JP6340069B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池の製造方法に関する。
従来、結晶シリコン太陽電池において、受光面側の拡散層の拡散濃度及び深さは表面再結合速度及び拡散層内の再結合速度を決定する要因であるため、変換効率に大きな影響を及ぼす。拡散層の不純物濃度依存性として、高濃度になると再結合速度が増加するが、一方で電極との接触抵抗及び表面導電率は低下するため内部抵抗損失は低減される。従来の太陽電池の拡散層では、再結合と内部抵抗損失のバランスを考えた設計を行ってきた。
太陽電池の高効率化のため、電極下部を高濃度に、それ以外の受光面部を低濃度にする構造が提案されており、この構造は選択拡散層（セレクティブエミッタ）構造と呼ばれている。しかしながら、太陽電池の作製プロセスの複雑化を招くという問題がある。
例えば、特許文献１のように受光面部拡散層を形成し、次に電極形成部に不純物を含むペーストを印刷し再度熱処理する方法がある。また、特許文献２のように、不純物濃度の異なるドーピングペーストを印刷し、一度の熱処理で選択拡散層を形成する技術が提案されている。またその他にも、電極形成部の濃度に合わせて全面に不純物を拡散し、電極形成部以外の拡散層の最表面をエッチングにより除去する技術、或いは電極形成部以外の拡散層をすべて除去し、次に低濃度に熱拡散を行うなどの技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１の方法では、プロセスは簡便ではあるが、２回目の熱処理でオートドーピングが生じることがある。また特許文献２の方法では、複数回のドーピングペースト塗布工程が必要であり、マスク合わせを必要とするなど、製造工程が複雑であった。このように上記従来の技術によれば、受光面側の拡散層の最適化が難しいという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、拡散層の濃度制御を容易にしつつ、受光面の表面濃度の低濃度化、電極下の不純物濃度の高濃度により高効率化を図ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受光面を構成する第１の面と、第１の面に対向する第２の面とを有する第１導電型の半導体基板を用意する。そして、第１の面に第２導電型の拡散層を形成する第１の拡散工程と、第２導電型の拡散層の形成された半導体基板の第１の面の一部の領域に選択的に、第２導電型の拡散源を含む膜を形成する第２の工程と、拡散源の形成された半導体基板に対し、酸化雰囲気中で熱処理を行い、拡散源からの拡散により第１の面のうち拡散源に当接する領域に選択的に高濃度拡散層を形成するとともに、高濃度拡散層を除く受光面を熱酸化して熱酸化膜を形成する第３の工程と、高濃度拡散層上に第１の電極を形成する工程と、第２の面に第２の電極を形成する工程とを含むことを特徴としている。
本発明にかかる太陽電池によれば、表面を熱酸化することにより、欠陥を多く含む最表面を酸化膜に取り込む一方で、電極形成部は酸化処理時にドーピングペーストから不純物が拡散するため、低抵抗化が可能となる。従って、電極との接触抵抗を充分に低減できるため、高効率化に有効である。酸化時に形成された酸化膜は、透過率が高いため吸収損失はなく、一般的に熱酸化膜は界面準位密度が低いため、パッシベーション効果も期待できる。さらに、水蒸気雰囲気中で酸化処理を行うことで、表面の酸化量を増加させることが可能であり、表面濃度を充分に下げることが可能である。また、受光面の拡散層の最表面の高濃度領域の除去領域は熱酸化により形成した酸化膜の厚さで制御できるため、薬品によりシリコンをエッチングする手法と比較して、面内均一性及び処理ごとの再現性を管理し易い。
以下に、本発明にかかる太陽電池の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各層あるいは各部材の縮尺が現実と異なる場合があり、各図面間においても同様である。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。
本発明の実施の形態の太陽電池の製造方法にかかる、選択拡散層形成工程を説明する。実施の形態として、拡散時に形成される酸化膜を除去する工程を含む場合と、熱酸化時に形成された酸化膜を除去する工程を含む場合が想定されるため、以下に実施の形態１〜４として４種類のプロセスを説明する。
いずれのプロセスにおいても、集電電極形成領域に高濃度層を形成するための追加拡散時に、酸化膜を形成しながら拡散を行うことで、集電電極形成領域以外では、拡散層からの拡散により、酸化膜に不純物を取り込むことで、最表面の不純物濃度が表面部よりも低くなるようにしている。実施の形態１，３および４では、拡散時に形成された不純物を含む酸化膜を除去している。このように拡散時に形成された不純物を含む酸化膜を除去しておくことで、その後の酸化処理により、最表面の高濃度領域を酸化膜中に取り込みやすくできる。しかし、拡散条件、酸化条件を調整することで不純物を含む酸化膜を残しても、表面濃度の低濃度化も考えられる。除去工程を減らすことができれば、プロセスの低減が可能である。
また、熱酸化により形成された酸化膜はパッシベーションの観点から残すことが好ましいが、条件によっては膜厚が必要以上に厚くなる場合があり、光学的に問題になる場合は除去するべきである。以下、各工程について説明する。
実施の形態１.
まず、実施の形態１の方法では、全面に対して拡散層を形成する全面拡散時に形成された酸化膜を除去し、選択拡散に際して形成された熱酸化時の膜は残す場合について説明する。図１は、実施の形態１の太陽電池を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、受光面の拡散層の濃度プロファイルを示す説明図である。図２はその製造工程を説明するフローチャートを示す図、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１の太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。
まず、実施の形態１の方法では、全面に対して拡散層を形成する全面拡散時に形成された酸化膜を除去し、選択拡散に際して形成された熱酸化時の膜は残す場合について説明する。図１は、実施の形態１の太陽電池を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、受光面の拡散層の濃度プロファイルを示す説明図である。図２はその製造工程を説明するフローチャートを示す図、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１の太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。
本実施の形態では、受光面の拡散層２の形成された基板１の第１の面１Ａの一部に、高濃度拡散層５を形成するに際し、拡散源を形成した状態で熱酸化することで、受光面の拡散層２の最表面の不純物を熱酸化膜６中に取り込む。これにより図１（ｃ）に受光面の拡散層の濃度プロファイルを示すように、受光面の拡散層２の最表面２Ｔの不純物濃度を内側よりも低くなるようにしている。拡散層２の最内面２Ｂの不純物濃度は最表面２Ｔよりも高い。８は受光面側に形成される第１の集電電極である。８Ｇはグリッド電極である。本実施の形態では、ドーピングペースト４から熱拡散を行い高濃度拡散層５を形成するための熱酸化で形成された熱酸化膜６を除去しないため、第１の集電電極８のまわりの高濃度拡散層５上には、ドーピングペースト４の残渣が残留し、高濃度拡散層５以外の領域の低濃度の拡散層２上には、熱酸化膜６が残留しており、パッシベーション効果が高い構造となっている。
基板１としてはｎ型単結晶シリコン基板を用いる。ｎ型結晶シリコン基板には、ｎ型単結晶シリコン基板が好ましい。ｎ型の単結晶は欠陥が少なく太陽電池の高い出力特性が期待できるためである。ただし、基板に多結晶シリコン基板を用いても良いし、また、ｐ型基板でも良い。ｎ型単結晶シリコン基板は、シリコンインゴットをスライスすることで得られる。これにより生じたスライスダメージを、例えば、フッ化水素水溶液（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ3）との混酸またはＮａＯＨなどのアルカリ水溶液でエッチングして除去する。このようにして、基板１表面のダメージ層を除去し（ステップＳ１０１）、図３（ａ）に示すように、受光面としての第１の面１Ａと、この第１の面に対向する第２の面１Ｂとを有する基板１を得る。
次に、図３（ｂ）に示すように、基板１の第１および第２の面１Ａ，１Ｂに反射率低減を目的としたテクスチャー１Ｔを形成する（ステップＳ１０２）。ウェットエッチング（アルカリを用いた異方性エッチング）により、基板１の受光面である第１の面１Ａ側の表面上に底辺長１００ｎｍ〜３０μｍサイズのマイクロピラミッドがランダムに形成されたランダムピラミッド形状を得る。エッチング液は、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）などのアルカリ液を用い、これにＩＰＡなどのアルコール系添加剤、界面活性剤もしくはオルソケイ酸ナトリウムなどのケイ酸塩化合物を添加している。エッチング温度は３０℃〜１２０℃が好ましく、エッチング時間は、２ｍｉｎ〜６０ｍｉｎが好ましい。
次に、図３（ｃ）に示すように、基板１の第１および第２の面１Ａ，１Ｂに不純物拡散を行い、受光面の拡散層２を形成する（ステップＳ１０３）。この時、表面に酸化膜３（ドーピングガラス）が形成されている。基板１がｐ型の場合はリンなどのドナーを、ｎ型の場合はボロンなどのアクセプタを不純物として用いる。拡散後のシート抵抗値としては、３０Ω/ｓｑ〜８０Ω/ｓｑである。
次に、図４（ａ）に示すように、拡散工程で形成された酸化膜３を除去する（ステップＳ１０４）。
そして、図４（ｂ）に示すように、スクリーン印刷によりドーピングペースト（ＤＰ）４を集電電極形成領域に印刷する（ステップＳ１０５）。これは、次工程の熱処理時に電極接合部のみ不純物濃度を高くするための拡散源である。ｐ型の基板を用いた場合はドナーを、ｎ型の基板を用いた場合はアクセプタを含むペーストを用いる。
そして、図４（ｃ）に示すように、酸化雰囲気中で７５０〜１０００℃の熱処理を行う（熱酸化：ステップＳ１０６）。酸化処理はドライ、ウェットどちらでもかまわない。このとき、ドーピングペースト４下部は基板１内に不純物が拡散し処理前より高濃度になり、それ以外の領域はシリコン最表面が酸化するため、高濃度拡散層５を除く受光面の拡散層２の最表面の不純物が熱酸化膜６に取り込まれ低濃度になる。
ここで形成された熱酸化膜６はそのまま使用してもかまわない。特に、ｎ型の基板を用いてボロンを拡散した場合は、熱酸化膜６をパッシベーション膜として用いることが好ましい。
ここまでで、受光面の拡散層２は電極形成部すなわち高濃度拡散層５とこの高濃度拡散層５のまわりの受光面部がそれぞれ適した不純物濃度となるように形成できる。溶液などを用いてエッチバックする手法と比較して、熱酸化によりエッチングする表面層が決定されるため、面内分布が均一であり、処理ごとの均一性も高くなり、安定して製造可能である。また、本プロセスを用いることで拡散工程及び、熱酸化工程の処理温度、処理時間、ガス流量を調整することで、電極形成部すなわち高濃度拡散層５と受光面の拡散層２の不純物濃度を広範囲に設定可能である。
次に図５（ａ）に示すように、裏面の拡散層２を除去し、ｐｎ分離を実施する（裏面エッチング：ステップＳ１０７）。ｐｎ分離はその他の方法でも構わない。
次に図５（ｂ）に示すように、反射防止膜７を形成する（ステップＳ１０８）。反射防止膜７としては、ＳｉＮ、ＴｉＯ2、ＳｉＯなどが一般的であり、成膜方法としてはＣＶＤ、スパッタ、蒸着法などがある。
次に、図５（ｃ）に示すように電極を印刷する（ステップＳ１０９）。一般的にはスクリーン印刷を用いた方法で受光面にはＡｇからなる第１の集電電極８を、裏面にはタブ付け用のＡｇからなる第２の集電電極１０とそれ以外の部分にＡｌ電極９を形成する。そして、焼成を行う（ステップＳ１１０）ことでコンタクトをとり、同時にＢＳＦ層１１の形成を行い図１に示した太陽電池セルが完成する。
実施の形態１では、拡散時に形成された酸化膜３を除去することにより、熱酸化時に表面濃度を大きく低下できるという効果がある。また、熱酸化時の膜を残すようにすれば、高いパッシベーション効果を得ることができる。
本実施の形態では、ドーピングペースト４から熱拡散を行い高濃度拡散層５を形成するための熱酸化で形成された熱酸化膜６を除去しないため、熱酸化膜６とともにドーピングペースト４の残渣がセル化後も存在する。熱酸化膜６を除去するためのエッチング工程を実施しないために、表面が露呈し汚染することもなく確実に安定な状態で維持される。
実施の形態２．
前記実施の形態１では、拡散工程（ステップＳ１０３）で形成された酸化膜３を除去した後、ドーピングペースト４を形成したが、本実施の形態では、酸化膜３を除去することなくそのまま残した工程である。拡散時に形成された酸化膜３を残すことにより、高いパッシベーション効果を得ようとするものである。図６は、実施の形態２の太陽電池を示す図、図７はその製造工程を説明するフローチャートを示す図、図８（ａ）〜（ｃ）、図９（ａ）および（ｂ）は、工程断面図である。本実施の形態の太陽電池は、図６に示すように、図１に示した実施の形態１の太陽電池に比べ、酸化膜３が受光面側に残留している点が異なるのみであり、他は前記実施の形態１の太陽電池と同様である。従ってここでは説明を省略する、同一部位には同一符号を付した。本実施の形態でも、実施の形態１と同様、ドーピングペースト４から熱拡散を行い高濃度拡散層５を形成するための熱酸化で形成された熱酸化膜６を除去しないため、第１の集電電極８のまわりの高濃度拡散層５上には、ドーピングペースト４の残渣が残留し、高濃度拡散層５以外の領域の低濃度の拡散層２上には、熱酸化膜６が残留しており、パッシベーション効果が高い構造となっている。
前記実施の形態１では、拡散工程（ステップＳ１０３）で形成された酸化膜３を除去した後、ドーピングペースト４を形成したが、本実施の形態では、酸化膜３を除去することなくそのまま残した工程である。拡散時に形成された酸化膜３を残すことにより、高いパッシベーション効果を得ようとするものである。図６は、実施の形態２の太陽電池を示す図、図７はその製造工程を説明するフローチャートを示す図、図８（ａ）〜（ｃ）、図９（ａ）および（ｂ）は、工程断面図である。本実施の形態の太陽電池は、図６に示すように、図１に示した実施の形態１の太陽電池に比べ、酸化膜３が受光面側に残留している点が異なるのみであり、他は前記実施の形態１の太陽電池と同様である。従ってここでは説明を省略する、同一部位には同一符号を付した。本実施の形態でも、実施の形態１と同様、ドーピングペースト４から熱拡散を行い高濃度拡散層５を形成するための熱酸化で形成された熱酸化膜６を除去しないため、第１の集電電極８のまわりの高濃度拡散層５上には、ドーピングペースト４の残渣が残留し、高濃度拡散層５以外の領域の低濃度の拡散層２上には、熱酸化膜６が残留しており、パッシベーション効果が高い構造となっている。
次に、実施の形態２の太陽電池の製造工程について説明する。ダメージ層除去（ステップＳ２０１）、テクスチャー形成（ステップＳ２０２）、拡散（ステップＳ２０３）工程については、実施の形態１の図３（ａ）から（ｃ）に示した、ダメージ層除去（ステップＳ１０１）、テクスチャー形成（ステップＳ１０２）、拡散（ステップＳ１０３）工程とまったく同様である。ここでは図示を省略する。
実施の形態１では拡散ステップＳ１０３後に、酸化膜３を除去する酸化膜除去ステップＳ１０４を実施したが、本実施の形態では、酸化膜３を除去する酸化膜除去ステップなしに、酸化膜３を残したまま、ドーピングペースト４を印刷する工程に進む（ステップＳ２０５）。
つまり、図３（ｃ）に示したのと同様に、基板１の第１および第２の面１Ａ，１Ｂに不純物拡散を行い、受光面の拡散層２を形成する（ステップＳ２０３）。この時、表面に酸化膜３（ドーピングガラス）が形成されているが、本実施の形態ではそのまま残す。
次に、図８（ａ）に示すように、拡散工程で形成された酸化膜３を除去することなく、この上層に、スクリーン印刷によりドーピングペースト（ＤＰ）４を集電電極形成領域に印刷する（ステップＳ２０５）。これは、次工程の熱処理時に電極接合部のみ不純物濃度を高くするための拡散源である。あとは前記実施の形態１と同様である。
そして、図８（ｂ）に示すように、酸化雰囲気中で７５０〜１０００℃の熱処理を行う（熱酸化：ステップＳ２０６）。ここでも、酸化処理は、ドライ、ウェットどちらでもかまわない。このとき、ドーピングペースト４下部は基板１内に不純物が拡散し処理前より高濃度になり、それ以外の領域はシリコン最表面が少し酸化するため、受光面の拡散層２の最表面の不純物が酸化膜３に取り込まれ低濃度になる。この酸化膜３は若干厚くなる。
ここで形成された熱酸化膜６はそのまま使用してもかまわない。特に、ｎ型の基板１を用いてボロンを拡散した場合は、酸化膜をパッシベーション膜として用いることが好ましい。
次に図８（ｃ）に示すように、裏面の拡散層２を除去し、ｐｎ分離を実施する（裏面エッチング：ステップＳ２０７）。ｐｎ分離はその他の方法でも構わない。
次に図９（ａ）に示すように、反射防止膜７を形成する（ステップＳ２０８）。反射防止膜７としては、ＳｉＮ、ＴｉＯ2、ＳｉＯなどが一般的であり、成膜方法としてはＣＶＤ、スパッタ、蒸着法などがある。
次に、図９（ｂ）に示すように電極を印刷する（ステップＳ２０９）。一般的にはスクリーン印刷を用いた方法で受光面側の第１の集電電極８にはＡｇを、裏面側の第２の集電電極１０にはタブ付け用のＡｇ電極とそれ以外の部分にＡｌ電極９を形成する。そして、焼成を行う（ステップＳ２１０）ことでコンタクトをとり、同時にＢＳＦ層１１の形成を行い図６に示した太陽電池セルが完成する。
実施の形態２では、拡散時に形成された酸化膜３を除去することなく残しているため、酸化膜３と熱酸化膜６とが、第１の集電電極８のまわりに残留していることになり、高いパッシベーション効果を得ることができる。つまり、これら酸化膜３と熱酸化膜６はパッシベーション膜としての作用を奏功する。
以上のように、本実施の形態においては、拡散時に形成された酸化膜３に加え、ドーピングペースト４から熱拡散を行い高濃度拡散層５を形成するための熱酸化で形成された熱酸化膜６を除去しないため、熱酸化膜６とともにドーピングペースト４の残渣がセル化後も存在する。熱酸化膜６を除去するためのエッチング工程を実施しないために、表面が露呈し汚染することもなく確実に安定な状態で維持される。
実施の形態３．
前記実施の形態１では、熱酸化工程（ステップＳ１０６）で形成された熱酸化膜６については、除去することなく、そのまま残して裏面エッチング（Ｓ１０７）および反射防止膜形成ステップ（Ｓ１０８）を実行したが、本実施の形態では、拡散時に形成された酸化膜３は除去し、熱酸化時の膜すなわち熱酸化膜６についても除去するようにして、残さない場合について説明する。図１０は、実施の形態３の太陽電池を示す図、図１１はその製造工程を説明するフローチャートを示す図、図１２（ａ）〜（ｃ）、図１３（ａ）〜（ｄ）は、工程断面図である。本実施の形態の太陽電池は、図１に示した実施の形態１の太陽電池に比べ、熱酸化膜６が受光面側に残留していない点が異なるのみであり、他は前記実施の形態１の太陽電池と同様である。従ってここでは説明を省略する、同一部位には同一符号を付した。
前記実施の形態１では、熱酸化工程（ステップＳ１０６）で形成された熱酸化膜６については、除去することなく、そのまま残して裏面エッチング（Ｓ１０７）および反射防止膜形成ステップ（Ｓ１０８）を実行したが、本実施の形態では、拡散時に形成された酸化膜３は除去し、熱酸化時の膜すなわち熱酸化膜６についても除去するようにして、残さない場合について説明する。図１０は、実施の形態３の太陽電池を示す図、図１１はその製造工程を説明するフローチャートを示す図、図１２（ａ）〜（ｃ）、図１３（ａ）〜（ｄ）は、工程断面図である。本実施の形態の太陽電池は、図１に示した実施の形態１の太陽電池に比べ、熱酸化膜６が受光面側に残留していない点が異なるのみであり、他は前記実施の形態１の太陽電池と同様である。従ってここでは説明を省略する、同一部位には同一符号を付した。
次に、実施の形態３の太陽電池の製造工程について説明する。ダメージ層除去（ステップＳ３０１）、テクスチャー形成（ステップＳ３０２）、拡散（ステップＳ３０３）工程、酸化膜除去（ステップＳ３０４）、ドーピングペースト印刷（ステップＳ３０５）、熱酸化（ステップＳ３０６）については、実施の形態１のダメージ層除去（ステップＳ１０１）、テクスチャー形成（ステップＳ１０２）、拡散（ステップＳ１０３）工程、酸化膜除去（ステップＳ１０４）、ドーピングペースト形成（ステップＳ１０５）、熱酸化（ステップＳ１０６）とまったく同様である。
図３（ａ）〜（ｃ）に示したように、ダメージ層除去（ステップＳ３０１）、テクスチャー形成（ステップＳ３０２）、拡散（ステップＳ３０３）を行った後、図１２（ａ）に示すように、酸化膜除去（ステップＳ３０４）、図１２（ｂ）に示すように、ドーピングペースト印刷（ステップＳ３０５）、図１２（ｃ）に示すように、熱酸化（ステップＳ３０６）を行う。そして熱酸化（ステップＳ３０６）後、次に、図１３（ａ）に示すように、熱酸化膜６を除去する（ステップＳ３０６Ｓ）。熱酸化膜６は、厚すぎる場合は、光学的に問題になる場合があるが、除去することで、光学特性は向上する。パッシベーション性を高める場合は、追加の成膜を実施しても良い。
次に図１３（ｂ）に示すように、裏面の拡散層２を除去し、ｐｎ分離を実施する（裏面エッチング：ステップＳ３０７）。ｐｎ分離はその他の方法でも構わない。
次に図１３（ｃ）に示すように、反射防止膜７を形成する（ステップＳ３０８）。反射防止膜７としては、ＳｉＮ、ＴｉＯ2、ＳｉＯなどが一般的であり、成膜方法としてはＣＶＤ、スパッタ、蒸着法などがある。
次に、図１３（ｄ）に示すように電極を印刷する（ステップＳ３０９）。一般的にはスクリーン印刷を用いた方法で受光面にはＡｇからなる第１の集電電極８を、裏面にはタブ付け用のＡｇからなる第２の集電電極１０とそれ以外の部分にＡｌ電極９を形成する。そして、焼成を行う（ステップＳ３１０）ことでコンタクトをとり、同時にＢＳＦ層１１の形成を行い図１０に示した太陽電池セルが完成する。
本実施の形態では、拡散時に形成された酸化膜３を除去することにより、熱酸化時に表面濃度を大きく低下できるという効果がある。また、熱酸化膜６が厚い場合、光学的損失が大きい場合があるのに対し、熱酸化膜６をも除去することにより、光学的な損失を低減することができる。
実施の形態４．
前記実施の形態２では、拡散時に形成された酸化膜３も、熱酸化時の膜すなわち熱酸化膜６も除去せず、残したが、本実施の形態では、拡散時に形成された酸化膜３は除去することなく残すが、熱酸化膜６は除去するようにした場合について説明する。図１４は、実施の形態４の太陽電池を示す図、図１５はその製造工程を説明するフローチャートを示す図、図１６（ａ）〜（ｃ）および図１７（ａ）〜（ｃ）は、工程断面図である。本実施の形態の太陽電池は、図６に示した実施の形態２の太陽電池に比べ、熱酸化膜６が受光面側に残留していない点が異なるのみであり、他は前記実施の形態２の太陽電池と同様である。従ってここでは説明を省略する、同一部位には同一符号を付した。
前記実施の形態２では、拡散時に形成された酸化膜３も、熱酸化時の膜すなわち熱酸化膜６も除去せず、残したが、本実施の形態では、拡散時に形成された酸化膜３は除去することなく残すが、熱酸化膜６は除去するようにした場合について説明する。図１４は、実施の形態４の太陽電池を示す図、図１５はその製造工程を説明するフローチャートを示す図、図１６（ａ）〜（ｃ）および図１７（ａ）〜（ｃ）は、工程断面図である。本実施の形態の太陽電池は、図６に示した実施の形態２の太陽電池に比べ、熱酸化膜６が受光面側に残留していない点が異なるのみであり、他は前記実施の形態２の太陽電池と同様である。従ってここでは説明を省略する、同一部位には同一符号を付した。
次に、実施の形態４の太陽電池の製造工程について説明する。ダメージ層除去（ステップＳ４０１）、テクスチャー形成（ステップＳ４０２）、拡散（ステップＳ４０３）工程、ドーピングペースト印刷（ステップＳ４０５）、熱酸化（ステップＳ４０６）については、実施の形態２のダメージ層除去（ステップＳ２０１）、テクスチャー形成（ステップＳ２０２）、拡散（ステップＳ２０３）工程、ドーピングペースト印刷（ステップＳ２０５）、熱酸化（ステップＳ２０６）とまったく同様である。
図１６（ａ）に示すようにドーピングペースト印刷（ステップＳ４０５）を行った後、図１６（ｂ）に示すように、酸化雰囲気中で７５０〜１０００℃の熱処理を行う（熱酸化ステップＳ４０６）。酸化処理はドライ、ウェットどちらでもかまわない。図１６（ｂ）に示したようにドーピングペースト４下部は基板１内に不純物が拡散し処理前より高濃度になり、それ以外の領域は基板１の最表面が酸化するため、高濃度不純物領域が酸化膜３および熱酸化膜６に取り込まれ低濃度になる。
熱酸化（ステップＳ４０６）後、次に、図１６（ｃ）に示すように、熱酸化膜６を除去する（ステップＳ４０６Ｓ）。熱酸化膜６は、厚すぎる場合は、光学的に問題になる場合があるが、除去することで、光学特性は向上する。パッシベーション性を高める場合は、追加の成膜を実施しても良い。
次に図１７（ａ）に示すように、裏面の拡散層２を除去し、ｐｎ分離を実施する（裏面エッチング：ステップＳ４０７）。ｐｎ分離はその他の方法でも構わない。
次に図１７（ｂ）に示すように、反射防止膜７を形成する（ステップＳ４０８）。反射防止膜７としては、ＳｉＮ、ＴｉＯ2、ＳｉＯなどが一般的であり、成膜方法としてはＣＶＤ、スパッタ、蒸着法などがある。
次に、図１７（ｃ）に示すように電極を印刷する（ステップＳ４０９）。一般的にはスクリーン印刷を用いた方法で受光面にはＡｇからなる第１の集電電極８を、裏面にはタブ付け用のＡｇからなる第２の集電電極１０とそれ以外の部分にＡｌ電極９を形成する。そして、焼成を行う（ステップＳ４１０）ことでコンタクトをとり、同時にＢＳＦ層１１の形成を行い図１４に示した太陽電池セルが完成する。
実施の形態４では、拡散時に形成された酸化膜３を除去しないことにより、プロセスを省略できる。また、熱酸化膜６はパッシベーション膜としての作用を奏功する。さらにまた、熱酸化膜６が厚い場合、熱酸化膜６を除去することにより、光学的な損失を低減できる。
また、実施の形態１から４に共通して、拡散後、ドーピングペーストを印刷してから熱酸化することで、シリコン表面の受光面領域の不純物濃度を低くすると共に、シリコン表面の電極下領域の不純物濃度を高くすることが可能となるという効果がある。
以上のように、実施の形態１〜４の方法を用いることで、工数を大幅に増やすことなくセレクティブエミッタ構造を形成可能であり、太陽電池の高効率化が可能である。また、従来の製造工程に組み込むことが可能であり、量産時における太陽電池の特性の均一化にも寄与する。
本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ 基板、２ 拡散層、３ 酸化膜、４ ドーピングペースト、５ 高濃度拡散層、６ 熱酸化膜、７ 反射防止膜、８ 第１の集電電極、９ Ａｌ電極、１０ 第２の集電電極、１１ ＢＳＦ層。
Claims (5)
- 受光面を構成する第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有する第１導電型の半導体基板を用意する工程と、
前記第１の面に第２導電型の拡散層を形成する第１の拡散工程と、
前記第２導電型の拡散層の形成された前記半導体基板の前記第１の面の一部の領域に選択的に、第２導電型の拡散源を含む膜を形成する第２の工程と、
前記拡散源の形成された前記半導体基板に対し、酸化雰囲気中で熱処理を行い、前記拡散源からの拡散により前記第１の面のうち前記拡散源に当接する領域に選択的に高濃度拡散層を形成するとともに、前記高濃度拡散層を除く受光面を熱酸化して熱酸化膜を形成する第３の工程と、
前記高濃度拡散層上に第１の電極を形成する工程と、
前記第２の面に第２の電極を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法。 - 前記第３の工程は、水蒸気雰囲気中で熱処理を行う工程を含む請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第１の拡散工程後、前記第２の工程に先立ち、
前記第１の拡散工程で生成された酸化膜を除去する工程を含む請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第１の電極を形成する工程に先立ち、前記第３の工程で生成された前記熱酸化膜を除去する工程を含む請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第２導電型の不純物がボロンであり、前記第３の工程で生成された熱酸化膜を除去することなく残し、パッシベーション膜とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
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