3〜1×1017atoms/cm3程度ドープされたP型のシリコン基板を準備する。このようなシリコン基板は、シリコンインゴットから切り出された単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板から成り、その大きさは例えば、15cm〜20cm角程度の矩形状で、厚みは300〜150μm程度である。なお、シリコン基板の切り出し(スライス)に伴う基板表層部の機械的ダメージ層や汚染層を除去するために、この基板の受光面側及び裏面側の表層部をNaOHやKOH、あるいはフッ酸と硝酸の混合液などでそれぞれ10〜20μm程度エッチングし、その後、純水などで洗浄する。このエッチングにより半導体基板1の受光面側に、光反射率の低減を効果的に行うための凹凸構造を形成することができる。
次に、半導体基板1の受光面1aから裏面1bに向かって貫通する貫通孔3を形成する。貫通孔3は、例えば、機械的ドリル、ウォータージェット或いはレーザ装置等を用いて、半導体基板1の裏面側から受光面側に向けて形成される。貫通孔3は一定のピッチで複数形成され、貫通孔3の直径は50μm以上300μm以下であればよく、受光面側と裏面側の開口部の直径が異なってもよい。
次に、半導体基板1に第一半導体層2a、第二半導体層2b及び第三半導体層2cを形成する。このような半導体層を形成するためのN型化ドーピング元素としては、P(リン)を用い、シート抵抗が60〜300Ω/□程度のN+型とする。これによって上述のP型バルク領域との間にPN接合部が形成される。なお、第一半導体層2a、第二半導体層2b及び第三半導体層2cは、POCl3(オキシ塩化リン)を拡散源とした気相熱拡散法を用いれば半導体基板1の両面および貫通孔3内壁に、同時に各半導体層を形成することができる。
次に、第一半導体層2aの上に、反射防止膜7を形成する。反射防止膜7は、例えば、PECVD法、蒸着法またはスパッタ法などを用いて第一半導体層2aの上に厚みが500〜1200Å程度の窒化シリコン膜を形成することによって得ることができる。
高濃度ドープ層6は、B(ボロン)やAl(アルミニウム)等の不純物元素を1×1018〜5×1021atoms/cm3程度の濃度で半導体基板1にドープすることによって形成する。このような高濃度ドープ層6は、集電電極5aとの間でオーミックコンタクトが可能なP+型層となる。なお、不純物元素としてアルミニウムを用いる場合は、例えば、アルミニウム粉末と有機ビヒクル等からなるアルミニウムペーストを印刷法で塗布した後、温度700〜850℃程度で熱処理(焼成)してアルミニウムを半導体基板1に向けて拡散すればよい。この場合、アルミニウムペースト印刷面だけに所望の拡散領域を形成できる。また、焼成後のアルミニウムは、除去せずにそのまま集電電極5aとして利用することもできる。
次に、半導体基板1に表面電極4a及び貫通電極4bを形成する。これらの電極は、半導体基板1の受光面1aに、銀等からなる導電性ペーストをスクリーン印刷法等による塗布法を用いて、所望のパターン形状となるように塗布する。このとき、貫通孔3内にも導電性ペーストを充填してもよい。次いで、導電性ペーストを焼成し、表面電極4a及び貫通電極4bを形成する。ここで、導電性ペーストが銀を主成分とする材料であれば、最高温度500〜850℃で数十秒〜数十分程度焼成すればよい。
次に、PN分離の方法について説明する。本実施形態では、半導体基板1の裏面電極4c(第1電極)及び集電電極5a(第2電極)又は出力取出電極5b(第2電極)の少なくとも一方の電極パターン形状を認識し、該形状の情報を取得する認識工程と、前記情報に基づき半導体層2を除去する部分を決定し、半導体層2の一部を除去する除去工程を備えている。このようなPN分離行程について、本発明の太陽電池素子の製造装置の実施形態を参照しつつ説明する。
1;半導体基板
2;半導体層
2a;第一半導体層
2b;第二半導体層
2c;第三半導体層
3;貫通孔
4;第1電極
4a;表面電極
4b;貫通電極
4c;裏面電極
5;第2電極
5a;集電電極
5b; 出力取出電極
6;高濃度ドープ層
7;反射防止膜
8;溝
10、10’;太陽電池素子の製造装置
11;撮像部
12;カメラ
13;カメラ制御部
14;レーザ発振部
15;レーザ制御部
16;ミラー
17;ミラー制御部
18;レンズ
19;載置台
20;情報処理部
21;加工部
22;ブラスト装置
23;載置台駆動部
24;制御部
Claims (7)
- 第1導電型を有する半導体基板と、前記第1導電型と異なる第2導電型を有し、前記半導体基板上の一部に形成された半導体層と、該半導体層上に配置された第1電極と、前記半導体基板上の前記半導体層の非形成領域に配置された第2電極と、を備えた太陽電池素子の製造方法であって、
前記第1電極及び前記第2電極の少なくとも一方の形状を認識し、該形状の情報を取得する認識工程と、前記情報に基づき前記半導体層を除去する部分を決定し、前記半導体層の一部を除去する除去工程とを備えた太陽電池素子の製造方法。 - 前記認識工程は、前記第1電極及び前記第2電極の少なくとも一方の形状を撮像して行う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。
- 前記除去工程は、レーザ加工、サンドブラスト加工、エッチング加工またはダイシング加工であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記半導体基板はシリコン基板であり、
前記除去工程は、YVO4レーザによるレーザ加工であることを特徴とする請求項3に記載の太陽電池素子の製造方法。 - 第1導電型を有する半導体基板と、前記第1導電型と異なる第2導電型を有し、前記半導体基板上の一部に形成された半導体層と、該半導体層上に配置された第1電極と、前記半導体基板上の前記半導体層の非形成領域に配置された第2電極と、を備えた太陽電池素子の製造装置であって、
前記第1電極及び前記第2電極の少なくとも一方の形状を認識し、該形状の情報を取得する撮像部と、
前記情報に基づき、前記半導体層を除去する部分を決定し、前記半導体層の一部を除去する加工部と、を備えた太陽電池素子の製造装置。 - 前記加工部は、レーザ装置、サンドブラスト装置、エッチング装置またはダイシング装置であ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装置。
- 前記加工部は、前記半導体基板が配置される載置面を有する載置台をさらに備え、
前記載置台は、前記半導体基板を前記撮像部の直下に、順次、搬送する可動機構を有することを特徴とする請求項6に記載の太陽電池素子の製造装置。
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