JP2017228661A - Method for manufacturing hbc type crystal-based solar cell and hbc type crystal-based solar cell - Google Patents

Method for manufacturing hbc type crystal-based solar cell and hbc type crystal-based solar cell Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an HBC (hetero type back-contact) crystal-based solar cell, by which the manufacturing process can be simplified and an electrode having a sharp contour in a plan view can be stably obtained.SOLUTION: The method includes, successively in the following order: a step of using a substrate made of a crystalline silicon having a first conductivity type and forming i-type amorphous Si layers α, β respectively covering one surface and the other surface of the substrate; a step of forming a photoresist in a region of an outer surface of the β layer, the region where impurities are not introduced in a subsequent step; a step of forming a portion A having the same conductivity type as the first conductivity type and a portion B having a conductivity type different from the first conductivity type, at the positions spaced from each other by the photoresist, by an ion implantation process using the mask in such a manner that the portions are included in the β layer while the portions are partially exposed on the outer surface of the β layer; a step of subjecting the substrate to annealing; a step of forming a conductive member to cover the portions A, B and the photoresist; and a step of removing the photoresist covered with the conductive member.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、製造工程の簡素化が図れるとともに、平面視においてシャープな輪郭を有するイオン注入領域や電極形状が安定して得られる、HBC型結晶系太陽電池の製造方法、及びHBC型結晶系太陽電池に関する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a method for manufacturing an HBC type crystalline solar cell and an HBC type crystalline solar cell in which the manufacturing process can be simplified and an ion implantation region and electrode shape having a sharp outline in a plan view can be stably obtained. It relates to batteries.

従来、結晶系シリコンを基板とする太陽電池(以下、結晶系太陽電池とも呼ぶ)において、バックコンタクト型の太陽電池は、高い発電効率が得られることが公知である。その中でも、ヘテロタイプのバックコンタクト型(HBC型)結晶系太陽電池は、世界最高の発電効率が確認され、多方面から注目されている。   Conventionally, it is known that a solar cell using a crystalline silicon substrate (hereinafter also referred to as a crystalline solar cell) can obtain high power generation efficiency in a back contact solar cell. Among them, hetero-type back contact type (HBC type) crystalline solar cells have been attracting attention from various fields because the world's highest power generation efficiency has been confirmed.

このようなHBC型結晶系太陽電池は、シリコン基板の裏面(光入射面の反対側に位置する面)に、i型アモルファスSi層を介して、n型アモルファスSi層からなる部位とp型アモルファスSi層からなる部位が各々局在して配され、かつ、互い離間して構成されている。このような構成とするため、HBC型結晶系太陽電池は、図25に示すような工程を経て製造されること知られている(たとえば、特許文献1の従来技術など)。   Such an HBC type crystalline solar cell has an n-type amorphous Si layer and a p-type amorphous layer on the back surface of the silicon substrate (the surface located on the opposite side of the light incident surface) via an i-type amorphous Si layer. The portions made of the Si layer are arranged locally and are separated from each other. In order to achieve such a configuration, it is known that an HBC type crystal solar cell is manufactured through a process as shown in FIG. 25 (for example, the prior art of Patent Document 1).

図25は、従来のHBC型結晶系太陽電池に係る製造方法の一例を示す模式的な断面図である。すなわち、
図25(a)は、シリコン1001の片面に対する、i型アモルファスSi層1002とn型アモルファスSi層1003の成膜。
図25(b)は、n型アモルファスSi層1003上に、所望のパターンを有するフォトレジスト1004の形成。
図25(c)は、フォトレジスト1004を用い、i型アモルファスSi層1002とn型アモルファスSi層1003をエッチング。
図25(d)は、エッチング後に、フォトレジスト1004を剥離。
図25(e)は、エッチストッパー層1005の形成。エッチストッパー層1005をマスクして、n型アモルファスSi層が形成されていない離間部のエッチストッパー層1005をエッチング。さらにその上に、全域に亘って、i型アモルファスSi層1006とp型アモルファスSi層1007の成膜。
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing method according to a conventional HBC crystal solar cell. That is,
FIG. 25A shows the formation of an i-type amorphous Si layer 1002 and an n-type amorphous Si layer 1003 on one surface of silicon 1001.
FIG. 25B shows the formation of a photoresist 1004 having a desired pattern on the n-type amorphous Si layer 1003.
In FIG. 25C, the i-type amorphous Si layer 1002 and the n-type amorphous Si layer 1003 are etched using a photoresist 1004.
In FIG. 25D, the photoresist 1004 is removed after etching.
FIG. 25E shows the formation of the etch stopper layer 1005. The etch stopper layer 1005 is masked, and the etch stopper layer 1005 in the separated portion where the n-type amorphous Si layer is not formed is etched. Furthermore, an i-type amorphous Si layer 1006 and a p-type amorphous Si layer 1007 are formed over the entire region.

図25(f)は、離間部にフォトレジスト1008を形成。
図25(g)は、フォトレジスト1008を用いて、i型アモルファスSi層1006とp型アモルファスSi層1007をエッチング。
図25(h)は、エッチング後に、フォトレジスト1008を剥離。
図25(i)は、エッチストッパー層1005を剥離。
図25(j)は、i型アモルファスSi層1002どうしの離間部およびn型アモルファスSi層1003とp型アモルファスSi層1007の離間部に、i型アモルファスSi層1009を成膜。
In FIG. 25 (f), a photoresist 1008 is formed in the separated portion.
In FIG. 25G, the i-type amorphous Si layer 1006 and the p-type amorphous Si layer 1007 are etched using a photoresist 1008.
In FIG. 25H, the photoresist 1008 is removed after etching.
In FIG. 25I, the etch stopper layer 1005 is peeled off.
In FIG. 25 (j), an i-type amorphous Si layer 1009 is formed in a separation portion between i-type amorphous Si layers 1002 and a separation portion between n-type amorphous Si layer 1003 and p-type amorphous Si layer 1007.

つまり、従来のHBC型結晶系太陽電池の製造方法においては、上述した多数の工程[図25]を経ることによって初めて、n型アモルファスSi層1003とp型アモルファスSi層1007からなる特定のパターン領域を作製することができ、そのためには、フォトリソやエッチング等の手法を何度も行わざるを得なかった。しかしながら、このような手法でパターニングを行うと、図25に示すように工程数が増え、製造ラインのコストアップに繋がり、ひいては、太陽電池の低コスト化は困難な状況にあった。   In other words, in the conventional method for manufacturing an HBC type crystalline solar cell, a specific pattern region consisting of the n-type amorphous Si layer 1003 and the p-type amorphous Si layer 1007 is not obtained until the above-mentioned numerous steps [FIG. 25]. For this purpose, a technique such as photolithography or etching must be performed many times. However, when patterning is performed by such a method, the number of processes increases as shown in FIG. 25, leading to an increase in the cost of the production line, and it is difficult to reduce the cost of the solar cell.

特開2012−243797号公報JP 2012-243797 A

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、製造する際の工程数を大幅に削減することが可能であるとともに、平面視においてシャープな輪郭を有するイオン注入領域や電極形状が安定して得られる、HBC型結晶系太陽電池の製造方法、及びHBC型結晶系太陽電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can greatly reduce the number of steps in manufacturing, and can stabilize an ion implantation region and electrode shape having a sharp outline in plan view. It is an object of the present invention to provide a method for producing an HBC crystal solar cell and an HBC crystal solar cell obtained by the above method.

本発明の請求項1に記載のHBC型結晶系太陽電池の製造方法は、第一導電型の結晶系シリコンからなる基板を用い、前記基板に対して光が入射する一面を覆うi型のアモルファスSi層αと該一面とは反対側に位置する他面を覆うi型のアモルファスSi層βとを、個別にあるいは同時に形成する工程と、後段の工程において、前記アモルファスSi層βの外面のうち、不純物を導入しない領域を覆うように、フォトレジストを形成する工程と、前記アモルファスSi層βに内在され、かつ、該アモルファスSi層βの外面側に一部が露呈されるように、マスクを利用したイオン注入法により、前記第一導電型と同じ導電型の部位Aおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Bを、前記フォトレジストにより(前記フォトレジストが存在するため)互いに離間した位置に形成する工程と、前記イオン注入後の前記アモルファスSi層βに対して、アニール処理をする工程と、前記アモルファスSi層βの外面側に位置する、前記部位A、前記部位B、及び前記フォトレジストを覆うように、導電性の部材を形成する工程と、前記導電性の部材によって被覆されたフォトレジストを除去する工程と、を順に備えることを特徴とする。   The method for manufacturing an HBC type crystalline solar cell according to claim 1 of the present invention uses a substrate made of crystalline silicon of the first conductivity type, and an i-type amorphous covering one surface on which light is incident on the substrate. In the step of forming the Si layer α and the i-type amorphous Si layer β covering the other side opposite to the one surface individually or simultaneously, and in the subsequent step, of the outer surface of the amorphous Si layer β A step of forming a photoresist so as to cover a region where impurities are not introduced, and a mask so as to be exposed in the amorphous Si layer β and partially exposed to the outer surface side of the amorphous Si layer β. By using the ion implantation method, the portion A having the same conductivity type as the first conductivity type and the portion B having a conductivity type different from the first conductivity type are formed by the photoresist (the photoresist exists). The step of forming at positions separated from each other, the step of annealing the amorphous Si layer β after the ion implantation, and the portion A, which is located on the outer surface side of the amorphous Si layer β, A step of forming a conductive member so as to cover the part B and the photoresist, and a step of removing the photoresist covered with the conductive member are provided in order.

本発明の請求項2に記載のHBC型結晶系太陽電池の製造方法は、請求項1において、前記マスクの開口部を通してイオン注入される部位Aあるいは部位Bを平面視した場合、該部位Aあるいは該部位Bの外形を規定する前記フォトレジストの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる、ことを特徴とする。   The method of manufacturing an HBC type crystalline solar cell according to claim 2 of the present invention is the method of manufacturing the HBC type crystalline solar cell according to claim 1, when the part A or part B into which ions are implanted through the opening of the mask is viewed in plan view. A mask having a shape of an opening so that a portion of the photoresist defining the outer shape of the portion B can be seen is used.

本発明の請求項3に記載のHBC型結晶系太陽電池の製造方法は、請求項1又は2において、前記フォトレジストを形成する工程の前に、前記i型のアモルファスSi層αを覆うように、n型のアモルファスSi層を形成する工程と、前記n型のアモルファスSi層を覆うように、SiN層を形成する工程、を順に備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an HBC type crystalline solar cell, wherein the first step is to cover the i-type amorphous Si layer α before the step of forming the photoresist. A step of forming an n-type amorphous Si layer, and a step of forming a SiN layer so as to cover the n-type amorphous Si layer.

本発明の請求項4に記載のHBC型結晶系太陽電池の製造方法は、請求項1又は2において、前記フォトレジストを形成する工程の前に、前記i型のアモルファスSi層αを覆うように、n型のアモルファスSi層を形成する工程を、前記導電性の部材を形成する工程の後に、前記n型のアモルファスSi層を覆うように、SiN層を形成する工程を、各々の備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an HBC type crystalline solar cell according to the first or second aspect, wherein the i-type amorphous Si layer α is covered before the step of forming the photoresist. The step of forming the n-type amorphous Si layer includes the step of forming the SiN layer so as to cover the n-type amorphous Si layer after the step of forming the conductive member. Features.

本発明の請求項5に記載のHBC型結晶系太陽電池の製造方法は、請求項1又は2において、前記導電性の部材を形成する工程の後に、前記i型のアモルファスSi層αを覆うように、SiN層を形成する工程、を備えることを特徴とする。   The method for producing an HBC type crystalline solar cell according to claim 5 of the present invention covers the i-type amorphous Si layer α after the step of forming the conductive member in claim 1 or 2. And a step of forming a SiN layer.

本発明の請求項6に記載のHBC型結晶系太陽電池は、光電変換機能を発現する第一導電型の結晶系シリコンからなる基板と、前記基板に対して光が入射する一面を覆うように配されるi型のアモルファスSi層αと、前記基板の一面とは反対側に位置する他面を覆うように配されるi型のアモルファスSi層βと、を少なくとも備え、前記アモルファスSi層βに内在され、かつ、該アモルファスSi層βの外面側に一部が露呈されるように、前記第一導電型と同じ導電型の部位Aおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Bが、互いに離間して配置されており、前記部位Aと前記部位Bの露呈された外面を各々、個別に覆うように導電性の部材からなる電極が配されていることを特徴とする。   The HBC type crystalline solar cell according to claim 6 of the present invention covers a substrate made of crystalline silicon of the first conductivity type that exhibits a photoelectric conversion function, and a surface on which light is incident on the substrate. At least an i-type amorphous Si layer α disposed and an i-type amorphous Si layer β disposed so as to cover the other surface opposite to the one surface of the substrate, the amorphous Si layer β A portion A having the same conductivity type as the first conductivity type and a portion B having a conductivity type different from the first conductivity type so that a part is exposed on the outer surface side of the amorphous Si layer β. The electrodes are made of conductive members so as to be separately disposed from each other and to individually cover the exposed outer surfaces of the part A and the part B, respectively.

本発明に係るHBC型結晶系太陽電池の製造方法は、第一導電型の結晶系シリコンからなる基板を用い、該基板の一面と他面を各々覆うi型のアモルファスSi層α、βを形成する工程と、後段の工程にて、該βの外面のうち、不純物を導入しない領域に、フォトレジストを形成する工程と、該βに内在され、かつ、該βの外面側に一部が露呈されるように、マスクを利用したイオン注入法により、前記第一導電型と同じ導電型の部位Aおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Bを、前記フォトレジストにより離間した位置に形成する工程と、アニール処理をする工程と、部位A、部位B、及びフォトレジストを覆うように、導電性の部材を形成する工程と、該導電性の部材によって被覆されたフォトレジストを除去する工程と、を順に備えるだけで、上述した構成のHBC型結晶系太陽電池を作製できる。   The method for manufacturing an HBC type crystalline solar cell according to the present invention uses a substrate made of crystalline silicon of the first conductivity type, and forms i-type amorphous Si layers α and β covering one surface and the other surface of the substrate, respectively. And a step of forming a photoresist in a region of the outer surface of β that does not introduce impurities in a subsequent step, and a part of the outer surface of β that is inherent in β and exposed to the outer surface of β As described above, a portion A having the same conductivity type as the first conductivity type and a portion B having a conductivity type different from the first conductivity type are formed at positions separated by the photoresist by an ion implantation method using a mask. A step of performing an annealing process, a step of forming a conductive member so as to cover the portion A, the portion B, and the photoresist, and a step of removing the photoresist covered with the conductive member And in order This makes it possible to produce an HBC type crystalline solar cell having the above-described configuration.

ゆえに、本発明の製法によれば、従来の製法に比べて、製造する際の工程数を大幅に削減することが可能である。また、マスクを利用するイオン注入法により部位Aまたは部位Bを形成する際に、部位Aと部位Bの間にフォトレジストが存在することにより、平面視においてシャープな輪郭を有するイオン注入領域が安定して得られる。さらに、フォトレジストを除去するだけで、フォトレジストを覆う領域(フォトレジスト上に重なる領域)にある導電性の部材もフォトレジストと一緒に除去される。ゆえに、本発明によれば電極を導電性の部材をパターニング処理することなく、部位Aと部位Bの上を個別に覆う電極が自ずと得られる。
したがって、本発明は、製造する際の工程数を大幅に削減することが可能であるとともに、平面視においてシャープな輪郭を有するイオン注入領域や、パターニング処理が不要な電極が安定して得られる、HBC型結晶系太陽電池の製造方法をもたらす。よって、本発明は、HBC型結晶系太陽電池の低コストな製造ラインの構築に寄与する。
Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to significantly reduce the number of steps in manufacturing compared to the conventional manufacturing method. In addition, when forming part A or part B by ion implantation using a mask, the presence of a photoresist between part A and part B stabilizes the ion implantation region having a sharp outline in plan view. Is obtained. Furthermore, only by removing the photoresist, the conductive member in the region covering the photoresist (the region overlapping on the photoresist) is also removed together with the photoresist. Therefore, according to the present invention, electrodes that individually cover the portions A and B can be naturally obtained without patterning the conductive member.
Therefore, the present invention can greatly reduce the number of steps in manufacturing, and can stably obtain an ion implantation region having a sharp outline in a plan view and an electrode that does not require a patterning process. A method for producing an HBC type crystalline solar cell is provided. Therefore, the present invention contributes to the construction of a low-cost production line for HBC type crystalline solar cells.

本発明に係るHBC型結晶系太陽電池は、第一導電型の結晶系シリコンからなる基板の一面と他面を各々覆うi型のアモルファスSi層α、βを備えている。ここで、i型のアモルファスSi層αは基板の表面(光入射面)に、i型のアモルファスSi層βは基板の裏面(光入射面の反対側に位置する面である他面)に配されている。また該βに内在され、かつ、該βの外面側に一部が露呈されるように、前記第一導電型と同じ導電型の部位Aおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Bが、互いに離間して配置されている。この構成は、アモルファスSi層βに対して、部位Aと部位Bを各々作製するためのイオン注入処理を施すだけで形成することができる。ゆえに、この構成は、部位Aと部位Bの形成後でも、アモルファスSi層βの外面は平坦なプロファイルが維持されるので、後工程において形成される、導電性の部材からなる電極も平坦性が保たれる。よって、部位Aと部位Bに各々重なるように電極を残すために行われるフォトレジスト除去の安定化も図れる。
したがって、本発明は、製造ラインの工程数を大幅に削減することが可能な、HBC型結晶系太陽電池を提供に貢献する。
The HBC type crystalline solar cell according to the present invention includes i-type amorphous Si layers α and β that respectively cover one side and the other side of a substrate made of crystalline silicon of the first conductivity type. Here, the i-type amorphous Si layer α is disposed on the front surface (light incident surface) of the substrate, and the i-type amorphous Si layer β is disposed on the back surface of the substrate (the other surface that is located on the opposite side of the light incident surface). Has been. Further, a part A having the same conductivity type as the first conductivity type and a part B having a conductivity type different from the first conductivity type are included in the β and partly exposed on the outer surface side of the β. Are spaced apart from each other. This configuration can be formed only by performing an ion implantation process for forming the part A and the part B on the amorphous Si layer β. Therefore, this configuration maintains a flat profile on the outer surface of the amorphous Si layer β even after the formation of the portion A and the portion B, so that the electrode made of a conductive member formed in the subsequent process also has flatness. Kept. Therefore, it is possible to stabilize the removal of the photoresist that is performed in order to leave the electrodes so as to overlap the portions A and B, respectively.
Therefore, the present invention contributes to the provision of an HBC crystal solar cell that can greatly reduce the number of steps in the production line.

本発明に係るHBC型結晶系太陽電池の第一実施形態を示す模式断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of an HBC type crystalline solar cell according to the present invention. 図1のHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示す模式断面図。The schematic cross section which shows the manufacturing process of the HBC type crystalline solar cell of FIG. 図2の次工程を示す模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a next step of FIG. 2. 図3の次工程を示す模式断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 3. 図4の次工程を示す模式断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 4. 従来例(図25)のHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図。The flowchart which shows the manufacturing process of the HBC type | mold crystalline solar cell of a prior art example (FIG. 25). 本発明(図1)のHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図。The flowchart which shows the manufacturing process of the HBC type | mold crystalline solar cell of this invention (FIG. 1). ボロン(B)のイオンエネルギーとストッピングレンジとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the ion energy of boron (B), and a stopping range. リン(P)のイオンエネルギーを変えて、基板の深さ方向に観測したリン(P)濃度のプロファイルを示すグラフ。The graph which shows the profile of the phosphorus (P) density | concentration observed in the depth direction of a board | substrate, changing the ion energy of phosphorus (P). アモルファスSi膜などの形成に用いる成膜装置の模式断面図。The schematic cross section of the film-forming apparatus used for formation of an amorphous Si film or the like. イオン注入装置の模式断面図。The schematic cross section of an ion implantation apparatus. アニール処理装置の模式断面図。The schematic cross section of an annealing treatment apparatus. 本発明に係るHBC型結晶系太陽電池の第二実施形態を示す模式断面図。The schematic cross section which shows 2nd embodiment of the HBC type | system | group crystalline solar cell which concerns on this invention. 図13のHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示す模式断面図。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the HBC type crystalline solar cell in FIG. 13. 図14の次工程を示す模式断面図。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 14. 図15の次工程を示す模式断面図。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 15. 図16の次工程を示す模式断面図。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 16. 本発明(図13)のHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図。The flowchart which shows the manufacturing process of the HBC type | mold crystalline solar cell of this invention (FIG. 13). 本発明に係るHBC型結晶系太陽電池の第三実施形態を示す模式断面図。The schematic cross section which shows 3rd embodiment of the HBC type crystalline solar cell which concerns on this invention. 図19のHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示す模式断面図。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the HBC type crystalline solar cell in FIG. 19. 図20の次工程を示す模式断面図。FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 20. 図21の次工程を示す模式断面図。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 21. 図22の次工程を示す模式断面図。FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 22. 本発明(図19)のHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図。The flowchart which shows the manufacturing process of the HBC type | mold crystalline solar cell of this invention (FIG. 19). 従来のHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示す模式断面図。The schematic cross section which shows the manufacturing process of the conventional HBC type | mold crystalline solar cell.

以下、本発明に係るヘテロタイプのバックコンタクト型(HBC型)結晶系太陽電池の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
<第一実施形態>---Generic concept & Process A
(HBC型結晶系太陽電池)
図1は、本発明の第一実施形態に係る、HBC型結晶系太陽電池100I(100)の構成について説明する図である。
第一実施形態の太陽電池100I(100)は、後述する「n部位とp部位」が、基板の裏面(光入射面の反対側:図1においては下面)を覆うように形成された、i型のアモルファスSi層内部の裏面近傍に、イオン注入法により形成される場合である。
なお、本実施形態では、n部位とp部位を形成するためにイオン注入法を用いるが、アモルファスSi層に不純物原子をイオンの状態で導入するものであれば、手法はイオン注入法には限らず、プラズマドーピング法などを用い、不純物導入を行ってもよい。ただし、以下の説明では、不純物導入法の代表例としてイオン注入法を用いて詳述する。
Hereinafter, an embodiment of a hetero-type back contact type (HBC type) crystalline solar cell according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<First embodiment> --- Generic concept & Process A
(HBC type crystalline solar cell)
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an HBC crystal solar cell 100I (100) according to the first embodiment of the present invention.
The solar cell 100I (100) of the first embodiment is formed so that “n + site and p + site” described later cover the back surface of the substrate (opposite side of the light incident surface: the lower surface in FIG. 1). In this case, it is formed near the back surface inside the i-type amorphous Si layer by an ion implantation method.
In this embodiment, an ion implantation method is used to form the n + site and the p + site. However, as long as impurity atoms are introduced into the amorphous Si layer in an ion state, the technique is applied to the ion implantation method. However, the impurity introduction may be performed using a plasma doping method or the like. However, in the following description, an ion implantation method will be described in detail as a representative example of the impurity introduction method.

第一実施形態に係るHBC型結晶系太陽電池100Iは、光電変換機能を発現する第一導電型(たとえばn型半導体)の結晶系シリコンからなる基板101と、前記基板101に対して光(矢印にて表示)が入射する一面101aを覆うように配されるi型のアモルファスSi層(α)112と、該一面101aとは反対側に位置する他面101bを覆うように配されるi型のアモルファスSi層(β)102と、を少なくとも備えている。
HBC型結晶系太陽電池100Iにおいては、基板101の一面101a側に、i型のアモルファスSi層(α)を覆うように、n型のアモルファスSi層113、反射防止層(Anti Reflection Layer:AR層)114が順に重ねて配されている。反射防止層114としては、たとえば絶縁性の窒化膜、窒化ケイ素膜、酸化チタン膜、酸化アルミニウム膜などが好適に用いられる。
The HBC type crystalline solar cell 100I according to the first embodiment includes a substrate 101 made of crystalline silicon of a first conductivity type (for example, an n-type semiconductor) that exhibits a photoelectric conversion function, and light (arrow) with respect to the substrate 101. I-type amorphous Si layer (α) 112 disposed so as to cover one surface 101a on which the light is incident, and i-type disposed so as to cover the other surface 101b located on the opposite side of the one surface 101a. And an amorphous Si layer (β) 102.
In the HBC type crystalline solar cell 100I, an n-type amorphous Si layer 113 and an antireflection layer (AR layer) are provided on one surface 101a side of the substrate 101 so as to cover the i-type amorphous Si layer (α). 114) are arranged in order. As the antireflection layer 114, for example, an insulating nitride film, silicon nitride film, titanium oxide film, aluminum oxide film or the like is preferably used.

また、HBC型結晶系太陽電池100Iは、前記アモルファスSi層β102に内在され、かつ、該アモルファスSi層(β)102の外面側に一部が露呈されるように、前記第一導電型と同じ導電型(たとえばn型)の部位(A)103および前記第一導電型と異なる導電型の部位(B)104が、互いに離間して配置されている。図1において、部位(C)が、部位(A)103と部位(B)104の離間部を表わしている。 In addition, the HBC type crystalline solar cell 100I is the same as the first conductivity type so that it is embedded in the amorphous Si layer β102 and partly exposed on the outer surface side of the amorphous Si layer (β) 102. A conductive type (for example, n + -type) portion (A) 103 and a conductive type portion (B) 104 different from the first conductive type are arranged apart from each other. In FIG. 1, a part (C) represents a separation part between the part (A) 103 and the part (B) 104.

すなわち、第一実施形態に係るHBC型結晶系太陽電池100Dは、部位(A)103および部位(B)104が各々、基板101の表層部に所望の元素を注入して形成された局在領域である場合である。
図1において、符号d1が前記アモルファスSi層(β)102の厚さであり、符号d2が部位(A)103および部位(B)104の深さを表わしている。該アモルファスSi層(β)102の厚さd1の一例としては、約200nmが挙げられる。部位(A)103および部位(B)104は、後述するイオン注入法により形成される。
That is, in the HBC type crystalline solar cell 100D according to the first embodiment, the region (A) 103 and the region (B) 104 are each formed by injecting a desired element into the surface layer portion of the substrate 101. This is the case.
In FIG. 1, the symbol d1 represents the thickness of the amorphous Si layer (β) 102, and the symbol d2 represents the depths of the part (A) 103 and the part (B) 104. An example of the thickness d1 of the amorphous Si layer (β) 102 is about 200 nm. Part (A) 103 and part (B) 104 are formed by an ion implantation method to be described later.

この手法によれば、アモルファスSi層(β)102に対して、部位(A)103と部位(B)104を各々作製するためのイオン注入処理を施すだけで形成することができる。ゆえに、この構成は、部位(A)103と部位(B)104の形成後でも、アモルファスSi層(β)102の外面は平坦なプロファイルが維持される。ゆえに、後工程において部位(A)103と部位(B)104の上に形成される、導電性の部材からなる電極BMも平坦性が保たれる。また、部位Aと部位Bに各々重なる部分に電極BMを残すために行われるフォトレジスト除去の安定化も図れる。   According to this method, the amorphous Si layer (β) 102 can be formed only by performing an ion implantation process for producing the part (A) 103 and the part (B) 104, respectively. Therefore, this configuration maintains a flat profile on the outer surface of the amorphous Si layer (β) 102 even after the formation of the portion (A) 103 and the portion (B) 104. Therefore, the flatness of the electrode BM made of a conductive member, which is formed on the part (A) 103 and the part (B) 104 in the subsequent process, is also maintained. In addition, it is possible to stabilize the removal of the photoresist that is performed in order to leave the electrode BM in a portion that overlaps the portion A and the portion B, respectively.

(HBC型結晶系太陽電池の製造方法)
図1に示した、第一実施形態に係るHBC型結晶系太陽電池100I(100)の製造方法について、説明する。図2〜図5は、図1のHBC型結晶系太陽電池を製造する手順を示す模式断面図である。図7は、図1に示したHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図である。以下では、「アモルファスSi」を「a−Si」と略記する。
以下では、従来例を示す図6と図25を適宜用いて、従来例と第一実施形態との相違点についても説明する。
(Method for producing HBC type crystalline solar cell)
A method of manufacturing the HBC crystal solar cell 100I (100) according to the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. 2 to 5 are schematic cross-sectional views showing a procedure for manufacturing the HBC type crystalline solar cell of FIG. FIG. 7 is a flowchart showing manufacturing steps of the HBC type crystalline solar cell shown in FIG. Hereinafter, “amorphous Si” is abbreviated as “a-Si”.
Hereinafter, differences between the conventional example and the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 25 showing the conventional example as appropriate.

第一実施形態に係る、HBC型結晶系太陽電池100を製造するための各工程について、詳しく説明する。まず、テクスチャー形成工程において、基板101に対して、例えば水酸化カリウム(KOH)や水酸化ナトリウム(NaOH)をエッチャントとして用いたウェットエッチング処理を行う。そして、処理後の基板101に残存する有機物および金属汚染物を、フッ硝酸を用いて除去する。これにより、テクスチャーを有する形状に基板101の一面101aと他面101bを加工する[第一工程:図2(a)]。   Each process for manufacturing the HBC type crystalline solar cell 100 according to the first embodiment will be described in detail. First, in the texture formation step, wet etching processing using, for example, potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) as an etchant is performed on the substrate 101. Then, organic substances and metal contaminants remaining on the processed substrate 101 are removed using hydrofluoric acid. Thus, the one surface 101a and the other surface 101b of the substrate 101 are processed into a textured shape [first step: FIG. 2 (a)].

上記のテクスチャーを有する形状に加工された、基板101の一面101aと他面101bに各々、i型a−Si膜(α)112とi型a−Si膜(β)102を、所定の条件で、CVD法により成膜する[第二工程:図2(b)]。
次に、基板101の一面101aに配されたi型a−Si膜112上に、n型a−Si膜113と窒化シリコン(SiN)膜114とを順に、各々所定の条件で、CVD法により成膜する[第三工程:図2(c)]。
An i-type a-Si film (α) 112 and an i-type a-Si film (β) 102 are formed on the one surface 101a and the other surface 101b of the substrate 101 processed into a shape having the above texture, respectively, under predetermined conditions. Then, a film is formed by a CVD method [second step: FIG. 2 (b)].
Next, an n-type a-Si film 113 and a silicon nitride (SiN) film 114 are sequentially formed on the i-type a-Si film 112 disposed on the one surface 101a of the substrate 101 by a CVD method under predetermined conditions. A film is formed [third step: FIG. 2 (c)].

上記の第二工程や第三工程における成膜は、たとえば、図10に示すCVD法を用いて成膜する製造装置(以下では、CVD装置とも呼ぶ)700を用いて行う。
図10のCVD装置700は、各プロセス室が直列に接続して配置されており、結晶系シリコンからなる基板101を搭載したトレイ(不図示)が、各プロセス室を順に通過することにより、i型a−Si膜112、i型a−Si膜102、n型a−Si膜113、及び窒化シリコン(SiN)膜114を、基板101上に作製する。
The film formation in the second step and the third step is performed using, for example, a manufacturing apparatus (hereinafter also referred to as a CVD apparatus) 700 that forms a film using the CVD method shown in FIG.
In the CVD apparatus 700 of FIG. 10, the process chambers are arranged in series, and a tray (not shown) on which a substrate 101 made of crystalline silicon is mounted passes through each process chamber in order. A type a-Si film 112, an i-type a-Si film 102, an n-type a-Si film 113, and a silicon nitride (SiN) film 114 are formed on the substrate 101.

CVD装置700は、仕込室(L)751、加熱室(H)752、成膜入口室(EN)753、第一成膜室(S1)754、第二成膜室(S2)755、第三成膜室(S3)756、第四成膜室(S4)757、成膜出口室(EX)758、搬送室(T)759、取出室(UL)760を備えている。
仕込室(L)751から搬入されたトレイ(不図示)に搭載された基板101は、予め、表裏両面にテクスチャーが形成されており、トレイ(不図示)に搭載された状態で、仕込室(L)751から取出室(UL)760へ向けて、順方向にのみ移動することができる。つまり、図10の製造装置700においては、トレイ(不図示)に搭載された基板101は、逆方向[取出室(UL)760から仕込室(L)751の方向]へ戻る必要がない。ゆえに、図10の製造装置700は、量産性に優れている。
The CVD apparatus 700 includes a preparation chamber (L) 751, a heating chamber (H) 752, a film formation inlet chamber (EN) 753, a first film formation chamber (S1) 754, a second film formation chamber (S2) 755, and a third. A film formation chamber (S3) 756, a fourth film formation chamber (S4) 757, a film formation outlet chamber (EX) 758, a transfer chamber (T) 759, and an extraction chamber (UL) 760 are provided.
The substrate 101 mounted on the tray (not shown) carried in from the charging chamber (L) 751 has textures formed in advance on both the front and back surfaces, and is loaded in the charging chamber (not shown). L) It can move only in the forward direction from 751 to the take-out chamber (UL) 760. That is, in the manufacturing apparatus 700 of FIG. 10, the substrate 101 mounted on the tray (not shown) does not need to return in the reverse direction [from the take-out chamber (UL) 760 to the preparation chamber (L) 751]. Therefore, the manufacturing apparatus 700 of FIG. 10 is excellent in mass productivity.

仕込室751に搬入された基板101は、所望の減圧雰囲気になった後、仕込室751から加熱室752に移動され、地点Aにおいて、加熱ヒーター752Hにより加熱処理が施される。所望の温度になった基板101は成膜入口室753に移動され、基板101が収容された成膜入口室753の雰囲気は、次の第一成膜室754においてi型a−Si膜112が形成される際の雰囲気条件に合わせて調整される。成膜入口室753は加熱ヒーター753Hを有し、基板101の温度を、i型a−Si膜α(112)の作製に好ましい温度となるように温度調整する。   The substrate 101 carried into the preparation chamber 751 is moved to the heating chamber 752 from the preparation chamber 751 after being in a desired reduced pressure atmosphere, and is heated by the heater 752H at the point A. The substrate 101 that has reached a desired temperature is moved to the film formation inlet chamber 753, and the atmosphere of the film formation inlet chamber 753 in which the substrate 101 is accommodated is the i-type a-Si film 112 in the next first film formation chamber 754. It adjusts according to the atmospheric conditions at the time of formation. The film formation inlet chamber 753 includes a heater 753H, and the temperature of the substrate 101 is adjusted so as to be a temperature preferable for the production of the i-type a-Si film α (112).

次に、温度調整された基板101は第一成膜室754に移動され、地点Cを通過することにより、CVD法によって、基板101の一面側にのみ、i型a−Si膜α(112)が形成される。これにより、基体101の一面(101a)上にa−Si膜α(112)が形成された状態が得られる。ここで、カソード754C2は電源754E2に接続されており、成膜時にはガス供給手段754Gから所望の成膜用ガスが導入される。   Next, the temperature-adjusted substrate 101 is moved to the first film formation chamber 754 and passes through the point C, so that the i-type a-Si film α (112) is formed only on one surface side of the substrate 101 by the CVD method. Is formed. Thereby, a state in which the a-Si film α (112) is formed on one surface (101a) of the base 101 is obtained. Here, the cathode 754C2 is connected to a power source 754E2, and a desired film-forming gas is introduced from the gas supply means 754G during film formation.

次に、i型a−Si膜α(112)が形成された基板101は第二成膜室755に移動され、地点Dを通過することにより、CVD法によって、基板101の他面側にのみ、i型a−Si膜(β)102が形成される。これにより、基体101の他面(101b)上に、i型a−Si膜(β)102が形成された状態が得られる。この状態が、図2(b)に示した構成のHBC型結晶系太陽電池100Bである。ここで、カソード755C1は電源755E1に接続されており、成膜時にはガス供給手段755Gから所望の成膜用ガスが導入される。   Next, the substrate 101 on which the i-type a-Si film α (112) is formed is moved to the second film formation chamber 755 and passes through the point D, so that only the other surface side of the substrate 101 is formed by the CVD method. The i-type a-Si film (β) 102 is formed. As a result, a state in which the i-type a-Si film (β) 102 is formed on the other surface (101b) of the base 101 is obtained. This state is the HBC type crystalline solar cell 100B having the configuration shown in FIG. Here, the cathode 755C1 is connected to the power source 755E1, and a desired film-forming gas is introduced from the gas supply means 755G during film formation.

次に、i型a−Si膜α(112)とi型a−Si膜(β)102が形成された基板101は第三成膜室756に移動され、地点Eを通過することにより、CVD法によって、基板101の一面側のi型a−Si膜α(112)上にのみ、n型a−Si膜113が形成される。これにより、基体101の一面(101a)側のi型a−Si膜α(112)上に、n型a−Si膜113が形成された状態が得られる。ここで、カソード756C2は電源756E2に接続されており、成膜時にはガス供給手段756Gから所望の成膜用ガスが導入される。   Next, the substrate 101 on which the i-type a-Si film α (112) and the i-type a-Si film (β) 102 are formed is moved to the third film formation chamber 756 and passes through the point E, so that CVD is performed. By the method, the n-type a-Si film 113 is formed only on the i-type a-Si film α (112) on the one surface side of the substrate 101. Thereby, a state in which the n-type a-Si film 113 is formed on the i-type a-Si film α (112) on the one surface (101a) side of the base 101 is obtained. Here, the cathode 756C2 is connected to a power source 756E2, and a desired film forming gas is introduced from the gas supply means 756G during film formation.

次に、一面側にi型a−Si膜α(112)とn型a−Si膜113が形成された基板101は第四成膜室757に移動され、地点Fを通過することにより、CVD法によって、基板101の一面側のn型a−Si膜113上にのみ、窒化シリコン(SiN)膜114が形成される。これにより、基体101の一面(101a)側のi型a−Si膜α(112)上に、n型a−Si膜113とSiN膜114が順に積層形成された状態が得られる。この状態が、図2(c)に示した構成のHBC型結晶系太陽電池100Cである。ここで、カソード757C2は電源757E2に接続されており、成膜時にはガス供給手段757Gから所望の成膜用ガスが導入される。   Next, the substrate 101 on which the i-type a-Si film α (112) and the n-type a-Si film 113 are formed on one surface side is moved to the fourth film formation chamber 757 and passes through the point F, so that the CVD is performed. By the method, a silicon nitride (SiN) film 114 is formed only on the n-type a-Si film 113 on the one surface side of the substrate 101. As a result, a state in which the n-type a-Si film 113 and the SiN film 114 are sequentially stacked on the i-type a-Si film α (112) on the one surface (101a) side of the substrate 101 is obtained. This state is the HBC type crystalline solar cell 100C having the configuration shown in FIG. Here, the cathode 757C2 is connected to a power source 757E2, and a desired film forming gas is introduced from the gas supply means 757G during film formation.

第一成膜室754〜第四成膜室757において、i型a−Si膜(α)122、i型a−Si膜(β)102、n型a−Si膜113、SiN膜114を形成する際には、各成膜室内に設けた温度制御手段754TC1、755TC2、756TC1、757TC1を用いて、各薄膜の作製に好ましい温度となるように、基板の温度を制御してもよい。   In the first film formation chamber 754 to the fourth film formation chamber 757, the i-type a-Si film (α) 122, the i-type a-Si film (β) 102, the n-type a-Si film 113, and the SiN film 114 are formed. In this case, the temperature of the substrate may be controlled to be a temperature preferable for manufacturing each thin film by using temperature control means 754TC1, 755TC2, 756TC1, and 757TC1 provided in each film formation chamber.

図2(c)に示すように、一面側にi型a−Si膜(α)122、n型a−Si膜113及びSiN膜114が、他面側にi型a−Si膜(β)102が、それぞれ形成された基板101は、成膜出口室(EX)758に移動された後、搬送室(T)759を経て、取出室(UL)760に移動され、取出室の内部を大気圧とすることにより、スパッタ装置の外部へ搬出される。   As shown in FIG. 2C, the i-type a-Si film (α) 122, the n-type a-Si film 113 and the SiN film 114 are formed on one side, and the i-type a-Si film (β) is formed on the other side. The substrate 101 on which each of the substrates 102 is formed is moved to the film formation outlet chamber (EX) 758, then transferred to the take-out chamber (UL) 760 via the transfer chamber (T) 759, and the inside of the take-out chamber is enlarged. By setting it to atmospheric pressure, it is carried out of the sputtering apparatus.

その後、基板101の他面101bに配されたi型a−Si膜102上に、所望のフォトレジストPRを塗布した後、パターニングする。これにより、後段の工程において、イオン注入する領域に所定の開口部を有するフォトレジストPRをi型a−Si膜102上に形成する[第四工程:図2(d)]。なおフォトレジスト材料は公知のものを採用することができるが、PMMAのような完全有機系のフォトレジスト材料よりも、SOG(Spin−On−Glass)材料のような有機無機ハイブリッド系のフォトレジスト材料がイオン注入に対する耐性が強く、好ましい。また公知のフォトレジスト材料でフォトレジストを形成した後、数nm(例えば1〜5nm)のごく薄い金属膜を形成して、フォトレジストとしての機能を持たせてもよい。   Thereafter, a desired photoresist PR is applied to the i-type a-Si film 102 disposed on the other surface 101b of the substrate 101, and then patterned. As a result, in the subsequent step, a photoresist PR having a predetermined opening in the ion implantation region is formed on the i-type a-Si film 102 [fourth step: FIG. 2D]. Although a known material can be used as the photoresist material, the organic-inorganic hybrid photoresist material such as SOG (Spin-On-Glass) material is more preferable than the completely organic photoresist material such as PMMA. Is preferable because of its high resistance to ion implantation. Further, after forming a photoresist with a known photoresist material, a very thin metal film of several nm (for example, 1 to 5 nm) may be formed to have a function as a photoresist.

次に、i型a−Si膜102の外面102b近傍に、ボロン(B)イオン等のp型イオンを、マスクM1を介して局所的に注入する[第五工程:図3(a)]ことにより、p部位(A)103を形成する[第五工程:図3(c)]。
その際、図3(b)に示すように、マスクM1としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Aを平面視した場合、該部位Aの外形を規定するフォトレジストPRの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
Next, p-type ions such as boron (B) ions are locally implanted into the vicinity of the outer surface 102b of the i-type a-Si film 102 through the mask M1 [fifth step: FIG. 3A]. To form a p + site (A) 103 [fifth step: FIG. 3 (c)].
At that time, as shown in FIG. 3B, when the portion A into which ions are implanted through the opening of the mask is viewed in plan, the portion of the photoresist PR that defines the outer shape of the portion A is visible. A mask having the shape of the opening is used.

図3(b)において、M1eはマスクM1の端部をフォトレジストPRに投射した際の位置、PReはフォトレジストPRの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクM1の各々の端部における、M1eとPReの差分(Δm1A、Δm1B)がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクM1に加えてフォトレジストPRも併用したことにより、マスクM1のみを用いる場合に比べて、該部位Aの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、p部位(A)103は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。 In FIG. 3B, when M1e is defined as the position when the end of the mask M1 is projected onto the photoresist PR, and PRe is defined as the position of the end that defines the opening of the photoresist PR, each of the masks M1 It is designed so that the difference (Δm1A, Δm1B) between M1e and PRe at the end is greater than zero. In the present invention, by using the photoresist PR in addition to the mask M1, the outer shape of the portion A can be more sharply defined than when only the mask M1 is used. Therefore, according to the present invention, the p + site (A) 103 can be formed in a clear shape up to the outer edge.

次いで、i型a−Si膜102の外面102b近傍にあって、p部位(A)103どうしの間で、かつ、p部位(A)103と重ならない位置に、リン(P)イオン等のn型イオンを、マスクM2を介して局所的に注入する[第六工程:図4(a)]ことにより、n部位(B)104を形成する[第六工程:図4(c)]。
その際、図4(b)に示すように、マスクM2としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Bを平面視した場合、該部位Bの外形を規定するフォトレジストPRの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
Then, in the outer surface 102b near the i-type a-Si film 102, between and if p + region (A) 103, and a position which does not overlap with the p + region (A) 103, phosphorus (P) ions or the like N-type ions are locally implanted through the mask M2 [sixth step: FIG. 4 (a)], thereby forming an n + region (B) 104 [sixth step: FIG. 4 (c). ].
At this time, as shown in FIG. 4B, when the portion B into which ions are implanted through the opening of the mask is viewed in plan, the portion of the photoresist PR that defines the outer shape of the portion B is visible. A mask having the shape of the opening is used.

図4(b)において、M2eはマスクM2の端部をフォトレジストPRに投射した際の位置、PReはフォトレジストPRの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクM2の各々の端部における、M2eとPReの差分(Δm1A、Δm1B)がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクM2に加えてフォトレジストPRも併用したことにより、マスクM2のみを用いる場合に比べて、該部位Bの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、n部位(B)104は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。 In FIG. 4B, when M2e is defined as the position when the end of the mask M2 is projected onto the photoresist PR, and PRe is defined as the position of the end that defines the opening of the photoresist PR, each of the masks M2 It is designed so that the difference (Δm1A, Δm1B) between M2e and PRe at the end is greater than zero. In the present invention, by using the photoresist PR in addition to the mask M2, the outer shape of the portion B can be defined more sharply than when only the mask M2 is used. Therefore, according to the present invention, the n + portion (B) 104 can be formed in a clear shape up to the outer edge.

これにより、i型a−Si層102に内在され、かつ、該a−Si層102の外面側に一部が露呈されるように、基板の第一導電型と同じ導電型(たとえばn型)の部位(A)103および前記第一導電型と異なる導電型の部位(B)104が、互いに離間して配置されてなるHBC型結晶系太陽電池100Gが形成される[図4(c)]。この段階では、i型a−Si層102のうち、部位(A)と部位(B)の離間部をなす部位(C)の上にはフォトレジストPRが存在する。 As a result, the same conductivity type as the first conductivity type of the substrate (for example, n + -type) is present in the i-type a-Si layer 102 and partly exposed to the outer surface side of the a-Si layer 102. ) Part (A) 103 and part (B) 104 of a conductivity type different from the first conductivity type are formed to form an HBC crystal solar cell 100G [FIG. 4 (c). ]. At this stage, in the i-type a-Si layer 102, the photoresist PR exists on the part (C) that forms the separation part of the part (A) and the part (B).

次に、アニール処理[第七工程]をした後、部位A、部位B、及びフォトレジストを覆うように、電極として機能する導電性の部材BMを形成する。なお、アニール処理については、後段において詳細に説明する。
導電性の部材BMは、所定の条件で、スパッタ法により成膜する[第八工程:図5(a)]。これにより、部位Aや部位Bの上に形成された導電性の部材BMと、フォトレジストの上に形成された導電性の部材BMとが断絶した状態となる。
導電性の部材BMとしては、電極として利用するため、導電率の高い(低抵抗な)材料が好適であり、たとえば、Ag、Al、Cu、Ti等が挙げられる。導電性の部材BMは、単層膜の他に、2層以上の積層膜としても構わない。その代表例としては、透明導電膜(ITO等)と金属膜(Ag等)の積層膜が挙げられる。
Next, after the annealing process [seventh step], a conductive member BM functioning as an electrode is formed so as to cover the part A, the part B, and the photoresist. The annealing process will be described in detail later.
The conductive member BM is formed by sputtering under predetermined conditions [eighth step: FIG. 5A]. Thereby, the conductive member BM formed on the part A and the part B and the conductive member BM formed on the photoresist are disconnected.
As the conductive member BM, a material having high conductivity (low resistance) is suitable for use as an electrode, and examples thereof include Ag, Al, Cu, and Ti. The conductive member BM may be a laminated film of two or more layers in addition to a single layer film. A typical example is a laminated film of a transparent conductive film (ITO or the like) and a metal film (Ag or the like).

最後に、たとえばUV光を照射することにより、a−Si層102の外面からフォトレジストを剥離する[第九工程:図5(b)]。そのとき、フォトレジスト上にある導電性の部材BMも一緒に取り除かれる。これにより、導電性の部材BMは、部位Aや部位Bの上に形成された部分だけ、a−Si層102の外面に残存する。ゆえに、部位Aや部位Bに沿った導電性の部材BMが形成され、電極として利用できる。この工程は、いわゆる「リフトオフ」と呼ばれるプロセスである。
以上の各工程を順に備えるだけで、図1に示した構成のHBC型結晶系太陽電池100I(100)を作製できる。
Finally, the photoresist is removed from the outer surface of the a-Si layer 102 by, for example, irradiating UV light [ninth step: FIG. 5B]. At that time, the conductive member BM on the photoresist is also removed together. As a result, the conductive member BM remains on the outer surface of the a-Si layer 102 only in the part formed on the part A and the part B. Therefore, the conductive member BM along the part A or the part B is formed and can be used as an electrode. This process is a so-called “lift-off” process.
The HBC crystal solar cell 100I (100) having the configuration shown in FIG. 1 can be manufactured by simply providing the above steps in order.

ここで、図2(b)に示されるように、i型a−Si膜(β)102はもともとが、厚さ方向および面内方向において単一の膜として形成されたものである。このため、その後の第三工程および第四工程によりi型a−Si膜102の外面102b近傍にp部位(A)103およびn部位(B)104を形成した場合でも、離間部である部位(C)すなわちイオン注入されていない領域は、その厚さ方向で単一の膜として存在している。 Here, as shown in FIG. 2B, the i-type a-Si film (β) 102 is originally formed as a single film in the thickness direction and the in-plane direction. For this reason, even when the p + site (A) 103 and the n + site (B) 104 are formed in the vicinity of the outer surface 102b of the i-type a-Si film 102 in the subsequent third and fourth steps, they are separated portions. The portion (C), that is, the region where ions are not implanted exists as a single film in the thickness direction.

さらに、単一の膜であるi型a−Si膜102に対して、基板の他面101bに達しな
いようにp部位(A)103およびn部位(B)104を形成することで、基板の他面101b上に接して存在するi型a−Si膜102は、基板の面内方向にわたって連続した単一の膜として存在している。
このように、本実施形態(図1)のHBC型結晶系太陽電池100I(100)では、i型a−Si層102が、p部位(A)103およびn部位(B)104以外の領域において「単一の膜」として存在する(ここで、「単一の膜」とは、i型a−Si層102の内部に界面が存在しないことを意味する)ことにより、i型a−Si膜102のパッシベーション膜としての機能が維持される。
Furthermore, by forming the p + portion (A) 103 and the n + portion (B) 104 so as not to reach the other surface 101b of the substrate, the i-type a-Si film 102 that is a single film is formed. The i-type a-Si film 102 existing on and in contact with the other surface 101b of the substrate exists as a single film continuous over the in-plane direction of the substrate.
Thus, in the HBC type crystalline solar cell 100I (100) of the present embodiment (FIG. 1), the i-type a-Si layer 102 is other than the p + site (A) 103 and the n + site (B) 104. By presenting as a “single film” in the region (where “single film” means that no interface exists inside the i-type a-Si layer 102), i-type a- The function of the Si film 102 as a passivation film is maintained.

これに対し、図25(j)に示される従来の構成においては、n型a−Si層1003およびp型a−Si層1007を形成するために、これらの層と基板1001との間に形成されるi型a−Si層1002は、エッチングにより基板の面方向にわたって一旦離間部が形成され(図25(c)、(g)の状態)、最終的には図25(j)に示されるように、この離間部にi型a−Si層1009を成膜し、離間部を埋め込む構造となっている。このため、図25(j)のi型a−Si層では、基板の面内方向に界面が存在することになる(図25(j)の1002と1009の間の点線がこれに相当)。このような界面の存在により基板の面内方向で膜が不連続となり、i型a−Si層がパッシベーション膜として有効に機能しない虞がある。   On the other hand, in the conventional configuration shown in FIG. 25 (j), an n-type a-Si layer 1003 and a p-type a-Si layer 1007 are formed between these layers and the substrate 1001. In the i-type a-Si layer 1002 to be formed, a separation portion is once formed in the surface direction of the substrate by etching (the states of FIGS. 25C and 25G), and finally shown in FIG. As described above, the i-type a-Si layer 1009 is formed in the separation portion, and the separation portion is embedded. Therefore, in the i-type a-Si layer in FIG. 25 (j), an interface exists in the in-plane direction of the substrate (corresponding to the dotted line between 1002 and 1009 in FIG. 25 (j)). Due to the presence of such an interface, the film becomes discontinuous in the in-plane direction of the substrate, and the i-type a-Si layer may not function effectively as a passivation film.

図8は、ボロン(B)のイオンエネルギー(Ion Energy)とストッピングレンジ(Stopping Range)との関係を示すグラフである。
ストッピングレンジは、注入したイオンが、膜の深さ方向において、どこまで膜に進入できるかを表わす指標である。
このグラフより、イオンエネルギーとストッピングレンジとは、イオンエネルギーが増加すればイオンが注入される深さが大きくなるという比例の関係にあることが分かった。ゆえに、所定のイオンエネルギーを選択することにより、i型a−Si層102に対して、ボロン(B)をイオン注入した際に、特定の深さで留める位置を変えることが可能である。この関係を利用することにより、図1のp部位(A)103を再現性よく形成できる。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the ion energy (Ion Energy) of boron (B) and the stopping range (Stopping Range).
The stopping range is an index representing how far the implanted ions can enter the film in the depth direction of the film.
From this graph, it was found that the ion energy and the stopping range have a proportional relationship that the ion implantation depth increases as the ion energy increases. Therefore, by selecting a predetermined ion energy, when boron (B) is ion-implanted into the i-type a-Si layer 102, it is possible to change the position where the ion is retained at a specific depth. By utilizing this relationship, the p + site (A) 103 in FIG. 1 can be formed with good reproducibility.

一例を示すと、イオンエネルギーとして3keVを選択することで、15nm程度の深さのp部位(A)103を得ることができる。この場合、図1に示されるi型a−Si層102の厚さd1を200nmとすると、ボロン(B)イオンが注入されずに残る厚さは図1で(d1−d2)で示される値となり、このd1−d2の厚さを有するi型a−Si層102の部分は、基板の面内方向にわたって単一の膜として存在することになる。 As an example, by selecting 3 keV as the ion energy, the p + site (A) 103 having a depth of about 15 nm can be obtained. In this case, if the thickness d1 of the i-type a-Si layer 102 shown in FIG. 1 is 200 nm, the thickness remaining without being implanted with boron (B) ions is the value indicated by (d1-d2) in FIG. Thus, the portion of the i-type a-Si layer 102 having the thickness of d1-d2 exists as a single film over the in-plane direction of the substrate.

イオン注入の際のイオンエネルギーとしては、上記の例のように、p部位(A)103およびn部位(B)104を形成するi型a−Si層102の厚さd1と、パッシベーション膜として必要になるi型a−Si層102の部分の厚さ(d1−d2)、さらにp部位(A)103およびn部位(B)104として必要な厚さd2によって、適切な値を選択することになるが、イオンエネルギーが大きくなると、処理の対象であるi型a−Si層102の表面が粗くなり、平坦性が保てなくなるという問題がある。このため、i型a−Si層102に対して処理を行う場合は、イオンエネルギー[keV]としては20以下であることが好ましく、さらに、i型a−Si層102の膜厚(すなわち、i型a−Si層の厚さとパッシベーション膜として残したい厚さとの関係)を考慮すると、5以下が好適であると言える。イオンエネルギー[keV]が5以下であれば、さらに低エネルギーによる処理となるため、i型a−Si層102の表面の平坦性を保つことが可能となる。 As ion energy at the time of ion implantation, as in the above example, the thickness d1 of the i-type a-Si layer 102 that forms the p + site (A) 103 and the n + site (B) 104, and the passivation film The thickness (d1−d2) of the portion of the i-type a-Si layer 102 that is necessary for the p + portion (A) 103 and the thickness d2 that is necessary for the n + portion (B) 104 is set to an appropriate value. As will be selected, there is a problem that when the ion energy increases, the surface of the i-type a-Si layer 102 to be processed becomes rough and flatness cannot be maintained. For this reason, when processing is performed on the i-type a-Si layer 102, the ion energy [keV] is preferably 20 or less, and the thickness of the i-type a-Si layer 102 (that is, i In view of the relationship between the thickness of the mold a-Si layer and the thickness desired to remain as the passivation film, it can be said that 5 or less is preferable. If the ion energy [keV] is 5 or less, the process is performed with lower energy, and the flatness of the surface of the i-type a-Si layer 102 can be maintained.

一例を示すと、イオンエネルギーとして3keVを選択することで、15nm程度の深さのp部位(A)103を得ることができる。この場合、図1に示されるi型a−Si層102の厚さd1を200nmとすると、ボロン(B)イオンが注入されずに残る厚さは図1で(d1−d2)で示される値となり、このd1−d2の厚さを有するi型a−Si層102の部分は、基板の面内方向にわたって単一の膜として存在することになる。 As an example, by selecting 3 keV as the ion energy, the p + site (A) 103 having a depth of about 15 nm can be obtained. In this case, if the thickness d1 of the i-type a-Si layer 102 shown in FIG. 1 is 200 nm, the thickness remaining without being implanted with boron (B) ions is the value indicated by (d1-d2) in FIG. Thus, the portion of the i-type a-Si layer 102 having the thickness of d1-d2 exists as a single film over the in-plane direction of the substrate.

イオン注入の際のイオンエネルギーとしては、上記の例のように、p部位(A)103およびn部位(B)104を形成するi型a−Si層102の厚さd1と、パッシベーション膜として必要になるi型a−Si層102の部分の厚さ(d1−d2)、さらにp部位(A)103およびn部位(B)104として必要な厚さd2によって、適切な値を選択することになるが、イオンエネルギーが大きくなると、処理の対象であるi型a−Si層102の表面が粗くなり、平坦性が保てなくなるという問題がある。このため、i型a−Si層102に対して処理を行う場合は、イオンエネルギー[keV]としては20以下であることが好ましく、さらに、i型a−Si層102の膜厚(すなわち、i型a−Si層の厚さとパッシベーション膜として残したい厚さとの関係)を考慮すると、5以下が好適であると言える。イオンエネルギー[keV]が5以下であれば、さらに低エネルギーによる処理となるため、i型a−Si層102の表面の平坦性を保つことが可能となる。 As ion energy at the time of ion implantation, as in the above example, the thickness d1 of the i-type a-Si layer 102 that forms the p + site (A) 103 and the n + site (B) 104, and the passivation film The thickness (d1−d2) of the portion of the i-type a-Si layer 102 that is necessary for the p + portion (A) 103 and the thickness d2 that is necessary for the n + portion (B) 104 is set to an appropriate value. As will be selected, there is a problem that when the ion energy increases, the surface of the i-type a-Si layer 102 to be processed becomes rough and flatness cannot be maintained. For this reason, when processing is performed on the i-type a-Si layer 102, the ion energy [keV] is preferably 20 or less, and the thickness of the i-type a-Si layer 102 (that is, i In view of the relationship between the thickness of the mold a-Si layer and the thickness desired to remain as the passivation film, it can be said that 5 or less is preferable. If the ion energy [keV] is 5 or less, the process is performed with lower energy, and the flatness of the surface of the i-type a-Si layer 102 can be maintained.

なお、リン(P)についても、上述したボロン(B)における、イオンエネルギーとストッピングレンジとの関係が成立していることが確認された。ゆえに、この関係を利用することにより、図1のn部位(B)104を再現性よく形成できる。さらに、リン(P)についても、n部位(B)104を形成する対象であるi型a−Si層102の膜厚等の条件、およびi型a−Si層102の表面の平坦性の確保という意味から、ボロン(B)の場合と同様に、イオンエネルギー[keV]としては、20以下、さらに5以下を選択することで、ボロン(B)の場合と同様の効果を得ることが可能である。 It was confirmed that the relationship between the ion energy and the stopping range in the above-described boron (B) was also established for phosphorus (P). Therefore, by utilizing this relationship, the n + site (B) 104 in FIG. 1 can be formed with good reproducibility. Further, with respect to phosphorus (P), conditions such as the film thickness of the i-type a-Si layer 102 that is an object of forming the n + site (B) 104 and the flatness of the surface of the i-type a-Si layer 102 From the standpoint of securing, as in the case of boron (B), the same effect as in the case of boron (B) can be obtained by selecting ion energy [keV] of 20 or less and further 5 or less. It is.

図9は、リン(P)のイオンエネルギーを変えて、基板の深さ方向に観測したリン(P)濃度のプロファイルを示すグラフである。
このグラフより、イオン注入する際のイオンエネルギー[keV]を、3、6、15と変えた場合、リン濃度[atoma/cm]が10+18となる基板の深さ方向の位置[nm]は、およそ30、43、78となることが確認される。これにより、各深さ位置において、所定のリン濃度となるように、n部位(B)104を深さ方向に形成できる。
FIG. 9 is a graph showing a profile of phosphorus (P) concentration observed in the depth direction of the substrate by changing the ion energy of phosphorus (P).
From this graph, when the ion energy [keV] at the time of ion implantation is changed to 3, 6 and 15, the position [nm] in the depth direction of the substrate where the phosphorus concentration [atoma / cm 3 ] becomes 10 +18 is , Approximately 30, 43, 78. Accordingly, the n + site (B) 104 can be formed in the depth direction so that a predetermined phosphorus concentration is obtained at each depth position.

ボロン(B)についても、上述したリン(P)における、基板の深さ方向に観測したリン(P)濃度のプロファイルと同様の関係が成立していることが確認された。ゆえに、この関係を利用することにより、所定のボロン濃度となるように、図1のp部位(A)103を深さ方向に形成できる。 For boron (B), it was confirmed that the same relationship as the profile of phosphorus (P) concentration observed in the depth direction of the substrate in phosphorus (P) described above was established. Therefore, by utilizing this relationship, the p + site (A) 103 in FIG. 1 can be formed in the depth direction so as to have a predetermined boron concentration.

上記の第一工程や第二工程におけるイオンの注入は、たとえば、図11に示すイオン注入装置1200を用いて行う。
図11は、本発明において、p型イオン注入工程(第五工程)およびn型イオン注入工程(第六工程)に用いる、イオン注入装置1200の断面図である。イオン注入装置1200は真空槽1201と、永久磁石1205、RF導入コイル1206、RF導入窓(石英)1212を用いたICP放電によるプラズマ発生手段と、真空排気手段(不図示)とを備えている。
The ion implantation in the first process and the second process is performed using, for example, an ion implantation apparatus 1200 shown in FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view of an ion implantation apparatus 1200 used in the p-type ion implantation step (fifth step) and the n-type ion implantation step (sixth step) in the present invention. The ion implantation apparatus 1200 includes a vacuum chamber 1201, a permanent magnet 1205, an RF introduction coil 1206, plasma generation means by ICP discharge using an RF introduction window (quartz) 1212, and vacuum exhaust means (not shown).

真空槽1201の内部は、複数の開口を有する(たとえば、メッシュ状の)電極1208、1209により、プラズマ発生室とプラズマ処理室とに分離されている。プラズマ処理室に被処理体である基板(テクスチャー形成工程後の基板101に相当)1203を支持する基板支持台1204が配されている。なお、電極1208は、浮遊電位とされており、プラズマ1207の電位を安定させる機能を有する。また、電極1209は、負電位を印加され、プラズマ1207から正イオンを引き出す機能を有する。   The inside of the vacuum chamber 1201 is separated into a plasma generation chamber and a plasma processing chamber by electrodes 1208 and 1209 having a plurality of openings (for example, mesh shape). A substrate support 1204 that supports a substrate (corresponding to the substrate 101 after the texture forming step) 1203 that is an object to be processed is disposed in the plasma processing chamber. Note that the electrode 1208 has a floating potential and has a function of stabilizing the potential of the plasma 1207. The electrode 1209 has a function of extracting a positive ion from the plasma 1207 when a negative potential is applied thereto.

真空層1201内を減圧し、プラズマ発生室に、基板1203に注入する不純物原子を含んだガスを導入する。そして、プラズマ発生手段を用いてプラズマ1207を励起させることにより、不純物原子をイオン化させ、電極1208、1209を経由して引き出されたp型あるいはn型のイオンを、基板1203に注入させることができる。   The inside of the vacuum layer 1201 is decompressed, and a gas containing impurity atoms to be injected into the substrate 1203 is introduced into the plasma generation chamber. Then, the plasma 1207 is excited using plasma generation means, whereby impurity atoms are ionized, and p-type or n-type ions extracted through the electrodes 1208 and 1209 can be implanted into the substrate 1203. .

ここで、p型イオンの注入量やn型イオンの注入量は、後述するアニール処理後のn部位(B)104のシート抵抗、及び、p部位(A)103のシート抵抗と、HBC型結晶系太陽電池の光電変換効率との関係から、太陽電池100を製造する上での最適値として決定される。ただし、n部位(B)104におけるn型イオンの濃度は、少なくとも基板101におけるn型イオンの濃度より高く設定されているものとする。 Here, the implantation amount of the p-type ions and the implantation amount of the n-type ions are determined by the sheet resistance of the n + portion (B) 104 and the sheet resistance of the p + portion (A) 103 after annealing, which will be described later, and the HBC. From the relationship with the photoelectric conversion efficiency of the type crystal solar cell, it is determined as the optimum value for manufacturing the solar cell 100. Note that the n-type ion concentration in the n + region (B) 104 is set to be higher than at least the n-type ion concentration in the substrate 101.

なお、上述したp型イオンの注入やn型イオンの注入を行う際に、不純物原子を含んだガス(たとえば、BFなど)に水素を添加したプロセスガスを用い、前記アモルファスSi層に対して水素がイオン注入されるように条件設定してもよい。イオン注入時に水素も一緒にイオン注入することにより、アモルファスSi層の構造欠陥が修復され、キャリアの再結合の抑制効果が向上し、部位Aや部位Bまで到達する電子やホールの総量が増加するため、発電効率の向上を図ることができる。 When performing the above-described p-type ion implantation or n-type ion implantation, a process gas in which hydrogen is added to a gas containing impurity atoms (for example, BF 3 ) is used for the amorphous Si layer. Conditions may be set so that hydrogen is ion-implanted. By implanting hydrogen together with ions during ion implantation, the structural defects of the amorphous Si layer are repaired, the effect of suppressing the recombination of carriers is improved, and the total amount of electrons and holes reaching sites A and B increases. Therefore, the power generation efficiency can be improved.

アモルファスSi層に対して効果的に水素を注入する手法として、非質量分離型イオン注入の採用が挙げられる。n型イオン、p型イオン(たとえば、Pイオン、Bイオン)のみを分離して注入する質量分離型イオン注入とは異なり、非質量分離型イオン注入では、不純物原子を含んだガスとしてPH、BH等の水素を含むガスを用いる。これにより、非質量分離型イオン注入においては、前述のように水素を添加したプロセスガスを用いなくとも、基板に対して、n型イオン、p型イオンと同時に、水素も注入することが可能となる。さらに、非質量分離型イオン注入では、イオンを分離する機構が不要であるため、装置構造としてフットプリントが小さくなるというメリットもある。
このように、プロセスガスに水素を添加したり、非質量分離型イオン注入を選択したりすることによって、n型イオン、p型イオンと同時にアモルファスSi層に注入された水素は、アモルファスSi層の深さ方向において濃度分布を持つことになる。
As a technique for effectively implanting hydrogen into the amorphous Si layer, non-mass-separated ion implantation can be employed. Unlike mass-separated ion implantation in which only n-type ions and p-type ions (for example, P ions and B ions) are separately implanted, non-mass-separated ion implantation uses PH 3 as a gas containing impurity atoms, A gas containing hydrogen such as BH 2 is used. As a result, in non-mass-separated ion implantation, hydrogen can be implanted into the substrate simultaneously with n-type ions and p-type ions without using a process gas to which hydrogen is added as described above. Become. Further, non-mass-separated ion implantation does not require a mechanism for separating ions, and thus has an advantage that the footprint of the device structure is reduced.
In this way, by adding hydrogen to the process gas or selecting non-mass-separated ion implantation, the hydrogen implanted into the amorphous Si layer simultaneously with the n-type ions and p-type ions is converted into the amorphous Si layer. It has a concentration distribution in the depth direction.

次に、第六工程を経て行われるアニール処理は、たとえば、図12に示すアニール処理装置1300を用いて行う。図12のアニール装置1300は、縦型加熱炉を採用し、バッチ式で、1カセットに1枚の基板(第四工程および第五工程により、p型およびn型イオン注入工程後の基板)がセットされ、このカセットを複数枚、同時に熱処理することが可能とされている。
図12のアニール装置1300は、加熱室1310と前室1320から構成されており、加熱室1310の内部空間1312と前室1320の内部空間1322は、仕切弁1314によって遮断可能とされている。
Next, the annealing process performed through the sixth step is performed using, for example, an annealing apparatus 1300 shown in FIG. An annealing apparatus 1300 of FIG. 12 employs a vertical heating furnace, and is batch-type, and one substrate (a substrate after the p-type and n-type ion implantation steps by the fourth step and the fifth step) is provided in one cassette. A plurality of cassettes can be heat-treated at the same time.
An annealing apparatus 1300 in FIG. 12 includes a heating chamber 1310 and a front chamber 1320, and the internal space 1312 of the heating chamber 1310 and the internal space 1322 of the front chamber 1320 can be shut off by a gate valve 1314.

前室1320の内部空間1322において、表裏が露呈した状態となるように基板の外周部を保持したカセット1301を複数枚、多段に重ねてなるカセットラック1303を、カセットベース1302上に配置する。
加熱室1310の内部空間1312を大気開放した状態で仕切弁1314を開けて、この状態にあるカセットベース1302を、前室1320の内部空間1322から加熱室1310の内部空間1312へ、不図示の移動手段により上昇させる(上向き矢印)。その後、仕切弁1314を閉じ、排気手段(P)1315を用いて、加熱室1310の内部空間1312を減圧雰囲気とする。なお、加熱室1310の内部空間1312を減圧雰囲気とはせず、そのまま後述のアニールガスを導入し、大気圧アニールを行ってもよい。
In an internal space 1322 of the front chamber 1320, a cassette rack 1303 in which a plurality of cassettes 1301 holding the outer peripheral portion of the substrate are stacked in multiple stages so as to be exposed is arranged on the cassette base 1302.
The gate 1314 is opened with the internal space 1312 of the heating chamber 1310 open to the atmosphere, and the cassette base 1302 in this state is moved from the internal space 1322 of the front chamber 1320 to the internal space 1312 of the heating chamber 1310 (not shown). Raise by means (up arrow). Thereafter, the gate valve 1314 is closed, and the internal space 1312 of the heating chamber 1310 is made a reduced pressure atmosphere using the exhaust means (P) 1315. Note that the atmospheric pressure annealing may be performed by introducing an after-mentioned annealing gas as it is without making the internal space 1312 of the heating chamber 1310 a reduced pressure atmosphere.

その後、加熱室1310の内部空間1312に、アニールガスを導入し、管理された雰囲気下で、所定の温度プロファイルにより、大気圧アニール処理を行う。ここで、導入するガスは窒素ガスであり、これに水素ガスを添加して用いてもよい。このように、アニールガスに水素を添加することで、第二、第三工程においてi型a−Si層に注入された水素が、加熱により基板から離脱することを補うことが可能となる。一例としては、窒素ガスに対し3%水素を添加したアニールガスを利用する。
基板温度を所定の温度以下とした後、上記ガスの導入を停止し、加熱室1310の内部空間1312を大気開口した状態として仕切弁1314を開ける。その後、カセットベース1302を、加熱室1310の内部空間1312から前室1320の内部空間1322へ、不図示の移動手段により下降させる(下向き矢印)。
Thereafter, an annealing gas is introduced into the internal space 1312 of the heating chamber 1310, and an atmospheric pressure annealing process is performed with a predetermined temperature profile in a controlled atmosphere. Here, the introduced gas is nitrogen gas, and hydrogen gas may be added thereto. As described above, by adding hydrogen to the annealing gas, it is possible to compensate for the hydrogen injected into the i-type a-Si layer in the second and third steps from being detached from the substrate by heating. As an example, an annealing gas in which 3% hydrogen is added to nitrogen gas is used.
After the substrate temperature is set to a predetermined temperature or lower, the introduction of the gas is stopped, and the gate valve 1314 is opened with the internal space 1312 of the heating chamber 1310 opened to the atmosphere. Thereafter, the cassette base 1302 is lowered from the internal space 1312 of the heating chamber 1310 to the internal space 1322 of the front chamber 1320 by a moving means (not shown) (downward arrow).

以上の手順により、本発明のアニール処理は行われる。その際、アニール処理の条件は、基板内部における、n型イオン及びp型イオンの拡散係数に応じた最適な条件として決定される。たとえば、アニール処理の温度は、600℃以下であることが望ましい。これは、p部位(A)103およびn部位(B)104を含むi型a−Si層102が結晶化してi型a−Si層のパッシベーション膜としての機能が低下することを防止するためである。さらに、アニール処理の温度は、400℃以下であることがより望ましい。これは、イオン注入の際に、n型イオン、p型イオンと同時に注入された水素が、i型a−Si層から離脱するのを抑制するためである。また、アニール処理にかける時間は、30分〜60分程度であることが望ましい。 The annealing process of the present invention is performed by the above procedure. At that time, the conditions for the annealing treatment are determined as optimum conditions corresponding to the diffusion coefficients of n-type ions and p-type ions inside the substrate. For example, the annealing temperature is desirably 600 ° C. or lower. This prevents the i-type a-Si layer 102 including the p + site (A) 103 and the n + site (B) 104 from being crystallized to deteriorate the function of the i-type a-Si layer as a passivation film. Because. Furthermore, the annealing temperature is more preferably 400 ° C. or lower. This is to prevent hydrogen implanted simultaneously with n-type ions and p-type ions from being separated from the i-type a-Si layer during ion implantation. Moreover, it is desirable that the time required for the annealing treatment is about 30 to 60 minutes.

次に、電極の形成工程として、p部位(A)103、n部位(B)104およびフォトレジストPRを含む、i型a−Si層の外面102bの全域を覆うように、金属膜(たとえばCu膜)を形成する。金属膜としては、Cu膜の他に、Ag膜などが好適に用いられる。ただし、電極は金属膜に限定されるものではなく、金属膜に代えて透明導電膜を用いてもよい。金属膜または透明導電膜は、たとえば、汎用のスパッタ装置を用いて作製される。 Next, as an electrode formation step, a metal film (covering the entire outer surface 102b of the i-type a-Si layer including the p + region (A) 103, the n + region (B) 104, and the photoresist PR is covered. For example, a Cu film) is formed. As the metal film, an Ag film or the like is preferably used in addition to the Cu film. However, the electrode is not limited to the metal film, and a transparent conductive film may be used instead of the metal film. The metal film or the transparent conductive film is produced using, for example, a general-purpose sputtering apparatus.

次いで、金属膜を通してフォトレジストPRに、たとえばUV光を照射することにより、a−Si層102の外面からフォトレジストPRを剥離する[第九工程:図5(b)]。そのとき、フォトレジスト上にある導電性の部材BMも一緒に取り除かれる。
これにより、導電性の部材BMは、部位Aや部位Bの上に形成された部分だけ、a−Si層102の外面に残存する。その結果、p部位(A)103およびn部位(B)104が存在する領域のみを覆うように配置された、導電性の部材BMからなる電極が安定して形成される。本発明では、第九工程のことを、「リフトオフ」工程とも呼ぶ。
上述した各工程を順に実施することにより、図1のHBC型結晶系太陽電池100I(100)が作製できる。
Next, the photoresist PR is peeled from the outer surface of the a-Si layer 102 by, for example, irradiating the photoresist PR with UV light through the metal film [ninth step: FIG. 5B]. At that time, the conductive member BM on the photoresist is also removed together.
As a result, the conductive member BM remains on the outer surface of the a-Si layer 102 only in the part formed on the part A and the part B. As a result, an electrode made of the conductive member BM is formed stably so as to cover only the region where the p + site (A) 103 and the n + site (B) 104 exist. In the present invention, the ninth step is also referred to as a “lift-off” step.
The HBC crystal solar cell 100I (100) shown in FIG. 1 can be manufactured by sequentially performing the steps described above.

第一実施形態[HBC型結晶系太陽電池100I(100)]の場合、初期の段階(イオン注入により部位Aや部位Bを形成する前)において、基板101の一面101a側に、i型のアモルファスSi層αを覆うように、n型のアモルファスSi層113、反射防止層114を形成する。
このように、初期の段階(イオン注入により部位Aや部位Bを形成する前)で、反射防止層114まで形成したことにより、イオン注入やBM形成など、後続する工程のハンドリングに対する入光面の保護という点において好ましい。
In the case of the first embodiment [HBC type crystalline solar cell 100I (100)], an i-type amorphous material is formed on the surface 101a side of the substrate 101 in the initial stage (before forming the part A and the part B by ion implantation). An n-type amorphous Si layer 113 and an antireflection layer 114 are formed so as to cover the Si layer α.
As described above, by forming the antireflection layer 114 at the initial stage (before forming the part A and the part B by ion implantation), the light incident surface for the handling of subsequent processes such as ion implantation and BM formation is improved. It is preferable in terms of protection.

図6は、従来例(図25)に係る太陽電池の製造工程を示すフロー図であり、図7は、本発明(図1−5)に係る太陽電池の製造工程を示すフロー図である。   FIG. 6 is a flowchart showing the manufacturing process of the solar cell according to the conventional example (FIG. 25), and FIG. 7 is a flowchart showing the manufacturing process of the solar cell according to the present invention (FIG. 1-5).

図6に示すとおり、従来のHBC型結晶系太陽電池における部位(A)と部位(B)は、図25(a)〜図25(j)の工程フローを経て初めて形成される。すなわち、「i型a−Si成膜、n型a−Si成膜、フォトレジスト塗布・パターニング、エッチング、フォトレジスト剥離、エッチストッパー成膜・パターニング、i型a−Si成膜、p型a−Si成膜、フォトレジスト塗布・パターニング、エッチング、フォトレジスト剥離、エッチストッパー剥離、離間部にのみi型a−Si成膜」からなる13もの工程処理を順に行うことにより製造される。従来の製造方法では、塗布や剥離の工程が少なくとも3回は必要となり、複雑な工程フローが要求される。
これに対し、図7に示すとおり、本発明のHBC型結晶系太陽電池における部位(A)と部位(B)は、図2〜図5の工程フローにより形成される。本発明によれば、塗布や剥離の工程は1回のみで済むことから、シンプルな工程フローが実現できる。
As shown in FIG. 6, the site | part (A) and site | part (B) in the conventional HBC type | mold crystal-type solar cell are formed for the first time through the process flow of FIG. 25 (a)-FIG. 25 (j). That is, “i-type a-Si film formation, n-type a-Si film formation, photoresist coating / patterning, etching, photoresist peeling, etch stopper filming / patterning, i-type a-Si film formation, p-type a- It is manufactured by sequentially performing 13 processes including “Si film formation, photoresist coating / patterning, etching, photoresist stripping, etch stopper stripping, and i-type a-Si film deposition only on the separated portion”. In the conventional manufacturing method, the coating and peeling processes are required at least three times, and a complicated process flow is required.
On the other hand, as shown in FIG. 7, the site | part (A) and site | part (B) in the HBC type | system | group crystalline solar cell of this invention are formed by the process flow of FIGS. According to the present invention, a simple process flow can be realized because the coating and peeling processes need only be performed once.

従来の製造方法に比べて極めて少ない工程数によって、HBC型結晶系太陽電池を作製することができるので、本発明のHBC型結晶系太陽電池は、従来の工程に比べて、「高価なフォトリソ工程やエッチング工程」を大幅に削減できる。ゆえに、本発明によれば、従来必要とした複雑な工程が削減できるので、より安定した工程管理において製造が可能となる。すなわち、第一実施形態によれば、高価な製造装置が不要となることから、安価なHBC型結晶系太陽電池の提供に本発明は寄与する。   Since the HBC type crystalline solar cell can be manufactured with a very small number of steps compared to the conventional manufacturing method, the HBC type crystalline solar cell of the present invention is more expensive than the conventional step. And etching process "can be greatly reduced. Therefore, according to the present invention, since it is possible to reduce the complicated processes that have been conventionally required, it is possible to manufacture with more stable process management. That is, according to the first embodiment, since an expensive manufacturing apparatus is not required, the present invention contributes to the provision of an inexpensive HBC crystal solar cell.

ただし、図1に示すように、本発明のHBC型結晶系太陽電池では、アニールの影響を受ける「p部位(A)103」および「n部位(B)104」が、「i型a−Si膜β102」の内部に存在することから、アニール条件については考慮する必要がある。
具体的には、アニール処理時の温度[℃]は、先に述べたように、i型a−Si層のパッシベーション膜としての機能が低下を防止するために、600以下であることが好ましく、さらには、i型a−Si層からの水素の離脱を抑制するために、400以下であることが好ましい。
However, as shown in FIG. 1, in the HBC type crystalline solar cell of the present invention, “p + site (A) 103” and “n + site (B) 104” affected by annealing are “i-type a Since it exists inside the “-Si film β102”, it is necessary to consider the annealing conditions.
Specifically, the temperature [° C.] during the annealing treatment is preferably 600 or less in order to prevent the function of the i-type a-Si layer as a passivation film from being lowered, as described above. Furthermore, in order to suppress the detachment | desorption of hydrogen from an i-type a-Si layer, it is preferable that it is 400 or less.

<第二実施形態>---Process B
(HBC型結晶系太陽電池)
図13は、本発明の第二実施形態に係る、HBC型結晶系太陽電池200I(200)の構成について説明する図である。製造後の構造においては、HBC型結晶系太陽電池200I(200)は、前述したHBC型結晶系太陽電池100I(100)と同一であるが、両者では製造手順(製造工程)が異なる。
<Second Embodiment> --- Process B
(HBC type crystalline solar cell)
FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of an HBC type crystalline solar cell 200I (200) according to the second embodiment of the present invention. In the structure after manufacture, the HBC crystal solar cell 200I (200) is the same as the HBC crystal solar cell 100I (100) described above, but the manufacturing procedure (manufacturing process) is different between them.

具体的には、第一実施形態[HBC型結晶系太陽電池100I(100)]の場合、初期の段階(イオン注入により部位Aや部位Bを形成する前)において、基板101の一面101a側に、i型のアモルファスSi層αを覆うように、n型のアモルファスSi層113、反射防止層114を形成する。   Specifically, in the case of the first embodiment [HBC type crystalline solar cell 100I (100)], on the one surface 101a side of the substrate 101 in the initial stage (before forming the part A and the part B by ion implantation). The n-type amorphous Si layer 113 and the antireflection layer 114 are formed so as to cover the i-type amorphous Si layer α.

これに対して、第二実施形態[HBC型結晶系太陽電池200I(200)]の場合、初期の段階(イオン注入により部位Aや部位Bを形成する前)において、反射防止層214は形成しない。すなわち、基板201の一面201a側に、i型のアモルファスSi層αを覆うように、n型のアモルファスSi層213を形成するに留める。第二実施形態の反射防止層214は、後期の段階(イオン注入により部位Aや部位Bを形成した後)に形成する。
第二実施形態では、後期の段階(イオン注入により部位Aや部位Bを形成した後)に反射防止層214を形成したことにより、スパッタリングによりBMと同時に形成可能となり生産性の改善という点において好ましい。
On the other hand, in the case of the second embodiment [HBC type crystalline solar cell 200I (200)], the antireflection layer 214 is not formed in the initial stage (before forming the part A and the part B by ion implantation). . That is, the n-type amorphous Si layer 213 is only formed on the one surface 201a side of the substrate 201 so as to cover the i-type amorphous Si layer α. The antireflection layer 214 of the second embodiment is formed at a later stage (after forming the part A and the part B by ion implantation).
In the second embodiment, since the antireflection layer 214 is formed at a later stage (after forming the part A and the part B by ion implantation), it can be formed simultaneously with the BM by sputtering, which is preferable in terms of productivity improvement. .

(HBC型結晶系太陽電池の製造方法)
図13に示した、第二実施形態に係るHBC型結晶系太陽電池200I(200)の製造方法について、説明する。図14〜図17は、図13のHBC型結晶系太陽電池を製造する手順を示す模式断面図である。図18は、図13に示したHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図である。以下では、第一実施形態と同様に、「アモルファスSi」を「a−Si」と略記する。
以下では、第一実施形態を示す図1〜図5と図7を適宜用いて、第一実施形態と第二実施形態との相違点についても説明する。
(Method for producing HBC type crystalline solar cell)
A method for manufacturing the HBC type crystalline solar cell 200I (200) according to the second embodiment shown in FIG. 13 will be described. 14 to 17 are schematic cross-sectional views showing a procedure for manufacturing the HBC type crystalline solar cell of FIG. FIG. 18 is a flowchart showing manufacturing steps of the HBC type crystalline solar cell shown in FIG. Hereinafter, as in the first embodiment, “amorphous Si” is abbreviated as “a-Si”.
Below, the difference between 1st embodiment and 2nd embodiment is also demonstrated using FIG. 1-5 which shows 1st embodiment, and FIG. 7 suitably.

第二実施形態に係る、HBC型結晶系太陽電池200を製造するための各工程について、詳しく説明する。まず、テクスチャー形成工程において、基板201に対して、例えば水酸化カリウム(KOH)や水酸化ナトリウム(NaOH)をエッチャントとして用いたウェットエッチング処理を行う。そして、処理後の基板201に残存する有機物および金属汚染物を、フッ硝酸を用いて除去する。これにより、テクスチャーを有する形状に基板201の一面201aと他面201bを加工する[第一工程:図14(a)]。   Each process for manufacturing the HBC type crystalline solar cell 200 according to the second embodiment will be described in detail. First, in the texture forming step, a wet etching process using, for example, potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) as an etchant is performed on the substrate 201. Then, organic substances and metal contaminants remaining on the treated substrate 201 are removed using hydrofluoric acid. Thereby, the one surface 201a and the other surface 201b of the substrate 201 are processed into a textured shape [first step: FIG. 14A].

上記のテクスチャーを有する形状に加工された、基板201の一面201aと他面201bに各々、i型a−Si膜(α)212とi型a−Si膜(β)202を、所定の条件で、CVD法により成膜する[第二工程:図14(b)]。
次に、基板201の一面201aに配されたi型a−Si(α)膜212上に、n型a−Si膜213を、所定の条件で、CVD法により成膜する[第三工程:図14(c)]。
An i-type a-Si film (α) 212 and an i-type a-Si film (β) 202 are respectively formed on the one surface 201a and the other surface 201b of the substrate 201 processed into a shape having the above texture under predetermined conditions. Then, a film is formed by the CVD method [second step: FIG. 14B].
Next, an n-type a-Si film 213 is formed on the i-type a-Si (α) film 212 disposed on the one surface 201a of the substrate 201 by a CVD method under a predetermined condition [third step: FIG. 14 (c)].

上記の第二工程や第三工程における成膜は、たとえば、図10に示すCVD法を用いて成膜する製造装置(以下では、CVD装置とも呼ぶ)700を用いて行う。
本実施形態において図10のCVD装置700を用いる場合は、各プロセス室を順に通過することにより、i型a−Si膜212、i型a−Si膜202、及びn型a−Si膜213を、基板201上に作製する。すなわち、第二実施形態の第三工程では、第一実施形態においては形成した反射防止層を、n型a−Si膜213上に形成しない。
The film formation in the second step and the third step is performed using, for example, a manufacturing apparatus (hereinafter also referred to as a CVD apparatus) 700 that forms a film using the CVD method shown in FIG.
In the present embodiment, when the CVD apparatus 700 of FIG. 10 is used, the i-type a-Si film 212, the i-type a-Si film 202, and the n-type a-Si film 213 are passed through each process chamber in order. The substrate 201 is manufactured. That is, in the third step of the second embodiment, the antireflection layer formed in the first embodiment is not formed on the n-type a-Si film 213.

CVD装置700を用いた3層、すなわち「i型a−Si膜212、i型a−Si膜202、及びn型a−Si膜213」の形成方法は、第一実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
CVD装置700により、図14(c)に示すように、一面側にi型a−Si膜(α)222及びn型a−Si膜213が、他面側にi型a−Si膜(β)202が、それぞれ形成された基板201は、成膜出口室(EX)758に移動された後、搬送室(T)759を経て、取出室(UL)760に移動され、取出室の内部を大気圧とすることにより、スパッタ装置の外部へ搬出される。
A method of forming three layers using the CVD apparatus 700, that is, “i-type a-Si film 212, i-type a-Si film 202, and n-type a-Si film 213” is the same as in the first embodiment. The description is omitted here.
As shown in FIG. 14C, the CVD apparatus 700 forms an i-type a-Si film (α) 222 and an n-type a-Si film 213 on one surface side, and an i-type a-Si film (β on the other surface side. ) 202 are respectively moved to the film forming outlet chamber (EX) 758, then transferred to the take-out chamber (UL) 760 via the transfer chamber (T) 759, and the inside of the take-out chamber is By setting the atmospheric pressure, it is carried out of the sputtering apparatus.

その後、基板201の他面201bに配されたi型a−Si膜202上に、所望のフォトレジストPRを塗布した後、パターニングする。これにより、後段の工程において、イオン注入する領域に所定の開口部を有するフォトレジストPRをi型a−Si膜202上に形成する[第四工程:図14(d)]。   Thereafter, a desired photoresist PR is applied on the i-type a-Si film 202 disposed on the other surface 201b of the substrate 201, and then patterned. As a result, in the subsequent step, a photoresist PR having a predetermined opening in the ion implantation region is formed on the i-type a-Si film 202 [fourth step: FIG. 14 (d)].

次に、i型a−Si膜202の外面202b近傍に、ボロン(B)イオン等のp型イオンを、マスクM1を介して局所的に注入する[第五工程:図3(a)]ことにより、p部位(A)103を形成する[第五工程:図15(c)]。
その際、図15(b)に示すように、マスクM1としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Aを平面視した場合、該部位Aの外形を規定するフォトレジストPRの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
Next, p-type ions such as boron (B) ions are locally implanted into the vicinity of the outer surface 202b of the i-type a-Si film 202 through the mask M1 [fifth step: FIG. 3A]. To form the p + site (A) 103 [fifth step: FIG. 15 (c)].
At this time, as shown in FIG. 15B, when the portion A into which ions are implanted through the opening of the mask is viewed in plan, the portion of the photoresist PR that defines the outer shape of the portion A can be seen. A mask having the shape of the opening is used.

図15(b)において、M1eはマスクM1の端部をフォトレジストPRに投射した際の位置、PReはフォトレジストPRの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクM1の各々の端部における、M1eとPReの差分(Δm1A、Δm1B)がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクM1に加えてフォトレジストPRも併用したことにより、マスクM1のみを用いる場合に比べて、該部位Aの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、p部位(A)203は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。 In FIG. 15B, when M1e is defined as the position when the end of the mask M1 is projected onto the photoresist PR, and PRe is defined as the position of the end that defines the opening of the photoresist PR, each of the masks M1 It is designed so that the difference (Δm1A, Δm1B) between M1e and PRe at the end is greater than zero. In the present invention, by using the photoresist PR in addition to the mask M1, the outer shape of the portion A can be more sharply defined than when only the mask M1 is used. Therefore, according to the present invention, the p + site (A) 203 can be produced in a clear shape up to the outer edge.

次いで、i型a−Si膜202の外面202b近傍にあって、p部位(A)203どうしの間で、かつ、p部位(A)203と重ならない位置に、リン(P)イオン等のn型イオンを、マスクM2を介して局所的に注入する[第六工程:図16(a)]ことにより、n部位(B)204を形成する[第六工程:図16(c)]。
その際、図16(b)に示すように、マスクM2としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Bを平面視した場合、該部位Bの外形を規定するフォトレジストPRの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
Then, in the outer surface 202b near the i-type a-Si film 202, between and if p + region (A) 203, and a position which does not overlap with the p + region (A) 203, phosphorus (P) ions or the like N-type ions are locally implanted through the mask M2 [sixth step: FIG. 16 (a)], thereby forming an n + portion (B) 204 [sixth step: FIG. 16 (c). ].
At this time, as shown in FIG. 16B, when the portion B into which ions are implanted through the opening of the mask is viewed in plan, the portion of the photoresist PR that defines the outer shape of the portion B is visible. A mask having the shape of the opening is used.

図16(b)において、M2eはマスクM2の端部をフォトレジストPRに投射した際の位置、PReはフォトレジストPRの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクM2の各々の端部における、M2eとPReの差分(Δm1A、Δm1B)がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクM2に加えてフォトレジストPRも併用したことにより、マスクM2のみを用いる場合に比べて、該部位Bの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、n部位(B)204は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。 In FIG. 16B, when M2e is defined as the position when the end of the mask M2 is projected onto the photoresist PR, and PRe is defined as the position of the end that defines the opening of the photoresist PR, each of the mask M2 It is designed so that the difference (Δm1A, Δm1B) between M2e and PRe at the end is greater than zero. In the present invention, by using the photoresist PR in addition to the mask M2, the outer shape of the portion B can be defined more sharply than when only the mask M2 is used. Therefore, according to the present invention, the n + site (B) 204 can be manufactured in a clear shape up to the outer edge.

これにより、i型a−Si層(β)202に内在され、かつ、該a−Si層(β)202の外面側に一部が露呈されるように、基板の第一導電型と同じ導電型(たとえばn型)の部位(A)203および前記第一導電型と異なる導電型の部位(B)204が、互いに離間して配置されてなるHBC型結晶系太陽電池200Gが形成される[図16(c)]。この段階では、i型a−Si層(β)202のうち、部位(A)と部位(B)の離間部をなす部位(C)の上にはフォトレジストPRが存在する。 Thus, the same conductivity as that of the first conductivity type of the substrate is present in the i-type a-Si layer (β) 202 and partly exposed on the outer surface side of the a-Si layer (β) 202. An HBC type crystalline solar cell 200G in which a part (A) 203 of a type (for example, n + type) and a part (B) 204 of a conductivity type different from the first conductivity type are arranged apart from each other is formed. [FIG. 16 (c)]. At this stage, in the i-type a-Si layer (β) 202, the photoresist PR exists on the part (C) that forms the separation part of the part (A) and the part (B).

次に、アニール処理[第七工程]をした後、部位A、部位B、及びフォトレジストPRを覆うように、電極として機能する導電性の部材BMを形成する。なお、アニール処理については、後段において詳細に説明する。
導電性の部材BMは、所定の条件で、スパッタ法により成膜する[第八工程:図17(a)]。これにより、部位Aや部位Bの上に形成された導電性の部材BMと、フォトレジストPRの上に形成された導電性の部材BMとが断絶した状態となる。
導電性の部材BMとしては、電極として利用するため、導電率の高い(低抵抗な)材料が好適であり、たとえば、Ag、Al、Cu、Ti等が挙げられる。導電性の部材BMは、単層膜の他に、2層以上の積層膜としても構わない。その代表例としては、透明導電膜(ITO等)と金属膜(Ag等)の積層膜が挙げられる。
Next, after the annealing process [seventh step], a conductive member BM functioning as an electrode is formed so as to cover the part A, the part B, and the photoresist PR. The annealing process will be described in detail later.
The conductive member BM is formed by sputtering under a predetermined condition [eighth step: FIG. 17A]. As a result, the conductive member BM formed on the part A and the part B and the conductive member BM formed on the photoresist PR are disconnected.
As the conductive member BM, a material having high conductivity (low resistance) is suitable for use as an electrode, and examples thereof include Ag, Al, Cu, and Ti. The conductive member BM may be a laminated film of two or more layers in addition to a single layer film. A typical example is a laminated film of a transparent conductive film (ITO or the like) and a metal film (Ag or the like).

次に、導電性の部材BMを形成した後、反射防止層214を形成する。これにより、図17(a)に示すように、第二実施形態のHBC型結晶系太陽電池200H(200)も、第一実施形態と同様に、基板201の一面201a側に、i型のアモルファスSi層(α)212を覆うように、n型のアモルファスSi層213、反射防止層214が形成された構成となる。   Next, after forming the conductive member BM, the antireflection layer 214 is formed. As a result, as shown in FIG. 17A, the HBC type crystalline solar cell 200H (200) of the second embodiment is also i-type amorphous on the one surface 201a side of the substrate 201 as in the first embodiment. An n-type amorphous Si layer 213 and an antireflection layer 214 are formed so as to cover the Si layer (α) 212.

最後に、たとえばUV光を照射することにより、a−Si層202の外面からフォトレジストPRを剥離する[第九工程:図17(b)]。そのとき、フォトレジストPR上にある導電性の部材BMも一緒に取り除かれる。これにより、導電性の部材BMは、部位Aや部位Bの上に形成された部分だけ、a−Si層202の外面に残存する。ゆえに、部位Aや部位Bに沿った導電性の部材BMが形成され、電極として利用できる。この工程は、いわゆる「リフトオフ」と呼ばれるプロセスである。
以上の各工程を順に備えるだけで、図13に示した構成のHBC型結晶系太陽電池200I(200)を作製できる。
Finally, the photoresist PR is stripped from the outer surface of the a-Si layer 202 by, for example, irradiating UV light [ninth step: FIG. 17B]. At that time, the conductive member BM on the photoresist PR is also removed. As a result, the conductive member BM remains on the outer surface of the a-Si layer 202 only on the part formed on the part A and the part B. Therefore, the conductive member BM along the part A or the part B is formed and can be used as an electrode. This process is a so-called “lift-off” process.
The HBC crystal solar cell 200I (200) having the configuration shown in FIG. 13 can be produced simply by providing the above steps in order.

第二実施形態のHBC型結晶系太陽電池200H(200)においても、第一実施形態と同様に、図14(b)に示されるように、i型a−Si膜(β)202はもともとが、厚さ方向および面内方向において単一の膜として形成されたものである。このため、その後の第三工程および第四工程によりi型a−Si膜202の外面202b近傍にp部位(A)203およびn部位(B)204を形成した場合でも、離間部である部位(C)すなわちイオン注入されていない領域は、その厚さ方向で単一の膜として存在している。 Also in the HBC type crystalline solar cell 200H (200) of the second embodiment, as in the first embodiment, as shown in FIG. 14B, the i-type a-Si film (β) 202 is originally formed. The film is formed as a single film in the thickness direction and the in-plane direction. For this reason, even when the p + site (A) 203 and the n + site (B) 204 are formed in the vicinity of the outer surface 202b of the i-type a-Si film 202 by the subsequent third step and fourth step, they are separated portions. The portion (C), that is, the region where ions are not implanted exists as a single film in the thickness direction.

さらに、単一の膜であるi型a−Si膜202に対して、基板の他面201bに達しな
いようにp部位(A)203およびn部位(B)204を形成することで、基板の他面201b上に接して存在するi型a−Si膜202は、基板の面内方向にわたって連続した単一の膜として存在している。
このように、本実施形態(図13)のHBC型結晶系太陽電池200I(200)においても、i型a−Si層202が、p部位(A)203およびn部位(B)204以外の領域において「単一の膜」として存在する(ここで、「単一の膜」とは、i型a−Si層202の内部に界面が存在しないことを意味する)ことにより、i型a−Si膜202のパッシベーション膜としての機能が維持される。
Furthermore, by forming the p + part (A) 203 and the n + part (B) 204 so as not to reach the other surface 201b of the substrate, the i-type a-Si film 202 which is a single film, The i-type a-Si film 202 existing on and in contact with the other surface 201b of the substrate exists as a single film continuous over the in-plane direction of the substrate.
Thus, also in the HBC type crystalline solar cell 200I (200) of the present embodiment (FIG. 13), the i-type a-Si layer 202 is other than the p + site (A) 203 and the n + site (B) 204. (Where “single film” means that there is no interface inside the i-type a-Si layer 202), so that the i-type a The function of the -Si film 202 as a passivation film is maintained.

<第三実施形態>---Process B+
(HBC型結晶系太陽電池)
図19は、本発明の第三実施形態に係る、HBC型結晶系太陽電池300I(300)の構成について説明する図である。製造後の構造においては、HBC型結晶系太陽電池300I(300)は、前述したHBC型結晶系太陽電池100I(100)やHBC型結晶系太陽電池200I(200)と、「n型のアモルファスSi層を備えない点」において相違する。このため、第三実施形態は、第一実施形態や第二実施形態の製造手順(製造工程)と異なる。また、第三実施形態において反射防止層を形成するタイミングは、第二実施形態と同様である。
<Third embodiment> --- Process B +
(HBC type crystalline solar cell)
FIG. 19 is a diagram illustrating the configuration of an HBC type crystalline solar cell 300I (300) according to the third embodiment of the present invention. In the structure after manufacture, the HBC type crystalline solar cell 300I (300) includes the above-described HBC type crystalline solar cell 100I (100) and the HBC type crystalline solar cell 200I (200), and “n-type amorphous Si”. It differs in that it does not have a layer. For this reason, 3rd embodiment differs from the manufacturing procedure (manufacturing process) of 1st embodiment or 2nd embodiment. Moreover, the timing which forms an antireflection layer in 3rd embodiment is the same as that of 2nd embodiment.

具体的には、第一実施形態[HBC型結晶系太陽電池100I(100)]の場合、初期の段階(イオン注入により部位Aや部位Bを形成する前)において、基板101の一面101a側に、i型のアモルファスSi層αを覆うように、n型のアモルファスSi層113、反射防止層114を形成する。   Specifically, in the case of the first embodiment [HBC type crystalline solar cell 100I (100)], on the one surface 101a side of the substrate 101 in the initial stage (before forming the part A and the part B by ion implantation). The n-type amorphous Si layer 113 and the antireflection layer 114 are formed so as to cover the i-type amorphous Si layer α.

これに対して、第三実施形態[HBC型結晶系太陽電池300I(300)]の場合、初期の段階(イオン注入により部位Aや部位Bを形成する前)において、n型のアモルファスSi層や反射防止層は形成しない。すなわち、基板201の一面201a側に、i型のアモルファスSi層αを覆うものは存在しない。第三実施形態の反射防止層314は、後期の段階(イオン注入により部位Aや部位Bを形成した後)に、アモルファスSi層(α)を覆うように形成する。
第三実施形態では、後期の段階(イオン注入により部位Aや部位Bを形成した後)に、アモルファスSi層(α)上に反射防止層が形成したことにより、スパッタリングによりBMと同時に形成可能となり生産性の改善という点において好ましい。
On the other hand, in the case of the third embodiment [HBC type crystalline solar cell 300I (300)], in the initial stage (before forming part A or part B by ion implantation), the n-type amorphous Si layer or An antireflection layer is not formed. That is, there is nothing that covers the i-type amorphous Si layer α on the one surface 201 a side of the substrate 201. The antireflection layer 314 of the third embodiment is formed so as to cover the amorphous Si layer (α) in a later stage (after forming the part A and the part B by ion implantation).
In the third embodiment, the antireflection layer is formed on the amorphous Si layer (α) at the later stage (after forming the part A and the part B by ion implantation), so that it can be formed simultaneously with the BM by sputtering. This is preferable in terms of improving productivity.

(HBC型結晶系太陽電池の製造方法)
図19に示した、第三実施形態に係るHBC型結晶系太陽電池300I(300)の製造方法について、説明する。図20〜図23は、図19のHBC型結晶系太陽電池を製造する手順を示す模式断面図である。図24は、図19に示したHBC型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図である。以下では、第一実施形態と同様に、「アモルファスSi」を「a−Si」と略記する。
以下では、第一実施形態を示す図1〜図5と図7を適宜用いて、第一実施形態と第三実施形態との相違点についても説明する。
(Method for producing HBC type crystalline solar cell)
A method for manufacturing the HBC type crystalline solar cell 300I (300) according to the third embodiment shown in FIG. 19 will be described. 20 to 23 are schematic cross-sectional views showing a procedure for manufacturing the HBC type crystalline solar cell of FIG. FIG. 24 is a flowchart showing manufacturing steps of the HBC crystal solar cell shown in FIG. Hereinafter, as in the first embodiment, “amorphous Si” is abbreviated as “a-Si”.
Below, the difference between 1st embodiment and 3rd embodiment is also demonstrated using FIGS. 1-5 and FIG. 7 which show 1st embodiment suitably.

第三実施形態に係る、HBC型結晶系太陽電池300を製造するための各工程について、詳しく説明する。まず、テクスチャー形成工程において、基板301に対して、例えば水酸化カリウム(KOH)や水酸化ナトリウム(NaOH)をエッチャントとして用いたウェットエッチング処理を行う。そして、処理後の基板301に残存する有機物および金属汚染物を、フッ硝酸を用いて除去する。これにより、テクスチャーを有する形状に基板301の一面301aと他面301bを加工する[第一工程:図20(a)]。   Each process for manufacturing the HBC type crystalline solar cell 300 according to the third embodiment will be described in detail. First, in the texture forming step, a wet etching process using, for example, potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) as an etchant is performed on the substrate 301. Then, organic substances and metal contaminants remaining on the processed substrate 301 are removed using hydrofluoric acid. Thus, the one surface 301a and the other surface 301b of the substrate 301 are processed into a textured shape [first step: FIG. 20 (a)].

上記のテクスチャーを有する形状に加工された、基板301の一面301aと他面301bに各々、i型a−Si膜(α)312とi型a−Si膜(β)302を、所定の条件で、CVD法により成膜する[第二工程:図20(b)]。
次に、基板301の一面301aに配されたi型a−Si(α)膜312上に、n型a−Si膜313を、所定の条件で、CVD法により成膜する[第三工程:図20(c)]。
An i-type a-Si film (α) 312 and an i-type a-Si film (β) 302 are formed on the one surface 301a and the other surface 301b of the substrate 301, respectively, which have been processed into a shape having the above texture, under predetermined conditions. Then, a film is formed by the CVD method [second step: FIG. 20B].
Next, an n-type a-Si film 313 is formed on the i-type a-Si (α) film 312 disposed on the one surface 301a of the substrate 301 by a CVD method under a predetermined condition [third step: FIG. 20 (c)].

上記の第二工程や第三工程における成膜は、たとえば、図10に示すCVD法を用いて成膜する製造装置(以下では、CVD装置とも呼ぶ)700を用いて行う。
本実施形態において図10のCVD装置700を用いる場合は、各プロセス室を順に通過することにより、i型a−Si膜(α)312、及びi型a−Si膜(β)302を、基板201上に作製する。すなわち、第三実施形態の第三工程では、第一実施形態において形成したn型a−Si膜や反射防止層を、i型a−Si膜(α)312上に設けない。
The film formation in the second step and the third step is performed using, for example, a manufacturing apparatus (hereinafter also referred to as a CVD apparatus) 700 that forms a film using the CVD method shown in FIG.
In the present embodiment, when the CVD apparatus 700 of FIG. 10 is used, the i-type a-Si film (α) 312 and the i-type a-Si film (β) 302 are formed on the substrate by sequentially passing through each process chamber. Prepared on 201. That is, in the third step of the third embodiment, the n-type a-Si film and the antireflection layer formed in the first embodiment are not provided on the i-type a-Si film (α) 312.

CVD装置700を用いた2層、すなわち「i型a−Si膜212、及びi型a−Si膜202」の形成方法は、第一実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
CVD装置700により、図20(c)に示すように、一面側にi型a−Si膜(α)322が、他面側にi型a−Si膜(β)302が、それぞれ形成された基板301は、成膜出口室(EX)758に移動された後、搬送室(T)759を経て、取出室(UL)760に移動され、取出室の内部を大気圧とすることにより、スパッタ装置の外部へ搬出される。
A method of forming two layers, that is, “i-type a-Si film 212 and i-type a-Si film 202” using the CVD apparatus 700 is the same as in the first embodiment, and the description thereof is omitted here.
As shown in FIG. 20C, the CVD apparatus 700 formed an i-type a-Si film (α) 322 on one side and an i-type a-Si film (β) 302 on the other side. After the substrate 301 is moved to the film formation outlet chamber (EX) 758, the substrate 301 is moved to the take-out chamber (UL) 760 through the transfer chamber (T) 759, and the inside of the take-out chamber is brought to atmospheric pressure, thereby being sputtered. It is carried out of the device.

その後、基板301の他面301bに配されたi型a−Si膜302上に、所望のフォトレジストPRを塗布した後、パターニングする。これにより、後段の工程において、イオン注入する領域に所定の開口部を有するフォトレジストPRをi型a−Si膜302上に形成する[第四工程:図20(d)]。   Thereafter, a desired photoresist PR is applied on the i-type a-Si film 302 disposed on the other surface 301b of the substrate 301, and then patterned. As a result, in the subsequent step, a photoresist PR having a predetermined opening in the ion implantation region is formed on the i-type a-Si film 302 [fourth step: FIG. 20D].

次に、i型a−Si膜302の外面302b近傍に、ボロン(B)イオン等のp型イオンを、マスクM1を介して局所的に注入する[第五工程:図21(a)]ことにより、p部位(A)303を形成する[第五工程:図21(c)]。
その際、図21(b)に示すように、マスクM1としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Aを平面視した場合、該部位Aの外形を規定するフォトレジストPRの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
Next, p-type ions such as boron (B) ions are locally implanted into the vicinity of the outer surface 302b of the i-type a-Si film 302 through the mask M1 [fifth step: FIG. 21A]. To form a p + site (A) 303 [fifth step: FIG. 21 (c)].
At that time, as shown in FIG. 21 (b), when the portion A into which ions are implanted through the opening of the mask is viewed in plan, the portion of the photoresist PR that defines the outer shape of the portion A can be seen. A mask having the shape of the opening is used.

図21(b)において、M1eはマスクM1の端部をフォトレジストPRに投射した際の位置、PReはフォトレジストPRの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクM1の各々の端部における、M1eとPReの差分(Δm1A、Δm1B)がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクM1に加えてフォトレジストPRも併用したことにより、マスクM1のみを用いる場合に比べて、該部位Aの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、p部位(A)303は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。 In FIG. 21B, when M1e is defined as the position when the end of the mask M1 is projected onto the photoresist PR, and PRe is defined as the position of the end that defines the opening of the photoresist PR, each of the masks M1 It is designed so that the difference (Δm1A, Δm1B) between M1e and PRe at the end is greater than zero. In the present invention, by using the photoresist PR in addition to the mask M1, the outer shape of the portion A can be more sharply defined than when only the mask M1 is used. Therefore, according to the present invention, the p + site (A) 303 can be produced in a clear shape up to the outer edge.

次いで、i型a−Si膜302の外面302b近傍にあって、p部位(A)303どうしの間で、かつ、p部位(A)303と重ならない位置に、リン(P)イオン等のn型イオンを、マスクM2を介して局所的に注入する[第六工程:図22(a)]ことにより、n部位(B)304を形成する[第六工程:図22(c)]。
その際、図22(b)に示すように、マスクM2としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Bを平面視した場合、該部位Bの外形を規定するフォトレジストPRの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
Then, in the outer surface 302b near the i-type a-Si film 302, between and if p + region (A) 303, and a position which does not overlap with the p + region (A) 303, phosphorus (P) ions or the like N-type ions are locally implanted through the mask M2 [sixth step: FIG. 22 (a)], thereby forming an n + portion (B) 304 [sixth step: FIG. 22 (c). ].
At this time, as shown in FIG. 22B, when the portion B into which ions are implanted through the opening of the mask is viewed in plan, the portion of the photoresist PR that defines the outer shape of the portion B is visible. A mask having the shape of the opening is used.

図22(b)において、M2eはマスクM2の端部をフォトレジストPRに投射した際の位置、PReはフォトレジストPRの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクM2の各々の端部における、M2eとPReの差分(Δm1A、Δm1B)がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクM2に加えてフォトレジストPRも併用したことにより、マスクM2のみを用いる場合に比べて、該部位Bの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、n部位(B)304は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。 In FIG. 22B, when M2e is defined as the position when the end of the mask M2 is projected onto the photoresist PR, and PRe is defined as the position of the end that defines the opening of the photoresist PR, each of the masks M2 It is designed so that the difference (Δm1A, Δm1B) between M2e and PRe at the end is greater than zero. In the present invention, by using the photoresist PR in addition to the mask M2, the outer shape of the portion B can be defined more sharply than when only the mask M2 is used. Therefore, according to the present invention, the n + portion (B) 304 can be manufactured in a clear shape up to the outer edge.

これにより、i型a−Si層(β)302に内在され、かつ、該a−Si層(β)302の外面側に一部が露呈されるように、基板の第一導電型と同じ導電型(たとえばn型)の部位(A)303および前記第一導電型と異なる導電型の部位(B)304が、互いに離間して配置されてなるHBC型結晶系太陽電池300Gが形成される[図22(c)]。この段階では、i型a−Si層(β)302のうち、部位(A)と部位(B)の離間部をなす部位(C)の上にはフォトレジストPRが存在する。 As a result, the same conductivity as the first conductivity type of the substrate is present in the i-type a-Si layer (β) 302 and partly exposed to the outer surface side of the a-Si layer (β) 302. An HBC type crystalline solar cell 300G in which a part (A) 303 of a type (for example, n + type) and a part (B) 304 of a conductivity type different from the first conductivity type are arranged apart from each other is formed. [FIG. 22 (c)]. At this stage, in the i-type a-Si layer (β) 302, the photoresist PR is present on the part (C) that forms the separated portion between the part (A) and the part (B).

次に、アニール処理[第七工程]をした後、部位A、部位B、及びフォトレジストPRを覆うように、電極として機能する導電性の部材BMを形成する。なお、アニール処理については、後段において詳細に説明する。
導電性の部材BMは、所定の条件で、スパッタ法により成膜する[第八工程:図23(a)]。これにより、部位Aや部位Bの上に形成された導電性の部材BMと、フォトレジストPRの上に形成された導電性の部材BMとが断絶した状態となる。
導電性の部材BMとしては、電極として利用するため、導電率の高い(低抵抗な)材料が好適であり、たとえば、Ag、Al、Cu、Ti等が挙げられる。導電性の部材BMは、単層膜の他に、2層以上の積層膜としても構わない。その代表例としては、透明導電膜(ITO等)と金属膜(Ag等)の積層膜が挙げられる。
Next, after the annealing process [seventh step], a conductive member BM functioning as an electrode is formed so as to cover the part A, the part B, and the photoresist PR. The annealing process will be described in detail later.
The conductive member BM is formed by sputtering under predetermined conditions [eighth step: FIG. 23 (a)]. As a result, the conductive member BM formed on the part A and the part B and the conductive member BM formed on the photoresist PR are disconnected.
As the conductive member BM, a material having high conductivity (low resistance) is suitable for use as an electrode, and examples thereof include Ag, Al, Cu, and Ti. The conductive member BM may be a laminated film of two or more layers in addition to a single layer film. A typical example is a laminated film of a transparent conductive film (ITO or the like) and a metal film (Ag or the like).

次に、導電性の部材BMを形成した後、反射防止層214を形成する。これにより、図23(a)に示すように、第三実施形態のHBC型結晶系太陽電池300H(300)は、第二実施形態のHBC型結晶系太陽電池200H(200)からn型のアモルファスSi層が除かれた構成、すなわち、基板301の一面301a側に、i型のアモルファスSi層(α)312を覆うように、反射防止層314が形成された構成となる。   Next, after forming the conductive member BM, the antireflection layer 214 is formed. Accordingly, as shown in FIG. 23A, the HBC crystal solar cell 300H (300) of the third embodiment is changed from the HBC crystal solar cell 200H (200) of the second embodiment to an n-type amorphous. The Si layer is removed, that is, the antireflection layer 314 is formed on the one surface 301 a side of the substrate 301 so as to cover the i-type amorphous Si layer (α) 312.

最後に、たとえばUV光を照射することにより、a−Si層302の外面からフォトレジストPRを剥離する[第九工程:図23(b)]。そのとき、フォトレジストPR上にある導電性の部材BMも一緒に取り除かれる。これにより、導電性の部材BMは、部位Aや部位Bの上に形成された部分だけ、a−Si層302の外面に残存する。ゆえに、部位Aや部位Bに沿った導電性の部材BMが形成され、電極として利用できる。この工程は、いわゆる「リフトオフ」と呼ばれるプロセスである。
以上の各工程を順に備えるだけで、図19に示した構成のHBC型結晶系太陽電池300I(300)を作製できる。
Finally, the photoresist PR is stripped from the outer surface of the a-Si layer 302 by, for example, irradiating UV light [ninth step: FIG. 23B]. At that time, the conductive member BM on the photoresist PR is also removed. Thereby, the conductive member BM remains on the outer surface of the a-Si layer 302 only in the part formed on the part A or the part B. Therefore, the conductive member BM along the part A or the part B is formed and can be used as an electrode. This process is a so-called “lift-off” process.
The HBC crystal solar cell 300I (300) having the configuration shown in FIG. 19 can be manufactured by simply providing the above steps in order.

第三実施形態のHBC型結晶系太陽電池300H(300)においても、第一実施形態と同様に、図20(b)に示されるように、i型a−Si膜(β)302はもともとが、厚さ方向および面内方向において単一の膜として形成されたものである。このため、その後の第三工程および第四工程によりi型a−Si膜302の外面302b近傍にp部位(A)303およびn部位(B)304を形成した場合でも、離間部である部位(C)すなわちイオン注入されていない領域は、その厚さ方向で単一の膜として存在している。 Also in the HBC type crystalline solar cell 300H (300) of the third embodiment, as in the first embodiment, as shown in FIG. 20B, the i-type a-Si film (β) 302 is originally formed. The film is formed as a single film in the thickness direction and the in-plane direction. For this reason, even when the p + site (A) 303 and the n + site (B) 304 are formed in the vicinity of the outer surface 302b of the i-type a-Si film 302 in the subsequent third and fourth steps, the separation portion is a separation portion. The portion (C), that is, the region where ions are not implanted exists as a single film in the thickness direction.

さらに、単一の膜であるi型a−Si膜302に対して、基板の他面301bに達しな
いようにp部位(A)203およびn部位(B)304を形成することで、基板の他面301b上に接して存在するi型a−Si膜302は、基板の面内方向にわたって連続した単一の膜として存在している。
このように、本実施形態(図19)のHBC型結晶系太陽電池300I(300)においても、i型a−Si層302が、p部位(A)303およびn部位(B)304以外の領域において「単一の膜」として存在する(ここで、「単一の膜」とは、i型a−Si層302の内部に界面が存在しないことを意味する)ことにより、i型a−Si膜302のパッシベーション膜としての機能が維持される。
Furthermore, by forming the p + part (A) 203 and the n + part (B) 304 so as not to reach the other surface 301b of the substrate, the i-type a-Si film 302 that is a single film is formed. The i-type a-Si film 302 that is in contact with the other surface 301b of the substrate exists as a single film that is continuous over the in-plane direction of the substrate.
Thus, also in the HBC type crystalline solar cell 300I (300) of the present embodiment (FIG. 19), the i-type a-Si layer 302 is other than the p + site (A) 303 and the n + site (B) 304. (Where “single film” means that no interface exists inside the i-type a-Si layer 302), so that the i-type a The function of the Si film 302 as a passivation film is maintained.

本発明は、HBC型結晶系太陽電池に広く適用可能である。このようなHBC型結晶系太陽電池は、たとえば、単位面積当たりの高い発電効率に加えて、稼働状況における軽量化も求められるタイプの太陽電池として好適に用いられる。   The present invention is widely applicable to HBC type crystalline solar cells. Such an HBC type crystalline solar cell is suitably used as a solar cell of a type that is required to be light in operating conditions in addition to high power generation efficiency per unit area, for example.

BM 導電性の部位、PR フォトレジスト、100 HBC型結晶系太陽電池、101 基板、101a 一面、101b 他面、102 i型のアモルファスSi層(β)、103 部位A、104 部位B、112 i型のアモルファスSi層(α)、113 n型のアモルファスSi層、114 反射防止層。   BM conductive part, PR photoresist, 100 HBC type crystalline solar cell, 101 substrate, 101a one side, 101b other side, 102 i-type amorphous Si layer (β), 103 part A, 104 part B, 112 i-type Amorphous Si layer (α), 113 n-type amorphous Si layer, 114 antireflection layer.

Claims (6)

HBC型結晶系太陽電池の製造方法であって、
第一導電型の結晶系シリコンからなる基板を用い、
前記基板に対して光が入射する一面を覆うi型のアモルファスSi層αと該一面とは反対側に位置する他面を覆うi型のアモルファスSi層βとを、個別にあるいは同時に形成する工程と、
後段の工程において、前記アモルファスSi層βの外面のうち、不純物を導入しない領域を覆うように、フォトレジストを形成する工程と、
前記アモルファスSi層βに内在され、かつ、該アモルファスSi層βの外面側に一部が露呈されるように、マスクを利用したイオン注入法により、前記第一導電型と同じ導電型の部位Aおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Bを、前記フォトレジストにより互いに離間した位置に形成する工程と、
前記イオン注入後の前記アモルファスSi層βに対して、アニール処理をする工程と、
前記アモルファスSi層βの外面側に位置する、前記部位A、前記部位B、及び前記フォトレジストを覆うように、導電性の部材を形成する工程と、
前記導電性の部材によって被覆されたフォトレジストを除去する工程と、
を順に備えることを特徴とするHBC型結晶系太陽電池の製造方法。
A method of manufacturing an HBC type crystalline solar cell,
Using a substrate made of crystalline silicon of the first conductivity type,
Forming an i-type amorphous Si layer α covering one surface on which light is incident on the substrate and an i-type amorphous Si layer β covering another surface located on the opposite side of the one surface individually or simultaneously When,
Forming a photoresist so as to cover a region of the outer surface of the amorphous Si layer β in which impurities are not introduced in a subsequent step;
A portion A of the same conductivity type as the first conductivity type is formed by an ion implantation method using a mask so as to be inherent in the amorphous Si layer β and partially exposed to the outer surface side of the amorphous Si layer β. And forming a portion B of a conductivity type different from the first conductivity type at a position spaced apart from each other by the photoresist;
Annealing the amorphous Si layer β after the ion implantation;
Forming a conductive member so as to cover the part A, the part B, and the photoresist located on the outer surface side of the amorphous Si layer β;
Removing the photoresist coated with the conductive member;
In order. The manufacturing method of the HBC type | mold crystal-type solar cell characterized by the above-mentioned.
前記マスクの開口部を通してイオン注入される部位Aあるいは部位Bを平面視した場合、該部位Aあるいは該部位Bの外形を規定する前記フォトレジストの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる、
ことを特徴とする請求項1に記載のHBC型結晶系太陽電池の製造方法。
A mask having a shape of an opening so that the portion of the photoresist defining the outer shape of the portion A or the portion B can be seen when the portion A or the portion B into which ions are implanted through the opening of the mask is viewed in plan Use
The manufacturing method of the HBC type | mold crystal solar cell of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記フォトレジストを形成する工程の前に、前記i型のアモルファスSi層αを覆うように、n型のアモルファスSi層を形成する工程と、前記n型のアモルファスSi層を覆うように、SiN層を形成する工程、を順に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のHBC型結晶系太陽電池の製造方法。   Before the step of forming the photoresist, a step of forming an n-type amorphous Si layer so as to cover the i-type amorphous Si layer α, and a SiN layer so as to cover the n-type amorphous Si layer The method of manufacturing an HBC type | system | group crystalline solar cell of Claim 1 or 2 provided with the process of forming in order. 前記フォトレジストを形成する工程の前に、前記i型のアモルファスSi層αを覆うように、n型のアモルファスSi層を形成する工程を、前記導電性の部材を形成する工程の後に、前記n型のアモルファスSi層を覆うように、SiN層を形成する工程を、各々の備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のHBC型結晶系太陽電池の製造方法。   Before the step of forming the photoresist, the step of forming an n-type amorphous Si layer so as to cover the i-type amorphous Si layer α is performed after the step of forming the conductive member. 3. The method of manufacturing an HBC type crystalline solar cell according to claim 1, further comprising a step of forming a SiN layer so as to cover the amorphous Si layer of the type. 4. 前記導電性の部材を形成する工程の後に、前記i型のアモルファスSi層αを覆うように、SiN層を形成する工程、を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のHBC型結晶系太陽電池の製造方法。   The HBC type crystal according to claim 1, further comprising a step of forming a SiN layer so as to cover the i-type amorphous Si layer α after the step of forming the conductive member. Of the solar cell solar cell. HBC型結晶系太陽電池であって、
光電変換機能を発現する第一導電型の結晶系シリコンからなる基板と、
前記基板に対して光が入射する一面を覆うように配されるi型のアモルファスSi層αと、
前記基板の一面とは反対側に位置する他面を覆うように配されるi型のアモルファスSi層βと、を少なくとも備え、
前記アモルファスSi層βに内在され、かつ、該アモルファスSi層βの外面側に一部が露呈されるように、前記第一導電型と同じ導電型の部位Aおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Bが、互いに離間して配置されており、
前記部位Aと前記部位Bの露呈された外面を各々、個別に覆うように導電性の部材からなる電極が配されていることを特徴とするHBC型結晶系太陽電池。
HBC type crystalline solar cell,
A substrate made of crystalline silicon of the first conductivity type that exhibits a photoelectric conversion function;
An i-type amorphous Si layer α disposed so as to cover one surface on which light is incident on the substrate;
An i-type amorphous Si layer β disposed so as to cover the other surface located on the side opposite to the one surface of the substrate,
The portion A of the same conductivity type as the first conductivity type and the conductivity different from the first conductivity type so as to be inherent in the amorphous Si layer β and partially exposed to the outer surface side of the amorphous Si layer β. The mold parts B are spaced apart from each other,
The HBC type crystalline solar cell, wherein electrodes made of conductive members are disposed so as to individually cover the exposed outer surfaces of the part A and the part B, respectively.
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