JP5008779B2 - 多結晶型太陽電池パネルおよびその製造方法 - Google Patents
多結晶型太陽電池パネルおよびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
[1]P型またはN型シリコンターゲットを用意する工程Aと、
前記P型またはN型シリコンターゲットを利用して、基板表面にP型またはN型アモルファスシリコン膜をスパッタ成膜する工程Bと、
前記P型またはN型アモルファスシリコン膜にプラズマを走査させて溶融後、再結晶化させてP型またはN型多結晶シリコン膜を形成する工程Cと、
を含む、多結晶型太陽電池パネルの製造方法であって、
前記工程Aにおいて、
ホウ素を含み、純度が99.999wt%以上であるP型シリコンインゴットを粉砕して、純度が99.999wt%以上であるP型シリコン粉末を得るステップと;前記P型シリコン粉末を、プラズマに曝してP型溶融シリコンを得るステップと;前記P型溶融シリコンを再結晶化させるステップとを経てP型シリコンターゲットを得るか、または
リンまたは砒素を含み、純度が99.999wt%以上であるN型シリコンインゴットを粉砕して、純度が99.999wt%以上であるN型シリコン粉末を得るステップと;前記N型シリコン粉末を、プラズマに曝してN型溶融シリコンを得るステップと;前記N型溶融シリコンを再結晶化させるステップとを経てN型シリコンターゲットを得る、
多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
[4]前記プラズマは、大気圧プラズマである、[1]〜[3]のいずれかに記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
[5]前記走査速度は、100mm/秒以上2000mm/秒以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
[7]P型シリコンターゲットとN型シリコンターゲットとを用意する工程αと、
前記P型シリコンターゲットと前記N型シリコンターゲットとを利用して、基板表面にP型アモルファスシリコン膜とN型アモルファスシリコン膜とのアモルファス積層膜をスパッタ成膜する工程βと、
前記積層膜にプラズマを走査させて溶融後、再結晶化させてP型多結晶シリコン膜とN型多結晶シリコン膜との多結晶積層膜を形成する工程γと、を含む、多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
ホウ素を含み、純度が99.999wt%以上であるP型シリコンインゴットを粉砕して、純度が99.999wt%以上であるP型シリコン粉末を得るステップと;前記P型シリコン粉末を、プラズマに曝してP型溶融シリコンを得るステップと;前記P型溶融シリコンを再結晶化させるステップとを経てP型シリコンターゲットを得て、かつ
リンまたは砒素を含み、純度が99.999wt%以上であるN型シリコンインゴットを粉砕して、純度が99.999wt%以上であるN型シリコン粉末を得るステップと;前記N型シリコン粉末を、プラズマに曝してN型溶融シリコンを得るステップと;前記N型溶融シリコンを再結晶化させるステップとを経てN型シリコンターゲットを得る、[7]に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
[9]前記P型シリコンインゴットおよびN型シリコンインゴットの粉砕は、高圧純水切断、ジェットミル、湿式粒化、超音波破壊、衝撃波破壊から選ばれる少なくとも1つの方法で、粒径0.1μm以上100μm以下のP型シリコン粉末とする工程を含む、[8]に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
[11]前記プラズマは、大気圧プラズマである、[7]〜[10]のいずれかに記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
[12]前記走査速度は、100mm/秒以上2000mm/秒以下である、[7]〜[11]のいずれかに記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
[14]前記[13]に記載の方法により得られた多結晶型太陽電池パネル。
本発明の多結晶型太陽電池パネルは、ドーパント含有シリコンターゲットを用いて、基板上にアモルファスシリコン膜をスパッタ成膜し、成膜されたアモルファスシリコン膜にプラズマを照射して加熱溶融させて、さらに冷却して再結晶化させて多結晶シリコン膜とすることを特徴とする。そのフローが図3、ならびに図5〜図7に示される。
第1の態様)アモルファスシリコン膜2dを多結晶化してから、その表層にドーパントをドーピングしてPN接合を有する多結晶シリコン膜とする(図5)。
第2の態様)アモルファスシリコン膜2dに、さらにアモルファスシリコン膜2eを成膜してアモルファス積層膜として、さらにアモルファス積層膜を多結晶化して、PN接合を有する多結晶シリコン膜とする(図6)。
第1の態様を、図5を参照して説明する。基板3に成膜したアモルファスシリコン膜2d(図5A)にプラズマを照射して、アモルファスシリコン膜2dを溶融し、さらに冷却して多結晶化させて多結晶シリコン膜4とする(図5B)。照射するプラズマは、大気圧プラズマであることが好ましい。大気圧プラズマの照射は、図2と同様の大気圧プラズマ装置50を用いて行うことができる。
第2の態様を、図6を参照して説明する。基板3に成膜したアモルファスシリコン膜2d(図6A)に、他のアモルファスシリコン膜2eを積層する。アモルファスシリコン膜2eはドーパントを含有している。具体的には、アモルファスシリコン膜2dがP型ドーパントを含有している場合には、アモルファスシリコン膜2eはN型ドーパントを含有し;アモルファスシリコン膜2dがN型ドーパントを含有している場合には、アモルファスシリコン膜2eはP型ドーパントを含有する。
第1の態様および第2の態様では、基板3にアモルファスシリコン膜2dを形成した。本形態(他の形態)においては、基板3にドーパントを含有するシリコン粉末2bを配置し;シリコン粉末2bの上に、ドーパント含有アモルファスシリコン膜2dを成膜し;その後、プラズマを照射してシリコン粉末2bとアモルファスシリコン膜2dを多結晶化することで、PN接合を有する多結晶シリコン膜4を得る(図7参照)。
基板(材質:アルミニウム,サイズ:370mm(X軸)×470mm(Y軸))に、ホウ素含有シリコンターゲットを用いて、ホウ素含有アモルファスシリコン膜2dをスパッタ成膜した(図5A)。アモルファスシリコン膜2dの厚みは50μmであった。
基板(材質:アルミニウム,サイズ:370mm(X軸)×470mm(Y軸))に、ホウ素含有シリコンターゲットを用いて、ホウ素含有アモルファスシリコン2dをスパッタ成膜した(図6A)。アモルファスシリコン2dの厚みは50μmであった。
基板(材質:アルミニウム,サイズ:370mm(X軸)×470mm(Y軸))に、約1μmの粒径のシリコン粉末2bを塗布した(図7A)。シリコン粉末2bは、ホウ素含有シリコンインゴットを粉砕して得たため、P型ドープされている。シリコン粉末2bの塗布はスキージで行い、約30μmの厚みの塗布膜とした。
2a シリコン粗粉末
2b シリコン粉末
2c シリコンターゲット
2d アモルファスシリコン膜
2e アモルファスシリコン膜
3 基板
4 多結晶シリコン膜
5 テクスチャ構造
6 多結晶シリコン膜の表層
7 絶縁膜
8 電極
10 基体
20 陰極
21 陽極
22 プラズマ噴射口
23 プラズマ
30 シリコンインゴット
31 ワイヤ
40 シリコン陽極
41 アーク放電
42 シリコン粒子
43 アルゴンガス
44 輸送管
45 支持基板
46 高温プラズマ
47 ハロゲンランプ
48 分離室
49 多結晶シリコン膜
50 大気圧プラズマ装置
51 真空チャンバ
54 基板保持具
55 ガス導入装置
56 排気装置
57 排気口
58 バルブ
59 アースシールド
60 磁気回路
61 水冷ジャケット
62 高電圧印加電源
63 パッキングプレート
100 マグネトロンスパッタリング装置
Claims (14)
- P型またはN型シリコンターゲットを用意する工程Aと、
前記P型またはN型シリコンターゲットを利用して、基板表面にP型またはN型アモルファスシリコン膜をスパッタ成膜する工程Bと、
前記P型またはN型アモルファスシリコン膜にプラズマを走査させて溶融後、再結晶化させてP型またはN型多結晶シリコン膜を形成する工程Cと、
を含む、多結晶型太陽電池パネルの製造方法であって、
前記工程Aにおいて、
ホウ素を含み、純度が99.999wt%以上であるP型シリコンインゴットを粉砕して、純度が99.999wt%以上であるP型シリコン粉末を得るステップと;前記P型シリコン粉末を、プラズマに曝してP型溶融シリコンを得るステップと;前記P型溶融シリコンを再結晶化させるステップとを経てP型シリコンターゲットを得るか、または
リンまたは砒素を含み、純度が99.999wt%以上であるN型シリコンインゴットを粉砕して、純度が99.999wt%以上であるN型シリコン粉末を得るステップと;前記N型シリコン粉末を、プラズマに曝してN型溶融シリコンを得るステップと;前記N型溶融シリコンを再結晶化させるステップとを経てN型シリコンターゲットを得る、
多結晶型太陽電池パネルの製造方法。 - 前記P型シリコンインゴットまたは前記N型シリコンインゴットの粉砕は、高圧純水切断、ジェットミル、湿式粒化、超音波破壊、衝撃波破壊から選ばれる少なくとも1つの方法で、粒径0.1μm以上100μm以下のP型シリコン粉末とする工程を含む、請求項1に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
- 前記基板は、Al、Ag、Cu、Sn、Zn、In、Feのいずれかを含む、請求項1に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
- 前記プラズマは、大気圧プラズマである、請求項1に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
- 前記走査速度は、100mm/秒以上2000mm/秒以下である、請求項1に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
- 前記工程Cで形成された前記P型多結晶シリコン膜に、砒素またはリンを含むガスによるプラズマに曝してPN接合を形成するか、または前記工程Cで形成された前記N型多結晶シリコン膜に、ホウ素を含むガスによるプラズマに曝してPN接合を形成する工程Dをさらに含む、
請求項1に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。 - P型シリコンターゲットとN型シリコンターゲットとを用意する工程αと、
前記P型シリコンターゲットと前記N型シリコンターゲットとを利用して、基板表面にP型アモルファスシリコン膜とN型アモルファスシリコン膜とのアモルファス積層膜をスパッタ成膜する工程βと、
前記積層膜にプラズマを走査させて溶融後、再結晶化させてP型多結晶シリコン膜とN型多結晶シリコン膜との多結晶積層膜を形成する工程γと、
を含む、多結晶型太陽電池パネルの製造方法。 - 前記工程αにおいて、
ホウ素を含み、純度が99.999wt%以上であるP型シリコンインゴットを粉砕して、純度が99.999wt%以上であるP型シリコン粉末を得るステップと;前記P型シリコン粉末を、プラズマに曝してP型溶融シリコンを得るステップと;前記P型溶融シリコンを再結晶化させるステップとを経てP型シリコンターゲットを得て、かつ
リンまたは砒素を含み、純度が99.999wt%以上であるN型シリコンインゴットを粉砕して、純度が99.999wt%以上であるN型シリコン粉末を得るステップと;前記N型シリコン粉末を、プラズマに曝してN型溶融シリコンを得るステップと;前記N型溶融シリコンを再結晶化させるステップとを経てN型シリコンターゲットを得る、
請求項7に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。 - 前記P型シリコンインゴットおよびN型シリコンインゴットの粉砕は、高圧純水切断、ジェットミル、湿式粒化、超音波破壊、衝撃波破壊から選ばれる少なくとも1つの方法で、粒径0.1μm以上100μm以下のP型シリコン粉末とする工程を含む、請求項8に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
- 前記基板は、Al、Ag、Cu、Sn、Zn、In、Feのいずれかを含む、請求項7に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
- 前記プラズマは、大気圧プラズマである、請求項7に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
- 前記走査速度は、100mm/秒以上2000mm/秒以下である、請求項7に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
- 前記工程γにおいて、前記多結晶積層膜にPN接合を形成する、請求項7に記載の多結晶型太陽電池パネルの製造方法。
- 請求項13に記載の方法により得られた多結晶型太陽電池パネル。
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