JP5610100B2 - N-type diffusion layer forming composition, n-type diffusion layer manufacturing method, and solar cell manufacturing method - Google Patents

N-type diffusion layer forming composition, n-type diffusion layer manufacturing method, and solar cell manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、太陽電池セルのn型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法に関するものであり、更に詳しくは、半導体基板であるシリコン基板の特定の部分にn型拡散層を形成することを可能とする技術に関するものである。   The present invention relates to a solar cell n-type diffusion layer forming composition, a method for manufacturing an n-type diffusion layer, and a method for manufacturing a solar cell, and more specifically, a specific portion of a silicon substrate that is a semiconductor substrate. The present invention relates to a technique that makes it possible to form an n-type diffusion layer.

従来のシリコン太陽電池素子(太陽電池セル)の製造工程について説明する。
まず、光閉じ込め効果を促して高効率化を図るよう、受光面(表面)にテクスチャー構造を形成したp型半導体基板を準備し、続いてオキシ塩化リン(POCl)、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において、前記p型半導体基板を800℃〜900℃で数十分の処理し一様にn型拡散層を形成する。この従来の方法では、混合ガスを用いてp型半導体基板にリンの拡散を行うため、p型半導体基板の表面のみならず、側面及び裏面にもn型拡散層が形成される。そのため、側面に形成されたn型拡散層を除去するためのサイドエッチング工程が必要であった。また、裏面に形成されたn型拡散層は、p型拡散層へ変換する必要がある。そのため裏面のn型拡散層の上に第13族元素であるアルミニウムを含むアルミニウムペーストを付与した後、熱拡散処理して、アルミニウムの拡散によってn型拡散層からp型拡散層に変換するのと同時に、オーミックコンタクトを得ていた。
また、リン酸二水素アンモニウム(NHPO)等のリン酸塩を含有する溶液の塗布によってn型拡散層を形成する方法も提案されている(例えば、特開2002−75894号公報参照)。
しかしながら、この方法でもリン化合物が拡散時に揮散するため、ドナー元素の拡散は選択的に行われず、p型半導体基板の全面にn型拡散層が形成される。
The manufacturing process of the conventional silicon solar cell element (solar cell) will be described.
First, a p-type semiconductor substrate having a texture structure formed on the light-receiving surface (surface) is prepared to promote the light confinement effect, and then a mixed gas of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen and oxygen. In an atmosphere, the p-type semiconductor substrate is treated for several tens of minutes at 800 ° C. to 900 ° C. to uniformly form an n-type diffusion layer. In this conventional method, phosphorus is diffused into the p-type semiconductor substrate using a mixed gas, so that n-type diffusion layers are formed not only on the surface of the p-type semiconductor substrate, but also on the side and back surfaces. Therefore, a side etching step for removing the n-type diffusion layer formed on the side surface is necessary. Further, the n-type diffusion layer formed on the back surface needs to be converted into a p + -type diffusion layer. Therefore, after applying an aluminum paste containing aluminum as a group 13 element on the n-type diffusion layer on the back surface, a thermal diffusion treatment is performed to convert the n-type diffusion layer into a p + -type diffusion layer by aluminum diffusion. At the same time, I was getting ohmic contact.
In addition, a method of forming an n-type diffusion layer by applying a solution containing a phosphate such as ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ) has also been proposed (for example, JP-A-2002-75894). reference).
However, even in this method, since the phosphorus compound is volatilized during diffusion, the donor element is not selectively diffused, and an n-type diffusion layer is formed on the entire surface of the p-type semiconductor substrate.

上記に関連して、ドナー元素を含むガラス粉末と分散媒とを含有するn型拡散層形成組成物を半導体基板に塗布し、熱拡散処理を行なうことにより、半導体基板の側面及び裏面に不要なn型拡散層を形成させることなく、特定の領域にn型拡散層を形成する太陽電池素子の製造方法が提案されている(例えば、国際公開第11/090216号パンフレット参照)。   In relation to the above, an n-type diffusion layer forming composition containing a glass powder containing a donor element and a dispersion medium is applied to a semiconductor substrate and subjected to thermal diffusion treatment, so that it is unnecessary on the side and back surfaces of the semiconductor substrate. A method for manufacturing a solar cell element in which an n-type diffusion layer is formed in a specific region without forming an n-type diffusion layer has been proposed (see, for example, International Publication No. 11/090216 pamphlet).

一方、変換効率を高めることを目的とした太陽電池素子の構造として、電極直下の領域のドナー元素の拡散濃度(以下、単に「拡散濃度」ともいう)に比べて、電極直下以外の領域における拡散濃度を低くした選択エミッタ構造が知られている(例えば、L.Debarge, M.Schott, J.C.Muller, R.Monna, Solar Energy Materials & Solar Cells 74 (2002) 71-75参照)。この構造では、電極直下に拡散濃度が高い領域(以下、この領域を「選択エミッタ」ともいう)が形成されているため、電極とシリコンとの接触抵抗を低減できる。更に電極が形成された領域以外では拡散濃度が相対的に低くなっているため、太陽電池素子の変換効率を向上することができる。このような選択エミッタ構造を構築するためには、数百μm幅内(約50μm〜200μm)で細線状にn型拡散層を形成することが求められる。   On the other hand, as a structure of a solar cell element for the purpose of increasing the conversion efficiency, the diffusion in the region other than directly under the electrode is compared with the diffusion concentration of the donor element in the region directly under the electrode (hereinafter also simply referred to as “diffusion concentration”). A selective emitter structure with a low concentration is known (see, for example, L. Debarge, M. Schott, JCMuller, R. Monna, Solar Energy Materials & Solar Cells 74 (2002) 71-75). In this structure, a region having a high diffusion concentration immediately below the electrode (hereinafter, this region is also referred to as “selective emitter”) is formed, so that the contact resistance between the electrode and silicon can be reduced. Furthermore, since the diffusion concentration is relatively low except in the region where the electrode is formed, the conversion efficiency of the solar cell element can be improved. In order to construct such a selective emitter structure, it is required to form an n-type diffusion layer in a thin line shape within a width of several hundred μm (about 50 μm to 200 μm).

しかし、国際公開第11/090216号パンフレットに記載のn型拡散層形成組成物を用いた場合、半導体基板上にn型拡散層形成組成物を細線状に塗布しても線幅が拡大し、所望の細線幅が得られない傾向があった。この問題を解決するために、n型拡散層形成組成物中の分散媒の含有量を変えてn型拡散層形成組成物の粘度を高くしようとすると、n型拡散層形成組成物の取り扱い性が悪くなり、半導体基板への塗布そのものができなくなる傾向があった。   However, when the n-type diffusion layer forming composition described in the pamphlet of International Publication No. 11/090216 is used, the line width is expanded even if the n-type diffusion layer forming composition is applied in a thin line shape on a semiconductor substrate, There was a tendency that a desired thin line width could not be obtained. In order to solve this problem, when the content of the dispersion medium in the n-type diffusion layer forming composition is changed to increase the viscosity of the n-type diffusion layer forming composition, the handling property of the n-type diffusion layer forming composition is improved. There was a tendency that application to the semiconductor substrate itself could not be performed.

本発明は、以上の従来の問題点に鑑みなされたものであり、太陽電池セルの製造工程において、細線状のパターンの線幅が拡大するのを抑えて半導体基板上に付与することが可能であり、更に所望の特定領域に、特定のサイズでn型拡散層を形成することが可能なn型拡散層形成組成物、n型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and can be applied to a semiconductor substrate while suppressing an increase in the line width of a thin line pattern in a manufacturing process of a solar battery cell. Furthermore, an n-type diffusion layer forming composition capable of forming an n-type diffusion layer with a specific size in a desired specific region, a method for manufacturing the n-type diffusion layer, and a method for manufacturing a solar battery cell are provided. For the purpose.

前記課題を解決する手段は以下の通りである。   Means for solving the problems are as follows.

<1> ドナー元素を含むガラス粒子と、分散媒と、ゲル化剤、エステル結合を有する化合物及びウレア基を有する化合物から選択される少なくとも1種と、を含有するn型拡散層形成組成物。 <1> An n-type diffusion layer forming composition containing glass particles containing a donor element, a dispersion medium, a gelling agent, a compound having an ester bond, and at least one selected from a compound having a urea group.

<2> 前記ゲル化剤を含有し、前記ゲル化剤は下記構造式(1)で表される有機化合物である前記<1>に記載のn型拡散層形成組成部物。 <2> The n-type diffusion layer forming composition part according to <1>, which contains the gelling agent, and the gelling agent is an organic compound represented by the following structural formula (1).

構造式(1)中、R及びRは、各々独立に、H又はCHを表す。In the structural formula (1), R 1 and R 2 each independently represent H or CH 3 .

<3> 前記ゲル化剤を含有し、前記ドナー元素を含むガラス粒子の含有率が1質量%以上、80質量%以下であり、前記ゲル化剤の含有率が0.01質量%以上、5質量%以下である前記<1>又は<2>に記載のn型拡散層形成組成物。 <3> The content of the glass particles containing the gelling agent and containing the donor element is 1% by mass or more and 80% by mass or less, and the content of the gelling agent is 0.01% by mass or more and 5% or less. The n-type diffusion layer forming composition according to <1> or <2>, wherein the composition is at most% by mass.

<4> 前記エステル結合を有する化合物又は前記ウレア基を有する化合物を含有し、前記エステル結合を有する化合物又は前記ウレア基を有する化合物の分解温度が、400℃以下である前記<1>に記載のn型拡散層形成組成物。 <4> The compound according to <1>, wherein the compound having the ester bond or the compound having the urea group is contained, and the decomposition temperature of the compound having the ester bond or the compound having the urea group is 400 ° C. or lower. n-type diffusion layer forming composition.

<5> 前記エステル結合を有する化合物又は前記ウレア基を有する化合物を含有し、前記ドナー元素を含むガラス粒子の含有率が1質量%以上、80質量%以下であり、前記エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物の含有率が0.1質量%以上、10質量%以下である前記<1>又は<4>に記載のn型拡散層形成組成物。 <5> A compound having an ester bond or a compound having a urea group, the content of the glass particles containing the donor element being 1% by mass or more and 80% by mass or less, and the compound having the ester bond or The composition for forming an n-type diffusion layer according to <1> or <4>, wherein the content of the compound having a urea group is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less.

<6> 前記ウレア基を有する化合物を含有し、前記ウレア基を有する化合物が中極性基を末端に有するウレア化合物である前記<1>に記載のn型拡散層形成組成物。 <6> The composition for forming an n-type diffusion layer according to <1>, which contains a compound having a urea group, and the compound having the urea group is a urea compound having a medium polar group at its terminal.

<7> 前記ドナー元素を含むガラス粒子は、P、P及びSbから選択される少なくとも1種のドナー元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOから選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有する前記<1>〜<6>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。<7> The glass particles containing the donor element include at least one donor element-containing material selected from P 2 O 3 , P 2 O 5 and Sb 2 O 3 , SiO 2 , K 2 O, and Na 2 O. And at least one glass component material selected from Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 and MoO 3. The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <6>.

<8> 更に、セルロース誘導体、アクリル樹脂、及びアルキド樹脂から選ばれる少なくとも一種の増粘剤を含有する前記<1>〜<7>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。 <8> The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <7>, further including at least one thickener selected from a cellulose derivative, an acrylic resin, and an alkyd resin.

<9> 更に、無機フィラーを含有する前記<1>〜<8>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。 <9> The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <8>, further including an inorganic filler.

<10> 前記無機フィラーは、ヒュームドシリカである前記<9>に記載のn型拡散層形成組成物。 <10> The n-type diffusion layer forming composition according to <9>, wherein the inorganic filler is fumed silica.

<11> 前記ドナー元素を含むガラス粒子の体積平均粒径が、0.1μm以上、10μm以下である、前記<1>〜<10>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。 <11> The n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <10>, wherein the glass particles containing the donor element have a volume average particle size of 0.1 μm or more and 10 μm or less. .

<12> 半導体基板上に、前記<1><11>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物を付与する工程と、n型拡散層形成組成物を付与した半導体基板に熱拡散処理を施す工程と、を有するn型拡散層の製造方法。 <12> A step of applying the n-type diffusion layer forming composition according to any one of the above <1> and <11> on a semiconductor substrate; and heating the semiconductor substrate provided with the n-type diffusion layer forming composition. And a step of performing a diffusion treatment.

<13> 半導体基板上に、前記<1>〜<11>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物を付与する工程と、n型拡散層形成組成物を付与した半導体基板に熱拡散処理を施してn型拡散層を形成する工程と、形成されたn型拡散層上に電極を形成する工程と、を有する太陽電池セルの製造方法。 <13> A step of applying the n-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <11> on a semiconductor substrate, and a semiconductor substrate provided with the n-type diffusion layer forming composition The manufacturing method of the photovoltaic cell which has the process of forming a n-type diffused layer by performing a thermal diffusion process, and the process of forming an electrode on the formed n-type diffused layer.

本発明によれば、太陽電池セルの製造工程において、細線状のパターンの線幅が拡大するのを抑えて半導体基板上に付与することが可能であり、更に所望の特定領域に、特定のサイズでn型拡散層を形成することが可能なn型拡散層形成組成物と、それを用いたn型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, in the manufacturing process of a solar battery cell, it is possible to suppress the expansion of the line width of the fine line pattern on the semiconductor substrate, and further to a specific area in a specific size. It is possible to provide an n-type diffusion layer forming composition capable of forming an n-type diffusion layer, a method for producing an n-type diffusion layer using the composition, and a method for producing a solar battery cell.

太陽電池セルの製造工程の一例を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally an example of the manufacturing process of a photovoltaic cell. 太陽電池セルを表面から見た平面図である。It is the top view which looked at the photovoltaic cell from the surface. 図2Aの一部を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows a part of FIG. 2A. バックコンタクト型の太陽電池セルの製造工程の一例を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally an example of the manufacturing process of a back contact type photovoltaic cell.

まず、本発明のn型拡散層形成組成物について説明し、次にn型拡散層形成組成物を用いるn型拡散層及び太陽電池セルの製造方法について説明する。
尚、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
また本明細書において「〜」は、その前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示すものとする。また、本明細書において、「含有率」とは、特に記載がなければ、n型拡散層形成組成物100質量%に対する、成分の質量%を表す。
First, the n-type diffusion layer forming composition of the present invention will be described, and then an n-type diffusion layer using the n-type diffusion layer forming composition and a method for producing a solar battery cell will be described.
In the present specification, the term “process” is not limited to an independent process, and even if it cannot be clearly distinguished from other processes, the term “process” is used as long as the intended purpose of the process is achieved. included.
In the present specification, “to” indicates a range including the numerical values described before and after the values as a minimum value and a maximum value, respectively. Moreover, in this specification, "content rate" represents the mass% of a component with respect to 100 mass% of n type diffused layer formation compositions unless there is particular description.

<n型拡散層形成組成物>
本発明のn型拡散層形成組成物は、少なくともドナー元素を含むガラス粒子(以下、単に「ガラス粒子」と称する場合がある)と、ゲル化剤、エステル結合を有する化合物及びウレア基を有する化合物から選択される少なくとも1種と、分散媒と、を含有する。更に塗布性等を考慮して、その他の添加剤を必要に応じて含有してもよい。
<N-type diffusion layer forming composition>
The composition for forming an n-type diffusion layer of the present invention comprises glass particles containing at least a donor element (hereinafter sometimes simply referred to as “glass particles”), a gelling agent, a compound having an ester bond, and a compound having a urea group. And at least one selected from the group consisting of a dispersion medium. Furthermore, in consideration of applicability and the like, other additives may be contained as necessary.

ここで、n型拡散層形成組成物とは、ドナー元素を含むガラス粒子を含有し、半導体基板に塗布した後に、このドナー元素を熱拡散させることで半導体基板にn型拡散層を形成することが可能な材料をいう。
ガラス粒子中のドナー元素は熱拡散処理(焼成)中でも揮散しにくいため、揮散ガスの発生によって表面のみでなく裏面及び側面にまでn型拡散層が形成されるということが抑制される。したがって、ドナー元素をガラス粒子中に含むn型拡散層形成組成物を用いることで、半導体基板において所望の領域にn型拡散層が形成され、裏面及び側面には不要なn型拡散層が形成されない。
Here, the n-type diffusion layer forming composition contains glass particles containing a donor element, and after applying to the semiconductor substrate, the donor element is thermally diffused to form an n-type diffusion layer on the semiconductor substrate. A material that can be used.
Since the donor element in the glass particles is difficult to volatilize even during the thermal diffusion treatment (firing), it is suppressed that the n-type diffusion layer is formed not only on the surface but also on the back surface and side surfaces due to the generation of the volatilizing gas. Therefore, by using an n-type diffusion layer forming composition containing a donor element in glass particles, an n-type diffusion layer is formed in a desired region in the semiconductor substrate, and unnecessary n-type diffusion layers are formed on the back surface and side surfaces. Not.

したがって、本発明のn型拡散層形成組成物を適用すれば、従来広く採用されている気相反応法では必須のサイドエッチング工程が不要となり、工程が簡易化される。また、裏面に形成されたn型拡散層をp型拡散層へ変換する工程も不要となる。そのため、裏面のp型拡散層の形成方法、並びに裏面電極の材質、形状及び厚さが制限されず、適用する製造方法、材質及び形状の選択肢が広がる。また詳細は後述するが、裏面電極の厚さに起因した半導体基板内の内部応力の発生が抑えられ、半導体基板の反りも抑えられる。Therefore, if the composition for forming an n-type diffusion layer of the present invention is applied, the side etching step that is essential in the gas phase reaction method that has been widely employed is not required, and the process is simplified. In addition, the step of converting the n-type diffusion layer formed on the back surface into the p + -type diffusion layer is not necessary. Therefore, the method for forming the p + -type diffusion layer on the back surface and the material, shape, and thickness of the back electrode are not limited, and the choice of manufacturing method, material, and shape to be applied is widened. Moreover, although mentioned later for details, generation | occurrence | production of the internal stress in the semiconductor substrate resulting from the thickness of a back surface electrode is suppressed, and the curvature of a semiconductor substrate is also suppressed.

なお、本発明のn型拡散層形成組成物に含有されるガラス粒子は熱拡散処理により溶融し、n型拡散層の上にガラス層を形成する。しかし、従来の気相反応法、及びリン酸塩含有の溶液又はペーストを塗布する方法においても、n型拡散層の上にガラス層が形成されている。よって本発明において生成したガラス層は、従来の方法と同様に、エッチングにより除去することができる。したがって本発明のn型拡散層形成組成物は、従来の方法と比べても不要な生成物を発生させず、工程を増やすこともない。   The glass particles contained in the n-type diffusion layer forming composition of the present invention are melted by a thermal diffusion process to form a glass layer on the n-type diffusion layer. However, the glass layer is formed on the n-type diffusion layer also in the conventional gas phase reaction method and the method of applying a phosphate-containing solution or paste. Therefore, the glass layer produced | generated in this invention can be removed by an etching similarly to the conventional method. Therefore, the n-type diffusion layer forming composition of the present invention does not generate unnecessary products and does not increase the number of steps as compared with the conventional method.

更に、ゲル化剤を含むn型拡散層形成組成物はチキソ性が高くなるため、n型拡散層形成組成物によって細線状のパターンを形成した際に、線幅が拡大するのを抑えて半導体基板上に付与することが可能であり、更に所望の特定領域に、特定のサイズでn型拡散層を形成することが可能となる。なお、本発明において細線状とは、設定幅が200μm以下のパターン形状をいう。   Further, since the n-type diffusion layer forming composition containing a gelling agent has high thixotropy, the semiconductor can be formed by suppressing an increase in line width when a thin line pattern is formed by the n-type diffusion layer forming composition. It can be applied on the substrate, and an n-type diffusion layer having a specific size can be formed in a desired specific region. In the present invention, the fine line shape means a pattern shape having a set width of 200 μm or less.

また、エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物をn型拡散層形成組成物に含有させると、揺変性を与えることができる。つまり、エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物を含むn型拡散層形成組成物は、せん断力が低い場合には高粘度を示し、せん断力が高い場合には低粘度を示す、というチキソ性を呈する。これにより例えば、スクリーン印刷機にて半導体基板にn型拡散層形成組成物を印刷する際、スクレッパ又はスキージの稼動により、スクレッパ又はスキージに接するn型拡散層形成組成物に応力が加えられると、n型拡散層形成組成物が低粘度化して流動性を持ち、スクリーン版のメッシュをすり抜けて半導体基板上に印刷を形成する。また、一旦半導体基板上に印刷物として形成されたn型拡散層形成組成物は、応力が加えられない限り低粘度化することなく、その形状を維持できる状態となる。つまり、エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物を用いることで、細線状のパターン形状の線幅が拡大するのを抑えて半導体基板上に付与することが可能であり、更に所望の特定領域に、特定のサイズでn型拡散層を形成することが可能となる。   Further, when a compound having an ester bond or a compound having a urea group is contained in the n-type diffusion layer forming composition, thixotropic properties can be imparted. That is, the n-type diffusion layer forming composition containing a compound having an ester bond or a compound having a urea group exhibits a high viscosity when the shearing force is low, and exhibits a low viscosity when the shearing force is high. Exhibits sex. Thereby, for example, when printing the n-type diffusion layer forming composition on a semiconductor substrate with a screen printer, when the stress is applied to the n-type diffusion layer forming composition in contact with the scraper or the squeegee by the operation of the scraper or the squeegee, The n-type diffusion layer forming composition has low viscosity and fluidity, and passes through the mesh of the screen plate to form a print on the semiconductor substrate. In addition, the n-type diffusion layer forming composition once formed as a printed material on the semiconductor substrate is in a state where the shape can be maintained without lowering the viscosity unless stress is applied. In other words, by using a compound having an ester bond or a compound having a urea group, it is possible to suppress the expansion of the line width of the fine line-shaped pattern shape on the semiconductor substrate, and further to a desired specific region. In addition, it is possible to form an n-type diffusion layer with a specific size.

このように、本発明のn型拡散層形成組成物は、半導体基板の所望の部位に所望の濃度のn型拡散層を形成することが可能であることから、半導体基板にn型ドーパント(ドナー元素)濃度の高い選択的な領域を形成することが可能となる。特に、本発明のn型拡散層形成組成物を用いて、電極直下の位置にn型ドーパント濃度の高い選択的な領域(以下、この領域を「選択エミッタ」と称する場合がある)を形成してn型拡散層又はn++型拡散層とすることで、n型拡散層と電極との接触抵抗を低下させることが可能となる。
なお、選択エミッタは、半導体基板の選択的な領域でn型ドーパント濃度を高くするものであるため、n型拡散層の一般的な製造方法である気相反応法、及びリン酸塩含有溶液を用いる方法によって形成することは困難である。
As described above, the n-type diffusion layer forming composition of the present invention can form an n-type diffusion layer having a desired concentration in a desired portion of the semiconductor substrate. It is possible to form a selective region having a high (element) concentration. In particular, using the n-type diffusion layer forming composition of the present invention, a selective region having a high n-type dopant concentration (hereinafter, this region may be referred to as “selective emitter”) is formed immediately below the electrode. Te with n + -type diffusion layer or n ++ type diffusion layer, it is possible to reduce the contact resistance between the n-type diffusion layer and the electrode.
Since the selective emitter increases the n-type dopant concentration in a selective region of the semiconductor substrate, a gas phase reaction method, which is a general manufacturing method of an n-type diffusion layer, and a phosphate-containing solution are used. It is difficult to form by the method used.

なお、本発明における拡散層は、半導体基板を平面図として観察したときに、全面に形成される場合のみならず、一部に形成される場合をも包含される。   The diffusion layer in the present invention includes not only the case where it is formed on the entire surface but also a case where it is formed on a part when the semiconductor substrate is observed as a plan view.

(ドナー元素を含むガラス粒子)
本発明に係るドナー元素を含むガラス粒子について、詳細に説明する。
ドナー元素とは、半導体基板であるシリコン基板中に拡散させることによってn型拡散層を形成することが可能な元素である。ドナー元素としては第15族の元素が使用でき、P(リン)、Sb(アンチモン)、As(ヒ素)等が挙げられる。安全性、ガラス化の容易さ等の観点から、P又はSbが好適である。
(Glass particles containing donor elements)
The glass particles containing the donor element according to the present invention will be described in detail.
A donor element is an element that can form an n-type diffusion layer by diffusing into a silicon substrate, which is a semiconductor substrate. As the donor element, a Group 15 element can be used, and examples thereof include P (phosphorus), Sb (antimony), As (arsenic), and the like. From the viewpoints of safety, ease of vitrification, etc., P or Sb is preferred.

ドナー元素をガラス粒子に導入するために用いるドナー元素含有物質としては、P、P、Sb、Sb、Bi、Bi、As及びAsが挙げられ、P、P及びSbから選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。Examples of the donor element-containing material used for introducing the donor element into the glass particles include P 2 O 3 , P 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 5 , As 2. O 3 and As 2 O 5 may be mentioned, and it is preferable to use at least one selected from P 2 O 3 , P 2 O 5 and Sb 2 O 3 .

また、ドナー元素を含むガラス粒子は、必要に応じて成分比率を調整することによって、溶融温度、軟化点、ガラス転移温度、化学的耐久性等を制御することが可能である。更にドナー元素を含むガラス粒子は、以下に記すガラス成分物質を含むことが好ましい。なお、Pは単独でガラスを形成するので、Pはガラス成分物質と共に用いずに、P単独で用いてもよい。Moreover, the glass particle containing a donor element can control a melting temperature, a softening point, a glass transition temperature, chemical durability, etc. by adjusting a component ratio as needed. Furthermore, it is preferable that the glass particle containing a donor element contains the glass component substance described below. Since P 2 O 5 forms the glass alone, the P 2 O 5 is not used in conjunction with the glass component material, it may be used in P 2 O 5 alone.

ガラス成分物質としては、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO、WO、MoO、MnO、La、Nb、Ta、Y、CsO、TiO、GeO、TeO及びLu等が挙げられ、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO、MoO、GeO、Y、CsO及びTiOから選択される少なくとも1種を用いることが好ましく、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOから選択される少なくとも1種を用いることがより好ましく、SiO、ZnO、CaO、NaO、LiO及びBaOから選択される少なくとも1種を用いることが更に好ましい。Examples of glass component materials include SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 , WO 3 , MoO 3, MnO, La 2 O 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, Y 2 O 3, CsO 2, TiO 2, GeO 2, TeO 2 , and Lu 2 O 3 and the like, SiO 2, K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5, SnO, ZrO 2, MoO 3, GeO 2, Y 2 O 3, CsO 2 And at least one selected from TiO 2 , SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO It is more preferable to use at least one selected from CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 and MoO 3, and at least selected from SiO 2 , ZnO, CaO, Na 2 O, Li 2 O and BaO. More preferably, one type is used.

ドナー元素を含むガラス粒子の具体例としては、前記ドナー元素含有物質と前記ガラス成分物質の双方を含む系が挙げられ、P−SiO系(ドナー元素含有物質−ガラス成分物質の順で記載、以下同様)、P−KO系、P−NaO系、P−LiO系、P−BaO系、P−SrO系、P−CaO系、P−MgO系、P−BeO系、P−ZnO系、P−CdO系、P−PbO系、P−V系、P−SnO系、P−GeO系、P−TeO系等のドナー元素含有物質としてPを含む系;前記のPを含む系のPの代わりにドナー元素含有物質としてSb又はPを含む系;などのガラス粒子が挙げられる。
なお、P−Sb系、P−As系等のように、2種類以上のドナー元素含有物質を含むガラス粒子でもよい。
上記では2成分を含む複合ガラスを例示したが、P−SiO−V、P−SiO−CaO等、3成分以上の物質を含むガラス粒子でもよい。
Specific examples of the glass particles containing a donor element include a system containing both the donor element-containing substance and the glass component substance, and a P 2 O 5 —SiO 2 system (in order of donor element-containing substance-glass component substance). in described, the same applies hereinafter), P 2 O 5 -K 2 O based, P 2 O 5 -Na 2 O-based, P 2 O 5 -Li 2 O system, P 2 O 5 -BaO-based, P 2 O 5 - SrO-based, P 2 O 5 -CaO-based, P 2 O 5 -MgO-based, P 2 O 5 -BeO based, P 2 O 5 -ZnO-based, P 2 O 5 -CdO based, P 2 O 5 -PbO system , including P 2 O 5 -V 2 O 5 system, P 2 O 5 -SnO-based, P 2 O 5 -GeO 2 system, a P 2 O 5 as a donor element-containing material of P 2 O 5 -TeO 2 system, etc. system; and donor element-containing material instead of P 2 O 5 of system containing P 2 O 5 of the And glass particles such as a system containing Sb 2 O 3 or P 2 O 3 .
Note that glass particles containing two or more kinds of donor element-containing substances may be used, such as P 2 O 5 —Sb 2 O 3 system and P 2 O 5 —As 2 O 3 system.
Although the composite glass containing two components was illustrated above, glass particles containing three or more components such as P 2 O 5 —SiO 2 —V 2 O 5 and P 2 O 5 —SiO 2 —CaO may be used.

前記ガラス粒子は、P、P及びSbから選択される少なくとも1種のドナー元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO、MoO、GeO、Y、CsO及びTiOから選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有することが好ましく、P、P及びSbから選択される少なくとも1種のドナー元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOから選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有することがより好ましく、Pであるドナー元素含有物質と、SiO、ZnO、CaO、NaO、LiO及びBaOから選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有することが更に好ましい。これにより、形成されるn型拡散層のシート抵抗をより低くすることが可能となる。The glass particles include at least one donor element-containing material selected from P 2 O 3 , P 2 O 5 and Sb 2 O 3 , SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5, SnO, ZrO 2, MoO 3, GeO 2, Y 2 O 3, at least one glass component is selected from CsO 2 and TiO 2 And at least one donor element-containing material selected from P 2 O 3 , P 2 O 5 and Sb 2 O 3 , and SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li At least one glass component material selected from 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 and MoO 3 ; A donor element-containing material that is P 2 O 5 and at least one glass component material selected from SiO 2 , ZnO, CaO, Na 2 O, Li 2 O, and BaO. It is more preferable to contain. Thereby, the sheet resistance of the n-type diffusion layer to be formed can be further reduced.

ガラス粒子の形状としては、球状、扁平状、ブロック状、板状、鱗片状等が挙げられ、n型拡散層形成組成物とした場合の半導体基板への塗布性及び均一拡散性の点から、球状、扁平状又は板状であることが好ましい。   Examples of the shape of the glass particles include a spherical shape, a flat shape, a block shape, a plate shape, a scale shape, and the like, from the viewpoint of application property to a semiconductor substrate and a uniform diffusibility when it is an n-type diffusion layer forming composition, A spherical shape, a flat shape, or a plate shape is preferable.

ガラス粒子の粒子径は、100μm以下であることが好ましい。100μm以下の粒子径を有するガラス粒子を含むn型拡散層形成組成物を半導体基板に付与した場合には、平滑な塗膜が得られやすい。更に、ガラス粒子の粒子径は50μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることが更に好ましい。なお、ガラス粒子の粒子径の下限は特に制限されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。
ここで、ガラス粒子の粒子径は、体積平均粒径を表し、レーザー散乱回折法粒度分布測定装置等により測定することができる。
The particle diameter of the glass particles is preferably 100 μm or less. When an n-type diffusion layer forming composition containing glass particles having a particle size of 100 μm or less is applied to a semiconductor substrate, a smooth coating film is easily obtained. Furthermore, the particle diameter of the glass particles is more preferably 50 μm or less, and further preferably 10 μm or less. The lower limit of the particle size of the glass particles is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.1 μm or more.
Here, the particle diameter of the glass particles represents a volume average particle diameter, and can be measured by a laser scattering diffraction method particle size distribution measuring apparatus or the like.

ドナー元素を含むガラス粒子は、以下の手順で作製される。
最初に原料、例えば、前記ドナー元素含有物質と前記ガラス成分物質を秤量し、るつぼに充填する。るつぼの材質としては、白金、白金−ロジウム、イリジウム、アルミナ、石英、炭素等が挙げられ、溶融温度、雰囲気、溶融物質との反応性等を考慮して適宜選ばれる。
Glass particles containing a donor element are produced by the following procedure.
First, raw materials, for example, the donor element-containing material and the glass component material are weighed and filled in a crucible. Examples of the material for the crucible include platinum, platinum-rhodium, iridium, alumina, quartz, carbon and the like, which are appropriately selected in consideration of the melting temperature, atmosphere, reactivity with the molten material, and the like.

次に、電気炉でガラス組成に応じた温度で加熱し融液とする。このとき融液が均一となるよう攪拌することが望ましい。続いて、融液をジルコニア基板又はカーボン基板等の上に流し出して融液をガラス化する。最後にガラスを粉砕し粒子状とする。粉砕には、ジェットミル、ビーズミル、ボールミル等の公知の方法が適用できる。   Next, it heats with the temperature according to a glass composition with an electric furnace, and is set as a melt. At this time, it is desirable to stir the melt uniformly. Subsequently, the melt is poured onto a zirconia substrate or a carbon substrate to vitrify the melt. Finally, the glass is crushed into particles. A known method such as a jet mill, a bead mill, or a ball mill can be applied to the pulverization.

n型拡散層形成組成物中のドナー元素を含むガラス粒子の含有率は、塗布性、ドナー元素の拡散性等を考慮し決定される。一般には、n型拡散層形成組成物中のガラス粒子の含有率は、0.1質量%以上、95質量%以下であることが好ましく、1質量%以上、90質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上、80質量%以下であることが更に好ましく、2質量%以上、80質量%以下であることが特に好ましく、5質量%以上、20質量%以下であることが極めて好ましい。
n型拡散層形成組成物中のドナー元素を含むガラス粒子の含有率が0.1質量%以上であると、半導体基板にn型拡散層を充分に形成することができる。95質量%以下であると、n型拡散層形成組成物中のガラス粒子の分散性が良好になり、n型拡散層形成組成物の半導体基板への塗布性が向上する。
The content rate of the glass particle containing the donor element in the n-type diffusion layer forming composition is determined in consideration of the coating property, the diffusibility of the donor element, and the like. In general, the content of the glass particles in the n-type diffusion layer forming composition is preferably 0.1% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 90% by mass or less. It is preferably 1% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 80% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less.
When the content of the glass particles containing the donor element in the n-type diffusion layer forming composition is 0.1% by mass or more, the n-type diffusion layer can be sufficiently formed on the semiconductor substrate. When the content is 95% by mass or less, the dispersibility of the glass particles in the n-type diffusion layer forming composition is improved, and the coating property of the n-type diffusion layer forming composition to the semiconductor substrate is improved.

(ゲル化剤)
本発明でいうゲル化剤とは、液体をゲル化して固化させることができる化合物をいう。固化するかどうかは一般的には液体とゲル化剤との比率によって大きく影響を受けるが、本発明のn型拡散層形成組成物中のゲル化剤は、必ずしも固化する量のゲル化剤を含んでいなくてもよく、少量のゲル化剤を含むことで、チキソ性を向上させることができる。
(Gelling agent)
The gelling agent as used in the field of this invention means the compound which can gelatinize and solidify a liquid. Generally, whether or not to solidify is greatly influenced by the ratio of the liquid and the gelling agent, but the gelling agent in the composition for forming an n-type diffusion layer of the present invention does not necessarily contain an amount of gelling agent to solidify. The thixotropy can be improved by including a small amount of the gelling agent.

前記ゲル化剤の含有率は、n型拡散層形成組成物中に、0.01質量%以上、5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上、3質量%以下であることがより好ましく、0.2質量%以上、2質量%以下であることが更に好ましく、0.3質量%以上、1質量%以下であることが特に好ましく、0.4質量%以上、0.7質量%以下であることが極めて好ましい。ゲル化剤の含有率が0.01質量%以上であることで、充分な印刷性の向上効果が得られる。また、ゲル化剤の含有率が5質量%以下であると、粘度又はチキソ性が高くなりすぎず、スクリーン印刷の作業性が向上する。   The content of the gelling agent is preferably 0.01% by mass or more and 5% by mass or less, and preferably 0.1% by mass or more and 3% by mass or less in the n-type diffusion layer forming composition. Is more preferably 0.2% by mass or more and 2% by mass or less, particularly preferably 0.3% by mass or more and 1% by mass or less, 0.4% by mass or more, and 0.7% by mass or more. It is very preferable that the content is not more than mass%. When the content of the gelling agent is 0.01% by mass or more, a sufficient effect of improving printability can be obtained. Further, when the content of the gelling agent is 5% by mass or less, the viscosity or thixotropy does not become too high, and the screen printing workability is improved.

ゲル化剤に特に制限は無く、物理ゲル化剤及び化学ゲル化剤のどちらであってもよく、物理ゲル化剤を用いることが好ましい。物理ゲル化剤を用いることで、容易にチキソ性を調節できる傾向にある。物理ゲル化剤の中でも、分子間の水素結合によりゲル化する有機化合物を用いることが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in a gelling agent, Either a physical gelling agent and a chemical gelling agent may be sufficient, and it is preferable to use a physical gelling agent. By using a physical gelling agent, the thixotropy tends to be easily adjusted. Among physical gelling agents, it is preferable to use an organic compound that gels by intermolecular hydrogen bonding.

物理ゲル化剤としては、ブチル酸(酪酸)、バレリアン酸(吉草酸)、カプロン酸、エナント酸(ヘプチル酸)、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、オクチル酸、オレイン酸、リシノール酸、ヒドロキシステアリン酸、イソステアリン酸等のカルボン酸類;前記カルボン酸類と、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム及び鉛のうちのいずれか1種との化合物;ソルビトール系有機化合物;アエロジル(日本アエロジル株式会社製)等の微粒子シリカ;ディスパロン305(楠本化成株式会社製)等の水添ひまし油系のもの;ソロイド(三晶株式会社製、セルロース硫酸エステルの四級アンモニュウム塩)等のセルロース系のもの;レオパールKE(千葉製粉株式会社製、デキストリンパルミチン酸エステル)等のデキストリン脂肪酸エステル系のもの;ベントナイト;などを例示することができる。   Physical gelling agents include butyric acid (butyric acid), valeric acid (valeric acid), caproic acid, enanthic acid (heptylic acid), caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, pentadecylic acid, palmitic acid Carboxylic acids such as margaric acid, stearic acid, tuberculostearic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, serotic acid, montanic acid, melicic acid, octylic acid, oleic acid, ricinoleic acid, hydroxystearic acid, isostearic acid; Compound of the carboxylic acid and any one of sodium, potassium, lithium, calcium, barium, zinc, magnesium, aluminum and lead; sorbitol-based organic compound; fine particle silica such as Aerosil (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) Dispalon 305 ( Hydrogenated castor oil type such as Honkasei Co., Ltd .; Cellulose type such as Soroid (Sanki Co., Ltd., quaternary ammonium salt of cellulose sulfate); Leopard KE (Chiba Milling Co., Ltd., dextrin palmitate) Examples thereof include dextrin fatty acid esters such as acid esters); bentonite; and the like.

化学ゲル化剤としては、例えば、アクリロイル基及びエポキシ基に代表される重合又は架橋可能な官能基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー等を使用することができる。化学ゲル化剤は、シアノ基を含む共重合体等であることが好ましい。   As the chemical gelling agent, for example, a monomer, oligomer, polymer or the like having a functional group that can be polymerized or cross-linked represented by an acryloyl group and an epoxy group can be used. The chemical gelling agent is preferably a copolymer containing a cyano group.

ゲル化剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
ゲル化剤として、水添ひまし油系、微粒子シリカ、又はソルビトール系有機化合物を用いることがより好ましく、ソルビトール系有機化合物を用いることが更に好ましい。ソルビトール系有機化合物はヒドロキシル基及びエーテル結合を有し、該ヒドロキシル基及びエーテル結合による分子間での水素結合により、n型拡散層形成組成物に適度なチキソ性を付与することができる。その結果、ソルビトール系有機化合物を含有するn型拡散層形成組成物を用いて半導体基板上に細線状のパターン形状を形成した際に、線幅が拡大するのを抑えて半導体基板上に付与することが可能となる。
A gelling agent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
As the gelling agent, it is more preferable to use hydrogenated castor oil-based, fine-particle silica, or sorbitol-based organic compound, and it is more preferable to use a sorbitol-based organic compound. The sorbitol-based organic compound has a hydroxyl group and an ether bond, and an appropriate thixotropy can be imparted to the n-type diffusion layer forming composition by hydrogen bonding between molecules due to the hydroxyl group and the ether bond. As a result, when an n-type diffusion layer forming composition containing a sorbitol-based organic compound is used to form a fine line-shaped pattern shape on a semiconductor substrate, the line width is prevented from increasing and applied to the semiconductor substrate. It becomes possible.

ソルビトール系有機化合物としては、下記構造式(1)で表される化合物を用いることが好ましい。   As the sorbitol-based organic compound, a compound represented by the following structural formula (1) is preferably used.

構造式(1)中、R及びRは、各々独立に、H又はCHを表す。In the structural formula (1), R 1 and R 2 each independently represent H or CH 3 .

前記ゲル化剤は、n型拡散層形成組成物中に溶解していることが好ましい。ゲル化剤が溶解していると、本発明の効果をより効果的に発現することができる。   The gelling agent is preferably dissolved in the n-type diffusion layer forming composition. When the gelling agent is dissolved, the effects of the present invention can be expressed more effectively.

前記ゲル化剤の分解温度は、800℃以下であることが好ましく、400℃以下であることがより好ましい。ゲル化剤の分解温度が800℃以下であることで、熱拡散処理後に残渣が発生するのを抑制することができる。高分子化合物であるゲル化剤が残渣として半導体基板に残ると、太陽電池の発電性能を低下させる要因となる。
ゲル化剤の分解温度は、示差熱走査熱量分析(DSC)又は示差熱熱量同時測定装置(TG/DTA)を用いて測定することができる。
The decomposition temperature of the gelling agent is preferably 800 ° C. or lower, and more preferably 400 ° C. or lower. Generation | occurrence | production of a residue after a thermal diffusion process can be suppressed because the decomposition temperature of a gelatinizer is 800 degrees C or less. If the gelling agent, which is a polymer compound, remains on the semiconductor substrate as a residue, it causes a reduction in power generation performance of the solar cell.
The decomposition temperature of the gelling agent can be measured using differential thermal scanning calorimetry (DSC) or simultaneous differential thermal calorimetry (TG / DTA).

(エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物)
n型拡散層形成組成物がエステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物を含有することで、n型拡散層形成組成物が適度なせん断粘度を有することができ、印刷性が向上する。
具体的には、エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物を含有するn型拡散層形成組成物は、D=0.01s−1および10s−1の時のせん断粘度をそれぞれη(D=0.01s−1)、η(D=10s−1)とすれば、log[η(D=0.01s−1)]−log[η(D=10−1)]≧0.3となるように調製されることが好ましい。
(Compound having ester bond or compound having urea group)
When the n-type diffusion layer forming composition contains a compound having an ester bond or a compound having a urea group, the n-type diffusion layer forming composition can have an appropriate shear viscosity, and the printability is improved.
Specifically, the n-type diffusion layer forming composition containing a compound having an ester bond or a compound having a urea group has a shear viscosity at η (D = 0.01 s −1 and 10 s −1) , respectively. 0.01s −1 ) and η (D = 10 s −1 ), log [η (D = 0.01 s −1 )] − log [η (D = 10 −1 )] ≧ 0.3 It is preferable to be prepared as follows.

また、エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物を含有するn型拡散層形成組成物はチキソ性が高くなるため、このn型拡散層形成組成物によって半導体基板上に細線状のパターンを形成した際に線幅が拡大するのが抑制され、かつ、熱拡散処理時に半導体基板上に残渣が発生するのが抑制される。パターンの線幅の拡大を抑制するためにn型拡散層形成組成物に無機材料を用いると、n型拡散層形成組成物を半導体基板に付与した後、乾燥及び脱脂を経て有機成分を取り除いても無機材料が残存する場合がある。無機材料が残存してしまった場合には、無機材料によって熱拡散処理時にドナー元素を含むガラス粒子の組成が変化してしまい、結果としてドナー元素のドーピングに影響を及ぼす可能性がある。   In addition, since the n-type diffusion layer forming composition containing a compound having an ester bond or a compound having a urea group has high thixotropy, a thin line pattern is formed on the semiconductor substrate by the n-type diffusion layer forming composition. In this case, the expansion of the line width is suppressed, and the generation of residues on the semiconductor substrate during the thermal diffusion process is suppressed. When an inorganic material is used for the n-type diffusion layer forming composition in order to suppress the expansion of the line width of the pattern, the organic component is removed through drying and degreasing after applying the n-type diffusion layer forming composition to the semiconductor substrate. In some cases, inorganic materials may remain. When the inorganic material remains, the composition of the glass particles containing the donor element is changed by the inorganic material during the thermal diffusion treatment, and as a result, the doping of the donor element may be affected.

エステル結合を有する化合物としては、例えば、硬化ひまし油、蜜ロウ及びカルナバワックスのような化合物(伊藤製油株式会社のITOHWAX CO−FA(ひまし油脂肪酸);DCO−FA(脱水ひまし油脂肪酸);E−210、E−230、E−250、E−270、E−70G(ヒドロキシステアリン酸系エステル系ワックス);J−50、J−420、J−500、J−550S、J−530.J−630、J−700(ヒドロキシ脂肪酸アミド系)等)が挙げられる。   Examples of the compound having an ester bond include compounds such as hydrogenated castor oil, beeswax and carnauba wax (ITOWAX CO-FA (castor oil fatty acid) manufactured by Ito Oil Co., Ltd.); DCO-FA (dehydrated castor oil fatty acid); E-210, E-230, E-250, E-270, E-70G (hydroxystearic acid ester wax); J-50, J-420, J-500, J-550S, J-530.J-630, J -700 (hydroxy fatty acid amide type)).

ウレア基を有する化合物としては、例えば、中極性基又は低極性基を末端に有する化合物(ビックケミー・ジャパン社製、商品名:BYK−410(特殊変性ウレア)、411(変性ウレア)、420(変性ウレア)、425(ウレア変性ウレタン)、428(ポリウレタン)、430(ウレア変性ポリアマイド)、431(ウレア変性ポリアマイド)、LPR20320(特殊変性ウレア)、P104、P105等)が挙げられる。   As the compound having a urea group, for example, a compound having a medium polar group or a low polar group at its terminal (BIC Chemie Japan, trade name: BYK-410 (special modified urea), 411 (modified urea), 420 (modified) Urea), 425 (urea modified urethane), 428 (polyurethane), 430 (urea modified polyamide), 431 (urea modified polyamide), LPR20320 (special modified urea), P104, P105 and the like.

より良好なパターン形状を与える観点から、エステル結合を有する化合物及びウレア基を有する化合物の中でも、ウレア基を有する化合物を用いることが好ましい。この理由は次のように考えられる。n型拡散層形成組成物がウレア基を有する化合物を含有する場合、n型拡散層形成組成物に応力が加えられていないと、個々の分子のウレア基間で水素結合し網目構造が形成されて、n型拡散層形成組成物を細線状に半導体基板上に付与したときに線幅が拡大するのを防ぐことができる。一方、n型拡散層形成組成物に応力が加えられた際は、ウレア基間の水素結合が切断されて流動性が生じるため、n型拡散層形成組成物が低粘度化し、印刷性が向上する。   From the viewpoint of giving a better pattern shape, it is preferable to use a compound having a urea group among a compound having an ester bond and a compound having a urea group. The reason is considered as follows. When the n-type diffusion layer forming composition contains a compound having a urea group, if no stress is applied to the n-type diffusion layer forming composition, a hydrogen bond is formed between the urea groups of individual molecules to form a network structure. Thus, it is possible to prevent the line width from increasing when the n-type diffusion layer forming composition is applied to the semiconductor substrate in a thin line shape. On the other hand, when stress is applied to the n-type diffusion layer forming composition, the hydrogen bond between urea groups is broken and fluidity is generated, so that the viscosity of the n-type diffusion layer forming composition is lowered and the printability is improved. To do.

本発明の効果をより発現する観点から、ウレア基を有する化合物は、中極性基又は低極性基を末端に有するウレア化合物であることが好ましく、中極性基を末端に有するウレア化合物であることがより好ましい。中極性基を末端に有するウレア化合物の市販品としては、BYK−410等が挙げられる。   From the viewpoint of more manifesting the effects of the present invention, the compound having a urea group is preferably a urea compound having a medium polar group or a low polarity group at the terminal, and preferably a urea compound having a medium polar group at the terminal. More preferred. BYK-410 etc. are mentioned as a commercial item of the urea compound which has a medium polar group at the terminal.

前記低極性基は、油脂由来のアルキル基又は油脂由来のアルケニル基を有する分子鎖;炭素数6以上のアルキル基又は炭素数6以上のアルケニル基を有する分子鎖;炭素数4以上の分子単位を繰り返し単位として有する分子鎖;ロジン骨格又は水添ロジン骨格で構成される分子鎖;等であることが好ましい。低極性基は、これらの基の1種単独であっても、2種以上の組合せであってもよい。なお、低極性分子鎖に係る炭素数6以上のアルキル基又は炭素数6以上のアルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のいずれであってもよい。   The low polar group is a molecular chain having an alkyl group derived from fat or oil or an alkenyl group derived from fat or oil; a molecular chain having an alkyl group having 6 or more carbon atoms or an alkenyl group having 6 or more carbon atoms; a molecular unit having 4 or more carbon atoms A molecular chain having a repeating unit; a molecular chain composed of a rosin skeleton or a hydrogenated rosin skeleton; and the like are preferable. The low polarity group may be one kind of these groups or a combination of two or more kinds. The alkyl group having 6 or more carbon atoms or the alkenyl group having 6 or more carbon atoms related to the low polar molecular chain may be linear, branched or cyclic.

前記中極性基は、前記低極性基に極性基を有している基、又は非極性基に極性基を有している基である。
前記極性基は、ヘテロ環基、カルボキシル基、水酸基、アミド基、イミド基、ニトロ基、アミノ基、アンモニウム基、スルホニル基、チオール基、リン酸基、スルホン酸基、スルフィド基等が挙げられ、アミド基であることが好ましい。アミド基は、カルボキシル基、水酸基及びアミノ基よりも極性が低く好適である。極性基は、これらの基のうちの1種単独であっても、2種以上の組合せであってもよい。前記非極性基は、アルキル基等が挙げられる。非極性基は、これらの基のうちの1種単独であっても、2種以上の組合せであってもよい。
The medium polar group is a group having a polar group in the low polar group or a group having a polar group in a nonpolar group.
Examples of the polar group include a heterocyclic group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an amide group, an imide group, a nitro group, an amino group, an ammonium group, a sulfonyl group, a thiol group, a phosphoric acid group, a sulfonic acid group, and a sulfide group. An amide group is preferred. Amide groups are preferred because they are less polar than carboxyl groups, hydroxyl groups and amino groups. The polar group may be a single type of these groups or a combination of two or more types. Examples of the nonpolar group include an alkyl group. The nonpolar group may be a single type of these groups or a combination of two or more types.

低極性基を末端に有する化合物は、指標となる低極性化合物と混合した場合に、濁り及び分離が生じないものと定義する。中極性基を末端に有する化合物は、指標となる低極性化合物及び指標となる極性化合物とそれぞれ混合しても、いずれの場合も、濁り及び分離が生じないものと定義する。   A compound having a low-polar group at the terminal is defined as one that does not cause turbidity or separation when mixed with a low-polarity compound that serves as an index. A compound having a medium polar group at the end is defined as a compound that does not cause turbidity or separation even when mixed with a low-polarity compound serving as an index and a polar compound serving as an index.

例えば、アルキド樹脂は、多塩基酸と多価アルコールとの縮合物を脂肪油又は脂肪酸で変性したものであり、一般的に低極性化合物である。このアルキド樹脂と混合したときに相溶し、濁り、分離がないものが、中極性基又は低極性基を末端に有する化合物である。   For example, an alkyd resin is obtained by modifying a condensate of a polybasic acid and a polyhydric alcohol with a fatty oil or a fatty acid, and is generally a low polarity compound. A compound which is compatible with the alkyd resin, becomes turbid and does not separate is a compound having a medium polar group or a low polar group at the terminal.

指標となる低極性化合物としては、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、酢酸エチル、クロロホルム、塩化メチレン等の無極性溶媒が挙げられる。
指標となる極性化合物としては、テトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の極性非プロトン溶媒;酢酸、1−ブタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、エタノール、メタノール、蟻酸、水等の極性プロトン溶媒;などが挙げられる。
Examples of the low polar compound that serves as an index include nonpolar solvents such as hexane, benzene, toluene, diethyl ether, ethyl acetate, chloroform, and methylene chloride.
Examples of polar compounds that serve as indicators include polar aprotic solvents such as tetrahydrofuran, acetone, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, and dimethyl sulfoxide; acetic acid, 1-butanol, 2-propanol, 1-propanol, ethanol, methanol, formic acid, Polar proton solvents such as water; and the like.

エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物の分解温度は、400℃以下であることが好ましく、300℃以下であることがより好ましく、250℃以下であることが更に好ましい。
エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物の分解温度は、示差熱走査熱量分析(DSC)、示差熱熱量同時測定装置(TG/DTA)を用いて測定することができる。
The decomposition temperature of the compound having an ester bond or the compound having a urea group is preferably 400 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower, and further preferably 250 ° C. or lower.
The decomposition temperature of a compound having an ester bond or a compound having a urea group can be measured using a differential thermal scanning calorimetry (DSC) or a simultaneous differential calorific value calorimeter (TG / DTA).

エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物の含有率は、n型拡散層形成組成物100質量部に対して、0.1質量%以上、10質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上、3質量%以下であることが更に好ましい。エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物の含有率を0.1質量%以上、10質量%以下とすることで、n型拡散層形成組成物に高いチキソ性を付与することができる。   The content of the compound having an ester bond or the compound having a urea group is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less with respect to 100 parts by mass of the n-type diffusion layer forming composition. More preferably, the content is from 5% by mass to 5% by mass, and further preferably from 1% by mass to 3% by mass. By setting the content of the compound having an ester bond or the compound having a urea group to be 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, high thixotropy can be imparted to the n-type diffusion layer forming composition.

(分散媒)
本発明のn型拡散層形成組成物は、分散媒を含有する。分散媒とは、n型拡散層形成組組成物中において上記ガラス粒子を分散させる媒体である。具体的に分散媒は、少なくとも溶剤又は水を含み、必要に応じて増粘剤を含んで構成される。
(Dispersion medium)
The n-type diffusion layer forming composition of the present invention contains a dispersion medium. The dispersion medium is a medium in which the glass particles are dispersed in the n-type diffusion layer forming composition. Specifically, the dispersion medium includes at least a solvent or water, and includes a thickener as necessary.

溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のケトン系溶剤;ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチル−n−プロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラジエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のエーテル系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸イソアミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル等のエステル系溶剤;エチレングリコールメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールエチルエーテルアセテート等のエーテルアセテート系溶剤;アセトニトリル、N−メチルピロリジノン、N−エチルピロリジノン、N−プロピルピロリジノン、N−ブチルピロリジノン、N−ヘキシルピロリジノン、N−シクロヘキシルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、イソペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のアルコール系溶剤;エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノエーテル系溶剤;α−テルピネン、α−テルピネオール、ミルセン、アロオシメン、リモネン、ジペンテン、α−ピネン、β−ピネン、ターピネオール、カルボン、オシメン、フェランドレン等のテルペン系溶剤;などが挙げられる。これらは1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。   Solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl n-propyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl n-butyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl n-pentyl ketone, methyl n-hexyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, Ketone solvents such as diisobutylketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone; diethyl ether, methyl ethyl ether, methyl- n-propyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, dimethyldioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol die Chill ether, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl n-propyl ether, diethylene glycol methyl n-butyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether , Diethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol methyl-n-hexyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol methyl ethyl ether, triethylene glycol methyl n-butyl ether, triethylene glycol di-n- Butyl ether , Triethylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, tetradiethylene glycol methyl ethyl ether, tetraethylene glycol methyl n-butyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether, tetraethylene glycol methyl-n -Hexyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol Methyl ethyl ether , Dipropylene glycol methyl-n-butyl ether, dipropylene glycol di-n-propyl ether, dipropylene glycol di-n-butyl ether, dipropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, Tripropylene glycol methyl ethyl ether, tripropylene glycol methyl-n-butyl ether, tripropylene glycol di-n-butyl ether, tripropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol dimethyl ether, tetrapropylene glycol diethyl ether, tetradipropylene glycol Methyl ethyl ether, tetrapropylene glycol methyl-n-butyl ether Ether solvents such as ether, tetrapropylene glycol di-n-butyl ether, tetrapropylene glycol methyl n-hexyl ether, tetrapropylene glycol di-n-butyl ether; methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, acetic acid n-butyl, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, 2- (2-butoxyethoxy acetate) ) Ethyl, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diacetate Tylene glycol mono-n-butyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, isoamyl propionate, diethyl oxalate, Esters such as di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate; ethylene glycol methyl ether propionate, ethylene glycol ethyl ether propionate, ethylene glycol methyl ether acetate , Ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol-n Ether acetate solvents such as butyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether acetate, dipropylene glycol ethyl ether acetate; acetonitrile, N-methylpyrrolidinone, N- Aprotic polar solvents such as ethylpyrrolidinone, N-propylpyrrolidinone, N-butylpyrrolidinone, N-hexylpyrrolidinone, N-cyclohexylpyrrolidinone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide; methanol, ethanol , N-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec -Butanol, t-butanol, n-pentanol, isopentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-hepta Decyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, diethylene glycol, dip Alcohol solvents such as pyrene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol; ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono -Glycol monoether solvents such as n-hexyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether; α-terpinene, α-te And the like; Pineoru, myrcene, alloocimene, limonene, dipentene, alpha-pinene, beta-pinene, terpineol, carvone, ocimene, terpene solvent such as phellandrene. These are used singly or in combination of two or more.

n型拡散層形成組成物とした場合、半導体基板への塗布性の観点から、溶剤としては、テルペン系溶剤、グリコールモノエーテル系溶剤又はエステル系溶剤が好ましく、α−テルピネオール等のターピネオール、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル(ブチルカルビトール)又は酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル(ブチルカルビトールアセテート)がより好ましく、α−テルピネオール又はジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルが更に好ましく、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルが特に好ましい。これらの分散媒を用いた場合、前記ゲル化剤及び後述の増粘剤(セルロース誘導体、アクリル樹脂、アルキド樹脂等)を溶解させやすい傾向にある。   In the case of an n-type diffusion layer forming composition, from the viewpoint of applicability to a semiconductor substrate, the solvent is preferably a terpene solvent, glycol monoether solvent or ester solvent, such as terpineol such as α-terpineol, diethylene glycol mono -N-butyl ether (butyl carbitol) or acetic acid diethylene glycol mono-n-butyl ether (butyl carbitol acetate) is more preferred, α-terpineol or diethylene glycol mono-n-butyl ether is more preferred, and diethylene glycol acetate mono-n-butyl ether is particularly preferred. preferable. When these dispersion media are used, the gelling agent and the thickeners described later (cellulose derivatives, acrylic resins, alkyd resins, etc.) tend to be easily dissolved.

n型拡散層形成組成物中の分散媒の構成及び分散媒の含有率は、塗布性及びドナー濃度を考慮し決定される。例えば、n型拡散層形成組成物中、溶剤の含有率は、10質量%〜95質量%とすることができ、50質量%〜90質量%であることが好ましい。   The composition of the dispersion medium and the content of the dispersion medium in the n-type diffusion layer forming composition are determined in consideration of coating properties and donor concentration. For example, in the n-type diffusion layer forming composition, the content of the solvent can be 10% by mass to 95% by mass, and preferably 50% by mass to 90% by mass.

n型拡散層形成組成物は、増粘剤を含むことが好ましい。
増粘剤としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド類、ポリビニルアミド類、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド類、ポリスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、セルロースエーテル類、セルロース誘導体、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース、ゼラチン、澱粉、澱粉誘導体、アルギン酸ナトリウム類、キサンタン、グア、グア誘導体、スクレログルカン、スクレログルカン誘導体、トラガカント、トラガカント誘導体、デキストリン、デキストリン誘導体、アクリル樹脂[(メタ)アクリル酸樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂(例えば、アルキル(メタ)アクリレート樹脂、及びジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート樹脂)等]、アルキド樹脂、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、これらの共重合体などを適宜選択しうる。これらは1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
これらの中でも、増粘剤として、セルロース誘導体、アクリル樹脂及びアルキド樹脂から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
The n-type diffusion layer forming composition preferably contains a thickener.
Thickeners include polyvinyl alcohol, polyacrylamides, polyvinylamides, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxides, polysulfonic acid, acrylamide alkylsulfonic acid, cellulose ethers, cellulose derivatives, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, ethylcellulose, gelatin, starch , Starch derivatives, sodium alginate, xanthan, guar, guar derivatives, scleroglucan, scleroglucan derivative, tragacanth, tragacanth derivative, dextrin, dextrin derivative, acrylic resin [(meth) acrylic acid resin, (meth) acrylic acid ester Resin (for example, alkyl (meth) acrylate resin and dimethylaminoethyl (meth) acrylate resin), etc.], alkyd resin, Tajien resins, styrene resins, may select and copolymers thereof as appropriate. These are used singly or in combination of two or more.
Among these, it is preferable that the thickener contains at least one selected from cellulose derivatives, acrylic resins, and alkyd resins.

増粘剤の分子量は特に制限されず、組成物としての所望の粘度を鑑みて適宜調整することが望ましい。また、n型拡散層形成組成物中の増粘剤の構成及び増粘剤の含有率は、塗布性及び半導体基板内での所望のドナー濃度を考慮し決定される。   The molecular weight of the thickener is not particularly limited, and it is desirable to adjust appropriately in view of the desired viscosity as the composition. Further, the constitution of the thickener and the content of the thickener in the n-type diffusion layer forming composition are determined in consideration of coating properties and a desired donor concentration in the semiconductor substrate.

(無機フィラー)
本発明のn型拡散層形成組成物は、無機フィラーを含んでいてもよい。無機フィラーとしては、シリカ、クレイ、炭化ケイ素等を例示することができる。これらの中でも、無機フィラーはシリカを含むことが好ましい。n型拡散層形成組成物が無機フィラーを含有することで、n型拡散層形成組成物中の分散媒、ゲル化剤等を分解又は揮発させる乾燥工程において、半導体基板上に付与したn型拡散層形成組成物の熱ダレを抑制することができる。熱ダレが起きる原因は、分散媒、ゲル化剤等を分解又は揮発させる100℃〜500℃程度の温度において、分散媒、ゲル化剤等の粘度が低下するためと考えられる。n型拡散層形成組成物が無機フィラーを含む場合、n型拡散層形成組成物の粘度の低下を抑制できるために、熱ダレを抑制することができると考えられる。
(Inorganic filler)
The n-type diffusion layer forming composition of the present invention may contain an inorganic filler. Examples of the inorganic filler include silica, clay, silicon carbide and the like. Among these, the inorganic filler preferably contains silica. The n-type diffusion layer imparted on the semiconductor substrate in the drying process in which the dispersion medium, the gelling agent, etc. in the n-type diffusion layer formation composition are decomposed or volatilized because the n-type diffusion layer formation composition contains an inorganic filler. Thermal sagging of the layer forming composition can be suppressed. The cause of the thermal sag is considered to be that the viscosity of the dispersion medium, the gelling agent and the like is lowered at a temperature of about 100 ° C. to 500 ° C. at which the dispersion medium, the gelling agent and the like are decomposed or volatilized. In the case where the n-type diffusion layer forming composition contains an inorganic filler, it is considered that since the decrease in the viscosity of the n-type diffusion layer forming composition can be suppressed, thermal sag can be suppressed.

無機フィラーのBET比表面積は50m/g〜500m/gであることが好ましく、100m/g〜300m/gであることがより好ましい。このようなBET比表面積を有する無機フィラーとして、ヒュームドシリカを例示することができる。ここでいうヒュームドシリカとは、超微粒子状無水シリカをいい、四塩化ケイ素等のシラン類を酸素と水素の炎中で加水分解して製造される。ヒュームドシリカは気相法で合成されるため、一次粒子径が小さく、BET比表面積が大きくなる。上記BET比表面積を有する無機フィラーをn型拡散層形成組成物に用いることで、乾燥工程において低粘度化した溶剤と無機フィラーとの間で、物理的及びファンデルワールス力による相互作用が生じ、n型拡散層形成組成物の粘度の低下を抑制しやすくなる傾向にある。
無機フィラーのBET比表面積は、77Kにおける窒素の吸着量を測定することで算出することができる。
Preferably the BET specific surface area of the inorganic filler is 50m 2 / g~500m 2 / g, and more preferably 100m 2 / g~300m 2 / g. As an inorganic filler having such a BET specific surface area, fumed silica can be exemplified. Here, fumed silica refers to ultrafine anhydrous silica, and is produced by hydrolyzing silanes such as silicon tetrachloride in a flame of oxygen and hydrogen. Since fumed silica is synthesized by a gas phase method, the primary particle size is small and the BET specific surface area is large. By using the inorganic filler having the BET specific surface area for the n-type diffusion layer forming composition, an interaction caused by physical and van der Waals forces occurs between the solvent and the inorganic filler whose viscosity is reduced in the drying step, It exists in the tendency which becomes easy to suppress the fall of the viscosity of n type diffused layer formation composition.
The BET specific surface area of the inorganic filler can be calculated by measuring the amount of nitrogen adsorbed at 77K.

前記ヒュームドシリカは、親水性であっても疎水性であってもよい。疎水性のヒュームドシリカは、無水シリカの表面をシランカップリング剤等で処理することで得られる。   The fumed silica may be hydrophilic or hydrophobic. Hydrophobic fumed silica can be obtained by treating the surface of anhydrous silica with a silane coupling agent or the like.

n型拡散層形成組成物中の無機フィラーの含有率は、0.01質量%〜40質量%であることが好ましく、0.1質量%〜20質量%であることがより好ましく、0.2質量%〜5質量%であることが更に好ましい。無機フィラーの含有率を0.01質量以上とすることで、乾燥工程における熱ダレの発生が抑制され、40質量%以下とすることでn型拡散層形成組成物の塗布特性を確保することができる。   The content of the inorganic filler in the n-type diffusion layer forming composition is preferably 0.01% by mass to 40% by mass, more preferably 0.1% by mass to 20% by mass, and 0.2% More preferably, it is 5 mass%-5 mass%. By setting the content of the inorganic filler to 0.01% by mass or more, generation of thermal sag in the drying process is suppressed, and by setting the content to 40% by mass or less, it is possible to ensure the coating characteristics of the n-type diffusion layer forming composition. it can.

(アルコキシシラン)
本発明のn型拡散層形成組成物は、更にアルコキシシランを含んでいてもよい。n型拡散層形成組成物がアルコキシシランを含むことで、n型拡散層形成組成物を半導体基板に付与した後の乾燥工程において、n型拡散層形成組成物の粘度を保持できる傾向にある。アルコキシシランを構成するアルコキシ基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルコキシ基であることが好ましく、炭素数1〜24で直鎖状又は炭素数1〜24で分岐鎖状のアルコキシ基であることがより好ましく、炭素数1〜10で直鎖状又は炭素数1〜10で分岐鎖状のアルコキシ基であることが更に好ましく、炭素数1〜4で直鎖状又は炭素数1〜4で分岐鎖状のアルコキシ基であることが特に好ましい。
(Alkoxysilane)
The n-type diffusion layer forming composition of the present invention may further contain alkoxysilane. When the n-type diffusion layer forming composition contains alkoxysilane, the viscosity of the n-type diffusion layer forming composition tends to be maintained in the drying step after the n-type diffusion layer forming composition is applied to the semiconductor substrate. The alkoxy group constituting the alkoxysilane is preferably a linear or branched alkoxy group, and is a linear or branched alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms. It is more preferable that it is a C1-C10 linear or C1-C10 branched alkoxy group, and it is C1-C4 linear or C1-C4. A branched alkoxy group is particularly preferred.

前記アルコキシ基のアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、t−オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、2−ヘキシルデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、シクロヘキシルメチル基、オクチルシクロヘキシル基等を挙げることができる。   Specific examples of the alkyl group of the alkoxy group include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, isopropyl group, isobutyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, t-octyl group, decyl group. Group, dodecyl group, tetradecyl group, 2-hexyldecyl group, hexadecyl group, octadecyl group, cyclohexylmethyl group, octylcyclohexyl group and the like.

アルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン及びテトライソプロポキシシランから選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
本発明のn型拡散層形成組成物がアルコキシシランを含有する場合、n型拡散層形成組成物中のアルコキシシランの含有率は特に制限は無く、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。
As the alkoxysilane, it is preferable to use at least one selected from tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetraisopropoxysilane.
When the n-type diffusion layer forming composition of the present invention contains alkoxysilane, the content of alkoxysilane in the n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited, and is preferably 30% by mass or less, and 20% by mass. % Or less is more preferable, and 10 mass% or less is still more preferable.

(有機フィラー)
本発明のn型拡散層形成組成物は、有機フィラーを含んでいてもよい。有機フィラーとしては、尿素ホルマリン樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン樹脂、セルロース、ホルムアルデヒド樹脂、クマロンインデン樹脂、リグニン、石油樹脂、アミノ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ブタジエン樹脂、これらの共重合体等を適宜選択し得る。
有機フィラーは、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
(Organic filler)
The n-type diffusion layer forming composition of the present invention may contain an organic filler. Organic fillers include urea formalin resin, phenol resin, polycarbonate resin, melamine resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, silicone resin, polyurethane resin, polyolefin resin, acrylic resin, fluorine resin, polystyrene resin, cellulose, formaldehyde resin, A malon indene resin, lignin, petroleum resin, amino resin, polyester resin, polyether sulfone resin, butadiene resin, a copolymer thereof, and the like can be appropriately selected.
An organic filler is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

有機フィラーとして使用する樹脂の分子量は特に制限されず、n型拡散層形成組成物としての所望の粘度を鑑みて、適宜調整することが望ましい。   The molecular weight of the resin used as the organic filler is not particularly limited, and it is desirable to adjust appropriately in view of the desired viscosity as the n-type diffusion layer forming composition.

また、上記アクリル樹脂を構成する単量体としては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、メタクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、メタアクリル酸イソブチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸ペンチル、メタクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘキシル、アクリル酸ヘプチル、メタクリル酸ヘプチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸オクチル、アクリル酸ノニル、メタクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、メタクリル酸デシル、アクリル酸ドデシル、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸テトラデシル、メタクリル酸テトラデシル、アクリル酸ヘキサデシル、メタクリル酸ヘキサデシル、アクリル酸オクタデシル、メタクリル酸オクタデシル、アクリル酸エイコシル、メタクリル酸エイコシル、アクリル酸ドコシル、メタクリル酸ドコシル、アクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロヘプチル、メタクリル酸シクロヘプチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸メトキシエチル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸ジメチルアミノプロピル、メタクリル酸ジメチルアミノプロピル、アクリル酸2−クロロエチル、メタクリル酸2−クロロエチル、アクリル酸2−フルオロエチル、メタクリル酸2−フルオロエチル、スチレン、α−メチルスチレン、シクロヘキシルマレイミド、アクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸ジシクロペンタニル、ビニルトルエン、塩化ビニル、酢酸ビニル、N−ビニルピロリドン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等が挙げられる。これらは単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。   Examples of the monomer constituting the acrylic resin include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl acrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl acrylate, isopropyl methacrylate, N-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl acrylate, isobutyl methacrylate, sec-butyl acrylate, sec-butyl methacrylate, tert-butyl acrylate, tert-butyl methacrylate, pentyl acrylate, methacryl Pentyl acid, hexyl acrylate, hexyl methacrylate, heptyl acrylate, heptyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl acrylate, octyl methacrylate, acrylic Nonyl acid, nonyl methacrylate, decyl acrylate, decyl methacrylate, dodecyl acrylate, dodecyl methacrylate, tetradecyl acrylate, tetradecyl methacrylate, hexadecyl acrylate, hexadecyl methacrylate, octadecyl acrylate, octadecyl methacrylate, eicosyl acrylate , Eicosyl methacrylate, docosyl acrylate, docosyl methacrylate, cyclopentyl acrylate, cyclopentyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, cycloheptyl acrylate, cycloheptyl methacrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, phenyl acrylate , Phenyl methacrylate, methoxyethyl acrylate, methoxyethyl methacrylate, dimethyl methacrylate Aminoethyl, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropyl acrylate, dimethylaminopropyl methacrylate, 2-chloroethyl acrylate, 2-chloroethyl methacrylate, 2-fluoroethyl acrylate, 2-fluoroethyl methacrylate, styrene, α-methylstyrene, cyclohexylmaleimide, dicyclopentanyl acrylate, dicyclopentanyl methacrylate, vinyl toluene, vinyl chloride, vinyl acetate, N-vinyl pyrrolidone, butadiene, isoprene, chloroprene Etc. These may be used alone or in combination of two or more.

有機フィラーの粒子径(体積平均粒径)は、10μm以下が好ましく、0.1μm以下がより好ましい。有機フィラーの粒子径が10μm以下の場合、n型拡散層形成組成物中で有機フィラーの沈殿が抑えられやすくなり、n型拡散層形成組成物を印刷する際に目詰まりの発生も抑制される。   The particle diameter (volume average particle diameter) of the organic filler is preferably 10 μm or less, and more preferably 0.1 μm or less. When the particle size of the organic filler is 10 μm or less, precipitation of the organic filler is easily suppressed in the n-type diffusion layer forming composition, and clogging is suppressed when printing the n-type diffusion layer forming composition. .

(その他の成分)
本発明のn型拡散層形成組成物は、実質的に銀、銅、鉄、亜鉛等の遷移金属及び該遷移金属化合物を含有しない(例えば、5質量%以下)ことが好ましい。このような遷移金属及び遷移金属化合物は、半導体基板に溶け込んだ際に、半導体基板中でキャリアの再結合中心として作用し、半導体基板を太陽電池に適用した場合における変換効率の低下という不具合を発生する可能性がある。n型拡散層形成組成物中の遷移金属及び遷移金属化合物の含有率は0.5質量%以下であることがより好ましい。
(Other ingredients)
The composition for forming an n-type diffusion layer of the present invention preferably contains substantially no transition metal such as silver, copper, iron, zinc and the transition metal compound (for example, 5% by mass or less). When these transition metals and transition metal compounds are dissolved in the semiconductor substrate, they act as carrier recombination centers in the semiconductor substrate, resulting in a problem of reduced conversion efficiency when the semiconductor substrate is applied to a solar cell. there's a possibility that. As for the content rate of the transition metal and transition metal compound in an n type diffused layer formation composition, it is more preferable that it is 0.5 mass% or less.

(物性値)
n型拡散層形成組成物の粘度に特に制限は無いが、例えば、せん断速度が10[1s−1]のときのせん断粘度が1Pa・s〜150Pa・s(25℃)であることが好ましく、5Pa・s〜100Pa・sであることがより好ましく、7Pa・s〜80Pa・sであることが更に好ましい。せん断速度が10[1s−1]のときのn型拡散層形成組成物のせん断粘度が1Pa・s以上であると、スクリーン印刷における塗膜の厚みが均一化する傾向にあり、150Pa・s以下であると、スクリーンマスク版の目詰まりが起き難くなる傾向にある。
(Physical property value)
The viscosity of the n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited. For example, the shear viscosity when the shear rate is 10 [1 s −1 ] is preferably 1 Pa · s to 150 Pa · s (25 ° C.), It is more preferably 5 Pa · s to 100 Pa · s, and further preferably 7 Pa · s to 80 Pa · s. When the shear rate of the n-type diffusion layer forming composition when the shear rate is 10 [1 s −1 ] is 1 Pa · s or more, the thickness of the coating film in screen printing tends to be uniform, and 150 Pa · s or less. If this is the case, clogging of the screen mask plate tends to be difficult to occur.

n型拡散層形成組成物のチキソ性に特に制限は無いが、例えば、せん断速度がx[1/sec]のときのせん断粘度ηの対数をlog10(η)と表記し、チキソ性を示すTI値を[log10(η0.01)−log10(η10)]としたときに、TI値は、0.3〜2.5であることが好ましく、1〜2.2であることがより好ましく、1.5〜2.0であることが更に好ましい。TI値が0.3以上であると、半導体基板上にスクリーン印刷した後のn型拡散層形成組成物の液ダレが起き難く、2.5以下であると、連続印刷時の塗布量が安定する傾向にある。また、この傾向は、他の塗布方法、例えばインクジェット法においても同様である。The thixotropy of the n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited. For example, the logarithm of the shear viscosity η x when the shear rate is x [1 / sec] is expressed as log 10x ), and the thixotropy is expressed. The TI value is preferably 0.3 to 2.5, and is 1 to 2.2, when the TI value indicating [log 100.01 ) −log 1010 )] is More preferably, it is more preferably 1.5 to 2.0. When the TI value is 0.3 or more, the dripping of the n-type diffusion layer forming composition after screen printing on the semiconductor substrate is difficult to occur, and when it is 2.5 or less, the coating amount at the time of continuous printing is stable. Tend to. This tendency is the same in other coating methods such as an ink jet method.

(n型拡散層形成組成物の調製方法)
本発明のn型拡散層形成組成物の調製方法は特に制限されない。例えば、ドナー元素を含むガラス粒子と、分散媒と、ゲル化剤、エステル結合を有する化合物及びウレア基を有する化合物から選択される少なくとも1種と、更に必要に応じてその他の添加剤を、ブレンダー、ミキサ、乳鉢又はローターを用いて混合することで、本発明のn型拡散層形成組成物を得ることができる。また、混合する際は、必要に応じて加熱してもよい。混合に際して加熱する場合、その温度は例えば30℃〜100℃とすることができる。
(Method for preparing n-type diffusion layer forming composition)
The method for preparing the n-type diffusion layer forming composition of the present invention is not particularly limited. For example, a blender containing glass particles containing a donor element, a dispersion medium, a gelling agent, at least one selected from a compound having an ester bond and a compound having a urea group, and other additives as necessary. The n-type diffusion layer forming composition of the present invention can be obtained by mixing using a mixer, a mortar or a rotor. Moreover, when mixing, you may heat as needed. When heating at the time of mixing, the temperature can be 30 degreeC-100 degreeC, for example.

前記ゲル化剤を用いる場合には、ゲル化剤を分散媒に一度溶解する工程を経ることが好ましい。一度溶解させることで、n型拡散層形成組成物に更に適度なチキソ性を与えることができる。一度溶解した後は、ゲル化剤は溶解した状態のままであっても、析出した状態であってもどちらでもよい。   When using the said gelling agent, it is preferable to pass through the process of once melt | dissolving a gelling agent in a dispersion medium. Once dissolved, the n-type diffusion layer forming composition can be given more appropriate thixotropy. Once dissolved, the gelling agent may be in a dissolved state or in a precipitated state.

前記n型拡散層形成組成物中に含まれる成分及び各成分の含有量は、TG/DTA等の熱分析、NMR、HPLC、GPC、GC−MS、IR、MALDI−MSなどを用いて確認することができる。   The components contained in the n-type diffusion layer forming composition and the content of each component are confirmed using thermal analysis such as TG / DTA, NMR, HPLC, GPC, GC-MS, IR, MALDI-MS, etc. be able to.

<n型拡散層の製造方法及び太陽電池セルの製造方法>
本発明のn型拡散層の製造方法は、半導体基板上に、上記n型拡散層形成組成物を付与する工程と、n型拡散層形成組成物を付与した半導体基板に熱拡散処理を施す工程と、を有する。
また、本発明の陽電池セルの製造方法は、半導体基板上に、上記n型拡散層形成組成物を付与する工程と、n型拡散層形成組成物を付与した半導体基板に熱拡散処理を施してn型拡散層を形成する工程と、形成されたn型拡散層上に電極を形成する工程と、を有する。
<The manufacturing method of an n type diffused layer, and the manufacturing method of a photovoltaic cell>
The method for producing an n-type diffusion layer of the present invention includes a step of applying the n-type diffusion layer forming composition on a semiconductor substrate and a step of applying a thermal diffusion treatment to the semiconductor substrate to which the n-type diffusion layer forming composition is applied. And having.
Moreover, the manufacturing method of the positive battery cell of this invention performs the process of providing the said n type diffused layer formation composition on a semiconductor substrate, and a thermal diffusion process to the semiconductor substrate which provided the n type diffused layer formation composition. Forming an n-type diffusion layer and forming an electrode on the formed n-type diffusion layer.

次に、本発明のn型拡散層及び太陽電池セルの製造方法について、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の太陽電池セルの製造工程の一例を概念的に表す模式断面図である。以降の図面においては、共通する構成要素に同じ符号を付す。   Next, the manufacturing method of the n type diffused layer and photovoltaic cell of this invention is demonstrated, referring FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view conceptually showing an example of the manufacturing process of the solar battery cell of the present invention. In the subsequent drawings, common constituent elements are denoted by the same reference numerals.

図1(1)では、p型半導体基板10であるシリコン基板にアルカリ溶液を付与してダメージ層を除去し、p型半導体基板10の表面にテクスチャー構造をエッチングにて得る。
詳細には、インゴットからスライスした際に発生するシリコン基板表面のダメージ層を20質量%苛性ソーダで除去する。次いで、1質量%苛性ソーダと10質量%イソプロピルアルコールの混合液によりエッチングを行い、テクスチャー構造を形成する(図中ではテクスチャー構造の記載を省略する)。太陽電池セルは、受光面(表面)側にテクスチャー構造を形成することにより、光閉じ込め効果が促され、高効率化が図られる。
In FIG. 1A, an alkaline solution is applied to a silicon substrate that is a p-type semiconductor substrate 10 to remove a damaged layer, and a texture structure is obtained on the surface of the p-type semiconductor substrate 10 by etching.
Specifically, the damaged layer on the surface of the silicon substrate generated when slicing from the ingot is removed with 20% by mass caustic soda. Next, etching is performed with a mixed solution of 1% by mass caustic soda and 10% by mass isopropyl alcohol to form a texture structure (the description of the texture structure is omitted in the figure). In the solar battery cell, by forming a texture structure on the light receiving surface (front surface) side, a light confinement effect is promoted and high efficiency is achieved.

図1(2)では、p型半導体基板10の表面すなわち受光面となる面に、上記n型拡散層形成組成物を付与して、n型拡散層形成組成物層11を形成する。本発明では、n型拡散層形成組成物の付与方法に制限は無く、例えば、印刷法、スピン法、刷毛塗り法、スプレー法、ドクターブレード法、ロールコーター法及びインクジェット法が挙げられる。
上記n型拡散層形成組成物の付与量としては特に制限は無く、例えば、n型拡散層形成組成物に含まれるガラス粒子の付与量として、0.01g/m〜100g/mとすることができ、0.1g/m〜10g/mであることが好ましい。
In FIG. 1 (2), the n-type diffusion layer forming composition layer 11 is formed by applying the n-type diffusion layer forming composition to the surface of the p-type semiconductor substrate 10, that is, the surface serving as the light receiving surface. In this invention, there is no restriction | limiting in the application | coating method of n type diffused layer formation composition, For example, a printing method, a spin method, a brush coating method, a spray method, a doctor blade method, a roll coater method, and an inkjet method is mentioned.
Particular restriction on the application amount of the n-type diffusion layer forming composition is not, for example, as the application amount of the glass particles contained in the n-type diffusion layer forming composition, and 0.01g / m 2 ~100g / m 2 it can, it is preferred that 0.1g / m 2 ~10g / m 2 .

なお、n型拡散層形成組成物の組成によっては、p型半導体基板10に付与した後のn型拡散層形成組成物に含まれる溶剤を揮発させるため、乾燥工程が必要な場合がある。この場合には、80℃〜300℃程度の温度で、ホットプレートを使用する場合は1分〜10分間、乾燥機を用いる場合は10分〜30分間程度で乾燥させる。この乾燥条件は、n型拡散層形成組成物の溶剤組成に依存しており、本発明では特に上記条件に限定されない。   Depending on the composition of the n-type diffusion layer forming composition, the solvent contained in the n-type diffusion layer forming composition after being applied to the p-type semiconductor substrate 10 is volatilized, so that a drying step may be necessary. In this case, drying is performed at a temperature of about 80 ° C. to 300 ° C. for about 1 minute to 10 minutes when using a hot plate, and about 10 minutes to 30 minutes when using a dryer. The drying conditions depend on the solvent composition of the n-type diffusion layer forming composition, and are not particularly limited to the above conditions in the present invention.

また、本発明の製造方法を用いる場合には、裏面のp型拡散層(高濃度電界層)14の形成方法は、アルミニウムによるn型拡散層からp型拡散層への変換による方法に限定されることなく、従来公知のいずれの方法も採用でき、形成方法の選択肢が広がる。したがって、例えば、B(ボロン)等の第13族の元素を含む組成物13を付与し、高濃度電界層14を形成することができる。When the manufacturing method of the present invention is used, the method for forming the p + -type diffusion layer (high-concentration electric field layer) 14 on the back surface is limited to a method by conversion from an n-type diffusion layer to a p-type diffusion layer using aluminum. In this case, any conventionally known method can be adopted, and the choice of forming method is expanded. Therefore, for example, the high-concentration electric field layer 14 can be formed by applying the composition 13 containing a Group 13 element such as B (boron).

次いで、上記n型拡散層形成組成物層11を形成したp型半導体基板10を、600℃〜1200℃で熱拡散処理する。この熱拡散処理により、図1(3)に示すようにp型半導体基板10中へドナー元素が拡散し、n型拡散層12が形成される。熱拡散処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。また、熱拡散処理時の炉内雰囲気は、空気、酸素、窒素等に適宜調整することもできる。
熱拡散処理の時間は、n型拡散層形成組成物に含まれるドナー元素の含有率等に応じて適宜選択することができる。例えば、1分〜60分間とすることができ、2分〜30分間とすることがより好ましい。
Next, the p-type semiconductor substrate 10 on which the n-type diffusion layer forming composition layer 11 is formed is subjected to thermal diffusion treatment at 600 ° C. to 1200 ° C. By this thermal diffusion treatment, the donor element diffuses into the p-type semiconductor substrate 10 as shown in FIG. A known continuous furnace, batch furnace, or the like can be applied to the thermal diffusion treatment. Further, the furnace atmosphere during the thermal diffusion treatment can be appropriately adjusted to air, oxygen, nitrogen or the like.
The time for the thermal diffusion treatment can be appropriately selected according to the content of the donor element contained in the n-type diffusion layer forming composition. For example, it can be 1 minute to 60 minutes, and more preferably 2 minutes to 30 minutes.

形成されたn型拡散層12の表面には、リン酸ガラス等のガラス層(不図示)が形成されているため、このリン酸ガラスをエッチングにより除去する。エッチングとしては、ふっ酸等の酸に浸漬する方法、苛性ソーダ等のアルカリに浸漬する方法等の公知の方法が適用できる。   Since a glass layer (not shown) such as phosphate glass is formed on the surface of the formed n-type diffusion layer 12, this phosphate glass is removed by etching. As the etching, a known method such as a method of immersing in an acid such as hydrofluoric acid or a method of immersing in an alkali such as caustic soda can be applied.

図1(2)及び(3)に示される、本発明のn型拡散層形成組成物を用いてn型拡散層12を形成する本発明のn型拡散層の製造方法では、半導体基板の所望の部位にn型拡散層12が形成され、裏面及び側面には不要なn型拡散層が形成されない。
したがって、従来広く採用されている気相反応法によりn型拡散層を形成する方法では、側面に形成された不要なn型拡散層を除去するためのサイドエッチング工程が必須であったが、本発明の製造方法によれば、サイドエッチング工程が不要となり、工程が簡易化される。
In the method for producing an n-type diffusion layer of the present invention, in which the n-type diffusion layer 12 is formed using the n-type diffusion layer forming composition of the present invention shown in FIGS. The n-type diffusion layer 12 is formed in this part, and an unnecessary n-type diffusion layer is not formed on the back and side surfaces.
Therefore, in the conventional method of forming an n-type diffusion layer by a gas phase reaction method, a side etching process for removing an unnecessary n-type diffusion layer formed on a side surface is essential. According to the manufacturing method of the invention, the side etching process is not required, and the process is simplified.

また、従来の製造方法では、裏面に形成された不要なn型拡散層をp型拡散層へ変換する必要があり、この変換方法としては、裏面のn型拡散層に、第13族元素であるアルミニウムのペーストを塗布及び焼成し、n型拡散層にアルミニウムを拡散させてp型拡散層へ変換する方法が採用されている。この方法においてp型拡散層への変換を充分なものとし、更にp型拡散層の高濃度電界層を形成するためには、ある程度以上のアルミニウム量が必要であることから、アルミニウム層を厚く形成する必要があった。しかしながら、アルミニウムの熱膨張率は、半導体基板として用いるシリコンの熱膨張率と大きく異なることから、焼成及び冷却の過程で半導体基板中に大きな内部応力を発生させ、半導体基板の反りの原因となっていた。
この内部応力は、半導体基板として結晶シリコンを用いたときに結晶粒界に損傷を与え、この半導体基板を用いた太陽電池では電力損失が大きくなるという課題があった。また、半導体基板の反りは、モジュール工程における太陽電池セルの搬送時、及びタブ線と呼ばれる銅線との接続時において、太陽電池セルを破損させ易くしていた。近年では、スライス加工技術の向上から、半導体基板であるシリコン基板の厚みが薄型化されつつあり、更に太陽電池セルが割れ易い傾向にある。
Further, in the conventional manufacturing method, it is necessary to convert an unnecessary n-type diffusion layer formed on the back surface into a p-type diffusion layer. As this conversion method, a group 13 element is added to the n-type diffusion layer on the back surface. A method is adopted in which a certain aluminum paste is applied and baked to diffuse aluminum into the n-type diffusion layer and convert it into a p-type diffusion layer. In this method, conversion to the p-type diffusion layer is sufficient, and in order to form a high-concentration electric field layer of the p + -type diffusion layer, a certain amount of aluminum is required. There was a need to form. However, the thermal expansion coefficient of aluminum is greatly different from the thermal expansion coefficient of silicon used as a semiconductor substrate. Therefore, a large internal stress is generated in the semiconductor substrate during the firing and cooling process, which causes warpage of the semiconductor substrate. It was.
This internal stress damages the crystal grain boundary when crystalline silicon is used as the semiconductor substrate, and there is a problem that power loss increases in a solar cell using this semiconductor substrate. Further, the warpage of the semiconductor substrate easily damages the solar battery cell when the solar battery cell is transported in the module process and when it is connected to a copper wire called a tab wire. In recent years, the thickness of a silicon substrate, which is a semiconductor substrate, is being made thinner due to improvements in slicing technology, and solar cells tend to be easily broken.

しかし、本発明の製造方法によれば、裏面に不要なn型拡散層が形成されないことから、n型拡散層からp型拡散層への変換を行う必要がなくなり、アルミニウム層を厚くする必然性がなくなる。その結果、半導体基板の内部応力の発生及び半導体基板の反りを抑えることができる。結果として、この半導体基板を用いた太陽電池における電力損失の増大、及び太陽電池セルの破損を抑えることが可能となる。   However, according to the manufacturing method of the present invention, since an unnecessary n-type diffusion layer is not formed on the back surface, it is not necessary to perform conversion from the n-type diffusion layer to the p-type diffusion layer, and it is necessary to increase the thickness of the aluminum layer. Disappear. As a result, generation of internal stress in the semiconductor substrate and warpage of the semiconductor substrate can be suppressed. As a result, it is possible to suppress an increase in power loss and damage of the solar battery cell in the solar battery using this semiconductor substrate.

また、本発明の製造方法を用いる場合には、裏面のp型拡散層(高濃度電界層)14の製造方法は、アルミニウムによるn型拡散層からp型拡散層への変換による方法に限定されることなく、いずれの方法も採用でき、製造方法の選択肢が広がる。
また後述するように、裏面の表面電極(裏面電極)20に用いる材料は第13族のアルミニウムに限定されず、Ag(銀)、Cu(銅)等を適用することができ、裏面電極20の厚さも従来のものよりも薄く形成することが可能となる。
Further, when the manufacturing method of the present invention is used, the manufacturing method of the p + -type diffusion layer (high concentration electric field layer) 14 on the back surface is limited to a method by conversion from an n-type diffusion layer to a p-type diffusion layer by aluminum. However, either method can be adopted, and the choice of manufacturing method is expanded.
Further, as will be described later, the material used for the front surface electrode (back surface electrode) 20 on the back surface is not limited to Group 13 aluminum, and Ag (silver), Cu (copper), etc. can be applied. It is possible to form a thinner thickness than the conventional one.

図1(4)では、n型拡散層12の上に反射防止膜16を形成する。反射防止膜16は公知の技術を適用して形成される。例えば、反射防止膜16がシリコン窒化膜の場合には、SiHとNHの混合ガスを原料とするプラズマCVD法により形成される。このとき、半導体基板であるシリコン結晶中に水素が拡散し、シリコン原子の結合に寄与しない軌道(即ちダングリングボンド)と水素が結合し、シリコン結晶の欠陥を不活性化(水素パッシベーション)する。
より具体的には、上記混合ガス流量比NH/SiHが、0.05〜1.0、反応室の圧力が13.3Pa〜266.6Pa(0.1Torr〜2Torr)、成膜時の温度が300℃〜550℃、プラズマの放電のための周波数が100kHz以上の条件下で、シリコン窒化膜が形成される。
In FIG. 1 (4), an antireflection film 16 is formed on the n-type diffusion layer 12. The antireflection film 16 is formed by applying a known technique. For example, when the antireflection film 16 is a silicon nitride film, it is formed by a plasma CVD method using a mixed gas of SiH 4 and NH 3 as a raw material. At this time, hydrogen diffuses into the silicon crystal, which is a semiconductor substrate, and orbitals (ie, dangling bonds) that do not contribute to bonding of silicon atoms are combined with hydrogen to inactivate defects (hydrogen passivation) of the silicon crystal.
More specifically, the mixed gas flow ratio NH 3 / SiH 4 is 0.05 to 1.0, the reaction chamber pressure is 13.3 Pa to 266.6 Pa (0.1 Torr to 2 Torr), The silicon nitride film is formed under conditions where the temperature is 300 ° C. to 550 ° C. and the frequency for plasma discharge is 100 kHz or more.

図1(5)では、表面(受光面)の反射防止膜16上に、表面電極用金属ペーストをスクリーン印刷法で印刷塗布した後、乾燥させて、表面電極18を形成する。表面電極用金属ペーストは、(1)金属粒子と(2)ガラス粒子とを必須成分とし、必要に応じて(3)樹脂バインダー、(4)その他の添加剤等を含む。   In FIG. 1 (5), a surface electrode metal paste is printed on the surface (light receiving surface) of the antireflection film 16 by a screen printing method and then dried to form the surface electrode 18. The metal paste for a surface electrode includes (1) metal particles and (2) glass particles as essential components, and includes (3) a resin binder, (4) other additives, and the like as necessary.

次いで、上記裏面の高濃度電界層14上にも裏面電極20を形成する。前述のように、本発明では裏面電極20の材質及び形成方法は特に限定されない。例えば、アルミニウム、銀、銅等の金属を含む裏面電極用金属ペーストを塗布し、乾燥させて、裏面電極20を形成してもよい。このとき、モジュール工程における太陽電池セル間の接続のために、裏面の一部に銀電極形成用銀ペーストを設けてもよい。   Next, the back electrode 20 is also formed on the high-concentration electric field layer 14 on the back surface. As described above, the material and the forming method of the back electrode 20 are not particularly limited in the present invention. For example, the back electrode 20 may be formed by applying a metal paste for the back electrode including a metal such as aluminum, silver, or copper, and drying the paste. At this time, you may provide the silver paste for silver electrode formation in a part of back surface for the connection between the photovoltaic cells in a module process.

図1(6)では、電極を焼成して、太陽電池セルを完成させる。600℃〜900℃の範囲で数秒〜数分間焼成すると、表面側では表面電極用金属ペーストに含まれるガラス粒子によって絶縁膜である反射防止膜16が溶融し、更にp型半導体基板10表面も一部溶融して、ペースト中の金属粒子(例えば銀粒子)がp型半導体基板10と接触部を形成し凝固する。これにより、形成した表面電極18とp型半導体基板10とが導通される。これはファイヤースルーと称されている。   In FIG. 1 (6), an electrode is baked and a photovoltaic cell is completed. When firing for several seconds to several minutes in the range of 600 ° C. to 900 ° C., the antireflection film 16 that is an insulating film is melted by the glass particles contained in the metal paste for the surface electrode on the surface side, and the surface of the p-type semiconductor substrate 10 is also one. The metal particles (for example, silver particles) in the paste form a contact portion with the p-type semiconductor substrate 10 and are solidified. Thereby, the formed surface electrode 18 and the p-type semiconductor substrate 10 are electrically connected. This is called fire-through.

表面電極18の形状について説明する。表面電極18は、バスバー電極30、及び該バスバー電極30と交差しているフィンガー電極32で構成される。図2(A)は、表面電極18を、バスバー電極30、及び該バスバー電極30と交差しているフィンガー電極32からなる構成とした太陽電池セルを受光面(表面)から見た平面図であり、図2(B)は、図2(A)の一部を拡大して示す斜視図である。   The shape of the surface electrode 18 will be described. The surface electrode 18 includes a bus bar electrode 30 and finger electrodes 32 intersecting with the bus bar electrode 30. FIG. 2A is a plan view of a solar cell in which the surface electrode 18 includes a bus bar electrode 30 and a finger electrode 32 intersecting with the bus bar electrode 30 as viewed from the light receiving surface (front surface). FIG. 2B is an enlarged perspective view showing a part of FIG.

このような表面電極18は、例えば、上述の表面電極用金属ペーストのスクリーン印刷、又は電極材料のメッキ、高真空中における電子ビーム加熱による電極材料の蒸着等の手段により形成することができる。バスバー電極30とフィンガー電極32とからなる表面電極18は受光面側の電極として一般的に用いられていて周知であり、受光面側のバスバー電極及びフィンガー電極の公知の形成手段を適用することができる。   Such a surface electrode 18 can be formed, for example, by means such as screen printing of the above-described metal paste for surface electrode, plating of the electrode material, or vapor deposition of the electrode material by electron beam heating in a high vacuum. The surface electrode 18 composed of the bus bar electrode 30 and the finger electrode 32 is generally used as an electrode on the light receiving surface side and is well known, and it is possible to apply known forming means for the bus bar electrode and finger electrode on the light receiving surface side. it can.

上記では、表面にn型拡散層、裏面にp型拡散層を形成し、更にそれぞれの拡散層の上に表面電極及び裏面電極を設けた太陽電池セルについて説明したが、本発明のn型拡散層形成組成物を用いればバックコンタクト型の太陽電池セルを作製することも可能である。
バックコンタクト型の太陽電池セルは、電極を全て裏面に設けて受光面の面積を大きくするものである。つまりバックコンタクト型の太陽電池セルでは、裏面にn型拡散部位及びp型拡散部位の両方を形成しpn接合構造とする必要がある。本発明のn型拡散層形成組成物は、p型半導体基板の特定の領域にn型拡散部位を形成することが可能であり、よってバックコンタクト型の太陽電池セルの製造に好適に適用することができる。具体的に、図3は、本発明にかかるバックコンタクト型の太陽電池セルの製造工程の一例を概念的に示す断面図である。
In the above description, the solar cell in which the n-type diffusion layer is formed on the front surface, the p + -type diffusion layer is formed on the back surface, and the front electrode and the back electrode are further provided on the respective diffusion layers has been described. If the diffusion layer forming composition is used, a back contact type solar battery cell can be produced.
The back contact type solar battery cell has all electrodes provided on the back surface to increase the area of the light receiving surface. That is, in the back contact solar cell, it is necessary to form both the n-type diffusion region and the p + -type diffusion region on the back surface to form a pn junction structure. The composition for forming an n-type diffusion layer of the present invention can form an n-type diffusion site in a specific region of a p-type semiconductor substrate, and is therefore preferably applied to the production of a back-contact type solar cell. Can do. Specifically, FIG. 3 is a cross-sectional view conceptually showing an example of the manufacturing process of the back contact solar cell according to the present invention.

p型半導体基板1の一方の面の表面にp型拡散層形成組成物及びn型拡散層形成組成物を、それぞれ部分的に付与し、これを熱拡散処理することで、p型拡散層3及びn型拡散層6を、それぞれ特定の領域に形成することができる。p型拡散層形成組成物及びn型拡散層形成組成物の付与方法として、インクジェット法又はパターン印刷法が挙げられる。
これにより図3(a)に示すように、p型半導体基板1のp型拡散層3の上にはp型拡散層形成組成物の熱処理物層2が形成され、n型拡散層6の上にはn型拡散層形成組成物の熱処理物層5が形成される。
A p-type diffusion layer forming composition and an n-type diffusion layer forming composition are partially applied to the surface of one surface of the p-type semiconductor substrate 1, respectively, and subjected to thermal diffusion treatment, whereby a p + -type diffusion layer is formed. The 3 and n type diffusion layers 6 can be formed in specific regions, respectively. Examples of a method for applying the p-type diffusion layer forming composition and the n-type diffusion layer forming composition include an ink jet method or a pattern printing method.
As a result, as shown in FIG. 3A, the heat-treated material layer 2 of the p-type diffusion layer forming composition is formed on the p + -type diffusion layer 3 of the p-type semiconductor substrate 1. A heat-treated product layer 5 of the n-type diffusion layer forming composition is formed thereon.

次いで、図3(b)に示すように、p型拡散層3の上に形成されたp型拡散層形成組成物の熱処理物層2、及び、n型拡散層6の上に形成されたn型拡散層形成組成物の熱処理物層5をエッチング等により除去する。これにより、p型半導体基板1の表面近傍にp型拡散層3とn型拡散層6とが選択的に形成される。Next, as shown in FIG. 3B, the p-type diffusion layer forming composition formed on the p + -type diffusion layer 3 was formed on the heat-treated product layer 2 and the n-type diffusion layer 6. The heat-treated product layer 5 of the n-type diffusion layer forming composition is removed by etching or the like. Thereby, the p + -type diffusion layer 3 and the n-type diffusion layer 6 are selectively formed in the vicinity of the surface of the p-type semiconductor substrate 1.

次いで、p型半導体基板1の上に反射防止膜又は表面保護膜7を常法により形成する。このとき図3(c1)に示すように、p型拡散層3及びn型拡散層6の少なくとも一部が表面に露出するように、部分的に反射防止膜又は表面保護膜7を形成してもよい。または、図3(c2)に示すように、p型拡散層3及びn型拡散層6を覆うように反射防止膜又は表面保護膜7を形成してもよい。Next, an antireflection film or a surface protective film 7 is formed on the p-type semiconductor substrate 1 by a conventional method. At this time, as shown in FIG. 3C1, an antireflection film or a surface protection film 7 is partially formed so that at least a part of the p + type diffusion layer 3 and the n type diffusion layer 6 is exposed on the surface. May be. Alternatively, as shown in FIG. 3 (c2), an antireflection film or a surface protective film 7 may be formed so as to cover the p + type diffusion layer 3 and the n type diffusion layer 6.

次いでp型拡散層3及びn型拡散層6の上に、電極ペーストを選択的に付与し熱拡散処理することで、図3(d)に示すように、p型拡散層3及びn型拡散層6の上に、電極4及び電極8をそれぞれ形成することができる。
尚、図3(c2)に示すようにp型拡散層3及びn型拡散層6を覆うように反射防止膜又は表面保護膜7を形成した場合は、電極ペーストとしてファイヤースルー性を有するガラス粒子を含むものを用いることで、図3(d)に示すようにp型拡散層3及びn型拡散層6の上に、電極4及び電極8をそれぞれ形成することができる。
Next, by selectively applying an electrode paste on the p + -type diffusion layer 3 and the n-type diffusion layer 6 and performing thermal diffusion treatment, as shown in FIG. 3D, the p + -type diffusion layer 3 and n The electrode 4 and the electrode 8 can be formed on the mold diffusion layer 6, respectively.
In the case where an antireflection film or a surface protective film 7 is formed so as to cover the p + type diffusion layer 3 and the n type diffusion layer 6 as shown in FIG. By using the one containing particles, the electrode 4 and the electrode 8 can be formed on the p + -type diffusion layer 3 and the n-type diffusion layer 6 as shown in FIG.

図3に示す製造工程を含む製造方法で製造される太陽電池セルでは、受光面に電極が存在しないため、太陽光を有効に取り込むことができる。   In the solar cell manufactured by the manufacturing method including the manufacturing process shown in FIG. 3, since no electrode exists on the light receiving surface, sunlight can be taken in effectively.

なお、日本出願2012−043445及び2012−049094の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
The entire disclosures of Japanese applications 2012-043445 and 2012-040994 are incorporated herein by reference.
All documents, patent applications, and technical standards mentioned in this specification are to the same extent as if each individual document, patent application, and technical standard were specifically and individually described to be incorporated by reference, Incorporated herein by reference.

以下、本発明の実施例を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限するものではない。なお、特に記述が無い限り、薬品は全て試薬を使用した。また「%」は断りがない限り「質量%」を意味する。   Examples of the present invention will be described more specifically below, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise stated, all chemicals used reagents. “%” Means “% by mass” unless otherwise specified.

<実施例1>
(ガラス粒子の合成)
SiO(和光純薬工業株式会社製)、P(和光純薬工業株式会社製)、CaCO(和光純薬工業株式会社製)を原料として用い、それぞれのモル比がSiO:P:CaO=30:60:10となるように混合し、アルミナ坩堝に入れて、1400℃まで400℃/hで昇温後、1時間保持し、次いで急冷した。これを自動乳鉢混練装置により粉砕して、ドナー元素を含むガラス粒子を得た。
得られたガラス粒子の粉末X線回折(XRD)パターンを、Niフィルターを用いたCu−Kα線を用いて、X線回折装置(株式会社リガク製、RINT−2000)により測定したところ、得られたガラス粒子は非晶質であることが確認された。
<Example 1>
(Synthesis of glass particles)
SiO 2 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), P 2 O 5 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), CaCO 3 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are used as raw materials, and the respective molar ratios are SiO 2 : P 2 O 5: CaO = 30 : 60: 10 were mixed so that, placed in an alumina crucible, after heating at 400 ° C. / h up to 1400 ° C., held for 1 hour and then quenched. This was pulverized by an automatic mortar kneader to obtain glass particles containing a donor element.
When the powder X-ray diffraction (XRD) pattern of the obtained glass particles was measured with an X-ray diffractometer (RINT-2000, manufactured by Rigaku Corporation) using Cu-Kα rays using a Ni filter, it was obtained. The glass particles were confirmed to be amorphous.

(ガラス粒子を含む溶液の調製)
ドナー元素を含むガラス粒子30g、分散媒としてテルピネオール(日本テルペン化学株式会社)を、30質量%ガラス粒子/テルピネオール溶液(テルピネオールとガラス粒子の総量100質量部に対してガラス粒子を30質量%含む溶液)となるように混合し、遊星ボールミル(フリッチュ社製)に1mmのイットリア安定化ジルコニアビーズを用いて粉砕した。得られたものを、ガラス粒子を含む溶液とする。このときのガラス粒子の体積平均粒径をレーザー回折式粒度分布測定装置により測定したところ、0.3μmであった。
(Preparation of solution containing glass particles)
30 g of glass particles containing a donor element, terpineol (Nippon Terpene Chemical Co., Ltd.) as a dispersion medium, 30% by mass glass particle / terpineol solution (solution containing 30% by mass of glass particles with respect to 100 parts by mass of the total amount of terpineol and glass particles) ) And ground in a planetary ball mill (manufactured by Fritsch) using 1 mm yttria-stabilized zirconia beads. The obtained product is a solution containing glass particles. The volume average particle size of the glass particles at this time was measured by a laser diffraction particle size distribution measuring device and found to be 0.3 μm.

(ゲル化剤を含む溶液の調製)
エチルセルロース(日進化成株式会社製エトセルSTD300、エチル化率50%)を3質量%と、ゲル化剤としてゲルオールD(新日本理化株式会社製、下記構造式(2)、1,3:2,4−ビス−O−ベンジリデン−D−グルシトール(ジベンジリデンソルビトール))を0.9質量%含むテルピネオール(日本テルペン化学株式会社)液を160℃で30分かけて溶解した後、25℃に冷却して、3質量%エチルセルロース/0.9質量%ゲルオールD/テルピネオール溶液(テルピネオール、エチルセルロース及びゲルオールDの総量100質量部に対して、エチルセルロースを3質量%、ゲルオールDを0.9質量%含む溶液)を調製した。これを、ゲル化剤を含む溶液とする。
(Preparation of solution containing gelling agent)
3% by mass of ethyl cellulose (Etocel STD300 manufactured by Nihon Kasei Co., Ltd., ethylation rate 50%) and Gelol D (manufactured by Shin Nippon Chemical Co., Ltd., the following structural formula (2), 1, 3: 2, A terpineol (Nihon Terpene Chemical Co., Ltd.) solution containing 0.9% by mass of 4-bis-O-benzylidene-D-glucitol (dibenzylidene sorbitol) was dissolved at 160 ° C. over 30 minutes, and then cooled to 25 ° C. 3 mass% ethyl cellulose / 0.9 mass% gelol D / terpineol solution (solution containing 3 mass% ethyl cellulose and 0.9 mass% gelol D with respect to 100 mass parts of the total amount of terpineol, ethyl cellulose and gelol D) Was prepared. This is a solution containing a gelling agent.

(n型拡散層形成組成物の調製)
ガラス粒子を含む溶液10gとゲル化剤を含む溶液20gとを乳鉢で混合して、n型拡散層形成組成物(以下、単に「ペースト」ともいう)を調製した。
(Preparation of n-type diffusion layer forming composition)
10 g of a solution containing glass particles and 20 g of a solution containing a gelling agent were mixed in a mortar to prepare an n-type diffusion layer forming composition (hereinafter also simply referred to as “paste”).

(熱拡散及びエッチング工程)
スライスしたp型シリコン基板(以下、「p型スライスシリコン基板」ともいう)表面上に、得られたペーストをスクリーン印刷によって塗布した。スクリーン印刷の際のスキージ速度とスクレッパ速度をいずれも300mm/secとした。印刷パターンは45mm×45mmのベタパターンと150μm幅の線状パターンの二種のマスクで印刷した。塗布後、p型シリコン基板上のペーストを150℃のホットプレート上で5分間乾燥させ、続いて、空気を5L/min.で流した900℃のトンネル炉で10分間、熱拡散処理を行った。その後、p型シリコン基板の表面に形成されたガラス層を除去するため、p型シリコン基板を、2.5質量%HF水溶液に6分間浸漬し、次いで、流水洗浄及び超音波洗浄を行った後、乾燥を行って、n型拡散層が形成されたp型シリコン基板を得た。
また、p型スライスシリコン基板の代わりに、p型ミラーウエハを用いたこと以外は、同様にしてp型拡散層が形成されたp型ミラーウエハを得た。なお、表1中には、p型スライスシリコン基板を用いたときの評価結果を示す。
(Thermal diffusion and etching process)
The obtained paste was applied by screen printing on the surface of a sliced p-type silicon substrate (hereinafter also referred to as “p-type slice silicon substrate”). The squeegee speed and scraper speed during screen printing were both 300 mm / sec. The printing pattern was printed with two types of masks: a solid pattern of 45 mm × 45 mm and a linear pattern with a width of 150 μm. After application, the paste on the p-type silicon substrate was dried on a hot plate at 150 ° C. for 5 minutes, and then air was supplied at 5 L / min. Thermal diffusion treatment was performed for 10 minutes in a 900 ° C. tunnel furnace flowed in Thereafter, in order to remove the glass layer formed on the surface of the p-type silicon substrate, the p-type silicon substrate is immersed in a 2.5 mass% HF aqueous solution for 6 minutes, and then washed with running water and ultrasonically. And drying was performed to obtain a p-type silicon substrate on which an n-type diffusion layer was formed.
Further, a p-type mirror wafer having a p-type diffusion layer formed was obtained in the same manner except that a p-type mirror wafer was used instead of the p-type slice silicon substrate. Table 1 shows the evaluation results when using a p-type slice silicon substrate.

[評価]
(n型拡散層形成組成物のチキソ性の評価)
粘弾性測定装置(Anton−Parr(アントンパール)社製、MCR−301)を用い、せん断速度0.01〜10[s−1]の範囲でn型拡散層形成組成物のせん断粘度を25℃にて測定した。結果を表1に示した。また、せん断速度がx[1/sec]のときのせん断粘度ηの対数をlog10(η)と表記し、チキソ性を示すTI値を[log10(η0.01)−log10(η10)]として計算した。
[Evaluation]
(Evaluation of thixotropy of n-type diffusion layer forming composition)
Using a viscoelasticity measuring device (MCR-301, manufactured by Anton-Parr), the shear viscosity of the n-type diffusion layer forming composition is 25 ° C. within a shear rate range of 0.01 to 10 [s −1 ]. Measured with The results are shown in Table 1. In addition, the logarithm of the shear viscosity η x when the shear rate is x [1 / sec] is expressed as log 10x ), and the TI value indicating thixotropy is [log 100.01 ) −log 10.10 )].

(印刷幅の測定)
p型スライスシリコン基板表面にn型拡散層形成組成物を150μm幅の線状パターンで塗布し、150℃で乾燥した後の線状パターン幅を光学顕微鏡(オリンパス株式会社製、MX−51)で観察した。乾燥後の線状パターン幅は170μmであり、マスクの設定幅150μmに対する印刷幅増加率は113%であった。
(Measurement of printing width)
The n-type diffusion layer forming composition is applied to the surface of the p-type slice silicon substrate in a linear pattern having a width of 150 μm, and the linear pattern width after drying at 150 ° C. is measured with an optical microscope (Olympus Corporation, MX-51) Observed. The linear pattern width after drying was 170 μm, and the print width increase rate with respect to the mask setting width of 150 μm was 113%.

(シート抵抗の測定)
n型拡散層が形成されたp型スライスシリコン基板の表面のシート抵抗を、三菱化学株式会社製Loresta−EP MCP−T360型低抵抗率計を用いて四探針法により測定した。n型拡散層形成組成物を塗布した部分のシート抵抗は、40Ω/□であった。
(Sheet resistance measurement)
The sheet resistance of the surface of the p-type slice silicon substrate on which the n-type diffusion layer was formed was measured by a four-probe method using a Loresta-EP MCP-T360 type low resistivity meter manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. The sheet resistance of the portion where the n-type diffusion layer forming composition was applied was 40Ω / □.

<実施例2〜5、比較例1、2>
表1に示す組成となるようにn型拡散層形成組成物を調製し、各n型拡散層形成組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、それぞれ評価を行なった。表1中、組成の欄に記載の数値は、n型拡散層形成組成物の全量に対する質量%を示す。評価結果を表1に示した。なお、使用した成分は以下の通りである。
<Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 and 2>
An n-type diffusion layer forming composition was prepared so as to have the composition shown in Table 1, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that each n-type diffusion layer forming composition was used. In Table 1, the numerical value described in the column of composition indicates mass% with respect to the total amount of the n-type diffusion layer forming composition. The evaluation results are shown in Table 1. In addition, the used component is as follows.

・ゲルオールMD;新日本理化株式会社製、下記構造式(3)、1,3:2,4−ビス−O−(4−メチルベンジリデン)−D−ソルビトール
・ヒュームドシリカ;日本アエロジル株式会社製、AEROSIL200(BET比表面積:200m/g)
Gelol MD; manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., the following structural formula (3), 1,3: 2,4-bis-O- (4-methylbenzylidene) -D-sorbitol fumed silica; manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. AEROSIL 200 (BET specific surface area: 200 m 2 / g)

実施例1〜5に示されるように、ゲル化剤を含有するn型拡散層形成組成物を用いた場合、印刷後に半導体基板上の面方向でパターン線幅の拡大を抑制することができた。また、良好なシート抵抗及びTI値を与えた。一方、ゲル化剤を含まないn型拡散層形成組成物の比較例1及び2では、印刷幅増加率が大きく、パターン線幅の拡大を抑制することはできなかった。   As shown in Examples 1 to 5, when an n-type diffusion layer forming composition containing a gelling agent was used, it was possible to suppress the expansion of the pattern line width in the surface direction on the semiconductor substrate after printing. . Also, good sheet resistance and TI value were given. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 of the n-type diffusion layer forming composition containing no gelling agent, the printing width increase rate was large, and it was not possible to suppress the expansion of the pattern line width.

以上より、ゲル化剤を含むn型拡散層形成組成物を用いることで、印刷幅増加率が100%に近くなり、半導体基板上の面方向でパターン形状の接触面積の拡大を抑制することができる。   As described above, by using the n-type diffusion layer forming composition containing the gelling agent, the printing width increase rate is close to 100%, and the expansion of the contact area of the pattern shape in the surface direction on the semiconductor substrate can be suppressed. it can.

[実施例6]
ガラス粒子(P:50%、SiO:43%、CaO:7%)10%、エチルセルロース5%、α−テルピネオール83.5%、及びウレア化合物溶液BYK−410(ビックケミー・ジャパン株式会社製、中極性基を末端に有する化合物)1.5%を混合してペースト化し、n型拡散層形成組成物6を調製した。
実施例1と同法にて、n型拡散層形成組成物6のせん断粘度を調べたところ、せん断速度0.01/sにおけるせん断粘度が545Pa・s、一方、せん断速度10/sにおけるせん断粘度が27Pa・sを示し、TI値が1.31となり、高いチキソ性が得られた。
[Example 6]
Glass particles (P 2 O 5 : 50%, SiO 2 : 43%, CaO: 7%) 10%, ethyl cellulose 5%, α-terpineol 83.5%, and urea compound solution BYK-410 (BIC Chemie Japan Co., Ltd.) 1.5% of a compound having a medium polar group at the end) was mixed into a paste to prepare an n-type diffusion layer forming composition 6.
When the shear viscosity of the n-type diffusion layer forming composition 6 was examined in the same manner as in Example 1, the shear viscosity at a shear rate of 0.01 / s was 545 Pa · s, whereas the shear viscosity at a shear rate of 10 / s. Was 27 Pa · s, the TI value was 1.31, and high thixotropy was obtained.

また、実施例1と同様にして、但しn型拡散層形成組成物6に代えて、スキージ速度とスクレッパ速度をいずれも300mm/secとしたスクリーン印刷を行い、p型シリコン基板表面に150μm幅の線状パターンで塗布し、50℃で乾燥した後の線状パターン幅をオリンパス株式会社製光学顕微鏡にて測定した。パターンの線幅は180μmであり、マスクの設定幅150μmからの線太りは35μm以内であった。   Further, in the same manner as in Example 1, except that instead of the n-type diffusion layer forming composition 6, screen printing was performed with a squeegee speed and a scraper speed of 300 mm / sec. The linear pattern width after coating with a linear pattern and drying at 50 ° C. was measured with an optical microscope manufactured by Olympus Corporation. The line width of the pattern was 180 μm, and the line thickness from the mask setting width of 150 μm was within 35 μm.

n型拡散層形成組成物6を塗布した部分のシート抵抗は40Ω/□であり、P(リン)が拡散しn型拡散層が形成されていた。n型拡散層形成組成物6を塗布していない裏面のシート抵抗は1000000Ω/□以上で測定不能であり、n型拡散層は形成されていなかった。   The sheet resistance of the portion where the n-type diffusion layer forming composition 6 was applied was 40Ω / □, and P (phosphorus) was diffused to form an n-type diffusion layer. The sheet resistance of the back surface to which the n-type diffusion layer forming composition 6 was not applied was 1000000 Ω / □ or more, which was not measurable, and no n-type diffusion layer was formed.

[実施例7]
ガラス粒子(P:50%、SiO:43%、CaO:7%)10%、エチルセルロース5%、α−テルピネオール80%、及びウレア化合物溶液BYK−410(ビックケミー・ジャパン社製)5%を混合してペースト化し、n型拡散層形成組成物7を調製した。
実施例1と同法にて、n型拡散層形成組成物7のせん断粘度を調べたところ、せん断速度0.01/sにおけるせん断粘度が580Pa・s(25℃)、一方、せん断速度30/sにおけるせん断粘度が1.36Pa・sを示し、TI値が2.63となり、高いチキソ性が得られた。
[Example 7]
Glass particles (P 2 O 5 : 50%, SiO 2 : 43%, CaO: 7%) 10%, ethyl cellulose 5%, α-terpineol 80%, and urea compound solution BYK-410 (manufactured by Big Chemie Japan) 5 % Was made into a paste to prepare an n-type diffusion layer forming composition 7.
When the shear viscosity of the n-type diffusion layer forming composition 7 was examined in the same manner as in Example 1, the shear viscosity at a shear rate of 0.01 / s was 580 Pa · s (25 ° C.), while the shear rate was 30 / The shear viscosity at s was 1.36 Pa · s, the TI value was 2.63, and high thixotropic properties were obtained.

このn型拡散層形成組成物7を用いて、実施例6と同様に、スキージ速度とスクレッパ速度をいずれも300mm/secとしたスクリーン印刷を行い、p型シリコン基板表面に150μm幅の線状パターンで塗布し、50℃で乾燥した後の線状パターン幅をオリンパス株式会社製光学顕微鏡にて測定したところ185μmであり、マスクの設定幅150μmからの線太りは35μm以内であった。   Using this n-type diffusion layer forming composition 7, as in Example 6, screen printing was performed with both the squeegee speed and the scraper speed being 300 mm / sec, and a linear pattern with a width of 150 μm was formed on the surface of the p-type silicon substrate. When the linear pattern width after coating at 50 ° C. and measuring with an optical microscope manufactured by Olympus Corporation was 185 μm, the line thickness from the mask setting width of 150 μm was within 35 μm.

n型拡散層形成組成物7を塗布した部分のシート抵抗は40Ω/□であり、P(リン)が拡散しn型拡散層が形成されていた。n型拡散層形成組成物7を塗布していない裏面のシート抵抗は1000000Ω/□以上で測定不能であり、n型拡散層は形成されていなかった。   The sheet resistance of the portion where the n-type diffusion layer forming composition 7 was applied was 40Ω / □, and P (phosphorus) was diffused to form an n-type diffusion layer. The sheet resistance of the back surface to which the n-type diffusion layer forming composition 7 was not applied was 1000000 Ω / □ or more, which was not measurable, and no n-type diffusion layer was formed.

[実施例8]
ガラス粒子(P:50%、SiO:43%、CaO:7%)10%、エチルセルロース5%、α−テルピネオール80%、及びウレア化合物溶液BYK−411(ビックケミー・ジャパン社製)5%を混合してペースト化し、n型拡散層形成組成物8を調製した。
実施例1と同法にて、n型拡散層形成組成物8のせん断粘度を調べたところ、せん断速度0.01/sにおけるせん断粘度が500Pa・s(25℃)、一方、せん断速度30/sにおけるせん断粘度が10Pa・sを示し、TI値が1.70となり、高いチキソ性が得られた。
[Example 8]
Glass particles (P 2 O 5 : 50%, SiO 2 : 43%, CaO: 7%) 10%, ethyl cellulose 5%, α-terpineol 80%, and urea compound solution BYK-411 (manufactured by Big Chemie Japan) 5 % Was made into a paste to prepare an n-type diffusion layer forming composition 8.
When the shear viscosity of the n-type diffusion layer forming composition 8 was examined in the same manner as in Example 1, the shear viscosity at a shear rate of 0.01 / s was 500 Pa · s (25 ° C.), while the shear rate was 30 / The shear viscosity at s was 10 Pa · s, the TI value was 1.70, and high thixotropy was obtained.

このn型拡散層形成組成物8を用いて、実施例6と同様に、スキージ速度とスクレッパ速度をいずれも300mm/secとしたスクリーン印刷を行い、p型シリコン基板表面に150μm幅の線状パターンで塗布し、50℃で乾燥した後の線状パターン幅をオリンパス株式会社製光学顕微鏡にて測定したところ190μmであり、マスクの設定幅150μmからの線太りは40μm以内であった。   Using this n-type diffusion layer forming composition 8, as in Example 6, screen printing with both the squeegee speed and scraper speed of 300 mm / sec was performed, and a 150 μm wide linear pattern was formed on the surface of the p-type silicon substrate. The linear pattern width after coating at 50 ° C. and measured with an optical microscope manufactured by Olympus Corporation was 190 μm, and the line thickness from the mask setting width of 150 μm was within 40 μm.

n型拡散層形成組成物8を塗布した部分のシート抵抗は40Ω/□であり、P(リン)が拡散しn型拡散層が形成されていた。n型拡散層形成組成物8を塗布していない裏面のシート抵抗は1000000Ω/□以上で測定不能であり、n型拡散層は形成されていなかった。   The sheet resistance of the portion where the n-type diffusion layer forming composition 8 was applied was 40Ω / □, and P (phosphorus) was diffused to form an n-type diffusion layer. The sheet resistance of the back surface to which the n-type diffusion layer forming composition 8 was not applied was 1000000 Ω / □ or more, which was not measurable, and no n-type diffusion layer was formed.

[比較例3]
ガラス粒子(P:50%、SiO:43%、CaO:7%)10%、エチルセルロース6.8%、及びα−テルピネオール83.2%を混合してペースト化し、比較のn型拡散層形成組成物を調製した。
実施例1と同法にて、比較のn型拡散層形成組成物のせん断粘度を調べたところ、せん断速度0.01/sにおけるせん断粘度が176Pa・s(25℃)、一方、せん断速度10/sにおけるせん断粘度が68Pa・sを示し、TI値が0.41となり、充分なチキソ性が得られなかった。
[Comparative Example 3]
Glass particles (P 2 O 5 : 50%, SiO 2 : 43%, CaO: 7%) 10%, ethyl cellulose 6.8%, and α-terpineol 83.2% were mixed to make a paste, and a comparative n-type A diffusion layer forming composition was prepared.
When the shear viscosity of the comparative n-type diffusion layer forming composition was examined in the same manner as in Example 1, the shear viscosity at a shear rate of 0.01 / s was 176 Pa · s (25 ° C.), while the shear rate was 10 The shear viscosity at / s was 68 Pa · s, the TI value was 0.41, and sufficient thixotropy was not obtained.

この比較のn型拡散層形成組成物を用いて、実施例6と同様に、スキージ速度とスクレッパ速度をいずれも300mm/secとしたスクリーン印刷を行い、p型シリコン基板表面に150μm幅の線状パターンで塗布したところ、比較のn型拡散層形成組成物が線状に印刷されず、所々に断線が見られた。   Using this comparative n-type diffusion layer forming composition, as in Example 6, screen printing was performed with both the squeegee speed and scraper speed set to 300 mm / sec, and a 150 μm wide linear pattern was formed on the p-type silicon substrate surface. When it applied by the pattern, the comparative n type diffused layer formation composition was not printed in linear form, but the disconnection was seen in some places.

本発明のドナー元素を含む化合物と、分散媒と、ゲル化剤、エステル結合を有する化合物及びウレア基を有する化合物から選択される少なくとも1種と、を含有するn型拡散層形成組成物は、細線状パターンの線幅が拡大するのを抑えて半導体基板上に付与することが可能であり、更に、半導体基板の所望の特定領域に、特定のサイズでn型拡散層を形成することができる。本発明では、ゲル化剤、エステル結合を有する化合物及びウレア基を有する化合物から選択される少なくとも1種を用いることで、n型拡散層形成組成物に適度なせん断粘度を付与することができ、良好な印刷性を与えることができる。   An n-type diffusion layer forming composition containing a compound containing a donor element of the present invention, a dispersion medium, a gelling agent, at least one selected from a compound having an ester bond and a compound having a urea group, It is possible to suppress the expansion of the line width of the fine line pattern on the semiconductor substrate and to form an n-type diffusion layer with a specific size in a desired specific region of the semiconductor substrate. . In the present invention, by using at least one selected from a gelling agent, a compound having an ester bond, and a compound having a urea group, an appropriate shear viscosity can be imparted to the n-type diffusion layer forming composition, Good printability can be provided.

Claims (13)

ドナー元素を含むガラス粒子と、分散媒と、ゲル化剤、エステル結合を有する化合物及びウレア基を有する化合物から選択される少なくとも1種と、を含有するn型拡散層形成組成物。   An n-type diffusion layer forming composition containing glass particles containing a donor element, a dispersion medium, a gelling agent, a compound having an ester bond, and at least one selected from a compound having a urea group. 前記ゲル化剤を含有し、前記ゲル化剤は下記構造式(1)で表される有機化合物である請求項1に記載のn型拡散層形成組成部物。

〔構造式(1)中、R及びRは、各々独立に、H又はCHを表す。〕
The composition for forming an n-type diffusion layer according to claim 1, comprising the gelling agent, wherein the gelling agent is an organic compound represented by the following structural formula (1).

[In Structural Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent H or CH 3 . ]
前記ゲル化剤を含有し、前記ドナー元素を含むガラス粒子の含有率が1質量%以上、80質量%以下であり、前記ゲル化剤の含有率が0.01質量%以上、5質量%以下である請求項1又は請求項2に記載のn型拡散層形成組成物。   The content of the glass particles containing the gelling agent and containing the donor element is 1% by mass or more and 80% by mass or less, and the content of the gelling agent is 0.01% by mass or more and 5% by mass or less. The n-type diffusion layer forming composition according to claim 1 or 2, wherein 前記エステル結合を有する化合物又は前記ウレア基を有する化合物を含有し、前記エステル結合を有する化合物又は前記ウレア基を有する化合物の分解温度が、400℃以下である請求項1に記載のn型拡散層形成組成物。   2. The n-type diffusion layer according to claim 1, comprising a compound having an ester bond or a compound having a urea group, wherein a decomposition temperature of the compound having an ester bond or the compound having a urea group is 400 ° C. or lower. Forming composition. 前記エステル結合を有する化合物又は前記ウレア基を有する化合物を含有し、前記ドナー元素を含むガラス粒子の含有率が1質量%以上、80質量%以下であり、前記エステル結合を有する化合物又はウレア基を有する化合物の含有率が0.1質量%以上、10質量%以下である請求項1又は請求項4に記載のn型拡散層形成組成物。   The compound having the ester bond or the compound having the urea group, the content of the glass particles containing the donor element is 1% by mass or more and 80% by mass or less, and the compound or urea group having the ester bond is 5. The n-type diffusion layer forming composition according to claim 1, wherein the content of the compound is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less. 前記ウレア基を有する化合物を含有し、前記ウレア基を有する化合物が中極性基を末端に有するウレア化合物である請求項1に記載のn型拡散層形成組成物。   The composition for forming an n-type diffusion layer according to claim 1, which contains a compound having a urea group, and the compound having a urea group is a urea compound having a medium polar group at its terminal. 前記ドナー元素を含むガラス粒子は、P、P及びSbから選択される少なくとも1種のドナー元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOから選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有する請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。The glass particles containing the donor element include at least one donor element-containing material selected from P 2 O 3 , P 2 O 5 and Sb 2 O 3 , SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2. And at least one glass component material selected from O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 and MoO 3 . The n type diffused layer formation composition of any one of Claim 6. 更に、セルロース誘導体、アクリル樹脂、及びアルキド樹脂から選ばれる少なくとも一種の増粘剤を含有する請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。   Furthermore, the n-type diffused layer formation composition of any one of Claims 1-7 containing the at least 1 type of thickener chosen from a cellulose derivative, an acrylic resin, and an alkyd resin. 更に、無機フィラーを含有する請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。   Furthermore, the n type diffused layer formation composition of any one of Claims 1-8 containing an inorganic filler. 前記無機フィラーは、ヒュームドシリカである請求項9に記載のn型拡散層形成組成物。   The n-type diffusion layer forming composition according to claim 9, wherein the inorganic filler is fumed silica. 前記ドナー元素を含むガラス粒子の体積平均粒径が、0.1μm以上、10μm以下である、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物。   The n-type diffused layer formation composition of any one of Claims 1-10 whose volume average particle diameters of the glass particle containing the said donor element are 0.1 micrometer or more and 10 micrometers or less. 半導体基板上に、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物を付与する工程と、n型拡散層形成組成物を付与した半導体基板に熱拡散処理を施す工程と、を有するn型拡散層の製造方法。   A step of applying the n-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 11 on the semiconductor substrate, and applying a thermal diffusion treatment to the semiconductor substrate to which the n-type diffusion layer forming composition has been applied. And a step of applying the n-type diffusion layer. 半導体基板上に、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のn型拡散層形成組成物を付与する工程と、n型拡散層形成組成物を付与した半導体基板に熱拡散処理を施してn型拡散層を形成する工程と、形成されたn型拡散層上に電極を形成する工程と、を有する太陽電池セルの製造方法。   A step of applying the n-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 11 on the semiconductor substrate, and applying a thermal diffusion treatment to the semiconductor substrate to which the n-type diffusion layer forming composition has been applied. The manufacturing method of the photovoltaic cell which has the process of forming and forming an n-type diffused layer and forming an electrode on the formed n-type diffused layer.
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