KR20140041423A - n 형 확산층 형성 조성물, n 형 확산층의 제조 방법, 및 태양 전지 셀의 제조 방법 - Google Patents

n 형 확산층 형성 조성물, n 형 확산층의 제조 방법, 및 태양 전지 셀의 제조 방법 Download PDF

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마사토 요시다
다케시 노지리
가오루 오카니와
미츠노리 이와무로
슈이치로 아다치
데츠야 사토
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히타치가세이가부시끼가이샤
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Abstract

분산매와, ZrO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MgO, CaO, SrO, 및 BaO 에서 선택되는 적어도 1 종 그리고 P2O5 를 포함하는 유리 분말을 함유하는, n 형 확산층 형성 조성물이다.

Description

n 형 확산층 형성 조성물, n 형 확산층의 제조 방법, 및 태양 전지 셀의 제조 방법{COMPOSITION FOR FORMING n-TYPE DIFFUSION LAYER, PROCESS FOR PRODUCING n-TYPE DIFFUSION LAYER, AND PROCESS FOR PRODUCING SOLAR CELL}
본 발명은, n 형 확산층 형성 조성물, n 형 확산층의 제조 방법, 및 태양 전지 셀의 제조 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 반도체 기판인 실리콘 기판의 특정 부분에 n 형 확산층을 형성하는 것을 가능하게 하는 기술에 관한 것이다.
종래의 실리콘 태양 전지 셀의 제조 공정에 대하여 설명한다.
먼저, 광 가둠 효과를 촉구하여 고효율화를 도모하도록, 텍스처 구조를 형성한 p 형 실리콘 기판을 준비하고, 계속해서 옥시염화인 (POCl3), 질소, 및 산소의 혼합 가스 분위기에 있어서 800 ℃ ∼ 900 ℃ 에서 수 십 분의 처리를 실시하여 균일하게 n 형 확산층을 형성한다. 이 종래의 방법에서는, 혼합 가스를 사용하여 인의 확산을 실시하기 때문에, 표면뿐만 아니라, 측면, 이면에도 n 형 확산층이 형성된다. 그 때문에, 측면의 n 형 확산층을 제거하기 위한 사이드 에칭 공정이 필요하였다. 또, 이면의 n 형 확산층은 p＋ 형 확산층으로 변환할 필요가 있다. 그 때문에 이면의 n 형 확산층 상에 제 13 족 원소인 알루미늄을 포함하는 알루미늄 페이스트를 부여한 후, 열처리하여, 알루미늄의 확산에 의해 n 형 확산층으로부터 p＋ 형 확산층으로 변환하는 것과 동시에, 오믹 컨택을 얻고 있었다.
한편으로, 반도체의 제조 분야에서는, 오산화인 (P2O5) 혹은 인산이수소암모늄 (NH4H2PO4) 등의 인산염을 함유하는 용액의 도포에 의해 n 형 확산층을 형성하는 방법이 제안되어 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2002-75894호 참조). 그러나, 이 방법에서는 용액을 사용하기 때문에, 상기 혼합 가스를 사용하는 기상 반응법과 마찬가지로, 인의 확산이 측면 및 이면에도 미쳐, 표면뿐만 아니라, 측면, 이면에도 n 형 확산층이 형성된다.
상기 서술한 바와 같이, n 형 확산층 형성시, 옥시염화인을 사용한 기상 반응에서는, 본래 n 형 확산층이 필요한 편면 (통상적으로 수광면, 표면) 뿐만 아니라, 다른 일방의 면 (비수광면, 이면) 이나 측면에도 n 형 확산층이 형성되어 버린다. 또, 인산염을 함유하는 용액을 도포하여 열확산시키는 방법에서도, 기상 반응법과 마찬가지로, 표면 이외에도 n 형 확산층이 형성되어 버린다. 그 때문에, 소자로서 pn 접합 구조를 갖기 위해서는, 측면에 있어서는 에칭을 실시하고, 이면에 있어서는 n 형 확산층을 p 형 확산층으로 변환해야 한다. 일반적으로는, 이면에 제 13 족 원소인 알루미늄의 페이스트를 도포, 소성하여, n 형 확산층을 p 형 확산층으로 변환하고 있다.
본 발명은, 이상의 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 결정 실리콘 기판을 사용한 태양 전지 셀의 제조 공정에 있어서, 불필요한 n 형 확산층을 형성시키지 않고 특정 부분에 n 형 확산층을 형성하는 것이 가능한 n 형 확산층 형성 조성물, n 형 확산층 형성 조성물의 제조 방법, n 형 확산층의 제조 방법, 및 태양 전지 셀의 제조 방법의 제공을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하는 수단은 이하와 같다.
＜1＞ 분산매와, ZrO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MgO, CaO, SrO, 및 BaO 에서 선택되는 적어도 1 종 그리고 P2O5 를 포함하는 유리 분말을 함유하는, n 형 확산층 형성 조성물.
＜2＞ 상기 유리 분말이 P2O5 를 30 질량％ ∼ 90 질량％ 함유하는, 상기 ＜1＞ 에 기재된 n 형 확산층 형성 조성물.
＜3＞ 상기 유리 분말의 체적 평균 입경이 100 ㎛ 이하인, 상기 ＜1＞ 또는 ＜2＞ 에 기재된 n 형 확산층 형성 조성물.
＜4＞ 상기 ＜1＞ ∼ ＜3＞ 중 어느 한 항에 기재된 n 형 확산층 형성 조성물을 도포하는 공정과, 열확산 처리를 실시하는 공정을 갖는 n 형 확산층의 제조 방법.
＜5＞ 반도체 기판 상에, 상기 ＜1＞ ∼ ＜3＞ 중 어느 한 항에 기재된 n 형 확산층 형성 조성물을 도포하는 공정과, 열확산 처리를 실시하여 n 형 확산층을 형성하는 공정을 갖는 태양 전지 셀의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 결정 실리콘 기판을 사용한 태양 전지 셀의 제조 공정에 있어서, 불필요한 n 형 확산층을 형성시키지 않고 특정 부분에 n 형 확산층을 형성하는 것이 가능한 n 형 확산층 형성 조성물을 제공할 수 있다. 또 그 n 형 확산층 형성 조성물을 사용하는 n 형 확산층의 제조 방법, 및 태양 전지 셀의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 태양 전지 셀의 제조 공정의 일례를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 2a 는, 태양 전지 셀을 표면에서 본 평면도이다.
도 2b 는, 도 2a 의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
먼저, 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물에 대하여 설명하고, 다음으로 n 형 확산층 형성 조성물을 사용하는 n 형 확산층 및 태양 전지 셀의 제조 방법에 대하여 설명한다.
또한, 본 명세서에 있어서 「공정」 이라는 용어는, 독립된 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우라도 그 공정의 소기의 작용이 달성되면, 본 용어에 포함된다.
또 본 명세서에 있어서 「∼」 를 사용하여 나타낸 수치 범위는, 그 전후에 기재되는 수치를 각각 최소값 및 최대값으로서 포함하는 범위를 나타내는 것으로 한다.
또한 조성물 중의 각 성분의 양은, 조성물 중에 각 성분에 해당하는 물질이 복수 존재하는 경우, 특별히 언급하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수의 물질의 합계량을 의미한다.
[n 형 확산층 형성 조성물]
본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물은 유리 분말과 분산매를 함유하고, 추가로 도포성 등을 고려하여 기타 첨가제를 필요에 따라 함유해도 된다. 또 상기 유리 분말은, 도너 원소 함유 물질로서 인 성분인 P2O5 를 포함하고, 또한, 유리 성분 물질로서 ZrO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MgO, CaO, 및 BaO 에서 선택되는 적어도 1 종을 포함하는 것이다.
여기서, n 형 확산층 형성 조성물이란, 도너 원소를 함유하고, 실리콘 기판에 도포한 후에 이 도너 원소를 열확산함으로써 n 형 확산층을 형성하는 것이 가능한 재료를 말하며, 본 발명에서는 도너 원소로서 P (인) 를 사용하고 있다. 그리고 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물을 사용함으로써, 원하는 부위에만 n 형 확산층이 형성되고, 이면이나 측면에는 불필요한 n 형 확산층이 형성되지 않는다.
따라서, 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물을 적용하면, 종래 널리 채용되고 있는 기상 반응법에서는 필수인 사이드 에칭 공정이 불필요해져, 공정이 간이화 된다. 또, 이면에 있어서 n 형 확산층을 p＋ 형 확산층으로 변환하는 공정도 불필요해진다. 그 때문에, 이면의 p＋ 형 확산층의 형성 방법이나, 이면 전극의 재질, 형상 및 두께가 제한되지 않고, 적용하는 제조 방법이나 재질, 형상의 선택 지가 넓어진다. 또 상세한 것은 후술하지만, 이면 전극의 두께에 기인한 실리콘 기판 내의 내부 응력의 발생이 억제되어, 실리콘 기판의 휨도 억제된다.
또한, 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물에 함유되는 유리 분말은 소성에 의해 용융되고, n 형 확산층 상에 유리층을 형성한다. 그러나 종래의 기상 반응법이나 인산염 함유 용액을 도포하는 방법에 있어서도 n 형 확산층 상에 유리층이 형성되어 있고, 따라서 본 발명에 있어서 생성된 유리층은, 종래의 방법과 마찬가지로, 에칭에 의해 제거할 수 있다.
따라서 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물은, 종래의 방법과 비교해도 불필요한 생성물을 발생시키지 않고, 공정을 늘리는 경우도 없다.
또, 유리 분말은 인산염 함유 용액과는 달리, 소성 중에서도 도너 원소의 휘산이 억제되기 때문에, 도너 원소를 포함하는 휘산 가스의 발생에 의해 표면뿐만 아니라 이면이나 측면에까지 n 형 확산층이 형성되는 것이 방지된다. 이 이유로서, 도너 성분이 유리 분말 중의 원소와 결합하고 있거나, 또는 유리 중에 삽입되어 있기 때문에, 잘 휘산되지 않게 되어 있는 것으로 생각된다.
또한, 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물에 있어서는, 상기와 같이, 도너 원소 함유 물질로서 P2O5 를 사용하고, 또한, 유리 성분 물질로서 ZrO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MgO, CaO, SrO, 및 BaO 에서 선택되는 적어도 1 종이 사용되고 있다. 그에 따라, 상기 유리 성분 물질을 사용하지 않는 경우에 비해, n 형 확산층 형성에 있어서의 위치 선택성이 향상된다.
구체적으로는, 산화 인은 물에 대한 용해도가 크기 때문에, n 형 확산층 형성 조성물에 포함되는 유리 분말이 흡습하면, 산화인이 물과 반응하여 인산이 생성되는 것이 생각된다. 그리고, 인산을 포함하는 n 형 확산층 형성 조성물을 사용하여 n 형 확산층의 형성을 실시하면, 가열에 의해 인산이 증발되어, 증발된 인산이 기판의 이면 등의 n 형 확산층 형성 조성물을 도포하고 있지 않은 지점에 부착되어, 불필요한 n 형 확산층이 형성되어 버리는 경우가 있다.
유리 성분 물질로서 ZrO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MgO, CaO, SrO, 및 BaO 에서 선택되는 적어도 1 종을 사용함으로써, n 형 확산층 형성 조성물의 내수성이 향상되기 때문에, 유리 분말의 흡습에 기인하는 불필요한 n 형 확산층의 형성이 억제되는 것으로 생각된다.
즉, 상기 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물이 상기 구성이기 때문에, 예를 들어 고온 고습 환경하에 있어서 보존한 후에 n 형 확산층의 형성을 실시해도, 내수성이 높기 때문에, 특정 부분에 의해 선택적으로 n 형 확산층의 형성이 실시된다.
이하, ZrO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MgO, CaO, SrO, 및 BaO 를 총칭하여 「내수성 향상 유리 성분 물질」 이라고 칭하는 경우가 있다.
＜유리 분말＞
본 발명에 관련된 유리 분말에 대하여 상세하게 설명한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 관련된 유리 분말은, 도너 원소 함유 물질로서 인 성분인 P2O5 를 포함하고, 또한, 유리 성분 물질로서 상기 내수성 향상 유리 성분 물질 중 적어도 1 종을 포함한다.
도너 원소 함유 물질인 P2O5 에 포함되는 P (인) 는, 실리콘 기판 중에 도핑 시킴으로써 n 형 확산층을 형성하는 것이 가능한 원소 (도너 원소) 의 일종이며, 도너 원소 중에서도, 안전성, 유리화의 용이함 등의 관점에서 바람직한 원소이다.
유리 성분 물질로는, 상기 내수성 향상 유리 성분 물질 중 적어도 1 종을 사용한다. 내수성 향상 유리 성분 물질을 2 종 이상 사용해도 된다.
또, 내수성 향상 유리 성분 물질 외에, 내수성 향상 유리 성분 물질 이외의 유리 성분 물질 (이하, 「기타 유리 성분 물질」 이라고 칭하는 경우가 있다) 을 병용해도 된다. 내수성 향상 유리 성분 물질과 기타 유리 성분 물질을 병용함으로써, 내수성, 용융 온도, 연화점, 유리 전이점, 화학적 내구성 등을 제어하는 것이 가능하다.
기타 유리 성분 물질로는, 예를 들어, SiO2, K2O, Na2O, Li2O, BeO, PbO, CdO, SnO, MoO3, La2O3, Nb2O5, Ta2O5, Y2O3, GeO2, TeO2 및 Lu2O3 등을 들 수 있다.
상기 기타 유리 성분 물질 중, 내수성의 관점에서, SiO2, Y2O3, Nb2O5, 및 La2O3 이 보다 바람직하다.
한편, 상기 기타 유리 성분 물질 중, 내수성 저하를 일으킬 가능성이 있는 Na2O, K2O, 및 Li2O 에 대해서는, 내수성의 관점에서, 유리 분말 전체의 5 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 포함하지 않는 쪽이 보다 바람직하다.
상기 유리 분말 중, P2O5 의 함유 비율은 30 질량％ ∼ 90 질량％ 인 것이 바람직하고, 35 질량％ ∼ 85 질량％ 인 것이 보다 바람직하다.
유리 분말의 구체예로는, 예를 들어, P2O5-ZrO2 계, P2O5-Al2O3 계, P2O5-TiO2 계, P2O5-ZnO 계, P2O5-MgO 계, P2O5-CaO 계, P2O5-BaO, P2O3-SrO 계 유리를 들 수 있다.
상기에서는 2 성분을 포함하는 복합 유리를 예시했지만, P2O5-Al2O3-ZnO, P2O5-CaO-SiO2 등 필요에 따라 3 종류 이상의 복합 유리여도 된다.
유리 분말 중의 유리 성분 물질 (즉, 내수성 향상 유리 성분 물질 및 기타 유리 성분 물질) 의 함유 비율은, 내수성, 용융 온도, 연화점, 유리 전이점, 화학적 내구성을 고려하여 적절히 설정하는 것이 바람직하고, 일반적으로는, 0.1 질량％ 이상 95 질량％ 이하인 것이 바람직하며, 0.5 질량％ 이상 90 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또, 유리 분말 중에 있어서의 내수성 향상 유리 성분 물질의 함유 비율은, 내수성의 관점에서, 1 질량％ 이상 50 질량％ 이하가 바람직하고, 5 질량％ 이상 40 질량％ 이하가 보다 바람직하며, 5 질량％ 이상 30 질량% 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 내수성 향상 유리 성분 물질의 함유량은, 내수성의 관점에서, 도너 원소 함유 물질의 함유량의 0.05 배 이상 2 배 이하가 바람직하고, 0.1 배 이상 1 배 이하가 보다 바람직하다.
구체적으로는, 예를 들어 P2O5-CaO 계 유리의 경우에는, CaO 의 함유 비율은 1 질량％ 이상 50 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 5 질량％ 이상 30 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
유리 분말의 연화점은, 확산 처리시의 확산성, 액 늘어짐의 관점에서, 200 ℃ ∼ 1000 ℃ 인 것이 바람직하고, 300 ℃ ∼ 900 ℃ 인 것이 보다 바람직하다.
유리 분말의 체적 평균 입경은 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 100 ㎛ 이하의 입경을 갖는 유리 분말을 사용한 경우에는, 평활한 도막이 얻어지기 쉽다. 또한, 유리 분말의 입경은 50 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 10 ㎛ 이하가 보다 바람직하다. 유리 분말의 체적 평균 입경의 하한값에 특별히 한정은 없지만, 도포의 분산성이나, 유리 분말의 제조 비용을 감안하면, 0.01 ㎛ 이상이 바람직하고, 0.1 ㎛ 이상이 보다 바람직하며, 0.5 ㎛ 이상이 더욱 바람직하다.
여기서, 상기 유리 분말의 빈도 분포는, 예를 들어, 측정 장치로서 입도 분포 측정 장치 (베크만 쿨터 주식회사 제조, 형번：LS13320) 를 이용하여 유리 분말을 용매 (예를 들어 물) 에 분산시킨 분산액을 측정하여 얻어진다.
유리 분말의 형상으로는, 대략 구상, 편평상, 블록상, 판상 및 인편상 등을 들 수 있고, n 형 확산층 형성 조성물로 한 경우의 기판에 대한 도포성이나 균일 확산성의 점에서, 대략 구상, 편평상 또는 판상인 것이 바람직하다.
유리 분말은 이하의 순서로 제조된다.
먼저 원료, 예를 들어, 상기 도너 원소 함유 물질과 유리 성분 물질을 칭량하고, 도가니에 충전한다. 도가니 재질로는 백금, 백금-로듐, 이리듐, 알루미나, 석영, 탄소 등을 들 수 있지만, 용융 온도, 분위기, 용융 물질과의 반응성 등을 고려하여 적절히 선택된다.
다음으로, 전기로로 유리 조성에 따른 온도에서 가열하여 융액으로 한다. 이 때 융액이 균일해지도록 교반하는 것이 바람직하다.
계속해서 균일해진 융액을 지르코니아 기판이나 카본 기판 등의 위로 흘려보내 융액을 유리화한다.
마지막으로 유리를 분쇄하여 분말상으로 한다. 분쇄에는 제트 밀, 비즈 밀, 볼 밀 등 공지된 방법을 적용할 수 있다.
n 형 확산층 형성 조성물 중에 있어서의 유리 분말의 함유 비율은, 도포성, 도너 원소의 확산성 등을 고려하여 결정된다. 일반적으로는, n 형 확산층 형성 조성물 중의 유리 분말의 함유 비율은 0.1 질량％ 이상 95 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 1 질량％ 이상 90 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 5 질량％ 이상 80 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
＜분산매＞
다음으로, 분산매에 대하여 설명한다.
분산매란, 조성물 중에 있어서 상기 유리 분말을 분산시키는 매체이다. 구체적으로 분산매로는 바인더나 용제 등이 채용된다.
바인더로는, 예를 들어, 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트 폴리머, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드류, 폴리비닐아미드류, 폴리비닐피롤리돈, 폴리(메트)아크릴산류, 폴리에틸렌옥사이드류, 폴리술폰산, 아크릴아미드알킬술폰산, 셀룰로오스에테르류, 셀룰로오스 유도체, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 젤라틴, 전분 및 전분 유도체, 알긴산나트륨류, 크산탄, 구아 및 구아 유도체, 스클레로글루칸 및 스클레로글루칸 유도체, 트래거캔스 및 트래거캔스 유도체, 덱스트린 및 덱스트린 유도체, 아크릴산 수지, 아크릴산에스테르 수지, 부타디엔 수지, 스티렌 수지 및 이들의 공중합체, 그리고 이산화규소 등을 적절히 선택할 수 있다. 이들은 1 종류를 단독으로 또는 2 종류 이상을 조합하여 사용된다.
바인더의 분자량은 특별히 제한되지 않고, 조성물로서의 원하는 점도를 감안하여 적절히 조정하는 것이 바람직하다.
용제로는, 예를 들어, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-iso-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 메틸-iso-부틸케톤, 메틸-n-펜틸케톤, 메틸-n-헥실케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 디-iso-부틸케톤, 트리메틸노나논, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 메틸시클로헥사논, 2,4-펜탄디온, 아세트닐아세톤 등의 케톤계 용제；디에틸에테르, 메틸에틸에테르, 메틸-n-프로필에테르, 디-iso-프로필에테르, 테트라하이드로푸란, 메틸테트라하이드로푸란, 디옥산, 디메틸디옥산, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜디-n-프로필에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸-n-프로필에테르, 디에틸렌글리콜메틸-n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜디-n-프로필에테르, 디에틸렌글리콜디-n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸-n-헥실에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜디에틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸-n-부틸에테르, 트리에틸렌글리콜디-n-부틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸-n-헥실에테르, 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜디에틸에테르, 테트라디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 테트라에틸렌글리콜메틸-n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜디-n-부틸에테르, 테트라에틸렌글리콜메틸-n-헥실에테르, 테트라에틸렌글리콜디-n-부틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜디-n-프로필에테르, 프로필렌글리콜디부틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜디에틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸에틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸-n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜디-n-프로필에테르, 디프로필렌글리콜디-n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸-n-헥실에테르, 트리프로필렌글리콜디메틸에테르, 트리프로필렌글리콜디에틸에테르, 트리프로필렌글리콜메틸에틸에테르, 트리프로필렌글리콜메틸-n-부틸에테르, 트리프로필렌글리콜디-n-부틸에테르, 트리프로필렌글리콜메틸-n-헥실에테르, 테트라프로필렌글리콜디메틸에테르, 테트라프로필렌글리콜디에틸에테르, 테트라디프로필렌글리콜메틸에틸에테르, 테트라프로필렌글리콜메틸-n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜디-n-부틸에테르, 테트라프로필렌글리콜메틸-n-헥실에테르, 테트라프로필렌글리콜디-n-부틸에테르 등의 에테르계 용제；아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산n-프로필, 아세트산i-프로필, 아세트산n-부틸, 아세트산i-부틸, 아세트산sec-부틸, 아세트산n-펜틸, 아세트산sec-펜틸, 아세트산3-메톡시부틸, 아세트산메틸펜틸, 아세트산2-에틸부틸, 아세트산2-에틸헥실, 아세트산2-(2-부톡시에톡시)에틸, 아세트산벤질, 아세트산시클로헥실, 아세트산메틸시클로헥실, 아세트산노닐, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 아세트산디에틸렌글리콜메틸에테르, 아세트산디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산디프로필렌글리콜메틸에테르, 아세트산디프로필렌글리콜에틸에테르, 디아세트산글리콜, 아세트산메톡시트리글리콜, 프로피온산에틸, 프로피온산n-부틸, 프로피온산i-아밀, 옥살산디에틸, 옥살산디-n-부틸, 락트산메틸, 락트산에틸, 락트산n-부틸, 락트산n-아밀, 에틸렌글리콜메틸에테르프로피오네이트, 에틸렌글리콜에틸에테르프로피오네이트, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트, γ-부티로락톤, γ-발레롤락톤 등의 에스테르계 용제；아세토니트릴, N-메틸피롤리디논, N-에틸피롤리디논, N-프로필피롤리디논, N-부틸피롤리디논, N-헥실피롤리디논, N-시클로헥실피롤리디논, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드 등의 비프로톤성 극성 용제；메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, n-펜탄올, i-펜탄올, 2-메틸부탄올, sec-펜탄올, t-펜탄올, 3-메톡시부탄올, n-헥산올, 2-메틸펜탄올, sec-헥산올, 2-에틸부탄올, sec-헵탄올, n-옥탄올, 2-에틸헥산올, sec-옥탄올, n-노닐알코올, n-데칸올, sec-운데실알코올, 트리메틸노닐알코올, sec-테트라데실알코올, sec-헵타데실알코올, 페놀, 시클로헥산올, 메틸시클로헥산올, 벤질알코올, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜 등의 알코올계 용제；에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노-n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노-n-헥실에테르, 에톡시트리글리콜, 테트라에틸렌글리콜모노-n-부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 글리콜모노에테르계 용제；α-테르피넨, α-테르피네올, 미르센, 알로오시멘, 리모넨, 디펜텐, α-피넨, β-피넨, 테르피네올, 카르본, 오시멘, 펠란드렌 등의 테르펜계 용제；물을 들 수 있다. 이들은 1 종류를 단독으로 또는 2 종류 이상을 조합하여 사용된다.
n 형 확산층 형성 조성물 중의 분산매의 함유 비율은 도포성, 도너 농도 (P (인) 농도) 를 고려하여 결정된다.
n 형 확산층 형성 조성물의 점도는, 도포성을 고려하여, 10 mPa·S 이상 1000000 mPa·S 이하인 것이 바람직하고, 50 mPa·S 이상 500000 mPa·S 이하인 것이 보다 바람직하다.
[n 형 확산층 및 태양 전지 셀의 제조 방법]
다음으로, 본 발명의 n 형 확산층 및 태양 전지 셀의 제조 방법에 대하여, 도 1 을 참조하면서 설명한다. 도 1 은, 본 발명에 관련된 태양 전지 셀의 제조 공정의 일례를 개념적으로 나타내는 모식 단면도이다. 이후의 도면에 있어서는, 공통되는 구성 요소에 동일한 부호를 붙인다.
도 1 (1) 에서는, p 형 반도체 기판 (10) 인 결정 실리콘에 알칼리 용액을 부여하여 대미지층을 제거하고, 텍스처 구조를 에칭으로 얻는다.
상세하게는, 잉곳으로부터 슬라이스했을 때에 발생하는 실리콘 표면의 대미지층을 20 질량％ 가성 소다로 제거한다. 이어서 1 질량％ 가성 소다와 10 질량％ 이소프로필알코올의 혼합액에 의해 에칭을 실시하여, 텍스처 구조를 형성한다 (도 중에서는 텍스처 구조의 기재를 생략한다). 태양 전지 셀은, 수광면 (표면) 측에 텍스처 구조를 형성함으로써 광 가둠 효과가 재촉되어, 고효율화가 도모된다.
도 1 (2) 에서는, p 형 반도체 기판 (10) 의 표면 즉 수광면이 되는 면에, 상기 n 형 확산층 형성 조성물을 도포하여, n 형 확산층 형성 조성물층 (11) 을 형성한다. 본 발명에서는, 도포 방법에는 제한이 없지만, 예를 들어, 인쇄법, 스핀법, 브러시 도포, 스프레이법, 닥터 블레이드법, 롤 코터법, 잉크젯법 등이 있다.
상기 n 형 확산층 형성 조성물의 도포량으로는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 10 g/㎡ ∼ 250 g/㎡ 로 할 수 있고, 20 g/㎡ ∼ 150 g/㎡ 인 것이 바람직하다.
또한, n 형 확산층 형성 조성물의 조성에 따라서는, 도포 후에, 조성물 중에 포함되는 용제를 휘발시키기 위한 건조 공정이 필요한 경우가 있다. 이 경우에는, 80 ∼ 300 ℃ 정도의 온도에서, 핫 플레이트를 사용하는 경우에는 1 ∼ 10 분, 건조기 등을 사용하는 경우에는 10 ∼ 30 분 정도로 건조시킨다. 이 건조 조건은 n 형 확산층 형성 조성물의 용제 조성에 의존하고 있으며, 본 발명에서는 특별히 상기 조건에 한정되지 않는다.
또, 본 발명의 제조 방법을 이용하는 경우에는, 이면의 p＋ 형 확산층 (고농도 전계층) (14) 의 제조 방법은 알루미늄에 의한 n 형 확산층으로부터 p 형 확산층으로의 변환에 의한 방법에 한정되지 않고, 종래 공지된 어느 방법도 채용할 수 있어, 제조 방법의 선택지가 넓어진다. 따라서, 예를 들어, B (붕소) 등의 제 13 족의 원소를 포함하는 조성물 (13) 을 부여하여, 고농도 전계층 (14) 을 형성할 수 있다.
이어서, 상기 n 형 확산층 형성 조성물층 (11) 을 형성한 반도체 기판 (10) 을 600 ∼ 1200 ℃ 에서 열확산 처리한다. 이 열확산 처리에 의해, 도 1 (3) 에 나타내는 바와 같이 반도체 기판 중으로 도너 원소가 확산되어, n 형 확산층 (12) 이 형성된다. 열확산 처리에는 공지된 연속로, 배치로 등을 적용할 수 있다. 또, 열확산 처리시의 노 내 분위기는 공기, 산소, 질소 등으로 적절히 조정할 수도 있다.
열확산 처리 시간은 n 형 확산층 형성 조성물에 포함되는 도너 원소의 함유율 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 1 ∼ 60 분간으로 할 수 있고, 2 ∼ 30 분간인 것이 보다 바람직하다.
형성된 n 형 확산층 (12) 의 표면에는, 인산 유리 등의 유리층 (도시 생략) 이 형성되어 있기 때문에, 이 인산 유리를 에칭에 의해 제거한다. 에칭으로는, 불산 등의 산에 침지하는 방법, 가성 소다 등의 알칼리에 침지하는 방법 등 공지된 방법을 적용할 수 있다.
도 1 (2) 및 (3) 에 나타내는, 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물 (11) 을 사용하여 n 형 확산층 (12) 을 형성하는 본 발명의 n 형 확산층의 형성 방법에서는, 원하는 부위에만 n 형 확산층 (12) 이 형성되고, 이면이나 측면에는 불필요한 n 형 확산층이 형성되지 않는다.
따라서, 종래 널리 채용되고 있는 기상 반응법에 의해 n 형 확산층을 형성하는 방법에서는, 측면에 형성된 불필요한 n 형 확산층을 제거하기 위한 사이드 에칭 공정이 필수였지만, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 사이드 에칭 공정이 불필요해져, 공정이 간이화된다.
또, 종래의 제조 방법에서는, 이면에 형성된 불필요한 n 형 확산층을 p 형 확산층으로 변환할 필요가 있으며, 이 변환 방법으로는, 이면의 n 형 확산층에 제 13 족 원소인 알루미늄의 페이스트를 도포, 소성하여, n 형 확산층에 알루미늄을 확산시켜 p 형 확산층으로 변환하는 방법이 채용되고 있다. 이 방법에 있어서 p 형 확산층으로의 변환을 충분한 것으로 하고, 또한 p＋ 층의 고농도 전계층을 형성하기 위해서는, 어느 정도 이상의 알루미늄 양이 필요하므로, 알루미늄층을 두껍게 형성할 필요가 있었다. 그러나, 알루미늄의 열팽창률은, 기판으로서 사용하는 실리콘의 열팽창률과 크게 다르므로, 소성 및 냉각 과정에서 실리콘 기판 중에 큰 내부 응력을 발생시켜, 실리콘 기판의 휨의 원인이 되고 있었다.
이 내부 응력은, 결정의 결정립계에 손상을 주어 전력 손실이 커진다는 과제가 있었다. 또, 휨은, 모듈 공정에 있어서의 태양 전지 셀의 반송이나, 탭선이라 불리는 도선과의 접속에 있어서, 셀을 쉽게 파손시키고 있었다. 최근에는, 슬라이스 가공 기술의 향상으로, 결정 실리콘 기판의 두께가 박형화되고 있어, 한층 더 셀이 분열되기 쉬운 경향이 있다.
그러나 본 발명의 제조 방법에 의하면, 이면에 불필요한 n 형 확산층이 형성되지 않으므로, n 형 확산층으로부터 p 형 확산층으로의 변환을 실시할 필요가 없어져, 알루미늄층을 두껍게 할 필연성이 없어진다. 그 결과, 실리콘 기판 내의 내부 응력의 발생이나 휨을 억제할 수 있다. 결과적으로, 전력 손실의 증대나, 셀의 파손을 억제하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 제조 방법을 이용하는 경우에는, 이면의 p＋ 형 확산층 (고농도 전계층) (14) 의 제조 방법은 알루미늄에 의한 n 형 확산층으로부터 p 형 확산층으로의 변환에 의한 방법에 한정되지 않고, 종래 공지된 어느 방법도 채용할 수 있어, 제조 방법의 선택지가 넓어진다.
또 후술하는 바와 같이, 이면의 표면 전극 (20) 에 사용하는 재료는 제 13 족의 알루미늄에 한정되지 않고, 예를 들어 Ag (은) 나 Cu (구리) 등을 적용할 수 있으며, 이면의 표면 전극 (20) 의 두께도 종래의 것보다 얇게 형성하는 것이 가능해진다.
도 1 (4) 에서는, n 형 확산층 (12) 상에 반사 방지막 (16) 을 형성한다. 반사 방지막 (16) 은 공지된 기술을 적용하여 형성된다. 예를 들어, 반사 방지막 (16) 이 실리콘 질화막인 경우에는, SiH4 와 NH3 의 혼합 가스를 원료로 하는 플라즈마 CVD 법에 의해 형성한다. 이 때, 수소가 결정 중에 확산되어, 실리콘 원자의 결합에 기여하지 않는 궤도, 즉 단글링 본드와 수소가 결합하여, 결함을 불활성화 (수소 패시베이션) 한다.
보다 구체적으로는, 상기 혼합 가스 유량비 NH3/SiH4 가 0.05 ∼ 1.0, 반응실의 압력이 0.1 ∼ 2 Torr (13.3 ∼ 266.6 ㎩), 성막시의 온도가 300 ∼ 550 ℃, 플라즈마의 방전을 위한 주파수가 100 ㎑ 이상인 조건하에서 형성된다.
도 1 (5) 에서는, 표면 (수광면) 의 반사 방지막 (16) 상에, 표면 전극용 금속 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄 도포 건조시켜, 표면 전극 (18) 을 형성한다. 표면 전극용 금속 페이스트는, (1) 금속 입자와 (2) 유리 입자를 필수 성분으로 하며, 필요에 따라 (3) 수지 바인더, (4) 기타 첨가제 등을 포함한다.
이어서, 상기 이면의 고농도 전계층 (14) 상에도 이면 전극 (20) 을 형성한다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 이면 전극 (20) 의 재질이나 형성 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 알루미늄, 은, 또는 구리 등의 금속을 포함하는 이면 전극용 페이스트를 도포하고, 건조시켜, 이면 전극 (20) 을 형성해도 된다. 이 때, 이면에도, 모듈 공정에 있어서의 셀 사이의 접속을 위해서, 일부에 은 전극 형성용 은 페이스트를 형성해도 된다.
도 1 (6) 에서는, 전극을 소성하여, 태양 전지 셀을 완성시킨다. 600 ∼ 900 ℃ 의 범위에서 수 초 ∼ 수 분간 소성하면, 표면측에서는 전극용 금속 페이스트에 포함되는 유리 입자에 의해 절연막인 반사 방지막 (16) 이 용융되고, 또한 실리콘 (10) 표면도 일부 용융되어, 페이스트 중의 금속 입자 (예를 들어 은 입자) 가 실리콘 기판 (10) 과 접촉부를 형성하여 응고한다. 이에 따라, 형성된 표면 전극 (18) 과 실리콘 기판 (10) 이 도통된다. 이것은 파이어 스루라고 칭해지고 있다.
표면 전극 (18) 의 형상에 대하여 설명한다. 표면 전극 (18) 은, 버스 바 전극 (30), 및 그 버스 바 전극 (30) 과 교차하고 있는 핑거 전극 (32) 으로 구성된다. 도 2a 는, 표면 전극 (18) 을, 버스 바 전극 (30), 및 그 버스 바 전극 (30) 과 교차하고 있는 핑거 전극 (32) 으로 이루어지는 구성으로 한 태양 전지 셀을 표면에서 본 평면도이며, 도 2b 는 도 2a 의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
이와 같은 표면 전극 (18) 은, 예를 들어, 상기 서술한 금속 페이스트의 스크린 인쇄, 또는 전극 재료의 도금, 고진공 중에 있어서의 전자 빔 가열에 의한 전극 재료의 증착 등의 수단에 의해 형성할 수 있다. 버스 바 전극 (30) 과 핑거 전극 (32) 으로 이루어지는 표면 전극 (18) 은 수광면측의 전극으로서 일반적으로 이용되고 있어 주지이며, 수광면측의 버스 바 전극 및 핑거 전극의 공지된 형성 수단을 적용할 수 있다.
상기에서는, 표면에 n 형 확산층, 이면에 p＋ 형 확산층을 형성하고, 또한 각각의 층 상에 표면 전극 및 이면 전극을 형성한 태양 전지 셀에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물을 사용하면 백 컨택트형의 태양 전지 셀을 제조하는 것도 가능하다.
백 컨택트형 태양 전지 셀은 전극을 모두 이면에 형성하여 수광면의 면적을 크게 하는 것이다. 즉 백 컨택트형 태양 전지 셀에서는, 이면에 n 형 확산 부위 및 p＋ 형 확산 부위의 양방을 형성하여 pn 접합 구조로 할 필요가 있다. 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물은 특정 부위에만 n 형 확산 부위를 형성하는 것이 가능하고, 따라서 백 컨택트형 태양 전지 셀의 제조에 바람직하게 적용할 수 있다. 또, 본 발명의 n 형 확산층 형성 조성물은, 예를 들어 전극 바로 아래에만 고농도 n 형 확산층 (n＋＋ 층) 을 형성하는, 선택 이미터에도 적용할 수 있다.
또한, 일본 출원 2011-032430 의 개시는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 받아들여진다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격이 참조에 의해 받아들여지는 것이 구체적으로 또한 개개로 기록된 경우와 동일한 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 받아들여진다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다. 또한, 특별히 기술이 없는 한, 약품은 모두 시약을 사용하였다. 또 「％」 는 언급이 없는 한 「질량％」 를 의미한다.
[실시예 1]
P2O5-CaO 계 유리 (P2O5：80 ％, CaO：20 ％) 분말 (체적 평균 입경 3 ㎛) 을 개봉된 용기에 넣고, 온도 50 ℃, 습도 70 ％ 의 환경하에 있어서 24 시간 방치하였다.
다음으로, 이 유리 분말 10 g 과, 에틸셀룰로오스 5 g 과, 아세트산2-(2-부톡시에톡시)에틸 85 g 을 혼합하고 페이스트화하여, n 형 확산층 형성 조성물을 조제하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을, 스크린 인쇄에 의해 도포량이 15 ∼ 20 g/㎡ 가 되도록 p 형 실리콘 기판 표면에 도포하고, 150 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간 건조시켰다. 계속해서, 1000 ℃ 로 설정한 전기로로 10 분간 열확산 처리를 실시하고, 그 후 유리층을 제거하기 위해서 기판을 불산에 5 분간 침지시키고, 유수 세정을 실시하였다. 그 후, 건조를 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 15 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다. 이면의 시트 저항은 측정 상한 (1000000 Ω／□) 이상으로 측정 불능이며, n 형 확산층은 형성되어 있지 않았다.
또한, 상기 표면의 시트 저항의 값은, 156 ㎝ × 156 ㎝ 의 영역을 등간격으로 5 점 × 5 점 측정을 실시하여, 그 평균을 나타낸 것 (이하의 실시예 및 비교예에 있어서도 동일) 이다.
[실시예 2]
유리 분말로서 P2O5-ZnO 계 유리 (P2O5：70 ％, ZnO：30 ％) 분말 (체적 평균 입경 3 ㎛) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, n 형 확산층 형성을 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 20 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
이면의 시트 저항은 측정 상한 (1000000 Ω／□) 이상으로 측정 불능이며, n 형 확산층은 형성되어 있지 않았다.
[실시예 3]
유리 분말로서 P2O5-SiO2-CaO 계 유리 (P2O5：50 ％, SiO2：40 ％, CaO：10 ％) 분말 (체적 평균 입경 1 ㎛) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, n 형 확산층 형성을 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 17 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
이면의 시트 저항은 측정 상한 (1000000 Ω／□) 이상으로 측정 불능이며, n 형 확산층은 형성되어 있지 않았다.
[실시예 4]
유리 분말로서 P2O5-Al2O3-ZnO 계 유리 (P2O5：65 ％, Al2O3：5 ％, ZnO：30 ％) 분말 (체적 평균 입경 5 ㎛) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, n 형 확산층 형성을 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 17 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
이면의 시트 저항은 측정 상한 (1000000 Ω／□) 이상으로 측정 불능이며, n 형 확산층은 형성되어 있지 않았다.
[실시예 5]
유리 분말로서 P2O5-ZnO-TiO2 계 유리 (P2O5：60 ％, ZnO：35 ％, TiO2：5 ％) 분말 (체적 평균 입경 3 ㎛) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, n 형 확산층 형성을 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 21 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
이면의 시트 저항은 측정 상한 (1000000 Ω／□) 이상으로 측정 불능이며, n 형 확산층은 형성되어 있지 않았다.
[실시예 6]
유리 분말로서 P2O5-ZnO-ZrO2 계 유리 (P2O5：63 ％, ZnO：35 ％, ZrO2：2 ％) 분말 (체적 평균 입경 2 ㎛) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, n 형 확산층 형성을 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 21 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
이면의 시트 저항은 측정 상한 (1000000 Ω／□) 이상으로 측정 불능이며, n 형 확산층은 형성되어 있지 않았다.
[실시예 7]
유리 분말로서 P2O5-ZnO-MgO 계 유리 (P2O5：60 ％, ZnO：30 ％, MgO：10 ％) 분말 (체적 평균 입경 4 ㎛) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, n 형 확산층 형성을 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 25 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
이면의 시트 저항은 측정 상한 (1000000 Ω／□) 이상으로 측정 불능이며, n 형 확산층은 형성되어 있지 않았다.
[실시예 8]
유리 분말로서 P2O5-BaO-CaO 계 유리 (P2O5：60 ％, BaO：20 ％, CaO：20 ％) 분말 (체적 평균 입경 3 ㎛) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, n 형 확산층 형성을 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 17 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
이면의 시트 저항은 측정 상한 (1000000 Ω／□) 이상으로 측정 불능이며, n 형 확산층은 형성되어 있지 않았다.
[실시예 9]
유리 분말로서 P2O5-SiO2-SrO 계 유리 (P2O5：45 ％, SiO2：35 ％, SrO：20 ％) 분말 (체적 평균 입경 1 ㎛) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, n 형 확산층 형성을 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 21 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
이면의 시트 저항은 측정 상한 (1000000 Ω／□) 이상으로 측정 불능이며, n 형 확산층은 형성되어 있지 않았다.
[비교예 1]
인산이수소암모늄 (NH4H2PO4) 분말 20 g 과 에틸셀룰로오스 3 g, 아세트산2-(2-부톡시에톡시)에틸 7 g 을 혼합하고 페이스트화하여, n 형 확산층 조성물을 조제하였다.
다음으로, 조제한 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 p 형 실리콘 기판 표면에 도포하고, 150 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간 건조시켰다. 계속해서, 1000 ℃ 로 설정한 전기로로 10 분간 열확산 처리를 실시하고, 그 후 유리층을 제거하기 위해서 기판을 불산에 5 분간 침지시키고, 유수 세정, 건조를 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 14 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다. 그러나, 이면의 시트 저항은 50 Ω／□ 이며, 이면에도 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
[비교예 2]
인산이수소암모늄 (NH4H2PO4) 분말 1 g 과 순수 7 g, 폴리비닐알코올 0.7 g, 이소프로필알코올 1.5 g 을 혼합하여 용액을 조제하고, n 형 확산층 조성물을 조제하였다.
다음으로, 조제한 용액을 스핀 코터 (2000 rpm, 30 sec) 에 의해 p 형 실리콘 기판 표면에 도포하고, 150 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간 건조시켰다. 계속해서, 1000 ℃ 로 설정한 전기로로 10 분간 열확산 처리를 실시하고, 그 후 유리층을 제거하기 위해서 기판을 불산에 5 분간 침지시키고, 유수 세정, 건조를 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 10 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다. 그러나, 이면의 시트 저항은 100 Ω／□ 이며, 이면에도 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
[비교예 3]
유리 분말로서 P2O5-SiO2 계 유리 (P2O5：40 ％, SiO2：60 ％) 분말 (체적 평균 입경 1 ㎛) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, n 형 확산층 형성을 실시하였다.
n 형 확산층 형성 조성물을 도포한 측의 표면의 시트 저항은 27 Ω／□ 이며, P (인) 가 확산되어 n 형 확산층이 형성되어 있었다.
이면의 시트 저항은 750 Ω／□ 이며, 이면에도 n 형 확산층은 형성되어 있었다.
이상의 결과로부터, 실시예에서 조정된 n 형 확산층 형성 조성물을 사용하면, 이면에 n 형 확산층을 형성시키지 않고 표면에만 n 형 확산층을 형성하는 것이 가능하여, 비교예에 비해 n 형 확산층 형성의 위치 선택성이 높은 것을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 분산매와,
    ZrO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MgO, CaO, SrO, 및 BaO 에서 선택되는 적어도 1 종 그리고 P2O5 를 포함하는 유리 분말,
    을 함유하는, n 형 확산층 형성 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 분말이 P2O5 를 30 질량％ ∼ 90 질량％ 함유하는, n 형 확산층 형성 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유리 분말의 체적 평균 입경이 100 ㎛ 이하인, n 형 확산층 형성 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 n 형 확산층 형성 조성물을 도포하는 공정과,
    열확산 처리를 실시하는 공정,
    을 갖는 n 형 확산층의 제조 방법.
  5. 반도체 기판 상에 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 n 형 확산층 형성 조성물을 도포하는 공정과,
    열확산 처리를 실시하여 n 형 확산층을 형성하는 공정,
    을 갖는 태양 전지 셀의 제조 방법.
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