JP5338702B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
このような必要最小限の工程数とこれによって得られるいくつかの有用な効果により、民生用太陽電池は以前より高効率化及び低コスト化が図られている。
請求項1:
シリコン基板を、これとは異なる導電型の不純物存在下で熱処理炉内に直接入れて高温熱処理して該基板表面に上記不純物を拡散した不純物拡散層を形成した後、該基板を上記炉内から直接取り出すことを行い、上記不純物拡散層に電気的に接続する電極を形成する工程を含む太陽電池の製造方法であって、上記高温熱処理を800〜1050℃で行い、この高温熱処理後、該高温熱処理の熱処理炉とは別の熱処理炉内に上記基板を直接入れて上記高温熱処理温度より低い処理温度である600〜800℃で処理時間15〜75分間の低温熱処理した後、該基板を上記炉内から直接取り出す低温熱処理工程を有し、このときの上記基板を上記それぞれの熱処理炉内に入れる際及び取り出す際に熱処理炉内を処理温度の±50℃以内の温度に保持することを特徴とする太陽電池の製造方法。
請求項2:
上記高温熱処理のプロセスガスを不活性ガスとし、低温熱処理のプロセスガスを酸素ガスとする請求項1記載の太陽電池の製造方法。
さらに、上記反射防止膜上にトータルの反射率が最も小さくなるような条件、例えば二フッ化マグネシウム膜といった屈折率が1〜2の間の膜を形成すれば、反射率がさらに低減し、生成電流密度は高くなる。
以上の工程により、図1に示すような太陽電池を簡単な手法で製造することができる。
結晶面方位(100)、15.65cm角200μm厚、アズスライス比抵抗2Ω・cm(ドーパント濃度7.2×1015cm-3)ボロンドープp型単結晶シリコン基板を用意した。
続いて、n型拡散層を形成するためにリンドーパント源となるリン酸を含むリン塗布液(濃度2質量%)を受光面側にスピン塗布して200℃で10分間乾燥させた。
次に、リン拡散層を形成する高温熱処理工程と、その後の低温熱処理工程の二段階の熱処理工程を異なる熱処理炉で行った。まず、高温熱処理炉において、920℃に保持した炉にリンを塗布した基板を投入して、30分の熱処理を行った後、基板を取り出した。基板の投入時及び取り出し時の炉内温度は920℃であった。この高温熱処理における条件は、流量が20slmの窒素雰囲気下で、表面シート抵抗が約45Ω/□になるように熱処理温度、熱処理時間及びリン塗布液の濃度を調整した。
なお、1つの熱処理において、基板の搬送時間は、炉に入れる時間と出す時間を合計して15分かかるため、本実施例の異なる熱処理炉で二段階の熱処理を行うと合計30分の搬送時間を要する。
その後、基板表面のPSG層を25質量%のフッ酸水溶液で除去し、洗浄を行った。
続いて、ダイレクトプラズマCVD装置を用いてモノシラン(SiH4)とアンモニア(NH3)の混合ガスにより、シリコン窒化膜を受光面全体に膜厚80nm形成し、反射防止膜とした。
最後に、受光面側に銀ペースト、裏面側にアルミニウムペーストと銀ペーストを電極印刷し、200℃で10分乾燥後、最高温度が750℃で1分以下のRTP焼成を行い、受光面電極及び裏面電極を形成し、太陽電池を作製した。
920℃で30分間高温熱処理した基板を低温熱処理しない以外は実施例1と同様に処理して太陽電池を作製した。
920℃で30分間高温熱処理した基板に、550℃で15、45、60及び75分間の低温熱処理をそれぞれ施した以外は実施例1と同様に処理して太陽電池を作製した。
低温熱処理温度700℃で処理した以外は実施例2と同様に処理して太陽電池を作製した。
低温熱処理温度850℃で処理した以外は実施例2と同様に処理して太陽電池を作製した。
同一の熱処理炉を用いて降温工程を含む二段階の熱処理を行った以外は実施例1と同様に処理して太陽電池を作製した。熱処理は、具体的には920℃に保持した炉にリン塗布剤を塗布した基板を投入し、流量20slmの窒素雰囲気下、920℃で30分間保持し、その後、流量5slmの酸素ガス雰囲気に切り替え、降温レート3℃/分で700℃まで降温し、最後に700℃で30分保持して、炉から基板を取り出した。
実施例1、3、比較例1及び参考例1、2、4における熱処理条件と、基板の少数キャリアバルクライフタイムの結果を表1に示す。なお、基板の少数キャリアバルクライフタイムの測定方法は、一般的なcp法を利用した。具体的には、熱処理工程後の基板を25質量%HF水溶液に浸して表面のPSG層を除去し、さらにKOH溶液などのアルカリエッチング溶液に浸して表面拡散層除去後、ヨウ素−メタノール溶液による表面ケミカルパッシベーション処理により、基板の少数キャリアのバルクライフタイムをSemilab社製WT−2000装置により測定した。
図4に低温熱処理温度とバルクライフタイムの関係を、図5に低温熱処理時間とバルクライフタイムの関係を示した。それぞれの図には、比較例1及び参考例1のバルクライフタイム値を参考として入れた(比較例1の低温熱処理条件は0℃、0分とした。)。
2 n型拡散層
3 表面保護膜(反射防止膜)
4 裏面電極
5 BSF層
6 裏面電極
7 表面電極
10 太陽電池
Claims (2)
- シリコン基板を、これとは異なる導電型の不純物存在下で熱処理炉内に直接入れて高温熱処理して該基板表面に上記不純物を拡散した不純物拡散層を形成した後、該基板を上記炉内から直接取り出すことを行い、上記不純物拡散層に電気的に接続する電極を形成する工程を含む太陽電池の製造方法であって、上記高温熱処理を800〜1050℃で行い、この高温熱処理後、該高温熱処理の熱処理炉とは別の熱処理炉内に上記基板を直接入れて上記高温熱処理温度より低い処理温度である600〜800℃で処理時間15〜75分間の低温熱処理した後、該基板を上記炉内から直接取り出す低温熱処理工程を有し、このときの上記基板を上記それぞれの熱処理炉内に入れる際及び取り出す際に熱処理炉内を処理温度の±50℃以内の温度に保持することを特徴とする太陽電池の製造方法。
- 上記高温熱処理のプロセスガスを不活性ガスとし、低温熱処理のプロセスガスを酸素ガスとする請求項1記載の太陽電池の製造方法。
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