掩膜托架的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池单元的制造工序中所使用的掩膜托架。

背景技术：

在国际公开第2016/52046号文献中公开了一种制膜方法，即在半导体衬底的主面形成透明导电层时，通过向上沉积(depositionup)方式进行制膜。向上沉积方式也称作面朝下(facedown)方式，该方式以将欲进行制膜的面朝向下方的方式配置半导体衬底，并使从位于半导体衬底的下方的蒸镀源向上方飞起的蒸镀粒子在半导体衬底上成膜。在向上沉积方式中，使用形成有开口部的掩膜托架，该开口部具有在厚度方向上延伸的空间，在该掩膜托架的上方载置半导体衬底，并在掩膜托架的下方配置蒸镀源来进行制膜。

在国际公开第2016/52046号中，着眼于在将半导体衬底向掩膜托架进行载置时在半导体衬底上产生的挠曲，公开了在开口部中的边缘部(与半导体衬底接触的部分)上设置锥面的内容。通过这样设置锥面，使半导体衬底中被掩膜托架遮挡的区域中的、半导体衬底与掩膜托架之间的空隙减少。因此，即使当载置于掩膜托架上的半导体衬底上发生挠曲时，也能够抑制半导体衬底中在原本应被掩膜托架遮挡的区域成膜，因进行了不希望的制膜导致太阳能电池性能降低的情况。

实用新型的概要

实用新型欲解决的课题

但是，如国际公开第2016/52046号所公开的那样，对于在掩膜托架上设置锥面的方法，要求锥面具有较高的尺寸精度。另外，由于挠曲量会根据半导体衬底的厚度发生变化，因此，半导体衬底(主面)相对于掩膜托架的开口部的角度会发生变化，故需要按半导体衬底的厚度而使用不同的掩膜托架。而且，掩膜托架本身也会因掩膜托架的自重而发生挠曲。根据这样的情况，在设置锥面的方法中，存在无法有效防止在半导体衬底中在应被掩膜托架遮挡的区域进行不希望的制膜的可能性。

技术实现要素：

实用新型欲解决的课题

因此，本实用新型的课题在于提供一种掩膜托架，在通过向上沉积方式进行制膜时，能够有效防止半导体衬底中在应被掩膜托架遮挡的区域形成不希望的制膜。

用于解决课题的方案

本实用新型为一种掩膜托架，是在太阳能电池单元的制造工序中使用的掩膜托架，该太阳能电池单元具有：矩形的半导体衬底、透明导电层、和多个集电电极，其中，所述透明导电层在所述半导体衬底中的至少一侧的主面中的除了外缘区域以外的区域上及除了边界线区域以外的区域上通过向上沉积方式进行制膜而形成，其中，所述边界线区域是通过与所述主面的一边大致平行的直线划定多个矩形的小方框，多个所述集电电极形成在所述透明导电层上，所述掩膜托架具有开口部，在进行所述制膜时该开口部被所述半导体衬底覆盖，并具有在上下方向延伸的空间，所述开口部具有：从下方对所述半导体衬底的所述外缘区域进行保持的外缘保持部；从下方对所述半导体衬底的所述边界线区域进行保持的边界线区域保持部。

根据该结构，掩膜托架的开口部具有从下方对半导体衬底的外缘区域进行保持的外缘保持部；和从下方对半导体衬底的边界线区域进行保持的边界线区域保持部，因此，与以往相比，能够与所保持的量相应地减小向掩膜托架进行载置时的半导体衬底的挠曲。因此，与以往设置锥面的方法相比结构简单，且能够减小半导体衬底与掩膜托架之间的空隙。

另外，还能够构成为，掩膜托架具有框部，该框部对进行所述制膜时所述开口部所具有的空间进行包围，所述外缘保持部的上表面具有比所述框部的上表面位于下方的水平面，所述边界线区域保持部的上表面为与所述外缘保持部的上表面位于同一高度的水平面。

通过该结构，通过位于同一高度的水平面即外缘保持部的上表面与边界线区域保持部的上表面能够稳定地保持半导体衬底。而且，外缘保持部的上表面比框部的上表面低一层地形成，因此，能够通过外缘保持部在面方向上不发生偏移地保持半导体衬底。

实用新型的效果

本实用新型与以往设置锥面的方法相比结构简单，且能够减小半导体衬底与掩膜托架之间的空隙。由此，在通过向上沉积方式进行制膜时，能够有效防止半导体衬底中在应被掩膜托架遮挡的区域形成不希望的制膜。

附图说明

图1表示通过本实用新型所制造的太阳能电池单元的一例，图1(a)为立体图，图1(b)为俯视图。

图2是表示本实用新型的一个实施方式的掩膜托架的立体图。

图3(a)是表示所述掩膜托架中的开口部的概要立体图，图3(b)表示在所述掩膜托架的开口部上载置有半导体衬底的状态，是图3(a)的a－a向视时的概要纵剖视图。

附图标记说明

1太阳能电池单元

11太阳能电池单元的外缘区域

12太阳能电池单元的边界线区域

13元件小片

2半导体衬底

21半导体衬底的外缘区域

22半导体衬底的边界线区域

3透明导电层

4集电电极

41母线电极

42指状电极

5掩膜托架

5s空间

51框部

52边界线区域保持部

521边界线区域保持部的上表面

53开口部

531外缘保持部

5311外缘保持部的上表面

c切断线

具体实施方式

关于本实用新型，列举一个实施方式并参照附图进行以下说明。

有一种太阳能电池单元，为了形成太阳能电池模块，能够对太阳能电池单元进行分割并形成长方形的多块元件小片，将多块元件小片像例如敷设屋顶板那样以各元件小片的长边重叠的方式依次配置即进行“瓦片连接(shinglingconnection)”。例如在日本特表2017－517145号公报(参照日本特表2017－517145号公报的图1、图2a等)中记载有这种类型的太阳能电池单元。在本实施方式的制造工序中，能够适于制造能够进行所述瓦片连接的太阳能电池单元。

接下来，对通过本实施方式的制造工序所制造的太阳能电池单元的层结构进行说明。但因该层结构为公知结构，故简单地进行说明。本实施方式的太阳能电池单元属于异质结太阳能电池。异质结太阳能电池是在半导体衬底(单晶硅衬底)的两面具有导电型硅系薄膜的结晶硅太阳能电池。该太阳能电池，作为一例能够列举以下异质结太阳能电池，即在结晶硅衬底上的一侧的面上具有n型硅系薄膜，在另一侧的面上具有p型硅系薄膜，在结晶硅衬底与所述n型硅系薄膜或所述p型硅系薄膜之间具有本征(i型)硅薄膜。在本实施方式中，在太阳能电池单元中的受光面侧具有n型硅系薄膜。

异质结太阳能电池在光电转换部上具有透明导电层(也称作“tco层”)，该光电转换部具有所述导电型硅系薄膜。该透明导电层在光电转换部中将光生载流子向集电电极输送。透明导电层通过cvd法、溅射法、离子电镀法等pvd法形成。

这里，在形成透明导电层时，若不实施任何对策的话，在将本来应形成有透明导电层一侧的制膜面作为正面的情况下，透明导电层会在无意间绕到侧面或背面而形成。若这样，则正面背面的透明导电层相连，会在太阳能电池的正面与背面之间发生短路等不良情况。为了防止这样的透明导电层间的短路，在本实施方式的制造工序中，在形成透明导电层3时会使用掩膜托架5。通过该掩膜托架5遮挡半导体衬底2的外缘区域21，同时通过向上沉积方式进行制膜由此形成透明导电层3。

本实施方式的太阳能电池单元1，例如，为图1(a)、图1(b)所示的形态。该太阳能电池单元1具有：矩形的半导体衬底2、所述透明导电层3、形成在所述透明导电层3上的多个集电电极4。此外，所述“矩形”除了长方形或正方形以外，还包括在角部进行了倒角或具有圆角的形状。作为集电电极4，包括图1(b)中被表示在上下方向的母线电极41、和连接于母线电极41的多个指状电极42。另外，虽未图示，但在太阳能电池单元1的与形成有集电电极4的面相反侧的面上形成有背面电极。

在半导体衬底2中的至少一侧的主面中，透明导电层3被设置在该主面中的除了外缘区域21(图1(b)中双点划线表示的区域中的外周部分)及边界线区域22(图1(b)中双点划线表示的区域中的内侧部分)以外的区域上。本实施方式的透明导电层3设在两侧的主面上。边界线区域22是通过与主面中的一个边(图1(b)中在上下方向延伸的边中的一条)大致平行的直线划定多个矩形的小方框的区域。用于进行瓦片连接的长方形的元件小片13是在图1(b)中由点划线所示的直线即切断线c的位置上通过对太阳能电池单元1中的边界线区域12(参照图1(a)，相当于半导体衬底2中的边界线区域22的部分)进行切断而形成的。即，所述多个矩形的小方框被分别切分，由此形成多个元件小片13。

在图1(b)所示的例子中，每一枚太阳能电池单元1在两处设置有边界线区域12，边界线区域12被切断线c分割而能够形成3枚元件小片13。不过，边界线区域12(22)的形成数及元件小片13的分割数没有特别限定。另外，在图示的例中3枚元件小片13为大致同一形状，但例如靠近半导体衬底2的一个边的元件小片13、靠近另一个边的元件小片13、和作为半导体衬底2的内侧部分的元件小片13的形状还可以各不相同。

本实施方式的掩膜托架5为图2所示的板状体，具有框部51和边界线区域保持部52。框部51以包围空间5s的方式形成，空间5s是在向上沉积方式中供从位于掩膜托架5下方的蒸镀源向上方飞来的蒸镀粒子通过的空间。空间5s俯视的形状与半导体衬底2中除外缘区域21以外的部分的形状一致，在本实施方式中为矩形。

在俯视图中，被框部51包围且包含所述空间5s的部分为开口部53。如图2所示，相对于各开口部53载置有半导体衬底2(仅图示1枚)。即，各开口部53是在制膜时半导体衬底2所覆盖的、具有在上下方向(图2的z方向)延伸的空间5s的部分。为了这样载置半导体衬底2，各开口部53具有从下方对半导体衬底2的外缘区域21进行保持的外缘保持部531。如图3(b)所示，外缘保持部531是在框部51中的面对空间5s的部分处与其他的部分(从空间5s分离的部分)相比低一层形成的部分。该外缘保持部531的上表面5311具有比框部51的上表面位于下方的水平面(沿图2的x及y方向的平面)。

此外，为了方便说明，如图2所示，将掩膜托架5的形状表示为开口部53是四个部位的俯视呈汉字“田”字形，但掩膜托架5的形状不限于此，能够适当设定开口部53的行方向(图2所示的x方向)及列方向(图2所示的y方向)的形成数。

边界线区域保持部52以在框部51中对隔着空间5s而相对的内缘彼此进行连结的方式设置。边界线区域保持部52位于开口部53中，在俯视图及仰视图中切断所述空间5s。在本实施方式中，在一处的开口部53中设有两根边界线区域保持部52，因此，空间5s被分割成三个。

如图3(b)所示，边界线区域保持部52的上表面521是与外缘保持部531的上表面5311位于同一高度的水平面。基于这样的高度关系，位于同一高度的水平面即外缘保持部531的上表面5311与边界线区域保持部52的上表面521能够共同保持半导体衬底2。由此，在掩膜托架5中能够稳定地保持半导体衬底2。而且，由于外缘保持部531的上表面5311与框部51的上表面相比低一层地形成，因此，在掩膜托架5中，半导体衬底2会嵌入到作为低部的外缘保持部531中，因此，能够在面方向(图2的x及y方向)上不偏移地保持半导体衬底2。

在这样构成的掩膜托架5中，外缘保持部531从下方对半导体衬底2的外缘区域21进行保持。由此，半导体衬底2中的外缘区域21与蒸镀源被可靠地遮挡。因此在制膜后，在太阳能电池单元1的外缘区域11中，不会形成透明导电层3。而且，边界线区域保持部52从下方保持半导体衬底2的边界线区域22。由此，半导体衬底2中的边界线区域22与蒸镀源被可靠地遮挡。因此在制膜后，在太阳能电池单元1的边界线区域12中，不会形成透明导电层3。本实施方式的透明导电层3设在半导体衬底2的两侧的主面上。因此，在利用本实施方式的掩膜托架5在一侧的主面形成透明导电层3后，将半导体衬底2翻面，在另一侧的主面形成透明导电层3。

通过使用本实施方式的掩膜托架5，外缘保持部531能够从下方保持半导体衬底2的外缘区域21，并且，边界线区域保持部52能够从下方保持半导体衬底2的边界线区域22。因此，能够使半导体衬底2在向掩膜托架5进行载置时产生的挠曲(尤其是半导体衬底2的俯视图中位于中央部的挠曲)比以往小。由此，在本实施方式中，因外缘保持部531的上表面5311为水平面就能够满足要求，因此，与以往(例如国际公开第2016/52046号中所记载)设置要求较高尺寸精度的锥面的方法相比，能够通过更简单的结构减少半导体衬底2与掩膜托架5之间的空隙。通过减少空隙，能够抑制在半导体衬底2中因在本来应被掩膜托架5遮挡的区域(具体来说为外缘区域21)进行成膜、或无意地制膜(根据太阳能电池单元1的功能的观点，为多余的制膜)所导致的太阳能电池模块性能的降低。

另外，尤其在制造能够进行瓦片连接的太阳能电池单元1时，通过使用本实施方式的掩膜托架5，不会在瓦片连接用的各元件小片13中成为外缘的区域(具体来说，为相当于半导体衬底2中的外缘区域21及边界线区域22的区域)形成透明导电层3、并同时能够防止半导体衬底2在被分割成多个元件小片13前发生挠曲，所以是有利的。

另外，在本实施方式中，如图1(b)所示，通过外缘区域21及边界线区域22，透明导电层3被分开形成在多个(具体来说为三个)区域中。由于多个透明导电层3分别物理分离，因此，即使在用于形成多个元件小片13的切断线c的位置上进行切断时，只要在不存在透明导电层3的位置进行切断即可，因此，不会发生伴随切断而使正面反面无意间导通的情况。在这点上本实施方式是有利的。

而且，通过在掩膜托架5的开口部53中设置边界线区域保持部52，能够提高掩膜托架5自身的刚性。因此，例如在掩膜托架5的周缘部被用于支承掩膜托架5的导轨等支承的状态下，能够抑制掩膜托架5俯视图中的中央部因掩膜托架5的自重而向下方挠曲。因此，难以发生因掩膜托架5自身的挠曲导致的半导体衬底2与掩膜托架5的错位，能够进行高精度的制膜。

对此进行进一步说明。在伴随在蒸镀源的上方搬运掩膜托架5而进行透明导电层3的制膜的情况下，掩膜托架5的边中与搬运方向(这里为图2的x方向)平行的一对边5x、5x的附近部在被搬运支承机构(辊式输送机等，未图示)支承的状态下进行搬运。此时，掩膜托架5的边中的垂直于搬运方向的方向(这里为图2的y方向)的一对边5y、5y成为从下方不被支承的浮起状态。因此，在从搬运方向(x方向)观察掩膜托架5的所述交叉的各边5y、5y的情况下，掩膜托架5的y方向上的中央部易向下方挠曲。对此，如本实施方式这样，通过将边界线区域保持部52设置成相对于搬运方向垂直地延伸，能够提高掩膜托架5的弯曲强度。因此，能够抑制掩膜托架5的所述挠曲。

以上，列举了一个实施方式说明了本实用新型，但本实用新型不限于所述实施方式，在不脱离本实用新型的主旨的范围内能够进行各种变更。

例如，在所述实施方式的掩膜托架5中，将边界线区域保持部52与框部51一体形成，但不限于此，还能够使边界线区域保持部52与框部51分别形成、并使边界线区域保持部52相对于框部51能够装拆。在该结构中，在需要时能够将边界线区域保持部52安装在框部51上。因此，能够在安装了边界线区域保持部52的状态下使用掩膜托架5，或在拆下了边界线区域保持部52的状态下使用掩膜托架5。因此，能够提高掩膜托架5的使用自由度。