TW201814916A - 高光電變換效率太陽電池之製造方法及高光電變換效率太陽電池 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種太陽電池之製造方法，具有：準備至少在第一主表面具有介電體膜之半導體基板之步驟、部分地去除該半導體基板之介電體膜之步驟、沿著介電體膜部分地被去除之領域形成電極之步驟之太陽電池之製造方法，其特徵係具有對於實施部分地去除介電體膜之步驟與形成電極之步驟之後之半導體基板，測定介電體膜部分地被去除之領域之位置與形成之電極之位置之相對的位置關係之步驟，基於被測定之位置關係，對於新準備之至少在第一主表面具有介電體膜之半導體基板，在調整部分地去除介電體膜之領域之位置後部分地去除介電體膜。藉此，提供一種可以減低部分地去除介電體膜之領域與沿著該領域被形成的電極之位置偏移，且使太陽電池之製造產出率提升之太陽電池之製造方法。

Description

高光電變換效率太陽電池之製造方法及高光電變換效率太陽電池
本發明係有關高光電變換效率太陽電池之製造方法及高光電變換效率太陽電池。
作為採用單結晶或多結晶半導體基板之具有比較高的光電變換效率之太陽電池構造之一，有將正負的電極全部設在非受光面(背面)之背面電極型太陽電池。圖1顯示背面電極型太陽電池之背面之概觀。射極層102及基底層101為交互地被配列，且沿著各個層在層上設置電極(103、104)。射極層幅寬係數mm~數百μm，基底層幅寬則是數百μm~數十μm。此外，電極幅寬數百~數十μm左右為一般，該電極多被稱呼為指狀電極。
圖2顯示背面電極型太陽電池之剖面構造之模式圖。在基板202的背面的最表層附近形成射極層102及基底層101。各層的厚度為至多1μm左右。在各層上設置指狀電極(205、206)，非電極領域之表面係由氮化矽膜或氧化矽膜等之背面保護膜207所覆蓋。受光面側在減 低反射損失之目的下，設置反射防止膜201。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-332273號公報
在背面電極型之太陽電池之製法上之問題點之一，有基底層與基極電極之偏移。在以印刷法形成電極之場合由於版的伸展會隨經時或每一製版而改變，所以要沿著上述之類的幅寬數百μm~數十μm的基底層將幅寬數百~數十μm的電極安定形成是極為困難的。要緩和該偏移而擴展基底層幅寬是製法上最簡單的，而擴展基底層幅寬時會讓變換效率降低，是在例如專利文獻1所公知。如考慮製造成本則印刷法是最有效，有必要確立基底層幅寬在維持下以印刷法產出率佳地電極形成之方法。
本發明係有鑑於上述問題點而作成，目的在於提供可以減少基底層與基極電極之偏移、使太陽電池之製造產出率提升之高光電變換效率太陽電池之製造方法。此外，本發明之目的在於提供基底層與基極電極之偏移小、特性佳之高光電變換效率太陽電池。再者，本發明之目的在於提供可以減少基底層與基極電極之偏移、使太陽電池之製造產出率提升之太陽電池之製造系統。
為了達成上述目的，本發明係一種太陽電池之製造方法，具有：準備至少在第一主表面具有介電體膜之半導體基板之步驟、部分地去除該半導體基板的前述介電體膜之步驟、與沿著前述介電體膜部分地被去除之領域形成電極之步驟，其特徵為：具有對於實施部分地去除前述介電體膜之步驟與形成前述電極之步驟之後之半導體基板，測定前述介電體膜部分地被去除之領域之位置與前述形成之電極之位置之相對的位置關係之步驟，基於前述被測定之位置關係，對於新準備之至少在第一主表面具有介電體膜之半導體基板，在調整部分地去除前述介電體膜之領域之位置後部分地去除前述介電體膜。
如以上方式，比起在面內補正所形成的電極的位置偏移，基於介電體膜部分地被去除之領域之位置與電極之位置之相對的位置關係，將去除介電體膜之領域之位置配合電極加以補正，較能簡便地減少相對的位置關係之偏移，亦即，位置偏移，可以提高生產性且提升太陽電池之產出率。此外，位置的調整並非先在各個電極及介電體膜被去除的領域分別地測定而加以實施，而是觀察在實際上介電體膜被去除之領域形成電極者後實施，這可以減 少偏離的主要因素。
此時，最好是將前述相對的位置關係的測定、一一在前述半導體基板的面內選擇出的座標進行，而且，將部分地去除前述介電體膜之領域之位置之調整、一一對該選擇出的座標進行。
因為在介電體膜被去除之領域形成電極時之位置偏移係在面內具再現性、發生機率高，所以藉由求出位置偏移發生之處的座標，一一對該座標進行調整部分地去除介電體膜之領域之位置，可以簡便且有效果地減少位置偏移。
此外，最好是將前述半導體基板的面內分割成複數領域，一一對該被分割的領域分配代表該領域之座標，將前述相對的位置關係的測定、一一對被分配給前述被分割的領域的座標進行，而且，將部分地去除前述介電體膜之領域之位置之調整、一一對該被分配的座標進行。
如以上方式，藉由將半導體基板的面內分割成複數領域，一一對該等領域分配所代表之座標，在該等的座標進行相對的位置關係之測定與部分地去除介電體膜之領域之位置之調整，可以將所測定之點數某種程度剔除。藉此，可以提高生產性、有效率地製造太陽電池。又，考慮到在介電體膜被去除之領域形成電極時之系統性位置偏移會在面內連續地改變，因而，針對位置關係的測定，未必要進行觀察所有的電極。
此外，最好是將前述相對的位置關係之測 定、僅針對前述電極的長邊方向所正交之方向進行。
部分地去除介電體膜之領域之位置與電極之位置之偏移會成為問題，大多是電極的長邊方向所正交之方向。因而，若是在電極的長邊方向所正交之方向測定位置關係，則能夠充分減少位置偏移、且縮短位置關係的測定所需要的時間。
此外，最好是將前述電極之形成、採用網版印刷法進行。
以此方式，若是網版印刷法，則可以最便宜地形成電極、能便宜地製造太陽電池。
此外，最好是將前述介電體膜之部分的去除、使用雷射進行。
以此方式，藉由使用雷射將介電體膜去除，能夠便宜地製造太陽電池。此外，利用雷射的加工之加工精確度佳，且部分地去除介電體膜之領域之位置之調整是比較容易。
此外，在本發明之太陽電池之製造方法，可以在部分地去除前述介電體膜之步驟之後、形成前述電極之步驟之前，在前述介電體膜部分地被去除之領域讓不純物擴散、形成擴散層。
以此方式，藉由在介電體膜部分地被去除之領域形成擴散層，可以充分地減少被形成的擴散層與擴散層上的電極之位置偏移。
此外，在本發明之太陽電池之製造方法，作 為前述半導體基板，可以準備在前述第一主表面具有擴散層之基板。
藉由使用此類之在第一主表面具有擴散層之半導體基板，可以減少電極之位置偏移，且容易地形成電極與擴散層之接觸。
此外，在本發明之太陽電池之製造方法，最好是藉由部分地去除前述介電體膜，將除去該介電體膜之領域之每單位面積之介電體膜量作成在未去除前述介電體膜之領域之每單位面積的介電體膜量之1/10以下。
藉由作成這樣之每單位面積之介電體膜量，可充分地得到介電體膜去除之效果。亦即，以殘留的介電體膜作為遮罩之擴散之場合係能夠進行充分的擴散。此外，貫通介電體膜形成電極之場合，由於在形成電極與在其下的半導體基板之接觸時沒有燒成貫通(fire through)之必要，而可以低溫燒成電極，能擴大太陽電池之製造步驟之自由度。
此外，為了達成上述目的，本發明係提供一種太陽電池，在半導體基板之第一主表面，具有基底層與鄰接該基底層之射極層，在前述基底層上配置電極之太陽電池，其特徵係：前述基底層在前述第一主表面上具有有長度與幅寬之線狀領域；該線狀領域具有比前述線狀領域的長度短之直線狀領域；該直線狀領域包含被配置在前述線狀領域之從其他直線狀領域的延長上偏移之位置者。
以此方式，若是直線狀領域包含被配置在從其他的直線狀領域的延長上偏移之位置者之太陽電池，則在第一主表面的面內來看時，可以減少基底層與電極的位置偏移，可以作成特性佳、特性偏差度小的太陽電池。
此時，最好是前述基底層之幅寬係50μm以上250μm以下、前述電極之幅寬係30μm以上200μm以下。
若是這樣的基底層及電極之幅寬，則可以更有效果地減低基底層與電極之位置偏移、作成特性更佳的太陽電池。
此時，最好是前述射極層，在前述基底層與鄰接在該基底層的前述射極層之邊界，具有從前述射極層側起凸出之楔狀領域；前述楔狀領域底邊部的長度為1μm以上20μm以下；該楔狀領域頂部的角度為70°以上110°以下。
若基底層與射極層之邊界為這樣的形狀，則在邊界附近電極被形成之場合，比起沒有楔狀領域之場合基底層與電極之接觸面積會增加，因而，接點電阻會相對地被減低，還有，電極的黏接強度也相對地增大。
此外，為了達成上述目的，本發明係提供一種太陽電池，在半導體基板的第一主表面具有擴散層，在該擴散層上具有具指定膜厚的介電體膜之第1領域與或具備比前述指定膜厚還薄的介電體膜或不具備前述介電體膜之第2領域，在前述第2領域之至少一部分配置電極之太陽電池， 其特徵係：前述第2領域具有在前述第一主表面上具長度與幅寬之線狀領域；該線狀領域具有比前述線狀領域的長度短的直線狀領域；該直線狀領域包含被配置在前述線狀領域之從其他直線狀領域的延長上偏移之位置者；在前述第2領域未被形成前述電極的領域之每單位面積的介電體膜量為前述第1領域之每單位面積的介電體膜量之1/10以下。
以此方式，若是直線狀領域包含被配置在從其他的直線狀領域的延長上偏移之位置者之太陽電池，則在第一主表面的面內來看時，可以減少第2領域與電極的位置偏移。此外，藉由在第2領域未被形成電極的領域之每單位面積的介電體膜量為第1領域之每單位面積的介電體膜量之1/10以下，這樣的太陽電池，在製造時在形成電極與在其下的半導體基板之接觸時並無燒成貫通之必要。因此，在製造時，由於可以低溫燒成電極，所以這樣的太陽電池係製造時步驟的自由度廣之太陽電池。
此時，最好是前述第2領域之幅寬係50μm以上250μm以下、前述電極之幅寬係30μm以上200μm以下。
若是這樣的第2領域及電極之幅寬，則可以作成第2領域與電極之位置偏移更有效果地被減低之太陽電池。
此時，前述第1領域，最好是在前述第2領域與鄰接在該第2領域的前述第1領域之邊界，具有從前 述第1領域側起凸出之楔狀領域；前述楔狀領域底邊部的長度為1μm以上20μm以下；該楔狀領域頂部的角度為70°以上110°以下。
若第1領域與第2領域之邊界為這樣的形狀，在邊界附近被形成電極之場合，則在電極會發現定準效果，比起沒有楔狀領域之場合，電極的黏接強度會相對地增加。
此外，本發明係提供一種太陽電池模組，其特徵係內藏上述之太陽電池。
以此方式，本發明之太陽電池係可以內藏於太陽電池模組。
此外，本發明係提供一種太陽光發電系統，其特徵係具有上述之太陽電池模組。
以此方式，本發明之內藏太陽電池之太陽電池模組，可以用於太陽光發電系統。
此外，為了達成上述目的，本發明係提供一種太陽電池之製造系統，其特徵為至少具有：將半導體基板的第一主表面的介電體膜部分地去除之介電體膜去除裝置，沿著前述介電體膜部分地被去除之領域形成電極之電極形成裝置，檢查用前述電極形成裝置形成電極後之前述半導體基板的第一主表面、並取得前述介電體膜部分地被去除的領域之位置與前述被形成的電極之位置之相對的位置關係之 資料之外觀檢查裝置，與基於前述取得之資料，決定加以調整部分地去除前述介電體膜的領域的位置之補正值、且將該補正值反饋至前述介電體膜去除裝置之資料解析裝置。
以此方式，藉由太陽電池之製造系統具備介電體膜去除裝置、電極形成裝置、外觀檢查裝置及資料解析裝置，且使該等協作，可以有效率地減低將介電體膜部分地去除的領域與電極之位置偏移、使太陽電池之製造產出率提升。藉此，可以讓製造出的太陽電池成為便宜的電池。
此時，前述外觀檢查裝置，最好是具有將前述半導體基板的面內分割成複數領域，一一對該被分割的領域分配代表該領域之座標，並一一對被分配給前述被分割的領域的座標、取得前述相對的位置關係的資料之功能。
以此方式，藉由將半導體基板的面內分割成複數領域，一一對該等領域分配所代表之座標，在該等的座標進行位置關係之測定與部分地去除介電體膜之領域之位置之調整，可以將測定之點數某種程度剔除。藉此，可以使生產性提高、有效率地製造太陽電池。又，考慮到在介電體膜被去除之領域形成電極時之系統性位置偏移會在面內連續地改變，因而，針對位置關係的測定，未必要進行觀察所有的電極。
此時，最好是前述介電體膜去除裝置係雷射 加工裝置；前述電極形成裝置係網版印刷裝置。
以此方式，藉由使用雷射加工裝置與網版印刷裝置，可以便宜地減少位置偏移，能製造便宜的太陽電池。
根據本發明之太陽電池之製造方法，可以減少部分地去除介電體膜之領域與沿著該領域被形成的電極之位置偏移，且使太陽電池之製造產出率提升。此外，若是本發明之太陽電池，則可以作成電極之位置偏移小、特性佳之高光電變換效率太陽電池。再者，根據本發明之太陽電池之製造系統，可以減少電極之位置偏移，並使太陽電池之製造產出率提升。
101‧‧‧基底層
102‧‧‧射極層
103‧‧‧基極電極
104‧‧‧射極電極
201‧‧‧反射防止膜
202‧‧‧基板
205、206‧‧‧指狀電極
207‧‧‧背面保護膜
303‧‧‧遮罩
304、305‧‧‧開口部
407‧‧‧楔狀領域
409‧‧‧頂角
307‧‧‧反射防止膜
504‧‧‧上側的距離
505‧‧‧下側的距離
606‧‧‧中心線
607‧‧‧不連續之處
612‧‧‧線狀領域
614‧‧‧直線狀領域
圖1係可以適用本發明之、一般上的背面電極型太陽電池從背面側所見之概觀圖。
圖2係可以適用本發明之、一般上的背面電極型太陽電池之剖面模式圖。
圖3係顯示關於本發明之背面電極型太陽電池之製造方法之一例之步驟流程圖。
圖4係顯示關於本發明之、利用雷射加工而形成之基底層的形狀之上面模式圖。
圖5係顯示關於本發明之、基底層與基極電極的相對位置之上面模式圖。
圖6係顯示關於本發明之基底層的形狀之一例之上面模式圖。
圖7係關於本發明之太陽電池之剖面模式圖。
圖8係關於本發明之太陽電池模組之概觀圖。
圖9係關於本發明之太陽電池模組之背面內部模式圖。
圖10係關於本發明之太陽電池模組之剖面模式圖。
圖11係關於本發明之太陽光發電系統之模式圖。
圖12係顯示關於本發明之太陽電池之製造系統之構成之一例之概略圖。
圖13係顯示關於本發明之、基底層與基極電極的位置偏移頻度之面內分布圖。
圖14係顯示關於本發明之、基底層與基極電極間隙間之面內分布圖。
如上述，近年，太陽電池的基底層與基極電極之位置偏移成為問題。本發明人等，針對使這樣的位置偏移減少之對策加以銳意檢討，遂完成本發明。
以下，針對本發明，參照圖式同時詳細說明，但本發明並不以此為限。
在以下，針對本發明之太陽電池之製造方 法，拿使用N型基板作為半導體基板之場合為例，用圖3加以說明。
圖3係顯示適用本發明之背面電極型太陽電池之製造方法之一例之步驟流程圖。
首先，準備至少在第一主表面具有介電體膜之半導體基板。例如，可以如以下作法進行半導體基板之準備。在高純度矽裡摻雜磷或砷、銻之類的V價元素，準備比電阻0.1~5Ω‧cm之原切割(as-cut)單晶{100}N型矽基板202(步驟(a))，將表面的切片損傷(slice damage)，使用濃度5~60%的氫氧化鈉或氫氧化鉀之類的高濃度鹼液，或者氟酸與硝酸的混合酸等來進行蝕刻。單晶矽基板，亦可利用CZ(柴可拉斯基，Czochralski)法、FZ(浮熔區，Floating zone)法之任一種方法來製作。基板202未必是單晶矽基板，亦可是多晶矽基板。
接著，於基板202表面進行被稱為紋理的微小的凹凸成形。紋理是供降低太陽電池的反射率之有效的方法。紋理，係藉由在加熱的氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉等鹼溶液(濃度1~10%、溫度60~100℃)中，將基板202浸漬10分鐘到30分鐘左右而被製作出。在上述溶液中，亦可溶解指定量的2-丙醇，促進反應進行。
紋理成形後，在鹽酸、硫酸、硝酸、氟酸等，或者這些的混合液之酸性水溶液中進行洗淨。亦可混合過氧化氫使清淨度提高。
在該基板202的第一主表面，形成射極層102(步驟(b))。射極層102係與基板202相反的導電型(此場合P型)且厚度為0.05~1μm左右。射極層102係可以藉由使用BBr3等之氣相擴散而形成。具體而言，將基板202在作成2枚一組並重疊之狀態下載置於熱處理爐，導入BBr3與氧之混合氣體後於950~1050℃下進行熱處理。作為運載氣體以氮或氬為佳。此外，以將含有硼源的塗布劑在第一主表面全面加以塗布，在950~1050℃下進行熱處理之方法也可形成射極層102。作為塗布劑，例如，可以使用含有作為硼源之硼酸1~4%、作為增黏劑之聚乙烯醇0.1~4%之水溶液。
射極層102形成後，進行下一步驟之供基底層形成用之遮罩303在基板202之兩主表面上之形成(步驟(c))。作為遮罩303係可以使用介電體膜之氧化矽膜或者氮化矽膜等。若採用CVD法，則藉由適宜選擇所導入的氣體種類，亦可形成任何膜。氧化矽膜之場合，也可以將基板202熱氧化而形成。該場合，藉由將基板202在氧氛圍中進行950~1100℃、30分鐘~4小時熱處理，形成100nm左右的矽熱氧化膜。藉由適宜選擇溫度、時間、氣體等可以任意變更膜厚，但為了兼顧遮罩功能及其次步驟的部分開口的容易性則最好是作成30~300nm的膜厚。該熱處理亦可在供形成上述的射極層102之熱處理之後於同一真空室內實施。以此作法，準備至少在第一主表面具有介電體膜之半導體基板。
其次，部分地去除以此作法準備之半導體基板的介電體膜。例如，將成為基底層101之領域之部分的遮罩部分地去除(開口)，形成開口部304(步驟(d))。具體而言，可以在開口部304的開口幅為50μm以上250μm以下、開口部304之間的間隔為0.6mm以上2.0mm以下程度平行線狀地開口。遮罩303的開口係可以使用光蝕刻法或蝕刻糊，但以雷射之開口較簡便而較佳。作為雷射源，可以使用YAG系、YVO4系、GdVO4系等之第二諧波，只要波長為500~700nm左右則使用什麼樣的雷射源皆可。考慮到將來也可以利用更短波長的雷射。雷射的條件係可以酌情決定，例如，可以設定輸出為4~20W、頻率為10000~100000Hz、通量為1~5J/cm2、具備galvo head、掃瞄速度為100~5000mm/秒、等等。藉由使用PC等與電腦輔助設計(CAD,Computer-aided design)資料協作，可以使加工位置容易指定。
在遮罩303形成開口部304後，將基板202浸漬於加熱到50~90℃之氫氧化鉀(以下簡稱KOH)、氫氧化鈉(以下簡稱NaOH)等之鹼水溶液中，去除開口部304不要的射極層102(蝕刻)(步驟(e))。藉此，形成射極層被去除之開口部305。
接著形成基底層101(步驟(f))。在基底層101的形成可以使用用氧氯化磷之氣相擴散法。藉由在830~950℃、氧氯化磷與氮及氧混合氣體氛圍下進行熱處理基板202，形成成為基底層101之磷擴散層(N+層)。 氣相擴散法之外，藉由將含有磷之材料或旋轉塗布、或印刷之後進行熱處理之方法也可以形成基底層101。基底層101形成後，將在遮罩303及表面被形成的玻璃用氟酸等去除。
在施以前述之類的雷射加工而將成為基底層的領域在遮罩形成時，由於雷射光點不是矩形，而在基底層101與射極層102之邊界會形成特有的模樣(形狀)。圖4係顯示利用雷射加工而形成之基底層101之上面模式圖。如圖4所示，在基底層101、與鄰接在該基底層101的射極層102之邊界，會產生從射極層102側起凸出之楔狀領域407。該楔狀領域407，特別會在蝕刻後顯然存在化。楔狀領域407之頂角409係70°以上110°以下，楔狀領域407底邊部之長度408係1μm以上20μm以下左右。
其次，在與第一主表面相反的主表面之第二主表面進行形成反射防止膜307(步驟(g))。作為反射防止膜307，可以利用氮化矽膜或氧化矽膜等。氮化矽膜之場合係使用電漿CVD裝置、在約100nm的膜厚進行製膜。作為反應氣體，多混合使用單矽烷(SiH4)及氨(NH3)，替代NH3而使用氮亦可。此外，為了製程壓力的調整、反應氣體的稀釋，進而在基板使用多晶矽的場合為了要促進基板的塊狀鈍化效果，也有在反應氣體混合氫氣。另一方面，氧化矽膜之場合，也可以CVD法形成，但利用熱氧化法所得到之膜可以得到較高的特性。此外，為了提高表面的保護效果，也可以先在基板表面形成氧化 鋁膜之後，再形成反射防止膜307。
在第一主表面，作為背面保護膜207可以利用氮化矽膜或氧化矽膜。背面保護膜207之膜厚最好是作成50~250nm。與第二主表面(受光面)側同樣地，可以在氮化矽膜之場合用CVD法、氧化矽膜之場合用熱氧化法或CVD法來形成背面保護膜207。此外，為了提高表面的保護效果，也可以先在基板表面形成氧化鋁膜之後，再形成氮化矽膜或氧化矽膜等。
其次，沿著上述介電體膜(遮罩303)部分地被去除之領域形成電極。該電極形成可以如以下做法來進行。將基極電極103、以例如網版印刷法來形成(步驟(h))。例如，先準備具有開口幅為30μm以上200μm以下、0.6~2.0mm間隔的平行線圖案之製版，將混合了銀粉末與玻璃料、與有機物結合劑之銀膏沿著基底層101進行印刷。介電體膜(遮罩303)本身會全部被去除，而基底層101存在之領域係於步驟(d)部分地去除半導體基板的介電體膜之部分。同樣作法，作成射極電極104而印刷銀膏。基極電極103用銀膏與射極電極104用銀膏可以是相同的，也可使用不同的。以上的電極印刷之後，利用熱處理使氮化矽膜等貫通銀粉末(燒成貫通)，導通電極與在其下的矽。又，基極電極103及射極電極104之燒成也可以分別地進行。燒成，係通常藉由在溫度700℃以上850℃以下處理5~30分鐘來進行。
上述基底層101與基極電極103之數量，會 達到80~260支，故而，其對準並不容易。由於會複合雷射加工時之位置偏移、電極印刷時之位置偏移、版的伸展等之偏移因素而形成電極的緣故。也考慮先用測長機等分別測定好雷射的位置、電極的位置之方法，但由於偏移的因素並非唯一，而無效。
在本發明之太陽電池之製造方法，具有對於實施部分地去除介電體膜之步驟與形成電極之步驟之後之半導體基板，測定介電體膜部分地被去除之領域之位置與形成之電極之位置之相對的位置關係之步驟。該例之場合，具體而言，用例如顯微鏡等實際觀察基底層101與基極電極103被形成之基板、測定基底層101與基極電極103之相對的位置關係。於是，基於該被測定之位置關係，對於新準備之至少在第一主表面具有遮罩(介電體膜)303之半導體基板202，在調整部分地去除該遮罩303之領域之位置後，部分地去除該遮罩303。亦即，在本發明，被測定之相對的位置關係，會被反饋到雷射的加工位置，其後，別的基板之介電體膜則利用雷射部分地被去除。進行觀察及測定之處可以是基極電極全部，抑或是將基板的面內分割成例如3×3或6×7等之領域後將各領域進行1點一點觀察。
為了測定相對的位置關係而觀察之基板202最好是複數枚，但亦可以是1枚。可以是觀察被印刷之基板202的全數，以抽樣檢查並以1次數枚~數百枚之頻率進行觀察亦可，可以從製造的規模與觀察所需之時間來斟 酌決定。此外，未必是製品，至少經過介電體膜部分地被去除之基底層領域形成步驟與電極形成步驟之虛設基板亦可。
作為相對的位置關係的測定之具體方法，有測定基極電極端與基底領域(基底層)端的距離之方法。由於偏移會成為問題多半是電極的長邊方向所正交之方向，所以，可以僅針對該方向進行測定。圖5係顯示基底層101與基極電極103的相對位置之上面模式圖。基極電極端與基底層端之距離係可以用上側的距離504、下側的距離505之2個距離來定義。如圖5(a)，如將基極電極103完全地收納到基底層101內，則可得到距離504、505都是有限(非0)數值。另一方面，如圖5(b)，在偏移發生時，上側的距離504被測定為0。換言之，若距離504、505任何一個為0，會被判斷為發生偏移。作為偏移量的決定方法，使用距離504、505數值大者之方法、同時測定電極幅及基底領域幅利用加減算推算超出幅量之方法等。
決定偏移量後，則決定基底層形成位置之補正量。為了將基極電極103配置在基底層101的中央，可以對基板面內每一個選擇出的座標，以距離504、505的數值成為相同之方式進行補正。將超出量設為負值來重新定義修正距離504、505後決定補正量，可較快收斂。
此外，並非求出偏移的具體量，而求出偏移的頻度之方法亦可。亦即，對複數基板觀察(測定)基底 層101內是否收納基極電極103，算出偏移的頻度(機率)。更具體而言，蓄積距離504、505任一為0之座標資料，對基板內的每一座標，針對往上側的偏移(距離504為0)、往下側的偏移(距離505為0)之各個場合，作成偏移發生頻率，算出偏移發生枚數÷觀察枚數×100(%)。愈是偏移量大的座標(位置)，偏移發生頻率就愈大。該場合之基底層形成位置之補正量最好是1回1~50μm。因為一旦一度大幅調整，全體的平衡就會被打亂的緣故。
如以上，在對基板內的每一領域反覆進行基底層形成位置調整之操作時，如圖6所示，會發生基底層101的中心線606成為不連續之處607，使基底101不會形成在一直線上。藉由基底層101採取此之類的構造，可以使基底層101與基極電極103之位置偏移減少。
其次，參照圖6等說明本發明之太陽電池之第一實施型態。本發明之第一實施型態之太陽電池，在半導體基板的第一主表面，具有基底層101與鄰接該基底層101之射極層102，在基底層101上配置基極電極103之太陽電池，其特徵係：基底層101在第一主表面上具有有長度與幅寬之線狀領域612；線狀領域612具有比該線狀領域612的長度短之直線狀領域614；該直線狀領域614包含被配置在線狀領域612之從其他直線狀領域614的延長上偏移之位置者。
以此方式，若是直線狀領域614包含被配置 在從其他的直線狀領域614的延長上偏移之位置者之太陽電池，則在第一主表面的面內來看時，可以減少基底層101與基極電極103的位置偏移，可以作成特性佳、特性偏差度小的太陽電池。
此外，最好是基底層101之幅寬係50μm以上250μm以下、基極電極103之幅寬係30μm以上200μm以下。若是這樣的基底層101及基極電極103之幅寬，則可以更有效果地減低基底層101與基極電極103之位置偏移、作成特性更佳的太陽電池。
此外，射極層102，最好是如圖4所示，在基底層101與鄰接在該基底層101的射極層102之邊界，具有從射極層102側起凸出之楔狀領域407；楔狀領域407底邊部的長度408為1μm以上20μm以下；楔狀領域407頂部的角度409為70°以上110°以下。若基底層101與射極層102之邊界為這樣的形狀，則在邊界附近電極被形成之場合，比起沒有楔狀領域407之場合，基底層101與基極電極103之接觸面積會增加，因而，接點電阻會相對地被減低，還有，電極的黏接強度也相對地增大。
在以上，係敘述對背面電極型太陽電池之本發明之適用例。然而，本發明並不以此為限，而也可以適用於用雷射將基板表面的保護膜(介電體膜)去除，在該保護膜去除處直接形成電極之太陽電池之製造方法。亦即，一種對以氮化矽膜或氧化矽膜等之介電體膜來保護基板表面之基板，局部地圖案狀地照射雷射，在氮化矽膜或 氧化矽膜設置電極接觸用之開口之方法。利用雷射處理可以把保護膜量(=保護膜的厚度×面積)去除到1/10以下。藉此就沒有燒成貫通之必要，而可以低溫燒成電極，擴大太陽電池之製造步驟之自由度。
針對對應上述之本發明之太陽電池之製造方法之、本發明之太陽電池之第二實施型態，參照圖7(a)及圖7(b)並加以說明。本發明之第二實施型態之太陽電池係如圖7(a)所示，在半導體基板702的第一主表面具有擴散層720，在該擴散層720上具有具指定膜厚的介電體膜(保護膜)722之第1領域724與或具備比指定膜厚還薄的介電體膜或不具備介電體膜之第2領域726，在第2領域726之至少一部分配置電極728之太陽電池。第2領域726係如圖7(b)所示具有在第一主表面上具長度與幅寬之線狀領域712；線狀領域712具有比該線狀領域712的長度短的直線狀領域714；該直線狀領域714包含被配置在線狀領域712之從其他直線狀領域714的延長上偏移之位置者；在第2領域726未被形成電極728的領域之每單位面積的介電體膜量是第1領域724之每單位面積的介電體膜量之1/10以下。
以此方式，若是直線狀領域714包含被配置在從其他的直線狀領域714的延長上偏移之位置者之太陽電池，則如上述，在第一主表面的面內來看時，可以減少第2領域726與電極728的位置偏移。此外，藉由在第2領域726未被形成電極728的領域之每單位面積的介電體 膜量為第1領域之每單位面積的介電體膜量之1/10以下，如上述，由於在製造時在形成電極728與在其下的基板之接觸時並無燒成貫通之必要，而可以低溫燒成電極728，可以擴大太陽電池之製造步驟之自由度。
此外，最好是第2領域726之幅寬係50μm以上250μm以下、電極728之幅寬係30μm以上200μm以下。若是這樣的第2領域726及電極728之幅寬，則可以作成第2領域726與電極728之位置偏移更有效果地被減低之太陽電池。
此外，第1領域724，最好是在第2領域726與鄰接在該第2領域726的第1領域724之邊界，具有從第1領域724側起凸出之楔狀領域；楔狀領域底邊部的長度為1μm以上20μm以下；楔狀領域頂部的角度為70°以上110°以下。若第1領域724與第2領域726之邊界為這樣的形狀，在邊界附近被形成電極之場合，則在電極會發現定準效果，比起沒有楔狀領域之場合，電極的黏接強度會相對地增加。
上述之本發明之太陽電池，係可以內藏於太陽電池模組。將內藏本發明之太陽電池之太陽電池模組之一例之概觀顯示於圖8。在圖8，顯示內藏背面電極型太陽電池之太陽電池模組之例，但並非以此為限，也可以是作成內藏本發明之其他型太陽電池之太陽電池模組。上述之本發明之太陽電池800，係在太陽電池模組860內作成磁磚狀被全面鋪上之構造。
在太陽電池模組860內，鄰接的太陽電池800彼此數枚~數10枚電性地串聯地被接續，構成被稱作串(string)之串聯電路。將串(string)之概觀顯示在圖9。圖9，係相當於並非通常人眼所能觸及的模組內部背面側之模式圖。此外，指狀電極或匯流條並未圖示出來。為了作成串聯接續，如圖9所示，鄰接之太陽電池400的P匯流條(在接合在基板的P型層之指狀電極接續著的匯流條(bus bar)電極)與N匯流條(在接合在基板的N型層之指狀電極接續著的匯流條電極)彼此在極耳(tab lead)線861等被接續起來。
將太陽電池模組860之剖面模式圖顯示於圖10。如上述，串(string)，係藉由將複數太陽電池800、導線861接續在匯流條(bus bar)電極822而被構成。該串，通常上，用EVA(乙烯醋酸乙烯酯)等透光性充填劑872密封，非受光面側是由PET(聚對苯二甲酸乙二酯)等耐候性樹脂膜873、受光面是由鈉鈣玻璃等之透光性且機械性強度強之受光面保護材料871所覆蓋。作為充填劑872，上述EVA之外，可以使用聚烯烴、聚矽氧等。
再者，也可以是使用該模組來製造太陽光發電系統、及構成。圖11係圖示連結本發明之模組之太陽光發電系統之基本構成。複數太陽電模組16用配線15串聯地被連結，經由反相器17而對外部負載電路18供給發電電力。雖圖11未圖示，該系統係可以進而具備儲蓄已發電之電力之2次電池。
在以上，以N型基板之場合為例加以敘述，而P型基板之場合係在射極層形成使磷、砷、銻等擴散，在基底層形成使硼、鋁等擴散即可，當然可以將P型基板適用在本發明之太陽電池之製造方法及太陽電池。
其次，參照圖12並說明本發明之太陽電池之製造系統。圖12係顯示關於本發明之太陽電池之製造系統之構成之一例之概略圖。太陽電池之製造系統900，其特徵係至少具有：將半導體基板的第一主表面的介電體膜部分地去除之介電體膜去除裝置902，沿著介電體膜部分地被去除之領域形成電極之電極形成裝置904，檢查用電極形成裝置904形成電極後之半導體基板的第一主表面、並取得介電體膜部分地被去除的領域之位置與被形成的電極之位置之相對的位置關係之資料之外觀檢查裝置906，與基於取得之資料，決定加以調整部分地去除介電體膜的領域的位置之補正值、且將該補正值反饋至介電體膜去除裝置902之資料解析裝置908。以此方式，藉由太陽電池之製造系統具備介電體膜去除裝置902、電極形成裝置904、外觀檢查裝置906及資料解析裝置908，且使該等協作，可以有效率地減低將介電體膜部分地去除的領域與電極之位置偏移、使太陽電池之製造產出率提升。藉此，可以讓製造出的太陽電池成為便宜的電池。
此時，介電體膜去除裝置902可以是雷射加工裝置；電極形成裝置904可以是網版印刷裝置。例如，在以網版印刷裝置(電極形成裝置904)網版印刷後，用 外觀檢查裝置906檢查外觀、採用得到的資料以資料解析裝置908進行雷射加工位置的調整，反饋到雷射加工裝置(介電體膜去除裝置902)之雷射加工配方。以此方式，藉由使用雷射加工裝置與網版印刷裝置，可以便宜地減少位置偏移，能製造便宜的太陽電池。此外，資料解析裝置908可以是單獨設置，與外觀檢查裝置906或雷射加工裝置902一體化亦可。如使用CCD攝影機等將影像資料轉換成電性訊號，將外觀檢查裝置906、資料解析裝置908、雷射加工裝置902網路接續起來，則可以讓一連串的動作全部自動地進行。
[實施例]
以下，顯示實施例及比較例更具體地說明本發明，但本發明並不以這些為限。
(實施例1)
採用本發明之太陽電池之製造方法進行製作太陽電池。首先，準備厚度200μm、比電阻1Ω‧cm之、磷摻雜{100}N型原切割矽基板20枚。其次，利用熱濃氫氧化鉀水溶液將該矽基板的損傷層去除。然後，浸漬到72℃的氫氧化鉀/2-丙醇水溶液中進行紋理形成，接著在加熱到75℃的鹽酸/過氧化氫混合溶液中進行洗淨。
其次，在基板形成P型擴散層(射極層)。將基板在作成2枚一組並重疊之狀態下載置於熱處理爐， 導入BBr3與氧與氬之混合氣體後於1000℃下進行10分鐘熱處理。以四探針法測定在基板形成的P型擴散層之結果，薄膜電阻為50Ω。
將該基板於1000℃、3小時氧氣氛圍中熱氧化而在基板表面形成遮罩(介電體膜)。將基板背面的遮罩以雷射開口。雷射源係使用Nd：YVO4的第二諧波。開口圖案，係作成間隔為1.2mm的平行線狀。輸出係18W、掃瞄速度係600mm/秒。將被形成開口部的基板、浸漬在80℃的KOH並去除該開口部的射極層。
其次，在氧氯化磷氛圍下，在870℃下使基板的受光面彼此重疊之狀態下進行40分鐘熱處理，在開口部形成磷擴散層(基底層)。之後，藉由將該基板浸漬在濃度12%的氟酸以去除遮罩及表面玻璃。
以上處理之後，使用電漿CVD裝置將氮化矽膜在基板的雙面形成。氮化矽膜的膜厚表背面都作成100nm。在該時點下，使用顯微鏡測定基底層幅後，在複數基板大致為190μm。
其次，將銀膏分別印刷在基底層上及射極層上而形成基極電極、予以乾燥。將此在780℃的空氣氛圍下予以燒成。在以上，製作供測定基底層與基極電極之相對位置關係用之基板(第1循環之基板)。
針對完成之第1循環之基板20枚，使用顯微鏡進行觀察基極電極附近且進行判定基底層與基極電極之位置偏移。將基板面內分割成6×7之42領域，在各領域 觀察1點。將在基板面內映射第1循環之基板的偏移發生頻率之結果顯示於圖13(a)及(b)。對於基底層，基極電極朝上側偏移之場合為(a)，朝下側偏移之場合為(b)。將圖13(a)與(b)加以比較時，可知在該第1循環之基板係基極電極對基底層朝上側偏移之頻率較高，特別是在基板的右下側偏移發生較多。考慮是因為印刷製版的伸展量在面內不同，使基極電極並非完全的平行線，而與基底層無法完全地一致。
接受該測定結果，進行第1回之雷射加工位置調整。具體而言，朝圖中上側分別將基板的右下修正30μm、左下部修正2μm。在該位置進行雷射加工，KOH蝕刻步驟以後係以與上述同樣的步驟進行20枚的電池製作(第2循環之基板)。進行觀察完成之基板20枚電極附近，進行判定位置偏移。與前述同樣地，對於基底層，基極電極朝上側偏移之場合為圖13(c)，朝下側偏移之場合為圖13(d)。相比於圖13(a)及(b)，可知基板右側的偏移頻率改善，但依然是往上的偏移頻率稍高。
接受該測定結果，進行第2回之雷射加工位置調整。具體而言，將基板下部的偏移頻率大的領域，朝圖中的上側分別修正20μm。在該位置進行雷射加工，KOH蝕刻步驟以後係以與上述同樣的步驟進行電池製作(第3循環之基板)。進行觀察完成之基板20枚電極附近，進行判定位置偏移。對於基底層，基極電極朝上側偏移之場合為圖13(e)，朝下側偏移之場合為圖13 (f)。位置偏移在面內幾乎看不到。
(實施例2)
抽取1枚在實施例1製作出的第1循環之基板，進行測定基底層端與基極電極端間之距離(亦即，基底層端與電極端之間之間隙量，相當於圖5之距離504、505)。將基板面內分割成6×7之42領域，在各領域觀察1點。此時，也同時地測定電極幅。在電極從基底層露出之處，採用以下數式，求出基底層端與基極電極端間之距離值擴張到負數為止。
(電極從基底層露出之處之基底層端與基極電極端間之距離)=(基底層幅)-(電極端與基底層端間之距離)-(電極幅)．．．數式(1)
將間隙量在基板面內映射之結果顯示於圖14(a)及(b)。上側間隙(相當於圖5的上側的距離504)為(a)，下側間隙(相當於圖5的下側的距離505)為(b)。負數係表示基極電極從基底層露出來。關注在負數之處時，可知在基板的左下及右下基極電極是偏移上側，在基板的右上方則稍微偏移下側。
接受該測定結果，將雷射加工位置，分別在基板的左下朝上15μm、在右下朝上25μm、在右上朝下5μm加以調整。在調整後的位置進行雷射加工，KOH蝕 刻步驟以後係以與上述同樣的步驟進行電池製作。從再度完成的基板抽取1枚，進行間隙的測定。與前述同樣地，對於基底層，將上側間隙顯示於圖14(c)、下側間隙顯示於圖14(d)。相比於圖14(a)及(b)之值(間隙)之差異度減少並以30μm為中心安定化下來，再者，負數(亦即，電極露出)之處幾乎沒看到。
又，本發明並不以前述實施型態為限定。前述實施型態僅為例示，與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想具有實質上相同的構成，可以發揮同樣的作用效果者，均被包含於本發明的技術範圍。

Claims (20)

  1. 一種太陽電池之製造方法，具有準備至少在第一主表面具有介電體膜之半導體基板之步驟、部分地去除該半導體基板之前述介電體膜之步驟、沿著前述介電體膜部分地被去除之領域形成電極之步驟之太陽電池之製造方法，其特徵係具有對於實施部分地去除前述介電體膜之步驟與形成前述電極之步驟之後之半導體基板，測定前述介電體膜部分地被去除之領域之位置與前述形成之電極之位置之相對的位置關係之步驟，基於前述被測定之位置關係，對於新準備之至少在第一主表面具有介電體膜之半導體基板，在調整部分地去除前述介電體膜之領域之位置後部分地去除前述介電體膜。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之太陽電池之製造方法，其中將前述相對的位置關係的測定、一一在前述半導體基板的面內選擇出的座標進行，而且，將部分地去除前述介電體膜之領域之位置之調整、一一對該選擇出的座標進行。
  3. 如申請專利範圍第1項記載之太陽電池之製造方法，其中將前述半導體基板的面內分割成複數領域，一一對該被分割的領域分配代表該領域之座標，將前述相對的位置關係的測定、一一對前述被分割的領域被分配的座標進 行，而且，將部分地去除前述介電體膜之領域之位置之調整、一一對該被分配的座標進行。
  4. 如申請專利範圍第1項記載之太陽電池之製造方法，其中將前述相對的位置關係之測定、僅針對前述電極的長邊方向所正交之方向進行。
  5. 如申請專利範圍第1項記載之太陽電池之製造方法，其中將前述電極之形成、採用網版印刷法進行。
  6. 如申請專利範圍第1項記載之太陽電池之製造方法，其中將前述介電體膜之部分的去除、使用雷射進行。
  7. 如申請專利範圍第1項記載之太陽電池之製造方法，其中在部分地去除前述介電體膜之步驟之後、形成前述電極之步驟之前，在前述介電體膜部分地被去除之領域讓不純物擴散、形成擴散層。
  8. 如申請專利範圍第1項記載之太陽電池之製造方法，其中作為前述半導體基板，準備在前述第一主表面具有擴散層之基板。
  9. 如申請專利範圍第1至8項任1項記載之太陽電池之製造方法，其中藉由部分地去除前述介電體膜，將除去該介電體膜之 領域之每單位面積之介電體膜量作成在未去除前述介電體膜之領域之每單位面積的介電體膜量之1/10以下。
  10. 一種太陽電池，在半導體基板的第一主表面，具有基底層與鄰接該基底層之射極層，在前述基底層上配置電極之太陽電池，其特徵係：前述基底層在前述第一主表面上具有有長度與幅寬之線狀領域；該線狀領域具有比前述線狀領域的長度短之直線狀領域；該直線狀領域包含被配置在前述線狀領域之從其他直線狀領域的延長上偏移之位置者。
  11. 如申請專利範圍第10項記載之太陽電池，其中前述基底層之幅寬係50μm以上250μm以下；前述電極之幅寬係30μm以上200μm以下。
  12. 如申請專利範圍第10項記載之太陽電池，其中前述射極層，係在前述基底層與鄰接在該基底層的前述射極層之邊界，具有從前述射極層側起凸出之楔狀領域；前述楔狀領域底邊部的長度為1μm以上20μm以下；該楔狀領域頂部的角度為70°以上110°以下。
  13. 一種太陽電池，在半導體基板的第一主表面具有擴散層，在該擴散層上具有具指定膜厚的介電體膜之第1領域與或具備比前述指定膜厚還薄的介電體膜或不具備前述介電體膜之第2領域，在前述第2領域之至少一部分配置電極之太陽電池，其特徵係：前述第2領域具有在前述第一主表面上具長度與幅寬之線狀領域；該線狀領域具有比前述線狀領域的長度短的 直線狀領域；該直線狀領域包含被配置在前述線狀領域之從其他直線狀領域的延長上偏移之位置者；在前述第2領域未被形成前述電極的領域之每單位面積的介電體膜量為前述第1領域之每單位面積的介電體膜量之1/10以下。
  14. 如申請專利範圍第13項記載之太陽電池，其中前述第2領域之幅寬係50μm以上250μm以下；前述電極之幅寬係30μm以上200μm以下。
  15. 如申請專利範圍第13項記載之太陽電池，其中前述第1領域，係在前述第2領域與鄰接在該第2領域的前述第1領域之邊界，具有從前述第1領域側起凸出之楔狀領域；前述楔狀領域底邊部的長度為1μm以上20μm以下；該楔狀領域頂部的角度為70°以上110°以下。
  16. 一種太陽電池模組，其特徵係內藏申請專利範圍第10至15項任1項記載之太陽電池。
  17. 一種太陽光發電系統，其特徵係具有申請專利範圍第16項記載之太陽電池模組。
  18. 一種太陽電池之製造系統，其特徵係至少具有：將半導體基板的第一主表面的介電體膜部分地去除之介電體膜去除裝置，沿著前述介電體膜部分地被去除之領域形成電極之電極形成裝置，檢查用前述電極形成裝置形成電極後之前述半導體基板的第一主表面、並取得前述介電體膜部分地被去除的領域之位置與前述被形 成的電極之位置之相對的位置關係之資料之外觀檢查裝置，與基於前述取得之資料，決定加以調整部分地去除前述介電體膜的領域的位置之補正值、且將該補正值反饋至前述介電體膜去除裝置之資料解析裝置。
  19. 如申請專利範圍第18項記載之太陽電池之製造系統，其中前述外觀檢查裝置，係具有將前述半導體基板的面內分割成複數領域，一一對該被分割的領域分配代表該領域之座標，並一一對被分配給前述被分割的領域的座標、取得前述相對的位置關係的資料之功能。
  20. 如申請專利範圍第18項記載之太陽電池之製造系統，其中前述介電體膜去除裝置係雷射加工裝置；前述電極形成裝置係網版印刷裝置。
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