JP2017028122A - N-type diffusion layer forming composition, method for manufacturing semiconductor substrate with n-type diffusion layer, method for manufacturing solar cell element, and solar cell element - Google Patents

N-type diffusion layer forming composition, method for manufacturing semiconductor substrate with n-type diffusion layer, method for manufacturing solar cell element, and solar cell element Download PDF

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Mitsunori Iwamuro
光則 岩室
野尻 剛
Takeshi Nojiri
剛 野尻
田中 直敬
Tadayoshi Tanaka
直敬 田中
倉田 靖
Yasushi Kurata
靖 倉田
明博 織田
Akihiro Oda
明博 織田
麻理 清水
Mari Shimizu
麻理 清水
鉄也 佐藤
Tetsuya Sato
鉄也 佐藤
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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an n-type diffusion layer forming composition in which an n-type diffusion layer with suppressed variations of sheet resistance can be formed, a method for forming a semiconductor substrate with an n-type diffusion layer using the same, a method for manufacturing a solar cell element using the same, and a solar cell element.SOLUTION: An n-type diffusion layer forming composition includes a glass particle containing a donor element and at least one kind selected from the group consisting of Te, Sn, Zn, V, and Bi, and a dispersion medium.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、n型拡散層形成組成物、n型拡散層付き半導体基板の製造方法、太陽電池素子の製造方法及び太陽電池素子に関する。   The present invention relates to an n-type diffusion layer forming composition, a method for manufacturing a semiconductor substrate with an n-type diffusion layer, a method for manufacturing a solar cell element, and a solar cell element.

従来のシリコン太陽電池素子の製造工程について説明する。
まず、光閉じ込め効果を促して高効率化を図るよう、太陽電池の受光面となる面にテクスチャー構造を形成したp型シリコン基板を準備する。続いて、ドナー元素含有化合物であるオキシ塩化リン(POCl)、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において800℃〜900℃で数十分の処理を行って、一様にリンシリケートガラス(PSG)層を形成する。このPSG層からシリコン基板にリンが拡散し、n型拡散層が形成される。この従来の方法では、混合ガスを用いてリンの拡散を行うため、表面のみならず、側面及び裏面にもn型拡散層が形成される。そのため、側面のn型拡散層を除去するためのサイドエッチング工程が必要であった。また、裏面のn型拡散層はp型拡散層へ変換する必要があり、裏面のn型拡散層の上にアルミニウムペーストを付与して、アルミニウムの拡散によってn型拡散層からp型拡散層に変換させていた。
The manufacturing process of the conventional silicon solar cell element is demonstrated.
First, a p-type silicon substrate in which a texture structure is formed on a surface to be a light receiving surface of a solar cell is prepared so as to promote the light confinement effect and increase the efficiency. Subsequently, a phosphorous silicate glass (PSG) layer is uniformly formed by performing several tens of minutes at 800 ° C. to 900 ° C. in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), which is a donor element-containing compound, and nitrogen and oxygen. Form. Phosphorus diffuses from the PSG layer into the silicon substrate, forming an n-type diffusion layer. In this conventional method, since phosphorus is diffused using a mixed gas, n-type diffusion layers are formed not only on the surface but also on the side surface and the back surface. Therefore, a side etching process for removing the side n-type diffusion layer is necessary. Further, the n-type diffusion layer on the back surface needs to be converted into a p + -type diffusion layer. An aluminum paste is applied on the n-type diffusion layer on the back surface, and the p + -type diffusion is performed from the n-type diffusion layer by the diffusion of aluminum. Was converted into a layer.

一方で、n型拡散層形成のために、ドナー元素としてリンを含有するガラス粒子を含むペースト状のn型拡散層形成組成物をシリコン基板の表面に塗布し、熱拡散して拡散層を形成する技術も知られている(例えば、特許文献1参照)。この場合、ガラス粒子は拡散処理時の高温で軟化及び溶融し、シリコン基板上に均一に濡れ広がる。これにより、上述したPOCl拡散において形成されるPSG層のような溶融ガラス層がシリコン基板上に形成され、その溶融ガラス層からリンがシリコン基板に拡散し、n型拡散層を形成する。 On the other hand, for forming an n-type diffusion layer, a paste-like n-type diffusion layer forming composition containing glass particles containing phosphorus as a donor element is applied to the surface of a silicon substrate and thermally diffused to form a diffusion layer. The technique of doing is also known (for example, refer patent document 1). In this case, the glass particles are softened and melted at a high temperature during the diffusion treatment, and spread uniformly on the silicon substrate. As a result, a molten glass layer such as a PSG layer formed in the above-described POCl 3 diffusion is formed on the silicon substrate, and phosphorus diffuses from the molten glass layer to the silicon substrate to form an n-type diffusion layer.

特許第5176159号公報Japanese Patent No. 5176159

特許文献1に記載の方法では、ドナー元素としてリンを含有するガラス粒子の軟化点が高いと、拡散処理時においてリン拡散が始まる温度領域においても、一部のガラス粒子が溶融せずに粒子の状態で残ることがある。その場合、シリコン基板上に、溶融したガラスで覆われた領域と、溶融したガラスで覆われていない領域とが共存することになる。そうなれば、溶融したガラスで覆われた領域から先にリン拡散が開始され、溶融したガラスで覆われていない領域へのリン拡散の開始が遅れることになる。結果として、シリコン基板へのリン拡散量にムラが発生し、形成されたn型拡散層のシート抵抗のバラつきが大きくなるおそれがある。   In the method described in Patent Document 1, when the glass particles containing phosphorus as a donor element have a high softening point, some glass particles are not melted even in a temperature region where phosphorus diffusion starts during diffusion treatment. May remain in the state. In that case, a region covered with molten glass and a region not covered with molten glass coexist on the silicon substrate. If so, phosphorus diffusion is started first from the region covered with the molten glass, and the start of phosphorus diffusion to the region not covered with the molten glass is delayed. As a result, the amount of phosphorus diffused into the silicon substrate may be uneven, and the variation in sheet resistance of the formed n-type diffusion layer may increase.

シリコン基板へのリン拡散量のムラを抑制できれば、シート抵抗のバラつきが抑制されたn型拡散層を形成することができ、太陽電池の特性の向上が期待できる。そこで本発明は、シート抵抗のバラつきが抑制されたn型拡散層を形成することができるn型拡散層形成組成物、これを用いたn型拡散層の形成方法、並びにこれを用いた太陽電池素子及びその製造方法を提供する。   If the unevenness of the phosphorus diffusion amount to the silicon substrate can be suppressed, an n-type diffusion layer in which variation in sheet resistance is suppressed can be formed, and an improvement in the characteristics of the solar cell can be expected. Therefore, the present invention provides an n-type diffusion layer forming composition capable of forming an n-type diffusion layer in which variation in sheet resistance is suppressed, a method for forming an n-type diffusion layer using the same, and a solar cell using the same An element and a manufacturing method thereof are provided.

<1>ドナー元素とTe、Sn、Zn、V及びBiからなる群より選択される少なくとも1種を含むガラス粒子と、分散媒と、を含むn型拡散層形成組成物。
<2>前記Te、Sn、Zn、V及びBiからなる群より選択される少なくとも1種がTeを含む、請求項1に記載のn型拡散層形成組成物。
<3>前記ガラス粒子は、酸化物換算でのTeO、SnO、ZnO、V及びBiからなる群より選択される少なくとも1種の割合がガラス粒子全体の3モル%以上である、<1>又は<2>に記載のn型拡散層形成組成物。
<4>前記ガラス粒子はさらにCa及びMgからなる群より選択される少なくとも1種を含む、<1>〜<3>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。
<5>前記ガラス粒子はさらにSiを含む、<1>〜<4>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。
<6>さらにシラン化合物を含む、<1>〜<5>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。
<7>前記シラン化合物がN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシランを含む、<6>に記載のn型拡散層形成組成物。
<8>前記ガラス粒子は、体積平均粒子径が10μm以下である、<1>〜<7>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。
<9>前記ガラス粒子の含有率が1質量%〜30質量%である、<1>〜<8>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。
<10>前記分散媒がテルピネオール及びブチルカルビトールアセテートからなる群より選択される少なくとも1種を含む、<1>〜<9>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。
<11>前記分散媒がエチルセルロースを含む、<1>〜<10>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。
<12>半導体基板上に、<1>〜<11>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物を付与する工程と、前記n型拡散層形成用組成物が付与された半導体基板に熱拡散処理を施して、n型拡散層を形成する工程と、を有するn型拡散層付き半導体基板の製造方法。
<13>半導体基板上に、<1>〜<11>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物を付与する工程と、前記n型拡散層形成用組成物が付与された半導体基板に熱拡散処理を施して、n型拡散層を形成する工程と、前記n型拡散層上に電極を形成する工程と、を有する太陽電池素子の製造方法。
<14><13>に記載の製造方法によって得られる太陽電池素子。
<1> An n-type diffusion layer forming composition comprising glass particles containing a donor element and at least one selected from the group consisting of Te, Sn, Zn, V and Bi, and a dispersion medium.
<2> The n-type diffusion layer forming composition according to claim 1, wherein at least one selected from the group consisting of Te, Sn, Zn, V and Bi contains Te.
<3> The glass particles have a ratio of at least one selected from the group consisting of TeO 2 , SnO, ZnO, V 2 O 5 and Bi 2 O 3 in terms of oxides of 3 mol% or more of the entire glass particles. The n-type diffusion layer forming composition according to <1> or <2>.
<4> The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <3>, wherein the glass particles further include at least one selected from the group consisting of Ca and Mg.
<5> The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <4>, wherein the glass particles further contain Si.
<6> The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <5>, further including a silane compound.
<7> The n-type diffusion layer forming composition according to <6>, wherein the silane compound includes N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane.
<8> The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <7>, wherein the glass particles have a volume average particle diameter of 10 μm or less.
<9> The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <8>, wherein the content of the glass particles is 1% by mass to 30% by mass.
<10> The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <9>, wherein the dispersion medium includes at least one selected from the group consisting of terpineol and butyl carbitol acetate.
<11> The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <10>, wherein the dispersion medium contains ethyl cellulose.
<12> A step of applying the n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <11> on a semiconductor substrate, and a semiconductor provided with the n-type diffusion layer forming composition And a step of forming an n-type diffusion layer by subjecting the substrate to a thermal diffusion treatment.
<13> A step of applying the n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <11> on a semiconductor substrate, and a semiconductor provided with the n-type diffusion layer forming composition A method for manufacturing a solar cell element, comprising: a step of performing a thermal diffusion treatment on a substrate to form an n-type diffusion layer; and a step of forming an electrode on the n-type diffusion layer.
<14> A solar cell element obtained by the production method according to <13>.

本発明によれば、シート抵抗のバラつきが抑制されたn型拡散層を形成することができるn型拡散層形成組成物、これを用いたn型拡散層付き半導体基板の形成方法、並びにこれを用いた太陽電池素子の製造方法及び太陽電池素子が提供される。   According to the present invention, an n-type diffusion layer forming composition capable of forming an n-type diffusion layer with suppressed variation in sheet resistance, a method for forming a semiconductor substrate with an n-type diffusion layer using the same, and A method for manufacturing a solar cell element and a solar cell element used are provided.

本発明の太陽電池素子の製造工程の一例を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally an example of the manufacturing process of the solar cell element of this invention. 太陽電池素子を表面から見た平面図である。It is the top view which looked at the solar cell element from the surface. 図2Aの一部を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows a part of FIG. 2A.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合、原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
また、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
更に組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。また、本明細書において組成物中の各成分の粒子径は、組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
また、本明細書において、「含有率」とは、特に記載がなければ、n型拡散層形成組成物の全量を100質量%としたときの、各成分の質量%を表す。
また、本明細書において「層」又は「膜」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構成に加え、一部に形成されている形状の構成も包含される。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not essential unless explicitly specified, unless otherwise clearly considered essential in principle. The same applies to numerical values and ranges thereof, and the present invention is not limited thereto.
In this specification, the term “process” is not limited to an independent process, and is included in the term if the intended purpose of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes. .
Moreover, the numerical value range shown using "to" shows the range which includes the numerical value described before and behind "to" as a minimum value and a maximum value, respectively.
Further, the amount of each component in the composition means the total amount of the plurality of types of substances present in the composition unless there is a specific indication when there are a plurality of types of substances corresponding to the respective components in the composition. . In the present specification, the particle diameter of each component in the composition is such that when there are a plurality of particles corresponding to each component in the composition, the plurality of particles present in the composition unless otherwise specified. The value for a mixture of
Further, in this specification, “content ratio” represents mass% of each component when the total amount of the n-type diffusion layer forming composition is 100 mass% unless otherwise specified.
In addition, in this specification, the term “layer” or “film” includes not only a configuration of a shape formed over the entire surface but also a configuration of a shape formed in part when observed as a plan view. Is done.

<n型拡散層形成組成物>
本発明の実施態様に係るn型拡散層形成組成物は、ドナー元素とTe、Sn、Zn、V及びBiからなる群より選択される少なくとも1種と、を含むガラス粒子と、分散媒と、を含む。上記のn型拡散層形成組成物によれば、シート抵抗のバラつきが抑制されたn型拡散層を半導体基板に形成することができる。その理由は明らかではないが、以下のように推測される。
<N-type diffusion layer forming composition>
An n-type diffusion layer forming composition according to an embodiment of the present invention includes glass particles containing a donor element and at least one selected from the group consisting of Te, Sn, Zn, V, and Bi, a dispersion medium, including. According to the composition for forming an n-type diffusion layer, an n-type diffusion layer in which variation in sheet resistance is suppressed can be formed on a semiconductor substrate. The reason is not clear, but is presumed as follows.

Te、Sn、Zn、V及びBiからなる群より選択される少なくとも1種(以下、「特定元素」ともいう)は、ガラス中に取り込まれると、ガラスの軟化点を下げる役割を果たす。このため、特定元素をガラス粒子に含有させることにより、ドナー元素の拡散が開始する温度よりも低い温度でガラス粒子を溶融させることができる。このため、ドナー元素の拡散が開始する際の半導体基板のn型拡散層形成組成物を付与した領域を溶融したガラスの層で覆われた状態にしやすくなる。半導体基板の表面がガラス層で覆われた状態であると、ガラスと半導体基板とが接触している領域が大きくなり、ガラス内部から半導体基板へのドナー元素の拡散がムラなく行われやすくなる。その結果、半導体基板のn型拡散層形成組成物を付与した領域にシート抵抗のバラつきが抑制されたn型拡散層を形成しやすくなると考えられる。   At least one selected from the group consisting of Te, Sn, Zn, V and Bi (hereinafter also referred to as “specific element”) plays a role of lowering the softening point of the glass when incorporated into the glass. For this reason, glass particles can be melted at a temperature lower than the temperature at which the diffusion of the donor element starts by containing the specific element in the glass particles. For this reason, it becomes easy to make it the state where the area | region which provided the n type diffused layer formation composition of the semiconductor substrate at the time of the spreading | diffusion of a donor element was covered with the layer of the molten glass. When the surface of the semiconductor substrate is covered with the glass layer, a region where the glass and the semiconductor substrate are in contact with each other increases, and the diffusion of the donor element from the inside of the glass to the semiconductor substrate is easily performed without unevenness. As a result, it is considered that an n-type diffusion layer in which the variation in sheet resistance is suppressed is easily formed in the region of the semiconductor substrate to which the n-type diffusion layer forming composition is applied.

(ガラス粒子)
n型拡散層形成組成物に含まれるガラス粒子は、ドナー元素と、Te、Sn、Zn、V及びBiからなる群より選択される少なくとも1種と、を含む。本明細書においてガラス粒子とは、ガラス(ガラス転移現象を示す非晶質固体)が粒子状になったものを意味する。
(Glass particles)
The glass particles contained in the n-type diffusion layer forming composition contain a donor element and at least one selected from the group consisting of Te, Sn, Zn, V, and Bi. In the present specification, the glass particles mean particles in which glass (an amorphous solid exhibiting a glass transition phenomenon) is formed into particles.

ドナー元素がガラス粒子中に存在することで、ガラス粒子内のドナー元素が熱処理中に外部に揮散するのが抑制される。このため、ドナー元素が揮散して半導体基板の裏面又は側面にまでn型拡散層が形成されるのが抑制される。従って、ドナー元素を含むガラス粒子を含むn型拡散層形成組成物を用いることで、半導体基板の裏面、側面等に不要なn型拡散層を形成せずに、所望の部位に選択的にn型拡散層を形成できる。   The presence of the donor element in the glass particles suppresses the donor element in the glass particles from being volatilized outside during the heat treatment. For this reason, it is suppressed that a donor element volatilizes and an n-type diffused layer is formed even in the back surface or side surface of a semiconductor substrate. Therefore, by using an n-type diffusion layer forming composition containing glass particles containing a donor element, an n-type diffusion layer is not formed on the back surface, side surface, etc. of the semiconductor substrate, and n can be selectively formed at a desired site. A mold diffusion layer can be formed.

ガラス粒子を含むn型拡散層形成組成物を適用すれば、従来広く採用されている気相反応法で行われているサイドエッチング工程が不要となり、工程が簡易化される傾向にある。なお、n型拡散層形成組成物に含有されるガラス粒子は熱処理により溶融し、n型拡散層の上にガラス層を形成する。しかし、従来の気相反応法、リン酸塩含有の溶液を塗布する方法等においてもn型拡散層の上にガラス層が形成される。よって、本発明において生成したガラス層は、従来の方法と同様に、エッチングにより除去することができる。従って、n型拡散層形成組成物は、従来の方法と比べても不要な生成物を発生させず、工程を増やすこともない傾向にある。   If the composition for forming an n-type diffusion layer containing glass particles is applied, the side etching step that has been conventionally performed by a widely employed gas phase reaction method becomes unnecessary, and the process tends to be simplified. The glass particles contained in the n-type diffusion layer forming composition are melted by heat treatment to form a glass layer on the n-type diffusion layer. However, a glass layer is formed on the n-type diffusion layer even in a conventional gas phase reaction method, a method of applying a phosphate-containing solution, or the like. Therefore, the glass layer produced | generated in this invention can be removed by an etching similarly to the conventional method. Therefore, the n-type diffusion layer forming composition does not generate unnecessary products and does not increase the number of steps as compared with the conventional method.

(ドナー元素)
ドナー元素とは、半導体基板中にn型拡散層を形成しうる元素を意味する。ドナー元素としては、例えば、第15族の元素が使用できる。第15族の元素としては、例えば、P(リン)、Sb(アンチモン)及びAs(ヒ素)が挙げられる。安全性、ガラス化の容易さ等の観点からは、ドナー元素はP(リン)及びSb(アンチモン)からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、P(リン)を含むことがより好ましい。
(Donor element)
The donor element means an element that can form an n-type diffusion layer in the semiconductor substrate. As the donor element, for example, an element belonging to Group 15 can be used. Examples of the Group 15 element include P (phosphorus), Sb (antimony), and As (arsenic). From the viewpoint of safety, easiness of vitrification, etc., the donor element preferably contains at least one selected from the group consisting of P (phosphorus) and Sb (antimony), and contains P (phosphorus). More preferred.

ドナー元素をガラス粒子に導入するために用いる物質(ドナー元素含有物質)としては、例えば、P、P、Sb及びAsが挙げられ、中でもP、P及びSbからなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。 Examples of the substance (donor element-containing substance) used for introducing the donor element into the glass particles include P 2 O 3 , P 2 O 5 , Sb 2 O 3 and As 2 O 3 , and among them, P 2 O 3 , at least one selected from the group consisting of P 2 O 5 and Sb 2 O 3 is preferably used.

ガラス粒子中のドナー元素の含有率は、特に制限されない。例えば、n型拡散層の形成を充分に行う観点からは、ガラス粒子の成分を酸化物換算したときに、ドナー元素酸化物(P、Sb、As等)の割合がガラス粒子全体の20モル%以上であることが好ましく、25モル%以上であることがより好ましい。他の成分とのバランスの観点からは、例えば、酸化物換算でのドナー元素酸化物の割合がドナーガラス粒子全体の50モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましい。特に、ドナー元素が吸湿性の高いリンを含む場合、その含有率を上記範囲とすることで、ガラス粒子の吸湿を低く抑えることができる。 The content of the donor element in the glass particles is not particularly limited. For example, from the viewpoint of sufficiently forming the n-type diffusion layer, when the components of the glass particles are converted into oxides, the donor element oxides (P 2 O 5 , Sb 2 O 3 , As 2 O 3, etc.) The ratio is preferably 20 mol% or more, more preferably 25 mol% or more of the entire glass particles. From the viewpoint of balance with other components, for example, the ratio of the donor element oxide in terms of oxide is preferably 50 mol% or less, more preferably 40 mol% or less of the entire donor glass particle. . In particular, when the donor element contains highly hygroscopic phosphorus, the moisture content of the glass particles can be kept low by setting the content to the above range.

(特定元素)
ガラス粒子に含まれる特定元素は、Te、Sn、Zn、V及びBiからなる群より選択される少なくとも1種である。ガラス粒子の軟化点を低くする効果、取扱い性等の観点からは、Teが好ましい。
(Specific element)
The specific element contained in the glass particles is at least one selected from the group consisting of Te, Sn, Zn, V, and Bi. Te is preferable from the viewpoints of the effect of lowering the softening point of the glass particles, the handleability, and the like.

特定元素をガラス粒子に導入するために用いる物質(特定元素含有物質)としては、例えば、TeO、SnO、ZnO、V及びBiが挙げられ、中でもTeOが好ましい。 Examples of the substance (specific element-containing substance) used for introducing the specific element into the glass particles include TeO 2 , SnO, ZnO, V 2 O 5 and Bi 2 O 3 , and TeO 2 is particularly preferable.

ガラス粒子中の特定元素の含有率は、特に制限されない。例えば、ガラス粒子の軟化点を効果的に低くする観点からは、ガラス粒子の成分を酸化物換算したときに、特定元素酸化物(TeO、SnO、ZnO、V及びBi)の割合がドナーガラス粒子全体の3モル%以上であることが好ましく、5モル%以上であることがより好ましい。他の成分とのバランスの観点からは、例えば、酸化物換算での特定元素酸化物の割合がガラス粒子全体の40モル%以下であることが好ましく、30モル%以下であることがより好ましい。 The content of the specific element in the glass particles is not particularly limited. For example, from the viewpoint of effectively lowering the softening point of the glass particles, when the components of the glass particles are converted into oxides, specific element oxides (TeO 2 , SnO, ZnO, V 2 O 5 and Bi 2 O 3 are used. ) Is preferably 3 mol% or more, more preferably 5 mol% or more of the total donor glass particles. From the viewpoint of balance with other components, for example, the ratio of the specific element oxide in terms of oxide is preferably 40 mol% or less, and more preferably 30 mol% or less of the entire glass particle.

(その他の元素)
ガラス粒子は、ドナー元素及び特定元素以外のその他の元素を含んでいてもよい。その他の元素としては、例えば、Si、Ca、Mg、K、Na、Li、Ba、Sr、Be、Pb、Cd、Zr、Mo、La、Nb、Ta、Y、Ti、Ge、Al及びLuが挙げられる。
(Other elements)
The glass particles may contain other elements other than the donor element and the specific element. Examples of other elements include Si, Ca, Mg, K, Na, Li, Ba, Sr, Be, Pb, Cd, Zr, Mo, La, Nb, Ta, Y, Ti, Ge, Al, and Lu. Can be mentioned.

その他の元素をガラス粒子に導入するために用いる物質(ガラス成分物質)としては、例えば、SiO、CaO、MgO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、BeO、PbO、CdO、ZrO、MoO、La、Nb、Ta、Y、TiO、GeO、Al及びLuが挙げられる。 Examples of substances (glass component substances) used for introducing other elements into glass particles include SiO 2 , CaO, MgO, K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, BeO, PbO, CdO, ZrO 2, MoO 3, La 2 O 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, Y 2 O 3, TiO 2, GeO 2, Al 2 O 3 and Lu 2 O 3 and the like.

ガラス粒子は、その他の元素としてSiを含有してもよい。ガラス粒子がSiを含有することで、半導体基板上に形成されたガラス層を除去するためのフッ酸によるエッチングを行う場合にガラス層の除去性が向上し、残渣の発生が抑制される。   The glass particles may contain Si as another element. When the glass particles contain Si, when etching with hydrofluoric acid for removing the glass layer formed on the semiconductor substrate is performed, the removability of the glass layer is improved and the generation of residues is suppressed.

ガラス粒子がSiを含有する場合、その含有率は特に制限されない。例えば、ガラス層の除去性の観点からは、酸化物換算でのSiOの割合がガラス粒子全体の30モル%以上であることが好ましく、40モル%以上であることがより好ましい。ガラス粒子の軟化点を低く抑える観点からは、酸化物換算でのSiOの割合がガラス粒子全体の70モル%以下であることが好ましく、60モル%以下であることがより好ましい。 When the glass particles contain Si, the content is not particularly limited. For example, from the viewpoint of removability of the glass layer, the ratio of SiO 2 in terms of oxide is preferably 30 mol% or more, more preferably 40 mol% or more of the entire glass particles. From the viewpoint of keeping the softening point of the glass particles low, the ratio of SiO 2 in terms of oxide is preferably 70 mol% or less, more preferably 60 mol% or less of the entire glass particles.

ガラス粒子は、その他の元素としてCa及びMgからなる群より選択される少なくとも1種を含有してもよい。ガラス粒子がCa及びMgからなる群より選択される少なくとも1種を含有することで、ドナー元素として吸湿性が高いリンを用いる場合のガラス粒子の吸湿を抑制することができる。   The glass particles may contain at least one selected from the group consisting of Ca and Mg as other elements. When the glass particles contain at least one selected from the group consisting of Ca and Mg, it is possible to suppress moisture absorption of the glass particles when phosphorus having high hygroscopicity is used as the donor element.

ガラス粒子がCa及びMgからなる群より選択される少なくとも1種を含有する場合、その含有率は特に制限されない。例えば、充分な吸湿抑制効果を得る観点からは、酸化物換算でのCaO又はMgOからなる群より選択される少なくとも1種の割合がガラス粒子全体の2モル%以上であることが好ましく、5モル%以上であることがより好ましい。ガラスの軟化点を低く抑える観点からは、例えば、酸化物換算でのCaO又はMgOからなる群より選択される少なくとも1種の割合がガラス粒子全体の30モル%以下であることが好ましく、25モル%以下であることがより好ましい。   When the glass particles contain at least one selected from the group consisting of Ca and Mg, the content is not particularly limited. For example, from the viewpoint of obtaining a sufficient moisture absorption suppressing effect, the proportion of at least one selected from the group consisting of CaO or MgO in terms of oxide is preferably 2 mol% or more of the entire glass particles, and 5 mol % Or more is more preferable. From the viewpoint of keeping the softening point of the glass low, for example, the ratio of at least one selected from the group consisting of CaO or MgO in terms of oxide is preferably 30 mol% or less of the entire glass particles, and 25 mol % Or less is more preferable.

ガラス粒子がその他の元素を含有する場合は、ガラス粒子の耐湿性及び溶融温度、ガラス層のエッチング除去性、ドナー元素の拡散性等の観点からは、例えば、酸化物換算でのその他の元素を含むガラス成分物質の割合をガラス粒子全体の0.01モル%〜10モル%とすることができ、0.1モル%〜5モル%とすることが好ましい。   When the glass particles contain other elements, from the viewpoints of moisture resistance and melting temperature of the glass particles, etching removal of the glass layer, diffusibility of the donor element, etc., for example, other elements in terms of oxides The ratio of the glass component substance to be contained can be 0.01 mol% to 10 mol%, and preferably 0.1 mol% to 5 mol% of the entire glass particles.

ガラス粒子の軟化点は、ガラス粒子に含まれるドナー元素の拡散温度(ドナー元素が半導体基板に拡散し始める温度)よりも低いことが好ましい。この場合、ドナー元素の拡散が開始する前にガラス粒子が溶融し、半導体基板のn型拡散層形成組成物を付与した領域が溶融したガラスで覆われた状態としやすくなる。ガラス粒子の軟化点は、示差熱・熱重量同時測定装置(例えば、(株)島津製作所製、DTG−60H型)を用いて、示差熱(DTA)曲線等により求めることができる。   The softening point of the glass particles is preferably lower than the diffusion temperature of the donor element contained in the glass particles (the temperature at which the donor element begins to diffuse into the semiconductor substrate). In this case, the glass particles are melted before the diffusion of the donor element is started, and the region to which the n-type diffusion layer forming composition of the semiconductor substrate is applied is easily covered with the molten glass. The softening point of the glass particles can be obtained from a differential heat (DTA) curve or the like using a differential heat / thermogravimetric simultaneous measurement apparatus (for example, DTG-60H type manufactured by Shimadzu Corporation).

ガラス粒子の軟化点は、ドナー元素の拡散処理時における溶融したガラスの粘度が低くなりすぎず、液だれの発生を抑制して、特定の部分以外にn型拡散層が形成されることを抑制しやすくする観点からは、例えば、200℃以上であることが好ましく、300℃以上であることがより好ましい。   The softening point of the glass particles suppresses the formation of an n-type diffusion layer other than a specific portion by suppressing the occurrence of dripping by preventing the viscosity of the molten glass from being too low during the diffusion process of the donor element. For example, the temperature is preferably 200 ° C. or higher, and more preferably 300 ° C. or higher, from the viewpoint of facilitating.

ガラス粒子の軟化点は、ドナー元素が拡散する前にガラス粒子が充分に溶融し、シート抵抗のバラつきが抑制されたn型拡散層を形成しやすくする観点からは、例えば、550℃以下であることが好ましく、500℃以下であることがより好ましく、450℃以下であることが更に好ましい。   The softening point of the glass particles is, for example, 550 ° C. or less from the viewpoint of easily forming the n-type diffusion layer in which the glass particles are sufficiently melted before the donor element diffuses and the variation in sheet resistance is suppressed. The temperature is preferably 500 ° C. or lower, more preferably 450 ° C. or lower.

ガラス粒子の形状は、特に制限されない。例えば、略球状、扁平状、ブロック状、板状及び鱗片状が挙げられる。n型拡散層形成組成物とした場合の半導体基板への付与適性(塗布性)及びムラのない拡散性の観点からは、略球状、扁平状又は板状であることが好ましい。   The shape of the glass particles is not particularly limited. For example, substantially spherical shape, flat shape, block shape, plate shape, and scale shape are mentioned. From the viewpoint of applicability (coating property) to a semiconductor substrate and non-uniform diffusibility when an n-type diffusion layer forming composition is used, it is preferably substantially spherical, flat or plate-like.

ガラス粒子の大きさは、特に制限されない。例えば、溶融したガラスの層を平滑にしやすくする観点からは、体積平均粒子径が10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましく、2μm以下であることが更に好ましく、1μm以下であることが特に好ましい。ガラス粒子の体積平均粒子径の下限は特に制限されないが、例えば、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましい。
ここで、ガラス粒子の体積平均粒子径は、レーザー散乱回折法粒度分布測定装置等により測定される値であり、小径側からの体積累積50%に対応する粒子径(D50%)である。
The size of the glass particles is not particularly limited. For example, from the viewpoint of facilitating smoothing of the molten glass layer, the volume average particle diameter is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, further preferably 2 μm or less, and 1 μm or less. It is particularly preferred. The lower limit of the volume average particle diameter of the glass particles is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.05 μm or more, for example.
Here, the volume average particle diameter of the glass particles is a value measured by a laser scattering diffraction particle size distribution measuring apparatus or the like, and is a particle diameter (D50%) corresponding to 50% of the volume accumulation from the small diameter side.

本発明に係るガラス粒子の作製方法は、特に制限されない。例えば、以下の手順で作製される。
最初に原料を秤量し、るつぼに充填する。るつぼの材質としては白金、白金−ロジウム、金、イリジウム、アルミナ、ジルコニア、石英、炭素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素等が挙げられる。るつぼの材質は、溶融温度、雰囲気、溶融物質との反応性等を考慮して適宜選ばれる。次に、原料を、電気炉でガラス組成に応じた温度で加熱し融液とする。このとき融液が均一となるよう撹拌することが望ましい。続いて得られた融液をジルコニア基板やカーボン基板等の上に流し出して融液をガラス化する。最後にガラスを粉砕し粒子状とする。粉砕にはスタンプミル、ジェットミル、ビーズミル、ボールミル等公知の方法が適用できる。
The method for producing the glass particles according to the present invention is not particularly limited. For example, it is produced by the following procedure.
First, weigh the ingredients and fill the crucible. Examples of the crucible material include platinum, platinum-rhodium, gold, iridium, alumina, zirconia, quartz, carbon, boron carbide, boron nitride, and silicon nitride. The material of the crucible is appropriately selected in consideration of the melting temperature, atmosphere, reactivity with the molten material, and the like. Next, the raw material is heated at a temperature corresponding to the glass composition in an electric furnace to obtain a melt. At this time, it is desirable to stir the melt uniformly. Subsequently, the obtained melt is poured onto a zirconia substrate, a carbon substrate or the like to vitrify the melt. Finally, the glass is crushed into particles. A known method such as a stamp mill, a jet mill, a bead mill, or a ball mill can be applied to the pulverization.

n型拡散層形成組成物中のガラス粒子の含有率は、付与適性、ドナー元素の拡散性等を考慮して決定される。一般には、ガラス粒子の含有率は、n型拡散層形成組成物の全質量の1質量%〜30質量%の範囲であることが好ましく、5質量%〜25質量%の範囲であることがより好ましく、8質量%〜20質量%の範囲であることが更に好ましい。   The content of the glass particles in the n-type diffusion layer forming composition is determined in consideration of the suitability for application, the diffusibility of the donor element, and the like. In general, the content of the glass particles is preferably in the range of 1% by mass to 30% by mass of the total mass of the n-type diffusion layer forming composition, and more preferably in the range of 5% by mass to 25% by mass. Preferably, it is still more preferably in the range of 8% by mass to 20% by mass.

(分散媒)
分散媒とは、組成物中において上記ガラス粒子を分散させる媒体である。分散媒としては、例えば、バインダー及び溶剤からなる群より選択される少なくとも1種を用いることができる。
(Dispersion medium)
The dispersion medium is a medium in which the glass particles are dispersed in the composition. As the dispersion medium, for example, at least one selected from the group consisting of a binder and a solvent can be used.

バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルアミド樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド樹脂、ポリスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、セルロースエーテル樹脂、セルロース誘導体、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース、ゼラチン、澱粉及び澱粉誘導体、アルギン酸ナトリウム類及びアルギン酸ナトリウム誘導体、キサンタン及びキサンタン誘導体、グア及びグア誘導体、スクレログルカン及びスクレログルカン誘導体、トラガカント及びトラガカント誘導体、デキストリン及びデキストリン誘導体、(メタ)アクリル酸樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂(アルキル(メタ)アクリレート樹脂、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート樹脂等)、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、及びこれらの共重合体が挙げられる。また、他にも、シロキサン樹脂等を適宜選択しうる。これらのバインダーは1種類を単独で使用しても、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。バインダーとしては、中でも、粘度特性の点で、エチルセルロースが好適である。   Examples of the binder include polyvinyl alcohol, polyacrylamide resin, polyvinyl amide resin, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene oxide resin, polysulfonic acid, acrylamide alkyl sulfonic acid, cellulose ether resin, cellulose derivative, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, ethyl cellulose, gelatin, starch And starch derivatives, sodium alginates and sodium alginate derivatives, xanthan and xanthan derivatives, gua and guar derivatives, scleroglucan and scleroglucan derivatives, tragacanth and tragacanth derivatives, dextrin and dextrin derivatives, (meth) acrylic acid resin, (meta) ) Acrylic ester resin (alkyl (meth) acrylate resin, dimethylamino Ethyl (meth) acrylate resin, etc.), butadiene resins, styrene resins, and copolymers thereof. In addition, a siloxane resin or the like can be appropriately selected. These binders may be used alone or in combination of two or more. As the binder, ethyl cellulose is particularly preferable in terms of viscosity characteristics.

バインダーの重量平均分子量は特に制限されず、組成物としての所望の粘度、印刷時の付与特性等を考慮して調整することが望ましい。n型拡散層形成組成物中のバインダーの含有率は、例えば、1Pa・s〜500Pa・sの範囲であることが好ましく、10Pa・s〜100Pa・sの範囲であることがより好ましい。粘度の測定は、東京計器株式会社製、E型粘度計EHD型を用いて、サンプル量0.4ml、回転数5回/分(rpm)の条件で測定したものとする。   The weight average molecular weight of the binder is not particularly limited, and is preferably adjusted in consideration of the desired viscosity as the composition, the imparting characteristics during printing, and the like. The binder content in the n-type diffusion layer forming composition is, for example, preferably in the range of 1 Pa · s to 500 Pa · s, and more preferably in the range of 10 Pa · s to 100 Pa · s. The viscosity is measured using an E-type viscometer EHD type manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd. under the conditions of a sample amount of 0.4 ml and a rotation speed of 5 times / minute (rpm).

溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−イソプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチル−イソブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジ−イソブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等のケトン溶剤;ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチル−n−プロピルエーテル、ジ−イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のエーテル溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸s−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸s−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸ジエチレングリコールメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリエチレングリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸イソアミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、エチレングリコールメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のエステル溶剤;アセトニトリル、N−メチルピロリジノン、N−エチルピロリジノン、N−プロピルピロリジノン、N−ブチルピロリジノン、N−ヘキシルピロリジノン、N−シクロヘキシルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、イソペンタノール、2−メチルブタノール、s−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、s−ヘキサノール、2−エチルブタノール、s−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、s−オクタノール、n−ノニルアルコール、n−デカノール、s−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、s−テトラデシルアルコール、s−ヘプタデシルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のアルコール溶剤;フェノール等のフェノール溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリエチレングリコール、テトラエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノエーテル溶剤;テルピネン、テルピネオール、ミルセン、アロオシメン、リモネン、ジペンテン、ピネン、カルボン、オシメン、フェランドレン等のテルペン溶剤;水などが挙げられる。これらの溶剤は、1種類を単独で使用しても、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   Examples of the solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-isopropyl ketone, methyl-n-butyl ketone, methyl-isobutyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, diethyl ketone, Ketone solvents such as dipropyl ketone, di-isobutyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone; diethyl ether, methyl ethyl ether, methyl-n-propyl ether , Di-isopropyl ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, dimethyldioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol Cold di-n-propyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl n-propyl ether, diethylene glycol methyl n-butyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether, diethylene glycol di- n-butyl ether, diethylene glycol methyl-n-hexyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol methyl ethyl ether, triethylene glycol methyl-n-butyl ether, triethylene glycol di-n-butyl ether, triethylene Glico Methyl-n-hexyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol methyl ethyl ether, tetraethylene glycol methyl-n-butyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, tetraethylene glycol methyl-n- Hexyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol methyl Ethyl ether, dipropylene glycol Rumethyl-n-butyl ether, dipropylene glycol di-n-propyl ether, dipropylene glycol di-n-butyl ether, dipropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, tripropylene glycol methyl Ethyl ether, tripropylene glycol methyl-n-butyl ether, tripropylene glycol di-n-butyl ether, tripropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol dimethyl ether, tetrapropylene glycol diethyl ether, tetrapropylene glycol methyl ethyl ether, tetra Propylene glycol methyl-n-butyl ether, tetrapropylene Ether solvents such as recall di-n-butyl ether, tetrapropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol di-n-butyl ether; methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate S-butyl acetate, n-pentyl acetate, s-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, benzyl acetate, Cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, acetic acid diethylene glycol methyl ether, acetic acid diethylene glycol monoethyl ether, acetic acid diethylene glycol monobutyl ether, Dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol ethyl ether acetate, diacetic acid glycol, methoxytriethylene glycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, isoamyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, Methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, ethylene glycol methyl ether propionate, ethylene glycol ethyl ether propionate, ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, Propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, etc. Ester solvent: acetonitrile, N-methylpyrrolidinone, N-ethylpyrrolidinone, N-propylpyrrolidinone, N-butylpyrrolidinone, N-hexylpyrrolidinone, N-cyclohexylpyrrolidinone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N , N-dimethyl sulfoxide and other aprotic polar solvents; methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, s-butanol, t-butanol, n-pentanol, isopentanol, 2-methyl Butanol, s-pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, s-hexanol, 2-ethylbutanol, s-heptanol, n-octanol, 2-ethane Tylhexanol, s-octanol, n-nonyl alcohol, n-decanol, s-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, s-tetradecyl alcohol, s-heptadecyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol and other alcohol solvents; phenol and other phenol solvents; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, Ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether Diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriethylene glycol, tetraethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol Examples include glycol monoether solvents such as monomethyl ether; terpene solvents such as terpinene, terpineol, myrcene, alloocimene, limonene, dipentene, pinene, carvone, ocimene, and ferrandrene; water and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

半導体基板への付与適性の観点からは、溶剤は、テルピネオール及びブチルカルビトールアセテート(酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル)からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。n型拡散層形成組成物中の分散媒の含有比率は、付与適性、ドナー濃度等を考慮して決定される。   From the viewpoint of suitability for application to a semiconductor substrate, the solvent is preferably at least one selected from the group consisting of terpineol and butyl carbitol acetate (diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate). The content ratio of the dispersion medium in the n-type diffusion layer forming composition is determined in consideration of application suitability, donor concentration, and the like.

n型拡散層形成組成物が分散媒を含む場合、その含有率は特に制限されない。n型拡散層形成組成物中の分散媒の含有率は、例えば、60質量%〜95質量%であることが好ましく、70質量%〜90質量%であることがより好ましい。   When the n-type diffusion layer forming composition contains a dispersion medium, the content is not particularly limited. The content of the dispersion medium in the n-type diffusion layer forming composition is, for example, preferably 60% by mass to 95% by mass, and more preferably 70% by mass to 90% by mass.

(シラン化合物)
n型拡散層形成組成物は、シラン化合物を含有してもよい。一般に、P、TeO等を成分として含むガラス粒子は吸湿性が高いが、シラン化合物を含有することで吸湿性を低く抑えることができる。そのため、n型拡散層形成組成物中にシラン化合物が含まれることで、ガラス粒子の吸湿が抑制されて、拡散能力の変化が抑制され、n型拡散層が安定して形成されやすくなる。
(Silane compound)
The n-type diffusion layer forming composition may contain a silane compound. In general, glass particles containing P 2 O 5 , TeO 2 or the like as components have high hygroscopicity, but the hygroscopicity can be suppressed low by containing a silane compound. Therefore, when the silane compound is contained in the n-type diffusion layer forming composition, the moisture absorption of the glass particles is suppressed, the change in diffusion capacity is suppressed, and the n-type diffusion layer is easily formed stably.

シラン化合物の種類は特に制限されない。例えば、以下の(a)〜(g)に該当するシラン化合物が挙げられる。   The kind of silane compound is not particularly limited. For example, the silane compound corresponding to the following (a)-(g) is mentioned.

(a)3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等の(メタ)アクリロキシ基を有するシラン化合物
(b)3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ基又はグリシドキシ基を有するシラン化合物
(c)N−(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基を有するシラン化合物
(d)3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基を有するシラン化合物
(e)メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、1,6−ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン等のアルキル基を有するシラン化合物
(f)フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のフェニル基を有するシラン化合物
(g)トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等のトリフルオロアルキル基を有するシラン化合物
(A) 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, etc. Silane compound having (meth) acryloxy group (b) Epoxy group such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane Or a silane compound having a glycidoxy group (c) a silane compound having an amino group such as N- (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, etc. (d) 3-mercaptopropyltri Silane compounds having a mercapto group such as toxisilane (e) Methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, Silane compounds having an alkyl group such as hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane (f) Phenyl groups such as phenyltrimethoxysilane and phenyltriethoxysilane (G) Silane compounds having a trifluoroalkyl group such as trifluoropropyltrimethoxysilane

ガラス粒子の吸湿を有効に抑える観点からは、シラン化合物はアミノ基を有するシラン化合物であることが好ましく、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシランであることがより好ましい。シラン化合物は1種類を単独で使用しても、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   From the viewpoint of effectively suppressing the moisture absorption of the glass particles, the silane compound is preferably a silane compound having an amino group, and more preferably N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane. A silane compound may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more types.

n型拡散層形成組成物がシラン化合物を含む場合、その含有率は特に制限されない。n型拡散層形成組成物中のシラン化合物の含有率は、例えば、0.01質量%〜5質量%であることが好ましく、0.1質量%〜3質量%であることがより好ましい。   When the n-type diffusion layer forming composition contains a silane compound, the content is not particularly limited. The content of the silane compound in the n-type diffusion layer forming composition is, for example, preferably 0.01% by mass to 5% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 3% by mass.

n型拡散層形成組成物の製造方法は、特に制限されない。例えば、上述した成分を公知の方法で混合して得ることができる。   The method for producing the n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited. For example, it can be obtained by mixing the above-described components by a known method.

<n型拡散層付き半導体基板の製造方法>
本発明の実施態様に係るn型拡散層付き半導体基板の製造方法は、半導体基板上に上述したn型拡散層形成組成物を付与する工程(n型拡散層形成組成物付与工程)と、前記n型拡散層形成組成物が付与された半導体基板に対して熱拡散処理を施してn型拡散層を形成する工程(n型拡散層形成工程)と、を有する。
<Method for manufacturing semiconductor substrate with n-type diffusion layer>
The method for producing a semiconductor substrate with an n-type diffusion layer according to an embodiment of the present invention includes a step of applying the above-described n-type diffusion layer forming composition on a semiconductor substrate (n-type diffusion layer forming composition applying step), and a step of performing a thermal diffusion treatment on the semiconductor substrate to which the n-type diffusion layer forming composition is applied to form an n-type diffusion layer (n-type diffusion layer forming step).

n型拡散層形成組成物付与工程を実施する方法は特に制限されない。例えば、印刷法、スピンコート法、刷毛塗り、スプレー法、ドクターブレード法、ロールコート法、インクジェット法が挙げられる。中でも、印刷法が好ましく、スクリーン印刷法がより好ましい。   The method for carrying out the n-type diffusion layer forming composition application step is not particularly limited. For example, a printing method, a spin coating method, a brush coating method, a spray method, a doctor blade method, a roll coating method, and an ink jet method are exemplified. Among these, the printing method is preferable, and the screen printing method is more preferable.

n型拡散層形成工程を実施する方法は特に制限されない。例えば、公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。熱拡散処理を行う温度は、ドナー元素が半導体基板に拡散する温度以上であれば特に制限されない。熱拡散処理の温度は、n型拡散層形成工程を通じて一定であってもよく、変化してもよい。   The method for performing the n-type diffusion layer forming step is not particularly limited. For example, a known continuous furnace or batch furnace can be applied. The temperature at which the thermal diffusion treatment is performed is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the temperature at which the donor element diffuses into the semiconductor substrate. The temperature of the thermal diffusion treatment may be constant throughout the n-type diffusion layer forming process or may vary.

n型拡散層のシート抵抗のバラつきを抑制する観点からは、n型拡散層形成組成物中のドナー元素が半導体基板に拡散する際に溶融したガラスで半導体基板の表面が覆われた状態であることが好ましい。従って、n型拡散層付き半導体基板の製造方法は、n型拡散層形成工程の前に、半導体基板上に付与されたn型拡散層形成組成物を加熱してガラス粒子を軟化させる工程(ガラス粒子軟化工程)を有することが好ましい。   From the viewpoint of suppressing the variation in sheet resistance of the n-type diffusion layer, the surface of the semiconductor substrate is covered with molten glass when the donor element in the n-type diffusion layer forming composition diffuses into the semiconductor substrate. It is preferable. Therefore, in the method of manufacturing a semiconductor substrate with an n-type diffusion layer, the step of softening glass particles by heating the n-type diffusion layer forming composition provided on the semiconductor substrate before the n-type diffusion layer forming step (glass It is preferable to have a particle softening step.

ガラス粒子軟化工程は、ドナー元素の拡散温度以下でガラス粒子の軟化点以上の温度で行うことが好ましい。例えば、200℃〜500℃の範囲内で行うことが好ましい。ガラス粒子軟化工程は、ガラス粒子の全部が軟化するような条件で行っても、一部がガラス粒子として残存するような条件で行ってもよい。n型拡散層のシート抵抗のバラつきを抑制する観点からは、ガラス粒子の全部が軟化するような条件で行うことが好ましい。   The glass particle softening step is preferably performed at a temperature not higher than the diffusion temperature of the donor element and not lower than the softening point of the glass particles. For example, it is preferably performed within a range of 200 ° C to 500 ° C. The glass particle softening step may be performed under conditions such that all of the glass particles are softened, or may be performed under conditions such that a part of the glass particles remain as glass particles. From the viewpoint of suppressing the variation in sheet resistance of the n-type diffusion layer, it is preferable to carry out the conditions under which all the glass particles are softened.

半導体基板の種類は特に制限されず、通常のものを適用することができる。例えば、シリコン基板、リン化ガリウム基板、窒化ガリウム基板、ダイヤモンド基板、窒化アルミニウム基板、窒化インジウム基板、ヒ化ガリウム基板、ゲルマニウム基板、セレン化亜鉛基板、テルル化亜鉛基板、テルル化カドミウム基板、硫化カドミウム基板、リン化インジウム基板、炭化ケイ素基板、シリコンゲルマニウム基板、銅インジウムセレン基板等が挙げられる。太陽電池素子に用いる場合には、半導体基板は、シリコン基板、ゲルマニウム基板、又は炭化ケイ素基板であることが好ましく、シリコン基板であることがより好ましい。   The kind of the semiconductor substrate is not particularly limited, and a normal one can be applied. For example, silicon substrate, gallium phosphide substrate, gallium nitride substrate, diamond substrate, aluminum nitride substrate, indium nitride substrate, gallium arsenide substrate, germanium substrate, zinc selenide substrate, zinc telluride substrate, cadmium telluride substrate, cadmium sulfide Examples of the substrate include an indium phosphide substrate, a silicon carbide substrate, a silicon germanium substrate, and a copper indium selenium substrate. When used for a solar cell element, the semiconductor substrate is preferably a silicon substrate, a germanium substrate, or a silicon carbide substrate, and more preferably a silicon substrate.

<太陽電池素子の製造方法>
本発明の実施態様に係る太陽電池素子の製造方法は、半導体基板上に上述したn型拡散層形成組成物を付与する工程(n型拡散層形成組成物付与工程)と、n型拡散層形成用組成物が付与された半導体基板に熱拡散処理を施してn型拡散層を形成する工程(n型拡散層形成工程)と、形成されたn型拡散層上に電極を形成する工程(電極形成工程)と、を有する。
<Method for producing solar cell element>
The method for manufacturing a solar cell element according to an embodiment of the present invention includes a step of applying the n-type diffusion layer forming composition described above on a semiconductor substrate (n-type diffusion layer forming composition applying step), and n-type diffusion layer formation. Forming a n-type diffusion layer by applying a thermal diffusion treatment to the semiconductor substrate to which the composition is applied (n-type diffusion layer forming step), and forming an electrode on the formed n-type diffusion layer (electrode) Forming step).

太陽電池素子の製造方法は、n型拡散層形成工程の前に、半導体基板上に付与されたn型拡散層形成組成物を加熱してガラス粒子を軟化させる工程(ガラス粒子軟化工程)を有することが好ましい。   The manufacturing method of a solar cell element has the process (glass particle softening process) of heating the n-type diffusion layer forming composition provided on the semiconductor substrate and softening the glass particles before the n-type diffusion layer forming process. It is preferable.

n型拡散層形成組成物付与工程、ガラス粒子軟化工程及びn型拡散層形成工程の詳細は、上述したn型拡散層付半導体基板の製造方法におけるn型拡散層形成組成物付与工程及びn型拡散層形成工程の詳細と同様である。   Details of the n-type diffusion layer forming composition application step, the glass particle softening step, and the n-type diffusion layer formation step are the n-type diffusion layer formation composition application step and n-type in the above-described method for manufacturing a semiconductor substrate with an n-type diffusion layer. This is the same as the details of the diffusion layer forming step.

以下、太陽電池素子の製造方法の一実施態様について、図1を参照しながら説明する。図1は、太陽電池素子の製造工程の一例を概念的に表す模式断面図である。また、図1中、10はp型半導体基板、11はn型拡散層形成組成物層、12はn型拡散層、13はp型拡散層形成組成物層、14はp型拡散層、16は反射防止膜、17は表面電極用金属ペースト層、18は表面電極、19は裏面電極用金属ペースト層、20は裏面電極(電極層)をそれぞれ示す。なお、以下では、p型半導体基板としてシリコン基板を用いる例について説明するが、本発明において半導体基板はシリコン基板に限定されない。 Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a solar cell element will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view conceptually showing an example of a manufacturing process of a solar cell element. In FIG. 1, 10 is a p-type semiconductor substrate, 11 is an n-type diffusion layer forming composition layer, 12 is an n-type diffusion layer, 13 is a p-type diffusion layer forming composition layer, 14 is a p + -type diffusion layer, Reference numeral 16 denotes an antireflection film, 17 denotes a metal paste layer for a front electrode, 18 denotes a front electrode, 19 denotes a metal paste layer for a back electrode, and 20 denotes a back electrode (electrode layer). In the following, an example in which a silicon substrate is used as a p-type semiconductor substrate will be described. However, in the present invention, the semiconductor substrate is not limited to a silicon substrate.

図1(1)では、p型半導体基板10であるシリコン基板にアルカリ溶液を付与してダメージ層を除去し、テクスチャー構造をエッチングにて得る。詳細には、インゴットからスライスした際に発生するシリコン基板の表面のダメージ層を20質量%苛性ソーダで除去する。次いで、1質量%苛性ソーダと10質量%イソプロピルアルコールの混合液によりエッチングを行い、シリコン基板の表面にテクスチャー構造を形成する(図中ではテクスチャー構造の記載を省略する)。太陽電池素子としたときに受光面(表面)となる側にテクスチャー構造を形成することにより、光閉じ込め効果が促され、高効率化が図られる。   In FIG. 1A, an alkaline solution is applied to a silicon substrate which is a p-type semiconductor substrate 10 to remove a damaged layer, and a texture structure is obtained by etching. Specifically, the damaged layer on the surface of the silicon substrate generated when slicing from the ingot is removed with 20% by mass caustic soda. Next, etching is performed with a mixed solution of 1% by mass caustic soda and 10% by mass isopropyl alcohol to form a texture structure on the surface of the silicon substrate (the description of the texture structure is omitted in the figure). By forming the texture structure on the side that becomes the light receiving surface (surface) when the solar cell element is formed, the light confinement effect is promoted, and high efficiency is achieved.

図1(2)では、p型半導体基板10の表面すなわち受光面となる面に、n型拡散層形成組成物を付与して、n型拡散層形成組成物層11を形成する。付与方法は特に制限されず、例えば、印刷法、スピンコート法、刷毛塗り、スプレー法、ドクターブレード法、ロールコート法及びインクジェット法が挙げられる。中でも印刷法が好ましく、スクリーン印刷法がより好ましい。
n型拡散層形成組成物の付与量は特に制限されず、例えば、ガラス粒子量として0.01g/m〜100g/mとすることができ、0.1g/m〜10g/mであることが好ましい。
In FIG. 1B, an n-type diffusion layer forming composition layer 11 is formed by applying an n-type diffusion layer forming composition to the surface of the p-type semiconductor substrate 10, that is, the surface that serves as a light receiving surface. The application method is not particularly limited, and examples thereof include a printing method, a spin coating method, a brush coating method, a spray method, a doctor blade method, a roll coating method, and an ink jet method. Of these, the printing method is preferable, and the screen printing method is more preferable.
application amount of n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited, for example, be a 0.01g / m 2 ~100g / m 2 as the amount of glass particles, 0.1g / m 2 ~10g / m 2 It is preferable that

n型拡散層形成組成物が分散媒として溶剤を含む場合、熱拡散処理の前に、組成物中に含まれる溶剤の少なくとも一部を除去するために、n型拡散層形成組成物を付与した後のp型半導体基板10を熱処理する工程が必要な場合がある。この場合の熱処理は、例えば、80℃〜300℃の温度で、ホットプレートを使用する場合は1分間〜10分間、乾燥機等を用いる場合は10分間〜30分間程度の条件で行われる。熱処理の条件は、n型拡散層形成組成物に含まれる溶剤の種類、組成、含有率等に依存しており、特に上記条件に限定されない。   When the n-type diffusion layer forming composition contains a solvent as a dispersion medium, the n-type diffusion layer forming composition was applied to remove at least a part of the solvent contained in the composition before the thermal diffusion treatment. There is a case where a process of heat-treating the subsequent p-type semiconductor substrate 10 is necessary. The heat treatment in this case is performed at a temperature of, for example, 80 ° C. to 300 ° C. for 1 minute to 10 minutes when a hot plate is used, and about 10 minutes to 30 minutes when a dryer or the like is used. The heat treatment conditions depend on the type, composition, content, and the like of the solvent contained in the n-type diffusion layer forming composition, and are not particularly limited to the above conditions.

n型拡散層形成組成物が分散媒としてバインダーを含む場合、熱拡散処理の前に、組成物中に含まれるバインダーの少なくとも一部を除去するために、n型拡散層形成組成物を付与した後のp型半導体基板10を熱処理する工程が必要な場合がある。この場合の熱処理は、例えば、300℃を超え800℃以下の温度で、1分間〜10分間処理する条件を適用する。この熱処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。熱処理の条件は、n型拡散層形成組成物に含まれるバインダーの種類、組成、含有率等に依存しており、特に上記条件に限定されない。   When the n-type diffusion layer forming composition contains a binder as a dispersion medium, the n-type diffusion layer forming composition was applied to remove at least a part of the binder contained in the composition before the thermal diffusion treatment. There is a case where a process of heat-treating the subsequent p-type semiconductor substrate 10 is necessary. In this case, for example, the heat treatment is performed under a condition of treatment at a temperature exceeding 300 ° C. and not more than 800 ° C. for 1 to 10 minutes. A known continuous furnace, batch furnace or the like can be applied to this heat treatment. The heat treatment conditions depend on the type, composition, content, and the like of the binder contained in the n-type diffusion layer forming composition, and are not particularly limited to the above conditions.

n型拡散層形成組成物が分散媒を含む場合、その種類、組成、含有率等によっては、上記の80℃〜300℃の温度での熱処理と、300℃を超え800℃以下の温度での熱処理の両方を行ってもよく(つまり、異なる温度条件で2回熱処理を行う)、どちらか一方の熱処理のみを行ってもよい。   When the n-type diffusion layer forming composition contains a dispersion medium, depending on the type, composition, content, etc., the heat treatment at the temperature of 80 ° C. to 300 ° C. and the temperature of over 300 ° C. to 800 ° C. Both heat treatments may be performed (that is, heat treatment is performed twice under different temperature conditions), or only one of the heat treatments may be performed.

図1(2)では、p型半導体基板10の裏面すなわち受光面とは逆の面に、p型拡散層形成組成物を付与して、p型拡散層形成組成物層13を形成する。付与方法は特に制限されず、例えば、印刷法、スピンコート法、刷毛塗り、スプレー法、ドクターブレード法、ロールコート法及びインクジェット法が挙げられる。中でも印刷法が好ましく、スクリーン印刷法がより好ましい。   In FIG. 1B, the p-type diffusion layer forming composition layer 13 is formed by applying the p-type diffusion layer forming composition to the back surface of the p-type semiconductor substrate 10, that is, the surface opposite to the light receiving surface. The application method is not particularly limited, and examples thereof include a printing method, a spin coating method, a brush coating method, a spray method, a doctor blade method, a roll coating method, and an ink jet method. Of these, the printing method is preferable, and the screen printing method is more preferable.

p型拡散層形成組成物としては、例えば、ドナー元素を含むガラス粒子の代わりにアクセプタ元素を含むガラス粒子を用いて、n型拡散層形成組成物と同様にして構成されるp型拡散層形成組成物を挙げることができる。アクセプタ元素としては、例えば、B(ボロン)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)等の第13族の元素を挙げることができる。アクセプタ元素を含むガラス粒子は、B、Al及びGaからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 As the p-type diffusion layer forming composition, for example, p-type diffusion layer formation is performed in the same manner as the n-type diffusion layer forming composition using glass particles containing an acceptor element instead of glass particles containing a donor element. A composition can be mentioned. Examples of the acceptor element include Group 13 elements such as B (boron), Al (aluminum), and Ga (gallium). Glass particles containing acceptor element, B 2 O 3, Al preferably contains at least one selected from 2 O 3 and the group consisting of Ga 2 O 3.

p型拡散層形成組成物をp型半導体基板10の裏面に付与する方法は、既述のn型拡散層形成組成物をp型半導体基板10の受光面に付与する方法と同様の方法で行うことができる。裏面にp型拡散層形成組成物が付与されたp型半導体基板10に対し、後述するn型拡散層形成組成物における熱拡散処理と同様に熱拡散処理を施すことで、p型半導体基板10の裏面にp型拡散層14を形成することができる。生産効率の観点からは、p型拡散層形成のための熱拡散処理は、n型拡散層形成のための熱拡散処理と同時に行うことが好ましい。 The method for applying the p-type diffusion layer forming composition to the back surface of the p-type semiconductor substrate 10 is performed in the same manner as the method for applying the n-type diffusion layer forming composition to the light-receiving surface of the p-type semiconductor substrate 10 described above. be able to. The p-type semiconductor substrate 10 provided with the p-type diffusion layer forming composition on the back surface is subjected to a thermal diffusion process in the same manner as the thermal diffusion process in the n-type diffusion layer forming composition to be described later. A p + -type diffusion layer 14 can be formed on the back surface of the substrate. From the viewpoint of production efficiency, the thermal diffusion treatment for forming the p-type diffusion layer is preferably performed simultaneously with the thermal diffusion treatment for forming the n-type diffusion layer.

p型半導体基板10の受光面にn型拡散層形成組成物層11を、裏面にp型拡散層形成組成物層13を形成した後、p型半導体基板10に熱拡散処理を施す。熱拡散処理の温度は800℃〜1000℃であることが好ましく、850℃〜980℃であることがより好ましい。処理時間は5分間〜60分間であることが好ましい。この熱拡散処理により、図1(3)に示すように、p型半導体基板10中へドナー元素が拡散し、n型拡散層12が形成される。また、アクセプタ元素が拡散し、p型拡散層14が形成される。熱拡散処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。また、熱拡散処理時の炉内雰囲気は、空気、酸素、窒素等の不活性ガス、これらの混合ガスなどから所望の条件にあわせて選択できる。   After the n-type diffusion layer forming composition layer 11 is formed on the light receiving surface of the p-type semiconductor substrate 10 and the p-type diffusion layer forming composition layer 13 is formed on the back surface, the p-type semiconductor substrate 10 is subjected to thermal diffusion treatment. The temperature of the thermal diffusion treatment is preferably 800 ° C to 1000 ° C, and more preferably 850 ° C to 980 ° C. The treatment time is preferably 5 minutes to 60 minutes. By this thermal diffusion treatment, as shown in FIG. 1 (3), the donor element diffuses into the p-type semiconductor substrate 10 to form the n-type diffusion layer 12. In addition, the acceptor element diffuses to form the p-type diffusion layer 14. A known continuous furnace, batch furnace, or the like can be applied to the thermal diffusion treatment. Moreover, the atmosphere in the furnace at the time of the thermal diffusion treatment can be selected according to desired conditions from an inert gas such as air, oxygen, nitrogen, or a mixed gas thereof.

p型半導体基板10の受光面に形成されたn型拡散層12の表面には、リン酸ガラス等のガラス層(不図示)が形成される。このため、このリン酸ガラスをエッチングにより除去する。エッチングとしては、フッ酸等の酸に浸漬する方法、苛性ソーダ等のアルカリに浸漬する方法等の、公知の方法のいずれもが適用できる。エッチング能力の点では、フッ酸によるエッチング処理であることが好ましい。フッ酸によるエッチング処理としては、フッ酸にp型半導体基板10を浸漬する方法が挙げられる。フッ酸にp型半導体基板10浸漬する場合、浸漬時間は特に制限されない。一般に、0.5分〜30分とすることができ、1分〜10分とすることが好ましい。   A glass layer (not shown) such as phosphate glass is formed on the surface of the n-type diffusion layer 12 formed on the light receiving surface of the p-type semiconductor substrate 10. For this reason, this phosphate glass is removed by etching. As the etching, any of known methods such as a method of immersing in an acid such as hydrofluoric acid and a method of immersing in an alkali such as caustic soda can be applied. In terms of etching ability, an etching treatment with hydrofluoric acid is preferable. Examples of the etching treatment with hydrofluoric acid include a method of immersing the p-type semiconductor substrate 10 in hydrofluoric acid. When the p-type semiconductor substrate 10 is immersed in hydrofluoric acid, the immersion time is not particularly limited. Generally, it can be 0.5 minutes to 30 minutes, and preferably 1 minute to 10 minutes.

図1(2)及び(3)に示される本実施態様のn型拡散層の形成方法では、所望の部位にn型拡散層12が形成され、裏面や側面には不要なn型拡散層が形成されない。従って、従来広く採用されている気相反応法によりn型拡散層を形成する方法では、側面に形成された不要なn型拡散層を除去するためのサイドエッチング工程が必須であったが、本発明の製造方法によれば、サイドエッチング工程が不要となり、工程が簡易化される。このように、本実施態様の方法によれば、短時間で、所望の部位に且つ所望の形状の、シート抵抗のバラつきが抑制されたn型拡散層が形成される。   In the method for forming an n-type diffusion layer of this embodiment shown in FIGS. 1 (2) and (3), an n-type diffusion layer 12 is formed at a desired site, and an unnecessary n-type diffusion layer is formed on the back surface and side surfaces. Not formed. Therefore, in the conventional method of forming an n-type diffusion layer by a gas phase reaction method, a side etching process for removing an unnecessary n-type diffusion layer formed on a side surface is essential. According to the manufacturing method of the invention, the side etching process is not required, and the process is simplified. Thus, according to the method of the present embodiment, an n-type diffusion layer having a desired shape and a desired shape, in which variation in sheet resistance is suppressed, is formed in a short time.

また、従来の製造方法では、裏面に形成された不要なn型拡散層をp型拡散層へ変換する必要があり、この変換方法としては、裏面のn型拡散層に、第13族元素であるアルミニウムのペーストを塗布、焼成し、n型拡散層にアルミニウムを拡散させてp型拡散層へ変換する方法が採用されている。この方法においてp型拡散層への変換を充分なものとし、更にp型拡散層の高濃度電界層を形成するためには、ある程度以上のアルミニウム量が必要であることから、アルミニウム層を厚く形成する必要があった。しかしながら、アルミニウムの熱膨張率は、基板として用いるシリコンの熱膨張率と大きく異なることから、焼成及び冷却の過程でシリコン基板中に大きな内部応力を発生させ、シリコン基板の反りの原因となっていた。この内部応力は、結晶の結晶粒界に損傷を与え、電力損失が大きくなるという課題があった。また、反りは、モジュール工程における太陽電池素子の搬送や、タブ線(配線部材)と呼ばれる銅線との接続において、太陽電池素子を破損させ易くしていた。近年では、スライス加工技術の向上から、シリコン基板の厚みが薄型化されつつあり、更に太陽電池素子が割れ易い傾向にある。 Further, in the conventional manufacturing method, it is necessary to convert an unnecessary n-type diffusion layer formed on the back surface into a p-type diffusion layer. As this conversion method, a group 13 element is added to the n-type diffusion layer on the back surface. A method is adopted in which an aluminum paste is applied and baked to diffuse aluminum into the n-type diffusion layer and convert it into a p-type diffusion layer. In this method, conversion to the p-type diffusion layer is sufficient, and in order to form a high-concentration electric field layer of the p + -type diffusion layer, a certain amount of aluminum is required. There was a need to form. However, since the thermal expansion coefficient of aluminum is significantly different from that of silicon used as a substrate, a large internal stress is generated in the silicon substrate during the firing and cooling process, causing warpage of the silicon substrate. . This internal stress has a problem that the crystal grain boundary is damaged and the power loss increases. Further, the warpage easily damages the solar cell element in the transportation of the solar cell element in the module process and the connection with a copper wire called a tab wire (wiring member). In recent years, the thickness of the silicon substrate has been reduced due to the improvement of the slice processing technique, and the solar cell element tends to be easily broken.

しかし、本実施態様の方法によれば、裏面に不要なn型拡散層が形成されないことから、n型拡散層からp型拡散層への変換を行う必要がなくなり、アルミニウム層を厚くする必然性がなくなる。その結果、シリコン基板内の内部応力の発生や反りを抑えることができる。結果として、電力損失の増大及び太陽電池素子の破損を抑えることが可能となる。   However, according to the method of the present embodiment, since an unnecessary n-type diffusion layer is not formed on the back surface, there is no need to convert from the n-type diffusion layer to the p-type diffusion layer, and it is necessary to increase the thickness of the aluminum layer. Disappear. As a result, generation of internal stress and warpage in the silicon substrate can be suppressed. As a result, increase in power loss and damage to the solar cell element can be suppressed.

また、本発明の製造方法を用いる場合には、裏面のp型拡散層(高濃度電界層)14の製造方法はアルミニウムによるn型拡散層からp型拡散層への変換による方法に限定されることなく、いずれの方法も採用でき、製造方法の選択肢が広がる。
例えば、上述したようにアクセプタ元素を含有するガラス粒子を含むp型拡散層形成組成物を、p型半導体基板10の裏面に付与し、熱拡散処理を行うことで、裏面にp型拡散層(高濃度電界層)14を形成することができる。
Further, when the manufacturing method of the present invention is used, the manufacturing method of the p + -type diffusion layer (high concentration electric field layer) 14 on the back surface is limited to a method by conversion from an n-type diffusion layer to a p-type diffusion layer with aluminum. Any method can be adopted without any problem, and the choice of manufacturing method is expanded.
For example, as described above, a p-type diffusion layer forming composition containing glass particles containing an acceptor element is applied to the back surface of the p-type semiconductor substrate 10 and subjected to thermal diffusion treatment, whereby a p + -type diffusion layer is formed on the back surface. (High concentration electric field layer) 14 can be formed.

図1(4)では、n型拡散層12の上に反射防止膜16を形成する。反射防止膜16は公知の技術を適用して形成される。例えば、反射防止膜16がシリコン窒化膜の場合には、SiHとNHの混合ガスを原料とするプラズマCVD法により形成する。このとき、水素が結晶中に拡散し、ケイ素原子の結合に寄与しない軌道、即ちダングリングボンドと水素が結合し、欠陥を不活性化(水素パッシベーション)する。 In FIG. 1 (4), an antireflection film 16 is formed on the n-type diffusion layer 12. The antireflection film 16 is formed by applying a known technique. For example, when the antireflection film 16 is a silicon nitride film, it is formed by a plasma CVD method using a mixed gas of SiH 4 and NH 3 as a raw material. At this time, hydrogen diffuses into the crystal, and orbitals that do not contribute to the bonding of silicon atoms, that is, dangling bonds and hydrogen are bonded to inactivate defects (hydrogen passivation).

より具体的には、反射防止膜16は、例えば、上記混合ガスの流量比(NH/SiH)が0.05〜1.0、反応室の圧力が13.3Pa(0.1Torr)〜266.6Pa(2Torr)、成膜時の温度が300℃〜550℃、プラズマの放電のための周波数が100kHz以上の条件下で形成される。 More specifically, the antireflection film 16 has, for example, a flow rate ratio (NH 3 / SiH 4 ) of the mixed gas of 0.05 to 1.0 and a reaction chamber pressure of 13.3 Pa (0.1 Torr) to The film is formed under the conditions of 266.6 Pa (2 Torr), a film forming temperature of 300 ° C. to 550 ° C., and a plasma discharge frequency of 100 kHz or more.

図1(5)では、表面(受光面)の反射防止膜16上に、表面電極用金属ペーストをスクリーン印刷法で印刷塗布し、乾燥させ、表面電極用金属ペースト層17を形成する。表面電極用金属ペーストとしては、例えば、金属粒子とガラス粒子とを必須成分とし、必要に応じて樹脂バインダー及びその他の添加剤を含むものを使用できる。   In FIG. 1 (5), a surface electrode metal paste is printed on the antireflection film 16 on the surface (light receiving surface) by screen printing and dried to form a surface electrode metal paste layer 17. As the metal paste for the surface electrode, for example, metal particles and glass particles as essential components, and a resin binder and other additives as required can be used.

次いで、裏面のp型拡散層14上にも裏面電極用金属ペースト層19を形成する。前述のように、本発明では裏面電極用金属ペースト層19の材質や形成方法は特に限定されない。例えば、アルミニウム、銀、銅等の金属を含む裏面電極用ペーストを付与し、乾燥させて、裏面電極用金属ペースト層19を形成してもよい。このとき、裏面にも、モジュール工程における太陽電池素子間の接続のために、一部に銀電極形成用の銀ペーストを設けてもよい。 Next, the metal paste layer 19 for the back electrode is also formed on the p + type diffusion layer 14 on the back surface. As described above, in the present invention, the material and forming method of the back electrode metal paste layer 19 are not particularly limited. For example, the back electrode metal paste layer 19 may be formed by applying and drying a back electrode paste containing a metal such as aluminum, silver, or copper. At this time, a silver paste for forming a silver electrode may be partially provided on the back surface for connection between solar cell elements in the module process.

図1(6)では、表面電極用金属ペースト層17を焼成して、太陽電池素子を完成させる。600℃〜900℃の範囲で数秒〜数分間焼成すると、表面側では電極用金属ペーストに含まれるガラス粒子によって絶縁膜である反射防止膜16が溶融し、更にp型半導体基板10表面も一部溶融して、ペースト中の金属粒子(例えば銀粒子)がp型半導体基板10と接触部を形成して凝固する。これにより、形成した表面電極18とp型半導体基板10とが導通される。これはファイアースルーと称されている。また、裏面側でも同様に、裏面電極用金属ペースト層19の裏面電極用金属ペーストが焼成されて、裏面電極20が形成される。   In FIG. 1 (6), the metal paste layer 17 for surface electrodes is baked and a solar cell element is completed. When fired in the range of 600 ° C. to 900 ° C. for several seconds to several minutes, the antireflection film 16 that is an insulating film is melted by the glass particles contained in the electrode metal paste on the surface side, and the surface of the p-type semiconductor substrate 10 is also partially When melted, the metal particles (for example, silver particles) in the paste are solidified by forming contact portions with the p-type semiconductor substrate 10. Thereby, the formed surface electrode 18 and the p-type semiconductor substrate 10 are electrically connected. This is called fire-through. Similarly, on the back side, the back electrode metal paste of the back electrode metal paste layer 19 is baked to form the back electrode 20.

上述したように、本実施態様の方法では、裏面のp型拡散層(高濃度電界層)14の形成方法はアルミニウムによるn型拡散層からp型拡散層への変換による方法に限定されない。従って、裏面電極20に用いる材料は第13族のアルミニウムに限定されず、例えばAg(銀)又はCu(銅)を適用することができる。また、裏面電極20の厚さも従来のものよりも薄く形成することが可能となる。 As described above, in the method of this embodiment, the method for forming the p + -type diffusion layer (high concentration electric field layer) 14 on the back surface is not limited to the method by conversion from the n-type diffusion layer to the p-type diffusion layer using aluminum. Therefore, the material used for the back electrode 20 is not limited to Group 13 aluminum, and for example, Ag (silver) or Cu (copper) can be applied. Also, the back electrode 20 can be formed thinner than the conventional one.

表面電極18の形状の一例について図2を参照して説明する。なお、図2において、30はバスバー電極を、32はフィンガー電極を示す。表面電極18は、バスバー電極30、及びバスバー電極30と交差しているフィンガー電極32で構成される。図2Aは、表面電極18を、バスバー電極30、及びバスバー電極30と交差しているフィンガー電極32からなる構成とした太陽電池素子を表面から見た平面図であり、図2Bは、図2Aの一部を拡大して示す斜視図である。   An example of the shape of the surface electrode 18 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, 30 indicates a bus bar electrode, and 32 indicates a finger electrode. The surface electrode 18 includes a bus bar electrode 30 and finger electrodes 32 intersecting with the bus bar electrode 30. FIG. 2A is a plan view of a solar cell element in which the surface electrode 18 includes a bus bar electrode 30 and a finger electrode 32 intersecting with the bus bar electrode 30 as viewed from the surface. FIG. 2B is a plan view of FIG. It is a perspective view which expands and shows a part.

このような表面電極18は、例えば、上述の金属ペーストのスクリーン印刷、又は電極材料のメッキ、高真空中における電子ビーム加熱による電極材料の蒸着等の手段により形成することができる。バスバー電極30とフィンガー電極32とからなる表面電極18は受光面側の電極として一般的に用いられていて周知であり、受光面側のバスバー電極及びフィンガー電極の公知の形成手段を適用することができる。   Such a surface electrode 18 can be formed by means such as screen printing of the above-described metal paste, plating of an electrode material, or vapor deposition of an electrode material by electron beam heating in a high vacuum. The surface electrode 18 composed of the bus bar electrode 30 and the finger electrode 32 is generally used as an electrode on the light receiving surface side and is well known, and it is possible to apply known forming means for the bus bar electrode and finger electrode on the light receiving surface side. it can.

上記では、表面にn型拡散層、裏面にp型拡散層を形成し、更にそれぞれの層の上に表面電極及び裏面電極を設けた太陽電池素子について説明したが、本発明のn型拡散層形成組成物を用いればバックコンタクト型の太陽電池素子を作製することも可能である。バックコンタクト型の太陽電池素子は、電極を全て裏面に設けて受光面の面積を大きくするものである。つまりバックコンタクト型の太陽電池素子では、裏面にn型拡散部位及びp型拡散部位の両方を形成してpn接合構造とする必要がある。本発明のn型拡散層形成組成物は、特定の部位にn型拡散部位を形成することが可能であり、よってバックコンタクト型の太陽電池素子の製造に好適に適用することができる。 In the above description, the solar cell element in which the n-type diffusion layer is formed on the front surface, the p + -type diffusion layer is formed on the back surface, and the front surface electrode and the back surface electrode are further provided on the respective layers has been described. If a layer formation composition is used, it is also possible to produce a back contact type solar cell element. The back contact type solar cell element has all electrodes provided on the back surface to increase the area of the light receiving surface. That is, in the back contact type solar cell element, it is necessary to form both the n-type diffusion region and the p + -type diffusion region on the back surface to form a pn junction structure. The n-type diffusion layer forming composition of the present invention can form an n-type diffusion site at a specific site, and can therefore be suitably applied to the production of a back contact type solar cell element.

本発明には、n型拡散層の製造における前記n型拡散層形成組成物の使用、並びに、前記半導体基板とn型拡散層と電極とを含む太陽電池素子の製造における前記n型拡散層形成組成物の使用も、それぞれ包含される。上述したように、本実施形態にかかるn型拡散層形成組成物を用いることにより、不要なn型拡散層を形成させることなく、短時間で、特定の領域に所望の形状で、シート抵抗のバラつきが抑制されたn型拡散層を得ることができ、また、このようなn型拡散層を有する太陽電池素子を、不要なn型拡散層を形成させることなく得ることができる。   The present invention includes the use of the n-type diffusion layer forming composition in the production of an n-type diffusion layer, and the formation of the n-type diffusion layer in the production of a solar cell element including the semiconductor substrate, the n-type diffusion layer, and an electrode. Each use of the composition is also encompassed. As described above, by using the n-type diffusion layer forming composition according to the present embodiment, a sheet resistance of a desired shape can be obtained in a specific region in a short time without forming an unnecessary n-type diffusion layer. An n-type diffusion layer in which variation is suppressed can be obtained, and a solar cell element having such an n-type diffusion layer can be obtained without forming an unnecessary n-type diffusion layer.

以下、本発明の実施例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制限されるものではない。なお、特に記述が無い限り、薬品は全て試薬を使用した。   Examples of the present invention will be described more specifically below, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise stated, all chemicals used reagents.

[実施例1]
酸化物換算での組成がP:30モル%、SiO:50モル%、CaO:10モル%、TeO:10モル%であり、粒子形状がブロック状であり、体積平均粒子径が0.89μmであるガラス粒子10gと、エチルセルロース5gと、テルピネオール84gと、シラン化合物としてN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン1gとを、自動乳鉢混練装置を用いて混合してペースト化し、n型拡散層形成用組成物を調製した。
[Example 1]
The composition in terms of oxide is P 2 O 5 : 30 mol%, SiO 2 : 50 mol%, CaO: 10 mol%, TeO 2 : 10 mol%, the particle shape is block-like, and the volume average particle diameter 10 g of glass particles having a diameter of 0.89 μm, 5 g of ethyl cellulose, 84 g of terpineol, and 1 g of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane as a silane compound are mixed using an automatic mortar kneader. Thus, a composition for forming an n-type diffusion layer was prepared.

なお、ガラス粒子の形状は、(株)日立ハイテクノロジーズ製のTM−1000型走査型電子顕微鏡を用いて観察して判定した。ガラス粒子の体積平均粒子径は、ベックマン・コールター(株)製のLS 13 320型レーザー散乱回折法粒度分布測定装置(測定波長:632nm)を用いて算出した。   The shape of the glass particles was determined by observation using a TM-1000 scanning electron microscope manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation. The volume average particle diameter of the glass particles was calculated using a LS 13 320 type laser scattering diffraction particle size distribution analyzer (measurement wavelength: 632 nm) manufactured by Beckman Coulter, Inc.

n型拡散層形成用組成物の粘度は、東京計器(株)製のE型粘度計EHD型を用いて、サンプル量0.4ml、回転数5回/分(rpm)の条件で測定したところ、60Pa・sであった。   The viscosity of the composition for forming an n-type diffusion layer was measured using an E-type viscometer EHD type manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd. under the conditions of a sample amount of 0.4 ml and a rotation speed of 5 times / minute (rpm). , 60 Pa · s.

また、ガラスの軟化点を(株)島津製作所製のDTG−60H型示差熱・熱重量同時測定装置を用いて、示差熱(DTA)曲線により求めたところ、450℃であった。   Moreover, it was 450 degreeC when the softening point of glass was calculated | required with the differential-heat (DTA) curve using the Shimadzu Corporation DTG-60H type | mold differential heat | fever simultaneous thermogravimetric measuring apparatus.

次に、調製したn型拡散層形成用組成物を、スクリーン印刷によって一辺が156mmの正方形のp型シリコン基板表面の、一辺が50mmの正方形の領域に塗布し、150℃のホットプレート上で5分間乾燥させ、n型拡散層形成用組成物層を形成した。続いて、500℃に設定した電気炉で5分間熱処理し、室温にまで冷却したのち、3時間大気下に放置した。次に、700℃に設定した後述する熱拡散用の別の電気炉で10分間加熱処理を行った。ここで一度電気炉内からシリコン基板をとりだし、シリコン基板上に存在するガラス粒子の状態を顕微鏡観察により調べた。その結果、シリコン基板表面のn型拡散層形成用組成物層を形成した領域は全て溶融したガラスに覆われており、露出した箇所は見られなかった。この状態を「良好」と判定した。   Next, the prepared composition for forming an n-type diffusion layer is applied by screen printing to a square p-type silicon substrate surface with a side of 156 mm and a square region with a side of 50 mm, and is applied on a hot plate at 150 ° C. The composition was dried for 5 minutes to form an n-type diffusion layer forming composition layer. Subsequently, it was heat-treated in an electric furnace set at 500 ° C. for 5 minutes, cooled to room temperature, and left in the atmosphere for 3 hours. Next, heat treatment was performed for 10 minutes in another electric furnace for heat diffusion described later set to 700 ° C. Here, the silicon substrate was once taken out from the electric furnace, and the state of the glass particles existing on the silicon substrate was examined by microscopic observation. As a result, the region where the composition layer for forming the n-type diffusion layer on the surface of the silicon substrate was entirely covered with molten glass, and no exposed portion was seen. This state was determined as “good”.

続いて、シリコン基板を再度950℃に設定した電気炉内に入れ、10分間拡散処理を行ってリンをシリコン基板内に拡散させた。拡散処理後、シリコン基板上に形成されたガラス層を除去するため、シリコン基板をフッ酸に5分間浸漬し、流水洗浄及び乾燥を行った。   Subsequently, the silicon substrate was again placed in an electric furnace set at 950 ° C., and diffusion treatment was performed for 10 minutes to diffuse phosphorus into the silicon substrate. After the diffusion treatment, in order to remove the glass layer formed on the silicon substrate, the silicon substrate was immersed in hydrofluoric acid for 5 minutes, washed with running water and dried.

n型拡散層形成用組成物を塗布した一辺が50mmの正方形の領域内のシート抵抗を、間隔が等しくなるように選択した9点の測定点で測定し、その平均値を求めた。測定点9点のシート抵抗値が全て平均値±2Ω/□の範囲内である場合は「良好」と判断し、測定点9点のシート抵抗値の少なくともいずれかが平均値±2Ω/□の範囲内にないと「不充分」と判断した。さらに、総合的な判定を○(ガラス粒子の溶融状態とシート抵抗のバラつき抑制がともに良好)又は×(ガラス粒子の溶融状態とシート抵抗のバラつき抑制の少なくとも一方の評価が良好でない)として行った。   The sheet resistance in a square region having a side of 50 mm to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was measured at nine measurement points selected so that the intervals were equal, and the average value was obtained. When all the sheet resistance values at the nine measurement points are within the range of the average value ± 2Ω / □, it is judged as “good”, and at least one of the sheet resistance values at the nine measurement points is the average value ± 2Ω / □. If it was not within the range, it was judged as “insufficient”. Furthermore, a comprehensive judgment was made as ○ (both the glass particle melting state and sheet resistance variation suppression were good) or x (at least one evaluation of the glass particle melting state and sheet resistance variation suppression was not good). .

その結果、シート抵抗の平均値は15Ω/□であり、P(リン)が拡散してn型拡散層が形成されていることが確認された。さらに、測定点9点のシート抵抗値が全て平均値±2Ω/□の範囲内であり、シート抵抗のバラつきが充分に抑制されていた。裏面のシート抵抗は測定上限以上で測定不能であり、n型拡散層は形成されていないことが確認された。なお、シート抵抗は、三菱化学(株)製のLoresta−EP MCP−T360型低抵抗率計を用いて四探針法により25℃で測定した。   As a result, it was confirmed that the average value of the sheet resistance was 15Ω / □, and P (phosphorus) diffused to form an n-type diffusion layer. Furthermore, the sheet resistance values at the nine measurement points were all within the range of the average value ± 2Ω / □, and variations in sheet resistance were sufficiently suppressed. The sheet resistance on the back surface was not measurable above the upper limit of measurement, and it was confirmed that no n-type diffusion layer was formed. The sheet resistance was measured at 25 ° C. by a four-probe method using a Loresta-EP MCP-T360 type low resistivity meter manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.

[実施例2〜7及び比較例1]
実施例1で使用したガラス粒子の組成(酸化物換算、単位:モル%)を表1に記載の組成に変更した以外は、実施例1と同様にしてシリコン基板にn型拡散層を形成し、ガラス粒子の溶融状態とシート抵抗のバラつき抑制を評価した。評価結果を表2にまとめる。
[Examples 2 to 7 and Comparative Example 1]
An n-type diffusion layer was formed on the silicon substrate in the same manner as in Example 1 except that the composition of the glass particles used in Example 1 (converted to oxide, unit: mol%) was changed to the composition shown in Table 1. The suppression of variation in the molten state of the glass particles and the sheet resistance was evaluated. The evaluation results are summarized in Table 2.

以上の結果に示されるように、ガラス粒子が特定元素を含まない比較例1は、ガラス粒子が特定元素を含まない実施例に比べてガラス粒子の溶融状態及びシート抵抗のバラつき抑制の評価が低かった。   As shown in the above results, Comparative Example 1 in which the glass particles do not contain the specific element has a lower evaluation of the suppression of variation in the glass particle melting state and the sheet resistance than the Example in which the glass particles do not contain the specific element. It was.

Claims (14)

ドナー元素とTe、Sn、Zn、V及びBiからなる群より選択される少なくとも1種を含むガラス粒子と、分散媒と、を含むn型拡散層形成組成物。   An n-type diffusion layer forming composition comprising a donor element, glass particles containing at least one selected from the group consisting of Te, Sn, Zn, V and Bi, and a dispersion medium. 前記Te、Sn、Zn、V及びBiからなる群より選択される少なくとも1種がTeを含む、請求項1に記載のn型拡散層形成組成物。   2. The n-type diffusion layer forming composition according to claim 1, wherein at least one selected from the group consisting of Te, Sn, Zn, V, and Bi contains Te. 前記ガラス粒子は、酸化物換算でのTeO、SnO、ZnO、V及びBiからなる群より選択される少なくとも1種の割合がガラス粒子全体の3モル%以上である、請求項1又は請求項2に記載のn型拡散層形成組成物。 The ratio of at least one selected from the group consisting of TeO 2 , SnO, ZnO, V 2 O 5 and Bi 2 O 3 in terms of oxide is 3 mol% or more of the entire glass particles, The n-type diffused layer formation composition of Claim 1 or Claim 2. 前記ガラス粒子はさらにCa及びMgからなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。   The n-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the glass particles further include at least one selected from the group consisting of Ca and Mg. 前記ガラス粒子はさらにSiを含む、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。   The n-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the glass particles further contain Si. さらにシラン化合物を含む、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。   Furthermore, the n type diffused layer formation composition of any one of Claims 1-5 containing a silane compound. 前記シラン化合物がN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシランを含む、請求項6に記載のn型拡散層形成組成物。   The n-type diffusion layer forming composition according to claim 6, wherein the silane compound includes N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane. 前記ガラス粒子は、体積平均粒子径が10μm以下である、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。   The n-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the glass particles have a volume average particle diameter of 10 µm or less. 前記ガラス粒子の含有率が1質量%〜30質量%である、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。   The n-type diffused layer formation composition of any one of Claims 1-8 whose content rate of the said glass particle is 1 mass%-30 mass%. 前記分散媒がテルピネオール及びブチルカルビトールアセテートからなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。   The n-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the dispersion medium contains at least one selected from the group consisting of terpineol and butyl carbitol acetate. 前記分散媒がエチルセルロースを含む、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。   The n-type diffusion layer forming composition according to claim 1, wherein the dispersion medium contains ethyl cellulose. 半導体基板上に、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物を付与する工程と、前記n型拡散層形成用組成物が付与された半導体基板に熱拡散処理を施して、n型拡散層を形成する工程と、を有するn型拡散層付き半導体基板の製造方法。   A step of applying the n-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 11 on a semiconductor substrate, and heat applied to the semiconductor substrate to which the n-type diffusion layer forming composition is applied. And a step of forming an n-type diffusion layer by performing a diffusion treatment, and a method of manufacturing a semiconductor substrate with an n-type diffusion layer. 半導体基板上に、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物を付与する工程と、前記n型拡散層形成用組成物が付与された半導体基板に熱拡散処理を施して、n型拡散層を形成する工程と、前記n型拡散層上に電極を形成する工程と、を有する太陽電池素子の製造方法。   A step of applying the n-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 11 on a semiconductor substrate, and heat applied to the semiconductor substrate to which the n-type diffusion layer forming composition is applied. A method for manufacturing a solar cell element, comprising: performing a diffusion treatment to form an n-type diffusion layer; and forming an electrode on the n-type diffusion layer. 請求項13に記載の製造方法によって得られる太陽電池素子。   A solar cell element obtained by the manufacturing method according to claim 13.
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