JP2017129480A - 検査方法および検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 検査精度を向上させることが可能な検査方法および検査装置を提供すること。【解決手段】本発明の検査方法は、反射防止膜5が形成された基板1の反射防止膜5に赤色の第1照明光を照射して、その反射光を受光素子12で受光する第1受光ステップと、反射防止膜5に緑色の第2照明光を照射して、その反射光を受光素子12で受光する第2受光ステップと、受光素子12で受光した結果に基づいて反射防止膜5の状態を判断する判断ステップとを備える。【選択図】 図1
Description
本発明は、反射防止膜の検査方法および検査装置に関する。
太陽電池素子の製造過程において、太陽電池基板上に形成された反射防止膜にピンホールが発生していないか検査する必要がある。基板上に形成された膜のピンホールを検査する手法が種々開発されている(例えば、特許文献1等)。
太陽電池モジュールの製造において基板上に形成される反射防止膜のピンホールの検査精度を向上させることが求められている。
そこで、本発明は、ピンホールの検査精度を向上させることが可能な検査方法および検査装置を提供することを1つの目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る検査方法は、反射防止膜が形成された基板の前記反射防止膜に赤色の第1照明光を照射して、その反射光を受光素子で受光する第1受光ステップと、前記反射防止膜に緑色の第2照明光を照射して、その反射光を前記受光素子で受光する第2受光ステップと、前記受光素子で受光した結果に基づいて前記反射防止膜の状態を判断する判断ステップとを備える。
また、本発明の一態様に係る検査装置は、反射防止膜が形成された基板の前記反射防止膜に向けて赤色の第1照明光を照射する第1発光素子と、前記反射防止膜に向けて緑色の第2照明光を照射する第2発光素子と、前記第1照明光の反射光を受光する第1受光素子と、前記第2照明光の反射光を受光する第2受光素子と、前記第1受光素子および前記第2受光素子で受光した結果に基づいて前記反射防止膜の状態を判断する判断部とを備える。
上記の太陽電池素子の反射防止膜の検査装置および検査方法によれば、精度よく反射防止膜のピンホールを検査できる。
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面は模式的に示したものである。
<検査装置>
以下に、本実施形態の反射防止膜の検査装置について、図1〜3を用いて説明する。
以下に、本実施形態の反射防止膜の検査装置について、図1〜3を用いて説明する。
図1に示すように、本実施形態の検査装置20は、反射防止膜5が形成された基板1の反射防止膜5に向けて赤色の第1照明光を照射する第1発光素子13aと、反射防止膜5に向けて緑色の第2照明光を照射する第2発光素子13bと、第1照明光の反射光を受光する第1受光素子(受光素子12)と、第2照明光の反射光を受光する第2受光素子(受光素子12)と、第1受光素子および第2受光素子で受光した結果に基づいて反射防止膜5の状態を判断する判断部14とを有する。
検査装置20は、基板1の第1面1a側に形成された反射防止膜5の状態を検査する装置である。また、検査装置20は、受光素子12、発光素子13および判断部14以外に基板搬送部11等を備えている。
以下に、検査装置20および反射防止膜5の状態を判断する基板1の構成要素について具体的に説明する。
図1に示すように、反射防止膜5の状態を判断する基板1は、第1面1a側に反射防止膜5が形成されており、第1面1a側を上面として基板搬送部11にて検査装置20内の受光素子12の直下に搬送される。
受光素子12は、反射防止膜5が形成された基板1に赤色の第1照明光を照射して、反射光を受光する第1受光素子と、反射防止膜5が形成された基板1に緑色の第2照明光を照射して、反射光を受光する第2受光素子を有する。図1では、第1受光素子と第2受光素子とが、同一の受光素子12から構成されているが、別々の受光素子12から構成されてもよい。また、図1では基板1と対向する位置に受光素子12の受光部が配置されているが、例えば偏光板や反射板等を用いることによって、受光素子12の受光部が基板1の第1面1aと直交する方向であってもよい。受光素子12(第1受光素子、第2受光素子)は、例えば、CCDカメラから構成されている。
発光素子13は、赤色の第1照明光を照射する第1発光素子13aと、緑色の第2照明光を照射する第2発光素子13bとを含む。図1に示すように発光素子13は、反射防止膜5が形成された基板1の第1面1a側に向けて第1照明光と第2照明光を照射する。図2に示すように、第1発光素子13aと第2発光素子13bは、基板搬送部11によって搬送された反射防止膜5が形成された基板1の周囲に配置されている。第1発光素子13aおよび第2発光素子13bは、基板1の周囲(少なくとも2方向)に配置されていることにより、特定方向からの照射による影等の発生を低減することができる。
また、第1発光素子13aと第2発光素子13bは、基板1の周囲において同じ割合で配置されている。同じ割合とは例えば同じ個数であることである。なお、第1発光素子13aおよび第2発光素子13bはそれぞれ必要な光量によって適宜個数を設定すればよい。本実施形態では、第1発光素子13aと第2発光素子13bは、基板1の周囲において交互に同じ個数が配置されている。これにより、反射防止膜5が形成された基板1は、赤色の第1照明光と緑色の第2照明光による反射光強度のムラを低減することができる。
また、図1では第1照明光および第2照明光を基板1に直接照射しているが、ドーム状の反射板等が第1発光素子13aおよび第2発光素子13bの周囲に配置され、第1照明光および第2照明光が反射板で反射されてから基板1に入射されてもよい。第1発光素子13aと第2発光素子13bは、例えば、特定波長の光を発光するLEDから構成されている。なお、第1発光素子13aと第2発光素子13bは、特定波長帯の光を発光するLEDに限定されず、例えば白色の発光源に対して特定波長帯の光を透過するフィルターを介して特定波長帯の光を基板1に入射させてもよい。
赤色の第1照明光は、ピーク波長が、例えば、600nm〜700nmのものを用いることができる。緑色の第2照明光は、ピーク波長が、例えば、500nm〜550nmのものを用いることができる
判断部14は、受光素子12が基板1および反射防止膜5からの反射光を受光して撮像した撮像画像15に基づいて、反射防止膜5の状態を判断する。図3に示す15aは明部であり、15bは暗部である。明部15aは、反射防止膜5にピンホール5aが存在する場合に、このピンホール5aが第1照明光および第2照明光の反射光を増加させることにより発生する。ピンホール5aは反射防止膜5を形成する工程において基板1上に異物が付着することにより発生することがある。一方、基板1上に反射防止膜5が形成されている箇所(ピンホール5aのない箇所)は、第1照明光および第2照明光が反射されにくくなるため暗部15bとなる。なお、判断部14は、例えば、プロセッサから構成されている。
基板搬送部11は、基板1を移動させる装置である。基板搬送部11は、前工程から基板1を検査装置に搬入し、反射防止膜5の状態の検査を行う。そして、基板搬送部11は、基板1を検査装置20に搬入するとともに検査に合格した基板1を後工程へ搬出する主搬送路(不図示)と、反射防止膜5の状態が不良と判断された基板1を排出する基板排出機構(不図示)を備えている。判断部14は、検査結果に応じて、基板1を主搬送路および基板排出機構のいずれに流すかを決定する。
基板搬送部11は、反射防止膜5が形成された基板1を検査装置20内に搬送する前に、反射防止膜5上の異物を除去する異物除去機構(不図示)を設けることが好ましい。異物除去機構は、例えば、反射防止膜5の表面に窒素ガスまたはドライエアー等を吹き付ける機構であってもよいし、反射防止膜5の表面付近を吸引する機構であってもよい。異物が付着していた場合、異物によって第1照明光および第2照明光が乱反射されるため、良品を不良品と誤検知する可能性がある。そのため、異物除去機構を有することにより、このような誤検知の発生を低減することができる。
<検査方法>
以下に、本実施形態の太陽電池の検査方法について、図1〜3を用いて説明する。
以下に、本実施形態の太陽電池の検査方法について、図1〜3を用いて説明する。
本実施形態の検査方法は、反射防止膜5が形成された基板1に赤色の第1照明光を照射して、その反射光を受光素子12で受光する第1受光ステップと、反射防止膜5に緑色の第2照明光を照射して、その反射光を受光素子12で受光する第2受光ステップと、受光素子12で受光した結果に基づいて反射防止膜5の状態を判断する判断ステップとを有する。
(第1受光ステップおよび第2受光ステップ)
反射防止膜5が形成された基板1は、基板搬送部11を構成する主搬送路によって検査装置20内の受光素子12と対向する位置に配置される。なお、反射防止膜5が形成された基板1が検査装置20内に搬送される前に異物除去工程(不図示)を設けることが好ましい。異物除去工程は、窒素ガスやドライエアー等を噴出あるいは吸引することによって、反射防止膜5上の異物を除去する工程である。この工程を行うことで、異物が付着したことにより良品を不良品と判断する誤検知を低減することができる。
反射防止膜5が形成された基板1は、基板搬送部11を構成する主搬送路によって検査装置20内の受光素子12と対向する位置に配置される。なお、反射防止膜5が形成された基板1が検査装置20内に搬送される前に異物除去工程(不図示)を設けることが好ましい。異物除去工程は、窒素ガスやドライエアー等を噴出あるいは吸引することによって、反射防止膜5上の異物を除去する工程である。この工程を行うことで、異物が付着したことにより良品を不良品と判断する誤検知を低減することができる。
次に、第1受光ステップにおいて、反射防止膜5が形成された基板1に赤色の第1照明光を照射する。照射された第1照明光の一部は、反射防止膜5あるいは基板1の表面で反射し、その反射光を第1受光素子(受光素子12)で受光する。
第2受光ステップにおいて、反射防止膜5が形成された基板1に緑色の第2照明光を照射する。照射された第2照明光の一部は、反射防止膜5あるいは基板1の表面で反射し、反射光を第2受光素子(受光素子12)で受光する。
次に、判断ステップにおいて、第1受光ステップおよび第2受光ステップで受光素子12が受光した結果に基づいて反射防止膜5の状態を判断する。第1受光ステップにおいて、赤色の第1照明光を照射された場合に、反射防止膜5が形成された領域はピンホール5aの領域と比較して受光素子12に入射する反射光の信号強度が弱くなる。そのため、受光素子12で受光した信号強度の差(撮像画像15のコントラスト)が大きくなるので反射防止膜5のピンホール5aを判断しやすくなる。
一方、赤色の第1照明光は、基板1の面方位の影響等により乱反射しやすい場合がある。例えば、基板1としてシリコン結晶からなる基板を用いた場合には、赤色の第1照明光が面方位の影響によって生じる乱反射の影響を受けやすくなる。またシリコン結晶からなる基板のなかでも多結晶基板を用いた場合には粒界による乱反射も起こり得る。そこで、第2受光ステップにおいて緑色の第2照射光を照射することにより、基板1の全面において第1照明光の照射によって生じる乱反射が原因で生じるコントラストを低下させることができる。
それにより、反射防止膜5が形成されている基板1の領域において、面方位の影響で生じる乱反射による撮像画像15の明部15aの発生が低減し、反射防止膜5の形成部がピンホール5aと判断される誤検知を低減することができる。また、ピンホール5aの位置では、第1照明光および第2照明光における両方の反射光を受光素子12が受光するため、確実にピンホール15aを認識することができる。
ここで、第1受光ステップで用いられる赤色の第1照明光の光源は、例えば、ピーク波長が600nm〜700nmのものを用いることができる。また、第2受光ステップで用いられる緑色の第2照明光の光源は、例えば、ピーク波長が500nm〜550nmのものを用いることができる。第1受光ステップおよび第2受光ステップは、第1照明光および第2照明光を同時に照射することにより、同時に行なってもよい。これにより、第1受光ステップと第2受光ステップをそれぞれ個別に行なう場合と比較して、検査時間を短縮することができる。
第1受光ステップにおける第1照明光の照射強度は、第2受光ステップにおける第2照明光の照射強度より高い照射強度であってもよい。この構成により、反射防止膜5が形成された領域における反射光の信号強度と、ピンホール5aが形成された領域における反射光の信号強度との差を大きくすることができ、受光素子12で受光した結果に基づいた撮像画像15の明部15aと暗部15bの信号強度差を大きくすることができる。その結果、図3に示すように反射防止膜5のピンホール5aを正確に検知しやすくすることができるため、ピンホール5aが形成された基板1の流出を低減することができる。
また、第1照明光の照射強度が第2照明光の照射強度より高い条件において、赤色の第1照明光と緑色の第2照明光の照射強度は、例えば、第1照明光が1.8×10−3〜2.8×10−3W/m2、第2照明光が0.3×10−3〜1.7×10−3W/m2となるように設定することができる。また、第1照明光と第2照明光の合計の照射強度が2.1×10−3W/m2〜4.5×10−3W/m2、より好ましくは2.5×10−3W/m2〜4.0×10−3W/m2であるとよい。第1照明光および第2照明光の照射強度が上記範囲内であれば、反射防止膜5が形成された領域における反射光の信号強度とピンホール5aが形成された領域における反射光の信号強度の差を大きくすることができ、受光素子12で受光した結果に基づいた撮像画像15の明部15aと暗部15bの信号強度差を大きくすることができる。その結果、図3に示すように反射防止膜5のピンホール5aを正確に検知しやすくすることができるため、ピンホール5aが形成された基板1の流出を低減することができる。
また、第2受光ステップで用いられる第2照明光の半値幅は、第1受光ステップで用いられる第1照明光の半値幅より狭く設定してもよい。第2照明光の半値幅を狭くすることにより、緑色の第2照明光に含まれる青色の波長域の照射強度が低減される。青色光を反射防止膜5に照射した場合、反射防止膜5が形成された領域であっても、赤色または緑色の光と比較して反射光の信号強度は強く、さらに結晶粒の面方位の影響により乱反射しやすい。そのため、上記条件の照明光を用いることによって、撮像画像15におけるピンホール5a以外の明部15aの発生を低減することができる。
また、第1受光ステップおよび第2受光ステップにおいて、第1照明光および第2照明光に含まれる青色光および赤外光の照射強度は、第1照明光および第2照明光のピーク波長における照射強度の5%以下に設定することができる。青色光および赤外光の照射強度が上記範囲内であれば、結晶粒の面方位の影響による乱反射による誤検知を低減しやすい。第1照明光および第2照明光の照射強度は、基板搬送部11上に照度計の受光部を設置して赤色の第1照明光および緑色の第2照明光をそれぞれ照射することにより測定してもよいし、第1発光素子13aおよび第2発光素子13bに用いるLEDのIV特性と印加電圧等から算出してもよい。
(判断ステップ)
判断ステップは、第1受光ステップで第1受光素子が受光した結果に、第2受光ステップで第2受光素子が受光した結果を重ね合わせた結果に基づいて判断する。図3に示すように、重ね合わせた結果に基づいた撮像画像15は、反射光の強度が強くなるピンホール5aの領域(反射防止膜5が形成されていない領域)が明部15a、反射光の強度が弱くなる反射防止膜5が形成されている領域を暗部15bと認識して、反射防止膜5の状態の判定を行なうことができる。
判断ステップは、第1受光ステップで第1受光素子が受光した結果に、第2受光ステップで第2受光素子が受光した結果を重ね合わせた結果に基づいて判断する。図3に示すように、重ね合わせた結果に基づいた撮像画像15は、反射光の強度が強くなるピンホール5aの領域(反射防止膜5が形成されていない領域)が明部15a、反射光の強度が弱くなる反射防止膜5が形成されている領域を暗部15bと認識して、反射防止膜5の状態の判定を行なうことができる。
反射防止膜5の状態の判断は、反射防止膜5に形成された最大となる1箇所のピンホール5aの面積、反射防止膜5が形成された領域中のピンホール5aの発生箇所の合計数または1枚の反射防止膜5のピンホール5aの累計面積等を基準として行なわれる。これらの基準を用いて判断することにより、電極形成後に外観不良につながる基板1を太陽電池素子10の製造工程から除去することができる。これらの基準は適宜変更することができる。判断ステップが終了した後、良品と判断された基板は基板搬送部11によって次工程に搬送される。また、不良品と判断された基板1は、基板排出機構によって検査装置20から排出される。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来る。緑色の第2照明光を照射する第2受光ステップを行なってから赤色の第1照明光を照射する第1受光ステップを行なってもよい。第1受光素子および第2受光素子で受光した結果に基づいて撮像画像15を出力する際に、反射光の信号強度の閾値を設定して閾値以下の場合を暗部15b、閾値以上の場合を明部15aとなるように設定してもよい。緑色の第2照明光の照射強度のほうが赤色の第2照明光の照射強度より強くてもよい。
また、本実施形態における反射防止膜5の状態を判断する検査工程の前または後に、反射防止膜5の色調を検査する工程があってもよい。さらに、反射防止膜5の色調を検査する工程も、反射防止膜5の状態を判断する工程と同様に、不良品と判断された基板1は基板排出機構から排出されてもよい。
<太陽電池素子>
本実施形態に係る太陽電池素子10を図5〜7に示す。
本実施形態に係る太陽電池素子10を図5〜7に示す。
太陽電池素子10は、図7に示すように、主に光が入射する受光面である第1面10aと、この第1面10aの反対側に位置する一方の面(裏面)である第2面10bと、側面10cとを有する。太陽電池素子10は、基板1としてシリコン基板を備えている。基板1も第1面1aと、この第1面1aの反対側に位置する第2面1bと、側面1cとを有する。基板1は、一導電型(例えばp型)半導体領域である第1半導体層2と、第1半導体層2における第1面1a側に設けられた逆導電型(例えばn型)半導体領域である第2半導体層3とを有する。さらに、太陽電池素子10は、第3半導体層4、反射防止膜5、第1電極6、第2電極7、第3電極8を備えている。
基板1は、例えば単結晶シリコンまたは多結晶シリコン基板である。基板1は、第1半導体層2と、第1半導体層2の第1面1a側に設けられた第2半導体層3とを備えている。なお、半導体基板は、上述したような第1半導体層2および第2半導体層3を有する半導体基板であれば、シリコン以外の材料を用いてもよい。
以下、第1半導体層2としてp型半導体を用いる例について説明する。第1半導体層2としてp型半導体を用いる場合には、基板1としてp型シリコン基板を用いる。基板1は、多結晶または単結晶の基板を用い、例えば厚さが250μm以下の基板、さらには150μm以下の薄い基板を用いることができる。基板1の形状は、特に限定されるものではないが、平面視で略四角形状であれば、太陽電池素子10から太陽電池モジュールを製造する際に、素子間の隙間を小さくすることができるので都合がよい。
第2半導体層3は第1半導体層2に積層されている。第2半導体層3は、第1半導体層2に対して逆の導電型(本実施形態の場合はn型)を有し、第1半導体層2における第1面1a側に設けられている。これによって、基板1は、第1半導体層2と第2半導体層3との界面にpn接合部を有している。
図7に示すように、基板1の第1面1a側に、照射された光の反射率を低減するための微細な凹凸構造(テクスチャ)を設けてもよい。テクスチャの凸部の高さは0.1〜10μm程度であり、隣り合う凸部の頂間の長さは0.1〜20μm程度である。テクスチャは、例えば、凹部が略球面状であってもよいし、凸部がピラミッド形状であってもよい。
反射防止膜5は、太陽電池素子10の第1面10aに照射された光の反射率を低減する機能を有する。反射防止膜5は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウムまたは窒化シリコン層等からなる。反射防止膜5の屈折率および厚みは、太陽光のうち、基板1に吸収されて発電に寄与し得る波長範囲の光に対して、低反射条件を実現できる屈折率および厚みを適宜採用すればよい。例えば、反射防止膜5の屈折率は1.8〜2.5程度とし、厚みは20〜120nm程度とすることができる。
第3半導体層4は、基板1の第2面1b側に配置されており、第1半導体層2と同一の導電型(本実施形態ではp型)であればよい。そして、第3半導体層4が含有するドーパントの濃度は、第1半導体層2が含有するドーパントの濃度よりも高い。すなわち、第3半導体層4中には、第1半導体層2において一導電型にするためにドープされるドーパント元素の濃度よりも高い濃度でドーパント元素が存在する。
第1電極6は、図5および図7に示すように、基板1の第1面1a側に設けられた電極である。また、第1電極6は、図5に示すように、出力取出電極6aと、複数の線状の集電電極6bとを有する。出力取出電極6aは、発電によって得られた電気を外部に取り出すための電極であり、短手方向の長さ(以下、幅という)は、例えば1.3〜2.5mm程度である。出力取出電極6aの少なくとも一部は、集電電極6bと交差して電気的に接続されている。第1電極6は、例えば、銀を主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成できる。
第2電極7および第3電極8は、図6および図7に示すように、基板1の第2面1b側に設けられている。第2電極7は太陽電池素子10による発電によって得られた電気を外部に取り出すための電極である。
第3電極8は、図6および図7に示すように、基板1の第2面1b側において、基板1で発電された電気を集めるための電極であり、第2電極7と電気的に接続するように設けられている。第2電極7の少なくとも一部が第3電極8に接続していればよい。
本発明では基板1の第1面1a側に反射防止膜5が形成されているので、太陽電池素子10は、例えば、PERC(Passivated Emitter Rear Cell)、PERL(Passivated Emitter Rear Locally diffused)、MWT(Metal Wrap Through)、IBC(Interdigitated Back Contact)等の構造であってもよい。
<太陽電池素子の製造方法>
次に、太陽電池素子10の製造方法の各工程について、図8を用いて詳細に説明する。
次に、太陽電池素子10の製造方法の各工程について、図8を用いて詳細に説明する。
まず、図8(a)に示すように基板1を用意する。基板1は、例えば、既存のCZ法または鋳造法などによって形成される。なお、以下では、基板1として、p型多結晶シリコン基板を用いた例について説明する。
まず、例えば鋳造法によって多結晶シリコンのインゴットを作製する。次いで、そのインゴットを、例えば250μm以下の厚みにスライスして基板1を作製する。その後、基板1の切断面の機械的ダメージ層および汚染層を除去するために、基板1の表面をNaOH、KOH、フッ酸またはフッ硝酸などの水溶液でごく微量エッチングしてもよい。
次に、図8(b)に示すように、基板1の第1面1aにテクスチャを形成する。テクスチャの形成方法としては、NaOH等のアルカリ溶液もしくはフッ硝酸等の酸溶液を使用したウエットエッチング方法、またはRIE(Reactive Ion Etching)法等を使用したドライエッチング方法を用いることができる。
次に、図8(c)に示すように、上記工程によって形成されたテクスチャを有する基板1の第1面1aに対して、n型半導体領域である第2半導体層3を形成する工程を行なう。具体的には、テクスチャを有する基板1における第1面1a側の表層にn型の第2半導体層3を形成する。
このような第2半導体層3は、ペースト状にしたP2O5を基板1の表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状にしたPOCl3(オキシ塩化リン)を拡散源とした気相熱拡散法などを用いて形成する。第2半導体層3は0.1〜2μm程度の深さ、40〜200Ω/□程度のシート抵抗値を有するように形成される。
次に、上記第2半導体層3の形成工程において、第2面1b側にも第2半導体層3が形成された場合には、第2面1b側に形成された第2半導体層3のみをエッチングして除去する。これにより、第2面1b側にp型の導電型領域を露出させる。例えば、フッ硝酸溶液に基板1における第2面1b側のみを浸して第2面1b側に形成された第2半導体層3を除去する。その後、第2半導体層3を形成する際に基板1の第1面1a側に付着した燐ガラスをエッチングして除去する。
上記第2半導体層3の形成工程において、予め第2面1b側に拡散マスクを形成しておき、気相熱拡散法等によって第2半導体層3を形成し、続いて拡散マスクを除去してもよい。このようなプロセスによっても、同様の構造を形成することが可能である。その場合、上記した第2面1b側に第2半導体層3は形成されないため、第2面1b側の第2半導体層3を除去する工程が不要となる。
以上により、第1面1a側にn型半導体層である第2半導体層3が配置され、且つ、表面にテクスチャが形成された、第1半導体層2を含む多結晶の基板1を準備できる。次に、図8(d)に示すように、第2半導体層3の第1面1aとの上に、窒化シリコン膜からなる反射防止膜5を形成する。
反射防止膜5は、例えば、PECVD法またはスパッタリング法を用いて形成する。PECVD法を用いる場合であれば、事前に基板1を成膜中の温度よりも高い温度で加熱しておく。その後、加熱した基板1にシラン(SiH4)とアンモニア(NH3)との混合ガスを窒素(N2)で希釈し、反応圧力を50〜200Paにしてグロー放電分解でプラズマ化させて堆積させて反射防止膜5を形成する。このときの成膜温度は、350〜650℃程度とし、事前加熱する温度を成膜温度よりも50℃程度高くする。また、グロー放電に必要な高周波電源の周波数としては10〜500kHzの周波数を使用する。
また、ガス流量は反応室の大きさ等によって適宜決定されるが、例えばガスの流量としては、150〜6000ml/分(sccm)の範囲とすることが望ましく、シランの流量Aとアンモニアの流量Bとの流量比B/Aは0.5〜15であればよい。
次に、上述した反射防止膜5の検査方法を用いて、ピンホール5aが形成された基板1が検査基準に適合しない場合はその基板1を除去する。以下、検査基準に適合した基板1のみを用いている。
次に、図8(e)に示すように、第1電極6、第2電極7および第3電極8を以下のようにして形成する。
第1電極6は、例えば、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する金属ペースト(第1金属ペースト)を用いて作製する。まず、この第1金属ペーストを、基板1の第1面1aに塗布する。その後、焼成炉内にて最高温度が600〜850℃、加熱時間が数十秒〜数十分程度の条件で、第1金属ペーストを焼成することによって第1電極6を形成する。この塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。
第2電極7は、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリット等を含有する金属ペースト(第2金属ペースト)を用いて作製する。第2金属ペーストの基板1への塗布法としては、例えば、スクリーン印刷法などを用いることができる。この塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させてもよい。その後、焼成炉内にて最高温度が600〜850℃、加熱時間が数十秒〜数十分間程度の条件で、第2金属ペーストを焼成することによって、第2電極7が基板1の第2面1b側に形成される。
第3電極8は、主成分としてアルミニウムを含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する金属ペースト(第3金属ペースト)を用いて作製する。この第3金属ペーストを、予め塗布された第2金属ペーストの一部に接触するように、基板1の第2面1b上に塗布する。このとき、第2電極7が形成される部位の一部を除いて、第2面1bのほぼ全面に塗布してもよい。この塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。この塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させてもよい。第3金属ペーストを、焼成炉内にて最高温度が600〜850℃、加熱時間が数十秒〜数十分間程度の条件で焼成することによって、第3電極8が基板1の第2面1b側に形成される。その後、この焼成することによって、第3電極8の形成に伴い、第3半導体層4も形成される。
以上の工程によって、太陽電池素子10を作製することができる。なお、基板1の第1面1a側または第2面1b側に酸化アルミニウム等からなるパッシベーション層が形成された構造であってもよい。
<太陽電池素子>
以下に、本実施例の太陽電池素子の製造方法について説明する。
以下に、本実施例の太陽電池素子の製造方法について説明する。
まず、p型の第1半導体層2を有する基板1として、平面視して正方形の一辺が約156mm、厚さが約200μmの多結晶シリコン基板を用意した。この基板1をNaOH水溶液でエッチングして表面のダメージ層を除去した。その後、基板1の洗浄を行なった。そして、基板1の第1面1a側にRIE法を用いてテクスチャを形成した。
次に、基板1に、オキシ塩化リン(POCl3)を拡散源とした気相熱拡散法によって、リンを拡散させた。これにより、シート抵抗が90Ω/□程度となるn型の第2半導体領域3を形成した。なお、基板1の側面1cおよび第1面1a側にも第2半導体層3が形成されたが、この第2半導体層3は、フッ硝酸溶液で除去した。その後、基板1に残留した燐ガラスをフッ酸溶液で除去した。
次に、第1面1a側にPECVD法によって窒化シリコン膜からなる反射防止膜5を形成した。
そして、第1面1a側には銀ペーストを第1電極6のパターンに塗布し、第2面1b側には銀ペーストを第2電極7のパターンに塗布した。また、第2面1b側に、アルミニウムペーストを第3電極8のパターンに塗布した。そして、これらの導電性ペーストを焼成することによって、第3半導体領域4、第1電極6、第2電極7および第3電極8を形成して、太陽電池素子10を作製した。
<検査方法>
上記工程において、第1面1a側にPECVD法を用いて窒化シリコン膜からなる反射防止膜5を形成した基板1の表面を窒素ガスで噴出した後に、基板搬送部11を用いて基板1を検査装置20内に配置した。
上記工程において、第1面1a側にPECVD法を用いて窒化シリコン膜からなる反射防止膜5を形成した基板1の表面を窒素ガスで噴出した後に、基板搬送部11を用いて基板1を検査装置20内に配置した。
<実施例>
表1に示す条件の照射強度で赤色の第1照明光および緑色の第2照明光を照射し、各条件にて反射防止膜5にピンホール5aが形成されている基板1の検査を行なった。
表1に示す条件の照射強度で赤色の第1照明光および緑色の第2照明光を照射し、各条件にて反射防止膜5にピンホール5aが形成されている基板1の検査を行なった。
<比較例>
表1に示すように、比較例1および比較例2は赤色の第1照明光のみで照射強度を2.4×10−3W/m2、3.0×10−3W/m2、比較例3および比較例4は緑色の第2照明光のみで照射強度を2.5×10−3W/m2、3.0×10−3W/m2でそれぞれ照射して反射防止膜5の状態を判断した。
表1に示すように、比較例1および比較例2は赤色の第1照明光のみで照射強度を2.4×10−3W/m2、3.0×10−3W/m2、比較例3および比較例4は緑色の第2照明光のみで照射強度を2.5×10−3W/m2、3.0×10−3W/m2でそれぞれ照射して反射防止膜5の状態を判断した。
赤色の第1照明光および緑色の第2照明光にて照射して、各条件で基板1の反射防止膜5の状態を検査した時に、受光素子12で受光した結果に基づいた撮像画像15より、ピンホール5aを認識できており、目視検査で確認した場合と比較してピンホール5aの実際の面積との差異がなく、反射防止膜5が形成された領域で明部15aがみられなかった場合を(◎)とする。また、ピンホール5aを認識できており反射防止膜5が形成された領域で明部15aがみられなかったが、目視検査で確認した場合と比較してピンホール5aの実際の面積より広く、あるいは狭く検知した場合を(○)とする。さらに、ピンホール5aを認識できたがピンホール5a以外の明部15aも見られた、またはピンホール5aを検知できなかった場合を(×)として評価した。
表1から分かるように、実施例1〜5の条件は、いずれの条件においてもピンホール5aを正確に検知することができた。それに対して、比較例1〜4の条件は、いずれの条件においても×の判定であった。また、赤色の第1照明光のみの比較例1および比較例2において、図4(a)に示す反射防止膜5が形成された基板1を検査した結果、図4(b)に示すようにピンホール5aが形成されている領域以外で明部15aが確認された。また、比較例3および比較例4の条件ではピンホール5aを検知できなかった。
また、赤色の第1照明光の照射強度が緑色の第2照明光の照射強度より強い実施例1〜3は◎の判定であった。また、第1照明光の照射強度が緑色の第2照明光の照射強度より弱い実施例4および実施例5は○の判定であった。また、◎の判定の条件の実施例1〜3において、図3(a)に示す反射防止膜5が形成された基板1を検査した結果、図3(b)に示すように反射防止膜5のピンホール5aを正確に検知することができた。
また、第1受光ステップと第2受光ステップを同時に行なった場合、第2受光ステップを先に行なった場合でも同様の結果であった。
1 : 基板
1a : 第1面
1b : 第2面
2 : 第1半導体層
3 : 第2半導体層
4 : 第3半導体層
5 : 反射防止膜
5a : ピンホール
6 : 第1電極
6a : 出力取出電極
6b : 集電電極
6c : 補助電極
7 : 第2電極
8 : 第3電極
10 : 太陽電池素子
11 : 基板搬送部
12 : 受光素子
13 : 発光素子
13a: 第1発光素子
13b: 第2発光素子
14 : 判断部
15 : 撮像画像
15a: 明部
15b: 暗部
20 : 検査装置
1a : 第1面
1b : 第2面
2 : 第1半導体層
3 : 第2半導体層
4 : 第3半導体層
5 : 反射防止膜
5a : ピンホール
6 : 第1電極
6a : 出力取出電極
6b : 集電電極
6c : 補助電極
7 : 第2電極
8 : 第3電極
10 : 太陽電池素子
11 : 基板搬送部
12 : 受光素子
13 : 発光素子
13a: 第1発光素子
13b: 第2発光素子
14 : 判断部
15 : 撮像画像
15a: 明部
15b: 暗部
20 : 検査装置
Claims (9)
- 反射防止膜が形成された基板の前記反射防止膜に赤色の第1照明光を照射して、その反射光を受光素子で受光する第1受光ステップと、
前記反射防止膜に緑色の第2照明光を照射して、その反射光を前記受光素子で受光する第2受光ステップと、
前記受光素子で受光した結果に基づいて前記反射防止膜の状態を判断する判断ステップとを備える検査方法。 - 前記第1受光ステップおよび前記第2受光ステップにおいて、基板として結晶シリコン基板を用いる請求項1に記載の検査方法。
- 前記第1受光ステップおよび前記第2受光ステップを同時に行なう請求項1または2に記載の検査方法。
- 前記第1受光ステップは、前記第2照明光の照射強度よりも高い照射強度の前記第1照明光を照射する請求項1〜3のいずれか1項に記載の検査方法。
- 前記第2受光ステップは、前記第1照明光の半値幅よりも狭い半値幅の前記第2照明光を照射する請求項1〜4のいずれか1項に記載の検査方法。
- 前記第1受光ステップは、1.8×10−3〜2.8×10−3W/m2の照射強度の前記第1照明光を照射するとともに、
前記第2受光ステップは、0.3×10−3〜1.7×10−3W/m2の照射強度の前記第2照明光を照射する請求項1〜5のいずれか1項に記載の検査方法 - 前記判断ステップは、前記第1受光ステップで受光した結果に、前記第2受光ステップで受光した結果を重ね合わせた結果に基づいて判断を行なう請求項1〜6のいずれか1項に記載の検査方法。
- 前記第1照明光および前記第2照明光に含まれる青色光または赤外光の強度は、前記第1照明光および前記第2照明光のピーク波長における照射強度の5%以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載の検査方法。
- 反射防止膜が形成された基板の前記反射防止膜に向けて赤色の第1照明光を照射する第1発光素子と、
前記反射防止膜に向けて緑色の第2照明光を照射する第2発光素子と、
前記第1照明光の反射光を受光する第1受光素子と、
前記第2照明光の反射光を受光する第2受光素子と、
前記第1受光素子および前記第2受光素子で受光した結果に基づいて前記反射防止膜の状態を判断する判断部とを備える検査装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016009552A JP2017129480A (ja) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | 検査方法および検査装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020241598A1 (ja) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | 京セラ株式会社 | スペクトル決定装置、スペクトル決定方法、スペクトル決定プログラム、照明システム、照明装置及び検査装置 |
-
2016
- 2016-01-21 JP JP2016009552A patent/JP2017129480A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020241598A1 (ja) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | 京セラ株式会社 | スペクトル決定装置、スペクトル決定方法、スペクトル決定プログラム、照明システム、照明装置及び検査装置 |
JPWO2020241598A1 (ja) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | ||
JP7317957B2 (ja) | 2019-05-28 | 2023-07-31 | 京セラ株式会社 | スペクトル決定装置、スペクトル決定方法、スペクトル決定プログラム、照明システム、照明装置及び検査装置 |
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