JP2011243687A - 太陽電池素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】外観ムラの発生を抑制する太陽電池素子の製造方法を提供する。
【解決手段】太陽電池素子の基板となるシリコンウエハ２の表面をアルカリ性水溶液槽に浸漬することによってエッチングする太陽電池素子の製造方法において、前記アルカリ性水溶液槽は、少なくとも第１槽と、該第１槽よりもアルカリ性水溶液の液温が低い第２槽とを有し、前記シリコンウエハを前記第１槽および前記第２槽の順で前記アルカリ性水溶液に浸漬させる工程を含む。
【選択図】図４
【解決手段】太陽電池素子の基板となるシリコンウエハ２の表面をアルカリ性水溶液槽に浸漬することによってエッチングする太陽電池素子の製造方法において、前記アルカリ性水溶液槽は、少なくとも第１槽と、該第１槽よりもアルカリ性水溶液の液温が低い第２槽とを有し、前記シリコンウエハを前記第１槽および前記第２槽の順で前記アルカリ性水溶液に浸漬させる工程を含む。
【選択図】図４
Description
本発明は太陽電池素子の製造方法に関する。
近年、エネルギー問題や環境問題の深刻化に伴い、光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池素子を用いた太陽光発電が注目を集めている。太陽電池素子の基板として使用される単結晶または多結晶シリコンウエハは、通常、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や鋳造法などにより作製されたシリコンインゴットを、マルチワイヤーソーなどを用いてスライスして作製されている。このスライス工程において、シリコンウエハ表面にダメージ層が形成されると、太陽電池素子の光電変換効率が低下する。そのため太陽電池素子の製造方法においては、このダメージ層を除去する必要がある。
シリコンウエハ表面のダメージ層を除去する方法として、スライス後のシリコンウエハを液温８０〜９０℃の水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液に５〜１５分間浸漬し、シリコンウエハ表面をエッチングすることなどが知られている（特許文献１参照）。
しかしながら、液温８０〜９０℃のアルカリ性水溶液の槽からシリコンウエハを引き上げた時には、シリコンウエハの周辺部から急激に温度が低下していくため、水酸化ナトリウム等を高濃度に含有した蒸気がシリコンウエハに付着し、外観ムラが発生してしまう場合がある。このような外観ムラは、外観不良などが生じる場合があり、太陽電池製造工程における歩留りを低下させる。
上記に鑑みて本発明の太陽電池素子の製造方法は、太陽電池素子の基板となるシリコンウエハの表面をアルカリ性水溶液槽に浸漬することによってエッチングする太陽電池素子の製造方法において、前記アルカリ性水溶液槽は、少なくとも第１槽と、該第１槽よりもアルカリ性水溶液の液温が低い第２槽とを有し、前記シリコンウエハを前記第１槽および前記第２槽の順で前記アルカリ性水溶液に浸漬させる工程を含むものである。
本発明の太陽電池素子の製造方法は、温度の高い第１槽で発生した外観ムラを低温のアルカリ性水溶液を含む第２槽に浸漬することで除去し、外観ムラの発生を抑制するものである。
＜太陽電池素子＞
まず本発明の一実施形態における太陽電池素子について図を用いて説明する。
まず本発明の一実施形態における太陽電池素子について図を用いて説明する。
図１において、太陽電池素子１は、光が入射する側の第１面２ａと、第１面２ａの裏側に配置された第２面２ｂとを有するシリコンウエハ２と、このシリコンウエハ２の第１面２ａ上に設けられたバスバー電極３およびフィンガー電極４と、第２面２ｂ上に設けられた集電電極５および出力取出電極６とを有する。
シリコンウエハ２は、単結晶シリコン又は多結晶シリコンから成り、その大きさは例えば１辺が１５０〜１６０ｍｍ程度、厚みは１５０〜２５０μｍ程度の矩形の平板状のものである。このシリコンウエハ２の内部には、Ｐ型シリコンとＮ型シリコンの接合（ＰＮ接合）が形成されている。
第１面２ａ側には、幅１ｍｍ〜３ｍｍ程度の幅の広いバスバー電極３が２〜４本程度設けられている。さらに幅５０〜２００μｍ程度のフィンガー電極４は、バスバー電極３に対して略垂直に交わるように、２〜５ｍｍ程度の間隔で多数本設けられている。このようなバスバー電極３、フィンガー電極４の厚みは、１０〜２０μｍ程度である。また第１面２０の全面には、光の吸収を向上させるために反射防止膜８を形成してもよい。
第２面２ｂ側には、集電電極５と出力取出電極６が設けられている。集電電極５は、第２面２ｂの表面のＰ型バルク領域１０上に形成される。本実施形態においては、シリコンウエハ２の外周端部を除く第２面２ｂの略全面に形成されている。出力取出電極６は、幅２ｍｍ〜５ｍｍ程度のものであり、第１面２ａに形成されるバスバー電極３と同じ方向に集電電極５とその一部が当接するように２〜４本程度形成される。この出力取出電極６の厚みは、１０μｍ〜２０μｍ程度、また集電電極５の厚みは１５μｍ〜５０μｍ程度である。
フィンガー電極４および集電電極５は、発生したキャリアを集電する役割を有し、バスバー電極３、出力取出電極６は、フィンガー電極４、集電電極５で集めたキャリア（電力）を集め、外部に出力する役割を有している。
ここで、図１に示す太陽電池素子１の作用について説明する。
太陽電池素子１の受光面側である第１面側２ａから光が入射すると、シリコンウエハ２で吸収して光電変換されて電子−正孔対（電子キャリアおよび正孔キャリア）が生成される。この光励起起源の電子キャリアおよび正孔キャリア（光生成キャリア）が上述のＰＮ接合の働きにより、太陽電池素子１の第１面２ａと第２面２ｂに設けられた上述の電極に集められ、両電極間に電位差を生ずる。
＜太陽電池素子の製造方法＞
次に本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態について図を用いて説明する。
次に本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態について図を用いて説明する。
まず図２（ａ）に示すように、スライスしたシリコンウエハ２を準備する。このシリコンウエハ２は一導電型の単結晶又は多結晶のシリコンから成る。このシリコンウエハには、もので、例えばボロン（Ｂ）などの不純物を微量添加することによりＰ型の導電型を呈する、比抵抗０．２〜２．０Ω・ｃｍ程度となる。
このシリコンウエハ２は、単結晶シリコンウエハの場合は、例えばチョクラルスキー法などの引き上げ法などによって作製され、多結晶シリコンウエハの場合は、例えば鋳造法などによって作製されたシリコンインゴットを、ワイヤーソーなどを用いて３５０μｍ以下、より好ましくは１５０〜２５０μｍ程度の厚みにスライスして作製される。
シリコンウエハ２の形状は、円形や正方形、矩形のもので、その大きさは円形では直径１００〜２００ｍｍ程度、正方形、矩形では一辺が１００〜２００ｍｍ程度である。
このスライス直後のシリコンウエハ２の表面層には、スライスによるダメージ層が数ミクロンから数十ミクロン程度形成されており、またその表面にはスライス時の微細な汚染物が付着する場合がある。
これらのダメージ層の除去と汚染物の清浄のため、シリコンウエハ２を水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリ性水溶液１３に浸漬する。
本実施形態においては、アルカリ性水溶液を含む槽複数用意し、これらの槽１２（第１槽１２ａおよび第２槽１２ｂ）にシリコンウエハ２を浸漬さえる。アルカリ性水溶液として、例えば、水酸化ナトリウム水溶液は、シリコンウエハ２の表面を、光反射の抑制に適した微細形状に粗面化することが可能である。
シリコンウエハ２のアルカリ性水溶液１３の浸漬においては、作業効率を上げるため、例えば、図２（ｂ）に示すように、カセット１１にシリコンウエハ２を並べた状態で浸漬することが望ましい。カセット１１は、シリコンウエハ２を複数、間隔をあけて立てた状態で並べて、２０枚から７０枚程度収納できるように造られている。例えばカセット１１は、側板１１の間をサイドバー１１ｂ、１１ｃにより接続して造られている。サイドバー１１ｂ、１１ｃは、カセット１１の一側面について２〜３本程度が取り付けられ、サイドバー１１ｂ、１１ｃの内面側には２〜８ｍｍ程度の間隔で、Ｖ字形状の溝が上下方向に形成されており、シリコンウエハ２の側面はこのＶ字形状の溝部に差し込まれるように収納される。これはアルカリ性水溶液１３や洗浄水１８がシリコンウエハ２にできるだけ均一に当たりやすくするためである。カセット１１の材質は、フッ素樹脂やポリプロピレンなどの耐アルカリ性の樹脂か、ステンレスなどの金属またはそれらを組み合わせたものが使用されている。
図３は、アルカリ性水溶液１３によるシリコンウエハ２のエッチングとその後の洗浄の流れを示す断面図である。図３において１２ａは第１槽、１２ｂは第２槽、１２ｃは洗浄槽である。第１槽１２ａにはアルカリ性水溶液１３ａ、第２槽１２ｂにはアルカリ性水溶液１３ａより低温のアルカリ性水溶液１３ｂ、そして洗浄槽１２ｃには、洗浄液１８が満たされている。
１５はヒーター、１６は排液管、１７は冷却管、１８は洗浄液を示す。
第１槽１２ａ、第２槽１２ｂ、洗浄槽１２ｃは、ポリ塩化ビニルやフッ素樹脂、ポリプロピレンなどの耐アルカリ性の樹脂やステンレスなどの金属で作製され、その縦、横、高さの寸法はシリコンウエハ２を収納したカセット１１の寸法に対し、それぞれ１．２倍〜２．５倍程度の十分な大きさを持っているものが望ましい。槽１２内に配置される載置台１４は、例えばステンレスなどの金属でテーブル状に作製され、その上面は槽１２内のアルカリ性水溶液１３や洗浄液１８の液温ができるだけ均一になるように、５〜１５ｍｍ程度の開口をもったメッシュ状に作製されることが望ましい。
ヒーター１５は、例えばＵ字形状のシーズヒーターなどで、第１槽１２ａ、第２槽１２ｂ、洗浄槽１２ｃの底部と載置台１４の上面の間に配置され、温度調節器（不図示）により槽１２内のアルカリ性水溶液１３の温度が所定の温度で維持されるようになっている。
排液管１６は、その途中に電磁弁や手動弁などが接続され、槽１２内のアルカリ性水溶液１３や洗浄液１８を交換するときなどに、弁を開き排液するためのものである。
冷却管１７は、ステンレスなどの金属のパイプで作製されるもので、第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３の液温が上昇しすぎないように、この冷却管１７の内部に井水などの冷却水を通すためのものである。これにおいて、カセット１１に収納されたシリコンウエハ２は、図４（ａ）に示すように、まず第１槽１２ａ内のアルカリ性水溶液１３ａに浸漬される。
まず、シリコンウエハを第１槽１２ａに浸漬させる。 第１槽１２ａ内のアルカリ性水溶液１３の液温は、予めヒーター１５により、次にシリコンウエハ２が浸漬される第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３ｂの液温より高く制御される。第１槽１２ａ内のアルカリ性水溶液１３ａの液温を高くすることにより、表面に付着した汚染物を確実に除去することができると共に、シリコンウエハ２のエッチング速度を上げることができ、スライスによるダメージ層のエッチングを短時間で行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。
その後カセット１１に収納されたシリコンウエハ２は、第１槽１２ａ内のアルカリ性水溶液１３ａから、手動またはロボットアームなどを用いて引き上げられ、図４（ｂ）に示す第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３ｂに浸漬される。この第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３ｂの液温は、ヒーター１５と冷却管１７により、第１槽１２ａ内のアルカリ性水溶液１３ａの液温より低く制御される。第１槽１２ａ内の液温の高いアルカリ性水溶液１３ａからシリコンウエハ２を引き上げ、次の第２槽１２ｂに移動させる間にシリコンウエハ２は、水酸化ナトリウム等のアルカリ物質を高濃度に含有した蒸気に曝されることとなり、上述のようにシリコンウエハ２の周辺部に外観ムラが発生してしまうが、次の第２槽１２ｂ内の温度の低いアルカリ性水溶液１３ｂに浸漬されることにより、シリコンウエハ２の周辺部の外観ムラはエッチングされ、無くなる。
さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態は、前記第２槽の前記アルカリ性水溶液の液温を５７℃以下とすることが好ましい。
この範囲であれば、アルカリ性水溶液１３ｂから発生する蒸気により再度外観ムラが発生する場合が低減される。
またさらに、前記第１槽の前記アルカリ性水溶液の液温を７０℃以上とし、前記第２槽の前記アルカリ性水溶液の液温を３０〜５７℃とすることが好ましい。
この範囲であれば、表面に付着した汚染物の除去が不完全となり、ダメージ層が残る部分が発生することが低減され、また、シリコンウエハ２の周辺部に発生した外観ムラのエッチングが長時間浸漬しても不完全となり、外観ムラが残存することが低減される。
アルカリ性水溶液１３に用いられるアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられ、主として水酸化ナトリウムを用いることが好ましい。さらに、前記アルカリ性水溶液の前記水酸化ナトリウムの濃度を３〜４５重量％とすることが好ましい。
水酸化ナトリウムの濃度が３重量％未満の場合、エッチングがほとんど進まない場合がある。また４５重量％を超えると、急激なエッチング反応が生じシリコンウエハ２にクラックが発生する場合がある。
さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態は、前記第１槽における前記アルカリ性水溶液の水酸化ナトリウムの濃度を１５〜４５重量％とし、前記第２槽における前記アルカリ性水溶液の水酸化ナトリウムの濃度を３〜１０重量％とすることが好ましい。
第１槽１２ａ内の水酸化ナトリウム水溶液１３ａの濃度が１５重量％以上、４５重量％以下とすることにより、急激なエッチング反応が起きてシリコンウエハ２にクラックが発生することを抑制しながら、エッチング速度を挙げることが可能になり、また第２槽１２ｂの水酸化ナトリウム水溶液１３ｂの濃度を３重量％以上、１０重量％以下とすることにより、エッチング反応が停止することを抑制しながら、光の反射を低減し太陽電池素子１の受光面に適したテクスチャー構造を形成することが可能になる。
シリコンウエハ２の第１槽１２ａ内のアルカリ性水溶液１３ａへの浸漬時間（エッチング時間）は、アルカリ性水溶液１３ａの濃度や温度などを考慮して、ダメージ層の除去が完全に行われる時間、例えば太陽電池素子の光電変換効率が最も高くなる時間を参考に最適に決定すればよいが、例えば４〜９分程度である。
さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態は、前記第２槽での浸漬時間を前記第１槽での浸漬時間よりも短くすることが好ましい。
洗浄槽１２ｃにシリコンウエハ２を入れる間には、第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３ｂの液温が低いためここからの蒸気の発生はほとんど無く、再度の外観ムラの発生を抑制することができる。
このように第１槽１２ａ内のアルカリ性水溶液１３ａの液温が、第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３ｂの液温より高くしてあるため、アルカリ性水溶液１３ａによるシリコンウエハ２の表面エッチング速度が速く、ダメージ層の除去と汚染物の清浄を確実かつ効率的に行え、また第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３ｂへの浸漬は外観ムラの除去が主たる目的であるため、アルカリ性水溶液１３ｂへの浸漬は、アルカリ性水溶液１３ａへの浸漬時間に比べ短いことが望ましい。
さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態は、前記第２槽での浸漬時間を９０秒以内とすることが好ましい。
第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３ｂへの浸漬時間は、アルカリ性水溶液１３ｂの濃度や温度などを考慮して、外観ムラの発生の状況を観ながら、最適に決定すればよいが、例えば０．５〜３分程度であり、より好ましくは９０秒以内である。
カセット１１に収納されたシリコンウエハ２は、第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３ｂへ浸漬後、図４（ｃ）に示すように洗浄液１８の入った洗浄槽１２ｃに浸漬する。この洗浄液１８は、電気伝導度１ＭΩ以上の水が好適に使用される。
さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態は、前記第１槽を複数用いることが好ましい。
これにおいて、上述の様にシリコンウエハ２の第１槽１２ａ内のアルカリ性水溶液１３ａへの浸漬時間が、第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３ｂへの浸漬時間に比べて長いため、連続してエッチング作業を行う場合は、アルカリ性水溶液１３ａへの浸漬が律速となる。このため作業効率を上げるためには、液温の高いアルカリ性水溶液１３ａが入った第１槽１２ａを複数準備しておくことが望ましい。
例えば第１槽１２ａ内のアルカリ性水溶液１３ａへの浸漬時間が約６分であり、第２槽１２ｂ内のアルカリ性水溶液１３ｂへの浸漬時間が約２分である場合は、第１槽１２ａ内はシリコンウエハ２が収納されたカセット１１が３個入るだけの大きさとして、２分間隔でカセット１１を第１槽１２ａ内のアルカリ性水溶液１３ａへ浸漬していけば、効率的な作業が可能となる。
さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態は、前記第２槽に前記シリコンウエハを浸漬した後に、洗浄液を含む洗浄槽に前記シリコンウエハを浸漬する洗浄工程を含み、前記洗浄槽の前記洗浄液の液温を前記第２槽の前記アルカリ性水溶液の液温よりも高くすることが好ましい。
シリコンウエハ２をこの洗浄液１８に浸漬させることで、エッチング時にシリコンウエハ２の表面に付着したアルカリ性水溶液やエッチングにより生成した反応生成物をより早く取り除くことができ、そのエッチングの反応を急激に停止させることができ、アルカリ性水溶液１３ａ、１３ｂへの浸漬により形成された太陽電池素子１に適したシリコンウエハ２表面の微細形状を保つことができる。
また洗浄槽１２ｃ内部に超音波の振動子を載置し、洗浄液１８でのシリコンウエハ２の浸漬中に超音波洗浄を行なえば、シリコンウエハ２表面の微細形状の間隙に入り込んだアルカリ性水溶液や反応生成物をより効率的に取り除くことができるため、より望ましい。尚、洗浄槽１２ｃの洗浄液１８は、そのアルカリ性溶液の濃度が高くならないように、カセット１１に収納されたシリコンウエハ２の浸漬中は一定の流量で流れるようにしておいても良いし、カセット１１を所定の個数洗浄した後に、排液し、新たな洗浄液１８を入れて、全量入れ替えるようにしても良い。
カセット１１に収納されたシリコンウエハ２は、洗浄槽１２ｃの洗浄液１８に浸漬、洗浄後、最後に洗浄液１８のスプレー洗浄を行った後、熱風乾燥炉などで乾燥させる。
そして、シリコンウエハ２の第１面２ａ側に、ウェットエッチング方法や、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）装置などを用いて、光反射率低減機能を有する凹凸（粗面化）構造を形成するのが好ましい。
以下は本発明の太陽電池素子の製造方法におけるシリコンウエハのエッチングおよび洗浄の後工程の一例である。
上記のエッチングおよび洗浄のプロセスを経たシリコンウエハを図４（ａ）に示す。このシリコンウエハ２の表面全面に、図４（ｂ）に示すようにＮ型層９を形成する。Ｎ型化ドーピング元素としてはＰ（リン）を用いることが好ましく、シート抵抗が３０〜１５０Ω／□程度のＮ型とする。これによって上述のＰ型バルク領域１０との間にＰＮ接合部が形成される。
このＮ型層９の形成は、例えばシリコンウエハ２を７００〜９００℃程度に昇温して維持しながら、拡散源としてガス状態にしたＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）雰囲気中で２０〜４０分程度処理する気相熱拡散法などによって、Ｎ型層９が０．２〜０．７μｍ程度の深さに形成される。
その後図２（ｃ）に示すように、シリコンウエハ２の第２面２ｂの端面外周部に形成されているＮ型層部分を除去して、この除去部７によりＰＮ分離を行う。このＮ型層部分の除去は、アルミナや酸化シリコンの粒子を高圧でシリコンウエハ２の第２面２ｂの端面外周部に吹きつけるサンドブラスト法やＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザーなどにより、ＰＮ接合部に達する分離溝を形成することで可能である。
さらにＰＮ分離後に、図２（ｃ）に示すように第１面２ａに反射防止膜８を形成する。反射防止膜８の材料としては、ＳｉＮｘ膜（Ｓｉ3Ｎ4ストイキオメトリを中心にして組成比（ｘ）には幅がある）、ＴｉＯ2膜、ＳｉＯ２膜、ＭｇＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、ＺｎＯ膜などを用いることができる。その厚さは、材料によって適宜選択されて、適当な入射光に対して無反射条件を実現できるようにする。例えばシリコンウエハ２の場合、屈折率は１．８〜２．３程度、厚み５００〜１２００Å程度にすればよい。反射防止膜８の製法としては、ＰＥＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法などを用いて形成する。
次に図２（ｄ）に示すように、シリコンウエハ２の第２面２ｂ側に集電電極５を形成する。集電電極５は、アルミニウムを主成分とするペーストを第２面２ｂの外周辺部１〜５ｍｍ程度を除いて、第２面２ｂの略全面に塗布することで形成する。塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。この集電電極５の形成に用いるペーストは、アルミニウム粉末と有機ビヒクルなどからなるもので、これを塗布した後、温度７００〜８５０℃程度で熱処理（焼成）してアルミニウムをシリコンウエハ２に焼き付ける。このアルミニウムペーストを印刷、焼成することにより、Ｐ型不純物であるアルミニウムをシリコンウエハ２の塗布部分に高濃度に拡散させることができる。
次に図２（ｅ）に示すように、第１面２ａの電極（バスバー電極３とフィンガー電極４）と裏面の出力取出電極６を形成する。
第２面２ｂの出力取出電極６は、銀を主成分とする導電ペーストを塗布することにより形成され、この銀を主成分とする導電ペーストは、例えば銀のフィラー１００重量部に対して有機ビヒクルとガラスフリットを、それぞれ５〜３０重量部、０．１〜１５重量部配合、混練し、溶剤を用いて、５０〜２００Ｐａ・Ｓの程度の粘度に調節したものである。
塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができ、塗布後所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させることが好ましい。
集電電極５上に、銀と、銅ニッケルの合金を含有する導電ペーストを塗布、乾燥後、焼成炉内にて最高温度が５００〜６５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより出力取出電極６を形成する。
次にシリコンウエハ２の第１面２ａの電極（バスバー電極３とフィンガー電極４）を形成する。このバスバー電極３とフィンガー電極４の形成においても、上述のように銀を主成分とする導電ペーストをスクリーン印刷法などを用いて塗布、乾燥、焼成することにより形成し、太陽電池素子が完成する。尚、本発明に係るシリコンウエハ２のエッチング方法は、上述の両面電極型の太陽電池素子に限定されるものではなく、シリコンウエハを用いた太陽電池素子であれば、例えば受光面側電極の一部または全部を裏面側に配置したバックコンタクト型太陽電池素子にも応用可能である。
（サンプル作成）
実施例の試料としては、多結晶シリコンウエハ２（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×２００μｍ）を用いて、エッチング工程における第１槽１２ａと第２槽１２ｂのアルカリ性水溶液１３ａ、ｂの液温、アルカリ性水溶液における水酸化ナトリウムの濃度、浸漬時間の条件を変化させたシリコンウエハ２を作製した。
実施例の試料としては、多結晶シリコンウエハ２（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×２００μｍ）を用いて、エッチング工程における第１槽１２ａと第２槽１２ｂのアルカリ性水溶液１３ａ、ｂの液温、アルカリ性水溶液における水酸化ナトリウムの濃度、浸漬時間の条件を変化させたシリコンウエハ２を作製した。
また、比較例の試料としては、前記実施例から第２槽１２ｂでの処理を削除したシリコンウエハ２を用意した。
そして前記実施例用および比較例用のシリコンウエハ２に反射防止膜を形成したものを試料とした。
（評価方法）
外観ムラおよびエッチング不足の度合いについて評価した。
外観ムラおよびエッチング不足の度合いについて評価した。
外観ムラの度合いの評価については任意に選ばれた１０人が、比較例である試料１７と各実施例とを目視で比較評価した。
外観ムラ無しとして判断した人数が１０人のときは◎、９人のときは○、６〜８人のときは△、５人以下のときは×とした。
エッチング不足の度合いについては、比較例である試料１７と各実施例とを反射率で比較評価し、比較例よりも反射率が低いものは○、同等のものは△、高いものは×とした。
これらの結果を表１に示す。
比較例である試料１７は、外観ムラが目立つものであったが、これに対して実施例である試料１〜１６の結果を説明する。
試料１〜３は第１槽１２ａのアルカリ性水溶液１３ａの液温依存性を比較するものであり、液温が低いとエッチングされづらい傾向であった。
試料４〜８は第２槽１２ｂのアルカリ性水溶液１３ｂの液温依存性を比較するものであり、液温が低いと外観ムラが残る傾向であり、液温が高いとアルカリ性の蒸気により外観ムラが再度発生する傾向であった。
試料９〜１２は第１槽１２ａのアルカリ性水溶液１３ａの濃度依存性を比較するものであり、濃度が低いとエッチングされづらい傾向であり、濃度が高いとアルカリ性の蒸気により外観ムラが発生する傾向であった。
試料１３〜１６は第２槽１２ｂのアルカリ性水溶液１３ｂの濃度依存性を比較するものであり、濃度が低いと外観ムラが残る傾向であり、濃度が高いとアルカリ性の蒸気により外観ムラが再度発生する傾向であった。
１：太陽電池素子
２：シリコンウエハ
２ａ：第１面
２ｂ：第２面
３：バスバー電極
４：フィンガー電極
５：集電電極
６：出力取出電極
７：除去部
８：反射防止膜
９：Ｎ型層
１０：Ｐ型バルク領域
１１：カセット
１２：槽
１２ａ：第１槽
１２ｂ：第２槽
１２ｃ：洗浄槽
１３：アルカリ性水溶液
１３ａ：第１槽のアルカリ性水溶液
１３ｂ：第２槽のアルカリ性水溶液
１４：載置台
１５：ヒーター
１６：排液管
１７：冷却管
１８：洗浄液
２：シリコンウエハ
２ａ：第１面
２ｂ：第２面
３：バスバー電極
４：フィンガー電極
５：集電電極
６：出力取出電極
７：除去部
８：反射防止膜
９：Ｎ型層
１０：Ｐ型バルク領域
１１：カセット
１２：槽
１２ａ：第１槽
１２ｂ：第２槽
１２ｃ：洗浄槽
１３：アルカリ性水溶液
１３ａ：第１槽のアルカリ性水溶液
１３ｂ：第２槽のアルカリ性水溶液
１４：載置台
１５：ヒーター
１６：排液管
１７：冷却管
１８：洗浄液
Claims (10)
- 太陽電池素子の基板となるシリコンウエハの表面をアルカリ性水溶液槽に浸漬することによってエッチングする太陽電池素子の製造方法において、
前記アルカリ性水溶液槽は、少なくとも第１槽と、該第１槽よりもアルカリ性水溶液の液温が低い第２槽とを有し、
前記シリコンウエハを前記第１槽および前記第２槽の順で前記アルカリ性水溶液に浸漬させる工程を含む太陽電池素子の製造方法。 - 前記第２槽の前記アルカリ性水溶液の液温を５７℃以下とする請求項１に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記第１槽の前記アルカリ性水溶液の液温を７０℃以上とし、前記第２槽の前記アルカリ性水溶液の液温を３０〜５７℃とする請求項１または２に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記アルカリ性水溶液に主として水酸化ナトリウムを含む水溶液を用いる請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記アルカリ性水溶液の前記水酸化ナトリウムの濃度を３〜４５重量％とする請求項４に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記第１槽における前記アルカリ性水溶液の水酸化ナトリウムの濃度を１５〜４５重量％とし、前記第２槽における前記アルカリ性水溶液の水酸化ナトリウムの濃度を３〜１０重量％とする請求項５に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記第２槽での浸漬時間を前記第１槽での浸漬時間よりも短くする請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記第２槽での浸漬時間を９０秒以内とする請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記第１槽を複数用いる請求項１〜８のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記第２槽に前記シリコンウエハを浸漬した後に、洗浄液を含む洗浄槽に前記シリコンウエハを浸漬する洗浄工程を含み、
前記洗浄槽の前記洗浄液の液温を前記第２槽の前記アルカリ性水溶液の液温よりも高くする請求項１〜９のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
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| JP2006278701A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Kyocera Corp | 半導体ウェハの製造方法 |
| JP2006344765A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 太陽電池用基板の製造方法および太陽電池 |
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