[go: up one dir, main page]

JP6420706B2 - Passivation film forming method for solar cell and passivation film forming apparatus for solar cell - Google Patents

Passivation film forming method for solar cell and passivation film forming apparatus for solar cell Download PDF

Info

Publication number
JP6420706B2
JP6420706B2 JP2015078130A JP2015078130A JP6420706B2 JP 6420706 B2 JP6420706 B2 JP 6420706B2 JP 2015078130 A JP2015078130 A JP 2015078130A JP 2015078130 A JP2015078130 A JP 2015078130A JP 6420706 B2 JP6420706 B2 JP 6420706B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas discharge
passivation film
precursor
silicon substrate
solar cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015078130A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016201382A (en
Inventor
洋 橋上
洋 橋上
渡部 武紀
武紀 渡部
大塚 寛之
寛之 大塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2015078130A priority Critical patent/JP6420706B2/en
Publication of JP2016201382A publication Critical patent/JP2016201382A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6420706B2 publication Critical patent/JP6420706B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

本発明は、高効率な太陽電池を製造するための太陽電池用パッシベーション膜形成方法及び太陽電池用パッシベーション膜形成装置に関する。   The present invention relates to a solar cell passivation film forming method and a solar cell passivation film forming apparatus for producing a highly efficient solar cell.

結晶シリコン太陽電池の光電変換効率を向上させる手法として、近年では受光面の電極を廃して電極の影による光学的損失を無くした、いわゆるバックコンタクト型太陽電池が広く検討されるようになってきた。図12は、バックコンタクト型の太陽電池10の基本構造の一例を示す図である。結晶シリコン基板11の非受光面に、p型の導電性を付与する添加物が高濃度拡散されたp領域12とn型の導電性を付与する添加物が高濃度拡散されたn領域13とが交互に形成されている。光励起されたキャリアの再結合による損失を低減するため、p領域12の表面とn領域13の表面はそれぞれパッシベーション膜14a、14bで覆われ、基板101の受光面の表面とパッシベーション膜14a、14bの表面はそれぞれ保護膜15a、15bで覆われている。また、p領域12とn領域13には、それぞれ電極16が形成される。更に、結晶シリコン基板11の受光面には、数ミクロンの凹凸をもった光閉じ込めのためのテクスチャが形成される(図示省略)。 As a technique for improving the photoelectric conversion efficiency of crystalline silicon solar cells, so-called back contact type solar cells in which the electrode on the light receiving surface is eliminated to eliminate optical loss due to the shadow of the electrode have been widely studied in recent years. . FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a basic structure of the back contact solar cell 10. A p + region 12 in which an additive imparting p-type conductivity is diffused at a high concentration and an n + region in which an additive imparting n-type conductivity is diffused at a high concentration on the non-light-receiving surface of the crystalline silicon substrate 11 13 are alternately formed. In order to reduce loss due to recombination of photoexcited carriers, the surface of the p + region 12 and the surface of the n + region 13 are respectively covered with passivation films 14a and 14b, and the surface of the light receiving surface of the substrate 101 and the passivation film 14a, The surface of 14b is covered with protective films 15a and 15b, respectively. Electrodes 16 are formed in the p + region 12 and the n + region 13 respectively. Further, a texture for confining light having irregularities of several microns is formed on the light receiving surface of the crystalline silicon substrate 11 (not shown).

p型シリコンであるp領域12の表面を覆うパッシベーション膜14aには、一般に負電荷を持つ酸化アルミを適用するのが効果的であり、n型シリコンであるn領域13の表面を覆うパッシベーション膜14bには、一般に正電荷を持つ窒化シリコンを適用するのが効果的であることが知られている。酸化アルミや窒化シリコンによる膜は、一般にプラズマCVDや原子層堆積といった方法で形成される。そのため、バックコンタクト型太陽電池の非受光面に形成する場合、膜の形成後にp領域12やn領域13の形状に合わせたパターニングが必要になる。パターニング方法としては、残したい領域をレジストでパターン形成し基板を酸溶液中でエッチングして除去したい領域を除去する方法や、特許文献1のように除去したい領域にエッチングペーストを塗布して当該領域を溶解する方法などが挙げられる。 In general, it is effective to apply aluminum oxide having a negative charge to the passivation film 14a that covers the surface of the p + region 12 that is p-type silicon, and the passivation film that covers the surface of the n + region 13 that is n-type silicon. It is known that it is effective to apply silicon nitride having a positive charge to the film 14b. A film made of aluminum oxide or silicon nitride is generally formed by a method such as plasma CVD or atomic layer deposition. Therefore, when forming on the non-light-receiving surface of the back contact solar cell, patterning according to the shape of the p + region 12 and the n + region 13 is necessary after the film is formed. As a patterning method, a region to be left is patterned with a resist and a substrate is etched in an acid solution to remove a region to be removed, or an etching paste is applied to a region to be removed as in Patent Document 1 and the region is removed. And the like.

特開2008−010746号公報JP 2008-010746 A

酸化アルミや窒化シリコンによるパッシベーション膜をプラズマCVDや原子層堆積といった方法で形成する場合、高濃度領域の形状に合わせたパターニングをする必要がある。そのため、例えばレジストを用いる場合は、膜形成後のレジストコートの際にレジストを多用することに加え、以後、パターン露光、現像、エッチング、レジスト除去といった複数の工程を経る必要があり、コストが高くなるという問題があった。   When a passivation film made of aluminum oxide or silicon nitride is formed by a method such as plasma CVD or atomic layer deposition, it is necessary to perform patterning in accordance with the shape of the high concentration region. Therefore, in the case of using a resist, for example, in addition to using a large amount of resist at the time of resist coating after film formation, it is necessary to go through a plurality of steps such as pattern exposure, development, etching, and resist removal. There was a problem of becoming.

本発明の目的は、少ない材料でかつシンプルな工程で低コストにパッシベーション膜を形成可能な太陽電池用パッシベーション膜形成方法及び太陽電池用パッシベーション膜形成装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a solar cell passivation film forming method and a solar cell passivation film forming apparatus capable of forming a passivation film at low cost with a small amount of material and with a simple process.

(1)本発明の太陽電池用パッシベーション膜形成方法は、p型またはn型の導電型を持つ結晶シリコン基板よりキャリア濃度が高い、p型の導電型を持つp領域とn型の導電型を持つn領域とが一方の表面に形成された当該結晶シリコン基板の、当該一方の表面にパッシベーション膜を形成する方法であって、有機金属を含むプリカーサガスをp領域の表面に選択的に噴き付けてプリカーサ層を形成するプリカーサ層形成ステップと、少なくともプリカーサ層を酸化ガスに曝すことにより酸化させて金属酸化膜を形成する酸化ステップと、とを実行する。これにより、p領域に対するパッシベーション膜である金属酸化膜をp領域に選択的に製膜できる。そのため、基板全面に金属酸化膜を製膜する必要がないことで製膜材料を節減でき、かつ、工程もシンプルであるため、低コストで金属酸化膜を製膜することができる。 (1) The solar cell passivation film forming method of the present invention has a p + type p + region having a carrier concentration higher than that of a crystalline silicon substrate having p type or n type conductivity and an n type conductivity type. And forming a passivation film on the one surface of the crystalline silicon substrate having an n + region formed on one surface, wherein a precursor gas containing an organic metal is selectively applied to the surface of the p + region A precursor layer forming step of forming a precursor layer by spraying on the substrate, and an oxidation step of forming a metal oxide film by oxidizing at least the precursor layer by exposure to an oxidizing gas. This enables selective deposition of the metal oxide film is a passivation film for the p + region in the p + region. Therefore, since it is not necessary to form a metal oxide film on the entire surface of the substrate, the film forming material can be saved and the process is simple, so that the metal oxide film can be formed at low cost.

(2)プリカーサ層形成ステップにおいて、プリカーサガスを吐出するプリカーサガス吐出口の、結晶シリコン基板に対する相対位置を、結晶シリコン基板の表面に平行な方向に変化させるとよい。このようにすると、結晶シリコン基板の表面に沿って相対的に移動するパターンに応じてプリカーサ層を形成することができる。   (2) In the precursor layer forming step, the relative position of the precursor gas discharge port for discharging the precursor gas with respect to the crystalline silicon substrate may be changed in a direction parallel to the surface of the crystalline silicon substrate. In this way, a precursor layer can be formed in accordance with a pattern that moves relatively along the surface of the crystalline silicon substrate.

(3)酸化ステップにおいて、酸化ガスを吐出する酸化ガス吐出口の結晶シリコン基板に対する相対位置を、当該酸化ガス吐出口に対して垂直かつ結晶シリコン基板に対して平行な方向に変化させてもよい。このように酸化ガス吐出口と結晶シリコン基板との相対的な位置関係を変化させつつ、プリカーサ層が形成されたp領域の表面に酸化ガスを噴き付けて酸化させることで、容易に金属酸化膜を形成することができる。 (3) In the oxidation step, the relative position of the oxidizing gas outlet for discharging the oxidizing gas with respect to the crystalline silicon substrate may be changed in a direction perpendicular to the oxidizing gas outlet and parallel to the crystalline silicon substrate. . In this way, by changing the relative positional relationship between the oxidizing gas discharge port and the crystalline silicon substrate, by oxidizing the surface of the p + region where the precursor layer is formed by oxidizing the oxidizing gas, it is possible to easily oxidize the metal. A film can be formed.

(4)プリカーサガス吐出口は配列方向に沿って複数設けられ、プリカーサ層形成ステップにおいて、複数のプリカーサガス吐出口の、結晶シリコン基板に対する相対位置を、当該配列方向に対して垂直かつ前記結晶シリコン基板に対して平行な方向に変化させるとよい。このようにプリカーサガス吐出口と結晶シリコン基板との相対的な位置関係を変化させつつ各プリカーサガス吐出口からプリカーサガスを吐出することで、基板面に縞状やマトリックス状に形成されたp領域の表面に容易にプリカーサ層を形成することができる。 (4) A plurality of precursor gas discharge ports are provided along the arrangement direction, and in the precursor layer forming step, the relative positions of the plurality of precursor gas discharge ports with respect to the crystalline silicon substrate are perpendicular to the arrangement direction and the crystalline silicon It may be changed in a direction parallel to the substrate. Thus, by discharging the precursor gas from each precursor gas discharge port while changing the relative positional relationship between the precursor gas discharge port and the crystalline silicon substrate, p + formed in a stripe or matrix form on the substrate surface A precursor layer can be easily formed on the surface of the region.

(5)酸化ステップにおいて、酸化ガスを吐出する直線状の酸化ガス吐出口の結晶シリコン基板に対する相対位置を、配列方向に対して垂直かつ結晶シリコン基板に対して平行な方向に、プリカーサガス吐出口に追随して変化させるとよい。このようにすれば、プリカーサガス吐出部が移動しながら連続的に形成するプリカーサ層を、酸化ガス吐出部220も移動しながら酸化して、連続的に金属酸化膜を形成することができる。なお、「追随して」とは、プリカーサガス吐出口と先に対向した結晶シリコン基板の表面の領域に、酸化ガス吐出口が後から対向するように移動することを指す。   (5) In the oxidation step, the precursor gas discharge port is set so that the relative position of the linear oxidizing gas discharge port for discharging the oxidizing gas with respect to the crystalline silicon substrate is perpendicular to the arrangement direction and parallel to the crystalline silicon substrate. It is good to change following. In this way, the precursor layer continuously formed while the precursor gas discharge part moves can be oxidized while the oxidizing gas discharge part 220 also moves, so that a metal oxide film can be continuously formed. “Following” means that the oxidizing gas discharge port moves to a region on the surface of the crystalline silicon substrate that faces the precursor gas discharge port so as to face the surface later.

(6)酸化ステップでは、n領域の表面についても酸化ガスに曝すようにしてもよい。n型シリコンの表面に単に正電荷を内蔵する保護膜を形成するだけでも、その電界効果によってn型シリコン表面におけるパッシベーション効果を得ることができる。しかし、このようにn型シリコンの表面に直接保護膜を形成するとシリコンとの界面における欠陥密度が高くなる傾向がある。そこで本発明では、保護膜の形成に先立ち、n領域の表面を酸化ガス雰囲気に曝して極薄のシリコン酸化膜をn領域に熱化学的に形成する。これにより、シリコン酸化膜とシリコンとの界面の欠陥密度を低くすることができ、保護膜を直接n型シリコン表面に形成するのに比べて高いパッシベーション効果が得られるため、変換効率を向上することができる。 (6) In the oxidation step, the surface of the n + region may also be exposed to the oxidizing gas. Even if a protective film containing positive charges is simply formed on the surface of the n-type silicon, the passivation effect on the n-type silicon surface can be obtained by the electric field effect. However, when a protective film is directly formed on the surface of n-type silicon in this way, the defect density at the interface with silicon tends to increase. Therefore, in the present invention, prior to the formation of the protective film, the surface of the n + region is exposed to an oxidizing gas atmosphere to form a very thin silicon oxide film in the n + region. As a result, the defect density at the interface between the silicon oxide film and silicon can be lowered, and a higher passivation effect can be obtained compared with the case where the protective film is formed directly on the n-type silicon surface, thereby improving the conversion efficiency. Can do.

(7)プリカーサ層形成ステップと酸化ステップを、所定の金属酸化膜厚が得られるまで繰り返すことで、パッシベーション効果を十分に得ることができる。   (7) A sufficient passivation effect can be obtained by repeating the precursor layer formation step and the oxidation step until a predetermined metal oxide film thickness is obtained.

(8)プリカーサ層の形成に使用するプリカーサガスとしては、不活性ガスを含む混合気体が好適である。これにより、不活性ガスがキャリアガスとして機能し、円滑に有機金属を含むガスを吐出することができる。(9)プリカーサガスに含有させる有機金属としては、高い反応性が期待できるアルキルアルミニウムが好適である。   (8) As precursor gas used for formation of a precursor layer, the mixed gas containing an inert gas is suitable. Accordingly, the inert gas functions as a carrier gas, and the gas containing the organic metal can be smoothly discharged. (9) As the organic metal contained in the precursor gas, an alkylaluminum that can be expected to have high reactivity is suitable.

(10)プリカーサ層の酸化に使用する酸化ガスとしては、酸素、オゾン、及び水のいずれか、またはそれらの組み合わせが好適である。これにより、プリカーサ層だけでなくn領域表面も含め、より高い酸化反応を得ることができる。(11)酸化ガスとして、水またはオゾンと不活性ガスとの混合気体を用いると特によい。これにより、不活性ガスがキャリアガスとして機能し、円滑に酸化ガスを吐出することができる。 (10) As the oxidizing gas used for oxidizing the precursor layer, oxygen, ozone, water, or a combination thereof is suitable. Thereby, it is possible to obtain a higher oxidation reaction including not only the precursor layer but also the surface of the n + region. (11) It is particularly preferable to use water or a mixed gas of ozone and inert gas as the oxidizing gas. Thereby, the inert gas functions as a carrier gas, and the oxidizing gas can be discharged smoothly.

(12)本発明の太陽電池用パッシベーション膜形成装置は、p型またはn型の導電型を持つ結晶シリコン基板よりキャリア濃度が高い、p型の導電型を持つp領域とn型の導電型を持つn領域とが一方の表面に形成された当該結晶シリコン基板の、当該一方の表面にパッシベーション膜を形成する装置であって、p領域に向けて有機金属を含むプリカーサガスを吐出する、直線状に配置された複数のプリカーサガス吐出口と、互いに隣接する前記プリカーサガス吐出口を隔て、余剰のプリカーサガスを吸引し排気するプリカーサガス排気口と、を備えるプリカーサガス吐出部と、少なくともp領域に向けて酸化ガスを吐出する直線状の酸化ガス吐出口を備える酸化ガス吐出部と、を備える。プリカーサガスをp領域に噴き付ける際、余分に吐出したプリカーサガスを排出口から吸引し排気するため、p領域に対するパッシベーション膜である金属酸化膜をp領域に選択的に製膜できる。そのため、基板全面に金属酸化膜を製膜する必要がないことから製膜材料を節減でき、かつ、工程もシンプルであるため、低コストで金属酸化膜を製膜することができる。 (12) The solar cell passivation film forming apparatus of the present invention has ap + region having a p-type conductivity and an n-type conductivity, having a carrier concentration higher than that of a crystalline silicon substrate having a p-type or n-type conductivity. An apparatus for forming a passivation film on the one surface of the crystalline silicon substrate having an n + region formed on one surface, and discharging a precursor gas containing an organic metal toward the p + region A precursor gas discharge section comprising: a plurality of precursor gas discharge ports arranged in a straight line; and a precursor gas discharge port that sucks and exhausts an excess of precursor gas through the adjacent precursor gas discharge ports; an oxidant gas discharge section having a linear oxidant gas discharge port for discharging the oxidant gas toward the p + region. When spraying the precursor gases in the p + regions, for sucking the excess discharging the precursor gas from the outlet exhaust can be selectively film a metal oxide film is a passivation film for the p + region in the p + region. Therefore, since it is not necessary to form a metal oxide film on the entire surface of the substrate, the film forming material can be saved and the process is simple, so that the metal oxide film can be formed at low cost.

(13)プリカーサガス吐出部は、配列方向に沿って、p領域と同数のプリカーサガス吐出口を備え、結晶シリコン基板に対する相対位置を、当該配列方向に対して垂直かつ結晶シリコン基板に対して平行な方向に変化させるように、結晶シリコン基板に対して相対的に移動するとよい。プリカーサガス吐出口と結晶シリコン基板との相対的な位置関係を変化させつつ各プリカーサガス吐出口からプリカーサガスを吐出することで、基板面に縞状やマトリックス状に形成されたp領域の表面に容易にプリカーサ層を形成することができる。 (13) The precursor gas discharge section includes the same number of precursor gas discharge ports as the p + region along the arrangement direction, and the relative position with respect to the crystal silicon substrate is perpendicular to the arrangement direction and with respect to the crystal silicon substrate. It is preferable to move relative to the crystalline silicon substrate so as to change in a parallel direction. The surface of the p + region formed in a stripe or matrix on the substrate surface by discharging the precursor gas from each precursor gas discharge port while changing the relative positional relationship between the precursor gas discharge port and the crystalline silicon substrate. A precursor layer can be easily formed.

(14)各前記プリカーサガス吐出口の前記配列方向における開口幅と各吐出口から吐出されるプリカーサガスがそれぞれ噴き付けられる各p領域の幅との関係につき、各吐出口の開口幅がこれに対応する各p領域の幅以下となるように構成するのが望ましい。プリカーサガスは吐出されることにより、ある程度の拡散が生じるのは避けられないため、拡散を考慮して吐出口の開口幅を狭めに設定することで、プリカーサガスの噴き付け範囲をp領域の範囲内に制御することができる。 (14) With respect to the relationship between the opening width of each of the precursor gas discharge ports in the arrangement direction and the width of each p + region to which the precursor gas discharged from each discharge port is sprayed, the opening width of each discharge port is It is desirable that the width be smaller than the width of each p + region corresponding to. Since the precursor gas is inevitably diffused to a certain extent by being discharged, by setting the opening width of the discharge port to be narrow in consideration of diffusion, the spray range of the precursor gas is set in the p + region. Can be controlled within range.

(15)酸化ガス吐出部を、前記結晶シリコン基板との相対位置が変化する方向において、前記プリカーサ吐出部と直列に配置するとよい。このようにすれば、プリカーサガス吐出部が移動しながら連続的に形成するプリカーサ層を、酸化ガス吐出部220も移動しながら酸化して、連続的に金属酸化膜を形成することができる。   (15) The oxidizing gas discharge unit may be arranged in series with the precursor discharge unit in a direction in which the relative position to the crystalline silicon substrate changes. In this way, the precursor layer continuously formed while the precursor gas discharge part moves can be oxidized while the oxidizing gas discharge part 220 also moves, so that a metal oxide film can be continuously formed.

(16)酸化ガス吐出口を、結晶シリコン基板との相対位置が変化する方向に対して垂直方向に、結晶シリコン基板の幅以上の開口幅で開口させることで、より確実に結晶シリコン基板全体を酸化ガス雰囲気に曝すことができる。   (16) The oxidizing gas discharge port is opened with an opening width equal to or larger than the width of the crystalline silicon substrate in a direction perpendicular to the direction in which the relative position with respect to the crystalline silicon substrate is changed, so that the entire crystalline silicon substrate is more reliably It can be exposed to an oxidizing gas atmosphere.

(17)酸化ガス吐出部は、酸化ガス吐出口に平行に隣接し、余剰の酸化ガスを吸引し排気する酸化ガス排気口を更に備えてもよい。余剰の酸化ガスが拡散して隣接するプリカーサガス吐出部に到達すると、プリカーサガスに含まれる有機金属がその場で酸化され、プリカーサガス吐出部に酸化金属が付着する。そこで、酸化ガス排気口を設けて余剰の酸化ガスの拡散を防ぐことで、プリカーサガス吐出部への酸化金属の付着を防ぐことができる。   (17) The oxidizing gas discharge section may further include an oxidizing gas exhaust port that is adjacent to the oxidizing gas discharge port in parallel and that sucks and exhausts excess oxidizing gas. When the surplus oxidizing gas diffuses and reaches the adjacent precursor gas discharge section, the organic metal contained in the precursor gas is oxidized in situ, and the metal oxide adheres to the precursor gas discharge section. Therefore, by providing an oxidizing gas exhaust port to prevent the excessive oxidizing gas from diffusing, it is possible to prevent the metal oxide from adhering to the precursor gas discharge portion.

(18)プリカーサガス吐出部と酸化ガス吐出部との間に、酸化ガス吐出口の開口幅以上の幅の開口部から不活性ガスを吐出する不活性ガス吐出口を更に備えてもよい。これにより、プリカーサガスと酸化ガスとの分離がより良好になり、プリカーサガス吐出部と酸化ガス吐出部とが近接している場合であっても製膜された金属酸化膜内での酸化金属パーティクルの生成を抑制することができる。   (18) An inert gas discharge port for discharging an inert gas from an opening having a width equal to or larger than the opening width of the oxidizing gas discharge port may be further provided between the precursor gas discharge unit and the oxidizing gas discharge unit. As a result, the separation between the precursor gas and the oxidizing gas becomes better, and the metal oxide particles in the formed metal oxide film even when the precursor gas discharging portion and the oxidizing gas discharging portion are close to each other. Generation can be suppressed.

(19)プリカーサガス吐出部と不活性ガス吐出口との間に、前記プリカーサガス吐出部の、複数の前記プリカーサガス吐出口が直線状に並んだ方向の幅以上の開口幅を持つ、余剰の前記不活性ガスを吸引し排気する不活性ガス排気口を更に備えてもよい。これにより、プリカーサガスが不活性ガスに混入してプリカーサガスと酸化ガスとの分離性を劣化させるのを防ぐことができる。   (19) Between the precursor gas discharge portion and the inert gas discharge port, an excess width having an opening width greater than or equal to a width in a direction in which the plurality of precursor gas discharge ports of the precursor gas discharge portion are linearly arranged An inert gas exhaust port that sucks and exhausts the inert gas may be further provided. As a result, it is possible to prevent the precursor gas from being mixed into the inert gas and degrading the separation between the precursor gas and the oxidizing gas.

(20)酸化ガス吐出部と不活性ガス吐出口との間に、酸化ガス吐出口の開口幅以上の開口幅を持つ、余剰の前記不活性ガスを吸引し排気する不活性ガス排気口を更に備えてもよい。これにより、酸化ガスが不活性ガスに混入してプリカーサガスと酸化ガスとの分離性を劣化させるのを防ぐことができる。   (20) An inert gas exhaust port that has an opening width equal to or greater than the opening width of the oxidizing gas discharge port between the oxidizing gas discharge unit and the inert gas discharge port, and sucks and exhausts the excess inert gas. You may prepare. Thereby, it is possible to prevent the oxidizing gas from being mixed into the inert gas and degrading the separation between the precursor gas and the oxidizing gas.

(21)結晶シリコン基板とプリカーサガス吐出口との位置合わせを行うアライメント機構を更に備えてもよい。これにより、結晶シリコン基板に形成された各p領域の位置を、プリカーサガス吐出部の各吐出口がプリカーサガスを噴き付ける位置に正確に合わせることができる。 (21) An alignment mechanism for aligning the crystalline silicon substrate and the precursor gas discharge port may be further provided. Thereby, the position of each p + region formed in the crystalline silicon substrate can be accurately matched with the position at which each discharge port of the precursor gas discharge unit sprays the precursor gas.

本発明によるパッシベーション膜の作製工程を説明する図である。It is a figure explaining the preparation process of the passivation film by this invention. 本発明によるパッシベーション膜の作製フロー図である。It is a manufacturing flow figure of the passivation film by this invention. 本発明の太陽電池用パッシベーション膜形成装置と結晶シリコン基板との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the passivation film formation apparatus for solar cells of this invention, and a crystalline silicon substrate. プリカーサガス吐出部からプリカーサガスを基板に吐出している状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which discharges precursor gas to a board | substrate from a precursor gas discharge part. プリカーサガス吐出部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a precursor gas discharge part. 本発明の太陽電池用パッシベーション膜形成装置とバックコンタクト型太陽電池のp領域の典型的な形成パターンとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the passivation film formation apparatus for solar cells of this invention, and the typical formation pattern of the p + area | region of a back contact type solar cell. 酸化ガス吐出部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an oxidizing gas discharge part. 本発明に係る太陽電池用パッシベーション膜形成装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the passivation film formation apparatus for solar cells which concerns on this invention. プリカーサガス吐出部、酸化ガス吐出部、及び不活性ガス吐出部の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a precursor gas discharge part, an oxidizing gas discharge part, and an inert gas discharge part. 不活性ガス吐出部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an inert gas discharge part. プリカーサガス吐出部、酸化ガス吐出部、及び不活性ガス吐出部の位置関係を示す別の図である。It is another figure which shows the positional relationship of a precursor gas discharge part, an oxidizing gas discharge part, and an inert gas discharge part. 従来技術による太陽電池の構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the solar cell by a prior art.

本発明によるパッシベーション膜の作製工程を、図1を参照しつつ説明する。なお、ここで説明する作製工程は、本発明において表現されている技術的思想の範囲内で適宜変更が可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。   A fabrication process of a passivation film according to the present invention will be described with reference to FIG. Note that the manufacturing process described here can be appropriately changed within the scope of the technical idea expressed in the present invention, and such modified or improved embodiments are also included in the technical scope of the present invention. It is.

図1(a)は、本発明の方法によりパッシベーション膜を形成する客体となる、結晶シリコン基板101の一方の表面である非受光面側にp領域102とn領域103が隣接して形成されている状態を示したものである。p領域202表面の添加不純物濃度は、1×1019以上3×1020atoms/cm未満にするのが良く、さらに好ましくは5×1019以上1×1020atoms/cm程度にするのが良い。1×1019atoms/cm未満であると基板と電極の接触抵抗が大きくなり、また3×1020atoms/cm以上にすると、p領域中の欠陥とオージェ再結合による電荷キャリアの再結合が顕著になって太陽電池の出力が低下する。一方、n領域103の表面の添加不純物濃度は、基板と電極の良好な電気的接触を得るために、1×1019以上1×1021atoms/cm以下にするのが良く、さらに好ましくは5×1019以上1×1021atoms/cm程度にするのが良い。1×1019atoms/cm未満であると基板と電極の接触抵抗が大きくなり、太陽電池の出力が低下する。上限の1×1021atoms/cmはシリコンに対するリンの固溶限である。 FIG. 1A shows that a p + region 102 and an n + region 103 are formed adjacent to each other on the non-light-receiving surface side, which is one surface of a crystalline silicon substrate 101, which is an object for forming a passivation film by the method of the present invention. It shows the state that has been done. The concentration of the added impurity on the surface of the p + region 202 is preferably 1 × 10 19 or more and less than 3 × 10 20 atoms / cm 3 , more preferably 5 × 10 19 or more and 1 × 10 20 atoms / cm 3 . Is good. If it is less than 1 × 10 19 atoms / cm 3 , the contact resistance between the substrate and the electrode increases, and if it exceeds 3 × 10 20 atoms / cm 3 , charge carriers are regenerated due to defects in the p + region and Auger recombination. Coupling becomes significant and the output of the solar cell is reduced. On the other hand, the concentration of added impurities on the surface of the n + region 103 is preferably 1 × 10 19 or more and 1 × 10 21 atoms / cm 3 or less, more preferably, in order to obtain good electrical contact between the substrate and the electrode. Is preferably about 5 × 10 19 or more and about 1 × 10 21 atoms / cm 3 . If it is less than 1 × 10 19 atoms / cm 3 , the contact resistance between the substrate and the electrode increases, and the output of the solar cell decreases. The upper limit of 1 × 10 21 atoms / cm 3 is the solid solubility limit of phosphorus in silicon.

本例では適用されていないが、短波長光に対する感度を高めるために、基板と同じ導電型で表面濃度が1×1017〜1×1019atoms/cmの低濃度拡散領域を受光面表面に設ける場合もある。 Although not applied in this example, in order to increase sensitivity to short-wavelength light, a low concentration diffusion region having the same conductivity type as the substrate and having a surface concentration of 1 × 10 17 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 is used as the light receiving surface In some cases, it is provided.

以下、図1(a)に示した高濃度領域を持つ結晶シリコン基板にパッシベーション膜を形成する方法を説明する。図2に作製フロー図を示す。   A method for forming a passivation film on the crystalline silicon substrate having the high concentration region shown in FIG. FIG. 2 shows a production flow diagram.

まず、図1(b)に示すように、p領域102表面へ有機金属、例えばアルキルアルミニウムを含んだプリカーサガスを選択的に吹き付けて、プリカーサ層104をp領域102上に形成する(S1)。プリカーサには、高い反応性が要求されることから、特にトリメチルアルミニウムが好適に用いられる。また、キャリアガスとして窒素やアルゴンなどの不活性ガスを用い、40〜60℃に加熱してガス化したトリメチルアルミニウムと混合して用いるのがよい。トリメチルアルミニウムの濃度は、0.1mg/L以上とするのが良い。0.1mg/L未満ではプリカーサ層形成が不十分になることがある。また濃度の上限は特に限定されないが、コストの面から50mg/L以下程度にするのが好ましい。 First, as shown in FIG. 1 (b), the p + region 102 organic metal to the surface, for example by spraying the precursor gas containing the alkyl aluminum selectively, to form a precursor layer 104 over the p + region 102 (S1 ). Since the precursor requires high reactivity, trimethylaluminum is particularly preferably used. Further, it is preferable to use an inert gas such as nitrogen or argon as a carrier gas and to mix with trimethylaluminum heated to 40 to 60 ° C. and gasified. The concentration of trimethylaluminum is preferably 0.1 mg / L or more. If it is less than 0.1 mg / L, the precursor layer formation may be insufficient. The upper limit of the concentration is not particularly limited, but is preferably about 50 mg / L or less from the viewpoint of cost.

続いて、図1(c)に示すように、プリカーサ層104を酸化してパッシベーション膜である金属酸化膜、ここでは酸化アルミ膜105を形成する(S2)。ここで、酸化アルミ膜105を形成するだけであればプリカーサ層104のみが酸化ガスに曝されればよいが、非受光面全面が酸化ガスに曝されることでプリカーサ層非形成領域であるn領域103の表面に数原子層〜1nm程度の極薄のシリコン酸化膜106が形成され、これによりシリコン表面の欠陥が終端されて良好なパッシベーション効果が得られるようになる。酸化ガスには酸素、オゾンまたは水が使用できる。酸素を用いる利点は装置が簡素になる点であるが、酸素にオゾンを含有させたり、水を用いたりすることで、プリカーサ層104だけでなくn領域103表面も含め、より高い酸化反応が得られる。オゾンを用いる場合は、通常、酸素中濃度10vol%以上のものを使用することで良好な酸化反応が得られる。また、さらに高濃度のオゾンに窒素やアルゴンなどの不活性ガスをキャリアガスとして混合して用いても良い。水を用いる場合には、窒素やアルゴンなどの不活性ガスをキャリアガスとして混合し、5〜100mg/L程度の濃度で用いるのがよい。 Subsequently, as shown in FIG. 1C, the precursor layer 104 is oxidized to form a metal oxide film, which is a passivation film, here an aluminum oxide film 105 (S2). Here, if only the aluminum oxide film 105 is formed, only the precursor layer 104 may be exposed to the oxidizing gas. However, the entire non-light-receiving surface is exposed to the oxidizing gas, so that the precursor layer non-forming region n is formed. A very thin silicon oxide film 106 having a thickness of several atomic layers to 1 nm is formed on the surface of the + region 103, thereby terminating defects on the silicon surface and obtaining a good passivation effect. Oxygen, ozone or water can be used as the oxidizing gas. The advantage of using oxygen is that the apparatus is simplified. However, by adding ozone to oxygen or using water, a higher oxidation reaction including not only the precursor layer 104 but also the surface of the n + region 103 can be achieved. can get. When ozone is used, a good oxidation reaction is usually obtained by using an oxygen concentration of 10 vol% or higher. In addition, an inert gas such as nitrogen or argon may be mixed and used as a carrier gas to ozone of higher concentration. When water is used, an inert gas such as nitrogen or argon is preferably mixed as a carrier gas and used at a concentration of about 5 to 100 mg / L.

なお、本方法ではプリカーサ層形成と酸化の1サイクルで形成されるのは僅かに1分子層の金属酸化膜である。そのため一般的には、所定の金属酸化膜厚が得られるまで、プリカーサ層104を形成する工程(S1)とプリカーサ層104を酸化して酸化アルミ膜105を形成する工程(S2)を繰り返す必要がある。パッシベーション効果を十分に得るための酸化アルミの膜厚は、製膜条件により異なるが、一般に1nm〜20nm程度であるとされるが、このときの繰り返しサイクル数は10〜250回程度である。   In this method, only one molecular layer of metal oxide film is formed in one cycle of precursor layer formation and oxidation. Therefore, in general, it is necessary to repeat the step of forming the precursor layer 104 (S1) and the step of oxidizing the precursor layer 104 to form the aluminum oxide film 105 (S2) until a predetermined metal oxide film thickness is obtained. is there. Although the film thickness of aluminum oxide for sufficiently obtaining the passivation effect varies depending on the film forming conditions, it is generally about 1 nm to 20 nm, but the number of repetitive cycles at this time is about 10 to 250 times.

この後、より好ましくは350〜600℃の不活性ガス雰囲気中で5〜30分程度基板を熱処理するのが良い。この工程により、酸化アルミ膜の負電荷密度が増加し、高いパッシベーション効果が得られる。   Thereafter, the substrate is preferably heat-treated in an inert gas atmosphere at 350 to 600 ° C. for about 5 to 30 minutes. By this step, the negative charge density of the aluminum oxide film is increased and a high passivation effect is obtained.

続いて、図1(d)に示すように、結晶シリコン基板101の非受光面に保護膜107を形成する。保護膜107は、生産性の面から、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜をプラズマCVDで形成することが多い。   Subsequently, a protective film 107 is formed on the non-light-receiving surface of the crystalline silicon substrate 101 as shown in FIG. As the protective film 107, a silicon nitride film or a silicon oxide film is often formed by plasma CVD from the viewpoint of productivity.

一般に、窒化シリコンや酸化シリコンなどによる保護膜は正電荷を内蔵することが多いため、その電界効果によりn型シリコン表面においてパッシベーション効果を発揮する。しかし、シリコンとの界面における欠陥密度が比較的高くなる傾向がある。一方本発明では、先述のように、図1(c)の工程でn領域表面が酸化され、極薄のシリコン酸化膜が熱化学的に形成される。一般に知られているように、熱化学的に形成されたシリコン酸化膜とシリコンの界面は、シリコン酸化膜によるシリコン表面の欠陥終端効果により欠陥密度が比較的低くなるため、プラズマCVDで堆積される保護膜を直接シリコン表面に形成する方法と比べて高いパッシベーション効果が得られる。そのため、変換効率を向上することができる。 In general, since a protective film made of silicon nitride, silicon oxide, or the like often contains a positive charge, a passivation effect is exhibited on the n-type silicon surface by the electric field effect. However, the defect density at the interface with silicon tends to be relatively high. On the other hand, in the present invention, as described above, the surface of the n + region is oxidized in the step of FIG. 1C, and an extremely thin silicon oxide film is formed thermochemically. As is generally known, the thermochemically formed silicon oxide film-silicon interface is deposited by plasma CVD because the defect density is relatively low due to the defect termination effect on the silicon surface by the silicon oxide film. A high passivation effect can be obtained as compared with the method of directly forming the protective film on the silicon surface. Therefore, conversion efficiency can be improved.

保護膜108も、保護膜107と同様に形成される。窒化シリコン膜や酸化シリコンに限らず、炭化シリコン、非晶質シリコン、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛などを単層またはこれらの組み合わせで用いても良い。   The protective film 108 is formed in the same manner as the protective film 107. In addition to a silicon nitride film and silicon oxide, silicon carbide, amorphous silicon, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, or the like may be used as a single layer or a combination thereof.

最後に、図1(e)に示すように、p領域102およびn領域103に電極109を形成する。コストの面から、銀粉末とガラスフリットを有機バインダーと混合した銀ペーストをスクリーン印刷する方法が一般的に用いられる。銀ペーストを印刷および乾燥した後、700〜860℃の熱処理を1秒〜5分程度行うことにより、保護膜107と酸化アルミ膜105の積層体および保護膜107とシリコン酸化膜106の積層体に銀粉末を貫通させ、電極とシリコンを導通させる。 Finally, as shown in FIG. 1E, electrodes 109 are formed in the p + region 102 and the n + region 103. In view of cost, a method of screen printing a silver paste in which silver powder and glass frit are mixed with an organic binder is generally used. After printing and drying the silver paste, a heat treatment at 700 to 860 ° C. is performed for about 1 second to 5 minutes, thereby forming a laminated body of the protective film 107 and the aluminum oxide film 105 and a laminated body of the protective film 107 and the silicon oxide film 106. The silver powder is penetrated to make the electrode and silicon conductive.

また、スクリーン印刷を使用せず、保護膜107と酸化アルミ膜105の積層体および保護膜107とシリコン酸化膜106の積層体にレーザーアブレーションなどで開口部を設け、メッキ等により電極を形成してもよい。   Further, without using screen printing, an opening is formed by laser ablation or the like in the laminate of the protective film 107 and the aluminum oxide film 105 and the laminate of the protective film 107 and the silicon oxide film 106, and electrodes are formed by plating or the like. Also good.

プリカーサ層を形成する工程(S1、図1(b))とプリカーサ層を酸化して金属酸化膜を形成する工程(S2、図1(c))についてさらに詳述する。   The step of forming the precursor layer (S1, FIG. 1B) and the step of oxidizing the precursor layer to form a metal oxide film (S2, FIG. 1C) will be described in further detail.

プリカーサ層を形成する工程とプリカーサ層を酸化して金属酸化膜を形成する工程は、本発明の太陽電池用パッシベーション膜形成装置200を用いて実行することができる。太陽電池用パッシベーション膜形成装置200は、プリカーサガス吐出部210と酸化ガス吐出部220とを備える。プリカーサガス吐出部210は、p領域に向けて有機金属を含むプリカーサガスを吐出する、直線状に配置された複数のプリカーサガス吐出口211と、互いに隣接するプリカーサガス吐出口を隔て、余剰のプリカーサガスを吸引し排気するプリカーサガス排気口212と、を備える。酸化ガス吐出部220は、少なくともp領域に向けて酸化ガスを吐出する酸化ガス吐出口221を備える。図3は、パッシベーション膜を形成する客体であるp領域102とn領域103とが表面に形成された結晶シリコン基板101と、プリカーサガス吐出部210及び酸化ガス吐出部220との位置関係を示したものである。プリカーサガス吐出口211及びプリカーサガス排気口212と、酸化ガス吐出口221は、結晶シリコン基板101と対向しており、図3のように結晶シリコン基板101を見下ろす視点からはそれぞれプリカーサガス吐出部210と酸化ガス吐出部220の裏側に設けられている。太陽電池用パッシベーション膜形成装置200は、このような構成の下でプリカーサガス吐出部210と酸化ガス吐出部220を、結晶シリコン基板101表面に対し、平行にかつ所定の空隙をもって例えばY軸方向にスライドさせつつ、プリカーサガスと酸化ガスを結晶シリコン基板101表面の所定の部分に順次噴き付けることによりパッシベーション膜を形成する。 The step of forming the precursor layer and the step of oxidizing the precursor layer to form the metal oxide film can be performed using the solar cell passivation film forming apparatus 200 of the present invention. The solar cell passivation film forming apparatus 200 includes a precursor gas discharge unit 210 and an oxidizing gas discharge unit 220. The precursor gas discharge unit 210 discharges a precursor gas containing an organic metal toward the p + region, and a plurality of linearly arranged precursor gas discharge ports 211 and a precursor gas discharge port adjacent to each other are separated from each other. And a precursor gas exhaust port 212 for sucking and exhausting the precursor gas. The oxidizing gas discharge unit 220 includes an oxidizing gas discharge port 221 that discharges an oxidizing gas toward at least the p + region. FIG. 3 shows the positional relationship between the crystalline silicon substrate 101 on which the p + region 102 and the n + region 103, which are objects forming a passivation film, are formed, and the precursor gas discharge unit 210 and the oxidizing gas discharge unit 220. It is shown. The precursor gas discharge port 211, the precursor gas discharge port 212, and the oxidizing gas discharge port 221 are opposed to the crystalline silicon substrate 101. From the viewpoint of looking down at the crystalline silicon substrate 101 as shown in FIG. And provided on the back side of the oxidizing gas discharge part 220. With such a configuration, the solar cell passivation film forming apparatus 200 allows the precursor gas discharge unit 210 and the oxidizing gas discharge unit 220 to be parallel to the surface of the crystalline silicon substrate 101 and have a predetermined gap, for example, in the Y-axis direction. A passivation film is formed by sequentially spraying a precursor gas and an oxidizing gas onto a predetermined portion of the surface of the crystalline silicon substrate 101 while sliding.

まず、プリカーサ層を形成する工程について説明する。図4は、プリカーサガス吐出部210がプリカーサガス吐出口211からプリカーサガス213を基板101へ吐出している状態の断面を示した模式図である。互いに隣接するプリカーサガス吐出口211はプリカーサガス排気口212で隔てられている。プリカーサガス吐出口211から吐出されたプリカーサガス213は、一部がp領域102に付着し、残りがプリカーサガス排気口212へ吸引されて排出される。これにより、プリカーサ層104はn領域103には形成されることなく、p領域102のみへ選択的に形成される。 First, the process for forming the precursor layer will be described. FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of the state in which the precursor gas discharge unit 210 discharges the precursor gas 213 from the precursor gas discharge port 211 to the substrate 101. Precursor gas discharge ports 211 adjacent to each other are separated by a precursor gas exhaust port 212. A part of the precursor gas 213 discharged from the precursor gas discharge port 211 adheres to the p + region 102 and the rest is sucked and discharged to the precursor gas exhaust port 212. Thus, the precursor layer 104 is selectively formed only in the p + region 102 without being formed in the n + region 103.

結晶シリコン基板101とプリカーサガス吐出部210との間の、または結晶シリコン基板101とプリカーサガス吐出口211との間の空隙dは、なるべく狭くしたほうがプリカーサ層形成のパターン精度が増すが、実用上は精度と工程の安定性を兼ねるため、30〜300μm程度とするのが良い。   When the gap d between the crystalline silicon substrate 101 and the precursor gas discharge portion 210 or between the crystalline silicon substrate 101 and the precursor gas discharge port 211 is made as narrow as possible, the pattern accuracy for forming the precursor layer increases. Is preferably about 30 to 300 μm in order to achieve both accuracy and process stability.

図5は、プリカーサガス吐出部210の一例をプリカーサガス吐出口211側から見た図である。プリカーサガス排気口212は、各プリカーサガス吐出口211を隔てるだけでなく、プリカーサガス吐出口211を完全に囲むように形成されている。これにより、プリカーサガス213の噴き付け先をより正確に制御することができる。プリカーサガス吐出口211の形状は円形または正方形であるのが好ましい。   FIG. 5 is a view of an example of the precursor gas discharge unit 210 as viewed from the precursor gas discharge port 211 side. The precursor gas exhaust port 212 is formed not only to separate the precursor gas discharge ports 211 but also to completely surround the precursor gas discharge ports 211. Thereby, the spray destination of the precursor gas 213 can be controlled more accurately. The shape of the precursor gas discharge port 211 is preferably circular or square.

図6(a)、(b)は、バックコンタクト型太陽電池のp領域のパターンとして典型的な2例について、それぞれのパターンでp領域が結晶シリコン基板101の非受光面に形成された場合における、プリカーサガス吐出部210と酸化ガス吐出部220がセットされた状態を示したものである。ここで、X軸とY軸は結晶シリコン基板101の表面と平行な面を構成する。 6 (a) and 6 (b) show two typical examples of the p + region pattern of the back contact solar cell, and the p + region is formed on the non-light-receiving surface of the crystalline silicon substrate 101 in each pattern. In this case, the precursor gas discharge unit 210 and the oxidizing gas discharge unit 220 are set. Here, the X axis and the Y axis constitute a plane parallel to the surface of the crystalline silicon substrate 101.

まず、p領域102とn領域103とが縞状に形成された結晶シリコン基板101の場合(図6(a))について説明する。結晶シリコン基板101とプリカーサガス吐出部210は、相対的な位置を変化させながらプリカーサ層104を連続的に形成する。このような形成方法の実現のため、本発明ではプリカーサガス吐出部210を、p領域と同数のプリカーサガス吐出口211がなす直線の、結晶シリコン基板101に対する相対位置を、当該直線に対して垂直かつ結晶シリコン基板101に対して平行な方向に変化させるように、結晶シリコン基板101に対して相対的に移動させる。プリカーサガス吐出部210の移動は相対的移動であるため、結晶シリコン基板101を静止した状態でプリカーサガス吐出部210が結晶シリコン基板101の上部空間を平行移動してもよいし、プリカーサガス吐出部210が結晶シリコン基板101の上部空間で静止した状態で結晶シリコン基板101が移動してもよい。例えば、図6(a)において、プリカーサガス吐出部210がY軸の正方向に移動しても、結晶シリコン基板101がY軸の負方向に移動しても、プリカーサガス吐出部210の結晶シリコン基板101との相対位置はY軸の正方向に同様に変化する。 First, the case of the crystalline silicon substrate 101 in which the p + region 102 and the n + region 103 are formed in a stripe shape (FIG. 6A) will be described. The crystalline silicon substrate 101 and the precursor gas discharge unit 210 continuously form the precursor layer 104 while changing the relative position. In order to realize such a forming method, according to the present invention, the relative position of the precursor gas discharge portions 210 with respect to the crystalline silicon substrate 101 of the straight lines formed by the same number of precursor gas discharge ports 211 as the p + region is set with respect to the straight lines. It is moved relative to the crystalline silicon substrate 101 so as to change in a direction perpendicular to and parallel to the crystalline silicon substrate 101. Since the movement of the precursor gas discharge unit 210 is a relative movement, the precursor gas discharge unit 210 may move in parallel in the upper space of the crystal silicon substrate 101 while the crystalline silicon substrate 101 is stationary, or the precursor gas discharge unit. The crystal silicon substrate 101 may move while 210 is stationary in the upper space of the crystal silicon substrate 101. For example, in FIG. 6A, even if the precursor gas discharge unit 210 moves in the positive direction of the Y axis or the crystalline silicon substrate 101 moves in the negative direction of the Y axis, the crystalline silicon of the precursor gas discharge unit 210 The relative position with respect to the substrate 101 similarly changes in the positive direction of the Y axis.

プリカーサガス吐出部210の相対位置が変化する方向がY軸の正方向である場合に、複数のプリカーサガス吐出口211を、結晶シリコン基板101に平行でかつY軸に対して垂直な方向、すなわちX軸方向に直線状に設ける。このとき、プリカーサガス吐出部210の相対位置をY軸の正方向に変化させながら各プリカーサガス吐出口211からプリカーサガス213を結晶シリコン基板101の表面に連続的に噴き付けることで、結晶シリコン基板101の表面にプリカーサガス吐出口211の個数分だけ縞状でY軸方向に伸びたプリカーサ層104が形成される。そのため、プリカーサガス吐出口211をp領域102の個数分設け、かつ、各プリカーサガス吐出口211がプリカーサ層104を縞状に形成する結晶シリコン基板101の表面部分に予めp領域102を形成しておくことで、当該p領域102にプリカーサ層104を選択的に形成することができる。 When the direction in which the relative position of the precursor gas discharge unit 210 changes is the positive direction of the Y axis, the plurality of precursor gas discharge ports 211 are arranged in a direction parallel to the crystalline silicon substrate 101 and perpendicular to the Y axis, that is, Provided linearly in the X-axis direction. At this time, the precursor gas 213 is continuously sprayed from the precursor gas discharge ports 211 to the surface of the crystal silicon substrate 101 while changing the relative position of the precursor gas discharge unit 210 in the positive direction of the Y-axis. On the surface of 101, a precursor layer 104 extending in the Y-axis direction is formed in stripes by the number of the precursor gas discharge ports 211. Therefore, the precursor gas discharge ports 211 are provided in the number corresponding to the number of the p + regions 102, and the p + regions 102 are formed in advance on the surface portion of the crystalline silicon substrate 101 where each of the precursor gas discharge ports 211 forms the precursor layer 104 in a stripe shape. By doing so, the precursor layer 104 can be selectively formed in the p + region 102.

各プリカーサガス吐出口211のX軸方向の開口幅W1は、p領域102に選択的に製膜する必要性から、少なくとも各p領域102のX軸方向の幅W2以下でなくてはならないが(図4参照)、一般的なバックコンタクト型太陽電池おいては、概ねW2の0.1倍以上0.8倍以下とするのが良い。0.8倍より大きいと、吐出されたプリカーサガス213の広がりによりp領域を越えてプリカーサ層104が形成されてしまうことがあり、また0.05倍以下では十分なガス流量が得られないことが多い。 Opening width W1 in the X-axis direction of each precursor gas discharge port 211, the need to selectively film forming the p + region 102 must be less than the width W2 of at least X-axis direction of each p + region 102 However (see FIG. 4), in a general back contact type solar cell, it is preferable that it is approximately 0.1 to 0.8 times W2. If it is larger than 0.8 times, the precursor layer 104 may be formed beyond the p + region due to the spread of the discharged precursor gas 213, and if it is 0.05 times or less, a sufficient gas flow rate cannot be obtained. There are many cases.

領域がマトリックス状に形成された結晶シリコン基板101の場合(図6(b))も基本的には(a)の場合と同様に処理可能であるが、各プリカーサガス213の吐出をp領域102の場所に同期させてプリカーサ層104を断続的に形成する点において異なる。 In the case of the crystalline silicon substrate 101 in which the p + region is formed in a matrix (FIG. 6B), the processing can be basically performed in the same manner as in the case of FIG. 6A, but each precursor gas 213 is discharged by p. The difference is that the precursor layer 104 is intermittently formed in synchronization with the location of the + region 102.

プリカーサガス吐出部210に対する結晶シリコン基板101の相対速度は、生産性と膜品質の観点から0.5〜1.5m/s程度にするのが良い。また、図6(a)、(b)は基板の製膜面が上を向いて製膜を行う配置になっているが、これとは逆に製膜面が下を向いて製膜を行う配置でも良い。   The relative speed of the crystalline silicon substrate 101 with respect to the precursor gas discharge unit 210 is preferably about 0.5 to 1.5 m / s from the viewpoint of productivity and film quality. 6 (a) and 6 (b) are arranged such that the film-forming surface of the substrate faces upward, and conversely, the film-forming surface faces downward and the film is formed. Arrangement is also acceptable.

プリカーサ層を酸化して金属酸化膜を形成する工程は、好ましくは上記プリカーサ層を形成する工程と同様に行うのが良い。図7は、この目的に適した酸化ガス吐出部220の一例をガス吐出口側から見た図である。酸化ガス吐出部220は少なくとも酸化ガス吐出口221を備える。酸化ガス吐出口221は、結晶シリコン基板101との相対位置が変化する方向に対して垂直な方向に、結晶シリコン基板101の幅以上の開口幅で開口しているのが好ましい。これにより、n領域103についても酸化ガスに曝され、極薄のシリコン酸化膜が熱化学的に形成されるため、保護膜形成時のパッシベーション効果を高めることができる。またこのとき、酸化ガス吐出部220は、結晶シリコン基板101との相対位置が変化する方向にプリカーサガス吐出部210と直列に配置するとよい。「直列に」とは、プリカーサガス吐出口と先に対向した結晶シリコン基板の表面の領域に、酸化ガス吐出口が後から対向するように、プリカーサガス吐出口に酸化ガス吐出口が追随する関係を意味する。すなわち、酸化ガス吐出部220は、プリカーサガス吐出部210を追って結晶シリコン基板101に対し相対的に移動する。これにより、プリカーサガス吐出部210が移動しながら連続的に形成するプリカーサ層を、酸化ガス吐出部220も移動しながら酸化して、連続的に金属酸化膜を形成することができる。 The step of forming the metal oxide film by oxidizing the precursor layer is preferably performed in the same manner as the step of forming the precursor layer. FIG. 7 is a view of an example of the oxidizing gas discharge unit 220 suitable for this purpose as viewed from the gas discharge port side. The oxidizing gas discharge unit 220 includes at least an oxidizing gas discharge port 221. The oxidizing gas discharge port 221 preferably has an opening width that is equal to or larger than the width of the crystalline silicon substrate 101 in a direction perpendicular to the direction in which the relative position with respect to the crystalline silicon substrate 101 changes. As a result, the n + region 103 is also exposed to the oxidizing gas, and an extremely thin silicon oxide film is formed thermochemically, so that the passivation effect when forming the protective film can be enhanced. At this time, the oxidizing gas discharge unit 220 is preferably arranged in series with the precursor gas discharge unit 210 in a direction in which the relative position with respect to the crystalline silicon substrate 101 changes. “In series” means that the oxidizing gas outlet follows the precursor gas outlet so that the oxidizing gas outlet faces the area on the surface of the crystalline silicon substrate that faces the precursor gas outlet first. Means. That is, the oxidizing gas discharge unit 220 moves relative to the crystalline silicon substrate 101 following the precursor gas discharge unit 210. As a result, the precursor layer continuously formed while the precursor gas discharge unit 210 moves can be oxidized while the oxidizing gas discharge unit 220 moves, so that a metal oxide film can be continuously formed.

酸化ガス吐出口221を挟むように酸化ガス吐出口221と平行に隣接し余剰の酸化ガスを吸引して排気する酸化ガス排気口222を更に設けてもよい。このとき、酸化ガス排気口222の長手方向の開口幅は酸化ガス吐出口221の長手方向の開口幅以上であるのが好ましい。これにより、余剰酸化ガスは周辺に飛散することなく回収されるため、プリカーサガス吐出部210に酸化アルミが付着するのを防ぐことができる。   An oxidant gas exhaust port 222 that adjoins the oxidant gas discharge port 221 in parallel with the oxidant gas discharge port 221 and sucks and exhausts excess oxidant gas may be further provided. At this time, the opening width in the longitudinal direction of the oxidizing gas exhaust port 222 is preferably equal to or larger than the opening width in the longitudinal direction of the oxidizing gas discharge port 221. As a result, the surplus oxidizing gas is recovered without being scattered around, so that it is possible to prevent aluminum oxide from adhering to the precursor gas discharge unit 210.

図8は、太陽電池用パッシベーション膜形成装置200のより具体的な実現形態の一例である、太陽電池用パッシベーション膜形成装置300の構成を示したものである。太陽電池用パッシベーション膜形成装置300は、結晶シリコン基板101の位置とプリカーサガス吐出口211との位置調整を行うアライメント部(i)と酸化アルミ製膜を行う製膜部(ii)とから構成される。アライメント部(i)は基板検知部301と位置調整機構302を備える。酸化アルミ製膜を行う製膜部(ii)にはY方向にプリカーサガス吐出部210、酸化ガス吐出部220の順に並んで配置され、更に結晶シリコン基板101を移動させる搬送機303を備える。位置調整機構302と搬送機303は、さらに結晶シリコン基板101を加温する機構(図不示)を具備して良い。加温は搬送機303に温度調整機能を持たせて行ってもよいし、ヒーターで遠隔的に加熱して行ってもよい。   FIG. 8 shows a configuration of a solar cell passivation film forming apparatus 300, which is an example of a more specific implementation form of the solar cell passivation film forming apparatus 200. The solar cell passivation film forming apparatus 300 includes an alignment part (i) for adjusting the position of the crystalline silicon substrate 101 and the precursor gas discharge port 211 and a film forming part (ii) for forming an aluminum oxide film. The The alignment unit (i) includes a substrate detection unit 301 and a position adjustment mechanism 302. In the film forming part (ii) for forming the aluminum oxide film, a precursor gas discharge unit 210 and an oxidation gas discharge unit 220 are arranged in this order in the Y direction, and further includes a transfer device 303 for moving the crystalline silicon substrate 101. The position adjustment mechanism 302 and the transfer device 303 may further include a mechanism (not shown) for heating the crystalline silicon substrate 101. Heating may be performed by giving the conveyor 303 a temperature adjustment function, or may be performed by remotely heating with a heater.

結晶シリコン基板101は、非受光面を上向きにした状態で位置調整機構302にセットされ、位置調整機構302は、基板検知部301が検知した現在の基板の位置と然るべき位置とのズレを特定して然るべき位置に調整する。結晶シリコン基板101は、位置調整された後、搬送機303に固定される。結晶シリコン基板101は、図8の左側から搬送されてプリカーサガス213の吐出を受けながらプリカーサガス吐出部210の下を通過する。プリカーサ層104を十分に形成させるために、プリカーサガス213の吐出量はおよそ0.5L/min以上とするのが良い。また、吐出量の上限はとくに限定されないが、コストの面から50L/min以下とするのが好ましい。これにより結晶シリコン基板101の表面にプリカーサ層104が形成される。結晶シリコン基板101は、更に酸化ガスの吐出を受けながら酸化ガス吐出部220の下を通過する。十分な酸化反応を得るため、酸化ガスの吐出量はプリカーサガス吐出量の1〜2倍とするのが好ましい。これにより、プリカーサ層104が酸化され、金属酸化膜である酸化アルミ膜105が形成される。   The crystalline silicon substrate 101 is set in the position adjustment mechanism 302 with the non-light-receiving surface facing upward, and the position adjustment mechanism 302 specifies the deviation between the current position of the substrate detected by the substrate detection unit 301 and the appropriate position. Adjust to the proper position. After the position of the crystalline silicon substrate 101 is adjusted, the crystalline silicon substrate 101 is fixed to the transfer machine 303. The crystalline silicon substrate 101 is conveyed from the left side of FIG. 8 and passes under the precursor gas discharge unit 210 while receiving the discharge of the precursor gas 213. In order to sufficiently form the precursor layer 104, the discharge amount of the precursor gas 213 is preferably about 0.5 L / min or more. The upper limit of the discharge amount is not particularly limited, but is preferably 50 L / min or less from the viewpoint of cost. As a result, a precursor layer 104 is formed on the surface of the crystalline silicon substrate 101. The crystalline silicon substrate 101 passes under the oxidizing gas discharge part 220 while receiving the discharge of the oxidizing gas. In order to obtain a sufficient oxidation reaction, the discharge amount of the oxidizing gas is preferably 1 to 2 times the discharge amount of the precursor gas. Thereby, the precursor layer 104 is oxidized and an aluminum oxide film 105 which is a metal oxide film is formed.

先述の通り、プリカーサ層形成と酸化の1サイクルで得られる膜厚は1分子層程度であるため、酸化アルミを所定膜厚得るために、プリカーサ層104の形成と酸化のサイクルを繰り返す必要がある。したがって結晶シリコン基板101は、基板全面を一度酸化された後、今度はY方向を逆向きに搬送されながら、再度プリカーサガス213に暴露される。結晶シリコン基板101はプリカーサ層104が再度形成された後、Y方向を再び逆向きに搬送されながら、酸化ガスに暴露され、酸化アルミ膜が成長される。   As described above, since the film thickness obtained in one cycle of precursor layer formation and oxidation is about one molecular layer, it is necessary to repeat the formation and oxidation cycles of the precursor layer 104 in order to obtain a predetermined film thickness of aluminum oxide. . Therefore, the crystalline silicon substrate 101 is once exposed to the precursor gas 213 while being oxidized in the reverse direction in the Y direction after being once oxidized on the entire surface of the substrate. After the precursor layer 104 is formed again, the crystalline silicon substrate 101 is exposed to an oxidizing gas while being transported again in the Y direction, and an aluminum oxide film is grown.

プリカーサガス吐出部210と酸化ガス吐出部220とが近接している場合には、図9に示すように、プリカーサガス吐出部210と酸化ガス吐出部220との間に、さらに不活性ガス吐出部230を設けると良い。不活性ガス吐出部230は、図10のように、例えばスリット状の不活性ガス吐出口231と不活性ガス排気口232とから構成されるが、プリカーサガス吐出部210と酸化ガス吐出部220が排気口を具備している場合には、不活性ガス吐出口231のみの構成としても良い。不活性ガス吐出口231の、複数のプリカーサガス吐出口が直線状に並んだ方向の開口幅は、酸化ガス吐出口の開口幅以上であるのが良い。これによりプリカーサガスと酸化ガスの分離がより良好となり、製膜部内における酸化アルミパーティクルの生成が抑制できる。   When the precursor gas discharge unit 210 and the oxidizing gas discharge unit 220 are close to each other, an inert gas discharge unit is further provided between the precursor gas discharge unit 210 and the oxidizing gas discharge unit 220 as shown in FIG. 230 may be provided. As shown in FIG. 10, the inert gas discharge unit 230 includes, for example, a slit-like inert gas discharge port 231 and an inert gas exhaust port 232, but the precursor gas discharge unit 210 and the oxidizing gas discharge unit 220 are provided. When an exhaust port is provided, only the inert gas discharge port 231 may be configured. The opening width of the inert gas discharge port 231 in the direction in which the plurality of precursor gas discharge ports are arranged in a straight line is preferably equal to or larger than the opening width of the oxidizing gas discharge port. Thereby, the separation of the precursor gas and the oxidizing gas becomes better, and the generation of aluminum oxide particles in the film forming section can be suppressed.

各ガス吐出部の組み合わせは、例えば図11(a)のように酸化ガス吐出部220を複数設けてもよいし、図11(b)のように、さらにプリカーサガス吐出部210を複数設けてもよいが、工程が酸化工程で終わるのが好ましいため、酸化ガス吐出部220を基板排出方向側に設けるのが良い。
〔実施例〕
For the combination of each gas discharge section, for example, a plurality of oxidizing gas discharge sections 220 may be provided as shown in FIG. 11 (a), or a plurality of precursor gas discharge sections 210 may be provided as shown in FIG. 11 (b). However, since it is preferable that the process ends with the oxidation process, the oxidizing gas discharge unit 220 may be provided on the substrate discharge direction side.
〔Example〕

非受光面に、直線状のp領域(幅1.5mm)とn領域(幅0.2mm)とが平行かつ交互に形成されたリンドープn型シリコン基板を、バックライト付位置調整ステージとCCDカメラでアライメントをした後、プリカーサガス吐出口とp領域幅の比W1/W2が0.8のプリカーサガス吐出口からTMA濃度1mg/Lのプリカーサガスを7L/minで上記p領域に吹き付けてプリカーサ層を形成し、さらに続けて開口部が直線状の酸化ガス吐出口からHO濃度30mg/Lの酸化ガスを50L/minで基板の非受光面全体へ吹き付け、プリカーサ層とn領域表面を酸化した。プリカーサ層形成と酸化を繰り返し、膜厚20nmの酸化アルミ膜を形成した。なお、上記の各ガス吐出口と基板の相対速度は1.5m/sである。その後基板を450℃の窒素雰囲気中で30分間熱処理し、続いて基板の両面へ屈折率2.0、膜厚100nmの窒化シリコン膜をプラズマCVDで形成した。さらにp領域上およびn領域上に銀ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥の後、ベルト炉で820℃の熱処理により電極を形成して太陽電池セルとした。
〔比較例〕
A phosphor-doped n-type silicon substrate in which linear p + regions (width 1.5 mm) and n + regions (width 0.2 mm) are formed in parallel and alternately on a non-light receiving surface, and a position adjustment stage with backlight After alignment with the CCD camera, the precursor gas discharge port and the precursor gas discharge port having a p + region width ratio W1 / W2 of 0.8 to the p + region at a TMA concentration of 1 mg / L into the p + region at 7 L / min. A precursor layer is formed by spraying, and then an oxidizing gas having a H 2 O concentration of 30 mg / L is sprayed at 50 L / min over the entire non-light-receiving surface of the substrate from an oxidizing gas outlet having a linear opening. + The surface of the region was oxidized. Precursor layer formation and oxidation were repeated to form an aluminum oxide film with a thickness of 20 nm. The relative velocity between each gas discharge port and the substrate is 1.5 m / s. Thereafter, the substrate was heat-treated in a nitrogen atmosphere at 450 ° C. for 30 minutes, and subsequently, a silicon nitride film having a refractive index of 2.0 and a thickness of 100 nm was formed on both surfaces of the substrate by plasma CVD. Further, a silver paste was applied by screen printing on the p + region and the n + region, and after drying, an electrode was formed by a heat treatment at 820 ° C. in a belt furnace to obtain a solar battery cell.
[Comparative example]

実施例と同様の基板を使用し、原子層堆積により非受光面全面に膜厚20nmの酸化アルミ膜を形成した。次にフォトリソグラフィーによりレジストをp領域上にのみ形成して基板を濃度1%のHF水溶液に浸し、n領域上の酸化アルミ膜を除去した。その後フォトレジストを有機溶剤と80℃の濃硫酸と過酸化水素水混合液で洗浄した。その後基板を450℃の窒素雰囲気中で30分間熱処理し、続いて基板の両面へ屈折率2.0、膜厚100nmの窒化シリコン膜をプラズマCVDで形成した。さらにp領域上およびn領域上に銀ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥の後、ベルト炉で820℃の熱処理により電極を形成して太陽電池セルとした。 A substrate similar to the example was used, and an aluminum oxide film having a thickness of 20 nm was formed on the entire surface of the non-light-receiving surface by atomic layer deposition. Next, a resist was formed only on the p + region by photolithography, and the substrate was immersed in an HF aqueous solution having a concentration of 1% to remove the aluminum oxide film on the n + region. Thereafter, the photoresist was washed with an organic solvent, a mixture of concentrated sulfuric acid at 80 ° C. and hydrogen peroxide solution. Thereafter, the substrate was heat-treated in a nitrogen atmosphere at 450 ° C. for 30 minutes, and subsequently, a silicon nitride film having a refractive index of 2.0 and a thickness of 100 nm was formed on both surfaces of the substrate by plasma CVD. Further, a silver paste was applied by screen printing on the p + region and the n + region, and after drying, an electrode was formed by a heat treatment at 820 ° C. in a belt furnace to obtain a solar battery cell.

実施例1および比較例1の太陽電池セルについて、エアマス1.5の擬似太陽光を用いた電流電圧測定機で太陽電池特性を測定した結果を表1に示す。この結果から、本発明による実施例では比較例と比較して高い解放電圧が得られ、変換効率が改善されていることがわかる。   Table 1 shows the results of measuring the solar cell characteristics of the solar cells of Example 1 and Comparative Example 1 using a current-voltage measuring device using artificial sunlight having an air mass of 1.5. From this result, it can be seen that in the embodiment according to the present invention, a higher release voltage is obtained compared to the comparative example, and the conversion efficiency is improved.

Figure 0006420706
Figure 0006420706

101 結晶シリコン基板
102 p領域
103 n領域
104 プリカーサ層
105 酸化アルミ膜
106 シリコン酸化膜
107、108 保護膜
200、300 太陽電池用パッシベーション膜形成装置
210 プリカーサガス吐出部
211 プリカーサガス吐出口
212 プリカーサガス排出口
220 酸化ガス吐出部
221 酸化ガス吐出口
222 酸化ガス排出口
230 不活性ガス吐出部
231 不活性ガス吐出口
232 不活性ガス排出口
301 基板検知部
302 位置調整機構
303 搬送機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Crystal silicon substrate 102 p + area | region 103 n + area | region 104 Precursor layer 105 Aluminum oxide film 106 Silicon oxide film 107,108 Protective film 200,300 Passivation film formation apparatus for solar cells 210 Precursor gas discharge part 211 Precursor gas discharge port 212 Precursor Gas outlet 220 Oxidizing gas outlet 221 Oxidizing gas outlet 222 Oxidizing gas outlet 230 Inert gas outlet 231 Inactive gas outlet 232 Inert gas outlet 301 Substrate detector 302 Position adjustment mechanism 303 Conveyor

Claims (21)

p型またはn型の導電型を持つ結晶シリコン基板よりキャリア濃度が高い、p型の導電型を持つp領域とn型の導電型を持つn領域とが一方の表面に形成された当該結晶シリコン基板の、当該一方の表面にパッシベーション膜を形成する太陽電池用パッシベーション膜形成方法であって、
有機金属を含むプリカーサガスを前記p領域の表面に選択的に噴き付けてプリカーサ層を形成するプリカーサ層形成ステップと、
少なくとも前記プリカーサ層を酸化ガスに曝すことにより酸化させて金属酸化膜を形成する酸化ステップと、
を実行する太陽電池用パッシベーション膜形成方法。
A p + region having a p-type conductivity and an n + region having an n-type conductivity are formed on one surface having a carrier concentration higher than that of a crystalline silicon substrate having a p-type or n-type conductivity. A method for forming a passivation film for a solar cell, comprising forming a passivation film on the one surface of the crystalline silicon substrate,
A precursor layer forming step of selectively spraying a precursor gas containing an organic metal on the surface of the p + region to form a precursor layer;
An oxidation step in which at least the precursor layer is oxidized by exposing it to an oxidizing gas to form a metal oxide film;
A method for forming a passivation film for a solar cell.
前記プリカーサ層形成ステップにおいて、前記プリカーサガスを吐出するプリカーサガス吐出口の、前記結晶シリコン基板に対する相対位置を、前記結晶シリコン基板の表面に平行な方向に変化させることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成方法。   2. The precursor layer forming step, wherein a relative position of a precursor gas discharge port for discharging the precursor gas with respect to the crystalline silicon substrate is changed in a direction parallel to the surface of the crystalline silicon substrate. A method for forming a passivation film for a solar cell as described. 前記酸化ステップにおいて、前記酸化ガスを吐出する酸化ガス吐出口の前記結晶シリコン基板に対する相対位置を、前記結晶シリコン基板に対して平行な方向に変化させることを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成方法。   The said oxidation step WHEREIN: The relative position with respect to the said crystalline silicon substrate of the oxidizing gas discharge port which discharges the said oxidizing gas is changed in the direction parallel to the said crystalline silicon substrate. Of forming a passivation film for solar cell. 前記プリカーサガス吐出口は配列方向に沿って複数設けられ、
前記プリカーサ層形成ステップにおいて、前記複数のプリカーサガス吐出口の、前記結晶シリコン基板に対する相対位置を、当該配列方向に対して垂直かつ前記結晶シリコン基板に対して平行な方向に変化させることを特徴とする請求項2に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成方法。
A plurality of the precursor gas discharge ports are provided along the arrangement direction,
In the precursor layer forming step, the relative positions of the plurality of precursor gas discharge ports with respect to the crystalline silicon substrate are changed in a direction perpendicular to the arrangement direction and parallel to the crystalline silicon substrate. The method for forming a passivation film for a solar cell according to claim 2.
前記酸化ステップにおいて、前記酸化ガスを吐出する直線状の酸化ガス吐出口の前記結晶シリコン基板に対する相対位置を、前記配列方向に対して垂直かつ前記結晶シリコン基板に対して平行な方向に、前記プリカーサガス吐出口に追随して変化させることを特徴とする請求項4に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成方法。   In the oxidation step, a relative position of a linear oxidizing gas discharge port for discharging the oxidizing gas with respect to the crystalline silicon substrate is set to be perpendicular to the arrangement direction and parallel to the crystalline silicon substrate. The method for forming a passivation film for a solar cell according to claim 4, wherein the method changes following the gas discharge port. 前記酸化ステップは、前記n領域の表面についても酸化ガスに曝すことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成方法。 6. The method for forming a passivation film for a solar cell according to claim 1, wherein in the oxidation step, the surface of the n + region is also exposed to an oxidizing gas. 6. 前記プリカーサ層形成ステップと前記酸化ステップを、所定の金属酸化膜厚が得られるまで繰り返すことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成方法。   The method for forming a passivation film for a solar cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the precursor layer forming step and the oxidation step are repeated until a predetermined metal oxide film thickness is obtained. 前記プリカーサガスは、不活性ガスを含む混合気体であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成方法。   The method for forming a passivation film for a solar cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the precursor gas is a mixed gas containing an inert gas. 前記有機金属は、アルキルアルミニウムであることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成方法。   The method for forming a passivation film for a solar cell according to any one of claims 1 to 8, wherein the organic metal is alkylaluminum. 前記酸化ガスは、酸素、オゾン、及び水のいずれか、または組み合わせを含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成方法。   10. The method for forming a passivation film for a solar cell according to claim 1, wherein the oxidizing gas includes any one or a combination of oxygen, ozone, and water. 前記酸化ガスは、水またはオゾンと不活性ガスとの混合気体であることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成方法。   11. The method for forming a passivation film for a solar cell according to claim 1, wherein the oxidizing gas is a mixed gas of water or ozone and an inert gas. 11. p型またはn型の導電型を持つ結晶シリコン基板よりキャリア濃度が高い、p型の導電型を持つp領域とn型の導電型を持つn領域とが一方の表面に形成された当該結晶シリコン基板の、当該一方の表面にパッシベーション膜を形成する太陽電池用パッシベーション膜形成装置であって、
前記p領域に向けて有機金属を含むプリカーサガスを吐出する、直線状に配置された複数のプリカーサガス吐出口と、互いに隣接する前記プリカーサガス吐出口を隔て、余剰の前記プリカーサガスを吸引し排気するプリカーサガス排気口と、を備えるプリカーサガス吐出部と、
少なくとも前記p領域に向けて酸化ガスを吐出する直線状の酸化ガス吐出口を備える酸化ガス吐出部と、
を備える太陽電池用パッシベーション膜形成装置。
A p + region having a p-type conductivity and an n + region having an n-type conductivity are formed on one surface having a carrier concentration higher than that of a crystalline silicon substrate having a p-type or n-type conductivity. A passivation film forming apparatus for a solar cell that forms a passivation film on the one surface of a crystalline silicon substrate,
Excess precursor gas is sucked through a plurality of linearly arranged precursor gas discharge ports for discharging a precursor gas containing an organic metal toward the p + region and the precursor gas discharge ports adjacent to each other. A precursor gas discharge section comprising a precursor gas exhaust port for exhausting;
An oxidant gas discharge section comprising a linear oxidant gas discharge port for discharging oxidant gas toward at least the p + region;
A passivation film forming apparatus for solar cells.
前記プリカーサガス吐出部は、配列方向に沿って、前記p領域と同数の前記プリカーサガス吐出口を備え、前記結晶シリコン基板に対する相対位置を、当該配列方向に対して垂直かつ前記結晶シリコン基板に対して平行な方向に変化させるように、前記結晶シリコン基板に対して相対的に移動することを特徴とする請求項12に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成装置。 The precursor gas discharge unit includes the same number of the precursor gas discharge ports as the p + regions along the arrangement direction, and the relative position with respect to the crystal silicon substrate is perpendicular to the arrangement direction and to the crystal silicon substrate. The apparatus for forming a passivation film for a solar cell according to claim 12, wherein the apparatus moves relative to the crystalline silicon substrate so as to change in a parallel direction. 各前記プリカーサガス吐出口の前記配列方向における開口幅が、当該各前記プリカーサガス吐出口からそれぞれ前記プリカーサガスを噴き付けられる複数の前記p領域それぞれの、前記配列方向の幅以下であることを特徴とする請求項13に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成装置。 The opening width in the arrangement direction of each of the precursor gas discharge ports is equal to or less than the width in the arrangement direction of each of the plurality of p + regions to which the precursor gas is sprayed from each of the precursor gas discharge ports. The passivation film forming apparatus for solar cell according to claim 13, characterized in that it is characterized in that: 前記酸化ガス吐出部は、前記結晶シリコン基板との相対位置が変化する方向において、前記プリカーサガス吐出部と直列に配置されることを特徴とする請求項13または14に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成装置。 The passivation film for a solar cell according to claim 13 or 14, wherein the oxidizing gas discharge part is arranged in series with the precursor gas discharge part in a direction in which a relative position with respect to the crystalline silicon substrate changes. Forming equipment. 前記酸化ガス吐出口は、前記結晶シリコン基板との相対位置が変化する方向に対して垂直方向に、前記結晶シリコン基板の幅以上の開口幅で開口していることを特徴とする請求項15に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成装置。   16. The oxidant gas discharge port is opened with an opening width equal to or greater than the width of the crystalline silicon substrate in a direction perpendicular to a direction in which a relative position with respect to the crystalline silicon substrate changes. The passivation film forming apparatus for solar cells described. 前記酸化ガス吐出部は、前記酸化ガス吐出口に平行に隣接し余剰の前記酸化ガスを吸引し排気する酸化ガス排気口を更に備えることを特徴とする請求項13または14に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成装置。   The solar cell according to claim 13 or 14, wherein the oxidizing gas discharge unit further includes an oxidizing gas exhaust port that is adjacent to and parallel to the oxidizing gas discharge port and sucks and exhausts excess oxidizing gas. Passivation film forming device. 前記プリカーサガス吐出部と前記酸化ガス吐出部との間に、前記酸化ガス吐出口の開口幅以上の幅の開口部から不活性ガスを吐出する不活性ガス吐出口を更に備えることを特徴とする請求項15から17のいずれか1項に記載の太陽電池用パッシベーショ膜形成装置。 And wherein the precursor gas discharge portion between said oxidizing gas discharging unit further comprises an inert gas discharge port for discharging the inert gas from the opening of the apertures wider than the width of the oxidizing gas discharge port the passivation film forms forming device for a solar cell according to any one of claims 15 to 17. 前記プリカーサガス吐出部と前記不活性ガス吐出口との間に、前記プリカーサガス吐出部の、複数の前記プリカーサガス吐出口が直線状に並んだ方向の幅以上の開口幅を持つ、余剰の前記不活性ガスを吸引し排気する不活性ガス排気口を更に備えることを特徴とする請求項18に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成装置。   Between the precursor gas discharge portion and the inert gas discharge port, the excess gas has an opening width equal to or larger than a width in a direction in which the plurality of precursor gas discharge ports are arranged in a straight line. The passivation film forming apparatus for a solar cell according to claim 18, further comprising an inert gas exhaust port for sucking and exhausting the inert gas. 前記酸化ガス吐出部と前記不活性ガス吐出口との間に、前記酸化ガス吐出口の開口幅以上の開口幅を持つ、余剰の前記不活性ガスを吸引し排気する不活性ガス排気口を更に備えることを特徴とする請求項18または19に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成装置。 Between the oxidizing gas discharging part and the inert gas discharge port, with apertures wider than the opening width of the oxidizing gas discharge port, an inert gas outlet for aspirating the excess of the inert gas exhaust The apparatus for forming a passivation film for a solar cell according to claim 18 or 19, further comprising: 前記結晶シリコン基板と前記プリカーサガス吐出口との位置合わせを行うアライメント機構を更に備える請求項12から20のいずれか1項に記載の太陽電池用パッシベーション膜形成装置。   21. The solar cell passivation film forming apparatus according to claim 12, further comprising an alignment mechanism that aligns the crystalline silicon substrate and the precursor gas discharge port.
JP2015078130A 2015-04-07 2015-04-07 Passivation film forming method for solar cell and passivation film forming apparatus for solar cell Active JP6420706B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015078130A JP6420706B2 (en) 2015-04-07 2015-04-07 Passivation film forming method for solar cell and passivation film forming apparatus for solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015078130A JP6420706B2 (en) 2015-04-07 2015-04-07 Passivation film forming method for solar cell and passivation film forming apparatus for solar cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016201382A JP2016201382A (en) 2016-12-01
JP6420706B2 true JP6420706B2 (en) 2018-11-07

Family

ID=57424363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015078130A Active JP6420706B2 (en) 2015-04-07 2015-04-07 Passivation film forming method for solar cell and passivation film forming apparatus for solar cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6420706B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019050329A (en) * 2017-09-12 2019-03-28 シャープ株式会社 Solar cell manufacturing method
CN114613878B (en) * 2020-12-31 2025-01-17 拉普拉斯新能源科技股份有限公司 A passivation device and loading structure

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005089781A (en) * 2003-09-12 2005-04-07 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Thin film forming equipment
JP4911345B2 (en) * 2005-07-25 2012-04-04 セイコーエプソン株式会社 PATTERNING METHOD AND ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD USING THE SAME
US7858144B2 (en) * 2007-09-26 2010-12-28 Eastman Kodak Company Process for depositing organic materials
EP2159304A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-03 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus and method for atomic layer deposition
KR20110049218A (en) * 2009-11-04 2011-05-12 삼성전자주식회사 Solar cell and manufacturing method thereof
EP2362001A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-31 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method and device for layer deposition
US8962424B2 (en) * 2011-03-03 2015-02-24 Palo Alto Research Center Incorporated N-type silicon solar cell with contact/protection structures
JP5756352B2 (en) * 2011-06-21 2015-07-29 シャープ株式会社 Manufacturing method of back electrode type solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016201382A (en) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5801791B2 (en) Silicon solar cell having emitter with back-etching and method of forming similar solar cell
JP3999820B2 (en) Method for manufacturing photovoltaic cell having selective diffusion region
WO2010032933A2 (en) Solar cell and texturing method thereof
JPH10233518A (en) Method of manufacturing solar cell, method of manufacturing solar cell and semiconductor device
CN109962126A (en) Fabrication system and method of N-type passivation contact cell
CN114078987A (en) Passivated contact battery and preparation method thereof, and passivated contact structure preparation method and device
WO2019163646A1 (en) Method for producing solar cell
JP5756352B2 (en) Manufacturing method of back electrode type solar cell
CN117476796A (en) A TOPCon battery and a preparation method of a TOPCon battery
CN107799616B (en) A kind of interdigital back-contact solar cell and its production method
US9324899B2 (en) Emitter diffusion conditions for black silicon
CN115411151A (en) Novel solar cell and manufacturing method thereof
CN114927622A (en) Perovskite battery and internal series connection method and internal series connection structure thereof
JP5723143B2 (en) Manufacturing method of back electrode type solar cell and back electrode type solar cell
JP6420706B2 (en) Passivation film forming method for solar cell and passivation film forming apparatus for solar cell
Fan et al. Low temperature (< 40° C) atmospheric-pressure dielectric-barrier-discharge-jet (DBDjet) plasma treatment on jet-sprayed silver nanowires (AgNWs) electrodes for fully solution-processed nip structure perovskite solar cells
CN218244272U (en) Perovskite battery and internal series structure thereof
WO2024125560A1 (en) Thin-film photovoltaic series assembly and preparation method therefor
TWI629804B (en) Manufacturing method of solar cell
CN115332393A (en) Local doping method and device
JP6116616B2 (en) Back electrode type solar cell and manufacturing method thereof
KR102637680B1 (en) Drying method of polyimide paste and manufacturing method of high photoelectric conversion efficiency solar cell
JP5754411B2 (en) Manufacturing method of solar cell
WO2020022044A1 (en) Manufacturing method for solar cell
KR101288306B1 (en) Plasma patterning apparatus, apparatus and method for manufacturing of solar cell using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170425

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180403

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180405

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180703

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180727

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181002

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181012

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6420706

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150