JP4410312B2 - 増粘エッチング塗布液を用いた太陽電池用太陽光発電素子基板の選択エッチング方法 - Google Patents
増粘エッチング塗布液を用いた太陽電池用太陽光発電素子基板の選択エッチング方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は太陽電池製造用の増粘エッチング塗布液およびそれを用いた選択エッチング方法に関する。
太陽光が有する光エネルギーを直接電力に変換することができる太陽電池は、地球温暖化対策に適していることから、近年、特に注目されている。この太陽電池１は、図１１、１２に示すように、太陽光発電素子基板２と、太陽光発電素子基板２を挟むようにして表裏面に取り付けられた一対の裏面電極３ａおよび表面電極３ｂとで構成され、互いに隣接して配設された太陽電池１・・同士は、一の太陽電池１の裏面電極３ａと当該太陽電池１に隣接して配設された他の太陽電池１の表面電極３ｂとがリード線（インターコネクター）４で互いに電気的に直列接続されて太陽光発電モジュールＭを構成し、これがパッケージングされて太陽光発電装置となる。
太陽電池１の主要部分を構成する太陽光発電素子基板２は、ボロン（ホウ素）またはリンを微量添加した単結晶または多結晶シリコン材料を約２５０μｍの厚みに薄板加工した物で、ボロンを含んだ該シリコン材料はｐ型半導体特性を、リンを含んだシリコン材料はｎ型半導体特性を備えている。前記ｐ型シリコン基板の表面全面に極く少量のリンを熱拡散させ、該基板２に存在するボロン濃度よりリン濃度が高ければその部位、即ち表面薄層２ｂはｎ型半導体特性（ｎ層）となり、その境界面にｐｎ接合部Ｓが形成される。逆に前記ｎ型シリコン基板２の表面に極く少量のボロンを熱拡散させ、該基板２に存在するリン濃度よりボロン濃度が高ければその部位、即ち表面薄層２ｂはｐ型半導体特性となってその境界面にｐｎ接合部Ｓが形成される。そして、この基板２に太陽光などが照射されると、ｐｎ接合部Ｓを境界としてｐ型半導体側がプラス極、ｎ型半導体側がマイナス極となり、負荷を介して両者を接続することで電流が流れる。
この発電構造を作るにはｐ(またはｎ)型シリコン基板２の表面に熱拡散にて表面から約０．２μｍ深さまでリン(またはボロン)を含んだ層を形成する必要がある。リン拡散を行う方法としてリンを含む不純物ガスまたは液体（例えば、ＰＯＣｌ３［オキシ酸化リン］やＰＨ３［ホスフィン］，五酸化リン［Ｐ2Ｏ5］、燐酸［Ｈ3ＰＯ4］）を使い、リンを基板２の表面に付着させた後、約９００度で加熱して該シリコン基板２の表面にリンの表面薄層２ｂを形成する。ボロンを熱拡散する場合も同様であり、ボロンを含む不純物ガスまたは液体を使うことになる。
ここで基板２の表面に拡散源を塗布または付着させて熱拡散法にてリン(またはボロン)を基板２の内部に拡散させる時、表面に塗布または付着させたリン(またはボロン)が蒸発して表面薄層２ｂ形成の必要区域外である基板２の側壁及び基板２の裏面の全体または裏面周縁部にもリン(またはボロン)が拡散する現象が起き、リン(またはボロン)の拡散層(即ち、「必要区域外における表面薄層(図示せず)」)が形成されてしまう。そこで、裏面電極３ａの形成前に「必要区域外の表面薄層」を除去して母相２ａを裏面電極形成領域Ｒに露出させて「必要区域」、即ち基板２の表面の表面薄層２ｂと電気回路的に分離してやる必要がある。
その1つの方法として処理済シリコン基板の側面の表面薄層（ｎ層）２ｂをサンドブラストあるいはプラズマエッチングで一括に除去する方法がある。この方法は、処理効率を上げるため、処理済シリコン基板を３００ないし５００枚積み重ねて１つのブロックとした後、サンドブラスト法あるいはプラズマエッチング法により、このブロックの側面（すなわち、処理済シリコン基板の側面）に形成された表面薄層２ｂを一括に除去するものである。
ところが、このようなサンドブラスト法あるいはプラズマエッチング法を行うためには、事前準備として処理済シリコン基板を積み重ねて加圧し、互いに対向するシリコン基板間（特に周端部）に隙間が生じないようにする必要がある。ところが、太陽光発電素子基板２は非常に薄く、かつ完全な平面ではなく、表裏面が互いに平行でなかったり、板厚が不均一であったりすることから、該加圧力による少しの機械的歪衝撃で破損するという問題がある。また、このプロセスの前後はインラインの枚葉連続処理が可能であるが、このプロセス自体はバッチ処理であるために連続処理ができず、生産性に支障をきたしているのが現状である。
別法として、処理済シリコン基板の裏面（裏面電極３ａを取り付ける面）を上に向けてスピンナーのスピンチャックに吸着させ、スピンチャックを回転させつつ処理済シリコン基板の裏面中央に従来の水様の低粘性エッチング液を滴下し、処理済シリコン基板の裏面全体にその遠心力にて水様のエッチング液のスピンコートを行い、処理済シリコン基板の裏面全体から表面薄層２ｂを除去した後、洗浄、乾燥するウエットエッチングがある（たとえば、特許文献１）。
ところが、従来のウエットエッチングで使用されるエッチング薬液５の濃度は上述のように水と同程度であり、これをスピンコートすると、エッチング薬液５が不所望に太陽光発電素子基板２の必要区域である表面（表面電極３ｂを取り付ける面）にまで回り込み、太陽光発電素子基板２の表面側に形成された表面薄層２ｂの周辺部まで除去されてしまうという問題があった。
なお、この問題は、太陽光発電素子基板２にエッチング薬液５をスピンコートする前に、エッチング薬液５に侵されない材料で太陽光発電素子基板２の表面をマスキングすることにより解決できるが、マスキングに手間がかかるため、太陽電池１の製造コストがかさむ原因となる。
特許文献１：特開２００７−８８４０２号公報
特許文献１：特開２００７−８８４０２号公報
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、太陽電池に用いられる太陽光発電素子基板の側面にダメージ層を形成することもなければ、表面電極を取り付ける必要区域である表面側にエッチング薬液が不所望に回り込むこともなく、所定の深さまでそして本発明のエッチング液塗着部分だけを確実にエッチングすることができる増粘エッチング塗布液およびそれを用いた太陽光発電素子基板の選択エッチング方法（所定の領域だけを選択的にエッチングする方法）を提供することにある。
請求項１に記載の発明は、
「(A) ｐｎ接合部Ｓを有する太陽光発電素子基板１２からｐｎ接合部Ｓに係る表面薄層１８の一部を除去して母相１７を露出させる太陽電池用太陽光発電素子基板１２の選択エッチング方法であって、
(B) 太陽光発電素子基板１２の裏面に形成される裏面電極形成領域Ｒの全周囲あるいは該基板１２の側面Ｉ全周またはその両方に、植物由来の物質を水で練り、これを加熱して作られた水溶性糊剤をアルカリ水溶液のエッチング薬液に添加して前記エッチング薬液の粘度を増加させたことを特徴とする増粘エッチング塗布液ＥＬを塗布し、
(C) 太陽光発電素子基板１２を加温して増粘エッチング塗布液ＥＬの塗着部分の太陽光発電素子基板１２と増粘エッチング塗布液ＥＬとを反応させて表面薄層１８と裏面電極形成領域Ｒとを電気回路的に分離し、
(D) 太陽光発電素子基板１２を純水で洗浄して塗着された増粘エッチング塗布液ＥＬを除去する事を特徴とする、
(E) 太陽電池用太陽光発電素子基板のエッチング方法」、即ち、この工程は枚葉タクト搬送による連続処理が可能な太陽電池素子基板の選択エッチング方法である。
「(A) ｐｎ接合部Ｓを有する太陽光発電素子基板１２からｐｎ接合部Ｓに係る表面薄層１８の一部を除去して母相１７を露出させる太陽電池用太陽光発電素子基板１２の選択エッチング方法であって、
(B) 太陽光発電素子基板１２の裏面に形成される裏面電極形成領域Ｒの全周囲あるいは該基板１２の側面Ｉ全周またはその両方に、植物由来の物質を水で練り、これを加熱して作られた水溶性糊剤をアルカリ水溶液のエッチング薬液に添加して前記エッチング薬液の粘度を増加させたことを特徴とする増粘エッチング塗布液ＥＬを塗布し、
(C) 太陽光発電素子基板１２を加温して増粘エッチング塗布液ＥＬの塗着部分の太陽光発電素子基板１２と増粘エッチング塗布液ＥＬとを反応させて表面薄層１８と裏面電極形成領域Ｒとを電気回路的に分離し、
(D) 太陽光発電素子基板１２を純水で洗浄して塗着された増粘エッチング塗布液ＥＬを除去する事を特徴とする、
(E) 太陽電池用太陽光発電素子基板のエッチング方法」、即ち、この工程は枚葉タクト搬送による連続処理が可能な太陽電池素子基板の選択エッチング方法である。
本発明に係る選択エッチング方法は、増粘エッチング塗布液ＥＬを、太陽光発電素子基板１２の裏面における裏面電極形成領域Ｒの周囲に塗布して増粘エッチング塗布液ＥＬの塗着部分のみを正確にエッチングし、あるいは同様に塗着した側面I全周を正確にエッチングし、表面の表面薄層１８と裏面電極形成領域Ｒとを確実に電気回路的に分離する方法である。本発明に係る増粘エッチング塗布液ＥＬには粘性増加剤が添加されている。このため、増粘エッチング塗布液ＥＬの粘度は高くなっており、増粘エッチング塗布液ＥＬは、太陽光発電素子基板１２に塗布したときやエッチングの最中に塗着部分から不所望に広がることや分散、凝集することがなく、塗着部分のみが正確にエッチングされる。それ故、前述のように増粘エッチング塗布液ＥＬを塗布する前のマスキングも不要である。
増粘エッチング塗布液ＥＬは、上述したように、太陽光発電素子基板１２に塗布するときやエッチングの最中に不所望に塗着部分から濡れ広がったり、凝集したりすることがなく、母相１７(後述の本実施例では内部のｐ層)が露出する深さまで確実に太陽光発電素子基板１２をエッチングできる。このため、従来のサンドブラスト法のようにダメージ層が形成されることもなければ、スピンナーによるウエットエッチングのように裏面全体をエッチングする必要もなく、従って大量のエッチング液を使用したり、また、マスキングを行ったりする必要がなく、少量の増粘エッチング塗布液ＥＬで裏面電極形成領域Ｒの周囲における母相１７を露出させ（図２中のＸ部で示す。Ｘ部は増粘エッチング塗布液ＥＬの塗着部分に等しい。）、表面薄層１８(後述の本実施例ではｎ層)と裏面電極形成領域Ｒとを確実に電気回路的に分離することが出来る。また、増粘エッチング塗布液の塗着後、エッチング反応促進のために加温を行うような場合、エッチングの最中に増粘エッチング塗布液ＥＬの表面から水分が蒸発してエッチングが中断されることも考えられるが、この場合では水分が蒸発することにより、糊状となった植物由来の粘性増加剤だけがその表面に残存して該増粘エッチング塗布液ＥＬの表面に粘性増加剤による膜Ｔが形成され、液状（つまり、未だ水分が蒸発していない）の増粘エッチング塗布液ＥＬが粘性増加剤による膜Ｔに包まれることになり、これによって内包された増粘エッチング塗布液ＥＬの水分蒸発が抑えられ、エッチングが目標深さ（太陽電池の技術分野では０．５μｍ以下が一般的である）まで継続することになる。また、膜Ｔが形成された後はエッチング時の反応によるエッチング薬液の飛散の低減または解消を図ることが出来る。
本発明で使用されるエッチング薬液は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）等といったシリコンエッチング用のアルカリ水溶液であり、また、粘性増加剤は、小麦粉、カタクリ粉あるいはコーンスターチ等の植物由来の物質を水で練り、加熱して作られた水溶性糊剤である。なお、太陽光発電素子基板１２はその表面にｐｎ接合部Ｓに係る表面薄層１８が形成され、かつ、ｐｎ接合部Ｓを有するものであれば全てを含む。この点は本発明において共通する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の選択エッチング方法を限定したものであり、太陽光発電素子基板１２と増粘エッチング塗布液ＥＬとを反応させる際に、「太陽光発電素子基板１２の裏面を下向きに保持して、該基板１２の裏面電極形成領域Ｒの全周囲に塗着された増粘エッチング塗布液ＥＬの塗着部分Ｘにおける太陽光発電素子基板１２と増粘エッチング塗布液ＥＬとを反応させる」ことを特徴とする。
本発明によれば、太陽光発電素子基板１２と増粘エッチング塗布液ＥＬとを反応させる際、増粘エッチング塗布液ＥＬが塗布された太陽光発電素子基板１２の裏面を下向きにすることにより、塗布された増粘エッチング塗布液ＥＬは、細い線状に塗着された塗着部分Ｘにおいて重力および表面張力により下に向かって垂れ下がってかまぼこ状(点の場合は滴が付着したような状態)の外観を呈し、塗着部分Ｘから広がることがなく、また、増粘エッチング塗布液ＥＬの表面における膜Ｔの形成前のエッチング初期にエッチング反応により発生した反応生成ガスによる突噴きで増粘エッチング塗布液ＥＬの微細液滴が飛散したとしても飛散した微細液滴はそのまま落下して太陽光発電素子基板１２上に付着することがないので、増粘エッチング塗布液ＥＬの塗布部分以外の部分における不所望なエッチングを抑止低減または防止できる。
本発明によれば、塗布部分に留まって太陽光発電素子基板の裏面電極形成領域の全周囲またはその側面全周あるいはその両方に塗布した時、その高い粘性により太陽光発電に寄与する太陽光発電素子基板の表面側に回り込まず、必要区域である表面側の表面薄層を傷めることがない増粘エッチング塗布液を提供することができる。
また、加温反応促進時に形成される粘性増加剤の膜により、増粘エッチング塗布液から水分が蒸発し難くなるので、太陽光発電素子基板の塗着部分で反応するエッチング薬液が乾燥せず、母相が露出する深さまで確実に該塗着部分を選択エッチングできる。しかもこのような処理を機械によって連続的に処理することができ、太陽電池の製造コストを低減できるとともに、太陽光発電素子基板の破損率を低減できる。
１０…太陽電池
１２…太陽光発電素子基板
１４…裏面電極
１５…表面電極
１６…リード線（インターコネクター）
１７…母層
１２…太陽光発電素子基板
１４…裏面電極
１５…表面電極
１６…リード線（インターコネクター）
１７…母層
以下、本発明を図示実施例に従って説明する。太陽光発電素子基板１２は前述のようにドーピング方法によって太陽光発電素子基板１２の外表面全体または太陽光発電素子基板１２の片面である表面全体だけに限ろうとしても、太陽光発電素子基板１２の側面、あるいは更に回りこんで裏面の外周部分にまで表面薄層１８が形成されてしまう。ここで必要区域である表面側のｐｎ接合部Ｓを形成する表面薄層１８と裏面電極形成領域Ｒとの電気回路的に分離する必要があり、本実施例では必要区域外である側面から裏面全体にまで表面薄層(これを１８’で示す。)が形成されている場合を代表例として説明する。また、前述のように太陽光発電素子基板１２はその表面にｐｎ接合部Ｓに係る表面薄層１８が形成されているものであってｐｎ接合部Ｓを有するものであれば全てを含むが、本実施例では表面薄層１８、１８’がｎ層、母相１７がｐ型である場合をその代表例として説明する。
本発明に係る太陽電池１０及び太陽光発電モジュールＭは基本的に背景技術で記載したような構造であり、相違する点は、太陽光発電素子基板１２の側面及び裏面の不所望に形成されてしまった表面薄層１８’全体を除去せず、図２から分かるように太陽光発電素子基板１２の裏面の外周縁に沿って細く帯状に選択エッチングして裏面電極形成領域Ｒに表面に同じ表面薄層１８’を残すようにした点である。勿論、図示していないし、説明も省略するが、太陽光発電素子基板１２の側面全周だけを選択エッチングしても良いし、太陽光発電素子基板１２の側面全周と裏面の外周縁を選択エッチングしても良い。
本実施例に使用される太陽光発電素子基板１２はその厚さが５０μｍ〜３００μｍであり、その表面に極く少量のリン（Ｐ）を熱拡散してその全表面に極く浅いｎ層(表面薄層１８)が形成されているものである。更に、この極く浅いｎ層の表面に極めて薄い反射防止膜（ＳｉＮX膜；約７０ｎｍ）層を成膜した後（図示せず）、後述するように表面電極１５を形成する。
なお、アルカリによりエッチングされるようなものであれば表面薄層１８に含むものとする。また、特にｐｎ接合部Ｓに関係する表面側の表面薄層１８と裏面側のものとを区別する必要があるときには裏面側の表面薄層を１８’として表示する。
この太陽光発電素子基板１２において、裏面電極１４が取り付けられる裏面電極形成領域Ｒを囲むＸ部の表面薄層１８’が後述するウエットエッチングによって除去され、裏面電極形成領域Ｒ内の表面薄層１８’と太陽光発電に寄与する表面側の表面薄層１８とが互いに電気回路的に分離され、然る後、裏面電極１４と表面電極１５とがそれぞれ形成されて太陽電池１０が形成される。表面薄層１８であるｎ層は、後述するように、発電に寄与できるスペクトルを含む光（例えば、太陽光や水銀灯光など。以下、これを「有効光」という。）が透過できる程度の厚さ（０．１ないし０．５μｍ）であり、母相１７を構成するｐ層と表面薄層１８を構成するｎ層とが互いに接合してｐｎ接合部Ｓを形成する。
太陽光発電素子基板１２は、その表面薄層１８であるｎ層の表面が有効光の受光面となっており、図３に示すように、表面薄層１８の表面が受けた有効光が表面薄層１８を透過してｐｎ接合部Ｓに到達することにより、母相１７と表面薄層１８との間に電位差が生じ、裏面電極１４と表面電極１５とを負荷を介して短絡させれば両者間に電流が流れる。
裏面電極１４は、母相１７と電気的に接続されるアルミニウム（Ａｌ）層２０と、アルミニウム層２０の上に積層され、半田接続が可能な銀（Ａｇ）層２２とで構成されており、本発明による選択エッチングによって必要区域である表面側のｐｎ接合部Ｓを形成する表面薄層１８から電気的に分離された裏面電極形成領域Ｒの表面薄層１８’に対し、電気的な抵抗成分だけで接続（オーミックコンタクト）されている（つまり、静電容量成分やインダクタンス成分がない）。
表面電極１５は、銀で形成された細長い平板帯状の電極であり、４００〜５００℃で表面電極１５の銀が前述した反射防止膜（図示せず）を貫通してシリコンとシンタリングすることにより、表面電極１５は、表面薄層１８に対して電気的に接続される。なお、表面電極１５に帯状の電極が用いられているのは、表面薄層１８に入光する有効光をできるだけ遮らないようにするためである。
このようにして形成された複数の太陽光発電素子基板１２は、互いに僅かな間隔を設けて隣接して１列あるいは多数列に並べられ、リード線１６で互いに電気的に直列接続された後、ガラス板とプラスチックフイルムにて固定、組み立てられて太陽光発電モジュールＭを構成し、これがパッケージングされて太陽光発電装置となる。
次に、太陽電池１０の太陽光発電素子基板１２を製造する基本的な手順について説明する。まず、ボロンを微量含んだ高純度のシリコンインゴットをスライスして得られた太陽光発電素子基板１２にアルカリエッチング工法によるテクスチャーエッチングを施し、太陽光発電素子基板１２の表面を微小ピラミッド凹凸面状の荒れた面にする。この加工により太陽光発電素子基板１２の表面面積が大幅に増加して有効光の受光面積が増えることにより、発電量も増加する効果がある。次に、リンを含むドーピング材料（気体または液体）を太陽光発電素子基板１２の表面に付着または塗布し、窒素ガス雰囲気下において約９００℃で２０分間加熱する。この工程により太陽光発電素子基板１２の表面、側壁および裏面全面にリン拡散層（表面薄層１８）が形成される（図４参照）。
このリン熱拡散工程時、炉内の雰囲気は窒素雰囲気であるため、該リンを含むドーピング材料が含有する酸素によりシリコン表面に酸化膜が形成され、同時にその膜にはリンが酸化された形で取り込まれてリン珪酸ガラス膜（ＰＳＧ）となっている。これは絶縁体であるため、通常はフッ化水素酸溶液に漬けてエッチング除去し、水洗処理を行う。
続いて光発電の主体となる太陽光発電素子基板１２の表面の表面薄層１８と裏面電極形成領域Ｒとを互いに電気回路的に分離するため、図５に示すようなウエットエッチング(本発明のエッチング液及び工法で、太陽光発電素子基板１２の裏面において「塗布工程Ｓ１」「加温反応工程Ｓ２」および「洗浄工程Ｓ３」とで構成され、「検査工程Ｓ４」がこれに続く。)がなされる。
「塗布工程Ｓ１」は、太陽光発電素子基板１２の裏面電極形成領域Ｒの周囲における表面薄層１８’の太陽光発電素子基板１２の外周縁から所定の長さＬだけ内側の位置において、所定の幅Ｗをもって略四角形状に増粘エッチング塗布液ＥＬを塗布する工程である（図６参照）。本実施例では、太陽光発電素子基板１２の周縁から１ｍｍ（長さＬ）だけ内側において、２ないし３ｍｍの幅Ｗで増粘エッチング塗布液ＥＬが塗布される。増粘エッチング塗布液ＥＬの塗着部分をＸで示す。勿論、これに限られるものではなく、裏面電極１４の大きさなどの条件に応じて長さＬや幅Ｗを設定すればよい。
本実施例では、図７に示すように、水平に配設された太陽光発電素子基板１２の裏面における塗着部分Ｘに増粘エッチング塗布液ＥＬを塗着する手段として、スタンプ５０が用いられる。スタンプ５０は、太陽光発電素子基板１２の裏面に押し付けられることにより、所定の位置に増粘エッチング塗布液ＥＬを塗布する増粘エッチング塗布液塗布部５２と、増粘エッチング塗布液ＥＬを増粘エッチング塗布液塗布部５２に、例えば毛細管現象などで、順次供給する増粘エッチング塗布液供給部５４とで構成されている。なお、スタンプ５０に替えてインクジェットやディスペンサー（注射針状の細長い管体）を用いてもよい。
増粘エッチング塗布液塗布部５２は、毛足の長いモヘア状の高分子材料製の繊維Ａを多数束ねて形成されており、非常に保水率が高い。このため、増粘エッチング塗布液塗布部５２の繊維Ａ同士の間において多量の増粘エッチング塗布液ＥＬを含ませることができる。
増粘エッチング塗布液ＥＬのエッチング薬液は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）等といったシリコンエッチング用のアルカリ水溶液であり、また、粘性増加剤は、小麦粉、カタクリ粉あるいはコーンスターチ等の植物由来の物質を水で練り、加熱して作った水溶性糊剤である。本発明に係る増粘エッチング塗布液ＥＬに添加されている粘性増加剤は植物由来のものなので、シリコンエッチング用のアルカリ水溶液に添加しても、動物由来の粘性増加剤のように増粘エッチング塗布液ＥＬの粘度低下が生じるおそれはない。
増粘エッチング塗布液ＥＬの粘度は、約３，０００ないし４，０００ｃｐ（センチポアズ）に調整されており、水道水の粘度と同程度（数ｃｐ）であった従来の増粘エッチング塗布液（つまり、水酸化ナトリウム５０％溶液）に比べて十分高い粘度に設定されている。一般的にエッチング塗布液が不所望に広がると、エッチング塗布液の厚さが不所望に薄くなり、エッチング深さが不十分になるので粘度調整は重要である。この点、本発明に係る増粘エッチング塗布液ＥＬは、太陽光発電素子基板１２の表面で不所望に広がらないので、太陽光発電素子基板１２の側面Ｉまたは裏面外周端部にあるいはその両方に塗布して選択エッチングを行うことができる。
なお、エッチング薬液および粘性増加剤の種類は、水酸化ナトリウムおよび小麦粉に限られるものでなく、粘性増加剤ではカタクリ粉やコーンスターチ等の植物由来のもの（小麦粉もこれに含まれる）を水で練り、加熱して作った水溶性糊剤を用いることができる。増粘エッチング塗布液ＥＬの粘度は、粘性増加剤の添加割合を調整することにより、太陽光発電素子基板１２と増粘エッチング塗布液ＥＬとの親和性に応じた値にすることができる。
「加温反応工程Ｓ２」は、エッチング反応促進のために増粘エッチング塗布液ＥＬが塗布された太陽光発電素子基板１２を加温し、太陽光発電素子基板１２と増粘エッチング塗布液ＥＬとを反応させる工程であり、この「加温反応工程Ｓ２」では、図８に示すように、増粘エッチング塗布液ＥＬが塗布された太陽光発電素子基板１２を加温するホットプレート型の近接加温装置５６が用いられる。
近接加温装置５６はトンネル状構造で、処理される太陽光発電素子基板１２は、その中央部が真空吸着チャック５９により吸着される。チャック５９は加熱トンネル５７内と外側を回る連続循環構造となっており、加温処理される太陽光発電素子基板１２は加熱トンネル５７を連続または間歇送りにて連続処理されるようになっている。また、加温処理される太陽光発電素子基板１２はホットプレート５８から約２ｍｍ離間した空間内においてエッチング処理面を下にして通過し、通過している時間内に所定のエッチングが行われる。
このように、増粘エッチング塗布液ＥＬが塗布された太陽光発電素子基板１２を加温するのは、増粘エッチング塗布液ＥＬのエッチング薬液が水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液である場合、常温ではエッチング薬液と太陽光発電素子基板１２との反応が非常に遅いものの、加温することにより当該反応を急激に速くすることができるからである。近接加温装置５６で太陽光発電素子基板１２を６０℃ないし１００℃に加温することにより、太陽光発電素子基板１２の表面におけるエッチング薬液と太陽光発電素子基板１２の表面薄層１８との反応が急速に進行し、３０秒ないし１分のエッチング時間で、約１μｍの深さ(母相１７が露出する深さ)まで太陽光発電素子基板１２のエッチングが行われる。このエッチングレートはエッチング液のＮａＯＨやＫＯＨの濃度と加熱温度、粘度に大きく左右される。
なお、エッチングの最中に増粘エッチング塗布液ＥＬの表面から水分が蒸発すると、図９に示すように、植物由来の粘性増加剤だけがその表面に残存し、これが水分の蒸発と共に次第に硬化して殻状の膜Ｔが形成される。このように増粘エッチング塗布液ＥＬの表面に粘性増加剤の膜Ｔが形成されることにより、増粘エッチング塗布液ＥＬは粘性増加剤の殻状の膜Ｔに包まれることになり、殻状の膜Ｔ形成後は水分の蒸発が抑えられるので、増粘エッチング塗布液ＥＬの乾燥が防止されつつエッチング反応が継続され、所定の深さまで太陽光発電素子基板１２の表面をエッチングすることができる。
このとき、増粘エッチング塗布液ＥＬと太陽光発電素子基板１２の表面との反応により生じる反応ガスが増粘エッチング塗布液ＥＬの微細液滴を伴って周囲に飛び散ってエッチング痕を形成し、太陽光発電素子基板１２の外観が悪くなるおそれがあるが、増粘エッチング塗布液ＥＬの塗布面を下向きにすることにより、飛散した微細液滴はそのまま落下して太陽光発電素子基板１２に付着する事がない。
また、この加温反応工程Ｓ２において、増粘エッチング塗布液ＥＬを塗布した太陽光発電素子基板１２の表面を下向きにすることにより、塗布された増粘エッチング塗布液ＥＬは、図９に示すように、重力および表面張力によってその断面が下に向かって半円状あるいはかまぼこ状となってその表面に粘性増加剤による膜Ｔが形成され、前述のように水分が蒸発せず乾燥していない内包された増粘エッチング塗布液ＥＬにより、エッチング薬液中に含まれている水分がある限りエッチングが継続し、かつ、エッチング時の反応によるエッチング薬液の飛散がない。
また、本実施例に係るエッチング方法では、増粘エッチング塗布液ＥＬを塗布した後で太陽光発電素子基板１２を加温しているが、先に太陽光発電素子基板１２を加温してから増粘エッチング塗布液ＥＬを塗布するようにしてもよい。この場合、すでに加温された太陽光発電素子基板１２に増粘エッチング塗布液ＥＬが塗布された瞬間から、太陽光発電素子基板１２と増粘エッチング塗布液ＥＬとの反応が始まるので、エッチングに必要な時間を短縮することができる。
洗浄工程Ｓ３は、太陽光発電素子基板１２を水洗して、太陽光発電素子基板１２の裏面に残存する粘性増加剤をエッチングによる反応生成物と共に除去する工程であり、この洗浄工程Ｓ３では、図１０に示すような洗浄装置６０が用いられる。
この洗浄装置６０は、太陽光発電素子基板１２を吸着保持しているスピンチャックＳＰを回転させつつ、純水を噴射して太陽光発電素子基板１２の裏面に残存する粘性増加剤をエッチングによる反応生成物と共に水噴射にて洗い流すものであり、純水を噴射する水噴射装置６２と、必要に応じて水噴射装置６２から噴射する純水を加温する水加温装置６３とを備えている。
加温反応工程Ｓ２が行われた太陽光発電素子基板１２は、洗浄工程Ｓ３の前段工程で加温した希塩酸液（１〜３％）がスプレーされ、太陽光発電素子基板１２の表面に残存した増粘エッチング塗布液ＥＬ中のアルカリ液が中和される。そして、太陽光発電素子基板１２は、水加温装置６３で加温された後で水噴射装置６２から噴射された純水によって洗浄され、スピンチャックＳＰを高速回転させることによって該純水が除去された後、図示しない検査装置で検査される（検査工程Ｓ４）。そして、検査装置で「必要区域の表面薄層」１８と「必要区域外の表面薄層」１８’とが完全に分離されたかを電気的に検査し、「良」の検査結果が出された段階で太陽光発電素子基板１２のウエットエッチングが完了する。もしエッチング量が不足で検査結果不良となった場合、該太陽光発電素子基板１２を再度塗布工程Ｓ１に戻して追加エッチングを行う。
ウエットエッチングが完了した太陽光発電素子基板１２では、塗布工程Ｓ１においてスタンプ５０から増粘エッチング塗布液ＥＬが塗布されたとおり、裏面電極形成領域Ｒの周囲において太陽光発電素子基板１２の周縁から所定の長さＬだけ内側の位置かつ所定の幅Ｗで表面薄層１８が除去されている（図中Ｘ部）。
この太陽光発電素子基板１２に裏面電極１４および表面電極１５を取り付けることにより太陽電池１０用の太陽光発電素子基板１２が完成するが、これら裏面電極１４、表面電極１５と太陽光発電素子基板１２との間では、電流の流れを阻害しないようにできるだけ電気的な抵抗を小さくする必要があるので、裏面電極１４と太陽光発電素子基板１２との接続には、前述したように、オーミック接続が用いられている。以上より、太陽電池１０が完成する。
Claims (2)
- （Ａ）ｐｎ結合部を有する太陽光発電素子基板からｐｎ接合部に係る表面薄層の一部を除去して母相を露出させる太陽電池用太陽光発電素子基板の選択エッチング方法であって、
（Ｂ）前記太陽電池用太陽光発電素子基板の裏面に形成される裏面電極形成領域の全周囲あるいは該基板の側面全周またはその両方に、植物由来の物質を水で練り、これを加熱して作られた水溶性糊剤をアルカリ水溶液のエッチング薬液に添加して前記エッチング薬液の粘度を増加させたことを特徴とする増粘エッチング塗布液を塗布し、
（Ｃ）前記太陽光発電素子基板を加温して前記増粘エッチング塗布液の塗着部分の前記太陽光発電素子基板と前記増粘エッチング塗布液とを反応させて表面薄層と裏面電極形成領域とを電気回路的に分離し、
（Ｄ）前記太陽光発電素子基板を純水で洗浄して塗着された増粘エッチング塗布液を除去する事を特徴とする、
（Ｅ）太陽電池用太陽光発電素子基板の選択エッチング方法。 - 前記太陽光発電素子基板の裏面を下向きに保持して、該基板の裏面電極形成領域の全周囲に塗着された増粘エッチング塗布液の塗着部分における前記太陽光発電素子基板と前記増粘エッチング塗布液とを反応させることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用太陽光発電素子基板の選択エッチング方法。
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