JP7237920B2 - Solar cell manufacturing method - Google Patents
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Description
ここに開示された技術は、太陽電池の製造方法に関する技術分野に属する。 The technology disclosed herein belongs to the technical field related to the method of manufacturing a solar cell.
一般的な太陽電池は、半導体基板の両面(受光面・裏面)に電極を配置させた両面電極型であるが、昨今、電極による遮蔽損のない太陽電池として、特許文献1に示されるような、裏面のみに電極を配置させたバックコンタクト(裏面電極)型太陽電池が開発されている。 A general solar cell is a double-sided electrode type in which electrodes are arranged on both sides (light-receiving surface and back surface) of a semiconductor substrate. , a back-contact (back electrode) type solar cell in which an electrode is arranged only on the back surface has been developed.
バックコンタクト型太陽電池は、裏面にp型半導体層及びn型半導体層等の半導体層パターンを高精度で形成しなければならず、両面電極型の太陽電池と比べて製造方法が煩雑となる。製造方法を簡略化するための技術として、特許文献1に示されるように、リフトオフ法による半導体層パターンの形成技術が挙げられる。すなわち、リフトオフ層を除去して、該リフトオフ層の上に形成された半導体層を除去することにより、半導体層パターンを形成するパターニング技術の開発が進められている。 A back-contact solar cell requires a semiconductor layer pattern such as a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer to be formed on the back surface with high precision, and the manufacturing method is more complicated than that of a double-sided electrode type solar cell. As a technique for simplifying the manufacturing method, there is a technique for forming a semiconductor layer pattern by a lift-off method, as disclosed in Patent Document 1. That is, the development of a patterning technique for forming a semiconductor layer pattern by removing the lift-off layer and removing the semiconductor layer formed on the lift-off layer is underway.
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、リフトオフ層と半導体層との溶解性が似ている場合には、意図しない層までが除去されることがあり、パターニング精度又は生産性が高くならないというおそれがある。 However, in the method described in Patent Document 1, if the lift-off layer and the semiconductor layer have similar solubility, unintended layers may be removed, and patterning accuracy or productivity may not be improved. There is
ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高性能なバックコンタクト型太陽電池を、効率良く製造することにある。 The technology disclosed herein has been made in view of the above points, and its purpose is to efficiently manufacture a high-performance back-contact solar cell.
前記課題を解決するために、ここに開示された技術は、半導体基板における互いに対向する2つの主面の一方の主面の上に、第1導電型の第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層上に、酸化物を主成分とするリフトオフ層を積層する工程と、前記第1半導体層及び前記リフトオフ層をエッチングにより選択的に除去する工程と、前記第1半導体層及び前記リフトオフ層を含む前記一方の主面上に、第2導電型の第2半導体層を形成する工程と、前記リフトオフ層を除去することにより、前記リフトオフ層を覆う前記第2半導体層を除去する工程とを含み、前記第1半導体層及び前記リフトオフ層を選択的に除去する工程では、前記半導体基板の面直方向の前記一方の主面側から見て、前記第1半導体層のエッチング面積が、前記リフトオフ層のエッチング面積以下になるように、2種類以上の異なるエッチング液を用いたウエットエッチングにより前記第1半導体層及び前記リフトオフ層を除去し、前記リフトオフ層は、前記第1半導体層を形成した後、該第1半導体層をエッチングすることなく該第1半導体層上に積層され、前記第1半導体層及び前記リフトオフ層を選択的に除去する工程は、所定のパターンを有するレジスト膜を前記リフトオフ層の上に形成した後、前記リフトオフ層を選択的に除去するリフトオフ層除去工程と、該リフトオフ層除去工程で用いた前記レジスト膜を用いて前記第1半導体層を選択的に除去する第1半導体層除去工程とを含み、前記リフトオフ層除去工程で用いるエッチング液の種類と、前記第1半導体層除去工程で用いるエッチング液の種類とが異なるという構成とした。 In order to solve the above-mentioned problems, the technology disclosed herein comprises the steps of forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on one of two main surfaces facing each other in a semiconductor substrate; stacking a lift-off layer containing oxide as a main component on the first semiconductor layer; selectively removing the first semiconductor layer and the lift-off layer by etching; forming a second semiconductor layer of a second conductivity type on the one main surface including the lift-off layer; and removing the second semiconductor layer covering the lift-off layer by removing the lift-off layer. and in the step of selectively removing the first semiconductor layer and the lift-off layer, when viewed from the one main surface side in the direction perpendicular to the plane of the semiconductor substrate, the etching area of the first semiconductor layer is The first semiconductor layer and the lift-off layer are removed by wet etching using two or more different etchants so that the etching area is equal to or less than the lift-off layer , and the lift-off layer forms the first semiconductor layer. After that, the step of selectively removing the first semiconductor layer and the lift-off layer laminated on the first semiconductor layer without etching the first semiconductor layer is a resist film having a predetermined pattern. A lift-off layer removing step of selectively removing the lift-off layer after being formed on the lift-off layer; and a second step of selectively removing the first semiconductor layer using the resist film used in the lift-off layer removing step. 1 semiconductor layer removing step, and the type of etchant used in the lift-off layer removing step is different from the type of etchant used in the first semiconductor layer removing step.
ここに開示された技術によると、高性能なバックコンタクト型太陽電池が、効率良く製造される。 According to the technique disclosed herein, a high-performance back-contact solar cell can be manufactured efficiently.
例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。 Exemplary embodiments are described with reference to the drawings.
図1は本実施形態に係る太陽電池(セル)の部分的な断面図を示す。図1に示すように、本実施形態に係る太陽電池10は、シリコン(Si)製の結晶基板11を用いている。結晶基板11は、互いに対向する2つの主面11S(11SU、11SB)を有している。ここでは、光が入射される主面を表側主面11SUと呼び、これと反対側の主面を裏側主面11SBと呼ぶ。便宜上、表側主面11SUは、裏側主面11SBよりも積極的に受光させる側を受光側とし、積極的に受光させない側を非受光側とする。
FIG. 1 shows a partial cross-sectional view of a solar cell (cell) according to this embodiment. As shown in FIG. 1, a
本実施形態に係る太陽電池10は、いわゆるヘテロ接合結晶シリコン太陽電池であり、電極層を裏側主面11SBに配置したバックコンタクト型(裏面電極型)太陽電池である。
The
太陽電池10は、結晶基板11、真性半導体層12、導電型半導体層13(p型半導体層13p、n型半導体層13n)、低反射層14、及び電極層15(透明電極層17、金属電極層18)を含む。
以下では、便宜上、p型半導体層13p又はn型半導体層13nに個別に対応する部材には、参照符号の末尾に「p」又は「n」を付すことがある。また、p型、n型のように導電型が相違するため、一方の導電型を「第1導電型」、他方の導電型を「第2導電型」と称することもある。
Hereinafter, for the sake of convenience, members individually corresponding to the p-
結晶基板11は、単結晶シリコンで形成された半導体基板であっても、多結晶シリコンで形成された半導体基板であってもよい。以下では、単結晶シリコン基板を例に挙げて説明する。
The
結晶基板11の導電型は、シリコン原子に対して電子を導入する不純物(例えば、リン(P)原子)を導入されたn型単結晶シリコン基板であっても、シリコン原子に対して正孔を導入する不純物(例えば、ホウ素(B))原子)を導入されたp型単結晶シリコン基板であってもよい。以下では、キャリア寿命が長いといわれるn型の単結晶基板を例に挙げて説明する。
Even if the conductivity type of the
また、結晶基板11は、受光した光を閉じこめておくという観点から、2つの主面11Sの表面に、山(凸)と谷(凹)とから構成されるテクスチャ構造TX(第1テクスチャ構造)を有していてもよい。なお、テクスチャ構造TX(凹凸面)は、例えば、結晶基板11における面方位が(100)面のエッチングレートと、面方位が(111)面のエッチングレートとの差を応用した異方性エッチングによって形成することができる。
In addition, from the viewpoint of confining the received light, the
結晶基板11の厚さは、250μm以下であってもよい。なお、厚さを測定する場合の測定方向は、結晶基板11の平均面(平均面とは、テクスチャ構造TXに依存しない基板全体としての面を意味する)に対する垂直方向である。これ以降、この垂直方向、すなわち、厚さを測定する方向を面直方向とする。
The thickness of the
テクスチャ構造TXにおける凹凸の大きさは、例えば、頂点の数で定義することが可能である。本実施形態では、光取り込み性能と生産性との観点から、頂点の数が、50000個/mm2以上100000個/mm2以下の範囲であることが好ましく、特に、70000個/mm2個以上85000個/mm2以下であることが好ましい。 The size of unevenness in the texture structure TX can be defined, for example, by the number of vertices. In the present embodiment, the number of vertices is preferably in the range of 50000/mm2 or more and 100000/mm2 or less, and particularly 70000/mm2 or more and 85000/mm2 from the viewpoint of light capturing performance and productivity. mm2 or less is preferable.
結晶基板11の厚さは、250μm以下とすると、シリコンの使用量を減らせるため、シリコン基板を確保しやすくなり、低コスト化が図れる。その上、シリコン基板内で光励起により生成した正孔と電子とを裏面側のみで回収するバックコンタクト構造では、各励起子の自由行程の観点からも好ましい。
If the thickness of the
一方で、結晶基板11の厚さが過度に小さいと、機械的強度の低下が生じたり、外光(太陽光)が十分に吸収されず、短絡電流密度が減少したりする。このため、結晶基板11の厚さは、50μm以上が好ましく、70μm以上がより好ましい。結晶基板11の主面にテクスチャ構造TXが形成されている場合には、結晶基板11の厚さは、受光側及び裏面側のそれぞれの凹凸構造における凸の頂点を結んだ直線間の距離で表される。
On the other hand, if the thickness of the
真性半導体層12(12U、12p、12n)は、結晶基板11の両主面11S(11SU、11SB)を覆うことによって、結晶基板11への不純物の拡散を抑えつつ、表面パッシベーションを行う。なお、「真性(i型)」とは、導電性不純物を含まない完全な真性に限られず、シリコン系層が真性層として機能し得る範囲で微量のn型不純物又はp型不純物を含む「弱n型」又は「弱p型」の実質的に真性である層をも包含する。
The intrinsic semiconductor layers 12 (12U, 12p, 12n) cover both
なお、真性半導体層12(12U、12p、12n)は、必須ではなく、必要に応じて、適宜形成すればよい。 It should be noted that the intrinsic semiconductor layers 12 (12U, 12p, 12n) are not essential, and may be appropriately formed as needed.
真性半導体層12の材料は、特に限定されないが、非晶質シリコン系薄膜であってもよく、シリコンと水素とを含む水素化非晶質シリコン系薄膜(a-Si:H薄膜)であってもよい。なお、ここでいう非晶質とは、長周期で秩序を有していない構造を意味する。すなわち、完全な無秩序なだけでなく、短周期で秩序を有しているものも含まれる。 Although the material of the intrinsic semiconductor layer 12 is not particularly limited, it may be an amorphous silicon thin film, or a hydrogenated amorphous silicon thin film containing silicon and hydrogen (a-Si:H thin film). good too. The term "amorphous" as used herein means a long-period, non-ordered structure. In other words, not only complete disorder but also short-period order are included.
真性半導体層12の厚さは、特に限定されないが、2nm以上20nm以下であってもよい。厚さが2nm以上であると、パッシベーション層としての効果が高まり、厚さが20nm以下であると、高抵抗化により生じる変換特性の低下を抑えられるためである。 Although the thickness of the intrinsic semiconductor layer 12 is not particularly limited, it may be 2 nm or more and 20 nm or less. This is because when the thickness is 2 nm or more, the effect as a passivation layer is enhanced, and when the thickness is 20 nm or less, deterioration of conversion characteristics caused by high resistance can be suppressed.
真性半導体層12の形成方法は、特に限定されないが、プラズマCVD(Plasma enhanced Chemical Vapor Deposition)法が用いられる。この方法によると、単結晶シリコンへの不純物の拡散を抑制しつつ、基板表面のパッシベーションを有効に行える。また、プラズマCVD法であれば、真性半導体層12における層中の水素濃度をその厚さ方向で変化させることにより、キャリアの回収を行う上で有効なエネルギーギャッププロファイルの形成をも行える。 A method for forming the intrinsic semiconductor layer 12 is not particularly limited, but a plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) method is used. According to this method, it is possible to effectively passivate the substrate surface while suppressing the diffusion of impurities into single crystal silicon. Further, with the plasma CVD method, by changing the hydrogen concentration in the intrinsic semiconductor layer 12 in the thickness direction, it is possible to form an energy gap profile effective for recovering carriers.
なお、プラズマCVD法による薄膜の成膜条件としては、例えば、基板温度が100℃以上300℃以下、圧力が20Pa以上2600Pa以下、及び高周波のパワー密度が0.003W/cm2以上0.5W/cm2以下であってもよい。The conditions for forming a thin film by the plasma CVD method include, for example, a substrate temperature of 100° C. or higher and 300° C. or lower, a pressure of 20 Pa or higher and 2600 Pa or lower, and a high frequency power density of 0.003 W/cm 2 or higher and 0.5 W/cm2. cm 2 or less.
また、薄膜の形成に使用される原料ガスとしては、真性半導体層12の場合は、モノシラン(SiH4)及びジシラン(Si2H6)等のシリコン含有ガス、又はそれらのガスと水素(H2)とを混合したガスであってもよい。In the case of the intrinsic semiconductor layer 12, the raw material gas used for forming the thin film includes silicon-containing gases such as monosilane ( SiH4 ) and disilane ( Si2H6 ), or these gases and hydrogen (H2 ) . ) may be a mixed gas.
なお、上記のガスに、メタン(CH4)、アンモニア(NH3)若しくはモノゲルマン(GeH4)等の異種の元素を含むガスを添加して、シリコンカーバイド(SiC)、シリコンナイトライド(SiNX)又はシリコンゲルマニウム(SIGe)等のシリコン化合物を形成することにより、薄膜のエネルギーギャップを適宜変更してもよい。Incidentally, a gas containing a different element such as methane (CH 4 ), ammonia (NH 3 ) or monogermane (GeH 4 ) is added to the above gas to form silicon carbide (SiC) or silicon nitride (SiN X ) . ) or a silicon compound such as silicon germanium (SIGe) to change the energy gap of the thin film accordingly.
導電型半導体層13としては、p型半導体層13pとn型半導体層13nとが挙げられる。図1に示すように、p型半導体層13pは、結晶基板11の裏側主面11SBの一部に真性半導体層12pを介して形成される。n型半導体層13nは、結晶基板11の裏側主面の他の一部に真性半導体層12nを介して形成される。すなわち、p型半導体層13pと結晶基板11との間、及びn型半導体層13nと結晶基板11との間に、それぞれパッシベーションの役割を果たす中間層として真性半導体層12が介在する。
Conductive semiconductor layer 13 includes p-
p型半導体層13p及びn型半導体層13nの各厚さは、特に限定されないが、2nm以上20nm以下であってもよい。厚さが2nm以上であると、パッシベーション層としての効果が高まり、厚さが20nm以下であると、高抵抗化により生じる変換特性の低下を抑えられるためである。
Each thickness of the p-
p型半導体層13p及びn型半導体層13nは、結晶基板11の裏側において、p型半導体層13pとn型半導体層13nとが真性半導体層12を介して電気的に分離されるように配置される。導電型半導体層13の幅は、50μm以上3000μm以下であってよく、80μm以上500μm以下であってもよい。なお、半導体層12,13の幅及び電極層17,18の幅は、特に断りがない限り、パターン化された各層の一部分の長さで、パターン化により、例えば、線状になった一部分の延び方向と直交する方向の長さを意味する。
The p-
本実施形態の太陽電池10では、真性半導体層12nの一部及びn型半導体層13nの一部が、p型半導体層13pの上に形成されている。真性半導体層12n及びn型半導体層13nにおける、p型半導体層13pの上に形成された部分は、幅方向の端縁が略面一になるように構成されている。
In the
結晶基板11内で生成した光励起子(キャリア)が導電型半導体層13を介して取り出される場合、正孔は電子よりも有効質量が大きい。このため、輸送損を低減させるという観点から、p型半導体層13pがn型半導体層13nよりも幅が狭くてもよい。例えば、p型半導体層13pの幅は、n型半導体層13nの幅の0.5倍以上0.9倍以下であってもよく、また、0.6倍以上0.8倍以下であってもよい。
When photoexcitons (carriers) generated in the
p型半導体層13pは、p型のドーパント(ホウ素等)が添加されたシリコン層であって、不純物拡散の抑制又は直列抵抗の抑制の観点から、非晶質シリコンで形成されてもよい。一方、n型半導体層13nは、n型のドーパント(リン等)が添加されたシリコン層であって、p型半導体層13pと同様に、非晶質シリコン層で形成されてもよい。
The p-
導電型半導体層13の原料ガスとしては、モノシラン(SiH4)若しくはジシラン(Si2H6)等のシリコン含有ガス、又はシリコン系ガスと水素(H2)との混合ガスを用いてもよい。ドーパントガスには、p型半導体層13pの形成にはジボラン(B2H6)等が用いられ、n型半導体層の形成にはホスフィン(PH3)等が用いられる。また、ホウ素(B)又はリン(P)といった不純物の添加量は微量でよいため、ドーパントガスを原料ガスで希釈した混合ガスを用いてもよい。Silicon-containing gas such as monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ), or a mixed gas of silicon-based gas and hydrogen (H 2 ) may be used as the material gas for the conductive semiconductor layer 13 . As the dopant gas, diborane (B 2 H 6 ) or the like is used for forming the p-
また、p型半導体層13p又はn型半導体層13nのエネルギーギャップの調整のために、メタン(CH4)、二酸化炭素(CO2)、アンモニア(NH3)又はモノゲルマン(GeH4)等の異種の元素を含むガスを添加することにより、p型半導体層13p又はn型半導体層13nが合金化されてもよい。Further, in order to adjust the energy gap of the p-
低反射層14は、太陽電池10が受けた光の反射を抑制する層である。低反射層14の材料には、光を透過する透光性の材料であれば、特に限定されないが、例えば、酸化ケイ素(SiOX)、窒化ケイ素(SiNX)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸化チタン(TiOX)が挙げられる。また、低反射層14の形成方法としては、例えば、酸化亜鉛又は酸化チタン等の酸化物のナノ粒子を分散させた樹脂材料で塗布してもよい。The low-
電極層15は、p型半導体層13p又はn型半導体層13nをそれぞれ覆うように形成されて、各導電型半導体層13と電気的に接続される。これにより、電極層15は、p型半導体層13p又はn型半導体層13nに生じるキャリアを導く輸送層として機能する。なお、各半導体層13p、13nに対応する電極層15p、15nは、乖離して配置されることで、p型半導体層13pとn型半導体層13nとの短絡を防止する。
また、電極層15は、導電性が高い金属のみで形成されてもよい。また、p型半導体層13p及びn型半導体層13nとのそれぞれの電気的な接合の観点から、又は電極材料である金属の両半導体層13p、13nに対する原子の拡散を抑制するという観点から、透明導電性酸化物で構成された電極層15を、金属製の電極層とp型半導体層13pとの間及び金属製の電極層とn型半導体層13nとの間にそれぞれ設けてもよい。
Moreover, the
本実施形態においては、透明導電性酸化物で形成される電極層15を透明電極層17と称し、金属製の電極層15を金属電極層18と称する。また、図2に示す結晶基板11の裏側主面11SBの平面図に示すように、それぞれ櫛歯形状を持つp型半導体層13p及びn型半導体層13nにおいて、櫛背部上に形成される電極層をバスバー部と称し、櫛歯部上に形成される電極層をフィンガ部と称することがある。
In this embodiment, the
透明電極層17は、材料としては特に限定されないが、例えば、酸化亜鉛(ZnO)若しくは酸化インジウム(InOX)、又は酸化インジウムに種々の金属酸化物、例えば酸化チタン(TiOX)、酸化スズ(SnOX)、酸化タングステン(WOX)若しくは酸化モリブデン(MoOX)等を1重量%以上10重量%以下で添加した透明導電性酸化物が挙げられる。 The material of the
透明電極層17の厚さは、20nm以上200nm以下であってもよい。この厚さに好適な透明電極層の形成方法には、例えば、スパッタ法等の物理気相堆積(PVD:physical Vapor Deposition)法、又は有機金属化合物と酸素又は水との反応を利用した金属有機化学気相堆積法(MOCVD:Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)法等が挙げられる。
The thickness of the
金属電極層18は、材料としては特に限定されないが、例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)又はニッケル(Ni)等が挙げられる。
Although the material of the
金属電極層18の厚さは、1μm以上80μm以下であってもよい。この厚さに好適な金属電極層18の形成方法には、材料ペーストをインクジェットによる印刷若しくはスクリーン印刷する印刷法、又はめっき法が挙げられる。但し、これには限定されず、真空プロセスを採用する場合には、蒸着又はスパッタリング法を採用してもよい。
The thickness of the
また、p型半導体層13p及びn型半導体層13nにおける櫛歯部の幅と、該櫛歯部の上に形成される金属電極層18の幅とは、同程度であってもよい。但し、櫛歯部の幅と比べて、金属電極層18の幅が狭くてもよい。また、金属電極層18同士のリークが防止される構成であれば、櫛歯部の幅と比べて、金属電極層18の幅が広くてもよい。
Moreover, the width of the comb tooth portions in the p-
本実施形態においては、結晶基板11の裏側主面11SBの上に、真性半導体層12、導電型半導体層13、低反射層14及び電極層15を積層した状態で、各接合面のパッシベーション、導電型半導体層13及びその界面における欠陥準位の発生の抑制、並びに透明電極層17における透明導電性酸化物の結晶化を目的として、所定のアニール処理を施す。
In this embodiment, the intrinsic semiconductor layer 12, the conductive semiconductor layer 13, the low-
本実施形態に係るアニール処理には、例えば、上記の各層を形成した結晶基板11を150℃以上200℃以下に過熱したオーブンに投入して行うアニール処理が挙げられる。この場合、オーブン内の雰囲気は、大気でもよく、さらには、水素又は窒素を用いると、より効果的なアニール処理を行える。また、このアニール処理は、各層を形成した結晶基板11に、赤外線ヒータにより赤外線を照射させるRTA(Rapid Thermal Annealing)処理であってもよい。
An annealing treatment according to the present embodiment includes, for example, an annealing treatment in which the
[太陽電池の製造方法]
以下、本実施形態に係る太陽電池10の製造方法について図3~図9を参照しながら説明する。[Method for manufacturing solar cell]
A method for manufacturing the
まず、図3に示すように、表側主面11SU及び裏側主面11SBにそれぞれテクスチャ構造TXを有する結晶基板11を準備する。
First, as shown in FIG. 3, the
次に、図4に示すように、結晶基板11の表側主面11SUの上に、例えば真性半導体層12Uを形成する。続いて、形成した真性半導体層12Uの上に低反射層14を形成する。低反射層14には、光閉じ込めの観点から、適した光吸収係数及び屈折率を有するシリコンナイトライド(SiNX)又はシリコンオキサイド(SiOX)を用いられる。Next, as shown in FIG. 4, on the front main surface 11SU of the
次に、図5に示すように、結晶基板11の裏側主面11SBの上に、例えばi型非晶質シリコンを用いた真性半導体層12pを形成する。続いて、形成した真性半導体層12pの上に、p型半導体層13pを形成する。これにより、結晶基板11における一方の主面である裏側主面11SBの上に、p型半導体層13pが形成される。このように、本実施形態においては、p型半導体層(第1半導体層)13pを形成する工程は、p型半導体層13pを形成するよりも前に、結晶基板(半導体基板)11の一方の主面(裏側主面)11Sの上に真性半導体層(第1真性半導体層)12pを形成する工程を含む。
Next, as shown in FIG. 5, on the back main surface 11SB of the
その後、形成したp型半導体層13pの上に、リフトオフ層LFを形成する。本実施形態では、リフトオフ層LFは、酸化物を主成分として構成されている。具体的には、リフトオフ層LFは、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、スズ(SnO)、アルミニウム(Al)及びケイ素(Si)のうち1種類以上から選択された元素の酸化物を主成分として構成されている。リフトオフ層LFは、前記元素のうち1種類からなる酸化物(例えば、酸化インジウム(InOX))である必要はなく、例えば、インジウム-スズ複合酸化物、インジウム-アルミニウム複合酸化物、インジウム-ケイ素複合酸化物、亜鉛-ケイ素複合酸化物、亜鉛-スズ複合酸化物、亜鉛-アルミニウム複合酸化物、アルミニウム-ケイ素複合酸化物などの3元型や、インジウム-亜鉛-スズ複合酸化物、亜鉛-スズ-ケイ素複合酸化物などの4元型などを選択することができる。After that, a lift-off layer LF is formed on the formed p-
リフトオフ層LFは、真空プロセス、特に、CVD法やスパッタリング法により形成することができる。これらの方法では原料ガスの流量比や圧力、プラズマ放電時の電圧などで密度などの膜質を、組成を大きく変えることなく制御が可能である。さらに、前記製膜条件を膜厚方向で変えることで、膜厚方向のエッチング特性の調整も可能となる。また、真空プロセスで形成された酸化物の構造は、特に限定されるものではないが、例えば層の内部に物理的または化学的な空隙(欠陥)を含んだ構造が挙げられる。真空プロセスでリフトオフ層LFを形成すると、成長する粒子は成膜面に対してほぼ垂直に積み上がるように成長する。この場合、成長した粒子で形成された粒子体が多数生じて、それら粒子体同士の間に空隙が発生することがある。このような空隙を含むリフトオフ層LFの場合、エッチング溶液が層内部に浸入しやすくなることから、エッチング速度が速まることもある。このため、後述するリフトオフの時間を短縮し得る。 The lift-off layer LF can be formed by a vacuum process, particularly a CVD method or a sputtering method. In these methods, it is possible to control the film quality such as density by controlling the flow rate ratio and pressure of the raw material gas, the voltage during plasma discharge, etc., without significantly changing the composition. Furthermore, by changing the film forming conditions in the film thickness direction, it is possible to adjust the etching characteristics in the film thickness direction. Also, the structure of the oxide formed by the vacuum process is not particularly limited, but includes, for example, a structure containing physical or chemical voids (defects) inside the layer. When the lift-off layer LF is formed by a vacuum process, growing particles grow so as to pile up almost perpendicularly to the film formation surface. In this case, a large number of grain bodies formed of grown grains may be generated, and voids may be generated between the grain bodies. In the case of the lift-off layer LF containing such voids, the etching solution can easily penetrate into the inside of the layer, which may increase the etching rate. Therefore, the lift-off time, which will be described later, can be shortened.
次に、図6及び図7に示すように、結晶基板11の裏側主面11SBにおいて、リフトオフ層LF及びp型半導体層13pをパターニングする。これにより、p型半導体層13pが形成されない非形成領域NAが生じる。一方、結晶基板11の裏側主面11SBでエッチングされなかった領域には、リフトオフ層LF及びp型半導体層13pが残る。
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, on the back main surface 11SB of the
図6及び図7の工程では、結晶基板11の面直方向の裏側主面11SB側から見て、真性半導体層12p及びp型半導体層13pのエッチングで溶けた面積(以下、エッチング面積という)が、リフトオフ層LFのエッチング面積以下になるように、2種類以上の異なるエッチング液を用いたウエットエッチングにより、真性半導体層12p、p型半導体層13p及びリフトオフ層LFを除去する。より詳しくは、結晶基板11の面直方向の裏側主面11SB側から見て、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの幅が、リフトオフ層LFの幅以上になるように、真性半導体層12p、p型半導体層13p及びリフトオフ層LFを除去する。
6 and 7, the area of the
実際の工程では、図6に示すように、リフトオフ層を、第1エッチング液を用いたウエットエッチングにより選択的に除去した後、図7に示すように、真性半導体層12及びp型半導体層を、第2エッチング液を用いたウエットエッチングにより選択的に除去する。 In the actual process, as shown in FIG. 6, the lift-off layer is selectively removed by wet etching using a first etchant, and then the intrinsic semiconductor layer 12 and the p-type semiconductor layer are removed as shown in FIG. , are selectively removed by wet etching using a second etchant.
このようなパターニング工程は、フォトリソグラフィ法、例えば所定のパターンを有するレジスト膜(不図示)をリフトオフ層LFの上に形成し、形成したレジスト膜によってマスクされた領域をエッチングすることにより実現され得る。図6及び図7に示すように、真性半導体層12p、p型半導体層13p及びリフトオフ層LFの各層をパターニングすることにより、結晶基板11の裏側主面11SBの一部の領域に非形成領域NA、すなわち裏側主面11SBの露出領域が生じる。なお、非形成領域NAについての詳細は後述する。
Such a patterning step can be realized by photolithography, for example, by forming a resist film (not shown) having a predetermined pattern on the lift-off layer LF and etching the region masked by the formed resist film. . As shown in FIGS. 6 and 7, by patterning each layer of the
図6に示す工程で使用する第1エッチング液としては、例えば、塩酸又は硝酸などの強酸系のエッチング液が用いられる。一方で、図7に示す工程で使用する第2エッチング液としては、例えば、オゾンをフッ化水素酸に溶解させた溶液(以下、オゾン/フッ酸液)が用いられる。 As the first etchant used in the process shown in FIG. 6, for example, a strong acid etchant such as hydrochloric acid or nitric acid is used. On the other hand, as the second etchant used in the process shown in FIG. 7, for example, a solution obtained by dissolving ozone in hydrofluoric acid (hereinafter referred to as ozone/hydrofluoric acid solution) is used.
なお、第2エッチング液であるオゾン/フッ酸液は、真性半導体層12p及びp型半導体層13pのみでなく、リフトオフ層LFもエッチングする。このため、図7で示す工程後の状態では、図6で示す工程後の状態と比較して、リフトオフ層LFの幅方向の端縁部が後退する。これにより、リフトオフ層LFの端縁部がp型半導体層13pの端縁部よりも後退した状態となる。この結果、図11に示すように、結晶基板11の面直方向の裏側主面11SB側から見て、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの幅が、リフトオフ層LFの幅以上になる。
Note that the ozone/hydrofluoric acid solution, which is the second etching solution, etches not only the
次に、図8に示すように、リフトオフ層LF、p型半導体層13p及び真性半導体層12pを含め、結晶基板11の裏側主面11SBの上に、真性半導体層12n及びn型半導体層13nを順次形成する。このように、本実施形態においては、n型半導体層(第2半導体層)13nを形成する工程は、n型半導体層13nを形成するよりも前に、結晶基板(半導体基板)11のリフトオフ層LF及びp型半導体層を含む一方の主面(裏側主面)11Sの上に真性半導体層(第2真性半導体層)12nを形成する工程を含む。これにより、真性半導体層12nとn型半導体層13nとの積層膜が、非形成領域NA上と、リフトオフ層LFの表面及び側面(端面)と、リフトオフ層LF、p型半導体層13p及び真性半導体層12pの側面(端面)とを覆うように形成される。ここで、リフトオフ層LFの端縁部がp型半導体層13pの端縁部よりも後退した状態で、真性半導体層12n及びn型半導体層13nを形成するため、図8に示すように、真性半導体層12nの一部及びn型半導体層13nの一部は、p型半導体層13pの上に直接乗り上げて形成される。
Next, as shown in FIG. 8, the
次に、図9に示すように、エッチング液を用いて、積層したリフトオフ層LFを除去することにより、リフトオフ層LFを覆うn型半導体層13n及び真性半導体層12nを結晶基板11から除去する(リフトオフする)。ここでは、リフトオフ層LFを覆う第2真性半導体層及び第2導電型半導体層を溶解する必要はなく、リフトオフ層の除去と同時に結晶基板から剥離される。なお、このパターニングに使用するエッチング液は、リフトオフ層LFを溶解しかつ各真性半導体層12及び導電型半導体層13を溶解しない溶媒を用いることが好ましい。例えば、リフトオフ層LFが酸化インジウム(InOX)又は酸化亜鉛(ZnO)などの金属酸化物を主成分とする場合には、塩酸などの酸性液が用いられ、リフトオフ層LFが酸化ケイ素(SiOX)を主成分とする場合には、フッ化水素酸が用いられる。Next, as shown in FIG. 9, an etchant is used to remove the laminated lift-off layer LF, thereby removing the n-
次に、図10に示すように、結晶基板11における裏側主面11SBの上、すなわち、p型半導体層13p及びn型半導体層13nのそれぞれに、例えば、マスクを用いたスパッタリング法により透明電極層17(17p、17n)を形成する。なお、透明電極層17(17p、17n)の形成は、スパッタリング法に代えて、以下のようにしてもよい。例えば、マスクを用いずに透明導電性酸化物膜を裏側主面11SB上の全面に成膜し、その後、フォトリソグラフィ法により、p型半導体層13p上及びn型半導体層13n上にそれぞれ透明導電性酸化物膜を残すエッチングを行って形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 10, a transparent electrode layer is formed on the back main surface 11SB of the
その後、透明電極層17の上に、例えば開口部を有するメッシュスクリーン(不図示)を用いて、線状の金属電極層18(18p、18n)を形成する。
After that, a linear metal electrode layer 18 (18p, 18n) is formed on the
以上の工程により、裏面接合型の太陽電池10が形成される。
Through the steps described above, the back contact
(まとめ及び効果)
上述した太陽電池10の製造方法から以下のことがいえる。(Summary and effect)
The following can be said from the manufacturing method of the
まず、図9に示す工程では、エッチング液により、リフトオフ層LFを除去すると、このリフトオフ層LFの上に堆積していた真性半導体層12n及びn型半導体層13nも結晶基板11から同時に除去される(いわゆるリフトオフ)。この工程では、図6に示す工程での、例えばフォトリソグラフィ法を用いた場合と比べて、フォトリソグラフィ法に使用するレジスト塗布工程及び現像工程を要しない。このため、n型半導体層13nが簡便にパターン化される。
First, in the process shown in FIG. 9, when the lift-off layer LF is removed with an etchant, the
また、リフトオフ層LFは酸化物を主成分として構成され、真性半導体層12p、p型半導体層13p及びリフトオフ層LFをパターニングする工程では、結晶基板11の面直方向の裏側から見て、真性半導体層12p及びp型半導体層13pのエッチング面積が、リフトオフ層LFのエッチング面積以下になるように、2種類以上の異なるエッチング液を用いたウエットエッチングにより真性半導体層12p、p型半導体層13p及びリフトオフ層LFが除去される。このように、真性半導体層12p及びp型半導体層13pのエッチング面積が、リフトオフ層LFのエッチング面積以下になるようにエッチングすることにより、真性半導体層12n及びn型半導体層13nを形成した段階で、結晶基板11の露出が防止される。
Further, the lift-off layer LF is mainly composed of an oxide, and in the process of patterning the
すなわち、仮に、結晶基板11の面直方向の裏側から見て、真性半導体層12p及びp型半導体層13pのエッチング面積が、リフトオフ層LFのエッチング面積よりも大きい場合、真性半導体層12p及びp型半導体層13pがリフトオフ層LFよりも後退したような状態(サイドカットされた状態)になる。この状態で、真性半導体層12n及びn型半導体層13nを形成すると、リフトオフ層LFがマスクのような役割を果たして、非形成領域NA上の真性半導体層12nの側面と、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの側面との間に隙間が生じる。そして、リフトオフ層LF、真性半導体層12p及びp型半導体層13pを除去すると、真性半導体層12p及びp型半導体層13pと真性半導体層12n及びn型半導体層13nとの間において、結晶基板11の裏側主面11SBが露出した状態になる。結晶基板11の裏側主面11SBが露出した状態になれば、露出した面積分だけ正孔及び電子の回収できる有効面積が減少することになるため、太陽電池の性能が劣化してしまう。
That is, if the etching area of the
これに対して、本実施形態のように、リフトオフ層LFが酸化物を主成分として構成されると、真性半導体層12p及びp型半導体層13pのエッチング特性と、リフトオフ層LFのエッチング特性とが大きく異なる。そして、リフトオフ層LFをエッチングする際のエッチング液と、真性半導体層12p及びp型半導体層13pをエッチングする際のエッチング液とを異ならせることで、各層のエッチング面積のコントロール、特に、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの幅方向におけるパターニング精度が高くなる。これにより、真性半導体層12p及びp型半導体層13pのエッチング面積が、リフトオフ層LFのエッチング面積以下になる。この結果、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの側面とリフトオフ層LFの側面とが面一になるか、又は、リフトオフ層LFが真性半導体層12p及びp型半導体層13pよりも後退したような状態になる。この状態で、真性半導体層12n及びn型半導体層13nを形成すれば、真性半導体層12nは、少なくとも、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの側面に接触するように形成されるため、結晶基板11の露出が抑制される。したがって、太陽電池の性能の劣化が抑えられ、高性能な太陽電池を製造することが可能となる。
In contrast, when the lift-off layer LF is mainly composed of oxide as in the present embodiment, the etching characteristics of the
これらのことから、本実施形態によれば、高性能なバックコンタクト型太陽電池を、効率良く製造される。 For these reasons, according to the present embodiment, a high-performance back-contact solar cell can be manufactured efficiently.
前述のように、各層のエッチング面積をコントロールするためには、図6の工程で用いられる第1エッチング液のエッチング速度が、以下の関係式(1):
真性半導体層12pのエッチング速度≦p型半導体層13pのエッチング速度<<リフトオフ層LFのエッチング速度・・・(1)
を満たすとともに、図7に示す工程で用いられる第2エッチング液のエッチング速度が、以下の関係式(2):
真性半導体層12pのエッチング速度≦p型半導体層13pのエッチング速度≦リフトオフ層LFのエッチング速度・・・(2)
を満たすことが好ましい。As described above, in order to control the etching area of each layer, the etching rate of the first etchant used in the process of FIG.
Etching rate of
and the etching rate of the second etchant used in the process shown in FIG. 7 is the following relational expression (2):
Etching rate of
is preferably satisfied.
第1エッチング液が前記関係式(1)を満たせば、図6に示す工程において、リフトオフ層LFを選択的にかつ速く溶解させることができる。そして、第2エッチング液が前記関係式(2)を満たすことにより、図7に示す工程において、真性半導体層12p及びp型半導体層13pを溶解させるときに、リフトオフ層LFも一緒に溶解する。このため、真性半導体層12p及びp型半導体層13pのエッチング面積がリフトオフ層LFのエッチング面積よりも大きくなることがなく、真性半導体層12p及びp型半導体層13pのサイドカットが生じ難い。
If the first etchant satisfies the relational expression (1), the lift-off layer LF can be dissolved selectively and quickly in the process shown in FIG. Since the second etchant satisfies the relational expression (2), the lift-off layer LF is also dissolved when the
前述の関係式(1)及び(2)は、エッチング液の種類又はエッチング液の濃度により、満足させることができる。 The above relationships (1) and (2) can be satisfied depending on the type of etchant or the concentration of the etchant.
また、リフトオフ層LFの膜厚は、20nm以上500nm以下であることが好ましく、特に50nm以上250nm以下であると好ましい。すなわち、リフトオフ層LFの膜厚が厚すぎると、図6の工程おけるエッチング不足又は生産性の低下が懸念される。また、リフトオフ層LFの膜厚が厚すぎると、サイドエッチングによりリフトオフ層LFに逆テーパー状のアンダーカットが生じる可能性がある。リフトオフ層LFに逆テーパー状のアンダーカットが生じると、リフトオフ層LFの幅が、p型半導体層13pに近づくほどリフトオフ層LFの表面と比べて狭くなる。このため、真性半導体層12p及びp型半導体層13pをエッチングした後の状態において、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの端縁部が、リフトオフ層LFにおけるp型半導体層13pから最も遠い側の部分の端縁部よりも後退した状態になる。この状態で、真性半導体層12n及びn型半導体層13nを形成すると、前述したように、リフトオフ層LFがマスクのような役割を果たして、非形成領域NA上の真性半導体層12nの側面と、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの側面との間に隙間が生じて、最終的に、結晶基板11が露出してしまう。よって、リフトオフ層LFの膜厚は、前記のような逆テーパー状のアンダーカットを防止できる程度の膜厚にする必要がある。一方で、膜厚が薄すぎると、図6に示す工程でリフトオフ層LFをパターニングする際にリフトオフ層LFが完全に除去される(リフトオフされる)おそれがあるため、ある程度の膜厚は必要になる。したがって、リフトオフ層LFの膜厚は、20nm以上500nm以下が特に好ましい膜厚である。
The thickness of the lift-off layer LF is preferably 20 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 250 nm or less. That is, if the thickness of the lift-off layer LF is too thick, there is concern about insufficient etching in the process of FIG. 6 or a decrease in productivity. Moreover, if the film thickness of the lift-off layer LF is too thick, there is a possibility that the lift-off layer LF will have an inversely tapered undercut due to side etching. When an inversely tapered undercut occurs in the lift-off layer LF, the width of the lift-off layer LF becomes narrower than the surface of the lift-off layer LF toward the p-
また、結晶基板11がテクスチャ構造TXを有しており、この結晶基板11の裏側主面11SBの上に形成されるp型半導体層13p及びn型半導体層13nの各面には、テクスチャ構造TXを反映したテクスチャ構造(第2テクスチャ構造)が含まれることが好ましい。
Further, the
表面にテクスチャ構造TXを有する導電型半導体層13であると、テクスチャ構造TXの凹凸に起因して、エッチング液が半導体層13に染み込みやすくなる。このため、導電型半導体層13が除去されやすく、すなわちパターニングされやすくなる。 If the conductive semiconductor layer 13 has the texture structure TX on its surface, the etchant will easily permeate into the semiconductor layer 13 due to the unevenness of the texture structure TX. Therefore, the conductive semiconductor layer 13 is easily removed, that is, easily patterned.
なお、本実施形態においては、結晶基板11の両主面11S、すなわち、表側主面11SUと裏側主面11SBとにテクスチャ構造TX(第1テクスチャ構造)を設けたが、いずれか一方の主面に設けてもよい。すなわち、テクスチャ構造TXを表側主面11SUに設けた場合は、受光した光の取り込み効果及び閉じ込め効果が高くなる。一方、テクスチャ構造TXを裏側主面11SBに設けた場合は、光の取り込み効果が向上すると共に、導電型半導体層13のパターニングが容易となる。従って、結晶基板11のテクスチャ構造TXは、少なくとも一方の主面11Sに設ければよい。また、本実施形態においては、両主面11Sのテクスチャ構造TXを同一パターンとしたが、これに限られず、表側主面11SUと裏側主面11SBとでテクスチャ構造TXの凹凸の大きさを変えてもよい。
In the present embodiment, the texture structure TX (first texture structure) is provided on both
ここに開示された技術は、前記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。 The technology disclosed herein is not limited to the above-described embodiments, and substitutions are possible without departing from the scope of the claims.
例えば、前述の実施形態では、図7に示す工程では、結晶基板11の面直方向の裏側から見て、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの幅が、リフトオフ層LFの幅よりも大きくなるように、真性半導体層12p及びp型半導体層13pをパターニングしているが、これに限らず、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの幅が、リフトオフ層LFの幅と略同じ(実際には、リフトオフ層LFの幅が僅かに小さい)に形成されるようにパターニング(エッチング)してもよい。すなわち、真性半導体層12p及びp型半導体層13pの幅が、リフトオフ層LFの幅と略同じ場合、リフトオフ層LFの端縁部とp型半導体層13pの端縁部とは略同じ位置に位置する。この状態で、真性半導体層12n及びn型半導体層13nを形成すると、図12に示すように、真性半導体層12n及びn型半導体層13nは、p型半導体層13pの上には直接乗り上げずに形成される。これにより、リフトオフ層LFを除去することで、リフトオフ層LFの上に堆積したn型半導体層13n及び真性半導体層12nを結晶基板11から除去すると、図13に示すように、n導電型半導体層13nはp型半導体層13pの上には形成されず、幅方向において、真性半導体層12nを介してp型半導体層13pと分離される。なお、このようにして、p型半導体層13p及びn型半導体層13nを形成する場合、リークの発生を抑制する観点から、p型半導体層13pとn型半導体層13nとの境界部分に分離溝を形成することが好ましい。
For example, in the above-described embodiment, in the process shown in FIG. 7, the width of the
また、前述の実施形態では、図5で示す工程で使用する半導体層は、p型半導体層13pであったが、これに限らず、n型半導体層13nであっても構わない。また、結晶基板11の導電型も特に限定されず、p型であってもn型であってもよい。
In the above-described embodiment, the semiconductor layer used in the process shown in FIG. 5 was the p-
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の技術の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の技術の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の技術の範囲内のものである。 The above-described embodiments are merely examples, and the technical scope of the present disclosure should not be construed to be limited. The technical scope of the present disclosure is defined by the claims, and all modifications and changes within the equivalent range of the claims are within the technical scope of the present disclosure.
以下、本開示に係る技術を実施例により具体的に説明する。但し、本開示に係る技術はこれらの実施例に限定されない。実施例1~3、並びに、比較例1及び2は、以下のようにして作製した([表1]を参照)。なお、以下の説明では、実施例1~3、並びに、比較例1及び2において、条件が同じものについては、特に区別していない。 Hereinafter, the technology according to the present disclosure will be specifically described with reference to examples. However, the technology according to the present disclosure is not limited to these examples. Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were produced as follows (see [Table 1]). In the following description, Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 under the same conditions are not particularly distinguished.
[結晶基板]
まず、結晶基板として、厚さが200μmの単結晶シリコン基板を採用した。単結晶シリコン基板の両主面に異方性エッチングを行った。これにより、結晶基板にピラミッド型のテクスチャ構造が形成された。[Crystal substrate]
First, a single crystal silicon substrate having a thickness of 200 μm was adopted as a crystal substrate. Anisotropic etching was performed on both main surfaces of the single crystal silicon substrate. As a result, a pyramidal textured structure was formed on the crystal substrate.
[真性半導体層]
結晶基板をCVD装置に導入し、導入した結晶基板の両主面に、シリコン製の真性半導体層(膜厚8nm)を形成した。製膜条件は、基板温度を150℃、圧力を120Pa、SiH4/H2流量比の値を3/10、及びパワー密度を0.011W/cm2とした。[Intrinsic semiconductor layer]
A crystal substrate was introduced into a CVD apparatus, and an intrinsic semiconductor layer made of silicon (thickness: 8 nm) was formed on both main surfaces of the introduced crystal substrate. The deposition 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 power density of 0.011 W/cm 2 .
[p型半導体層(第1導電型半導体層)]
両主面に真性半導体層を形成した結晶基板をCVD装置に導入し、裏側主面の真性半導体層の上に、p型水素化非晶質シリコン系薄膜(膜厚10nm)を形成した。製膜条件は、基板温度を150℃、圧力を60Pa、SiH4/B2H6流量比の値を1/3、及びパワー密度を0.01W/cm2とした。また、B2H6ガスの流量は、B2H6がH2により5000ppmまで希釈された希釈ガスの流量である。[p-type semiconductor layer (first conductivity type semiconductor layer)]
A crystalline substrate having intrinsic semiconductor layers formed on both main surfaces was introduced into a CVD apparatus, and a p-type hydrogenated amorphous silicon thin film (thickness: 10 nm) was formed on the intrinsic semiconductor layer on the back main surface. The deposition conditions were a substrate temperature of 150° C., a pressure of 60 Pa, a SiH 4 /B 2 H 6 flow ratio of 1/3, and a power density of 0.01 W/cm 2 . Also, the flow rate of B 2 H 6 gas is the flow rate of diluent gas obtained by diluting B 2 H 6 with H 2 to 5000 ppm.
[リフトオフ層]
実施例1では、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、p型水素化非晶質シリコン系薄膜の上に、インジウム-スズ複合酸化物を主成分とするリフトオフ層を100nmの膜厚になるように形成した。酸化スズを20重量%含有した酸化インジウムをターゲットとして使用し、基板温度を150℃とした装置のチャンバ内に、アルゴンと酸素の混合ガスを導入させて、そのチャンバ内の圧力を0.8Paとなるように設定した。アルゴンと酸素の混合比は、酸素が10体積%となるように設定し、交流電源を用いて0.4W/cm2の電力密度で製膜を行った。[Lift-off layer]
In Example 1, a lift-off layer containing indium-tin composite oxide as a main component was formed on the p-type hydrogenated amorphous silicon thin film using a magnetron sputtering apparatus so as to have a thickness of 100 nm. . A mixed gas of argon and oxygen was introduced into a chamber of an apparatus using indium oxide containing 20% by weight of tin oxide as a target and the substrate temperature was set to 150° C., and the pressure in the chamber was set to 0.8 Pa. set to be The mixing ratio of argon and oxygen was set so that the oxygen content was 10% by volume, and film deposition was performed using an AC power supply at a power density of 0.4 W/cm 2 .
実施例2では、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、p型水素化非晶質シリコン系薄膜の上に、亜鉛-スズ複合酸化物を主成分とするリフトオフ層を100nmの膜厚になるように形成した。酸化スズを40重量%含有した酸化亜鉛をターゲットとして使用し、基板温度を150℃とした装置のチャンバ内に、アルゴンと酸素の混合ガスを導入させて、そのチャンバ内の圧力を0.8Paとなるように設定した。アルゴンと酸素の混合比は、酸素が5体積%となるように設定し、交流電源を用いて0.4W/cm2の電力密度で、製膜を行った。In Example 2, a lift-off layer mainly composed of zinc-tin composite oxide was formed on the p-type hydrogenated amorphous silicon thin film using a magnetron sputtering apparatus so as to have a thickness of 100 nm. . A mixed gas of argon and oxygen was introduced into the chamber of the apparatus using zinc oxide containing 40% by weight of tin oxide as a target and the substrate temperature was set to 150° C., and the pressure in the chamber was set to 0.8 Pa. set to be The mixing ratio of argon and oxygen was set so that the oxygen content was 5% by volume, and film deposition was performed using an AC power supply at a power density of 0.4 W/cm 2 .
実施例3では、CVD装置を用いて、p型水素化非晶質シリコン系薄膜の上に、酸化ケイ素(SiOX)を主成分とするリフトオフ層を150nmの膜厚になるように形成した。製膜条件は、基板温度を150℃とし、圧力が0.9kPa、SiH4/CO2/H2流量比が1/10/750、パワー密度が0.15W/cm2とした。In Example 3, a CVD apparatus was used to form a lift-off layer containing silicon oxide (SiO x ) as a main component on the p-type hydrogenated amorphous silicon thin film to a thickness of 150 nm. The deposition conditions were a substrate temperature of 150° C., a pressure of 0.9 kPa, a SiH 4 /CO 2 /H 2 flow ratio of 1/10/750, and a power density of 0.15 W/cm 2 .
比較例1では、p型水素化非晶質シリコン系薄膜の上に、亜鉛-スズ複合酸化物を主成分とするリフトオフ層を100nmの膜厚になるように形成した。酸化スズを40重量%含有した酸化亜鉛をターゲットとして使用し、基板温度を150℃とした装置のチャンバ内に、アルゴンと酸素の混合ガスを導入させて、そのチャンバ内の圧力を0.8Paとなるように設定した。アルゴンと酸素の混合比は、酸素が5体積%となるように設定し、交流電源を用いて0.4W/cm2の電力密度で、製膜を行った。In Comparative Example 1, a lift-off layer mainly composed of zinc-tin composite oxide was formed on the p-type hydrogenated amorphous silicon thin film so as to have a thickness of 100 nm. A mixed gas of argon and oxygen was introduced into the chamber of the apparatus using zinc oxide containing 40% by weight of tin oxide as a target and the substrate temperature was set to 150° C., and the pressure in the chamber was set to 0.8 Pa. set to be The mixing ratio of argon and oxygen was set so that the oxygen content was 5% by volume, and film deposition was performed using an AC power supply at a power density of 0.4 W/cm 2 .
比較例2では、p型水素化非晶質シリコン系薄膜の上に、銅を主成分とするリフトオフ層を200nmの膜厚になるように形成した。銅をターゲットとして使用し、基板温度を150℃とした装置のチャンバ内に、アルゴンを導入させて、そのチャンバ内の圧力を0.6Paとなるように設定した。交流電源を用いて0.4W/cm2の電力密度で製膜を行った。In Comparative Example 2, a lift-off layer containing copper as a main component was formed to a thickness of 200 nm on the p-type hydrogenated amorphous silicon thin film. Using copper as a target, the substrate temperature was set to 150° C., argon was introduced into the chamber of the apparatus, and the pressure in the chamber was set to 0.6 Pa. Film formation was performed using an AC power supply at a power density of 0.4 W/cm 2 .
[リフトオフ層及び第1導電型半導体層のパターニング]
まず、実施例1~3、並びに、比較例1及び2のそれぞれに対して、リフトオフ層が形成された結晶基板の裏側主面に感光性レジスト膜を製膜した。これをフォトリソグラフィ法により露光・現像を行い、リフトオフ層、p型半導体層及び真性半導体層を除去する領域を露出させた。[Patterning of lift-off layer and first conductivity type semiconductor layer]
First, for each of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, a photosensitive resist film was formed on the back main surface of the crystal substrate on which the lift-off layer was formed. This was exposed and developed by photolithography to expose regions where the lift-off layer, p-type semiconductor layer and intrinsic semiconductor layer were to be removed.
実施例1及び2では、露光・現像後、3重量%の塩酸に浸漬し、露出された領域のリフトオフ層を除去した。純水によるリンスの後に、5.5重量%のフッ化水素酸に20ppmのオゾンを混合したオゾン/フッ酸液に浸漬し、露出された領域のp型半導体層及び真性半導体層を除去した。 In Examples 1 and 2, after exposure and development, the exposed areas of the lift-off layer were removed by immersion in 3% by weight hydrochloric acid. After rinsing with pure water, it was immersed in an ozone/hydrofluoric acid solution in which 5.5% by weight of hydrofluoric acid was mixed with 20 ppm of ozone to remove the exposed p-type semiconductor layer and intrinsic semiconductor layer.
実施例3では、露光・現像後、5重量%の下垂フッ化水素酸に浸漬し、露出された領域のリフトオフ層を除去した。純水によるリンスの後に、5.5重量%のフッ化水素酸に20ppmのオゾンを混合したオゾン/フッ酸液に浸漬し、露出された領域のp型半導体層及び真性半導体層を除去した。 In Example 3, after exposure and development, the lift-off layer in the exposed areas was removed by immersion in 5% by weight hydrofluoric acid. After rinsing with pure water, it was immersed in an ozone/hydrofluoric acid solution in which 5.5% by weight of hydrofluoric acid was mixed with 20 ppm of ozone to remove the exposed p-type semiconductor layer and intrinsic semiconductor layer.
比較例1では、露光・現像後、5.5重量%のフッ化水素酸に20ppmのオゾンを混合したオゾン/フッ酸液に浸漬し、露出された領域のリフトオフ層、p型半導体層及び真性半導体層を除去した。 In Comparative Example 1, after exposure and development, it was immersed in an ozone/hydrofluoric acid solution in which 5.5% by weight of hydrofluoric acid was mixed with 20 ppm of ozone. The semiconductor layer was removed.
比較例2では、露光・現像後、7重量%の塩化鉄(III)水溶液に浸漬し、露出された領域のリフトオフ層を除去した。純水によるリンスの後に、5.5重量%のフッ化水素酸に20ppmのオゾンを混合したオゾン/フッ酸液に浸漬し、露出された領域のp型半導体層及び真性半導体層を除去した。 In Comparative Example 2, after exposure and development, the exposed area of the lift-off layer was removed by immersion in a 7% by weight iron (III) chloride aqueous solution. After rinsing with pure water, it was immersed in an ozone/hydrofluoric acid solution in which 5.5% by weight of hydrofluoric acid was mixed with 20 ppm of ozone to remove the exposed p-type semiconductor layer and intrinsic semiconductor layer.
以下、この工程をパターニング工程という。 This process is hereinafter referred to as a patterning process.
[n型半導体層(第2導電型半導体層)]
パターニング工程の後に、露出した裏側主面を濃度が2重量%のフッ化水素酸によって洗浄した結晶基板をCVD装置に導入し、裏側主面に真性半導体層(膜厚8nm)を1回目の真性半導体層と同様の成膜条件で形成した。続いて、形成した真性半導体層の上に、n型水素化非晶質シリコン系薄膜(膜厚10nm)を形成した。製膜条件は、基板温度が150℃、圧力が60Pa、SiH4/PH3/H2流量比の値が1/2、及びパワー密度が0.01W/cm2とした。また、PH3ガスの流量は、PH3がH2により5000ppmまで希釈された希釈ガスの流量である。[n-type semiconductor layer (second conductivity type semiconductor layer)]
After the patterning step, the crystal substrate having the exposed backside main surface washed with hydrofluoric acid having a concentration of 2% by weight is introduced into a CVD apparatus, and an intrinsic semiconductor layer (thickness 8 nm) is formed on the backside main surface for the first time. It was formed under the same film formation conditions as the semiconductor layer. Subsequently, an n-type hydrogenated amorphous silicon thin film (thickness: 10 nm) was formed on the formed intrinsic semiconductor layer. The deposition conditions were a substrate temperature of 150° C., a pressure of 60 Pa, a SiH 4 /PH 3 /H 2 flow rate ratio of 1/2, and a power density of 0.01 W/cm 2 . Also, the flow rate of PH 3 gas is the flow rate of diluent gas obtained by diluting PH 3 with H 2 to 5000 ppm.
[リフトオフ層及び第2導電型半導体層の除去]
実施例1及び2では、n型半導体層が形成された結晶基板を、エッチング液として濃度が3重量%の塩酸に浸漬して、リフトオフ層、そのリフトオフ層を覆うn型半導体層、及びリフトオフ層とn型半導体層との間にある真性半導体層をまとめて除去した。[Removal of lift-off layer and second conductivity type semiconductor layer]
In Examples 1 and 2, the crystal substrate on which the n-type semiconductor layer was formed was immersed in hydrochloric acid having a concentration of 3% by weight as an etchant to remove the lift-off layer, the n-type semiconductor layer covering the lift-off layer, and the lift-off layer. and the n-type semiconductor layer were collectively removed.
実施例3では、n型半導体層が形成された結晶基板を、エッチング液として濃度が5重量%のフッ化水素酸に浸漬して、リフトオフ層、該リフトオフ層の上のn型半導体層、及びリフトオフ層とn型半導体層との間にある真性半導体層をまとめて除去した。 In Example 3, the crystal substrate on which the n-type semiconductor layer was formed was immersed in hydrofluoric acid having a concentration of 5% by weight as an etchant to form a lift-off layer, an n-type semiconductor layer on the lift-off layer, and The intrinsic semiconductor layer between the lift-off layer and the n-type semiconductor layer was collectively removed.
比較例1では、詳しくは後述するが、リフトオフ層が、リフトオフ層として機能しない程度に過剰にエッチングされたため、この工程は実行していない。 In Comparative Example 1, although details will be described later, this step was not performed because the lift-off layer was excessively etched to the extent that it did not function as a lift-off layer.
比較例2では、n型半導体層が形成された結晶基板を、エッチング液として濃度が7重量%の塩化鉄(III)に浸漬して、リフトオフ層、該リフトオフ層の上のn型半導体層、及びリフトオフ層とn型半導体層との間にある真性半導体層をまとめて除去した。 In Comparative Example 2, the crystal substrate on which the n-type semiconductor layer was formed was immersed in iron (III) chloride having a concentration of 7% by weight as an etchant to form a lift-off layer, an n-type semiconductor layer on the lift-off layer, and the intrinsic semiconductor layer between the lift-off layer and the n-type semiconductor layer were collectively removed.
以下、この工程をリフトオフ工程という。 This process is hereinafter referred to as a lift-off process.
[電極層、低反射層]
マグネトロンスパッタリング装置を用いて、透明電極層の基となる酸化物膜(膜厚100nm)を、結晶基板の導電型半導体層の上に形成した。また、低反射層として、結晶基板の受光面側に窒化シリコン層を形成した。透明導電性酸化物としては、酸化スズを濃度10重量%で含有した酸化インジウム(ITO)をターゲットとして使用した。装置のチャンバ内にアルゴンと酸素との混合ガスを導入し、チャンバ内の圧力を0.6Paに設定した。アルゴンと酸素との混合比率は、抵抗率が最も低くなる(いわゆるボトム)条件とした。また、直流電源を用いて、0.4W/cm2の電力密度で成膜を行った。[Electrode layer, low reflection layer]
Using a magnetron sputtering apparatus, an oxide film (thickness: 100 nm) serving as the base of the transparent electrode layer was formed on the conductive semiconductor layer of the crystal substrate. A silicon nitride layer was formed on the light-receiving surface side of the crystal substrate as a low-reflection layer. As a transparent conductive oxide, indium oxide (ITO) containing tin oxide at a concentration of 10% by weight was used as a target. A mixed gas of argon and oxygen was introduced into the chamber of the apparatus, and the pressure inside the chamber was set to 0.6 Pa. The mixing ratio of argon and oxygen was set to the lowest resistivity (so-called bottom) condition. In addition, film formation was performed using a DC power supply at a power density of 0.4 W/cm 2 .
次に、フォトリソグラフィ法により、導電型半導体層(p型半導体層及びn型半導体層)上の透明導電性酸化物膜のみを残すようにエッチングして、透明電極層を形成した。このエッチングにより形成された透明電極層により、p型半導体層上の透明導電性酸化物膜と、n型半導体層上の透明導電性酸化物膜との間での導通が防止された。 Next, etching was performed by photolithography so as to leave only the transparent conductive oxide film on the conductive semiconductor layer (p-type semiconductor layer and n-type semiconductor layer) to form a transparent electrode layer. The transparent electrode layer formed by this etching prevented conduction between the transparent conductive oxide film on the p-type semiconductor layer and the transparent conductive oxide film on the n-type semiconductor layer.
さらに、透明電極層の上に、銀ペースト(藤倉化成製:ドータイトFA-333)を希釈せずにスクリーン印刷し、温度が150℃のオーブンで60分間の加熱処理を行った。これにより、金属電極層が形成された。 Further, an undiluted silver paste (Dotite FA-333 manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) was screen-printed on the transparent electrode layer and heat-treated in an oven at a temperature of 150° C. for 60 minutes. Thus, a metal electrode layer was formed.
次に、バックコンタクト型の太陽電池に対する評価方法について説明する。評価結果は、[表1]を参照とする。 Next, an evaluation method for back-contact solar cells will be described. Refer to [Table 1] for the evaluation results.
[膜厚及びエッチング性の評価]
リフトオフ層の膜厚又はエッチング状態は、光学顕微鏡(BX51:オリンパス光学工業社製)とSEM(フィールドエミッション型走査型電子顕微鏡S4800:日立ハイテクノロジーズ社製)とを用いて評価した。パターニング工程の後に、設計上のパターニング除去領域に従ってエッチングされるとともに、結晶基板の裏側主面から光学顕微鏡で観察して、p型半導体層がリフトオフ層よりもエッチングされていない(p型半導体層の端縁部がリフトオフ層の端縁部よりも後退していない)場合には「○」とし、リフトオフ層が過剰にエッチングされ、太陽電池特性に悪影響が出た場合には「×」とした。[Evaluation of film thickness and etchability]
The film thickness or etching state of the lift-off layer was evaluated using an optical microscope (BX51: manufactured by Olympus Optical Co., Ltd.) and SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope S4800: manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). After the patterning process, the p-type semiconductor layer is etched less than the lift-off layer (the p-type semiconductor layer is etched away from the lift-off layer by observing with an optical microscope from the back main surface of the crystal substrate) while being etched according to the designed patterning removal area. When the edge portion did not recede from the edge portion of the lift-off layer), it was rated as "○", and when the lift-off layer was excessively etched and the solar cell characteristics were adversely affected, it was rated as "x".
リフトオフ工程では、リフトオフ層が除去された場合には「○」とし、リフトオフ層が残った場合には「×」とした。比較例2では、パターニング工程でリフトオフ層が過剰に除去され、リフトオフ工程以降の評価が不可能だったため、「-」とした。 In the lift-off process, when the lift-off layer was removed, it was evaluated as "◯", and when the lift-off layer remained, it was evaluated as "x". In Comparative Example 2, the lift-off layer was excessively removed in the patterning process, and evaluation after the lift-off process was impossible.
[変換効率の評価]
ソーラシミュレータにより、AM(エアマス:air mass)1.5の基準太陽光を100mW/cm2の光量で照射して、太陽電池の変換効率(Eff(%))を測定した。実施例1の変換効率(太陽電池特性)を1.00とし、その相対値を[表1]に記載した。[Evaluation of conversion efficiency]
A solar simulator was used to irradiate standard sunlight of AM (air mass) 1.5 at a light amount of 100 mW/cm 2 to measure the conversion efficiency (Eff (%)) of the solar cell. Taking the conversion efficiency (solar cell characteristics) of Example 1 as 1.00, the relative values are shown in [Table 1].
実施例1~3は、パターン精度及び太陽電池特性の共に良好であった。 Examples 1 to 3 were good in both pattern accuracy and solar cell characteristics.
実施例2と比較例1を比較して、亜鉛-スズ複合酸化物をリフトオフ層とした場合にも、エッチング液を2種類用いることでパターニング工程でのエッチングが良好になることがわかった。すなわち、第1導電型の半導体層(ここではp型半導体層)及び真性半導体層のエッチングに必要なオゾン/フッ酸では、リフトオフ層をエッチングして、エッチング液が第1導電型の半導体層及び真性半導体層に到達するまでに時間がかかり、その間にリフトオフ層が過剰にエッチングされてしまう。一方で、エッチング液を2種類(ここでは、塩酸とオゾン/フッ酸)用いる場合、まず塩酸によりリフトオフ層をエッチングし、その後、オゾン/フッ酸で第1導電型の半導体層及び真性半導体層をエッチングすることができる。オゾン/フッ酸で第1導電型の半導体層及び真性半導体層を除去する間、リフトオフ層もエッチングされるが、第1導電型の半導体層及び真性半導体層はリフトオフ層と比較してかなり薄いため、エッチング時間が短くてよく、リフトオフ層のエッチング量は微量で済む。このため、パターニング工程でのエッチングが良好になる。 By comparing Example 2 and Comparative Example 1, it was found that even when the zinc-tin composite oxide was used as the lift-off layer, the etching in the patterning process was improved by using two types of etchants. That is, the ozone/hydrofluoric acid necessary for etching the semiconductor layer of the first conductivity type (here, the p-type semiconductor layer) and the intrinsic semiconductor layer etches the lift-off layer, and the etchant is used to etch the semiconductor layer of the first conductivity type and the intrinsic semiconductor layer. It takes time to reach the intrinsic semiconductor layer, during which time the lift-off layer is excessively etched. On the other hand, when two types of etchants (here, hydrochloric acid and ozone/hydrofluoric acid) are used, the lift-off layer is first etched with hydrochloric acid, and then the semiconductor layer of the first conductivity type and the intrinsic semiconductor layer are etched with ozone/hydrofluoric acid. can be etched. While removing the semiconductor layer of the first conductivity type and the intrinsic semiconductor layer with ozone/hydrofluoric acid, the lift-off layer is also etched. , the etching time may be short, and the etching amount of the lift-off layer may be very small. Therefore, the etching in the patterning process is improved.
また、実施例1~3と比較例2を比較して、オゾン/フッ酸は第1導電型の半導体層及び真性半導体層のエッチングのみでなく、リフトオフ層も微量にエッチングすることで、第1導電型の半導体層及び真性半導体層のサイドカットが抑制されることがわかった。すなわち、金属酸化物のリフトオフ層には、少なからず結晶粒界が存在する。第1導電型の半導体層及び真性半導体層のエッチングの間に、リフトオフ層が全くエッチングされない場合、エッチング液がリフトオフ層の結晶粒界等を通って、第1導電型の半導体層及び真性半導体層に到達してしまうことがある。一方で、第1導電型の半導体層及び真性半導体層のエッチングの間に、リフトオフ層も微量にエッチングされることで、第1導電型の半導体層及び真性半導体層の端縁部がエッチングにより後退するときには、リフトオフ層の端縁部もエッチングにより後退する。このため、エッチング液がリフトオフ層の結晶粒界等を通って、リフトオフ層の下に位置する第1導電型の半導体層及び真性半導体層をエッチングしてしまうのを抑制することができる。 Further, by comparing Examples 1 to 3 and Comparative Example 2, ozone/hydrofluoric acid not only etches the semiconductor layer of the first conductivity type and the intrinsic semiconductor layer, but also slightly etches the lift-off layer. It was found that the side cut of the conductive semiconductor layer and the intrinsic semiconductor layer was suppressed. That is, not a few crystal grain boundaries exist in the lift-off layer of the metal oxide. If the lift-off layer is not etched at all during the etching of the semiconductor layer of the first conductivity type and the intrinsic semiconductor layer, the etchant passes through the grain boundaries of the lift-off layer and the like, and the first conductivity type semiconductor layer and the intrinsic semiconductor layer are etched. may reach On the other hand, the lift-off layer is also slightly etched during the etching of the semiconductor layer of the first conductivity type and the intrinsic semiconductor layer, so that the edges of the semiconductor layer of the first conductivity type and the intrinsic semiconductor layer recede due to the etching. When this is done, the edges of the lift-off layer are also recessed by etching. Therefore, it is possible to prevent the etchant from passing through the grain boundaries of the lift-off layer and etching the first conductivity type semiconductor layer and the intrinsic semiconductor layer located under the lift-off layer.
総括すると、実施例は比較例と比べ、酸化物を主成分とするリフトオフ層にするとともに、2種類のエッチング液を用いてウエットエッチングすることにより、太陽電池特性が良好になるという結果を得た。これは、2種類のエッチング液を用いて各層を出来るだけ早くエッチングすること、及び、第1導電型の半導体層及び真性半導体層をエッチングする際に、エッチング液でリフトオフ層が微量にエッチングされることにより、パターニング工程及びリフトオフ工程のどちらも均一で且つ精度良くパターニングされ、これにより、第1導電型の半導体層及び第2導電型の半導体層の配列又は電極層との電気的なコンタクト(直列抵抗の上昇抑制)が良好になるためと考えられる。 In summary, compared with the comparative example, the solar cell characteristics of the example were improved by using a lift-off layer containing an oxide as a main component and performing wet etching using two types of etchants. . This is to etch each layer as quickly as possible using two kinds of etchants, and that the lift-off layer is slightly etched by the etchant when etching the semiconductor layer of the first conductivity type and the intrinsic semiconductor layer. Thus, both the patterning process and the lift-off process are performed uniformly and accurately, and thereby the arrangement of the semiconductor layer of the first conductivity type and the semiconductor layer of the second conductivity type or the electrical contact (in series) with the electrode layer is achieved. This is thought to be because resistance rise suppression) is improved.
特に、第1導電型の半導体層及び真性半導体層をエッチングする際に、エッチング液でリフトオフ層が微量にエッチングされることにより、第1導電型の半導体層及び真性半導体層のサイドカットが抑制されるため、十分な太陽電池特性を得られると考えられる。 In particular, when the semiconductor layer of the first conductivity type and the intrinsic semiconductor layer are etched, the lift-off layer is slightly etched with the etchant, thereby suppressing the side cutting of the semiconductor layer of the first conductivity type and the intrinsic semiconductor layer. Therefore, it is considered that sufficient solar cell characteristics can be obtained.
10 太陽電池
11 結晶基板(半導体基板)
12 真性半導体層
13 導電型半導体層
13p p型半導体層[第1導電型の第1半導体層/第2導電型の第2半導体層]
13n n型半導体層[第2導電型の第1半導体層/第1導電型の第2半導体層]
15 電極層
17 透明電極層
18 金属電極層
LF リフトオフ層10
12 intrinsic semiconductor layer 13 conductivity
13n n-type semiconductor layer [second conductivity type first semiconductor layer/first conductivity type second semiconductor layer]
15
Claims (6)
前記第1半導体層上に、酸化物を主成分とするリフトオフ層を積層する工程と、
前記第1半導体層及び前記リフトオフ層をエッチングにより選択的に除去する工程と、
前記第1半導体層及び前記リフトオフ層を含む前記一方の主面上に、第2導電型の第2半導体層を形成する工程と、
前記リフトオフ層を除去することにより、前記リフトオフ層を覆う前記第2半導体層を除去する工程とを含み、
前記第1半導体層及び前記リフトオフ層を選択的に除去する工程では、前記半導体基板の面直方向の前記一方の主面側から見て、前記第1半導体層のエッチング面積が、前記リフトオフ層のエッチング面積以下になるように、2種類以上の異なるエッチング液を用いたウエットエッチングにより前記第1半導体層及び前記リフトオフ層を除去し、
前記リフトオフ層は、前記第1半導体層を形成した後、該第1半導体層をエッチングすることなく該第1半導体層上に積層され、
前記第1半導体層及び前記リフトオフ層を選択的に除去する工程は、所定のパターンを有するレジスト膜を前記リフトオフ層の上に形成した後、前記リフトオフ層を選択的に除去するリフトオフ層除去工程と、該リフトオフ層除去工程で用いた前記レジスト膜を用いて前記第1半導体層を選択的に除去する第1半導体層除去工程とを含み、
前記リフトオフ層除去工程で用いるエッチング液の種類と、前記第1半導体層除去工程で用いるエッチング液の種類とが異なる太陽電池の製造方法。 forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on one of two main surfaces facing each other in a semiconductor substrate;
stacking a lift-off layer containing oxide as a main component on the first semiconductor layer;
selectively removing the first semiconductor layer and the lift-off layer by etching;
forming a second semiconductor layer of a second conductivity type on the one main surface including the first semiconductor layer and the lift-off layer;
removing the second semiconductor layer covering the lift-off layer by removing the lift-off layer;
In the step of selectively removing the first semiconductor layer and the lift-off layer, the etching area of the first semiconductor layer, viewed from the one main surface side in the direction perpendicular to the plane of the semiconductor substrate, is equal to that of the lift-off layer. removing the first semiconductor layer and the lift-off layer by wet etching using two or more different etchants so that the area is equal to or less than the etching area;
The lift-off layer is laminated on the first semiconductor layer without etching the first semiconductor layer after forming the first semiconductor layer,
The step of selectively removing the first semiconductor layer and the lift-off layer includes a lift-off layer removing step of selectively removing the lift-off layer after forming a resist film having a predetermined pattern on the lift-off layer. and a first semiconductor layer removing step of selectively removing the first semiconductor layer using the resist film used in the lift-off layer removing step,
A method for manufacturing a solar cell in which a type of etchant used in the lift-off layer removing step is different from a type of etchant used in the first semiconductor layer removing step.
前記リフトオフ層除去工程で用いるエッチング液を第1エッチング液とし、前記第1半導体層除去工程で用いるエッチング液を第2エッチング液としたときに、
前記第1エッチング液は、以下の関係式(1):
第1半導体層のエッチング速度<<リフトオフ層のエッチング速度
を満たし、
前記第2エッチング液は、以下の関係式(2):
第1半導体層のエッチング速度≦リフトオフ層のエッチング速度
を満たす太陽電池の製造方法。 In the method for manufacturing a solar cell according to claim 1 ,
When the etchant used in the lift-off layer removal step is the first etchant and the etchant used in the first semiconductor layer removal step is the second etchant,
The first etchant has the following relational expression (1):
The etching rate of the first semiconductor layer <<etching rate of the lift-off layer is satisfied,
The second etchant satisfies the following relational expression (2):
A method for manufacturing a solar cell that satisfies the etching rate of the first semiconductor layer≦etching rate of the lift-off layer.
前記リフトオフ層は、インジウム、亜鉛、スズ、アルミニウム、ケイ素のうちから選択された元素の酸化物を主成分とする太陽電池の製造方法。 In the method for manufacturing a solar cell according to claim 1 or 2 ,
The method of manufacturing a solar cell, wherein the lift-off layer is mainly composed of an oxide of an element selected from indium, zinc, tin, aluminum and silicon.
前記リフトオフ層を積層する工程では、前記リフトオフ層は20nm以上500nm以下の膜厚となるように形成される太陽電池の製造方法。 In the method for manufacturing a solar cell according to any one of claims 1 to 3 ,
In the method of manufacturing a solar cell, in the step of stacking the lift-off layer, the lift-off layer is formed to have a thickness of 20 nm or more and 500 nm or less.
前記半導体基板は、前記2つの主面に第1テクスチャ構造をそれぞれ有しており、
前記半導体基板の前記一方の主面に形成された前記第1半導体層及び前記第2半導体層は、前記第1テクスチャ構造を反映した第2テクスチャ構造を含む太陽電池の製造方法。 In the method for manufacturing a solar cell according to any one of claims 1 to 4 ,
The semiconductor substrate has a first texture structure on each of the two main surfaces,
The method of manufacturing a solar cell, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer formed on the one main surface of the semiconductor substrate include a second texture structure reflecting the first texture structure.
前記第1半導体層及び前記リフトオフ層を選択的に除去する工程では、前記第2半導体層を除去する工程において、前記第2半導体層の一部を前記第1半導体層の上に形成すべく、前記リフトオフ層の端縁部が前記第1半導体層の端縁部よりも後退して形成されるようにエッチングする太陽電池の製造方法。 In the method for manufacturing a solar cell according to any one of claims 1 to 5 ,
In the step of selectively removing the first semiconductor layer and the lift-off layer, in the step of removing the second semiconductor layer, part of the second semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer, A method for manufacturing a solar cell, wherein etching is performed so that an edge portion of the lift-off layer is recessed from an edge portion of the first semiconductor layer.
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