JP4989042B2 - 太陽電池用基板の製造方法 - Google Patents
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このため、ダメージエッチング後、連続してテクスチャ形成を行うことができる巨大な装置を用いる必要があった。
このように化学酸化膜の形成において酸化性水溶液によって化学酸化膜を形成する速度が、アルカリ性水溶液によって化学酸化膜をエッチングする速度よりも速いことによって、半導体基板表面に付着していた汚染物質を除去しつつ、基板表面に確実に化学酸化膜を形成することができる。
このように混合液の酸化性水溶液を過酸化水素水とすることにより、低コストで確実に化学酸化膜の形成を行うことができる。
このように混合液のアルカリ性水溶液を、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムのいずれか1つ以上のアルカリ物質を含む水溶液とすることにより、酸化性水溶液とアルカリ性水溶液との混合液に前記半導体基板を浸漬して基板表面を処理した場合、半導体基板のアルカリエッチングと、酸化性水溶液による化学酸化膜形成とが競争して、半導体基板をわずかにエッチングする結果、表面に付着した汚染物質を除去することができる。その一方で、基板表面を化学酸化膜で覆うことにより、除去した汚染物質の再付着を防ぐことができる。
このように、アルカリ物質濃度を0.01〜5重量%とし、あるいは、界面活性剤を添加することにより、半導体基板表面に付着した汚染物質をより一層確実に除去することができる。
このように半導体基板の表面を異方性エッチングするアルカリ性水溶液を、水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウムを含む水溶液とすることによって、形成した化学酸化膜をエッチングするとともに、均一性の高い異方性エッチングを行うことができるため、基板表面に均一なテクスチャ構造を安定して形成することができる。
このように、半導体基板を、ガリウムをドープしたp型単結晶シリコン基板とすることにより、光劣化を生じることのない光電変換効率が非常に高い実用的な太陽電池用基板を製造することができる。
このように、上記の太陽電池用基板の製造方法によって製造された基板に、PN接合および電極が形成された太陽電池は、非常に低コストで高品質なものとなる。
図1は、本発明の太陽電池用基板の製造方法の一例を示すフロー図である。
そして、切り出した半導体基板を、切り粉や研磨剤を除去する洗浄を行う。この洗浄は、用いた研磨剤等にもよるが、溶媒として水を用いた揺動洗浄、シャワー洗浄、ブラシ洗浄、超音波洗浄等とすることができ、必要に応じて脱脂洗浄を行ってもよい。
従って、ダメージ層除去後にテクスチャ形成を連続して行わなくとも、異方性エッチングを安定かつ均一に行うことができるので、ダメージ層除去後のテクスチャ形成を連続して行うための巨大な装置を用いることなく低コストな条件下で行うことが好ましい。
ダメージエッチング後にこの表面処理工程を行うことにより、次工程の異方性エッチングを均一かつ安定に行うことができる。
アルカリ性水溶液は、安定でかつ均一な異方性エッチングが可能であれば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムに限らず、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ物質を濃度数%から数十%含む温度60〜100℃の水溶液であってもよい。
PN接合の形成は、受光面側にリンなどのn型不純物を熱拡散によって行うのが好ましいが、塗布拡散もしくはイオン注入法によって行ってもよい。
反射防止膜には、酸化シリコン、窒化シリコンをはじめ、酸化セリウム、アルミナ、二酸化錫、二酸化チタン、フッ化マグネシウム、酸化タンタル等、及びこれらを二種組み合わせた二層膜が使用され、いずれを用いても問題ない。反射防止膜形成には、PVD法、CVD法等が用いられ、いずれの方法でも可能であるが、プラズマCVD法を用いて窒化膜を80〜90nm形成させるのが好ましい。
以上の工程を経ることにより、テクスチャが均一に形成された高品質の太陽電池を低コストで安定的に製造することができる。
(参考例1)
図1に示したフロー図に従って、太陽電池用基板を製造した。
まず、ホウ素ドープ{100}p型シリコン単結晶インゴットをスライスして、厚さ300μmのシリコン基板(比抵抗0.5Ω・cm、150mm擬似四角形のアズカット・ウエーハ)を4枚用意し、これらを90℃に加熱した48%水酸化カリウム水溶液に4分間浸漬することによりダメージ層を除去した。
1%水酸化カリウム水溶液と30%過酸化水素水の混合液として、体積比で1:0.1とし、温度を60℃とした他は参考例1と同じにして、分光反射率を測定した。5点の平均値を表1に示す。
参考例1の酸化性水溶液とアルカリ性水溶液の混合液の体積1に対して、界面活性剤としてエクセムライトD−339(共栄社化学株式会社)を体積で0.1添加した以外は、参考例1と同じにして、分光反射率を測定した。5点の平均値を表1に示す。
参考例2の酸化性水溶液とアルカリ性水溶液の混合液の体積1に対して、界面活性剤としてエクセムライトD−339を体積で0.1添加した以外は、参考例1と同じにして、分光反射率を測定した。5点の平均値を表1に示す。
ホウ素ドープ{100}p型シリコン単結晶インゴットをスライスして、厚さ300μmのシリコン基板(アズカット・ウエーハ)(比抵抗0.5Ω・cm、150mm擬似四角形)を4枚用意し、90℃に加熱した48%水酸化カリウム水溶液に4分間浸漬することによりダメージ層を除去した。
Claims (6)
- 少なくとも、半導体インゴットをスライスして半導体基板を切り出した後、該基板を表面処理することによって、基板表面にテクスチャ構造を形成する太陽電池用基板の製造方法であって、前記半導体基板の表面処理を、少なくとも、スライスされた前記半導体基板をエッチングして、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去した後、酸化性水溶液、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸水素ナトリウムのいずれか一つ以上のアルカリ物質を含むアルカリ性水溶液及び界面活性剤の混合液に前記半導体基板を浸漬して基板表面に化学酸化膜を形成し、その後、アルカリ性水溶液に前記半導体基板を浸漬して異方性エッチングをして表面にテクスチャ構造を形成することを特徴とする太陽電池用基板の製造方法。
- 前記化学酸化膜の形成において、酸化性水溶液によって化学酸化膜を形成する速度が、アルカリ性水溶液によって化学酸化膜をエッチングする速度よりも速いことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池用基板の製造方法。
- 前記混合液の酸化性水溶液を、過酸化水素水とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池用基板の製造方法。
- 前記混合液のアルカリ性水溶液のアルカリ物質濃度を、0.01〜5重量%とすることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池用基板の製造方法。
- 前記半導体基板の表面を異方性エッチングするアルカリ性水溶液を、水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウムを含む水溶液とすることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の太陽電池用基板の製造方法。
- 前記半導体基板は、ガリウムをドープしたp型単結晶シリコン基板であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の太陽電池用基板の製造方法。
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