WO2014024297A1 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a solar cell.
- a pn junction In a general single crystal silicon solar cell or polycrystalline silicon solar cell, it is necessary to form a pn junction in order to separate carriers generated by irradiation with sunlight.
- a p-type silicon substrate is used as the substrate
- an n-type silicon layer is formed on the light-receiving surface side of the substrate by diffusing a group 5 element such as phosphorus on the light-receiving surface side of the substrate to form a pn junction.
- the impurity element diffused in the substrate is called a dopant.
- both sides of the substrate are obtained by thermally diffusing a phosphorus-based dopant to the light receiving surface side of the substrate at a temperature of about 700 ° C. to 1000 ° C.
- a diffusion layer is formed on the entire surface. Then, if necessary, an unnecessary portion of the diffusion layer is removed to obtain a solar cell diffusion layer.
- a p-type silicon layer is formed on the light-receiving surface side of the substrate by diffusing a group 3 element such as boron on the light-receiving surface side of the substrate. Forming a pn junction.
- the selective emitter structure is a semiconductor single-crystal silicon substrate or polycrystalline silicon substrate in which the dopant diffusion concentration in the junction region bonded to the metal electrode is higher than the dopant diffusion concentration in regions other than the junction region.
- the region other than the bonding region is a light receiving surface.
- the light-receiving surface has a lower dopant diffusion concentration than the bonding region bonded to the metal electrode. For this reason, the selective emitter structure has an advantage that the recombination of carriers due to impurity levels can be reduced and the optical output current can be increased.
- each method has a problem that it requires a dedicated device, or it is necessary to perform a plurality of complicated processes, and further, maintenance of the device is difficult. These problems cause an increase in the manufacturing cost of the solar cell.
- This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the manufacturing method of the solar cell which can manufacture easily the solar cell excellent in photoelectric conversion efficiency which has a selective emitter structure at low cost. .
- a method for manufacturing a solar cell according to the present invention contains a second conductivity type impurity element in a part of one surface side of a first conductivity type semiconductor substrate.
- a first step of applying a paste, and a first heat treatment in an atmosphere of a gas not containing an impurity element of a second conductivity type in the processing chamber, the semiconductor substrate, and the paste in a lower region of the paste in the semiconductor substrate The second conductivity type impurity element is diffused from the first impurity diffusion layer to form a first impurity diffusion layer in which the second conductivity type impurity element is diffused at the first concentration in the lower region of the paste of the semiconductor substrate.
- a second heat treatment in an atmosphere of a dopant-containing gas containing an impurity element of the second conductivity type in the processing chamber is performed on the semiconductor substrate continuously with the first heat treatment. Then, the second conductivity type impurity element is diffused from the dopant-containing gas into the exposed region where the paste is not applied on the one surface side of the semiconductor substrate, so that the second conductivity type impurity element becomes the first concentration.
- FIG. 1-1 is a plan view showing a schematic configuration of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1-2 is a main part sectional view showing a schematic configuration of the solar cell according to the embodiment of the present invention, and is a main part sectional view taken along line AA in FIG. 1-1.
- FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3A is a cross-sectional view of the main part for explaining an example of the manufacturing process of the solar cell according to the embodiment of the present invention.
- FIGS. 3-2 is principal part sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the solar cell concerning embodiment of this invention.
- FIGS. FIGS. 3-3 is principal part sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the solar cell concerning embodiment of this invention.
- FIGS. FIGS. 3-4 is principal part sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the solar cell concerning embodiment of this invention.
- FIGS. FIGS. 3-5 is principal part sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the solar cell concerning embodiment of this invention.
- FIGS. FIGS. 3-6 is principal part sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the solar cell concerning embodiment of this invention.
- FIGS. FIGS. 3-7 is principal part sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the solar cell concerning embodiment of this invention.
- FIGS. FIG. 3-4 is principal part sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the solar cell concerning embodiment of this invention.
- FIGS. FIGS. 3-4 is principal part sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the solar cell concerning embodiment of this invention.
- FIGS. FIGS. 3-5 is principal
- FIG. 4A is a planar image showing the main part of the screen printing plate using a stainless mesh in a state before the durability test (new state).
- FIG. 4-2 is a planar image showing a main part after a resistance test of a screen printing plate using a stainless mesh.
- FIG. 5-1 is a planar image showing the main part of the screen printing plate using a resin mesh in the state before the durability test (new state).
- FIG. 5-2 is a planar image showing the main part after the test of the screen printing plate B using a resin mesh.
- FIG. 6 is a diagram illustrating an example of diffusion conditions in a two-stage continuous diffusion process (a first diffusion process and a second diffusion process).
- FIG. 7-1 is a characteristic diagram showing a change in sheet resistance of the light-receiving surface of the p-type silicon substrate after the formation of the n-type impurity diffusion layer according to the flow rate of phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas during the diffusion process.
- FIG. 7-2 is a schematic diagram showing a measurement position on a p-type silicon substrate in a horizontally long thermal diffusion furnace.
- FIG. 8 shows a state in which light is irradiated by a halogen lamp to the light-receiving surface side of the semiconductor substrate on which the antireflection film is formed after the formation of the first n-type impurity diffusion layer and the second n-type impurity diffusion layer by the two-stage continuous diffusion process.
- FIG. 9 shows a state in which infrared rays are irradiated from the light bulb to the light-receiving surface side of the semiconductor substrate on which the antireflection film is formed after the formation of the first n-type impurity diffusion layer and the second n-type impurity diffusion layer by the two-stage continuous diffusion process. Is an image taken with an infrared camera.
- FIG. 1-1 is a plan view showing a schematic configuration of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1-2 is a main part sectional view showing a schematic configuration of the solar cell according to the embodiment of the present invention, and is a main part sectional view taken along line AA in FIG. 1-1.
- an n-type impurity diffusion layer 3 is formed by phosphorous diffusion on the light-receiving surface side of a semiconductor substrate 2 made of p-type silicon (hereinafter referred to as p-type silicon substrate 2).
- p-type silicon substrate 2 p-type silicon
- a semiconductor substrate 11 having a junction is formed.
- an antireflection film 4 made of, for example, a silicon nitride film (SiN film) is formed on the n-type impurity diffusion layer 3.
- SiN film silicon nitride film
- the semiconductor substrate 2 is not limited to a p-type silicon substrate, and an n-type polycrystalline silicon substrate or an n-type single crystal silicon substrate may be used.
- minute unevenness constituting a texture structure for confining light is formed (not shown).
- the minute unevenness (texture) has a structure that increases the area for absorbing light from the outside on the light receiving surface, suppresses the reflectance on the light receiving surface, and efficiently confines light in the solar cell 1.
- the antireflection film 4 is made of a silicon nitride film (SiN film) that is an insulating film.
- the antireflection film 4 is not limited to a silicon nitride film (SiN film), and may be formed of an insulating film such as a silicon oxide film (SiO 2 film) or a titanium oxide film (TiO 2 ) film.
- a plurality of long and narrow surface silver grid electrodes 5 are arranged side by side on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11, and a surface silver bus electrode 6 electrically connected to the surface silver grid electrode 5 is substantially the same as the surface silver grid electrode 5. They are provided so as to be orthogonal to each other, and are respectively electrically connected to the n-type impurity diffusion layer 3 at the bottom portion.
- the front silver grid electrode 5 and the front silver bus electrode 6 are made of a silver material.
- the front silver grid electrode 5 has a width of about 70 ⁇ m to 200 ⁇ m, for example, and is arranged substantially in parallel with an interval of about 2 mm, for example, and collects electricity generated inside the semiconductor substrate 11.
- the front silver bus electrodes 6 have a width of about 1 mm to 3 mm, for example, and are arranged in two to four per solar cell, and take out the electricity collected by the front silver grid electrode 5 to the outside.
- the front silver grid electrode 5 and the front silver bus electrode 6 constitute a light receiving surface side electrode 12 which is a first electrode having a comb shape. Since the light receiving surface side electrode 12 blocks sunlight incident on the semiconductor substrate 11, it is desirable to reduce the area as much as possible from the viewpoint of improving the power generation efficiency, and a comb-shaped surface as shown in FIG. In general, the silver grid electrode 5 and the bar-shaped front silver bus electrode 6 are arranged.
- a silver paste is usually used, for example, lead boron glass is added.
- This glass has a frit shape and is composed of, for example, lead (Pb) 5-30 wt%, boron (B) 5-10 wt%, silicon (Si) 5-15 wt%, and oxygen (O) 30-60 wt%.
- lead (Pb) 5-30 wt%
- boron (B) 5-10 wt%
- silicon Si 5-15 wt%
- oxygen (O) 30-60 wt% oxygen
- zinc (Zn) or cadmium (Cd) may be mixed by several wt%.
- Such lead boron glass has a property of melting by heating at several hundred degrees C. (for example, 800.degree. C.) and eroding silicon at that time.
- a method of obtaining electrical contact between a silicon substrate and a silver paste by using the characteristics of the glass frit is used.
- a back aluminum electrode 7 made of an aluminum material is provided on the entire back surface (surface opposite to the light receiving surface) of the semiconductor substrate 11.
- the back aluminum electrode 7 constitutes a back electrode.
- a p + layer (BSF (Back Surface Field)) 8 containing a high-concentration impurity is formed on the surface layer portion on the back surface side of the semiconductor substrate 11.
- the p + layer (BSF) 8 is provided to obtain the BSF effect, and the electron concentration of the p-type layer (semiconductor substrate 2) is increased by an electric field having a band structure so that electrons in the p-type layer (semiconductor substrate 2) do not disappear. Like that.
- the n-type impurity diffusion layer 3 is formed in the surface layer portion of the p-type silicon substrate 2 on the light-receiving surface side. That is, in the surface layer portion of the p-type silicon substrate 2 on the light-receiving surface side, a high-concentration impurity diffusion layer (low resistance) in which n-type impurities are diffused at a high concentration is formed in the lower region of the light-receiving surface-side electrode 12 and the vicinity thereof. A first n-type impurity diffusion layer 3a which is a diffusion layer) is formed.
- a low-concentration impurity diffusion layer (a high-concentration diffusion layer in which n-type impurities are diffused at a low concentration)
- a second n-type impurity diffusion layer 3b which is a resistance diffusion layer
- the second diffusion concentration is higher than the first diffusion concentration. Becomes smaller. Further, if the electric resistance value of the first n-type impurity diffusion layer 3a is the first electric resistance value and the electric resistance value of the second n-type impurity diffusion layer 3b is the second electric resistance value, the second electric resistance value is the first electric resistance value. It becomes larger than the electric resistance value.
- the light receiving surface side electrode 12 described above is formed on the first n-type impurity diffusion layer 3a.
- a region where the light receiving surface side electrode 12 is not formed and a region where the second n type impurity diffusion layer 3b is formed in the first n-type impurity diffusion layer 3a are light receiving surfaces on which light is incident on the solar cell 1.
- the first n-type impurity diffusion layer 3a having a low electrical resistance is formed below the light-receiving surface side electrode 12 on the light-receiving surface side, and the p-type silicon substrate 2 is formed. And the electrical resistance (contact resistance) between the light receiving surface side electrode 12 is reduced.
- a second n-type impurity diffusion layer 3b having a low impurity concentration is formed in the other region on the light receiving surface side to reduce the recombination rate at which electrons are generated and disappear. Therefore, the solar cell 1 according to the embodiment has a selective emitter structure composed of the first n-type impurity diffusion layer 3a and the second n-type impurity diffusion layer 3b.
- FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
- FIGS. 3-1 to 3-7 are cross-sectional views of relevant parts for explaining an example of the manufacturing process of the solar cell according to the embodiment of the present invention.
- a p-type silicon substrate 2 that is most frequently used for consumer solar cells is prepared.
- the p-type silicon substrate 2 is obtained by cutting and slicing a single crystal silicon ingot or polycrystalline silicon ingot formed by cooling and solidifying molten silicon to a desired size and thickness with a wire saw using a band saw or a multi-wire saw. Because it is manufactured, the damage when slicing remains on the surface. Therefore, the surface of the silicon substrate is first etched by dipping the p-type silicon substrate 2 in an acid or heated alkaline solution, for example, an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution, to remove the damaged layer. A damaged region that occurs at the time of cutting and exists near the surface of the p-type silicon substrate 2 is removed.
- the thickness of the silicon substrate after removing the damage is, for example, 180 ⁇ m and the outer dimensions are 156 mm ⁇ 156 mm.
- the silicon substrate may be p-type or n-type.
- the silicon substrate may be a polycrystalline silicon substrate or single crystal silicon.
- the p-type silicon substrate 2 is anisotropically etched with a solution of about 80 ° C. to 90 ° C. obtained by adding several to several tens of wt% of isopropyl alcohol (IPA) to several wt% of potassium hydroxide (KOH) aqueous solution.
- IPA isopropyl alcohol
- KOH potassium hydroxide
- Pyramidal micro unevenness is formed on the surface of the mold silicon substrate 2 on the light receiving surface side.
- a texture structure By forming such a texture structure on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, it is possible to cause multiple reflections of light on the surface of the solar cell and efficiently absorb the light incident on the solar cell inside the silicon substrate. It is possible to effectively reduce the reflectance and improve the conversion efficiency.
- a random pyramid-shaped texture structure is formed by anisotropic etching of the surface of the p-type silicon substrate 2 using alkali.
- Whichever method is used such as a method of obtaining a honeycomb structure or an inverted pyramid structure on the surface of the p-type silicon substrate 2 by etching through a mask material, or a method using reactive gas etching (RIE).
- RIE reactive gas etching
- a dopant-containing paste 21 as a diffusion source-containing coating agent is subjected to a screen printing method. It is applied and formed on one surface of the p-type silicon substrate 2 (FIG. 3-1, step S10). Since the p-type silicon substrate 2 is used here, a dopant-containing paste 21 containing a phosphorus compound is used in order to use, for example, phosphorus as a dopant. As a dopant, a group 5 element can be used in addition to phosphorus. When an n-type silicon substrate is used as the silicon substrate, a dopant-containing paste containing a group 3 element such as boron is used as the dopant.
- the dopant-containing paste 21 does not sublime and burn (burn out) even at a thermal diffusion temperature (heat treatment temperature) in a first diffusion step described later, and is a neutral resin paste that is not acidic.
- a dopant-containing paste 21 for example, a solar cell diffusion paste YT-2100-N (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) can be used.
- this solar cell diffusion paste YT-2100-N manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
- this solar cell diffusion paste YT-2100-N manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
- the first n-type impurity diffusion layer 3a On the first n-type impurity diffusion layer 3a, the light-receiving surface side electrode 12 is formed in a later step, and the first n-type impurity diffusion layer 3a and the light-receiving surface side electrode 12 are brought into electrical contact. An arrangement error occurs when the light receiving surface side electrode 12 is formed. Therefore, the first n-type impurity diffusion layer 3 a has an outer shape that extends slightly outward from the outer shape of the light-receiving surface side electrode 12 at the position where the light-receiving surface side electrode 12 is formed in the plane of the p-type silicon substrate 2. The light receiving surface side electrode 12 is formed in a larger shape.
- screen printing of the dopant-containing paste 21 is performed using a screen printing plate in which the width of the opening is wider than the width of the light receiving surface side electrode 12.
- the width of the dopant-containing paste 21 is set to 250 ⁇ m in consideration of the positional deviation of the light receiving surface side electrode 12.
- the opening area is about 2.2 cm 2 .
- the amount of the dopant-containing paste 21 used in printing on one p-type silicon substrate 2 is about 50 mg.
- the specifications of the screen printing plate used for screen printing of the dopant-containing paste 21 in the present embodiment are as follows, for example.
- a screen printing plate for forming the first n-type impurity diffusion layer 3a formed at the formation position of the surface silver grid electrode 5 in the light receiving surface side electrode 12 is shown.
- FIG. 4A is a plane image showing the main part of the screen printing plate A using a stainless mesh in a state before the durability test (new state).
- 4A is an image with a magnification of 50 times
- FIG. 4A is an image with a magnification of 200 times
- FIG. 4-2 is a planar image showing the main part after the durability test of the screen printing plate A using a stainless mesh.
- 4-2 (a) is an image with a magnification of 50 times
- FIG. 4-2 (b) is an image with a magnification of 200 times.
- 4A and 4B show the surface state of the periphery of the opening 32 on the forming surface side (opposite to the emulsion coating surface) of the stainless mesh 31 on which the paste is placed in the screen printing plate A.
- FIG. 4A and 4B show the surface state of the periphery of the opening 32 on the forming surface side (opposite to the emulsion coating surface) of the stainless mesh 31 on which the paste is placed in the
- FIG. 5-1 is a planar image showing the main part of the screen printing plate B using a resin mesh in the state before the durability test (new state).
- FIG. 5A is an image with a magnification of 50 times
- FIG. 5A is an image with a magnification of 200 times.
- FIG. 5-2 is a planar image showing the main part after the test of the screen printing plate B using a resin mesh.
- FIG. 5-2 (a) is an image with a magnification of 50 times
- FIG. 5-2 (b) is an image with a magnification of 200 times.
- FIGS. 5A and 5B show the surface condition around the opening 34 on the side of the resin mesh 33 on which the paste is placed on the screen printing plate B (on the side opposite to the emulsion coating surface).
- the stainless mesh or resin mesh in the screen printing plate is corroded.
- a neutral resin paste is used as the dopant-containing paste 21 instead of an acid, so that corrosion of the screen printing plate can be prevented.
- a general urethane rubber squeegee and silicon rubber squeegee can be used as the squeegee used for the screen printing of the dopant-containing paste 21.
- the dopant-containing paste 21 When an acidic paste is used as the dopant-containing paste 21, the squeegee made of urethane rubber or silicon rubber is corroded. However, in the present embodiment, a neutral resin paste is used as the dopant-containing paste 21 instead of an acid, so that squeegee corrosion can be prevented.
- the dopant-containing paste 21 in a stationary state When the viscosity of the dopant-containing paste 21 in a stationary state is low, when the dopant-containing paste 21 is placed on the screen printing plate, the dopant-containing paste 21 continues to spread on the screen printing plate. For this reason, in the case of continuous printing in which the dopant-containing paste 21 is continuously printed on the plurality of p-type silicon substrates 2, it is preferable to use a wide scraper that reaches the frame of the screen printing plate. Moreover, you may install the small frame which prevents that the dopant containing paste 21 spreads inside the frame of a screen printing plate. Moreover, in order to improve the viscosity itself in the stationary state of the dopant-containing paste 21, for example, a thixotropic agent may be added to the paste.
- the first n-type impurity diffusion layer 3a on which the light receiving surface side electrode 12 is formed must be formed in a shape larger than the light receiving surface side electrode 12.
- region of the dopant containing paste 21 must also be made larger than the formation area of the light-receiving surface side electrode 12. Therefore, the area of the opening of the screen printing plate is larger than that of the opening of the screen printing plate used for forming the light receiving surface side electrode 12.
- the dopant-containing paste 21 may hang down from the opening even when the printing operation is stopped. In this case, bleeding of the dopant-containing paste 21 occurs, and the dopant-containing paste 21 cannot be printed in a desired pattern.
- the coating width of the first n-type impurity diffusion layer 3a is 250 ⁇ m, that is, the opening width of the screen printing plate is 250 ⁇ m
- the opening is finely divided in the width direction while the width of the entire opening is 250 ⁇ m.
- a lifetime killer such as a metal impurity, is used for a transfer system of the p-type silicon substrate 2 in a screen printing machine, a stage on which the p-type silicon substrate 2 is placed, and other contact points with the p-type silicon substrate 2. Try to eliminate existence as much as possible.
- the used dopant-containing paste 21 after screen printing can be discarded as combustible waste in the same manner as the aluminum-containing paste used at the time of electrode formation.
- the coating method of the dopant containing paste 21 is not limited to the screen printing method.
- step S10 a drying process for drying the dopant-containing paste 21 is performed (step S10). If the drying speed of the dopant-containing paste 21 is low after printing the dopant-containing paste 21, the printed dopant-containing paste 21 blurs and a desired print pattern cannot be obtained. For this reason, drying of the dopant-containing paste 21 is preferably performed quickly. For example, it is preferable to dry the dopant-containing paste 21 at a high temperature using an infrared heater or the like.
- terpineol when terpineol is contained as a solvent in the dopant-containing paste 21, it is preferable to dry the dopant-containing paste 21 at a temperature of 200 ° C. or higher.
- ethyl cellulose when ethyl cellulose is contained as a resin component in the dopant-containing paste 21, it is preferable to dry the dopant-containing paste 21 at a temperature of 400 ° C. or higher in order to burn the ethyl cellulose. Even when the dopant-containing paste 21 is dried at a temperature lower than 400 ° C., there is no problem because ethyl cellulose can be burned in the subsequent diffusion step.
- the drying of the dopant-containing paste 21 is preferably performed in an open system, that is, in a flat state in which a space above the printing surface of the dopant-containing paste 21 in the p-type silicon substrate 2 is vacant.
- terpineol (solvent) contained in the dopant-containing paste 21 is volatilized after other volatilization. It adheres again to the silicon substrate 2 and causes deterioration of the characteristics of the solar cell.
- the dopant-containing paste 21 is dried in a sealed state, for example, terpineol (solvent) contained in the dopant-containing paste 21 is reattached to the p-type silicon substrate 2 after volatilization, resulting in deterioration of the characteristics of the solar cell.
- terpineol (solvent) contained in the dopant-containing paste 21 is reattached to the p-type silicon substrate 2 after volatilization, resulting in deterioration of the characteristics of the solar cell.
- the space between the p-type silicon substrates 2 can be widened to forcibly distribute the dry atmosphere. preferable. Thereby, reattachment to the p-type silicon substrate 2 of volatile components, such as terpineol (solvent), can be prevented.
- volatile components such as terpineol (solvent)
- first diffusion process After the dopant containing paste 21 is dried, the p-type silicon substrate 2 is put into a thermal diffusion furnace, and a first diffusion step (first heat treatment) which is a thermal diffusion step of the dopant (phosphorus) by the dopant containing paste 21 is performed (FIG. 1). 3-2, Step S20).
- This first diffusion process is the first stage of the two stages of continuous diffusion processes.
- an atmospheric state in which, for example, nitrogen gas (N 2 ), oxygen gas (O 2 ), a mixed gas of nitrogen and oxygen (N 2 / O 2 ), air, or the like is circulated in the thermal diffusion furnace.
- the flow rate of the atmospheric gas is not particularly limited. Further, the flow rate ratio of each atmosphere in the case of a mixed atmosphere is not particularly limited, and any flow rate may be used.
- the flow rate of the mixed gas of nitrogen and oxygen (N 2 / O 2 ) is, for example, N 2 : 5.7 SLM, O 2 : 0.6 SLM.
- the first diffusion step phosphorus oxychloride (POCl 3 ) is not used, and there is no dopant (phosphorus) diffusion source other than the dopant-containing paste 21.
- the first diffusion step is performed, for example, at a temperature of 870 ° C. to 940 ° C. and held for 5 minutes to 10 minutes. For this reason, thermal diffusion of the dopant (phosphorus) is performed only in the lower part of the region where the dopant-containing paste 21 is printed on the p-type silicon substrate 2. As a result, the dopant (phosphorus) is diffused only in the region extending slightly outside the outer shape of the region where the light receiving surface side electrode 12 is formed in the plane of the p-type silicon substrate 2.
- the dopant phosphorus
- the dopant-containing paste 21 is thermally diffused from the dopant-containing paste 21 to a lower region of the printing region of the dopant-containing paste 21 on the surface of the p-type silicon substrate 2 to a high concentration (first diffusion concentration).
- a first n-type impurity diffusion layer 3a is formed.
- the first n-type impurity diffusion layer 3a is formed in a region that extends slightly outside the outer shape of the light-receiving surface side electrode 12 in the plane of the p-type silicon substrate 2, and in the solar cell 1, the light-receiving surface side electrode 12 lower regions and their neighboring regions.
- the first diffusion step when thermal diffusion is performed under a condition containing oxygen gas (O 2 ), the region containing no dopant-containing paste 21 on the surface of the p-type silicon substrate 2 is thermally diffused. Due to the influence of time, a thin oxide film 22 is formed on the surface.
- O 2 oxygen gas
- the p-type silicon substrate 2 needs to be quickly put into a thermal diffusion furnace.
- the dried dopant-containing paste 21 absorbs moisture or the like in the atmosphere, the dopant-containing paste 21 spreads to a region other than the printing region, and a desired printing pattern is destroyed. Therefore, attention must be paid to the moisture absorption of the dopant-containing paste 21 particularly in the humid season.
- a second diffusion step (second heat treatment) that is a thermal diffusion step of the dopant (phosphorus) with phosphorus oxychloride (POCl 3 ) is subsequently performed (FIG. 3-3, step S30). That is, the p-type silicon substrate 2 is not taken out of the thermal diffusion furnace, and the second diffusion step is continuously performed after the first diffusion step (continuous diffusion treatment).
- This second diffusion process is the second stage of the two-stage continuous diffusion process.
- the second diffusion step is performed in the presence of phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas in a thermal diffusion furnace. That is, in the first diffusion step, thermal diffusion was performed under an atmospheric condition that does not include phosphorus oxychloride (POCl 3 ). In the second diffusion step, phosphorus oxychloride (POCl 3 ) was used as a dopant (phosphorus) diffusion source. ) Is carried out under atmospheric conditions.
- the flow rate of the atmospheric gas is not particularly limited, and may be set as appropriate according to various conditions such as diffusion concentration, diffusion temperature, and diffusion time.
- the second diffusion step is performed by lowering the temperature from 870 ° C. to 900 ° C. of the first diffusion step to, for example, 800 ° C. to 840 ° C. and holding for 10 minutes to 20 minutes.
- the second n-type impurity diffusion layer 3b is formed by thermally diffusing the dopant (phosphorus) to the second diffusion concentration.
- the second n-type impurity diffusion layer 3 b serves as a light receiving surface on which light enters in the solar cell 1.
- a glassy (phosphosilicate glass, PSG: Phospho-Silicate Glass) layer deposited on the surface during the diffusion process is formed on the surface of the p-type silicon substrate 2 immediately after the second diffusion step (not shown). ).
- FIG. 6 is a diagram showing an example of diffusion conditions in a two-stage continuous diffusion process (first diffusion process and second diffusion process).
- the horizontal axis indicates the processing time in the two-stage continuous diffusion process
- the vertical axis indicates the processing temperature (in-furnace set temperature) (° C.) in the two-stage continuous diffusion process.
- the oxide film 22 is formed thicker, and the dopant (phosphorus) becomes difficult to diffuse in the second diffusion step. Caution must be taken. For this reason, it is necessary to adjust various conditions such as the flow rate of atmospheric gas, diffusion temperature, and diffusion time.
- the diffusion conditions when adjusting the diffusion conditions for obtaining a desired light receiving surface sheet resistance value, it is necessary to pay attention to the following matters.
- the diffusion conditions phosphorus oxychloride (POCl 3 ) on the p-type silicon substrate 2 on which the dopant-containing paste 21 is printed, the diffusion conditions (temperature, pressure, flow rate, etc.) are set so that the silicon substrate contains the dopant.
- the n-type impurity diffusion layer is formed only by diffusion using conventional phosphorous oxychloride (POCl 3 ) in which the paste 21 is not used, the sheet resistance of the light receiving surface after the formation of the n-type impurity diffusion layer is increased.
- the following method can be given. That is, the flow rate of the phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas per the same processing quantity is increased as compared with the conventional diffusion with phosphorus oxychloride (POCl 3 ) in which the dopant-containing paste 21 is not printed on the silicon substrate.
- the flow rate of the phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas per the same processing quantity is increased as compared with the conventional diffusion with phosphorus oxychloride (POCl 3 ) in which the dopant-containing paste 21 is not printed on the silicon substrate.
- FIG. 7-1 is a characteristic diagram showing a change in sheet resistance of the light-receiving surface of the p-type silicon substrate 52 after the formation of the n-type impurity diffusion layer according to the flow rate of phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas during the diffusion process.
- the horizontal axis indicates the position of the p-type silicon substrate 52 in the horizontally long thermal diffusion furnace 51
- the vertical axis indicates the sheet resistance of the light-receiving surface of the p-type silicon substrate 52 after the diffusion process [ ⁇ / ⁇ ].
- FIG. 7-2 is a schematic diagram showing a measurement position on the p-type silicon substrate 52 in the heat diffusion furnace 51 provided in a horizontally long shape.
- the numbers on the p-type silicon substrate 52 in FIG. 7-2 correspond to the numbers (measurement positions) on the horizontal axis in FIG.
- FIG. 7-1 shows the data of Sample 1 in which phosphorus was diffused only with conventional phosphorus oxychloride (POCl 3 ) on the p-type silicon substrate 52 on which the dopant-containing paste was not printed.
- ⁇ marks indicate that phosphorus is diffused by the two-stage continuous diffusion process (first diffusion process and second diffusion process) on the p-type silicon substrate 52 on which the dopant-containing paste is printed.
- the data of sample 2 is shown.
- the flow rate of phosphorus oxychloride (POCl 3 ) in the second diffusion step of sample 2 is the same as that of sample 1.
- FIG. 7-2 phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas is introduced from the left end side in FIG. 7-2 and exhausted from the right end side.
- the p-type silicon substrate 52 is vertically arranged with several tens of substrates as a set with a predetermined interval in the horizontal direction. A plurality of sets are arranged at predetermined intervals in the extending direction of the thermal diffusion furnace 51.
- hundreds of p-type silicon substrates 52 are put in the thermal diffusion furnace 51 to perform continuous diffusion.
- FIGS. 7-1 and 7-2 show seven sets of p-type silicon substrates 52 from the left end in the thermal diffusion furnace 51.
- FIG. 7-1 and 7-2 show seven sets of p-type silicon substrates 52 from the left end in the thermal diffusion furnace 51.
- the flow rate of phosphorus oxychloride (POCl 3 ) in the second diffusion step is the same as that in the case of sample 1, and two steps of continuous diffusion steps (first diffusion step and second diffusion step) are performed.
- the sheet resistance of the light receiving surface of the p-type silicon substrate 52 after the formation of the n-type impurity diffusion layer increases as the flow direction of phosphorus oxychloride (POCl 3 ) increases. This is because phosphorus oxychloride (POCl 3 ) is consumed by the dopant-containing paste 21 printed on the p-type silicon substrate 52 during the second diffusion step.
- the second diffusion step As an example of an increase in the flow rate of phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas in the second diffusion step, diffusion using only phosphorus oxychloride (POCl 3 ) with respect to a p-type silicon substrate to which the dopant-containing paste 21 is not applied, for example.
- the conditions (flow rate conditions) are N 2 : 5.8 SLM, O 2 : 0.9 SLM, POCl 3 : 1.5 SLM
- the diffusion conditions (flow rate conditions) in N 2 may be set to N 2 : 5.8 SLM, O 2 : 0.9 SLM, and POCl 3 : 2.0 SLM.
- the flow rate of phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas when 100 p-type silicon substrates are processed at once is shown.
- the dopant-containing paste 21 is easier to absorb moisture than the vitreous formed on the surface of the p-type silicon substrate 2.
- the vitreous layer (the lump after the phosphorus compound is dissolved), which is a residue of the dopant-containing paste 21 after the second diffusion process, absorbs moisture in the atmosphere, the dopant is added to the region other than the printing region. The residue of the containing paste 21 spreads and protrudes from the desired print pattern.
- the removability of the vitreous layer formed on the surface of the p-type silicon substrate 2 becomes nonuniform, and the uniformity of the subsequent antireflection film 4 is also affected. Therefore, especially in the season with high humidity, it is necessary to pay attention to the moisture absorption of the dopant-containing paste 21, and it is necessary to immediately carry out the post-process after the end of the second diffusion process.
- pn separation step Next, pn separation is performed in order to electrically insulate the back aluminum electrode 7 which is a p-type electrode and the light-receiving surface side electrode 12 which is an n-type electrode, which will be formed later (FIG. 3-4, step). S40). Since n-type impurity diffusion layer 3 is uniformly formed on the surface of p-type silicon substrate 2, the front surface and the back surface are in an electrically connected state. Therefore, when the back aluminum electrode 7 (p-type electrode) and the light-receiving surface side electrode 12 (n-type electrode) are formed as they are, the back aluminum electrode 7 (p-type electrode) and the light-receiving surface side electrode 12 ( n-type electrode) is electrically connected.
- the second n-type impurity diffusion layer 3b formed in the end face region of the p-type silicon substrate 2 is etched away by dry etching to perform pn separation.
- a method for removing the influence of the second n-type impurity diffusion layer 3b there is a method of performing end face separation with a laser.
- the vitreous layer formed on the surface of the p-type silicon substrate 2 in the second diffusion step is removed by immersing the p-type silicon substrate 2 in, for example, a hydrofluoric acid solution and then performing a water washing treatment.
- a pn junction is formed by the semiconductor substrate 2 made of p-type silicon as the first conductivity type layer and the n-type impurity diffusion layer 3 as the second conductivity type layer formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 2.
- a semiconductor substrate 11 having the structure shown in FIG.
- n-type impurity diffusion layer 3 a selective emitter structure including a first n-type impurity diffusion layer 3a and a second n-type impurity diffusion layer 3b on the light receiving surface side of the p-type silicon substrate 2 is obtained.
- the vitreous layer (the lump after the phosphorus compound is melted) that is a residue of the dopant-containing paste 21 remains thicker than the vitreous layer on the second n-type impurity diffusion layer 3b, so removal is carefully performed. There is a need to do.
- the glassy layer resulting from the dopant-containing paste 21 remains on the surface of the p-type silicon substrate 2, the antireflection film 4 becomes cloudy when the antireflection film 4 is formed. And the reflectance in the antireflection film 4 becomes high, that is, the antireflection effect is lost, and the generated current in the solar cell 1 is reduced.
- vitreous layer including the residue of the dopant-containing paste 21 can be discharged as normal factory waste water.
- a silicon nitride (SiN) film having a uniform thickness is formed as the antireflection film 4 on the light receiving surface side (n-type impurity diffusion layer 3 side) of the semiconductor substrate 11 ( FIG. 3-6, step S60).
- the film thickness and refractive index of the antireflection film 4 are set to values that most suppress light reflection.
- the antireflection film 4 is formed using, for example, a plasma CVD method, and a mixed gas of silane (SiH 4 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas is used as a raw material.
- the antireflection film 4 may be formed by vapor deposition, thermal CVD, or the like. It should be noted that the antireflection film 4 formed in this way is an insulator, and simply forming the light receiving surface side electrode 12 thereon does not act as a solar cell.
- an electrode is formed by screen printing (step S70).
- the light-receiving surface side electrode 12 is produced (before firing). That is, an electrode material paste (silver paste) containing silver and glass frit in the shape of the front silver grid electrode 5 and the front silver bus electrode 6 is formed on the antireflection film 4 which is the light receiving surface of the semiconductor substrate 11 by screen printing. After application, the electrode material paste is dried. Next, an electrode material paste containing aluminum (aluminum paste) is applied to the entire back surface of the semiconductor substrate 11 by screen printing, and then the electrode material paste is dried.
- the light receiving surface side electrode 12 is formed in alignment with the first n type impurity diffusion layer 3a.
- the first n type impurity diffusion layer 3a is formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11 after the antireflection film 4 is formed.
- the second n-type impurity diffusion layer 3b are difficult to identify.
- FIG. 8 shows a semiconductor in which the antireflection film 4 is formed after the first n-type impurity diffusion layer 3a and the second n-type impurity diffusion layer 3b are formed by a two-stage continuous diffusion process (first diffusion process and second diffusion process).
- the antireflection film 4 is formed after the first n-type impurity diffusion layer 3a and the second n-type impurity diffusion layer 3b are formed by the two-stage continuous diffusion process (first diffusion process and second diffusion process). A state in which infrared rays are irradiated on the light receiving surface side of the formed semiconductor substrate 11 is photographed with an infrared camera. This makes it possible to distinguish between the first n-type impurity diffusion layer 3a and the second n-type impurity diffusion layer 3b. This makes it possible to print the silver paste on the second n-type impurity diffusion layer 3b with high accuracy.
- FIG. 9 shows a semiconductor in which an antireflection film 4 is formed after the first n-type impurity diffusion layer 3a and the second n-type impurity diffusion layer 3b are formed by a two-stage continuous diffusion process (first diffusion process and second diffusion process). It is the image which image
- the region of the first n-type impurity diffusion layer 3a and the second n-type impurity diffusion layer 3b is identified by photographing with an infrared camera in the state where the light receiving surface side of the semiconductor substrate 11 is irradiated with infrared rays. can do.
- the first n-type impurity diffusion layer 3a is photographed as a dark line.
- the electrode paste on the light-receiving surface side and the back surface side of the semiconductor substrate 11 is simultaneously fired at a temperature of about 600 ° C. to 900 ° C., for example, 760 ° C. in the air atmosphere, so that the front side of the semiconductor substrate 11 is contained in the silver paste.
- the antireflection film 4 is melted with the glass material, the silver material comes into contact with silicon and re-solidifies.
- the surface silver grid electrode 5 and the surface silver bus electrode 6 as the light receiving surface side electrode 12 are obtained, and conduction between the light receiving surface side electrode 12 and the silicon of the semiconductor substrate 11 is ensured (FIG. 3-7). .
- Such a process is called a fire-through method.
- the aluminum paste reacts with the silicon of the semiconductor substrate 11 to obtain the back aluminum electrode 7, and the p + layer 8 is formed immediately below the back aluminum electrode 7.
- the front silver grid electrode 5 and the back aluminum electrode 7 are shown, and the front silver bus electrode 6 is not shown.
- the solar cell 1 according to the present embodiment shown in FIGS. 1-1 and 1-2 can be manufactured.
- the order of arrangement of the paste, which is an electrode material, on the semiconductor substrate 11 may be switched between the light receiving surface side and the back surface side.
- the dopant-containing paste 21 is applied to the p-type silicon substrate, and the first diffusion step is performed in a state where there is no dopant (phosphorus) diffusion source other than the dopant-containing paste 21.
- the first n-type impurity diffusion layer 3a is formed.
- the second diffusion step using phosphorus oxychloride (POCl 3 ) as a dopant (phosphorus) diffusion source is performed without removing the p-type silicon substrate 2 from the thermal diffusion furnace.
- the second n-type impurity diffusion layer 3b is formed.
- the p-type silicon substrate 2 is taken out of the thermal diffusion furnace in a two-stage continuous diffusion process including a first diffusion process using the dopant-containing paste 21 and a second diffusion process using phosphorus oxychloride (POCl 3 ). It is carried out without. Thereby, the diffusion process of the dopant (phosphorus) can be efficiently performed, and the first n-type impurity diffusion layer 3a and the second n-type impurity diffusion layer 3b can be easily formed separately to form the selective emitter structure. Accordingly, the selective emitter structure can be formed easily and at low cost without using a dedicated device and without performing a plurality of complicated processes.
- a photoelectric transistor that achieves a reduction in contact resistance, an improvement in output current, and an improvement in open circuit voltage (Voc) between the light receiving surface side electrode and the n-type impurity diffusion layer by the selective emitter structure.
- a solar cell excellent in conversion efficiency can be easily formed at low cost.
- the solar cell module excellent in photoelectric conversion efficiency is realizable by forming several solar cells which have the structure demonstrated by said embodiment, and connecting adjacent solar cells electrically in series or in parallel.
- one light receiving surface side electrode and the other back surface side electrode of adjacent solar cells may be electrically connected.
- the method for manufacturing a solar cell according to the present invention is useful when manufacturing a solar cell excellent in photoelectric conversion efficiency easily and at low cost.
- 1 solar cell 2 semiconductor substrate (p-type silicon substrate), 3 n-type impurity diffusion layer, 3a first n-type impurity diffusion layer, 3b second n-type impurity diffusion layer, 4 antireflection film, 5 surface silver grid electrode, 6 surface Silver bus electrode, 7 back aluminum electrode, 8 p + layer (BSF (Back Surface Field), 11 semiconductor substrate, 12 light receiving surface side electrode, 13 back surface side electrode, 21 dopant containing paste, 22 oxide film, 31 stainless steel mesh, 32 openings Part, 33 resin mesh, 34 openings, 51 thermal diffusion furnace, 52 p-type silicon substrate.
- BSF Back Surface Field
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Abstract
本願は、第１導電型の半導体基板（２）の一面側の一部に、第２導電型の不純物元素を含有するペースト（２１）を塗布する第１工程と、処理室内において第２導電型の不純物元素を含有しないガスの雰囲気下における第１熱処理を半導体基板に施して半導体基板におけるペーストの下部領域にペーストから第２導電型の不純物元素を拡散させることにより、第２導電型の不純物元素が第１の濃度で拡散された第１不純物拡散層（３ａ）を半導体基板のペーストの下部領域に形成する第２工程と、処理室内において第２導電型の不純物元素を含有するドーパント含有ガスの雰囲気下における第２熱処理を第１熱処理に連続して半導体基板に施して半導体基板の一面側におけるペーストの塗布されていない露出領域にドーパント含有ガスから第２導電型の不純物元素を拡散させることにより、第２導電型の不純物元素が第１の濃度よりも低い第２の濃度で拡散された第２不純物拡散層（３ｂ）を露出領域に形成する第３工程とを含むことにより、容易に選択エミッタ構造を実現することができる。
Description
本発明は、太陽電池の製造方法に関する。
一般的な単結晶シリコン太陽電池または多結晶シリコン太陽電池では、太陽光線の照射により生成したキャリアを分離するために、ｐｎ接合の形成が必要である。例えば基板にｐ型シリコン基板を用いる場合は、基板の受光面側にリン等の５族元素を拡散させることにより基板の受光面側にｎ型シリコン層を形成してｐｎ接合を形成する。このように基板に拡散させる不純物元素をドーパントと呼ぶ。
すなわち、基板にｐ型単結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板を用いる場合には、リン系のドーパントを７００℃～１０００℃程度の温度で基板の受光面側に熱拡散することで基板両面の全面に拡散層を形成する。そして、必要に応じて不要な部分の拡散層を除去して、太陽電池用の拡散層とする。
また、基板にｎ型単結晶シリコン基板またはｎ型多結晶シリコン基板を用いる場合は、基板の受光面側に硼素等の３族元素を拡散させることにより基板の受光面側にｐ型シリコン層を形成してｐｎ接合を形成する。
ところで、太陽電池の光電変換効率を上げる方法として、基板の受光面側に選択エミッタ構造を形成する方法が知られている。選択エミッタ構造とは、半導体である単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板において、金属製電極と接合する接合領域のドーパントの拡散濃度を、該接合領域以外の領域のドーパントの拡散濃度よりも高濃度とすることにより、半導体であるシリコン基板と金属製電極とを電気的に接合し易くした構造である。
基板の受光面側において、前記の接合領域以外の領域は受光面である。受光面は、金属製電極と接合する接合領域よりもドーパントの拡散濃度が低濃度である。このため、選択エミッタ構造は、不純物準位によるキャリアの再結合を少なくでき、光出力電流を増大させることができる、という利点がある。
このような選択エミッタ構造の形成方法として、インクジェット装置を用いてドーパント濃度の異なる塗布剤あるいはドーパントの異なる塗布剤を塗り分けて、一度の熱処理で選択拡散層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、インクジェット装置を用いて、ドーパント濃度を部分的に変化させて塗布し、一度の熱処理、あるいは部分的なレーザ照射等で選択エミッタ構造を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
しかしながら、上記従来の技術によれば、何れの方法も専用の装置を必要とし、または複雑な工程を複数実施する必要があり、さらに装置のメンテナンスも難しい、という問題があった。これらの問題点は、太陽電池の製造コスト上昇の要因となる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、選択エミッタ構造を有する光電変換効率に優れた太陽電池を容易に且つ低コストで製造可能な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、本発明にかかる太陽電池の製造方法は、第１導電型の半導体基板の一面側の一部に、第２導電型の不純物元素を含有するペーストを塗布する第１工程と、処理室内において第２導電型の不純物元素を含有しないガスの雰囲気下における第１熱処理を前記半導体基板に施して、前記半導体基板における前記ペーストの下部領域に前記ペーストから第２導電型の不純物元素を拡散させることにより、第２導電型の不純物元素が第１の濃度で拡散された第１不純物拡散層を前記半導体基板の前記ペーストの下部領域に形成する第２工程と、前記処理室内において第２導電型の不純物元素を含有するドーパント含有ガスの雰囲気下における第２熱処理を前記第１熱処理に連続して前記半導体基板に施して、前記半導体基板の一面側における前記ペーストの塗布されていない露出領域に前記ドーパント含有ガスから第２導電型の不純物元素を拡散させることにより、第２導電型の不純物元素が前記第１の濃度よりも低い第２の濃度で拡散された第２不純物拡散層を前記露出領域に形成する第３工程と、前記ペーストを除去する第４工程と、前記第１不純物拡散層上に受光面側電極を形成する第５工程と、前記半導体基板の他面側に裏面側電極を形成する第６工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、選択エミッタ構造を有する光電変換効率に優れた太陽電池を容易に且つ低コストで得られる、という効果を奏する。
以下に、本発明にかかる太陽電池の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
実施の形態
図１－１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の概略構成を示す平面図である。図１－２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図１－１の線分Ａ－Ａにおける要部断面図である。
図１－１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の概略構成を示す平面図である。図１－２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図１－１の線分Ａ－Ａにおける要部断面図である。
実施の形態にかかる太陽電池１においては、ｐ型シリコンからなる半導体基板２（以下、ｐ型シリコン基板２と呼ぶ）の受光面側にリン拡散によってｎ型不純物拡散層３が形成されて、ｐｎ接合を有する半導体基板１１が形成されている。また、ｎ型不純物拡散層３上に例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）からなる反射防止膜４が形成されている。なお、半導体基板２としてはｐ型単結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板のいずれを用いてもよい。また、半導体基板２としてはｐ型のシリコン基板に限定されず、ｎ型の多結晶のシリコン基板またはｎ型の単結晶シリコン基板を用いてもよい。
また、ｐ型シリコン基板２の受光面側には、光を閉じ込めるためのテクスチャー構造を構成する微小凹凸（テクスチャー）が形成されている（図示せず）。微小凹凸（テクスチャー）は、受光面において外部からの光を吸収する面積を増加し、受光面における反射率を抑え、効率良く光を太陽電池１に閉じ込める構造となっている。
反射防止膜４は、絶縁膜である窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）からなる。なお、反射防止膜４は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）に限定されず、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）または酸化チタン膜（ＴｉＯ２）膜などの絶縁膜により形成されてもよい。
また、半導体基板１１の受光面側には、長尺細長の表銀グリッド電極５が複数並べて設けられ、この表銀グリッド電極５と導通する表銀バス電極６が該表銀グリッド電極５と略直交するように設けられており、それぞれ底面部においてｎ型不純物拡散層３に電気的に接続している。表銀グリッド電極５および表銀バス電極６は銀材料により構成されている。
表銀グリッド電極５は、例えば７０μｍ～２００μｍ程度の幅を有するとともに例えば２ｍｍ程度の間隔で略平行に配置され、半導体基板１１の内部で発電した電気を集電する。また、表銀バス電極６は、例えば１ｍｍ～３ｍｍ程度の幅を有するとともに太陽電池１枚当たりに２本～４本配置され、表銀グリッド電極５で集電した電気を外部に取り出す。そして、表銀グリッド電極５と表銀バス電極６とにより、櫛形を呈する第１電極である受光面側電極１２が構成される。受光面側電極１２は、半導体基板１１に入射する太陽光を遮ってしまうため、可能なかぎり面積を小さくすることが発電効率向上の観点では望ましく、図１－１に示すような櫛型の表銀グリッド電極５とバー状の表銀バス電極６として配置してするのが一般的である。
シリコン太陽電池の受光面側電極の電極材料には、通常、銀ペーストが用いられ、例えば、鉛ボロンガラスが添加されている。このガラスはフリット状のもので、例えば、鉛（Ｐｂ）５～３０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）５～１０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）５～１５ｗｔ％、酸素（Ｏ）３０～６０ｗｔ％の組成から成り、さらに、亜鉛(Ｚｎ)またはカドミウム（Ｃｄ）なども数ｗｔ％程度混合される場合もある。このような鉛ボロンガラスは、数百℃（例えば、８００℃）の加熱で溶解し、その際にシリコンを侵食する性質を有している。また一般に、結晶系シリコン太陽電池の製造方法においては、このガラスフリットの特性を利用して、シリコン基板と銀ペーストとの電気的接触を得る方法が用いられている。
一方、半導体基板１１の裏面（受光面と反対側の面）には、全体にわたってアルミニウム材料からなる裏アルミニウム電極７が設けられている。そして、裏アルミニウム電極７により裏面側電極が構成される。
また、半導体基板１１の裏面側の表層部には、高濃度不純物を含んだｐ＋層（ＢＳＦ（Back Surface Field））８が形成されている。ｐ＋層（ＢＳＦ）８は、ＢＳＦ効果を得るために設けられ、ｐ型層（半導体基板２）中の電子が消滅しないようにバンド構造の電界でｐ型層（半導体基板２）電子濃度を高めるようにする。
そして、実施の形態にかかる太陽電池１においては、ｎ型不純物拡散層３として２種類の層が形成されて選択エミッタ構造が形成されている。すなわち、ｐ型シリコン基板２の受光面側の表層部において、受光面側電極１２の下部領域およびその近傍領域には、ｎ型の不純物が高濃度に拡散された高濃度不純物拡散層（低抵抗拡散層）である第１ｎ型不純物拡散層３ａが形成されている。また、ｐ型シリコン基板２の受光面側の表層部において、第１ｎ型不純物拡散層３ａが形成されていない領域には、ｎ型の不純物が低濃度に拡散された低濃度不純物拡散層（高抵抗拡散層）である第２ｎ型不純物拡散層３ｂが形成されている。
したがって、第１ｎ型不純物拡散層３ａの不純物拡散濃度を第１拡散濃度とし、第２ｎ型不純物拡散層３ｂの不純物拡散濃度を第２拡散濃度とすると、第２拡散濃度は、第１拡散濃度よりも小さくなる。また、第１ｎ型不純物拡散層３ａの電気抵抗値を第１電気抵抗値とし、第２ｎ型不純物拡散層３ｂの電気抵抗値を第２電気抵抗値とすると、第２電気抵抗値は、第１電気抵抗値よりも大きくなる。
上述した受光面側電極１２は、第１ｎ型不純物拡散層３ａ上に形成されている。また、第１ｎ型不純物拡散層３ａにおいて受光面側電極１２が形成されていない領域および第２ｎ型不純物拡散層３ｂが形成されている領域が、太陽電池１に光が入射する受光面となる。
以上のように構成された実施の形態にかかる太陽電池１は、受光面側における受光面側電極１２の下部には電気抵抗の低い第１ｎ型不純物拡散層３ａが形成されてｐ型シリコン基板２と受光面側電極１２間の電気的抵抗（接触抵抗）を小さくしている。また、受光面側におけるそれ以外の領域には不純物濃度の低い第２ｎ型不純物拡散層３ｂが形成されて、電子が発生し消滅する再結合速度を小さくする。したがって、実施の形態にかかる太陽電池１は第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとから構成されたセレクティブエミッタ構造を有する。
つぎに、実施の形態にかかる太陽電池１の製造方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。図３－１～図３－７は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
（シリコン基板準備工程）
まず、半導体基板として、例えば民生用太陽電池向けとして最も多く使用されているｐ型シリコン基板２を用意する。ｐ型シリコン基板２は、溶融したシリコンを冷却固化してできた単結晶シリコンインゴットまたは多結晶シリコンインゴットをバンドソーまたはマルチワイヤーソー等を用いてワイヤーソーで所望のサイズ・厚さにカット・スライスして製造するため、表面にスライス時のダメージが残っている。そこで、まずはこのダメージ層の除去も兼ねて、ｐ型シリコン基板２を酸または加熱したアルカリ溶液中、例えば水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム水溶液に浸漬して表面をエッチングすることにより、シリコン基板の切り出し時に発生してｐ型シリコン基板２の表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。ダメージ除去後のシリコン基板の厚みは、例えば１８０μｍ、外形寸法は１５６ｍｍ×１５６ｍｍである。
まず、半導体基板として、例えば民生用太陽電池向けとして最も多く使用されているｐ型シリコン基板２を用意する。ｐ型シリコン基板２は、溶融したシリコンを冷却固化してできた単結晶シリコンインゴットまたは多結晶シリコンインゴットをバンドソーまたはマルチワイヤーソー等を用いてワイヤーソーで所望のサイズ・厚さにカット・スライスして製造するため、表面にスライス時のダメージが残っている。そこで、まずはこのダメージ層の除去も兼ねて、ｐ型シリコン基板２を酸または加熱したアルカリ溶液中、例えば水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム水溶液に浸漬して表面をエッチングすることにより、シリコン基板の切り出し時に発生してｐ型シリコン基板２の表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。ダメージ除去後のシリコン基板の厚みは、例えば１８０μｍ、外形寸法は１５６ｍｍ×１５６ｍｍである。
なお、ここではｐ型のシリコン基板を例に説明しているが、シリコン基板は、ｐ型でもｎ型でもかまわない。また、シリコン基板は、多結晶シリコン基板でも単結晶シリコンでもかまわない。
（テクスチャー形成工程）
また、ダメージ除去と同時に、またはダメージ除去に続いて、ｐ型シリコン基板２の受光面側の表面にテクスチャー構造として微小凹凸を形成する。例えば数ｗｔ％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を数～数十ｗｔ％添加した８０℃～９０℃程度の溶液でｐ型シリコン基板２の異方性エッチングを行ない、ｐ型シリコン基板２の受光面側の表面にピラミッド状の微小凹凸（テクスチャー）を形成する。このようなテクスチャー構造を半導体基板の受光面側に形成することで、太陽電池の表面で光の多重反射を生じさせ、太陽電池に入射する光を効率的にシリコン基板の内部に吸収させることができ、実効的に反射率を低減し変換効率を向上させることができる。一般的には、アルカリを用いたｐ型シリコン基板２の表面の異方性エッチングにより、ランダムピラミッド形状のテクスチャー構造を形成する。
また、ダメージ除去と同時に、またはダメージ除去に続いて、ｐ型シリコン基板２の受光面側の表面にテクスチャー構造として微小凹凸を形成する。例えば数ｗｔ％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を数～数十ｗｔ％添加した８０℃～９０℃程度の溶液でｐ型シリコン基板２の異方性エッチングを行ない、ｐ型シリコン基板２の受光面側の表面にピラミッド状の微小凹凸（テクスチャー）を形成する。このようなテクスチャー構造を半導体基板の受光面側に形成することで、太陽電池の表面で光の多重反射を生じさせ、太陽電池に入射する光を効率的にシリコン基板の内部に吸収させることができ、実効的に反射率を低減し変換効率を向上させることができる。一般的には、アルカリを用いたｐ型シリコン基板２の表面の異方性エッチングにより、ランダムピラミッド形状のテクスチャー構造を形成する。
なお、本実施の形態にかかる太陽電池の製造方法においてテクスチャー構造の形成方法および形状については、特に制限されるものではない。例えば、イソプロピルアルコールを含有させたアルカリ水溶液または主にフッ酸、硝酸の混合液からなる酸エッチングを用いる方法、部分的に開口を設けたマスク材をｐ型シリコン基板２の表面に形成して該マスク材を介したエッチングによりｐ型シリコン基板２の表面にハニカム構造または逆ピラミッド構造を得る方法、或いは反応性ガスエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）を用いた手法など、何れの手法を用いても差し支えない。
（ドーパント含有ペースト塗布工程）
つぎに、選択エミッタ構造における高濃度不純物拡散層（低抵抗拡散層）である第１ｎ型不純物拡散層３ａを形成するために、拡散源含有塗布剤としてのドーパント含有ペースト２１が、スクリーン印刷法を用いてｐ型シリコン基板２の一面上に塗布形成される（図３－１、ステップＳ１０）。ここではｐ型シリコン基板２を用いているので、ドーパントとして例えばリンを用いるために、リン化合物を含有したドーパント含有ペースト２１が用いられる。なお、ドーパントとしては、リン以外にも５族元素を用いることができる。また、シリコン基板としてｎ型シリコン基板が用いられる場合は、ドーパントとして例えばホウ素等の３族元素を含有したドーパント含有ペーストが用いられる。
つぎに、選択エミッタ構造における高濃度不純物拡散層（低抵抗拡散層）である第１ｎ型不純物拡散層３ａを形成するために、拡散源含有塗布剤としてのドーパント含有ペースト２１が、スクリーン印刷法を用いてｐ型シリコン基板２の一面上に塗布形成される（図３－１、ステップＳ１０）。ここではｐ型シリコン基板２を用いているので、ドーパントとして例えばリンを用いるために、リン化合物を含有したドーパント含有ペースト２１が用いられる。なお、ドーパントとしては、リン以外にも５族元素を用いることができる。また、シリコン基板としてｎ型シリコン基板が用いられる場合は、ドーパントとして例えばホウ素等の３族元素を含有したドーパント含有ペーストが用いられる。
ここで、ドーパント含有ペースト２１は、後述する第１拡散工程における熱拡散温度（熱処理温度）でも昇華および燃焼（焼失）せず、また酸性ではなく中性の樹脂ペーストが使用される。このようなドーパント含有ペースト２１として、例えば太陽電池用拡散ペーストＹＴ－２１００－Ｎ（日立化成工業株式会社製）を使用することができる。以下では、ドーパント含有ペースト２１としてこの太陽電池用拡散ペーストＹＴ－２１００－Ｎ（日立化成工業株式会社製）を使用した場合について説明する。
第１ｎ型不純物拡散層３ａ上には、後の工程で受光面側電極１２が形成されて、第１ｎ型不純物拡散層３ａと受光面側電極１２との電気的接触が取られる。受光面側電極１２の形成時には配置誤差が発生する。このため、第１ｎ型不純物拡散層３ａは、ｐ型シリコン基板２の面内における受光面側電極１２の形成位置に、受光面側電極１２の外形よりも少し外側に広がった外形を有して該受光面側電極１２よりも大きい形状に形成される。
具体的には、開口部の幅が受光面側電極１２の幅よりも広く設けられたスクリーン印刷版を用いてドーパント含有ペースト２１のスクリーン印刷が行われる。例えば受光面側電極の形成幅が１００μｍとされる場合には、受光面側電極１２の位置ずれを考慮して、ドーパント含有ペースト２１の幅は２５０μｍとされる。
グリッド電極幅が１００μｍ、グリッド電極長さが１５３ｍｍ、グリッド電極本数が７０本の構成に対応したスクリーン印刷版の場合は、開口面積は約２．２ｃｍ２である。この場合、１枚のｐ型シリコン基板２に対する印刷におけるドーパント含有ペースト２１の使用量は約５０ｍｇである。
本実施の形態においてドーパント含有ペースト２１のスクリーン印刷に用いられるスクリーン印刷版の仕様は例えば以下のとおりである。なお、ここでは受光面側電極１２のうち表銀グリッド電極５の形成位置に形成される第１ｎ型不純物拡散層３ａ形成用のスクリーン印刷版について示す。
（ドーパント含有ペースト用のスクリーン印刷版Ａ：グリッド電極形成位置用）
メッシュ：ステンレスメッシュ＃２９０
ステンレスメッシュワイヤ直径：２０μｍ
開口幅：２５０μｍ
開口長さ：１５３．５ｍｍ
メッシュ：ステンレスメッシュ＃２９０
ステンレスメッシュワイヤ直径：２０μｍ
開口幅：２５０μｍ
開口長さ：１５３．５ｍｍ
（ドーパント含有ペースト用のスクリーン印刷版Ｂ：グリッド電極形成位置用）
メッシュ：樹脂メッシュ＃４２０
樹脂メッシュワイヤ直径：２７μｍ
開口幅：２５０μｍ
開口長さ：１５３．５ｍｍ
メッシュ：樹脂メッシュ＃４２０
樹脂メッシュワイヤ直径：２７μｍ
開口幅：２５０μｍ
開口長さ：１５３．５ｍｍ
ここで、ドーパント含有ペースト２１として用いるＹＴ－２１００－Ｎがスクリーン印刷版Ａおよびスクリーン印刷版Ｂに及ぼす影響について検討した耐性試験の結果について説明する。耐性試験では、スクリーン印刷版上にＹＴ－２１００－Ｎを載せて２４時間放置後、アルコールで洗浄し、手触り状態と外観状態を調べた。
図４－１は、ステンレスメッシュを用いたスクリーン印刷版Ａの耐性試験前状態（新品状態）における要部を示す平面画像である。図４－１（ａ）は、倍率５０倍、図４－１（ｂ）は、倍率２００倍の画像である。図４－２は、ステンレスメッシュを用いたスクリーン印刷版Ａの耐性試験後における要部を示す平面画像である。図４－２（ａ）は、倍率５０倍、図４－２（ｂ）は、倍率２００倍の画像である。図４－１および図４－２では、スクリーン印刷版Ａにおいてペーストを載置するステンレスメッシュ３１の形成面側（乳剤塗布面と反対側）の開口部３２の周辺の表面状態を示している。
図５－１は、樹脂メッシュを用いたスクリーン印刷版Ｂの耐性試験前状態（新品状態）における要部を示す平面画像である。図５－１（ａ）は、倍率５０倍、図５－１（ｂ）は、倍率２００倍の画像である。図５－２は、樹脂メッシュを用いたスクリーン印刷版Ｂの試験後における要部を示す平面画像である。図５－２（ａ）は、倍率５０倍、図５－２（ｂ）は、倍率２００倍の画像である。図５－１および図５－２では、スクリーン印刷版Ｂにおいてペーストを載置する樹脂メッシュ３３の形成面側（乳剤塗布面と反対側）の開口部３４の周辺の表面状態を示している。
ステンレスメッシュ３１を用いたスクリーン印刷版Ａの耐性試験後の状態を確認したところ、手触り状態および外観状態は、図４－２に示されるように耐性試験前と変化がないことが確認された。また、耐性試験後のスクリーン印刷版Ａには、寸法変化および歪みの発生も認められなかった。したがって、ＹＴ－２１００－Ｎがスクリーン印刷版Ａに及ぼす影響は認められなかった。
また、樹脂メッシュ３３を用いたスクリーン印刷版Ｂの耐性試験後の状態を確認したところ、手触り状態および外観状態は、図５－２に示されるように耐性試験前と変化がないことが確認された。また、耐性試験後のスクリーン印刷版Ｂには、寸法変化および歪みの発生も認められなかった。したがって、ＹＴ－２１００－Ｎがスクリーン印刷版Ｂに及ぼす影響は認められなかった。
ドーパント含有ペースト２１として酸性のペーストを使用した場合には、スクリーン印刷版におけるステンレスメッシュまたは樹脂メッシュが腐食されてしまう。しかし、本実施の形態ではドーパント含有ペースト２１として酸性ではなく中性の樹脂ペーストを使用するため、スクリーン印刷版の腐食を防止することができる。
ドーパント含有ペースト２１のスクリーン印刷に用いるスキージとしては、一般的なウレタンゴム製のスキージおよびシリコンゴム製のスキージを使用することができる。ここで、ドーパント含有ペースト２１として用いるＹＴ－２１００－Ｎがスキージに及ぼす影響について検討した耐性試験の結果について説明する。耐性試験では、容器内に入れられたＹＴ－２１００－Ｎ内に、ウレタンゴム製のスキージの一部を切り出したスキージ試験片Ａ、およびシリコンゴム製のスキージの一部を切り出したスキージ試験片Ｂを埋没させて２４時間放置後、アルコールで洗浄し、手触り状態と外観状態を調べた。
ウレタンゴム製のスキージ試験片Ａの耐性試験後の状態を確認したところ、手触り状態および外観状態は、耐性試験前と変化がないことが確認された。また、耐性試験後のスキージ試験片Ａには、寸法変化および歪みの発生も認められなかった。したがって、ＹＴ－２１００－Ｎがウレタンゴム製のスキージに及ぼす影響は認められなかった。
また、シリコンゴム製のスキージ試験片Ｂの耐性試験後の状態を確認したところ、手触り状態および外観状態は、耐性試験前と変化がないことが確認された。また、耐性試験後のスキージ試験片Ｂには、寸法変化および歪みの発生も認められなかった。したがって、ＹＴ－２１００－Ｎがシリコンゴム製のスキージに及ぼす影響は認められなかった。
ドーパント含有ペースト２１として酸性のペーストを使用した場合には、ウレタンゴム製またはシリコンゴム製のスキージが腐食されてしまう。しかし、本実施の形態ではドーパント含有ペースト２１として酸性ではなく中性の樹脂ペーストを使用するため、スキージの腐食を防止することができる。
ドーパント含有ペースト２１の静置状態における粘度が低い場合は、ドーパント含有ペースト２１をスクリーン印刷版の上に配置すると、ドーパント含有ペースト２１がスクリーン印刷版の上に広がり続ける。このため、ドーパント含有ペースト２１の印刷を複数のｐ型シリコン基板２に対して連続的に行う連続印刷の場合は、スクリーン印刷版の枠まで届くような幅広のスクレッパを使用することが好ましい。また、スクリーン印刷版の枠の内側に、ドーパント含有ペースト２１が広がることを防止する小さな枠を設置してもよい。また、ドーパント含有ペースト２１の静置状態における粘度自体を向上させるためには、例えばチクソ剤をペーストに添加すればよい。
また、上述したように受光面側電極１２が形成される第１ｎ型不純物拡散層３ａは受光面側電極１２より大きい形状で形成されなければならない。このため、ドーパント含有ペースト２１の塗布領域も受光面側電極１２の形成領域よりも大きくされなければならない。したがって、スクリーン印刷版の開口部も受光面側電極１２の形成に用いられるスクリーン印刷版の開口部よりも面積が大きくなる。スクリーン印刷版の開口部が大きくなると、ドーパント含有ペースト２１として静置状態における粘度の低いペーストを使用した場合には、印刷作業の停止中にも開口部からドーパント含有ペースト２１が垂れることがある。この場合には、ドーパント含有ペースト２１の印刷にじみが発生して、所望のパターンでのドーパント含有ペースト２１の印刷ができなくなる。
このようなドーパント含有ペースト２１の印刷にじみの対策としては、スクリーン印刷版における面積の大きな開口部を細かく分割して、スリット形状にすることが挙げられる。例えば第１ｎ型不純物拡散層３ａの塗布幅が２５０μｍ、すなわちスクリーン印刷版の開口幅が２５０μｍの場合には、開口部全体としての幅を２５０μｍとしつつ幅方向において開口部を細かく分割して、開口部をスリット形状にする。これにより、印刷品質に影響を与えることなく、静置状態における粘度の低いドーパント含有ペースト２１の、開口部からの垂れを防止することができる。
また、スクリーン印刷時においては、ライフタイムキラーによるｐ型シリコン基板２の汚染を防止することが好ましい。具体的には、スクリーン印刷機におけるｐ型シリコン基板２の搬送系、ｐ型シリコン基板２を載置するステージ、その他のｐ型シリコン基板２との接触箇所について、ライフタイムキラー、例えば金属不純物の存在を極力無くすようにする。
また、スクリーン印刷後の使用済みドーパント含有ペースト２１は、電極形成時に用いられるアルミニウム含有ペーストと同様に可燃ごみとして廃棄可能である。
なお、ここでは、ｐ型シリコン基板２へのドーパント含有ペースト２１の塗布法としてスクリーン印刷法を用いる場合について説明しているが、ドーパント含有ペースト２１の塗布法はスクリーン印刷法に限定されない。
（ドーパント含有ペースト乾燥工程）
ドーパント含有ペースト２１の印刷後、該ドーパント含有ペースト２１を乾燥させる乾燥工程が行われる（ステップＳ１０）。ドーパント含有ペースト２１の印刷後、ドーパント含有ペースト２１の乾燥速度が遅い場合には、印刷されたドーパント含有ペースト２１がにじんで所望の印刷パターンが得られなくなる。このため、ドーパント含有ペースト２１の乾燥は、迅速に行われることが好ましく、例えば赤外線ヒータ等を用いてドーパント含有ペースト２１の温度を高くして乾燥させることが好ましい。
ドーパント含有ペースト２１の印刷後、該ドーパント含有ペースト２１を乾燥させる乾燥工程が行われる（ステップＳ１０）。ドーパント含有ペースト２１の印刷後、ドーパント含有ペースト２１の乾燥速度が遅い場合には、印刷されたドーパント含有ペースト２１がにじんで所望の印刷パターンが得られなくなる。このため、ドーパント含有ペースト２１の乾燥は、迅速に行われることが好ましく、例えば赤外線ヒータ等を用いてドーパント含有ペースト２１の温度を高くして乾燥させることが好ましい。
例えばドーパント含有ペースト２１に溶剤としてテルピネオールが含有される場合には、２００℃以上の温度でドーパント含有ペースト２１を乾燥させることが好ましい。また、ドーパント含有ペースト２１に樹脂成分としてエチルセルロースが含有される場合には、エチルセルロースを燃焼させるために４００℃以上の温度でドーパント含有ペースト２１を乾燥させることが好ましい。なお、４００℃より低い温度でドーパント含有ペースト２１を乾燥させた場合でも、後の拡散工程においてエチルセルロースを燃焼させることができるため、問題はない。
ドーパント含有ペースト２１の乾燥は、解放系の状態、すなわちｐ型シリコン基板２におけるドーパント含有ペースト２１の印刷面の上方空間が空いた平置き状態で行われることが好ましい。ｐ型シリコン基板２の主面が上下方向において重ねられた状態でドーパント含有ペースト２１の乾燥が行われた場合には、ドーパント含有ペースト２１に含まれるテルピネオール（溶剤）などが、揮発後に他のｐ型シリコン基板２に再付着して太陽電池の特性劣化の原因となる。
また、密閉された状態でドーパント含有ペースト２１の乾燥が行われると、例えばドーパント含有ペースト２１に含まれるテルピネオール（溶剤）などが揮発後にｐ型シリコン基板２に再付着して太陽電池の特性劣化の原因となる。
解放系でドーパント含有ペースト２１の乾燥ができず、ｐ型シリコン基板２を重ねて乾燥を行う場合は、ｐ型シリコン基板２間の間隔を広めに取り、乾燥雰囲気を強制的に流通させることが好ましい。これにより、テルピネオール（溶剤）などの揮発成分のｐ型シリコン基板２への再付着を防止することができる。また、乾燥雰囲気を強制的に流通させる場合は、流通させる乾燥雰囲気の流量を多くすることが好ましい。乾燥雰囲気の流量を多くすることにより、より早くドーパント含有ペースト２１を乾燥させることができ、またテルピネオール（溶剤）などの揮発成分のｐ型シリコン基板２への再付着をより確実に防止することができる。
（第１拡散工程）
ドーパント含有ペースト２１の乾燥後、ｐ型シリコン基板２が熱拡散炉へ投入され、ドーパント含有ペースト２１によるドーパント（リン）の熱拡散工程である第１拡散工程（第１熱処理）が行われる（図３－２、ステップＳ２０）。この第１拡散工程は、２段階の連続拡散工程のうちの１段階目である。
ドーパント含有ペースト２１の乾燥後、ｐ型シリコン基板２が熱拡散炉へ投入され、ドーパント含有ペースト２１によるドーパント（リン）の熱拡散工程である第１拡散工程（第１熱処理）が行われる（図３－２、ステップＳ２０）。この第１拡散工程は、２段階の連続拡散工程のうちの１段階目である。
第１拡散工程は、熱拡散炉内において、例えば窒素ガス（Ｎ２）、酸素ガス（Ｏ２）、窒素と酸素との混合ガス（Ｎ２／Ｏ２）、大気などを流通させた雰囲気状態で行われる。雰囲気ガスの流量は特に限定されない。また、混合雰囲気の場合の各雰囲気の流量比も特に限定されず、任意の流量でかまわない。窒素と酸素との混合ガス（Ｎ２／Ｏ２）の流量は、例えばＮ２：５．７ＳＬＭ、Ｏ２：０．６ＳＬＭで行われる。すなわち、第１拡散工程では、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）は使用されず、ドーパント含有ペースト２１以外にはドーパント（リン）の拡散源は存在しない。また、第１拡散工程は、例えば８７０℃～９４０℃の温度で、５分～１０分保持されて行われる。このため、ｐ型シリコン基板２においてドーパント含有ペースト２１が印刷されている領域の下部のみにドーパント（リン）の熱拡散が行われる。これにより、ｐ型シリコン基板２の面内において受光面側電極１２の形成領域の外形よりも少し外側に広がった領域のみにドーパント（リン）の拡散が行われる。
この第１拡散工程により、ｐ型シリコン基板２の表面におけるドーパント含有ペースト２１の印刷領域の下部領域へ該ドーパント含有ペースト２１からドーパント（リン）が高濃度（第１拡散濃度）に熱拡散されて第１ｎ型不純物拡散層３ａが形成される。第１ｎ型不純物拡散層３ａは、ｐ型シリコン基板２の面内において受光面側電極１２の形成領域の外形よりもよりも少し外側に広がった領域に形成され、太陽電池１において受光面側電極１２の下部領域およびその近傍領域となる。
また、第１拡散工程において酸素ガス（Ｏ２）を含有する条件で熱拡散を行った場合には、ｐ型シリコン基板２の表面におけるドーパント含有ペースト２１が印刷されていない領域には、熱拡散時の影響で表面に薄い酸化膜２２が形成されている。
なお、ドーパント含有ペースト２１の乾燥後、ｐ型シリコン基板２を速やかに熱拡散炉に投入する必要がある。乾燥させたドーパント含有ペースト２１が大気中の水分等を吸湿した場合には、印刷領域以外の領域にもドーパント含有ペースト２１が広がり、所望の印刷パターンが崩れてしまう。したがって、湿度の多い季節は特にドーパント含有ペースト２１の吸湿に関しての注意が必要である。
（第２拡散工程）
第１拡散工程の終了後、続いてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）によるドーパント（リン）の熱拡散工程である第２拡散工程（第２熱処理）が行われる（図３－３、ステップＳ３０）。すなわち、ｐ型シリコン基板２は熱拡散炉から取り出されることなく、第１拡散工程後に連続して第２拡散工程が行われる（連続拡散処理）。この第２拡散工程は、２段階の連続拡散工程のうちの２段階目である。
第１拡散工程の終了後、続いてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）によるドーパント（リン）の熱拡散工程である第２拡散工程（第２熱処理）が行われる（図３－３、ステップＳ３０）。すなわち、ｐ型シリコン基板２は熱拡散炉から取り出されることなく、第１拡散工程後に連続して第２拡散工程が行われる（連続拡散処理）。この第２拡散工程は、２段階の連続拡散工程のうちの２段階目である。
第２拡散工程は、熱拡散炉内において、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの存在下で行われる。すなわち、第１拡散工程ではオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が含まれない雰囲気条件下での熱拡散が行われたが、第２拡散工程ではドーパント（リン）の拡散源としてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を含む雰囲気条件下での熱拡散が行われる。雰囲気ガスの流量は特に限定されず、拡散濃度、拡散温度、拡散時間等の諸条件により適宜設定されればよい。また、第２拡散工程は、温度を第１拡散工程の８７０℃～９００℃から例えば８００℃～８４０℃に下げて、１０分～２０分保持されて行われる。
この第２拡散工程により、ｐ型シリコン基板２の表面における、ドーパント含有ペースト２１の印刷領域を除く領域、すなわちｐ型シリコン基板２の露出領域に、第１ｎ型不純物拡散層３ａよりも低濃度（第２拡散濃度）にドーパント（リン）が熱拡散されて第２ｎ型不純物拡散層３ｂが形成される。第２ｎ型不純物拡散層３ｂは、太陽電池１において光が入射する受光面となる。また、第２拡散工程直後のｐ型シリコン基板２の表面には、拡散処理中に表面に堆積したガラス質（燐珪酸ガラス、ＰＳＧ：Phospho-Silicate Glass）層が形成されている（図示せず）。
図６は、２段階の連続拡散工程（第１拡散工程および第２拡散工程）の拡散条件の一例を示す図である。図６において、横軸は２段階の連続拡散工程における処理時間を示し、縦軸は２段階の連続拡散工程における処理温度（炉内設定温度）（℃）を示している。
また、前述の第１拡散工程において酸素ガス（Ｏ２）を含有する条件で熱拡散を行った場合には、ｐ型シリコン基板２の表面におけるドーパント含有ペースト２１が印刷されていない領域には、熱拡散時の影響で表面に薄い酸化膜２２が形成されている。すなわち、第２拡散工程時にｐ型シリコン基板２の表面に第２ｎ型不純物拡散層３ｂが形成される領域には、第２拡散工程の開始時に薄い酸化膜が形成されている。このため、この酸化膜２２の形成具合によって第２拡散工程の拡散条件が変化する。特に、第１拡散工程が酸素ガス（Ｏ２）１００％の雰囲気下で行われた場合には、酸化膜２２が厚めに形成され、第２拡散工程においてドーパント（リン）が拡散されにくくなるので注意が必要である。このため、雰囲気ガスの流量、拡散温度、拡散時間等の諸条件の調整が必要である。
第２拡散工程において、所望の受光面シート抵抗値を得るための拡散条件を調整する場合、以下の事項に留意する必要がある。ドーパント含有ペースト２１が印刷されたｐ型シリコン基板２に対してオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）によるリンの拡散を行う場合には、拡散条件（温度、圧力、流量等）を、シリコン基板にドーパント含有ペースト２１が使用されない従来のオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）による拡散のみによりｎ型不純物拡散層を形成する場合と同じにすると、ｎ型不純物拡散層の形成後の受光面のシート抵抗は高くなる。
この理由は、第２拡散工程時に、ｐ型シリコン基板２に印刷されているドーパント含有ペースト２１によりオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が消費されることである。したがって、第２拡散工程では、熱拡散炉に投入されたｐ型シリコン基板２の数量に比例した量のオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が消費されるので、第２拡散工程の拡散条件を調整する場合はこの点に留意する必要がある。
このようにｎ型不純物拡散層の形成後の受光面のシート抵抗が高くなることを防止する方法として、以下の方法が挙げられる。すなわち、シリコン基板にドーパント含有ペースト２１が印刷されていない従来のオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）による拡散時と比べて、同じ処理数量当りのオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの流量を増量する。
図７－１は、拡散工程時におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの流量によるｎ型不純物拡散層の形成後のｐ型シリコン基板５２の受光面のシート抵抗の変化を示す特性図である。図７－１では、横軸は横長に設けられた熱拡散炉５１内におけるｐ型シリコン基板５２の配置位置を示し、縦軸は拡散工程後のｐ型シリコン基板５２の受光面のシート抵抗［Ω／□］を示す。図７－２は、横長に設けられた熱拡散炉５１内におけるｐ型シリコン基板５２上の測定位置を示す模式図である。図７－２におけるｐ型シリコン基板５２上の番号は、図７－１における横軸の番号（測定位置）に対応している。
図７－１における◇印は、ドーパント含有ペーストが印刷されていないｐ型シリコン基板５２に対して、従来のオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）のみによるリンの拡散を行ったサンプル１のデータを示している。図７－１における△印は、ドーパント含有ペーストが印刷されたｐ型シリコン基板５２に対して、上記の２段階の連続拡散工程（第１拡散工程および第２拡散工程）によるリンの拡散を行ったサンプル２のデータを示している。サンプル２の第２拡散工程におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の流量はサンプル１の場合と同じである。図７－１における○印は、ドーパント含有ペーストが印刷されたｐ型シリコン基板５２に対して、上記の２段階の連続拡散工程（第１拡散工程および第２拡散工程）によるリンの拡散を行ったサンプル３のデータを示している。サンプル３の第２拡散工程におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の流量はサンプル１の場合よりも増量している。
この熱拡散炉５１では、図７－２における左端側からオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスが導入され、右端側から排気される。ｐ型シリコン基板５２は、水平方向に所定の間隔を空けた状態で数十枚ずつを１セットとして縦置きに配置されている。そして、複数のセットが熱拡散炉５１の延在方向に所定の間隔を空けて配置されている。なお、ここでは熱拡散炉５１内に数百枚のｐ型シリコン基板５２が投入されて連続拡散が行われている。ただし、図示の関係上、図７－１および図７－２においては、熱拡散炉５１内における左端から７セット分のｐ型シリコン基板５２について示している。
図７－２からわかるように、第２拡散工程におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の流量をサンプル１の場合と同じにして２段階の連続拡散工程（第１拡散工程および第２拡散工程）を行ったサンプル２の場合は、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の流通方向に進むにしたがってｎ型不純物拡散層の形成後のｐ型シリコン基板５２の受光面のシート抵抗が高くなっている。これは、第２拡散工程時に、ｐ型シリコン基板５２に印刷されているドーパント含有ペースト２１によりオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が消費されていることに因る。
一方、第２拡散工程におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の流量をサンプル１の場合よりも増量して２段階の連続拡散工程（第１拡散工程および第２拡散工程）を行ったサンプル３の場合は、全てのｐ型シリコン基板５２において受光面のシート抵抗にほとんど変化がなく、ほぼ均一なシート抵抗値が得られている。したがって、２段階の連続拡散工程における第２拡散工程のオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの流量を増量することにより、ｎ型不純物拡散層の形成後の受光面のシート抵抗において、安定して均一性の高い値を得られる。
このような第２拡散工程におけるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの流量の増量の例としては、例えばドーパント含有ペースト２１が塗布されていないｐ型シリコン基板に対するオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）のみによる拡散条件（流量条件）がＮ２：５．８ＳＬＭ、Ｏ２：０．９ＳＬＭ、ＰＯＣｌ３：１．５ＳＬＭであった場合には、ドーパント含有ペースト２１が塗布されたｐ型シリコン基板に対する第２拡散工程における拡散条件（流量条件）をＮ２：５．８ＳＬＭ、Ｏ２：０．９ＳＬＭ、ＰＯＣｌ３：２．０ＳＬＭとすればよい。なお、ここでは、１００枚のｐ型シリコン基板を一括して処理する場合のオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスの流量として示している。
なお、第２拡散工の終了後においても、ドーパント含有ペースト２１の吸湿に関しての注意が必要である。ドーパント含有ペースト２１は、ｐ型シリコン基板２の表面に形成されているガラス質よりも吸湿しやすい。第２拡散工の終了後におけるドーパント含有ペースト２１の残存物であるガラス質層（リン化合物が溶けた後の固まり）が大気中の水分等を吸湿した場合には、印刷領域以外の領域にドーパント含有ペースト２１の残存物が広がり、所望の印刷パターンからはみ出てしまう。この場合には、ｐ型シリコン基板２の表面に形成されているガラス質層の除去性が不均一となり、さらにその後の反射防止膜４の均一性にも影響を及ぼす。したがって、湿度の多い季節は特にドーパント含有ペースト２１の吸湿に関しての注意が必要であり、第２拡散工の終了後は速やかに後工程を実施する必要がある。
（ｐｎ分離工程）
つぎに、後工程で形成されるｐ型電極である裏アルミニウム電極７とｎ型電極である受光面側電極１２とを電気的に絶縁するためにｐｎ分離が行われる（図３－４、ステップＳ４０）。ｎ型不純物拡散層３は、ｐ型シリコン基板２の表面に一様に形成されるので、おもて面と裏面とは電気的に接続された状態にある。このため、そのままの状態で裏アルミニウム電極７（ｐ型電極）と受光面側電極１２（ｎ型電極）を形成した場合には、裏アルミニウム電極７（ｐ型電極）と受光面側電極１２（ｎ型電極）が電気的に接続される。この電気的接続を遮断するため、ｐ型シリコン基板２の端面領域に形成された第２ｎ型不純物拡散層３ｂをドライエッチングによりエッチング除去してｐｎ分離を行う。この第２ｎ型不純物拡散層３ｂの影響を除くために行う別の方法として、レーザにより端面分離を行う方法もある。
つぎに、後工程で形成されるｐ型電極である裏アルミニウム電極７とｎ型電極である受光面側電極１２とを電気的に絶縁するためにｐｎ分離が行われる（図３－４、ステップＳ４０）。ｎ型不純物拡散層３は、ｐ型シリコン基板２の表面に一様に形成されるので、おもて面と裏面とは電気的に接続された状態にある。このため、そのままの状態で裏アルミニウム電極７（ｐ型電極）と受光面側電極１２（ｎ型電極）を形成した場合には、裏アルミニウム電極７（ｐ型電極）と受光面側電極１２（ｎ型電極）が電気的に接続される。この電気的接続を遮断するため、ｐ型シリコン基板２の端面領域に形成された第２ｎ型不純物拡散層３ｂをドライエッチングによりエッチング除去してｐｎ分離を行う。この第２ｎ型不純物拡散層３ｂの影響を除くために行う別の方法として、レーザにより端面分離を行う方法もある。
（ガラス質層除去工程）
つぎに、ｐ型シリコン基板２を例えばフッ酸溶液中に浸漬し、その後、水洗処理を行うことにより、第２拡散工程においてｐ型シリコン基板２の表面に形成されたガラス質層が除去される（図３－５、ステップＳ５０）。これにより、第１導電型層であるｐ型シリコンからなる半導体基板２と、該半導体基板２の受光面側に形成された第２導電型層であるｎ型不純物拡散層３と、によりｐｎ接合が構成された半導体基板１１が得られる。また、ｎ型不純物拡散層３として、ｐ型シリコン基板２の受光面側に第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとから構成された選択エミッタ構造が得られる。
つぎに、ｐ型シリコン基板２を例えばフッ酸溶液中に浸漬し、その後、水洗処理を行うことにより、第２拡散工程においてｐ型シリコン基板２の表面に形成されたガラス質層が除去される（図３－５、ステップＳ５０）。これにより、第１導電型層であるｐ型シリコンからなる半導体基板２と、該半導体基板２の受光面側に形成された第２導電型層であるｎ型不純物拡散層３と、によりｐｎ接合が構成された半導体基板１１が得られる。また、ｎ型不純物拡散層３として、ｐ型シリコン基板２の受光面側に第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとから構成された選択エミッタ構造が得られる。
このとき、ドーパント含有ペースト２１の残存物であるガラス質層（リン化合物が溶けた後の固まり）は、第２ｎ型不純物拡散層３ｂ上のガラス質層よりも厚く残っているので除去は念入りに行う必要がある。ドーパント含有ペースト２１起因のガラス質層がｐ型シリコン基板２の表面に残っている場合には、反射防止膜４の形成時に反射防止膜４が白濁する。そして、反射防止膜４での反射率が高くなり、すなわち反射防止効果が無くなり、太陽電池１における発生電流が低下する。ドーパント含有ペースト２１起因のガラス質層の除去には、水洗処理時にバブリングまたは超音波洗浄を併用することが好ましい。
なお、ドーパント含有ペースト２１の残存物を含めたガラス質層は、通常の工場排水として排出可能である。
（反射防止膜形成工程）
つぎに、光電変換効率改善のために、半導体基板１１の受光面側（ｎ型不純物拡散層３側）に反射防止膜４として例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が一様な厚みで形成される（図３－６、ステップＳ６０）。反射防止膜４の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。反射防止膜４の形成は、例えばプラズマＣＶＤ法を使用し、シラン（ＳｉＨ４）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスの混合ガスを原材料に用いる。なお、反射防止膜４として、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜４の形成方法は、プラズマＣＶＤ法の他に蒸着法、熱ＣＶＤ法などを用いてもよい。なお、このようにして形成される反射防止膜４は絶縁体であることに注意すべきであり、受光面側電極１２をこの上に単に形成しただけでは、太陽電池として作用しない。
つぎに、光電変換効率改善のために、半導体基板１１の受光面側（ｎ型不純物拡散層３側）に反射防止膜４として例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が一様な厚みで形成される（図３－６、ステップＳ６０）。反射防止膜４の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。反射防止膜４の形成は、例えばプラズマＣＶＤ法を使用し、シラン（ＳｉＨ４）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスの混合ガスを原材料に用いる。なお、反射防止膜４として、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜４の形成方法は、プラズマＣＶＤ法の他に蒸着法、熱ＣＶＤ法などを用いてもよい。なお、このようにして形成される反射防止膜４は絶縁体であることに注意すべきであり、受光面側電極１２をこの上に単に形成しただけでは、太陽電池として作用しない。
（電極形成工程）
つぎに、スクリーン印刷により電極が形成される（ステップＳ７０）。まず、受光面側電極１２を作製する（焼成前）。すなわち、半導体基板１１の受光面である反射防止膜４上に、表銀グリッド電極５と表銀バス電極６との形状に、銀およびガラスフリットを含む電極材料ペースト（銀ペースト）をスクリーン印刷によって塗布した後、電極材料ペーストを乾燥させる。つぎに、半導体基板１１の裏面側の全面に、アルミニウムを含む電極材料ペースト（アルミニウムペースト）をスクリーン印刷によって塗布した後、電極材料ペーストを乾燥させる。
つぎに、スクリーン印刷により電極が形成される（ステップＳ７０）。まず、受光面側電極１２を作製する（焼成前）。すなわち、半導体基板１１の受光面である反射防止膜４上に、表銀グリッド電極５と表銀バス電極６との形状に、銀およびガラスフリットを含む電極材料ペースト（銀ペースト）をスクリーン印刷によって塗布した後、電極材料ペーストを乾燥させる。つぎに、半導体基板１１の裏面側の全面に、アルミニウムを含む電極材料ペースト（アルミニウムペースト）をスクリーン印刷によって塗布した後、電極材料ペーストを乾燥させる。
ここで、受光面側電極１２は第１ｎ型不純物拡散層３ａ上に位置合わせして形成されるが、反射防止膜４の形成後の半導体基板１１の受光面側において第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとの領域を識別することは困難である。図８は、２段階の連続拡散工程（第１拡散工程および第２拡散工程）による第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとの形成後に反射防止膜４が形成された半導体基板１１の受光面側にハロゲンランプにより光を照射した状態を赤外線カメラで撮影した画像である。図８に示されるように、ハロゲンランプを照射した場合には、第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとの領域をはっきり識別することは困難である。したがって、この場合は、銀ペーストの印刷の位置精度が悪くなる。
そこで、本実施の形態では、２段階の連続拡散工程（第１拡散工程および第２拡散工程）による第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとの形成後に反射防止膜４が形成された半導体基板１１の受光面側に赤外線を照射した状態を赤外線カメラで撮影する。これにより、第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとを識別することが可能となる。これにより、銀ペーストを第２ｎ型不純物拡散層３ｂ上に精度良く印刷することが可能となる。
図９は、２段階の連続拡散工程（第１拡散工程および第２拡散工程）による第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとの形成後に反射防止膜４が形成された半導体基板１１の受光面側に豆電球により赤外線を照射した状態を赤外線カメラで撮影した画像である。図９に示されるように、半導体基板１１の受光面側に赤外線を照射した状態で赤外線カメラで撮影することにより、第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとの領域を識別することができる。図９において、第１ｎ型不純物拡散層３ａは、色の濃い線状に撮影されている。
その後、半導体基板１１の受光面側および裏面側の電極ペーストを大気雰囲気中で６００℃～９００℃程度の温度、例えば７６０℃で同時に焼成することで、半導体基板１１の表側では銀ペースト中に含まれているガラス材料で反射防止膜４が溶融している間に銀材料がシリコンと接触し再凝固する。これにより、受光面側電極１２としての表銀グリッド電極５および表銀バス電極６とが得られ、受光面側電極１２と半導体基板１１のシリコンとの導通が確保される（図３－７）。このようなプロセスは、ファイヤースルー法と呼ばれる。
また、アルミニウムペーストも半導体基板１１のシリコンと反応して裏アルミニウム電極７が得られ、かつ裏アルミニウム電極７の直下にｐ＋層８を形成する。なお、図中では表銀グリッド電極５および裏アルミニウム電極７のみを示しており、表銀バス電極６の記載を省略している。
以上のような工程を実施することにより、図１－１および図１－２に示す本実施の形態にかかる太陽電池１を作製することができる。なお、電極材料であるペーストの半導体基板１１への配置の順番を、受光面側と裏面側とで入れ替えてもよい。
また、上記においては第２拡散工程とガラス質層除去との間においてｐｎ分離を行う場合について示したが、電極の形成後に例えばｐ型シリコン基板２の表面端にレーザを照射してｐｎ接合の端部の分離処理を行ってもよい。
上述したように、本実施の形態においては、ｐ型シリコン基板にドーパント含有ペースト２１が塗布され、ドーパント含有ペースト２１以外にドーパント（リン）の拡散源がない状態で第１拡散工程を実施されることにより第１ｎ型不純物拡散層３ａが形成される。そして、第１拡散工程後、ｐ型シリコン基板２が熱拡散炉から取り出されることなく、ドーパント（リン）の拡散源としてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を用いた第２拡散工程が実施されることにより第２ｎ型不純物拡散層３ｂが形成される。すなわち、ドーパント含有ペースト２１を用いた第１拡散工程とオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を用いた第２拡散工程との２段階の連続拡散工程が、ｐ型シリコン基板２が熱拡散炉から取り出されることなく実施される。これにより、効率的にドーパント（リン）の拡散処理を実施して、第１ｎ型不純物拡散層３ａと第２ｎ型不純物拡散層３ｂとを容易に作り分けて選択エミッタ構造を形成することができる。これにより、専用の装置を使用することなく、また複雑な工程を複数実施することなく、選択エミッタ構造を容易に且つ低コストで形成することができる。
したがって、本実施の形態によれば、選択エミッタ構造による受光面側電極とｎ型不純物拡散層の間のコンタクト抵抗の低減化、出力電流の向上、開放電圧（Ｖｏｃ）の向上が実現された光電変換効率に優れた太陽電池を容易に且つ低コストで形成することができる。
また、上記の実施の形態で説明した構成を有する太陽電池を複数形成し、隣接する太陽電池同士を電気的に直列または並列に接続することにより、光電変換効率に優れた太陽電池モジュールが実現できる。この場合は、例えば隣接する太陽電池の一方の受光面側電極と他方の裏面側電極とを電気的に接続すればよい。
以上のように、本発明にかかる太陽電池の製造方法は、光電変換効率に優れた太陽電池を容易に且つ低コストで製造する場合に有用である。
１ 太陽電池、２ 半導体基板（ｐ型シリコン基板）、３ ｎ型不純物拡散層、３ａ 第１ｎ型不純物拡散層、３ｂ 第２ｎ型不純物拡散層、４ 反射防止膜、５ 表銀グリッド電極、６ 表銀バス電極、７ 裏アルミニウム電極、８ ｐ＋層（ＢＳＦ（Back Surface Field）、１１ 半導体基板、１２ 受光面側電極、１３ 裏面側電極、２１ ドーパント含有ペースト、２２ 酸化膜、３１ ステンレスメッシュ、３２ 開口部、３３ 樹脂メッシュ、３４ 開口部、５１ 熱拡散炉、５２ ｐ型シリコン基板。
Claims (5)
- 第１導電型の半導体基板の一面側の一部に、第２導電型の不純物元素を含有するペーストを塗布する第１工程と、
処理室内において第２導電型の不純物元素を含有しないガスの雰囲気下における第１熱処理を前記半導体基板に施して、前記半導体基板における前記ペーストの下部領域に前記ペーストから第２導電型の不純物元素を拡散させることにより、第２導電型の不純物元素が第１の濃度で拡散された第１不純物拡散層を前記半導体基板の前記ペーストの下部領域に形成する第２工程と、
前記処理室内において第２導電型の不純物元素を含有するドーパント含有ガスの雰囲気下における第２熱処理を前記第１熱処理に連続して前記半導体基板に施して、前記半導体基板の一面側における前記ペーストの塗布されていない露出領域に前記ドーパント含有ガスから第２導電型の不純物元素を拡散させることにより、第２導電型の不純物元素が前記第１の濃度よりも低い第２の濃度で拡散された第２不純物拡散層を前記露出領域に形成する第３工程と、
前記ペーストを除去する第４工程と、
前記第１不純物拡散層上に受光面側電極を形成する第５工程と、
前記半導体基板の他面側に裏面側電極を形成する第６工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記第１工程では、中性の前記ペーストをスクリーン印刷により印刷すること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記ペーストは、前記第１熱処理における熱処理温度において昇華および焼失しないこと、
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第４工程では、前記第３工程において前記第２不純物拡散層上に堆積した前記不純物元素の化合物と前記ペーストとをエッチングにより同時に除去すること、
を特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。 - 前記半導体基板がｐ型シリコン基板であり、前記不純物元素がリンであること、
を特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
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