JP3898601B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3898601B2 JP3898601B2 JP2002249671A JP2002249671A JP3898601B2 JP 3898601 B2 JP3898601 B2 JP 3898601B2 JP 2002249671 A JP2002249671 A JP 2002249671A JP 2002249671 A JP2002249671 A JP 2002249671A JP 3898601 B2 JP3898601 B2 JP 3898601B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- plate member
- silicon substrate
- solar cell
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はエッチング装置とエッチング方法とエチング装置の洗浄方法に関し、特に太陽電池などに用いられるシリコン基板等を粗面化するのに好適に用いることができるエッチング装置とエッチング方法とエッチング装置の洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
太陽電池は表面に入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。太陽電池のうち主要なものは使用材料の種類により結晶系、アモルファス系、化合物系などに分類される。このうち、現在市場で流通しているのはほとんどが結晶系シリコン太陽電池である。この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型、多結晶型に分類される。単結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質がよいため、高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造コストが大きいという短所を有する。これに対し、多結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が劣るために高効率化が難しいという短所はあるものの、低コストで製造できるという長所がある。また、最近では多結晶型のシリコン太陽電池でも基板の品質の向上やセル化技術の進歩により、研究レベルでは18%程度の変換効率が達成されている。
【0003】
一方、量産レベルの多結晶型のシリコン太陽電池は低コストであったため、従来から市場に流通してきたが、近年環境問題が取りざたされる中でさらに需要が増してきており、より高い変換効率が求められるようになった。
【0004】
電気エネルギーへの変換効率を向上させるために従来から様々な試みがなされてきた。そのひとつに基板の表面に入射する光の反射を少なくする技術があり、入射する光の反射を低減することで電気エネルギーヘの変換効率を高めることができる。
【0005】
シリコン基板を用いて太陽電池素子を形成する場合に、基板表面を水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液でエッチングすると、表面に微細な凹凸が形成され、基板表面の反射をある程度低減させることができる。
【0006】
面方位が(100)面の単結晶シリコン基板を用いた場合は、このような方法でテクスチャー構造と呼ばれるピラミッド構造を基板表面に均一に形成することができるものの、アルカリ水溶液によるエッチングは結晶の面方位に依存することから、多結晶シリコン基板で太陽電池素子を形成する場合、ピラミッド構造を均一には形成できず、そのため全体の反射率も効果的には低減できないという問題がある。
【0007】
このような問題を解決するために、太陽電池素子を多結晶シリコン基板で形成する場合に、基板表面に微細な凹凸を反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching)法で形成することが提案されている(たとえば特公昭60−27195号、特開平5−75152号、特開平9−102625号公報参照)。すなわち、多結晶シリコンにおける不規則な結晶の面方位に左右されずに微細な凹凸を均一に形成し、特に多結晶シリコンを用いた太陽電池素子においても、反射率をより効果的に低減しようとするものである。
【0008】
しかしながら、凹凸の好適な形成条件は微妙であり、また装置の構造によっても変化する。微細な凹凸を均一に形成できない場合は、入射する光を有効に太陽電池に取りこむことができず、太陽電池の光電変換効率は向上しない。個々の太陽電池の価値はその発電効率で決まることから、その製造コストを低減するためには、太陽電池の変換効率を向上させなければならない。
【0009】
また、反応性イオンエッチング法で用いられる反応性イオンエッチング装置は一般に平行平板電極型をしており、基板を設置している電極の側にRF電圧を印加し、他の一方の側および内部の側壁をアースに接続してある。この容器内部を真空ポンプで真空引きしてエッチングガスを導入して圧力を一定に保持しながら内部に搬入した基板をエッチングする。エッチングが完了した後に大気圧に戻す。
【0010】
このような手順を踏むことから、反応性イオンエッチング装置では真空引きおよび大気リークの待ち時間が長い。また、反応性イオンエッチング装置はLSIなどの精密な小型半導体素子に用いられる場合が多いが、太陽電池に用いる際には太陽電池自身の面積が大きいため、1回あたりの処理枚数が少なく、コストが高くなるという問題があった。そのため反応性イオンエッチング装置を太陽電池の製造工程に用いる場合には、いかに高タクトで1回あたりの処理枚数を増やすかが重要なポイントである。
【0011】
タクトを向上させるための方法の一つとして、特願2001−298671による方法がある。この方法では凹凸を形成する基板の表面にエッチング残渣を付着させながらエッチングした後、このエッチング残渣を除去するが、マスクとなる残渣を速く形成して凹凸の形成を促進させるために、エッチングされる基板を多数の開口部が形成されたプレート部材で覆ってエッチングする。この方法によれば凹凸の形成速度が向上すると同時にバッチ内での凹凸の均一性が向上し、1回あたりの処理枚数を増やすことができる。
【0012】
しかしながら、この方法によればエッチングされる基板の表面にエッチング残渣が付着すると同時に、これと対向するプレート部材の基板側の面にもエッチング残渣が付着する。そして、エッチングを繰り返すうちにプレート部材に付着する残渣量が増えやがて粉状の粒子が基板上に落下する。この落下した粉がエッチングマスクとなり、その部分のみエッチングされずに残るという問題が発生する。
【0013】
この問題を回避するためには、プレート部材を定期的に洗浄する必要がある。エッチング残渣はシリコンが主成分であるために酸やアルカリなどの溶液を用いたウエットエッチングなどの方法で簡単に洗浄することができる。しかし、1回あたりの処理枚数を増やすために装置を大型化すると、それに応じてプレート部材も大型化することから、エッチング装置と同等の大型の洗浄槽が必要になったり、危険物の取り扱いが必要になるという問題がある。
【0014】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、プレート部材の洗浄を簡略化したエッチング装置とエッチング方法とエッチング装置の洗浄方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の太陽電池の製造方法では、チャンバ内の陽極と陰極との間で、RF電源に接続された前記陰極上に直接あるいはトレイを介して設置されたシリコン基板の表面側に、開口部が多数形成されたプレート部材を配置し、チャンバ内にガスを導入して、前記プレート部材と前記シリコン基板との間にエッチングマスクとなるエッチング残渣を閉じ込めつつ前記シリコン基板の表面に光反射低減用の凹凸を形成するドライエッチング工程を有するものにおいて、前記チャンバ内で、前記ガスに前記RF電源からRF電力を加えることによって、前記シリコン基板の表面に前記凹凸を形成すると同時に、前記プレート部材の前記シリコン基板と対向しない表面に付着したエッチング残渣を洗浄することを特徴とする。
【0016】
上記太陽電池の製造方法では、前記プレート部材を反転させて繰り返し使用することが望ましい。
【0017】
上記太陽電池の製造方法では、前記プレート部材の表裏面が略同一形状であることが望ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面を用いて詳細に説明する。
図1および図2は本発明に係るエッチング装置の一実施形態を示す図であり、1はマスフローコントローラ、2はシリコン基板、3はRF電極(陰極)、4は圧力調整器、5は真空ポンプ、6はRF電源である。
【0021】
装置内にマスフローコントローラ1部分からエッチングガスとエッチング残渣生成用ガスを導入するとともに、RF電極3からRF電力を導入することでプラズマを発生させてイオンやラジカルを励起活性化してRF電極3の上部に配設されたシリコン基板2の表面に作用させてエッチングする。図1に示す装置では、RF電極3を装置内に設置して1枚のシリコン基板2の表面をエッチングするが、図2に示す装置では、RF電極3を装置の外壁に設置して複数枚のシリコン基板2の表面を同時にエッチングするようにしている。
【0022】
発生した活性種のうちイオンがエッチングに作用する効果を大きくした方法を一般に反応性イオンエッチング法と呼んでいる。類似する方法にプラズマエッチングなどがあるが、プラズマ発生の原理は基本的に同じであり、基板2に作用する活性種の種類の分布をチャンバ構造、電極構造、あるいは発生周波数等によって異なる分布に変化させているだけである。そのため、本発明は反応性イオンエッチング装置に限らず、プラズマエッチング装置などのドライエッチング装置全般に対して有効である。
【0023】
本発明によるエッチング装置の構造の一例を図3に示す。図3において、2はシリコン基板、3はRF電極、6はRF電源、7はチャンバ、8はトレイ、9はプレート部材、11は取付け部材、12は絶縁体を示す。
【0024】
チャンバ壁13はアースに接続されて陽極となる。陰極となるRF電極3上にトレイ8を載置してその上にエッチングされるシリコン基板2を載置する。チャンバ7内にガスを導入してRF電極3からRF電力を導入することでプラズマを発生させてイオンやラジカルを励起活性化してRF電極3の上部に配設されたトレイ8上のシリコン基板2の表面をエッチングする。
【0025】
このときシリコン基板2上に開口部10が多数形成されたプレート部材9を設置する。このプレート部材9は取付け部材11をスペーサーとしてシリコン基板2との間で一定の間隔に維持される。これによりエッチングするときにマスクとなる残渣をプレート部材9と基板2との間に閉じ込めることができ、凹凸の形成を促進させることができる。また、凹凸の形成速度が向上すると同時にバッチ内でのエッチングの均一性が向上し、1回あたりの処理枚数を増やすことができる。
【0026】
しかしながら、この方法によれば、シリコン基板2の表面にエッチング残渣が付着すると同時に、これと対向するプレート部材9の基板2側の面にもエッチング残渣が付着する。
【0027】
本発明では、このようなエッチング残渣を洗浄するために、プレート部材9をエッチング装置内で洗浄する。つまり、シリコン基板2をチャンバ7内に搬入せずにガスを導入してRF電極3からRF電力を導入することでプラズマを発生させてイオンやラジカルを励起活性化してプレート部材9の表面に作用させて付着したエッチング残渣を洗浄する。
【0028】
また、プレート部材9を反転可能な構造とすることにより、プレート部材9のエッチング残渣が付着した面を陽極13側と対向させて洗浄する。これによりエッチング残渣の洗浄スピードを向上させることができる。
【0029】
さらに、プレート部材9の表裏面を略同一形状とすることにより、プレート部材9の表裏面を反転させながら繰り返して使用することが可能となる。
【0030】
図3を用いてこの方法をさらに詳しく説明する。最初にプレート部材9のシリコン基板2に対向している面をA面とし、反対側をB面とする。この状態でシリコン基板2の表面に凹凸を形成して粗面化するとプレート部材9のA面に残渣が付着する。次にプレート部材9の表裏面を反転させ、B面をシリコン基板2と対向させれば、B面にはもともと残渣が付着していないので、シリコン基板2上に残渣が落ちるという問題は発生しない。さらにこのとき、陽極13側と対向しているA面はエッチングガスとプラズマに曝されているため、A面の表面に付着した残渣はこれらの作用を受けてエッチングされる。つまりシリコン基板2の粗面化と同時にプレート部材9の洗浄ができ、プレート部材9を反転させながら繰り返して使用することが可能となる。
【0031】
エッチング装置は上述のものに限定されるものではない。例えばプレート部材9は基板2と一定の間隔を確保できればその保持方法は問わない。また、装置を横型の並行平板型で示したが、これに限定されるものではない。また、エッチングされる基板としてバルク型シリコン太陽電池を例に説明したが、アモルファスシリコン太陽電池などに応用できる。さらにまた、シリコンや太陽電池の基板に限定されるものではない。
【0032】
【発明の効果】
以上のように、本発明の太陽電池の製造方法では、チャンバ内の陽極と陰極との間で、RF電源に接続された前記陰極上に直接あるいはトレイを介して設置されたシリコン基板の表面側に、開口部が多数形成されたプレート部材を配置し、チャンバ内にガスを導入して、前記プレート部材と前記シリコン基板との間にエッチングマスクとなるエッチング残渣を閉じ込めつつ前記シリコン基板の表面に光反射低減用の凹凸を形成するドライエッチング工程を有するものにおいて、前記チャンバ内で、前記ガスに前記RF電源からRF電力を加えることによって、前記シリコン基板の表面に前記凹凸を形成すると同時に、前記プレート部材の前記シリコン基板と対向しない表面に付着したエッチング残渣を洗浄することから、チャンバ外における洗浄を要しないとともに、基板を高タクトで粗面化できるという顕著な効果を奏します。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエッチング装置の構造を示す図である。
【図2】本発明に係るエッチング装置の他の構造を示す図である。
【図3】本発明に係るエッチング装置の一部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
1;マスフローコントローラ、2;シリコン基板、3;RF電極、4;圧力調整器、5;真空ポンプ、6;RF電源、7;チャンバ、8;トレイ、9;プレート部材、10;開口部、11;取付け部材、12;絶縁体、13;チャンバ壁
Claims (3)
- チャンバ内の陽極と陰極との間で、RF電源に接続された前記陰極上に直接あるいはトレイを介して設置されたシリコン基板の表面側に、開口部が多数形成されたプレート部材を配置し、チャンバ内にガスを導入して、前記プレート部材と前記シリコン基板との間にエッチングマスクとなるエッチング残渣を閉じ込めつつ前記シリコン基板の表面に光反射低減用の凹凸を形成するドライエッチング工程、を有する太陽電池の製造方法において、
前記チャンバ内で、前記ガスに前記RF電源からRF電力を加えることによって、前記シリコン基板の表面に前記凹凸を形成すると同時に、前記プレート部材の前記シリコン基板と対向しない表面に付着したエッチング残渣を洗浄することを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記プレート部材を反転させて繰り返し使用することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記プレート部材の表裏面が同一形状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002249671A JP3898601B2 (ja) | 2002-08-28 | 2002-08-28 | 太陽電池の製造方法 |
US10/650,505 US7556741B2 (en) | 2002-08-28 | 2003-08-27 | Method for producing a solar cell |
DE10340750A DE10340750A1 (de) | 2002-08-28 | 2003-08-28 | Trockenätzvorrichtung und Trockenätzverfahren sowie in Trockenätzvorrichtung verwendetes Reinigungsverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002249671A JP3898601B2 (ja) | 2002-08-28 | 2002-08-28 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004087982A JP2004087982A (ja) | 2004-03-18 |
JP3898601B2 true JP3898601B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=32056719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002249671A Expired - Fee Related JP3898601B2 (ja) | 2002-08-28 | 2002-08-28 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3898601B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5058112B2 (ja) * | 2008-09-29 | 2012-10-24 | 京セラ株式会社 | エッチング装置 |
KR101540650B1 (ko) * | 2009-09-16 | 2015-08-03 | 주식회사 원익아이피에스 | 크리닝모듈 및 그를 가지는 기판처리시스템 |
-
2002
- 2002-08-28 JP JP2002249671A patent/JP3898601B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004087982A (ja) | 2004-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004235274A (ja) | 多結晶シリコン基板およびその粗面化法 | |
JP2000261008A (ja) | 太陽電池用シリコン基板の粗面化方法 | |
JP4340031B2 (ja) | 太陽電池用基板の粗面化方法 | |
US7459098B2 (en) | Dry etching apparatus, dry etching method, and plate and tray used therein | |
JP4339990B2 (ja) | シリコン基板の粗面化法 | |
JP4467218B2 (ja) | 太陽電池用基板の粗面化法 | |
JP3898600B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP2007142471A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP3898601B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
US7556740B2 (en) | Method for producing a solar cell | |
JP2006332509A (ja) | 粗面化法 | |
US7556741B2 (en) | Method for producing a solar cell | |
JP3898599B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP3898621B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP4413237B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP3898604B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP4412872B2 (ja) | シリコン基板の粗面化法及びそれを用いた太陽電池の形成方法 | |
JP2012074669A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP4761705B2 (ja) | エッチング装置 | |
JP4247964B2 (ja) | 太陽電池素子の形成方法 | |
JP3898602B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP2002329710A (ja) | シリコン基板の粗面化法 | |
JP2002111027A (ja) | 太陽電池および太陽電池基板の粗面化方法 | |
JP2004111929A (ja) | エッチング装置、エッチング方法、およびそれに用いる開口プレート | |
JP2003273376A (ja) | 太陽電池基板の形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050118 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060518 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060530 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060731 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061107 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061120 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061212 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061221 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110105 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110105 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120105 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120105 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130105 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140105 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |