JP2012109563A

JP2012109563A - 太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JP2012109563A
Application number: JP2011236667A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Asano; 元彦浅野; Kenji Fukuchi; 健次福地
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-06-07

Abstract

【課題】スパッタリング法により反射防止膜を形成した場合でも、プラズマＣＶＤ法などによる形成方法による場合と同等のパッシベーションがなされる太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体９の表面に反射防止膜８を形成する太陽電池の製造方法であって、前記半導体９の表面を、水素を含むガスを用いて発生させるプラズマに曝して処理する表面処理工程と、前記半導体９の処理された表面に前記反射防止膜８をスパッタリング法により形成する反射防止膜形成工程とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば太陽電池素子の受光面に反射防止膜を形成するための太陽電池の製造方法に関する。

近年、エネルギー問題および地球温暖化などの環境問題の深刻化に伴い、光エネルギーを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。

現在、太陽電池素子は、その光電変換効率、製造コストおよび長期的な安定性などの観点から、主として単結晶または多結晶の結晶系シリコン基板を用いて作製されている。

また、通常、結晶系シリコン基板を用いた太陽電池素子の受光面側には、入射した光の反射を抑制するために、窒化珪素の薄膜などから成る反射防止膜が形成されている。この反射防止膜の形成には、緻密で高品質な膜の形成が可能であり、モノシランガスのような危険なガスを用いる必要が無いスパッタリング法を用いることが提案されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２００９−１８８４０７号公報

シリコン基板の表面近傍にはシリコン原子の未結合手が存在するので、光発生キャリアが再結合して太陽電池素子の光電変換効率を低下させる場合がある。このため、シリコン原子の未結合手に水素を結合させてパッシベーションすることが知られている。

上述のスパッタリング法による反射防止膜の形成では、プラズマＣＶＤ法などを用いた形成方法に比べパッシベーションが不充分となり、太陽電池素子の光電変換効率が低い場合があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その主たる目的はスパッタリング法により反射防止膜を形成した場合でも、プラズマＣＶＤ法などによる形成方法による場合と同等のパッシベーションがなされる太陽電池の製造方法を提供することにある。

本発明に係る太陽電池の製造方法は、半導体の表面に反射防止膜を形成する太陽電池の製造方法であって、前記半導体の表面を、水素を含むガスを用いて発生させるプラズマに曝して処理する表面処理工程と、前記半導体の処理された表面に前記反射防止膜をスパッタリング法により形成する反射防止膜形成工程とを含む。

上記の太陽電池の製造方法によれば、前記表面処理工程と前記反射防止膜形成工程とを含むことから、プラズマＣＶＤ法による場合と同等のパッシベーションが行なわれ、高品質の反射防止膜の形成が可能となり、太陽電池の効率を向上させることが可能となる。

太陽電池の一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は太陽電池素子の受光面側の平面図であり、（ｂ）は太陽電池素子の裏面側の平面図である。本発明に係る太陽電池の製造方法の一例を模式的に説明する図であり、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ製造工程における太陽電池素子の断面図である。本発明に係る太陽電池の製造方法に用いる製造装置の一例を模式的に示した図であり、反射防止膜形成用製造装置の断面図である。本発明に係る太陽電池の製造方法に用いる搬送カートの一例を模式的に示した平面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、太陽電池として太陽電池素子の説明をするが、太陽電池はこれに限定されず、例えば光センサ等でもよく、光電変換を行なうものであれば本発明に係る太陽電池に含まれるものとする。

＜太陽電池素子＞
太陽電池素子は、例えば図１に示すように、光が入射する側の第１面２ａと第１面２ａの裏側に位置している第２面２ｂとを有する半導体である基板２と、この基板２の第１面２ａ上に設けられたバスバー電極３，フィンガー電極４と、第２面２ｂ上に設けられた集電極５，出力取出電極６とを備えている。

基板２は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンから成り、例えば１辺が１５０〜１６０ｍｍ程度、厚みは１５０〜２５０μｍ程度の矩形の平板状をしている。この基板２の内部には、後記するｐ型半導体層とｎ型半導体層の接合（ｐｎ接合）部が形成されている。

第１面２ａに設けられている電極は、幅１〜３ｍｍ程度の幅広のバスバー電極３が２〜４本程度設けられ、さらにバスバー電極３に対して略垂直に交わるように、２〜５ｍｍ程度のピッチで多数本設けられている、幅５０〜２００μｍ程度の細いフィンガー電極４とから成る。これらバスバー電極３およびフィンガー電極４の厚みは、１０〜２０μｍ程度である。また第１面２ａの全面には、光の吸収を向上させるために反射防止膜８が形成されている。

第２面２ｂ側の電極は、集電極５と出力取出電極６とからなる。集電極５は基板２の外周端部を除く第２面２ｂ側の略全面に形成されており、出力取出電極６は、幅が２〜５ｍｍ程度であり、バスバー電極３と同じ方向に集電極５と少なくともその一部が当接するように２〜４本程度形成されている。この出力取出電極６の厚みは１０〜２０μｍ程度であり、集電極５の厚みは１５〜５０μｍ程度である。

フィンガー電極４および集電極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および出力取出電極６は、フィンガー電極４および集電極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。

この太陽電池素子１は以下のように動作する。太陽電池素子１の受光面側である基板２の第１面２ａ側から光が入射すると、基板２内で吸収・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）が上述したｐｎ接合部の働きによって、太陽電池素子１の第１面２ａと第２面２ｂに設けられた上述した各電極に集められ、両電極間に電位差を生ずる。

＜太陽電池の製造方法＞
まず、図２（ａ）に示す基板準備工程について説明する。半導体ブロックをスライスして表面処理を施した基板２を準備する。この基板２は一導電型の単結晶または多結晶のシリコンから成るものであり、例えばボロンなどの不純物を微量添加することによって、ｐ型の導電型を呈する、比抵抗０．２〜２．０Ω・ｃｍ程度の半導体の基板２としている。

基板２は、単結晶シリコンウエハを用いる場合は、まず、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る。多結晶シリコンウエハを用いる場合は、鋳造法などによってブロックを作製した後に、ブロック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。この基板２の形状は、円形、正方形または矩形のものであり、その大きさは円形では直径１００〜２００ｍｍ程度、正方形または矩形では一辺が１００〜２００ｍｍ程度のものである。

このスライス直後の基板２の表面層には、スライスによるダメージ層が数μｍから数十μｍ程度に形成されており、またその表面にはスライス時の微細な汚染物が付着している。そこで、ダメージ層の除去と汚染物の清浄のために、ウエハをＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）またはＫＯＨ（水酸化カリウム）などのアルカリ性水溶液に浸漬する。特に、シリコンウエハを太陽電池素子の基板として用いる場合、水酸化ナトリウム水溶液を用いることによって、ウエハの表面を光の反射の抑制することに適した微細形状に粗面化することが可能となり、好適に用いることができる。なお、ウエハのアルカリ性水溶液への浸漬においては、作業効率を上げるため、カセットにウエハを並べてカセットごと浸漬することが望ましい。

その後、ウエハの洗浄を行ない、ウエハをスピンドライヤーまたは乾燥炉等を用いて乾燥させて、図２（ａ）に示す基板２を準備する。この際に、基板２の第１面２ａ側に、ドライエッチング方法またはウェットエッチング方法などを用いて、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。

次に、ｐｎ接合形成工程について説明する。図２（ｂ）に示すように、基板２の表面全面にｎ型半導体層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型半導体とする。これによって、ｐ型バルク領域であるｐ型半導体層１０とｎ型半導体層９との間にｐｎ接合部が形成される。

このｎ型半導体層９の形成は、例えば基板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ＰＯＣｌ_３（オキシ塩化リン）のガス雰囲気中で２０〜４０分程度処理する気相熱拡散法などによって、ｎ型半導体層９が表面から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、基板２の第２面２ｂの端面外周部に形成されているｎ型半導体層部分を除去して、この除去部７によって連続したｐｎ接合部を分離するｐｎ分離を行なっている。このｎ型半導体層の除去は、アルミナまたは酸化シリコンの粒子を高圧で基板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またはＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザーを用いたレーザービーム照射などによって、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。ここで、反射防止膜８の形成は、準備した半導体の表面を、水素を含むガスを用いて発生させるプラズマに曝して処理する表面処理工程と、この半導体の処理された表面に反射防止膜をスパッタリング法によって形成する反射防止膜形成工程とを含む。

後述するように、反射防止膜形成工程は、表面処理工程の後に半導体の処理された表面を大気に曝さずに行なうとよい。また、表面処理工程におけるプラズマは、水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いて発生させるとよい。また、表面処理工程におけるプラズマは、周波数が４００ｋＨｚ以下の交流電力を用いて発生させるとよい。また、反射防止膜形成工程における反射防止膜の形成を、形成中の半導体の表面温度が表面処理工程における表面を処理中の半導体の表面温度よりも低くなるように行なうとよい。

次に、この反射防止膜８の具体的な製造方法について説明する。

この反射防止膜８の材料としては、窒化珪素膜などを用いることができる。その厚さや屈折率は適宜選択されて、適当な入射光に対して低反射条件を実現できるようにする。例えば基板２としてシリコンウエハを用いる場合、反射防止膜８としての窒化珪素膜は、屈折率は１．８〜２．３程度、厚みは５００〜１２００Å程度にすればよい。反射防止膜８はスパッタリング法を用いて形成する。

図３は反射防止膜形成装置１１の構造例を示した断面図である。図３に示すように、基板２を搭載した搬送カート１２は、不図示の搬送機構によって外部から反射防止膜形成装置１１の中へ移動させられて、この反射防止膜形成装置１１における処理を終えた後に、反射防止膜形成装置１１の外部へ移動させられる。反射防止膜形成装置１１は、４つの処理室が一列に連結されている。

具体的には、反射防止膜形成装置１１は、搬送カート１２が外部から入室するための入口にゲートバルブ２４ａを有する第１処理室のロードロック室１３、第２処理室の前処理室１４、第３処理室である成膜室１５、搬送用カート１２が外部へ出るためのゲートバルブ２４ｅを有する第４処理室のアンロードロック室１６を備えている。そして、隣り合う処理室の間にはゲートバルブがある。すなわち、ロードロック室１３と前処理室１４との間にはゲートバルブ２４ｂが、前処理室１４と成膜室１５との間にはゲートバルブ２４ｃが、成膜室１５とアンロードロック室１６との間にはゲートバルブ２４ｄがそれぞれ配置されている。また、各処理室には搬送用カート１２を移動させるためのレールと電気系統などからなる搬送機構（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）が備えられている。また、各処理室にはガス供給ライン（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ）と、不図示の真空ポンプからの排気ライン（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）が接続されている。

また、ロードロック室１３、前処理室１４および成膜室１５にはそれぞれヒータ（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ）が備えられている。また、前処理室１４にはアース２１に電気的に接続された電極板１７および搬送機構２２ｂ及び電力供給手段18ａが備えられている。また、成膜室１５には電極供給手段１８ｂに電気的に接続されているスパッタリングターゲット２３が設けられている。

この反射防止膜形成装置１１の各処理室の内壁は、耐熱性があり、減圧状態を維持するための十分な強度を持ち、さらに使用するガスに対し耐腐食性のある材質、例えばステンレス等の鉄合金などで主として作製されている。

搬送カート１２は、耐熱性のある例えばカーボンなどで作製された平板状のものであり、反射防止膜形成装置１１の搬送機構２２によって、各処理室の内部に移動させられて、ロードロック室１３、前処理室１４、成膜室１５およびアンロードロック室１６の各処理室内の所定の位置で、固定されるようになっている。

図４に示すように、搬送カート１２は多数の基板２等の搭載物を配置するための平面視
して矩形状のプレート２７を有しており、プレート２７の周縁部には金属枠２９が嵌め込まれており、金属枠２９の所定箇所はプレート固定治具３０によってプレート２７に対して堅固に固定している。また、搬送カート１２の表面には、搬送中の基板２が振動などで動き、基板２同士が重なることや、搬送カート１２上から基板２が転落することを抑制するためにカーボンやアルミナなどのセラミックスまたはステンレスなどから成る基板位置決めピン２８が多数設けられている。さらに、搬送カート１２の周縁部にはステンレス製等の搬送カート固定治具３１が設けられており、この搬送カート固定治具３１によって、搬送機構の所定箇所において固定されるようにしている。

上述した構成において、まずガス供給ライン１９ａから窒素ガスなどがロードロック室１３内に供給されて、ロードロック室１３内を大気圧にする。その後、搬送機構２２によってゲートバルブ２４ａを開閉することによって、基板２が載置された搬送カート１２がロードロック室１３内に搬入される。この際に、ガス供給ライン１９ａからの窒素ガスなどの供給を止め、排気ライン２０ａによって真空状態に排気されると共に、所定の温度に昇温される。

次に、ゲートバルブ２４ｂを開閉することによって、また排気ライン２０ｂによって所定の圧力にまで減圧された前処理室１４に搬送カート１２が搬送される。その後、処理室１４に通じるガス供給ライン１９ｂよって、所定量のＨ_２（水素）ガスまたはＮＨ_３（アンモニア）ガスなどの水素を含有したガスを前処理室１４内部に供給すると共に、電力供給手段１８によって搬送カート１２に電圧を印加して、水素を含有したプラズマを発生させる。

すなわち、前処理室１４においては、図３に示すように、電極板１７と搬送カート１２が平行平板の電極となり、この間隙に水素を含有したプラズマが発生することとなる。これにより、水素を含むプラズマにシリコン基板２の表面が曝されることとなり、シリコン基板２の表面が水素によってパッシベーションされることとなる。さらに水素を含むプラズマに基板２の表面が曝されることによって、基板２の表面における自然酸化膜が除去されて、基板２と反射防止膜との界面における品質を良好なものにすることができる。

電力供給手段１８によって電極板１７に印加される電圧は、ＲＦ電圧、ＤＣ電圧およびＤＣ＋ＲＦ電圧などであるが、基板２のパッシベーション効果を確実なものとするために、４００ｋＨｚ以下の低周波電圧、より望ましくは２５０ｋＨｚ以下の低周波電圧とする。

また図３に示すように、電極板１７はアース２１側となり、基板２側を負電位としたＤＣ放電あるいは基板側にＲＦ電圧を印加することが、基板２内部への水素イオンの入射を積極的に図ることができるために望ましい。

また、ガス供給ライン１９ｂから供給されるガスは、水素ガスや水素を含有したガスのみでもよいが、水素濃度を最適なものに調整できるため、またプラズマの広がりを最適なものに調整できるため、水素ガスにアルゴンガスを混合することが好ましい。

またこの前処理室１４での水素を含むプラズマでの処理におけるガス量や電圧値、時間等条件は、完成した太陽電池素子の出力電流、出力電圧や光電変換効率などの出力特性を観ながら、最適に決定すればよい。

その後、減圧状態を保ったまま、ゲートバルブ２４ｃを開閉することによって、基板２と搬送カート１２とは成膜室１５に搬送され、基板２の表面に反射防止膜８となる薄膜がスパッタリング法で成膜される。すなわち成膜室１５は真空ポンプ２０ｂによって所定の
圧力に減圧されるとともに、ガス供給ライン１９ｃによってＡｒ（アルゴン）ガスやＮＨ_３（アンモニア）ガス、Ｎ_２（窒素）ガスが供給され、さらにスパッタリングターゲット２３には１０〜１００ｋＨｚ程度の周波数の電圧をかける。

これにより、アルゴンガスなどをイオン化してスパッタリングターゲット２３に衝突させて反射防止膜８の成膜を行なう。

このように、減圧状態を保ったまま基板２を前処理室１４から成膜室１５に搬送することによって、基板２表面に新たな酸化膜の生成を抑制することができるため、この後の工程で反射防止膜８上に電極を形成した場合に、基板２と電極のオーミックコンタクトを良好なものとすることができる。

また反射防止膜８をスパッタリング法で成膜することによって、プラズマＣＶＤ法を使用する場合に比べ、低消費電力で不純物が少ないために光透過率が高く、緻密で均一性の高い、高品質な膜の形成が可能となると共に、モノシランガスのような危険なガスを用いる必要が無くなる。

反射防止膜８を成膜後、基板２と搬送カート１２とは、アンロードロック室１６に運ばれる。その後アンロードロック室１６では、ガス供給ライン１９ｄよって窒素ガスなどが供給されて、真空状態から大気状態にもどされ、基板２と搬送カート１２とはゲートバルブ２４ｅを通じて搬出される。そして、基板２は所定温度以下に降温された後、搬送カート１２上から回収される。

さらに、上述の前処理室１４で水素を含むプラズマに基板２の表面を曝す工程（表面処理工程）における処理中の基板２の表面温度が、成膜室１５での基板２の表面に反射防止膜を形成する工程（反射防止膜形成工程）での形成中の基板２の表面温度に比べて高い。すなわち、反射防止膜形成工程における反射防止膜の形成を、形成中の半導体の表面温度が表面処理工程における表面を処理中の半導体の表面温度よりも低くなるように行なう。

例えば、発明者らが繰り返し行なったテストでは、前処理室１４で、水素を含むプラズマに基板２の表面を曝す工程における基板２の温度は、３００〜５００℃程度、好ましくは３５０〜４５０℃程度にまで昇温することによって、水素によるパッシベーションが最も良好に行なわれることが判った。

さらに成膜室１５での基板２の表面に反射防止膜８を形成する工程において、このパッシベーションしている水素が脱離することを抑制するためには、この反射防止膜８を形成する工程における基板２の温度を、水素を含むプラズマに基板２の表面を曝す工程における基板２の温度よりも１０〜１００℃程度低くすることが望ましい。

また本実施形態に係る製造装置においては、図３に示すように水素を含むプラズマに基板２の表面を曝す前処理室１４と、これとは別に基板２の表面にスパッタリング法によって反射防止膜８を形成する成膜室１５を備えるとよい。これにより、前処理室１４と成膜室１５における基板２の温度の制御を確実に行なえるとともに、前処理室１４と成膜室１５の温度を変化させずに一定に保つことができるため、作業効率を上げることが可能となる。

このように反射防止膜８を形成後、図２（ｄ）に示すように、基板２の第２面２ｂ側に集電極５を形成する。集電極５は、アルミニウムを主成分とする導電性ペーストを第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。この塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。この集電極５の形
成に用いる導電性ペーストは、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、焼成することによって、ｐ型不純物であるアルミニウムを基板２の塗布部分に高濃度に拡散させることができ、第２面２ｂ側にも形成されているｎ型層をｐ型高濃度ドープ層とすることができる。

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）と第２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性ペーストを塗布する。この銀を主成分とする導電性ペーストは、例えば銀のフィラー１００重量部に対して有機ビヒクル５〜３０重量部とガラスフリット０．１〜１５重量部を配合し、混練して、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。

集電極５上に、銀と、銅ニッケルの合金を含有する導電性ペーストを塗布して、それを乾燥後、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って出力取出電極６を形成する。

次に、基板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性ペーストをスクリーン印刷法などを用いて、塗布、乾燥および焼成することによって形成して太陽電池素子１が完成する。

なお、本実施形態に係る太陽電池素子の製造方法と製造装置は、上述の両面電極型の太陽電池に限定されるものではなく、基板２を用いた太陽電池であれば、例えば受光面側電極の一部または全部を第２面２ｂ側に配置したバックコンタクト型太陽電池にも適用可能である。

以下に、本実施形態をより具体化した実施例について説明する。＜テスト品の作製＞
鋳造法で作製して、ボロンをドープした多結晶シリコン基板を基板２として用意した。この基板２は、比抵抗０．５〜１．５Ω・ｃｍ程度のｐ型を呈しており、大きさは約１５６ｍｍ角であり、厚さは約２００μｍとした。

この基板２をＮａＯＨ水溶液を用いて、数μｍの深さでエッチングした後、洗浄乾燥した。次に、光入射面となる基板２の表面側にＲＩＥ装置を用いて凹凸面を形成した。

その後、熱拡散法によりＰＯＣｌ_３（オキシ塩化リン）を用いて、Ｐ（リン）を基板２の表面に、シート抵抗が１００Ω／□程度のｎ型半導体層９を形成した。この後に、表面上のリンガラスを除去するために、この基板２をフッ酸に浸漬し、洗浄乾燥した。

その後、基板２の第２面２ｂの端面外周部に形成されているｎ型半導体層９を除去して、この除去部７によってｐｎ分離を行なった。このｎ型半導体層９の除去は、アルミナの粒子を高圧で基板２の第２面２ｂの端面外周部に吹き付けるサンドブラスト法によって行なった。

その後、反射防止膜８として、図３に示すような平行平板型プラズマＣＶＤ装置である
反射防止膜形成装置１１を用いて窒化珪素薄膜からなる反射防止膜８を形成した。

まずガス供給ライン１９ａから窒素ガス等をロードロック室１３内に供給して、ロードロック室１３内を大気圧にした。その後、搬送機構２２によってゲートバルブ２４ａを開閉することによって、基板２が載置された搬送カート１２をロードロック室１３内に搬入した。この際に、ガス供給ライン１９ａからの窒素ガスなどの供給を止めて、排気ライン２０ａによって真空状態に排気した。この際に４５０℃の温度に昇温した。

次に、ゲートバルブ２４ｂを開閉することによって、また排気ライン２０ｂによって１０^−２ｐａ程度の圧力にまで減圧された前処理室１４に搬送カート１２を搬送した。その後、前処理室１４に通じるガス供給ライン１９ｂよって、電圧印加時の圧力が１００ｐａ程度になるようにＮＨ_３（アンモニア）ガスを前処理室１４内部に供給して、電力供給手段１８によって搬送カート１２に電圧を印加して、水素を含有したプラズマを発生させた。

これによって、水素を含むプラズマに基板２の表面が曝されることとなり、基板２の表面が水素によってパッシベーションされた。さらに、水素を含むプラズマに基板２の表面が曝されることによって、基板２の表面における自然酸化膜が除去された。

電力供給手段１８によって電極板１７に印加される電圧は、パッシベーション効果を確実なものとするために、２５０ｋＨｚの低周波電圧とした。

その後、減圧状態を保ったまま、ゲートバルブ２４ｃを開閉することによって、基板２と搬送カート１２とを成膜室１５に搬送して、基板２の表面に反射防止膜８となる薄膜を以下のようにしてスパッタリング法で成膜した。

すなわち、基板２が載置された搬送カート１２を成膜室１５に搬送した後、ガス供給ライン１９ｃより、アルゴン（ＡＲ）ガスを供給し、スパッタリングターゲット２３に電力供給手段１８ｂから５０ｋＨｚのＲＦ電力を印加した。これにより、アルゴンガスをイオン化してスパッタリングターゲット２３に衝突させてスパッタリングを行ない、基板２の上面に、屈折率約２．０、膜厚約８００Åの窒化珪素（ＳｉＮｘ）の薄膜からなる反射防止膜８を成膜した。

次に、基板２の第２面２ｂ側にアルミニウムを主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷法を用いて、裏面の外周辺部（幅２ｍｍ程度）を除いて塗布した後、温度７５０℃程度で焼成して、アルミニウムをシリコンウエハ２に焼き付けて集電極５を形成した。

その後、基板２の反射防止膜８の上に、銀粉末および有機ビヒクルを銀１００重量部に対して１０重量部、ガラスフリットを銀１００重量部に対して５重量部を添加した導電性ペーストを、スクリーン印刷法を用いて直接塗布した。そして、これを最高温度が６００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することによって、バスバー電極３およびフィンガー電極４を形成した。

さらに、基板２の第２の面側の集電極５上に、銀を主成分とする導電性ペーストを所定形状にスクリーン印刷法を用いて塗布した。そして、これを焼成することによって出力取出電極６を形成した。

同様に基板２の第１面２ａ（表面）側の電極を形成した。すなわち上述した銀を主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷法で所定の電極形状に塗布して、最高温度が６００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより電極を形成した。

＜比較品の作製＞
上記テスト品と同様の多結晶シリコン基板を用いて比較品を作製した。比較品は、反射防止膜８の形成において、前処理室１４での水素プラズマ処理が無いこと以外、他の工程は、条件はテスト品と全て同様の条件で行なった。

＜テスト品と比較品の出力特性について＞
テスト品と比較品を各々６４枚作製し、ソーラーシミュレーターを用い、ＡＭ１．５、２５℃、光強度１０００Ｗ／ｍ^２条件下で測定して、その平均を算出した。

その結果、テスト品は短絡電流および開放電圧が比較品に比べて向上したことを確認した。そして、光電変換効率が比較品に比べて０．４〜１．５％向上したことを確認した。

この結果より、テスト品では、反射防止膜８の形成前の基板２への水素でのパッシベーションが行なわれ、短絡電流、開放電圧および光電変換効率の各特性値において比較品より高い値となることが確認された。

１：太陽電池素子（太陽電池）
２：基板
２ａ：第１面
２ｂ：第２面
３：バスバー電極
４：フィンガー電極
５：集電極
６：出力取出電極
７：除去部
８：反射防止膜
９：ｎ型半導体層
１０：ｐ型半導体部
１２：搬送カート
１３：ロードロック室
１４：前処理室
１５：成膜室
１６：アンロードロック室
１７：電極板
１８ａ、ｂ：電力供給手段
１９ａ〜ｄ：ガス供給ライン
２０ａ〜ｄ：真空ポンプ
２１：アース
２２ａ〜ｄ：搬送機構
２３：スパッタリングターゲット
２４ａ〜ｅ：ゲートバルブ
２６ａ〜ｃ：ヒーター

Claims

半導体の表面に反射防止膜を形成する太陽電池の製造方法であって、
前記半導体の表面を、水素を含むガスを用いて発生させるプラズマに曝して処理する表面処理工程と、
前記半導体の処理された表面に前記反射防止膜をスパッタリング法により形成する反射防止膜形成工程とを含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
前記反射防止膜形成工程は、前記表面処理工程の後に前記半導体の処理された表面を大気に曝さずに行なうことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
前記表面処理工程における前記プラズマは、水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いて発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
前記表面処理工程における前記プラズマは、周波数が４００ｋＨｚ以下の交流電力を用いて発生させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
前記反射防止膜形成工程における前記反射防止膜の形成を、形成中の前記半導体の表面温度が前記表面処理工程における表面を処理中の前記半導体の表面温度よりも低くなるように行なうことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。