JP6582747B2 - Composition for forming n-type diffusion layer, method for producing semiconductor substrate having n-type diffusion layer, and method for producing solar cell - Google Patents
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Description
本発明は、n型拡散層形成用組成物、n型拡散層を有する半導体基板の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法に関する。 The present invention relates to a composition for forming an n-type diffusion layer, a method for producing a semiconductor substrate having an n-type diffusion layer, and a method for producing a solar battery cell.
従来の結晶シリコン太陽電池セルの製造工程について説明する。
まず、光閉じ込め効果を促して高効率化を図るよう、受光面側にテクスチャー構造を形成したp型シリコン基板を準備し、続いてオキシ塩化リン(POCl3)、窒素、及び酸素の混合ガス雰囲気において800℃〜900℃で数十分間の処理を行って、p型シリコン基板の表面に一様にn型拡散層を形成する。この従来の方法では、混合ガスを用いてリンの拡散を行うため、本来n型拡散層が必要となる片面のみならず、側面及び裏面にもn型拡散層が形成される。そのため、側面に形成されたn型拡散層を除去するためのサイドエッチング工程が必要であった。また、裏面に形成されたn型拡散層はp+型拡散層へ変換する必要があり、裏面のn型拡散層の上にアルミニウムペーストを付与して、アルミニウムの拡散によってn型拡散層からp+型拡散層に変換させていた。
The manufacturing process of the conventional crystalline silicon solar cell will be described.
First, a p-type silicon substrate having a textured structure formed on the light-receiving surface side is prepared so as to promote the light confinement effect, and then a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen, and oxygen is prepared. Then, a process for several tens of minutes is performed at 800 ° C. to 900 ° C. to uniformly form an n-type diffusion layer on the surface of the p-type silicon substrate. In this conventional method, since phosphorus is diffused using a mixed gas, n-type diffusion layers are formed not only on one side where an n-type diffusion layer is originally required, but also on the side and back surfaces. Therefore, a side etching step for removing the n-type diffusion layer formed on the side surface is necessary. In addition, the n-type diffusion layer formed on the back surface needs to be converted into a p + -type diffusion layer. An aluminum paste is applied on the n-type diffusion layer on the back surface, and the p-type diffusion layer is formed by diffusion of aluminum. It was converted into a + type diffusion layer.
一方で、半導体の製造分野では、五酸化二リン(P2O5)又はリン酸二水素アンモニウム(NH4H2PO4)等のリン酸塩を含有する溶液の塗布によってn型拡散層を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この方法では溶液を用いるために、上記混合ガスを用いる気相反応法と同様、リンの拡散が側面及び裏面にもおよび、本来n型拡散層が必要となる片面のみならず、側面及び裏面にもn型拡散層が形成される。 On the other hand, in the semiconductor manufacturing field, an n-type diffusion layer is formed by applying a solution containing a phosphate such as diphosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) or ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ). A forming method has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, since this method uses a solution, as in the gas phase reaction method using the above mixed gas, phosphorus diffuses to the side surface and the back surface. An n-type diffusion layer is also formed on the back surface.
上述のように、n型拡散層形成の際、オキシ塩化リンを用いた気相反応では、本来n型拡散層が必要となる片面(通常、受光面)のみならず、もう一方の面(非受光面、裏面)及び側面にもn型拡散層が形成されてしまう。また、五酸化二リン又はリン酸塩を含有する溶液を塗布して熱拡散させる方法でも、気相反応法と同様、本来n型拡散層が必要となる片面以外にもn型拡散層が形成されてしまう。そのため、素子としてpn接合構造を有する半導体基板を得るには、側面においてはエッチングを行い、裏面においてはn型拡散層をp型拡散層へ変換しなければならない。一般には、裏面に第13族元素であるアルミニウムのペーストを塗布、焼成し、n型拡散層をp型拡散層へ変換している。 As described above, when forming the n-type diffusion layer, in the gas phase reaction using phosphorus oxychloride, not only one surface (usually the light-receiving surface) that originally requires the n-type diffusion layer but also the other surface (non-light-receiving surface) An n-type diffusion layer is also formed on the light receiving surface, the back surface) and the side surfaces. Also, in the method of applying thermal diffusion by applying a solution containing diphosphorus pentoxide or phosphate, an n-type diffusion layer is formed in addition to the one side that originally requires an n-type diffusion layer, as in the gas phase reaction method. Will be. Therefore, in order to obtain a semiconductor substrate having a pn junction structure as an element, it is necessary to perform etching on the side surface and convert the n-type diffusion layer to the p-type diffusion layer on the back surface. In general, an aluminum paste which is a Group 13 element is applied to the back surface and fired to convert the n-type diffusion layer into a p-type diffusion layer.
また、上記リン酸塩を用いる場合、一般にリン酸塩は吸湿性が高いものが多く、n型拡散層を形成する過程で吸湿によって拡散能力が変化し、n型拡散層を安定して形成できないという課題がある。また、リン酸塩は有機物と反応しやすいため、半導体基板をエッチング処理した後にも残渣として炭化物が残存し、太陽電池の特性を低下させる原因となる。 In addition, when the above phosphate is used, phosphates generally have high hygroscopicity, and the diffusion capacity changes due to moisture absorption in the process of forming the n-type diffusion layer, so that the n-type diffusion layer cannot be formed stably. There is a problem. In addition, since phosphate easily reacts with organic matter, carbide remains as a residue even after the semiconductor substrate is etched, causing deterioration of the characteristics of the solar cell.
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、n型拡散層形成用組成物の吸湿による拡散能力の低下、及び半導体基板上における残渣の発生を防ぎ、特定の部位にn型拡散層を形成することが可能なn型拡散層形成用組成物、並びにこのn型拡散層形成用組成物を用いたn型拡散層を有する半導体基板の製造方法及び太陽電池セルの製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and prevents a decrease in diffusion capacity due to moisture absorption of the composition for forming an n-type diffusion layer and generation of a residue on a semiconductor substrate, and prevents n-type diffusion at a specific site. Provided are a composition for forming an n-type diffusion layer capable of forming a layer, a method for manufacturing a semiconductor substrate having an n-type diffusion layer using the composition for forming an n-type diffusion layer, and a method for manufacturing a solar cell The task is to do.
上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1> ドナー元素及びAl(アルミニウム)を含むガラス粒子と、分散媒とを含有し、
前記ガラス粒子が、成分を酸化物換算したときに、Al2O3を0.01質量%〜1質量%含有するn型拡散層形成用組成物。
Specific means for solving the above problems include the following embodiments.
<1> glass particles containing a donor element and Al (aluminum), and a dispersion medium,
The glass particles, when converting the component oxides, Al 2 O 3 and n-type diffusion layer-forming composition containing 0.01 mass% to 1 mass%.
<2> 前記ドナー元素が、P(リン)及びSb(アンチモン)からなる群より選択される少なくとも1種である<1>に記載のn型拡散層形成用組成物。 <2> The composition for forming an n-type diffusion layer according to <1>, wherein the donor element is at least one selected from the group consisting of P (phosphorus) and Sb (antimony).
<3> 前記ガラス粒子が、成分を酸化物表示したときに、P2O3、P2O5、及びSb2O3からなる群より選択される少なくとも1種のドナー元素含有物質と、Al2O3と、SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2、及びMoO3からなる群より選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有する<1>又は<2>に記載のn型拡散層形成用組成物。 <3> At least one donor element-containing material selected from the group consisting of P 2 O 3 , P 2 O 5 , and Sb 2 O 3 when the glass particles represent components as oxides, and Al a 2 O 3, SiO 2, K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5, SnO, from ZrO 2, and MoO 3 The composition for forming an n-type diffusion layer according to <1> or <2>, comprising at least one glass component substance selected from the group consisting of:
<4> <1>〜<3>のいずれか1項に記載のn型拡散層形成用組成物を半導体基板に付与する工程と、
前記n型拡散層形成用組成物を付与した半導体基板に熱拡散処理を施す工程と、
を含むn型拡散層を有する半導体基板の製造方法。
<4> A step of applying the composition for forming an n-type diffusion layer according to any one of <1> to <3> to a semiconductor substrate;
Applying a thermal diffusion treatment to the semiconductor substrate provided with the n-type diffusion layer forming composition;
A method of manufacturing a semiconductor substrate having an n-type diffusion layer containing
<5> <4>に記載の製造方法により製造されるn型拡散層を有する半導体基板に、電極を形成する工程を含む太陽電池セルの製造方法。 <5> A method for producing a solar cell, comprising a step of forming an electrode on a semiconductor substrate having an n-type diffusion layer produced by the production method according to <4>.
本発明によれば、n型拡散層形成用組成物の吸湿による拡散能力の低下、及び半導体基板上における残渣の発生を防ぎ、特定の部位にn型拡散層を形成することが可能なn型拡散層形成用組成物、並びにこのn型拡散層形成用組成物を用いたn型拡散層を有する半導体基板の製造方法及び太陽電池セルの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, an n-type diffusion layer can be formed at a specific site by preventing a decrease in diffusion ability due to moisture absorption of the composition for forming an n-type diffusion layer and generation of residues on the semiconductor substrate. A composition for forming a diffusion layer, a method for manufacturing a semiconductor substrate having an n-type diffusion layer using the composition for forming an n-type diffusion layer, and a method for manufacturing a solar battery cell can be provided.
以下、本発明を適用したn型拡散層形成用組成物、n型拡散層を有する半導体基板の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。 Hereinafter, an example of embodiments of a composition for forming an n-type diffusion layer to which the present invention is applied, a method for producing a semiconductor substrate having an n-type diffusion layer, and a method for producing a solar battery cell will be described in detail with reference to the drawings. To do. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the components (including element steps and the like) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and ranges thereof, and the present invention is not limited thereto. Moreover, the magnitude | size of the member in each figure is notional, The relative relationship of the magnitude | size between members is not limited to this.
本明細書において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書において組成物中の各成分の含有率は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
本明細書において組成物中の各成分の粒子径は、組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本明細書において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
In this specification, the term “process” includes a process that is independent of other processes and includes the process if the purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from the other processes. It is.
In the present specification, the numerical ranges indicated by using “to” include numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
In the present specification, the content of each component in the composition is the sum of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific indication when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. It means the content rate of.
In the present specification, the particle diameter of each component in the composition is a mixture of the plurality of types of particles present in the composition unless there is a specific indication when there are a plurality of types of particles corresponding to each component in the composition. Means the value of.
In this specification, the term “layer” refers to the case where the layer is formed only in a part of the region in addition to the case where the layer is formed over the entire region. Is also included.
<n型拡散層形成用組成物>
本実施形態のn型拡散層形成用組成物は、ドナー元素及びAl(アルミニウム)を含むガラス粒子と、分散媒と、を含有し、ガラス粒子が、成分を酸化物換算したときに、Al2O3を0.01質量%〜1質量%含有する。n型拡散層形成用組成物は、付与性、ガラス粒子の耐湿性等を考慮して、その他の添加剤を必要に応じて含有してもよい。
<Composition for forming n-type diffusion layer>
The composition for forming an n-type diffusion layer of the present embodiment contains glass particles containing a donor element and Al (aluminum), and a dispersion medium. When the glass particles convert the components into oxides, Al 2 O 3 is contained in an amount of 0.01% by mass to 1% by mass. The composition for forming an n-type diffusion layer may contain other additives as necessary in consideration of impartability, moisture resistance of glass particles, and the like.
ここで、n型拡散層形成用組成物とは、ドナー元素を含有し、半導体基板に付与した後にこのドナー元素を熱拡散することで半導体基板にn型拡散層を形成することが可能な材料をいう。 Here, the composition for forming an n-type diffusion layer is a material that contains a donor element and can form an n-type diffusion layer on a semiconductor substrate by thermally diffusing the donor element after being applied to the semiconductor substrate. Say.
本実施形態のn型拡散層形成用組成物を用いることで、所望の部位にのみn型拡散層が形成され、裏面及び側面には不要なn型拡散層が形成されない傾向にある。その理由は明らかではないが、以下のように考えることができる。
n型拡散層形成用組成物中のガラス粒子が「ガラス形態である」ことにより、ドナー元素がガラス粒子中の元素と十分に結合しているか、又はガラス粒子中に取り込まれているため、ドナー元素が揮散し難くなり、その結果、熱拡散処理時にアウトディフュージョンの発生が抑制される、と推測される。
By using the composition for forming an n-type diffusion layer of the present embodiment, an n-type diffusion layer is formed only at a desired site, and unnecessary n-type diffusion layers tend not to be formed on the back surface and side surfaces. The reason is not clear, but can be considered as follows.
Since the glass particles in the composition for forming an n-type diffusion layer are “in glass form”, the donor element is sufficiently bonded to the elements in the glass particles or is incorporated into the glass particles. It is presumed that the element becomes difficult to evaporate, and as a result, the occurrence of out diffusion is suppressed during the thermal diffusion treatment.
したがって、本実施形態のn型拡散層形成用組成物を適用すれば、従来広く採用されている気相反応法では必須のサイドエッチング工程が不要となり、工程が簡易化される。また、裏面に形成されたn型拡散層をp+型拡散層へ変換する工程も不要となる。そのため、裏面のp+型拡散層の形成方法、並びに裏面電極の材質、形状、及び厚さが制限されず、これらの選択肢が広がる。また詳細は後述するが、裏面電極の厚さに起因した半導体基板内の内部応力の発生が抑えられ、半導体基板の反りも抑えられる傾向にある。 Therefore, if the composition for forming an n-type diffusion layer according to this embodiment is applied, the side etching step that is essential in the conventional vapor phase reaction method is not required, and the process is simplified. In addition, the step of converting the n-type diffusion layer formed on the back surface into the p + -type diffusion layer is not necessary. Therefore, the method for forming the p + -type diffusion layer on the back surface and the material, shape, and thickness of the back electrode are not limited, and these options are expanded. Moreover, although mentioned later for details, generation | occurrence | production of the internal stress in the semiconductor substrate resulting from the thickness of a back surface electrode is suppressed, and it exists in the tendency for the curvature of a semiconductor substrate to be suppressed.
なお、n型拡散層形成用組成物に含有されるガラス粒子は熱拡散処理時に溶融し、n型拡散層の上にガラス層が形成される。従来の気相反応法及びリン酸塩含有の溶液を塗布する方法においてもn型拡散層の上にガラス層が形成されており、よって本実施形態において生成したガラス層は、従来の方法と同様に、エッチングにより除去することができる。したがって、本実施形態のn型拡散層形成用組成物は、従来の方法と比べても不要な生成物を発生させず、工程を増やすこともない。 In addition, the glass particle contained in the composition for n type diffused layer formation fuse | melts at the time of a thermal diffusion process, and a glass layer is formed on an n type diffused layer. In the conventional gas phase reaction method and the method of applying a phosphate-containing solution, a glass layer is formed on the n-type diffusion layer, and thus the glass layer generated in this embodiment is the same as the conventional method. Further, it can be removed by etching. Therefore, the n-type diffusion layer forming composition of this embodiment does not generate unnecessary products and does not increase the number of steps as compared with the conventional method.
また、ガラス粒子は熱拡散処理時に揮散し難いため、揮散ガスの発生によって表面のみでなく裏面及び側面にまでn型拡散層が形成されることが防止される傾向にある。 Moreover, since glass particles are difficult to volatilize at the time of thermal diffusion treatment, the generation of volatilized gas tends to prevent the formation of n-type diffusion layers not only on the surface but also on the back surface and side surfaces.
更に、ガラス粒子は、成分を酸化物換算したときに、Al2O3を0.01質量%〜1質量%含有する。成分を酸化物換算したときのAl2O3の含有率が0.01質量%以上であることにより、吸湿による拡散能力の変化が防止される傾向にある。また、成分を酸化物換算したときのAl2O3の含有率が1質量%以下であることにより、アクセプター元素であるAlが半導体基板中に高濃度に拡散してp型拡散層を形成することを避けることができる。 Furthermore, glass particles, when converting the component oxides, the Al 2 O 3 containing 0.01 wt% to 1 wt%. When the content of Al 2 O 3 when the component is converted to an oxide is 0.01% by mass or more, a change in diffusion capacity due to moisture absorption tends to be prevented. Further, when the content of Al 2 O 3 when the component is converted to oxide is 1% by mass or less, Al as an acceptor element diffuses in a high concentration in the semiconductor substrate to form a p-type diffusion layer. You can avoid that.
ドナー元素及びAl(アルミニウム)を含むガラス粒子について、詳細に説明する。本明細書において「ガラス粒子」とは、ガラス(ガラス転移現象を示す非晶質固体)が粒子状になったものを意味する。 Glass particles containing a donor element and Al (aluminum) will be described in detail. In the present specification, the “glass particles” mean glass (amorphous solid exhibiting a glass transition phenomenon) in the form of particles.
ドナー元素とは、半導体基板中にドーピングさせることによってn型拡散層を形成することが可能な元素である。ドナー元素としては第15族の元素が使用でき、例えば、P(リン)、Sb(アンチモン)、As(ヒ素)、及びBi(ビスマス)が挙げられる。安全性、ガラス化の容易さ等の観点から、ドナー元素としては、P(リン)及びSb(アンチモン)からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 A donor element is an element that can form an n-type diffusion layer by doping into a semiconductor substrate. As the donor element, a Group 15 element can be used, and examples thereof include P (phosphorus), Sb (antimony), As (arsenic), and Bi (bismuth). From the viewpoint of safety, easiness of vitrification, etc., the donor element preferably contains at least one selected from the group consisting of P (phosphorus) and Sb (antimony).
ドナー元素をガラス粒子に導入するために用いるドナー元素含有物質としては、例えば、P2O3、P2O5、Sb2O3、Bi2O3、及びAs2O3が挙げられ、中でも、P2O3、P2O5、及びSb2O3からなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。 Examples of the donor element-containing material used for introducing the donor element into the glass particles include P 2 O 3 , P 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Bi 2 O 3 , and As 2 O 3. It is preferable to use at least one selected from the group consisting of P 2 O 3 , P 2 O 5 , and Sb 2 O 3 .
また、ガラス粒子は、ドナー元素以外にAl(アルミニウム)を含む。ドナー元素の中でも特に、酸化物表示でP2O5又はP2O3を含むガラス粒子は、一般に不安定な構造であるため吸湿性が高く、ガラス粒子中からリンが溶け出し、熱拡散処理時にリンが飛散することがある。このようにリンが飛散した場合、半導体基板中に拡散するリン量が減少する。また、ガラス粒子中から溶け出したリンは分散媒等の有機物と反応し、熱拡散処理後に半導体基板上に残渣として炭化物を残存させることがある。Al(アルミニウム)は、酸化物表示でP2O5又はP2O3を含む不安定なガラス骨格中に介在し、ガラス骨格を安定にすることができる。 Moreover, the glass particles contain Al (aluminum) in addition to the donor element. Among the donor elements, glass particles containing P 2 O 5 or P 2 O 3 in terms of oxides generally have an unstable structure and thus have high hygroscopicity, so that phosphorus is dissolved out of the glass particles and thermal diffusion treatment is performed. Sometimes phosphorus scatters. When phosphorus is thus scattered, the amount of phosphorus diffused into the semiconductor substrate is reduced. Further, phosphorus dissolved out of the glass particles may react with an organic substance such as a dispersion medium, and may leave a carbide as a residue on the semiconductor substrate after the thermal diffusion treatment. Al (aluminum) can intervene in an unstable glass skeleton containing P 2 O 5 or P 2 O 3 in oxide display, and can stabilize the glass skeleton.
ガラス粒子は、必要に応じて成分比率を調整することによって、溶融温度、軟化点、ガラス転移点、化学的耐久性等を制御することが可能である。この観点から、ガラス粒子は、ドナー元素及びAl(アルミニウム)以外のその他の元素を含むことが好ましい。その他の元素としては、例えば、Si、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、V、Sn、Zr、Mo、La、Nb、Ta、Y、Ti、Ge、Te、及びLuが挙げられる。 The glass particles can control the melting temperature, softening point, glass transition point, chemical durability, and the like by adjusting the component ratio as necessary. From this point of view, the glass particles preferably contain other elements other than the donor element and Al (aluminum). Examples of other elements include Si, K, Na, Li, Ba, Sr, Ca, Mg, Be, Zn, Pb, Cd, V, Sn, Zr, Mo, La, Nb, Ta, Y, Ti, Ge, Te, and Lu are mentioned.
その他の元素をガラス粒子に導入するために用いるガラス成分物質としては、例えば、SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2、MoO3、La2O3、Nb2O5、Ta2O5、Y2O3、TiO2、GeO2、TeO2、及びLu2O3が挙げられ、中でも、SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2、及びMoO3からなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。 Examples of glass component substances used for introducing other elements into glass particles include SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, and CdO. , V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 , MoO 3 , La 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , TiO 2 , GeO 2 , TeO 2 , and Lu 2 O 3. Among them, SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 , and MoO 3 are used. It is preferable to use at least one selected from the group.
ガラス粒子は、成分を酸化物表示したときに、P2O3、P2O5、及びSb2O3からなる群より選択される少なくとも1種のドナー元素含有物質と、Al2O3と、SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2、及びMoO3からなる群より選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有することが好ましい。
耐湿性の観点から、ガラス粒子は、成分を酸化物表示したときに、P2O3及びP2O5からなる群より選択される少なくとも1種のドナー元素含有物質と、Al2O3と、SiO2、CaO、及びMgOからなる群より選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有することがより好ましい。
When the glass particles are expressed as oxides, at least one donor element-containing material selected from the group consisting of P 2 O 3 , P 2 O 5 , and Sb 2 O 3 , Al 2 O 3 , , SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 , and MoO 3 And at least one glass component substance.
From the viewpoint of moisture resistance, the glass particles have at least one donor element-containing material selected from the group consisting of P 2 O 3 and P 2 O 5 , Al 2 O 3 , SiO 2, CaO, and it is more preferred to contain, at least one glass component material selected from the group consisting of MgO.
ドナー元素及びAl(アルミニウム)を含むガラス粒子の具体例としては、成分を酸化物表示したときに、例えば、P2O5−SiO2−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−K2O−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−Na2O−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−Li2O−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−BaO−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−SrO−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−CaO−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−MgO−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−BeO−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−ZnO−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−CdO−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−PbO−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−V2O5−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−SnO−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−GeO2−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−Sb2O3−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−TeO2−Al2O3系ガラス粒子、及びP2O5−As2O3−Al2O3系ガラス粒子が挙げられる。
上記では3成分を含むガラス粒子を例示したが、例えば、P2O5−SiO2−MgO−Al2O3系ガラス粒子、P2O5−SiO2−CaO−Al2O3系ガラス粒子、及びP2O5−SiO2−CaO−MgO−Al2O3系ガラス粒子のように、必要に応じて4成分以上を含むガラス粒子であってもよい。
Specific examples of glass particles containing a donor element and Al (aluminum) include, for example, P 2 O 5 —SiO 2 —Al 2 O 3 -based glass particles and P 2 O 5 —K when the component is expressed as an oxide. 2 O-Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -Na 2 O -Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -Li 2 O -Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 - BaO-Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -SrO-Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -CaO-Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -MgO-Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -BeO-Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -ZnO-Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -CdO-Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -PbO-Al 2 O 3 based glass Scan particles, P 2 O 5 -V 2 O 5 -Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -SnO-Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -GeO 2 -Al 2 O 3 based glass particle, P 2 O 5 -Sb 2 O 3 -Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -TeO 2 -Al 2 O 3 based glass particles, and P 2 O 5 -As 2 O 3 -Al 2 O 3 type | system | group glass particle is mentioned.
In the above has been illustrated glass particles containing 3 ingredients, for example, P 2 O 5 -SiO 2 -MgO -Al 2 O 3 based glass particles, P 2 O 5 -SiO 2 -CaO -Al 2 O 3 based glass particles , And P 2 O 5 —SiO 2 —CaO—MgO—Al 2 O 3 -based glass particles, if necessary, may be glass particles containing four or more components.
ガラス粒子中のドナー元素の含有率は、ガラス粒子の溶融温度、軟化点、ガラス転移点、及び化学的耐久性を考慮して適宜設定することが望ましい。ガラス粒子中のドナー元素の含有率は、酸化物換算したときに、5質量%〜95質量%であることが好ましく、15質量%〜60質量%であることがより好ましい。ドナー元素の含有率を5質量%以上とすることで、ガラス粒子の軟化点の過度な上昇を抑え、熱拡散処理時に均一なガラス層が形成される傾向にある。一方、ドナー元素の含有率を95質量%以下とすることで、ガラス形態が得られやすい傾向にある。 The content of the donor element in the glass particles is desirably set as appropriate in consideration of the melting temperature, softening point, glass transition point, and chemical durability of the glass particles. The donor element content in the glass particles is preferably 5% by mass to 95% by mass and more preferably 15% by mass to 60% by mass when converted to oxide. When the content of the donor element is 5% by mass or more, an excessive increase in the softening point of the glass particles is suppressed, and a uniform glass layer tends to be formed during the thermal diffusion treatment. On the other hand, when the content of the donor element is 95% by mass or less, a glass form tends to be easily obtained.
また、ガラス粒子中のAl(アルミニウム)の含有率は、酸化物換算したときに、0.01質量%〜1質量%であり、0.1質量%〜0.5質量%であることが好ましい。Al(アルミニウム)の含有率を0.01質量%以上とすることで、ガラス構造を安定にする効果が得られやすい傾向にある。一方、Al(アルミニウム)の含有率を1質量%以下とすることで、アクセプター元素であるAlが半導体基板中に高濃度に拡散してp型拡散層を形成し、リーク電流の原因となることを避けることができる。 Further, the content of Al (aluminum) in the glass particles is 0.01% by mass to 1% by mass and preferably 0.1% by mass to 0.5% by mass when converted to oxide. . By making the content of Al (aluminum) 0.01% by mass or more, the effect of stabilizing the glass structure tends to be easily obtained. On the other hand, by setting the Al (aluminum) content to 1% by mass or less, the acceptor element Al diffuses in a high concentration in the semiconductor substrate to form a p-type diffusion layer, which causes a leakage current. Can be avoided.
ガラス粒子の軟化点は、熱拡散処理時の拡散性、液だれ等の観点から、200℃〜1000℃であることが好ましく、500℃〜900℃であることがより好ましい。 The softening point of the glass particles is preferably 200 ° C. to 1000 ° C., and more preferably 500 ° C. to 900 ° C., from the viewpoints of diffusibility and dripping at the time of thermal diffusion treatment.
ガラス粒子の平均粒径は、10μm以下であることが好ましい。10μm以下の平均粒径を有するガラス粒子を用いた場合には、平滑な塗膜が得られやすい傾向にある。ガラス粒子の平均粒径は、1μm以下であることがより好ましく、0.5μm以下であることが更に好ましい。ガラス粒子の平均粒径の下限は特に制限されず、例えば、0.01μm以上である。
なお、ガラス粒子の平均粒径は、レーザー散乱回折法粒度分布測定装置等により測定される値であり、粒度分布において小径側からの体積累積50%に対応する粒径(D50)である。
The average particle size of the glass particles is preferably 10 μm or less. When glass particles having an average particle size of 10 μm or less are used, a smooth coating film tends to be obtained. The average particle size of the glass particles is more preferably 1 μm or less, and further preferably 0.5 μm or less. The lower limit of the average particle size of the glass particles is not particularly limited, and is, for example, 0.01 μm or more.
The average particle size of the glass particles is a value measured by a laser scattering diffraction particle size distribution measuring device or the like, and is a particle size (D50) corresponding to 50% of volume accumulation from the small diameter side in the particle size distribution.
ガラス粒子の作製方法は、特に制限されない。例えば、ガラス粒子は、以下の手順で作製される。
最初に原料を秤量し、るつぼに充填する。るつぼの材質としては、例えば、白金、白金―ロジウム、金、イリジウム、アルミナ、石英、及び炭素が挙げられる。るつぼの材質は、溶融温度、雰囲気、溶融物質との反応性等を考慮して適宜選ばれる。
次に、原料を、電気炉でガラス組成に応じた温度で加熱し融液とする。このとき融液が均一となるよう撹拌することが好ましい。
続いて、得られた融液をジルコニア基板、カーボン基板等の上に流し出して融液をガラス化する。
最後に、ガラスを粉砕し粒子状とする。粉砕には、ジェットミル、ビーズミル、ボールミル等の公知の装置が適用できる。
The method for producing the glass particles is not particularly limited. For example, glass particles are produced by the following procedure.
First, weigh the ingredients and fill the crucible. Examples of the crucible material include platinum, platinum-rhodium, gold, iridium, alumina, quartz, and carbon. The material of the crucible is appropriately selected in consideration of the melting temperature, atmosphere, reactivity with the molten material, and the like.
Next, the raw material is heated at a temperature corresponding to the glass composition in an electric furnace to obtain a melt. At this time, stirring is preferably performed so that the melt becomes uniform.
Subsequently, the obtained melt is poured onto a zirconia substrate, a carbon substrate, or the like to vitrify the melt.
Finally, the glass is crushed into particles. A known apparatus such as a jet mill, a bead mill, or a ball mill can be applied to the pulverization.
n型拡散層形成用組成物中のガラス粒子の含有率は、付与性、ドナー元素の拡散性等を考慮して決定される。一般には、n型拡散層形成用組成物中のガラス粒子の含有率は、5質量%〜95質量%であることが好ましく、10質量%〜50質量%であることがより好ましい。 The content rate of the glass particles in the composition for forming an n-type diffusion layer is determined in consideration of the imparting property, the diffusibility of the donor element, and the like. Generally, the content of the glass particles in the composition for forming an n-type diffusion layer is preferably 5% by mass to 95% by mass, and more preferably 10% by mass to 50% by mass.
次に、分散媒について説明する。
分散媒とは、n型拡散層形成用組成物中において上記ガラス粒子を分散させる媒体である。具体的に分散媒としては、バインダー、溶剤等が採用される。
Next, the dispersion medium will be described.
The dispersion medium is a medium in which the glass particles are dispersed in the n-type diffusion layer forming composition. Specifically, a binder, a solvent, or the like is employed as the dispersion medium.
バインダーとしては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド化合物、ポリビニルアミド化合物、ポリビニルピロリドン、ポリ(メタ)アクリル酸化合物、ポリエチレンオキサイド化合物、ポリスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、セルロースエーテル化合物、セルロース誘導体、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース、ゼラチン、澱粉、澱粉誘導体、アルギン酸ナトリウム類、キサンタン、グアーガム、グアーガム誘導体、スクレログルカン、トラガカント、デキストリン誘導体、アクリル酸樹脂、アクリル酸エステル樹脂、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、及びこれらの共重合体、並びに二酸化珪素を適宜選択しうる。これらのバインダーは、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
なお、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを意味し、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。
Examples of the binder include dimethylaminoethyl (meth) acrylate polymer, polyvinyl alcohol, polyacrylamide compound, polyvinylamide compound, polyvinylpyrrolidone, poly (meth) acrylic acid compound, polyethylene oxide compound, polysulfonic acid, acrylamide alkylsulfonic acid, and cellulose. Ether compound, cellulose derivative, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, ethylcellulose, gelatin, starch, starch derivative, sodium alginate, xanthan, guar gum, guar gum derivative, scleroglucan, tragacanth, dextrin derivative, acrylic acid resin, acrylic ester resin, Select butadiene resin, styrene resin, their copolymers, and silicon dioxide as appropriate. That. These binders may be used alone or in combination of two or more.
“(Meth) acrylate” means acrylate or methacrylate, and “(meth) acrylic acid” means acrylic acid or methacrylic acid.
バインダーの分子量は特に制限されず、n型拡散層形成用組成物としての所望の粘度を考慮して、適宜調整することが好ましい。 The molecular weight of the binder is not particularly limited, and is preferably adjusted as appropriate in consideration of the desired viscosity of the n-type diffusion layer forming composition.
溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のケトン溶剤;ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチル−n−ジ−n−プロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル等のエーテル溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ジ酢酸グリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸イソアミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル等のエステル溶剤;エチレングリコールメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールメチルエーテルアセテート等のエーテルエステル溶剤;アセトニトリル、N−メチルピロリジノン、N−エチルピロリジノン、N−プロピルピロリジノン、N−ブチルピロリジノン、N−ヘキシルピロリジノン、N−シクロヘキシルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、イソペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のアルコール系溶剤;フェノール等のフェノール溶剤;テルピネン、ターピネオール、ミルセン、アロオシメン、リモネン、ジペンテン、ピネン、カルボン、オシメン、フェランドレン等のテルペン溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリエチレングリコール、テトラエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノエーテル系溶剤;水などが挙げられる。これらの溶剤は、1種類を単独でしてもよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 Solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl n-propyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl n-butyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl n-pentyl ketone, methyl n-hexyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, Ketone solvents such as diisobutylketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone; diethyl ether, methyl ethyl ether, methyl-n -Di-n-propyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, dimethyldioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol Diethyl ether, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl n-propyl ether, diethylene glycol methyl n-butyl ether, diethylene glycol di -N-propyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol methyl-n-hexyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol methyl ethyl ether, triethylene glycol methyl-n-butyl ether, triethylene Glycol di-n- Chill ether, triethylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol methyl ethyl ether, tetraethylene glycol methyl n-butyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, tetraethylene Glycol methyl-n-hexyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene glycol di-n-butyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol methyl ethyl Ether, dipropylene glycol Ru-n-butyl ether, dipropylene glycol di-n-propyl ether, dipropylene glycol di-n-butyl ether, dipropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, tripropylene glycol methyl Ethyl ether, tripropylene glycol methyl-n-butyl ether, tripropylene glycol di-n-butyl ether, tripropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol dimethyl ether, tetrapropylene glycol diethyl ether, tetrapropylene glycol methyl ethyl ether, tetra Propylene glycol methyl-n-butyl ether, tetrapropylene glycol Ether solvents such as alkyl di-n-butyl ether and tetrapropylene glycol methyl-n-hexyl ether; methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, n-acetate Pentyl, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, nonyl acetate , Methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, glycol diacetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, isoamyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, Lactic acid n- Ester solvents such as mill; ethylene glycol methyl ether propionate, ethylene glycol ethyl ether propionate, ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol-n-butyl ether acetate , Ether ester solvents such as propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether acetate, dipropylene glycol ethyl ether acetate, triethylene glycol methyl ether acetate; Tolyl, N-methylpyrrolidinone, N-ethylpyrrolidinone, N-propylpyrrolidinone, N-butylpyrrolidinone, N-hexylpyrrolidinone, N-cyclohexylpyrrolidinone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N- Aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide; methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, isopentanol, 2-methylbutanol, sec -Pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, n-octanol, 2-ethylhe Xanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, Alcohol solvents such as 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol and tripropylene glycol; phenol solvents such as phenol; terpinene, terpineol, myrcene, alloocimene, limonene, dipentene , Terpene solvents such as pinene, carvone, ocimene and ferrandrene; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol Cole monoethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriethylene glycol, tetraethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene Examples include glycol monoether solvents such as glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, and tripropylene glycol monomethyl ether; water. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
n型拡散層形成用組成物中の分散媒の含有率は、付与性及びドナー濃度を考慮して決定される。
n型拡散層形成用組成物の粘度は、付与性を考慮して、10mPa・s〜500000mPa・sであることが好ましく、1000mPa・s〜50000mPa・sであることがより好ましい。
The content of the dispersion medium in the composition for forming an n-type diffusion layer is determined in consideration of the imparting property and the donor concentration.
The viscosity of the composition for forming an n-type diffusion layer is preferably 10 mPa · s to 500,000 mPa · s, more preferably 1000 mPa · s to 50000 mPa · s in consideration of applicability.
n型拡散層形成用組成物は、必要に応じて、その他の添加剤を更に含有してもよい。その他の添加剤の中で付与性を向上させるものとしては、例えば、有機フィラー、無機フィラー、有機酸塩等のチキソ性付与剤、濡れ性向上剤、レベリング剤、界面活性剤、可塑剤、充填剤、消泡剤、安定剤、酸化防止剤、及び香料が挙げられる。また、その他の添加剤の中でガラス粒子の耐湿性を向上させるものとしては、例えば、シランカップリング剤、金属アルコキシド、シリコーン樹脂、及びアルキルシラザン化合物が挙げられる。これらの添加剤は、n型拡散層形成用組成物中に各々0.01質量%〜20質量%程度使用することができる。これらの添加剤は、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
これらの添加剤の中でも、水分を利用してガラス粒子の表面と相互作用する点、及びガラス粒子の表面に配向する官能基が疎水性であり、かつバインダーと結合可能な点から、シランカップリング剤が好ましく、アミノ基を有するシランカップリング剤がより好ましい。
The composition for forming an n-type diffusion layer may further contain other additives as necessary. Among other additives, those that improve the imparting property include, for example, organic fillers, inorganic fillers, thixotropic imparting agents such as organic acid salts, wettability improvers, leveling agents, surfactants, plasticizers, and fillers. Agents, antifoaming agents, stabilizers, antioxidants, and perfumes. Examples of other additives that improve the moisture resistance of glass particles include silane coupling agents, metal alkoxides, silicone resins, and alkylsilazane compounds. Each of these additives can be used in the composition for forming an n-type diffusion layer in an amount of about 0.01% by mass to 20% by mass. These additives may be used alone or in combination of two or more.
Among these additives, silane coupling is based on the fact that moisture interacts with the surface of the glass particles and that the functional groups oriented on the surface of the glass particles are hydrophobic and can bind to the binder. An agent is preferred, and a silane coupling agent having an amino group is more preferred.
n型拡散層形成用組成物は、金属粒子の含有率の点で、電極形成用組成物と異なる。n型拡散層形成用組成物中の金属粒子の含有率は、例えば、1質量ppm以下であり、0.01質量ppm以下であることが好ましい。 The composition for forming an n-type diffusion layer differs from the composition for forming an electrode in terms of the content of metal particles. The content rate of the metal particles in the composition for forming an n-type diffusion layer is, for example, 1 mass ppm or less, and preferably 0.01 mass ppm or less.
<n型拡散層を有する半導体基板の製造方法及び太陽電池セルの製造方法>
本実施形態のn型拡散層を有する半導体基板の製造方法は、前述したn型拡散層形成用組成物を半導体基板に付与する工程と、n型拡散層形成用組成物を付与した半導体基板に熱拡散処理を施す工程と、を含む。
<The manufacturing method of a semiconductor substrate which has an n type diffused layer, and the manufacturing method of a photovoltaic cell>
The method for manufacturing a semiconductor substrate having an n-type diffusion layer according to this embodiment includes a step of applying the above-described composition for forming an n-type diffusion layer to a semiconductor substrate, and a semiconductor substrate provided with the composition for forming an n-type diffusion layer. Applying a thermal diffusion treatment.
本実施形態の太陽電池セルの製造方法は、前述したn型拡散層を有する半導体基板の製造方法により製造されるn型拡散層を有する半導体基板に電極を形成する工程を含む。 The manufacturing method of the photovoltaic cell of this embodiment includes the process of forming an electrode in the semiconductor substrate which has an n-type diffusion layer manufactured by the manufacturing method of the semiconductor substrate which has the n-type diffusion layer mentioned above.
半導体基板は特に制限されず、太陽電池セルに用いられる半導体基板を適用することができる。例えば、シリコン基板、リン化ガリウム基板、窒化ガリウム基板、ダイヤモンド基板、窒化アルミニウム基板、窒化インジウム基板、ヒ化ガリウム基板、ゲルマニウム基板、セレン化亜鉛基板、テルル化亜鉛基板、テルル化カドミウム基板、硫化カドミウム基板、リン化インジウム基板、炭化シリコン基板、ケイ化ゲルマニウム基板、銅インジウムセレン基板等が挙げられる。シリコン基板としては、結晶シリコン基板等が挙げられる。これらの半導体基板の中でも、シリコン基板を用いることが好ましい。 The semiconductor substrate is not particularly limited, and a semiconductor substrate used for a solar battery cell can be applied. For example, silicon substrate, gallium phosphide substrate, gallium nitride substrate, diamond substrate, aluminum nitride substrate, indium nitride substrate, gallium arsenide substrate, germanium substrate, zinc selenide substrate, zinc telluride substrate, cadmium telluride substrate, cadmium sulfide Examples include a substrate, an indium phosphide substrate, a silicon carbide substrate, a germanium silicide substrate, and a copper indium selenium substrate. Examples of the silicon substrate include a crystalline silicon substrate. Among these semiconductor substrates, it is preferable to use a silicon substrate.
以下、n型拡散層を有する半導体基板の製造方法及び太陽電池セルの製造方法について、図1を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図1は、太陽電池セルの製造工程の一例を概念的に表す模式断面図である。以降の図面においては、共通する構成要素に同じ符号を付す。
なお、図1では、p型結晶シリコン基板を用いる場合について説明するが、n型結晶シリコン基板を用いてもよい。また、結晶シリコン基板は、アモルファスシリコン基板であってもよく、シリコン以外で構成される基板であってもよい。
Hereinafter, although the manufacturing method of the semiconductor substrate which has an n type diffused layer, and the manufacturing method of a photovoltaic cell are demonstrated, referring FIG. 1, this invention is not limited to this. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view conceptually showing an example of a manufacturing process of a solar battery cell. In the subsequent drawings, common constituent elements are denoted by the same reference numerals.
In addition, although FIG. 1 demonstrates the case where a p-type crystalline silicon substrate is used, you may use an n-type crystalline silicon substrate. The crystalline silicon substrate may be an amorphous silicon substrate or a substrate made of other than silicon.
図1(1)では、p型結晶シリコン基板10にアルカリ溶液を付与してダメージ層を除去し、テクスチャー構造をエッチングにて得る。詳細には、インゴットからスライスした際に発生するシリコン表面のダメージ層を20質量%苛性ソーダで除去する。次いで1質量%苛性ソーダと10質量%イソプロピルアルコールとの混合液によりエッチングを行い、テクスチャー構造を形成する(図中ではテクスチャー構造の記載を省略する)。太陽電池セルは、受光面(表面)側にテクスチャー構造を形成することにより、光閉じ込め効果が促され、高効率化が図られる。 In FIG. 1A, an alkaline solution is applied to the p-type crystalline silicon substrate 10 to remove the damaged layer, and a texture structure is obtained by etching. Specifically, the damaged layer on the silicon surface generated when slicing from the ingot is removed with 20% by mass caustic soda. Next, etching is performed with a mixed solution of 1% by mass caustic soda and 10% by mass isopropyl alcohol to form a texture structure (the description of the texture structure is omitted in the figure). In the solar battery cell, by forming a texture structure on the light receiving surface (front surface) side, a light confinement effect is promoted and high efficiency is achieved.
図1(2)では、p型結晶シリコン基板10の表面すなわち受光面となる面に、前述したn型拡散層形成用組成物を付与して、n型拡散層形成用組成物層11を形成する。n型拡散層形成用組成物の付与方法には制限はなく、例えば、印刷法、スピンコート法、刷毛塗り、スプレー法、ドクターブレード法、ロールコート法、及びインクジェット法が挙げられる。 In FIG. 1 (2), the n-type diffusion layer forming composition layer 11 is formed by applying the n-type diffusion layer forming composition described above to the surface of the p-type crystalline silicon substrate 10, that is, the light receiving surface. To do. There is no restriction | limiting in the application | coating method of the composition for n-type diffused layer formation, For example, a printing method, a spin coat method, brush coating, a spray method, a doctor blade method, a roll coat method, and an inkjet method is mentioned.
なお、n型拡散層形成用組成物の組成によっては、付与後に、組成物中に含まれる溶剤を揮発させるための乾燥工程が必要な場合がある。この場合には、例えば、80℃〜300℃程度の温度で、ホットプレートを使用する場合は1分間〜10分間、乾燥機等を用いる場合は10分間〜30分間程度で乾燥させる。この乾燥条件は、n型拡散層形成用組成物の溶剤組成に依存しており、特に上記条件に限定されない。 Depending on the composition of the n-type diffusion layer forming composition, a drying step for volatilizing the solvent contained in the composition may be necessary after application. In this case, for example, drying is performed at a temperature of about 80 ° C. to 300 ° C. for about 1 minute to 10 minutes when using a hot plate, and about 10 minutes to 30 minutes when using a dryer or the like. The drying conditions depend on the solvent composition of the n-type diffusion layer forming composition and are not particularly limited to the above conditions.
また、本実施形態の製造方法を用いる場合には、裏面の高濃度電界層(p+型拡散層)14の製造方法は、アルミニウムによるn型拡散層からp型拡散層への変換による方法に限定されることなく、いずれの方法も採用でき、製造方法の選択肢が広がる。したがって、例えば、B(ボロン)等の第13族の元素を含む組成物を付与して層13を形成し、高濃度電界層14を形成することができる。 When the manufacturing method of this embodiment is used, the manufacturing method of the high-concentration electric field layer (p + -type diffusion layer) 14 on the back surface is a method based on conversion from an n-type diffusion layer to a p-type diffusion layer using aluminum. Any method can be adopted without limitation, and the choice of manufacturing method is expanded. Therefore, for example, the layer 13 can be formed by applying a composition containing a Group 13 element such as B (boron), and the high concentration electric field layer 14 can be formed.
図1(3)では、n型拡散層形成用組成物層11を形成したp型結晶シリコン基板10に、600℃〜1200℃で熱拡散処理を施す。この熱拡散処理により、p型結晶シリコン基板10中へドナー元素が拡散し、n型拡散層12が形成される。熱拡散処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。
n型拡散層12の表面には、リン酸ガラス等のガラス層(不図示)が形成されているため、このガラス層をエッチングにより除去する。エッチングとしては、フッ酸等の酸に浸漬する方法、苛性ソーダ等のアルカリに浸漬する方法等の公知の方法が適用できる。
In FIG. 1 (3), the p-type crystalline silicon substrate 10 on which the n-type diffusion layer forming composition layer 11 is formed is subjected to a thermal diffusion treatment at 600 ° C. to 1200 ° C. By this thermal diffusion treatment, the donor element is diffused into the p-type crystalline silicon substrate 10 and the n-type diffusion layer 12 is formed. A known continuous furnace, batch furnace, or the like can be applied to the thermal diffusion treatment.
Since a glass layer (not shown) such as phosphate glass is formed on the surface of the n-type diffusion layer 12, this glass layer is removed by etching. As the etching, a known method such as a method of immersing in an acid such as hydrofluoric acid or a method of immersing in an alkali such as caustic soda can be applied.
図1(2)及び(3)に示される、本実施形態のn型拡散層形成用組成物を用いてn型拡散層12を形成する方法では、乾燥工程後にガラス粒子が大気に曝されるが、大気中の水分が吸着してもガラス粒子中からリンが消失し難いため、周囲環境(湿度)に影響されることが少なく、安定した拡散が可能である。また、ガラス粒子中のリンはバインダーと反応し難いため、エッチング工程後にp型結晶シリコン基板の表面に残渣が発生することが抑制される。 In the method of forming the n-type diffusion layer 12 using the composition for forming an n-type diffusion layer of the present embodiment shown in FIGS. 1 (2) and (3), the glass particles are exposed to the atmosphere after the drying step. However, even if moisture in the atmosphere is adsorbed, phosphorus hardly disappears from the glass particles, so that it is less affected by the surrounding environment (humidity) and stable diffusion is possible. Further, since phosphorus in the glass particles hardly reacts with the binder, generation of a residue on the surface of the p-type crystalline silicon substrate after the etching process is suppressed.
また、本実施形態のn型拡散層形成用組成物を用いてn型拡散層12を形成する方法では、所望の部位にのみn型拡散層12が形成され、裏面及び側面における不要なn型拡散層の形成が抑制される。
従来広く採用されている気相反応法によりn型拡散層を形成する方法では、側面に形成された不要なn型拡散層を除去するためのサイドエッチング工程が必須であったが、本実施形態の製造方法によれば、サイドエッチング工程が不要となり、工程が簡易化される。
Further, in the method of forming the n-type diffusion layer 12 using the composition for forming an n-type diffusion layer of the present embodiment, the n-type diffusion layer 12 is formed only at a desired portion, and unnecessary n-type is formed on the back surface and the side surface. Formation of the diffusion layer is suppressed.
In the conventional method of forming an n-type diffusion layer by a gas phase reaction method, a side etching process for removing an unnecessary n-type diffusion layer formed on a side surface is essential. According to this manufacturing method, the side etching process becomes unnecessary, and the process is simplified.
また、従来の製造方法では、裏面に形成されたn型拡散層をp型拡散層へ変換する必要があった。この変換方法としては、裏面のn型拡散層に、第13族元素であるアルミニウムのペーストを付与し、熱拡散処理を施して、n型拡散層にアルミニウムを拡散させてp型拡散層へ変換する方法が採用されている。この方法においてp型拡散層への変換を充分なものとし、更にp+層の高濃度電界層を形成するためには、ある程度以上のアルミニウム量が必要であることから、アルミニウム層を厚く形成する必要があった。しかしながら、アルミニウムの熱膨張率は基板として用いるシリコンの熱膨張率と大きく異なることから、熱拡散処理及び冷却の過程でシリコン基板中に大きな内部応力を発生させ、シリコン基板の反りの原因となっていた。
この内部応力は、結晶シリコンの結晶粒界に損傷を与え、電力損失が大きくなるという課題があった。また、シリコン基板の反りは、モジュール工程における太陽電池セルの搬送時、及びタブ線と呼ばれる銅線との接続時において、セルを破損させ易くしていた。近年では、スライス加工技術の向上から、結晶シリコン基板の厚みが薄型化されつつあり、更にセルが割れ易い傾向にある。
Further, in the conventional manufacturing method, it is necessary to convert the n-type diffusion layer formed on the back surface into the p-type diffusion layer. As this conversion method, a paste of aluminum which is a Group 13 element is applied to the n-type diffusion layer on the back surface, and heat diffusion treatment is performed, and aluminum is diffused into the n-type diffusion layer to convert it into a p-type diffusion layer. The method to do is adopted. In this method, in order to sufficiently convert to the p-type diffusion layer and to form a high concentration electric field layer of p + layer, an aluminum amount of a certain amount or more is required. Therefore, the aluminum layer is formed thick. There was a need. However, since the thermal expansion coefficient of aluminum is significantly different from that of silicon used as a substrate, a large internal stress is generated in the silicon substrate during the thermal diffusion treatment and cooling, which causes warpage of the silicon substrate. It was.
This internal stress has a problem in that the crystal grain boundary of the crystalline silicon is damaged and the power loss increases. In addition, the warpage of the silicon substrate easily causes the cell to be damaged when the solar battery cell is transported in the module process and when it is connected to a copper wire called a tab wire. In recent years, due to the improvement of slicing technology, the thickness of the crystalline silicon substrate is being reduced, and the cells tend to be easily broken.
これに対して、本実施形態の製造方法によれば、裏面に不要なn型拡散層が形成され難いことから、n型拡散層からp型拡散層への変換を行う必要がなくなり、アルミニウム層を厚くする必然性がなくなる。その結果、シリコン基板内の内部応力の発生及びシリコン基板の反りを抑えることができる。結果として、太陽電池セルの電力損失の増大、及びセルの破損を抑えることが可能となる。 On the other hand, according to the manufacturing method of the present embodiment, since an unnecessary n-type diffusion layer is hardly formed on the back surface, there is no need to perform conversion from the n-type diffusion layer to the p-type diffusion layer. The necessity of thickening is lost. As a result, generation of internal stress in the silicon substrate and warpage of the silicon substrate can be suppressed. As a result, it is possible to suppress an increase in power loss of the solar battery cell and damage to the cell.
また、本実施形態の製造方法を用いる場合には、裏面の高濃度電界層(p+型拡散層)14の製造方法は、アルミニウムによるn型拡散層からp型拡散層への変換による方法に限定されることなく、いずれの方法も採用でき、製造方法の選択肢が広がる。
また、後述するように、裏面電極ペースト層20に用いる材料は第13族のアルミニウムに限定されず、例えば、Ag(銀)及びCu(銅)を適用することができ、裏面電極ペースト層20の厚さも従来のものよりも薄く形成することが可能となる。
When the manufacturing method of this embodiment is used, the manufacturing method of the high-concentration electric field layer (p + -type diffusion layer) 14 on the back surface is a method based on conversion from an n-type diffusion layer to a p-type diffusion layer using aluminum. Any method can be adopted without limitation, and the choice of manufacturing method is expanded.
Further, as will be described later, the material used for the back electrode paste layer 20 is not limited to Group 13 aluminum, and for example, Ag (silver) and Cu (copper) can be applied. It is possible to form a thinner thickness than the conventional one.
図1(4)では、n型拡散層12の上に反射防止層16を形成する。反射防止層16は公知の技術を適用して形成される。例えば、反射防止層16が窒化ケイ素層の場合には、SiH4とNH3との混合ガスを原料とするプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成することができる。このとき、水素が結晶中に拡散し、ケイ素原子の結合に寄与しない軌道、すなわちダングリングボンドと水素とが結合し、欠陥を不活性化(水素パッシベーション)する。より具体的には、上記混合ガス流量比NH3/SiH4が0.05〜1.0、反応室の圧力が13.3Pa〜266.6Pa(0.1Torr〜2Torr)、層形成時の温度が300℃〜550℃、プラズマの放電のための周波数が100kHz以上の条件下で、窒化ケイ素層を形成することができる。 In FIG. 1 (4), the antireflection layer 16 is formed on the n-type diffusion layer 12. The antireflection layer 16 is formed by applying a known technique. For example, when the antireflection layer 16 is a silicon nitride layer, it can be formed by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method using a mixed gas of SiH 4 and NH 3 as a raw material. At this time, hydrogen diffuses into the crystal, and orbitals that do not contribute to the bonding of silicon atoms, that is, dangling bonds and hydrogen are bonded to inactivate defects (hydrogen passivation). More specifically, the mixed gas flow rate ratio NH 3 / SiH 4 is 0.05 to 1.0, the reaction chamber pressure is 13.3 Pa to 266.6 Pa (0.1 Torr to 2 Torr), and the temperature at the time of layer formation The silicon nitride layer can be formed under conditions of 300 ° C. to 550 ° C. and a frequency for plasma discharge of 100 kHz or more.
図1(5)では、表面(受光面)の反射防止層16上に、受光面電極用金属ペーストをスクリーン印刷法で印刷し、乾燥させ、受光面電極ペースト層18を形成する。受光面電極用金属ペーストは、金属粒子とガラス粒子とを必須成分とし、必要に応じて樹脂バインダー、その他の添加剤等を含む。 In FIG. 1 (5), a light receiving surface electrode metal paste is printed on the antireflection layer 16 on the surface (light receiving surface) by a screen printing method and dried to form a light receiving surface electrode paste layer 18. The metal paste for the light-receiving surface electrode includes metal particles and glass particles as essential components, and includes a resin binder, other additives, and the like as necessary.
次いで、上記裏面の高濃度電界層14上にも裏面電極ペースト層20を形成する。前述のように、本実施形態では、裏面電極ペースト層20の材質及び形成方法は特に限定されない。例えば、アルミニウム、銀、銅等の金属を含む裏面電極用金属ペーストを付与し、乾燥させて、裏面電極ペースト層20を形成してもよい。このとき、裏面にも、モジュール工程におけるセル間の接続のために、一部に銀電極形成用銀ペーストを設けてもよい。 Next, the back electrode paste layer 20 is also formed on the high-concentration electric field layer 14 on the back surface. As described above, in the present embodiment, the material and forming method of the back electrode paste layer 20 are not particularly limited. For example, the back electrode paste layer 20 may be formed by applying a metal paste for the back electrode including a metal such as aluminum, silver, or copper and drying the paste. At this time, a silver paste for forming a silver electrode may be partially provided on the back surface for connection between cells in the module process.
図1(6)では、受光面電極ペースト層18及び裏面電極ペースト層20を熱処理(焼成)して受光面電極19及び裏面電極21をそれぞれ形成し、太陽電池セルを完成させる。600℃〜900℃の範囲で数秒間〜数分間熱処理(焼成)すると、受光面側では受光面電極用金属ペーストに含まれるガラス粒子によって絶縁層である反射防止層16が溶融し、更にp型結晶シリコン基板10の表面も一部溶融して、ペースト中の金属粒子(例えば銀粒子)がp型結晶シリコン基板10と接触部を形成し凝固する。これにより、形成した受光面電極19とp型結晶シリコン基板10とが導通される。これはファイアースルーと称されている。 In FIG. 1 (6), the light-receiving surface electrode paste layer 18 and the back electrode paste layer 20 are heat-treated (fired) to form the light-receiving surface electrode 19 and the back electrode 21, respectively, thereby completing the solar battery cell. When heat treatment (baking) is performed in the range of 600 ° C. to 900 ° C. for several seconds to several minutes, the antireflection layer 16 that is an insulating layer is melted by the glass particles contained in the metal paste for the light receiving surface electrode on the light receiving surface side, and further p-type A part of the surface of the crystalline silicon substrate 10 is also melted, and metal particles (for example, silver particles) in the paste form a contact portion with the p-type crystalline silicon substrate 10 to solidify. Thereby, the formed light-receiving surface electrode 19 and the p-type crystalline silicon substrate 10 are electrically connected. This is called fire-through.
受光面電極19の形状について説明する。受光面電極19は、バスバー電極30、及び該バスバー電極30と交差しているフィンガー電極32で構成される。図2(A)は、受光面電極19を、バスバー電極30、及び該バスバー電極30と交差しているフィンガー電極32からなる構成とした太陽電池セルを受光面側から見た平面図であり、図2(B)は、図2(A)の一部を拡大して示す斜視図である。 The shape of the light receiving surface electrode 19 will be described. The light receiving surface electrode 19 includes a bus bar electrode 30 and a finger electrode 32 intersecting with the bus bar electrode 30. FIG. 2 (A) is a plan view of a photovoltaic cell in which the light-receiving surface electrode 19 is composed of a bus bar electrode 30 and finger electrodes 32 intersecting with the bus bar electrode 30, as viewed from the light-receiving surface side. FIG. 2B is an enlarged perspective view showing a part of FIG.
このような受光面電極19は、例えば、上述の金属ペーストのスクリーン印刷、又は電極材料のメッキ、高真空中における電子ビーム加熱による電極材料の蒸着等の手段により形成することができる。バスバー電極30とフィンガー電極32とからなる受光面電極19は受光面側の電極として一般的に用いられていて周知であり、公知の方法により形成することができる。 Such a light-receiving surface electrode 19 can be formed by means such as screen printing of the above-described metal paste, plating of the electrode material, or vapor deposition of the electrode material by electron beam heating in a high vacuum. The light receiving surface electrode 19 composed of the bus bar electrode 30 and the finger electrode 32 is generally used as an electrode on the light receiving surface side and is well known, and can be formed by a known method.
上記では、受光面にn型拡散層、裏面にp+型拡散層を形成し、更にそれぞれの層の上に受光面電極及び裏面電極を設けた太陽電池セルについて説明したが、本実施形態のn型拡散層形成用組成物を用いれば、バックコンタクト型の太陽電池セルを製造することも可能である。
バックコンタクト型の太陽電池セルは、電極を全て裏面に設けて受光面の面積を大きくするものである。つまりバックコンタクト型の太陽電池セルでは、裏面にn型拡散部位及びp+型拡散部位の両方を形成し、pn接合構造とする必要がある。本実施形態のn型拡散層形成用組成物は、特定の部位にのみn型拡散部位を形成することが可能であり、よってバックコンタクト型の太陽電池セルの製造に好適に適用することができる。
In the above description, the solar cell in which the n-type diffusion layer is formed on the light-receiving surface, the p + -type diffusion layer is formed on the back surface, and the light-receiving surface electrode and the back electrode are further provided on the respective layers has been described. If the composition for n type diffused layer formation is used, it is also possible to manufacture a back contact type photovoltaic cell.
The back contact type solar battery cell has all electrodes provided on the back surface to increase the area of the light receiving surface. That is, in the back contact type solar cell, it is necessary to form both the n-type diffusion site and the p + -type diffusion site on the back surface to form a pn junction structure. The composition for forming an n-type diffusion layer of the present embodiment can form an n-type diffusion site only in a specific site, and therefore can be suitably applied to the production of a back contact type solar battery cell. .
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。なお、特に記述がない限り、薬品は全て試薬を使用した。また、「%」は断りがない限り「質量%」を意味する。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise stated, all chemicals used reagents. “%” Means “% by mass” unless otherwise specified.
[実施例1]
P2O5−SiO2−MgO−Al2O3系ガラス粒子(酸化物換算で、P2O5:59.0%、SiO2:28.6%、MgO:12.0%、Al2O3:0.4%)20gと、エチルセルロース(エトセルSTD10、ダウケミカル製)5gと、ターピネオール(ターピネオールLW、日本テルペン化学(株)製)75gとを混合してペースト化し、n型拡散層形成用組成物を調製した。
[Example 1]
P 2 O 5 —SiO 2 —MgO—Al 2 O 3 glass particles (in terms of oxide, P 2 O 5 : 59.0%, SiO 2 : 28.6%, MgO: 12.0%, Al 2 20 g of O 3 : 0.4%), 5 g of ethyl cellulose (Ethocel STD10, manufactured by Dow Chemical) and 75 g of terpineol (Turpineol LW, manufactured by Nippon Terpene Chemical Co., Ltd.) are mixed to form a paste, thereby forming an n-type diffusion layer A composition was prepared.
次に、調製したn型拡散層形成用組成物をスクリーン印刷によって正方形(50mm×50mm)の形状にp型シリコン基板の表面に付与し、150℃のホットプレート上で3分間乾燥させた。乾燥後30分間以内に、950℃に設定した電気炉で15分間熱拡散処理を行った。熱拡散処理後、p型シリコン基板の表面に形成されたガラス層を除去するため、p型シリコン基板を5%のフッ酸に5分間浸漬した。その後、p型シリコン基板を流水にて洗浄し、自然乾燥させた。 Next, the prepared composition for forming an n-type diffusion layer was applied to the surface of a p-type silicon substrate in the shape of a square (50 mm × 50 mm) by screen printing and dried on a hot plate at 150 ° C. for 3 minutes. Within 30 minutes after drying, thermal diffusion treatment was performed for 15 minutes in an electric furnace set at 950 ° C. After the thermal diffusion treatment, the p-type silicon substrate was immersed in 5% hydrofluoric acid for 5 minutes in order to remove the glass layer formed on the surface of the p-type silicon substrate. Thereafter, the p-type silicon substrate was washed with running water and naturally dried.
n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は12Ω/cm2であり、P(リン)が拡散してn型拡散層が形成されていることが確認された。裏面のシート抵抗は1000000Ω/cm2以上で測定不能であり、n型拡散層は形成されていないことが確認された。また、n型拡散層の形成領域には、エッチング残渣はないことが確認された。 The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 12 Ω / cm 2 , and it was confirmed that P (phosphorus) diffused to form an n-type diffusion layer. It was. The sheet resistance on the back surface was 1000000 Ω / cm 2 or more and could not be measured, and it was confirmed that no n-type diffusion layer was formed. Moreover, it was confirmed that there is no etching residue in the formation region of the n-type diffusion layer.
次に、上記と同様の方法でn型拡散層を形成した後、アウトディフュージョンを二次イオン質量分析法(SIMS)で評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、P(リン)の濃度が1021atoms/cm3であった。一方、n型拡散層形成用組成物を付与した部分の端から外側に2mm離れた点では、P(リン)の濃度が1017atoms/cm3であり、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のP(リン)の濃度の1/10000であった。これにより、アウトディフュージョンは抑制されていることが確認された。また、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、Al(アルミニウム)の濃度が1016atoms/cm3であり、Al(アルミニウム)は殆ど拡散していないことが確認された。 Next, after forming an n-type diffusion layer by the same method as described above, the out diffusion was evaluated by secondary ion mass spectrometry (SIMS). On the surface of the p-type silicon substrate to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied, the concentration of P (phosphorus) was 10 21 atoms / cm 3 . On the other hand, at a point 2 mm away from the end of the portion to which the n-type diffusion layer forming composition is applied, the concentration of P (phosphorus) is 10 17 atoms / cm 3 , and the n-type diffusion layer forming composition is It was 1 / 10,000 of the concentration of P (phosphorus) in the applied portion. Thereby, it was confirmed that out diffusion was suppressed. Further, on the surface of the p-type silicon substrate where the n-type diffusion layer forming composition is applied, the concentration of Al (aluminum) is 10 16 atoms / cm 3 , and Al (aluminum) is hardly diffused. confirmed.
次に、吸湿による拡散能力の変化を評価するため、n型拡散層形成用組成物をp型シリコン基板の表面に付与し、150℃のホットプレート上で3分間乾燥させた後、温度25℃、湿度60%RHの高湿下に12時間放置した。そして、950℃に設定した電気炉で15分間熱拡散処理を行った。熱拡散処理後、5%のフッ酸に5分間浸漬してp型シリコン基板の表面に形成されたガラス層を除去した。その後、p型シリコン基板を流水にて洗浄し、自然乾燥させた。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は12Ω/cm2であり、P(リン)の拡散は変化しなかった。また、p型シリコン基板上にエッチング残渣はないことを確認した。 Next, in order to evaluate the change in diffusion capacity due to moisture absorption, the composition for forming an n-type diffusion layer was applied to the surface of a p-type silicon substrate, dried on a hot plate at 150 ° C. for 3 minutes, and then at a temperature of 25 ° C. And left under high humidity of 60% RH for 12 hours. And the thermal diffusion process was performed for 15 minutes with the electric furnace set to 950 degreeC. After the thermal diffusion treatment, the glass layer formed on the surface of the p-type silicon substrate was removed by immersing in 5% hydrofluoric acid for 5 minutes. Thereafter, the p-type silicon substrate was washed with running water and naturally dried. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 12 Ω / cm 2 , and P (phosphorus) diffusion did not change. It was also confirmed that there was no etching residue on the p-type silicon substrate.
[実施例2]
実施例1で用いたガラス粒子の代わりにP2O5−SiO2−MgO−Al2O3系ガラス粒子(酸化物換算で、P2O5:59.3%、SiO2:28.64%、MgO:12.0%、Al2O3:0.06%)を用いた以外は実施例1と同様にして、n型拡散層形成用組成物を調製した。
[Example 2]
Instead of the glass particles used in Example 1, P 2 O 5 —SiO 2 —MgO—Al 2 O 3 glass particles (in terms of oxide, P 2 O 5 : 59.3%, SiO 2 : 28.64). %, MgO: 12.0%, Al 2 O 3 : 0.06%) was used in the same manner as in Example 1 to prepare an n-type diffusion layer forming composition.
次に、調製したn型拡散層形成用組成物を用いて、実施例1と同様の方法でn型拡散層を形成した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は12Ω/cm2であり、P(リン)が拡散してn型拡散層が形成されていることが確認された。裏面のシート抵抗は1000000Ω/cm2以上で測定不能であり、n型拡散層は形成されていないことが確認された。また、n型拡散層の形成領域には、エッチング残渣はないことが確認された。 Next, an n-type diffusion layer was formed in the same manner as in Example 1 using the prepared composition for forming an n-type diffusion layer. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 12 Ω / cm 2 , and it was confirmed that P (phosphorus) diffused to form an n-type diffusion layer. It was. The sheet resistance on the back surface was 1000000 Ω / cm 2 or more and could not be measured, and it was confirmed that no n-type diffusion layer was formed. Moreover, it was confirmed that there is no etching residue in the formation region of the n-type diffusion layer.
次に、実施例1と同様の方法でアウトディフュージョンを二次イオン質量分析法(SIMS)で評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、P(リン)の濃度が1021atoms/cm3であった。一方、n型拡散層形成用組成物を付与した部分の端から外側に2mm離れた点では、P(リン)の濃度が1017atoms/cm3であり、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のP(リン)の濃度の1/10000であった。これにより、アウトディフュージョンは抑制されていることが確認された。また、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、Al(アルミニウム)の濃度が1016atoms/cm3であり、Al(アルミニウム)は殆ど拡散していないことが確認された。 Next, outdiffusion was evaluated by secondary ion mass spectrometry (SIMS) in the same manner as in Example 1. On the surface of the p-type silicon substrate to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied, the concentration of P (phosphorus) was 10 21 atoms / cm 3 . On the other hand, at a point 2 mm away from the end of the portion to which the n-type diffusion layer forming composition is applied, the concentration of P (phosphorus) is 10 17 atoms / cm 3 , and the n-type diffusion layer forming composition is It was 1 / 10,000 of the concentration of P (phosphorus) in the applied portion. Thereby, it was confirmed that out diffusion was suppressed. Further, on the surface of the p-type silicon substrate where the n-type diffusion layer forming composition is applied, the concentration of Al (aluminum) is 10 16 atoms / cm 3 , and Al (aluminum) is hardly diffused. confirmed.
次に、実施例1と同様の方法で吸湿による拡散能力の変化を評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は13Ω/cm2であり、P(リン)の拡散は殆ど変化しなかった。また、p型シリコン基板上にエッチング残渣はないことを確認した。 Next, the change in the diffusion capacity due to moisture absorption was evaluated in the same manner as in Example 1. The sheet resistance of the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 13 Ω / cm 2 , and P (phosphorus) diffusion hardly changed. It was also confirmed that there was no etching residue on the p-type silicon substrate.
[実施例3]
実施例1で用いたガラス粒子の代わりにP2O5−SiO2−MgO−Al2O3系ガラス粒子(酸化物換算で、P2O5:59.0%、SiO2:28.5%、MgO:11.6%、Al2O3:0.9%)を用いた以外は実施例1と同様にして、n型拡散層形成用組成物を調製した。
[Example 3]
Instead of the glass particles used in Example 1, P 2 O 5 —SiO 2 —MgO—Al 2 O 3 glass particles (in terms of oxide, P 2 O 5 : 59.0%, SiO 2 : 28.5) %, MgO: 11.6%, Al 2 O 3 : 0.9%) was used in the same manner as in Example 1 to prepare an n-type diffusion layer forming composition.
次に、調製したn型拡散層形成用組成物を用いて、実施例1と同様の方法でn型拡散層を形成した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は14Ω/cm2であり、P(リン)が拡散してn型拡散層が形成されていることが確認された。裏面のシート抵抗は1000000Ω/cm2以上で測定不能であり、n型拡散層は形成されていないことが確認された。また、n型拡散層の形成領域にはエッチング残渣はないことが確認された。 Next, an n-type diffusion layer was formed in the same manner as in Example 1 using the prepared composition for forming an n-type diffusion layer. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 14 Ω / cm 2 , and it was confirmed that P (phosphorus) diffused to form an n-type diffusion layer. It was. The sheet resistance on the back surface was 1000000 Ω / cm 2 or more and could not be measured, and it was confirmed that no n-type diffusion layer was formed. It was also confirmed that there was no etching residue in the n-type diffusion layer formation region.
次に、実施例1と同様の方法でアウトディフュージョンを二次イオン質量分析法(SIMS)で評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、P(リン)の濃度が1021atoms/cm3であった。一方、n型拡散層形成用組成物を付与した部分の端から外側に2mm離れた点では、P(リン)の濃度が1016atoms/cm3であり、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のP(リン)の濃度の1/100000であった。これにより、アウトディフュージョンは抑制されていることが確認された。また、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、Al(アルミニウム)の濃度が5×1016atoms/cm3であり、Al(アルミニウム)は殆ど拡散していないことが確認された。 Next, outdiffusion was evaluated by secondary ion mass spectrometry (SIMS) in the same manner as in Example 1. On the surface of the p-type silicon substrate to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied, the concentration of P (phosphorus) was 10 21 atoms / cm 3 . On the other hand, the P (phosphorus) concentration is 10 16 atoms / cm 3 at a point 2 mm away from the end of the portion to which the n-type diffusion layer forming composition is applied, and the n-type diffusion layer forming composition is It was 1/100000 of the density | concentration of P (phosphorus) of the provided part. Thereby, it was confirmed that out diffusion was suppressed. Further, the Al (aluminum) concentration is 5 × 10 16 atoms / cm 3 on the surface of the portion of the p-type silicon substrate to which the composition for forming the n-type diffusion layer is applied, and Al (aluminum) is hardly diffused. It was confirmed.
次に、実施例1と同様の方法で吸湿による拡散能力の変化を評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は14Ω/cm2であり、P(リン)の拡散は変化しなかった。また、p型シリコン基板上にエッチング残渣はないことを確認した。 Next, the change in the diffusion capacity due to moisture absorption was evaluated in the same manner as in Example 1. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 14 Ω / cm 2 , and P (phosphorus) diffusion did not change. It was also confirmed that there was no etching residue on the p-type silicon substrate.
[実施例4]
実施例1のn型拡散層形成用組成物にN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(KBM602、信越化学工業(株)製)2gを加えた以外は実施例1と同様にして、n型拡散層形成用組成物を調製した。
[Example 4]
Example 1 except that 2 g of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane (KBM602, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added to the composition for forming an n-type diffusion layer of Example 1. Similarly, an n-type diffusion layer forming composition was prepared.
次に、調製したn型拡散層形成用組成物を用いて、実施例1と同様の方法でn型拡散層を形成した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は12Ω/cm2であり、P(リン)が拡散してn型拡散層が形成されていることが確認された。裏面のシート抵抗は1000000Ω/cm2以上で測定不能であり、n型拡散層は形成されていないことが確認された。また、n型拡散層の形成領域にはエッチング残渣はないことが確認された。 Next, an n-type diffusion layer was formed in the same manner as in Example 1 using the prepared composition for forming an n-type diffusion layer. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 12 Ω / cm 2 , and it was confirmed that P (phosphorus) diffused to form an n-type diffusion layer. It was. The sheet resistance on the back surface was 1000000 Ω / cm 2 or more and could not be measured, and it was confirmed that no n-type diffusion layer was formed. It was also confirmed that there was no etching residue in the n-type diffusion layer formation region.
次に、実施例1と同様の方法でアウトディフュージョンを二次イオン質量分析法(SIMS)で評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、P(リン)の濃度が1021atoms/cm3であった。一方、n型拡散層形成用組成物を付与した部分の端から外側に2mm離れた点では、P(リン)の濃度が1017atoms/cm3であり、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のP(リン)の濃度の1/10000であった。これにより、アウトディフュージョンは抑制されていることが確認された。また、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、Al(アルミニウム)の濃度が1016atoms/cm3であり、Al(アルミニウム)は殆ど拡散していないことが確認された。 Next, outdiffusion was evaluated by secondary ion mass spectrometry (SIMS) in the same manner as in Example 1. On the surface of the p-type silicon substrate to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied, the concentration of P (phosphorus) was 10 21 atoms / cm 3 . On the other hand, at a point 2 mm away from the end of the portion to which the n-type diffusion layer forming composition is applied, the concentration of P (phosphorus) is 10 17 atoms / cm 3 , and the n-type diffusion layer forming composition is It was 1 / 10,000 of the concentration of P (phosphorus) in the applied portion. Thereby, it was confirmed that out diffusion was suppressed. Further, on the surface of the p-type silicon substrate where the n-type diffusion layer forming composition is applied, the concentration of Al (aluminum) is 10 16 atoms / cm 3 , and Al (aluminum) is hardly diffused. confirmed.
次に、実施例1と同様の方法で吸湿による拡散能力の変化を評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は12Ω/cm2であり、P(リン)の拡散は変化しなかった。また、p型シリコン基板上にエッチング残渣はないことを確認した。 Next, the change in the diffusion capacity due to moisture absorption was evaluated in the same manner as in Example 1. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 12 Ω / cm 2 , and P (phosphorus) diffusion did not change. It was also confirmed that there was no etching residue on the p-type silicon substrate.
[比較例1]
実施例1で用いたガラス粒子の代わりにP2O5−SiO2−MgO系ガラス粒子(酸化物換算で、P2O5:59.3%、SiO2:28.7%、MgO:12.0%)を用いた以外は実施例1と同様にして、n型拡散層形成用組成物を調製した。
[Comparative Example 1]
Instead of the glass particles used in Example 1, P 2 O 5 —SiO 2 —MgO-based glass particles (in terms of oxide, P 2 O 5 : 59.3%, SiO 2 : 28.7%, MgO: 12 0.0%) was used in the same manner as in Example 1 to prepare an n-type diffusion layer forming composition.
次に、調製したn型拡散層形成用組成物を用いて、実施例1と同様の方法でn型拡散層を形成した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は12Ω/cm2であり、P(リン)が拡散してn型拡散層が形成されていることが確認された。裏面のシート抵抗は500Ω/cm2であり、n型拡散層が僅かに形成されていることが確認された。また、n型拡散層の形成領域にはエッチング残渣はないことが確認された。 Next, an n-type diffusion layer was formed in the same manner as in Example 1 using the prepared composition for forming an n-type diffusion layer. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 12 Ω / cm 2 , and it was confirmed that P (phosphorus) diffused to form an n-type diffusion layer. It was. The sheet resistance on the back surface was 500 Ω / cm 2 , and it was confirmed that the n-type diffusion layer was slightly formed. It was also confirmed that there was no etching residue in the n-type diffusion layer formation region.
次に、実施例1と同様の方法でアウトディフュージョンを二次イオン質量分析法(SIMS)で評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、P(リン)の濃度が1021atoms/cm3であった。一方、n型拡散層形成用組成物を付与した部分の端から外側に2mm離れた点では、P(リン)の濃度が1019atoms/cm3であり、アウトディフュージョンが確認された。 Next, outdiffusion was evaluated by secondary ion mass spectrometry (SIMS) in the same manner as in Example 1. On the surface of the p-type silicon substrate to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied, the concentration of P (phosphorus) was 10 21 atoms / cm 3 . On the other hand, at a point 2 mm away from the end of the portion to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied, the concentration of P (phosphorus) was 10 19 atoms / cm 3 , and out-diffusion was confirmed.
次に、実施例1と同様の方法で吸湿による拡散能力の変化を評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は25Ω/cm2であり、P(リン)の拡散が変化していた。また、p型シリコン基板上にエッチング残渣が確認された。 Next, the change in the diffusion capacity due to moisture absorption was evaluated in the same manner as in Example 1. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 25 Ω / cm 2 , and the diffusion of P (phosphorus) was changed. Moreover, an etching residue was confirmed on the p-type silicon substrate.
[比較例2]
実施例1で用いたガラス粒子の代わりにP2O5−SiO2−MgO−Al2O3系ガラス粒子(酸化物換算で、P2O5:59.3%、SiO2:28.69%、MgO:12.0%、Al2O3:0.006%)を用いた以外は実施例1と同様にして、n型拡散層形成用組成物を調製した。
[Comparative Example 2]
Instead of the glass particles used in Example 1, P 2 O 5 —SiO 2 —MgO—Al 2 O 3 glass particles (in terms of oxide, P 2 O 5 : 59.3%, SiO 2 : 28.69). %, MgO: 12.0%, Al 2 O 3 : 0.006%) was used in the same manner as in Example 1 to prepare an n-type diffusion layer forming composition.
次に、調製したn型拡散層形成用組成物を用いて、実施例1と同様の方法でn型拡散層を形成した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は12Ω/cm2であり、P(リン)が拡散してn型拡散層が形成されていることが確認された。裏面のシート抵抗は200Ω/cm2であり、n型拡散層が僅かに形成されていることが確認された。また、n型拡散層の形成領域にはエッチング残渣はないことが確認された。 Next, an n-type diffusion layer was formed in the same manner as in Example 1 using the prepared composition for forming an n-type diffusion layer. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 12 Ω / cm 2 , and it was confirmed that P (phosphorus) diffused to form an n-type diffusion layer. It was. The sheet resistance on the back surface was 200 Ω / cm 2 , and it was confirmed that the n-type diffusion layer was slightly formed. It was also confirmed that there was no etching residue in the n-type diffusion layer formation region.
次に、実施例1と同様の方法でアウトディフュージョンを二次イオン質量分析法(SIMS)で評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、P(リン)の濃度が1021atoms/cm3であった。一方、n型拡散層形成用組成物を付与した部分の端から外側に2mm離れた点では、P(リン)の濃度が1020atoms/cm3であり、アウトディフュージョンが確認された。また、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、Al(アルミニウム)の濃度が1016atoms/cm3であり、Al(アルミニウム)は殆ど拡散していないことが確認された。 Next, outdiffusion was evaluated by secondary ion mass spectrometry (SIMS) in the same manner as in Example 1. On the surface of the p-type silicon substrate to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied, the concentration of P (phosphorus) was 10 21 atoms / cm 3 . On the other hand, the P (phosphorus) concentration was 10 20 atoms / cm 3 at the point 2 mm away from the end of the portion to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied, and out-diffusion was confirmed. Further, on the surface of the p-type silicon substrate where the n-type diffusion layer forming composition is applied, the concentration of Al (aluminum) is 10 16 atoms / cm 3 , and Al (aluminum) is hardly diffused. confirmed.
次に、実施例1と同様の方法で吸湿による拡散能力の変化を評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は25Ω/cm2であり、P(リン)の拡散が変化していた。また、p型シリコン基板上にエッチング残渣が確認された。 Next, the change in the diffusion capacity due to moisture absorption was evaluated in the same manner as in Example 1. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 25 Ω / cm 2 , and the diffusion of P (phosphorus) was changed. Moreover, an etching residue was confirmed on the p-type silicon substrate.
[比較例3]
実施例1で用いたガラス粒子の代わりにP2O5−SiO2−MgO−Al2O3系ガラス粒子(酸化物換算で、P2O5:58.6%、SiO2:28.4%、MgO:11.2%、Al2O3:1.8%)を用いた以外は実施例1と同様にして、n型拡散層形成用組成物を調製した。
[Comparative Example 3]
Instead of the glass particles used in Example 1, P 2 O 5 —SiO 2 —MgO—Al 2 O 3 glass particles (in terms of oxide, P 2 O 5 : 58.6%, SiO 2 : 28.4) %, MgO: 11.2%, Al 2 O 3 : 1.8%) was used in the same manner as in Example 1 to prepare an n-type diffusion layer forming composition.
次に、調製したn型拡散層形成用組成物を用いて、実施例1と同様の方法でn型拡散層を形成した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は25Ω/cm2であり、P(リン)が拡散してn型拡散層が形成されていることが確認されたが、実施例1より高い値を示した。これは、Al(アルミニウム)がp型シリコン基板に拡散したためと推測される。裏面のシート抵抗は1000000Ω/cm2以上で測定不能であり、n型拡散層は形成されていないことが確認された。また、n型拡散層の形成領域にはエッチング残渣はないことが確認された。 Next, an n-type diffusion layer was formed in the same manner as in Example 1 using the prepared composition for forming an n-type diffusion layer. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 25 Ω / cm 2 , and it was confirmed that P (phosphorus) was diffused to form an n-type diffusion layer. However, the value was higher than that of Example 1. This is presumed to be because Al (aluminum) diffused into the p-type silicon substrate. The sheet resistance on the back surface was 1000000 Ω / cm 2 or more and could not be measured, and it was confirmed that no n-type diffusion layer was formed. It was also confirmed that there was no etching residue in the n-type diffusion layer formation region.
次に、実施例1と同様の方法でアウトディフュージョンを二次イオン質量分析法(SIMS)で評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、P(リン)の濃度が1021atoms/cm3であった。一方、n型拡散層形成用組成物を付与した部分の端から外側に2mm離れた点では、P(リン)の濃度が1017atoms/cm3であり、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のP(リン)の濃度の1/10000であった。これにより、アウトディフュージョンは抑制されていることが確認された。しかしながら、n型拡散層形成用組成物を付与した部分のp型シリコン基板表面では、Al(アルミニウム)の濃度が1018atoms/cm3であり、Al(アルミニウム)が比較的高濃度に拡散していることが確認された。 Next, outdiffusion was evaluated by secondary ion mass spectrometry (SIMS) in the same manner as in Example 1. On the surface of the p-type silicon substrate to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied, the concentration of P (phosphorus) was 10 21 atoms / cm 3 . On the other hand, at a point 2 mm away from the end of the portion to which the n-type diffusion layer forming composition is applied, the concentration of P (phosphorus) is 10 17 atoms / cm 3 , and the n-type diffusion layer forming composition is It was 1 / 10,000 of the concentration of P (phosphorus) in the applied portion. Thereby, it was confirmed that out diffusion was suppressed. However, on the surface of the p-type silicon substrate to which the composition for forming an n-type diffusion layer is applied, the Al (aluminum) concentration is 10 18 atoms / cm 3 , and Al (aluminum) diffuses at a relatively high concentration. It was confirmed that
次に、実施例1と同様の方法で吸湿による拡散能力の変化を評価した。n型拡散層形成用組成物を付与した側のp型シリコン基板表面のシート抵抗は25Ω/cm2であり、P(リン)の拡散は変化していなかった。また、p型シリコン基板上にエッチング残渣はないことを確認した。 Next, the change in the diffusion capacity due to moisture absorption was evaluated in the same manner as in Example 1. The sheet resistance on the surface of the p-type silicon substrate on the side to which the composition for forming an n-type diffusion layer was applied was 25 Ω / cm 2 , and the diffusion of P (phosphorus) was not changed. It was also confirmed that there was no etching residue on the p-type silicon substrate.
10 p型結晶シリコン基板
12 n型拡散層
14 高濃度電界層
16 反射防止層
18 受光面電極ペースト層
19 受光面電極
20 裏面電極ペースト層
21 裏面電極
30 バスバー電極
32 フィンガー電極
10 p-type crystalline silicon substrate 12 n-type diffusion layer 14 high-concentration electric field layer 16 antireflection layer 18 light-receiving surface electrode paste layer 19 light-receiving surface electrode 20 back electrode paste layer 21 back electrode 30 bus bar electrode 32 finger electrode
Claims (3)
前記ガラス粒子が、成分を酸化物換算したときに、Al2O3を0.01質量%〜1質量%含有し、成分を酸化物表示したときP 2 O 5 −SiO 2 −MgO−Al 2 O 3 で表される、n型拡散層形成用組成物。 Containing glass particles containing a donor element and Al (aluminum), and a dispersion medium,
When the glass particles contain 0.01% by mass to 1% by mass of Al 2 O 3 when the component is converted to oxide, and P 2 O 5 —SiO 2 —MgO—Al 2 represents the component as an oxide. A composition for forming an n-type diffusion layer represented by O 3 .
前記n型拡散層形成用組成物を付与した半導体基板に熱拡散処理を施す工程と、
を含むn型拡散層を有する半導体基板の製造方法。 Applying the n-type diffusion layer forming composition according to claim 1 to a semiconductor substrate;
Applying a thermal diffusion treatment to the semiconductor substrate provided with the n-type diffusion layer forming composition;
A method of manufacturing a semiconductor substrate having an n-type diffusion layer containing
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