WO2017068671A1 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

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diffusion layer
detection light
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浩昭 森川
西野　裕久
中澤　幸子
篤郎 濱
雄一朗 細川
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a solar cell that converts light energy into electric power with high efficiency.
  • the impurity concentration in the lower part of the electrode arranged on the light receiving surface side is relatively high, the electric resistance is relatively small, and the impurity concentration in the lower part of the part receiving light other than the part where the electrode is arranged is relatively
  • solar cells having a relatively low electric resistance have been developed. In the solar cell, electric resistance contributing to energy conversion is small, and recombination of electrons and holes on the light-receiving surface side is relatively suppressed, so that light energy can be converted into electric power with high efficiency. .
  • the structure of the solar cell is a selective emitter structure, and conventionally, a method using screen printing is known as a method of forming the light receiving surface side electrode in the solar cell having the structure. More specifically, as a method for detecting the position of the light receiving surface side electrode formed by screen printing, the position where the light receiving surface side electrode is to be formed is indirectly determined using three points of the outer edge of the semiconductor substrate as reference points. A method of detecting is known.
  • the light receiving surface side electrode is It is very difficult to accurately detect the position to be formed. Therefore, there is a problem that the light receiving surface side electrode may be formed at a position shifted from the position where the light receiving surface side electrode should be originally formed.
  • the method described in Patent Document 1 it is necessary to arrange an irradiation unit on one side of a semiconductor substrate and a detection unit on the other side in order to use transmitted light, and execute the method. Therefore, there is a problem that the configuration of the apparatus for this is complicated.
  • the method described in Patent Document 2 has a problem that a special material called silicon nanoparticles is required.
  • the present invention has been made in view of the above, accurately detecting the position where the light receiving surface side electrode should be formed without complicating the configuration of the apparatus and without requiring a special material, It aims at obtaining the manufacturing method of the solar cell which forms the light-receiving surface side electrode in the detected position.
  • the present invention provides a first part including an impurity having a first concentration and having a first resistance value, and a second region in which the concentration of the impurity is higher than the first concentration. Forming a diffusion layer on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and having a reflectivity with respect to the first part, the second part.
  • the position where the light receiving surface side electrode should be formed is accurately detected without complicating the configuration of the apparatus and without requiring a special material, and the light receiving surface side electrode is placed at the detected position.
  • the effect that the manufacturing method of the solar cell to form can be obtained is produced.
  • FIG. 1 The figure which shows the light-receiving surface side of the solar cell manufactured by the manufacturing method of the solar cell in Embodiment 1. Sectional view along the cutting line II-II of the solar cell of FIG. The figure which shows the procedure of the manufacturing method of the solar cell in Embodiment 1.
  • FIG. 1 The top view of a part of diffused layer for demonstrating the alignment mark which pinpoints the position of the 2nd site
  • part for forming the light-receiving surface side electrode using detection light The figure which shows typically that the reflectance of the reflected light of the detection light with respect to a 1st site
  • the top view which shows the light-receiving surface side of the semiconductor substrate before forming the light-receiving surface side electrode
  • the figure which shows the correspondence of the wavelength of detection light, and the image which reflected light comprises A first portion having a relatively high resistance and a second portion having a relatively low resistance when the thickness of the antireflection film is a lower limit thickness, a standard thickness, and an upper limit thickness;
  • the thickness of the antireflection film is the lower limit thickness, the standard thickness, and the upper limit thickness
  • the reflectance at the first portion having a relatively high resistance value and the resistance value are relatively The figure which shows the difference with the reflectance in a low 2nd site
  • FIG. 1 is a diagram showing a light-receiving surface side of a solar cell 10 manufactured by the method for manufacturing a solar cell in the first embodiment.
  • the solar cell 10 is a selective emitter type crystalline silicon solar cell.
  • the solar cell 10 includes a semiconductor substrate 1, an antireflection film 2, and a light receiving surface side electrode 3.
  • the antireflection film 2 is provided on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1.
  • the light receiving surface side electrode 3 is also provided on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1.
  • the light receiving surface side electrode 3 includes a plurality of grid electrodes 31 that collect electricity generated in the semiconductor substrate 1, and a plurality of bus electrodes 32 that extract the electricity collected by the plurality of grid electrodes 31 to the outside of the solar cell 10.
  • Each of the plurality of grid electrodes 31 is a linear electrode and is parallel to each other.
  • Each of the plurality of bus electrodes 32 is also a linear electrode, is parallel to each other, and is orthogonal to each of the plurality of grid electrodes 31.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the solar cell 10 of FIG. 1 taken along section line II-II.
  • the solar cell 10 includes the semiconductor substrate 1, the antireflection film 2, and the light receiving surface side electrode 3, and the back surface side electrode 4 provided on the back surface side of the semiconductor substrate 1.
  • the semiconductor substrate 1 includes a main body 5 and a diffusion layer 6 located on the light receiving surface side of the main body 5.
  • the semiconductor substrate 1 having the main body 5 and the diffusion layer 6 is made of, for example, a single crystal silicon wafer, and the conductivity type of the main body 5 is, for example, P type.
  • the conductivity type of the diffusion layer 6 is opposite to the conductivity type of the main body 5 and is, for example, N type.
  • the main body 5 and the diffusion layer 6 constitute a PN junction.
  • the diffusion layer 6 includes a first portion 61 containing a first concentration of impurities and having a first resistance value, and a second resistance having a second concentration higher than the first concentration and lower than the first resistance value. And a second portion 62 having a value.
  • the first part 61 is a part that receives light such as sunlight.
  • the light receiving surface side electrode 3 is provided on the second portion 62. In FIG. 2, the bus electrode 32 of the light-receiving surface side electrode 3 is shown.
  • FIG. 3 is a diagram showing the procedure of the method for manufacturing the solar cell in the first embodiment.
  • a sliced semiconductor substrate 1 is prepared, and the slice damage layer on the surface of the semiconductor substrate 1 is removed by etching with an alkaline solution or a mixed acid.
  • the conductivity type of the semiconductor substrate 1 is, for example, P type.
  • a texture structure having fine irregularities is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 in order to increase light absorption.
  • an alkaline solution mixed with an additive is put in an etching bath and heated at a temperature of about 70 ° C. to 100 ° C., and the semiconductor substrate 1 is immersed in the alkaline solution.
  • a pyramid structure based on the anisotropy of the silicon crystal is formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and as a result, a texture structure is formed.
  • a semiconductor substrate 1 having a texture structure formed on the surface is prepared.
  • the texture structure is not shown in order to more easily show the method for manufacturing a solar cell.
  • a P-type single crystal silicon semiconductor substrate 1 heated to about 800 ° C. by a vapor phase diffusion method in phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas. Diffuses phosphorus atoms on the surface.
  • an N type diffusion layer 6 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 of P type single crystal silicon.
  • a portion of the semiconductor substrate 1 other than the diffusion layer 6 is a main body 5 of the semiconductor substrate 1.
  • the diffusion layer 6 is formed while restricting the diffusion of phosphorus atoms so that the resistance value of the diffusion layer 6 becomes, for example, 100 ⁇ / ⁇ .
  • phosphorus glass is formed on the surface of the diffusion layer 6 by diffusing phosphorus atoms.
  • the part from which the second part 62 is to be formed on the light receiving surface side of the diffusion layer 6 in the semiconductor substrate 1 is irradiated with light from the laser.
  • phosphorous glass is formed on the surface of the diffusion layer 6, and the portion of the phosphorous glass irradiated with light from the laser is heated by the light, and the phosphorous atoms in the heated portion are It diffuses selectively to the diffusion layer 6 immediately below the part and one part on the light receiving surface side of the main body 5.
  • the concentration of the phosphorus atom in the part where the phosphorus atom diffuses is higher than the concentration of the phosphorus atom in the part where the phosphorus atom does not diffuse, and the resistance value of the part where the phosphorus atom diffuses is higher than the resistance value of the part where the phosphorus atom does not diffuse Low.
  • the first portion 61 including the first concentration of impurities and having the first resistance value is the second concentration where the concentration of impurities is higher than the first concentration.
  • a diffusion layer 6 having a second portion 62 having a second resistance value smaller than the first resistance value is formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1.
  • the impurity is a phosphorus atom.
  • the second part 62 includes, for example, a circular alignment mark 63 as shown in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of a part of the diffusion layer 6 for explaining the alignment mark 63 for specifying the position of the second portion 62 in the diffusion layer 6 of the solar cell 10 of FIG.
  • the antireflection film 2 is formed on the diffusion layer 6.
  • the antireflection film 2 is a silicon nitride film.
  • the silicon nitride film is formed, for example, by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD).
  • PE-CVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • the light receiving surface side electrode 3 is formed on the second portion 62 of the diffusion layer 6, and the back surface side electrode 4 is formed on the back surface side of the semiconductor substrate 1.
  • the light receiving surface side electrode 3 is formed by screen printing technology after the semiconductor substrate 1 on which the antireflection film 2 is formed is placed on the stage of a printing machine. At this time, in order to superimpose the light receiving surface side electrode 3 on the second portion 62, the second portion 62 for forming the light receiving surface side electrode 3 is detected using detection light.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a plurality of means for detecting a part for forming the light receiving surface side electrode 3 using the detection light.
  • the semiconductor substrate 1 is disposed on a stage 80, and a ring-shaped illumination unit 81, a lens 84, and a camera 85 are used to detect a site for forming the light receiving surface side electrode 3. .
  • the ring-shaped illumination means 81 has an annular infrared light illumination means 82 and an annular detection light illumination means 83 provided inside the infrared light illumination means 82.
  • the infrared light illuminating means 82 emits infrared light.
  • the detection light illumination means 83 is, for example, a light emitting diode and emits detection light.
  • the detection light is light in which the reflectance with respect to the first part 61 is larger than the reflectance with respect to the second part 62. Furthermore, the detection light is light in which the reflectance with respect to the first portion 61 is larger than the reflectance with respect to the second portion 62 even when the light passes through the antireflection film 2 twice.
  • FIG. 6 shows that when the detection light 70 passes through the antireflection film 2 twice, the reflectance of the reflected light 71 of the detection light 70 with respect to the first part 61 reflects the reflected light 72 of the detection light 70 with respect to the second part 62. It is a figure which shows typically that it is larger than a rate.
  • the arrow of the reflected light 71 of the detection light 70 with respect to the first part 61 is shown longer than the arrow of the reflected light 72 of the detection light 70 with respect to the second part 62.
  • the wavelength of the detection light 70 is any of 392 nm to 470 nm.
  • the detection light illuminating unit 83 has an annular shape, and therefore the inside of the detection light illuminating unit 83 is a cavity.
  • the ring illumination means 81 for example, a ring illumination machine named “MITDR-50 / 28UV-405” manufactured by IMAC can be used.
  • the lens 84 collects the reflected light from the diffusion layer 6 when the annular detection light illuminating means 83 irradiates light to the diffusion layer 6 of the semiconductor substrate 1 disposed on the stage 80.
  • the lens 84 is a line that passes through the inner side of the annular detection light illuminating means 83 and is on the stage 80 on the normal line N to the stage 80 on which the semiconductor substrate 1 is formed before forming the light receiving surface side electrode 3. On the other hand, it is arranged at a position farther than the detection light illumination means 83.
  • the camera 85 acquires an image formed by the reflected light collected by the lens 84.
  • the camera 85 is disposed at a position farther from the lens 84 than the stage 80 above the normal N.
  • FIG. 7 is a plan view showing the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1 before forming the light receiving surface side electrode 3.
  • the planar shape of the semiconductor substrate 1 is a shape that is cut obliquely so that each of the four corners of the square has an angle of 45 ° with respect to two adjacent sides.
  • the camera 85A and the camera 85B are arranged on the first side 11, the camera 85C is arranged on the second side 12, and the camera 85D is arranged on the third side 13.
  • the second side 12 is adjacent to the first side 11 and the third side 13, and the first side 11 and the third side 13 face each other. That is, in FIG. 7, the semiconductor substrate 1 is observed by the camera 85A, the camera 85B, the camera 85C, and the camera 85D from three sides of the four sides of the square.
  • the reflectance of the diffusion layer 6 with respect to the first portion 61 is high.
  • the diffusion layer 6 is irradiated with detection light 70 that is greater than the reflectance with respect to the second portion 62.
  • the first part 61 corresponding to the first reflectance that is a relatively high reflectance of the diffusion layer 6.
  • a second portion 62 corresponding to the second reflectance smaller than the first reflectance.
  • the difference is based on the difference in reflectance of the detection light 70 reflected by each part of the diffusion layer 6, and is collected by the lens 84 and is collected by each of the cameras 85A, 85B, 85C, and 85D. Based on the difference in brightness of each image formed by the light that is the reflected light of the acquired detection light 70, the first portion 61 corresponding to the first reflectance and the second reflectance smaller than the first reflectance. The corresponding second part 62 is detected.
  • the detection light 70 is light in which the reflectance with respect to the first part 61 is larger than the reflectance with respect to the second part 62 even when the antireflection film 2 passes twice. Therefore, the detection light 70 passes through the antireflection film 2 twice before being incident on the camera 85 after being irradiated from the detection light illumination means 83, but based on the difference in reflectance obtained using the detection light 70.
  • the second part 62 can be detected.
  • the second portion 62 includes a circular alignment mark 63. Therefore, when detecting the 2nd site
  • FIG. 8 is a diagram showing the correspondence between the wavelength of the detection light 70 and the image formed by the reflected light.
  • the thickness of the antireflection film 2 is the lower limit thickness, the standard thickness, and the upper limit thickness. Each image is shown.
  • the thickness of the antireflection film 2 is any one from the lower limit thickness to the upper limit thickness, and the standard thickness is a thickness between the lower limit thickness and the upper limit thickness.
  • the part that is important for improving the energy efficiency of the solar cell and that should be considered in appearance is the first part 61 that occupies 90% or more of the area of the light receiving surface.
  • the first part 61 has a higher resistance than the second part 62.
  • FIG. 9 shows the case where the thickness of the antireflection film 2 is the lower limit thickness, the standard thickness, and the upper limit thickness, respectively, and the first portion 61 having a relatively high resistance and a relatively low resistance. It is a figure which shows the relationship between the wavelength of incident light, and the reflectance about the 2nd site
  • the reflectance depends on the wavelength and also on the thickness of the antireflection film 2.
  • the reflectance with respect to the wavelength is as shown by the curves in FIG. Generally, it shows a tendency indicated by a curve having a concave portion on the low reflectance side.
  • the wavelength corresponding to the vicinity of the lowest reflectance that is near the concave portion shifts from the short wavelength side to the long wavelength side.
  • the wavelength of incident light at which the reflectance is lowest for the first portion 61 having a relatively high resistance is 444 nm.
  • the wavelength of incident light at which the reflectance of the first portion 61 is lowest is 576 nm
  • the thickness of the antireflection film 2 is the upper limit thickness. In this case, the wavelength of the incident light having the lowest reflectance for the first portion 61 is 638 nm.
  • the reflectivity of the second portion 62 which is a portion where the electrode is to be formed later and has a relatively low resistance, is high.
  • the wavelength of the incident light that becomes the lowest is 503 nm.
  • the wavelength of incident light at which the reflectance of the second portion 62 is lowest is 617 nm, and the thickness of the antireflection film 2 is the upper limit thickness. In this case, the wavelength of the incident light having the lowest reflectance for the first portion 61 is 732 nm.
  • the lower limit thickness is that the wavelength of the incident light having the lowest reflectance for the first portion 61 is 444 nm and the wavelength of the incident light having the lowest reflectance for the second portion 62 is 503 nm. Is the thickness.
  • the standard thickness is such that the wavelength of the incident light having the lowest reflectance for the first portion 61 is 576 nm, and the wavelength of the incident light having the lowest reflectance for the second portion 62 is 617 nm. It is.
  • the upper limit thickness is such that the wavelength of the incident light with the lowest reflectance for the first portion 61 is 638 nm and the wavelength of the incident light with the lowest reflectance for the second portion 62 is 732 nm. It is.
  • the lower limit thickness, the standard thickness, and the upper limit thickness of the antireflection film 2 are the first portion 61 having a relatively high resistance and the second portion 62 having a relatively low resistance, respectively.
  • a texture structure having fine irregularities is formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and therefore the thickness of the antireflection film 2 having a nano-order thickness is directly evaluated by using a unit of length. Is very difficult, and it is common to use the wavelength dependence of the reflectance in actually managing the film thickness. Therefore, in the present application, the lower limit thickness, the standard thickness and the antireflection film 2 are used.
  • the upper limit thickness is defined by the wavelength of incident light that provides the lowest reflectivity for each of the first portion 61 having a relatively high resistance and the second portion 62 having a relatively low resistance.
  • the thickness is 405 nm
  • a difference in brightness appears in the image regardless of whether the thickness of the antireflection film 2 is the lower limit, the standard, or the upper limit. Therefore, the first part 61 corresponding to the first reflectance which is a relatively high reflectance in the diffusion layer 6 and the second part 62 corresponding to the second reflectance smaller than the first reflectance are accurately detected. can do.
  • a portion having a lower reflectance is expressed in white by image processing, and a portion having a higher reflectance is expressed in black.
  • the wavelength of the detection light 70 is 470 nm
  • the brightness of the image is substantially uniform when the thickness of the antireflection film 2 is the lower limit and when the thickness is the upper limit. It is difficult to detect the region 62. Since the thickness of the antireflection film 2 of the actual product is any one of the above-mentioned lower limit thickness to the upper limit thickness, considering the results of FIG. In order to detect the part 62, the wavelength of the detection light 70 is desirably 405 nm. However, as is clear from FIG. 8, when the thickness of the antireflection film 2 is a standard thickness, the first portion 61 and the second portion 62 can be accurately detected even when the detection light 70 having a wavelength of 470 nm is used. Can be detected well.
  • FIG. 10 is a diagram obtained based on FIG. 9, and when the thickness of the antireflection film 2 is the lower limit thickness, the standard thickness, and the upper limit thickness, the impurity concentration is The difference between the reflectance at the first portion 61 having a relatively low resistance value and the relatively high resistance value and the reflectance at the second portion 62 having a relatively high impurity concentration and a relatively low resistance value, It is a figure which shows the relationship with a wavelength. As shown in FIG. 10, the peak of the difference between the reflectance at the first portion 61 and the reflectance at the second portion 62 appears where the wavelength of light is shorter as the thickness of the antireflection film 2 is smaller.
  • FIG. 11 is a diagram obtained based on FIG. 10 and the like, and in the case where the thickness of the antireflection film 2 is the lower limit thickness, the standard thickness, and the upper limit thickness, The difference between the reflectance at the first portion 61 having a relatively low concentration and a relatively high resistance value and the reflectance at the second portion 62 having a relatively high concentration of impurities and a relatively low resistance value.
  • FIG. 6 is a diagram showing each of six wavelengths of detection light 70. The six wavelengths are 392 nm, 396 nm, 402 nm, 408 nm, 417 nm, and 434 nm.
  • the difference between the reflectance at the first part 61 and the reflectance at the second part 62 is the absolute value of the difference between the reflectance at the first part 61 and the reflectance at the second part 62 for each wavelength. It is expressed in points.
  • the antireflection film 2 has any one of the lower limit thickness, the standard thickness, and the upper limit thickness.
  • the difference between the reflectance at the first part 61 and the reflectance at the second part 62 can be made 1.5 points or more, and consequently the first part 61 and the second part 62 can be detected with high accuracy. it can.
  • the wavelength of the detection light 70 is 402 nm or more and 408 nm or less
  • the reflection at the first portion 61 is performed regardless of whether the antireflection film 2 has the lower limit thickness, the standard thickness, or the upper limit thickness.
  • the difference between the rate and the reflectance at the second part 62 can be set to 2 points or more, and as a result, the first part 61 and the second part 62 can be detected with higher accuracy.
  • the first portion 61 including the first concentration of impurities and having the first resistance value and the second concentration in which the impurity concentration is higher than the first concentration.
  • a diffusion layer 6 having a second portion 62 having a second resistance value smaller than the first resistance value is formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 1. Thereafter, the diffused layer 6 is irradiated with the detection light 70 having a reflectivity with respect to the first portion 61 greater than that with respect to the second portion 62 and a wavelength of 392 nm to 470 nm.
  • the first part 61 corresponding to the first reflectance in the diffusion layer 6 and the second reflection smaller than the first reflectance.
  • the second part 62 corresponding to the rate is detected. Then, the light receiving surface side electrode 3 is formed in the detected second portion 62.
  • the light receiving surface side electrode is formed due to a slight deviation of the installation position of the semiconductor substrate. It is very difficult to accurately detect the power position. Therefore, conventionally, by increasing the portion of the diffusion layer where the impurity concentration is high relative to the size of the light receiving surface side electrode, the portion where the impurity concentration is high even if the position of the light receiving surface side electrode is slightly shifted. A method of forming a light receiving surface side electrode on the substrate is used.
  • a portion having a high impurity concentration is located in a region having a low impurity concentration, which is originally a light receiving region in the diffusion layer, and a portion having a high impurity concentration receives light. .
  • the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment is not a method using transmitted light, the method according to the first embodiment does not require an apparatus having a complicated configuration. Moreover, the method of Embodiment 1 does not require special materials such as silicon nanoparticles.
  • the first portion corresponding to the first reflectance in the diffusion layer 6 based on the difference in reflectance of the detection light 70 reflected by each portion of the diffusion layer 6. 61 and the second portion 62 corresponding to the second reflectance smaller than the first reflectance are detected. That is, in the method of the first embodiment, the light receiving surface side electrode 3 is not indirectly detected based on the outer edge of the semiconductor substrate, but is received based on the difference in reflectance of the detection light 70. The position where the surface side electrode 3 is to be formed is directly detected.
  • the method of the first embodiment it is possible to avoid a detection error that cannot be avoided by the method of detecting the position where the light receiving surface side electrode 3 is to be formed using three points of the outer edge of the semiconductor substrate as reference points.
  • the position where the light receiving surface side electrode 3 should be formed can be detected with high accuracy. Therefore, according to the method of the first embodiment, the light receiving surface side electrode 3 can be accurately formed at the position where the light receiving surface side electrode 3 is to be formed. That is, according to the solar cell manufacturing method of the first embodiment, the position where the light-receiving surface side electrode 3 should be formed is accurately detected without complicating the configuration of the device and without requiring a special material. And the light-receiving surface side electrode 3 can be formed in the detected position. As a result, the solar cell manufactured by the method for manufacturing the solar cell according to Embodiment 1 can convert light energy into electric power with high efficiency.
  • the solar cell 10 has the antireflection film 2, but the solar cell 10 may not have the antireflection film 2.
  • the detection light 70 is light whose reflectance with respect to the first part 61 is larger than that with respect to the second part 62, so that the electrode is naturally based on the difference in reflectance of the detection light 70. It is possible to accurately detect the position where the pattern is to be formed.
  • the thickness of the antireflection film 2 is any one of the lower limit thickness, the standard thickness, and the upper limit thickness.
  • the difference between the reflectance at the first part 61 and the reflectance at the second part 62 can be 1.5 points or more, and the first part 61 and the second part 62 are detected with high accuracy. be able to.
  • the wavelength of the detection light 70 is 402 nm or more and 408 nm or less
  • the reflection at the first portion 61 is performed regardless of whether the antireflection film 2 has the lower limit thickness, the standard thickness, or the upper limit thickness.
  • the difference between the rate and the reflectance at the second part 62 can be set to 2 points or more, and as a result, the first part 61 and the second part 62 can be detected with higher accuracy.
  • the thickness of the antireflection film 2 is a standard thickness
  • the first portion 61 and the second portion 62 are accurately detected even if the wavelength of the detection light 70 is 470 nm. be able to.
  • the thickness of the antireflection film 2 is the lower limit thickness or the standard thickness
  • the reflection at the first portion 61 is performed.
  • the difference between the rate and the reflectance at the second part 62 can be set to 2.5% or more, so that the first part 61 and the second part 62 can be detected with high accuracy.
  • the wavelength of the detection light 70 may be 392 nm or more and 470 nm or less when the thickness of the antireflection film 2 is a standard thickness, and the thickness of the antireflection film 2 is the lower limit.
  • the thickness is 392 nm or more and 417 nm or less
  • the thickness of the antireflection film 2 is the upper limit thickness
  • the detection light 70 is used. Is preferably 396 nm or more and 417 nm or less, and more preferably 402 nm or more and 408 nm or less.
  • Embodiment 1 in order to detect the 2nd site
  • the lens 84 and the camera 85 it is possible to form an image capable of visually recognizing the difference between the reflectance at the first portion 61 and the reflectance at the second portion 62, and thus the first.
  • the part 61 and the second part 62 can be detected with high accuracy.
  • the detection light 70 is not limited to light emitted from the annular detection light illumination means 83.
  • the detection light illumination means 83 is not limited to a light emitting diode.
  • the detection light 70 only needs to be light whose reflectance with respect to the first part 61 is larger than the reflectance with respect to the second part 62. More specifically, the detection light 70 passes through the antireflection film 2 twice. Even so, it is sufficient that the reflectance with respect to the first part 61 is larger than the reflectance with respect to the second part 62.
  • the wavelength of the detection light 70 may be any one from 392 nm to 470 nm. As long as the irradiation means irradiates such detection light 70, the irradiation means may be used instead of the annular detection light illumination means 83.
  • the lens 84 and the camera 85 it is possible to form an image in which the difference between the reflectance at the first portion 61 and the reflectance at the second portion 62 can be visually recognized.
  • means other than the lens 84 and the camera 85 may be used to detect the second portion 62 for forming the light receiving surface side electrode 3.
  • the reflectance at the first part 61 and the reflectance at the second part 62 are measured, and the difference between the measured reflectance at the first part 61 and the reflectance at the second part 62 is 2
  • the second part 62 can also be detected using a means for displaying on a dimensional plane.
  • the first part 61 corresponding to the first reflectance in the diffusion layer 6 and the first reflectance.
  • a second portion 62 corresponding to a smaller second reflectance is detected.
  • a second portion 62 having a second resistance value smaller than the resistance value is formed.
  • the method of forming the first portion 61 and the second portion 62 in the diffusion layer 6 is not limited to the method using laser doping.
  • a dopant paste containing phosphorus atoms is pasted on the light receiving surface side of the diffusion layer 6 by a printing technique and a drying process, and the dopant paste is heated in a diffusion furnace, whereby the first portion 61 and the second portion are formed in the diffusion layer 6. 62 may be formed.
  • the dopant paste is heated at a temperature of 870 to 940 ° C. in a diffusion furnace, and phosphorus atoms are diffused only in the portion where the dopant paste is pasted. Thereafter, the temperature of the diffusion furnace is lowered to about 800 ° C., and phosphorus chloride is diffused into the portion where the dopant paste is not pasted. Thereafter, the phosphor glass is etched.
  • the resistance value of the first portion 61 having a relatively low impurity concentration can be set to 90 to 100 ⁇ / ⁇ , and the concentration of phosphorus atoms that are impurities in the first portion 61 is 5 ⁇ 10 5. 20 to 2 ⁇ 10 21 (atoms / cm 3 ).
  • the resistance value of the second portion 62 having a relatively high impurity concentration can be 20 to 80 ⁇ / ⁇ , and the concentration of phosphorus atoms as impurities in the second portion 62 is 5 ⁇ 10 19 to 2 ⁇ 10. 20 (atoms / cm 3 ).
  • the dopant paste for example, a product called YT-2100-N manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. can be used.
  • a method of forming the first portion 61 and the second portion 62 in the diffusion layer 6 a method by laser doping or a method using a dopant paste is used.
  • any selective emitter forming method such as a known ion implantation method or an etch back method may be used.
  • the conductivity type of the semiconductor substrate 1 before the diffusion layer 6 is formed is, for example, P type, but the conductivity type of the semiconductor substrate 1 before the diffusion layer 6 is formed is N type. May be.
  • the conductivity type of the semiconductor substrate 1 before the diffusion layer 6 is formed is N-type, the solar cell of the selective back surface field or the selective front surface field can be obtained by using the method of manufacturing the solar cell of the first embodiment. It is also possible to manufacture.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

　太陽電池の製造方法は、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位６１と不純物の濃度が第１の濃度より高い第２の濃度であり第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位６２とを有する拡散層６を半導体基板１の受光面側に形成するステップと、第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる検出光７０を拡散層６に照射するステップと、拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異をもとに、拡散層６のうちの第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出するステップとを含む。

Description

太陽電池の製造方法
　本発明は、光エネルギを電力に高効率で変換する太陽電池の製造方法に関する。
　受光面側に配置される電極の下部の不純物の濃度が相対的に高くて電気抵抗が相対的に小さく、かつ電極が配置される部位以外の光を受ける部位の下部における不純物の濃度が相対的に低くて電気抵抗が相対的に大きい太陽電池が開発されてきている。その太陽電池では、エネルギ変換に寄与する電気抵抗が小さく、かつ電子と正孔との受光面側での再結合が比較的抑制されるので、光エネルギを電力に高効率で変換することができる。
　その太陽電池の構造はセレクティブエミッタ構造であって、従来、その構造の太陽電池において受光面側電極を形成する方法として、スクリーン印刷を用いる方法が知られている。より具体的には、スクリーン印刷により形成される受光面側電極の位置を検出する方法として、半導体基板の外縁のうちの３点を基準点として受光面側電極を形成すべき位置を間接的に検出する方法が知られている。
　位置を検出する方法としては、高濃度選択拡散層が形成された半導体基板を透過する光をその半導体基板に照射し、透過した光の強度分布をもとに受光面側電極を形成すべき位置を検出する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、半導体基板の表面にシリコンナノ粒子を堆積させ、シリコンナノ粒子の領域に光を照射しその光の反射率を利用して位置を検出する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１３－２３２６０７号公報 特表２０１２－５２７７７７号公報
　しかしながら、上記の半導体基板の外縁のうちの３点を基準点として受光面側電極を形成すべき位置を検出する方法では、半導体基板の設置位置がわずかにずれること等により、受光面側電極を形成すべき位置を精度よく検出することは非常に難しい。そのため、受光面側電極を本来形成すべき位置からずれた位置に受光面側電極を形成してしまうことがあるという課題がある。特許文献１に記載の方法では、透過光を利用するため半導体基板の一方の面の側に照射部を配置すると共に他方の面の側に検出部を配置する必要があり、その方法を実行するための装置の構成が複雑になるという課題がある。特許文献２に記載の方法では、シリコンナノ粒子という特殊な材料が必要となるという課題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の構成を複雑にすることなく、かつ特殊な材料を必要とすることなく受光面側電極を形成すべき位置を精度よく検出し、検出した位置に受光面側電極を形成する太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位と前記不純物の濃度が前記第１の濃度より高い第２の濃度であり前記第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位とを有する拡散層を半導体基板の受光面側に形成するステップと、前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなると共に波長が３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかである検出光を前記拡散層に照射するステップと、前記拡散層の各部位によって反射された前記検出光の反射率の差異をもとに、前記拡散層のうちの第１反射率に対応する前記第１部位と前記第１反射率より小さい第２反射率に対応する前記第２部位とを検出するステップと、検出された前記第２部位に受光面側電極を形成するステップとを含むことを特徴とする。
　本発明によれば、装置の構成を複雑にすることなく、かつ特殊な材料を必要とすることなく受光面側電極を形成すべき位置を精度よく検出し、検出した位置に受光面側電極を形成する太陽電池の製造方法を得ることができるという効果を奏する。
実施の形態１における太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池の受光面側を示す図 図１の太陽電池の切断線II－IIにおける断面図 実施の形態１における太陽電池の製造方法の手順を示す図 図２の太陽電池の拡散層における第２部位の位置を特定するアライメントマークを説明するための拡散層の一部の平面図 検出光を用いて受光面側電極を形成するための部位を検出するための複数の手段を模式的に示す図 検出光が反射防止膜を２度通過した場合において、第１部位に対する検出光の反射光の反射率が第２部位に対する検出光の反射光の反射率より大きいことを模式的に示す図 受光面側電極を形成する前の半導体基板の受光面側を示す平面図 検出光の波長と反射光が構成する像との対応関係を示す図 反射防止膜の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、相対的に高抵抗である第１部位と相対的に低抵抗である第２部位とについての入射光の波長と反射率との関係を示す図 反射防止膜の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、抵抗値が相対的に高い第１部位での反射率と、抵抗値が相対的に低い第２部位での反射率との差異と光の波長との関係を示す図 反射防止膜の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、抵抗値が相対的に高い第１部位での反射率と、抵抗値が相対的に低い第２部位での反射率との差異を、検出光の６個の波長のそれぞれについて示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　実施の形態１における太陽電池の製造方法を説明する前に、当該方法によって製造される太陽電池を説明する。図１は、実施の形態１における太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池１０の受光面側を示す図である。太陽電池１０は、セレクティブエミッタ型結晶シリコン系太陽電池である。
　図１に示す通り、太陽電池１０は、半導体基板１と、反射防止膜２と、受光面側電極３とを有する。反射防止膜２は、半導体基板１の受光面側に設けられている。受光面側電極３も、半導体基板１の受光面側に設けられている。受光面側電極３は、半導体基板１で発生した電気を収集する複数のグリッド電極３１と、複数のグリッド電極３１によって収集された電気を太陽電池１０の外部に取り出すための複数のバス電極３２とを有する。複数のグリッド電極３１のそれぞれは線状の電極であって、互いに平行である。複数のバス電極３２のそれぞれも線状の電極であって、互いに平行であり、かつ複数のグリッド電極３１のそれぞれと直交している。
　図２は、図１の太陽電池１０の切断線II－IIにおける断面図である。図２に示す通り、太陽電池１０は、上記の半導体基板１、反射防止膜２及び受光面側電極３を有すると共に、半導体基板１の裏面側に設けられた裏面側電極４を有する。半導体基板１は、本体５と、本体５の受光面側に位置する拡散層６とを有する。本体５及び拡散層６を有する半導体基板１は、例えば単結晶シリコンウェハによって構成されており、本体５の導電型は、例えばＰ型である。拡散層６の導電型は、本体５の導電型と逆であって、例えばＮ型である。本体５と拡散層６とはＰＮ接合を構成する。拡散層６は、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位６１と、不純物の濃度が第１の濃度より高い第２の濃度であり第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位６２とを有する。第１部位６１は、太陽光等の光を受ける部位である。第２部位６２の上には、受光面側電極３が設けられている。図２では、受光面側電極３のバス電極３２が示されている。
　次に、実施の形態１における太陽電池の製造方法を説明する。図３は、実施の形態１における太陽電池の製造方法の手順を示す図である。まず、スライスされた半導体基板１を用意し、半導体基板１の表面のスライスダメージ層を、アルカリ溶液又は混酸によりエッチングすることで除去する。半導体基板１の導電型は、例えばＰ型である。次に、光の吸収を増大させるため、半導体基板１の表面に微細な凹凸を有するテクスチャ構造を形成する。テクスチャ構造を形成するために、添加剤が混入されたアルカリ溶液をエッチング槽に入れて７０℃から１００℃程度の温度で加熱し、半導体基板１をアルカリ溶液中に浸漬する。それにより、半導体基板１の表面に、例えばシリコン結晶の異方性をもとにしたピラミッド構造が形成され、結果としてテクスチャ構造が形成される。そして、図３（Ａ）に示すように、表面にテクスチャ構造が形成された半導体基板１を用意する。なお、図３（Ａ）では、太陽電池の製造方法をより簡単に示すために、テクスチャ構造は示されていない。
　次に、半導体基板１にＰＮ結合を形成するために、例えばオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガス中での気相拡散法により、８００℃程度に加熱したＰ型の単結晶シリコンの半導体基板１の表面にリン原子を拡散する。それにより、図３（Ｂ）に示すように、Ｐ型の単結晶シリコンの半導体基板１の表面にＮ型の拡散層６を形成する。半導体基板１のうちの拡散層６以外の部分は半導体基板１の本体５である。拡散層６を形成する際、拡散層６の抵抗値が例えば１００Ω／□となるようにリン原子の拡散を制限しながら拡散層６を形成する。なお、拡散層６の表面には、リン原子を拡散することによりリンガラスが形成される。
　次に、半導体基板１における拡散層６の受光面側において第２部位６２を形成しようとする部位にレーザからの光を照射する。上述のように拡散層６の表面にはリンガラスが形成されており、リンガラスのうちのレーザからの光が照射された部位はその光によって加熱され、加熱された部位のリン原子は、その部位の直下の拡散層６と本体５の受光面側の一部位とに選択的に拡散する。リン原子が拡散した部位のリン原子の濃度はリン原子が拡散していない部位のリン原子の濃度より高く、リン原子が拡散した部位の抵抗値はリン原子が拡散していない部位の抵抗値より低い。
　このようにして、図３（Ｃ）に示すように、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位６１と不純物の濃度が第１の濃度より高い第２の濃度であり第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位６２とを有する拡散層６を半導体基板１の受光面側に形成する。実施の形態１では、不純物はリン原子である。なお、第２部位６２は、図４に示すように、例えば円形のアライメントマーク６３を含む。図４は、図２の太陽電池１０の拡散層６における第２部位６２の位置を特定するアライメントマーク６３を説明するための拡散層６の一部の平面図である。
　次に、拡散層６の表面に形成されたリンガラスの層をエッチングにより除去する。その後、図３（Ｄ）に示すように、拡散層６の上に反射防止膜２を形成する。反射防止膜２は、シリコン窒化膜である。シリコン窒化膜は、例えばプラズマ強化化学蒸着（plasma-enhanced chemical vapor deposition（ＰＥ-ＣＶＤ））により形成される。次に、図３（Ｅ）に示すように、拡散層６の第２部位６２に受光面側電極３を形成すると共に、半導体基板１の裏面側に裏面側電極４を形成する。受光面側電極３の形成は、反射防止膜２が形成された半導体基板１を印刷機のステージに設置した後にスクリーン印刷技術によって行われる。その際、受光面側電極３を第２部位６２に重ねるために、検出光を用いて受光面側電極３を形成するための第２部位６２を検出する。
　次に、検出光を用いて受光面側電極３を形成するための第２部位６２を検出する方法を具体的に説明する。まず、第２部位６２を検出する方法を実行する際に用いられる複数の手段を説明する。図５は、検出光を用いて受光面側電極３を形成するための部位を検出するための複数の手段を模式的に示す図である。図５に示すように、半導体基板１はステージ８０に配置され、受光面側電極３を形成するための部位を検出するために、リング状照明手段８１と、レンズ８４と、カメラ８５とを用いる。
　リング状照明手段８１は、円環状の赤外光照明手段８２と、赤外光照明手段８２の内側に設けられた円環状の検出光照明手段８３とを有する。赤外光照明手段８２は赤外光を発する。検出光照明手段８３は、例えば発光ダイオードであって、検出光を発する。検出光は、第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる光である。更に言うと、検出光は、反射防止膜２を２度通過した場合であっても第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる光である。
　図６は、検出光７０が反射防止膜２を２度通過した場合において、第１部位６１に対する検出光７０の反射光７１の反射率が第２部位６２に対する検出光７０の反射光７２の反射率より大きいことを模式的に示す図である。図６において、第１部位６１に対する検出光７０の反射光７１の矢印は第２部位６２に対する検出光７０の反射光７２の矢印より長く示されている。それは、第１部位６１に対する検出光７０の反射光７１の反射率が第２部位６２に対する検出光７０の反射光７２の反射率より大きいことを模式的に示している。検出光７０の波長は、３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかである。上述の通り検出光照明手段８３は円環状のものであるので、検出光照明手段８３より内側は空洞である。なお、リング状照明手段８１として、例えばイマック社製の「ＭＩＴＤＲ－５０／２８ＵＶ－４０５」という名称のリング状照明機を用いることができる。
　レンズ８４は、円環状の検出光照明手段８３がステージ８０に配置された半導体基板１の拡散層６に光を照射した場合の拡散層６からの反射光を集める。レンズ８４は、円環状の検出光照明手段８３より内側を通る線であって受光面側電極３を形成する前の半導体基板１が配置されるステージ８０に対する法線Ｎの上の、ステージ８０に対して検出光照明手段８３より遠い位置に配置される。カメラ８５は、レンズ８４によって集められた反射光が構成する像を取得する。カメラ８５は、上記の法線Ｎの上のステージ８０に対してレンズ８４より遠い位置に配置される。
　図７は、受光面側電極３を形成する前の半導体基板１の受光面側を示す平面図である。図７では、半導体基板１の平面の形状は、正方形の４個の角のそれぞれが隣接する２辺に対して４５°の角度を持つように斜めに切断された形状である。上記の正方形の４辺のうちの第１辺１１にカメラ８５Ａ及びカメラ８５Ｂが配置されており、第２辺１２にカメラ８５Ｃが配置されており、第３辺１３にカメラ８５Ｄが配置されている。第２辺１２は第１辺１１及び第３辺１３に隣接しており、第１辺１１及び第３辺１３は互いに対向している。すなわち、図７では、半導体基板１は上記の正方形の４辺のうちの３辺からカメラ８５Ａ、カメラ８５Ｂ、カメラ８５Ｃ及びカメラ８５Ｄによって観察されている。
　検出光照明手段８３を有するリング状照明手段８１と、レンズ８４と、カメラ８５とを用いて拡散層６の第２部位６２を検出する方法では、拡散層６の第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる検出光７０を拡散層６に対して照射する。そして、拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異をもとに、拡散層６のうちの相対的に高い反射率である第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出する。
　より具体的には、拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異に基づく差異であってレンズ８４によって集められてカメラ８５Ａ、カメラ８５Ｂ、カメラ８５Ｃ及びカメラ８５Ｄのそれぞれによって取得された検出光７０の反射光である光が構成する各像の明るさの差異をもとに、第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出する。
　上述の通り、検出光７０は、反射防止膜２を２度通過した場合であっても第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる光である。したがって、検出光７０は検出光照明手段８３から照射されてカメラ８５に入射するまでに反射防止膜２を２度通過するが、検出光７０を用いて得られた反射率の差異をもとに、第２部位６２を検出することができる。図４を用いて説明した通り、第２部位６２は円形のアライメントマーク６３を含む。そのため、第２部位６２を検出する場合、アライメントマーク６３に特に着目することにより、第２部位６２をより早くかつ確実に検出することができる。
　図８は、検出光７０の波長と反射光が構成する像との対応関係を示す図である。図８では、検出光７０の波長が４０５ｎｍである場合と４７０ｎｍである場合とのそれぞれについて、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さであるときの各像が示されている。反射防止膜２の厚さは、下限の厚さから上限の厚さまでのいずれかであり、標準の厚さは、下限の厚さと上限の厚さとの間の厚さである。
　太陽電池のエネルギの高効率化にとって重要な部位であってかつ外観上配慮すべき部位は、受光面の面積の９０％以上を占める第１部位６１である。第１部位６１は第２部位６２に比べて高抵抗である。図９は、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、相対的に高抵抗である第１部位６１と相対的に低抵抗である第２部位６２とについての入射光の波長と反射率との関係を示す図である。反射率は、１００分率で表現される。
　図９に示す通り、反射率は、波長に依存すると共に、反射防止膜２の厚さに依存する。屈折率が２から２．２の範囲の反射防止膜を用い、反射防止膜の厚さを３０ｎｍから１２０ｎｍの範囲で変化させた場合、波長に対する反射率は、図９の各曲線が示すように、一般的には低反射率側に凹の部位を有する曲線で示される傾向を示す。反射防止膜の厚さが厚くなるほど、凹の部位の近傍である最低反射率近傍に対応する波長は短波長側から長波長側にシフトする。
　図９に示す通り、反射防止膜２の厚さが下限の厚さである場合、相対的に高抵抗である第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長は４４４ｎｍである。反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長は５７６ｎｍであり、反射防止膜２の厚さが上限の厚さである場合、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長は６３８ｎｍである。
　図９に示す通り、反射防止膜２の厚さが下限の厚さである場合、電極が後に形成されることになる部位であって相対的に低抵抗である第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長は５０３ｎｍである。反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長は６１７ｎｍであり、反射防止膜２の厚さが上限の厚さである場合、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長は７３２ｎｍである。
　すなわち、上記の下限の厚さは、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長が４４４ｎｍであると共に、第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長が５０３ｎｍである厚さである。上記の標準の厚さは、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長が５７６ｎｍであると共に、第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長が６１７ｎｍである厚さである。上記の上限の厚さは、第１部位６１について反射率が最も低くなる入射光の波長が６３８ｎｍであると共に、第２部位６２について反射率が最も低くなる入射光の波長が７３２ｎｍである厚さである。
　上述の通り、反射防止膜２の下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれは、相対的に高抵抗である第１部位６１と相対的に低抵抗である第２部位６２とのそれぞれについての最も低い反射率となる入射光の波長によって示される。半導体基板１の表面には微細な凹凸を有するテクスチャ構造が形成されており、そのため膜厚がナノオーダである反射防止膜２の厚さを、長さの単位を用いることによって直接的に評価することは非常に困難であると共に、膜厚を実際に管理する上では反射率の波長依存性を用いることが一般的であるので、本願では反射防止膜２の下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さを、相対的に高抵抗である第１部位６１と相対的に低抵抗である第２部位６２とのそれぞれについての最も低い反射率となる入射光の波長によって定義する。
　上述の図９を用いて説明した反射防止膜２の下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さに関し、図８のアライメントマーク６３に特に着目すると明らかな通り、検出光７０の波長が４０５ｎｍである場合、反射防止膜２の厚さが下限、標準及び上限のいずれであっても、像には明るさの差異が現れる。そのため、拡散層６のうちの相対的に高い反射率である第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを精度よく検出することができる。なお、図８の各像では、画像処理により、反射率がより小さい部位はより白く表現されており、反射率がより大きい部位はより黒く表現されている。
　検出光７０の波長が４７０ｎｍである場合、反射防止膜２の厚さが下限であるときと上限であるときとでは、像の明るさが実質的に一様なので、第１部位６１と第２部位６２とを検出することは困難である。実際の製品の反射防止膜２の厚さは上記の下限の厚さから上限の厚さまでのいずれかであるので、図８の結果を考慮すると、受光面側電極３を形成するための第２部位６２を検出するためには、検出光７０の波長は４０５ｎｍであることが望ましい。ただし、図８から明らかな通り、反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、波長が４７０ｎｍである検出光７０を用いても、第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。
　図１０は、図９をもとに得られる図であって、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、不純物の濃度が相対的に低く抵抗値が相対的に高い第１部位６１での反射率と、不純物の濃度が相対的に高く抵抗値が相対的に低い第２部位６２での反射率との差異と光の波長との関係を示す図である。図１０に示すように、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異のピークは、反射防止膜２の厚さが小さいほど光の波長が短いところに現れる。
　図１１は、図１０等をもとに得られた図であって、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのそれぞれである場合において、不純物の濃度が相対的に低く抵抗値が相対的に高い第１部位６１での反射率と、不純物の濃度が相対的に高く抵抗値が相対的に低い第２部位６２での反射率との差異を、検出光７０の６個の波長のそれぞれについて示す図である。６個の波長は、３９２ｎｍ、３９６ｎｍ、４０２ｎｍ、４０８ｎｍ、４１７ｎｍ及び４３４ｎｍである。第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異は、各波長についての第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異の絶対値をポイントで表現したものである。
　図１１から明らかな通り、検出光７０の波長が３９６ｎｍ以上４１７ｎｍ以下であれば、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのいずれであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を１．５ポイント以上にすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。検出光７０の波長が４０２ｎｍ以上４０８ｎｍ以下であれば、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのいずれであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を２ポイント以上にすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とをより精度よく検出することができる。
　上述の通り、実施の形態１における太陽電池の製造方法では、第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位６１と不純物の濃度が第１の濃度より高い第２の濃度であり第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位６２とを有する拡散層６を半導体基板１の受光面側に形成する。その後、第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなると共に波長が３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかである検出光７０を拡散層６に照射する。拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異をもとに、拡散層６のうちの第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出する。そして、検出された第２部位６２に受光面側電極３を形成する。
　従来の半導体基板の外縁のうちの３点を基準点として受光面側電極を形成すべき位置を検出する方法では、半導体基板の設置位置がわずかにずれること等により、受光面側電極を形成すべき位置を精度よく検出することは非常に難しい。そのため、従来では、受光面側電極の大きさに対し、拡散層のうちの不純物の濃度が高い部位を大きくすることで、受光面側電極の位置が多少シフトしても不純物の濃度が高い部位の上に受光面側電極を形成する方法が用いられる。
　しかしながら、その方法では、拡散層のうちの本来は受光領域である不純物の濃度が低い領域に不純物の濃度が高い部位が位置することになり、不純物の濃度が高い部位が光を受けることになる。不純物の濃度が高い部位に入射した光によって発生する光キャリアである電子と正孔との多くは、半導体基板の受光面側において再結合することによって消滅する。そのため、光エネルギの電力への変換効率は低くなる。従来の半導体基板の外縁のうちの３点を基準点として受光面側電極を形成すべき位置を検出する方法では、受光面側電極を不純物の濃度が高い部位よりも大きくするという策を用いることも考えられる。しかしながら、その場合、受光面積が小さくなるので光エネルギの電力への変換効率が低くなる等の課題が生じる。
　実施の形態１の太陽電池の製造方法は透過光を用いる方法ではないので、実施の形態１の方法は複雑な構成の装置を必要としない。また、実施の形態１の方法では、シリコンナノ粒子等の特殊な材料を必要としない。
　上述の通り実施の形態１の方法では、拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異をもとに、拡散層６のうちの第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出する。すなわち、実施の形態１の方法では、半導体基板の外縁を基準として受光面側電極３を形成すべき位置を間接的に検出するのではなく、検出光７０の反射率の差異をもとに受光面側電極３を形成すべき位置を直接的に検出する。
　したがって、実施の形態１の方法によれば、半導体基板の外縁のうちの３点を基準点として受光面側電極３を形成すべき位置を検出する方法では避けられない検出誤差を回避することができ、受光面側電極３を形成すべき位置を精度よく検出することができる。そのため、実施の形態１の方法によると、受光面側電極３を形成すべき位置に受光面側電極３を精度よく形成することができる。すなわち、実施の形態１の太陽電池の製造方法によれば、装置の構成を複雑にすることなく、かつ特殊な材料を必要とすることなく受光面側電極３を形成すべき位置を精度よく検出し、検出した位置に受光面側電極３を形成することができる。その結果、実施の形態１の太陽電池の製造方法によって製造された太陽電池は光エネルギを電力へ高効率で変換することができる。
　なお、実施の形態１では、太陽電池１０は反射防止膜２を有するが、太陽電池１０は反射防止膜２を有していなくてもよい。その場合であっても、検出光７０は第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きくなる光であるので、当然に、検出光７０の反射率の差異をもとに電極を形成すべき位置を精度よく検出することができる。
　図１１を用いて説明した通り、検出光７０の波長が３９６ｎｍ以上４１７ｎｍ以下であれば、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのいずれであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を１．５ポイント以上とすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。検出光７０の波長が４０２ｎｍ以上４０８ｎｍ以下であれば、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのいずれであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を２ポイント以上とすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とをより精度よく検出することができる。
　図８から明らかな通り、反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、検出光７０の波長が４７０ｎｍであっても、第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。加えて、図１１から明らかな通り、反射防止膜２の厚さが下限の厚さ又は標準の厚さである場合、検出光７０の波長が３９２ｎｍであっても、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を２．５％以上とすることができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。
　したがって、図８及び１１から、検出光７０の波長は、反射防止膜２の厚さが標準の厚さである場合、３９２ｎｍ以上４７０ｎｍ以下であればよく、反射防止膜２の厚さが下限の厚さである場合、３９２ｎｍ以上４１７ｎｍ以下であればよく、反射防止膜２の厚さが上限の厚さである場合、３９６ｎｍ以上４３４ｎｍ以下であればよい。反射防止膜２の厚さが下限の厚さ、標準の厚さ及び上限の厚さのいずれの場合においても第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出するためには、検出光７０の波長は、３９６ｎｍ以上４１７ｎｍ以下であることが好ましく、４０２ｎｍ以上４０８ｎｍ以下であることがより好ましい。
　実施の形態１では、受光面側電極３を形成するための第２部位６２を検出するために、図５に示すように、検出光照明手段８３を有するリング状照明手段８１と、レンズ８４と、カメラ８５とを用いる。レンズ８４及びカメラ８５を用いることにより、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を視覚的に認識することができる像を形成することができ、ひいては第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。
　なお、検出光７０は円環状の検出光照明手段８３から発せられる光であると限定されない。検出光照明手段８３は発光ダイオードに限定されない。検出光７０は、第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きい値となる光であればよく、更に言うと、検出光７０は、反射防止膜２を２度通過した場合であっても第１部位６１に対する反射率が第２部位６２に対する反射率より大きい光であればよい。加えて、検出光７０の波長は３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかであればよい。そのような検出光７０を照射する照射手段であれば、円環状の検出光照明手段８３に代えてその照射手段が用いられてもよい。
　上述の通りレンズ８４及びカメラ８５を用いることにより、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を視認することができる像を形成することができる。しかしながら、受光面側電極３を形成するための第２部位６２を検出するために、レンズ８４及びカメラ８５以外の手段が用いられてもよい。例えば、第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率とを測定すると共に、測定された第１部位６１での反射率と第２部位６２での反射率との差異を２次元平面に表示する手段を用いても第２部位６２を検出することができる。いずれにしても、拡散層６の各部位によって反射された検出光７０の反射率の差異をもとに、拡散層６のうちの第１反射率に対応する第１部位６１と第１反射率より小さい第２反射率に対応する第２部位６２とを検出する。それにより、第１部位６１と第２部位６２とを精度よく検出することができる。
　実施の形態１では、レーザからの光を用いるレーザドーピングによって、拡散層６に不純物の濃度が相対的に低い第１抵抗値を持つ第１部位６１と、不純物の濃度が相対的に高く第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位６２とを形成する。しかしながら、拡散層６に第１部位６１と第２部位６２とを形成する方法は、レーザドーピングによる方法に限定されない。例えば、印刷技術及び乾燥工程により、リン原子を含むドーパントペーストを拡散層６の受光面側にペーストし、ドーパントペーストを拡散炉において加熱することにより、拡散層６に第１部位６１と第２部位６２とを形成してもよい。
　上記のドーパントペーストを用いる方法では、拡散炉においてドーパントペーストを８７０から９４０℃までの温度で加熱し、ドーパントペーストがペーストされた部分においてのみリン原子を拡散する。その後、拡散炉の温度を８００℃程度まで下げてドーパントペーストがペーストされていない部位に対して塩化リンを拡散する。その後、リンガラスをエッチングする。
　ドーパントペーストを用いる方法では、不純物の濃度が相対的に低い第１部位６１の抵抗値を９０から１００Ω／□にすることができ、第１部位６１における不純物であるリン原子の濃度を５×１０２０から２×１０２1（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）にすることができる。不純物の濃度が相対的に高い第２部位６２については抵抗値を２０から８０Ω／□にすることができ、第２部位６２における不純物であるリン原子の濃度については５×１０１９から２×１０２０（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）にすることができる。上記のドーパントペーストとして例えば、日立化成株式会社製のＹＴ－２１００－Ｎという製品を用いることができる。
　上述した実施の形態では、拡散層６に第１部位６１と第２部位６２とを形成する方法として、レーザドーピングによる方法又はドーパントペーストを用いる方法が用いられる。しかしながら、拡散層６に第１部位６１と第２部位６２とを形成する方法として、公知のイオン注入法又はエッチバック法等のどのようなセレクティブエミッタの形成方法が用いられてもよい。
　上述した実施の形態では、拡散層６が形成される前の半導体基板１の導電型は例えばＰ型であるが、拡散層６が形成される前の半導体基板１の導電型はＮ型であってもよい。拡散層６が形成される前の半導体基板１の導電型がＮ型である場合、実施の形態１の太陽電池を製造する方法を用いれば、セレクティブバックサーフェスフィールド又はセレクティブフロントサーフェスフィールドの太陽電池を製造することも可能である。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１０　太陽電池、１　半導体基板、２　反射防止膜、３　受光面側電極、３１　グリッド電極、３２　バス電極、４　裏面側電極、５　本体、６　拡散層、６１　第１部位、６２　第２部位、６３　アライメントマーク、７０　検出光、８０　ステージ、８１　リング状照明手段、８２　赤外光照明手段、８３　検出光照明手段、８４　レンズ、８５　カメラ。

Claims (5)

  1. 　第１の濃度の不純物を含み第１抵抗値を持つ第１部位と前記不純物の濃度が前記第１の濃度より高い第２の濃度であり前記第１抵抗値より小さい第２抵抗値を持つ第２部位とを有する拡散層を半導体基板の受光面側に形成するステップと、
    　前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなると共に波長が３９２ｎｍから４７０ｎｍまでのいずれかである検出光を前記拡散層に照射するステップと、
    　前記拡散層の各部位によって反射された前記検出光の反射率の差異をもとに、前記拡散層のうちの第１反射率に対応する前記第１部位と前記第１反射率より小さい第２反射率に対応する前記第２部位とを検出するステップと、
    　検出された前記第２部位に受光面側電極を形成するステップと
    　を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
  2. 　前記拡散層を形成するステップを行った後であってかつ前記照射するステップを行う前に行うステップであって、前記拡散層の上に、シリコン窒化膜である反射防止膜を形成するステップをさらに含み、
    　前記検出光は、前記反射防止膜を２度通過した場合であっても前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなる光である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
  3. 　前記反射防止膜の厚さは、下限の厚さから上限の厚さまでのうちのいずれかであって、
    　前記下限の厚さは、前記第１部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が４４４ｎｍであると共に、前記第２部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が５０３ｎｍである厚さであり、
    　前記下限の厚さと前記上限の厚さとの間の厚さである標準の厚さは、前記第１部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が５７６ｎｍであると共に、前記第２部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が６１７ｎｍである厚さであり、
    　前記上限の厚さは、前記第１部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が６３８ｎｍであると共に、前記第２部位について反射率が最も低くなる入射光の波長が７３２ｎｍである厚さであり、
    　前記検出光は、前記反射防止膜の厚さが前記下限の厚さ、前記標準の厚さ、及び前記上限の厚さのいずれであっても、前記反射防止膜を２度通過した場合に前記第１部位に対する反射率が前記第２部位に対する反射率より大きくなる光である
    　ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
  4. 　前記検出光の波長は、４０２ｎｍから４０８ｎｍまでのいずれかである
    　ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の太陽電池の製造方法。
  5. 　前記検出光は、円環状の検出光照明手段から発せられる光であり、
    　前記第１部位と前記第２部位とを検出するステップでは、
    　前記検出光照明手段より内側を通る線であって前記半導体基板が配置されるステージに対する法線の上の、前記ステージに対して前記検出光照明手段より遠い位置に配置されるレンズと、
    　前記法線の上の前記ステージに対して前記レンズより遠い位置に配置されるカメラとを用い、
    　前記拡散層の各部位によって反射された前記検出光の反射率の差異に基づく差異であって前記カメラによって取得された光の像の明るさの差異をもとに、前記第２部位を検出する
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
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