JP2015088711A - テクスチャエッチング液、テクスチャエッチング液用添加剤液、テクスチャ形成基板及びテクスチャ形成基板の製造方法並びに太陽電池 - Google Patents
テクスチャエッチング液、テクスチャエッチング液用添加剤液、テクスチャ形成基板及びテクスチャ形成基板の製造方法並びに太陽電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015088711A JP2015088711A JP2013228800A JP2013228800A JP2015088711A JP 2015088711 A JP2015088711 A JP 2015088711A JP 2013228800 A JP2013228800 A JP 2013228800A JP 2013228800 A JP2013228800 A JP 2013228800A JP 2015088711 A JP2015088711 A JP 2015088711A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- texture
- etchant
- etching solution
- silicon substrate
- substrate
- 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
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Weting (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
【課題】単結晶太陽電池セル用途等に適した、均一性に優れた微細なピラミッド状凹凸部をシリコン基板に容易に安定して再現させるテクスチャエッチング液及びテクスチャエッチング液用添加剤液を低コストで提供すること、更には前記テクスチャエッチング液を用いて均一で微細なピラミッド状凹凸部を持つテクスチャ基板を提供すること、更には前記テクスチャ基板を使用した高効率太陽電池セルを提供すること。【解決手段】アルカリ成分とタンニン類とを含有するテクスチャエッチング液;タンニン類を含有し、前記タンニン類の濃度が、30重量%以下であるテクスチャエッチング液の製造に使用されるテクスチャエッチング液用添加剤液;前記テクスチャエッチング液又は前記エッチング液用添加剤液を添加して製造されたテクスチャエッチング液を使用し、基板面の少なくとも片側表面にテクスチャ形成されたシリコン基板;前記テクスチャエッチング液を、シリコン基板と60〜95℃の範囲内で反応させる工程を有するシリコン基板の製造方法;及び、前記シリコン基板を含有し、少なくとも受光面側にテクスチャ形成面が向けられて成る太陽電池。【選択図】なし
Description
本発明は、例えば、単結晶シリコン太陽電池等に用いるために、単結晶シリコン基板の表面{面方位(100)}にテクスチャ(texture)と呼ばれる微細な凹凸部を形成する目的で使用するテクスチャ形成用エッチング液(以下、「テクスチャエッチング液」又は単に「エッチング液」ともいう)に関する。更に詳しくは、前記テクスチャエッチング液、前記テクスチャエッチング液を作製するために使用される添加剤液及び前記テクスチャエッチング液を使用して作製されるテクスチャ形成されたシリコン基板(以下、単に「テクスチャ基板」ともいう)、前記テクスチャ基板の製造方法並びに前記テクスチャ基板を使用して作製される太陽電池に関する。
現在、民生用の太陽電池セルの製造に用いられる方法では、コスト低減を重視して、熱拡散法とスクリーン印刷法を組み合わせた方法が一般的である。その詳細は、例えば、次の通りである。
まず、チョクラルスキー(CZ)法で引き上げられた単結晶シリコンインゴットや、キャスト法により作製した多結晶シリコンインゴットをマルチワイヤー法でスライスすることにより得られたp型シリコン基板を用意する。次に、アルカリ溶液で表面のスライスダメージを取り除くと共に、シリコン基板の表面に最大高さ10μm程度の微細なテクスチャを表面に形成し、基板表面に熱拡散法でn型の拡散層を形成する。更に、受光面にはTiO2又はSiNを、例えば、70nm程度の膜厚で堆積して反射防止膜を形成する。次に、スクリーン印刷法を用い、アルミニウムを主成分とする材料を受光面の裏面全面にわたり印刷、焼成することにより裏面電極を形成する。一方、受光面電極は、銀を主成分とする材料を、例えば、幅100〜200μm程度の櫛歯状に印刷、焼成することにより形成する。
このような民生用太陽電池セルの製造方法において、単結晶シリコン基板を用いて基板表面に微細なテクスチャを形成する場合、面方位(100)の単結晶シリコン基板を使用し、例えば、以下に示すようなテクスチャエッチング液を使用して、テクスチャ形成する方法が提案されている。
具体的に、従来のテクスチャエッチング液としては、水酸化ナトリウム(NaOH)又は水酸化カリウム(KOH)からなるアルカリ性媒体に、エチレングリコールが添加されたエッチング液を使用し、これを60〜80℃に加熱し、この溶液中に5〜20分間シリコンウエハを浸漬してウエットエッチングすることにより、シリコンウエハの表面にピラミッド状凹凸部が形成され、エッチング液が消費された分は必要な媒体の添加により補充するものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、炭酸ナトリウム(Na2CO3)をベースとして、水酸化ナトリウムや炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)が添加されたエッチング液を80℃〜100℃に加熱し、これに30分を目安として単結晶シリコンウエハを浸漬してウエットエッチングすることにより、単結晶シリコンウエハの表面に低反射率で結晶シリコン太陽電池に適したピラミッド状凹凸部が形成され、更にエッチング液の交換をせずに連続的に処理を行う場合は、処理する際に蒸発する量の水もしくはエッチング液を補充するものがある。また、その他の従来技術として、60〜95℃に加温した水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムにイソプロピルアルコール(以下、「IPA」ともいう)を添加したエッチング液に、シリコンウエハを10〜30分間浸漬させることにより、ピラミッド状凹凸部(テクスチャ構造)を形成するためのエッチング液も挙げられる(例えば、特許文献2参照)。
他の態様としては、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムをベースとし、これにリグニン、セルロース類、ケトン類、エステル類等の一種又は複数種含有し、かつ炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)又は炭酸水素カリウム(KHCO3)を加えたエッチング液を60〜85℃に加温し、この溶液中に2〜30分間シリコンウエハを浸漬してウエットエッチングすることにより、低反射率で結晶シリコン太陽電池に適したピラミッド状凹凸部が安定的に形成できるとするエッチング液も挙げられる(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、このような従来のテクスチャエッチング液では、それらの明細書に記載された所定の条件下で実際に再現実験を行ったところ、確かに再現は可能であるものの、優れたピラミッド状凹凸部を容易に安定して再現することは難しく、工業的に実用可能でなく、エッチング時間もかかり、生産性も劣るという問題がある。
更に、太陽電池セル製造工程の後工程における電極のパターニング工程等では、微細で均一なピラミッド状凹凸部が形成されることが理想的であるが、従来のテクスチャエッチング液では、均一で微細なピラミッド状凹凸部は得られないという問題がある。その結果、従来のテクスチャエッチング液を使用した場合、太陽電池セルの特性のバラツキが大きく、高効率太陽電池を安定して製造することが難しいという問題がある。
また、IPAやエチレングリコールを添加する場合、これらの化合物自体が危険物である上、廃液にアルカリとアルコールが混在し、廃液処理に設備が必要となり、コストが高くなると共に、廃液処理が確実に行えないと環境に悪影響を与える可能性もある。
更に、IPAを添加した場合には、沸点近くの温度で使用すると、IPAが蒸発してテクスチャエッチング液の組成が安定しないばかりでなく、引火する危険性があるため防爆設備が必要となり、また消費した分だけ随時補充が必要になる等、コストアップになるという問題もある。
他方、アルカリ水溶液にリグニン等と炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムを加えたIPAを使用しないエッチング液は、均一で微細なピラミッド状凹凸部を更に安定して得るために、0.5〜18重量%と比較的大量の炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムが必要とされ、依然として材料コストが高いという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、単結晶太陽電池セル用途等に適した、均一性に優れた微細なピラミッド状凹凸部をシリコン基板に容易に安定して再現させるテクスチャエッチング液及びテクスチャエッチング液用添加剤液を工業的有利に提供することを目的とする。また、前記テクスチャエッチング液を用いて均一で微細なピラミッド状凹凸部を持つテクスチャ基板を提供することを目的とする。さらに、前記テクスチャ基板を使用した高効率太陽電池セルを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、エッチング液にタンニン類を含有させることによって、目的を達成することができることを見出し、この知見に基づいてさらに研究を進め、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の発明に関する。
[1]アルカリ成分と、タンニン類を含有することを特徴とするテクスチャエッチング液。
[2]前記タンニン類が、縮合型タンニンであることを特徴とする前記[1]に記載のテクスチャエッチング液。
[3]タンニン類の濃度が、1.0重量%以下であることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載のテクスチャエッチング液。
[4]アルカリ成分が、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムであることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液。
[5]水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの濃度が、0.5〜12重量%であることを特徴とする前記[4]記載のテクスチャエッチング液。
[6]タンニン類を含有し、前記タンニン類の濃度が、30重量%以下であることを特徴とする前記[1]〜[5]のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液の製造に使用されるテクスチャエッチング液用添加剤液。
[7]前記[1]〜[5]のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液又は前記[6]に記載のエッチング液用添加剤液を添加して製造されたテクスチャエッチング液を使用し、基板面の少なくとも片側表面にテクスチャが形成されたシリコン基板。
[8]前記[1]〜[5]のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液又は前記[6]に記載のエッチング液用添加剤液を添加して製造されたテクスチャエッチング液を60〜95℃の範囲内でシリコン基板と反応させる工程を有することを特徴とする、前記[7]に記載されたシリコン基板の製造方法。
[9]前記[7]に記載のシリコン基板を含有し、少なくとも受光面側にテクスチャ形成面が向けられて成ることを特徴とする太陽電池。
[1]アルカリ成分と、タンニン類を含有することを特徴とするテクスチャエッチング液。
[2]前記タンニン類が、縮合型タンニンであることを特徴とする前記[1]に記載のテクスチャエッチング液。
[3]タンニン類の濃度が、1.0重量%以下であることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載のテクスチャエッチング液。
[4]アルカリ成分が、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムであることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液。
[5]水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの濃度が、0.5〜12重量%であることを特徴とする前記[4]記載のテクスチャエッチング液。
[6]タンニン類を含有し、前記タンニン類の濃度が、30重量%以下であることを特徴とする前記[1]〜[5]のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液の製造に使用されるテクスチャエッチング液用添加剤液。
[7]前記[1]〜[5]のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液又は前記[6]に記載のエッチング液用添加剤液を添加して製造されたテクスチャエッチング液を使用し、基板面の少なくとも片側表面にテクスチャが形成されたシリコン基板。
[8]前記[1]〜[5]のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液又は前記[6]に記載のエッチング液用添加剤液を添加して製造されたテクスチャエッチング液を60〜95℃の範囲内でシリコン基板と反応させる工程を有することを特徴とする、前記[7]に記載されたシリコン基板の製造方法。
[9]前記[7]に記載のシリコン基板を含有し、少なくとも受光面側にテクスチャ形成面が向けられて成ることを特徴とする太陽電池。
本発明によれば、単結晶太陽電池セル用途等に適した、均一性に優れた微細なピラミッド状凹凸部をシリコン基板に容易に安定して再現させるテクスチャエッチング液及びテクスチャエッチング液用添加剤液を工業的有利に提供することができる。また、前記テクスチャエッチング液を用いて均一で微細なピラミッド状凹凸部を持つテクスチャ基板を提供することができる。前記テクスチャ基板を使用することで結果として高効率太陽電池セルを安定して提供することができる。
本発明のテクスチャエッチング液は、アルカリ成分と、タンニン類を含有することを特徴とする。本発明のテクスチャエッチング液は、少なくともアルカリ成分とタンニン類を含有していればよく、本発明の効果を妨げない限り、上記成分以外のテクスチャエッチング液に用いる任意の成分を加えていてもよい。
ここでタンニン類について説明する。タンニン類は、加水分解型と縮合型タンニンの二つに分類される。加水分解型タンニンとしては、特に限定されないが、タンニン酸が挙げられ、タンニン酸は、安息香酸類の一種である没食子酸と、単糖が結合してできている。以下にタンニン酸の構造を示す。
縮合型タンニンは、フラボノイドに由来する高分子物質であり、フラボノイドを構成する単位が重合することによってできている。フラボノイドの一種であるカテキンの構造を以下に示す。
また、縮合型タンニンの一種であるミモザ(ないしワットル)タンニンの構造を以下に示す。
タンニン類の特徴としては、口に入れると強い渋味を感じさせる。これはタンニン類が、舌や口腔粘膜のタンパク質と結合して変性させることによると言われており、このようなタンニン類による粘膜の変性作用のことを「収れん作用」と呼ぶ。
このように、タンニン類は前記特性と特定の構造を持つ化合物を意味し、他のフェノール類物質とは明らかに異なる。
本発明におけるタンニン類は、特に制限はないが、比較的少量の添加で面内均一で微細な構造のテクスチャを形成することができるという点から、縮合型タンニンが、特に好ましい。また、前記縮合型タンニンは亜硫酸処理することにより不溶解分を水溶性に改質したものを用いても良い。
縮合型タンニンとしては、ミモザ(ないしワットル)タンニン、ケブラチョタンニン等が例示される。また、本発明における縮合型タンニンとしては、(−)−エピカテキン、(−)−エピカテキンガレート、(−)−エピガロカテキン及び(−)−エピガロカテキンガレートからなる群から選ばれる1種以上のカテキン類化合物が重合されてなる縮合型タンニンであってもよい。これらのタンニン類は、1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
前記タンニン類と共に、例えばIPA等、公知技術のテクスチャエッチング液の成分の一部を併用してもよい。
本発明のエッチング液は、ベースとなるアルカリ成分を含有する。前記アルカリ成分としては、特に限定されないが、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが試薬コストの面からは好ましい。さらに、本発明の効果を妨げない限り、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等の他のアルカリ成分を使用してもよい。
テクスチャエッチング液の連続使用における寿命や、試薬コストを考慮し、本発明のテクスチャエッチング液において、アルカリ成分(好適には、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム)の濃度は、0.5〜12重量%が好ましい。また、上記の点を考慮し、本発明のエッチング液において、タンニン類の濃度は、特に限定されないが、1.0重量%以下が好ましく、0.00001〜0.5重量%が特に好ましい。タンニン類の濃度が低過ぎると、凹凸形状が形成されなくなる。タンニン類の濃度が高くなるとエッチング抑制効果が高くなり過ぎ、生産性良く太陽電池用途に最適なテクスチャ形成ができなくなる等の問題が生じるおそれがある。
本発明の他の態様として、上記エッチング液製造用の添加剤液が挙げられる。前記テクスチャエッチング液を簡単に製造するために、予め前記タンニン類を溶媒(例えば純水等)に高濃度に溶解させてテクスチャエッチング液用添加剤液を作製し、これを使用することができる。前記テクスチャエッチング液用添加剤液におけるタンニン類の濃度は、30重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましい。前記テクスチャエッチング液用添加剤液のタンニン類の濃度が高くなり過ぎると、タンニン類が溶解しきれず沈殿を起こす場合があり、濃度不均一による問題が生じる。
前記テクスチャエッチング液又は前記添加剤液を添加して製造されたテクスチャエッチング液を使用し、シリコン基板の表面とテクスチャエッチング液を反応させることで、シリコン基板の少なくとも片側表面に、面内均一な微細構造のテクスチャが形成されたシリコン基板を得ることができる。
本発明の他の態様として、前記エッチング液又は前記添加剤液を添加して製造されたエッチング液を、60〜95℃の範囲内でシリコン基板と反応させる工程を有するシリコン基板の製造方法が挙げられる。前記反応工程によって、基板面の少なくとも片側表面に面内均一な微細構造のテクスチャが形成されたシリコン基板が得られる。
前記製造方法において使用するシリコン基板は、特に制限はないが、単結晶シリコンで基板表面の面方位が(100)のものを使用することが好ましい。また、前記製造方法に使用するシリコン基板は、単結晶シリコンインゴットから切り出されたスライス後の基板を用いることができるが、スライスによるダメージ層を予め酸又はアルカリ性のエッチング液で除去した基板等を用いてもよい。
前記反応工程において、前記エッチング液とシリコン基板との反応温度は、特に限定されないが、基板面の少なくとも片側表面に微細構造のテクスチャが形成できるため、通常60〜95℃であり、65〜90℃が好ましい。また、反応時間は、特に限定されないが、1〜50分が好ましく、1〜20分がより好ましく、1〜15分がさらに好ましい。反応条件としては、60〜95℃で1〜50分反応させるのがさらに好ましい。
前記反応工程は、前記条件でテクスチャエッチング液中にシリコン基板を浸漬させる方法で行うのが、簡便な装置を使用してテクスチャを形成できる点から好ましい。また、前記反応前にスライス時の砥粒や切削油等を洗浄により除去することが面内均一なテクスチャを形成できる点から好ましい。
さらに、反応工程では、温度と時間の制御の他に、テクスチャ液を基板表面に満遍なく反応させるため、前記シリコン基板を入れたキャリアを揺動させたり、テクスチャエッチング液を撹拌させたり、オーバーフローで循環させたり、バブリングさせる等することが均一なテクスチャを形成できる点から好ましい。また、その他の方法として、シリコン基板の片面のみを前記テクスチャエッチング液と反応させる装置を用いて、基板の片面にのみテクスチャ形成を行ってもよい。
本発明のシリコン基板の波長400〜1100nmの平均反射率は、20.0%以下が好ましく、18.0%以下がより好ましく、15.0%以下がさらに好ましい。平均反射率の測定方法は、後記する実施例に記載のとおりである。また、本発明のシリコン基板のテクスチャサイズは、1〜15μmが好ましく、1〜10μmがより好ましく、1〜5μmがさらに好ましい。前記テクスチャサイズの測定方法は、後記する実施例に記載のとおりである。また、シリコン基板に形成されたテクスチャは、前記テクスチャサイズの範囲内にあり微細というだけでなく、サイズが均一であり、ばらつきが少ないことが好ましい。本発明のシリコン基板としては、前記エッチング液を使用して製造され、平均反射率が18.0%以下であり、テクスチャサイズが1〜10μmであるものがより好ましい。
前記テクスチャ形成されたシリコン基板を用いた太陽電池の製法としては、一般的な結晶系太陽電池の製法を使用することができ、少なくとも受光面側に本発明による前記テクスチャ形成面が向けられていることが、高効率太陽電池を安定して得るために好ましい。
本発明は、本発明の効果を奏する限り、本発明の技術的範囲内において、上記の構成を種々組み合わせた態様を含む。
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
[実施例1]
水酸化ナトリウム25重量%水溶液と、添加剤としてミモザ(ないしワットル)タンニン1重量%の添加剤液と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
水酸化ナトリウム25重量%水溶液と、添加剤としてミモザ(ないしワットル)タンニン1重量%の添加剤液と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
[実施例2]
水酸化ナトリウム25重量%水溶液と、添加剤としてケブラチョタンニン1重量%の添加剤液と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
水酸化ナトリウム25重量%水溶液と、添加剤としてケブラチョタンニン1重量%の添加剤液と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
[実施例3]
水酸化カリウム25重量%水溶液と、添加剤としてミモザ(ないしワットル)タンニン1重量%の添加剤液と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
水酸化カリウム25重量%水溶液と、添加剤としてミモザ(ないしワットル)タンニン1重量%の添加剤液と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
[実施例4]
水酸化カリウム25重量%水溶液と、添加剤としてケブラチョタンニン1重量%の添加剤液と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
水酸化カリウム25重量%水溶液と、添加剤としてケブラチョタンニン1重量%の添加剤液と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
[比較例1]
水酸化ナトリウム25重量%水溶液と、添加剤として下記式で示されるバニリン1重量%の添加剤液と、水と混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
水酸化ナトリウム25重量%水溶液と、添加剤として下記式で示されるバニリン1重量%の添加剤液と、水と混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
[比較例2]
水酸化ナトリウム25重量%水溶液と、添加剤として下記式で示されるリグニンを1重量%の添加剤液と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
水酸化ナトリウム25重量%水溶液と、添加剤として下記式で示されるリグニンを1重量%の添加剤液と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
[比較例3]
水酸化ナトリウム25重量%水溶液と、添加剤としてIPA(97重量%)と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
水酸化ナトリウム25重量%水溶液と、添加剤としてIPA(97重量%)と、水とを混合して、各成分の濃度が下記表1記載の値となるようにテクスチャエッチング液を製造した。
下記表1に示す各実施例及び比較例のエッチング液に、下記表1記載の条件でシリコン基板を浸漬してシリコン表面をアルカリエッチングすることにより、シリコン基板を製造した。
下記表1に示す各実施例及び比較例のエッチング液を用いて得られたシリコン基板について、それぞれの反射率を、分光反射率測定機(商品名:MPC-3100/UV-3150、島津製作所製)を用いて、反射率測定モードで300〜1200nmの波長の反射率を測定した。下記表1の平均反射率は、波長400〜1100nmの平均反射率である。テクスチャサイズは、レーザー顕微鏡(商品名:VK X-200、(株)キーエンス製)を用いて、408nmの紫色レーザーにて、簡易モードで形状測定を行い、得られた画像にスケールを追加表示して、測定した。
得られた各シリコン基板のレーザー顕微鏡写真を、図1〜図7に示す。図1〜図4では、1〜5μm程度の均一で微細なテクスチャが形成されていることが分かる。
図3及び図4から、アルカリ成分を水酸化カリウムに変更しても、実施例1及び2と同様に、1〜5μm程度の均一で微細なテクスチャが形成されていることが分かる。
図5に示されるように、バニリンを添加してもテクスチャは形成されず、シリコン基板は平均反射率の高い光沢面となった。
図6に示されるように、リグニンの添加により、1μm以下の微細なテクスチャが形成されたが、平均反射率は比較的高めであった。
図7に示されるように、IPAの添加により、1〜15μmのテクスチャは形成されるが、大小様々なテクスチャが形成されており、均一ではなかった。
上記結果から、本発明により効果的にテクスチャを形成できることが確認できた。
[実施例5]
チョクラルスキー(CZ)法で引き上げたボロンドープ(p型)の単結晶シリコンインゴットをワイヤーソーでスライスし、面方位(100)の単結晶シリコン基板(基板サイズ:156.5mm角,比抵抗1〜3Ω・cm)を作製した。
次に、前記実施例2のエッチング液及びエッチング条件でテクスチャ形成基板を作製した。
チョクラルスキー(CZ)法で引き上げたボロンドープ(p型)の単結晶シリコンインゴットをワイヤーソーでスライスし、面方位(100)の単結晶シリコン基板(基板サイズ:156.5mm角,比抵抗1〜3Ω・cm)を作製した。
次に、前記実施例2のエッチング液及びエッチング条件でテクスチャ形成基板を作製した。
次に、このテクスチャ基板を用い、以下の方法で単結晶太陽電池セルを作製した。
まず、基板表面に熱拡散法でPOCl3ガスを用いてn型の拡散層を形成した。次に、受光面にはPE−CVD法により、80nm程度の膜厚でSiN膜を堆積し、反射防止膜を形成した。次に、スクリーン印刷法を用い、アルミニウムを主成分とする電極材料を受光面の裏面全面にわたり印刷、焼成することにより裏面電極を形成した。最後に、受光面側に銀を主成分とする電極材料を、幅約100μmの櫛歯状に印刷、焼成することにより形成し、太陽電池セルを作製した。
まず、基板表面に熱拡散法でPOCl3ガスを用いてn型の拡散層を形成した。次に、受光面にはPE−CVD法により、80nm程度の膜厚でSiN膜を堆積し、反射防止膜を形成した。次に、スクリーン印刷法を用い、アルミニウムを主成分とする電極材料を受光面の裏面全面にわたり印刷、焼成することにより裏面電極を形成した。最後に、受光面側に銀を主成分とする電極材料を、幅約100μmの櫛歯状に印刷、焼成することにより形成し、太陽電池セルを作製した。
[比較例4]
前記比較例3のエッチング液及びエッチング条件でテクスチャ形成基板を作製し、その以外は前記実施例5と同じ方法で太陽電池セルを作製した。
前記比較例3のエッチング液及びエッチング条件でテクスチャ形成基板を作製し、その以外は前記実施例5と同じ方法で太陽電池セルを作製した。
前記実施例5と比較例4で得られた太陽電池セルを、25℃の雰囲気の中、ソーラーシミュレータ(光強度:1kW/m2、スペクトル:AM1.5グローバル、商品名:セルテスター、(株)エヌピーシー製)の下で電流電圧特性を測定した。下記表2に前記実施例と比較例で得られた太陽電池セル各20枚の、諸特性平均値と標準偏差値を示す。
上記結果から、比較例に比べ、本発明による太陽電池セルは、光電変換効率が高く、かつセル特性のバラツキを低減できることが確認できた。
本発明のエッチング液は、シリコン基板及び太陽電池の製造に有用である。特に、該エッチング液は、シリコン基板面の少なくとも片側表面に均一性に優れた微細なピラミッド状凹凸部を容易に安定して形成する際に有用である。
Claims (9)
- アルカリ成分と、タンニン類を含有することを特徴とするテクスチャエッチング液。
- 前記タンニン類が、縮合型タンニンであることを特徴とする請求項1に記載のテクスチャエッチング液。
- タンニン類の濃度が、1.0重量%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のテクスチャエッチング液。
- アルカリ成分が、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液。
- 水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの濃度が、0.5〜12重量%であることを特徴とする請求項4記載のテクスチャエッチング液。
- タンニン類を含有し、前記タンニン類の濃度が、30重量%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液の製造に使用されるテクスチャエッチング液用添加剤液。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液又は請求項6に記載のエッチング液用添加剤液を添加して製造されたテクスチャエッチング液を使用し、基板面の少なくとも片側表面にテクスチャが形成されたシリコン基板。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のテクスチャエッチング液又は請求項6に記載のエッチング液用添加剤液を添加して製造されたテクスチャエッチング液を60〜95℃の範囲内でシリコン基板と反応させる工程を有することを特徴とする、請求項7に記載されたシリコン基板の製造方法。
- 請求項7に記載のシリコン基板を含有し、少なくとも受光面側にテクスチャ形成面が向けられて成ることを特徴とする太陽電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013228800A JP2015088711A (ja) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | テクスチャエッチング液、テクスチャエッチング液用添加剤液、テクスチャ形成基板及びテクスチャ形成基板の製造方法並びに太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013228800A JP2015088711A (ja) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | テクスチャエッチング液、テクスチャエッチング液用添加剤液、テクスチャ形成基板及びテクスチャ形成基板の製造方法並びに太陽電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015088711A true JP2015088711A (ja) | 2015-05-07 |
Family
ID=53051160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013228800A Pending JP2015088711A (ja) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | テクスチャエッチング液、テクスチャエッチング液用添加剤液、テクスチャ形成基板及びテクスチャ形成基板の製造方法並びに太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015088711A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106565964A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-04-19 | 石家庄学院 | 一种微/纳米多层次复合结构金属多酚囊泡材料的制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004153086A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Showa Denko Kk | 金属研磨組成物、金属膜の研磨方法および基板の製造方法 |
JP2006054363A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | シリコン微細加工に用いる異方性エッチング剤組成物及びエッチング方法 |
JP2006351811A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | シリコン微細加工に用いる異方性エッチング剤組成物及びエッチング方法。 |
JP2011515872A (ja) * | 2008-03-25 | 2011-05-19 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 結晶太陽電池の表面クリーニング及び凹凸形成プロセス |
JP2011159745A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽光発電装置の製造方法、エッチング方法、およびエッチング装置 |
-
2013
- 2013-11-01 JP JP2013228800A patent/JP2015088711A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004153086A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Showa Denko Kk | 金属研磨組成物、金属膜の研磨方法および基板の製造方法 |
JP2006054363A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | シリコン微細加工に用いる異方性エッチング剤組成物及びエッチング方法 |
JP2006351811A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | シリコン微細加工に用いる異方性エッチング剤組成物及びエッチング方法。 |
JP2011515872A (ja) * | 2008-03-25 | 2011-05-19 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 結晶太陽電池の表面クリーニング及び凹凸形成プロセス |
JP2011159745A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽光発電装置の製造方法、エッチング方法、およびエッチング装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106565964A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-04-19 | 石家庄学院 | 一种微/纳米多层次复合结构金属多酚囊泡材料的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6109713B2 (ja) | テクスチャエッチング液、テクスチャエッチング液用添加剤液、テクスチャ形成基板及びテクスチャ形成基板の製造方法並びに太陽電池 | |
CN102656250B (zh) | 含水酸性蚀刻溶液和使单晶和多晶硅衬底的表面纹理化的方法 | |
Cao et al. | Fabrication of silicon wafer with ultra low reflectance by chemical etching method | |
JP4393938B2 (ja) | 電極材料及び太陽電池、並びに太陽電池の製造方法 | |
TW201308420A (zh) | 太陽能電池用晶圓、太陽能電池及其製造方法 | |
CN102181935B (zh) | 一种制作单晶硅绒面的方法及腐蚀液 | |
TW200835778A (en) | Particle-containing etching pastes for silicon surfaces and layers | |
JP2006310368A (ja) | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 | |
Kayabasi et al. | Determination of micro sized texturing and nano sized etching procedure to enhance optical properties of n-type single crystalline silicon wafer | |
JP5509410B2 (ja) | 太陽電池用シリコン基板の製造方法 | |
Zhang et al. | An 18.9% efficient black silicon solar cell achieved through control of pretreatment of Ag/Cu MACE | |
CN103828064B (zh) | 太阳能电池用晶片、太阳能电池用晶片的生产方法、太阳能电池的生产方法和太阳能电池模块的生产方法 | |
JP2015088712A (ja) | テクスチャエッチング液、テクスチャエッチング液用添加剤液、テクスチャ形成基板及びテクスチャ形成基板の製造方法並びに太陽電池 | |
TW201306112A (zh) | 太陽電池用晶圓、太陽電池及其製造方法 | |
JP2015088711A (ja) | テクスチャエッチング液、テクスチャエッチング液用添加剤液、テクスチャ形成基板及びテクスチャ形成基板の製造方法並びに太陽電池 | |
TW201249964A (en) | Texture etching solution composition and texture etching method of crystalline silicon wafers | |
CN102947948B (zh) | 硅晶片、半导体装置、硅晶片的制造方法以及半导体装置的制造方法 | |
CN102939664B (zh) | 半导体装置及半导体装置的制造方法 | |
JP6160959B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
TWI537437B (zh) | 單晶矽晶圓及其製備方法 | |
TW201343877A (zh) | 刻紋形成用蝕刻液 | |
CN108511539A (zh) | 一种太阳能电池片及其制备方法和太阳能电池 | |
JP2013004721A (ja) | 太陽電池用ウェーハの製造方法、太陽電池セルの製造方法、および太陽電池モジュールの製造方法 | |
JP5484249B2 (ja) | テクスチャー形成用組成物 | |
KR20150020186A (ko) | 에칭액 및 이를 이용한 실리콘계 기판의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161018 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170623 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170704 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180109 |