JP2015165526A - シリコン基板 - Google Patents
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Abstract
Description
項1.少なくとも片面に、
(A)上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部
が形成された、シリコン基板。
項2.少なくとも片面に、
(B)上下方向に伸びる溝が形成された側面と、
横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面とを有する、底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部
が形成された、シリコン基板。
項3.少なくとも片面に、
(C)横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面を有する逆ピラミッド形状の凹部
が形成された、シリコン基板。
項4.少なくとも片面に、
(D)逆ピラミッド形状の孔及び上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部
が形成された、シリコン基板。
項5.前記(D)の凹部において、前記逆ピラミッド形状の孔及び上下方向に伸びる溝が形成された側面には、下部に逆ピラミッド形状の孔が形成され、上部に上下方向に伸びる溝が形成された、項4に記載のシリコン基板。
項6.少なくとも片面に、
(E)底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部
が形成された、シリコン基板。
項7.少なくとも片面に、
(F)平均直径が1〜10μmであり、且つ、大きさがランダムである逆ピラミッド形状の凹部
が形成されている、シリコン基板。
項8.少なくとも片面に、
(A)上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部、
(B)上下方向に伸びる溝が形成された側面と、
横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面とを有する、底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部、
(C)横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面を有する逆ピラミッド形状の凹部、
(D)逆ピラミッド形状の孔及び上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部、
(E)底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部、及び
(F)平均直径が1〜10μmであり、且つ、大きさがランダムである逆ピラミッド形状の凹部
の少なくとも2種以上を有する、シリコン基板。
項9.少なくとも片面に、
(A)上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部、
(B)上下方向に伸びる溝が形成された側面と、
横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面とを有する、底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部、
(C)横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面を有する逆ピラミッド形状の凹部、及び
(F)平均直径が1〜10μmであり、且つ、大きさがランダムである逆ピラミッド形状の凹部
の少なくとも2種以上を有する、シリコン基板。
項10.太陽電池用シリコン基板である、請求項1〜9のいずれかに記載のシリコン基板。
項11.項1〜10のいずれかに記載のシリコン基板を備える太陽電池。
本発明の第1の態様におけるシリコン基板は、少なくとも片面に、
(A)上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部
が形成された、シリコン基板である。
本発明の第2の態様におけるシリコン基板は、少なくとも片面に、
(B)上下方向に伸びる溝が形成された側面と、
横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面とを有する、底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部
が形成された、シリコン基板である。
本発明の第3の態様におけるシリコン基板は、少なくとも片面に、
(C)横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面を有する逆ピラミッド形状の凹部
が形成された、シリコン基板である。
本発明の第4の態様におけるシリコン基板は、少なくとも片面に、
(D)逆ピラミッド形状の孔及び上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部
が形成された、シリコン基板である。
本発明の第5の態様におけるシリコン基板は、少なくとも片面に、
(E)底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部
が形成された、シリコン基板である。
上記のような条件を満たす本発明の第1の態様〜第5の態様におけるシリコン基板は、例えば、
(1A)N−F結合を有する有機化合物を少なくとも1種含む材料を、太陽電池用シリコン基板の少なくとも片面に接触させる工程
(1B)前記太陽電池用シリコン基板に、前記N−F結合を有する有機化合物を少なくとも1種含む材料側から光照射する工程
を備える製造方法により製造することができる。
(1C)太陽電池用シリコン基板を加熱する工程
を行ってもよい。
工程(1A)では、N−F結合を有する有機化合物を少なくとも1種含む材料を、太陽電池用シリコン基板の少なくとも片面に接触させる。
隣接するR1とR2、R2とR3、R3とR4又はR4とR5は連結して、−CR6=CR7−CR8=CR9−を形成していてもよく、
また、R1’とR2’、R2’とR3’、R3’とR4’又はR4’とR5’は連結して、−CR6’=CR7’−CR8’=CR9’−を形成していてもよく、
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R1’、R2’、R3’、R4’、R5’、R6’、R7’、R8’及びR9’は同じか又は異なり、いずれも、水素原子;ハロゲン原子;ニトロ基;ヒドロキシ基;シアノ基;カルバモイル基;ハロゲン原子、水酸基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数6〜10のアリールオキシ基、炭素数2〜5のアシル基(アルカノイル基等)、炭素数2〜5のアシルオキシ基(アルカノイルオキシ基等)及び炭素数6〜10のアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルキル基;ハロゲン原子及び炭素数6〜10のアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルケニル基;ハロゲン原子及び炭素数6〜10のアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルキニル基;ハロゲン原子及び炭素数1〜5のアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数6〜15のアリール基;少なくとも1種のハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜15のアシル基(アルカノイル基等);ハロゲン原子及び炭素数6〜10のアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数2〜15のアルコキシカルボニル基;ハロゲン原子及び炭素数1〜5のアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数7〜15のアリールオキシカルボニル基;ハロゲン原子及び炭素数6〜10のアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルキルスルホニル基;ハロゲン原子及び炭素数1〜5のアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数6〜15のアリールスルホニル基;ハロゲン原子及び炭素数6〜10のアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルキルスルフィニル基;ハロゲン原子及び炭素数1〜5のアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数6〜15のアリールスルフィニル基;ハロゲン原子及び炭素数6〜10のアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルコキシ基;ハロゲン原子及び炭素数1〜5のアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数6〜15のアリールオキシ基;少なくとも1種のハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜15のアシルオキシ基(アルカノイルオキシ基等);少なくとも1種のハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜15のアシルチオ基(アルカノイルチオ基等);ハロゲン原子及び炭素数6〜10のアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルカンスルホニルオキシ基;ハロゲン原子及び炭素数1〜5のアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数6〜15のアリールスルホニルオキシ基;炭素数1〜5のアルキル基及び炭素数6〜10のアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよいカルバモイル基;炭素数1〜5のアシル基(アルカノイル基等)及びハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよいアミノ基;ハロゲン原子、炭素数6〜10のアリール基及び炭素数1〜5のアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数6〜15のN−アルキルピリジニウム塩基;ハロゲン原子、炭素数6〜10のアリール基及び炭素数1〜5のアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい炭素数11〜15のN−アリールピリジニウム塩基;又は有機ポリマー鎖であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R1’、R2’、R3’、R4’、R5’、R6’、R7’、R8’及びR9’は種々の組合せでヘテロ原子を介して又は介さずに環構造を形成してもよく、
一般式(A2)において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及びR9のうちの1つとR1’、R2’、R3’、R4’、R5’、R6’、R7’、R8’及びR9’のうちの1つとは単結合で結合して結合鎖を形成している。
で表される化合物(A1a)が挙げられる。
で表される化合物(A2a)も挙げられる。
で示される。
本発明では、前記工程(1A)の後、
(1B)前記太陽電池用シリコン基板に、N−F結合を有する有機化合物を少なくとも1種含む材料側から光照射する工程
を行う。この条件を適宜設定することにより、太陽電池用シリコン基板表面に所望の形状の凹部を形成することができる。
本発明では、上記工程(1B)(光照射)を行う際に、同時又は別途、
(1C)太陽電池用シリコン基板を加熱する工程
を行ってもよい。ただし、上記工程(1B)(光照射)と同時に加熱するのが簡便である。
本発明の第6の態様におけるシリコン基板は、少なくとも片面に、
(F)平均直径が1〜10μmであり、且つ、大きさがランダムである逆ピラミッド形状の凹部
が形成されたシリコン基板である。このシリコン基板は、N−F結合を有する有機化合物を用いたエッチングにおいて、意図的に光照射をせずとも、大きな逆ピラミッド形状の凹部を形成することができる。なお、この第6の態様における逆ピラミッド形状の凹部の側面には、上記第1〜5の態様で見られたような微細な孔や溝等は形成されない。なお、本態様では、光照射を積極的には行わないが、必ずしも暗室下で処理する必要はなく、例えば、蛍光灯の下で処理を行ってもよい。このため、照度を0.005W/cm2以下、特に0.002W/cm2以下として処理を行うことが好ましい。なお、照度は0W/cm2(暗室)でもよい。
本発明の第6の態様におけるシリコン基板は、第1〜5の態様において、光照射を行わないこと以外は同様に行うことができる。
(2A)N−F結合を有する有機化合物を少なくとも1種含む材料を、太陽電池用シリコン基板の少なくとも片面に接触させる工程
を備える製造方法により製造することができる。
本発明では、上記工程(1A)においてN−F結合を有する有機化合物を少なくとも1種含む材料と太陽電池用半導体基板とを接触させるとともに、
(2B)太陽電池用シリコン基板を加熱する工程
を行ってもよい。なお、本態様では、光照射は行わない。
(2C)前記N−F結合を有する有機化合物を少なくとも1種含む材料を、太陽電池用シリコン基板との間の残渣とともに除去する工程
を行ってもよい。その方法は第1の態様にて挙げたものと同様である。
上記の第1の態様〜第6の態様に係るシリコン基板の製造方法を採用することにより、太陽電池用シリコン基板を所望の形状にエッチングすることができる。その反応機構としては、太陽電池用シリコン基板中のシリコンからN−F結合を有する有機化合物への電子移動が起こり、界面でシリコンのフッ素化反応が進行し、生成されるシリコンフッ化物(SiF4等)が除去されて、シリコン基板の該当箇所がエッチングされると考えられる。
このため、通常(100)面に沿ってスライスされており、(100)面が露出している太陽電池用シリコン基板を用いてエッチングすると、まず最もエッチングされやすい(100)面がエッチングされ、逆ピラミッド形状の凹部が形成されるとともに(110)面が露出する。この際、(110)面も同時に若干エッチングされ、逆ピラミッド形状の凹部の側面には溝が形成される。この(110)面は、上下方向に結晶面が形成されるため、上下方向に伸びる溝が形成される。つまり、この時点では、上記説明した凹部(A)が形成される。よって、凹部(A)を構成する4つの側面は、いずれも(110)面であると考えられる。
上記のように凹部(A)が形成された後もそのままエッチングを継続すると、(100)面の次にエッチングされやすい(110)面がエッチングされるとともに、(111)面が露出する。
上記のように凹部(B)が形成された後もそのままエッチングを継続すると、照射強度が小さくなる凹部の中央部(下部)付近に露出している(110)面も完全にエッチングされ、(111)面のみが露出するようになる。この際、(111)面も同時に若干エッチングされ、三角形状の痕が形成された側面が形成される。つまり、この時点では、上記説明した凹部(C)が形成される。よって、凹部(C)を構成する側面は、いずれも(111)面であると考えられる。
上記のとおり、本発明の方法によるエッチング方法を採用すれば、(100)面がエッチングされ、(110)面や(111)面の逆ピラミッド形状の凹部が形成されることにより、条件の違いで、凹部(A)、凹部(B)、凹部(C)の順に形成される。
上記のとおり、本発明の方法によるエッチング方法を採用すれば、まず上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部が形成される。しかしながら、低温且つ短時間のエッチングを行う場合や、光照射強度が弱い場合のように、エッチング反応が進行しにくい条件下においては、逆ピラミッド形状の凹部が完全には形成されず、逆八角錐形状の凹部が形成される。ただし、逆八角錐形状の凹部のみでシリコン基板表面を占めることは困難であるため、隣接する凹部との関係によっては、底面が5以上の多角形(八角形以外)である逆多角錐形状の凹部も形成され得る。
凹部(A):加熱温度80〜180℃
光照射強度0.005〜100W/cm2
エッチング(照射及び加熱)時間1秒〜15分
凹部(B):加熱温度80〜180℃
光照射強度0.005〜100W/cm2
エッチング(照射及び加熱)時間10分〜25分
凹部(C):加熱温度110〜200℃
光照射強度0.005〜100W/cm2
エッチング(照射及び加熱)時間15分〜24時間
凹部(D):加熱温度110〜200℃
光照射強度0.005〜100W/cm2
エッチング(照射及び加熱)時間20分〜24時間
凹部(E):加熱温度室温(25℃)〜150℃
光照射強度0.005〜100W/cm2
エッチング(照射及び加熱)時間1秒〜60分
凹部(F):加熱温度室温(25℃)〜200℃
光照射強度0〜0.005W/cm2
エッチング(照射及び加熱)時間1秒〜24時間
等が例示される。
このように、本発明によれば、地球温暖化を引き起こす環境負荷が高いガス類、又は反応性、毒性の高く危険なフッ素ガス、フッ酸を用いることなく、光反射防止に有効な種々の表面形状を有する基板を形成することができ、光閉じ込め及び/又は反射防止加工(テクスチャ構造形成)に特に有用であるため、目的とする反射率に応じて、様々な種類の太陽電池用シリコン基板を安全且つ簡便に製造することができる。
まず、本発明のシリコン基板を裏面電極とする。次に、この裏面電極の凹凸の付いた表面の上に蒸着法、気相成長法等により半導体材料を製膜して、太陽電池を構成する。通常の太陽電池では、半導体材料の上に、さらに反射防止膜を形成するが、本発明では、反射防止膜を形成してもしなくてもよい。この方法は、半導体材料を蒸着法、気相成長法等により製膜する、多結晶シリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコン又は化合物半導体を用いた太陽電池の製造において有効な形態である。
まず、裏面電極として、絶縁材料又は電極材料を使用し、この裏面電極の上に、本発明のシリコン基板を形成する。裏面電極の上に本発明のシリコン基板を形成する際には、まず裏面電極の上に蒸着法、気相成長法等により半導体材料を製膜する。その後、本発明のシリコン基板を得る方法と同様の方法により、半導体材料をエッチングすることで、太陽電池を構成することができる。通常の太陽電池では、半導体材料の上に、さらに反射防止膜を形成するが、本発明では、反射防止膜を形成してもしなくてもよい。
N−F結合を有する有機化合物(I):N−フルオロ−2−メチルピリジニウム テトラフルオロボレート(MEC−74;融点約140℃)
キセノンランプ:浜松ホトニクス(株)製、高安定キセノンランプL2274型(出力150W、透過波長220〜2000nm、放射強度2μw/cm2・nm−1)。
実施例A−1
<工程A:N−F結合を有する有機化合物の塗布>
N−F結合を有する有機化合物(I)(MEC−74)を150℃に加熱して溶解させ、太陽電池用シリコン基板上に、10μLを塗布した。
冷却機能付きのホットプレート(商品名:クールプレート;アズワン(株);型式:SCP125)上に工程Aで得たN−F結合を有する有機化合物(I)(MEC−74)を塗布した太陽電池用シリコン基板を載せ、プレート温度を150℃に設定した。温度センサーを用いて表面温度を測定し、実験中の温度が設定通りであることを確認した。
工程Bで所定の表面温度に調整している太陽電池用シリコン基板に、N−F結合を有する有機化合物(I)の側からキセノンランプ(露光波長220〜2000nm、露光強度4W/cm2)を10分間照射した。
太陽電池用シリコン基板上のN−F結合を有する有機化合物(I)及びその分解物を含む材料を、アセトニトリル中に漬けて、20秒間超音波洗浄して除去した。さらに残った残渣をアセトン中に漬けて、20秒間超音波洗浄して除去した。
工程Dで得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図8に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Bでホットプレート温度を125℃に設定し、工程Cでキセノンランプの露光強度を5W/cm2とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られたシリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図9に示す。
工程Cにおいて、照射時間を15分にすること以外は実施例A−1と同様の処理を行った。また、実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図10に示す。
実施例B−1
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Bでホットプレート温度を125℃に設定し、工程Cでキセノンランプの露光強度を5W/cm2とし、照射時間を15分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また、実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図11に示す。
実施例C−1
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Bでホットプレート温度を125℃に設定し、工程Cでキセノンランプの露光強度を5W/cm2とし、照射時間を30分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図12に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Bでホットプレート温度を100℃に設定し、工程Cでキセノンランプの露光強度を5W/cm2とし、照射時間を60分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図13に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Bでホットプレート温度を100℃に設定し、工程Cでキセノンランプの露光強度を5W/cm2とし、照射時間を40分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られたシリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図14に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Bでホットプレート温度を100℃に設定し、工程Cでキセノンランプの照射時間を60分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図15に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(III)(MEC−76)を用い、工程Bでホットプレート温度を100℃に設定し、工程Cでキセノンランプの照射時間を60分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図16に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)とN−F結合を有する有機化合物(III)(MEC−76)とを1:1(モル比)に混合して用い、工程Bでホットプレート温度を100℃に設定し、工程Cでキセノンランプの照射時間を60分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図17に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(I)(MEC−74)とN−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)とを1:1(モル比)に混合して用い、工程Bでホットプレート温度を100℃に設定し、工程Cでキセノンランプの照射時間を60分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図18に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(I)(MEC−74)とN−F結合を有する有機化合物(III)(MEC−76)を1:1(モル比)に混合して用い、工程Bでホットプレート温度を100℃に設定し、工程Cでキセノンランプの照射時間を60分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図19に示す。
実施例D−1
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Cで照射時間を30分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図20に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Cで照射時間を10分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また、実施例A−1と同様に後処理を行い、得られたシリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図21に示す。
工程Cで白色LEDを用いて露光強度を1.0W/cm2とし、照射時間を15分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また、実施例A−1と同様に後処理を行い、得られたシリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図22に示す。
固定吐粒でスライスしたシリコン基板(n型、面方位(100)、抵抗率:0.5〜3.5Ωcm、厚み200μm、微小なチッピングの傷を有する)を用いて、工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用いること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図23に示す。
固定吐粒でスライスしたシリコン基板(n型、面方位(100)、抵抗率:0.5〜3.5Ωcm、厚み200μm、微小なチッピングの傷を有する)を用いて、工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、照射時間を15分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図24に示す。
実施例E−1
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Bでホットプレート温度を100℃に設定し、工程Cでハロゲンランプを用いて露光強度を4W/cm2とし、照射時間を20分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図25に示す。
工程Cで赤色LED(波長620〜630nm)を用いて露光強度を0.3W/cm2とし、照射時間を15分とすること以外は実施例A−1と同様の処理を行った。また、実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図26に示す。
工程Cで黄色LED(波長587nm)を用いて露光強度を0.1W/cm2とし、照射時間を15分とすること以外は実施例A−1と同様の処理を行った。また、実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図27に示す。
工程Cで緑色LED(波長522nm)を用いて露光強度を0.1W/cm2とし、照射時間を15分とすること以外は実施例A−1と同様の処理を行った。また、実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図28に示す。
工程Cで緑色LED(波長522nm)を用いて露光強度を0.24W/cm2とし、照射時間を15分とすること以外は実施例A−1と同様の処理を行った。また、実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図29に示す。
工程Cで白色LEDを用いて露光強度を0.1W/cm2とすること以外は実施例A−1と同様の処理を行った。また、実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図30に示す。
工程Cで青色LEDを用いて露光強度を0.4W/cm2とし、照射時間を15分とすること以外は実施例A−1と同様の処理を行った。また、実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図31に示す。
実施例F−1
工程Cで光照射を行わず10分間エッチングを行うこと以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図32に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Cで光照射を行わず15分間エッチングを行うこと以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られた太陽電池用シリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図33に示す。
実施例G−1
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)を用い、工程Bでホットプレート温度を125℃に設定し、工程Cでキセノンランプの露光強度を5W/cm2とし、照射時間を30分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られたシリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図34に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(I)(MEC−74)とN−F結合を有する有機化合物(II)(MEC−75)の1:1の混合物を用い、工程Bでホットプレート温度を100℃に設定し、工程Cで照射時間を60分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られたシリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図35に示す。
工程AでN−F結合を有する有機化合物として、N−F結合を有する有機化合物(I)(MEC−74)とN−F結合を有する有機化合物(III)(MEC−76)の1:1の混合物を用い、工程Bでホットプレート温度を100℃に設定し、工程Cで照射時間を60分とすること以外は、実施例A−1と同様の処理を行った。また実施例A−1と同様に後処理を行い、得られたシリコン基板を走査型電子顕微鏡(SEM)(Hitachi S-4800)により表面を計測した。結果を図36に示す。
反射率の測定には、反射率測定装置(大塚電子(株)製)を用いた。反射率測定装置のシステムブロック図を図37に示す。検出器は、超高感度瞬間マルチ側光システムMCPD−9800(大塚電子(株)製)を使用し、ハロゲンランプからの測定光を投光ファイバーでサンプル上に照射、反射光を積分球で受け分光し、反射率スペクトルを取得した。なお、サンプルとしては、実施例G−1、実施例C−2、実施例C−5、実施例C−6、実施例G−2、及び実施例G−3で得たサンプルを用いた。結果を図38〜43にそれぞれ示す。なお、各図においては、いずれも、上線はエッチング処理されていないシリコン基板、中線は従来の方法で逆ピラミッド形状の凹部が形成されたシリコン基板、下線は本発明の実施例で得られたシリコン基板である。いずれにしても、本発明の方法で製造されたシリコン基板は、逆ピラミッド形状の凹部が形成された現行品のシリコン基板と比較しても、さらに反射率を低減することができた。
Claims (11)
- 少なくとも片面に、
(A)上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部
が形成された、シリコン基板。 - 少なくとも片面に、
(B)上下方向に伸びる溝が形成された側面と、
横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面とを有する、底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部
が形成された、シリコン基板。 - 少なくとも片面に、
(C)横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面を有する逆ピラミッド形状の凹部
が形成された、シリコン基板。 - 少なくとも片面に、
(D)逆ピラミッド形状の孔及び上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部
が形成された、シリコン基板。 - 前記(D)の凹部において、前記逆ピラミッド形状の孔及び上下方向に伸びる溝が形成された側面には、下部に逆ピラミッド形状の孔が形成され、上部に上下方向に伸びる溝が形成された、請求項4に記載のシリコン基板。
- 少なくとも片面に、
(E)底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部
が形成された、シリコン基板。 - 少なくとも片面に、
(F)平均直径が1〜10μmであり、且つ、大きさがランダムである逆ピラミッド形状の凹部
が形成されている、シリコン基板。 - 少なくとも片面に、
(A)上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部、
(B)上下方向に伸びる溝が形成された側面と、
横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面とを有する、底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部、
(C)横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面を有する逆ピラミッド形状の凹部、
(D)逆ピラミッド形状の孔及び上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部、
(E)底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部、及び
(F)平均直径が1〜10μmであり、且つ、大きさがランダムである逆ピラミッド形状の凹部
の少なくとも2種以上を有する、シリコン基板。 - 少なくとも片面に、
(A)上下方向に伸びる溝が形成された側面を有する逆ピラミッド形状の凹部、
(B)上下方向に伸びる溝が形成された側面と、
横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面とを有する、底面が5以上の多角形である逆多角錐形状の凹部、
(C)横方向の筋が形成された多段構造、V字状の筋が形成された多段構造、及び三角形の孔の少なくとも1つを有する側面を有する逆ピラミッド形状の凹部、及び
(F)平均直径が1〜10μmであり、且つ、大きさがランダムである逆ピラミッド形状の凹部
の少なくとも2種以上を有する、シリコン基板。 - 太陽電池用シリコン基板である、請求項1〜9のいずれかに記載のシリコン基板。
- 請求項1〜10のいずれかに記載のシリコン基板を備える太陽電池。
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