JPWO2020138185A1 - How to manufacture solar cells - Google Patents

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Abstract

製造プロセスの簡略化およびリフトオフ層の剥離の抑制が可能な太陽電池の製造方法を提供する。太陽電池の製造方法は、半導体基板11の裏面側に第1半導体層材料膜を形成する工程と、この材料膜上にリフトオフ層を形成する工程と、リフトオフ層上に保護層を形成する工程と、パターン印刷レジスト90を用いて、第1領域7にパターン化された第1半導体層25、リフトオフ層41および保護層51を形成し、パターン印刷レジスト90および保護層51を除去する工程と、第1領域7のリフトオフ層41上および第2領域8に、第2半導体層材料膜を形成する工程と、リフトオフ層41を除去することにより、第2領域8にパターン化された第2半導体層を形成する工程とを含み、第1半導体層形成工程において、保護層51は、パターン化に使用される溶液からリフトオフ層41を保護し、パターン印刷レジスト90を除去する溶液で除去される。 Provided is a method for manufacturing a solar cell capable of simplifying the manufacturing process and suppressing peeling of the lift-off layer. The method for manufacturing a solar cell includes a step of forming a first semiconductor layer material film on the back surface side of the semiconductor substrate 11, a step of forming a lift-off layer on the material film, and a step of forming a protective layer on the lift-off layer. , A step of forming the first semiconductor layer 25, the lift-off layer 41 and the protective layer 51 patterned in the first region 7 using the pattern printing resist 90, and removing the pattern printing resist 90 and the protective layer 51. By forming the second semiconductor layer material film on the lift-off layer 41 of the 1 region 7 and on the second region 8 and removing the lift-off layer 41, the second semiconductor layer patterned in the second region 8 is formed. In the first semiconductor layer forming step, which includes a step of forming, the protective layer 51 is removed with a solution that protects the lift-off layer 41 from the solution used for patterning and removes the pattern printing resist 90.

Description

本発明は、裏面電極型(バックコンタクト型)の太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a back electrode type (back contact type) solar cell.

半導体基板を用いた太陽電池として、受光面側および裏面側の両面に電極が形成された両面電極型の太陽電池と、裏面側のみに電極が形成された裏面電極型の太陽電池とがある。両面電極型の太陽電池では、受光面側に電極が形成されるため、この電極により太陽光が遮蔽されてしまう。一方、裏面電極型の太陽電池では、受光面側に電極が形成されないため、両面電極型の太陽電池と比較して太陽光の受光率が高い。特許文献1には、裏面電極型の太陽電池が開示されている。 As a solar cell using a semiconductor substrate, there are a double-sided electrode type solar cell in which electrodes are formed on both the light receiving surface side and the back surface side, and a back surface electrode type solar cell in which electrodes are formed only on the back surface side. In a double-sided electrode type solar cell, since an electrode is formed on the light receiving surface side, sunlight is shielded by this electrode. On the other hand, in the back electrode type solar cell, since the electrode is not formed on the light receiving surface side, the light receiving rate of sunlight is higher than that of the double-sided electrode type solar cell. Patent Document 1 discloses a back electrode type solar cell.

特許文献1に記載の太陽電池は、光電変換層として機能する半導体基板と、半導体基板の裏面側の一部に順に積層された第1導電型半導体層および第1電極層と、半導体基板の裏面側の他の一部に順に積層された第2導電型半導体層および第2電極層とを備える。 The solar cell described in Patent Document 1 includes a semiconductor substrate that functions as a photoelectric conversion layer, a first conductive semiconductor layer and a first electrode layer that are sequentially laminated on a part of the back surface side of the semiconductor substrate, and a back surface of the semiconductor substrate. A second conductive semiconductor layer and a second electrode layer, which are sequentially laminated on the other part of the side, are provided.

特開2014−75526号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-75526

一般に、第1導電型半導体層のパターニング(1回目のパターニング)および第2導電型半導体層のパターニング(2回目のパターニング)において、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング法が用いられる。しかし、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング法では、例えばスピンコート法によるフォトレジスト塗布、フォトレジスト乾燥、フォトレジスト露光、フォトレジスト現像、フォトレジストをマスクとして用いた半導体層のエッチング、およびフォトレジスト剥離のプロセスが必要であり、プロセスが複雑であった。 Generally, in the patterning of the first conductive semiconductor layer (first patterning) and the patterning of the second conductive semiconductor layer (second patterning), an etching method using a photolithography technique is used. However, in the etching method using the photolithography technique, for example, photoresist coating by the spin coating method, photoresist drying, photoresist exposure, photoresist development, etching of a semiconductor layer using a photoresist as a mask, and photoresist peeling can be performed. A process was required and the process was complicated.

この点に関し、特許文献1には、2回目のパターニングにおいて、リフトオフ層(犠牲層)を用いたリフトオフ法により、パターニングのプロセスの簡略化を図る技術が記載されている。リフトオフ層は、1回目のパターニングの前に形成され、1回目のパターニングにおいて半導体層とともにパターニングされる。この1回目のパターニングの際に、リフトオフ層の種類とパターニングに使用するレジストの組み合わせによっては、リフトオフ層が剥離してしまうことがあった。 In this regard, Patent Document 1 describes a technique for simplifying the patterning process by a lift-off method using a lift-off layer (sacrificial layer) in the second patterning. The lift-off layer is formed before the first patterning and is patterned with the semiconductor layer in the first patterning. At the time of this first patterning, the lift-off layer may be peeled off depending on the combination of the type of lift-off layer and the resist used for patterning.

本発明は、製造プロセスの簡略化およびリフトオフ層の剥離の抑制が可能な太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solar cell capable of simplifying the manufacturing process and suppressing peeling of the lift-off layer.

本発明に係る太陽電池の製造方法は、半導体基板と、半導体基板の一方主面側と反対側の他方主面側の一部である第1領域に順に積層された第1導電型半導体層および第1電極層と、半導体基板の他方主面側の他の一部である第2領域に順に積層された第2導電型半導体層および第2電極層とを備える裏面電極型の太陽電池の製造方法であって、半導体基板の他方主面側に、第1導電型半導体層の材料膜を形成する第1半導体層材料膜形成工程と、第1導電型半導体層の材料膜の上に、リフトオフ層を形成するリフトオフ層形成工程と、リフトオフ層の上に、リフトオフ層を保護する第1保護層を形成する第1保護層形成工程と、パターン印刷レジストを用いて、第2領域における第1保護層、リフトオフ層および第1導電型半導体層の材料膜を除去することにより、第1領域に、パターン化された第1導電型半導体層、リフトオフ層および第1保護層を形成し、パターン印刷レジストおよび第1領域における第1保護層を除去する第1半導体層形成工程と、第1領域におけるリフトオフ層の上および第2領域に、第2導電型半導体層の材料膜を形成する第2半導体層材料膜形成工程と、リフトオフ層を除去することにより、第1領域における第2導電型半導体層の材料膜を除去し、第2領域に、パターン化された第2導電型半導体層を形成する第2半導体層形成工程とを含み、第1半導体層形成工程において、第1領域における第1保護層は、パターン化に使用される溶液から第1領域におけるリフトオフ層を保護し、パターン印刷レジストを除去する溶液で除去される。 The method for manufacturing a solar cell according to the present invention includes a semiconductor substrate, a first conductive semiconductor layer laminated in order in a first region which is a part of one main surface side and the other main surface side of the semiconductor substrate. Manufacture of a back electrode type solar cell including a first electrode layer, a second conductive semiconductor layer and a second electrode layer sequentially laminated in a second region which is another part on the other main surface side of the semiconductor substrate. The method is a first semiconductor layer material film forming step of forming a material film of a first conductive semiconductor layer on the other main surface side of a semiconductor substrate, and a lift-off on the material film of the first conductive semiconductor layer. A lift-off layer forming step of forming a layer, a first protective layer forming step of forming a first protective layer for protecting the lift-off layer on the lift-off layer, and a first protection in a second region using a pattern printing resist. By removing the material films of the layer, the lift-off layer and the first conductive semiconductor layer, a patterned first conductive semiconductor layer, lift-off layer and first protective layer are formed in the first region, and a pattern printing resist is formed. A first semiconductor layer forming step for removing the first protective layer in the first region, and a second semiconductor layer for forming a material film of the second conductive semiconductor layer on the lift-off layer in the first region and in the second region. By removing the material film forming step and the lift-off layer, the material film of the second conductive semiconductor layer in the first region is removed, and the patterned second conductive semiconductor layer is formed in the second region. In the first semiconductor layer forming step, which includes two semiconductor layer forming steps, the first protective layer in the first region protects the lift-off layer in the first region from the solution used for patterning and removes the pattern printing resist. Is removed with a solution.

本発明によれば、太陽電池の製造プロセスの簡略化およびリフトオフ層の剥離の抑制が可能である。 According to the present invention, it is possible to simplify the manufacturing process of the solar cell and suppress the peeling of the lift-off layer.

本実施形態に係る太陽電池を裏面側からみた図である。It is the figure which looked at the solar cell which concerns on this embodiment from the back side. 図1の太陽電池におけるII-II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of the solar cell of FIG. 本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第1半導体層材料膜形成工程、リフトオフ層形成工程、第1保護層形成工程、絶縁層形成工程および第2保護層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 1st semiconductor layer material film forming step, the lift-off layer forming step, the 1st protective layer forming step, the insulating layer forming step and the 2nd protective layer forming step in the manufacturing method of the solar cell which concerns on this Embodiment. 本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第1半導体層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 1st semiconductor layer formation process in the manufacturing method of the solar cell which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第1半導体層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 1st semiconductor layer formation process in the manufacturing method of the solar cell which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第1半導体層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 1st semiconductor layer formation process in the manufacturing method of the solar cell which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第2半導体層材料膜形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 2nd semiconductor layer material film formation process in the manufacturing method of the solar cell which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第2半導体層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 2nd semiconductor layer formation process in the manufacturing method of the solar cell which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る太陽電池の製造方法における電極層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the electrode layer formation process in the manufacturing method of the solar cell which concerns on this embodiment. 比較例の太陽電池の製造方法における第1半導体層材料膜形成工程およびリフトオフ層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 1st semiconductor layer material film forming process and the lift-off layer forming process in the manufacturing method of the solar cell of the comparative example. 比較例の太陽電池の製造方法における第1半導体層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 1st semiconductor layer formation process in the manufacturing method of the solar cell of the comparative example. 比較例の太陽電池の製造方法における第1半導体層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 1st semiconductor layer formation process in the manufacturing method of the solar cell of the comparative example. 比較例の太陽電池の製造方法における第1半導体層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 1st semiconductor layer formation process in the manufacturing method of the solar cell of the comparative example. 比較例の太陽電池の製造方法における第2半導体層材料膜形成工程を示す図である。It is a figure which shows the process of forming the 2nd semiconductor layer material film in the manufacturing method of the solar cell of the comparative example. 比較例の太陽電池の製造方法における第2半導体層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the 2nd semiconductor layer formation process in the manufacturing method of the solar cell of the comparative example. 比較例の太陽電池の製造方法における電極層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the electrode layer formation process in the manufacturing method of the solar cell of the comparative example. 比較例の太陽電池の製造方法における光学調整層形成工程を示す図である。It is a figure which shows the optical adjustment layer forming process in the manufacturing method of the solar cell of the comparative example.

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts in each drawing. In addition, for convenience, hatching, member codes, and the like may be omitted, but in such cases, other drawings shall be referred to.

(太陽電池)
図1は、本実施形態に係る太陽電池を裏面側からみた図である。図1に示す太陽電池1は、裏面電極型の太陽電池である。太陽電池1は、2つの主面を備えるn型(第2導電型)半導体基板11を備え、半導体基板11の主面において第1領域7と第2領域8とを有する。
(Solar cell)
FIG. 1 is a view of the solar cell according to the present embodiment as viewed from the back surface side. The solar cell 1 shown in FIG. 1 is a back electrode type solar cell. The solar cell 1 includes an n-type (second conductive type) semiconductor substrate 11 having two main surfaces, and has a first region 7 and a second region 8 on the main surface of the semiconductor substrate 11.

第1領域7は、いわゆる櫛型の形状をなし、櫛歯に相当する複数のフィンガー部7fと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部7bとを有する。バスバー部7bは、半導体基板11の一方の辺部に沿って第1方向(X方向)に延在し、フィンガー部7fは、バスバー部7bから、第1方向(X方向)に交差する第2方向(Y方向)に延在する。
同様に、第2領域8は、いわゆる櫛型の形状であり、櫛歯に相当する複数のフィンガー部8fと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部8bとを有する。バスバー部8bは、半導体基板11の一方の辺部に対向する他方の辺部に沿って第1方向(X方向)に延在し、フィンガー部8fは、バスバー部8bから、第2方向(Y方向)に延在する。
フィンガー部7fとフィンガー部8fとは、第1方向(X方向)に交互に設けられている。
なお、第1領域7および第2領域8は、ストライプ状に形成されてもよい。
The first region 7 has a so-called comb-shaped shape, and has a plurality of finger portions 7f corresponding to the comb teeth and a bus bar portion 7b corresponding to the support portion of the comb teeth. The bus bar portion 7b extends in the first direction (X direction) along one side of the semiconductor substrate 11, and the finger portion 7f intersects the bus bar portion 7b in the first direction (X direction). It extends in the direction (Y direction).
Similarly, the second region 8 has a so-called comb-shaped shape, and has a plurality of finger portions 8f corresponding to the comb teeth and a bus bar portion 8b corresponding to the support portion of the comb teeth. The bus bar portion 8b extends in the first direction (X direction) along the other side portion facing one side portion of the semiconductor substrate 11, and the finger portion 8f extends from the bus bar portion 8b in the second direction (Y). Extends in the direction).
The finger portions 7f and the finger portions 8f are alternately provided in the first direction (X direction).
The first region 7 and the second region 8 may be formed in a striped shape.

図2は、図1の太陽電池におけるII−II線断面図である。図2に示すように、太陽電池1は、半導体基板11と、半導体基板11の主面のうちの受光する側の一方の主面である受光面側に順に積層された真性半導体層13および光学調整層15を備える。また、太陽電池1は、半導体基板11の主面のうちの受光面の反対側の他方の主面である裏面側の一部(第1領域7)に順に積層された真性半導体層23、p型(第1導電型)半導体層25および第1電極層27を備える。また、太陽電池1は、半導体基板11の裏面側の他の一部(第2領域8)に順に積層された真性半導体層33、n型(第2導電型)半導体層35、および第2電極層37を備える。 FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of the solar cell of FIG. As shown in FIG. 2, the solar cell 1 includes a semiconductor substrate 11, an intrinsic semiconductor layer 13 and optics, which are sequentially laminated on the light receiving surface side, which is one of the main surfaces of the semiconductor substrate 11 on the light receiving side. The adjusting layer 15 is provided. Further, the solar cell 1 is an intrinsic semiconductor layer 23, p. A mold (first conductive type) semiconductor layer 25 and a first electrode layer 27 are provided. Further, the solar cell 1 includes an intrinsic semiconductor layer 33, an n-type (second conductive type) semiconductor layer 35, and a second electrode, which are sequentially laminated on another part (second region 8) on the back surface side of the semiconductor substrate 11. The layer 37 is provided.

半導体基板11は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等の結晶シリコン材料で形成される。半導体基板11は、例えば結晶シリコン材料にn型ドーパントがドープされたn型の半導体基板である。n型ドーパントとしては、例えばリン(P)が挙げられる。
半導体基板11は、受光面側からの入射光を吸収して光キャリア(電子および正孔)を生成する光電変換基板として機能する。
半導体基板11の材料として結晶シリコンが用いられることにより、暗電流が比較的に小さく、入射光の強度が低い場合であっても比較的高出力(照度によらず安定した出力)が得られる。
The semiconductor substrate 11 is formed of a crystalline silicon material such as single crystal silicon or polycrystalline silicon. The semiconductor substrate 11 is, for example, an n-type semiconductor substrate in which a crystalline silicon material is doped with an n-type dopant. Examples of the n-type dopant include phosphorus (P).
The semiconductor substrate 11 functions as a photoelectric conversion substrate that absorbs incident light from the light receiving surface side to generate optical carriers (electrons and holes).
By using crystalline silicon as the material of the semiconductor substrate 11, a relatively high output (stable output regardless of the illuminance) can be obtained even when the dark current is relatively small and the intensity of the incident light is low.

真性半導体層13は、半導体基板11の受光面側に形成されている。真性半導体層23は、半導体基板11の裏面側の第1領域7に形成されている。真性半導体層33は、半導体基板11の裏面側の第2領域8に形成されている。真性半導体層13,23,33は、例えば真性(i型)アモルファスシリコンを主成分とする材料で形成される。
真性半導体層13,23,33は、いわゆるパッシベーション層として機能し、半導体基板11で生成されたキャリアの再結合を抑制し、キャリアの回収効率を高める。
The intrinsic semiconductor layer 13 is formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11. The intrinsic semiconductor layer 23 is formed in the first region 7 on the back surface side of the semiconductor substrate 11. The intrinsic semiconductor layer 33 is formed in the second region 8 on the back surface side of the semiconductor substrate 11. The intrinsic semiconductor layers 13, 23, 33 are formed of, for example, a material containing intrinsic (i-type) amorphous silicon as a main component.
The intrinsic semiconductor layers 13, 23, 33 function as so-called passivation layers, suppress the recombination of carriers generated in the semiconductor substrate 11, and increase the carrier recovery efficiency.

光学調整層15は、半導体基板11の受光面側の真性半導体層13上に形成されている。光学調整層15は、入射光の反射を防止する反射防止層として機能するとともに、半導体基板11の受光面側および真性半導体層13を保護する保護層として機能する。光学調整層15は、例えば酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、または酸窒化珪素(SiON)のようなそれらの複合物等の絶縁体材料で形成される。 The optical adjustment layer 15 is formed on the intrinsic semiconductor layer 13 on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11. The optical adjustment layer 15 functions as an antireflection layer that prevents reflection of incident light, and also functions as a protective layer that protects the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11 and the intrinsic semiconductor layer 13. The optical adjustment layer 15 is formed of an insulating material such as a composite thereof such as silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), or silicon oxynitride (SiON).

p型半導体層25は、真性半導体層23上に、すなわち半導体基板11の裏面側の第1領域7に形成されている。p型半導体層25は、例えばアモルファスシリコン材料で形成される。p型半導体層25は、例えばアモルファスシリコン材料にp型ドーパントがドープされたp型の半導体層である。p型ドーパントとしては、例えばホウ素(B)が挙げられる。 The p-type semiconductor layer 25 is formed on the intrinsic semiconductor layer 23, that is, in the first region 7 on the back surface side of the semiconductor substrate 11. The p-type semiconductor layer 25 is formed of, for example, an amorphous silicon material. The p-type semiconductor layer 25 is, for example, a p-type semiconductor layer in which an amorphous silicon material is doped with a p-type dopant. Examples of the p-type dopant include boron (B).

n型半導体層35は、真性半導体層33上に、すなわち半導体基板11の裏面側の第2領域8に形成されている。n型半導体層35は、例えばアモルファスシリコン材料で形成される。n型半導体層35は、例えばアモルファスシリコン材料にn型ドーパント(例えば、上述したリン(P))がドープされたn型半導体層である。 The n-type semiconductor layer 35 is formed on the intrinsic semiconductor layer 33, that is, in the second region 8 on the back surface side of the semiconductor substrate 11. The n-type semiconductor layer 35 is formed of, for example, an amorphous silicon material. The n-type semiconductor layer 35 is, for example, an n-type semiconductor layer in which an amorphous silicon material is doped with an n-type dopant (for example, phosphorus (P) described above).

第1電極層27は、p型半導体層25上に形成されており、第2電極層37は、n型半導体層35上に形成されている。
第1電極層27は、p型半導体層25上に順に積層された透明電極層28と金属電極層29とを有する。第2電極層37は、n型半導体層35上に順に積層された透明電極層38と金属電極層39とを有する。
透明電極層28,38は、透明な導電性材料で形成される。透明導電性材料としては、ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムおよび酸化スズの複合酸化物)、ZnO(Zinc Oxide:酸化亜鉛)が挙げられる。金属電極層29,39は、銀等の金属粉末を含有する導電性ペースト材料で形成される。
The first electrode layer 27 is formed on the p-type semiconductor layer 25, and the second electrode layer 37 is formed on the n-type semiconductor layer 35.
The first electrode layer 27 has a transparent electrode layer 28 and a metal electrode layer 29 that are sequentially laminated on the p-type semiconductor layer 25. The second electrode layer 37 has a transparent electrode layer 38 and a metal electrode layer 39 which are sequentially laminated on the n-type semiconductor layer 35.
The transparent electrode layers 28 and 38 are formed of a transparent conductive material. Examples of the transparent conductive material include ITO (Indium Tin Oxide: a composite oxide of indium tin oxide and tin oxide) and ZnO (Zinc Oxide: zinc oxide). The metal electrode layers 29 and 39 are formed of a conductive paste material containing a metal powder such as silver.

(比較例の太陽電池の製造方法)
本願発明者らは、p型半導体層のパターニング(1回目のパターニング)において、パターン印刷法によるパターン印刷レジストを用いることを考案している。これにより、スピンコート法によるフォトレジスト(フォトリソグラフィ法)を用いた場合と比較して、露光および現像の工程を削減することができ、太陽電池の製造プロセスの簡略化が可能となる。
また、本願発明者らは、n型半導体層のパターニング(2回目のパターニング)において、リフトオフ層(犠牲層)を用いたリフトオフ法を採用することを考案している。これにより、太陽電池の製造プロセスの簡略化が可能となる。
更に、本願発明者らは、p型半導体層のパターニングにおいて、パターン印刷レジストを除去する溶液として安価なアルカリ溶液を採用することを考案している。これにより、太陽電池の低コスト化が可能となる。
(Manufacturing method of solar cell of comparative example)
The inventors of the present application have devised the use of a pattern printing resist by a pattern printing method in the patterning of the p-type semiconductor layer (first patterning). As a result, the number of exposure and development steps can be reduced as compared with the case of using the photoresist (photolithography method) by the spin coating method, and the manufacturing process of the solar cell can be simplified.
Further, the inventors of the present application have devised to adopt a lift-off method using a lift-off layer (sacrificial layer) in the patterning of the n-type semiconductor layer (second patterning). This makes it possible to simplify the manufacturing process of solar cells.
Furthermore, the inventors of the present application have devised to adopt an inexpensive alkaline solution as a solution for removing the pattern printing resist in the patterning of the p-type semiconductor layer. This makes it possible to reduce the cost of the solar cell.

なお、パターン印刷とは、フォトリソグラフィ法のように、一度、パターン化前のレジスト膜(非パターンレジスト膜)を形成した後に、露光・現像のような工程を経る印刷ではなく、スクリーン印刷若しくはグラビア印刷のようなプレス印刷、または、インクジェット印刷のような吐出印刷のような、レジスト付着面に対して、直接、パターン化したレジスト(印刷材料)を付着させる印刷法を意味する。また、パターン印刷レジストとは、パターン印刷に使用される印刷材料(レジスト材料)を意味する。 Note that pattern printing is not printing that goes through processes such as exposure and development after forming a resist film (non-patterned resist film) before patterning, as in the photolithography method, but screen printing or gravure. It means a printing method in which a patterned resist (printing material) is directly adhered to a resist adhering surface such as press printing such as printing or ejection printing such as inkjet printing. Further, the pattern printing resist means a printing material (resist material) used for pattern printing.

以下に、図4A〜図4Hを参照して、本願発明者らの考案に基づく比較例の太陽電池1Xの製造方法、およびその課題について説明する。図4Aは、比較例の太陽電池の製造方法における第1半導体層材料膜形成工程およびリフトオフ層形成工程を示す図であり、図4B〜図4Dは、比較例の太陽電池の製造方法における第1半導体層形成工程を示す図である。また、図4Eは、比較例の太陽電池の製造方法における第2半導体層材料膜形成工程を示す図であり、図4Fは、比較例の太陽電池の製造方法における第2半導体層形成工程を示す図である。また、図4Gは、比較例の太陽電池の製造方法における電極層形成工程を示す図であり、図4Hは、比較例の太陽電池の製造方法における光学調整層形成工程を示す図である。 Hereinafter, a method for manufacturing a comparative example solar cell 1X based on the invention of the present inventors and a problem thereof will be described with reference to FIGS. 4A to 4H. FIG. 4A is a diagram showing a first semiconductor layer material film forming step and a lift-off layer forming step in the solar cell manufacturing method of the comparative example, and FIGS. 4B to 4D are the first in the solar cell manufacturing method of the comparative example. It is a figure which shows the semiconductor layer formation process. Further, FIG. 4E is a diagram showing a second semiconductor layer material film forming step in the solar cell manufacturing method of the comparative example, and FIG. 4F shows a second semiconductor layer forming step in the solar cell manufacturing method of the comparative example. It is a figure. Further, FIG. 4G is a diagram showing an electrode layer forming step in the solar cell manufacturing method of the comparative example, and FIG. 4H is a diagram showing an optical adjustment layer forming step in the solar cell manufacturing method of the comparative example.

まず、図4Aに示すように、例えばCVD法(化学気相堆積法)を用いて、半導体基板11Xの裏面側の全面に、真性半導体層材料膜23ZXおよびp型半導体層材料膜25ZXを順に積層(製膜)する(第1半導体層材料膜形成工程)。
また、例えばCVD法を用いて、半導体基板11Xの受光面側の全面に、真性半導体層13Xを積層(製膜)する。なお、真性半導体層材料膜23ZXおよびp型半導体層材料膜25ZXと、真性半導体層13Xとの製膜の順序は限定されない。
First, as shown in FIG. 4A, the intrinsic semiconductor layer material film 23ZX and the p-type semiconductor layer material film 25ZX are laminated in order on the entire back surface side of the semiconductor substrate 11X by using, for example, the CVD method (chemical vapor deposition method). (Film formation) (first semiconductor layer material film forming step).
Further, for example, by using a CVD method, the intrinsic semiconductor layer 13X is laminated (film-formed) on the entire surface of the semiconductor substrate 11X on the light receiving surface side. The order of film formation of the intrinsic semiconductor layer material film 23ZX and the p-type semiconductor layer material film 25ZX and the intrinsic semiconductor layer 13X is not limited.

次に、例えばCVD法を用いて、半導体基板11Xの裏面側の全面に、具体的にはp型半導体層材料膜25ZX上の全面に、リフトオフ層(犠牲層)41Xを積層(製膜)する(リフトオフ層形成工程)。
リフトオフ層41Xは、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、または酸窒化珪素(SiON)のようなそれらの複合物等の材料で形成される。
Next, for example, using a CVD method, a lift-off layer (sacrificial layer) 41X is laminated (film-formed) on the entire surface of the semiconductor substrate 11X on the back surface side, specifically, on the entire surface of the p-type semiconductor layer material film 25ZX. (Lift-off layer forming process).
The lift-off layer 41X is formed of a material such as silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), or a composite thereof such as silicon oxynitride (SiON).

次に、図4B〜図4Dに示すように、パターン印刷レジストを用いて、半導体基板11Xの裏面側において、第2領域8における真性半導体層材料膜23ZX、p型半導体層材料膜25ZXおよびリフトオフ層41Xを除去することにより、第1領域7に、パターン化された真性半導体層23X、p型半導体層25Xおよびリフトオフ層41Xを形成する(第1半導体層形成工程)。 Next, as shown in FIGS. 4B to 4D, the intrinsic semiconductor layer material film 23ZX, the p-type semiconductor layer material film 25ZX, and the lift-off layer in the second region 8 on the back surface side of the semiconductor substrate 11X using the pattern printing resist. By removing 41X, a patterned intrinsic semiconductor layer 23X, a p-type semiconductor layer 25X, and a lift-off layer 41X are formed in the first region 7 (first semiconductor layer forming step).

具体的には、図4Bに示すように、半導体基板11Xの裏面側の第1領域7、および半導体基板11Xの受光面側の全面に、パターン印刷法を用いてパターン印刷レジスト90Xを形成する。パターン印刷レジストの膜厚は、例えば1μm以上50μm以下である。パターン印刷法を用いたパターン印刷レジストによれば、従来のスピンコート法を用いたフォトレジスト(フォトリソグラフィ法)におけるレジストの露光および現像が不要となる(製造プロセスの簡略化)。 Specifically, as shown in FIG. 4B, a pattern printing resist 90X is formed on the first region 7 on the back surface side of the semiconductor substrate 11X and the entire surface on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11X by using a pattern printing method. The film thickness of the pattern print resist is, for example, 1 μm or more and 50 μm or less. According to the pattern printing resist using the pattern printing method, exposure and development of the resist in the photoresist (photolithography method) using the conventional spin coating method become unnecessary (simplification of the manufacturing process).

その後、図4Cに示すように、パターン印刷レジスト90Xをマスクとして、第2領域8におけるリフトオフ層41X、p型半導体層材料膜25ZXおよび真性半導体層材料膜23ZXをエッチングすることにより、第1領域7に、パターン化された真性半導体層23X、p型半導体層25Xおよびリフトオフ層41Xを形成する。リフトオフ層41X、p型半導体層材料膜25ZXおよび真性半導体層材料膜23ZXに対するエッチング溶液としては、例えばフッ酸と硝酸との混合液等の酸性溶液が用いられる。このとき、第1の課題が生じる(詳細は後述する)。 Then, as shown in FIG. 4C, the lift-off layer 41X, the p-type semiconductor layer material film 25ZX, and the intrinsic semiconductor layer material film 23ZX in the second region 8 are etched with the pattern printing resist 90X as a mask to form the first region 7 , A patterned intrinsic semiconductor layer 23X, a p-type semiconductor layer 25X, and a lift-off layer 41X are formed. As the etching solution for the lift-off layer 41X, the p-type semiconductor layer material film 25ZX, and the intrinsic semiconductor layer material film 23ZX, an acidic solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid is used. At this time, the first problem arises (details will be described later).

その後、図4Dに示すように、パターン印刷レジスト90Xを除去する。パターン印刷レジスト90Xに対するエッチング溶液としては、安価なアルカリ溶液が用いられる(低コスト化)。このとき、第2の課題が生じる(詳細は後述する)。 Then, as shown in FIG. 4D, the pattern printing resist 90X is removed. An inexpensive alkaline solution is used as the etching solution for the pattern printing resist 90X (cost reduction). At this time, a second problem arises (details will be described later).

次に、半導体基板11Xの両面側をクリーニングする(第1洗浄工程)。第1洗浄工程では、例えばオゾン処理を行った後、フッ酸処理が行われる。フッ酸処理とは、フッ酸のみならず、フッ酸に他の種類の酸(第1洗浄工程では、例えば塩酸)を含めた混合物での処理も含むものとする。 Next, both sides of the semiconductor substrate 11X are cleaned (first cleaning step). In the first cleaning step, for example, ozone treatment is followed by hydrofluoric acid treatment. The hydrofluoric acid treatment includes not only hydrofluoric acid but also treatment with a mixture of hydrofluoric acid containing another kind of acid (for example, hydrochloric acid in the first washing step).

次に、図4Eに示すように、例えばCVD法を用いて、半導体基板11Xの裏面側の全面に、真性半導体層材料膜33ZXおよびn型半導体層材料膜35ZXを順に積層(製膜)する(第2半導体層材料膜形成工程)。 Next, as shown in FIG. 4E, for example, using the CVD method, the intrinsic semiconductor layer material film 33ZX and the n-type semiconductor layer material film 35ZX are sequentially laminated (film-formed) on the entire back surface side of the semiconductor substrate 11X (film formation). Second semiconductor layer material film forming step).

次に、図4Fに示すように、リフトオフ層(犠牲層)を用いたリフトオフ法を利用して、半導体基板11Xの裏面側において、第1領域7における真性半導体層材料膜33ZXおよびn型半導体層材料膜35ZXを除去することにより、第2領域8に、パターン化された真性半導体層33Xおよびn型半導体層35Xを形成する(第2半導体層形成工程)。 Next, as shown in FIG. 4F, the intrinsic semiconductor layer material film 33ZX and the n-type semiconductor layer in the first region 7 on the back surface side of the semiconductor substrate 11X by using the lift-off method using the lift-off layer (sacrificial layer). By removing the material film 35ZX, a patterned intrinsic semiconductor layer 33X and an n-type semiconductor layer 35X are formed in the second region 8 (second semiconductor layer forming step).

具体的には、リフトオフ層41Xを除去することにより、リフトオフ層41X上の真性半導体層材料膜33ZXおよびn型半導体層材料膜35ZXを除去し、第2領域8に真性半導体層33Xおよびn型半導体層35Xを形成する。リフトオフ層41の除去溶液としては、例えばフッ酸等の酸性溶液が用いられる。 Specifically, by removing the lift-off layer 41X, the intrinsic semiconductor layer material film 33ZX and the n-type semiconductor layer material film 35ZX on the lift-off layer 41X are removed, and the intrinsic semiconductor layer 33X and the n-type semiconductor are removed in the second region 8. Layer 35X is formed. As the removal solution for the lift-off layer 41, for example, an acidic solution such as hydrofluoric acid is used.

次に、図4Gに示すように、半導体基板11Xの裏面側に、第1電極層27Xおよび第2電極層37Xを形成する(電極層形成工程)。
具体的には、例えばスパッタリング法等のPVD法(物理気相成長法)を用いて、半導体基板11Xの裏面側の全面に、透明電極層材料膜を積層(製膜)する。その後、例えばエッチングペーストを用いたエッチング法を用いて、透明電極層材料膜の一部を除去することにより、パターン化された透明電極層28X,38Xを形成する。透明電極層材料膜に対するエッチング溶液としては、例えば塩酸または塩化第二鉄水溶液が用いられる。
その後、例えばパターン印刷法または塗布法を用いて、透明電極層28X上に金属電極層29Xを形成し、透明電極層38Xの上に金属電極層39Xを形成することにより、第1電極層27Xおよび第2電極層37Xを形成する。
Next, as shown in FIG. 4G, the first electrode layer 27X and the second electrode layer 37X are formed on the back surface side of the semiconductor substrate 11X (electrode layer forming step).
Specifically, for example, a PVD method (physical vapor deposition method) such as a sputtering method is used to laminate (form) a transparent electrode layer material film on the entire back surface side of the semiconductor substrate 11X. Then, a patterned transparent electrode layer 28X, 38X is formed by removing a part of the transparent electrode layer material film by, for example, an etching method using an etching paste. As the etching solution for the transparent electrode layer material film, for example, hydrochloric acid or an aqueous ferric chloride solution is used.
Then, for example, by using a pattern printing method or a coating method to form a metal electrode layer 29X on the transparent electrode layer 28X and a metal electrode layer 39X on the transparent electrode layer 38X, the first electrode layer 27X and The second electrode layer 37X is formed.

次に、図4Hに示すように、半導体基板11Xの受光面側の全面に、光学調整層15Xを積層(製膜)する。
以上の工程により、比較例の裏面電極型の太陽電池1Xが完成する。
Next, as shown in FIG. 4H, the optical adjustment layer 15X is laminated (film-formed) on the entire surface of the semiconductor substrate 11X on the light receiving surface side.
Through the above steps, the back electrode type solar cell 1X of the comparative example is completed.

(第1の課題)
第1半導体層形成工程において、真性半導体層23X、p型半導体層25Xおよびリフトオフ層41Xのパターニングの際に、パターン印刷レジスト90Xに覆われた第1領域7におけるリフトオフ層41Xが剥離してしまうことがある。
これは、従来のスピンコート法を用いたフォトレジスト(フォトリソグラフィ法)に代えて、レジストの露光および現像が不要な(製造プロセスの簡略化が可能な)、パターン印刷法を用いたパターン印刷レジストを使用したことによるものと予想される。
パターン印刷法によるパターン印刷レジストの組成は、スピンコート法によるフォトレジストの組成と比較して粗いと予想される。これにより、エッチング液の含有成分であるフッ酸がパターン印刷レジスト90Xを通過して、リフトオフ層41Xに染み込み、リフトオフ層41Xが剥離することが予想される。
リフトオフ層41Xが剥離してしまうと、第2半導体層形成工程におけるリフトオフプロセスが正常に行われなくなってしまう。
(First issue)
In the first semiconductor layer forming step, when the intrinsic semiconductor layer 23X, the p-type semiconductor layer 25X and the lift-off layer 41X are patterned, the lift-off layer 41X in the first region 7 covered with the pattern printing resist 90X is peeled off. There is.
This is a pattern printing resist using a pattern printing method, which does not require exposure and development of the resist (can simplify the manufacturing process) instead of the photoresist using the conventional spin coating method (photolithography method). It is expected that this is due to the use of.
The composition of the pattern printing resist by the pattern printing method is expected to be coarser than the composition of the photoresist by the spin coating method. As a result, it is expected that hydrofluoric acid, which is a component of the etching solution, will pass through the pattern printing resist 90X, soak into the lift-off layer 41X, and the lift-off layer 41X will be peeled off.
If the lift-off layer 41X is peeled off, the lift-off process in the second semiconductor layer forming step will not be performed normally.

(第2の課題)
第1半導体層形成工程において、パターン印刷レジスト90Xを除去する際、受光面側の真性半導体層13Xがアルカリ溶液によって溶けてしまい、太陽電池1Xの性能が低下してしまう。
この点に関し、アルカリ溶液に耐性を有する、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、または酸窒化珪素(SiON)のようなそれらの複合物等の材料の絶縁層を、真性半導体層13X上に形成することが考えられる。
しかし、上述した第1の課題と同様の問題が発生することが予想される。すなわち、第1半導体層形成工程において、真性半導体層23X、p型半導体層25Xおよびリフトオフ層41Xのパターニングの際に、パターン印刷レジスト90Xに覆われた受光面側の絶縁層が剥離してしまうことが予想される。すると、パターン印刷レジスト90Xを除去する際、受光面側の真性半導体層13Xがアルカリ溶液によって溶けてしまう。
(Second issue)
When the pattern printing resist 90X is removed in the first semiconductor layer forming step, the intrinsic semiconductor layer 13X on the light receiving surface side is dissolved by the alkaline solution, and the performance of the solar cell 1X deteriorates.
In this regard, an insulating layer of a material such as silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), or a composite thereof such as silicon oxynitride (SiON), which is resistant to alkaline solutions, is placed on the intrinsic semiconductor layer 13X. It is conceivable to form in.
However, it is expected that the same problem as the first problem described above will occur. That is, in the first semiconductor layer forming step, when the intrinsic semiconductor layer 23X, the p-type semiconductor layer 25X and the lift-off layer 41X are patterned, the insulating layer on the light receiving surface side covered with the pattern printing resist 90X is peeled off. Is expected. Then, when the pattern printing resist 90X is removed, the intrinsic semiconductor layer 13X on the light receiving surface side is dissolved by the alkaline solution.

第1の課題に関し、本願発明者らは、p型半導体層のエッチング溶液からリフトオフ層を保護し、パターン印刷レジストを除去するアルカリ溶液で自然に除去される保護層を、裏面側のリフトオフ層上に形成することを考案する。
また、第2の課題に関し、本願発明者らは、パターン印刷レジストを除去するアルカリ溶液から真性半導体層を保護する絶縁層を、受光面側の真性半導体層上に形成することを考案する。更に、本願発明者らは、p型半導体層のエッチング溶液から絶縁層を保護する保護層を、受光面側の絶縁層上に形成することを考案する。
Regarding the first problem, the inventors of the present application protect the lift-off layer from the etching solution of the p-type semiconductor layer, and apply a protective layer that is naturally removed by an alkaline solution that removes the pattern printing resist on the lift-off layer on the back surface side. Invent to form in.
Further, with respect to the second problem, the inventors of the present application devise to form an insulating layer that protects the intrinsic semiconductor layer from an alkaline solution that removes the pattern printing resist on the intrinsic semiconductor layer on the light receiving surface side. Furthermore, the inventors of the present application devise to form a protective layer that protects the insulating layer from the etching solution of the p-type semiconductor layer on the insulating layer on the light receiving surface side.

(本実施形態の太陽電池の製造方法)
以下、図3A〜図3Gを参照して、図1および図2に示す本実施形態の太陽電池1の製造方法について説明する。図3Aは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第1半導体層材料膜形成工程、リフトオフ層形成工程、第1保護層形成工程、絶縁層形成工程および第2保護層形成工程を示す図であり、図3B〜図3Dは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第1半導体層形成工程を示す図である。また、図3Eは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第2半導体層材料膜形成工程を示す図であり、図3Fは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第2半導体層形成工程を示す図である。また、図3Gは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における電極層形成工程を示す図である。
(Manufacturing method of solar cell of this embodiment)
Hereinafter, the method for manufacturing the solar cell 1 of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS. 3A to 3G. FIG. 3A is a diagram showing a first semiconductor layer material film forming step, a lift-off layer forming step, a first protective layer forming step, an insulating layer forming step, and a second protective layer forming step in the method for manufacturing a solar cell according to the present embodiment. 3B to 3D are diagrams showing a first semiconductor layer forming step in the method for manufacturing a solar cell according to the present embodiment. Further, FIG. 3E is a diagram showing a second semiconductor layer material film forming step in the method for manufacturing a solar cell according to the present embodiment, and FIG. 3F is a diagram showing a second semiconductor layer in the method for manufacturing a solar cell according to the present embodiment. It is a figure which shows the forming process. Further, FIG. 3G is a diagram showing an electrode layer forming step in the method for manufacturing a solar cell according to the present embodiment.

まず、図3Aに示すように、例えばCVD法を用いて、半導体基板11の裏面側の全面に、真性半導体層材料膜23Zおよびp型半導体層材料膜25Zを順に積層(製膜)する(第1半導体層材料膜形成工程)。
また、例えばCVD法を用いて、半導体基板11の受光面側の全面に、真性半導体層13を積層(製膜)する。
First, as shown in FIG. 3A, for example, using the CVD method, the intrinsic semiconductor layer material film 23Z and the p-type semiconductor layer material film 25Z are laminated (film-formed) in order on the entire back surface side of the semiconductor substrate 11. 1 Semiconductor layer material film forming step).
Further, for example, by using a CVD method, the intrinsic semiconductor layer 13 is laminated (film-formed) on the entire surface of the semiconductor substrate 11 on the light receiving surface side.

次に、例えばCVD法を用いて、半導体基板11の裏面側の全面に、具体的にはp型半導体層材料膜25Z上の全面に、リフトオフ層(犠牲層)41を積層(製膜)する(リフトオフ層形成工程)。
また、例えばCVD法を用いて、半導体基板11の受光面側の全面に、具体的には真性半導体層13上の全面に、絶縁層43を積層(製膜)する(絶縁層形成工程)。
リフトオフ層41および絶縁層43は、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、または酸窒化珪素(SiON)のようなそれらの複合物等の材料で形成される。これにより、リフトオフ層41および絶縁層43は、アルカリ溶液に対して耐性を有し、フッ酸処理(フッ酸、またはフッ酸と他の種類の酸との混合物での処理)で容易に除去される。リフトオフ層41および絶縁層43の膜厚は、例えば1nm以上1μm以下であると好ましい。
Next, for example, using a CVD method, a lift-off layer (sacrificial layer) 41 is laminated (film-formed) on the entire surface of the back surface side of the semiconductor substrate 11, specifically, on the entire surface of the p-type semiconductor layer material film 25Z. (Lift-off layer forming process).
Further, for example, by using a CVD method, the insulating layer 43 is laminated (film-formed) on the entire surface of the semiconductor substrate 11 on the light receiving surface side, specifically, on the entire surface of the intrinsic semiconductor layer 13 (insulation layer forming step).
The lift-off layer 41 and the insulating layer 43 are formed of a material such as silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), or a composite thereof such as silicon oxynitride (SiON). As a result, the lift-off layer 41 and the insulating layer 43 are resistant to alkaline solutions and are easily removed by hydrofluoric acid treatment (treatment with hydrofluoric acid or a mixture of hydrofluoric acid and other types of acids). NS. The film thickness of the lift-off layer 41 and the insulating layer 43 is preferably, for example, 1 nm or more and 1 μm or less.

次に、例えばCVD法を用いて、半導体基板11の裏面側の全面に、具体的にはリフトオフ層41上の全面に、リフトオフ層41を保護する第1保護層51を積層(製膜)する(第1保護層形成工程)。
また、例えばCVD法を用いて、半導体基板11の受光面側の全面に、具体的には絶縁層43上の全面に、絶縁層43を保護する第2保護層53を積層(製膜)する(第2保護層形成工程)。
第1保護層51および第2保護層53は、シリコンを主成分とする材料で形成される。これにより、第1保護層51および第2保護層53は、酸処理、例えばフッ酸処理(フッ酸、またはフッ酸と他の種類の酸との混合物での処理)に対して耐性を有し、アルカリ溶液で容易に除去される。第1保護層51および第2保護層53の膜厚は、例えば1nm以上50nm以下であると好ましい。
Next, for example, using a CVD method, a first protective layer 51 that protects the lift-off layer 41 is laminated (film-formed) on the entire surface of the semiconductor substrate 11 on the back surface side, specifically, on the entire surface of the lift-off layer 41. (First protective layer forming step).
Further, for example, by using a CVD method, a second protective layer 53 that protects the insulating layer 43 is laminated (film-formed) on the entire surface of the semiconductor substrate 11 on the light receiving surface side, specifically, on the entire surface on the insulating layer 43. (Second protective layer forming step).
The first protective layer 51 and the second protective layer 53 are formed of a material containing silicon as a main component. As a result, the first protective layer 51 and the second protective layer 53 are resistant to acid treatment, for example, hydrofluoric acid treatment (treatment with hydrofluoric acid or a mixture of hydrofluoric acid and other types of acids). , Easily removed with alkaline solution. The film thickness of the first protective layer 51 and the second protective layer 53 is preferably, for example, 1 nm or more and 50 nm or less.

次に、図3B〜図3Dに示すように、パターン印刷レジストを用いて、半導体基板11の裏面側において、第2領域8における第1保護層51、リフトオフ層41、p型半導体層材料膜25Zおよび真性半導体層材料膜23Zを除去することにより、第1領域7に、パターン化された真性半導体層23、p型半導体層25、リフトオフ層41および第1保護層51を形成する(第1半導体層形成工程)。 Next, as shown in FIGS. 3B to 3D, on the back surface side of the semiconductor substrate 11, the first protective layer 51, the lift-off layer 41, and the p-type semiconductor layer material film 25Z in the second region 8 are used. By removing the material film 23Z of the intrinsic semiconductor layer, a patterned intrinsic semiconductor layer 23, a p-type semiconductor layer 25, a lift-off layer 41, and a first protective layer 51 are formed in the first region 7 (first semiconductor). Layer formation step).

具体的には、図3Bに示すように、半導体基板11Xの裏面側の第1領域7、および半導体基板11Xの受光面側の全面に、パターン印刷法を用いてパターン印刷レジスト90を形成する。パターン印刷レジストの膜厚は、例えば1μm以上50μm以下である。その後、図3Cに示すように、パターン印刷レジスト90をマスクとして、第2領域8における第1保護層51、リフトオフ層41、第1導電型半導体層材料膜25Zおよび真性半導体層材料膜23Zをエッチングすることにより、真性半導体層23、p型半導体層25、リフトオフ層41および第1保護層51を形成する。第1保護層51、リフトオフ層41、第1導電型半導体層材料膜25Zおよび真性半導体層材料膜23Zに対するエッチング溶液としては、例えばオゾンをフッ酸に溶解させた混合液、またはフッ酸と硝酸との混合液等の酸性溶液が用いられる。 Specifically, as shown in FIG. 3B, a pattern printing resist 90 is formed on the first region 7 on the back surface side of the semiconductor substrate 11X and the entire surface on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11X by using a pattern printing method. The film thickness of the pattern print resist is, for example, 1 μm or more and 50 μm or less. Then, as shown in FIG. 3C, the first protective layer 51, the lift-off layer 41, the first conductive semiconductor layer material film 25Z, and the intrinsic semiconductor layer material film 23Z in the second region 8 are etched using the pattern printing resist 90 as a mask. By doing so, the intrinsic semiconductor layer 23, the p-type semiconductor layer 25, the lift-off layer 41, and the first protective layer 51 are formed. Examples of the etching solution for the first protective layer 51, the lift-off layer 41, the first conductive semiconductor layer material film 25Z, and the intrinsic semiconductor layer material film 23Z include a mixed solution in which ozone is dissolved in hydrofluoric acid, or hydrofluoric acid and nitric acid. An acidic solution such as a mixed solution of the above is used.

このとき、第1保護層51は、パターン印刷レジスト90を通過するエッチング溶液からリフトオフ層41を保護する。ここで、リフトオフ層41を保護するとは、パターン印刷レジスト90を形成した第1領域7のリフトオフ層41を第1半導体層形成工程完了時に残存させるよう、リフトオフ層41上に形成した第1保護層51により、リフトオフ層41とエッチング溶液とが接触する時間や面積を抑制することを意味する。 At this time, the first protective layer 51 protects the lift-off layer 41 from the etching solution that passes through the pattern printing resist 90. Here, to protect the lift-off layer 41 means to protect the lift-off layer 41 formed on the lift-off layer 41 so that the lift-off layer 41 of the first region 7 on which the pattern printing resist 90 is formed remains at the completion of the first semiconductor layer forming step. 51 means that the time and area of contact between the lift-off layer 41 and the etching solution are suppressed.

高いパターン精度を実現することや、パターン印刷レジストの使用量を削減する観点から、第1半導体層形成工程完了時に残存させるリフトオフ層41の面積は、パターン印刷レジスト90を形成した領域の30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、70%以上であればさらに好ましい。
第1半導体層形成工程完了時にリフトオフ層41が残存するのであれば、第1保護層51は第1半導体層形成工程完了時に必ずしも残存しなくてもよいが、リフトオフ層41を精度よく残存させるためには、第1半導体層形成工程完了時に第1保護層51が残存していることが好ましい。第1半導体層形成工程完了時に残存させる第1保護層51の面積は、パターン印刷レジスト90を形成した領域の30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、70%以上であればさらに好ましい。
From the viewpoint of achieving high pattern accuracy and reducing the amount of the pattern printing resist used, the area of the lift-off layer 41 remaining at the completion of the first semiconductor layer forming step is 30% or more of the area where the pattern printing resist 90 is formed. Is more preferable, 50% or more is more preferable, and 70% or more is even more preferable.
If the lift-off layer 41 remains when the first semiconductor layer forming step is completed, the first protective layer 51 does not necessarily remain when the first semiconductor layer forming step is completed, but in order to accurately leave the lift-off layer 41. It is preferable that the first protective layer 51 remains at the completion of the first semiconductor layer forming step. The area of the first protective layer 51 remaining at the completion of the first semiconductor layer forming step is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and 70% or more of the area where the pattern print resist 90 is formed. If it is, it is more preferable.

パターン印刷レジスト90を形成した領域と第1半導体層形成工程完了時のリフトオフ層41や第1保護層51が残存した領域の面積は、例えば、パターン印刷レジスト形成後と後述するパターン印刷レジスト剥離後に、同一領域を光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡等により観察し、パターン印刷レジスト90を形成した領域と、リフトオフ層41や第1保護層51の領域の面積とをそれぞれ測定することにより求めることができる。 The area of the region where the pattern print resist 90 is formed and the region where the lift-off layer 41 and the first protective layer 51 remain at the completion of the first semiconductor layer forming step are, for example, after the pattern print resist is formed and after the pattern print resist is peeled off, which will be described later. , The same region can be determined by observing the same region with an optical microscope, a scanning electron microscope, or the like, and measuring the region where the pattern printing resist 90 is formed and the region of the lift-off layer 41 and the first protective layer 51, respectively. ..

また、第1半導体層形成工程完了時に残存したリフトオフ層41の膜厚と、リフトオフ層41形成直後のリフトオフ層41の膜厚との差は小さい方が好ましい。これは、膜厚の減少量が少ないほど、リフトオフ層41の形成膜厚を減らし得るからである。具体的には、第1半導体層形成工程完了時に残存したリフトオフ層41の膜厚は、リフトオフ層41形成直後の膜厚の20%以上であることが好ましく、50%以上であることより好ましく、80%以上であればさらに好ましい。 Further, it is preferable that the difference between the film thickness of the lift-off layer 41 remaining at the completion of the first semiconductor layer forming step and the film thickness of the lift-off layer 41 immediately after the formation of the lift-off layer 41 is small. This is because the smaller the amount of decrease in film thickness, the smaller the film thickness formed by the lift-off layer 41. Specifically, the film thickness of the lift-off layer 41 remaining at the completion of the first semiconductor layer forming step is preferably 20% or more, more preferably 50% or more of the film thickness immediately after the formation of the lift-off layer 41. More preferably, it is 80% or more.

第1半導体層形成工程完了時に残存したリフトオフ層41の膜厚と、リフトオフ層41形成直後のリフトオフ層41や第1保護層51の膜厚との比率は、例えば、次のようにして求めることができる。同じ膜厚になるように形成したリフトオフ層41を有する工程仕掛品を2枚準備する。一方の工程仕掛品のリフトオフ層41の膜厚をリフトオフ層41と第1保護層51の形成直後に測定する。もう一方の工程仕掛品に対し、第1半導体層形成工程を実施し、この工程完了後にリフトオフ層41と第1保護層51の膜厚を測定する。2つの工程仕掛品の膜厚を比較することで膜厚の比率を算出することができる。なお、リフトオフ層41や第1保護層51の膜厚は、工程仕掛品の断面を走査型顕微鏡等で観察することで測定することができる。また、リフトオフ層41や第1保護層51の膜厚に分布がある場合は、一つの工程仕掛品に対し、10か所程度の場所でリフトオフ層41や第1保護層51の膜厚を測定し、平均値を求めればよい。 The ratio of the film thickness of the lift-off layer 41 remaining at the completion of the first semiconductor layer forming step to the film thickness of the lift-off layer 41 and the first protective layer 51 immediately after the formation of the lift-off layer 41 is determined, for example, as follows. Can be done. Two work-in-process products having a lift-off layer 41 formed to have the same film thickness are prepared. The film thickness of the lift-off layer 41 of one of the work-in-process products is measured immediately after the formation of the lift-off layer 41 and the first protective layer 51. A first semiconductor layer forming step is carried out on the other work-in-process, and the film thicknesses of the lift-off layer 41 and the first protective layer 51 are measured after the step is completed. The film thickness ratio can be calculated by comparing the film thicknesses of the two process-in-process products. The film thickness of the lift-off layer 41 and the first protective layer 51 can be measured by observing the cross section of the work-in-process with a scanning microscope or the like. If the film thicknesses of the lift-off layer 41 and the first protective layer 51 are distributed, the film thicknesses of the lift-off layer 41 and the first protective layer 51 are measured at about 10 places for one process-in-process product. Then, the average value may be calculated.

ここで一例を挙げて考察すると、エッチング液としてフッ酸(HF)と硝酸(HNO)を用いる場合、フッ酸の含有量が少ないとパターン印刷レジスト90をエッチング液が通過しても、第1保護層51を適切な厚みとすることで、エッチング溶液からリフトオフ層41を保護すると考えられる。
また、エッチング液としてオゾンをフッ酸に溶解させた混合液を用いると、パターン印刷レジスト90に覆われていない第1保護層51を溶解させることができる。具体的には、オゾン(O)によって第1保護層51の表面が酸化してSiOとなり、フッ酸(HF)によってSiOが溶ける。これを繰り返すことにより、第1保護層51が溶解する。
一方、パターン印刷レジスト90に覆われる第1保護層51では、オゾンがパターン印刷レジスト90を通過する際に失活し、第1保護層51の酸化が生じない。これにより、パターン印刷レジスト90に覆われる第1保護層51は、パターン印刷レジスト90をフッ酸(HF)が通過しても、溶解しないものと考えられる。
Considering an example here, when hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3 ) are used as the etching solution, if the content of hydrofluoric acid is low, even if the etching solution passes through the pattern printing resist 90, the first It is considered that the lift-off layer 41 is protected from the etching solution by setting the protective layer 51 to an appropriate thickness.
Further, when a mixed solution in which ozone is dissolved in hydrofluoric acid is used as the etching solution, the first protective layer 51 not covered with the pattern printing resist 90 can be dissolved. Specifically, ozone (O 3 ) oxidizes the surface of the first protective layer 51 to SiO 2 , and hydrofluoric acid (HF) dissolves SiO 2. By repeating this, the first protective layer 51 is dissolved.
On the other hand, in the first protective layer 51 covered with the pattern printing resist 90, ozone is deactivated when passing through the pattern printing resist 90, and the first protective layer 51 is not oxidized. As a result, it is considered that the first protective layer 51 covered with the pattern printing resist 90 does not dissolve even if hydrofluoric acid (HF) passes through the pattern printing resist 90.

同様に、第2保護層53は、パターン印刷レジスト90を通過するエッチング溶液から絶縁層43を保護する。 Similarly, the second protective layer 53 protects the insulating layer 43 from the etching solution that passes through the pattern printing resist 90.

その後、図3Dに示すように、パターン印刷レジスト90を除去する。パターン印刷レジスト90に対するエッチング溶液としては、安価なアルカリ溶液が用いられる。
このとき、アルカリ溶液によって、裏面側の第1保護層51が除去される。
また、アルカリ溶液によって、受光面側の第2保護層53が除去される。このとき、絶縁層43は、アルカリ溶液から真性半導体層13を保護する。
Then, as shown in FIG. 3D, the pattern printing resist 90 is removed. An inexpensive alkaline solution is used as the etching solution for the pattern printing resist 90.
At this time, the first protective layer 51 on the back surface side is removed by the alkaline solution.
Further, the alkaline solution removes the second protective layer 53 on the light receiving surface side. At this time, the insulating layer 43 protects the intrinsic semiconductor layer 13 from the alkaline solution.

次に、半導体基板11の両面側をクリーニングする(第1洗浄工程)。第1洗浄工程では、例えばオゾン処理を行った後、フッ酸処理(フッ酸、またはフッ酸と他の種類の酸との混合物での処理)が行われる。 Next, both sides of the semiconductor substrate 11 are cleaned (first cleaning step). In the first cleaning step, for example, ozone treatment is followed by hydrofluoric acid treatment (treatment with hydrofluoric acid or a mixture of hydrofluoric acid and another type of acid).

次に、図3Eに示すように、例えばCVD法を用いて、半導体基板11の裏面側の全面に、具体的には第1領域7におけるリフトオフ層41上および第2領域8に、真性半導体層材料膜33Zおよびn型半導体層材料膜35Zを順に積層(製膜)する(第2半導体層材料膜形成工程)。 Next, as shown in FIG. 3E, for example, by using the CVD method, the intrinsic semiconductor layer is formed on the entire surface of the back surface side of the semiconductor substrate 11, specifically on the lift-off layer 41 in the first region 7 and on the second region 8. The material film 33Z and the n-type semiconductor layer material film 35Z are laminated (film-formed) in this order (second semiconductor layer material film forming step).

次に、図3Fに示すように、リフトオフ層(犠牲層)を用いたリフトオフ法を利用して、半導体基板11の裏面側において、第1領域7における真性半導体層材料膜33Zおよびn型半導体層材料膜35Zを除去し、第2領域8に、パターン化された真性半導体層33およびn型半導体層35を形成する(第2半導体層形成工程)。 Next, as shown in FIG. 3F, the intrinsic semiconductor layer material film 33Z and the n-type semiconductor layer in the first region 7 on the back surface side of the semiconductor substrate 11 by using the lift-off method using the lift-off layer (sacrificial layer). The material film 35Z is removed, and a patterned intrinsic semiconductor layer 33 and an n-type semiconductor layer 35 are formed in the second region 8 (second semiconductor layer forming step).

具体的には、リフトオフ層41を除去することにより、リフトオフ層41上の真性半導体層材料膜33Zおよびn型半導体層材料膜35Zを除去し、真性半導体層33およびn型半導体層35を形成する。リフトオフ層41の除去溶液としては、例えばフッ酸等の酸性溶液が用いられる。
このとき、半導体基板11の受光面側の絶縁層43も除去される。
Specifically, by removing the lift-off layer 41, the intrinsic semiconductor layer material film 33Z and the n-type semiconductor layer material film 35Z on the lift-off layer 41 are removed to form the intrinsic semiconductor layer 33 and the n-type semiconductor layer 35. .. As the removal solution for the lift-off layer 41, for example, an acidic solution such as hydrofluoric acid is used.
At this time, the insulating layer 43 on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11 is also removed.

次に、図3Gに示すように、半導体基板11の裏面側に、第1電極層27および第2電極層37を形成する(電極層形成工程)。
具体的には、例えばスパッタリング法等のPVD法を用いて、半導体基板11の裏面側の全面に、透明電極層材料膜を積層(製膜)する。その後、例えばエッチングペーストを用いたエッチング法を用いて、透明電極層材料膜の一部を除去することにより、透明電極層28,38のパターニングを行う。透明電極層材料膜に対するエッチング溶液としては、例えば塩酸または塩化第二鉄水溶液が用いられる。
その後、例えばパターン印刷法または塗布法を用いて、透明電極層28上に金属電極層29を形成し、透明電極層38の上に金属電極層39を形成することにより、第1電極層27および第2電極層37を形成する。
Next, as shown in FIG. 3G, the first electrode layer 27 and the second electrode layer 37 are formed on the back surface side of the semiconductor substrate 11 (electrode layer forming step).
Specifically, for example, a PVD method such as a sputtering method is used to laminate (form) a transparent electrode layer material film on the entire back surface side of the semiconductor substrate 11. After that, the transparent electrode layers 28 and 38 are patterned by removing a part of the transparent electrode layer material film by, for example, an etching method using an etching paste. As the etching solution for the transparent electrode layer material film, for example, hydrochloric acid or an aqueous ferric chloride solution is used.
Then, for example, by forming a metal electrode layer 29 on the transparent electrode layer 28 and forming a metal electrode layer 39 on the transparent electrode layer 38 by using, for example, a pattern printing method or a coating method, the first electrode layer 27 and The second electrode layer 37 is formed.

次に、半導体基板11の受光面側の全面に、光学調整層15を形成する。
以上の工程により、図1および図2に示す本実施形態の裏面電極型の太陽電池1が得られる。
Next, the optical adjustment layer 15 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11 on the light receiving surface side.
Through the above steps, the back electrode type solar cell 1 of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained.

以上説明したように、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、第1半導体層形成工程において、パターン印刷法によるパターン印刷レジストを用いてp型半導体層25をパターニングするので、スピンコート法によるフォトレジスト(フォトリソグラフィ法)を用いた場合と比較して、レジストの露光および現像の工程を削減することができ、太陽電池の製造プロセスの簡略化、短縮化が可能となる。
また、第2半導体層形成工程において、リフトオフ層(犠牲層)を用いたリフトオフ法を利用してn型半導体層35をパターニングするので、太陽電池の製造プロセスの簡略化、短縮化が可能となる。
また、第1半導体層形成工程において、パターン印刷レジストを除去する溶液として安価なアルカリ溶液を採用する。
これらにより、太陽電池の低コスト化、生産性向上が達成される。
As described above, according to the method for manufacturing a solar cell of the present embodiment, in the first semiconductor layer forming step, the p-type semiconductor layer 25 is patterned using a pattern printing resist by the pattern printing method, so that the spin coating method is used. Compared with the case of using the photoresist (photolithography method) according to the above, the steps of exposure and development of the resist can be reduced, and the manufacturing process of the solar cell can be simplified and shortened.
Further, in the second semiconductor layer forming step, the n-type semiconductor layer 35 is patterned by using the lift-off method using the lift-off layer (sacrificial layer), so that the manufacturing process of the solar cell can be simplified and shortened. ..
Further, in the first semiconductor layer forming step, an inexpensive alkaline solution is adopted as the solution for removing the pattern printing resist.
As a result, the cost of the solar cell can be reduced and the productivity can be improved.

また、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、裏面側において、リフトオフ層41上に第1保護層51を形成するので、第1半導体層形成工程において、p型半導体層25をパターニングする際、第1保護層51が、パターン印刷レジストを通過したエッチング溶液、例えばオゾンをフッ酸に溶解させた混合液から、リフトオフ層41を保護する。これにより、p型半導体層25をパターニングする際に、リフトオフ層41の剥離が抑制される。
なお、第1保護層51は、パターン印刷レジストを除去する際に、パターン印刷レジストを除去する溶液、例えばアルカリ溶液によって自然に除去される。
Further, according to the method for manufacturing a solar cell of the present embodiment, the first protective layer 51 is formed on the lift-off layer 41 on the back surface side, so that the p-type semiconductor layer 25 is patterned in the first semiconductor layer forming step. At this time, the first protective layer 51 protects the lift-off layer 41 from an etching solution that has passed through a pattern printing resist, for example, a mixed solution in which ozone is dissolved in hydrofluoric acid. As a result, peeling of the lift-off layer 41 is suppressed when the p-type semiconductor layer 25 is patterned.
When removing the pattern printing resist, the first protective layer 51 is naturally removed by a solution for removing the pattern printing resist, for example, an alkaline solution.

また、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、受光面側において、真性半導体層13上に絶縁層43が形成されるので、第1半導体層形成工程において、パターン印刷レジストを除去する際、絶縁層43が、パターン印刷レジストを除去する溶液、例えばアルカリ溶液から真性半導体層13を保護する。これにより、真性半導体層13の溶解が抑制され、太陽電池の性能低下が抑制される。
なお、絶縁層43は、第2半導体層形成工程において、リフトオフ層41を除去する際に、リフトオフ層41を除去する溶液、例えばフッ酸を含む酸性溶液によって自然に除去される。
Further, according to the method for manufacturing a solar cell of the present embodiment, the insulating layer 43 is formed on the intrinsic semiconductor layer 13 on the light receiving surface side, so that when the pattern print resist is removed in the first semiconductor layer forming step. , The insulating layer 43 protects the intrinsic semiconductor layer 13 from a solution that removes the pattern printing resist, such as an alkaline solution. As a result, the dissolution of the intrinsic semiconductor layer 13 is suppressed, and the deterioration of the performance of the solar cell is suppressed.
The insulating layer 43 is naturally removed by a solution for removing the lift-off layer 41, for example, an acidic solution containing hydrofluoric acid, when the lift-off layer 41 is removed in the second semiconductor layer forming step.

更に、絶縁層43上に第2保護層53が形成されるので、第1半導体層形成工程において、p型半導体層25をパターニングする際、第2保護層53が、パターン印刷レジストを通過したエッチング溶液、例えばオゾンをフッ酸に溶解させた混合液から、絶縁層43を保護する。これにより、p型半導体層をパターニングする際に、絶縁層43の剥離が抑制される。
なお、第2保護層53は、パターン印刷レジストを除去する際に、パターン印刷レジストを除去する溶液、例えばアルカリ溶液によって自然に除去される。
Further, since the second protective layer 53 is formed on the insulating layer 43, when the p-type semiconductor layer 25 is patterned in the first semiconductor layer forming step, the second protective layer 53 is etched through the pattern printing resist. The insulating layer 43 is protected from a solution, for example, a mixed solution of ozone in hydrofluoric acid. As a result, peeling of the insulating layer 43 is suppressed when the p-type semiconductor layer is patterned.
When removing the pattern printing resist, the second protective layer 53 is naturally removed by a solution for removing the pattern printing resist, for example, an alkaline solution.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、第1導電型半導体層25をp型半導体層、第2導電型半導体層35をn型半導体層としたが、第1導電型半導体層25をn型半導体層、第2導電型半導体層35をp型半導体層に置き換えてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the first conductive semiconductor layer 25 is a p-type semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer 35 is an n-type semiconductor layer, but the first conductive semiconductor layer 25 is an n-type semiconductor layer. The second conductive type semiconductor layer 35 may be replaced with a p-type semiconductor layer.

また、上述した実施形態では、図2に示すようにヘテロ接合型の太陽電池1の製造方法を例示したが、本発明の特徴は、ヘテロ接合型の太陽電池に限らず、ホモ接合型の太陽電池等の種々の太陽電池の製造方法に適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, the method for manufacturing the heterozygous solar cell 1 is illustrated as shown in FIG. 2, but the feature of the present invention is not limited to the heterozygous solar cell, but the homozygous solar cell. It can be applied to various methods for manufacturing solar cells such as batteries.

また、上述した実施形態では、半導体基板11としてn型半導体基板を例示したが、半導体基板11は、結晶シリコン材料にp型ドーパント(例えば、上述したホウ素(B))がドープされたp型半導体基板であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the n-type semiconductor substrate is exemplified as the semiconductor substrate 11, but the semiconductor substrate 11 is a p-type semiconductor in which a crystalline silicon material is doped with a p-type dopant (for example, the above-mentioned boron (B)). It may be a substrate.

また、上述した実施形態では、結晶シリコン基板を有する太陽電池を例示したが、これに限定されない。例えば、太陽電池は、ガリウムヒ素(GaAs)基板を有していてもよい。 Further, in the above-described embodiment, a solar cell having a crystalline silicon substrate has been exemplified, but the present invention is not limited thereto. For example, a solar cell may have a gallium arsenide (GaAs) substrate.

1,1X 太陽電池
7 第1領域
7b,8b バスバー部
7f,8f フィンガー部
8 第2領域
11,11X 半導体基板
13,13X 真性半導体層
15,15X 光学調整層
23,23X 真性半導体層
23Z,23ZX,33Z,33ZX 真性半導体層材料膜
25,25X 第1導電型半導体層
25Z,25ZX 第1導電型半導体層材料膜
27,27X 第1電極層
28,28X,38,38X 透明電極層
29,29X,39,39X 金属電極層
33,33X 真性半導体層
35,35X 第2導電型半導体層
35Z,35ZX 第2導電型半導体層材料膜
37,37X 第2電極層
41 リフトオフ層
43 絶縁層
51 第1保護層
53 第2保護層
1,1X Solar cell 7 1st area 7b, 8b Bus bar part 7f, 8f Finger part 8 2nd area 11,11X Semiconductor substrate 13,13X Intrinsic semiconductor layer 15,15X Optical adjustment layer 23,23X Intrinsic semiconductor layer 23Z, 23ZX, 33Z, 33ZX Intrinsic semiconductor layer Material film 25, 25X First conductive semiconductor layer 25Z, 25ZX First conductive semiconductor layer Material film 27, 27X First electrode layer 28, 28X, 38, 38X Transparent electrode layer 29, 29X, 39 , 39X Metal electrode layer 33,33X Intrinsic semiconductor layer 35,35X Second conductive semiconductor layer 35Z, 35ZX Second conductive semiconductor layer Material film 37,37X Second electrode layer 41 Lift-off layer 43 Insulation layer 51 First protective layer 53 Second protective layer

Claims (7)

半導体基板と、前記半導体基板の一方主面側と反対側の他方主面側の一部である第1領域に順に積層された第1導電型半導体層および第1電極層と、前記半導体基板の前記他方主面側の他の一部である第2領域に順に積層された第2導電型半導体層および第2電極層とを備える裏面電極型の太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記他方主面側に、前記第1導電型半導体層の材料膜を形成する第1半導体層材料膜形成工程と、
前記第1導電型半導体層の材料膜の上に、リフトオフ層を形成するリフトオフ層形成工程と、
前記リフトオフ層の上に、前記リフトオフ層を保護する第1保護層を形成する第1保護層形成工程と、
パターン印刷レジストを用いて、前記第2領域における前記第1保護層、前記リフトオフ層および前記第1導電型半導体層の材料膜を除去することにより、前記第1領域に、パターン化された前記第1導電型半導体層、前記リフトオフ層および前記第1保護層を形成し、前記パターン印刷レジストおよび前記第1領域における前記第1保護層を除去する第1半導体層形成工程と、
前記第1領域における前記リフトオフ層の上および前記第2領域に、前記第2導電型半導体層の材料膜を形成する第2半導体層材料膜形成工程と、
前記リフトオフ層を除去することにより、前記第1領域における前記第2導電型半導体層の材料膜を除去し、前記第2領域に、パターン化された前記第2導電型半導体層を形成する第2半導体層形成工程と、
を含み、
前記第1半導体層形成工程において、前記第1領域における前記第1保護層は、前記パターン化に使用される溶液から前記第1領域における前記リフトオフ層を保護し、前記パターン印刷レジストを除去する溶液で除去される、
太陽電池の製造方法。
A semiconductor substrate, a first conductive semiconductor layer and a first electrode layer laminated in order in a first region which is a part of the other main surface side opposite to one main surface side of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate. A method for manufacturing a back electrode type solar cell including a second conductive semiconductor layer and a second electrode layer which are sequentially laminated in a second region which is another part on the other main surface side.
A first semiconductor layer material film forming step of forming a material film of the first conductive type semiconductor layer on the other main surface side of the semiconductor substrate,
A lift-off layer forming step of forming a lift-off layer on the material film of the first conductive semiconductor layer,
A first protective layer forming step of forming a first protective layer for protecting the lift-off layer on the lift-off layer,
By removing the material films of the first protective layer, the lift-off layer, and the first conductive semiconductor layer in the second region using a pattern printing resist, the first pattern is patterned in the first region. A first semiconductor layer forming step of forming the conductive semiconductor layer, the lift-off layer and the first protective layer, and removing the pattern printing resist and the first protective layer in the first region.
A second semiconductor layer material film forming step of forming a material film of the second conductive semiconductor layer on the lift-off layer in the first region and on the second region.
By removing the lift-off layer, the material film of the second conductive semiconductor layer in the first region is removed, and a patterned second conductive semiconductor layer is formed in the second region. Semiconductor layer formation process and
Including
In the first semiconductor layer forming step, the first protective layer in the first region is a solution that protects the lift-off layer in the first region from the solution used for patterning and removes the pattern printing resist. Removed with,
How to manufacture solar cells.
前記第1半導体層形成工程は、
前記第1領域における前記第1保護層の上に、パターン印刷法を用いて前記パターン印刷レジストを形成する工程と、
前記パターン印刷レジストをマスクとして、前記第2領域における前記第1保護層、前記リフトオフ層および前記第1導電型半導体層の材料膜をエッチングすることにより、前記第1領域に、パターン化された前記第1導電型半導体層、前記リフトオフ層および前記第1保護層を形成する工程と、
前記パターン印刷レジストを除去するとともに、前記第1領域における前記第1保護層を除去する工程と、
を含む、請求項1に記載の太陽電池の製造方法。
The first semiconductor layer forming step is
A step of forming the pattern printing resist on the first protective layer in the first region by using a pattern printing method, and
Using the pattern printing resist as a mask, the material films of the first protective layer, the lift-off layer, and the first conductive semiconductor layer in the second region are etched to pattern the first region. A step of forming the first conductive semiconductor layer, the lift-off layer and the first protective layer, and
A step of removing the pattern printing resist and removing the first protective layer in the first region,
The method for manufacturing a solar cell according to claim 1.
前記リフトオフ層は、酸化珪素、窒化珪素、またはそれらの複合物を主成分とする材料を含み、
前記第1保護層は、シリコンを主成分とする材料を含み、
前記第1半導体層形成工程において、前記パターン化に使用される溶液はフッ酸を含み、
前記第1半導体層形成工程において、前記パターン印刷レジストを除去する溶液はアルカリ溶液である、
請求項1または2に記載の太陽電池の製造方法。
The lift-off layer contains a material containing silicon oxide, silicon nitride, or a composite thereof as a main component.
The first protective layer contains a material containing silicon as a main component.
In the first semiconductor layer forming step, the solution used for the patterning contains hydrofluoric acid and contains hydrofluoric acid.
In the first semiconductor layer forming step, the solution for removing the pattern printing resist is an alkaline solution.
The method for manufacturing a solar cell according to claim 1 or 2.
前記第1保護層形成工程において、前記第1保護層を1nm以上50nm以下の膜厚で形成する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
In the first protective layer forming step, the first protective layer is formed with a film thickness of 1 nm or more and 50 nm or less.
The method for manufacturing a solar cell according to any one of claims 1 to 3.
前記第1半導体層形成工程の前に、
前記半導体基板の前記一方主面側に、真性半導体層を形成する工程と、
前記真性半導体層の上に、絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層の上に、前記絶縁層を保護する第2保護層を形成する第2保護層形成工程と、
を含み、
前記第1半導体層形成工程において、
前記第2保護層は、前記パターン化に使用される溶液から前記絶縁層を保護し、前記パターン印刷レジストを除去する溶液で除去され、
前記絶縁層は、前記パターン印刷レジストを除去する溶液から前記真性半導体層を保護し、
前記第2半導体層形成工程において、前記絶縁層は、前記リフトオフ層を除去する溶液で除去される、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。
Before the first semiconductor layer forming step,
A step of forming an intrinsic semiconductor layer on the one main surface side of the semiconductor substrate, and
An insulating layer forming step of forming an insulating layer on the intrinsic semiconductor layer,
A second protective layer forming step of forming a second protective layer that protects the insulating layer on the insulating layer,
Including
In the first semiconductor layer forming step,
The second protective layer is removed with a solution that protects the insulating layer from the solution used for patterning and removes the pattern printing resist.
The insulating layer protects the intrinsic semiconductor layer from a solution that removes the pattern printing resist.
In the second semiconductor layer forming step, the insulating layer is removed with a solution that removes the lift-off layer.
The method for manufacturing a solar cell according to any one of claims 1 to 3.
前記真性半導体層は、シリコンを主成分とする材料を含み、
前記リフトオフ層および前記絶縁層は、酸化珪素、窒化珪素、またはそれらの複合物を主成分とする材料を含み、
前記第1保護層および前記第2保護層は、シリコンを主成分とする材料を含み、
前記第1半導体層形成工程において、前記パターン化に使用される溶液はフッ酸を含み、
前記第1半導体層形成工程において、前記パターン印刷レジストを除去する溶液はアルカリ溶液であり、
前記第2半導体層形成工程において、前記リフトオフ層を除去する溶液はフッ酸を含む、
請求項5に記載の太陽電池の製造方法。
The intrinsic semiconductor layer contains a material containing silicon as a main component, and contains a material containing silicon as a main component.
The lift-off layer and the insulating layer contain a material containing silicon oxide, silicon nitride, or a composite thereof as a main component.
The first protective layer and the second protective layer contain a material containing silicon as a main component, and the first protective layer and the second protective layer contain a material containing silicon as a main component.
In the first semiconductor layer forming step, the solution used for the patterning contains hydrofluoric acid and contains hydrofluoric acid.
In the first semiconductor layer forming step, the solution for removing the pattern printing resist is an alkaline solution.
In the second semiconductor layer forming step, the solution for removing the lift-off layer contains hydrofluoric acid.
The method for manufacturing a solar cell according to claim 5.
前記第2保護層形成工程において、前記第2保護層を1nm以上50nm以下の膜厚で形成する、
請求項5または6に記載の太陽電池の製造方法。
In the second protective layer forming step, the second protective layer is formed with a film thickness of 1 nm or more and 50 nm or less.
The method for manufacturing a solar cell according to claim 5 or 6.
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