WO2008062663A1 - Procédé de fabrication de cellule solaire et appareil de fabrication de cellule solaire - Google Patents

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Shigemi Murakawa
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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell manufacturing method and a solar cell manufacturing apparatus.
  • a pn junction is formed in a silicon layer that is a light absorption layer, and light that has once entered the light absorption layer is formed on the surface of the silicon layer to protect the device.
  • a passivation film for preventing reflection to the outside is formed.
  • a passivation film has been formed by thermally oxidizing the surface of a silicon layer.
  • a large number of defects such as vacancies are generated at the interface between the passivation film formed by thermal oxidation and the underlying silicon layer.
  • these defects become recombination centers of carriers such as electrons, the carriers recombine and disappear, and the energy conversion efficiency of the finally formed solar cell has been lowered.
  • the silicon nitride film formed by this plasma CVD process is less susceptible to crystal silicon grain boundaries and can therefore suppress the disappearance of carriers.
  • Patent Document 1 JP-A-2005-159171
  • the present invention has been made in view of the power and the point, and an object thereof is to provide a solar cell manufacturing method and a solar cell manufacturing apparatus capable of obtaining high energy conversion efficiency.
  • the present invention for achieving the above object is a method for manufacturing a solar cell, wherein a surface layer of a silicon layer is oxidized, nitrided or oxynitrided using plasma, and a passivation film is formed on the surface layer of the silicon layer. It is characterized by forming.
  • a solar cell with high energy conversion efficiency can be manufactured by forming a passivation film by plasma treatment of the surface layer of the silicon layer.
  • the passivation film may be formed using plasma having a sheath potential of 10 eV or less.
  • the sheath potential is the difference between the potential of the space where plasma is generated and the potential of the silicon layer.
  • the passivation film may be formed under a pressure of 6.67 Pa to 6.67 X 10 2 Pa.
  • the passivation film may be formed at a temperature of 200 ° C to 600 ° C.
  • the plasma may be a surface wave plasma excited by a microwave.
  • the microwave that generates the plasma may be supplied through a slot antenna.
  • the microwave that generates the plasma may be intermittently supplied in the form of a pulse having a predetermined period.
  • an oxide film, a nitride film, or an oxynitride film may be formed by a CVD process, and a passivation film may be further formed.
  • the passivation film may be formed by the CVD process using plasma.
  • a bias power may be applied to the deposited layer of the passivation film.
  • the process of oxidizing, nitriding or oxynitriding the surface layer of the silicon layer and the CVD process may be performed in the same processing container.
  • the process of oxidizing, nitriding or oxynitriding the surface layer of the silicon layer and the CVD process may be performed in different processing containers, and the solar cell substrate may be vacuum-transferred between the processing containers!
  • a processing gas containing oxygen and nitrogen is introduced into the processing vessel during the CVD process, and the processing gas introduced to the oxygen
  • the nitrogen ratio may be gradually increased to gradually increase the nitrogen atom content in the passivation film in the deposition direction.
  • the present invention according to another aspect is an apparatus for manufacturing a solar cell, wherein a surface layer of a silicon layer is oxidized, nitrided, or oxynitrided using a plasma to form a passivation film on the surface layer of the silicon layer. It has a processing part.
  • the passivation film may be formed using plasma having a sheath potential of 10 eV or less! /.
  • the passivation film may be formed under a pressure of 6.67 Pa to 6.67 X 10 2 Pa.
  • the passivation film may be formed at a temperature of 200 ° C to 600 ° C.
  • the plasma may be surface wave plasma excited by microwaves.
  • the processing unit may include a slot antenna that supplies a microwave.
  • the microwaves that generate the plasma may be intermittently supplied in the form of a pulse having a predetermined period.
  • an oxide film, a nitride film, or an oxynitride film is formed on the passivation film formed on the surface layer of the silicon layer by a CVD process, and the passivation film is further formed.
  • the passivation film may be formed by a CVD process using plasma.
  • the other processing section may have a power source for applying a bias power to the deposited layer of the passivation film.
  • Hydrogen is added to the process gas at least during the process of oxidizing, nitriding or oxynitriding the surface layer of the silicon layer in the processing unit, or during the CVD process of the other processing unit. You may do it.
  • the processing unit and the other processing unit may be connected through a transport unit that vacuum transports the solar cell substrate.
  • a processing gas containing oxygen and nitrogen is contained in a processing container during the CVD process in the other processing unit. It is also possible to gradually increase the ratio of nitrogen to oxygen in the introduced processing gas and gradually increase the nitrogen atom content in the passivation film in the deposition direction.
  • a solar cell with high energy conversion efficiency can be manufactured.
  • FIG. 1 is a plan view showing the outline of the configuration of a solar cell manufacturing apparatus in the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an outline of a configuration of a processing unit.
  • FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a slot flat plate.
  • FIG. 4 is an explanatory view of a longitudinal section showing a solar cell substrate in which a polycrystalline silicon layer is formed on a polycrystalline silicon substrate.
  • FIG. 5 is an explanatory view of a longitudinal section showing a solar cell substrate on which a passivation film is formed.
  • FIG. 6 is a graph showing the photoelectric exchange efficiency of a solar cell according to a method for forming a passivation film.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between sheath potential and crystal defect density during plasma processing.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between pressure, ion energy, and electron temperature during plasma processing.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the nitrogen atom content at the interface between the polycrystalline silicon layer and the passivation film and the crystal defect density.
  • FIG. 10 Graph showing the difference in ion energy between continuous microwave and pulsed microwave.
  • FIG. 11 is a plan view showing the outline of the configuration of a solar cell manufacturing apparatus of another example.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an outline of the configuration of another processing unit.
  • FIG. 13 is an explanatory view of a longitudinal section showing a solar cell substrate on which a first passivation film is formed.
  • FIG. 14 is an explanatory view of a longitudinal section showing a solar cell substrate on which a second passivation film is formed.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing an outline of another configuration of the processing unit.
  • FIG. 16 is a plan view showing a configuration in the parallel plate waveguide of FIG.
  • FIG. 1 is a plan view showing an outline of the configuration of a solar cell manufacturing apparatus 1 according to the present invention.
  • the solar cell manufacturing apparatus 1 includes a cassette station 2 for loading and unloading a plurality of solar cell substrates W in units of cassettes, and a plurality of each for processing the substrates W in a single wafer manner.
  • a processing station 3 having a seed processing unit is integrally connected.
  • the cassette station 2 includes, for example, a cassette mounting unit 4, a transfer chamber 5, and a solar cell substrate W.
  • Alignment section 6 is provided for positioning.
  • cassettes C that can accommodate a plurality of solar cell substrates W can be placed side by side in the X direction (left and right direction in FIG. 1).
  • a transfer chamber 5 is adjacent to the cassette mounting part 4 on the positive side in the Y direction (upward in FIG. 1).
  • a transfer rail 7 extending in the X direction and a substrate transfer body 8 that moves on the transfer rail 7 are provided in the transfer chamber 5, for example.
  • the alignment section 6 is adjacent to the negative side of the transfer chamber 5 in the X direction (left direction in FIG. 1).
  • the substrate transfer body 8 in the transfer chamber 5 is provided with an articulated transfer arm 8a that can be swung and expanded and contracted.
  • the solar cell substrate W can be transferred to the chambers 12 and 13.
  • a central transfer chamber 10 is provided as a transfer part capable of reducing the pressure inside.
  • a substrate transfer device 11 is provided in the central transfer chamber 10.
  • the central transfer chamber 10 is formed, for example, in an approximately octagonal shape when viewed from above, and the load lock chambers 12, 13 and, for example, four processing units 14, 15, 16, 17 are connected to the periphery thereof.
  • the substrate transfer device 11 has two transfer arms l la and l ib that can be swung and expanded and contracted, and a solar cell for the load lock chambers 12 and 13 around the central transfer chamber 10 and the processing units 14 to 17. Substrate W can be transferred
  • the load lock chambers 12 and 13 are disposed between the central transfer chamber 10 and the transfer chamber 5 of the cassette station 2, and connect the central transfer chamber 10 and the transfer chamber 5.
  • the load lock chambers 12 and 13 have a mounting portion (not shown) for the solar cell substrate W and can maintain the interior of the chamber in a reduced pressure atmosphere.
  • Gate valves 18 are respectively provided between the transfer chamber 5 and the load lock chambers 12 and 13, and between the central transfer chamber 10, the load lock chambers 12 and 13, and the processing units 14 to 17; ing.
  • the processing unit 14 is a plasma processing apparatus that generates plasma using a radial line slot antenna to oxidize, nitride, or oxynitride the solar cell substrate W.
  • the processing unit 14 includes, for example, a bottomed cylindrical processing container 30 having an open upper surface as shown in FIG.
  • the processing container 30 is made of, for example, an aluminum alloy.
  • the processing container 30 is grounded.
  • a mounting table 31 for mounting the solar cell substrate W is provided in the central part of the bottom of the processing container 30, for example.
  • the mounting table 31 incorporates, for example, an electrode plate 32, and the electrode plate 32 is provided in the processing vessel 30. It is connected to an external DC power supply 33.
  • the direct-current power source 33 generates an electrostatic force on the surface of the mounting table 31 so that the solar cell substrate W can be electrostatically attracted onto the mounting table 31.
  • the mounting table 31 has a built-in heater 35 that generates heat when power is supplied from the heater power supply 34, and the solar cell substrate W on the mounting table 31 can be heated to a predetermined temperature.
  • a microwave material of a dielectric such as alumina (Al 2 O 3) or quartz glass is inserted through a sheath material 40 such as an O-ring for ensuring airtightness.
  • Overplate 41 is provided.
  • the inside of the processing container 30 is hermetically closed by the microwave transmission plate 41.
  • Microwave for plasma generation is placed on the upper part of the microwave transmission plate 41.
  • the radial line slot antenna 42 has a substantially cylindrical case 42a having an open lower surface, and a disk-shaped slot flat plate 43 in which a large number of slots are formed is provided on the lower surface.
  • the slot flat plate 43 is made of a copper plate or an aluminum plate whose surface is plated with gold or silver, and a plurality of microwave radiation holes 43a serving as slots are formed.
  • the microwave radiating holes 43a are formed in the shape of a force between adjacent ones, and these microwave radiating holes 43a are arranged concentrically.
  • the length and arrangement interval of the microwave radiation holes 43a are determined in accordance with the wavelength of the microwave, and for example, the distance between the microwave radiation holes 43a is set to 1 / 2 ⁇ or the distance.
  • the shape of the microwave radiation hole 43a is not limited to the T-shape, and may be other shapes such as a circular shape and an arc shape. Further, the arrangement of the microwave radiation holes 43a is not limited to a concentric circle shape, and may be a spiral shape, a lattice shape, a random arrangement, a radial shape, or the like.
  • a slow phase plate 44 made of a low-loss dielectric material as shown in FIG.
  • the retardation plate 44 can adjust the plasma generation state by shortening the wavelength of the microwave because the wavelength of the microwave becomes longer in vacuum.
  • An opening is formed in the center of the case 42a of the radial line slot antenna 42, and the coaxial waveguide 45 is connected to the opening.
  • the coaxial waveguide 45 is connected to a microwave oscillation device 46 that oscillates a microwave of 2.45 GHz, for example.
  • the microwave oscillation device 46 is provided with a microwave oscillation control unit 47 that controls ON / OFF of microwave oscillation and output.
  • a processing gas supply port 50 is formed on the side wall surface of the processing container 30.
  • a processing gas supply pipe 51 communicating with the outside of the processing container 30 is connected to the processing gas supply port 50.
  • the processing gas supply pipe 51 is branched into a plurality of, for example, four, and the branch pipes 51a, 51b, 51c, 51di are connected to the gas supply sources 52a, 52b, 52c, 52di, respectively.
  • Each branch pipe 51a to 51di is provided with a mass flow controller 54a, 54b, 54c, 54d, and a mass flow controller 54a, 54b, 54c, 54d.
  • argon (Ar) gas which is a rare gas for plasma generation, is sealed in the gas supply source 52a, and the gas supply source 52b is supplied.
  • Oxygen (O 2) gas is enclosed in the gas supply source.
  • N 2 O dinitrogen monoxide
  • H 2 gas hydrogen
  • gas supply sources and gas types can be changed as appropriate according to the type of processing gas.
  • exhaust ports 60 for exhausting the atmosphere in the processing container 30 are provided on both sides of the mounting table 31 at the bottom of the processing container 30.
  • An exhaust pipe 62 leading to an exhaust device 61 such as a turbo molecular pump is connected to the exhaust port 60! /.
  • processing units 15 to 17 is the same as the configuration of the processing unit 14 described above, and thus the description thereof is omitted.
  • a polycrystalline silicon layer Sn that becomes an n-type layer is previously formed on a polycrystalline silicon substrate Sp that becomes a p-type layer.
  • a light absorption layer of pn junction is formed, and a passivation film is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer Sn.
  • the solar cell substrates W are taken out one by one from the cassette C in the cassette station 2 by the substrate carrier 8 shown in FIG. 1, and conveyed to the alignment unit 6.
  • the solar cell substrate W is aligned in the alignment unit 6 and then transferred to the load lock chamber 12 by the substrate transfer body 8, and then the substrate transfer device 1 1
  • the processing unit 14 through the central transfer chamber 10.
  • the inside of the central transfer chamber 10 is maintained in a vacuum state, and the solar cell substrate W passing through the central transfer chamber 10 is vacuum transferred.
  • the solar cell substrate W transported to the processing unit 14 is first sucked and held on the mounting table 31 as shown in FIG. Next, the solar cell substrate W is heated by the heater 35 to a range of 200 ° C. to 600 ° C., for example, 350 ° C. Subsequently, the inside of the processing container 30 is adjusted to a pressure in the range of 50 mTorr (6. 67 Pa) to 5 Torr (6. 67 X 10 2 Pa), for example, 100 mTorr (13.3 Pa), and the processing container 30 is supplied from the gas supply port 50. Inside, a mixed gas of argon gas and oxygen gas is introduced.
  • a microwave is introduced into the processing container 30 from the radial line slot antenna 42.
  • the processing gas in the processing container 30 is excited and plasma is generated in the processing container 30.
  • the microwave passes through the slot flat plate 43 to form a surface wave, and a high-density plasma is generated immediately below the microwave transmission plate 41 by the surface wave.
  • the sheath potential between the plasma generation space in the processing container 30 and the surface of the solar cell substrate W is maintained at 10 eV or less.
  • the surface layer of the polycrystalline silicon layer Sn is oxidized by the action of the plasma containing oxygen atoms.
  • a passivation film A made of a silicon oxide film is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer Sn as shown in FIG.
  • the passivation film A having a desired thickness is formed by the plasma oxidation process for a predetermined time, the supply of the microwave and the supply of the processing gas are stopped, and the formation process of the passivation film is completed.
  • the solar cell substrate W is taken out from the processing unit 14 by the substrate transfer device 11 and transferred to the load lock chamber 13 through the central transfer chamber 10. Thereafter, the solar cell substrate W is returned to the cassette C by the substrate carrier 8 and the series of processes is completed.
  • the passivation film A is formed by using plasma oxidation treatment, the polycrystalline silicon layer Sn and the passivation film A are compared with the case of using conventional CVD processing.
  • the interface was smooth and continuous with no grain boundaries.
  • crystal defects near the boundary between the polycrystalline silicon layer Sn and the passivation film A are reduced, and energy carriers are not lost.
  • a positive battery can be manufactured.
  • Fig. 6 shows the photoelectric conversion efficiency of the solar cell according to the method of forming the passivation film. When plasma oxidation is used as in this embodiment, it is compared to the conventional CVD process. The photoelectric conversion efficiency has improved dramatically.
  • the sheath potential (ion energy) of the surface of the solar cell substrate W during plasma processing was investigated. As shown in Fig. 7, the sheath potential was 10 eV or less. In addition, it was confirmed that the density of crystal defects is extremely low at 2 X 10 + u (1 / cm 2 ) or less. In the present embodiment, since the sheath potential is set to 10 eV or less and plasma treatment is performed with low ion energy, crystal defects in the polycrystalline silicon layer Sn can be reduced, and a solar cell with high photoelectric conversion efficiency can be manufactured.
  • the radial line slot antenna 42 is used for the microwave supply section, the plasma concentrates directly below the microwave transmission plate 41, and the sheath potential on the surface of the solar cell substrate W is stably stabilized. Can be kept low.
  • the plasma treatment was performed at less than 200 ° C, it was confirmed that moisture and organic substances adhering to the surface of the polycrystalline silicon layer Sn were taken into the film. Further, when the plasma treatment is performed at a temperature exceeding 600 ° C., the polycrystalline silicon layer Sn is recrystallized. In this embodiment, since the plasma treatment is performed at a temperature of 200 ° C. to 600 ° C., the passivation film A having a good film quality with few impurities can be formed.
  • the ion energy (Ee) and electron temperature (Te) of plasma during processing can be reduced by increasing the pressure in the processing chamber 30 during plasma processing.
  • the polycrystalline silicon layer Sn can be oxidized with low ion energy by setting the inside of the processing container 30 during processing to 50 mTorr (6.67 Pa) or more as in the present embodiment.
  • the crystal defects of the polycrystalline silicon layer Sn can be reduced, and a solar cell having high photoelectric conversion efficiency can be manufactured.
  • the pressure in the processing vessel 30 during processing is increased too much, the ion energy will decrease too much and the plasma oxidation rate will decrease significantly.
  • the pressure in the processing container 30 is maintained at 5 Torr (6.67 ⁇ 10 2 Pa) or less, a force S that avoids a significant decrease in the plasma oxidation rate can be achieved.
  • oxygen gas and argon gas are supplied as process gases.
  • nitrogen is contained in the process gas, and the interface between the polycrystalline silicon layer Sn and the passivation film A is added.
  • the nitrogen atom content of may be controlled to 5 atomic% or less.
  • Nitrogen can be added to the processing gas by adding nitrogen (N) gas or ammonia (NH) gas to the processing gas,
  • N 2 O gas may be used instead of oxygen gas.
  • the nitrogen atoms Since nitrogen atoms are introduced at the interface of n, the nitrogen atoms selectively react with crystal defects formed at the interface between the polycrystalline silicon layer Sn and the passivation film A, which is an oxide film, and the nitrogen atoms are Repair crystal defects. As a result, the final amount of crystal defects is reduced, and the photovoltaic exchange efficiency of the solar cell can be increased. Further, as shown in FIG. 9, it has been confirmed that when the nitrogen atom content rate exceeds 5 atomic%, the nitrogen atoms become excessive, and conversely, crystal defects at the interface of the polycrystalline silicon layer Sn increase. Therefore, by setting the nitrogen atom content to 5 atomic% or less, the crystal defects due to nitrogen atoms are properly repaired.
  • the passivation film A is formed by oxidizing the polycrystalline silicon layer Sn.
  • the passivation film may be formed by oxynitriding.
  • the processing unit 14 may supply N 2 O gas instead of oxygen gas.
  • the passivation film may be formed by supplying nitrogen gas instead of oxygen gas and nitriding the polycrystalline silicon film Sn.
  • microwaves that generate plasma are continuously supplied during processing, but they may be supplied intermittently in the form of a pulse having a predetermined cycle.
  • the microphone mouth wave oscillation control unit 47 oscillates the microwave from the microwave oscillation device 46 in a predetermined period, and the pulsed microwave is radiated from the radial line slot antenna 42 into the processing container 30.
  • microwaves are supplied so that the pulse frequency is 50 kHz and the duty ratio (ratio of the ON time to the overall ON.OFF time) is 50%.
  • the ion energy of the plasma can be reduced by supplying a normal microwave (pulse wave) compared to supplying a continuous microwave (continuous wave).
  • the pulse frequency was 50 kHz and the duty ratio was 50%.
  • the pulse frequency was 10 kHz to 1 MHz and the duty ratio was 20% to 8%. In the range of 0%, it was confirmed that there was an effect of reducing crystal defects compared to the continuous wave.
  • FIG. 11 shows such an example, and the solar cell manufacturing apparatus 1 includes other processing units 70 and 71 that perform CVD processing.
  • the other processing units 70 and 71 are connected to the central transfer unit 10 instead of the processing units 16 and 17 of the above embodiment, for example.
  • another processing unit 70 is a plasma CVD apparatus that generates plasma using a radial line slot antenna and forms a film on the solar cell substrate W.
  • the other processing unit 70 has the same configuration as the above processing unit 14 except that, for example, a high-frequency power source for applying bias power to the mounting table is connected and the type of processing gas is different. is doing. That is, the other processing unit 70 has a bottomed cylindrical processing container 80 having an open top as shown in FIG. 12, for example, and a mounting table 81 is provided at the bottom of the processing container 80. .
  • the mounting table 81 incorporates an electrode plate 82, and a DC power source 83 is connected to the electrode plate 82. Further, a high frequency power source 84 that applies bias power to the solar cell substrate W is connected to the mounting table 81, for example.
  • the mounting table 81 has a built-in heater 86 that generates heat by feeding power from the heater power supply 85, and can heat the solar cell substrate W on the mounting table 81 to a predetermined temperature.
  • a microwave transmitting plate 91 is provided in the upper opening of the processing vessel 80, for example, with a sealant 90 interposed therebetween.
  • the inside of the processing container 80 is hermetically closed by the microwave transmission plate 91.
  • a radial line slot antenna 92 is provided on the microwave transmitting plate 91.
  • the radial line slot antenna 92 has a substantially cylindrical case 92a having an open bottom surface, and a disk-shaped slot flat plate 93 is provided on the bottom surface.
  • the slot flat plate 93 is formed with a large number of microwave radiation holes 93a serving as slots.
  • the microwave radiating holes 93a are formed in the shape of a force between adjacent ones, and these T-shaped microwave radiating holes 93a are arranged concentrically.
  • Microwave radiation hole 93a length The arrangement interval is determined in accordance with the wavelength of the microwave, and for example, the interval of the microwave radiation holes 93a is set to 1 / 2 ⁇ .
  • a slow phase plate 94 formed of a low-loss dielectric material as shown in FIG.
  • An opening is formed in the central portion of case 92a of radial line slot antenna 92, and coaxial waveguide 95 is connected to the opening.
  • the coaxial waveguide 95 is connected to a microwave oscillation device 96 that oscillates a microwave of 2.45 GHz, for example.
  • the microwave oscillation device 96 is provided with a microwave oscillation control unit 97 that controls ON / OFF of microwave oscillation and output.
  • a processing gas supply port 100 is formed on the side wall surface of the processing container 80.
  • a processing gas supply pipe 101 communicating with the outside of the processing container 80 is connected to the processing gas supply port 100.
  • the processing gas supply pipe 101 is branched into a plurality of, for example, five, and each of the branch pipe dishes a, 101b, 101c, dish d, and dish e has gas supply sources 102a, 102b, 102c, 102d, 102ei can be read through.
  • Olei Ko (103a, 103b, 103c, 103d, 103e, mass flow controller 104a, 104b, 104c, 104d, 104e force S are provided respectively.
  • a predetermined processing gas having a predetermined flow rate can be supplied into the processing container 30.
  • a rare gas such as argon gas is sealed in the gas supply source 102a, and the gas supply is performed.
  • Source 102b is sealed with silane (SiH) gas, and gas supply sources 102c, 102d, 102e (N, N, NH, H gas)
  • exhaust ports 110 force S are provided on both sides of the mounting table 81 at the bottom of the processing vessel 80.
  • An exhaust pipe 112 leading to an exhaust device 111 such as a turbo molecular pump is connected to the exhaust port 110.
  • the solar cell substrate W in which the polycrystalline silicon layer Sn is formed on the polycrystalline silicon substrate Sp shown in FIG. 4 is transported from the cassette C to the alignment section 6 by the substrate transport body 8 as in the above embodiment.
  • the solar cell substrate W is then loaded into the load lock chamber 1 by the substrate carrier 8
  • the substrate is transferred to the processing unit 14 through the central transfer chamber 10 by the substrate transfer device 11.
  • the surface layer of the polycrystalline silicon layer Sn is oxidized by plasma treatment in the same manner as in the above embodiment, and the surface of the first passivation film A1 is formed on the surface as shown in FIG. Is formed.
  • the solar cell substrate W is taken out from the processing unit 14 by the substrate transfer device 11 and transferred to, for example, another processing unit 70 through the central transfer chamber 10. During this time, the solar cell substrate W is vacuum-transported so as not to be in contact with the atmosphere.
  • the solar cell substrate W transported to the other processing unit 70 is first sucked and held on the mounting table 81 as shown in FIG. Next, the solar cell substrate W is heated to a range of 200 ° C. to 600 ° C. by the heater 86. Subsequently, the inside of the processing container 80 is adjusted to a pressure in the range of, for example, 5 mTorr to 5 Torr, and a mixed gas of argon gas, silane gas, and nitrogen gas is introduced into the processing container 80 from the gas supply port 100.
  • a microwave is introduced into the processing container 80 from the radial line slot antenna 92.
  • the gas in the processing container 80 is excited and plasma is generated in the processing container 80.
  • the microwave passes through the slot plate 93 to form a surface wave, and the surface wave generates a high-density plasma immediately below the microwave transmission plate 91.
  • a bias power of 20 V or more is applied to the solar cell substrate W on the mounting table 81 by the high frequency power source 84.
  • a silicon nitride film is deposited on the surface of the first passivation film A1 by the action of plasma, so that a second passivation film A2 is formed as shown in FIG.
  • a passivation film (Al + A2) having a predetermined thickness of, for example, 10 nm or more as a whole is formed.
  • the passivation film having a desired thickness is formed by the plasma CVD process for a predetermined time, the supply of microwaves and the supply of gas are stopped, and the formation process of the passivation film ends.
  • the solar cell substrate W is taken out from the other processing unit 70 by the substrate transfer device 11 and transferred to the load lock chamber 13 through the central transfer chamber 10. Thereafter, the solar cell substrate W is returned to the cassette C by the substrate carrier 8 and the series of processes is completed.
  • the second passivation film is formed on the first passivation film A1 by the CVD process. Since the passivation film A2 is formed, for example, it is not possible to obtain a sufficient thickness for the passivation film only by the plasma oxidation process! / Even in this case, the passivation film having a sufficient thickness can be formed by the subsequent CVD process. As a result, the passivation film can sufficiently function as, for example, an antireflection film. In addition, the strength of the passivation film can be sufficiently secured. Further, in this example, since the silicon nitride film having a higher reflectance is formed on the silicon oxide film which is the first passivation film A1, the reflection preventing function of the passivation film can be further improved.
  • the processing unit 14 and the other processing unit 70 are connected by the central transfer chamber 10, and the transfer of the solar cell substrate W from the processing unit 14 to the other processing unit 70 is performed in a vacuum state, the solar cell substrate It is possible to prevent W from being exposed to the atmosphere and, for example, moisture adhering to the film quality.
  • the processing for forming the first passivation film A1 and the second passivation film A2 may be performed in the same processing container.
  • the plasma oxidation process described above is performed in the processing container 80 of another processing unit 70. Then, the first passivation film A1 may be formed, and then the plasma passivation process may be performed to form the second passivation film A2.
  • the first passivation film A1 is an oxide film as in the above-described embodiment
  • oxygen gas is also introduced in addition to nitrogen gas as a processing gas during the CVD process, and the ratio of nitrogen to oxygen during the introduction of the processing gas
  • the nitrogen atom content of the second passivation film A2 may be gradually increased in the deposition direction.
  • a small amount of nitrogen gas is first introduced compared to oxygen gas, and then the amount of introduced nitrogen gas is increased while reducing the amount of introduced oxygen gas, and finally only nitrogen gas is introduced.
  • the first passivation film which is a silicon oxide film because it gradually changes to the recon nitride film
  • the film composition of A1 and second passivation A2 is continuous throughout. As a result, crystal grain boundaries in the passivation film are reduced and crystal defects can be reduced. This example is
  • the present invention can also be applied to the case where the first passivation film A1 is an oxynitride film.
  • SiH (silane) gas is used as a processing gas during the CVD processing.
  • an oxide film or an oxynitride film may be formed on the first passivation film A1 instead of the nitride film by changing the process gas during the CVD process.
  • Hydrogen gas may be added to the processing gas.
  • the crystal defects can be repaired by selectively reacting with hydrogen atomic force S, crystal defects in the passivation film and in the interface between the silicon layer and the passivation film, so that a solar cell with higher photoelectric conversion efficiency can be repaired.
  • a battery can be manufactured.
  • the processing units 14 to 17 described in the above embodiment, and the other processing units 70 and 71 include the above-described radial line slot antenna! /, But have a slot antenna of another structure. You may have.
  • the processing unit 14 includes a parallel plate waveguide slot antenna (hereinafter referred to as “parallel plate antenna”) 130 on the microwave transmission plate 41 as shown in FIG.
  • the parallel plate antenna 130 is an antenna in which a slot is formed on one of two plates forming a parallel plate waveguide.
  • the parallel plate antenna 130 includes a lower rectangular first waveguide plate 130a and an upper rectangular second waveguide plate 130b facing each other in parallel in the vertical direction.
  • a parallel plate waveguide 131 is formed in the gap between the two waveguide plates 130b.
  • a number of microwave radiation holes 132 serving as slots are formed in the first waveguide plate 130a.
  • the microwave radiation holes 132 form a T shape between adjacent ones, and these T-shaped microwave radiation holes 132 are arranged vertically and horizontally.
  • the length and arrangement interval of the microwave radiation holes 132 are determined according to the wavelength of the microwaves in the parallel plate waveguide 131.
  • the distance between the microwave radiation holes 132 is the natural number of the microwaves. It is set to double.
  • the shape of the microwave radiation hole 132 is not limited to the T shape, and may be other shapes such as a circular shape or an arc shape.
  • the arrangement of the microwave radiation holes 132 is not limited to the vertical and horizontal arrangement, and may be concentric, spiral, random arrangement, radial, or the like.
  • a slow wave material 133 made of a dielectric is provided in the parallel plate waveguide 131.
  • This slow wave material 133 can adjust the plasma generation state by shortening the wavelength of the microwave introduced into the parallel plate waveguide 131.
  • a microwave absorber 134 is provided at one end of the parallel plate waveguide 131.
  • a microwave distributor 135 that distributes the introduced microwave is formed near the other end of the parallel plate waveguide 131 opposite to the microwave absorber 134.
  • the microwave distributor 135 is connected to a waveguide 137 leading to a microwave oscillation device 136 that oscillates a microwave of 2.45 GHz, for example. Since the configuration of the other parts of the processing unit 14 is the same as the configuration of the processing unit 14 described in the above embodiment, the configuration of the other parts will be described using the same reference numerals as in the above embodiment. Is omitted.
  • the microwave oscillated from the microwave oscillating device 136 is introduced into the parallel plate waveguide 131 of the parallel plate antenna 130, and the microwave is supplied to the micro wave of the first waveguide plate 130a. It passes through the wave radiation hole 132, passes through the microwave transmission plate 41, and is introduced into the processing container 30. As a result, a microwave surface wave is formed in the processing container 30, and the surface wave generates a high-density plasma immediately below the microwave transmission plate 41.
  • processing units 15, 16, 17, and the other processing units 70, 71 may similarly include the parallel plate antenna 130.
  • this embodiment is an example in which a passivation film is formed on a polycrystalline silicon layer, but a passivation film is formed on a single crystal, amorphous (amorphous), or a mixed silicon layer of polycrystalline and amorphous. Even in this case, the present invention can be applied.
  • the present invention is useful when manufacturing a solar cell with high energy conversion efficiency.

Description

明 細 書
太陽電池の製造方法及び太陽電池の製造装置
技術分野
[0001] 本発明は、太陽電池の製造方法及び太陽電池の製造装置に関する。
背景技術
[0002] 例えば結晶シリコン系の太陽電池では、光吸収層であるシリコン層に pn接合が形 成され、そのシリコン層の表面には、デバイスを保護するため或いは一旦光吸収層に 入射した光が外部に反射するのを防止するためのパッシベーシヨン膜が形成される。
[0003] 従来、パッシベーシヨン膜は、シリコン層の表面を熱酸化することにより形成されて いた。しかしながら、このようにシリコン層の表面を高温で熱酸化した場合、熱酸化で 形成されたパッシベーシヨン膜と下地のシリコン層との界面に多量の空孔欠陥などの 欠陥が生じていた。このため、それらの欠陥が電子などのキャリアの再結合中心とな つて、キャリアが再結合して消滅し、最終的に形成される太陽電池のエネルギ変換効 率が低くなつていた。この問題を解決するため、熱酸化に代えて、プラズマ CVD処理 により、シリコン層の表面にパッシベーシヨン膜となるシリコン窒化膜を形成することが 考えられてレ、る（特許文献 1参照）。このプラズマ CVD処理により形成されたシリコン 窒化膜は、結晶シリコンの粒界の影響を受け難いため、キャリアの消滅を抑制できる
〇
特許文献 1 :特開 2005- 159171号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] しかしながら、上述のようにプラズマ CVD処理によりパッシベーシヨン膜を形成した 場合、シリコン層上に新たにシリコン窒化膜を堆積させるので、シリコン層とパッシベ ーシヨン膜との界面が不連続になる。このため、シリコン層とパッシベーシヨン膜の界 面付近には、なお多くの結晶欠陥が存在し、それらがギヤリアの消滅要因となってい る。それ故、このプラズマ CVD処理の方法によっても十分に高いエネルギ変換効率 が得られていない。 [0005] 本発明は、力、かる点に鑑みてなされたものであり、高いエネルギ変換効率が得られ る太陽電池の製造方法及び太陽電池の製造装置を提供することをその目的とする。 課題を解決するための手段
[0006] 上記目的を達成するための本発明は、太陽電池の製造方法であって、シリコン層 の表層をプラズマを用いて酸化、窒化又は酸窒化して、前記シリコン層の表層にパッ シベーシヨン膜を形成することを特徴とする。
[0007] 本発明のように、シリコン層の表層をプラズマ処理してパッシベーシヨン膜を形成す ることにより、高いエネルギ変換効率の太陽電池を製造できる。
[0008] 上記太陽電池の製造方法において、 10eV以下のシース電位を有するプラズマを 用いて前記パッシベーシヨン膜を形成してもよい。なお、シース電位とは、プラズマが 生成されている空間の電位とシリコン層の電位の差をいう。
[0009] また、 6. 67Pa~6. 67 X 102Paの圧力下で、前記パッシベーシヨン膜を形成しても よい。
[0010] また、 200°C〜600°Cの温度下で、前記パッシベーシヨン膜を形成してもよい。
[0011] 前記プラズマは、マイクロ波によって励起される表面波プラズマであってもよい。
[0012] 前記プラズマを生成するマイクロ波は、スロットアンテナを通じて供給されるようにし てもよい。
[0013] 前記プラズマを生成するマイクロ波は、所定周期のノ ルス状に断続的に供給され てもよい。
[0014] 多結晶のシリコン層の表層を酸化処理する場合に、多結晶のシリコン層とパッシベ ーシヨン膜との界面における窒素原子含有率が 5atomic%以下になるように、処理容 器内に窒素を含む処理ガスを導入してもよ!/、。
[0015] 前記シリコン層の表層に形成されたパッシベーシヨン膜上に、 CVD処理により酸化 膜、窒化膜又は酸窒化膜を成膜して、さらにパッシベーシヨン膜を形成してもよい。
[0016] プラズマを用いた前記 CVD処理により前記パッシベーシヨン膜を形成してもよい。
[0017] 前記 CVD処理時には、パッシベーシヨン膜の堆積層にバイアス電力を印加しても よい。
[0018] 前記シリコン層の表層を酸化、窒化又は酸窒化する前記処理時、又は前記 CVD 処理時の少なくともいずれかには、処理ガスに水素を添加してもよい。
[0019] 前記シリコン層の表層を酸化、窒化又は酸窒化する前記処理と、前記 CVD処理を 同一処理容器内で行うようにしてもよい。
[0020] 前記シリコン層の表層を酸化、窒化又は酸窒化する前記処理と、前記 CVD処理と を異なる処理容器で行い、前記処理容器間の太陽電池基板を真空搬送してもよ!/、。
[0021] 前記シリコン層の表層を酸窒化してパッシベーシヨン膜を形成する場合において、 前記 CVD処理時に、処理容器内に酸素と窒素を含有する処理ガスを導入し、その 導入する処理ガスの酸素に対する窒素の比率を次第に増加させて、パッシベーショ ン膜中の窒素原子含有率を堆積方向に次第に増加させるようにしてもよい。
[0022] 別の観点による本発明は、太陽電池の製造装置であって、シリコン層の表層をブラ ズマを用いて酸化、窒化又は酸窒化して、前記シリコン層の表層にパッシベーシヨン 膜を形成する処理部を有することを特徴とする。
[0023] 前記処理部では、 10eV以下のシース電位を有するプラズマを用いて前記パッシ ベーシヨン膜を形成してもよ!/、。
[0024] 前記処理部では、 6. 67Pa~6. 67 X 102Paの圧力下で、前記パッシベーシヨン膜 を形成してもよい。
[0025] 前記処理部では、 200°C〜600°Cの温度下で、前記パッシベーシヨン膜を形成し てもよい。
[0026] 前記プラズマは、マイクロ波によって励起される表面波プラズマであってもよい。
[0027] 前記処理部は、マイクロ波を供給するスロットアンテナを有していてもよい。
[0028] 前記プラズマを生成するマイクロ波は、所定周期のノ ルス状に断続的に供給される ようにしてもよい。
[0029] 多結晶のシリコン層の表層を酸化処理する場合に、多結晶のシリコン層とパッシベ ーシヨン膜との界面における窒素原子含有率が 5atomic%以下になるように、処理容 器内に窒素を含む処理ガスを導入してもよ!/、。
[0030] 以上の太陽電池の製造装置は、前記シリコン層の表層に形成されたパッシベーシ ヨン膜上に、 CVD処理により酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜を成膜して、さらにパッシ ベーシヨン膜を形成する他の処理部を有して!/、てもよ!/、。 [0031] 前記他の処理部では、プラズマを用いた CVD処理により前記パッシベーシヨン膜 を形成してもよい。
[0032] 前記他の処理部は、ノ クシべーシヨン膜の堆積層にバイアス電力を印加する電源 を有していてもよい。
[0033] 前記処理部において前記シリコン層の表層を酸化、窒化又は酸窒化する前記処理 時、又は前記他の処理部における前記 CVD処理時の少なくともいずれかには、処 理ガスに水素を添加するようにしてもよい。
[0034] 前記処理部と他の処理部は、太陽電池基板を真空搬送する搬送部を通じて接続さ れていてもよい。
[0035] 前記処理部において前記シリコン層の表層を酸窒化してパッシベーシヨン膜を形成 する場合に、前記他の処理部における前記 CVD処理時に、処理容器内に酸素と窒 素を含有する処理ガスを導入し、その導入する処理ガスの酸素に対する窒素の比率 を次第に増加させて、パッシベーシヨン膜中の窒素原子含有率を堆積方向に次第に 増加させてもよい。
発明の効果
[0036] 本発明によれば、高いエネルギ変換効率の太陽電池を製造できる。
図面の簡単な説明
[0037] [図 1]本実施の形態における太陽電池の製造装置の構成の概略を示す平面図であ
[図 2]処理部の構成の概略を示す模式図である。
[図 3]スロット平板の構成を示す平面図である。
[図 4]多結晶シリコン基板上に多結晶シリコン層が形成された太陽電池基板を示す縦 断面の説明図である。
[図 5]パッシベーシヨン膜が形成された太陽電池基板を示す縦断面の説明図である。
[図 6]パッシベーシヨン膜の形成方法別の太陽電池の光電交換効率を示すグラフで ある。
[図 7]プラズマ処理時のシース電位と結晶欠陥密度の関係を示すグラフである。
[図 8]プラズマ処理時の圧力とイオンエネルギ及び電子温度の関係を示すグラフであ [図 9]多結晶シリコン層とパッシベーシヨン膜の界面の窒素原子含有率と結晶欠陥密 度との関係を示すグラフである。
[図 10]連続的なマイクロ波とパルス状のマイクロ波のイオンエネルギの相違を示すグ ラフである。
[図 11]他の例の太陽電池の製造装置の構成の概略を示す平面図である。
[図 12]他の処理部の構成の概略を示す模式図である。
[図 13]第 1のパッシベーシヨン膜が形成された太陽電池基板を示す縦断面の説明図 である。
[図 14]第 2のパッシベーシヨン膜が形成された太陽電池基板を示す縦断面の説明図 である。
[図 15]処理部の他の構成の概略を示す模式図である。
[図 16]図 15の平行平板導波管内の構成を示す平面図である。
符号の説明
[0038] 1 太陽電池の製造装置
14 処理部
Sp 多結晶シリコン基板
Sn 多結晶シリコン層
A パッシベーシヨン膜
W 太陽電池基板
発明を実施するための最良の形態
[0039] 以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図 1は、本発明にかかる太 陽電池の製造装置 1の構成の概略を示す平面図である。
[0040] 太陽電池の製造装置 1は、例えば図 1に示すように複数の太陽電池基板 Wをカセ ット単位で搬入出するカセットステーション 2と、基板 Wを枚葉式に処理する複数の各 種処理部を備えた処理ステーション 3を一体に接続した構成を有している。
[0041] カセットステーション 2は、例えばカセット載置部 4と、搬送室 5と、太陽電池基板 W の位置決めを行うァライメント部 6を備えている。カセット載置部 4には、複数の太陽電 池基板 Wを収容可能なカセット Cを X方向（図 1中の左右方向）に並べて載置できる。 カセット載置部 4の Y方向正方向（図 1中の上方)側には、搬送室 5が隣接されている 。搬送室 5には、例えば X方向に延びる搬送レール 7と、その搬送レール 7上を移動 する基板搬送体 8が設けられている。ァライメント部 6は、搬送室 5の X方向負方向（図 1の左方向）側に隣接されている。搬送室 5内の基板搬送体 8は、旋回及び伸縮自在 な多関節の搬送アーム 8aを備えており、カセット載置部 4のカセット Cと、ァライメント 部 6と、後述する処理ステーション 3のロードロック室 12、 13に対して太陽電池基板 W を搬送できる。
[0042] 処理ステーション 3の中央部には、内部を減圧可能な搬送部としての中央搬送室 1 0が設けられている。中央搬送室 10内には、基板搬送装置 11が設けられている。中 央搬送室 10は、例えば平面から見てほぼ 8角形に形成され、その周囲にロードロック 室 12、 13と、例えば 4つの処理部 14、 15、 16、 17が接続されている。基板搬送装置 11は、旋回及び伸縮自在な二本の搬送アーム l la、 l ibを有し、中央搬送室 10の 周囲のロードロック室 12、 13、処理部 14〜； 17に対して太陽電池基板 Wを搬送でき
[0043] ロードロック室 12、 13は、中央搬送室 10とカセットステーション 2の搬送室 5の間に 配置され、中央搬送室 10と搬送室 5を接続している。ロードロック室 12、 13は、太陽 電池基板 Wの図示しない載置部を有し、室内を減圧雰囲気に維持できる。
[0044] 搬送室 5とロードロック室 12、 13との間、中央搬送室 10と各ロードロック室 12、 13 及び各処理部 14〜； 17との間には、それぞれゲートバルブ 18が設けられている。
[0045] 処理部 14は、ラジアルラインスロットアンテナを用いてプラズマを発生させて、太陽 電池基板 Wを酸化、窒化又は酸窒化するプラズマ処理装置である。
[0046] 処理部 14は、例えば図 2に示すように上面が開口した有底円筒状の処理容器 30 を備えている。処理容器 30は、例えばアルミニウム合金により形成されている。処理 容器 30は、接地されている。処理容器 30の底部の中央部には、例えば太陽電池基 板 Wを載置するための載置台 31が設けられている。
[0047] 載置台 31には、例えば電極板 32が内蔵されており、電極板 32は、処理容器 30の 外部に設けられた直流電源 33に接続されている。この直流電源 33により載置台 31 の表面に静電気力を生じさせて、太陽電池基板 Wを載置台 31上に静電吸着できる 。載置台 31には、ヒータ電源 34による給電により発熱するヒータ 35が内蔵されており 、載置台 31上の太陽電池基板 Wを所定温度に加熱できる。
[0048] 処理容器 30の上部開口には、例えば気密性を確保するための Oリングなどのシー ノレ材 40を介して、アルミナ (Al O )若しくは石英ガラスなどの誘電体のマイクロ波透
2 3
過板 41が設けられている。このマイクロ波透過板 41によって処理容器 30内が気密 に閉鎖されている。マイクロ波透過板 41の上部には、プラズマ生成用のマイクロ波を
[0049] ラジアルラインスロットアンテナ 42は、下面が開口した略円筒形状のケース 42aを有 し、その下面には、多数のスロットが形成された円盤状のスロット平板 43が設けられ ている。スロット平板 43は、表面が金又は銀メツキされた銅板又はアルミニウム板から なり、スロットとなる多数のマイクロ波放射孔 43aが形成されている。マイクロ波放射孔 43aは、例えば図 3に示すように隣接するもの同士力 字状に形成され、これらの丁字 状のマイクロ波放射孔 43aが同心円状に配置されている。マイクロ波放射孔 43aの長 さや配列間隔は、マイクロ波の波長えに応じて定められ、例えばマイクロ波放射孔 43 aの間隔は、 1/2 λ又はえに設定されている。なお、マイクロ波放射孔 43aの形状は 、 T字状に限られず、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。また、マイクロ波 放射孔 43aの配置は、同心円状に限られず、螺旋状、格子状、ランダム配置、放射 状等であってもよい。
[0050] スロット平板 43の上部には、図 2に示すように低損失誘電体材料により形成された 遅相板 44が設けられている。遅相板 44は、真空中でマイクロ波の波長が長くなること から、マイクロ波の波長を短くしてプラズマの生成状態を調整できる。
[0051] ラジアルラインスロットアンテナ 42のケース 42aの中央部には、開口部が形成され、 その開口部に同軸導波管 45が接続されている。同軸導波管 45は、例えば 2. 45G Hzのマイクロ波を発振するマイクロ波発振装置 46に接続されている。マイクロ波発振 装置 46には、マイクロ波の発振の ON ' OFFや出力を制御するマイクロ波発振制御 部 47が設けられている。 [0052] 例えば処理容器 30の側壁面には、処理ガス供給口 50が形成されて!/、る。処理ガ ス供給口 50には、例えば処理容器 30の外部に通じる処理ガス供給管 51が接続され ている。処理ガス供給管 51は、複数、例えば 4つに分岐しており、それらの各分岐管 51 a, 51b、 51c、 51diま、それぞれガス供給原 52a、 52b、 52c、 52diこ通じてレヽる。 各分岐管 51 a〜51diこ (ま、ノ ノレフ、、 53a、 53b、 53c、 53d、マスフローコントローラ 54a 、 54b、 54c、 54dがそれぞれ設けられている。力、かる構成によって、処理容器 30内 に所定流量の所定の処理ガスを供給することができる。本実施の形態においては、 例えばガス供給源 52aに、プラズマ生成用の希ガスである例えばアルゴン (Ar)ガス が封入され、ガス供給源 52bに、酸素（O )ガスが封入されている。また、ガス供給源
2
52cには、一酸化二窒素（N O)ガス、ガス供給源 52dには、水素（H )ガスが封入さ
2 2
れている。なお、ガス供給源の数やガス種は、処理ガスの種類に応じて適宜変更で きる。
[0053] 例えば処理容器 30の底部の載置台 31を挟んだ両側には、処理容器 30内の雰囲 気を排気するための排気口 60が設けられている。排気口 60には、ターボ分子ポンプ などの排気装置 61に通じる排気管 62が接続されて!/、る。この排気口 60からの排気 により、処理容器 30内を所定の圧力に減圧できる。
[0054] なお、処理部 15〜； 17の構成については、上述の処理部 14の構成と同様であるの で説明を省略する。
[0055] 次に、上述の太陽電池の製造装置 1で行われる太陽電池のパッシベーシヨン膜の 形成プロセスについて説明する。
[0056] 本実施の形態においては、例えば図 4に示すように太陽電池基板 Wには、予め p型 層となる多結晶シリコン基板 Sp上に n型層となる多結晶シリコン層 Snが形成されて p n接合の光吸収層が形成されており、その多結晶シリコン層 Snの表面にパッシベー シヨン膜が形成される。
[0057] パッシベーシヨン膜の形成プロセスでは、先ず太陽電池基板 Wが図 1に示す基板 搬送体 8によってカセットステーション 2のカセット Cから一枚ずつ取り出され、ァライメ ント部 6に搬送される。太陽電池基板 Wは、ァライメント部 6において位置合わせされ た後、基板搬送体 8によってロードロック室 12に搬送され、その後基板搬送装置 1 1 によって中央搬送室 10を通って例えば処理部 14に搬送される。このとき中央搬送室 10内は、真空状態に維持されており、中央搬送室 10内を通過する太陽電池基板 W は、真空搬送される。
[0058] 処理部 14に搬送された太陽電池基板 Wは、先ず図 2に示すように載置台 31上に 吸着保持される。次に太陽電池基板 Wは、ヒータ 35によって 200°C〜600°Cの範囲 、例えば 350°Cに加熱される。続いて、処理容器 30内が 50mTorr (6. 67Pa)〜5T orr (6. 67 X 102Pa)の範囲、例えば 100mTorr (13. 3Pa)の圧力に調整され、ガス 供給口 50から処理容器 30内に、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスが導入される。
[0059] 続いて、ラジアルラインスロットアンテナ 42から処理容器 30内にマイクロ波が導入さ れる。このマイクロ波の導入によって、処理容器 30内の処理ガスが励起して処理容 器 30内にプラズマが生成される。このとき、マイクロ波はスロット平板 43を通過して表 面波を形成し、その表面波によって、マイクロ波透過板 41の直下に高密度のプラズ マが生成される。また、処理容器 30内のプラズマ生成空間と太陽電池基板 Wの表面 との間のシース電位は、 10eV以下に維持される。太陽電池基板 Wの表面では、酸 素原子を含むプラズマの作用により多結晶シリコン層 Snの表層が酸化される。こうし て、図 5に示すように多結晶シリコン層 Snの表面にシリコン酸化膜からなるパッシベ ーシヨン膜 Aが形成される。
[0060] 所定時間のプラズマ酸化処理により、所望の厚みのパッシベーシヨン膜 Aが形成さ れると、マイクロ波の供給や処理ガスの供給が停止され、パッシベーシヨン膜の形成 処理が終了する。
[0061] その後、太陽電池基板 Wは、基板搬送装置 11により処理部 14から取り出され、中 央搬送室 10を通ってロードロック室 13に搬送される。その後太陽電池基板 Wは、基 板搬送体 8によりカセット Cに戻されて、一連の処理が終了する。
[0062] 以上の実施の形態によれば、プラズマ酸化処理を用いてパッシベーシヨン膜 Aを形 成するので、従来の CVD処理を用いた場合に比べて、多結晶シリコン層 Snとパッシ ベーシヨン膜 Aの間が結晶粒界の存在しないようなスムーズで連続的な界面となった 。この結果、多結晶シリコン層 Snとパッシベーシヨン膜 Aの境界付近の結晶欠陥が減 少し、エネルギのキャリアが消滅しないので、従来よりも高いエネルギ変換効率の太 陽電池を製造できる。図 6は、パッシベーシヨン膜の形成方法別の太陽電池の光電 変換効率を示すものであり、本実施の形態のようにプラズマ酸化処理を用いた場合 は、従来の CVD処理を用いた場合に比べて光電変換効率が飛躍的に向上した。
[0063] プラズマ処理時の太陽電池基板 Wの表面のシース電位（イオンエネルギ）と多結晶 シリコン層 Snの結晶欠陥の関係を調査したところ、図 7に示すようにシース電位が 10 eV以下の場合に、結晶欠陥の密度が 2 X 10+ u (1/cm2)以下で極めて少なくなる ことが確認された。本実施の形態では、シース電位を 10eV以下にして低イオンエネ ルギでプラズマ処理を行ったので、多結晶シリコン層 Snの結晶欠陥を低減し、高い 光電変換効率の太陽電池を製造できる。
[0064] 特に、マイクロ波の供給部にラジアルラインスロットアンテナ 42を用いたので、プラ ズマがマイクロ波透過板 41の直下に集中して、太陽電池基板 Wの表面のシース電 位を安定的に低く維持することができる。
[0065] プラズマ処理を 200°C未満で行った場合、多結晶シリコン層 Snの表面に付着した 水分や有機物が膜中に取り込まれることが確認された。また、プラズマ処理を 600°C を超えて行った場合、多結晶シリコン層 Snの再結晶化が生じてしまう。本実施の形態 では、プラズマ処理を 200°C〜600°Cの温度下で行ったので、不純物の少ない良好 な膜質のパッシベーシヨン膜 Aを形成できる。
[0066] 図 8に示すようにプラズマ処理時の処理容器 30内の圧力を上げることにより、処理 時のプラズマのイオンエネルギ（Ee)や電子温度（Te)を小さくできること力 S確認され た。本実施の形態のように、処理時の処理容器 30内を 50mTorr (6. 67Pa)以上に することにより、低いイオンエネルギで多結晶シリコン層 Snを酸化できる。この結果、 多結晶シリコン層 Snの結晶欠陥を低減でき、高!/、光電変換効率の太陽電池を製造 できる。また、処理時の処理容器 30内の圧力を上げすぎると、イオンエネルギが低下 し過ぎてプラズマ酸化速度が著しく低下する。本実施の形態では、処理容器 30内の 圧力を 5Torr(6. 67 X 102Pa)以下に維持したので、プラズマ酸化速度の著しい低 下を避けること力 Sできる。
[0067] 以上の実施の形態では、処理ガスとして酸素ガスとアルゴンガスを供給していたが 、処理ガスに窒素を含有させて、多結晶シリコン層 Snとパッシベーシヨン膜 Aの界面 の窒素原子含有率を 5atomic%以下に制御してもよい。処理ガスに窒素を含有させる 方法としては、処理ガスに窒素（N )ガスやアンモニア（NH )ガスを添加したり、処理
2 3
ガスの酸素ガスの代わりに N Oガスを用いてもよい。かかる場合、多結晶シリコン層 S
2
nの界面に窒素原子が導入されるので、多結晶シリコン層 Snと酸化膜であるパッシベ ーシヨン膜 Aとの間の界面にできた結晶欠陥に窒素原子が選択的に反応し、窒素原 子が結晶欠陥を修復する。この結果、最終的な結晶欠陥量が減少し、太陽電池の光 電交換効率を上げることができる。また、図 9に示すように窒素原子含有率が 5atomic %を超えると、窒素原子が過剰になり、逆に多結晶シリコン層 Snの界面の結晶欠陥 が増加することが確認されている。したがって、窒素原子含有率を 5atomic%以下に することによって、窒素原子による結晶欠陥の修復が適正に行われる。
[0068] 以上の実施の形態では、多結晶シリコン層 Snを酸化処理してパッシベーシヨン膜 A を形成していたが、酸窒化処理してパッシベーシヨン膜を形成してもよい。かかる場 合、処理部 14において、酸素ガスに代えて N Oガスを供給してもよい。この場合も、
2
図 6に示したように従来の CVD処理の場合に比べて高い光電交換効率の太陽電池 を製造できる。なお、同様に酸素ガスに代えて窒素ガスを供給して多結晶シリコン膜 Snを窒化処理してパッシベーシヨン膜を形成してもよい。
[0069] 以上の実施の形態では、処理時にプラズマを生成するマイクロ波を連続的に供給 していたが、所定周期のノ ルス状に断続的に供給してもよい。かかる場合、例えばマ イク口波発振制御部 47によって、マイクロ波発振装置 46から所定周期のノ ルス状に マイクロ波を発振させ、ラジアルラインスロットアンテナ 42から処理容器 30内にパルス 状のマイクロ波を供給する。例えばパルス周波数が 50kHzで Duty比（ON. OFF全 体の時間に対する ONの時間の比）が 50%になるようにマイクロ波を供給する。図 10 に示すように連続的なマイクロ波（連続波）を供給する場合に比べてノ ルス状のマイ クロ波 (パルス波）を供給する場合の方がプラズマのイオンエネルギを小さくできること が確認された。したがって、ノ ルス状のマイクロ波を供給することにより、多結晶シリコ ン層 Snとパッシベーシヨン膜 Aとの界面の欠陥を低減し、高い光電変換効率の太陽 電池を製造できる。なお、この例において、パルス周波数が 50kHzで、 Duty比が 50 %であったが、パルス周波数が 10kHz〜； 1MHzの範囲で、かつ Dutv比が 20%〜8 0%の範囲であれば、連続波と比べて結晶欠陥の低減効果があることが確認された。
[0070] 以上の実施の形態では、例えばプラズマ酸化処理により多結晶シリコン層 Snの表 層にパッシベーシヨン膜 Aを形成していた力 S、 CVD処理によりパッシベーシヨン膜 A の上面にさらにパッシベーシヨン膜を堆積させてもよい。
[0071] 図 11は、かかる一例を示すものであり、太陽電池の製造装置 1は、 CVD処理を行う 他の処理部 70、 71を備えている。他の処理部 70、 71は、例えば上記実施の形態の 処理部 16、 17に代えて中央搬送部 10に接続されて!/、る。
[0072] 例えば他の処理部 70は、ラジアルラインスロットアンテナを用いてプラズマを発生さ せて、太陽電池基板 Wに成膜するプラズマ CVD装置である。
[0073] 他の処理部 70は、例えば載置台にバイアス電力を印加するための高周波電源が 接続されていることと処理ガスの種類が異なること以外は上述の処理部 14と同様の 構成を有している。つまり他の処理部 70は、例えば図 12に示すように上面が開口し た有底円筒状の処理容器 80を有し、その処理容器 80の底部には、載置台 81が設 けられている。
[0074] 載置台 81には、電極板 82が内蔵され、その電極板 82には、直流電源 83が接続さ れている。また、載置台 81には、例えば太陽電池基板 Wにバイアス電力を印加する 高周波電源 84が接続されている。載置台 81には、ヒータ電源 85による給電により発 熱するヒータ 86が内蔵されており、載置台 81上の太陽電池基板 Wを所定温度に加 熱できる。
[0075] 処理容器 80の上部開口には、例えばシール材 90を介して、マイクロ波透過板 91 が設けられている。このマイクロ波透過板 91によって処理容器 80内が気密に閉鎖さ れている。マイクロ波透過板 91の上部には、ラジアルラインスロットアンテナ 92が設け られている。
[0076] ラジアルラインスロットアンテナ 92は、下面が開口した略円筒形状のケース 92aを有 し、その下面には、円盤状のスロット平板 93が設けられている。スロット平板 93には、 スロットとなる多数のマイクロ波放射孔 93aが形成されて!/、る。マイクロ波放射孔 93a は、例えば図 3に示すように隣接するもの同士力 字状に形成され、これらの T字状 のマイクロ波放射孔 93aが同心円状に配置されている。マイクロ波放射孔 93aの長さ や配列間隔は、マイクロ波の波長えに応じて定められ、例えばマイクロ波放射孔 93a の間隔は、 1/2 λ又はえに設定されている。
[0077] スロット平板 93の上部には、図 12に示すように低損失誘電体材料により形成された 遅相板 94が設けられて!/、る。
[0078] ラジアルラインスロットアンテナ 92のケース 92aの中央部には、開口部が形成され、 その開口部に同軸導波管 95が接続されている。同軸導波管 95は、例えば 2. 45G Hzのマイクロ波を発振するマイクロ波発振装置 96に接続されている。マイクロ波発振 装置 96には、マイクロ波の発振の ON ' OFFや出力を制御するマイクロ波発振制御 部 97が設けられている。
[0079] 例えば処理容器 80の側壁面には、処理ガス供給口 100が形成されている。処理ガ ス供給口 100には、例えば処理容器 80の外部に通じる処理ガス供給管 101が接続 されている。処理ガス供給管 101は、複数、例えば 5つに分岐しており、それらの各 分岐管皿 a、 101b, 101c,皿 d、皿 eは、それぞれガス供給源 102a、 102b, 1 02c、 102d、 102eiこ通じてレヽる。各分岐管 101a〜； !Oleiこ (ま、ノ ノレフ、、 103a、 103b 、 103c, 103d, 103e、マスフローコン卜ローラ 104a、 104b, 104c, 104d、 104e力 S それぞれ設けられている。力、かる構成によって、処理容器 30内に所定流量の所定の 処理ガスを供給することができる。本実施の形態においては、例えばガス供給源 102 aに、希ガスである例えばアルゴンガスが封入され、ガス供給源 102bに、シラン（SiH )ガス力封人され、ガス供給原 102c、 102d、 102eに (ま、 Nガス、 NHガス、 Hガス
4 2 3 2 がそれぞれ封入されて!/、る。
[0080] 例えば処理容器 80の底部の載置台 81を挟んだ両側には、排気口 110力 S設けられ ている。排気口 110には、ターボ分子ポンプなどの排気装置 111に通じる排気管 11 2が接続されている。この排気口 110からの排気により、処理容器 80内を所定の圧力 に減圧できる。
[0081] 次に、この例におけるパッシベーシヨン膜の形成プロセスについて説明する。先ず、 図 4に示した多結晶シリコン基板 Sp上に多結晶シリコン層 Snが形成された太陽電池 基板 Wが、上記実施の形態と同様に基板搬送体 8によってカセット Cからァライメント 部 6に搬送される。その後太陽電池基板 Wは、基板搬送体 8によってロードロック室 1 2に搬送され、その後基板搬送装置 11によって中央搬送室 10を通って例えば処理 部 14に搬送される。処理部 14に搬送された太陽電池基板 Wは、例えば上記実施の 形態と同様にプラズマ処理により多結晶シリコン層 Snの表層が酸化され、図 13に示 すように表面に第 1のパッシベーシヨン膜 A1が形成される。
[0082] その後、太陽電池基板 Wは、基板搬送装置 11によって処理部 14から取り出され、 中央搬送室 10を通って例えば他の処理部 70に搬送される。この間、太陽電池基板 Wは、大気に接しないように真空搬送される。
[0083] 他の処理部 70に搬送された太陽電池基板 Wは、先ず図 12に示すように載置台 81 上に吸着保持される。次に太陽電池基板 Wは、ヒータ 86によって 200°C〜600°Cの 範囲に加熱される。続いて、処理容器 80内が例えば 5mTorr〜5Torrの範囲の圧 力に調整され、ガス供給口 100から処理容器 80内に、アルゴンガス、シランガス及び 窒素ガスの混合ガスが導入される。
[0084] 続いて、ラジアルラインスロットアンテナ 92から処理容器 80内にマイクロ波が導入さ れる。このマイクロ波の導入によって、処理容器 80内のガスが励起して処理容器 80 内にプラズマが生成される。このとき、マイクロ波はスロット平板 93を通過して表面波 を形成し、その表面波によって、マイクロ波透過板 91の直下に高密度のプラズマが 生成される。また、高周波電源 84により載置台 81上の太陽電池基板 Wに 20V以上 のバイアス電力が印加される。太陽電池基板 Wの表面では、プラズマの作用により第 1のパッシベーシヨン膜 A1の表面にシリコン窒化膜が堆積して、図 14に示すように第 2のパッシベーシヨン膜 A2が形成される。こうして、全体で例えば 10nm以上の所定 の厚みのパッシベーシヨン膜 (Al +A2)が形成される。
[0085] 所定時間のプラズマ CVD処理により、所望の厚みのパッシベーシヨン膜が形成さ れると、マイクロ波の供給やガスの供給が停止され、パッシベーシヨン膜の形成処理 が終了する。
[0086] その後、太陽電池基板 Wは、他の処理部 70から基板搬送装置 11により取り出され 、中央搬送室 10を通ってロードロック室 13に搬送される。その後太陽電池基板 Wは 、基板搬送体 8によりカセット Cに戻されて、一連の処理が終了する。
[0087] この例によれば、第 1のパッシベーシヨン膜 A1上に CVD処理により第 2のパッシベ ーシヨン膜 A2を形成したので、例えばプラズマ酸化処理のみではパッシベーシヨン 膜に十分な厚みが得られな!/、場合であっても、その後の CVD処理により十分な厚み のパッシベーシヨン膜を形成できる。この結果、パッシベーシヨン膜が例えば反射防 止膜としての機能を十分に果たすことができる。またパッシベーシヨン膜の強度を十 分に確保できる。さらに、この例では、第 1のパッシベーシヨン膜 A1であるシリコン酸 化膜上により反射率の高いシリコン窒化膜を形成したので、パッシベーシヨン膜の反 射防止機能をさらに向上できる。
[0088] また、この例にように、多結晶シリコン層 Snをプラズマ酸化処理し、その上に CVD 処理により窒化膜を形成してパッシベーシヨン膜を形成した場合は、図 6に示したよう に従来の CVD処理のみの場合や上述のプラズマ酸化処理、プラズマ窒化処理のみ の場合に比べて、高い光電交換効率の太陽電池を製造できる。これは、 CVD処理 で形成されたシリコン窒化膜は、シリコン酸化膜より高い屈折率を持っため、プラズマ 酸化処理と CVD処理を組み合わせることにより、光をパッシベーシヨン膜内に閉じ込 めやすくなって、光電変換効率が向上されるためであると考えられる。
[0089] 処理部 14と他の処理部 70を中央搬送室 10によって接続し、処理部 14から他の処 理部 70への太陽電池基板 Wの搬送を真空状態で行ったので、太陽電池基板 Wが 大気に曝されて例えば水分が付着して膜質が劣化することを防止できる。なお、第 1 のパッシベーシヨン膜 A1と第 2のパッシベーシヨン膜 A2を形成する処理を同じ処理 容器で行ってもよぐ例えば他の処理部 70の処理容器 80内において、上述したプラ ズマ酸化処理を行って第 1のパッシベーシヨン膜 A1を形成し、その後プラズマ CVD 処理を行って第 2のパッシベーシヨン膜 A2を形成してもよい。
[0090] 前記実施の形態のように第 1のパッシベーシヨン膜 A1が酸化膜の場合、 CVD処理 時に処理ガスとして窒素ガスに加えて酸素ガスも導入し、その処理ガスの導入時に 酸素に対する窒素の比率を次第に増加させて、第 2のパッシベーシヨン膜 A2の窒素 原子含有率を堆積方向に次第に増加させるようにしてもよい。かかる場合、例えば C VD処理時に初め酸素ガスに比べて少量の窒素ガスを導入し、その後酸素ガスの導 入量を減らしつつ、窒素ガスの導入量を増加させ、最後には窒素ガスのみを導入す る。こうすることにより、第 2のパッシベーシヨン膜 A2の膜組成がシリコン酸化膜からシ リコン窒化膜に次第に変化するので、シリコン酸化膜である第 1のパッシベーシヨン膜
A1と第 2のパッシベーシヨン A2の膜組成が全体を通して連続的になる。これによつ てパッシベーシヨン膜内の結晶粒界が減少し結晶欠陥を低減できる。なお、この例は
、第 1のパッシベーシヨン膜 A1が酸窒化膜である場合も適用できる。
[0091] なお、上記実施の形態において、 CVD処理時の処理ガスに SiH (シラン）ガスを
4
用いていたが、これに代えて Si H (ジシラン）ガスなどの他のガスを用いてもよい。ま
2 6
た、 CVD処理時の処理ガスを代えることにより、第 1のパッシベーシヨン膜 A1上に窒 化膜に代えて酸化膜や酸窒化膜を形成してもよレ、。
[0092] 以上の実施の形態で記載した、多結晶シリコン層 Sn上に第 1のパッシベーシヨン膜 A1を形成する処理、又は第 2のパッシベーシヨン膜 A2を形成する CVD処理の少な くともいずれかにおいて、処理ガスに水素ガスを添加してもよい。かかる場合、水素原 子力 S、パッシベーシヨン膜中及びシリコン層とパッシベーシヨン膜の界面中の結晶欠 陥に選択的に反応して結晶欠陥を修復することができるので、より高い光電変換効 率の太陽電池を製造できる。
[0093] 以上の実施の形態で記載した処理部 14〜； 17、他の処理部 70、 71は、上述のラジ アルラインスロットアンテナを備えて!/、たが、他の構造のスロットアンテナを有するもの であってもよい。例えば処理部 14は、図 15に示すようにマイクロ波透過板 41の上部 に、平行平板導波路スロットアンテナ（以下、「平行平板アンテナ」とする） 130を備え ている。
[0094] 平行平板アンテナ 130は、平行平板導波路を形成する 2枚の平板の一方にスロット が形成されたアンテナである。平行平板アンテナ 130は、下側の方形の第 1の導波 板 130aと、上側の方形の第 2の導波板 130bを上下に平行に対向させて備え、第 1 の導波板 130aと第 2の導波板 130bの間の隙間に平行平板導波路 131を形成して いる。第 1の導波板 130aには、スロットとなる多数のマイクロ波放射孔 132が形成さ れている。マイクロ波放射孔 132は、例えば図 16に示すように隣接するもの同士で T 字を形成し、これらの T字状のマイクロ波放射孔 132が縦横に並べられて配置されて いる。マイクロ波放射孔 132の長さや配列間隔は、平行平板導波路 131内のマイクロ 波の波長えに応じて定められ、例えばマイクロ波放射孔 132の間隔は、 えの自然数 倍に設定されている。なお、マイクロ波放射孔 132の形状は、 T字状に限られず、円 形状、円弧状等の他の形状であってもよい。また、マイクロ波放射孔 132の配置は、 縦横配列に限られず、同心円状、螺旋状、ランダム配置、放射状等であってもよい。
[0095] 図 15に示すように平行平板導波路 131内には、誘電体からなる遅波材 133が設け られている。この遅波材 133によって、平行平板導波路 131に導入されたマイクロ波 の波長を短くしてプラズマの生成状態を調整できる。また、平行平板導波路 131内の 一端部には、マイクロ波吸収材 134が設けられている。
[0096] 平行平板導波路 131内のマイクロ波吸収材 134と反対側の他端部付近には、導入 されたマイクロ波を分配するマイクロ波分配部 135が形成されている。そのマイクロ波 分配部 135には、例えば 2. 45GHzのマイクロ波を発振するマイクロ波発振装置 13 6に通じる導波管 137が接続されている。なお、処理部 14のその他の部分の構成は 、上記実施の形態で記載した処理部 14の構成と同様であるので、その他の部分の 構成については、上記実施の形態と同じ符号を用いて説明を省略する。
[0097] この処理部 14によれば、マイクロ波発振装置 136から発振されたマイクロ波が平行 平板アンテナ 130の平行平板導波路 131に導入され、そのマイクロ波が第 1の導波 板 130aのマイクロ波放射孔 132を通過し、マイクロ波透過板 41を通って処理容器 3 0内に導入される。これによつて、処理容器 30内にマイクロ波の表面波が形成され、 その表面波によって、マイクロ波透過板 41の直下に高密度のプラズマが生成される
〇
[0098] なお、処理部 15、 16、 17、他の処理部 70、 71についても、同様に平行平板アンテ ナ 130を備えるものであってもよい。
[0099] 以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、 本発明は力、かる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された 思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであ り、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば 本実施の形態は、多結晶シリコン層にパッシベーシヨン膜を形成する例であつたが、 単結晶、アモルファス（非晶質）、或いは多結晶とアモルファスの混在系のシリコン層 にパッシベーシヨン膜を形成する場合にも本発明は適用できる。 [0100] 本発明は、高いエネルギ変換効率の太陽電池を製造する際に有用である。

Claims

請求の範囲
[I] 太陽電池の製造方法であって、
シリコン層の表層をプラズマを用いて酸化、窒化又は酸窒化して、前記シリコン層 の表層にパッシベーシヨン膜を形成する。
[2] 請求項 1に記載の太陽電池の製造方法にお!/、て、
10eV以下のシース電位を有するプラズマを用いて前記パッシベーシヨン膜を形成 する。
[3] 請求項 1に記載の太陽電池の製造方法にお!/、て、
6. 67Pa~6. 67 X 102Paの圧力下で、前記パッシベーシヨン膜を形成する。
[4] 請求項 1に記載の太陽電池の製造方法にお!/、て、
200°C〜600°Cの温度下で、前記パッシベーシヨン膜を形成する。
[5] 請求項 1に記載の太陽電池の製造方法にお!/、て、
前記プラズマは、マイクロ波によって励起される表面波プラズマである。
[6] 請求項 5に記載の太陽電池の製造方法において、
前記プラズマを生成するマイクロ波は、スロットアンテナを通じて供給される。
[7] 請求項 5に記載の太陽電池の製造方法において、
前記プラズマを生成するマイクロ波は、所定周期のノ ルス状に断続的に供給される
〇
[8] 請求項 1に記載の太陽電池の製造方法にお!/、て、
多結晶のシリコン層の表層を酸化処理する場合に、
多結晶のシリコン層とパッシベーシヨン膜との界面における窒素原子含有率が 5ato mic%以下になるように、処理容器内に窒素を含む処理ガスを導入する。
[9] 請求項 1に記載の太陽電池の製造方法にお!/、て、
前記シリコン層の表層に形成されたパッシベーシヨン膜上に、 CVD処理により酸化 膜、窒化膜又は酸窒化膜を成膜して、さらにパッシベーシヨン膜を形成する。
[10] 請求項 9に記載の太陽電池の製造方法において、
プラズマを用いた前記 CVD処理により前記パッシベーシヨン膜を形成する。
[I I] 請求項 10に記載の太陽電池の製造方法において、 前記 CVD処理時には、パッシベーシヨン膜の堆積層にバイアス電力を印加する。
[12] 請求項 10に記載の太陽電池の製造方法において、
前記シリコン層の表層を酸化、窒化又は酸窒化する前記処理時、又は前記 CVD 処理時の少なくともいずれかには、処理ガスに水素を添加する。
[13] 請求項 10に記載の太陽電池の製造方法において、
前記シリコン層の表層を酸化、窒化又は酸窒化する前記処理と、前記 CVD処理を 同一処理容器内で行う。
[14] 請求項 10に記載の太陽電池の製造方法において、
前記シリコン層の表層を酸化、窒化又は酸窒化する前記処理と、前記 CVD処理と を異なる処理容器で行い、前記処理容器間の太陽電池基板を真空搬送する。
[15] 請求項 9に記載の太陽電池の製造方法において、
前記シリコン層の表層を酸窒化してパッシベーシヨン膜を形成する場合において、 前記 CVD処理時に、処理容器内に酸素と窒素を含有する処理ガスを導入し、その 導入する処理ガスの酸素に対する窒素の比率を次第に増加させて、パッシベーショ ン膜中の窒素原子含有率を堆積方向に次第に増加させる。
[16] 太陽電池の製造装置であって、
シリコン層の表層をプラズマを用いて酸化、窒化又は酸窒化して、前記シリコン層 の表層にパッシベーシヨン膜を形成する処理部を有する。
[17] 請求項 16に記載の太陽電池の製造装置において、
前記処理部では、 10eV以下のシース電位を有するプラズマを用いて前記パッシ ベーシヨン膜を形成する。
[18] 請求項 16に記載の太陽電池の製造装置において、
前記処理部では、 6. 67Pa~6. 67 X 102Paの圧力下で、前記パッシベーシヨン膜 を形成する。
[19] 請求項 16に記載の太陽電池の製造装置において、
前記処理部では、 200°C〜600°Cの温度下で、前記パッシベーシヨン膜を形成す
[20] 請求項 16に記載の太陽電池の製造装置において、 前記プラズマは、マイクロ波によって励起される表面波プラズマである。
[21] 請求項 20に記載の太陽電池の製造装置において、
前記処理部は、マイクロ波を供給するスロットアンテナを有する。
[22] 請求項 20に記載の太陽電池の製造装置において、
前記プラズマを生成するマイクロ波は、所定周期のノ ルス状に断続的に供給される
[23] 請求項 16に記載の太陽電池の製造装置において、
多結晶のシリコン層の表層を酸化処理する場合に、
多結晶のシリコン層とパッシベーシヨン膜との界面における窒素原子含有率が 5ato mic%以下になるように、処理容器内に窒素を含む処理ガスを導入する。
[24] 請求項 16に記載の太陽電池の製造装置において、
前記シリコン層の表層に形成されたパッシベーシヨン膜上に、 CVD処理により酸化 膜、窒化膜又は酸窒化膜を成膜して、さらにパッシベーシヨン膜を形成する他の処理 部を有する。
[25] 請求項 24に記載の太陽電池の製造装置において、
前記他の処理部では、プラズマを用いた CVD処理により前記パッシベーシヨン膜 を形成する。
[26] 請求項 25に記載の太陽電池の製造装置において、
前記他の処理部は、パッシベーシヨン膜の堆積層にバイアス電力を印加する電源 を有する。
[27] 請求項 25に記載の太陽電池の製造装置において、
前記処理部において前記シリコン層の表層を酸化、窒化又は酸窒化する前記処理 時、又は前記他の処理部における前記 CVD処理時の少なくともいずれかには、処 理ガスに水素を添加する。
[28] 請求項 24に記載の太陽電池の製造装置において、
前記処理部と他の処理部は、太陽電池基板を真空搬送する搬送部を通じて接続さ れている。
[29] 請求項 24に記載の太陽電池の製造装置において、 前記処理部において前記シリコン層の表層を酸窒化してパッシベーシヨン膜を形成 する場合に、
前記他の処理部における前記 CVD処理時に、処理容器内に酸素と窒素を含有す る処理ガスを導入し、その導入する処理ガスの酸素に対する窒素の比率を次第に増 加させて、パッシベーシヨン膜中の窒素原子含有率を堆積方向に次第に増加させる
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