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 PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing 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
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
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
(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
(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、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/cm3未満にするのが良く、さらに好ましくは5×1019以上1×1020atoms/cm3程度にするのが良い。1×1019atoms/cm3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/cm3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/cm3以下にするのが良く、さらに好ましくは5×1019以上1×1021atoms/cm3程度にするのが良い。1×1019atoms/cm3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/cm3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
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/cm3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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
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
p+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
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
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
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
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
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
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
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
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
〔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H2O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.
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
Claims (21)
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.
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)
| 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)
| 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 |
-
2015
- 2015-04-07 JP JP2015078130A patent/JP6420706B2/en active Active
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 |