JP2011119341A - Method of forming diffusion-preventive mask, and method of manufacturing solar cell using the same - Google Patents

Method of forming diffusion-preventive mask, and method of manufacturing solar cell using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a diffusion-preventive mask that can reduce manufacturing costs while suppressing generation of diffusion unevenness, and to provide a method of manufacturing a solar cell using the same. <P>SOLUTION: The method of forming the diffusion-preventive mask includes a process of forming a mask layer 2 to serve as the diffusion-preventive mask by coating a substrate 1 with mask ink containing a silicon compound by using an ink jet method and a process of baking the substrate 1 including the mask layer 2. A thickness of the mask layer 2 in a first region 5b is larger than a mask-property securing minimum film thickness which is a minimum film thickness needed for the mask layer 2 to function as a dopant diffusion preventive mask, and a thickness of the mask layer 2 in a second region 5b is smaller than a crack resistance film thickness which is a maximum film thickness at which the mask layer 2 does not crack in a state of diffusion temperature of a dopant, the mask layer 2 being formed thicker in the second region 5a than in the first region 5b. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、拡散防止マスクの形成方法およびそれを用いた太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for forming a diffusion prevention mask and a method for manufacturing a solar cell using the same.

基板上にpn接合を形成する方法として、p型材料またはn型材料を基板に拡散させるドーピング技術が、太陽電池分野を含む半導体分野に広く適用されている。また、上記技術に合わせて、p型材料およびn型材料のドープ領域を所定のパターンに形成するために、ドープ不要な領域への材料の拡散を防止する拡散防止マスクの開発が進められている。   As a method for forming a pn junction on a substrate, a doping technique for diffusing a p-type material or an n-type material into the substrate is widely applied to the semiconductor field including the solar cell field. In addition, in order to form the doped regions of the p-type material and the n-type material in a predetermined pattern, development of a diffusion prevention mask for preventing the material from diffusing into a region that does not require doping is in progress. .

ドープ領域をパターン状に形成した太陽電池を開示した先行文献として、特許文献1がある。特許文献1に記載された太陽電池は、受光面には電極が形成されず、裏面のみにn型電極およびp型電極が形成された裏面電極型太陽電池である。裏面電極型太陽電池においては、太陽電池の裏面側の半導体基板にn型およびp型ドープ領域がパターン状に形成されている。   Patent Document 1 is a prior art document disclosing a solar cell in which a doped region is formed in a pattern. The solar cell described in Patent Document 1 is a back electrode type solar cell in which no electrode is formed on the light receiving surface and an n-type electrode and a p-type electrode are formed only on the back surface. In a back electrode type solar cell, n-type and p-type doped regions are formed in a pattern on a semiconductor substrate on the back side of the solar cell.

図6は、裏面電極型太陽電池の一例を模式的に示す断面図である。図6において、矢印で示した側を裏面とする。図6に示すように、半導体基板であるシリコン基板21の裏面側の内部にはp型拡散層24とn型拡散層25とが交互に形成されている。シリコン基板21の裏面側の上面には、パッシベーション膜28が形成されており、これによりキャリアの再結合が抑制されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of the back electrode type solar cell. In FIG. 6, the side indicated by the arrow is the back surface. As shown in FIG. 6, p-type diffusion layers 24 and n-type diffusion layers 25 are alternately formed in the back surface side of a silicon substrate 21 that is a semiconductor substrate. A passivation film 28 is formed on the upper surface on the back surface side of the silicon substrate 21, thereby suppressing carrier recombination.

パッシベーション膜28には、p型拡散層24の上方およびn型拡散層25の上方にコンタクトホールが形成されている。パッシベーション膜28の上面およびコンタクトホールの内部に裏面電極が形成されている。裏面電極は、p型拡散層24に電気的に接続されたp型電極30およびn型拡散層25に電気的に接続されたn型電極31から構成されている。   Contact holes are formed in the passivation film 28 above the p-type diffusion layer 24 and above the n-type diffusion layer 25. A back electrode is formed on the top surface of the passivation film 28 and inside the contact hole. The back electrode includes a p-type electrode 30 electrically connected to the p-type diffusion layer 24 and an n-type electrode 31 electrically connected to the n-type diffusion layer 25.

拡散防止マスクは、p型拡散層24およびn型拡散層25を形成する際に使用され、あらかじめ拡散させない領域に拡散防止マスク層を形成しておき、材料が不要な領域に拡散しないようする役割を担っている。   The diffusion prevention mask is used when the p-type diffusion layer 24 and the n-type diffusion layer 25 are formed. The diffusion prevention mask layer is formed in a region that is not diffused in advance so that the material does not diffuse into an unnecessary region. Is responsible.

従来、拡散防止マスク層は、フォトリソグラフィ法によって形成されていた。たとえば、n型拡散層を形成する場合、まず、シリコン基板21の裏面の全面にシリコン酸化膜が形成される。シリコン酸化膜の上面に、パッシベーション膜28としてシリコン窒化膜が形成される。その後、露光、現像、エッチング処理が順次行なわれて、n型拡散層25が形成される部分に対応するパッシベーション膜28の一部が除去される。最後に、リンなどのn型ドーパントを含むガスがこの除去部分を通じて露出されたシリコン基板21上に拡散されることにより、n型拡散層25が形成される。   Conventionally, the diffusion prevention mask layer has been formed by photolithography. For example, when forming an n-type diffusion layer, a silicon oxide film is first formed on the entire back surface of the silicon substrate 21. A silicon nitride film is formed as a passivation film 28 on the upper surface of the silicon oxide film. Thereafter, exposure, development, and etching are sequentially performed, and a portion of the passivation film 28 corresponding to the portion where the n-type diffusion layer 25 is formed is removed. Finally, an n-type diffusion layer 25 is formed by diffusing a gas containing an n-type dopant such as phosphorus on the silicon substrate 21 exposed through the removed portion.

しかしながら、上記の製造方法においては、製造コストが高くなるため、コスト削減の観点から、廉価なパターニング方法が求められていた。   However, in the above manufacturing method, since the manufacturing cost is high, an inexpensive patterning method has been demanded from the viewpoint of cost reduction.

他のパターニング方法としては、一般的に、インクジェット法、印刷法などの各種溶液プロセスがある。溶液プロセスを利用した太陽電池の製法を開示した先行文献として、特許文献2がある。特許文献2に記載された太陽電池の製法においては、スクリーン印刷またはディスペンサーノズルによる塗布によってマスクが形成される。マスク溶液としては、SiO2ゾル−ゲルペーストが用いらる。 Other patterning methods generally include various solution processes such as an inkjet method and a printing method. Patent Document 2 is a prior art document that discloses a method for manufacturing a solar cell using a solution process. In the manufacturing method of the solar cell described in Patent Document 2, a mask is formed by screen printing or application by a dispenser nozzle. As the mask solution, SiO 2 sol-gel paste is used.

また、インクジェット法を用いた太陽電池素子の製造方法を開示した先行文献として、特許文献3がある。特許文献3に記載された太陽電池素子の製造方法においては、環状のマスク層をインクジェット法を用いて形成した後、ドーパント層が形成される。   Patent Document 3 is a prior art document disclosing a method for manufacturing a solar cell element using an ink jet method. In the method for manufacturing a solar cell element described in Patent Document 3, a dopant layer is formed after an annular mask layer is formed using an inkjet method.

特開2003−298078号公報JP 2003-298078 A 特開平11−97726号公報JP 11-97726 A 特開2003−338632号公報JP 2003-338632 A

特許文献2に記載された太陽電池の製法においては、スクリーン印刷またはディスペンサーノズルによる塗布によってマスキングを行なっている。しかしながら、スクリーン印刷においては、スクリーン版によって印刷パターンが固定されている。そのため、パターンの形状に合わせてスクリーン版を形成する必要があり、結果的に製造コストが高くなる。   In the manufacturing method of the solar cell described in Patent Document 2, masking is performed by screen printing or application by a dispenser nozzle. However, in screen printing, a printing pattern is fixed by a screen plate. Therefore, it is necessary to form a screen plate in accordance with the pattern shape, resulting in an increase in manufacturing cost.

ディスペンサーノズルによる塗布においては、マスクパターンの幅がノズル幅によって決まるため、マスクパターンの幅を変更することができず、不必要な領域にマスク溶液が塗布されることがある。   In application by a dispenser nozzle, since the width of the mask pattern is determined by the nozzle width, the width of the mask pattern cannot be changed, and the mask solution may be applied to unnecessary areas.

上記の方法はいずれも、比較的高粘度のインクを用いたパターン形成方法であるが、高粘度のマスク溶液を用いて薄いマスク層を形成することは困難である。また、形成されたマスク層の膜厚が厚い場合、焼成時にマスクにクラックが発生することによる太陽電池の特性の劣化、エッチングによるマスク層の除去の長時間化、および、歩留まり低下による製造コストの増大などの問題が発生する。   Each of the above methods is a pattern forming method using a relatively high viscosity ink, but it is difficult to form a thin mask layer using a high viscosity mask solution. In addition, when the thickness of the formed mask layer is large, the degradation of the solar cell characteristics due to the generation of cracks in the mask during firing, the longer removal of the mask layer by etching, and the production cost due to the decrease in yield Problems such as increase occur.

特許文献3に記載されたインクジェット法を利用する方法においては、上述の問題点を解決することができるが、形成すべきマスク形状について考慮されていない。マスク形状によっては、n型拡散層およびp型拡散層を所望の領域に形成することができない。   In the method using the ink jet method described in Patent Document 3, the above-described problems can be solved, but the mask shape to be formed is not considered. Depending on the mask shape, the n-type diffusion layer and the p-type diffusion layer cannot be formed in a desired region.

図7(A)は、従来のインクジェット法により基板上に拡散防止マスクを形成した状態を模式的に示す断面図であり、(B)は、拡散層を形成した状態を模式的に示す断面図である。図7(A)に示すように、シリコン基板41の上面にマスク層42が形成される。その状態において、ドーパント43を気相拡散させる。従来のインクジェット法を用いて、均一な膜厚を有するマスク層42を形成しようとする場合、図7(A)に示すように、中央部部分は一定以上の膜厚で形成され、端部部分は中央部部分の膜厚よりも小さくなるように形成される。   FIG. 7A is a cross-sectional view schematically showing a state in which a diffusion prevention mask is formed on a substrate by a conventional ink jet method, and FIG. 7B is a cross-sectional view schematically showing a state in which a diffusion layer is formed. It is. As shown in FIG. 7A, a mask layer 42 is formed on the upper surface of the silicon substrate 41. In this state, the dopant 43 is diffused in the gas phase. When the conventional ink jet method is used to form a mask layer 42 having a uniform film thickness, as shown in FIG. 7A, the central portion is formed with a certain thickness or more, and the end portion Is formed to be smaller than the film thickness of the central portion.

一般に、拡散防止マスクは、ある程度以上の膜厚を有することにより、拡散防止性能を発揮することができる。図7(B)に示すように、マスク層42の端部部分45は薄くなっているため、ドーパントがマスク層42の下部に回りこみやすく拡散防止性能が低い。そのため、マスク層42の端部部分45において膜厚方向および基板水平方向のそれぞれに拡散ムラが発生するため、所望の領域にのみ拡散層を形成することができない。その結果、一部のp型拡散層とn型拡散層とがショートすることにより、太陽電池の特性が低下していた。   Generally, a diffusion prevention mask can exhibit diffusion prevention performance by having a film thickness of a certain level or more. As shown in FIG. 7B, since the end portion 45 of the mask layer 42 is thin, the dopant is likely to wrap around the lower portion of the mask layer 42, and the diffusion preventing performance is low. Therefore, uneven diffusion occurs in the end portion 45 of the mask layer 42 in each of the film thickness direction and the substrate horizontal direction, so that the diffusion layer cannot be formed only in a desired region. As a result, some p-type diffusion layers and n-type diffusion layers are short-circuited, so that the characteristics of the solar cell are deteriorated.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、全体的に一定の厚さ以上の厚さを有する拡散防止マスクを簡易に形成することにより、拡散ムラの発生を抑制しつつ、製造コストを低減することができる、拡散防止マスクの形成方法およびそれを用いた太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and by simply forming a diffusion prevention mask having a thickness of a certain thickness or more as a whole, while suppressing the occurrence of uneven diffusion, An object of the present invention is to provide a method for forming a diffusion prevention mask and a method for manufacturing a solar cell using the same, which can reduce the manufacturing cost.

本発明に基づく拡散防止マスクの形成方法は、基板上にドーパント拡散防止用マスクを形成する方法である。拡散防止マスクの形成方法は、インクジェット法を用いて、基板上にシリコン化合物を含むマスクインクを塗布することにより、拡散防止マスクとなるマスク層を形成する工程と、マスク層を含む基板を焼成する工程とを備えている。焼成後のマスク層は、平面的に見て、中央部分に位置する第1領域およびこの第1領域を取囲む端部部分に位置する第2領域を含む。第1領域におけるマスク層の厚さは、マスク層がドーパント拡散防止用マスクとして機能するために必要な最低膜厚であるマスク性確保最低膜厚より大きく、第2領域におけるマスク層の厚さは、ドーパントの拡散温度の状態におけるマスク層にクラックが発生しない最大膜厚である耐クラック膜厚より小さく、かつ、マスク層は第2領域において第1領域より厚くなるように形成される。   The method for forming a diffusion preventing mask according to the present invention is a method for forming a dopant diffusion preventing mask on a substrate. The diffusion prevention mask is formed by applying a mask ink containing a silicon compound on a substrate by using an inkjet method to form a mask layer serving as a diffusion prevention mask, and firing the substrate containing the mask layer. Process. The mask layer after firing includes a first region located in the central portion and a second region located in the end portion surrounding the first region as viewed in a plan view. The thickness of the mask layer in the first region is larger than the minimum masking ensuring minimum film thickness that is the minimum film thickness necessary for the mask layer to function as a dopant diffusion preventing mask, and the thickness of the mask layer in the second region is The mask layer is formed to be smaller than the crack-resistant film thickness, which is the maximum film thickness at which cracks do not occur in the dopant diffusion temperature state, and to be thicker than the first region in the second region.

上記の拡散防止マスクの形成方法においては、第2領域において耐クラック膜厚より薄く、第1領域においてマスク性確保最低膜厚より厚く、かつ、第2領域において第1領域より厚くなるようにマスク層を形成することにより、全体的に一定の厚さ以上の厚さを有する拡散防止マスクを形成することができる。それにより、拡散防止マスクの性能が向上され、拡散ムラが発生することを抑制することができる。また、インクジェット法を用いて簡易に拡散防止マスクを形成することにより、製造コストを低減することができる。   In the above diffusion prevention mask forming method, the mask is formed so as to be thinner than the crack-resistant film thickness in the second region, thicker than the minimum masking ensuring film thickness in the first region, and thicker than the first region in the second region. By forming the layer, it is possible to form a diffusion prevention mask having a thickness of a certain thickness or more as a whole. Thereby, the performance of the diffusion preventing mask is improved, and the occurrence of uneven diffusion can be suppressed. In addition, the manufacturing cost can be reduced by simply forming a diffusion prevention mask using an inkjet method.

好ましくは、マスクインクが沸点の異なる少なくとも2種以上の溶媒を含む。このようにした場合、基板を焼成した際に、低沸点の溶媒を先に揮発させることにより膜の粘度を上昇させて所望の膜形状を維持した状態で、高沸点の溶媒を揮発させることにより所望の形状を有するマスクを形成することができる。   Preferably, the mask ink contains at least two kinds of solvents having different boiling points. In this case, when the substrate is baked, the low boiling point solvent is volatilized first to increase the viscosity of the film and maintain the desired film shape while volatilizing the high boiling point solvent. A mask having a desired shape can be formed.

好ましくは、マスクインクは、一般式R1 4-nSi(OR2)n(式中R1,R2は、炭素数1から10のいずれかの炭化水素基または芳香族炭化水素基であり、nは2から4のいずれかの整数である)で表わされる1種類以上のアルコキシシランを加水分解重合させたシロキサン化合物と、沸点が150℃以下である第1溶媒と、該第1溶媒より沸点および粘度が高い第2溶媒とを含む。また、マスクインクの粘度は、1mPa・s以上30mPa・s以下である。 Preferably, the mask ink has the general formula R 14 -n Si (OR 2 ) n (wherein R 1 and R 2 are any hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms). , N is an integer of any one of 2 to 4), a siloxane compound obtained by hydrolytic polymerization of one or more alkoxysilanes, a first solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower, and the first solvent And a second solvent having a high boiling point and viscosity. The viscosity of the mask ink is 1 mPa · s or more and 30 mPa · s or less.

このようにした場合、インクジェット法を用いてマスク層を形成する際に、マスクインクが適度な粘性を有するため、精度良くマスクインクを吐出することができる。また、マスクインクが上記のシリコン化合物を含むことにより、マスク層の高温下における耐久性を向上させるとともに、マスク層を除去する際に容易に除去することが可能となる。   In this case, when the mask layer is formed using the ink jet method, the mask ink has an appropriate viscosity, so that the mask ink can be discharged with high accuracy. Further, when the mask ink contains the above-described silicon compound, the durability of the mask layer at a high temperature can be improved, and it can be easily removed when the mask layer is removed.

好ましくは、第1溶媒は、沸点が150℃以下、かつ、粘度が30mPa・s以下であり、第2溶媒は、沸点が150℃以上250℃以下、かつ、粘度が30mPa・s以上である。このようにした場合、第1領域および第2領域におけるマスク層の膜厚を、マスクの拡散防止性能を維持しつつ、焼成時にマスクにクラックが発生することを防止することができる範囲に調節することができる。   Preferably, the first solvent has a boiling point of 150 ° C. or less and a viscosity of 30 mPa · s or less, and the second solvent has a boiling point of 150 ° C. or more and 250 ° C. or less and a viscosity of 30 mPa · s or more. In this case, the film thickness of the mask layer in the first region and the second region is adjusted to a range in which cracks can be prevented from occurring in the mask during firing while maintaining the mask diffusion preventing performance. be able to.

好ましくは、マスクインクにおける、シロキサン化合物の比率が10重量%以上25重量%以下であり、かつ、前記第1溶媒の比率が5重量%以上25重量%以下である。このようにした場合、第1領域および第2領域におけるマスク層の膜厚を、マスクの拡散防止性能を維持しつつ、焼成時にマスクにクラックが発生することを防止することができる範囲に調節することができる。   Preferably, the ratio of the siloxane compound in the mask ink is 10 wt% or more and 25 wt% or less, and the ratio of the first solvent is 5 wt% or more and 25 wt% or less. In this case, the film thickness of the mask layer in the first region and the second region is adjusted to a range in which cracks can be prevented from occurring in the mask during firing while maintaining the mask diffusion preventing performance. be able to.

好ましくは、マスクインクがテトラエトキシシランを加水分解重合させたシロキサン化合物であり、第1領域におけるマスク層の厚さが0.4μm以上であり、かつ、第2領域におけるマスク層の厚さが1.0μm以下である。このようにした場合、ドーパントの拡散を防止するために必要な厚さを全体にわたって有する拡散防止マスクを形成することができる。また、拡散防止マスクが厚くなり過ぎないようにすることにより、焼成時にマスク層にクラックが発生することを防止するととともに、拡散防止マスクの除去に要する時間が長くなることを抑制することができる。   Preferably, the mask ink is a siloxane compound obtained by hydrolyzing tetraethoxysilane, the thickness of the mask layer in the first region is 0.4 μm or more, and the thickness of the mask layer in the second region is 1 0.0 μm or less. In this case, it is possible to form a diffusion preventing mask having a thickness necessary for preventing the diffusion of the dopant throughout. Further, by preventing the diffusion prevention mask from becoming too thick, it is possible to prevent cracks from being generated in the mask layer during firing, and to suppress an increase in the time required to remove the diffusion prevention mask.

好ましくは、マスク層を形成する工程において、基板を加熱して40℃以上80℃以下にする。このようにした場合、マスク層の端面が基板の上面から急激に立ち上がるようにマスク層を形成することができる。その結果、拡散領域の形成精度を向上させることができる。   Preferably, in the step of forming the mask layer, the substrate is heated to 40 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. In this case, the mask layer can be formed such that the end face of the mask layer rises rapidly from the upper surface of the substrate. As a result, the formation accuracy of the diffusion region can be improved.

好ましくは、マスク層を形成する工程において、塗布したマスクインクを乾燥させる時間をはさんで複数回に分けて前記マスクインクを塗布する。このようにした場合、隣接するマスクが接近している場合に、このマスクが互いに影響しあって所望の形状に形成することができなくなることを防止することができる。具体的には、影響を及ぼさない程度離れたマスク層を形成し、そのマスク層が乾燥した後、そのマスク層に接近した別のマスク層を形成する。その結果、それぞれのマスク層を所望の形状に精度良く形成することができる。   Preferably, in the step of forming the mask layer, the mask ink is applied in a plurality of times with a time for drying the applied mask ink being interposed. In this case, when adjacent masks are close to each other, it is possible to prevent the masks from affecting each other and being unable to be formed into a desired shape. Specifically, a mask layer separated so as not to have an influence is formed, and after the mask layer is dried, another mask layer close to the mask layer is formed. As a result, each mask layer can be accurately formed in a desired shape.

本発明に基づく太陽電池の製造方法は、少なくとも、基板表面の一部の領域に、上記のいずれかに記載の拡散防止マスクの形成方法を用いて拡散防止マスクを形成する工程を含む。上記の太陽電池の製造方法においては、基板上に所望の拡散領域を精度良く形成することができるため、太陽電池の特性を向上することができる。   The manufacturing method of the solar cell based on this invention includes the process of forming a diffusion prevention mask in the partial area | region of a substrate surface at least using the formation method of the diffusion prevention mask in any one of said. In the above solar cell manufacturing method, since a desired diffusion region can be formed on the substrate with high accuracy, the characteristics of the solar cell can be improved.

本発明に基づく太陽電池の製造方法は、基板上に形成した拡散防止マスクを用いる太陽電池の製造方法である。太陽電池の製造方法は、基板表面の一の領域に、上記のいずれかに記載の拡散防止マスクの形成方法を用いて第1拡散防止マスクを形成する工程と、第1拡散防止マスクが形成されていない部分の基板表面にn型ドーパントを拡散させることにより、n型拡散層を形成する工程と、第1拡散防止マスクを除去する工程とを備えている。また、太陽電池の製造方法は、基板表面の他の領域に、上記のいずれかに記載の拡散防止マスクの形成方法を用いて第2拡散防止マスクを形成する工程と、第2拡散防止マスクが形成されていない部分の基板表面にp型ドーパントを拡散させることにより、p型拡散層を形成する工程と、第2拡散防止マスクを除去する工程とを備えている。さらに、太陽電池の製造方法は、n型拡散層およびp型拡散層が形成された基板の表面に、コンタクトホールが設けられたパッシベーション膜を形成する工程と、パッシベーション膜の上部およびコンタクトホール内に、n型拡散層に電気的に接続されるn型電極およびp型拡散層に電気的に接続されるp型電極からなる裏面電極を形成する工程とを備えている。   The manufacturing method of the solar cell based on this invention is a manufacturing method of the solar cell using the diffusion prevention mask formed on the board | substrate. In the method of manufacturing a solar cell, a step of forming a first diffusion prevention mask using one of the above-described diffusion prevention mask formation methods and a first diffusion prevention mask are formed in one region of a substrate surface. A step of forming an n-type diffusion layer by diffusing an n-type dopant on a portion of the substrate surface that is not formed and a step of removing the first diffusion prevention mask are provided. In addition, a method for manufacturing a solar cell includes a step of forming a second diffusion prevention mask on another region of the substrate surface using the diffusion prevention mask forming method described above, and a second diffusion prevention mask. The method includes a step of forming a p-type diffusion layer by diffusing a p-type dopant on a portion of the substrate surface that is not formed, and a step of removing the second diffusion prevention mask. Furthermore, a method for manufacturing a solar cell includes a step of forming a passivation film provided with a contact hole on a surface of a substrate on which an n-type diffusion layer and a p-type diffusion layer are formed, and an upper portion of the passivation film and in the contact hole. Forming a back electrode composed of an n-type electrode electrically connected to the n-type diffusion layer and a p-type electrode electrically connected to the p-type diffusion layer.

上記の太陽電池の製造方法においては、n型拡散層およびp型拡散層を所望のパターンに精度良く形成することができるため、太陽電池の特性を向上することができる。また、インクジェット法を用いて拡散防止マスクを形成するため、太陽電池の製造コストを低減することができる。   In the above solar cell manufacturing method, the n-type diffusion layer and the p-type diffusion layer can be accurately formed in a desired pattern, so that the characteristics of the solar cell can be improved. In addition, since the diffusion prevention mask is formed using the inkjet method, the manufacturing cost of the solar cell can be reduced.

第2領域において耐クラック膜厚より薄く、第1領域においてマスク性確保最低膜厚より厚く、かつ、第2領域において第1領域より厚くなるようにマスク層を形成することにより、全体的に一定の厚さ以上の厚さを有する拡散防止マスクを形成することができる。それにより、拡散防止マスクの性能が向上され、拡散ムラが発生することを抑制することができる。また、インクジェット法を用いて簡易に拡散防止マスクを形成することにより、製造コストを低減することができる。   By forming the mask layer so as to be thinner than the crack-resistant film thickness in the second region, thicker than the minimum mask property ensuring film thickness in the first region, and thicker than the first region in the second region, the entire region is constant. A diffusion prevention mask having a thickness equal to or greater than the thickness can be formed. Thereby, the performance of the diffusion preventing mask is improved, and the occurrence of uneven diffusion can be suppressed. In addition, the manufacturing cost can be reduced by simply forming a diffusion prevention mask using an inkjet method.

(A)は、本発明の一実施形態に係る拡散防止マスクの形成方法により拡散防止マスクが形成された基板を模式的に示す断面図であり、(B)は、基板に拡散層を形成した状態を模式的に示す断面図であり、(C)は、拡散防止マスクが形成された基板の一部を拡大して示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows typically the board | substrate with which the diffusion prevention mask was formed by the formation method of the diffusion prevention mask which concerns on one Embodiment of this invention, (B) formed the diffusion layer in the board | substrate. It is sectional drawing which shows a state typically, (C) is sectional drawing which expands and shows a part of board | substrate with which the diffusion prevention mask was formed. (A)は、基板上にマスクインクを塗布した直後の状態を模式的に示す断面図であり、(B)は、第1溶媒を揮発させた状態を模式的に示す断面図であり、(C)は、第2溶媒を揮発させた状態を模式的に示す断面図である。(A) is a cross-sectional view schematically showing a state immediately after the mask ink is applied on the substrate, and (B) is a cross-sectional view schematically showing a state in which the first solvent is volatilized. C) is a cross-sectional view schematically showing a state in which the second solvent is volatilized. 同実施形態に係る太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solar cell which concerns on the same embodiment. 実施例1において形成したマスク層の形状を計測した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the shape of the mask layer formed in Example 1. FIG. 図4において、マスク層の端部に位置する部分を拡大して示す図である。In FIG. 4, it is a figure which expands and shows the part located in the edge part of a mask layer. 裏面電極型太陽電池の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a back electrode type solar cell typically. (A)は、従来のインクジェット法により基板上に拡散防止マスクを形成した状態を模式的に示す断面図であり、(B)は、拡散層を形成した状態を模式的に示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows typically the state which formed the diffusion prevention mask on the board | substrate by the conventional inkjet method, (B) is sectional drawing which shows typically the state which formed the diffusion layer. .

以下、本発明に基づいた一実施形態における拡散防止マスクの形成方法について図を参照して説明する。   Hereinafter, a method for forming a diffusion prevention mask according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(A)は、本発明の一実施形態に係る拡散防止マスクの形成方法により拡散防止マスクが形成された基板を模式的に示す断面図であり、(B)は、基板に拡散層を形成した状態を模式的に示す断面図であり、(C)は、拡散防止マスクが形成された基板の一部を拡大して示す断面図である。   FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing a substrate on which a diffusion prevention mask is formed by a diffusion prevention mask forming method according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing which shows typically the formed state, (C) is sectional drawing which expands and shows a part of board | substrate with which the diffusion prevention mask was formed.

図1(A)に示すように、本発明の一実施形態に係る拡散防止マスクの形成方法は、シリコン基板1上に拡散防止マスクを形成する方法である。拡散防止マスクとなるマスク層2は、インクジェット法を用いて、基板1上にシリコン化合物を含むマスクインクを塗布することにより形成される。マスク層2を含む基板1を焼成することにより、拡散防止マスクが形成される。この状態の基板1に、ドーパント3を気相拡散させることにより、拡散層を形成する。   As shown in FIG. 1A, a diffusion prevention mask forming method according to an embodiment of the present invention is a method of forming a diffusion prevention mask on a silicon substrate 1. The mask layer 2 serving as a diffusion prevention mask is formed by applying a mask ink containing a silicon compound on the substrate 1 using an ink jet method. A diffusion preventing mask is formed by baking the substrate 1 including the mask layer 2. A diffusion layer is formed by vapor-phase diffusing the dopant 3 on the substrate 1 in this state.

図1(B)に示すように、焼成後のマスク層2には、平面的に見て、中央部分に位置する第1領域5bおよび第1領域5bを取囲む端部部分に位置する第2領域5aが含まれる。本実施形態においては、マスク層2の全幅をLとした場合に、マスク層2の端面から0.1Lだけマスク層2の内側に位置する部分までを第2領域5aと定義する。マスク層2において、第2領域5a以外の部分が第1領域5bである。   As shown in FIG. 1B, the mask layer 2 after firing has a first region 5b located in the central portion and a second portion located in the end portion surrounding the first region 5b in plan view. Region 5a is included. In the present embodiment, when the total width of the mask layer 2 is L, the portion from the end face of the mask layer 2 to a portion located inside the mask layer 2 by 0.1 L is defined as the second region 5a. In the mask layer 2, a portion other than the second region 5a is the first region 5b.

図1(C)に示すように、マスク層2は、第2領域5aにおいて第1領域5bより厚くなるように形成される。ここで、第1領域5bにおいて最も膜厚が薄い箇所の膜厚をT1、第2領域5aにおいて最も膜厚が厚い箇所の膜厚をT2とする。 As shown in FIG. 1C, the mask layer 2 is formed in the second region 5a so as to be thicker than the first region 5b. Here, the most thickness T 1 is the thickness of the thin portion, the most thickness of the film thickness of the thick portion as T 2 in the second region 5a in the first region 5b.

図1(B),(C)に示すように、第2領域5aにおいて第1領域5bより厚くなるようにマスク層2を形成することにより、全体的に一定の厚さ以上の厚さを有する拡散防止マスクを形成することができる。また、T1がマスク性確保最低膜厚より大きく、T2が耐クラック膜厚より小さくなるようにした。ここで、マスク性確保最低膜厚とは、形成した膜がドーパント拡散のマスクとして機能するために必要な最低膜厚である。耐クラック膜厚とは、形成した膜が拡散温度の状態においてクラックが発生しない最大膜厚である。 As shown in FIGS. 1B and 1C, the mask layer 2 is formed in the second region 5a so as to be thicker than the first region 5b, so that the entire thickness has a certain thickness or more. A diffusion prevention mask can be formed. Further, T 1 was set larger than the minimum masking ensuring film thickness, and T 2 was made smaller than the crack resistant film thickness. Here, the minimum film thickness ensuring masking property is the minimum film thickness necessary for the formed film to function as a mask for dopant diffusion. The crack-resistant film thickness is the maximum film thickness at which cracks do not occur when the formed film is at the diffusion temperature.

マスク性確保最低膜厚および耐クラック膜厚は、インク材料の組成または形成後の膜の剛性により決定される。本実施形態においては、マスク性確保最低膜厚は、0.4μm程度となる。耐クラック膜厚は、2μm程度となる。テトラエトキシシラン(TEOS)をマスクインクの原材料として用いた場合は、膜の緻密性が高くなる傾向にあり、耐クラック膜厚が1.0μm程度となる。   The minimum mask property ensuring film thickness and the crack resistant film thickness are determined by the composition of the ink material or the rigidity of the film after formation. In the present embodiment, the minimum film thickness ensuring maskability is about 0.4 μm. The crack-resistant film thickness is about 2 μm. When tetraethoxysilane (TEOS) is used as a raw material for the mask ink, the denseness of the film tends to be high, and the crack resistance film thickness is about 1.0 μm.

このような拡散防止マスクを形成した基板1にドーパント3を気相拡散した場合、拡散防止マスクの下部にドーパント3が回りこむことによる、膜厚方向および基板水平方向のそれぞれに拡散ムラが発生することを抑制することができる。その結果、たとえば、n型拡散層4を所望の領域にのみ形成することができる。すなわち、拡散層の領域をマスク精度に一致させることが可能であり、拡散層の端部を設計どおりに形成することができる。   When the dopant 3 is vapor-phase diffused on the substrate 1 on which such a diffusion prevention mask is formed, diffusion unevenness occurs in the film thickness direction and the substrate horizontal direction due to the dopant 3 wrapping around the diffusion prevention mask. This can be suppressed. As a result, for example, the n-type diffusion layer 4 can be formed only in a desired region. That is, the region of the diffusion layer can be matched with the mask accuracy, and the end of the diffusion layer can be formed as designed.

上記の膜形状を有する拡散防止マスクを得るために、本実施形態においては、マスク形成のために用いるマスクインクが沸点の異なる少なくとも2種以上の溶媒を含んでいる。具体的には、マスクインクとして、少なくともシリコン化合物を含む固形分と、低沸点かつ低粘度の第1溶媒と、高沸点かつ高粘度の第2溶媒とからなるものを用いた。インクジェット印刷直後のマスク層の粘度が低い状態から第1溶媒が揮発させる過程において、膜の端部の膜厚が膜中央部の膜厚よりも大きくなるように膜を形成し、その後、その形状を維持しながら第2溶媒を揮発させることで、本発明の拡散防止マスクを形成することができる。   In order to obtain a diffusion prevention mask having the above-described film shape, in this embodiment, the mask ink used for mask formation contains at least two kinds of solvents having different boiling points. Specifically, the mask ink used was composed of a solid content containing at least a silicon compound, a first solvent having a low boiling point and a low viscosity, and a second solvent having a high boiling point and a high viscosity. In the process of volatilization of the first solvent from the low viscosity of the mask layer immediately after inkjet printing, the film is formed so that the film thickness at the edge of the film is larger than the film thickness at the center of the film, and then the shape The diffusion preventing mask of the present invention can be formed by volatilizing the second solvent while maintaining the above.

図2(A)は、基板上にマスクインクを塗布した直後の状態を模式的に示す断面図であり、(B)は、第1溶媒を揮発させた状態を模式的に示す断面図であり、(C)は、第2溶媒を揮発させた状態を模式的に示す断面図である。   2A is a cross-sectional view schematically showing a state immediately after the mask ink is applied on the substrate, and FIG. 2B is a cross-sectional view schematically showing a state in which the first solvent is volatilized. (C) is a cross-sectional view schematically showing a state in which the second solvent is volatilized.

図2(A)に示すように、基板1の上面にインクジェット法を用いて塗布された直後のマスク層2aは、上に凸状のレンズ形状を有している。マスク層2aは、第1溶媒を含んでいるため粘度が低く、高い流動性を有しており、矢印11で示すようにマスク層2aの中央部から端部に向けての流動が起こる。このとき、第1溶媒12は、マスク層2aの表面から揮発している。   As shown in FIG. 2A, the mask layer 2a immediately after being applied to the upper surface of the substrate 1 using the ink jet method has a convex lens shape. Since the mask layer 2a contains the first solvent, the mask layer 2a has a low viscosity and high fluidity, and as indicated by an arrow 11, a flow occurs from the center to the end of the mask layer 2a. At this time, the first solvent 12 is volatilized from the surface of the mask layer 2a.

よって、マスク層2aにおいては、上記流動性によって、マスク層2aの端部への溶質移動が起こり、端部の膜厚が増加するとともに、第1溶媒が揮発することにより急速に粘度が増加する。   Therefore, in the mask layer 2a, due to the fluidity, solute movement to the end of the mask layer 2a occurs, the thickness of the end increases, and the viscosity rapidly increases as the first solvent volatilizes. .

図2(B)に示すように、第1溶媒12が揮発したマスク層2bは、粘度が非常に高く、溶質の流動性がほとんどない状態である。マスク層2bから第2溶媒13を揮発させることにより、マスク層2bは、その形状をほとんど維持した状態で、さらに粘度が高くなる。   As shown in FIG. 2B, the mask layer 2b in which the first solvent 12 has volatilized is in a state where the viscosity is very high and the fluidity of the solute is hardly present. By volatilizing the second solvent 13 from the mask layer 2b, the viscosity of the mask layer 2b is further increased while maintaining its shape.

図2(C)に示すように、第2溶媒13が揮発した乾燥後のマスク層2cは、図1(B),(C)に示すように第2領域5aにおいて第1領域5bより厚くなるように形成される。   As shown in FIG. 2C, the dried mask layer 2c from which the second solvent 13 has volatilized is thicker than the first region 5b in the second region 5a, as shown in FIGS. 1B and 1C. Formed as follows.

以下、マスクインクについて詳細に説明する。
マスクインクの特性としては、インクジェット法を用いて拡散防止マスクを形成するために、1mPa・s以上30mPa・s以下の粘度を有することが好ましい。また、マスクインクは、20mN/m以上35mN/m以下の表面張力を有することが好ましい。
Hereinafter, the mask ink will be described in detail.
The mask ink preferably has a viscosity of 1 mPa · s or more and 30 mPa · s or less in order to form a diffusion prevention mask using an inkjet method. The mask ink preferably has a surface tension of 20 mN / m or more and 35 mN / m or less.

マスクインクの粘度が1mPa・s未満の場合には、マスクインクの粘度が低いために、インクジェットヘッドから安定してマスクインクを吐出することができない。具体的には、インクジェットヘッドから吐出されたマスクインクの液滴が、ノズル面に対して垂直に噴射されず、多数の微小な液滴に分裂して広がってスプラッシュ状に噴射されやすくなるためである。   When the viscosity of the mask ink is less than 1 mPa · s, the mask ink cannot be stably ejected from the inkjet head because the viscosity of the mask ink is low. Specifically, the mask ink droplets ejected from the inkjet head are not ejected perpendicularly to the nozzle surface, but are split into a large number of minute droplets and spread easily to be splashed. is there.

その結果、マスクインクの粘度が1mPa・s未満の場合には、基板1に対してマスクインクの液滴の付着位置の制御が難しくなり、本来、マスクインクを塗布すべき領域にマスクインクを塗布できない場合がある。この現象が太陽電池の形成過程において発生した場合、マスク不良によって逆方向電流の増大が起こり、太陽電池の特性が低下する。一方、本来、マスクインクを塗布すべきでない領域にマスクインクの液滴が付着する場合がある。この現象が太陽電池の形成過程において発生した場合、拡散層の形成を妨げて太陽電池の発電効率の低下が生じる。   As a result, when the viscosity of the mask ink is less than 1 mPa · s, it becomes difficult to control the position where the mask ink droplets adhere to the substrate 1, and the mask ink is originally applied to the area where the mask ink is to be applied. There are cases where it is impossible. When this phenomenon occurs in the formation process of the solar cell, the reverse current increases due to a mask defect, and the characteristics of the solar cell deteriorate. On the other hand, droplets of the mask ink may adhere to areas where the mask ink should not be applied. When this phenomenon occurs in the process of forming the solar cell, the formation of the diffusion layer is hindered and the power generation efficiency of the solar cell is reduced.

マスクインクの粘度が30mPa・sを超える場合には、マスクインクの粘度が高いために、インクジェットヘッドのノズル詰まりが発生しやすくなる。マスクインクの液滴が吐出されないノズルが発生することにより、本来、マスクインクを塗布すべき領域にマスクインクを塗布できない場合がある。この現象が太陽電池の形成過程において発生した場合、マスク不良によって逆方向電流の増大が起こり、太陽電池の特性が低下する。   When the viscosity of the mask ink exceeds 30 mPa · s, the viscosity of the mask ink is high, so that nozzle clogging of the inkjet head is likely to occur. Due to the occurrence of nozzles that do not eject mask ink droplets, there are cases where mask ink cannot be applied to the area where mask ink is to be applied. When this phenomenon occurs in the formation process of the solar cell, the reverse current increases due to a mask defect, and the characteristics of the solar cell deteriorate.

また、マスクインクは、溶質の重量比率が10重量%以上25重量以下、および、第1溶媒12の重量比率が5重量%以上25重量%以下であることが好ましい。第1溶媒12の粘度は30mPa・s以下、第2溶媒13の粘度は30mPa・s以上、および、第2溶媒13の沸点は150℃以上250℃以下であることが好ましい。   The mask ink preferably has a solute weight ratio of 10 wt% or more and 25 wt% or less, and a weight ratio of the first solvent 12 of 5 wt% or more and 25 wt% or less. It is preferable that the viscosity of the first solvent 12 is 30 mPa · s or less, the viscosity of the second solvent 13 is 30 mPa · s or more, and the boiling point of the second solvent 13 is 150 ° C. or more and 250 ° C. or less.

第1溶媒12の重量比率が5重量%以下である場合、第1溶媒12が完全に揮発した際のマスクインクの粘度上昇量が小さいため、引き続いて溶質移動が起こる。そのため、マスク層2aの端部と中央部との膜厚の差が大きくなりすぎる。その結果、マスク層2aの中央部においてマスク性確保最低膜厚を確保しつつ、耐クラック膜厚をマスク層2aの端部において下回ることが困難になる。   When the weight ratio of the first solvent 12 is 5% by weight or less, since the amount of increase in the viscosity of the mask ink when the first solvent 12 is completely volatilized is small, solute movement continues. Therefore, the difference in film thickness between the end portion and the central portion of the mask layer 2a becomes too large. As a result, it becomes difficult to reduce the crack-resistant film thickness at the end of the mask layer 2a while ensuring the minimum film thickness ensuring maskability at the center of the mask layer 2a.

第1溶媒12の重量比率が25重量%以上である場合、第1溶媒12が揮発した際のマスクインクの粘度増加が速い。そのため、溶質移動がほとんど起こらないため、マスク層2aの端部の膜厚が、中央部の膜厚より厚くならない。また、インクジェットヘッド近傍においてマスクインクの一部が揮発するため、インクジェットヘッドのノズル詰まりが発生しやすく、安定したマスクインクの吐出が困難になる。   When the weight ratio of the first solvent 12 is 25% by weight or more, the viscosity of the mask ink increases rapidly when the first solvent 12 is volatilized. Therefore, since solute movement hardly occurs, the film thickness at the end of the mask layer 2a does not become thicker than the film thickness at the center. In addition, since part of the mask ink volatilizes in the vicinity of the ink jet head, nozzle clogging of the ink jet head is likely to occur, and it becomes difficult to stably discharge the mask ink.

第1溶媒12の沸点を150℃以上にした場合、第1溶媒12の揮発に時間がかかるため、この間に起こる溶質流動によって、マスク層2aの端部と中央部との膜厚の差が大きくなり、上記のマスク性確保最低膜厚および耐クラック膜厚の条件を同時に達成することが困難になる。   When the boiling point of the first solvent 12 is set to 150 ° C. or more, it takes time for the first solvent 12 to volatilize. Therefore, the difference in film thickness between the end portion and the central portion of the mask layer 2a is large due to the solute flow occurring during this time. Thus, it becomes difficult to simultaneously achieve the above conditions for ensuring the mask property minimum film thickness and crack resistance film thickness.

第2溶媒13の沸点を250℃以上にした場合、第1溶媒12の揮発後から第2溶媒13の揮発までの時間が非常に長くなるために、この間に起こる溶質流動によって、マスク層2aの端部と中央部との膜厚の差が大きくなり、上記のマスク性確保最低膜厚および耐クラック膜厚の条件を同時に達成することが困難になる。   When the boiling point of the second solvent 13 is 250 ° C. or higher, the time from the volatilization of the first solvent 12 to the volatilization of the second solvent 13 becomes very long. The difference in film thickness between the end portion and the central portion becomes large, and it becomes difficult to simultaneously achieve the above-described conditions for ensuring the mask property minimum film thickness and crack resistance film thickness.

第2溶媒13の粘度を30mPa・s以下にした場合、第1溶媒12が揮発した際のマスクインクの粘度が小さく、マスクインクの流動性が維持されるため、マスク層2aの端部と中央部との膜厚の差が大きくなり、上記のマスク性確保最低膜厚および耐クラック膜厚の条件を同時に達成することが困難になる。なお、第1溶媒12の粘度を30mPa・s以下としたのは、調合により形成したマスクインクの粘度を1mPa・s以上30mPa・s以下にするためである。   When the viscosity of the second solvent 13 is 30 mPa · s or less, the viscosity of the mask ink when the first solvent 12 volatilizes is small and the fluidity of the mask ink is maintained. Therefore, it becomes difficult to achieve the above conditions for ensuring the minimum masking film thickness and the crack-resistant film thickness at the same time. The reason why the viscosity of the first solvent 12 is set to 30 mPa · s or less is to make the viscosity of the mask ink formed by blending from 1 mPa · s to 30 mPa · s.

溶質の重量比率を10重量%以下にした場合、焼成後のマスク層2cの膜厚が小さく、特に、マスク層2cの中央部の膜厚がマスク性能確保最低膜厚以下となる。そのため、その後の工程においてドーパントを拡散する際に、ドーパントの拡散が不必要な部分にもドーパントが拡散され、マスク性能を発揮させることができない。   When the weight ratio of the solute is 10% by weight or less, the film thickness of the mask layer 2c after baking is small, and in particular, the film thickness at the center of the mask layer 2c is less than the minimum film thickness ensuring the mask performance. For this reason, when the dopant is diffused in the subsequent steps, the dopant is diffused even in a portion where the dopant does not need to be diffused, and the mask performance cannot be exhibited.

溶質の重量比率を25重量%以上にした場合、乾燥後のマスク層2cの膜厚が大きすぎるため、特に、マスク層2cの端部における膜厚が上記の耐クラック膜厚以上となり、当該部分でクラックが発生する。また、溶質の重量比率が25重量%以上である場合、マスクインクの安定性が低く、保存中にマスクインクの粘度の経時変化および溶質の析出などが起こる。   When the weight ratio of the solute is 25% by weight or more, the film thickness of the mask layer 2c after drying is too large. In particular, the film thickness at the end of the mask layer 2c is equal to or greater than the crack resistance film thickness. Cracks occur. When the solute weight ratio is 25% by weight or more, the stability of the mask ink is low, and the viscosity of the mask ink changes with time and the solute is precipitated during storage.

第1溶媒12としては、沸点が150℃以下であり揮発性が高く、粘度が低い、たとえば、メタノール、エタノール、IPA(イソプロピルアルコール)、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールn−メチルエーテル、プロピレングリコールn−メチルエーテルアセテートおよび酢酸プロピルなどを用いることができる。   The first solvent 12 has a boiling point of 150 ° C. or less, high volatility, and low viscosity. For example, methanol, ethanol, IPA (isopropyl alcohol), propylene glycol propyl ether, propylene glycol n-methyl ether, propylene glycol n -Methyl ether acetate and propyl acetate can be used.

第2溶媒13としては、沸点が150℃以上250℃以下であり、かつ、第1溶媒12以上の粘度を有するものであれば特に限定されず、脂肪族または芳香族炭化水素系溶媒、単価または多価アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、含硫黄系溶媒などの溶媒を用いることができる。   The second solvent 13 is not particularly limited as long as it has a boiling point of 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower and has a viscosity of the first solvent 12 or higher, and is an aliphatic or aromatic hydrocarbon solvent, unit price or Solvents such as polyhydric alcohol solvents, ketone solvents, ether solvents, ester solvents, and sulfur-containing solvents can be used.

マスクインクの溶質としては、シリコン化合物を用いた。シリコン化合物を用いることにより、マスク層2cの高温下における耐久性、および、ドーパントなどの拡散後におけるマスク層2cの除去容易性を向上することができる。   A silicon compound was used as the solute of the mask ink. By using the silicon compound, it is possible to improve the durability of the mask layer 2c at a high temperature and the ease of removing the mask layer 2c after the diffusion of the dopant and the like.

具体的には、シリコン化合物として、一般式R1 4-nSi(OR2)nで表される1種類以上のアルコキシシランを加水分解重合させたシロキサン化合物を用いたが、有機系樹脂の末端にシラノール基を含む化合物を用いてもよい。 Specifically, a siloxane compound obtained by hydrolytic polymerization of one or more types of alkoxysilanes represented by the general formula R 14 -n Si (OR 2 ) n was used as the silicon compound. Alternatively, a compound containing a silanol group may be used.

上記のアルコキシシランにおいては、上記一般式中のR1の1価の有機基として、炭素数1から10の有機基が挙げられる。この有機基としては、たとえば、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基などのアルケニル基、フェニル基、トリル基などのアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基などのアラルキル基、または、グリシジル基、グリシジルオキシ基などのエポキシ含有基、アミノ基およびアルキルアミノ基などのアミノ含有基などで置換した基を挙げることができる。 In said alkoxysilane, a C1-C10 organic group is mentioned as a monovalent organic group of R < 1 > in the said general formula. Examples of the organic group include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, an alkenyl group such as a vinyl group, an allyl group, and a propenyl group, an aryl group such as a phenyl group and a tolyl group, a benzyl group, and a phenylethyl group. And groups substituted with an aralkyl group such as, an epoxy-containing group such as a glycidyl group or a glycidyloxy group, or an amino-containing group such as an amino group or an alkylamino group.

上記一般式中のOR2にて示すアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基などのアルコキシ基、ビニロキシ基、2−プロペノキシ基などのアルケノキシ基、フェノキシ基、アセトキシ基などのアシロキシ基、ブタノキシム基などのオキシム基およびアミノ基などを挙げることができる。これらの中で、炭素数が1から5のアルコキシ基が好ましく、特に、加水分解および縮合時の制御の容易性から、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基およびブトキシ基が好ましい。 Examples of the alkoxy group represented by OR 2 in the above general formula include alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, butoxy group, sec-butoxy group, t-butoxy group, vinyloxy group, 2- Examples thereof include alkenoxy groups such as propenoxy group, acyloxy groups such as phenoxy group and acetoxy group, oxime groups such as butanoxime group, and amino groups. Among these, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group, and a butoxy group are particularly preferable because of easy control during hydrolysis and condensation.

シロキサン化合物をポリマー化させる観点から、上記一般式中のnは2から4の整数であることが好ましい。このような化合物の具体例としては、たとえば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラーiso−プロポキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリ−iso−プロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシランおよびジフェニルジエトキシシランなどが挙げられる。   From the viewpoint of polymerizing the siloxane compound, n in the above general formula is preferably an integer of 2 to 4. Specific examples of such compounds include, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetraiso-propoxysilane, tetraphenoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n. -Propoxysilane, methyltri-iso-propoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, Examples include diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, and diphenyldiethoxysilane.

上記一般式で示される化合物は、有機溶媒中において、水および触媒と混合されることにより加水分解および部分縮合され、シロキサンポリマーとなる。この有機溶媒としては、後述する有機溶媒を用いることができる。また、触媒としては、有機酸、無機酸、有機塩基、無機塩基などを用いることができる。   The compound represented by the above general formula is hydrolyzed and partially condensed by mixing with water and a catalyst in an organic solvent to form a siloxane polymer. As this organic solvent, an organic solvent described later can be used. Moreover, as a catalyst, an organic acid, an inorganic acid, an organic base, an inorganic base, etc. can be used.

有機酸としては、たとえば、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキドン酸、ミキミ酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸および酒石酸などを用いることができる。   Examples of organic acids include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, sebacic acid, gallic acid Acid, butyric acid, meritic acid, arachidonic acid, mikimic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfone Acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid and the like can be used.

無機酸としては、たとえば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸およびリン酸などを用いることができる。有機塩基としては、たとえば、メタノールアミン、エタノールアミンなどのアミン系化合物を用いることができる。無機塩基としては、たとえば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウムおよび水酸化カルシウムなどを用いることができる。   Examples of inorganic acids that can be used include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid. As the organic base, for example, amine compounds such as methanolamine and ethanolamine can be used. As the inorganic base, for example, ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide and the like can be used.

また、マスクインクの塗布性の向上のために、マスクインクに界面活性剤を添加してもよい。この界面活性剤としては、たとえば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤および両性界面活性剤などを用いることができる。さらには、シリコーン系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、ポリ(メタ)アクリレート系界面活性剤などを添加してもよい。   Further, a surfactant may be added to the mask ink in order to improve the coating property of the mask ink. As this surfactant, for example, nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants can be used. Furthermore, a silicone-based surfactant, a polyalkylene oxide-based surfactant, a poly (meth) acrylate-based surfactant, or the like may be added.

マスクインクの調製方法としては、たとえば、まず、アルコキシシランを水、触媒およびアルコキシシランを溶解しうるアルコールなどの溶媒を含む溶液に添加して攪拌する。このようにして、加水分解を進行させたのち、必要に応じて、加水分解によって生じたアルコールおよび存在する水の量を調整し、その後、上記溶液に第1溶媒12および第2溶媒13を添加した後、十分に攪拌する。   As a method for preparing the mask ink, for example, first, alkoxysilane is added to a solution containing water, a catalyst, and a solvent such as alcohol capable of dissolving alkoxysilane, and stirred. After proceeding with hydrolysis in this way, the amount of alcohol and water present by hydrolysis are adjusted as necessary, and then the first solvent 12 and the second solvent 13 are added to the solution. Then, stir well.

ここで、添加する触媒の量は、たとえば、加水分解反応の反応溶液中の濃度が、1ppm以上1000ppm以下となるように調整する。水の添加量は、加水分解の進行度、続いて起こる重合反応の進行度を考慮すると、上記一般式で示される化合物全体における加水分解基1モル当たり、1.5モル以上4.0モル以下であることが好ましい。   Here, the amount of the catalyst to be added is adjusted so that, for example, the concentration in the reaction solution of the hydrolysis reaction is 1 ppm or more and 1000 ppm or less. The amount of water added is 1.5 mol or more and 4.0 mol or less per mol of the hydrolysis group in the whole compound represented by the above general formula in consideration of the progress of hydrolysis and the progress of the subsequent polymerization reaction. It is preferable that

加水分解の反応条件は特に制限されるものではないが、反応温度は0℃以上80℃以下であることが好ましく、より好ましくは5℃以上60度以下である。反応時間は0.1時間以上24時間以内である。加水分解によって生じたアルコールおよび存在する水の量の調整方法としては、たとえば、20℃以上100℃以下の温度において、減圧蒸留する。   The reaction conditions for the hydrolysis are not particularly limited, but the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, more preferably 5 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. The reaction time is 0.1 hours or more and 24 hours or less. As a method for adjusting the amount of alcohol and water present by hydrolysis, for example, distillation under reduced pressure at a temperature of 20 ° C. or more and 100 ° C. or less.

本実施形態に係る拡散防止マスクは、上記のマスクインクを用い、インクジェット印刷によってパターンを形成し、所定温度で乾燥させた後、より高温で焼成することにより形成される。乾燥条件は、マスクインクに含まれる溶媒の沸点によって決定され、乾燥温度および乾燥時間は、たとえば、150℃以上250℃以下の温度において2分から30分間乾燥される。焼成条件は、マスクインクに含まれる溶質によって決定され、焼成温度および焼成時間は、たとえば、500℃以上700℃以下の温度において10分から60分間焼成される。   The diffusion prevention mask according to the present embodiment is formed by using the above mask ink, forming a pattern by inkjet printing, drying at a predetermined temperature, and baking at a higher temperature. The drying conditions are determined by the boiling point of the solvent contained in the mask ink, and the drying temperature and drying time are, for example, 2 to 30 minutes at a temperature of 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. The firing conditions are determined by the solute contained in the mask ink, and the firing temperature and firing time are, for example, fired at a temperature of 500 ° C. to 700 ° C. for 10 minutes to 60 minutes.

拡散防止マスクのパターンは、最終的にドーパントなどの拡散を防止させる領域に一致するように、直線状またはドット状などに形成される。拡散防止マスクの端面が基板の上面から急激に立ち上がるように形成されるようにするために、マスクインクを塗布する際に基板が加熱されていることが好ましい。   The pattern of the diffusion preventing mask is formed in a linear shape or a dot shape so as to coincide with a region where diffusion of dopants and the like is finally prevented. In order to form the end face of the diffusion prevention mask so as to rise rapidly from the upper surface of the substrate, it is preferable that the substrate is heated when the mask ink is applied.

基板を40℃以上に加熱することにより、拡散防止マスクの端面が基板の上面から急激に立ち上がるようにすることができる。しかし、基板の温度が高すぎた場合、印刷時にインクジェットヘッドのノズル部が乾燥し、安定的にインクジェット印刷することが困難になる。したがって、基板の加熱温度としては、40℃以上80℃以下にすることが好ましい。   By heating the substrate to 40 ° C. or higher, the end face of the diffusion preventing mask can be rapidly raised from the upper surface of the substrate. However, when the temperature of the substrate is too high, the nozzle portion of the ink jet head dries at the time of printing, making it difficult to stably perform ink jet printing. Accordingly, the heating temperature of the substrate is preferably 40 ° C. or higher and 80 ° C. or lower.

インクジェット印刷を行なう際、1回で描画を完成させてもよいが、吐出した溶媒などによって描画形状が影響を受けるような場合、複数回に分けて描画する方が好ましい。言い換えると、塗布したマスクインクを乾燥させる時間をはさんで複数回に分けてマスクインクを塗布することが好ましい。   When ink jet printing is performed, the drawing may be completed once. However, when the drawing shape is affected by the discharged solvent or the like, it is preferable to draw the drawing in a plurality of times. In other words, it is preferable to apply the mask ink in a plurality of times with the time for drying the applied mask ink being divided.

具体的には、たとえば、基板1の全面に亘って幅0.9mm、間隔0.1mmの直線形状のマスク層を描画する場合、まず、幅0.9mm、間隔1.1mmにて1回目の描画を行なう。一定時間溶媒を乾燥させた後に、1回目の描画パターンに対し、1mmずらして、幅0.9mm、間隔1.1mmにて2回目の描画を行なう。このようにすることにより、基板1の全面に亘って幅0.9mm、間隔0.1mmの直線形状のマスク層を描画することができる。このときの溶媒乾燥時間としては、溶媒の乾燥割合、残存溶媒の影響度および実際の工程にかかる時間に応じて、たとえば、10秒から5分間程度とする。   Specifically, for example, when drawing a linear mask layer having a width of 0.9 mm and an interval of 0.1 mm over the entire surface of the substrate 1, first, the first time at a width of 0.9 mm and an interval of 1.1 mm. Draw. After the solvent is dried for a certain time, the second drawing is performed with a width of 0.9 mm and an interval of 1.1 mm with a shift of 1 mm from the first drawing pattern. By doing so, a linear mask layer having a width of 0.9 mm and an interval of 0.1 mm can be drawn over the entire surface of the substrate 1. The solvent drying time at this time is, for example, about 10 seconds to 5 minutes, depending on the drying rate of the solvent, the degree of influence of the remaining solvent, and the time required for the actual process.

以下、拡散防止マスクの形成方法を用いた太陽電池の製造方法の一例について説明する。なお、本発明の太陽電池の製造方法は下記に限定されず、本発明の拡散防止マスクの形成方法を用いた全般の太陽電池の製造方法に適用される。   Hereinafter, an example of the manufacturing method of the solar cell using the formation method of a diffusion prevention mask is demonstrated. In addition, the manufacturing method of the solar cell of this invention is not limited to the following, It applies to the manufacturing method of the general solar cell using the formation method of the diffusion prevention mask of this invention.

図3は、本実施形態に係る太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。本実施形態に係る太陽電池の製造方法は、インクジェット法を用いて拡散防止マスクを形成する太陽電池の製造方法である。   FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the solar cell according to the present embodiment. The method for manufacturing a solar cell according to this embodiment is a method for manufacturing a solar cell in which a diffusion prevention mask is formed using an inkjet method.

図3(A)に示すように、シリコン基板1の上面に、上述のマスクインクをインクジェット法を用いて、所定の領域に塗布することにより、マスク層2を形成する。そのマスク層2を含む基板1を、焼成する。   As shown in FIG. 3A, the mask layer 2 is formed on the upper surface of the silicon substrate 1 by applying the above-described mask ink to a predetermined region using an inkjet method. The substrate 1 including the mask layer 2 is baked.

ここで、シリコン基板1としては、たとえば、p型またはn型のシリコン結晶からなるシリコン基板が用いられる。シリコン基板1の表面あるいは裏面に、テクスチャ構造と呼ばれる微細な凹凸構造が形成されていてもよい。本実施形態における太陽電池の製造方法のいずれかの工程において、テクスチャ構造を形成するようにしてもよい。   Here, as the silicon substrate 1, for example, a silicon substrate made of p-type or n-type silicon crystal is used. A fine uneven structure called a texture structure may be formed on the front surface or the back surface of the silicon substrate 1. A texture structure may be formed in any step of the method for manufacturing a solar cell in the present embodiment.

図3(B)に示すように、n型ドーパント3をシリコン基板1の表面に拡散させる。n型ドーパント3の拡散方法としては、たとえば、n型ドーパントであるリンを気相拡散し、このときの拡散温度としては、850℃以上とする。その結果、図3(C)に示すように、マスク層2が形成されていない基板1の上面に、n型拡散層4が形成される。次に、図3(D)に示すように、たとえば、所定濃度のフッ酸に基板1を浸漬することにより、マスク層2を除去する。   As shown in FIG. 3B, the n-type dopant 3 is diffused on the surface of the silicon substrate 1. As a method for diffusing the n-type dopant 3, for example, phosphorus, which is an n-type dopant, is vapor-phase diffused, and the diffusion temperature at this time is 850 ° C. or higher. As a result, as shown in FIG. 3C, the n-type diffusion layer 4 is formed on the upper surface of the substrate 1 on which the mask layer 2 is not formed. Next, as shown in FIG. 3D, the mask layer 2 is removed, for example, by immersing the substrate 1 in a predetermined concentration of hydrofluoric acid.

その後、図3(E)を示すように、上述のマスクインクをインクジェット法を用いて、n型拡散層4を覆うように、基板1の上面に塗布することにより、マスク層14を形成する。そのマスク層14を含む基板1を、焼成する。   Thereafter, as shown in FIG. 3E, the mask layer 14 is formed by applying the above-described mask ink to the upper surface of the substrate 1 so as to cover the n-type diffusion layer 4 using an inkjet method. The substrate 1 including the mask layer 14 is fired.

図3(F)を示すように、p型ドーパント6をシリコン基板1の表面に拡散させる。p型ドーパント6の拡散方法としては、たとえば、p型ドーパント6である臭素を気相拡散させる、または、臭素を含む溶液を基板1上に塗布した後、850℃以上の温度で焼成する。その結果、図3(G)に示すように、マスク層14が形成されていない基板1の上面に、p型拡散層7が形成される。次に、図3(H)に示すように、たとえば、所定濃度のフッ酸に基板1を浸漬することにより、マスク層14を除去する。   As shown in FIG. 3F, the p-type dopant 6 is diffused on the surface of the silicon substrate 1. As a method for diffusing the p-type dopant 6, for example, bromine as the p-type dopant 6 is vapor-phase diffused, or a solution containing bromine is applied on the substrate 1 and then baked at a temperature of 850 ° C. or higher. As a result, as shown in FIG. 3G, the p-type diffusion layer 7 is formed on the upper surface of the substrate 1 on which the mask layer 14 is not formed. Next, as shown in FIG. 3H, the mask layer 14 is removed, for example, by immersing the substrate 1 in a predetermined concentration of hydrofluoric acid.

続いて、図3(I)に示すように、基板1の裏面における電子とホールの再結合を抑制することを目的として、熱酸化などの方法を用いることにより、基板1の上面にパッシベーション膜8を形成する。上記のテクスチャ構造をシリコン基板1に形成する場合、たとえば、パッシベーション膜8が形成されている側と反対側の基板1の受光面を、水酸化カリウムとIPAとを含む80℃程度の溶液に浸漬させることによって、その表面に微細な凹凸構造を有するテクスチャ構造を形成することができる。その後、その上面に太陽光の反射防止効果を有する、たとえば、シリコン窒化膜を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 3I, a passivation film 8 is formed on the upper surface of the substrate 1 by using a method such as thermal oxidation for the purpose of suppressing recombination of electrons and holes on the back surface of the substrate 1. Form. When the above texture structure is formed on the silicon substrate 1, for example, the light receiving surface of the substrate 1 opposite to the side on which the passivation film 8 is formed is immersed in a solution of about 80 ° C. containing potassium hydroxide and IPA. By making it, the texture structure which has a fine uneven structure on the surface can be formed. Thereafter, for example, a silicon nitride film having an antireflection effect of sunlight is formed on the upper surface.

図3(J)に示すように、フォトエッチング法などを用いて、パッシベーション膜8におけるn型拡散層4およびp型拡散層7の上方の位置にコンタクトホールを形成することにより、パッシベーション膜8をドット状またはライン状などの形状にパターニングする。   As shown in FIG. 3 (J), the passivation film 8 is formed by forming a contact hole at a position above the n-type diffusion layer 4 and the p-type diffusion layer 7 in the passivation film 8 using a photoetching method or the like. Patterning into a dot or line shape.

次に、図3(K)に示すように、パッシベーション膜8の上面およびコンタクトホールの内部に裏面電極を形成する。裏面電極は、n型拡散層4に電気的に接続されたn型電極9と、p型拡散層7に電気的に接続されたp型電極10とから構成されている。   Next, as shown in FIG. 3K, a back electrode is formed on the upper surface of the passivation film 8 and inside the contact hole. The back electrode includes an n-type electrode 9 electrically connected to the n-type diffusion layer 4 and a p-type electrode 10 electrically connected to the p-type diffusion layer 7.

n型電極9およびp型電極10は、高真空中において電子ビームにより加熱される蒸着法などによって形成することができる。n型電極9およびp型電極10を構成する材料としては、チタン、パラジウムまたは銀などが用いることができる。さらに、これらの電極が形成された基板1を、たとえば、400℃以上500℃以下の温度に加熱することによって、電極と基板1との間にオーミック接触を形成できる。   The n-type electrode 9 and the p-type electrode 10 can be formed by an evaporation method or the like heated by an electron beam in a high vacuum. As a material constituting the n-type electrode 9 and the p-type electrode 10, titanium, palladium, silver, or the like can be used. Furthermore, ohmic contact can be formed between the electrode 1 and the substrate 1 by heating the substrate 1 on which these electrodes are formed, for example, to a temperature of 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.

本実施形態に係る太陽電池の製造方法においては、上記の方法により拡散防止マスクを形成するため、拡散層の形成領域を拡散防止マスクを形成した領域に一致させることが可能となり、拡散層の端部に拡散ムラが発生することを抑制することができる。したがって、従来のように拡散防止マスクの端部においてドーパントが回りこむことにより発生する拡散ムラによって、n型拡散層4とp型拡散層7とがショートすることを防止できるため、高い特性を有する太陽電池を製造することができる。また、インクジェット法を用いて拡散防止マスクを形成するため、太陽電池の製造コストを低減することができる。   In the method for manufacturing a solar cell according to this embodiment, since the diffusion prevention mask is formed by the above method, it is possible to make the formation region of the diffusion layer coincide with the region where the diffusion prevention mask is formed. It is possible to suppress the occurrence of uneven diffusion in the part. Accordingly, the n-type diffusion layer 4 and the p-type diffusion layer 7 can be prevented from being short-circuited due to diffusion unevenness caused by the diffusion of the dopant at the end portion of the diffusion prevention mask as in the prior art. A solar cell can be manufactured. In addition, since the diffusion prevention mask is formed using the inkjet method, the manufacturing cost of the solar cell can be reduced.

なお、本実施形態においては、太陽電池の製造方法について説明したが、本発明の拡散防止マスクの形成方法は、太陽電池分野に限定されず、半導体分野、たとえば半導体層へのイオンドーピングの際の拡散防止マスクの形成など種々の半導体の形成方法に適用できる。   In addition, in this embodiment, although the manufacturing method of the solar cell was demonstrated, the formation method of the spreading | diffusion prevention mask of this invention is not limited to the solar cell field | area, In the semiconductor field | area, for example in the case of ion doping to a semiconductor layer, for example The present invention can be applied to various semiconductor formation methods such as formation of a diffusion prevention mask.

以下、拡散防止マスクにおいて、ドーパントの拡散を防止するために必要なマスク性確保最低膜厚、および、焼成した際に拡散防止マスクにクラックが発生しないための限界である耐クラック膜厚を確認した実験例1について説明する。   Hereinafter, in the diffusion preventing mask, the minimum film thickness required for preventing the dopant from diffusing and the crack resistant film thickness, which is a limit for preventing the diffusion preventing mask from cracking when fired, were confirmed. Experimental example 1 will be described.

実験例1
マスク性確保最低膜厚の評価として、調製したマスクインクを用い、スピンコート法によって、異なる膜厚の製膜サンプルを作製し、VOC(volatile organic compounds)スキャン評価によって算出した。なお、VOCスキャン評価とは、マスクインクを塗布した基板1にドーパント3,6の拡散処理を行なった後、マスク層2,14を除去したサンプルについて、光照射したときに生じる電圧をプローブスキャンすることで、pn接合の形成の有無を確認する方法である。
Experimental example 1
As the evaluation of the minimum film thickness for ensuring the masking property, film preparation samples having different film thicknesses were prepared by the spin coating method using the prepared mask ink, and calculated by VOC (volatile organic compounds) scan evaluation. The VOC scan evaluation is a probe scan of a voltage generated when light is irradiated on a sample from which the mask layers 2 and 14 are removed after the dopants 3 and 6 are diffused on the substrate 1 coated with the mask ink. This is a method for confirming whether or not a pn junction is formed.

拡散防止マスクがマスク性能を有していた場合、起電力が発生するため、膜厚の異なるサンプルについてこの評価を実施することにより、マスク性確保最低膜厚を確認することができる。   When the diffusion preventing mask has mask performance, an electromotive force is generated. Therefore, by performing this evaluation on samples having different film thicknesses, the minimum masking ensuring film thickness can be confirmed.

また、耐クラック膜厚については、調製したマスクインクを用い、スピンコート法によって、異なる膜厚の製膜サンプルを作製し、900℃の温度で30分間焼成した後の拡散防止マスクにおいてクラックの有無を顕微鏡にて確認する方法により算出した。
(サンプル1)
サンプル1を以下のように作製し、マスク性確保最低膜厚および耐クラック膜厚を確認した。第1溶質としてTEOS(テトラエトキシシラン)18gを、第2溶媒としてエタノール17.7gに溶解させた。この溶液中に、触媒として35.5%の塩酸0.1gを溶解させた水3.9gを攪拌下で滴下した。
In addition, regarding the crack-resistant film thickness, using the prepared mask ink, spin-coating methods were used to prepare film-forming samples with different film thicknesses, and the presence or absence of cracks in the diffusion prevention mask after baking for 30 minutes at a temperature of 900 ° C. Was calculated by a method of confirming with a microscope.
(Sample 1)
Sample 1 was prepared as follows, and the minimum film thickness and the crack-resistant film thickness were confirmed. As a first solute, 18 g of TEOS (tetraethoxysilane) was dissolved in 17.7 g of ethanol as a second solvent. In this solution, 3.9 g of water in which 0.1 g of 35.5% hydrochloric acid was dissolved as a catalyst was added dropwise with stirring.

その後、24時間反応させ、シロキサン化合物溶液を得た。続いて、この溶液に、第1溶媒としてヘキシレングリコール22.6gを添加して攪拌した後、ロータリーエバポレータを用いて減圧濃縮し、エタノール22.6g(TEOS加水分解により発生したエタノールを含む)を除去することによりマスクインクを調製した。調製したマスクインクの組成は、溶質濃度(SiO2換算)が12.4重量%、第2溶媒濃度が22重量%であり、粘度は7.7mPa・sであった。サンプル1のマスク性確保最低膜厚は300nmであり、耐クラック膜厚は1μmであった。
(サンプル2)
サンプル2を以下のように作製し、マスク性確保最低膜厚および耐クラック膜厚を確認した。第1溶質としてTEOS19.3gを、調製用溶媒としてエタノール10.7gに溶解させた。この溶液中に、触媒として35.5%の塩酸0.06gを溶解させた水4.18gを攪拌下で滴下した。
Then, it was made to react for 24 hours and the siloxane compound solution was obtained. Subsequently, 22.6 g of hexylene glycol was added to the solution as a first solvent and stirred, and then concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 22.6 g of ethanol (including ethanol generated by TEOS hydrolysis). The mask ink was prepared by removing. The composition of the prepared mask ink had a solute concentration (SiO 2 conversion) of 12.4% by weight, a second solvent concentration of 22% by weight, and a viscosity of 7.7 mPa · s. Sample 1 had a minimum masking film thickness of 300 nm and a crack resistance film thickness of 1 μm.
(Sample 2)
Sample 2 was prepared as follows, and the minimum film thickness and the crack-resistant film thickness were confirmed. As the first solute, 19.3 g of TEOS was dissolved in 10.7 g of ethanol as a preparation solvent. Into this solution, 4.18 g of water in which 0.06 g of 35.5% hydrochloric acid was dissolved as a catalyst was added dropwise with stirring.

その後、24時間反応させ、シロキサン化合物溶液を得た。続いて、この溶液に、第1溶媒としてジプロピレングリコール18.5gを添加して攪拌した後、ロータリーエバポレータを用いて減圧濃縮し、エタノールを全量除去した。その後、第2溶媒としてプロピレングリコールプロピルエーテル8gを添加して攪拌することによりマスクインクを調製した。調製したマスクインクの組成は、溶質濃度(SiO2換算)が15.2重量%、第2溶媒濃度が23重量%であり、粘度は17.5mPa・sであった。サンプル2のマスク性確保最低膜厚は300nmであり、耐クラック膜厚は1μmであった。 Then, it was made to react for 24 hours and the siloxane compound solution was obtained. Subsequently, 18.5 g of dipropylene glycol was added to the solution as a first solvent and stirred, and then concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator to remove all the ethanol. Thereafter, 8 g of propylene glycol propyl ether was added as a second solvent and stirred to prepare a mask ink. The composition of the prepared mask ink had a solute concentration (SiO 2 conversion) of 15.2% by weight, a second solvent concentration of 23% by weight, and a viscosity of 17.5 mPa · s. Sample 2 had a minimum masking film thickness of 300 nm and a crack resistance film thickness of 1 μm.

(サンプル3,7,9〜10)
サンプル1と同じ方法により、第1溶質、(サンプル7については、第2溶質)を第2溶媒に溶解させた。この溶液中に、触媒を溶解させた水を滴下し、反応させることによりシロキサン化合物溶液を調製した。続いて、第1溶媒を添加して攪拌したのち、減圧濃縮することにより第2溶媒の一部を除去することによりマスクインクを調製した。このとき、添加した材料、調製したマスクインクの組成については表1の左側に示す。また、形成したマスクインクの粘度、マスク性確保最低膜厚および耐クラック膜厚については、表1の右側に示す。
(Samples 3, 7, 9-10)
In the same manner as for sample 1, the first solute (for sample 7, the second solute) was dissolved in the second solvent. Into this solution, water in which the catalyst was dissolved was dropped and reacted to prepare a siloxane compound solution. Subsequently, after adding the first solvent and stirring, a mask ink was prepared by removing a part of the second solvent by concentration under reduced pressure. At this time, the added material and the composition of the prepared mask ink are shown on the left side of Table 1. In addition, the viscosity of the formed mask ink, the minimum mask property ensuring film thickness, and the crack-resistant film thickness are shown on the right side of Table 1.

(サンプル4〜6,8,11,12)
サンプル2と同じ方法により、第1溶質、(サンプル6,8については、第2溶質)を第2溶媒に溶解させた。この溶液中に、触媒を溶解させた水を滴下し、反応させることでシロキサン化合物溶液を調製した。続いて、第1溶媒を添加して攪拌したのち、減圧濃縮することにより調整用溶媒を全量除去し、その後、第2溶媒を添加して攪拌することによりマスクインクを調製した。このとき、添加した材料、調製したマスクインクの組成については表1の左側に示す。また、形成したマスクインクの粘度、マスク性確保最低膜厚および耐クラック膜厚については表1の右側に示す。
(Samples 4-6, 8, 11, 12)
In the same manner as in sample 2, the first solute (for samples 6 and 8, the second solute) was dissolved in the second solvent. In this solution, water in which the catalyst was dissolved was dropped and reacted to prepare a siloxane compound solution. Subsequently, the first solvent was added and stirred, and then the solvent for adjustment was completely removed by concentration under reduced pressure, and then the second solvent was added and stirred to prepare a mask ink. At this time, the added material and the composition of the prepared mask ink are shown on the left side of Table 1. In addition, the viscosity of the formed mask ink, the minimum mask property ensuring film thickness, and the crack resistant film thickness are shown on the right side of Table 1.

表1は、サンプル1から12の添加材料、重量比率、粘度、マスク性確保最低膜厚および耐クラック膜厚をまとめたものである。本実験により、マスク性確保最低膜厚は0.3μmであり、耐クラック膜厚は1μmであることが確認された。   Table 1 summarizes the additive materials, weight ratios, viscosities, minimum maskable film thicknesses and crack-resistant film thicknesses of Samples 1 to 12. From this experiment, it was confirmed that the minimum film thickness ensuring the mask property was 0.3 μm and the crack-resistant film thickness was 1 μm.

Figure 2011119341
Figure 2011119341

なお、表1において、各略号はそれぞれ以下の化合物を表している。TEOS:テトラエトキシシラン、TPOS:テトラプロポキシシラン、MTES:メチルトリエトキシシラン、DMDES:ジメチルジエトキシシラン、PGP:プロピレングリコールプロピルエーテル、IPA:イソプロピルアルコール、PGME:プロピレングリコールn−メチルエーテル、HG:ヘキシレングリコール、DPG:ジプロピレングリコール。   In Table 1, each abbreviation represents the following compound. TEOS: Tetraethoxysilane, TPOS: Tetrapropoxysilane, MTES: Methyltriethoxysilane, DMDES: Dimethyldiethoxysilane, PGP: Propylene glycol propyl ether, IPA: Isopropyl alcohol, PGME: Propylene glycol n-methyl ether, HG: He Xylene glycol, DPG: dipropylene glycol.

以下、インクジェット法を用いて形成した拡散防止マスクにおいて、中央部の膜厚、端部の膜厚、および、マスク性確保最低膜厚以下となる領域であるマスク不良領域を確認した実験例2について説明する。   Hereinafter, in Experimental Example 2 in which a mask defect region, which is a region that is equal to or less than the minimum film thickness ensuring the mask property, is confirmed in the diffusion prevention mask formed using the inkjet method. explain.

実験例2
(実施例1)
実施例1の拡散防止マスクを以下のように作製した。ダメージ層を除去したシリコン単結晶基板を50℃に加熱し、その表面に、インクジェット印刷によって上記のサンプル1において調製したマスクインクを塗布し、200℃の温度において15分間乾燥させることによりマスク層を形成した。
Experimental example 2
(Example 1)
The diffusion preventing mask of Example 1 was produced as follows. The silicon single crystal substrate from which the damaged layer has been removed is heated to 50 ° C., the mask ink prepared in the above sample 1 is applied to the surface by ink jet printing, and the mask layer is dried at 200 ° C. for 15 minutes. Formed.

図4は、実施例1において形成したマスク層の形状を計測した結果を示す図である。図4に示すように、マスク層は中央部において最も薄い部分の膜厚bが0.65μm、端部において最も厚い部分の膜厚aが0.92μmであった。図5は、図4において、マスク層の端部に位置する部分を拡大して示す図である。図5に示すように、マスク性確保最低膜厚である0.3μm以下となるマスク不良領域cは、0.04μmであった。
(実施例2〜8)
実施例2〜8の拡散防止マスクを以下のように作製した。インクジェット印刷に用いるマスクインクを上記のサンプル2〜8で調製したものをそれぞれ使用することを除き、実施例1と同様の方法によりシリコン単結晶基板上にマスク層を形成した。表2は、実施例1から8の拡散防止マスクにおいて、中央部の膜厚、端部の膜厚、および、マスク不良領域の確認結果をまとめたものである。
FIG. 4 is a diagram showing the results of measuring the shape of the mask layer formed in Example 1. As shown in FIG. 4, the mask layer had a thickness b of the thinnest portion at the center portion of 0.65 μm and a film thickness a of the thickest portion at the end portion of 0.92 μm. FIG. 5 is an enlarged view showing a portion located at the end of the mask layer in FIG. As shown in FIG. 5, the mask defect region c that is 0.3 μm or less, which is the minimum film thickness ensuring maskability, was 0.04 μm.
(Examples 2 to 8)
The diffusion prevention masks of Examples 2 to 8 were produced as follows. A mask layer was formed on the silicon single crystal substrate by the same method as in Example 1 except that the mask inks used in inkjet printing were prepared in Samples 2 to 8 above. Table 2 summarizes the results of confirmation of the film thickness at the center, the film thickness at the end, and the mask defect area in the diffusion prevention masks of Examples 1 to 8.

Figure 2011119341
Figure 2011119341

表2に示すように、実施例1〜8における拡散防止マスクは、中央部における最も薄い部分の膜厚は、マスク性確保最低膜厚である0.3μmを上回っており、端部における最も厚い部分の膜厚は、耐クラック膜厚である1μmを下回っていた。   As shown in Table 2, in the diffusion preventing masks in Examples 1 to 8, the thickness of the thinnest portion in the central portion exceeds 0.3 μm, which is the minimum film thickness ensuring mask property, and is the thickest in the end portion. The film thickness of the part was less than 1 μm which is the crack-resistant film thickness.

以下、インクジェット法を用いて拡散防止マスクを形成した太陽電池の特性を確認した実験例3について説明する。   Hereinafter, Experimental Example 3 in which the characteristics of the solar cell in which the diffusion prevention mask is formed using the inkjet method will be described.

実験例3
(実施例9〜16)
上記の実施例1〜8において作製したマスク層を有するシリコン単結晶基板を、600℃の温度において30分間焼成したのち、900℃の温度においてリンを気相拡散させた。その結果、基板1のマスク層2が形成されていない領域に、n型ドーパント3が拡散され、n型拡散層4が形成された。続いて、n型拡散層4が形成されたシリコン基板1をフッ酸に浸漬することにより、表面に残存するマスク層2を除去した。
Experimental example 3
(Examples 9 to 16)
The silicon single crystal substrate having the mask layer produced in the above Examples 1 to 8 was baked at a temperature of 600 ° C. for 30 minutes, and then phosphorus was vapor-phase diffused at a temperature of 900 ° C. As a result, the n-type dopant 3 was diffused in the region where the mask layer 2 of the substrate 1 was not formed, and the n-type diffusion layer 4 was formed. Subsequently, the mask layer 2 remaining on the surface was removed by immersing the silicon substrate 1 on which the n-type diffusion layer 4 was formed in hydrofluoric acid.

その後、再度、シリコン基板1を50℃の温度に加熱し、そのシリコン基板1の表面にインクジェット印刷によってサンプル1で調製したマスクインクを塗布し、200℃の温度において15分間乾燥させることによりマスク層14を形成した。次に、600℃の温度において30分間焼成した後、900℃の温度においてボロンを気相拡散させた。その結果、シリコン基板1のマスク層14が形成されない領域にp型ドーパント6を拡散され、p型拡散層7が形成された。n型およびp型拡散層4,7が形成されたシリコン基板1をフッ酸に浸漬することにより、その表面に残存するマスク層14を除去した。   Thereafter, the silicon substrate 1 is again heated to a temperature of 50 ° C., the mask ink prepared in Sample 1 is applied to the surface of the silicon substrate 1 by ink jet printing, and dried at a temperature of 200 ° C. for 15 minutes to thereby form a mask layer. 14 was formed. Next, after baking for 30 minutes at a temperature of 600 ° C., boron was vapor-phase diffused at a temperature of 900 ° C. As a result, the p-type dopant 6 was diffused in the region where the mask layer 14 of the silicon substrate 1 was not formed, and the p-type diffusion layer 7 was formed. By immersing the silicon substrate 1 on which the n-type and p-type diffusion layers 4 and 7 were formed in hydrofluoric acid, the mask layer 14 remaining on the surface was removed.

続いて、シリコン基板1のn型およびp型拡散層4,7が形成された面に、パッシベーション膜8として窒化シリコン膜を製膜し、フォトリソグラフィ法を用いてn型拡散層4、p型拡散層7の上方にコンタクトホールを形成した。その後、パッシベーション膜8の上面およびコンタクトホールの内部に裏面電極を形成した。裏面電極は、n型拡散層4に電気的に接続されたn型電極9と、p型拡散層7に電気的に接続されたp型電極10とから構成されている。上記のように製造した太陽電池の特性として、変換効率およびId(逆方向電流)を確認した。   Subsequently, a silicon nitride film is formed as a passivation film 8 on the surface of the silicon substrate 1 on which the n-type and p-type diffusion layers 4 and 7 are formed, and the n-type diffusion layer 4 and the p-type are formed by photolithography. A contact hole was formed above the diffusion layer 7. Thereafter, a back electrode was formed on the upper surface of the passivation film 8 and inside the contact hole. The back electrode includes an n-type electrode 9 electrically connected to the n-type diffusion layer 4 and a p-type electrode 10 electrically connected to the p-type diffusion layer 7. The conversion efficiency and Id (reverse current) were confirmed as characteristics of the solar cell manufactured as described above.

表3は、実施例9〜16の太陽電池の特性を確認した結果をまとめたものである。   Table 3 summarizes the results of confirming the characteristics of the solar cells of Examples 9-16.

Figure 2011119341
Figure 2011119341

表3に示すように、実施例9〜16の太陽電池は、変換効率が18%程度であり、また、Idが0.02であって、良好な特性を示した。   As shown in Table 3, the solar cells of Examples 9 to 16 had a conversion efficiency of about 18%, an Id of 0.02, and exhibited good characteristics.

以下、比較例としてサンプル9から13において調整したマスクインクを用いた太陽電池の特性を確認した実験例4について説明する。   Hereinafter, Experimental Example 4 in which the characteristics of the solar cell using the mask ink adjusted in Samples 9 to 13 were confirmed as a comparative example will be described.

実験例4
(比較例1〜5)
インクジェット印刷に用いるマスクインクとして、サンプル9〜13で調製したものを使用することを除き、実施例1と同様の方法によりマスク層2を形成した。ここで、比較例1,2においては同じマスクインクを用い、インクジェット印刷の塗布量を調整することにより膜厚の異なるマスク層2を形成した。
Experimental Example 4
(Comparative Examples 1-5)
A mask layer 2 was formed by the same method as in Example 1 except that the mask ink used in ink jet printing was prepared in Samples 9 to 13. Here, in Comparative Examples 1 and 2, the same mask ink was used, and the mask layer 2 having a different film thickness was formed by adjusting the coating amount of inkjet printing.

比較例4,5においては、同じマスクインクを用い、インクジェット印刷の塗布領域を調整することにより、線幅の異なるマスク層2(比較例4については実施例9〜16と同じ線幅、比較例5については実施例1〜8の2倍の大きさの線幅)を形成した。続いて、実施例9と同様の方法で太陽電池を作製した。表4は、形成したマスク層2の中央部において最も薄い部分の膜厚および端部において最も厚い部分の膜厚、マスク不良領域、太陽電池の特性を確認した結果をまとめたものである。   In Comparative Examples 4 and 5, by using the same mask ink and adjusting the application region of inkjet printing, the mask layer 2 having a different line width (the same line width as in Examples 9 to 16 for Comparative Example 4 and Comparative Example) About 5, the line width twice as large as Examples 1-8 was formed. Subsequently, a solar cell was produced in the same manner as in Example 9. Table 4 summarizes the results of confirming the film thickness of the thinnest part in the central portion of the formed mask layer 2 and the film thickness of the thickest part at the end, the defective mask region, and the characteristics of the solar cell.

Figure 2011119341
Figure 2011119341

比較例1,2においては、サンプル9〜10のように第2溶媒の重量比率が大きなマスクインクを用いたために、マスク層2の中央部と端部との膜厚の差が大きくなった。その結果、比較例1においては、マスク層2の中央部の膜厚が薄いために、その領域のマスク性能が不足し、ドーパントが拡散して、太陽電池の変換効率の低下および逆方向電流の増加が発生していた。比較例2においては、マスク層2の中央部における膜厚をマスク性確保最低膜厚以上としたために、マスク層2の端部において最も膜厚が厚い部分の膜厚が耐クラック膜厚以上となり、その領域でクラックが発生したために、太陽電池の変換効率の低下および逆方向電流の増加が発生していた。   In Comparative Examples 1 and 2, since the mask ink having a large weight ratio of the second solvent was used as in Samples 9 to 10, the difference in film thickness between the central portion and the end portion of the mask layer 2 was large. As a result, in Comparative Example 1, since the thickness of the central portion of the mask layer 2 is thin, the mask performance of the region is insufficient, the dopant diffuses, and the conversion efficiency of the solar cell is reduced and the reverse current is reduced. An increase occurred. In Comparative Example 2, since the film thickness in the central portion of the mask layer 2 is set to be equal to or greater than the minimum film thickness ensuring the mask property, the film thickness of the thickest portion at the edge of the mask layer 2 is equal to or greater than the crack resistance film thickness. Since the crack occurred in that region, the conversion efficiency of the solar cell was lowered and the reverse current was increased.

比較例3においては、サンプル11のように、溶質濃度が高いために、インクジェット印刷を実施する際にインク内部において凝集物が析出し、その部分でのマスク性能が低下する結果となった。   In Comparative Example 3, since the solute concentration was high as in Sample 11, when ink jet printing was performed, aggregates were deposited inside the ink, resulting in a decrease in mask performance at that portion.

比較例4,5においては、第2溶媒の重量比率の小さなマスクインクを用いたために、マスク層2の中央部の膜厚が最も大きくなり、端部のマスク不良領域の大きさが大きくなる結果となった。比較例4においては、実施例1と同じ線幅でインクジェット印刷を行なったために、一部でp型拡散層7とn型拡散層4とが接触し、結果的に太陽電池の変換効率が低下し、逆方向電流が大きく増加する結果となった。一方、比較例5においては、実施例1にて描画したマスク幅の2倍のスペースを空けてマスク層2を描画したために、拡散層の幅を確保することができず、太陽電池の変換効率が上げられない結果となった。   In Comparative Examples 4 and 5, since the mask ink having a small weight ratio of the second solvent was used, the film thickness at the center portion of the mask layer 2 was the largest, and the size of the defective mask region at the end portion was increased. It became. In Comparative Example 4, since inkjet printing was performed with the same line width as in Example 1, the p-type diffusion layer 7 and the n-type diffusion layer 4 partially contacted, resulting in a decrease in conversion efficiency of the solar cell. As a result, the reverse current greatly increased. On the other hand, in Comparative Example 5, since the mask layer 2 was drawn with a space twice as large as the mask width drawn in Example 1, the width of the diffusion layer could not be secured, and the conversion efficiency of the solar cell The result was not raised.

本発明の拡散防止マスクの形成方法においては、第2領域において第1領域より厚くなるようにマスク層を形成することにより、全体的に一定の厚さ以上の厚さを有する拡散防止マスクを形成することができる。それにより、拡散防止マスクの性能が向上され、拡散ムラが発生することを抑制することができる。また、インクジェット法を用いて簡易に拡散防止マスクを形成することにより、製造コストを低減することができる。   In the diffusion prevention mask forming method of the present invention, the diffusion prevention mask having a thickness of a certain thickness or more as a whole is formed by forming the mask layer in the second region so as to be thicker than the first region. can do. Thereby, the performance of the diffusion preventing mask is improved, and the occurrence of uneven diffusion can be suppressed. In addition, the manufacturing cost can be reduced by simply forming a diffusion prevention mask using an inkjet method.

なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、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。   In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become a basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.

1 シリコン基板、2 マスク層、3 n型ドーパント、4 n型拡散層、5a 第2領域、5b 第1領域、6 p型ドーパント、7 p型拡散層、8 パッシベーション膜、9 n型電極、10 p型電極、12 第1溶媒、13 第2溶媒、14 マスク層。   1 silicon substrate, 2 mask layer, 3 n-type dopant, 4 n-type diffusion layer, 5a second region, 5b first region, 6 p-type dopant, 7 p-type diffusion layer, 8 passivation film, 9 n-type electrode, 10 p-type electrode, 12 first solvent, 13 second solvent, 14 mask layer.

Claims (10)

基板上にドーパント拡散防止用マスクを形成する方法であって、
インクジェット法を用いて、基板上にシリコン化合物を含むマスクインクを塗布することにより、拡散防止マスクとなるマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を含む基板を焼成する工程と
を備え、
焼成後の前記マスク層は、平面的に見て、中央部分に位置する第1領域および該第1領域を取囲む端部部分に位置する第2領域を含み、
前記第1領域における前記マスク層の厚さは、前記マスク層がドーパント拡散防止用マスクとして機能するために必要な最低膜厚であるマスク性確保最低膜厚より大きく、前記第2領域における前記マスク層の厚さは、ドーパントの拡散温度の状態における前記マスク層にクラックが発生しない最大膜厚である耐クラック膜厚より小さく、かつ、前記マスク層は前記第2領域において前記第1領域より厚くなるように形成される、拡散防止マスクの形成方法。
A method of forming a dopant diffusion prevention mask on a substrate,
Forming a mask layer to be a diffusion prevention mask by applying a mask ink containing a silicon compound on a substrate using an inkjet method;
Baking the substrate including the mask layer,
The mask layer after firing includes a first region located in a central portion and a second region located in an end portion surrounding the first region in plan view,
The thickness of the mask layer in the first region is larger than a minimum masking ensuring film thickness that is a minimum film thickness necessary for the mask layer to function as a dopant diffusion preventing mask, and the mask in the second region is The thickness of the layer is smaller than the crack-resistant film thickness that is the maximum film thickness at which cracks do not occur in the mask layer in the state of the diffusion temperature of the dopant, and the mask layer is thicker in the second region than the first region. A method of forming a diffusion prevention mask formed to be
前記マスクインクが沸点の異なる少なくとも2種以上の溶媒を含む、請求項1に記載の拡散防止マスクの形成方法。   The method of forming a diffusion prevention mask according to claim 1, wherein the mask ink contains at least two kinds of solvents having different boiling points. 前記マスクインクは、一般式R1 4-nSi(OR2)n(式中R1,R2炭素数1から10のいずれかの炭化水素基または芳香族炭化水素基であり、nは2から4のいずれかの整数である)で表わされる1種類以上のアルコキシシランを加水分解重合させたシロキサン化合物と、沸点が150℃以下である第1溶媒と、該第1溶媒より沸点および粘度が高い第2溶媒とを含み、
前記マスクインクの粘度は、1mPa・s以上30mPa・s以下である、請求項1に記載の拡散防止マスクの形成方法。
The mask ink the general formula R 1 4-n Si (OR 2) n ( wherein R 1, R 2 is any hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, n Is an integer of any one of 2 to 4), a siloxane compound obtained by hydrolytic polymerization of one or more alkoxysilanes, a first solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower, a boiling point higher than that of the first solvent, and A second solvent having a high viscosity,
The method for forming a diffusion preventing mask according to claim 1, wherein the viscosity of the mask ink is 1 mPa · s or more and 30 mPa · s or less.
前記第1溶媒は、沸点が150℃以下、かつ、粘度が30mPa・s以下であり、
前記第2溶媒は、沸点が150℃以上250℃以下、かつ、粘度が30mPa・s以上である、請求項1に記載の拡散防止マスクの形成方法。
The first solvent has a boiling point of 150 ° C. or lower and a viscosity of 30 mPa · s or lower,
2. The method for forming a diffusion prevention mask according to claim 1, wherein the second solvent has a boiling point of 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower and a viscosity of 30 mPa · s or higher.
前記マスクインクにおける、シロキサン化合物の比率が10重量%以上25重量%以下であり、かつ、前記第1溶媒の比率が5重量%以上25重量%以下である、請求項1に記載の拡散防止マスクの形成方法。   The diffusion prevention mask according to claim 1, wherein a ratio of the siloxane compound in the mask ink is 10 wt% or more and 25 wt% or less, and a ratio of the first solvent is 5 wt% or more and 25 wt% or less. Forming method. 前記マスクインクがテトラエトキシシランを加水分解重合させたシロキサン化合物であり、前記第1領域における前記マスク層の厚さが0.4μm以上であり、かつ、前記第2領域における前記マスク層の厚さが1.0μm以下である、請求項4または5に記載の拡散防止マスクの形成方法。   The mask ink is a siloxane compound obtained by hydrolyzing tetraethoxysilane, the thickness of the mask layer in the first region is 0.4 μm or more, and the thickness of the mask layer in the second region The method for forming an anti-diffusion mask according to claim 4, wherein the thickness is 1.0 μm or less. 前記マスク層を形成する工程において、前記基板を加熱して40℃以上80℃以下にする、請求項3から6のいずれかに記載の拡散防止マスクの形成方法。   The method for forming a diffusion prevention mask according to claim 3, wherein in the step of forming the mask layer, the substrate is heated to 40 ° C. or more and 80 ° C. or less. 前記マスク層を形成する工程において、塗布した前記マスクインクを乾燥させる時間をはさんで複数回に分けて前記マスクインクを塗布する、請求項3から6のいずれかに記載の拡散防止マスクの形成方法。   The formation of the anti-diffusion mask according to any one of claims 3 to 6, wherein in the step of forming the mask layer, the mask ink is applied in a plurality of times with a time for drying the applied mask ink. Method. 少なくとも、基板表面の一部の領域に、請求項1から8のいずれかに記載の拡散防止マスクの形成方法を用いて拡散防止マスクを形成する工程を含む、太陽電池の製造方法。   The manufacturing method of a solar cell including the process of forming a diffusion prevention mask in the partial area | region of the substrate surface at least using the formation method of the diffusion prevention mask in any one of Claim 1-8. 基板上に形成した拡散防止マスクを用いる太陽電池の製造方法であって、
基板表面の一の領域に、請求項1から9のいずれかに記載の拡散防止マスクの形成方法を用いて第1拡散防止マスクを形成する工程と、
前記第1拡散防止マスクが形成されていない部分の基板表面にn型ドーパントを拡散させることにより、n型拡散層を形成する工程と、
前記第1拡散防止マスクを除去する工程と、
基板表面の他の領域に、請求項1から9のいずれかに記載の拡散防止マスクの形成方法を用いて第2拡散防止マスクを形成する工程と、
前記第2拡散防止マスクが形成されていない部分の基板表面にp型ドーパントを拡散させることにより、p型拡散層を形成する工程と、
前記第2拡散防止マスクを除去する工程と、
前記n型拡散層および前記p型拡散層が形成された基板の表面に、コンタクトホールが設けられたパッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜の上部および前記コンタクトホール内に、前記n型拡散層に電気的に接続されるn型電極および前記p型拡散層に電気的に接続されるp型電極からなる裏面電極を形成する工程と
を備える、太陽電池の製造方法。
A method of manufacturing a solar cell using a diffusion prevention mask formed on a substrate,
Forming a first anti-diffusion mask in a region of the substrate surface using the method of forming a non-diffusion mask according to any one of claims 1 to 9,
Forming an n-type diffusion layer by diffusing an n-type dopant in a portion of the substrate surface where the first diffusion prevention mask is not formed;
Removing the first diffusion preventing mask;
Forming a second anti-diffusion mask in another region of the substrate surface using the method for forming an anti-diffusion mask according to any one of claims 1 to 9,
Forming a p-type diffusion layer by diffusing a p-type dopant in a portion of the substrate surface where the second diffusion prevention mask is not formed;
Removing the second diffusion preventing mask;
Forming a passivation film provided with contact holes on the surface of the substrate on which the n-type diffusion layer and the p-type diffusion layer are formed;
A back electrode composed of an n-type electrode electrically connected to the n-type diffusion layer and a p-type electrode electrically connected to the p-type diffusion layer is formed on the passivation film and in the contact hole. The manufacturing method of a solar cell provided with a process.
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