TW202029297A - 太陽能電池製造用基板托盤及太陽能電池的製造方法 - Google Patents

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Abstract

太陽能電池製造用托盤(100)用於製造太陽能電池的製膜製程中。為了將基板(200)輸送到製膜室，將基板(200)安裝在托盤(100)上。托盤(100)具有凹部(120)和樹脂部件(130)。凹部(120)在托盤(100)的供安裝基板(200)一側的表面敞開口，樹脂部件(130)配置在凹部(120)的底面(124)上。

Description

太陽能電池製造用基板托盤及太陽能電池的製造方法
本發明係關於太陽能電池製造用基板托盤以及太陽能電池的製造方法
對太陽能電池中由半導體積層體構成的光電轉換部進行光照射會產生載波(電子和空穴)，透過形成於半導體積層體的兩面的透明電極層將上述載波(電子和空穴)取出到外部電路，太陽能電池就是這樣進行發電的。因此，如何在不降低性能的情況下形成太陽能電池的半導體積層體和透明電極層，在太陽能電池製造製程中變得非常重要。
半導體積層體，例如透過在晶體矽半導體基板上層疊矽系薄膜而形成。半導體基板上的矽系薄膜製膜和透明電極層製膜一般採用化學氣相沉積法(CVD)或者物理氣相沉積法(PVD)進行。在CVD或PVD中，以將半導體基板配置於基板托盤上之狀態輸送到處於真空狀態的製膜室內進行製膜(例如專利文獻1)。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
專利文獻1：日本專利特開平9-115840號公報
另外，製膜時，由於半導體基板和基板托盤摩擦，半導體 基板會產生劃傷及缺失等缺陷，或者形成於半導體基板上的矽系薄膜和透明電極層發生脫離，太陽能電池的成品率將會降低。
本發明要解決的問題是，在CVD或PVD中，控制半導體基板與基板托盤的摩擦，防止缺陷的發生及薄膜的脫離，提高太陽能電池的成品率。
本發明所關係之太陽能電池製造用基板托盤是在製造太陽能電池的製膜製程中，為了將半導體基板輸送到製膜室，將該半導體基板安裝在上述基板托盤上，該基板托盤具有凹部和樹脂部件，上述凹部在該基板托盤的供安裝上述半導體基板之一側的表面敞開口，上述樹脂部件配置在上述凹部底面及上述凹部外周部中至少一者，上述半導體基板安裝在上述樹脂部件上。
本發明所涉及的太陽能電池的製造方法，其包括在半導體基板上形成薄膜的製膜製程，上述製膜製程包括：準備用於將上述半導體基板輸送到製膜室的基板托盤的準備步驟，以及將上述半導體基板安裝在上述基板托盤上的安裝步驟。上述基板托盤具有凹部和樹脂部件，上述凹部在該基板托盤的供安裝上述半導體基板之一側的表面敞開口，上述樹脂部件配置在上述凹部底面及上述凹部外周部中至少一者，在上述安裝步驟中，將上述半導體基板安裝在上述樹脂部件上。
透過使用本發明，將會在製膜製程中防止半導體基板與基板托盤直接接觸，因而能夠減少兩者之間的摩擦。由此可以防止缺陷的發生及薄膜的脫離，提高太陽能電池的成品率。
100‧‧‧托盤(基板托盤)
101‧‧‧(托盤的)主體
110‧‧‧(托盤的)表面
120‧‧‧凹部
121‧‧‧開口部
121A‧‧‧(開口部的)外周部
122‧‧‧側壁
124‧‧‧底面
124A‧‧‧(底面的)外周端
124B‧‧‧(底面的)外周部
124C‧‧‧(底面的)中央部
130‧‧‧樹脂部件
132‧‧‧黏結層
134‧‧‧耐熱性樹脂層
200‧‧‧基板(半導體基板)
201‧‧‧(基板的)最外端
300‧‧‧太陽能電池
301‧‧‧半導體積層體
301A‧‧‧本徵矽系薄膜
301B‧‧‧一導電型矽系薄膜
301C‧‧‧本徵矽系薄膜
301D‧‧‧逆導電型矽系薄膜
302‧‧‧透明電極層
303‧‧‧集電極
S11‧‧‧準備步驟
S12‧‧‧安裝步驟
S13‧‧‧製膜步驟
W11‧‧‧(凹部的)寬度
W12‧‧‧(基板的)寬度
【圖1】是用於說明實施形態1所涉及的太陽能電池的製造方法的圖。
【圖2】是用於說明實施形態1所涉及的太陽能電池的製造方法的流程圖。
【圖3】是實施形態1所涉及的托盤的立體圖。
【圖4】是圖3中A的放大俯視圖。
【圖5】是沿圖4的B-B線剖開之剖視圖。
【圖6】是實施形態2所涉及的托盤之相當於圖4的圖。
【圖7】係沿圖6的C-C線剖開之剖視圖。
【圖8】是實施形態3所涉及的托盤之相當於圖4的圖。
【圖9】是實施形態4所涉及的托盤之相當於圖4的圖。
【圖10】是實施形態5所涉及的托盤之相當於圖4的圖。
圖11係沿圖10的D-D線剖開之剖視圖。
【圖12】是實施方式6所涉及的托盤之相當於圖4的圖。
【圖13】是實施方式7所涉及的托盤之相當於圖4的圖。
下面，參照圖式詳細地說明實施形態。
(實施形態1)
參照圖1~圖5，對實施形態1所涉及的太陽能電池的製造方法以及太陽能電池製造用托盤100(基板托盤)進行說明。
(太陽能電池)
透過本實施形態中的製造方法製造的太陽能電池，優選光電轉換效率較高的異質結型太陽能電池，下面將以異質結型太陽能電池為例進行舉例說明。異質結型太陽能電池是透過在一導電型單晶矽基板的表面上，形成能隙與單晶矽不同的矽系薄 膜，從而形成了擴散電位的結晶矽系太陽能電池。上述矽系薄膜，例如非晶質矽系薄膜較佳。其中，較薄的本徵非晶質矽層介於用於形成擴散電位的導電型非晶質矽系薄膜和單晶矽基板之間，它是光電轉換效率最高的結晶矽系太陽能電池的形態之一。但是，上述太陽能電池不限於上述異質結型太陽能電池，也可以是例如同質結型太陽能電池。
圖1係顯示本實施形態所涉及的太陽能電池的製造方法以及用該方法製造的太陽能電池之一例。
如圖1所示，太陽能電池300具備半導體積層體301、形成於半導體積層體301主表面的透明電極層302、以及形成於透明電極層302表面上的集電極303。
-半導體積層體-
半導體積層體301在基板200(半導體基板)的光入射面一側的主表面(以下也稱為表面)上，具備依次層疊的本徵矽系薄膜301A和一導電型矽系薄膜301B。另外，半導體積層體301在基板200的與上述主表面相反的主表面(以下也稱為背面)上，具備依次疊層的本徵矽系薄膜301C和導電型與上述一導電型矽系薄膜301B不同的相反導電型矽系薄膜301D。另外，在本說明書中，「一導電型」是指n型或p型中的任意一者。還有，「逆導電型」是指與上述「一導電型」不同的導電型。具體而言，例如，在「一導電型」為n型的情況下，「逆導電型」為p型；「一導電型」為p型的情況下，「逆導電型」為n型。半導體積層體301構成太陽能電池300的光電轉換部。另外，下面會將本徵矽系薄膜301A、一導電型矽系薄膜301B、本徵矽系薄膜301C和逆導電型矽系薄膜301D統稱為「矽系薄膜301A、301B、301C、301D」等。
-基板-
例如，基板200就是一導電型單晶矽基板。另外，n型單晶矽基板是含有用於將電子引入矽原子的原子(例如磷)的單晶矽基板。還有，p型單晶矽基板是含有用於將空穴引入矽原子的原子(例如硼)的單晶矽基板。基板200是n型或p型的單晶矽基板，特別優選n型單晶矽基板。
基板200的形狀沒有特別限制，但是俯視時為正方形。、切下正方形的四個角後而形成的八邊形、長方形、多邊形、圓形等，優選正方形、八邊形。
基板200的大小沒有特別限制，根據太陽能電池300的規格適當地進行變更。具體而言，寬度例如在100mm以上200mm以下。另外，在本說明書中，「寬度」具有以下含義：如果是圓形即圓的直徑；如果是多邊形即相對兩邊之間的距離；如果是長方形即長邊的長度；如果是正方形即一邊長度；如果是八邊形即正方形時的一邊長度。
基板200的厚度沒有特別限制，根據太陽能電池300的規格適當地進行變更，例如在100μm以上500μm以下。
-矽系薄膜-
矽系薄膜301A、301B、301C、301D例如為非晶質矽系薄膜。具體而言，例如，本徵矽系薄膜301A和本徵矽系薄膜301C是由矽和氫構成的i型氫化非晶質矽系薄膜。一導電型矽系薄膜301B和逆導電型矽系薄膜301D分別為p型及n型、或都是n型、或都是p型的非晶質矽系薄膜，優選都是p型或都是n型非晶質矽系薄膜。
矽系薄膜301A、301B、301C和301D的制膜製膜方法，例如電漿CVD法較佳。
-透明電極層-
透明電極層302以導電性氧化物為主要成分。上述導電性氧化物，例如為氧化鋅、氧化銦、氧化錫等，能夠單獨使用或者混合使用。特別是從導電性、光學特性及長期可靠性的觀點來說，優選主要成分為氧化銦的銦系氧化物。在本說明書中，「主要成分」是指含量比例大於50質量%，較佳為70質量%以上，更佳為85質量%以上。另外，作為透明電極層的主要成分所使用的上述導電性氧化物，根據使用情況，將Sn、W、As、Zn、Ge、Ca、Si、C等至少一種元素作為摻雜劑較佳。其中，將Sn作為摻雜劑的氧化銦錫(ITO)尤佳。
在圖1中，透明電極層302在主表面一側和與該主表面相反的主表面一側皆為單層結構，但是透明電極層也可以分別是由多個層構成的層疊構造。透明電極層302的形成方法沒有特別限制，例如可以透過濺鍍法等PVD法形成。
-集電極-
異質結型太陽能電池中僅有透明電極層的話，電流提取效率較差，填充因子會下降。其理由如下：雖說透明電極層是以導電性氧化物為主要成分而形成的，但與金屬相比，導電性氧化物的電阻率要大幾個數量級，僅有透明電極層的話，系列電阻(Rs)過大。因此，為了防止Rs的增大，維持高填充因子，在異質結型太陽能電池中要使用集電極。
由於集電極303設置在太陽能電池300的光入射面一側，所以擁有例如梳齒狀等透光部的圖案較佳。如果集電極303不具有透光部，則遮光損失變大、光提取量減少，短路電流就會因此而降低。集電極303較佳為使用導電性及化學穩定性較高的材料。滿足這種特性的材料有銀或鋁等。集電極303由噴墨法、網 版印刷法、導線黏合法、噴霧法、真空蒸鍍法、濺鍍法、電鍍法等已知技術製成。
<太陽能電池的製造方法>
如圖1所示，本實施方式所涉及的太陽能電池300的製造方法包括：形成矽系薄膜301A、301B、301C、301D的步驟S1(製膜製程)、形成透明電極層302的步驟S2(製膜製程)以及形成集電極303的步驟S3。
如上所述，步驟S1和步驟S2是使用電漿CVD法或PVD法等在基板200上形成薄膜的步驟。在本說明書中，將這些步驟S1和步驟S2稱為製膜製程。
例如，透過將基板200安裝在托盤上並輸送到製膜裝置內，在基板200的主表面和與該主表面相反的主表面上形成所希望的薄膜來進行製膜製程。
具體而言，例如，如圖2所示，步驟S1包括準備步驟S11、安裝步驟S12以及製膜步驟S13。
首先，如圖3所示，在準備步驟S11中準備托盤100。托盤100用於將基板200輸送到沉積下降方式(deposition down)的電漿CVD製膜裝置(未圖示)的製膜室內。並且，將樹脂部件130配置在該托盤100的凹部120的底面124。接下來，在安裝步驟S12中，將基板200安裝在托盤100的凹部120內的樹脂部件130的表面上。然後，在製膜步驟S13中，將托盤100輸送到製膜室內，在基板200的主表面，從上側開始蒸鍍製膜材料(參照圖5中符號P1的箭頭)，依次進行矽系薄膜301A、301B的製膜。之後，將基板200從電漿CVD製膜裝置中取出並將表面和背面翻過來，再經安裝步驟S12和製膜步驟S13，在基板200的反向主表面上，依次進行矽系薄膜301C、301D的製膜。由此而獲得半導體 積層體301。
將已獲得的半導體積層體301從電漿CVD製膜裝置中取出，安裝在托盤100上，或者將它放入其他托盤中，運入PVD製膜裝置。然後，在半導體積層體301的表面背面這兩個面上形成透明電極層302(步驟S2)。在使用其他托盤的情況下，可以使用結構與在步驟S1中使用的托盤100相同的托盤，也可以使用其他結構的托盤。
然後，從PVD製膜裝置中取出已形成有透明電極層302的半導體積層體301，採用上述各種方法在透明電極層302的表面背面兩個面上形成集電極303的圖案，得到太陽能電池300(步驟S3)。
<托盤>
下面，詳細說明本實施形態所涉及的托盤100的結構。另外，在以下說明中，舉例說明在步驟S1中使用的托盤100。
如圖3~圖5所示，托盤100是非絕緣性部件，它包括平板狀的主體101以及多個凹部120，每個凹部120都在主體101的供安裝基板200那一側的表面110上敞開口，每個凹部120俯視時皆為正方形。非絕緣性托盤100的材質包括鈦、鋁或不銹鋼等金屬。但是，托盤100的材質不僅侷限於金屬，托盤100也可以由例如碳材料等製成。另外，在以下說明中，例如圖3所示，為方便起見，將供安裝基板200的一側設為上側，將與該一側相反的另一側設為下側。另外，在圖3中，托盤100具備4個凹部120，但是凹部120的數量不僅侷限於4個，也可以是2個、3個或5個以上。
凹部120具備形成於托盤100的表面110上且俯視時為正方形的開口部121、從開口部121向下延伸的四個側壁122、以及與四個側壁122的下端相連接的正方形底面124。另外，四個側壁 122的下端形成底面124的外周端124A。
另外，凹部120的形狀不限於俯視時為正方形，能夠根據基板200的形狀，適當地變更為俯視時為長方形、多邊形、圓形等。或者，不論基板200的形狀如何，都適當地變更為俯視時為長方形、多邊形、圓形等。
凹部120的大小即底面124的寬度W11，略大於基板200。具體情況將在後面敘述，也就是說由於基板200與凹部120的側壁122之間的距離足夠小，所以在托盤100的輸送過程及製膜過程中，基板200不會在凹部120內大幅移動，能夠減少基板200的損傷等。
另外，凹部120的大小不僅侷限於該結構，可以根據基板200的形狀、太陽能電池300的規格等適當地進行變更。
-樹脂部件-
在此，在凹部120的底面124上配置有帶狀的樹脂部件130。
樹脂部件130會抑制在已將基板200安裝在凹部120內以後托盤100和基板200直接接觸。樹脂部件130，沿凹部120底面124上的外周端124A，被設置在外周部124B的兩個位置(多個位置)上。另外，較佳為，將樹脂部件130配置在凹部120底面124的外周部124B的至少兩個位置，也可以是三個位置以上。還有，樹脂部件130的形狀不僅侷限於帶狀，也可以是點狀或塊狀等其他形狀。
如圖5所示，樹脂部件130是由與托盤100的底面124的表面接觸的黏結層132、和層疊在黏結層132的上側的耐熱性樹脂層134構成的雙層層疊構造。另外，樹脂部件130不僅侷限於雙層層疊構造，也可以是單層結構或者是三層以上的層疊構造。在樹脂部件130為三層以上層疊構造的情況下，較佳為，讓與托盤 100接觸的層為黏結層132，且讓與基板200接觸的層為耐熱性樹脂層134。
用黏結層132將樹脂部件130固定在托盤100上。黏結層132的主要成分是環氧樹脂、丙烯樹脂或矽氧樹脂等，從製膜製程中電漿耐性等觀點來看，較佳為矽氧氣樹脂。
耐熱性樹脂層134是在安裝步驟S12中安裝上基板200以後與基板200接觸的層，用於抑制基板200與托盤100的接觸、摩擦。耐熱性樹脂層134的主要成分是聚醯亞胺樹脂、聚四氟乙烯(PTFE)樹脂、聚烯烴樹脂等。從製膜製程中的電漿耐性等觀點來看，較佳為聚醯亞胺樹脂。
耐熱性樹脂層134的厚度例如在30μm以下，較佳為在10μm以上25μm以下。另外，樹脂部件130整體的厚度例如在100μm以下，80μm以下較佳，15μm以上50μm以下更佳。由此，在確保用於抑制基板200與托盤100之間摩擦的樹脂部件130之充分彈性的同時，還能夠抑制製膜製程中的水分及低分子量成分等的擴散。
另外，從基板200的安裝作業及取出作業的方便性觀點來看，具有適當的滑動性和抗黏性的耐熱性樹脂層134較佳。具體而言，從提高滑動性和抗黏性的觀點來看，較佳為耐熱性樹脂層134的表面具有微小的凹凸形狀。這樣的凹凸形狀，透過在形成耐熱性樹脂層134的樹脂材料中添加二氧化矽等填充劑或者粗面化處理等而能夠形成。作為耐熱性樹脂層134的表面粗糙度的平均表面粗糙度(Ra)例如在10nm以上100nm以下，特佳為在20nm以上70nm以下。另外，滑動性和抗黏性係透過基板200與耐熱性樹脂層134之間的摩擦係數來表現，靜摩擦係數例如在0.4以上0.5以下較佳，動摩擦係數在0.3以上0.4以下較佳。
在安裝步驟S12中，透過例如伯努利機械手臂等將基板200安裝在凹部120內部的樹脂部件130上。此時，如圖4所示，基板200以覆蓋整個樹脂部件130的方式安裝在樹脂部件130上較佳。
製膜製程中的電漿CVD法或PVD法是真空環境下的電漿工藝。水分及低分子量成分有可能在真空環境下承受電漿的輻射熱而從黏結層132及耐熱性樹脂層134中擴散到製膜室內。這些水分及低分子量成分會導致矽系薄膜301A、301B及透明電極層302的品質降低，還是造成污染的原因，而導致太陽能電池的性能下降。
較佳為這樣將樹脂部件130配置在本實施形態所涉及的托盤100中。即当在安裝步驟S12中已安裝上基板200以后，俯視時，樹脂部件130的外周端136位於基板200的最外端201的內側。換句話說，較佳為，在安裝步驟S12中已安裝上基板200以后，俯視時樹脂部件130完全被基板200覆蓋。
具體而言，參照圖4和圖5，較佳為配置樹脂部件130時滿足以下公式(1)。
W1≧W2．．．．．．(1)
但是，如圖4和圖5所示，W1是樹脂部件130中靠側壁122最近的外周端136與凹部120的底面124的外周端124A之間的最短距離。W2是基板200最靠近側壁122的最外端201和側壁122之間的最短距離。另外，最短距離W2由以下公式(2)定義。
W2=(W11-W12)/2．．．．．．(2)
但是，W11是凹部120底面124的寬度，W12是基板200的寬度。
W1為0.1mm以上45mm以下較佳，為0.125mm以上40mm以下更佳。W2為0.1mm以上2mm以下較佳，為0.3mm以上0.9mm以下 更佳。並且，用以下公式(3)表示的基板200的最外端201和樹脂部件130的外周端136之間的俯視時最短距離W3，較佳為在0mm以上44.9mm以下，更佳為在0.05mm以上39.9mm以下。
W3=W1-W2．．．．．．(3)
透過上述結構，在製膜步驟S13中，能夠抑制電漿體進入基板200背面一側所引起的輻射熱對樹脂部件130的影響。
另外，從抑制基板200表面被大氣中包含的臭氧成分等氧化劑及水分污染等的觀點來看，較佳為，準備步驟S11和安裝步驟S12在規定範圍的氧化劑濃度及規定範圍的濕度下進行。具體而言，氧化劑濃度為0ppb以上10ppb以下較佳，為0ppb以上5ppb以下則更佳。另外，濕度較佳為相對濕度(RH)為40%RH以上70%RH以下，濕度更佳為相對濕度(RH)為50%RH以上60%RH以下更佳。
<作用效果>
在製膜製程中，若使用本實施形態所涉及的托盤100，則能夠抑制基板200與托盤100的接觸及兩者之間的摩擦，從而能夠抑制缺陷的發生及薄膜的脫離，進而太陽能電池的成品率提高。具體而言，在後述的外觀觀察試驗中計算出的成品率為70%以上較佳，為80%以上更佳，90%以上尤佳。
另外，特別是透過將樹脂部件130的配置和厚度設為上述範圍、及/或將托盤100的準備步驟及安裝步驟中的氧化劑濃度和濕度設為上述範圍，既能夠抑制太陽能電池300的光電轉換性能降低，同時太陽能電池300的耐用性會提高。具體而言，在後述的光電轉換性能試驗中計算出的Voc為0.6V以上較佳，為0.7V以上更佳，為0.7V以上0.8V以下尤佳。並且，填充因子(FF)為0.55以上較佳，為0.6以上更佳，為0.7以上0.85以下尤佳。
(實施形態2)
下面，對其他實施形態進行詳細說明。另外，在這些實施形態的說明中，關於與實施形態1相同的部分，將賦予相同的符號並省略詳細說明。
如圖6和圖7所示，也可以在凹部120底面124的中央部124C上形成通孔126。在此情況下，將基板200的主表面作為下側，安裝在配置於底面124上的樹脂部件130上。並且，透過通孔126從下側蒸鍍製膜材料(參照圖7中符號P2的箭頭)，在基板200的主表面上進行矽系薄膜301A、301B及透明電極層302的製膜。本實施形態所涉及的托盤100對於沉積上升方式的製膜裝置非常適用。另外，通孔126的大小沒有特別限制，可以根據太陽能電池300及製膜裝置的規格適當地決定，寬度W21例如在98mm以上198mm以下。
(實施形態3)
如圖8所示，在實施形態1所涉及的托盤100中，不僅可以將樹脂部件130配置在底面124的外周部124B，還可以將樹脂部件130配置在底面124的中央部124C。由此而能夠有效地抑制托盤100與基板200之間的接觸和摩擦。
(實施形態4)
如圖9所示，在實施形態1所涉及的的托盤100中，也可以沿著底面124的整個外周部124B配置樹脂部件130。由此而能夠有效地抑制托盤100與基板200之間的接觸和摩擦。
(實施形態5)
如圖10和圖11所示，凹部120的寬度W11也可以小於基板200的寬度W12。在此情況下，樹脂部件130被配置在凹部120的開口部121的兩個位置(多個位置)。在圖10和圖11中，樹脂部 件130從開口部121的外周部121A配置到側壁122和底面124的外周部124B。另外，較佳為，樹脂部件130配置在凹部120的開口部121的至少兩個地方，也可以配置在三個地方以上。還有，樹脂部件130只要至少配置在開口部121的外周部121A即可，可以不配置在側壁122及底面124的外周部124B。
如圖10所示，俯視時，安裝基板200時覆蓋整個凹部120。並且，尤佳為，將基板200安裝成將整個樹脂部件130覆蓋起來。換句話說，較佳為按以下所述安裝樹脂部件130，當已安裝上基板200以後，俯視時，樹脂部件130的外周端136位於基板200的最外端201的內側。
具體而言，配置樹脂部件130時滿足以下公式(4)較佳。
W52≧W51．．．．．．(4)
但是，如圖10和圖11所示，W51是配置在托盤100的開口部121的外周部121A上的樹脂部件130的外周端136與開口部121之間的最短距離。W52是俯視時基板200的最外端201和開口部121之間的最短距離。另外，最短距離W52由以下公式(5)定義。
W52=(W12-W11)/2．．．．．．(5)
但是，W11是凹部120底面124的寬度，W12是基板200的寬度。
W51為1mm以上5mm以下較佳，2mm以上4mm以下更佳。W52為1mm以上8mm以下較佳，為1.5mm以上6mm以下則更佳。並且，用以下公式(6)表示的基板200的最外端201和樹脂部件130的外周端136之間的俯視時的最短距離W53為0mm以上3mm以下較佳，為0.05mm以上2.5mm以下更佳。
W53=W52-W51．．．．．．(6)
透過上述結構，在製膜製程中，能夠抑制由電漿進入基板 200背面一側引起的輻射熱對樹脂部件130的影響。
如果使用本實施形態所涉及的托盤100，由於基板200比凹部120大，所以當在製膜製程中基板200由於電漿的輻射熱而變形了以後，能夠抑制基板200中央部與托盤100接觸，從而能夠抑制缺陷的發生及薄膜的品質降低。
(實施形態6)
如圖12所示，在上述實施形態5所涉及的托盤100中，也可以沿著凹部120開口部121的整個一周配置樹脂部件130。由此而能夠有效地抑制托盤100與基板200之間的接觸和摩擦。
(實施形態7)
如圖13所示，在上述實施形態5所涉及的托盤100中，凹部120也可以是圓形。在此情況下，樹脂部件130的外周端136和基板200的最外端201之間的最短距離W73為0mm以上3mm以下較佳，為0.05mm以上2.5mm以下更佳。
(其他實施形態)
基板200的表面和/或背面也可以具有紋理結構。由此，以基板200為基體而形成的半導體積層體301也具備紋理結構，所以入射的光被封閉在作為光電轉換部的半導體積層體301內，太陽能電池300的發電效率提高。例如透過對基板200的表面和/或背面進行蝕刻處理等而形成紋理結構。
例如，在實施形態1等中，在製膜製程中，可以在基板200的上方設置光罩(未圖示)。光罩用於抑制製膜材料進入基板200的與形成有矽系薄膜301A、301B、透明電極層302的表面相反一側的面內。將光罩設置為覆蓋例如基板200的周邊部。在此情況下，將樹脂部件130配置成俯視時位於光罩的外側部的內側。換句話說，俯視時，樹脂部件130被基板200和光罩完全覆蓋。
也可以在基板200的兩面形成矽系薄膜301A、301B、透明電極層302和集電極303。在此情況下，例如，只要在對基板200的表面進行步驟S1~步驟S3各步驟的同時，將基板200的表面和背面倒過來對背面進行同樣的處理即可。
【實施例】
下面，對具體實施的實施例進行說明。
<太陽能電池樣品製作>
按以下順序製作了表1所示的實施例1~7及比較例1的太陽能電池樣品。
Figure 109101645-A0202-12-0016-1
(實施例1)
基板200使用了入射面面方位為(100)、厚度為200μm的n 型單晶矽晶圓，並將其切成寬度W12為156.75mm、四個角為45度角的八邊形。將這種晶圓浸泡在2質量%的HF水溶液中3分鐘，去除表面氧化矽膜後，用超純水進行2次水洗。將這種矽晶圓浸泡在保持為70℃的5質量%KOH/15質量%異丙醇混合水溶液中15分鐘，透過蝕刻晶圓表面形成紋理結構。之後，用超純水進行2次水洗。
另一方面，在圖3~圖5所示的實施方式中，托盤100具有正方形凹部120(寬度W11=157mm)，在該凹部120的底面124上黏貼有聚醯亞胺膠帶(寺岡製作所產，Kapton膠帶650S#25、厚度50μm、聚醯亞胺層厚度25μm)作為樹脂部件130。另外，從底面124的外周端124A到聚醯亞胺膠帶的外周端136之間的最短距離W1為20mm。還有，托盤100的聚醯亞胺膠帶黏貼工作及晶圓的安裝工作，是在氧化劑濃度8ppb、相對濕度55%RH環境下的無塵室內進行的。
然後，將上述晶圓安裝在托盤100凹部120的聚醯亞胺膠帶上。將托盤送入電漿CVD製膜裝置的製膜室內，在晶圓表面以5nm的膜厚形成了第一i型非晶質矽層作為本徵矽系薄膜。第一i型非晶質矽層的製膜條件為，基板溫度：150℃，壓力：120Pa，SiH4/H2流量比：3/10，輸入功率密度：0.011W/cm2。
並且，在第一i型非晶質矽層上，形成了膜厚7nm的p型非晶質矽層作為逆導電型矽系薄膜。上述p型非晶質矽層的製膜條件為，基板溫度：150℃，壓力：60Pa，SiH4/B2H6流量比：1/3，輸入功率密度：0.01W/cm2。上述B2H6氣體流量是透過H2稀釋B2H6濃度至5000ppm的稀釋氣體的流量。
同樣，在與形成有上述p型非晶質矽層的主表面相反的主表面側形成了第二i型非晶質矽層作為本徵矽系薄膜，並在第二i 型非晶質矽層上形成了n型非晶質矽層。上述n型非晶質矽層的製膜條件為，基板溫度：150℃，壓力：60Pa，SiH4/PH3流量比：1/2，輸入功率密度：0.01W/cm2。上述PH3氣體流量是透過H2稀釋PH3濃度至5%的稀釋氣體的流量。
如上所述，從電漿CVD製膜裝置中取出按以上所述製作好的半導體積層體301，安裝在另外準備好的構造相同的托盤100的凹部120，然後運入作為PVD製膜裝置的濺鍍裝置中。然後，透過濺鍍法，在半導體積層體301的p型非晶質矽層及n型非晶質矽層上，製作了膜厚100nm的ITO作為透明電極層。上述ITO使用氧化銦錫作為靶材(target)，基板溫度：室溫、壓力：在0.2Pa的氬和氧環境中，施加0.5W/cm2的功率密度進行了製膜。
接下來，從濺鍍裝置中取出基板，採用網版印刷法使用銀焊劑在製作好的光電轉換部的透明電極層上形成梳齒形的集電極。
並且，按如上所述製作出帶電極的半導體積層體以180℃進行1小時退火處理，得到了太陽能電池樣品。
(實施例2)
除了將從托盤100的凹部120的底面124的外周端124A到聚醯亞胺膠帶的外周端136之間的最短距離W1設為40mm以外，其他與實施例1相同，製作了太陽能電池樣品。
(實施例3)
除了將從托盤100的凹部120的底面124的外周端124A到聚醯亞胺膠帶的外周端136之間的最短距離W1設為0.125mm以外，其他與實施例1相同，製作了太陽能電池樣品。
(實施例4)
除了將從托盤100的凹部120的底面124的外周端124A到聚 醯亞胺膠帶的外周端136之間的最短距離W1設為0mm以外，其他與實施例1相同，製作了太陽能電池樣品。
(實施例5)
除了黏貼聚醯亞胺膠帶(寺岡製作所產，Kapton膠帶650S#25、厚度100μm、聚醯亞胺層厚度25μm)作為樹脂部件130以外，其他與實施例1相同，製作了太陽能電池樣品。
(實施例6)
除了黏貼PTFE膠帶(中興化成工業株式會社產，ASF-110FR、厚度80μm、PTFE層厚度23μm)作為樹脂部件130以外，其他與實施例1相同，製作了太陽能電池樣品。
<實施例7>
除了在氧化劑濃度15ppb、相對濕度90%RH的環境下進行托盤100的保存及聚醯亞胺膠帶的黏貼作業以外，其他與實施例1相同，製作了太陽能電池樣品。
(比較例1)
除了不在托盤100的凹部120的底面124上黏貼聚醯亞胺膠帶，而是將晶片安裝在凹部120內以外，其他與實施例1相同，製作了太陽能電池樣品。
<外觀觀察試驗>
透過上述步驟製作了實施例1~7及比較例1所涉及的太陽能電池樣品各100個，並由1名試驗員目視觀察了表面的外觀。目視觀察結果為，將產生缺失、裂縫的太陽能電池作為外觀不良品，將沒有產生的作為外觀優良品。計算出了100個太陽能電池樣品中外觀優良品的個數比例並用百分比表示，用它作為表1所示的太陽能電池樣品的成品率。
<光電轉換性能評估試驗>
對上述外觀觀察試驗中被判定為外觀優良品的太陽能電池樣品，透過測定在AM1.5、1sun的模擬陽光照射下電壓-電流性能，測量出了作為其光電轉換性能的開放電壓和短路電流。
計算出外觀優良品的開放電壓之平均值作為表1所示的Voc。
另外，透過各樣品的外觀優良品的開放電壓之平均值及短路電流之平均值，計算出了表1所示的填充因子FF。
<研究>
沒有配置比較例1的樹脂部件而製作出的太陽能電池樣品成品率為67%，與之相對，配置了實施例1~7的樹脂部件而製作出的太陽能電池樣品收率在90%以上。配置樹脂部件後，太陽能電池樣品的成品率得到提高。
另外，在實施例1~7中，比較光電轉換性能的話，與使用了PTFE膠帶的實施例6的太陽能電池樣品相比，使用了聚醯亞胺膠帶的實施例1~5及實施例7的太陽能電池樣品的光電轉換性能更加優異。
另外，在實施例1~5及實施例7中，與氧化劑濃度及濕度較高的實施例7的太陽能電池樣品相比，氧化劑濃度及濕度較低的實施例1~5的太陽能電池樣品的光電轉換性能更加優異。
還有，針對實施例1~5而言，與聚醯亞胺膠帶厚度為100μm的實施例5的太陽能電池樣品相比，聚醯亞胺膠帶厚度為50μm的實施例1~4的太陽能電池樣品的光電轉換性能更加優異。
再有，在實施例1~4中，與W1<W2的實施例4的太陽能電池樣品相比，滿足W1≧W2的實施例1~3的太陽能電池樣品的光電轉換性能更加優異。
100‧‧‧托盤(基板托盤)
101‧‧‧(托盤的)主體
110‧‧‧(托盤的)表面
120‧‧‧凹部
121‧‧‧開口部
122‧‧‧側壁
124‧‧‧底面
130‧‧‧樹脂部件
200‧‧‧基板(半導體基板)

Claims (11)

  1. 一種基板托盤，在用於製造太陽能電池的製膜製程中，為了將半導體基板輸送到製膜室，將該半導體基板安裝在上述基板托盤上，
    該基板托盤具有凹部和樹脂部件，上述凹部在該基板托盤的供安裝上述半導體基板之一側的表面敞開口，上述樹脂部件配置在上述凹部底面及上述凹部外周部中至少一者，
    上述半導體基板安裝在上述樹脂部件上。
  2. 一種太陽能電池的製造方法，其包括在半導體基板上形成薄膜的製膜製程，上述製膜製程包括：
    準備用於將上述半導體基板輸送到製膜室的基板托盤的準備步驟，以及
    將上述半導體基板安裝在上述基板托盤上的安裝步驟，
    上述基板托盤具有凹部和樹脂部件，上述凹部在該基板托盤的供安裝上述半導體基板之一側的表面敞開口，上述樹脂部件配置在上述凹部底面及上述凹部外周部中至少一者，
    在上述安裝步驟中，將上述半導體基板安裝在上述樹脂部件上。
  3. 如請求項2所記載之太陽能電池的製造方法，其中
    在上述安裝步驟中，以覆蓋整個上述樹脂部件的方式將上述半導體基板安裝在該樹脂部件上。
  4. 如請求項3所記載之太陽能電池的製造方法，其中
    上述半導體基板的形狀是正方形或八邊形，
    上述凹部的形狀是俯視時寬度比上述半導體基板的寬度大的正方形，
    上述樹脂部件配置在上述凹部底面之外周部多個位置處或外周部整個一周，
    在已將上述半導體基板安裝在上述樹脂部件上以後，上述樹脂部件的外周端位於上述半導體基板的最外端的內側。
    上述凹部的形狀是俯視時寬度比上述半導體基板的寬度小的正方形，
    上述樹脂部件配置在上述凹部外周部的多個位置處或外周部整個一周，
    在已將上述半導體基板安裝在上述樹脂部件上以後，上述樹脂部件的外周端位於上述半導體基板的最外端的內側。
  5. 如請求項3所記載之太陽能電池的製造方法，其中
    上述半導體基板的形狀是正方形或八邊形，
  6. 如請求項2所記載之太陽能電池的製造方法，其中
    上述樹脂部件為兩層以上的層疊構造。
  7. 如請求項6所記載之太陽能電池的製造方法，其中
    上述樹脂部件包括：與上述基板托盤表面接觸的黏結層、以及與上述半導體基板接觸的耐熱性樹脂層。
  8. 如請求項7所記載之太陽能電池的製造方法，其中
    上述黏結層的主要成分是矽氧樹脂。
  9. 如請求項7所記載之太陽能電池的製造方法，其中
    上述耐熱性樹脂層的主要成分是聚醯亞胺。
  10. 如請求項9所記載之太陽能電池的製造方法，其中
    上述耐熱性樹脂層的厚度在10μm以上25μm以下，
    上述樹脂部件的厚度在15μm以上50μm以下。
  11. 如請求項2~10任一項所記載之太陽能電池的製造方法，其中
    上述準備步驟及上述安裝步驟，在氧化劑濃度為0ppb以上10ppb以下且濕度為40%RH以上70%RH以下的環境下進行。
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