JP2013232581A - Method for manufacturing photovoltaic device and photovoltaic device - Google Patents

Method for manufacturing photovoltaic device and photovoltaic device Download PDF

Info

Publication number
JP2013232581A
JP2013232581A JP2012104583A JP2012104583A JP2013232581A JP 2013232581 A JP2013232581 A JP 2013232581A JP 2012104583 A JP2012104583 A JP 2012104583A JP 2012104583 A JP2012104583 A JP 2012104583A JP 2013232581 A JP2013232581 A JP 2013232581A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
etching
laser irradiation
texture
inverted pyramid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012104583A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Reona Nakamura
玲王奈 中村
Tomotake Katsura
智毅 桂
Shinsuke Yura
信介 由良
Takeshi Tanigaki
剛司 谷垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2012104583A priority Critical patent/JP2013232581A/en
Publication of JP2013232581A publication Critical patent/JP2013232581A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photovoltaic device which never causes substrate strength deterioration resulting from a damage by laser processing and lifetime characteristic deterioration.SOLUTION: A method for manufacturing a photovoltaic device includes the steps of: forming a laser irradiation part 2 in which affected layers are arranged in an island shape by directly irradiating a single-crystal silicon substrate 1 with a laser beam; forming a texture of an inverted pyramid shape by selectively etching the laser irradiation part 2 by anisotropic etching; and forming a photoelectric conversion part so that a surface on which the texture of the inverted pyramid shape is formed serves as a light-receiving surface and forming a photovoltaic device by forming electrodes.

Description

本発明は、光起電力装置の製造方法および光起電力装置に関する。   The present invention relates to a photovoltaic device manufacturing method and a photovoltaic device.

太陽電池などの光起電力装置の性能向上には、太陽光を、効率よく光起電力装置内部に取り込むことが大切である。そのため、従来の光起電力装置では、光入射側の基板表面にテクスチャ加工を施して、表面で一度反射した光を再度表面に入射させることで、より多くの太陽光を基板内部に取込み、光電変換効率の向上を図っている。ここで、テクスチャ加工とは、基板表面に意図的に数十nm〜数十μm程度の寸法の微細な凹凸構造(テクスチャ構造)を形成する加工のことをいう。   In order to improve the performance of photovoltaic devices such as solar cells, it is important to efficiently incorporate sunlight into the photovoltaic device. Therefore, in the conventional photovoltaic device, texture processing is performed on the substrate surface on the light incident side, and light once reflected on the surface is incident again on the surface, so that more sunlight is taken into the substrate and photoelectric The conversion efficiency is improved. Here, the texture processing refers to processing for intentionally forming a fine uneven structure (texture structure) having a size of about several tens of nanometers to several tens of micrometers on the substrate surface.

光起電力装置における基板表面に微細な凹凸を形成する方法として、シリコン基板の表面にレーザ光を照射することで溝を形成する工程と、化学エッチングにより溝を選択的にエッチングすることでシリコン基板の表面に凹凸を形成する工程を含む方法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。   As a method of forming fine irregularities on the surface of a substrate in a photovoltaic device, a step of forming a groove by irradiating a laser beam on the surface of the silicon substrate, and a silicon substrate by selectively etching the groove by chemical etching There has been proposed a method including a step of forming irregularities on the surface (see, for example, Patent Document 1).

特開2003−258285号公報JP 2003-258285 A

上記特許文献1の方法において、テクスチャ構造を形成するに際しては、シリコン基板の表面にレーザ光を照射することで溝を形成する工程において、溝を形成するために長時間、高エネルギーのレーザ照射を行なうため、レーザダメージが発生しやすいという問題があった。このように、基板表面に、連続して溝を形成するなどのレーザ加工を行ない、テクスチャを形成する技術においては、半導体基板の加工時に、加工部を中心に、加工面にレーザダメージが発生し、基板の強度低下やライフタイムの特性劣化が生じ易いという課題がある。   In the method of Patent Document 1, when the texture structure is formed, in the step of forming the groove by irradiating the surface of the silicon substrate with laser light, high-energy laser irradiation is performed for a long time to form the groove. Therefore, there is a problem that laser damage is likely to occur. In this way, laser processing such as continuously forming grooves on the substrate surface to form textures causes laser damage to the processed surface centering on the processed part when processing the semiconductor substrate. There is a problem that the strength of the substrate is lowered and the lifetime characteristics are likely to deteriorate.

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、レーザ加工によるダメージに起因する基板の強度低下やライフタイムの特性劣化を生じることのない光起電力装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a photovoltaic device that does not cause a reduction in substrate strength or deterioration in lifetime characteristics due to damage caused by laser processing.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、半導体基板にレーザ直接照射により、アイランド状に加工変質層が配列されたレーザ照射部を形成するレーザ照射工程と、前記レーザ照射部を、異方性エッチングによって選択的にエッチングし、逆ピラミッド状のテクスチャを形成するエッチング工程と、前記逆ピラミッド状のテクスチャの形成された面が受光面となるように、光電変換部を形成するとともに、電極を形成し光起電力装置を形成する工程とを含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a laser irradiation process for forming a laser irradiation portion in which work-affected layers are arranged in an island shape by direct laser irradiation on a semiconductor substrate is different from the laser irradiation portion. Etching process selectively etching by isotropic etching to form an inverted pyramid-like texture, and forming a photoelectric conversion portion so that the surface on which the inverted pyramid-like texture is formed serves as a light receiving surface, and an electrode And forming a photovoltaic device.

本発明によれば、半導体基板に対してレーザを直接照射して、アイランド状に配列されたレーザ照射部を形成した後、異方性エッチングによって前記レーザ照射部を選択的にエッチングすることにより逆ピラミッドテクスチャを形成する。この方法によればアイランド状すなわちスポット状に形成されたレーザ照射部を形成した後、異方性エッチングを行なうことで、レーザダメージ部が除去される。このため、長時間にわたってレーザを連続的に照射することなく形成することができ、基板の強度低下やライフタイムの特性劣化を防ぐことができる。しかも、レーザダメージ部を選択的にエッチング除去することで、自ら(111)面が残り、(111)面で囲まれた逆ピラミッド状のテクスチャ形成が実現されるという効果を奏する。   According to the present invention, a semiconductor substrate is directly irradiated with a laser to form island-arranged laser irradiation portions, and then the laser irradiation portions are selectively etched by anisotropic etching. Form a pyramid texture. According to this method, after forming a laser irradiation portion formed in an island shape, that is, in a spot shape, the laser damaged portion is removed by performing anisotropic etching. For this reason, it can form, without irradiating a laser continuously over a long time, and can prevent the intensity | strength fall of a board | substrate and lifetime characteristic deterioration. In addition, by selectively etching away the laser damage portion, the (111) plane remains, and an effect of forming an inverted pyramid-shaped texture surrounded by the (111) plane is achieved.

図1−1は、本発明の実施の形態1による光起電力装置の製造方法におけるテクスチャ形成工程を示す図であり、レーザ照射工程でレーザパターンを形成した単結晶シリコン基板の一部破断斜視図である。1-1 is a diagram showing a texture forming step in the method for manufacturing a photovoltaic device according to the first embodiment of the present invention, and is a partially broken perspective view of a single crystal silicon substrate on which a laser pattern is formed in a laser irradiation step It is. 図1−2は、本発明の実施の形態1による光起電力装置の製造方法におけるテクスチャ形成工程を示す図であり、テクスチャの形成された単結晶シリコン基板の一部破断斜視図である。1-2 is a diagram showing a texture forming step in the method for manufacturing a photovoltaic device according to the first embodiment of the present invention, and is a partially broken perspective view of a single crystal silicon substrate on which a texture is formed. FIG. 図1−3は、本発明の実施の形態1による光起電力装置の製造方法におけるテクスチャ形成工程で形成された単結晶シリコン基板を用いて形成した光起電力装置を示す断面図である。1-3 is a cross-sectional view showing a photovoltaic device formed using a single crystal silicon substrate formed in the texture forming step in the method for manufacturing a photovoltaic device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 図2は、本発明の実施の形態1による光起電力装置の製造方法におけるレーザ照射工程に用いられるレーザ加工装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus used in a laser irradiation process in the method for manufacturing a photovoltaic device according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施の形態1による異方性エッチングにおける逆ピラミッド状のテクスチャ構造を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing an inverted pyramid-like texture structure in anisotropic etching according to Embodiment 1 of the present invention. 図4−1は、本発明の実施の形態1によるテクスチャ形成工程を示す工程断面図である。FIGS. 4-1 is process sectional drawing which shows the texture formation process by Embodiment 1 of this invention. FIGS. 図4−2は、本発明の実施の形態1によるテクスチャ形成工程を示す工程断面図である。FIGS. 4-2 is process sectional drawing which shows the texture formation process by Embodiment 1 of this invention. FIGS. 図5は、本発明の実施の形態2による複数のレーザパターンを用いて得られる逆ピラミッド状のテクスチャ構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an inverted pyramid-like texture structure obtained by using a plurality of laser patterns according to the second embodiment of the present invention. 図6−1は、本発明の実施の形態3によるテクスチャ形状の底部が平面であるテクスチャ構造を示す上面図である。FIG. 6A is a top view showing a texture structure in which the bottom of the texture shape according to the third embodiment of the present invention is a plane. 図6−2は、本発明の実施の形態3によるテクスチャ形状の底部が平面であるテクスチャ構造を示す断面図である。FIG. 6-2 is a cross-sectional view showing a texture structure in which the bottom of the texture shape according to the third embodiment of the present invention is a plane. 図7−1は、本実施の形態4のテクスチャの形成方法におけるアスペクト比が1以上のレーザパターンを用いた場合の、レーザ照射部のパターンと逆ピラミッド形状のエッチング部との関係を示す説明図であり、図7−1は上面図である。FIG. 7-1 is an explanatory diagram showing the relationship between the pattern of the laser irradiation portion and the inverted pyramid-shaped etching portion when a laser pattern having an aspect ratio of 1 or more is used in the texture forming method of the fourth embodiment. FIG. 7A is a top view. 図7−2は、本実施の形態4のテクスチャの形成方法におけるアスペクト比が1以上のレーザパターンを用いた場合の、レーザ照射部のパターンと逆ピラミッド形状のエッチング部との関係を示す説明図であり、図7−2は図7−1のA−A断面図である。FIG. 7-2 is an explanatory diagram showing the relationship between the pattern of the laser irradiation portion and the inverted pyramid-shaped etching portion when a laser pattern having an aspect ratio of 1 or more is used in the texture forming method of the fourth embodiment. FIG. 7-2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 図8−1は、本発明の実施の形態4の逆ピラミッド形状のテクスチャの形成工程を示す図である。8-1 is a figure which shows the formation process of the texture of the inverted pyramid shape of Embodiment 4 of this invention. 図8−2は、本発明の実施の形態4の逆ピラミッド形状のテクスチャの形成工程を示す図である。8-2 is a figure which shows the formation process of the texture of the inverted pyramid shape of Embodiment 4 of this invention. 図9は、本発明の実施の形態4の逆ピラミッド形状のテクスチャの形成工程の変形例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a modified example of the process of forming an inverted pyramid-shaped texture according to the fourth embodiment of the present invention. 図10は、本発明の実施の形態4においてアスペクト比が1未満である場合のレーザパターンを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a laser pattern when the aspect ratio is less than 1 in the fourth embodiment of the present invention.

以下に、本発明にかかる光起電力装置の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる光起電力装置の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。   Embodiments of a method for manufacturing a photovoltaic device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Moreover, sectional views of the photovoltaic devices used in the following embodiments are schematic, and the relationship between the thickness and width of the layers, the ratio of the thicknesses of the layers, and the like are different from the actual ones.

実施の形態1.
図1−1〜図1−2は、本発明にかかる光起電力装置の製造方法の実施の形態1のテクスチャ形成工程を示す模式図である。図1−3は、本発明の実施の形態1による光起電力装置の製造方法におけるテクスチャ形成工程で形成された単結晶シリコン基板を用いて形成した光起電力装置を示す断面図である。
Embodiment 1 FIG.
FIGS. 1-1 to 1-2 are schematic views showing the texture forming step of the first embodiment of the method for manufacturing a photovoltaic device according to the present invention. 1-3 is a cross-sectional view showing a photovoltaic device formed using a single crystal silicon substrate formed in the texture forming step in the method for manufacturing a photovoltaic device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.

本実施の形態1の光起電力装置のテクスチャ構造は、半導体基板としての単結晶シリコン基板の表面または裏面に逆ピラミッド状の凹凸構造を設けたものである。テクスチャ構造の中でも、特に逆ピラミッド状のテクスチャ構造は、光閉じ込め効率が高く、占有面積が比較的小さいというメリットがある。逆ピラミッド状のテクスチャ構造を用いることで、入射した太陽光が基板表面の凹凸構造に多重反射しながら吸収されるため、太陽光を基板内部に閉じ込め、厚みの限られた基板で効率的に光−電気変換をするのに有効である。   The texture structure of the photovoltaic device according to the first embodiment is such that an inverted pyramid-shaped uneven structure is provided on the front surface or the back surface of a single crystal silicon substrate as a semiconductor substrate. Among texture structures, the inverted pyramid-shaped texture structure has the advantages of high light confinement efficiency and a relatively small occupied area. By using an inverted pyramid-like texture structure, incident sunlight is absorbed while being reflected multiple times by the concavo-convex structure on the substrate surface, so that sunlight is confined inside the substrate and light is efficiently emitted by a substrate with a limited thickness. -Effective for electrical conversion.

この逆ピラミッド状のテクスチャ構造Tは、単結晶シリコン基板1にレーザ直接照射により、アイランド状すなわちスポット状に加工変質層が形成されたレーザ照射部2を形成するレーザ照射工程と、異方性エッチング(ウェットエッチング)によってレーザ照射部2を選択的にエッチングし、エッチング部3から露呈する逆ピラミッド状のテクスチャを形成するエッチング工程とで得られる。この単結晶シリコン基板1は、表面に、多数の逆ピラミッド状の凹部4を有し、逆ピラミッド状を構成する各面が(111)面を構成している。このようにして形成された逆ピラミッド状のテクスチャ構造Tの形成された面が受光面となるように、光電変換部を形成するとともに、電極を形成し光起電力装置(太陽電池)を形成する。本実施の形態のテクスチャ構造Tにおいては、逆ピラミッド状の凹部4が最密配列構造をとるように繰り返し形成されており、隣接する格子間も線状となっており、表面積が大きい構造となっている。なお逆ピラミッド状の凹部4を構成するテクスチャ構造は、ピラミッド状の凸部を構成するテクスチャ構造に比べ、表面積は同一であるが、エッチング量がより少ないことによって歪が少ない点、強度が大である点などの優位点がある。   This inverted pyramid-shaped texture structure T includes a laser irradiation process for forming a laser irradiation portion 2 in which a work-affected layer is formed in an island shape, that is, a spot shape by direct laser irradiation on a single crystal silicon substrate 1, and anisotropic etching. This is obtained by an etching process in which the laser irradiation part 2 is selectively etched by (wet etching) and an inverted pyramid-like texture exposed from the etching part 3 is formed. This single crystal silicon substrate 1 has a large number of inverted pyramid-shaped recesses 4 on the surface, and each surface constituting the inverted pyramid forms a (111) plane. A photoelectric conversion part is formed and an electrode is formed to form a photovoltaic device (solar cell) so that the surface on which the inverted pyramid-like texture structure T formed in this way is formed becomes a light receiving surface. . In the texture structure T of the present embodiment, the inverted pyramid-shaped concave portions 4 are repeatedly formed so as to take a close-packed arrangement structure, and the adjacent lattices are also linear, resulting in a structure with a large surface area. ing. The texture structure constituting the inverted pyramid-shaped concave portion 4 has the same surface area as the texture structure constituting the pyramid-shaped convex portion, but is less distorted and less in strength due to a smaller etching amount. There are advantages such as certain points.

単結晶シリコン基板1へのレーザ直接加工により、基板自身にレーザダメージのパターンつまり加工変質層を形成し、この加工変質層から選択的にエッチングすることで、レーザダメージの残留を抑制しつつ、基板の表面または裏面に規則的に整列した逆ピラミッド状のテクスチャ構造Tを形成する。   A laser damage pattern, that is, a work-affected layer is formed on the substrate itself by direct laser processing on the single crystal silicon substrate 1, and etching is selectively performed from the work-affected layer, thereby suppressing residual laser damage. An inverted pyramid-like texture structure T regularly formed on the front surface or the back surface is formed.

図1−1は、レーザ照射工程でレーザパターン(2p)からなるレーザ照射部2を形成した単結晶シリコン基板の一部破断斜視図である。表面が(100)面となるように形成された単結晶シリコン基板1に対し、レーザ照射工程により規則的な配列でレーザ照射部2を形成し加工変質層(レーザダメージ)を形成する。ここでは、格子点がレーザビームの中心となるように格子状のレーザパターン(2p)からなるレーザ照射部2を規則的に配列形成している。加工変質層とは、加工によって材質的に変化した表面層をさすものとする。その原因は機械的エネルギーによるもの、熱エネルギーによるもの、この両者を複合したものなどがあるが、塑性変型による表面の格子欠陥の乱れや増加、結晶粒の変形、微細化、あるいは表面流動、相変態、組織変化、熱亀裂の発生のうちのいずれかを起こした領域をさすものとする。このような加工変質層では残留歪みを起こしているために、残留応力が発生しポテンシャルエネルギーの形でエネルギーが蓄えられている。そのため加工変質層部分はレーザ照射を受けなかった部分に比べてエネルギーレベルが高く、化学変化がおきやすい。   FIG. 1-1 is a partially broken perspective view of a single crystal silicon substrate on which a laser irradiation portion 2 composed of a laser pattern (2p) is formed in a laser irradiation step. A laser irradiation portion 2 is formed in a regular arrangement by a laser irradiation process on the single crystal silicon substrate 1 formed so that the surface becomes a (100) plane, thereby forming a work-affected layer (laser damage). Here, the laser irradiating portions 2 made of a lattice-shaped laser pattern (2p) are regularly arranged so that the lattice point is the center of the laser beam. The work-affected layer refers to a surface layer that has been changed in material properties by processing. The cause is due to mechanical energy, thermal energy, or a combination of both. However, disorder and increase of lattice defects on the surface due to plastic deformation, deformation, refinement of crystal grains, surface flow, phase It refers to a region where any of transformation, structure change, and thermal cracking has occurred. In such a work-affected layer, residual strain is generated, so that residual stress is generated and energy is stored in the form of potential energy. For this reason, the work-affected layer portion has a higher energy level and is likely to undergo a chemical change compared to the portion not subjected to laser irradiation.

図1−2は、エッチング工程による逆ピラミッドテクスチャ形成後の単結晶シリコン基板の一部破断斜視図である。エッチング工程により単結晶シリコン基板1表面のレーザ照射部2からエッチングが進み、(111)面が残る。これによりレーザ照射部2のレーザダメージ部分である加工変質層からエッチングが進行し、格子状のレーザパターンの各格子点が逆ピラミッドの中心となるように、エッチング部3が除去されて、逆ピラミッド状の凹部4をもつテクスチャ構造Tが形成される。   FIG. 1-2 is a partially broken perspective view of a single crystal silicon substrate after forming an inverted pyramid texture by an etching process. Etching proceeds from the laser irradiation portion 2 on the surface of the single crystal silicon substrate 1 by the etching process, and the (111) plane remains. As a result, the etching progresses from the work-affected layer that is the laser damage portion of the laser irradiation portion 2, and the etching portion 3 is removed so that each lattice point of the lattice-like laser pattern becomes the center of the inverse pyramid, and the inverse pyramid is removed. A texture structure T having a concave portion 4 is formed.

また、図1−3は、本発明の実施の形態1による光起電力装置の製造方法におけるテクスチャ形成工程で形成された単結晶シリコン基板1を用いて形成した光起電力装置を示す断面図である。本実施の形態1の方法で得られたテクスチャ構造Tを有する単結晶シリコン基板1からなる第1導電型の基板100に対し、一般的に用いられている工程を経て、第2導電型層102、絶縁層(パッシベーション膜)104、受光面側電極106、裏面側電極105、第1導電型層103の形成を行い、図1−3に示す太陽電池セル(光起電力装置)が作製される。   1-3 is a cross-sectional view showing a photovoltaic device formed using the single crystal silicon substrate 1 formed in the texture forming step in the method for manufacturing a photovoltaic device according to Embodiment 1 of the present invention. is there. The first conductivity type substrate 100 made of the single crystal silicon substrate 1 having the texture structure T obtained by the method of the first embodiment is subjected to a generally used process, and then the second conductivity type layer 102. Then, the insulating layer (passivation film) 104, the light receiving surface side electrode 106, the back surface side electrode 105, and the first conductivity type layer 103 are formed, and the solar battery cell (photovoltaic device) shown in FIG. .

次に、まず、本実施の形態の光起電力装置の製造方法におけるテクスチャ構造Tを形成するための、単結晶シリコン基板1へのレーザ照射について、以下に説明する。図2は、本実施の形態1による光起電力装置の製造方法におけるレーザ照射工程に用いられるレーザ加工装置の構成を示す図である。   Next, laser irradiation to the single crystal silicon substrate 1 for forming the texture structure T in the manufacturing method of the photovoltaic device of the present embodiment will be described below. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus used in a laser irradiation process in the method for manufacturing a photovoltaic device according to the first embodiment.

このレーザ加工装置は、単結晶シリコン基板1などの加工対象の半導体基板にレーザ光Lを照射するための装置である。このレーザ加工装置は、レーザ光Lを出力するレーザ発振器11と、レーザ発振器11で生成される真円ビーム12のビーム形状を調整して拡大するビーム調整光学系13と、レーザ光Lを反射させながら光路に導く導光ミラー14と、レーザ光Lを複数のレーザ光Lに分岐させるレーザビーム分割部15と、レーザビーム分割部15によって分割されたレーザビームを集光する集光レンズ16と、ステージ17とレーザビーム分割部15との間の相対的な位置と速度を、加工する領域に合わせて制御する制御部18と、を備える。なお、ここでは、ビーム調整光学系13を構成するレンズ間の距離は固定されているものとする。ここでdx、dyはステージ走査方向を示し、それぞれx軸およびy軸方向とする。   This laser processing apparatus is an apparatus for irradiating a semiconductor substrate to be processed such as the single crystal silicon substrate 1 with a laser beam L. This laser processing apparatus reflects a laser oscillator 11 that outputs a laser beam L, a beam adjustment optical system 13 that adjusts and expands the beam shape of a perfect circular beam 12 generated by the laser oscillator 11, and a laser beam L. A light guide mirror 14 that leads to the optical path, a laser beam splitting unit 15 that splits the laser beam L into a plurality of laser beams L, a condensing lens 16 that condenses the laser beam split by the laser beam splitting unit 15, And a control unit 18 that controls the relative position and speed between the stage 17 and the laser beam splitting unit 15 according to the region to be processed. Here, it is assumed that the distance between the lenses constituting the beam adjusting optical system 13 is fixed. Here, dx and dy indicate the stage scanning direction, which are the x-axis direction and the y-axis direction, respectively.

レーザ発振器11としては、例えば、TEM00モードのQ−スイッチNd:YAG(Yttrium Aluminum Garnet)レーザの基本波(波長1064nm)を出力するものを使用する。ビーム品質の高いレーザを使用することで、レーザ光Lの集光径を小さくしたときも、加工の許容深度を深くすることが可能である。そのため、ここでは、TEM00モードのレーザ光Lを使用している。一般にQスイッチレーザの繰り返し周波数は、十Hz〜数百kHzである。例えば、上記繰り返し周波数の範囲内において1J/cm2以上で単結晶シリコン表面に加工変質層のパターンを形成することが可能である。ただし、上記条件に限定されるものではなく、エッチング選択性を生じる程度の加工変質層を形成可能な程度の照射条件であればよい。なお、レーザ光源としてNd:YAGレーザの基本波を用いたが、レーザ発振器11としてはNd:YVO4レーザ、Nd:YLF(Lithium Yttrium Fluoride)レーザなどの基本波、2倍波、3倍波、4倍波も使用可能である。 As the laser oscillator 11, for example, a TEM00 mode Q-switch Nd: YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser that outputs a fundamental wave (wavelength: 1064 nm) is used. By using a laser with high beam quality, the allowable depth of processing can be increased even when the condensing diameter of the laser light L is reduced. For this reason, the laser beam L in the TEM00 mode is used here. In general, the repetition frequency of the Q-switched laser is 10 Hz to several hundred kHz. For example, it is possible to form a work-affected layer pattern on the surface of single crystal silicon at 1 J / cm 2 or more within the range of the repetition frequency. However, it is not limited to the said conditions, What is necessary is just irradiation conditions of the grade which can form the process-affected layer of the grade which produces etching selectivity. Although the fundamental wave of the Nd: YAG laser was used as the laser light source, the fundamental wave, the second harmonic, the third harmonic, such as an Nd: YVO 4 laser, an Nd: YLF (Lithium Yttrium Fluoride) laser, etc. A quadruple wave can also be used.

ビーム調整光学系13ではレーザ発振器11から発生する真円ビーム12に対してビーム径の大きさの調整やビーム形状の成形をおこなう。このビーム調整光学系13において、ビーム径の大きさを調整する光学系は、凹レンズや凸レンズの組み合わせで形成される。楕円ビームなどのビーム成形をおこなう光学系としては、シリンドリカルレンズ、プリズム、回折光学素子を使用することができる。   The beam adjusting optical system 13 adjusts the beam diameter and shapes the beam shape of the perfect circular beam 12 generated from the laser oscillator 11. In the beam adjusting optical system 13, the optical system for adjusting the beam diameter is formed by a combination of a concave lens and a convex lens. A cylindrical lens, a prism, and a diffractive optical element can be used as an optical system that performs beam shaping such as an elliptical beam.

調整および成形したレーザビームを導光ミラー14で導光し、レーザビーム分割部15により、レーザビームを幾何学的な構造を有するレーザビーム分岐パターンへ分岐する。レーザビーム分割部15としては、回折光学素子や複数開口のマスクなどが用いられる。   The adjusted and shaped laser beam is guided by the light guide mirror 14, and the laser beam splitting unit 15 branches the laser beam into a laser beam branching pattern having a geometric structure. As the laser beam splitting unit 15, a diffractive optical element, a mask having a plurality of openings, or the like is used.

レーザビーム分割部15を設置せずに、レーザビームを分岐することなく集光レンズ16で集光して単結晶シリコン基板1などの半導体基板を加工してもよい。ただし、ビームの均一性及び効率の点を考えた場合、レーザビーム分割部15として回折光学素子を使用することが望ましい。   A semiconductor substrate such as the single crystal silicon substrate 1 may be processed by condensing the laser beam with the condenser lens 16 without branching the laser beam dividing unit 15 without installing the laser beam. However, when considering the uniformity and efficiency of the beam, it is desirable to use a diffractive optical element as the laser beam splitter 15.

レーザビーム分割部15によって分割されたレーザビームを集光レンズ16により単結晶シリコン基板1のレーザビーム入射面に集光して、ステージ17を走査することで、レーザパターニングをおこなう。分割されたレーザビームを集光する場合は、集光レンズ16にFθレンズを使用するのが望ましい。   Laser patterning is performed by condensing the laser beam divided by the laser beam dividing unit 15 onto the laser beam incident surface of the single crystal silicon substrate 1 by the condenser lens 16 and scanning the stage 17. When condensing the divided laser beam, it is desirable to use an Fθ lens as the condensing lens 16.

単結晶シリコン基板1の照射レーザビームに対する相対的な走査においては、ステージ17を固定し、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等によりレーザビームを走査しても同様の効果を得る。   In the relative scanning of the single crystal silicon substrate 1 with respect to the irradiated laser beam, the same effect can be obtained even when the stage 17 is fixed and the laser beam is scanned by a galvano mirror, a polygon mirror, or the like.

さらに、制御部18は、レーザ発振のタイミングの他、後述するように、加工する領域にレーザ照射部2を形成するために、所定の速度でレーザ光Lを加工対象上に走査したり、レーザ光Lの照射位置を変えたりするためにレーザ光Lまたはステージ17を移動させる機能を有する。   Further, in addition to the timing of laser oscillation, the control unit 18 scans the laser beam L onto the processing target at a predetermined speed or forms a laser beam to form the laser irradiation unit 2 in the region to be processed, as will be described later. In order to change the irradiation position of the light L, the laser light L or the stage 17 is moved.

このようなレーザ加工装置においては、レーザ発振器11から出力されるレーザ光Lは、ビーム調整光学系13で拡大され、導光ミラー14で光路が変更された後、レーザビーム分割部15に入射される。レーザビーム分割部15では、回折光学素子で回折によって複数のレーザ光Lに分岐された後、集光レンズ16で集光され、ステージ17上に配置した単結晶シリコン基板1表面に、複数の微細な集光スポットを形成する。この結果、集光スポットが照射される位置においては、単結晶シリコン基板1にレーザ照射部2が形成されレーザダメージが形成される。そして、単結晶シリコン基板1表面の広い範囲に順次レーザ照射部2を設けるため、レーザ照射時には、このレーザ加工装置は、単結晶シリコン基板1を設置したステージ17または単結晶シリコン基板1上に照射されるレーザ光Lを所定の方向に走査し、所定間隔でビームスポットを形成する。また、レーザ発振器11による繰り返し周波数でレーザ光Lが出力される1周期ごとに、レーザ照射部2を形成するように、レーザ光Lの走査速度が、制御部18によって制御される。なお、ステージ17またはレーザ光Lの走査方向をx軸(dx)とし、走査方向に垂直なステージ17の面上の方向をy軸(dy)とする。また、この明細書では、レーザ光Lの走査といった場合に、レーザ光をステージ17に対して移動させる場合と、ステージ17をレーザ光に対して移動させる場合の両方を含むものとする。   In such a laser processing apparatus, the laser light L output from the laser oscillator 11 is enlarged by the beam adjusting optical system 13, the optical path is changed by the light guide mirror 14, and then incident on the laser beam splitting unit 15. The In the laser beam splitting unit 15, after being split into a plurality of laser beams L by diffraction with a diffractive optical element, the laser beam is condensed by a condenser lens 16, and a plurality of fine particles are formed on the surface of the single crystal silicon substrate 1 disposed on the stage 17. A condensing spot is formed. As a result, the laser irradiation portion 2 is formed on the single crystal silicon substrate 1 at the position where the focused spot is irradiated, and laser damage is formed. Since the laser irradiation unit 2 is sequentially provided over a wide area on the surface of the single crystal silicon substrate 1, this laser processing apparatus irradiates the stage 17 on which the single crystal silicon substrate 1 is installed or the single crystal silicon substrate 1 at the time of laser irradiation. The laser beam L is scanned in a predetermined direction, and beam spots are formed at predetermined intervals. Further, the scanning speed of the laser light L is controlled by the control unit 18 so as to form the laser irradiation unit 2 for each period in which the laser light L is output at a repetition frequency by the laser oscillator 11. Note that the scanning direction of the stage 17 or the laser light L is an x axis (dx), and the direction on the surface of the stage 17 perpendicular to the scanning direction is a y axis (dy). Further, in this specification, in the case of scanning with the laser light L, both the case where the laser light is moved with respect to the stage 17 and the case where the stage 17 is moved with respect to the laser light are included.

図3は、レーザビーム分割器15によって加工対象上に形成されるレーザパターン2pと、エッチングによって得られる逆ピラミッド状のテクスチャを模式的に示す説明図である。図4−1〜図4−2は、本実施の形態1の方法を用いたテクスチャの形成工程を示す工程断面図である。図4−1は、図3のA−A断面に相当する。このレーザパターン2pは、逆ピラミッドの頂点に相当する点に4列×4個=16個のビームスポットが格子状に配置されたものである。レーザ照射工程では、レーザダメージが形成されるだけで、除去されずに残っていることが多いが、レーザパターン2pに相当する領域がレーザにより溶融除去される場合もある。通常は、レーザ照射部2はエッチング工程の初期に選択的に除去されることが多い。なおレーザ照射工程では、レーザダメージが形成される程度でレーザ照射部2が蒸発することなく加工変質層としてそのまま残留し図4−1のような断面形状となる程度の照射条件とするのが望ましい。   FIG. 3 is an explanatory view schematically showing the laser pattern 2p formed on the object to be processed by the laser beam splitter 15 and the inverted pyramid texture obtained by etching. FIGS. 4-1 to 4-2 are process cross-sectional views illustrating a texture forming process using the method of the first embodiment. 4A corresponds to the AA cross section of FIG. In the laser pattern 2p, 4 rows × 4 = 16 beam spots are arranged in a lattice shape at points corresponding to the apexes of the inverted pyramid. In the laser irradiation process, laser damage is merely formed and often remains without being removed, but the region corresponding to the laser pattern 2p may be melted and removed by the laser. Usually, the laser irradiation part 2 is often selectively removed at the initial stage of the etching process. In the laser irradiation process, it is desirable that the laser irradiation part 2 is left as it is as a process-affected layer without evaporating to the extent that laser damage is formed, and the irradiation conditions are such that the cross-sectional shape as shown in FIG. .

図2において、紙面内の左右方向をレーザ加工装置での走査方向であるx軸方向とし、紙面内のx軸方向に垂直な方向をy軸方向とする。また、このレーザパターン2pの外郭は真円状を有している。なお、以下では、走査方向(x軸方向)に垂直な方向(y軸方向)のレーザパターン2pの長さを、「幅」というものとする。このレーザパターン2pをx軸方向に走査することによって、単結晶シリコン基板1上に照射径cのビームスポット状のレーザパターン2pで構成されるレーザ照射部2が所定の間隔で形成される。   In FIG. 2, the left-right direction in the paper plane is the x-axis direction that is the scanning direction of the laser processing apparatus, and the direction perpendicular to the x-axis direction in the paper plane is the y-axis direction. Further, the outline of the laser pattern 2p has a perfect circle shape. Hereinafter, the length of the laser pattern 2p in the direction (y-axis direction) perpendicular to the scanning direction (x-axis direction) is referred to as “width”. By scanning the laser pattern 2p in the x-axis direction, the laser irradiation portions 2 composed of the beam spot-shaped laser pattern 2p having the irradiation diameter c are formed on the single crystal silicon substrate 1 at a predetermined interval.

光起電力装置を形成するための半導体基板としては、(100)面に沿ってスライスした、厚さ200〜400μmのp型単結晶シリコン基板が用いられている。これ以外にも光起電力装置には、n型単結晶シリコン基板、n型多結晶シリコン基板などの結晶シリコン系太陽電池、またはSiCなどの化合物半導体を用いた多結晶の結晶系太陽電池があり、これらを用いてもよい。しかしながら結晶面に沿って整列した逆ピラミッド状の凹部を有するテクスチャ構造を形成するためには、単結晶基板を用いるのが望ましいことはいうまでもなく、多結晶基板である場合は面の形状にばらつきが生じる場合がある。   As a semiconductor substrate for forming a photovoltaic device, a p-type single crystal silicon substrate having a thickness of 200 to 400 μm sliced along the (100) plane is used. Other photovoltaic devices include crystalline silicon solar cells such as an n-type single crystal silicon substrate and an n-type polycrystalline silicon substrate, or polycrystalline crystal solar cells using a compound semiconductor such as SiC. These may be used. However, it goes without saying that it is desirable to use a single crystal substrate in order to form a texture structure having inverted pyramid-shaped recesses aligned along the crystal plane. Variations may occur.

レーザ照射工程では、レーザ照射により半導体基板へレーザダメージを与えることが目的である。このため描画エネルギーは小さいものであり、また、レーザビーム形状は、真円だけでなく、楕円や矩形形状を用いることも可能である。ただし、後続工程であるエッチング工程において逆ピラミッドテクスチャ構造を得ることができるような配列を形成する必要がある。また、ビームパターンの数およびピラミッドの総数については上記に限定されるものではなく適宜選択可能である。   The purpose of the laser irradiation process is to cause laser damage to the semiconductor substrate by laser irradiation. Therefore, the drawing energy is small, and the laser beam shape can be not only a perfect circle but also an ellipse or a rectangular shape. However, it is necessary to form an arrangement so that an inverted pyramid texture structure can be obtained in the subsequent etching process. Further, the number of beam patterns and the total number of pyramids are not limited to the above, and can be appropriately selected.

レーザ照射工程後、(図4−1および)図4−2に示すように異方性エッチングにより、テクスチャ壁部4wで囲まれた逆ピラミッド形状の凹部4からなるテクスチャ構造Tを形成する。図4−1に示すレーザパターン2pに相当するレーザ照射部2はまずエッチング除去されるが、このレーザ照射部2から異方性エッチングによるエッチングが進行し図4−2に示すように逆ピラミッド形状の凹部4からなるテクスチャ構造Tを形成する。図3に、破線5で本実施の形態1によるエッチングにおける逆ピラミッド状のテクスチャ構造Tを示す。破線5で示されるレーザパターン2pを格子の中心とする正方形がテクスチャ構造Tの一ユニットを形成している。エッチング工程は(111)面に対して異方性を持つウェットエッチングが用いられる。真円状のレーザパターン2pはレーザ照射によるレーザ照射部2である。ウェットエッチング時には、レーザ照射部2のレーザダメージ部を中心にエッチングが進むため、レーザ照射部2のパターン(レーザパターン2p)が連続していると、逆ピラミッド形状を得ることができない。図3のように、レーザビームの照射径cは配列した逆ピラミッド形状を得るために、逆ピラミッド形状の一辺の長さaよりも短くなければならない。   After the laser irradiation process, as shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the texture structure T including the inverted pyramid-shaped concave portions 4 surrounded by the texture wall portions 4w is formed by anisotropic etching. The laser irradiation portion 2 corresponding to the laser pattern 2p shown in FIG. 4A is first removed by etching. Etching by anisotropic etching proceeds from this laser irradiation portion 2, and an inverted pyramid shape is obtained as shown in FIG. The texture structure T composed of the concave portions 4 is formed. FIG. 3 shows an inverted pyramid-like texture structure T in the etching according to the first embodiment by a broken line 5. A square having the laser pattern 2p indicated by the broken line 5 as the center of the lattice forms one unit of the texture structure T. For the etching process, wet etching having anisotropy with respect to the (111) plane is used. The perfect circular laser pattern 2p is a laser irradiation part 2 by laser irradiation. At the time of wet etching, since the etching proceeds centering on the laser damaged part of the laser irradiation part 2, if the pattern of the laser irradiation part 2 (laser pattern 2p) is continuous, an inverted pyramid shape cannot be obtained. As shown in FIG. 3, the irradiation diameter c of the laser beam must be shorter than the length a of one side of the inverted pyramid shape in order to obtain the arranged inverted pyramid shape.

次に、逆ピラミッドテクスチャ構造Tを形成するためのエッチング方法について、説明する。ここで、エッチング溶液には、シリコンに対して異方性をもつ、水酸化ナトリウム(NaOH)や水酸化カリウム(KOH)、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液、エチレンジアミンピロカテコール(EDP)といったアルカリ溶液を用いる。   Next, an etching method for forming the inverted pyramid texture structure T will be described. Here, the etching solution has an anisotropy with respect to silicon, such as sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), an alkali such as ethylenediamine pyrocatechol (EDP). Use solution.

本実施の形態では、レーザ照射部2であるレーザダメージ部に水酸化カリウム(KOH)や水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液等のエッチング溶液が反応して、単結晶シリコン基板1に対して異方性ウェットエッチングをおこなう。ここで、レーザ照射部2におけるレーザダメージ部とは、レーザによる熱溶融層やマイクロクラックが発生した部分、原子間の結合が弱くなっている部分のことをさす。レーザ照射によるレーザダメージ部は、非照射部の半導体材料に比べてエッチング速度が速く、優先的にエッチングが進む。   In the present embodiment, an etching solution such as an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) reacts with the laser damage portion, which is the laser irradiation portion 2, and is anisotropic with respect to the single crystal silicon substrate 1. Perform wet etching. Here, the laser damage part in the laser irradiation part 2 refers to a part where a thermal melt layer or microcrack is generated by a laser, or a part where bonds between atoms are weak. The laser damaged portion caused by laser irradiation has a higher etching rate than the non-irradiated portion of the semiconductor material, and etching proceeds preferentially.

単結晶シリコン基板1の異方性エッチングでは、エッチング溶液に水酸化カリウム(KOH)やエチレンジアミンピロカテコール(EDP)を用いた場合、(111)面のエッチング速度が他の結晶方位のエッチング速度に比べて極めて遅い。このことを利用して異方性エッチングを行なう。   In the anisotropic etching of the single crystal silicon substrate 1, when potassium hydroxide (KOH) or ethylenediamine pyrocatechol (EDP) is used as an etching solution, the etching rate of the (111) plane is higher than the etching rate of other crystal orientations. And extremely slow. Using this, anisotropic etching is performed.

表面が(100)面である単結晶シリコン基板1に対して、加工変質層の形成されたレーザ照射部2をエッチングにより除去した後、アルカリ水溶液により異方性エッチングをおこなうと、単結晶シリコン基板1は(111)面に沿って異方性エッチングされ、(111)面に配向した4個のテクスチャ壁部4wにより形成された断面がV字型をした逆ピラミッド状の凹部4が得られる。   When the laser irradiation portion 2 on which the work-affected layer is formed is removed by etching on the single crystal silicon substrate 1 having a (100) surface, the single crystal silicon substrate is subjected to anisotropic etching with an alkaline aqueous solution. 1 is anisotropically etched along the (111) plane to obtain an inverted pyramid-shaped recess 4 having a V-shaped cross section formed by four texture wall portions 4w oriented in the (111) plane.

逆ピラミッド状の凹部4の頂点が出た時点でエッチングを終了する。このように逆ピラミッド状の凹部4が、隣接するほぼ同じ大きさの逆ピラミッド状の凹部4と接する直前もしくは接した直後にエッチングを終了するようにすることにより、逆ピラミッド状の凹部4を有するテクスチャ構造Tを持つ単結晶シリコン基板1を形成することができる。以上のようにして、レーザ照射工程およびエッチング工程を経て逆ピラミッド形状の凹部4からなるテクスチャ構造Tを形成することができる。   Etching is terminated when the apex of the inverted pyramid-shaped recess 4 comes out. In this way, the inverted pyramid-shaped recess 4 has the inverted pyramid-shaped recess 4 by terminating the etching immediately before or just after contacting the adjacent inverted pyramid-shaped recess 4 of substantially the same size. A single crystal silicon substrate 1 having a texture structure T can be formed. As described above, the texture structure T composed of the concave portion 4 having the inverted pyramid shape can be formed through the laser irradiation process and the etching process.

このようにして形成されたテクスチャ構造Tを持つ単結晶シリコン基板1表面にpn接合を形成し光起電力装置としての太陽電池を形成する。   A pn junction is formed on the surface of the single crystal silicon substrate 1 having the texture structure T formed as described above to form a solar cell as a photovoltaic device.

本実施の形態の方法で形成された光起電力装置によれば、レーザによる溝加工をおこなうのではなく、単結晶シリコン基板の表面または裏面に対して、点、矩形、円などの様々なレーザパターンを点状に直接描画してレーザダメージを与える。このレーザダメージ部分である加工変質層は、レーザによる熱溶融層やマイクロクラックが発生した部分、原子間の結合が弱くなっている部分のことを指し、レーザダメージの入っていない部分に比べてエッチレートが高い。このため、テクスチャ形成のエッチングでは、レーザダメージ部分を選択的にエッチングすることになるため、単結晶シリコン基板の表面または裏面に対して、整列した逆ピラミッドテクスチャを形成することが可能になる。また、溝加工のためのレーザ照射に比べて、スポット状のレーザパターンを形成する本実施の形態のレーザ照射工程によれば、基板の強度低下が大幅に抑制される。またエッチングによりレーザダメージが除去されるため、ライフタイムの特性劣化を防ぐことができる。   According to the photovoltaic device formed by the method of the present embodiment, various lasers such as dots, rectangles, and circles are formed on the front surface or the back surface of the single crystal silicon substrate, instead of performing groove processing by a laser. Laser damage is done by drawing the pattern directly in the form of dots. This damaged layer, which is a laser-damaged part, refers to a part where a laser-melted layer or microcrack is generated, or a part where the bonds between atoms are weakened. The rate is high. For this reason, in the etching for texture formation, the laser damaged portion is selectively etched, so that an aligned inverted pyramid texture can be formed on the front surface or the back surface of the single crystal silicon substrate. In addition, compared with laser irradiation for groove processing, according to the laser irradiation process of the present embodiment for forming a spot-like laser pattern, a decrease in the strength of the substrate is greatly suppressed. Further, since laser damage is removed by etching, deterioration of lifetime characteristics can be prevented.

実施の形態2.
次に本発明の実施の形態2について説明する。前記実施の形態1のテクスチャ構造Tの形成工程では、レーザ照射部2を構成するレーザパターン2pは、1つの格子ユニット毎に1つであったが、本実施の形態では複数のレーザパターン2pで構成する。つまり、レーザ照射部2のパターンは、図5に示すように単結晶シリコン基板1に形成される、逆ピラミッド形状1つに対して複数のレーザパターン2pが整列していてもよい。ただし、整列したレーザ照射部2のパターン全体幅bおよびレーザ照射部2のレーザパターン2pの径(縦幅)cが、形成される逆ピラミッドの対角線の長さt=√2aよりも十分に短くなければならない。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the formation process of the texture structure T of the first embodiment, the laser pattern 2p constituting the laser irradiation unit 2 is one for each lattice unit. However, in the present embodiment, a plurality of laser patterns 2p are used. Configure. That is, as for the pattern of the laser irradiation unit 2, a plurality of laser patterns 2p may be aligned with one inverted pyramid shape formed on the single crystal silicon substrate 1 as shown in FIG. However, the overall pattern width b of the laser irradiation unit 2 and the diameter (vertical width) c of the laser pattern 2p of the laser irradiation unit 2 are sufficiently shorter than the diagonal length t = √2a of the inverted pyramid to be formed. There must be.

単結晶シリコン基板1に対してレーザダメージを与えた際に、レーザによって発生するマイクロクラックは微細で、エッチング溶液に対する半導体材料のエッチングレートを高める作用を有する。このため、マイクロクラックが大量に発生するほうが好ましい。   When laser damage is given to the single crystal silicon substrate 1, microcracks generated by the laser are fine and have an effect of increasing the etching rate of the semiconductor material with respect to the etching solution. For this reason, it is more preferable that a lot of microcracks occur.

しかし、エッチングで形成される逆ピラミッド形状よりも大きなクラックやかけが生じると、クラックやかけ部分にエッチング溶液が入ってエッチングが進んでいくため、逆ピラミッド形状の形成が困難となる。そのため、レーザ照射条件は大きなクラックやかけを生じないように複数のレーザパターンに分割するなど分散して設定することで、より高精度に逆ピラミッド状の凹部4が規則配列されたテクスチャ構造Tを形成することができる。   However, if a crack or crack larger than the inverted pyramid shape formed by etching occurs, the etching solution enters the crack or the cracked portion and etching progresses, making it difficult to form the inverted pyramid shape. For this reason, the laser irradiation conditions are distributed and set, for example, by dividing into a plurality of laser patterns so as not to cause large cracks or cracks, so that the texture structure T in which the inverted pyramid-shaped recesses 4 are regularly arranged with higher accuracy can be obtained. Can be formed.

レーザ加工の加工条件には、照射ビーム径だけでなく、平均出力、パルス繰り返し周波数、ステージ速度があり、これらのパラメータを用いて大きなクラックやかけの生じない条件で照射をおこなう。   The processing conditions for laser processing include not only the irradiation beam diameter but also the average output, pulse repetition frequency, and stage speed. Irradiation is performed using these parameters under conditions that do not cause large cracks or cracks.

レーザパターンはテクスチャ構造Tを形成したい面に照射するため、半導体基板としての単結晶シリコン基板1の表面と裏面のどちらか一方、または両面に形成してもよい。   Since the laser pattern is applied to the surface on which the texture structure T is to be formed, the laser pattern may be formed on one or both of the front surface and the back surface of the single crystal silicon substrate 1 as a semiconductor substrate.

実施の形態3.
次に、実施の形態3では、テクスチャ形状の変形例について説明する。前記実施の形態1では逆ピラミッド状の凹部4が、隣接するほぼ同じ大きさの逆ピラミッド状の凹部4と接する直前もしくは接した直後にもエッチングを終了することにより逆ピラミッド状の凹部4を有するテクスチャ構造Tを形成したが、本実施の形態では、図6−1および図6−2に示すように、逆ピラミッド台状の凹部9を有するテクスチャ構造Tを形成する。
Embodiment 3 FIG.
Next, in the third embodiment, a modification of the texture shape will be described. In the first embodiment, the inverted pyramid-shaped recess 4 has the inverted pyramid-shaped recess 4 by terminating the etching immediately before or just after contacting the adjacent inverted pyramid-shaped recess 4 of approximately the same size. Although the texture structure T is formed, in this embodiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, the texture structure T having the inverted pyramid trapezoidal recesses 9 is formed.

表面が(100)面である単結晶シリコン基板1に対して、加工変質層を形成したレーザ照射部2をエッチングにより除去した後、アルカリ水溶液により異方性エッチングをおこなうと、単結晶シリコン基板1は(111)面に沿って異方性エッチングされ、(111)面に配向した4個のテクスチャ壁部9wにより形成された断面がV字型をした逆ピラミッド台状の凹部9が得られる。   When the laser irradiation portion 2 on which the work-affected layer is formed is removed by etching with respect to the single crystal silicon substrate 1 having a (100) surface, the single crystal silicon substrate 1 is subjected to anisotropic etching with an alkaline aqueous solution. Is anisotropically etched along the (111) plane to obtain a concave pyramid-shaped recess 9 having a V-shaped cross section formed by four texture wall portions 9w oriented in the (111) plane.

逆ピラミッド状の凹部9の頂点が出た時点でエッチングを終了する。これに加えて、逆ピラミッド台状の凹部9が、隣接するほぼ同じ大きさの逆ピラミッド台状の凹部9と接する直前もしくは接した直後にもエッチングを終了する。   Etching is terminated when the apex of the inverted pyramid-shaped recess 9 comes out. In addition to this, the etching is also terminated immediately before or just after the inverted pyramid trapezoidal concave portion 9 is in contact with the adjacent inverted pyramid trapezoidal concave portion 9 having the same size.

図6−1および図6−2は、本実施の形態3の方法を用いて形成したテクスチャ形状の底部が平面であるテクスチャ構造Tの平面図および断面図を示す。図6−2は、図6−1のA−A断面図である。逆ピラミッド台状の凹部9の頂点がでた後もエッチングを継続すると、(100)面のエッチングが進み、逆ピラミッド状の凹部9の頂点がなくなって面方位(100)の底面が発生する。さらに、エッチングを継続するとピラミッドの一辺の大きさは長くなるが、図6−2のテクスチャ底部9bにおける面方位(100)の底面も拡大する。図6−2に示す断面形状が台形の逆ピラミッド台状の凹部9となり、逆ピラミッドテクスチャではなくなるためである。   FIGS. 6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view of the texture structure T in which the bottom of the texture shape formed using the method of the third embodiment is a plane. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. If the etching is continued even after the apex of the inverted pyramid-shaped concave portion 9 appears, the (100) plane etching proceeds, the apex of the inverted pyramid-shaped concave portion 9 disappears, and the bottom of the plane orientation (100) is generated. Furthermore, if the etching is continued, the size of one side of the pyramid becomes longer, but the bottom of the plane orientation (100) in the texture bottom portion 9b in FIG. This is because the cross-sectional shape shown in FIG. 6B is a trapezoidal inverted pyramid trapezoidal recess 9 and is not an inverted pyramid texture.

本実施の形態では、逆ピラミッド台形状のテクスチャ形成方法について記載したが、面方位(110)の単結晶シリコン基板1を用い、異方性エッチングを行なうことによって、基板表面に対して深い垂直の溝のテクスチャを形成することもできる。この他にも、弗硝酸を用いた等方性エッチングによるハニカムテクスチャ形成にも用いることができる。   In the present embodiment, the reverse pyramid trapezoidal texture forming method has been described. However, by using the single crystal silicon substrate 1 having the plane orientation (110) and performing anisotropic etching, it is deeply perpendicular to the substrate surface. A groove texture can also be formed. In addition, it can also be used for honeycomb texture formation by isotropic etching using hydrofluoric acid.

以上説明したように、本実施の形態によれば、単結晶シリコン基板にレーザ直接照射によるレーザパターンを描画し、アイランド状に配列されたレーザ照射部を形成するレーザ照射工程と、ウェットエッチングによって前記レーザ照射部を選択的にエッチングし、逆ピラミッド状のテクスチャを形成するエッチング工程とを含み、この逆ピラミッド状のテクスチャの形成された面が受光面となるように、光電変換部を形成するとともに、電極を形成し太陽電池を形成する。このため、テクスチャ形成のためのレーザ加工時に、単結晶シリコン基板に対してレーザダメージが発生する。単結晶シリコン基板へのレーザダメージは、基板の強度低下やライフタイムなどの特性劣化に影響する。   As described above, according to the present embodiment, a laser pattern is formed by direct laser irradiation on a single crystal silicon substrate, and laser irradiation portions arranged in an island shape are formed. An etching step of selectively etching the laser irradiation portion to form an inverted pyramid texture, and forming the photoelectric conversion portion so that the surface on which the inverted pyramid texture is formed becomes a light receiving surface The electrode is formed to form a solar cell. For this reason, laser damage occurs on the single crystal silicon substrate during laser processing for texture formation. Laser damage to a single crystal silicon substrate affects deterioration of characteristics such as strength reduction and lifetime of the substrate.

また、本実施の形態の方法では、レーザによる溝加工をおこなうのではなく、シリコン基板の表面または裏面に対してレーザを直接照射して、点、矩形、円などの様々なパターンを描いてレーザダメージを与える。このため、レーザダメージ部分は、レーザによる熱溶融層やマイクロクラックが発生した部分、原子間の結合が弱くなっている部分のことを指し、レーザダメージの入っていない部分に比べてエッチレートが高い。また、テクスチャ形成のエッチングでは、レーザ照射部すなわちレーザダメージ部を選択的にエッチングするため、単結晶シリコン基板の表面または裏面に対して、整列した逆ピラミッドテクスチャを形成することが可能になる。また、エッチングによりレーザダメージ除去されるため、基板の強度低下やライフタイムの特性劣化を防ぐことができる。   Also, in the method of this embodiment, the laser is not directly processed into the groove, but the laser is directly irradiated on the front or back surface of the silicon substrate to draw various patterns such as dots, rectangles, circles, etc. Damage is done. For this reason, the laser damage part refers to the part where the thermal melt layer or microcrack is generated by the laser, or the part where the bond between atoms is weak, and the etch rate is higher than the part without laser damage. . In the etching for texture formation, the laser irradiated portion, that is, the laser damaged portion is selectively etched, so that it is possible to form an aligned inverted pyramid texture on the front surface or the back surface of the single crystal silicon substrate. Further, since laser damage is removed by etching, it is possible to prevent a reduction in substrate strength and deterioration in lifetime characteristics.

以上説明したように、本実施の形態の方法では、単結晶シリコン基板などの半導体基板に対してレーザを直接照射してレーザダメージのパターンを形成した後、レーザ照射部のレーザダメージ部をエッチングすることにより、基板の強度低下やライフタイムの特性劣化を防いだ基板の表面または裏面に規則的に整列した逆ピラミッドテクスチャを形成することが可能となる。   As described above, in the method of the present embodiment, a laser damage pattern is formed by directly irradiating a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate with a laser, and then the laser damaged portion of the laser irradiated portion is etched. Thus, it is possible to form an inverted pyramid texture regularly arranged on the front surface or the back surface of the substrate that prevents the strength of the substrate from being lowered and the deterioration of the lifetime characteristics.

実施の形態4.
次に本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態4においては、実施の形態1の図2と同様な構成で、レーザ照射によるレーザダメージ部の形成をおこなうが、レーザダメージ部の基板表面の幅と深さのアスペクト比が1以上であることを特徴とする。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, the laser damage portion is formed by laser irradiation with the same configuration as in FIG. 2 of the first embodiment, but the aspect ratio of the width and depth of the substrate surface of the laser damage portion is 1 or more. It is characterized by being.

図7−1および図7−2は、本実施の形態4にアスペクト比が1以上のレーザパターンを用いた場合の、レーザ照射部2のレーザパターン(加工変質層)2pと逆ピラミッド形状のエッチング部3との関係を示す説明図であり、図7−1は上面図、図7−2は図7−1のA−A断面図である。図8−1および図8−2は、本発明の実施の形態4の逆ピラミッド形状のテクスチャの形成工程を示す図である。   FIGS. 7A and 7B illustrate the etching of the laser pattern (processed deteriorated layer) 2p of the laser irradiation unit 2 and the inverted pyramid shape when the laser pattern having an aspect ratio of 1 or more is used in the fourth embodiment. FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing a relationship with the section 3, FIG. 7-1 is a top view, and FIGS. FIGS. 8-1 and FIGS. 8-2 are figures which show the formation process of the texture of the inverted pyramid shape of Embodiment 4 of this invention.

逆ピラミッドテクスチャのようにテクスチャの底部に頂点を有する形状のエッチングをおこなう場合、基板の深さ方向のエッチング量を増やす必要がある。   When etching a shape having a vertex at the bottom of the texture like an inverted pyramid texture, it is necessary to increase the etching amount in the depth direction of the substrate.

単結晶シリコン基板1表面が面方位(100)の場合は、逆ピラミッド形状側面の4面の面方位(111)に比べてエッチングが速い。   When the surface of the single crystal silicon substrate 1 has a plane orientation (100), etching is faster than the four plane orientations (111) of the side surfaces of the inverted pyramid shape.

図10に示すように、単結晶シリコン基板1の深さ方向への加工変質層(レーザダメージ部)が浅い場合、つまり加工変質層の基板表面の幅と深さのアスペクト比が1未満となるようなレーザパターン21の場合、図6−1〜6−2に表したようにテクスチャ底部9bが四角形の面方位(100)がでたテクスチャが形成されやすくなる。   As shown in FIG. 10, when the work-affected layer (laser damaged portion) in the depth direction of the single-crystal silicon substrate 1 is shallow, that is, the aspect ratio of the width and depth of the work-affected layer on the substrate surface is less than 1. In the case of such a laser pattern 21, as shown in FIGS. 6-1 to 6-2, it is easy to form a texture in which the texture bottom portion 9b has a square surface orientation (100).

そこで本実施の形態では、図7−2に示すように、レーザ照射部2の基板表面の幅と深さのアスペクト比が1以上のレーザパターン23を形成することで、基板深さ方向の加工変質層を増やして、底部へのエッチング溶液が浸入し易いようにする。この方法によれば、基板深さ方向の除去量が増えるため、逆ピラミッドの頂点がでやすい。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7B, processing in the substrate depth direction is performed by forming a laser pattern 23 in which the aspect ratio of the width and depth of the substrate surface of the laser irradiation unit 2 is 1 or more. The deteriorated layer is increased so that the etching solution can easily enter the bottom. According to this method, since the removal amount in the substrate depth direction increases, the vertex of the inverted pyramid is likely to appear.

アスペクト比の高いレーザ照射部2を形成するには、熱溶融層やマイクロクラックは発生するが、逆ピラミッド形状よりも大きなクラックやかけが発生しない程度の高エネルギー密度の条件で照射するのが望ましい。   In order to form the laser irradiation part 2 having a high aspect ratio, it is desirable to irradiate under the condition of high energy density that does not generate cracks and cracks larger than the inverted pyramid shape, although a hot melt layer and microcracks are generated. .

上記に加え、レーザ照射部2によって形成されるレーザダメージ量は半導体基板(単結晶シリコン基板)に対するレーザの浸入長に依存するため、半導体材料に対するレーザの浸入長が、逆ピラミッドテクスチャ形状の深さ以下であることが望ましい。テクスチャ形成のエッチングでは、レーザダメージ部分を選択的にエッチングするため、逆ピラミッドテクスチャのようにテクスチャ形状の底部に頂点を有する形状のエッチングをおこなう場合、基板の深さ方向のエッチング量を増やす必要がある。ただし、形成される逆ピラミッドテクスチャ形状の深さよりもレーザダメージが入ると、レーザダメージが残ってしまう。レーザダメージ量は半導体基板に対するレーザの浸入長に依存するため、レーザの浸入長を逆ピラミッドテクスチャ形状の深さ以下にすることで、半導体基板の深さ方向にレーザダメージを与える。   In addition to the above, the amount of laser damage formed by the laser irradiation unit 2 depends on the laser penetration length into the semiconductor substrate (single crystal silicon substrate), and therefore the laser penetration length into the semiconductor material is the depth of the inverted pyramid texture shape. The following is desirable. In the etching for texture formation, the laser damage part is selectively etched, so when etching a shape having a vertex at the bottom of the texture shape like an inverted pyramid texture, it is necessary to increase the etching amount in the depth direction of the substrate. is there. However, if laser damage enters more than the depth of the formed inverted pyramid texture shape, the laser damage remains. Since the amount of laser damage depends on the penetration depth of the laser into the semiconductor substrate, laser damage is caused in the depth direction of the semiconductor substrate by setting the penetration depth of the laser below the depth of the inverted pyramid texture shape.

例えば、固体レーザであるNd:YAGを用いて一辺が約数10μmの逆ピラミッド形状の場合、同じ加工条件下では、532nmや355nmに比べてシリコンの浸入長が長い波長を有する1064nmを使用するほうが、基板深さ方向のレーザダメージが大きいため望ましい。   For example, when Nd: YAG which is a solid-state laser is used and an inverted pyramid shape having a side of about several tens of μm is used, it is better to use 1064 nm having a longer penetration depth of silicon than 532 nm and 355 nm under the same processing conditions. It is desirable because the laser damage in the substrate depth direction is large.

図8−1〜図8−2は、本発明の実施の形態4の逆ピラミッド形状のテクスチャの形成工程を示す図である。レーザビームをx軸方向に走査することによって、単結晶シリコン基板1上にビームスポット状のレーザパターン23で構成されるレーザ照射部(2)が所定の間隔で形成される(図8−1)。   FIGS. 8-1 to FIGS. 8-2 are diagrams showing a process of forming an inverted pyramid-shaped texture according to the fourth embodiment of the present invention. By scanning the laser beam in the x-axis direction, laser irradiation portions (2) constituted by a beam spot-like laser pattern 23 are formed on the single crystal silicon substrate 1 at predetermined intervals (FIG. 8-1). .

そしてレーザ照射工程後、図8−2に示すように異方性エッチングにより逆ピラミッド形状の凹凸からなる逆ピラミッドテクスチャ構造Tを形成する。エッチング液などの条件については前記実施の形態1と同様であるためここでは説明を省略する。本実施の形態においても実施の形態2と同様レーザ照射部(2)は、蒸発により単結晶シリコンが除去されているが、レーザ照射工程では除去されず、エッチング工程の初期に図8−1で示すように除去されるようにしてもよい。   Then, after the laser irradiation step, as shown in FIG. 8B, an inverted pyramid texture structure T composed of inverted pyramid-shaped irregularities is formed by anisotropic etching. Since the conditions such as the etching solution are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted here. Also in this embodiment, as in Embodiment 2, the laser irradiation portion (2) has the single crystal silicon removed by evaporation, but is not removed in the laser irradiation process, and in the initial stage of the etching process in FIG. It may be removed as shown.

なお、前記実施の形態4では、レーザ照射部の断面のアスペクト比が1以上と形状を高アスペクト比とすることで逆ピラミッド形状が安定して得られるようにしたが、基板表面および深さ方向に対して、同量の表面積をもつ加工変質層(レーザダメージ層)を与えた場合も、図6−1から図6−2に示した底部が四角形の面方位(100)となるテクスチャが形成されやすくなる。そこで、レーザ照射部のパターンの変形例を図9に示すように、エッチング溶液30に対する逆ピラミッド形状の底部の表面積を減らすことで、エッチング量を減らすことができる。   In the fourth embodiment, the cross-sectional aspect ratio of the laser irradiation part is 1 or more and the shape is a high aspect ratio so that the inverted pyramid shape can be stably obtained. On the other hand, even when a work-affected layer (laser damage layer) having the same surface area is provided, a texture having a bottom surface having a rectangular surface orientation (100) shown in FIGS. 6-1 to 6-2 is formed. It becomes easy to be done. Therefore, as shown in FIG. 9 showing a modification of the pattern of the laser irradiation portion, the etching amount can be reduced by reducing the surface area of the bottom portion of the inverted pyramid shape with respect to the etching solution 30.

基板に対して深さ方向にテーパ角α2のテーパのあるレーザ照射部2の底部にテーパ角α1(α2>α1)のテーパのあるレーザ照射部2を形成することで、深さ方向のレーザ照射部2を減らして、逆ピラミッド底部の頂点付近のエッチング量を減らす。逆ピラミッド底部の頂点付近のレーザ照射部2のテーパ角α1は55°以下が望ましい。   Laser irradiation in the depth direction is formed by forming the laser irradiation portion 2 having a taper angle α1 (α2> α1) at the bottom of the laser irradiation portion 2 having a taper angle α2 in the depth direction with respect to the substrate. The portion 2 is reduced to reduce the etching amount near the top of the inverted pyramid bottom. The taper angle α1 of the laser irradiation part 2 near the apex of the bottom of the inverted pyramid is desirably 55 ° or less.

レーザ照射部2のアスペクト比が高い場合、エッチングにより除去されたテーパのあるレーザ照射部32にエッチング溶液30が入りにくい、またはエッチング時に発生する泡31が十分に除去されないため、エッチングが進みにくい。   When the aspect ratio of the laser irradiation unit 2 is high, the etching solution 30 is difficult to enter the tapered laser irradiation unit 32 removed by etching, or the bubbles 31 generated during the etching are not sufficiently removed, so that the etching is difficult to proceed.

また、基板全体に超音波をかけながらエッチングをして、エッチング時に発生する泡31をテクスチャ凹部の外側へ排出しやすいようにすることでエッチングを促進させることができる。   Etching can be promoted by etching while applying ultrasonic waves to the entire substrate so that the bubbles 31 generated during the etching can be easily discharged to the outside of the texture recess.

さらに、上記実施の形態1〜4では異方性エッチングに際してウェットエッチング工程を用いたが、(111)面のエッチング速度が遅くなるようなエッチャントを選択するなどの方法により、ドライエッチングを用いてもよい。   Furthermore, although the wet etching process is used for anisotropic etching in the first to fourth embodiments, dry etching may be used by selecting an etchant that slows the (111) plane etching rate. Good.

以上説明したように、加工変質層であるレーザダメージ部の基板表面の幅と深さのアスペクト比が1以上となる、レーザダメージを半導体基板にパターニングすれば、テクスチャの底部に頂点を有する逆ピラミッドテクスチャを形成することが可能となる。   As described above, when the laser damage is patterned on the semiconductor substrate, the width and depth aspect ratio of the substrate surface of the laser damaged portion which is the work-affected layer is 1 or more, and the inverted pyramid has a vertex at the bottom of the texture. A texture can be formed.

以上のように、本発明にかかる太陽電池の製造方法は、光電変換効率の向上に有用であり、特に、単結晶シリコン基板を用いた太陽電池の製造に適している。   As described above, the method for manufacturing a solar cell according to the present invention is useful for improving the photoelectric conversion efficiency, and is particularly suitable for manufacturing a solar cell using a single crystal silicon substrate.

1 単結晶シリコン基板
2 レーザ照射部
2p レーザパターン(加工変質層)
3 半導体基板のエッチング部
4 凹部
T テクスチャ構造
5 破線(逆ピラミッドテクスチャ配列)
a 逆ピラミッド一辺の長さ
b レーザパターン全体幅
c レーザビーム幅(照射径)
9 凹部
9b テクスチャ底部
9w テクスチャ壁部
dx、dy ステージ走査方向
11 レーザ発振器
12 真円ビーム
13 ビーム調整光学系
14 導光ミラー
15 レーザビーム分割部
18 制御部
17 ステージ
21 アスペクト比が1未満のレーザパターン
23 アスペクト比が1以上のレーザパターン
30 エッチング溶液
31 泡
32 除去されたテーパのあるレーザ照射部
100 第1導電型の基板
102 第2導電型層
103 第1導電型層
104 絶縁層(パッシベーション膜)
105 裏面側電極
106 受光面側電極
1 Single crystal silicon substrate 2 Laser irradiation part 2p Laser pattern (worked layer)
3 Etched portion of semiconductor substrate 4 Recessed portion T Texture structure 5 Broken line (reverse pyramid texture array)
a Length of one side of reverse pyramid b Overall width of laser pattern c Laser beam width (irradiation diameter)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Concave part 9b Texture bottom part 9w Texture wall part dx, dy Stage scanning direction 11 Laser oscillator 12 Perfect circular beam 13 Beam adjustment optical system 14 Light guide mirror 15 Laser beam splitting part 18 Control part 17 Stage 21 Laser pattern with aspect ratio of less than 1 23 Laser pattern having an aspect ratio of 1 or more 30 Etching solution 31 Bubble 32 Tapered laser irradiation unit 100 removed First conductive type substrate 102 Second conductive type layer 103 First conductive type layer 104 Insulating layer (passivation film)
105 Back side electrode 106 Light receiving side electrode

Claims (6)

半導体基板にレーザ直接照射により、アイランド状に加工変質層が配列されたレーザ照射部を形成するレーザ照射工程と、
前記レーザ照射部を、異方性エッチングによって選択的にエッチングし、逆ピラミッド状のテクスチャを形成するエッチング工程と、
前記逆ピラミッド状のテクスチャの形成された面が受光面となるように、光電変換部を形成するとともに、電極を形成し光起電力装置を形成する工程とを含むことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
A laser irradiation process for forming a laser irradiation portion in which processing-affected layers are arranged in an island shape by direct laser irradiation on a semiconductor substrate;
The laser irradiation portion is selectively etched by anisotropic etching to form an inverted pyramid-like texture, and
Forming a photoelectric conversion portion so that the surface on which the inverted pyramid-like texture is formed becomes a light-receiving surface, and forming a photovoltaic device by forming an electrode. Device manufacturing method.
前記半導体基板は単結晶シリコン基板であり、
前記エッチング工程はウェットエッチング工程である請求項1に記載の光起電力装置の製造方法。
The semiconductor substrate is a single crystal silicon substrate;
The method for manufacturing a photovoltaic device according to claim 1, wherein the etching step is a wet etching step.
前記レーザ照射工程は、前記レーザ照射部を格子点がレーザビームの中心となるように格子状のレーザパターンを規則的に配列形成する工程であり、
前記エッチング工程は、各格子点が逆ピラミッドの中心となるようなエッチング部を形成する工程である請求項1に記載の光起電力装置の製造方法。
The laser irradiation step is a step of regularly arranging and forming a lattice-like laser pattern so that the laser irradiation portion has a lattice point at the center of a laser beam.
The method of manufacturing a photovoltaic device according to claim 1, wherein the etching step is a step of forming an etching portion in which each lattice point is the center of an inverted pyramid.
前記レーザ照射工程は、前記格子点が複数のレーザパターンで構成される請求項3に記載の光起電力装置の製造方法。   The said laser irradiation process is a manufacturing method of the photovoltaic apparatus of Claim 3 with which the said lattice point is comprised with a several laser pattern. 前記レーザ照射工程は、前記レーザ照射部である加工変質層の前記半導体基板表面における幅と深さのアスペクト比が1以上であるレーザパターンを描画する工程であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光起電力装置の製造方法。   The laser irradiation step is a step of drawing a laser pattern in which an aspect ratio of a width and a depth on the semiconductor substrate surface of the work-affected layer as the laser irradiation portion is 1 or more. 5. The method for manufacturing a photovoltaic device according to claim 4. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の光起電力装置の製造方法によって形成された光起電力装置であって、
表面に、多数の逆ピラミッド状の凹部を有し、該逆ピラミッド状を構成する各面が(111)面である単結晶シリコン基板と、
前記単結晶シリコン基板の前記凹部の形成された面が受光面となるように形成された光電変換部とを有する光起電力装置。
A photovoltaic device formed by the method for manufacturing a photovoltaic device according to any one of claims 1 to 5,
A single crystal silicon substrate having a large number of inverted pyramid-shaped recesses on the surface, and each surface constituting the inverted pyramid is a (111) plane;
A photovoltaic device comprising: a photoelectric conversion portion formed such that a surface of the single crystal silicon substrate on which the concave portion is formed becomes a light receiving surface.
JP2012104583A 2012-05-01 2012-05-01 Method for manufacturing photovoltaic device and photovoltaic device Pending JP2013232581A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012104583A JP2013232581A (en) 2012-05-01 2012-05-01 Method for manufacturing photovoltaic device and photovoltaic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012104583A JP2013232581A (en) 2012-05-01 2012-05-01 Method for manufacturing photovoltaic device and photovoltaic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013232581A true JP2013232581A (en) 2013-11-14

Family

ID=49678753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012104583A Pending JP2013232581A (en) 2012-05-01 2012-05-01 Method for manufacturing photovoltaic device and photovoltaic device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013232581A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019219594A1 (en) * 2018-05-17 2019-11-21 Hanwha Q Cells Gmbh Method for treating a sawn semiconductor wafer, semiconductor wafer and semiconductor wafer solar cell
CN111554778A (en) * 2020-05-13 2020-08-18 温州大学 Method for texturing surface of crystalline silicon solar cell by utilizing laser rotary cutting
CN113035978A (en) * 2021-01-27 2021-06-25 苏州大学 Silicon wafer with different-surface structure and preparation method thereof, and solar cell and preparation method thereof
JP7443042B2 (en) 2019-12-12 2024-03-05 東レエンジニアリング株式会社 Optical spot image irradiation device and transfer device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019219594A1 (en) * 2018-05-17 2019-11-21 Hanwha Q Cells Gmbh Method for treating a sawn semiconductor wafer, semiconductor wafer and semiconductor wafer solar cell
JP7443042B2 (en) 2019-12-12 2024-03-05 東レエンジニアリング株式会社 Optical spot image irradiation device and transfer device
CN111554778A (en) * 2020-05-13 2020-08-18 温州大学 Method for texturing surface of crystalline silicon solar cell by utilizing laser rotary cutting
CN113035978A (en) * 2021-01-27 2021-06-25 苏州大学 Silicon wafer with different-surface structure and preparation method thereof, and solar cell and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7763526B2 (en) Wafer and wafer cutting and dividing method
TWI502764B (en) The processing method of the substrate with LED pattern
JP4808271B2 (en) Method for manufacturing photovoltaic device
WO2009133607A1 (en) Photovoltaic device and its manufacturing method
KR101289787B1 (en) Laser processing for high-efficiency thin crystalline silicon solar cell fabrication
JP5322418B2 (en) Laser processing method and laser processing apparatus
EP2750825B1 (en) Method for structuring a surface
JP4964186B2 (en) Method for manufacturing photovoltaic device
CN102593286A (en) Method for manufacturing high-power light-emitting diode (LED)
JP2008227070A (en) Method of manufacturing photovoltaic device
JP2005294325A (en) Method and apparatus for manufacturing substrate
WO2011145131A1 (en) Manufacturing method and manufacturing device for photovoltaic device
JP2013232581A (en) Method for manufacturing photovoltaic device and photovoltaic device
JP5306374B2 (en) Laser processing apparatus, laser processing method, and method for manufacturing photovoltaic device
JP2011056514A (en) Method of manufacturing photoelectric conversion element
CN103026497A (en) Method for manufacturing light-absorbing substrate and method for manufacturing die for manufacturing light-absorbing substrate
CN102569519B (en) Method for removing back field of MWT (Metal Wrap Through) solar battery with back filed structure
Kim et al. UV laser direct texturing for high efficiency multicrystalline silicon solar cell
JP5073468B2 (en) Method for manufacturing photovoltaic device
KR101335688B1 (en) Laser processing method for formation of microspike
JP2002043605A (en) Method for laser etching
JP2014239085A (en) Solar battery element and method of manufacturing the same
JP2002033495A (en) Manufacturing method for photovoltaic device
JP5213826B2 (en) Photovoltaic device manufacturing method and manufacturing apparatus
JP2013251456A (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device