JPWO2020195570A1 - 太陽電池の製造方法および太陽電池の仕掛品 - Google Patents
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Abstract
エッチング法を用いたパターニングプロセスに起因する太陽電池の性能低下を抑制する太陽電池の製造方法を提供する。太陽電池の製造方法は、半導体基板の主面側に、パターン化層の基となる非パターン化層を形成する非パターン化層形成工程と、非パターン化層上に、パターン化されたレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、エッチング法を用いて、レジストパターンに基づいて非パターン化層をパターン化したパターン化層を形成するパターン化層形成工程とを含み、レジストパターン形成工程では、スクリーン印刷法を用いて、所定間隔だけ分離するようにレジスト剤を印刷し、所定間隔とは、レジスト剤の流動性により、分離したレジスト剤同士が連結してレジストパターン４０を形成し、レジストパターン４０において分離したレジスト剤同士が連結した連結部分４１の厚さが連結部分４１以外の厚さよりも薄くなる、間隔である。
Description
本発明は、太陽電池の製造方法および太陽電池の仕掛品に関する。
太陽電池は、光電変換層として機能する半導体基板と、半導体基板の主面に積層された半導体層、透明電極層（Transparent Conductive Oxide：ＴＣＯ）および金属電極層とを備える。一般に、これらの半導体層、透明電極層または金属電極層のパターニングでは、例えばフォトリソグラフィ技術（フォトレジスト）を用いたエッチング法が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
半導体層、透明電極層または金属電極層をエッチング法を用いて形成する場合、レジスト近傍にエッチング溶液が溜まることがある。その結果、エッチングが不均一となり、太陽電池の性能が低下することがある。
本発明は、エッチング法を用いたパターニングプロセスに起因する太陽電池の性能低下を抑制する太陽電池の製造方法および太陽電池の仕掛品を提供することを目的とする。
本発明に係る太陽電池の製造方法は、半導体基板の少なくとも１つの主面側にパターン化層を備える太陽電池の製造方法であって、半導体基板の主面側に、パターン化層の基となるパターン化前の非パターン化層を形成する非パターン化層形成工程と、非パターン化層上に、パターン化されたレジスト膜であるレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、エッチング法を用いて、レジストパターンに基づいて非パターン化層をパターン化したパターン化層を形成するパターン化層形成工程とを含み、レジストパターン形成工程では、スクリーン印刷法を用いて、所定間隔だけ分離するようにレジスト剤を印刷し、所定間隔とは、レジスト剤の流動性により、分離したレジスト剤同士が連結してレジストパターンを形成し、レジストパターンにおいて分離したレジスト剤同士が連結した連結部分の厚さが連結部分以外の厚さよりも薄くなる、間隔である。
本発明に係る太陽電池の仕掛品は、半導体基板の少なくとも１つの主面側にパターン化層を形成するための太陽電池の仕掛品であって、半導体基板の主面側に形成された、パターン化層の基となるパターン化前の非パターン化層と、非パターン化層上に形成された、パターン化したレジスト膜であるレジストパターンとを備え、レジストパターンは、他の部分よりも厚さが薄い溝部分を有する。
本発明によれば、エッチング法を用いたパターニングプロセスに起因する太陽電池の性能低下を抑制することができる。
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。
（太陽電池の一例）
まず、本実施形態に係る太陽電池の製造方法で製造される太陽電池の一例について説明する。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（バックコンタクト型）の太陽電池である。太陽電池１は、２つの主面を備える半導体基板１１を備え、半導体基板１１の一方の主面において第１領域７と第２領域８とを有する。
まず、本実施形態に係る太陽電池の製造方法で製造される太陽電池の一例について説明する。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（バックコンタクト型）の太陽電池である。太陽電池１は、２つの主面を備える半導体基板１１を備え、半導体基板１１の一方の主面において第１領域７と第２領域８とを有する。
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。
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。
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パッシベーション層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）に順に積層されたパッシベーション層２３、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）に順に積層されたパッシベーション層３３、第２導電型半導体層３５、および第２電極層３７を備える。
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。
パッシベーション層１３は、半導体基板１１の受光面側に形成されている。パッシベーション層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。パッシベーション層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。パッシベーション層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。
パッシベーション層１３，２３，３３は、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。
パッシベーション層１３，２３，３３は、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。
光学調整層１５は、半導体基板１１の受光面側のパッシベーション層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の受光面側およびパッシベーション層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。
第１導電型半導体層２５は、パッシベーション層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。すなわち、第１導電型半導体層２５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と、櫛歯の支持部に相当し、複数のフィンガー部の一端が接続されたバスバー部とを有する。バスバー部は、第１領域７のバスバー部７ｂに対応し、半導体基板１１のＸ方向の一方端側の辺部に沿ってＹ方向に延在する。フィンガー部は、第１領域７のフィンガー部７ｆに対応し、バスバー部からＸ方向に延在する。
第２導電型半導体層３５は、パッシベーション層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。すなわち、第２導電型半導体層３５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と、櫛歯の支持部に相当し、複数のフィンガー部の一端が接続されたバスバー部とを有する。バスバー部は、第２領域８のバスバー部８ｂに対応し、半導体基板１１のＸ方向の他方端側の辺部に沿ってＹ方向に延在する。フィンガー部は、第２領域８のフィンガー部８ｆに対応し、バスバー部からＸ方向に延在する。
第１導電型半導体層２５は、例えばアモルファスシリコン材料で形成される。第１導電型半導体層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。
第２導電型半導体層３５は、例えばアモルファスシリコン材料で形成される。第２導電型半導体層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型の半導体層である。
第２導電型半導体層３５は、例えばアモルファスシリコン材料で形成される。第２導電型半導体層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型の半導体層である。
なお、第１導電型半導体層２５がｎ型半導体層であり、第２導電型半導体層３５がｐ型半導体層であってもよい。
また、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。
また、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。
第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５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。第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５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。
第１電極層２７は、第１導電型半導体層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、第２導電型半導体層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。
第１電極層２７は、第１導電型半導体層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、第２導電型半導体層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および金属電極層２９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と、櫛歯の支持部に相当し、複数のフィンガー部の一端が接続されたバスバー部とを有する。バスバー部は、第１領域７のバスバー部７ｂに対応し、半導体基板１１のＸ方向の一方端側の辺部に沿ってＹ方向に延在する。フィンガー部は、第１領域７のフィンガー部７ｆに対応し、バスバー部からＸ方向に延在する。
透明電極層３８および金属電極層３９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と、櫛歯の支持部に相当し、複数のフィンガー部の一端が接続されたバスバー部とを有する。バスバー部は、第２領域８のバスバー部８ｂに対応し、半導体基板１１のＸ方向の他方端側の辺部に沿ってＹ方向に延在する。フィンガー部は、第２領域８のフィンガー部８ｆに対応し、バスバー部からＸ方向に延在する。
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２８，３８は、金属材料で形成される。金属材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌおよびこれらの合金が用いられる。金属電極層２８，３８は、例えば、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てもよい。
金属電極層２８，３８は、金属材料で形成される。金属材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌおよびこれらの合金が用いられる。金属電極層２８，３８は、例えば、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てもよい。
（太陽電池の製造方法の一例）
次に、図３Ａ〜図３Ｇ，図４Ａおよび図４Ｂ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パッシベーション層形成工程および光学調整層形成工程を示す図であり、図３Ｂ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（非パターン化層形成工程）を示す図である。図３Ｃは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるレジストパターン形成工程を示す図であり、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（パターン化層形成工程）を示す図である。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（非パターン化層形成工程）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レジストパターン形成工程を示す図である。図３Ｇ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（パターン化層形成工程）を示す図である。図４Ａは、図３Ｃに示すレジストパターン形成工程における太陽電池の仕掛品のIV部分の裏面図およびIVA−IVA線断面図であり（パターン印刷直後）、図４Ｂは、図３Ｃに示すレジストパターン形成工程における太陽電池の仕掛品のIV部分の裏面図およびIVB−IVB線断面図である（所定時間経過後）。また、図５は、従来のレジストパターン形成工程における太陽電池の仕掛品のIV部分相当の裏面図およびV−V線断面図である。
次に、図３Ａ〜図３Ｇ，図４Ａおよび図４Ｂ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パッシベーション層形成工程および光学調整層形成工程を示す図であり、図３Ｂ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（非パターン化層形成工程）を示す図である。図３Ｃは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるレジストパターン形成工程を示す図であり、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（パターン化層形成工程）を示す図である。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（非パターン化層形成工程）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レジストパターン形成工程を示す図である。図３Ｇ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（パターン化層形成工程）を示す図である。図４Ａは、図３Ｃに示すレジストパターン形成工程における太陽電池の仕掛品のIV部分の裏面図およびIVA−IVA線断面図であり（パターン印刷直後）、図４Ｂは、図３Ｃに示すレジストパターン形成工程における太陽電池の仕掛品のIV部分の裏面図およびIVB−IVB線断面図である（所定時間経過後）。また、図５は、従来のレジストパターン形成工程における太陽電池の仕掛品のIV部分相当の裏面図およびV−V線断面図である。
本実施形態では、基板トレイ３として、半導体基板１１の側面側、および半導体基板１１の裏面側の周縁領域を被覆するトレイを用いるが、基板トレイはこれに限定されず、種々のトレイが用いられてもよい。
まず、図３Ａ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１１の受光面側の全面に、パッシベーション層１３を積層（製膜）する（パッシベーション層形成工程）。次に、例えばＣＶＤ法を用いて、半導体基板１１の受光面側のパッシベーション層１３上の全面に、光学調整層１５を積層（製膜）する（光学調整層形成工程）。
次に、図３Ｂ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、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５（パターン化層）の基となるパターン化前のパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚ（非パターン化層）を順に形成（製膜）する（第１半導体層材料膜形成工程：非パターン化層形成工程）。
次に、図３Ｃに示すように、半導体基板１１の裏面側の第１領域７におけるパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚ上に、パターン化されたレジスト膜であるレジストパターンを形成する（レジストパターン形成工程）。
ここで、従来、フォトリソグラフィ―技術を用いて、図５に示すように、第１領域７におけるフィンガー部７ｆおよびバスバー部７ｂに対応し、略均一な厚さを有するレジストパターン４０Ｘを形成した。この従来のレジストパターン４０Ｘでは、後述するエッチング法を用いたパターン化層形成工程において、以下の問題が生じる。
パターン化層形成工程では、半導体基板１１の表面に気泡が発生することを抑制するために、エッチング溶液に対する半導体基板１１の挿入（浸漬）および取出方向は、フィンガー部に対応するレジストパターン４０Ｘの延在方向（Ｙ方向）に沿う。
この場合、エッチング溶液から半導体基板１１を取り出す際に、レジストパターン４０Ｘにおけるバスバー部とフィンガー部とに対応する部分で形成される袋小路（blind alley，impasse）Ａにエッチング溶液が溜まり、袋小路Ａの部分のエッチングが袋小路Ａ以外の部分よりも進行し過ぎることがある。そのため、エッチングが不均一となり、太陽電池の性能が低下することがある。
パターン化層形成工程では、半導体基板１１の表面に気泡が発生することを抑制するために、エッチング溶液に対する半導体基板１１の挿入（浸漬）および取出方向は、フィンガー部に対応するレジストパターン４０Ｘの延在方向（Ｙ方向）に沿う。
この場合、エッチング溶液から半導体基板１１を取り出す際に、レジストパターン４０Ｘにおけるバスバー部とフィンガー部とに対応する部分で形成される袋小路（blind alley，impasse）Ａにエッチング溶液が溜まり、袋小路Ａの部分のエッチングが袋小路Ａ以外の部分よりも進行し過ぎることがある。そのため、エッチングが不均一となり、太陽電池の性能が低下することがある。
この点に関し、本実施形態では、スクリーン印刷法を用いて、レジストパターン４０を形成する。具体的には、図４Ａに示すように、印刷版を用いて、所定間隔だけ分離するようにレジスト剤４０Ｚを印刷する。所定間隔とは、レジスト剤４０Ｚの流動性により、分離したレジスト剤４０Ｚ同士が連結してレジストパターン４０を形成し、レジストパターン４０において分離したレジスト剤４０Ｚ同士が連結した連結部分４１の厚さが連結部分４１以外の厚さよりも薄くなる、間隔である。
このように、印刷版を通過させた直後のレジスト剤４０Ｚを分離配置させると、一定時間経過後、図４Ｂに示すように、分離していたレジスト剤４０Ｚ同士が連結し、連結部分４１の厚さが連結部分４１以外の厚さよりも薄くなる。これにより、連結部分４１に溝が形成される。
このように、印刷版を通過させた直後のレジスト剤４０Ｚを分離配置させると、一定時間経過後、図４Ｂに示すように、分離していたレジスト剤４０Ｚ同士が連結し、連結部分４１の厚さが連結部分４１以外の厚さよりも薄くなる。これにより、連結部分４１に溝が形成される。
連結部分（溝部分）４１は、レジストパターン４０における、袋小路Ａを形成する部分に形成される。連結部分（溝部分）４１は、連結部分４１の延在方向が、後述するパターン化層形成工程におけるエッチング溶液に対する半導体基板１１の挿入および取出方向、換言すればフィンガー部に対応するレジストパターン４０の延在方向（Ｙ方向）に沿うように、形成される。
これにより、後述するエッチング法を用いたパターン化層形成工程において、エッチング溶液から半導体基板１１を取り出す際に、袋小路Ａにエッチング溶液が溜まることが抑制される。そのため、エッチングの不均一が抑制され、太陽電池の性能低下が抑制される。
なお、連結部分（溝部分）４１は袋小路Ａにエッチング溶液が溜まることを抑制できればよく、連結部分４１の延在方向は、エッチング溶液に対する半導体基板１１の挿入および取出方向（Ｙ方向）に対して斜めに沿うように形成されてもよい。また、連結部分（溝部分）４１は、袋小路Ａを形成する、レジストパターン４０におけるバスバー部に対応する部分のみならず、袋小路Ａを形成する、レジストパターン４０におけるフィンガー部に対応する部分に形成されてもよい。
レジストパターン４０を形成するためのレジスト剤４０Ｚは、チキソトロピー性を有する材料を含む。これにより、スクリーン印刷の印刷版を通過する際に受ける力によってレジスト剤４０Ｚの粘度が低下し（流動性が上昇し）、所定間隔だけ分離した部分において連結する。その際、次第にレジスト剤４０Ｚの粘度が上昇し（流動性が低下し）、所定間隔だけ分離した部分において表面が平坦になる前に、レジスト剤４０Ｚの粘度が戻り、連結部分４１の厚さが連結部分４１以外の厚さよりも薄くなり、連結部分４１に溝が形成される。このように、スクリーン印刷において、チキソトロピー性を有するレジスト剤を用いると、連結部分４１の厚さを連結部分４１以外の厚さよりも薄くすること、換言すれば連結部分４１に溝を形成することが容易となる。
図４Ｂに示すように、本実施形態の太陽電池の製造方法における非パターン化層形成工程およびレジストパターン形成工程後であって、パターン化層形成工程前の太陽電池の仕掛品１Ｚの一例は、半導体基板１１の裏面側の全面に形成された、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５（パターン化層）の基となるパターン化前のパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚ（非パターン化層）と、半導体基板１１の裏面側の第１領域７におけるパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚ上に形成された、パターン化されたレジスト膜であるレジストパターン４０とを備える。レジストパターン４０は、他の部分よりも厚さが薄い連結部分（溝部分）４１を有する。連結部分（溝部分）４１は、レジストパターン４０における、袋小路Ａを形成する部分に配置される。
次に、図３Ｄに示すように、エッチング法を用いて、半導体基板１１の裏面側の第２領域８におけるパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚ（非パターン化層）を除去する。これにより、半導体基板１１の裏面側の第１領域７に、パターン化されたパッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５（パターン化層）を形成する（第１半導体層形成工程：パターン化層形成工程）。
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。
その後、リンス処理が行われ、レジストパターン４０を剥離する。
その後、リンス処理が行われ、レジストパターン４０を剥離する。
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、すなわち第２領域８における露出した半導体基板１１上および第１領域７における第１導電型半導体層２５上に、パッシベーション層３３および第２導電型半導体層３５（パターン化層）の基となるパターン化前のパッシベーション層材料膜３３Ｚおよびｎ型半導体層材料膜３５Ｚ（非パターン化層）を順に形成（製膜）する（第２半導体層材料膜形成工程：非パターン化層形成工程）。
なお、第１半導体層形成工程において、半導体基板１１の裏面側の第２領域８におけるパッシベーション層材料膜２３Ｚの全部が残る場合、パッシベーション層材料膜の積層（製膜）を行わなくてもよい。また、第１半導体層形成工程において、半導体基板１１の裏面側の第２領域８におけるパッシベーション層材料膜２３Ｚの一部が残る場合、除去された分だけパッシベーション層材料膜の積層（製膜）を行えばよい。
次に、図３Ｆに示すように、上述したレジストパターン形成工程（図３Ｃ，図４Ａおよび図４Ｂ）と同様に、スクリーン印刷法を用いて、半導体基板１１の裏面側の第２領域８におけるパッシベーション層材料膜３３Ｚおよびｎ型半導体層材料膜３５Ｚ上に、パターン化されたレジスト膜であるレジストパターン４０を形成する（レジストパターン形成工程）。
次に、図３Ｇに示すように、エッチング法を用いて、半導体基板１１の裏面側の第１領域７におけるパッシベーション層材料膜３３Ｚおよび第２導電型半導体層材料膜３５Ｚ（非パターン化層）を除去する。これにより、半導体基板１１の裏面側の第２領域８に、パターン化されたパッシベーション層３３および第２導電型半導体層３５（パターン化層）を形成する（第２半導体層形成工程：パターン化層形成工程）。
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。
その後、リンス処理が行われ、レジストパターン４０を剥離する。
その後、リンス処理が行われ、レジストパターン４０を剥離する。
次に、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（物理気相成長法）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。
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。
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が完成する。
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、レジストパターン形成工程において、スクリーン印刷法を用いて、所定間隔だけ分離するようにレジスト剤４０Ｚを印刷し（図４Ａ）、所定間隔とは、レジスト剤４０Ｚの流動性により、分離したレジスト剤４０Ｚ同士が連結してレジストパターン４０を形成し、レジストパターン４０において分離したレジスト剤４０Ｚ同士が連結した連結部分４１の厚さが連結部分４１以外の厚さよりも薄くなる、間隔である（図４Ｂ）。これにより、連結部分４１に、例えば袋小路Ａを形成する部分に溝が形成される。これにより、エッチング法を用いたパターン化層形成工程において、エッチング溶液から半導体基板１１を取り出す際に、袋小路Ａにエッチング溶液が溜まることが抑制される。そのため、エッチングの不均一が抑制され、太陽電池の性能低下が抑制される。その結果、太陽電池の歩留りの低下が抑制される。
また、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、エッチング溶液から半導体基板１１を取り出す際に、エッチング溶液が袋小路に溜まることが軽減されるので、その後のリンス処理へのエッチング溶液の持ち込み量が軽減される。そのため、リンス処理の処理時間の短縮、およびリンス溶液量およびリンス液交換回数の省力化ができ、コストダウンが可能となる。
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、エッチング法を用いた半導体層のパターン化層形成において、本発明の特徴のスクリーン印刷法を用いたレジストパターン形成工程を適用した太陽電池の製造方法を例示したが、本発明の特徴はこれに限定されず、透明電極層または金属電極層のパターン化層形成においてエッチング法を用いる場合にも適用可能である。
また、上述した実施形態では、裏面電極型の太陽電池の製造方法を例示したが、本発明の特徴は、両面電極型の太陽電池の製造方法にも適用可能である。
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。
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。
１ 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 半導体基板
１３ パッシベーション層
１５ 光学調整層
２３ パッシベーション層
２３Ｚ，３３Ｚ パッシベーション層材料膜
２５ 第１導電型半導体層（パターン化層）
２５Ｚ 第１導電型半導体層材料膜（非パターン化層）
２７ 第１電極層
２８，３８ 透明電極層（パターン化層）
２９，３９ 金属電極層（パターン化層）
３３ パッシベーション層
３５ 第２導電型半導体層（パターン化層）
３５Ｚ 第２導電型半導体層材料膜（非パターン化層）
３７ 第２電極層
４０，４０Ｘ レジストパターン
４０Ｚ レジスト剤
４１ 連結部分（溝部分）
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 半導体基板
１３ パッシベーション層
１５ 光学調整層
２３ パッシベーション層
２３Ｚ，３３Ｚ パッシベーション層材料膜
２５ 第１導電型半導体層（パターン化層）
２５Ｚ 第１導電型半導体層材料膜（非パターン化層）
２７ 第１電極層
２８，３８ 透明電極層（パターン化層）
２９，３９ 金属電極層（パターン化層）
３３ パッシベーション層
３５ 第２導電型半導体層（パターン化層）
３５Ｚ 第２導電型半導体層材料膜（非パターン化層）
３７ 第２電極層
４０，４０Ｘ レジストパターン
４０Ｚ レジスト剤
４１ 連結部分（溝部分）
Claims (8)
- 半導体基板の少なくとも１つの主面側にパターン化層を備える太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記主面側に、前記パターン化層の基となるパターン化前の非パターン化層を形成する非パターン化層形成工程と、
前記非パターン化層上に、パターン化されたレジスト膜であるレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
エッチング法を用いて、前記レジストパターンに基づいて前記非パターン化層をパターン化した前記パターン化層を形成するパターン化層形成工程と、
を含み、
前記レジストパターン形成工程では、スクリーン印刷法を用いて、所定間隔だけ分離するようにレジスト剤を印刷し、
前記所定間隔とは、前記レジスト剤の流動性により、分離した前記レジスト剤同士が連結して前記レジストパターンを形成し、前記レジストパターンにおいて分離した前記レジスト剤同士が連結した連結部分の厚さが前記連結部分以外の厚さよりも薄くなる、間隔である、
太陽電池の製造方法。 - 前記レジストパターン形成工程では、前記レジストパターンにおける、袋小路を形成する部分に前記連結部分を形成する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記レジストパターン形成工程では、前記連結部分の延在方向が、前記パターン化層形成工程におけるエッチング溶液に対する前記半導体基板の挿入および取出方向に沿うように、前記連結部分を形成する、請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記パターン化層は、半導体層、透明電極層または金属電極層である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記太陽電池は、前記半導体基板の２つの主面の両方に電極層を備える両面電極型、または、前記半導体基板の２つの主面の一方に電極層を備える裏面電極型である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記レジストパターンを形成するための前記レジスト剤は、チキソトロピー性を有する材料を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
- 半導体基板の少なくとも１つの主面側にパターン化層を形成するための太陽電池の仕掛品であって、
前記半導体基板の前記主面側に形成された、前記パターン化層の基となるパターン化前の非パターン化層と、
前記非パターン化層上に形成された、パターン化したレジスト膜であるレジストパターンと、
を備え、
前記レジストパターンは、他の部分よりも厚さが薄い溝部分を有する、
太陽電池の仕掛品。 - 前記溝部分は、前記レジストパターンにおける、袋小路を形成する部分に配置される、請求項７に記載の太陽電池の仕掛品。
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