JP6426961B2 - Method of manufacturing solar cell and method of manufacturing solar cell module - Google Patents

Method of manufacturing solar cell and method of manufacturing solar cell module Download PDF

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Description

本発明は、太陽電池の製造方法及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a manufacturing method and a solar cell module of solar cells.

エネルギー問題や地球環境問題が深刻化する中、化石燃料に代わる代替エネルギーとして太陽電池が注目されている。結晶シリコン基板を備える結晶シリコン系太陽電池は、光電変換効率が高く、太陽光発電システムとして実用化されている。中でも、単結晶シリコン基板の表面に、単結晶シリコンとは異なるバンドギャップを有する導電型非晶質シリコン系層を有する結晶シリコン系太陽電池は、ヘテロ接合太陽電池と呼ばれている。   As energy problems and global environmental problems become serious, solar cells are attracting attention as alternative energy to fossil fuels. A crystalline silicon solar cell provided with a crystalline silicon substrate has high photoelectric conversion efficiency, and is put to practical use as a solar power generation system. Among them, a crystalline silicon solar cell having a conductive amorphous silicon-based layer having a band gap different from that of single crystal silicon on the surface of a single crystal silicon substrate is called a heterojunction solar cell.

ヘテロ接合太陽電池の中でも、導電型非晶質シリコン系層と単結晶シリコン基板との間に真性の非晶質シリコン系層を有するものは、光電変換効率の最も高い結晶シリコン系太陽電池の形態の1つとして知られている。単結晶シリコン基板と導電型非晶質シリコン系層との間に真性の非晶質シリコン系層が製膜されることで、導電型非晶質シリコン系層の製膜による欠陥準位の生成が低減され、かつ基板表面に存在する欠陥(主にシリコンの未結合手)が水素で終端化処理(パッシベーション)される。また、真性の非晶質シリコン系層の存在によって、導電型非晶質シリコン系層製膜時の、結晶シリコン基板表面へのキャリア導入不純物の拡散を防止することもできる。   Among hetero-junction solar cells, those having an intrinsic amorphous silicon-based layer between a conductive amorphous silicon-based layer and a single crystal silicon substrate have the form of the crystalline silicon-based solar cell with the highest photoelectric conversion efficiency. It is known as one of the By forming an intrinsic amorphous silicon-based layer between a single crystal silicon substrate and a conductive amorphous silicon-based layer, generation of defect levels by deposition of the conductive amorphous silicon-based layer And the defects (mainly silicon dangling bonds) present on the substrate surface are hydrogen terminated (passivated). In addition, due to the presence of the intrinsic amorphous silicon-based layer, the diffusion of carrier introduced impurities to the surface of the crystalline silicon substrate can be prevented at the time of forming the conductive amorphous silicon-based layer.

ヘテロ接合太陽電池等の結晶シリコン系太陽電池においては、光電変換効率を向上させるために、結晶シリコン基板の表面に、テクスチャと呼ばれる四角錘状(ピラミッド状)の凹凸構造が形成されることが多い。基板の表面にテクスチャが形成されていると、結晶シリコン基板に入射する光が散乱されるため、結晶シリコン基板内での光路長を大きくすることができる。   In crystalline silicon solar cells such as heterojunction solar cells, in order to improve the photoelectric conversion efficiency, a quadrangular pyramid (pyramid) uneven structure called texture is often formed on the surface of a crystalline silicon substrate . When the texture is formed on the surface of the substrate, the light incident on the crystalline silicon substrate is scattered, so that the optical path length in the crystalline silicon substrate can be increased.

このようなテクスチャは、例えば異方性エッチング技術を用いることにより、結晶シリコン基板の表面に容易に形成することができる。異方性エッチング技術は、エッチング液(例えば、水酸化カリウム水溶液)を選択することにより、シリコン結晶の(100)面と(111)面とで異なるエッチング速度が実現されるという特性を用いたものである。   Such a texture can be easily formed on the surface of a crystalline silicon substrate, for example by using an anisotropic etching technique. Anisotropic etching technology uses the characteristic that different etching rates are realized in the (100) plane and the (111) plane of silicon crystal by selecting an etching solution (eg, potassium hydroxide aqueous solution) It is.

結晶シリコン基板の表面にテクスチャを形成する方法としては、種々の方法が提案されている。例えば、特許文献1には、半導体インゴットをスライスして切り出された半導体基板をエッチングして基板表面のダメージ層を除去し、酸化性水溶液とアルカリ性水溶液との混合液に基板を浸漬して基板表面に化学酸化膜を形成した後、アルカリ性水溶液に基板を浸漬して異方性エッチングを行う方法が開示されている。   Various methods have been proposed as methods for forming texture on the surface of a crystalline silicon substrate. For example, in Patent Document 1, a semiconductor substrate cut out by slicing a semiconductor ingot is etched to remove a damaged layer on the surface of the substrate, and the substrate is immersed in a mixed solution of an oxidizing aqueous solution and an alkaline aqueous solution. Discloses a method of performing anisotropic etching by immersing the substrate in an alkaline aqueous solution after forming a chemical oxide film.

また、特許文献2には、結晶系半導体からなる基板の表面にブロッキング層を形成した後、エッチング処理を施すことにより基板の表面に凹凸構造を形成する方法が開示されている。特許文献2には、ブロッキング層を形成する方法の一例として、オゾン水中での酸化処理により酸化膜を形成する方法が記載されている。   In addition, Patent Document 2 discloses a method of forming a blocking layer on the surface of a substrate made of a crystalline semiconductor and then performing an etching process to form an uneven structure on the surface of the substrate. Patent Document 2 describes a method of forming an oxide film by oxidation treatment in ozone water as an example of a method of forming a blocking layer.

特開2006−344765号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-344765 特開2001−7369号公報JP 2001-7369 A

上述のとおり、ヘテロ接合太陽電池は、基板表面に真性の非晶質シリコン系層や導電型非晶質シリコン系層が製膜されており、シリコン系層の製膜状態は光電変換効率に影響を及ぼす。特に、基板表面に真性の非晶質シリコン系層が製膜されるヘテロ接合太陽電池では、パッシベーション効果等によって基板表面に存在する欠陥を減らすことができる。このように、ヘテロ接合太陽電池においては、基板表面とシリコン系層との界面の特性が重要であり、他の結晶シリコン系太陽電池に比べて、基板表面の状態(基板表面の清浄性、基板表面に形成されるテクスチャの均一性等)が光電変換効率に大きな影響を及ぼす。   As described above, in the heterojunction solar cell, the intrinsic amorphous silicon-based layer and the conductive amorphous silicon-based layer are formed on the substrate surface, and the film formation state of the silicon-based layer affects the photoelectric conversion efficiency Exerts In particular, in a heterojunction solar cell in which an intrinsic amorphous silicon-based layer is formed on the surface of a substrate, defects existing on the surface of the substrate can be reduced by a passivation effect or the like. As described above, in the heterojunction solar cell, the characteristics of the interface between the substrate surface and the silicon-based layer are important, and the state of the substrate surface (the cleanliness of the substrate surface, the substrate, as compared to other crystalline silicon solar cells). The uniformity of the texture formed on the surface, etc.) greatly affects the photoelectric conversion efficiency.

特許文献1によると、異方性エッチングの前に、基板表面に均一な化学酸化膜を形成しておくことで、均一な異方性エッチングができるとされている。また、特許文献2によると、基板の表面にブロッキング層を形成することで、エッチングの深さが基板全面で略等しくなり、基板表面に形成される凹凸構造の均一性を向上できるとされている。そこで、特許文献1又は2に記載の方法によりテクスチャが形成された結晶シリコン基板を用いてヘテロ接合太陽電池を作製したところ、それほど光電変換効率が向上しないことが判明した。したがって、結晶シリコン基板の表面を清浄化する方法、及び、基板表面にテクスチャを均一に形成する方法には、更なる改善の余地があると言える。   According to Patent Document 1, it is supposed that uniform anisotropic etching can be performed by forming a uniform chemical oxide film on the substrate surface before anisotropic etching. Further, according to Patent Document 2, by forming a blocking layer on the surface of the substrate, the etching depth becomes substantially equal over the entire surface of the substrate, and it is said that the uniformity of the concavo-convex structure formed on the substrate surface can be improved. . Then, when the heterojunction solar cell was produced using the crystalline silicon substrate in which the texture was formed by the method of patent document 1 or 2, it turned out that a photoelectric conversion efficiency does not improve so much. Therefore, it can be said that there is room for further improvement in the method of cleaning the surface of the crystalline silicon substrate and the method of uniformly forming the texture on the substrate surface.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、清浄性の高い表面にテクスチャを均一に形成することにより、高い光電変換効率を有するヘテロ接合太陽電池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, by uniformly forming a texture with high cleanliness surfaces, object of the invention to provide a method of manufacturing a heterojunction solar cell having a photoelectric conversion efficiency have high I assume.

上記目的を達成するため、本発明は、第1エッチング液と単結晶シリコン基板とを接触させる第1エッチング工程と、第2エッチング液と上記単結晶シリコン基板とを接触させる第2エッチング工程と、第3エッチング液と上記単結晶シリコン基板とを接触させ、上記単結晶シリコン基板の表面にテクスチャを形成する第3エッチング工程と、をこの順で有する太陽電池用シリコン基板の製造方法に関する。上記第1エッチング液は、アルカリ及び酸化剤を含む。上記第2エッチング液は、アルカリを含む。上記第3エッチング液は、アルカリ及び異方性エッチング用添加剤を含む。   In order to achieve the above object, the present invention comprises a first etching step of bringing a first etching solution and a single crystal silicon substrate into contact, and a second etching step of bringing a second etching solution and the single crystal silicon substrate into contact with each other; The present invention relates to a method of manufacturing a silicon substrate for a solar cell, comprising, in this order, a third etching step of bringing a third etching solution into contact with the single crystal silicon substrate and forming a texture on the surface of the single crystal silicon substrate. The first etching solution contains an alkali and an oxidant. The second etching solution contains an alkali. The third etching solution contains an alkali and an anisotropic etching additive.

本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法においては、基板表面にテクスチャを形成する工程(異方性エッチング)の前に、異なる組成の洗浄液を用いた洗浄を行うことを特徴としている。これにより、いずれか一方の洗浄液を用いた洗浄では取り除けなかった、テクスチャの形成を阻害する要因となるものを取り除くことができる。したがって、異方性エッチング前の基板表面の清浄性を高くすることができ、基板表面にテクスチャを均一に形成することができる。その結果、本発明の方法により製造された太陽電池用シリコン基板を結晶シリコン系太陽電池に用いた場合、短絡電流を向上させることができる。   The method for producing a silicon substrate for a solar cell according to the present invention is characterized in that cleaning using a cleaning liquid having a different composition is performed before the step of forming a texture on the substrate surface (anisotropic etching). In this way, it is possible to remove substances that can not be removed by washing with one of the washing solutions, which is a factor that inhibits the formation of texture. Therefore, the cleanliness of the substrate surface before anisotropic etching can be enhanced, and the texture can be uniformly formed on the substrate surface. As a result, when the silicon substrate for solar cells manufactured by the method of the present invention is used for a crystalline silicon solar cell, the short circuit current can be improved.

特に、本発明の方法により製造された太陽電池用シリコン基板をヘテロ接合太陽電池に用いた場合には、基板表面の清浄性が高いため、基板表面に存在する欠陥を少なくすることができる。さらに、基板表面とシリコン系層との界面の特性が改善されるため、真性シリコン系層によるパッシベーション効果等を向上させることができる。その結果、従来のシリコン基板を用いた場合よりも、開放電圧及び曲線因子を向上させることができる。このように、本発明の方法により製造された太陽電池用シリコン基板は、ヘテロ接合太陽電池に用いることが好適である。   In particular, when the silicon substrate for a solar cell manufactured by the method of the present invention is used for a heterojunction solar cell, since the cleanliness of the substrate surface is high, defects present on the substrate surface can be reduced. Furthermore, since the characteristics of the interface between the substrate surface and the silicon-based layer are improved, the passivation effect and the like by the intrinsic silicon-based layer can be improved. As a result, the open circuit voltage and the fill factor can be improved as compared with the case of using a conventional silicon substrate. Thus, the silicon substrate for solar cells manufactured by the method of the present invention is preferably used for a heterojunction solar cell.

なお、本発明において、テクスチャが均一に形成されているとは、一定の大きさのテクスチャが形成されている状態を意味するのではなく、基板表面の全体にテクスチャが形成されており、テクスチャが形成されていない部分が実質的に存在しない状態を意味する。   In the present invention, that the texture is formed uniformly does not mean that the texture of a certain size is formed, but the texture is formed on the entire surface of the substrate. It means that there is substantially no unformed part.

また、ヘテロ接合太陽電池の光電変換効率を向上させるためには、基板表面に小さいテクスチャを形成することも有効である。基板表面に形成されるテクスチャが小さいと、均一な膜厚を有するシリコン系層をテクスチャ上に形成することができる。つまり、テクスチャの凹部上に形成される真性シリコン系層の厚みが他の部分よりも小さくなるといった問題がなく、パッシベーション不良等による開放電圧の低下を防ぐことができる。また、基板表面に小さいテクスチャが形成されていると、テクスチャ形状を受け継いだ透明電極層の上に集電極を一定の厚みで形成することができる。つまり、集電極の厚みが不均一になるといった問題がなく、高抵抗による曲線因子の低下を防ぐことができる。   Moreover, in order to improve the photoelectric conversion efficiency of the heterojunction solar cell, it is also effective to form a small texture on the substrate surface. When the texture formed on the substrate surface is small, a silicon-based layer having a uniform film thickness can be formed on the texture. That is, there is no problem that the thickness of the intrinsic silicon-based layer formed on the concave portion of the texture is smaller than that of the other portion, and a decrease in open circuit voltage due to a passivation failure can be prevented. In addition, when the small texture is formed on the surface of the substrate, the collector electrode can be formed with a certain thickness on the transparent electrode layer that has inherited the texture shape. That is, there is no problem that the thickness of the collector electrode becomes nonuniform, and it is possible to prevent a decrease in curvilinear factor due to high resistance.

上述のとおり、本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法においては、異方性エッチング前の基板表面の清浄性を高くすることができるため、小さいテクスチャを容易に形成することができる。具体的には、本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法では、上記第3エッチング工程において、大きさが1μm以上5μm未満であるテクスチャを形成することができる。   As described above, in the method of manufacturing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, since the cleanliness of the substrate surface before anisotropic etching can be enhanced, a small texture can be easily formed. Specifically, in the method of manufacturing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, in the third etching step, a texture having a size of 1 μm or more and less than 5 μm can be formed.

さらに、基板表面に形成されるテクスチャが小さいと、テクスチャの凹部(基板の最も薄い部分)と凸部(基板の最も厚い部分)との間で基板の厚みの差が大きくならないため、基板の厚みが小さい場合であっても、基板が割れにくく、ハンドリング性に優れるという利点もある。そのため、本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法により、基板の薄型化が可能となる。具体的には、本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法においては、上記第3エッチング工程後の単結晶シリコン基板の厚みが170μm以下である基板を製造することができる。   Furthermore, if the texture formed on the substrate surface is small, the difference in substrate thickness does not increase between the concave portions (thinnest portion of the substrate) and the convex portions (thickest portion of the substrate) of the texture. There is also an advantage that the substrate is less likely to be broken and the handling property is excellent, even when. Therefore, the substrate can be thinned by the method of manufacturing a silicon substrate for a solar cell of the present invention. Specifically, in the method of manufacturing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, a substrate having a thickness of 170 μm or less after the third etching step can be manufactured.

一実施形態においては、上記第1エッチング液中のアルカリ濃度をA1、上記第2エッチング液中のアルカリ濃度をA2、上記第3エッチング液中のアルカリ濃度をA3としたとき、A1≦A2≦A3の関係を満たす。   In one embodiment, assuming that the alkali concentration in the first etching solution is A1, the alkali concentration in the second etching solution is A2, and the alkali concentration in the third etching solution is A3, A1 ≦ A2 ≦ A3. Meet the relationship.

他の実施形態においては、上記第1エッチング工程の処理温度をB1、上記第2エッチング工程の処理温度をB2、上記第3エッチング工程の処理温度をB3としたとき、B1≦B2≦B3の関係を満たす。   In another embodiment, when the processing temperature of the first etching step is B1, the processing temperature of the second etching step is B2, and the processing temperature of the third etching step is B3, the relationship of B1 ≦ B2 ≦ B3 is satisfied. Meet.

本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法においては、上記第1エッチング工程に供される上記単結晶シリコン基板として、基板表面に複数のスライス跡が平行に延在するものを用いてもよい。   In the method of manufacturing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, as the single crystal silicon substrate to be subjected to the first etching step, one in which a plurality of slice marks extend in parallel on the substrate surface may be used.

また、本発明は、上記の方法により製造された太陽電池用シリコン基板の一主面上に、非晶質又は微結晶シリコン系層を製膜することを特徴とする太陽電池の製造方法に関する。本発明の太陽電池の製造方法においては、上記非晶質又は微結晶シリコン系層を製膜した後、上記非晶質又は微結晶シリコン系層上に透明導電層を形成することが好ましい。   The present invention also relates to a method of manufacturing a solar cell, comprising forming an amorphous or microcrystalline silicon-based layer on one main surface of a silicon substrate for a solar cell manufactured by the above method. In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, it is preferable to form a transparent conductive layer on the amorphous or microcrystalline silicon layer after forming the amorphous or microcrystalline silicon layer.

上記のとおり、上記の方法により製造された太陽電池用シリコン基板は、ヘテロ接合太陽電池に用いることが好適であり、上記の方法により製造された太陽電池用シリコン基板をヘテロ接合太陽電池に用いることにより、光電変換効率を向上させることができる。   As described above, the silicon substrate for a solar cell manufactured by the above method is preferably used for a heterojunction solar cell, and the silicon substrate for a solar cell manufactured by the above method is used for a heterojunction solar cell Thus, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

さらにまた、本発明は、上記の方法により太陽電池を製造し、上記太陽電池の複数を接続し、封止材により封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法に関する。   Furthermore, the present invention relates to a method of manufacturing a solar cell module, which comprises manufacturing a solar cell according to the above method, connecting a plurality of the solar cells, and sealing with a sealing material.

本発明の製造方法によれば、単結晶シリコン基板の表面の清浄性を高くすることができ、基板表面にテクスチャを均一に形成することができる。その結果、ヘテロ接合太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。 According to manufacturing method of the present invention, it is possible to increase the surface of the cleaning of the single crystal silicon substrate, the texture can be uniformly formed on the substrate surface. As a result, it is possible to enhance the photoelectric conversion efficiency of the heterojunction solar cells.

単結晶シリコン基板の表面に形成されたテクスチャの一例を示す模式的断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the texture formed in the surface of a single crystal silicon substrate. ヘテロ接合太陽電池の一例を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing an example of a heterojunction solar cell. 実施例1で作製した太陽電池用シリコン基板の表面のSEM写真である。7 is a SEM photograph of the surface of the silicon substrate for a solar cell produced in Example 1. 比較例1で作製した太陽電池用シリコン基板の表面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the surface of the silicon substrate for solar cells produced by comparative example 1. 比較例2で作製した太陽電池用シリコン基板の表面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the surface of the silicon substrate for solar cells produced by comparative example 2. 比較例3で作製した太陽電池用シリコン基板の表面のSEM写真である。6 is a SEM photograph of the surface of the silicon substrate for a solar cell produced in Comparative Example 3. 比較例4で作製した太陽電池用シリコン基板の表面のSEM写真である。7 is a SEM photograph of the surface of the silicon substrate for a solar cell produced in Comparative Example 4.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to these.

[太陽電池用シリコン基板の製造方法]
本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法では、アルカリ及び酸化剤を含む第1エッチング液と単結晶シリコン基板とを接触させた後(第1エッチング工程)、アルカリを含む第2エッチング液と単結晶シリコン基板とを接触させ(第2エッチング工程)、その後、アルカリ及び異方性エッチング用添加剤を含む第3エッチング液と単結晶シリコン基板とを接触させ、単結晶シリコン基板の表面にテクスチャを形成する(第3エッチング工程)。
[Method of producing silicon substrate for solar cell]
In the method for producing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, after the first etching solution containing an alkali and an oxidizing agent is brought into contact with the single crystal silicon substrate (first etching step), the second etching solution containing alkali and the single etching The crystalline silicon substrate is brought into contact (second etching step), and then a third etching solution containing an alkali and an anisotropic etching additive is brought into contact with the single crystal silicon substrate, and a texture is formed on the surface of the single crystal silicon substrate. Forming (third etching step).

各エッチング工程において、エッチング液と単結晶シリコン基板とを接触させる方法としては、エッチング液に単結晶シリコン基板を浸漬する方法、単結晶シリコン基板の表面にエッチング液を塗布する方法(例えば、エッチング液をスプレーする方法)等が挙げられる。これらの中では、エッチング液に単結晶シリコン基板を浸漬する方法が好ましい。以下の実施形態では、エッチング液に単結晶シリコン基板を浸漬する場合を例に挙げて説明するが、好適なエッチング条件(エッチング液の組成、処理温度、処理時間等)については、他の方法で接触させる場合も同様である。   In each etching step, as a method of bringing the etching solution and the single crystal silicon substrate into contact with each other, a method of immersing the single crystal silicon substrate in the etching solution, a method of coating the etching solution on the surface of the single crystal silicon substrate And the like). Among these, the method of immersing a single crystal silicon substrate in an etching solution is preferable. In the following embodiments, the case of immersing a single crystal silicon substrate in an etching solution will be described as an example, but suitable etching conditions (composition of etching solution, processing temperature, processing time, etc.) may be determined by other methods. The same applies to the case of contact.

本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法では、まず、スライスした単結晶シリコン基板(以下、シリコンウェハともいう)を準備する。この単結晶シリコン基板は、一導電型(n型又はp型)の単結晶シリコンからなる。   In the method of manufacturing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, first, a sliced single crystal silicon substrate (hereinafter, also referred to as a silicon wafer) is prepared. The single crystal silicon substrate is made of single crystal silicon of one conductivity type (n-type or p-type).

単結晶シリコン基板は、例えばチョクラルスキー法等によって作製されたシリコンインゴットを、ワイヤーソー等を用いて所定の厚みにスライスすることにより作製される。   The single crystal silicon substrate is manufactured, for example, by slicing a silicon ingot manufactured by the Czochralski method or the like to a predetermined thickness using a wire saw or the like.

ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライスする代表的な方法としては、遊離砥粒方式と固定砥粒方式とがある。遊離砥粒方式とは、SiC等の砥粒を含む研削液をワイヤーに供給しながらシリコンインゴットをスライスする方式である。一方、固定砥粒方式とは、ダイヤモンド等の硬い砥粒を固着させたワイヤーを用いてシリコンインゴットをスライスする方式である。固定砥粒方式では、ワイヤーを細線化することでスライスのピッチを縮小することができ、原材料のロスを少なくすることができるため、遊離砥粒方式よりも優れている。その一方、固定砥粒方式では、スライスされたシリコンウェハに、砥粒に由来するスライス跡(スライス方向に延在する複数の溝)が残りやすく、均一なテクスチャが形成されにくいという欠点もある。また、固定砥粒方式以外のスライス方法でも、基板表面に複数のスライス跡が平行に延在する場合がある。この場合、スライス跡の深さは0.5〜10μm程度、スライス跡の間隔は0.1〜5μm程度である。本発明においては、固定砥粒方式等を採用し、表面に複数のスライス跡が平行に延在する基板に対しても、基板表面のスライス跡を緩和することができるため、基板表面の清浄性を高くすることができ、テクスチャを均一に形成することができる。   There are a free abrasive method and a fixed abrasive method as typical methods for slicing a silicon ingot using a wire saw. The loose abrasive method is a method of slicing a silicon ingot while supplying a grinding fluid containing abrasive particles such as SiC to a wire. On the other hand, the fixed abrasive method is a method of slicing a silicon ingot using a wire on which hard abrasive particles such as diamond are fixed. In the fixed abrasive method, by thinning the wire, the pitch of the slices can be reduced and the loss of the raw material can be reduced, which is superior to the free abrasive method. On the other hand, in the fixed abrasive method, there is also a defect that slice marks (a plurality of grooves extending in the slice direction) derived from the abrasive grains are easily left on the sliced silicon wafer, and it is difficult to form a uniform texture. In addition, even in the case of a slicing method other than the fixed abrasive method, a plurality of slicing marks may extend in parallel to the substrate surface. In this case, the depth of the slice marks is about 0.5 to 10 μm, and the interval between the slice marks is about 0.1 to 5 μm. In the present invention, the fixed abrasive method or the like is adopted, and even for a substrate in which a plurality of slice marks extend in parallel to the surface, the slice marks on the substrate surface can be alleviated, so the substrate surface cleanliness And the texture can be formed uniformly.

スライス後のシリコンウェハの表面には、スライスによるダメージ層が数μmから数十μm程度の厚みで形成されている。ダメージ層とは、インゴットをスライスする際の機械的衝撃によって結晶組織が破壊されてひずみが生じている層をいう。また、シリコンウェハの表面には、スライス跡も形成されている。さらに、シリコンウェハの表面には、スライス時の汚染物質(例えば、油分等の有機物、パーティクル等)が付着している場合もある。これらはすべて、異方性エッチング時にテクスチャの形成を阻害する要因となる。   On the surface of the silicon wafer after slicing, a damaged layer by slicing is formed with a thickness of about several μm to several tens of μm. The damaged layer refers to a layer in which the crystal structure is broken by the mechanical impact at the time of slicing the ingot to cause distortion. In addition, slice marks are also formed on the surface of the silicon wafer. Furthermore, contaminants (eg, organic matter such as oil, particles, etc.) at the time of slicing may be attached to the surface of the silicon wafer. These are all factors that inhibit the formation of texture during anisotropic etching.

本発明においては、必要に応じて、スライスした単結晶シリコン基板に対して、切り粉や研磨剤を除去する洗浄する工程を行ってもよい。   In the present invention, if necessary, the sliced single crystal silicon substrate may be washed to remove chips and abrasives.

次に、スライスした単結晶シリコン基板を、アルカリ及び酸化剤を含む第1エッチング液に浸漬する(第1エッチング工程)。この工程では、酸化剤の酸化作用によって油分等の有機物を分解するとともに、アルカリによって基板表面をエッチングしていく。基板表面がエッチングされる際、油分等の有機物やパーティクルが除去される。また、酸化剤によって基板表面の一部が酸化される結果、基板の表面には、薄い酸化膜が形成されると考えられる。   Next, the sliced single crystal silicon substrate is immersed in a first etching solution containing an alkali and an oxidizing agent (first etching step). In this step, the organic substance such as oil is decomposed by the oxidizing action of the oxidizing agent, and the substrate surface is etched with alkali. When the substrate surface is etched, organic matter such as oil and particles are removed. In addition, as a result of the oxidation of a part of the substrate surface by the oxidizing agent, it is considered that a thin oxide film is formed on the surface of the substrate.

第1エッチング液に含まれるアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。第1エッチング液には、1種のアルカリのみが含まれていてもよく、2種以上のアルカリが含まれていてもよい。第1エッチング液のpHは、12.9〜13.7が好ましく、13.0〜13.5がより好ましく、13.1〜13.2がさらに好ましい。   Examples of the alkali contained in the first etching solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and the like. The first etching solution may contain only one type of alkali, or may contain two or more types of alkali. The pH of the first etching solution is preferably 12.9 to 13.7, more preferably 13.0 to 13.5, and still more preferably 13.1 to 13.2.

上述したアルカリの中では、水酸化カリウムが好ましい。この場合、第1エッチング液中の水酸化カリウムの濃度は、0.5〜3重量%が好ましく、0.7〜2重量%がより好ましく、0.8〜1.2重量%がさらに好ましく、0.8〜1重量%が特に好ましい。   Among the above-mentioned alkalis, potassium hydroxide is preferred. In this case, the concentration of potassium hydroxide in the first etching solution is preferably 0.5 to 3% by weight, more preferably 0.7 to 2% by weight, and still more preferably 0.8 to 1.2% by weight. 0.8 to 1% by weight is particularly preferred.

第1エッチング液に含まれる酸化剤としては、例えば、過酸化水素、オゾン等が挙げられる。第1エッチング液には、1種の酸化剤のみが含まれていてもよく、2種以上の酸化剤が含まれていてもよい。   Examples of the oxidizing agent contained in the first etching solution include hydrogen peroxide and ozone. The first etching solution may contain only one oxidizing agent, or may contain two or more oxidizing agents.

上述した酸化剤の中では、過酸化水素が好ましい。この場合、第1エッチング液中の過酸化水素の濃度は、0.2〜5重量%が好ましく、0.5〜3重量%がより好ましく、0.8〜1.5重量%がさらに好ましい。   Among the oxidizing agents mentioned above, hydrogen peroxide is preferred. In this case, the concentration of hydrogen peroxide in the first etching solution is preferably 0.2 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 3% by weight, and still more preferably 0.8 to 1.5% by weight.

第1エッチング液としては、アルカリ性水溶液と過酸化水素水との混合液を用いることが好ましく、水酸化カリウム水溶液と過酸化水素水との混合液を用いることがより好ましい。   As the first etching solution, a mixed solution of an alkaline aqueous solution and a hydrogen peroxide solution is preferably used, and a mixed solution of a potassium hydroxide aqueous solution and a hydrogen peroxide solution is more preferably used.

第1エッチング工程の処理温度(第1エッチング液の温度)は、50〜90℃が好ましく、60〜70℃がより好ましい。   50-90 degreeC is preferable and, as for the process temperature (temperature of a 1st etching liquid) of a 1st etching process, 60-70 degreeC is more preferable.

第1エッチング工程の処理時間(第1エッチング液への浸漬時間)は、第1エッチング液のアルカリ濃度や温度等を考慮して適宜決定すればよいが、例えば、3〜10分間程度である。   The treatment time (immersion time in the first etching solution) of the first etching step may be appropriately determined in consideration of the alkali concentration, temperature, and the like of the first etching solution, and is, for example, about 3 to 10 minutes.

第1エッチング工程の後、アルカリを含む第2エッチング液に単結晶シリコン基板を浸漬する(第2エッチング工程)。この工程では、アルカリによって基板表面をエッチングすることで、第1エッチング工程で除去されなかったテクスチャの形成を阻害する要因となるものを好適に除去することができる。例えば、第1エッチング工程の酸化剤によって形成された酸化膜、第1エッチング工程で除去できずに残った汚染物質(特に、油分等の有機物)、スライスによる基板表面のダメージ層やスライス跡等を除去又は緩和することができる。また、上述したように、固定砥粒方式等でシリコンインゴットをスライスした場合のように、表面に複数のスライス跡が平行に延在する基板に対しても、この第2エッチング工程を行うことにより、スライス跡を緩和することができる。   After the first etching step, the single crystal silicon substrate is immersed in a second etching solution containing an alkali (second etching step). In this step, by etching the substrate surface with an alkali, it is possible to preferably remove those which are factors that inhibit the formation of the texture that has not been removed in the first etching step. For example, an oxide film formed by the oxidizing agent in the first etching step, a contaminant (in particular, an organic matter such as oil, etc.) which can not be removed in the first etching step It can be removed or mitigated. Further, as described above, as in the case of slicing a silicon ingot by a fixed abrasive method or the like, the second etching step is performed also on a substrate having a plurality of slices extending in parallel on the surface. , Slice marks can be relaxed.

第2エッチング液に含まれるアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。第2エッチング液には、1種のアルカリのみが含まれていてもよく、2種以上のアルカリが含まれていてもよい。第2エッチング液のpHは、13.1〜14.3が好ましく、13.2〜14.0がより好ましく、13.3〜13.6がさらに好ましい。   Examples of the alkali contained in the second etching solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and the like. The second etching solution may contain only one type of alkali, or may contain two or more types of alkali. The pH of the second etching solution is preferably 13.1 to 14.3, more preferably 13.2 to 14.0, and still more preferably 13.3 to 13.6.

上述したアルカリの中では、水酸化カリウムが好ましい。この場合、第2エッチング液中の水酸化カリウムの濃度は特に限定されないが、0.8〜10重量%が好ましく、1〜5重量%がより好ましく、1.2〜3重量%がさらに好ましく、1.5〜2.8重量%が特に好ましい。   Among the above-mentioned alkalis, potassium hydroxide is preferred. In this case, the concentration of potassium hydroxide in the second etching solution is not particularly limited, but is preferably 0.8 to 10% by weight, more preferably 1 to 5% by weight, and still more preferably 1.2 to 3% by weight. Particularly preferred is 1.5 to 2.8% by weight.

第2エッチング液は、第1エッチング工程で説明した酸化剤、及び、第3エッチング工程で説明する異方性エッチング用添加剤を実質的に含まないことが好ましい。具体的には、第2エッチング液中の酸化剤の濃度は、0.01重量%以下が好ましく、0.001重量%以下がより好ましく、0重量%が最も好ましい。同様に、第2エッチング液中の異方性エッチング用添加剤の濃度は、0.01重量%以下が好ましく、0.001重量%以下がより好ましく、0重量%が最も好ましい。   The second etching solution is preferably substantially free of the oxidizing agent described in the first etching step and the anisotropic etching additive described in the third etching step. Specifically, the concentration of the oxidizing agent in the second etching solution is preferably 0.01% by weight or less, more preferably 0.001% by weight or less, and most preferably 0% by weight. Similarly, the concentration of the anisotropic etching additive in the second etching solution is preferably 0.01% by weight or less, more preferably 0.001% by weight or less, and most preferably 0% by weight.

すなわち、第2エッチング液としては、アルカリ性水溶液を単独で用いることが好ましく、水酸化カリウム水溶液を用いることがより好ましい。   That is, it is preferable to use an alkaline aqueous solution alone as the second etching solution, and it is more preferable to use a potassium hydroxide aqueous solution.

第2エッチング工程の処理温度(第2エッチング液の温度)は、60〜95℃が好ましく、70〜90℃がより好ましい。   60-95 degreeC is preferable and, as for the process temperature (temperature of 2nd etching liquid) of a 2nd etching process, 70-90 degreeC is more preferable.

第2エッチング工程の処理時間(第2エッチング液への浸漬時間)は、第2エッチング液のアルカリ濃度や温度等を考慮して適宜決定すればよいが、例えば、1〜10分間程度である。   The treatment time (immersion time in the second etching solution) of the second etching step may be appropriately determined in consideration of the alkali concentration, temperature, and the like of the second etching solution, but is, for example, about 1 to 10 minutes.

なお、第1及び第2エッチング工程では、基本的には単結晶シリコン基板に対して等方性エッチングが行われる。ただし、第1及び第2エッチング工程においては、単結晶シリコン基板が局所的に異方性エッチングされる場合がある。   In the first and second etching steps, isotropic etching is basically performed on the single crystal silicon substrate. However, in the first and second etching steps, the single crystal silicon substrate may be locally anisotropically etched.

第2エッチング工程の後、アルカリ及び異方性エッチング用添加剤を含む第3エッチング液に単結晶シリコン基板を浸漬する(第3エッチング工程)。この工程では、単結晶シリコン基板に対して異方性エッチングを行うことで、基板表面にテクスチャを形成することができる。   After the second etching step, the single crystal silicon substrate is immersed in a third etching solution containing an alkali and an anisotropic etching additive (third etching step). In this step, texture can be formed on the substrate surface by performing anisotropic etching on the single crystal silicon substrate.

第3エッチング液に含まれるアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。第3エッチング液には、1種のアルカリのみが含まれていてもよく、2種以上のアルカリが含まれていてもよい。第3エッチング液のpHは、13.5〜14.3が好ましく、13.6〜14.1がより好ましく、13.7〜14.0がさらに好ましい。   Examples of the alkali contained in the third etching solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and the like. The third etching solution may contain only one type of alkali, or may contain two or more types of alkali. The pH of the third etching solution is preferably 13.5 to 14.3, more preferably 13.6 to 14.1, and still more preferably 13.7 to 14.0.

上述したアルカリの中では、水酸化カリウムが好ましい。この場合、第3エッチング液中の水酸化カリウムの濃度は、2〜10重量%が好ましく、2.5〜8重量%がより好ましく、3〜6重量%がさらに好ましい。   Among the above-mentioned alkalis, potassium hydroxide is preferred. In this case, the concentration of potassium hydroxide in the third etching solution is preferably 2 to 10% by weight, more preferably 2.5 to 8% by weight, and still more preferably 3 to 6% by weight.

第3エッチング液に含まれる異方性エッチング用添加剤は、異方性エッチング時の反応中に発生する水素ガスが単結晶シリコン基板へ付着することを防ぐために添加される。異方性エッチング用添加剤としては、表面張力を低下させる働きを有するものが好ましく用いられ、例えば、イソプロピルアルコール(2−プロパノール)等のアルコール類や、界面活性剤等が挙げられる。界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられ、市販のものを使用することができる。第3エッチング液には、1種の異方性エッチング用添加剤のみが含まれていてもよく、2種以上の異方性エッチング用添加剤が含まれていてもよい。   The anisotropic etching additive contained in the third etching solution is added in order to prevent the hydrogen gas generated during the reaction during the anisotropic etching from adhering to the single crystal silicon substrate. As the additive for anisotropic etching, one having a function of reducing surface tension is preferably used, and examples thereof include alcohols such as isopropyl alcohol (2-propanol), surfactants, and the like. As surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant etc. are mentioned, A commercially available thing can be used. The third etching solution may contain only one type of anisotropic etching additive, or may contain two or more types of anisotropic etching additive.

異方性エッチング用添加剤としてイソプロピルアルコールを用いる場合、第3エッチング液中のイソプロピルアルコールの濃度は、0.5〜20重量%が好ましく、0.8〜18重量%がより好ましく、1〜15重量%がさらに好ましい。   When using isopropyl alcohol as an additive for anisotropic etching, the concentration of isopropyl alcohol in the third etching solution is preferably 0.5 to 20% by weight, more preferably 0.8 to 18% by weight, and 1 to 15 Weight percent is more preferred.

第3エッチング液としては、異方性エッチング用添加剤を添加したアルカリ性水溶液を用いることが好ましく、イソプロピルアルコール又は界面活性剤を添加した水酸化カリウム水溶液を用いることがより好ましい。また、異方性エッチング用添加剤が予め添加された市販のエッチング液を使用してもよい。   As a 3rd etching liquid, it is preferable to use the alkaline aqueous solution which added the additive for anisotropic etchings, and it is more preferable to use the potassium hydroxide aqueous solution which added isopropyl alcohol or surfactant. Moreover, you may use the commercially available etching liquid to which the additive agent for anisotropic etching was previously added.

第3エッチング工程の処理温度(第3エッチング液の温度)は、70〜95℃が好ましく、80〜90℃がより好ましい。   70-95 degreeC is preferable and, as for the process temperature (temperature of 3rd etching liquid) of a 3rd etching process, 80-90 degreeC is more preferable.

第3エッチング工程の処理時間(第3エッチング液への浸漬時間)は、第3エッチング液のアルカリ濃度や温度等を考慮して適宜決定すればよいが、例えば、10〜30分間程度である。   The processing time (immersion time in the third etching solution) of the third etching step may be appropriately determined in consideration of the alkali concentration, temperature, and the like of the third etching solution, and is, for example, about 10 to 30 minutes.

以上の工程により、単結晶シリコン基板の表面にテクスチャが形成された太陽電池用シリコン基板を製造することができる。   Through the above steps, a silicon substrate for a solar cell in which a texture is formed on the surface of a single crystal silicon substrate can be manufactured.

上述したように、本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法においては、異方性エッチング前に第1及び第2エッチング工程が行われることにより、基板表面の清浄性を高くすることができ、単結晶シリコン基板の表面にテクスチャを均一に形成することができる。その結果、基板の反射率を低くすることができ、太陽電池に用いた場合に短絡電流を向上させることができる。   As described above, in the method of manufacturing a silicon substrate for a solar cell according to the present invention, by performing the first and second etching steps before anisotropic etching, the cleanliness of the substrate surface can be enhanced. Texture can be uniformly formed on the surface of a single crystal silicon substrate. As a result, the reflectance of the substrate can be reduced, and the short circuit current can be improved when used in a solar cell.

また、本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法においては、基板の洗浄から異方性エッチングに至るまで、一貫してアルカリを含むエッチング液を用いている。そのため、製造工程での汚染(コンタミネーション)を防ぐことができ、生産性を向上させることができる。このような観点から、第1エッチング液、第2エッチング液及び第3エッチング液には、同じ種類のアルカリが含まれていることが好ましく、水酸化カリウムが含まれていることが好ましい。   Further, in the method of manufacturing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, an etching solution containing alkali is consistently used from cleaning of the substrate to anisotropic etching. Therefore, contamination in the manufacturing process can be prevented, and productivity can be improved. From such a viewpoint, the first etching solution, the second etching solution, and the third etching solution preferably contain the same kind of alkali, and preferably contain potassium hydroxide.

本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法においては、第1エッチング液中のアルカリ濃度をA1、第2エッチング液中のアルカリ濃度をA2、第3エッチング液中のアルカリ濃度をA3としたとき、A1≦A3の関係を満たすことが好ましく、A1<A3の関係を満たすことがより好ましい。A2については特に限定されないが、第2エッチング工程でのエッチング反応をマイルドにする観点から、A2≦A3の関係を満たすことが好ましく、A2<A3の関係を満たすことがより好ましく、また、A1≦A2の関係を満たすことが好ましく、A1<A2の関係を満たすことがより好ましい。以上より、A1≦A2≦A3の関係を満たすことが好ましく、A1<A2<A3の関係を満たすことがより好ましい。   In the method for producing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, the alkali concentration in the first etching solution is A1, the alkali concentration in the second etching solution is A2, and the alkali concentration in the third etching solution is A3. It is preferable to satisfy the relation of A1 ≦ A3, and it is more preferable to satisfy the relation of A1 <A3. A2 is not particularly limited, but from the viewpoint of making the etching reaction in the second etching step mild, it is preferable to satisfy the relationship of A2 ≦ A3, more preferably to satisfy the relationship of A2 <A3, and A1 ≦ It is preferable to satisfy the relation of A2, and it is more preferable to satisfy the relation of A1 <A2. As mentioned above, it is preferable to satisfy | fill the relationship of A1 <= A2 <= A3, and it is more preferable to satisfy | fill the relationship of A1 <A2 <A3.

上記と同様、本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法においては、第1エッチング工程の処理温度をB1、第2エッチング工程の処理温度をB2、第3エッチング工程の処理温度をB3としたとき、B1≦B3の関係を満たすことが好ましく、B1<B3の関係を満たすことがより好ましい。B2については特に限定されないが、第2エッチング工程でのエッチング反応をマイルドにする観点から、B2≦B3の関係を満たすことが好ましく、B2<B3の関係を満たすことがより好ましく、また、B1≦B2の関係を満たすことが好ましく、B1<B2の関係を満たすことがより好ましい。以上より、B1≦B2≦B3の関係を満たすことが好ましく、B1<B2<B3の関係を満たすことがより好ましい。   In the same manner as described above, in the method of manufacturing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, the processing temperature of the first etching step is B1, the processing temperature of the second etching step is B2, and the processing temperature of the third etching step is B3. It is preferable to satisfy the relation of B1 ≦ B3, and it is more preferable to satisfy the relation of B1 <B3. There is no particular limitation on B2, but from the viewpoint of making the etching reaction in the second etching step mild, it is preferable to satisfy the relationship of B2 ≦ B3, more preferably to satisfy the relationship of B2 <B3, and B1 ≦ It is preferable to satisfy the relationship of B2, and it is more preferable to satisfy the relationship of B1 <B2. As mentioned above, it is preferable to satisfy | fill the relationship of B1 <= B2 <= B3, and it is more preferable to satisfy | fill the relationship of B1 <B2 <B3.

[太陽電池用シリコン基板]
図1に、単結晶シリコン基板の表面に形成されたテクスチャの一例を示す。十分な光散乱特性を得るためには、単結晶シリコン基板のテクスチャは、図1に示すように連続的に形成されていることが好ましい。テクスチャが連続した形状になっていないと、光散乱特性が低下する傾向がある。ここで、連続とは、構造が実質的に平坦部を有することなく凸部が隣接している状態を意味する。
[Silicon substrate for solar cells]
FIG. 1 shows an example of a texture formed on the surface of a single crystal silicon substrate. In order to obtain sufficient light scattering properties, it is preferable that the texture of the single crystal silicon substrate be continuously formed as shown in FIG. If the texture is not in a continuous shape, the light scattering properties tend to be degraded. Here, continuous means that the projections are adjacent without the structure having a substantially flat portion.

単結晶シリコン基板表面のテクスチャの大きさは、凸部の頂点と凹部の谷の高低差により求めることができる。図1に示すように、テクスチャの大きさH1は、隣接する凹凸構造のそれぞれの凸部の頂点T1とT2とを結んだ線と、両頂点間の凹部の谷V1との距離で定義される。   The size of the texture on the surface of the single crystal silicon substrate can be determined by the height difference between the apex of the convex portion and the valley of the concave portion. As shown in FIG. 1, the size H1 of the texture is defined by the distance between the line connecting the apexes T1 and T2 of the convex portions of the adjacent concavo-convex structure and the valley V1 of the concave portion between the two apexes. .

テクスチャの大きさは、原子間力顕微鏡を用いて基板の表面形状を測定することによって特定することができる。具体的には、高低差H1は、原子間力顕微鏡(AFM)により単結晶シリコン基板の表面を40×40μm程度の面積で走査して、表面形状を測定することにより求められる。測定された平面形状(AFM像)から無作為にテクスチャの凸部の頂点T1を選択し、頂点T1と隣接する1つのテクスチャの凸部の頂点をT2、T1とT2との間の凹部の谷をV1として、直線T1−T2とV1との距離により高低差H1を算出すればよい。テクスチャの大きさに分布がある場合、20箇所で高低差を算出してその平均値を求め、この平均値をテクスチャの大きさH1とすればよい。 The size of the texture can be identified by measuring the surface shape of the substrate using an atomic force microscope. Specifically, the height difference H1 is obtained by scanning the surface of a single crystal silicon substrate with an area of about 40 × 40 μm 2 with an atomic force microscope (AFM) and measuring the surface shape. The vertex T1 of the convex portion of the texture is randomly selected from the measured planar shape (AFM image), and the vertex of the convex portion of one texture adjacent to the vertex T1 is the valley of the concave portion between T2 and T1 and T2 The height difference H1 may be calculated by the distance between the straight lines T1-T2 and V1 where V1 is V1. If there is a distribution in the size of the texture, the height difference may be calculated at 20 locations to obtain the average value thereof, and this average value may be set as the size H1 of the texture.

本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法では、基板表面の清浄性を高くすることができるため、単結晶シリコン基板表面に小さいテクスチャを容易に形成することができる。第3エッチング工程で形成されるテクスチャの大きさは、1μm以上5μm未満であることが好ましく、2μm以上4μm未満であることがより好ましい。   In the method for manufacturing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, since the cleanliness of the substrate surface can be enhanced, a small texture can be easily formed on the surface of the single crystal silicon substrate. The size of the texture formed in the third etching step is preferably 1 μm or more and less than 5 μm, and more preferably 2 μm or more and less than 4 μm.

本発明の太陽電池用シリコン基板の製造方法では、小さいテクスチャが形成されやすいため、単結晶シリコン基板の厚みを小さくしても割れにくい。したがって、基板の厚みを小さくした分だけシリコンの使用量を減らすことができ、生産コストを削減することができる。第3エッチング工程後の単結晶シリコン基板の厚みは、170μm以下、160μm以下、150μm以下、130μm以下又は110μm以下とすることができる。単結晶シリコン基板の厚みの下限は特に限定されないが、例えば、50μm以上であればよい。   In the method for producing a silicon substrate for a solar cell of the present invention, small textures are easily formed, and therefore, even if the thickness of the single crystal silicon substrate is reduced, the substrate is not easily broken. Therefore, the amount of silicon used can be reduced by the reduction in the thickness of the substrate, and the production cost can be reduced. The thickness of the single crystal silicon substrate after the third etching step can be 170 μm or less, 160 μm or less, 150 μm or less, 130 μm or less, or 110 μm or less. The lower limit of the thickness of the single crystal silicon substrate is not particularly limited, but may be, for example, 50 μm or more.

単結晶シリコン基板の厚みは、後述する図2のH0で示すように、一方の主面側のテクスチャの凸部側頂点を結んだ直線と他方の主面側のテクスチャの凸部側頂点とを結んだ直線との距離で算出される。   The thickness of the single crystal silicon substrate is, as indicated by H0 in FIG. 2 described later, a straight line connecting the convex side vertices of the texture on one main surface side and the convex side vertex of the texture on the other main surface side. Calculated as the distance to the connected straight line.

[太陽電池]
上述の製造方法により製造された太陽電池用シリコン基板を用いて、結晶シリコン系太陽電池を製造することができる。上記太陽電池用シリコン基板の表面にはテクスチャが均一に形成されているため、基板の反射率を低くすることができ、短絡電流を向上させることができる。
[Solar cell]
A crystalline silicon solar cell can be manufactured using the silicon substrate for a solar cell manufactured by the above-described manufacturing method. Since the texture is uniformly formed on the surface of the silicon substrate for solar cells, the reflectance of the substrate can be reduced, and the short circuit current can be improved.

中でも、上述の製造方法により製造された太陽電池用シリコン基板を用いて、ヘテロ接合太陽電池を製造することが好ましい。具体的には、上記太陽電池用シリコン基板の一主面上に、非晶質又は微結晶シリコン系層を製膜することが好ましく、上記太陽電池用シリコン基板の一主面上に、真性の非晶質又は微結晶シリコン系層を製膜することがより好ましい。   Above all, it is preferable to manufacture a heterojunction solar cell using the silicon substrate for a solar cell manufactured by the above-mentioned manufacturing method. Specifically, it is preferable to form an amorphous or microcrystalline silicon-based layer on one main surface of the silicon substrate for a solar cell, and on one main surface of the silicon substrate for a solar cell, the intrinsic It is more preferable to form an amorphous or microcrystalline silicon-based layer.

上記太陽電池用シリコン基板をヘテロ接合太陽電池に用いた場合、基板表面の清浄性が高いため、基板表面に存在する欠陥を少なくすることができる。さらに、基板表面とシリコン系層との界面の特性が改善されるため、真性シリコン系層によるパッシベーション効果等を向上させることができる。その結果、従来のシリコン基板を用いた場合よりも、開放電圧及び曲線因子を向上させることができる。   When the silicon substrate for solar cells is used for a heterojunction solar cell, since the cleanliness of the substrate surface is high, defects present on the substrate surface can be reduced. Furthermore, since the characteristics of the interface between the substrate surface and the silicon-based layer are improved, the passivation effect and the like by the intrinsic silicon-based layer can be improved. As a result, the open circuit voltage and the fill factor can be improved as compared with the case of using a conventional silicon substrate.

さらに、基板表面に小さいテクスチャが形成されている場合には、均一な膜厚を有するシリコン系層をテクスチャ上に形成することができる。そのため、パッシベーション不良等による開放電圧の低下を防ぐことができる。また、基板表面に小さいテクスチャが形成されている場合には、テクスチャ形状を受け継いだ透明電極層の上に集電極を一定の厚みで形成することができる。そのため、高抵抗化による曲線因子の低下を防ぐことができる。   Furthermore, in the case where a small texture is formed on the substrate surface, a silicon-based layer having a uniform film thickness can be formed on the texture. Therefore, it is possible to prevent a drop in open circuit voltage due to a passivation failure or the like. In addition, in the case where a small texture is formed on the substrate surface, the collector can be formed with a certain thickness on the transparent electrode layer inheriting the texture shape. Therefore, it is possible to prevent the decrease in the fill factor due to the increase in resistance.

このように、上記太陽電池用シリコン基板をヘテロ接合太陽電池に用いることで、変換効率の高い太陽電池を得ることができる。   Thus, a solar cell with high conversion efficiency can be obtained by using the silicon substrate for a solar cell in a heterojunction solar cell.

以下、上記太陽電池用シリコン基板を用いた太陽電池の好適例として、ヘテロ接合太陽電池の構成及び製造方法について説明する。   Hereinafter, as a suitable example of the solar cell using the silicon substrate for solar cells, the structure and manufacturing method of a heterojunction solar cell are demonstrated.

図2に、ヘテロ接合太陽電池の一例を示す。図2に示すヘテロ接合太陽電池においては、一導電型単結晶シリコン基板1の一方の面に第1真性シリコン系層2、他方の面に第2真性シリコン系層4が形成されている。第1真性シリコン系層2及び第2真性シリコン系層4のそれぞれの表面には、p型シリコン系層3及びn型シリコン系層5が形成されている。p型シリコン系層3及びn型シリコン系層5のそれぞれの表面には、第1透明導電層6及び第2透明導電層8が形成されている。少なくとも光入射側の透明導電層上には、集電極が形成される。図2においては、光入射側及び裏面側の両方に集電極7,9が形成されている。   An example of the heterojunction solar cell is shown in FIG. In the heterojunction solar cell shown in FIG. 2, the first intrinsic silicon-based layer 2 is formed on one surface of the single conductivity type single crystal silicon substrate 1, and the second intrinsic silicon-based layer 4 is formed on the other surface. A p-type silicon based layer 3 and an n-type silicon based layer 5 are formed on the surfaces of the first intrinsic silicon based layer 2 and the second intrinsic silicon based layer 4 respectively. A first transparent conductive layer 6 and a second transparent conductive layer 8 are formed on the surfaces of the p-type silicon-based layer 3 and the n-type silicon-based layer 5, respectively. A collector electrode is formed on at least the transparent conductive layer on the light incident side. In FIG. 2, collecting electrodes 7 and 9 are formed on both the light incident side and the back side.

一導電型単結晶シリコン基板1としては、上述の製造方法により製造された太陽電池用シリコン基板が用いられている。一般的に単結晶シリコン基板は、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有しており、導電性を有している。このような不純物を含有する導電型単結晶シリコン基板としては、Si原子に対して電子を導入する不純物(例えば、リン原子)を含有するn型単結晶シリコン基板と、Si原子に対して正孔を導入する不純物(例えば、ホウ素原子)を有するp型単結晶シリコン基板とがある。すなわち、本明細書における「一導電型」とは、n型又はp型のいずれか一方であることを意味する。   As the one conductivity type single crystal silicon substrate 1, a silicon substrate for a solar cell manufactured by the above-described manufacturing method is used. In general, a single crystal silicon substrate contains an impurity that supplies charge to silicon and is conductive. As a conductive single crystal silicon substrate containing such an impurity, an n-type single crystal silicon substrate containing an impurity (for example, a phosphorus atom) for introducing an electron to a Si atom, and a hole for a Si atom And a p-type single crystal silicon substrate having an impurity (for example, a boron atom) for introducing. That is, in the present specification, "one conductivity type" means either n-type or p-type.

このような一導電型単結晶シリコン基板がヘテロ接合太陽電池に用いられる場合、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される入射側のへテロ接合が逆接合であることが好ましい。光入射側のヘテロ接合が逆接合であれば、強い電場が設けられ、電子・正孔対を効率的に分離回収することができる。一方で、正孔と電子とを比較した場合、有効質量及び散乱断面積の小さい電子の方が、一般的に移動度が大きい。以上の観点から、一導電型単結晶シリコン基板1は、n型単結晶シリコン基板であることが好ましい。   When such a single conductivity type single crystal silicon substrate is used for a heterojunction solar cell, it is preferable that the heterojunction on the incident side where the light incident on the single crystal silicon substrate is absorbed most is a reverse junction. If the hetero junction on the light incident side is a reverse junction, a strong electric field is provided, and electron-hole pairs can be efficiently separated and collected. On the other hand, when holes and electrons are compared, in general, electrons having smaller effective mass and scattering cross section generally have higher mobility. From the above viewpoint, it is preferable that the one conductivity type single crystal silicon substrate 1 be an n-type single crystal silicon substrate.

このようにn型単結晶シリコン基板が用いられる場合のヘテロ接合太陽電池の構成例としては、光入射側から、集電極7/透明導電層6/p型シリコン系層3/真性シリコン系層2/n型単結晶シリコン基板1/真性シリコン系層4/n型シリコン系層5/透明導電層8/集電極9をこの順に有するものが挙げられる。当該形態においては、n型シリコン系層(n層ともいう)側を裏面側とすることが好ましい。上述のとおり、光閉じ込めの観点から、単結晶シリコン基板の表面にはテクスチャ(凹凸構造)が形成されている。   Thus, as a configuration example of a heterojunction solar cell in the case of using an n-type single crystal silicon substrate, collector electrode 7 / transparent conductive layer 6 / p-type silicon-based layer 3 / intrinsic silicon-based layer 2 from the light incident side One having / n-type single crystal silicon substrate 1 / intrinsic silicon-based layer 4 / n-type silicon-based layer 5 / transparent conductive layer 8 / collector electrode 9 in this order is mentioned. In the said form, it is preferable to make an n-type silicon system layer (it is also called n layer) side a back surface side. As described above, from the viewpoint of light confinement, the texture (concave and convex structure) is formed on the surface of the single crystal silicon substrate.

単結晶シリコン基板1の表面にはシリコン系層が製膜される。シリコン系層の製膜方法としてはプラズマCVDが好ましい。シリコン系層の製膜には、原料ガスとして、SiH、Si等のシリコン含有ガス、又は、それらのガスとHを混合したものが用いられる。p層又はn層を形成するためのドーパントガスとしては、B又はPH等が好ましく用いられる。この場合、PやBといった不純物の添加量は微量でよいため、ドーパントガスが予め原料ガスやHなどで希釈された混合ガスを用いることもできる。また、CH、CO、NH、GeH等の異種元素を含むガスを上記ガスに添加することにより、シリコン系層として、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、シリコンゲルマニウム等のシリコン合金層が製膜されてもよい。 A silicon-based layer is formed on the surface of the single crystal silicon substrate 1. As a film forming method of the silicon-based layer, plasma CVD is preferable. For film formation of the silicon-based layer, as a source gas, a silicon-containing gas such as SiH 4 or Si 2 H 6 or a mixture of these gases and H 2 is used. As a dopant gas for forming ap layer or an n layer, B 2 H 6 or PH 3 is preferably used. In this case, since the addition amount of the impurities such as P and B may be very small, it is possible to use a mixed gas in which the dopant gas is previously diluted with a source gas, H 2 or the like. Further, by adding a gas containing different elements such as CH 4 , CO 2 , NH 3 and GeH 4 to the above gas, a silicon alloy layer such as silicon carbide, silicon nitride, silicon germanium or the like is formed as a silicon-based layer. It may be a membrane.

上記の真性シリコン系層2,4は、実質的に真性なノンドープシリコン系薄膜である。真性シリコン系層2,4は、実質的にシリコン及び水素からなる真性水素化非晶質シリコンであることが好ましい。単結晶シリコン基板1表面に真性シリコン系層2,4が形成されることで、導電型シリコン層製膜時の単結晶シリコン基板への不純物拡散が抑制されつつ、単結晶シリコン基板表面のパッシベーションを有効に行うことができる。また、真性シリコン系層の膜中の水素量を変化させることで、エネルギーギャップにキャリア回収を行う上で有効なプロファイルを持たせることができる。   The intrinsic silicon-based layers 2 and 4 are substantially intrinsic non-doped silicon-based thin films. The intrinsic silicon-based layers 2 and 4 are preferably intrinsically hydrogenated amorphous silicon substantially consisting of silicon and hydrogen. By forming the intrinsic silicon-based layers 2 and 4 on the surface of the single crystal silicon substrate 1, the diffusion of impurities into the single crystal silicon substrate at the time of forming the conductive silicon layer is suppressed, and passivation of the surface of the single crystal silicon substrate is performed. It can be done effectively. In addition, by changing the amount of hydrogen in the film of the intrinsic silicon-based layer, it is possible to give the energy gap a profile effective for carrier recovery.

本発明では、単結晶シリコン基板1として上述の製造方法により製造された太陽電池用シリコン基板が用いられているため、基板表面の清浄性が高く、基板表面に存在する欠陥が少ない。また、基板表面と真性シリコン系層との界面の特性に優れており、真性シリコン系層による良好なパッシベーション効果等を得ることができる。その結果、開放電圧及び曲線因子を向上させることができる。このようなパッシベーション効果等による変換効率の向上を考えた場合、本発明の製造方法により製造された太陽電池用シリコン基板は、基板表面に真性シリコン系層が形成されたヘテロ接合太陽電池に用いることが好ましい。   In the present invention, since the silicon substrate for a solar cell manufactured by the above-mentioned manufacturing method is used as the single crystal silicon substrate 1, the cleanliness of the substrate surface is high and the number of defects present on the substrate surface is small. Further, the characteristics of the interface between the substrate surface and the intrinsic silicon-based layer are excellent, and a good passivation effect and the like can be obtained by the intrinsic silicon-based layer. As a result, the open circuit voltage and the fill factor can be improved. In consideration of the improvement of conversion efficiency due to such passivation effect etc., the silicon substrate for a solar cell manufactured by the manufacturing method of the present invention should be used for a heterojunction solar cell in which an intrinsic silicon-based layer is formed on the substrate surface. Is preferred.

真性シリコン系層2,4の膜厚は、3nm〜16nmであることが好ましく、4nm〜14nmであることがより好ましく、5nm〜12nmであることがさらに好ましい。真性シリコン系層の膜厚が過度に小さいと、導電型シリコン系層3,5中の不純物原子の単結晶シリコン基板面への拡散や、単結晶シリコン基板表面のカバレッジ悪化に起因して、界面欠陥が増大する傾向がある。一方、真性シリコン系層の膜厚が過度に大きいと、高抵抗化や光吸収ロスの増大による変換特性の低下を招く場合がある。   The film thickness of the intrinsic silicon-based layers 2 and 4 is preferably 3 nm to 16 nm, more preferably 4 nm to 14 nm, and still more preferably 5 nm to 12 nm. If the film thickness of the intrinsic silicon-based layer is excessively small, the interface due to the diffusion of impurity atoms in the conductive silicon-based layers 3 and 5 to the surface of the single crystal silicon substrate and the deterioration of coverage of the surface of the single crystal silicon substrate. There is a tendency for defects to increase. On the other hand, if the film thickness of the intrinsic silicon-based layer is excessively large, the conversion characteristics may be deteriorated due to the increase in resistance and increase in light absorption loss.

第1真性シリコン系層2上には、p型シリコン系層3が形成される。p型シリコン系層は、p型水素化非晶質シリコン層、p型非晶質シリコンカーバイド層、p型酸化非晶質シリコン層等の非晶質シリコン系層であることが好ましい。非晶質シリコン系層は、微結晶シリコン系層に比して低パワー密度での製膜が可能であるため、不純物原子の単結晶シリコン基板面への拡散が抑制される。非晶質シリコン系層の中でも、不純物拡散の抑制や直列抵抗低下の観点では、p型水素化非晶質シリコン層が好ましい。一方で、p型非晶質シリコンカーバイド層あるいはp型酸化非晶質シリコン層はワイドギャップの低屈折率層として光学的なロスを低減できる点において好ましい。p型シリコン系層3の厚みは、3nm〜50nmの範囲が好ましい。   A p-type silicon-based layer 3 is formed on the first intrinsic silicon-based layer 2. The p-type silicon-based layer is preferably an amorphous silicon-based layer such as a p-type hydrogenated amorphous silicon layer, a p-type amorphous silicon carbide layer, or a p-type oxidized amorphous silicon layer. The amorphous silicon-based layer can be formed at a lower power density than the microcrystalline silicon-based layer, so that diffusion of impurity atoms to the surface of the single crystal silicon substrate is suppressed. Among the amorphous silicon-based layers, a p-type hydrogenated amorphous silicon layer is preferable in terms of suppression of impurity diffusion and reduction in series resistance. On the other hand, a p-type amorphous silicon carbide layer or a p-type oxidized amorphous silicon layer is preferable in that it can reduce optical loss as a low refractive index layer with a wide gap. The thickness of the p-type silicon-based layer 3 is preferably in the range of 3 nm to 50 nm.

第2真性シリコン系層4上には、n型シリコン系層5が形成される。n型シリコン系層5は、n型非晶質シリコン系層あるいはn型微結晶シリコン系層の単層により構成されてもよく、複数層により構成されてもよい。n型シリコン系層5の厚みは、5nm〜50nmの範囲が好ましい。   An n-type silicon-based layer 5 is formed on the second intrinsic silicon-based layer 4. The n-type silicon-based layer 5 may be composed of a single layer of an n-type amorphous silicon-based layer or an n-type microcrystalline silicon-based layer, or may be composed of a plurality of layers. The thickness of the n-type silicon-based layer 5 is preferably in the range of 5 nm to 50 nm.

n型非晶質シリコン系層としては、隣接層との良好な接合特性が得られやすいことから、n型水素化非晶質シリコン層やn型非晶質シリコンナイトライド層が好ましい。n型微結晶シリコン系層としては、例えばn型微結晶シリコン層、n型微結晶シリコンカーバイド層、n型微結晶シリコンオキサイド層が挙げられる。n層内部の欠陥の生成を抑制する観点からは、ドープ不純物以外の不純物が積極的に添加されていないn型微結晶シリコン層が好適に用いられる。一方で、n型微結晶シリコン系層としてn型微結晶シリコンカーバイド層や、n型微結晶シリコンオキサイド層を用いることで、実効的な光学ギャップを広げることができ、屈折率も低下することから、光学的なメリットが得られる。   As the n-type amorphous silicon-based layer, an n-type hydrogenated amorphous silicon layer or an n-type amorphous silicon nitride layer is preferable because good bonding characteristics with the adjacent layer can be easily obtained. Examples of the n-type microcrystalline silicon-based layer include an n-type microcrystalline silicon layer, an n-type microcrystalline silicon carbide layer, and an n-type microcrystalline silicon oxide layer. From the viewpoint of suppressing the generation of defects inside the n layer, an n-type microcrystalline silicon layer to which an impurity other than the doped impurity is not positively added is preferably used. On the other hand, by using an n-type microcrystalline silicon carbide layer or an n-type microcrystalline silicon oxide layer as the n-type microcrystalline silicon-based layer, the effective optical gap can be expanded and the refractive index is also reduced. Optical benefits can be obtained.

p型シリコン系層3上及びn型シリコン系層5上には、それぞれ第1透明導電層6及び第2透明導電層8が形成される。第1及び第2透明導電層の膜厚は、透明性と導電性の観点から、10nm以上140nm以下であることが好ましい。透明導電層の役割は、集電極へのキャリアの輸送であり、そのために必要な導電性があればよい。一方で、透明性の観点から、厚すぎる透明導電層は、それ自身の吸収ロスのために透過率を減少させて、光電変換効率を低下させる原因となる場合がある。透明導電層としては、一般に、透明導電性金属酸化物、例えば酸化インジウムや酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタンやその複合酸化物などからなる薄膜が用いられる。中でも、酸化インジウムを主成分とするインジウム系複合酸化物が好ましい。高い導電率と透明性の観点からは、インジウム錫複合酸化物(ITO)が特に好ましく用いられる。   A first transparent conductive layer 6 and a second transparent conductive layer 8 are formed on the p-type silicon-based layer 3 and the n-type silicon-based layer 5, respectively. The film thickness of the first and second transparent conductive layers is preferably 10 nm or more and 140 nm or less from the viewpoint of transparency and conductivity. The role of the transparent conductive layer is transport of the carrier to the collecting electrode, as long as it has the necessary conductivity. On the other hand, from the viewpoint of transparency, a transparent conductive layer that is too thick may cause a decrease in the transmittance due to its own absorption loss and a decrease in the photoelectric conversion efficiency. Generally as a transparent conductive layer, the thin film which consists of transparent conductive metal oxides, for example, an indium oxide, a tin oxide, a zinc oxide, a titanium oxide, its complex oxide, etc. is used. Among them, an indium-based composite oxide containing indium oxide as a main component is preferable. Indium-tin complex oxide (ITO) is particularly preferably used from the viewpoint of high conductivity and transparency.

第1透明導電層及び第2透明導電層は、いずれも公知の手法により製膜することができる。製膜方法としては、スパッタリング法、イオンプレーティング法、有機金属化学気相堆積(MOCVD)法、熱CVD法、プラズマCVD法、分子線ビームエピタキシー(MBE)法やパルスレーザー堆積(PLD)法等が挙げられる。中でも、ITO等のインジウム系複合酸化物層の製膜には、スパッタリング法が好適に用いられる。透明導電層製膜時の基板温度は適宜設定すればよいが、200℃以下が好ましい。それ以上の高温となると、シリコン系層から水素が脱離して、ケイ素原子にダングリングボンドが発生し、キャリアの再結合中心となる場合がある。   Both the first transparent conductive layer and the second transparent conductive layer can be formed into a film by a known method. As a film forming method, sputtering method, ion plating method, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, thermal CVD method, plasma CVD method, molecular beam epitaxy (MBE) method, pulse laser deposition (PLD) method, etc. Can be mentioned. Among them, sputtering is suitably used for forming an indium-based composite oxide layer such as ITO. Although the substrate temperature at the time of film formation of a transparent conductive layer may be set appropriately, 200 ° C. or less is preferable. When the temperature is higher than that, hydrogen may be desorbed from the silicon-based layer, dangling bonds may be generated in silicon atoms, and it may be a recombination center of carriers.

透明導電層6,8上には、電流取り出しのための集電極7,9が形成される。集電極は、インクジェット、スクリーン印刷、導線接着、スプレー、めっき等の公知技術によって作製できる。スクリーン印刷法においては、金属粒子と樹脂バインダーからなる導電ペーストをスクリーン印刷によって印刷する方法が用いられる。めっき法においては、レジストを用いてパターン電極を形成する方法(例えば、特開昭60−66426号公報参照)、第一導電層上の絶縁層に開口部を形成し、この絶縁層の開口部を起点として、めっきにより第二導電層を析出させる方法(例えば、特許第5325349号公報参照)が用いられる。いずれの方法で集電極を作製する場合であっても、小さいテクスチャが形成された基板を用いることにより、テクスチャ形状を受け継いだ透明導電層の上に集電極を一定の厚みで形成することができる。そのため、集電極の抵抗を低くすることができる。特に、めっき法により集電極を作製する場合、基板表面に大きいテクスチャが形成されていると、テクスチャの凹部におけるレジストや絶縁層の厚みが小さくなり、その部分に電極が析出されてしまう。これに対して、小さいテクスチャが形成された基板を用いると、このような問題は生じない。したがって、集電極の抵抗を低くすることができ、曲線因子を向上させることが可能である。   On the transparent conductive layers 6, 8, collector electrodes 7, 9 for current extraction are formed. The collecting electrode can be produced by known techniques such as ink jet, screen printing, wire bonding, spraying, plating and the like. In the screen printing method, a method of printing a conductive paste consisting of metal particles and a resin binder by screen printing is used. In the plating method, a method of forming a pattern electrode using a resist (see, for example, JP-A-60-66426), an opening is formed in the insulating layer on the first conductive layer, and the opening of this insulating layer A method of depositing the second conductive layer by plating (see, for example, Japanese Patent No. 5325349) is used. Regardless of which method is used to fabricate the collector, the collector can be formed with a constant thickness on the transparent conductive layer inheriting the texture shape by using the substrate on which the small texture is formed. . Therefore, the resistance of the collector can be reduced. In particular, in the case of producing a collector electrode by plating, if a large texture is formed on the substrate surface, the thickness of the resist or the insulating layer in the concave portion of the texture becomes small, and the electrode is deposited on that portion. On the other hand, such a problem does not occur when using a substrate on which a small texture is formed. Therefore, it is possible to lower the resistance of the collector and to improve the fill factor.

少なくとも光入射側の集電極は、太陽電池への光入射面積を大きくするために、櫛形パターン等の形状にパターン化されていることが好ましい。光入射側と反対側の集電極は、パターン化されていてもよく、パターン化されていなくともよい。例えば、光入射側と反対側の金属電極が透明導電層上の略全面に形成されていてもよく、この場合は、金属電極層が、シリコン基板に吸収されなかった光がセル外に漏れることを抑止する反射層として作用し得る。また、透明導電層と集電極あるいは金属電極層との間に、反射層としてAgやAl等の金属層が形成されていてもよい。   At least the collector electrode on the light incident side is preferably patterned in the shape of a comb pattern or the like in order to increase the light incident area to the solar cell. The collecting electrode opposite to the light incident side may or may not be patterned. For example, the metal electrode on the side opposite to the light incident side may be formed on substantially the entire surface of the transparent conductive layer, in which case the metal electrode layer leaks the light not absorbed by the silicon substrate to the outside of the cell. Can act as a reflective layer to In addition, a metal layer such as Ag or Al may be formed as a reflective layer between the transparent conductive layer and the collector electrode or the metal electrode layer.

以上のとおり、本発明の製造方法により製造された太陽電池用シリコン基板は、ヘテロ接合太陽電池に用いることで、基板の反射率低下による短絡電流の向上効果だけでなく、ヘテロ接合太陽電池に特有の構成に起因する開放電圧及び曲線因子の向上効果が顕著となる As described above, the silicon substrate for a solar cell manufactured by the manufacturing method of the present invention is unique to the heterojunction solar cell as well as the effect of improving the short circuit current due to the decrease in the reflectance of the substrate by using for the heterojunction solar cell. improvement of the open-circuit voltage and fill factor due to the structure becomes remarkable.

上記のように製造された太陽電池は、実用に供するに際して、モジュール化されることが好ましい。太陽電池のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、集電極にタブ等のインターコネクタを介してバスバーが接続されることによって、複数の太陽電池が直列又は並列に接続され、封止材及びガラス板により封止されることによりモジュール化が行われる。   The solar cell manufactured as described above is preferably modularized in practical use. The modularization of the solar cell is performed by an appropriate method. For example, a plurality of solar cells are connected in series or in parallel by connecting a bus bar to the collector electrode through an interconnector such as a tab, and modularization is achieved by sealing with a sealing material and a glass plate. It will be.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.

[測定方法]
膜厚は、断面の透過型電子顕微鏡(TEM)観察により求めた。なお、TEM観察によって、真性シリコン系層と導電型シリコン系層との界面を識別することは困難である。そのため、これらの層の膜厚は、TEM観察から求められた各層の合計厚みと製膜時間の比から算出した。また、テクスチャが形成されたシリコン基板表面に形成された層については、テクスチャの斜面と垂直な方向を膜厚方向とした。太陽電池の光電変換特性は、ソーラーシミュレータを用いて評価した。
[Measuring method]
The film thickness was determined by transmission electron microscope (TEM) observation of the cross section. Note that it is difficult to identify the interface between the intrinsic silicon-based layer and the conductive silicon-based layer by TEM observation. Therefore, the film thickness of these layers was calculated from the ratio of the total thickness of each layer and the film forming time determined from TEM observation. Moreover, about the layer formed in the silicon substrate surface in which the texture was formed, the direction perpendicular | vertical to the slope of the texture was made into the film thickness direction. The photoelectric conversion characteristics of the solar cell were evaluated using a solar simulator.

[実施例1]
実施例1では、以下の方法により太陽電池用シリコン基板を作製し、この基板を用いて、図2に模式的に示すヘテロ接合太陽電池を作製した。
Example 1
In Example 1, a silicon substrate for a solar cell was produced by the following method, and using this substrate, a heterojunction solar cell schematically shown in FIG. 2 was produced.

入射面の面方位が(100)で、厚みが180μmのn型単結晶シリコン基板が、65℃に保持された1/1重量%のKOH/H水溶液(第1エッチング液)にシリコン基板が10分間浸漬された(第1エッチング工程)。第1エッチング工程後、75℃に保持された2重量%のKOH水溶液(第2エッチング液)にシリコン基板が2分間浸漬された(第2エッチング工程)。第2エッチング工程後、80℃に保持された3/1重量%のKOH/イソプロピルアルコール水溶液(第3エッチング液)にシリコン基板が30分間浸漬され、シリコン基板表面がエッチングされることでテクスチャが形成された(第3エッチング工程)。その後、超純水によるリンスが2回行われた。 An n-type single crystal silicon substrate with a plane orientation of (100) on the incident surface and a thickness of 180 μm is added to a 1/1 wt% KOH / H 2 O 2 aqueous solution (first etching solution) held at 65 ° C. The substrate was immersed for 10 minutes (first etching step). After the first etching step, the silicon substrate was immersed for 2 minutes in a 2 wt% KOH aqueous solution (second etching solution) held at 75 ° C. (second etching step). After the second etching step, the silicon substrate is immersed in a 3/1% by weight aqueous solution of KOH / isopropyl alcohol (third etching solution) held at 80 ° C. for 30 minutes to etch the surface of the silicon substrate to form a texture. (The third etching step). Thereafter, rinsing with ultrapure water was performed twice.

シリコン基板に形成されたテクスチャの表面形状を測定するため、原子間力顕微鏡(AFM パシフィックナノテクノロジー社製)により40×40μmのサイズでシリコン基板の表面観察を行った。シリコン基板表面には、ピラミッド型のテクスチャが均一に形成されていた。また、図1に示すように、テクスチャの凸部の頂点T1及びT2並びに凹部の谷V1を選択し、T1及びT2を通る直線での断面図をもとに、シリコン基板のテクスチャの高低差H1(テクスチャの大きさ)を算出したところ、3.1μmであった。 In order to measure the surface shape of the texture formed on the silicon substrate, the surface observation of the silicon substrate was performed with an atomic force microscope (manufactured by AFM Pacific Nano Technology Co., Ltd.) with a size of 40 × 40 μm 2 . The pyramidal texture was uniformly formed on the silicon substrate surface. Also, as shown in FIG. 1, the peaks T1 and T2 of the convex portion of the texture and the valley V1 of the concave portion are selected, and the height difference H1 of the texture of the silicon substrate is The (size of the texture) was calculated to be 3.1 μm.

エッチングが終了した単結晶シリコン基板1がCVD装置へ導入され、一方の面(入射面側)に、第1真性非晶質シリコン層2が5nmの膜厚で製膜された。製膜条件は、基板温度が150℃、圧力120Pa、SiH/H流量比が3/10、高周波パワー密度が0.011W/cmであった。第1真性非晶質シリコン層2上にp型非晶質シリコン層3が10nmの膜厚で製膜された。p型非晶質シリコン層3の製膜条件は、基板温度が150℃、圧力60Pa、SiH/希釈B流量比が1/3、高周波パワー密度が0.011W/cmであった。なお、上記希釈Bガスとしては、HによりB濃度が5000ppmまで希釈されたガスが用いられた。 The single crystal silicon substrate 1 which has been etched is introduced into a CVD apparatus, and the first intrinsic amorphous silicon layer 2 is formed in a film thickness of 5 nm on one surface (incident surface side). The film forming conditions were a substrate temperature of 150 ° C., a pressure of 120 Pa, a SiH 4 / H 2 flow ratio of 3/10, and a high frequency power density of 0.011 W / cm 2 . A p-type amorphous silicon layer 3 was deposited on the first intrinsic amorphous silicon layer 2 to a thickness of 10 nm. The deposition conditions for the p-type amorphous silicon layer 3 are: substrate temperature 150 ° C., pressure 60 Pa, SiH 4 / dilute B 2 H 6 flow ratio 1/3, high frequency power density 0.011 W / cm 2 The As the above-mentioned diluted B 2 H 6 gas, a gas with H 2 is B 2 H 6 concentration was diluted to 5000ppm was used.

単結晶シリコン基板1の他方の面(裏面側)に、第2真性非晶質シリコン層4が5nmの膜厚で製膜された。第2真性非晶質シリコン層4の製膜条件は、第1真性非晶質シリコン層2の製膜条件と同一であった。第2真性非晶質シリコン層4上にn型非晶質シリコン層5が10nmの膜厚で製膜された。n型非晶質シリコン層5の製膜条件は、基板温度が150℃、圧力60Pa、SiH/希釈PH流量比が1/2、高周波パワー密度が0.011W/cmであった。なお、上記希釈PHガスとしては、HによりPH濃度が5000ppmまで希釈されたガスが用いられた。 The second intrinsic amorphous silicon layer 4 was deposited on the other surface (rear surface side) of the single crystal silicon substrate 1 to a thickness of 5 nm. The film forming conditions of the second intrinsic amorphous silicon layer 4 were the same as the film forming conditions of the first intrinsic amorphous silicon layer 2. An n-type amorphous silicon layer 5 was deposited to a thickness of 10 nm on the second intrinsic amorphous silicon layer 4. The deposition conditions for the n-type amorphous silicon layer 5 were a substrate temperature of 150 ° C., a pressure of 60 Pa, an SiH 4 / dilute PH 3 flow ratio of 1⁄2, and a high frequency power density of 0.011 W / cm 2 . As the diluted PH 3 gas, a gas in which the PH 3 concentration was diluted to 5000 ppm with H 2 was used.

p型非晶質シリコン層3上及びn型非晶質シリコン層5上のそれぞれに、第1透明導電層6及び第2透明導電層8として、インジウム錫複合酸化物(ITO)が100nmの膜厚で製膜された。ITOの製膜には、ターゲットとして酸化インジウムと酸化スズの焼結体(酸化錫含有量が5重量%)が用いられた。キャリアガスとしてアルゴンが100sccmで導入され、基板温度は室温、圧力0.2Pa、高周波パワー密度0.5W/cmの条件で製膜が行われた。 A film with 100 nm of indium tin complex oxide (ITO) as the first transparent conductive layer 6 and the second transparent conductive layer 8 on the p-type amorphous silicon layer 3 and the n-type amorphous silicon layer 5, respectively. The film was made thick. A sintered body of indium oxide and tin oxide (the content of tin oxide is 5% by weight) was used as a target for film formation of ITO. Argon was introduced at 100 sccm as a carrier gas, and film formation was performed under the conditions of a substrate temperature of room temperature, a pressure of 0.2 Pa, and a high frequency power density of 0.5 W / cm 2 .

上記の透明導電層6,8のそれぞれの表面に、集電極7,9として、銀ペーストがスクリーン印刷された。その後、銀ペーストを固化するために、150℃の大気下にて60分間加熱が行われて、櫛形の集電極が形成された。集電極の間隔は10mmとした。   Silver paste was screen-printed as collector electrodes 7 and 9 on the surface of each of the above transparent conductive layers 6 and 8. Thereafter, in order to solidify the silver paste, heating was performed for 60 minutes in the atmosphere at 150 ° C. to form a comb-shaped collector. The distance between collecting electrodes was 10 mm.

[比較例1]
比較例1では、以下の方法により太陽電池用シリコン基板を作製し、この基板を用いて、実施例1と同様にヘテロ接合太陽電池を作製した。
Comparative Example 1
In the comparative example 1, the silicon substrate for solar cells was produced by the following method, and the heterojunction solar cell was produced similarly to Example 1 using this board | substrate.

入射面の面方位が(100)で、厚みが180μmのn型単結晶シリコン基板が、80℃に保持された3/1重量%のKOH/イソプロピルアルコール水溶液(第3エッチング液)に、シリコン基板が30分間浸漬され、シリコン基板表面がエッチングされることでテクスチャが形成された(第3エッチング工程)。その後、超純水によるリンスが2回行われた。   An n-type single crystal silicon substrate with a plane orientation of (100) on the incident surface and a thickness of 180 μm is added to a 3/1 wt% KOH / isopropyl alcohol aqueous solution (third etching solution) held at 80 ° C. Was immersed for 30 minutes and the silicon substrate surface was etched to form a texture (third etching step). Thereafter, rinsing with ultrapure water was performed twice.

実施例1と同様の方法により、シリコン基板の表面観察を行ったところ、シリコン基板表面には、ピラミッド型のテクスチャが形成されていたが、均一に形成されていない箇所があることが確認された。また、シリコン基板のテクスチャの大きさを算出したところ、8.2μmであった。   The surface observation of the silicon substrate was carried out by the same method as in Example 1. As a result, although a pyramidal texture was formed on the surface of the silicon substrate, it was confirmed that there was a portion which was not uniformly formed. . Further, the size of the texture of the silicon substrate was calculated to be 8.2 μm.

[比較例2]
比較例2では、以下の方法により太陽電池用シリコン基板を作製し、この基板を用いて、実施例1と同様にヘテロ接合太陽電池を作製した。
Comparative Example 2
In the comparative example 2, the silicon substrate for solar cells was produced by the following method, and the heterojunction solar cell was produced similarly to Example 1 using this board | substrate.

入射面の面方位が(100)で、厚みが180μmのn型単結晶シリコン基板が、75℃に保持された2重量%のKOH水溶液(第2エッチング液)にシリコン基板が2分間浸漬された(第2エッチング工程)。第2エッチング工程後、80℃に保持された3/1重量%のKOH/イソプロピルアルコール水溶液(第3エッチング液)にシリコン基板が30分間浸漬され、シリコン基板表面がエッチングされることでテクスチャが形成された(第3エッチング工程)。その後、超純水によるリンスが2回行われた。   An n-type single crystal silicon substrate with a plane orientation of (100) on the incident surface and a thickness of 180 μm was immersed in a 2 wt% KOH aqueous solution (second etching solution) held at 75 ° C. for 2 minutes (Second etching step). After the second etching step, the silicon substrate is immersed in a 3/1% by weight aqueous solution of KOH / isopropyl alcohol (third etching solution) held at 80 ° C. for 30 minutes to etch the surface of the silicon substrate to form a texture. (The third etching step). Thereafter, rinsing with ultrapure water was performed twice.

実施例1と同様の方法により、シリコン基板の表面観察を行ったところ、シリコン基板表面には、ピラミッド型のテクスチャが形成されていたが、均一に形成されていない箇所があることが確認された。また、シリコン基板のテクスチャの大きさを算出したところ、9.8μmであった。   The surface observation of the silicon substrate was carried out by the same method as in Example 1. As a result, although a pyramidal texture was formed on the surface of the silicon substrate, it was confirmed that there was a portion which was not uniformly formed. . Further, the size of the texture of the silicon substrate was calculated to be 9.8 μm.

[比較例3]
比較例3では、以下の方法により太陽電池用シリコン基板を作製し、この基板を用いて、実施例1と同様にヘテロ接合太陽電池を作製した。
Comparative Example 3
In the comparative example 3, the silicon substrate for solar cells was produced by the following method, and the heterojunction solar cell was produced similarly to Example 1 using this board | substrate.

入射面の面方位が(100)で、厚みが180μmのn型単結晶シリコン基板が、65℃に保持された1/1重量%のKOH/H水溶液(第1エッチング液)にシリコン基板が10分間浸漬された(第1エッチング工程)。第1エッチング工程後、80℃に保持された3/1重量%のKOH/イソプロピルアルコール水溶液(第3エッチング液)にシリコン基板が30分間浸漬され、シリコン基板表面がエッチングされることでテクスチャが形成された(第3エッチング工程)。その後、超純水によるリンスが2回行われた。 An n-type single crystal silicon substrate with a plane orientation of (100) on the incident surface and a thickness of 180 μm is added to a 1/1 wt% KOH / H 2 O 2 aqueous solution (first etching solution) held at 65 ° C. The substrate was immersed for 10 minutes (first etching step). After the first etching step, the silicon substrate is immersed in a 3/1 wt% KOH / isopropyl alcohol aqueous solution (third etching solution) held at 80 ° C. for 30 minutes to etch the surface of the silicon substrate to form a texture. (The third etching step). Thereafter, rinsing with ultrapure water was performed twice.

実施例1と同様の方法により、シリコン基板の表面観察を行ったところ、シリコン基板表面には、ピラミッド型のテクスチャが形成されていたが、均一に形成されていない箇所があることが確認された。また、シリコン基板のテクスチャの大きさを算出したところ、2.5μmであった。   The surface observation of the silicon substrate was carried out by the same method as in Example 1. As a result, although a pyramidal texture was formed on the surface of the silicon substrate, it was confirmed that there was a portion which was not uniformly formed. . Further, the size of the texture of the silicon substrate was calculated to be 2.5 μm.

[比較例4]
比較例4では、以下の方法により太陽電池用シリコン基板を作製し、この基板を用いて、実施例1と同様にヘテロ接合太陽電池を作製した。
Comparative Example 4
In the comparative example 4, the silicon substrate for solar cells was produced by the following method, and the heterojunction solar cell was produced similarly to Example 1 using this board | substrate.

入射面の面方位が(100)で、厚みが180μmのn型単結晶シリコン基板が、75℃に保持された2重量%のKOH水溶液(第2エッチング液)にシリコン基板が2分間浸漬された(第2エッチング工程)。第2エッチング工程後、65℃に保持された1/1重量%のKOH/H水溶液(第1エッチング液)にシリコン基板が10分間浸漬された(第1エッチング工程)。第1エッチング工程後、80℃に保持された3/1重量%のKOH/イソプロピルアルコール水溶液(第3エッチング液)にシリコン基板が30分間浸漬され、シリコン基板表面がエッチングされることでテクスチャが形成された(第3エッチング工程)。その後、超純水によるリンスが2回行われた。 An n-type single crystal silicon substrate with a plane orientation of (100) on the incident surface and a thickness of 180 μm was immersed in a 2 wt% KOH aqueous solution (second etching solution) held at 75 ° C. for 2 minutes (Second etching step). After the second etching step, the silicon substrate was immersed for 10 minutes in a 1/1 wt% KOH / H 2 O 2 aqueous solution (first etching solution) held at 65 ° C. (first etching step). After the first etching step, the silicon substrate is immersed in a 3/1 wt% KOH / isopropyl alcohol aqueous solution (third etching solution) held at 80 ° C. for 30 minutes to etch the surface of the silicon substrate to form a texture. (The third etching step). Thereafter, rinsing with ultrapure water was performed twice.

実施例1と同様の方法により、シリコン基板の表面観察を行ったところ、シリコン基板表面には、ピラミッド型のテクスチャが形成されていたが、均一に形成されていない箇所があることが確認された。また、シリコン基板のテクスチャの大きさを算出したところ、2.2μmであった。   The surface observation of the silicon substrate was carried out by the same method as in Example 1. As a result, although a pyramidal texture was formed on the surface of the silicon substrate, it was confirmed that there was a portion which was not uniformly formed. . Further, the size of the texture of the silicon substrate was calculated to be 2.2 μm.

実施例1及び比較例1〜4のヘテロ接合太陽電池の光電変換特性を、ソーラーシミュレータを用いて評価した結果を表1に示す。なお、表1においては、光電変換特性(開放電圧、短絡電流、曲線因子及び変換効率)の実測値に加えて、比較例1を基準値として規格化された数値も示されている。また、実施例1で作製した太陽電池用シリコン基板の表面のSEM写真を図3に、比較例1〜4で作製した太陽電池用シリコン基板の表面のSEM写真をそれぞれ図4〜図7に示す。   The photoelectric conversion characteristics of the heterojunction solar cells of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 are evaluated using a solar simulator. The results are shown in Table 1. In addition to the actually measured values of the photoelectric conversion characteristics (open circuit voltage, short circuit current, curve factor, and conversion efficiency), Table 1 also shows numerical values normalized using Comparative Example 1 as a reference value. Moreover, the SEM photograph of the surface of the silicon substrate for solar cells produced in Example 1 is shown in FIG. 3, and the SEM photograph of the surface of the silicon substrate for solar cells produced in Comparative Examples 1 to 4 is shown in FIGS. .

比較例1と比較した場合、実施例1では、ヘテロ接合太陽電池の短絡電流が向上している。一般に、基板表面にテクスチャが均一に形成されていると、反射率が低下し、短絡電流が向上する。図3からもわかるように、実施例1では、第1及び第2エッチング工程を行うことにより、第3エッチング工程(異方性エッチング)前の基板表面が清浄化され、基板表面にテクスチャが均一に形成されている。一方、比較例1では、基板表面にテクスチャが均一に形成されていない(図4参照)。また、実施例1では、基板表面が清浄化されており、ダメージ層やスライス跡、汚染物質等が除去又は緩和されているため、ヘテロ接合太陽電池の開放電圧及び曲線因子も向上している。以上より、第1及び第2エッチング工程を行うことで、基板表面の清浄性を高くすることができ、また、基板表面にテクスチャを均一に形成することができるため、その基板を用いた太陽電池の変換効率を向上させることができる。   When compared with Comparative Example 1, in Example 1, the short circuit current of the heterojunction solar cell is improved. In general, when the texture is uniformly formed on the substrate surface, the reflectance is reduced and the short circuit current is improved. As can be seen from FIG. 3, in Example 1, by performing the first and second etching steps, the substrate surface before the third etching step (anisotropic etching) is cleaned, and the texture is uniform on the substrate surface. Is formed. On the other hand, in Comparative Example 1, the texture is not uniformly formed on the substrate surface (see FIG. 4). Further, in Example 1, the substrate surface is cleaned, and damage layers, slice marks, contaminants and the like are removed or mitigated, so the open circuit voltage and curve factor of the heterojunction solar cell are also improved. As described above, by performing the first and second etching steps, the cleanliness of the substrate surface can be enhanced, and since the texture can be uniformly formed on the substrate surface, a solar cell using the substrate Conversion efficiency can be improved.

比較例2では、第2エッチング工程を行っているものの、比較例1と比べて開放電圧及び短絡電流が向上していない。これは、比較例2では第1エッチング工程を行っていないため、ダメージ層やスライス跡、汚染物質等が基板表面から十分に除去されておらず、基板表面にテクスチャが均一に形成されなかったことが原因と考えられる(図5参照)。   In Comparative Example 2, although the second etching step is performed, the open circuit voltage and the short circuit current are not improved as compared with Comparative Example 1. This is because the first etching step was not performed in Comparative Example 2, so that damaged layers, slice marks, contaminants and the like were not sufficiently removed from the substrate surface, and texture was not uniformly formed on the substrate surface. Is considered to be the cause (see FIG. 5).

第1エッチング工程を行った比較例3では、比較例1及び2と比べて開放電圧、短絡電流及び曲線因子が向上しているものの、その向上効果は実施例1と比べて小さい。図4からもわかるように、比較例3では、基板表面にテクスチャが均一に形成されておらず、それが開放電圧等の向上効果が小さい原因と考えられる。テクスチャが均一に形成されていない理由としては、比較例3では第1エッチング工程後に第2エッチング工程を行っていないため、基板表面に形成された酸化膜、第1エッチング工程で除去できなかった汚染物質(特に、油分等の有機物)、スライスによる基板表面のダメージ層やスライス跡等が除去されていないことが考えられる。図6では、スライス跡に由来してテクスチャが均一に形成されていないことが確認できる。   In the comparative example 3 which performed the 1st etching process, although an open circuit voltage, a short circuit current, and a curve factor are improving compared with the comparative example 1 and 2, the improvement effect is small compared with Example 1. FIG. As understood from FIG. 4, in Comparative Example 3, the texture is not uniformly formed on the substrate surface, which is considered to be the cause of the small improvement effect of the open circuit voltage and the like. The reason why the texture is not formed uniformly is that in Comparative Example 3, the second etching step is not performed after the first etching step, and therefore, the oxide film formed on the substrate surface, contamination which could not be removed in the first etching step It is conceivable that a substance (in particular, an organic matter such as oil), a damaged layer on the surface of the substrate by slicing, a trace of slicing and the like are not removed. In FIG. 6, it can be confirmed that the texture is not formed uniformly due to the slice mark.

比較例4は、比較例3と同様の光電変換特性を有している。比較例4では、第1及び第2エッチング工程を行っているが、実施例1と異なり、第2エッチング工程後に第1エッチング工程を行っている。そのため、比較例3と同様、基板表面に形成された酸化膜や汚染物質、ダメージ層やスライス跡等が除去されておらず、実施例1と比べてテクスチャが均一に形成されていないと考えられる。図7に示すように、比較例4で作製した太陽電池用シリコン基板の表面状態は、比較例3と同様であった。   Comparative Example 4 has the same photoelectric conversion characteristics as Comparative Example 3. Although the first and second etching steps are performed in Comparative Example 4, the first etching step is performed after the second etching step, unlike the first embodiment. Therefore, as in Comparative Example 3, it is considered that the oxide film, the contaminant, the damaged layer, the slice mark and the like formed on the substrate surface are not removed, and the texture is not uniformly formed as compared with Example 1. . As shown in FIG. 7, the surface state of the solar cell silicon substrate produced in Comparative Example 4 was the same as in Comparative Example 3.

1 一導電型単結晶シリコン基板
2,4 真性シリコン系層
3 p型シリコン系層
5 n型シリコン系層
6,8 透明導電層
7,9 集電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 single conductivity type single crystal silicon substrate 2, 4 intrinsic silicon system layer 3 p type silicon system layer 5 n type silicon system layer 6, 8 transparent conductive layer 7, 9 collector electrode

Claims (9)

アルカリ及び酸化剤を含む第1エッチング液と単結晶シリコン基板とを接触させる第1エッチング工程と、
アルカリを含む第2エッチング液と前記単結晶シリコン基板とを接触させる第2エッチング工程と、
アルカリ及び異方性エッチング用添加剤を含む第3エッチング液と前記単結晶シリコン基板とを接触させ、前記単結晶シリコン基板の表面にテクスチャを形成する第3エッチング工程と、
をこの順で実施し、得られたシリコン基板の一主面上に非晶質又は微結晶シリコン系層を製膜し、その上に透明導電層を形成する太陽電池の製造方法であって、
前記第1エッチング液、前記第2エッチング液及び前記第3エッチング液には、同じ種類のアルカリが含まれており、
前記第3エッチング液中のアルカリ濃度A3が前記第1エッチング液中のアルカリ濃度A1よりも大きく、かつ、前記第3エッチング液中のアルカリ濃度A3が前記第2エッチング液中のアルカリ濃度A2よりも大きく、
前記第2エッチング液のpHが14.0以下であり、
前記第1エッチング工程と前記第2エッチング工程との間、および前記第2エッチング工程と前記第3エッチング工程との間のいずれにも、前記単結晶シリコン基板の表面の洗浄を実施せず、前記第1エッチング工程と前記第2エッチング工程と前記第3エッチング工程とを連続して実施する、太陽電池の製造方法。
A first etching step of bringing a first etching solution containing an alkali and an oxidizing agent into contact with a single crystal silicon substrate;
A second etching step of bringing a second etching solution containing an alkali into contact with the single crystal silicon substrate;
A third etching step of bringing a third etching solution containing an alkali and an additive for anisotropic etching into contact with the single crystal silicon substrate to form a texture on the surface of the single crystal silicon substrate;
In this order, an amorphous or microcrystalline silicon-based layer is formed on one principal surface of the obtained silicon substrate, and a transparent conductive layer is formed thereon,
The first etching solution, the second etching solution, and the third etching solution contain the same kind of alkali,
The alkali concentration A3 in the third etching solution is larger than the alkali concentration A1 in the first etching solution, and the alkali concentration A3 in the third etching solution is more than the alkali concentration A2 in the second etching solution. big,
The pH of the second etching solution is 14.0 or less,
The cleaning of the surface of the single crystal silicon substrate is not performed between any of the first etching step and the second etching step, and between the second etching step and the third etching step. and said and said first etching step the second etching step the third etching step is performed continuously, the production method of the solar cell.
前記第3エッチング工程で形成されるテクスチャの大きさが1μm以上5μm未満である請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 The third method of manufacturing solar cells according to claim 1 the size of the texture is smaller than 5μm or 1μm formed by etching process. 前記第3エッチング工程後の単結晶シリコン基板の厚みが170μm以下である請求項1又は2に記載の太陽電池の製造方法。 Method for manufacturing a solar cell according to claim 1 or 2 thickness of the single crystal silicon substrate after the third etching step is not more than 170 [mu] m. 前記第1エッチング液のpHが12.9〜13.7である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。The manufacturing method of the solar cell of any one of Claims 1-3 whose pH of a said 1st etching liquid is 12.9-13.7. 前記第3エッチング液のpHが13.5〜14.3である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。The manufacturing method of the solar cell of any one of Claims 1-4 whose pHs of the said 3rd etching liquid are 13.5-14.3. 前記第3エッチング液が、前記異方性エッチング用添加剤としてイソプロピルアルコールを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。The manufacturing method of the solar cell of any one of Claims 1-5 in which the said 3rd etching liquid contains isopropyl alcohol as an additive for said anisotropic etching. 前記第1エッチング工程の処理温度をB1、前記第2エッチング工程の処理温度をB2、前記第3エッチング工程の処理温度をB3としたとき、B1≦B2≦B3の関係を満たす請求項1〜のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。 The processing temperature of the first etching step B1, a process temperature of the second etching step B2, when the processing temperature of the third etching step was B3, claim 1-6 satisfying the relationship of B1 ≦ B2 ≦ B3 method for manufacturing a solar cell according to any one of. 前記第1エッチング工程に供される前記単結晶シリコン基板として、基板表面に複数のスライス跡が平行に延在するものを用いる請求項1〜のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。 As the single-crystal silicon substrate to be subjected to the first etching process, the production of solar cells according to any one of claims 1 to 7, used as a plurality of slices traces on the substrate surface extending in parallel Method. 請求項1〜のいずれか1項に記載の方法により太陽電池を製造し、
前記太陽電池の複数を接続し、封止材により封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
A solar cell is manufactured by the method according to any one of claims 1 to 8,
A method of manufacturing a solar cell module comprising connecting a plurality of the solar cells and sealing with a sealing material.
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