太阳能电池单元的制造方法以及太阳能电池单元制造系统的制作方法

太阳能电池单元的制造方法以及太阳能电池单元制造系统的制作方法
【专利摘要】包括：第1工序，在第1导电类型的半导体基板的两面形成纹理构造；第2工序，测定形成了所述纹理构造的所述半导体基板的两面中的反射率分布；第3工序，在所述半导体基板的两面中的所述反射率分布小的一面侧形成扩散了第2导电类型的杂质元素的杂质扩散层；第4工序，在所述杂质扩散层上形成与所述杂质扩散层电连接的规定的图案的受光面侧电极；以及第5工序，在所述半导体基板的两面中的所述反射率分布大的另一面侧形成背面侧电极。
【专利说明】太阳能电池单元的制造方法以及太阳能电池单元制造系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池单元的制造方法以及太阳能电池单元制造系统，特别涉及外观的美观性优良的太阳能电池单元的制造方法以及太阳能电池单元制造系统。
【背景技术】
[0002]以往，一般通过以下那样的方法制作散装型(bulk type)太阳能电池。首先，例如，作为第I导电类型的基板而准备P型硅基板，在用例如几?20wt%苛性钠、碳酸苛性钠将从铸造锭切片了时发生的硅表面的损伤层去除了 10 y m?20 y m厚度之后，用对同样的碱低浓度液添加IPA (异丙醇)而得到的溶液进行各向异性蚀刻，以使硅(111)面露出的方式形成纹理。
[0003]接下来，在例如三氯氧磷(P0C13)、氮、氧的混合气体气氛下在例如800?900°C下处理几十分钟，在P型硅基板的整个面均匀地形成n型层作为第2导电类型的杂质层。通过将在P型硅基板的表面均匀地形成的n型层的薄片电阻设为30?80 Q / □左右，得到良好的太阳能电池的电气特性。此处，在P型硅基板的表面均匀地形成n型层，所以p型硅基板的表面和背面是被电连接的状态。为了切断该电连接，通过干蚀刻对P型硅基板的端面区域进行蚀刻去除而使P型硅露出。作为为了去掉该n型层的影响而进行的其他方法，还有通过激光进行端面分离的方法。之后，将基板浸溃到氢氟酸水溶液中，对在扩散处理中堆积在表面的玻璃质(PSG)进行蚀刻去除。
[0004]接下来，作为以防止反射为目的的绝缘膜(防反射膜)，在受光面侧的n型层的表面以均匀的厚度形成氧化硅膜、氮化硅膜、氧化钛膜等绝缘膜。在作为防反射膜形成氮化硅膜的情况下，通过例如等离子体CVD法以SiH4气体以及NH3气体为原材料，在300°C以上、减压下的条件下进行成膜形成。防反射膜的折射率是2.0?2.2左右，最佳的膜厚是70nm?90nm左右。另外，应注意这样形成的防反射膜是绝缘体，仅在其上形成受光面侧电极的话不会作为太阳能电池发挥作用。
[0005]接下来，使用栅电极形成用以及汇流电极形成用的掩模，在防反射膜上，通过丝网印刷法，将成为受光面侧电极的银膏涂覆成栅电极以及汇流电极的形状，并使其干燥。
[0006]接下来，在基板的背面，通过丝网印刷法，成为背铝电极的背铝电极膏、以及成为背银汇流电极的背银膏分别涂覆成背铝电极的形状以及背银汇流电极的形状，并使其干燥。
[0007]接下来，针对涂覆在p型硅基板的表背面的电极膏，同时在600°C?900°C左右的温度下烧结几分钟。由此，在防反射膜上形成栅电极以及汇流电极而作为受光面侧电极，在P型硅基板的背面形成背铝电极以及背银汇流电极而作为背面侧电极。此处，在P型硅基板的表面侧通过银膏中包含的玻璃材料而在防反射膜熔融的期间银材料与硅接触并再凝固。由此，确保受光面侧电极和硅基板(n型层)的导通。这样的工序被称为烧穿(fire-through)法。另外，背铝电极膏也与硅基板的背面反应，在背铝电极的正下方形成P+层。[0008]在这样制造的太阳能电池单元中，除了发电特性以外，还要求外观的美观性。例如，作为改善太阳能电池模块的外观的美观性的方法，提出了通过色调对多个太阳能电池单元进行分类，使色调不同的太阳能电池单元混合存在而抑制作为太阳能电池模块整体的外观的偏差的方法(例如，参照专利文献I)。
[0009]专利文献1:日本特开平11-238897号公报

【发明内容】

[0010]但是，上述专利文献I是使色调不同的太阳能电池单元混合存在而抑制作为太阳能电池模块整体的外观的偏差的技术，无法改善太阳能电池单元单体自身的外观。在太阳能电池单元的制造中，在制造太阳能电池单元之后，检查太阳能电池单元单体的外观。于是，存在如下问题:不满足期望的外观质量的太阳能电池单元被视为外观不良而无法产品化，成为成品率降低的原因。
[0011]为了提高太阳能电池单元的外观质量，期望完美均匀地形成受光面侧的纹理。在太阳能电池单元的受光面侧存在未形成纹理的区域、或者存在纹理的形成密度比其他区域低的区域的情况下，太阳能电池单元的外观根据上述区域的发生频度而恶化。即，由于反射率不同，所以纹理的形成状态不同的区域看起来为与其他区域不同的颜色。关于这样的纹理的形成结果(形成状态)对外观造成的影响，相比于由多种结晶面方位构成的多晶硅太阳能电池单元，由单一的结晶面方位构成的单晶硅太阳能电池单元更深刻。
[0012]在针对多晶硅基板的纹理形成中，蚀刻的速度根据硅的面方位而不同，在纹理形状中产生偏差，由于纹理形状的偏差，所以外观多多少少都会恶化。因此，在多晶硅太阳能电池单元中，即便在纹理形成之后的基板的面内少量存在上述纹理的形成结果的不均匀也不会醒目。
[0013]另外，作为使太阳能电池单元的外观的美观恶化的工序，作为纹理形成工序以外的代表性的工序有防反射膜形成工序。太阳能电池单元的受光面侧的色调(tone)根据防反射膜的膜厚而变化。因此，在太阳能电池单元的受光面侧存在未形成防反射膜的区域、或者存在防反射膜的膜厚相比于其他区域不同的区域的情况下，太阳能电池单元的外观根据上述区域的发生频度而恶化。
[0014]关于这些区域的发生原因，主要有以下二个原因。第一个原因为，在防反射膜的成膜中在基板表面以外的区域(例如成膜装置的外壁)防反射膜堆积得较厚，之后，该堆积物在成膜中向基板表面剥落。在该情况下，剥落了的膜成为成膜的妨碍，发生未形成防反射膜的区域。第二个原因为，通过例如等离子体CVD对防反射膜进行成膜时的等离子体放电的异常所致的成膜不良。
[0015]但是，现状是尚未确立针对上述那样的外观不良所引起的成品率降低的有效的改
善策略。
[0016]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于得到一种外观的美观性优良的太阳能电池单元的制造方法以及太阳能电池单元制造系统。
[0017]为了解决上述课题并达成目的，本发明的太阳能电池单元的制造方法，包括:第I工序，在第I导电类型的半导体基板的两面形成纹理构造；第2工序，测定形成了所述纹理构造的所述半导体基板的两面中的反射率分布;第3工序，在所述半导体基板的两面中的所述反射率分布小的一面侧形成扩散了第2导电类型的杂质元素的杂质扩散层；第4工序，在所述杂质扩散层上形成与所述杂质扩散层电连接的规定的图案的受光面侧电极；以及第5工序，在所述半导体基板的两面中的所述反射率分布大的另一面侧形成背面侧电极。
[0018]根据本发明，起到能够降低外观不良的发生率，从而制作外观的美观性优良的太阳能电池单元的效果。
【专利附图】

【附图说明】
[0019]图1-1是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元结构的图，是从受光面侧观察的上表面图。
[0020]图1-2是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元结构的图，是从与受光面相反一侧观察的下表面图。
[0021]图1-3是用于说明本发明的实施方式I的太阳能电池单元结构的图，示图1-2的A-A方向上的主要部分剖面图。
[0022]图2是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的流程图。
[0023]图3-1是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的剖面图。
[0024]图3-2是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的剖面图。
[0025]图3-3是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的剖面图。
[0026]图3-4是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的剖面图。
[0027]图3-5是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的剖面图。
[0028]图3-6是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的剖面图。
[0029]图3-7是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元的制造工序的一个例子的剖面图。
[0030]图4-1是示出纹理构造形成之后的P型单晶硅基板的一面侧的状态的俯视图。
[0031]图4-2是示出纹理构造形成之后的P型单晶硅基板的另一面侧的状态的俯视图。
[0032]图5是通过彩色传感器进行了图像处理的防反射膜形成之后的P型单晶硅基板的受光面侧的处理图像。
[0033]图6是通过图像处理制作的、防反射膜上的受光面侧电极的配置方向的仿真图。
[0034]图7是通过图像处理制作的、防反射膜上的受光面侧电极的配置方向的仿真图。
[0035]图8是示出本发明的实施方式的太阳能电池单元制造系统的概略结构的框图。
[0036]符号说明
[0037]1:太阳能电池单元；2:半导体基板；2a:纹理构造；3:n型杂质扩散层；4:防反射膜；5:表银栅电极；6:表银汇流电极；7:背招电极；7a:招膏；8:背银电极；8a:银膏；9:p+MCBSF (Back Surface Field，背表面场));11:半导体基板；12:受光面侧电极；12a:银膏；13:背面侧电极；21:外观良好区域；22:外观不良区域；31:外观良好区域；32:外观不良区域；33:外观不良区域；41:外观良好区域；42:外观不良区域；43:外观不良区域；100:太阳能电池单元制造系统；101:纹理构造形成部；102:反射率分布测定部；103:杂质扩散层形成部；104:pn分离部；105:防反射膜形成部；106:受光面侧电极配置方向判定部；107:电极形成部。
【具体实施方式】
[0038]以下，根据附图，详细说明本发明的太阳能电池单元的制造方法以及太阳能电池单元制造系统的实施方式。另外，本发明不限于以下的记述，能够在不脱离本发明的要旨的范围内适当变更。另外，在以下所示的附图中，为了易于理解，各部件的比例尺有时与实际不同。在各附图之间也是同样的。另外，即便是俯视图，为了使附图易于观察，有时附加阴影。
[0039]实施方式
[0040]图1-1?图1-3是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元I的结构的图，图1-1是从受光面侧观察的太阳能电池单元I的上表面图、图1-2是从与受光面相反一侧观察的太阳能电池单元I的下表面图、图1-3是图1-2的A-A方向上的太阳能电池单元I的主要部分剖面图。
[0041]在本实施方式的太阳能电池单元I中，在由p型单晶硅构成的半导体基板2的受光面侧通过磷扩散形成有n型杂质扩散层3，形成了具有pn结的半导体基板11。另外，在n型杂质扩散层3上形成了由氮化硅膜(SiN膜)构成的防反射膜4。另外，作为半导体基板2，不限于p型单晶体的硅基板，也可以使用p型多晶体的硅基板、n型的多晶体的硅基板、n型的单晶娃基板。
[0042]另外，在半导体基板11 (n型杂质扩散层3)的受光面侧的表面，形成了微小凹凸而作为纹理构造。微小凹凸成为在受光面中增加吸收来自外部的光的面积、抑制受光面中的反射率、封闭光的构造。
[0043]防反射膜4由作为绝缘膜的氮化硅膜(SiN膜)构成。由氮化硅膜(SiN膜)构成的防反射膜4呈现蓝系的颜色。另外，防反射膜4不限于氮化硅膜(SiN膜)，也可以通过氧化硅膜(SiO2膜)、氧化钛膜(TiO2膜)等绝缘膜形成。
[0044]另外，在半导体基板11的受光面侧，排列设置了多个长条细长的表银栅电极5，与该表银栅电极5导通的表银汇流电极6被设置成与该表银栅电极5大致正交，分别在底面部中与n型杂质扩散层3电连接。表银栅电极5以及表银汇流电极6由银材料构成。
[0045]表银栅电极5具有例如100 ii m?200 U m左右的宽度并且以2mm左右的间隔大致平行地配置，对在半导体基板11的内部发出的电进行集电。另外，表银汇流电极6具有例如Imm?3mm左右的宽度并且针对每一个太阳能电池单元配置2个?3个，将由表银栅电极5集电的电取出到外部。于是，由表银栅电极5和表银汇流电极6构成呈现梳形的作为第I电极的受光面侧电极12。受光面侧电极12遮挡入射到半导体基板11的阳光，所以在提高发电效率的观点中期望尽可能减小面积，一般配置成图1-1所示那样的梳型的表银栅电极5和条状的表银汇流电极6。[0046]在硅太阳能电池单元的受光面侧电极的电极材料中，通常使用银膏，例如，添加有铅硼玻璃。该玻璃是釉料状，例如，由铅(Pb) 5?30wt%、硼(B) 5?10wt%、硅(Si) 5?15wt%、氧(0)30?60wt%的组成构成,进而,还有也混合几wt%左右的锌(Zn)、镉(Cd)等的情况。这样的铅硼玻璃通过几百。C (例如，800°C)的加热而熔解，此时具有侵蚀硅的性质。另外，一般，在晶体系硅太阳能电池单元的制造方法中，使用利用该玻璃釉料的特性而得到硅基板和银膏的电接触的方法。
[0047]另一方面，在半导体基板11的背面(与受光面相反一侧的面)，在除了外缘区域的一部分以外的整体中设置由铝材料构成的背铝电极7，并且设置有由银材料构成的背银电极8，该背银电极8在与表银汇流电极6大致相同的方向上延伸。另外，由背铝电极7和背银电极8构成作为第2电极的背面侧电极13。另外，在背铝电极7中，还期待反射通过半导体基板11的长波长光而再利用于发电的BSR (Back Surface Reflection:背面反射)效果O
[0048]另外，在半导体基板11的背面(与受光面相反一侧的面)侧的表层部，形成有包含高浓度杂质的P+层(BSF (Back Surface Field))9。p+层(BSF)9是为了得到BSF效果而设置的，用带构造的电场提高P型层(半导体基板2)电子浓度，以使P型层(半导体基板2)中的电子不消失。
[0049]在这样构成的太阳能电池单元I中，如果阳光从太阳能电池单元I的受光面侧照射到半导体基板11的pn结面(半导体基板2与η型杂质扩散层3的接合面)，则生成空穴和电子。通过pn结部的电场，所生成的电子朝向η型杂质扩散层3移动，空穴朝向ρ+层9移动。由此，在η型杂质扩散层3中电子变得过剩，在P+层9中空穴变得过剩，其结果，发生光电动势。在使Pn结正向偏置的朝向上产生该光电动势，与η型杂质扩散层3连接的受光面侧电极12成为负极，与P+层9连接的背铝电极7成为正极，电流流入未图示的外部电路。
[0050]在太阳能电池单元中，难以在半导体基板(η型杂质扩散层)的受光面侧的整个面中均匀地形成纹理。另外，难以在半导体基板(η型杂质扩散层)的受光面侧的整个面中以均匀的膜厚形成防反射膜。因此，起因于太阳能电池单元的受光面侧的纹理的不均匀、防反射膜的膜厚的不均匀，在太阳能电池单元的外观产生偏差。
[0051]例如在从受光面侧观察本实施方式的太阳能电池单元I的情况下，如图1-1所示，外观不良区域42和外观不良区域43看起来成为斑图样。外观不良区域42是在半导体基板11 (η型杂质扩散层3)的受光面侧例如未形成例如纹理的区域、或者纹理的形成密度比其他区域低的区域。即，外观不良区域42是纹理构造的形成状态所引起的外观不良区域。外观不良区域43是未形成例如防反射膜4的区域、或者与其他区域相比防反射膜4的膜厚不同的区域。即，外观不良区域43是防反射膜4的形成状态所引起的外观不良区域。
[0052]在从受光面侧观察由氮化硅膜(SiN膜)构成的防反射膜4的情况下，看起来成为深蓝系的颜色，但在外观不良区域42和外观不良区域43中，色调或者颜色看起来不同。在太阳能电池单元I中，外观不良区域43看起来成为比其他区域的防反射膜4的深蓝系的颜色浅的蓝系的颜色。另外，外观不良区域42相比于外观不良区域43其颜色更浅，看起来成为发白的颜色。这样，在太阳能电池单元的受光面侧在外观中产生偏差。
[0053]但是，该太阳能电池单元I是在受光面侧减少看得到外观不良区域42、外观不良区域43那样的外观不良区域的区域而制作的。因此，在本实施方式的太阳能电池单元I中，实现了外观的美观性优良的太阳能电池单元。
[0054]以下，依照附图，说明本实施方式的太阳能电池单元I的制造方法。图2是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元I的制造工序的一个例子的流程图。图3-1?图3-7是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池单元I的制造工序的一个例子的剖面图。
[0055]首先，作为半导体基板2，准备例如几百iim厚的p型单晶硅基板(图3-1)。p型单晶硅基板是用线状锯对使熔融了的硅冷却固化而成的锭进行切片而制造的，所以在表面残留有切片时的损伤。因此，通过将P型单晶硅基板浸溃到酸或者加热了的碱溶液中、例如氢氧化钠水溶液中来蚀刻表面，去掉在硅基板的切出时发生而存在于P型单晶硅基板的表面附近的损伤区域。例如，用几?20wt%苛性钠、碳酸苛性钠将表面去除10 ii m?20 ii m厚。
[0056]接着损伤去除，用对同样的碱低浓度液添加了 IPA (异丙醇)的溶液，进行p型单晶娃基板的各向异性蚀刻，以使娃(111)面露出的方式在P型单晶娃基板的受光面侧的表面形成微小凹凸(纹理)，从而形成纹理构造2a (步骤S10、图3-2)。通过在p型单晶硅基板的受光面侧设置这样的纹理构造2a，能够在太阳能电池单元I的表面侧产生光的多重反射，将入射到太阳能电池单元I的光高效地吸收到半导体基板11的内部，能够有效地降低反射率而提高变换效率。在用碱溶液进行损伤层的去除以及纹理构造的形成的情况下，有时将碱溶液的浓度调整为与各个目的对应的浓度，并进行连续处理。
[0057]图4-1以及图4-2是示出纹理构造2a形成之后的p型单晶硅基板的两面的状态的一个例子的俯视图。图4-1是示出p型单晶硅基板的一面侧的状态的俯视图、图4-2是示出P型单晶硅基板的另一面侧的状态的俯视图。
[0058]在观察形成了纹理构造2a的p型单晶硅基板的两面时，由于在p型单晶硅基板的另一面侧未在整个面上形成均匀的纹理构造2a，所以反射率在面内变得不均匀，外观看起来成为斑图样。即，如图4-2所示，在p型单晶硅基板的另一面侧，在形成了大致均匀的纹理构造2a的外观良好区域31中，形成有与外观良好区域31不同的2种外观不良区域32、外观不良区域33。外观不良区域32以及外观不良区域33是未形成纹理的区域、或者纹理的形成密度比外观良好区域31低的区域。
[0059]另一方面，即使在形成了纹理构造2a的p型单晶硅基板的一面侧，也未在整个面中形成均匀的纹理，所以反射率在面内也变得不均匀，在外观上看得到图样。即，在P型单晶硅基板的一面侧形成有大致均匀的纹理的外观良好区域21中，形成有与外观良好区域21不同的外观不良区域22。外观不良区域22是纹理构造形成不良区域，是未形成纹理的区域、或者纹理的形成密度比外观良好区域21低的区域。
[0060]这样，纹理构造2a的形成结果很少在硅基板的表背两面中全部相同。在太阳能电池单元中，关于与受光面相反一侧的面(背面)，在大致整个面中形成电极，所以不对外观造成影响。因此，在纹理构造形成之后，通过使外观更差的面成为背面，能够降低太阳能电池单元的外观不良的发生比例。
[0061]因此，在本实施方式中，在纹理构造2a形成之后，判定使p型单晶硅基板中的哪一个面成为受光面或者背面，将外观更差的面设为背面。即，在本实施方式中，测定形成了纹理构造2a的p型单晶硅基板两面的反射率分布，根据该反射率分布，判定将p型单晶硅基板中的哪一个面设为受光面或者背面(步骤S20)。[0062]为了测定反射率分布，例如针对形成了纹理构造2a的ρ型单晶硅基板的两面，通过反射率测定装置，在多个点测定相对波长700nm的光的反射率。针对P型单晶硅基板的两面，在例如各个面内的等同的位置的25点测定反射率。
[0063]接下来，计算ρ型单晶硅基板的两面各自的反射率的分布，判定受光面。例如，反射率测定装置具备运算/判定部。该运算/判定部根据所测定出的反射率的数据，计算P型单晶硅基板的各面中的反射率的标准偏差等偏差的指标。然后，运算/判定部根据P型单晶硅基板的两面各自的反射率的分布的扩展(偏差)，将反射率分布的偏差(标准偏差等)相对小的面判定为受光面。
[0064]在本实施方式中，相比于图4-2所示的ρ型单晶硅基板的另一面侧，图4-1所示的P型单晶硅基板的一面侧的反射率分布的偏差(标准偏差等)更小。因此，由运算/判定部将图4-1所示的P型单晶硅基板的一面侧判定为受光面。然后，由运算/判定部将反射率分布的偏差(标准偏差等)相对大的图4-2所示的ρ型单晶硅基板的另一面侧判定为背面。另外，反射率的测定点的数量没有特别限定，但测定数越多，能够得到更正确的反射率的分布，所以优选。
[0065]接下来，在半导体基板2中形成pn结(步骤S30、图3-3)。S卩，使磷(P)等V族元素在半导体基板2中扩散等而形成几百nm厚的η型杂质扩散层3。此处，针对在两面中形成了纹理构造2a的ρ型单晶硅基板，通过热扩散使三氯氧磷(POCl3)扩散而形成pn结。由此，在P型单晶硅基板的整个面中形成η型杂质扩散层3。
[0066]在该扩散工序中，在例如三氯氧磷(POCl3)气体、氮气、氧气的混合气体气氛中，通过气相扩散法，在例如800°C?900°C的高温下，使ρ型单晶硅基板热扩散几十分钟，从而在P型单晶硅基板的表面层中均匀地形成磷(P)扩散了的η型杂质扩散层3。半导体基板2的表面中形成的η型杂质扩散层3的薄片电阻的范围为30 Ω/ □?80Ω/ □左右的情况下，得到良好的太阳能电池的电气特性。
[0067]接下来，进行使作为P型电极的背面侧电极13和作为η型电极的受光面侧电极12电气地绝缘的pn分离(步骤S40、图3-4)。在ρ型单晶硅基板的表面中均匀地形成η型杂质扩散层3，所以表面和背面处于被电连接了的状态。因此，在形成了背面侧电极13 (ρ型电极)和受光面侧电极12 (η型电极)的情况下，背面侧电极13 (P型电极)和受光面侧电极12 (η型电极)被电连接。为了切断该电连接，通过干蚀刻进行蚀刻而去除在P型单晶硅基板的端面区域形成的η型杂质扩散层3，进行pn分离。作为为了去除该η型杂质扩散层3的影响而进行的其他方法，还有通过激光进行端面分离的方法。
[0068]此处，在η型杂质扩散层3刚刚形成之后的P型单晶硅基板的表面形成有在扩散处理中堆积在表面的玻璃质(磷硅酸盐玻璃、PSG =Phospho-Silicate Glass)层，所以使用氢氟酸溶液等去除该磷玻璃层。由此，得到由作为第I导电类型层的由P型单晶硅构成的半导体基板2、和在该半导体基板2的受光面侧形成的作为第2导电类型层的η型杂质扩散层3构成了 pn结的半导体基板11。
[0069]接下来，为了改善光电变换效率，在ρ型单晶硅基板的受光面侧(η型杂质扩散层3)以均匀的厚度形成防反射膜4 (步骤S50、图3-5)。防反射膜4形成于如上所述通过反射率分布由运算/判定部判定为受光面的、反射率分布的偏差相对小的图4-1所示的ρ型单晶硅基板的一面侧。[0070]防反射膜4的膜厚以及折射率被设定为最抑制光反射的值。在防反射膜4的形成中，使用例如等离子体CVD法，将硅烷(SiH4)气体和氨气(NH3)的混合气体用作原材料，在300°C以上、在减压的条件下，成膜形成氮化硅膜而作为防反射膜4。折射率是例如2.0?
2.2左右，最佳的防反射膜厚是例如70nm?90nm。另外，作为防反射膜4，也可以层叠折射率不同的2层以上的膜。另外，关于防反射膜4的形成方法，除了等离子体CVD法以外，还可以使用蒸镀法、热CVD法等。另外，应注意这样形成的防反射膜4是绝缘体，仅在其上形成受光面侧电极12的话，不会作为太阳能电池单元发挥作用。
[0071]接下来，判定受光面侧电极12的配置方向(步骤S60)。图5是通过能够判别颜色的图像传感器(彩色传感器)进行了图像处理的防反射膜4形成之后的p型单晶硅基板的受光面侧的处理图像。该处理图像是示出防反射膜4形成之后的p型单晶硅基板的受光面侧的外观状态的图像，在图5所示的处理图像中，在外观良好区域41中外观不良区域42和外观不良区域43看起来成为斑图样。
[0072]外观不良区域42是纹理构造形成不良区域，是在半导体基板11 (n型杂质扩散层
3)的受光面侧未形成例如纹理构造2a的区域、或者纹理构造2a的形成密度比其他区域低的区域(纹理构造2a的形成状态所引起的外观不良区域)。另外，图5所示的外观不良区域42对应于图4-1所示的外观不良区域22。外观不良区域43是防反射膜形成不良区域，是未形成例如防反射膜4的区域、或者与外观良好区域41相比防反射膜4的膜厚不同的区域(防反射膜4的形成状态所引起的外观不良区域)。另外，外观良好区域41是在半导体基板11 (n型杂质扩散层3)的受光面侧均匀地形成了纹理构造2a的区域。另外，虽然此处未示出，但还可能存在纹理构造形成不良区域和防反射膜形成不良区域重叠的区域。
[0073]外观良好区域41看起来为深蓝系的颜色，但外观不良区域42和外观不良区域43看起来色调或者颜色不同。外观不良区域43看起来为比外观良好区域41的防反射膜4的深蓝系的颜色浅的蓝系的颜色、例如淡蓝色。另外，外观不良区域42的颜色看起来比外观不良区域43更浅，看起来成为发白的颜色。另外，外观不良区域42根据纹理构造2a的形成情况而表现出各种颜色。另外，外观不良区域43根据防反射膜4的膜厚而表现出各种颜色。
[0074]由此，在观察到色调或者颜色不同的斑图样的状态的防反射膜4上，通过选择受光面侧电极12的配置方向，能够抑制斑图样所致的外观的劣化。即，通过在外观不良区域42中的更多的区域重叠受光面侧电极12，能够降低在受光面侧电极12形成之后看得到斑图样的部分的面积，从而能够抑制外观的劣化。另外，通过在外观不良区域43中的更多的区域上重叠受光面侧电极12，能够降低在受光面侧电极12形成之后看得到斑图样的部分的面积，从而能够抑制外观的劣化。
[0075]因此，在本实施方式中，在防反射膜4形成之后，根据可配置的多个受光面侧电极12的配置方向，选择/判定能够使外观变得更良好的受光面侧电极12的配置方向。例如，彩色传感器具备配置方向判定部。该配置方向判定部对由例如彩色传感器进行了图像处理的、防反射膜4形成之后的p型单晶硅基板的受光面侧的处理图像重叠受光面侧电极12的图案数据，制作受光面侧电极12的配置方向的仿真图。针对多个受光面侧电极12的配置方向制作该仿真图。
[0076]接下来，配置方向判定部对各个仿真图计算受光面侧电极12和外观不良区域(夕卜观不良区域42、外观不良区域43)的重复面积。然后，配置方向判定部根据各个仿真图中的重复面积，判定重复面积更宽的受光面侧电极12的配置方向。另外，也可以代替受光面侧电极12的图案数据而使用表银汇流电极6的图案数据。但是，通过使用受光面侧电极12的图案数据，不仅是表银汇流电极6，而且还能够包括表银栅电极5来计算正确的重复区域的面积。因此，优选使用受光面侧电极12的图案数据。
[0077]图6以及图7是通过配置方向判定部中的仿真处理制作的、防反射膜4上的受光面侧电极12的配置方向的仿真图。图6以及图7是在图5所示的处理图像上，重叠了呈现梳形的受光面侧电极12的图案数据的仿真图。在图6中，将表银汇流电极6的延伸方向设为与图5所示的半导体基板11中的上边以及下边平行的方向(图6中的X方向)而配置有梳形的受光面侧电极12。在图7中，将表银汇流电极6的延伸方向设为与图5所示的半导体基板11中的右边以及左边平行的方向(图7中的Y方向)而配置有梳形的受光面侧电极12。
[0078]配置方向判定部对图6以及图7所示的各个仿真图，计算受光面侧电极12和外观不良区域(外观不良区域42、外观不良区域43)的重复面积。然后，配置方向判定部根据各个仿真图中的重复面积，判定重复面积更宽的受光面侧电极12的配置方向。在该情况下，相比于图7的仿真图，图6的仿真图的重复面积更宽，所以配置方向判定部将受光面侧电极12的配置方向判定为“将表银汇流电极6的延伸方向设为图6中的X方向的配置”。
[0079]在判定受光面侧电极12的配置方向之后，通过丝网印刷形成电极。首先，制作受光面侧电极12 (烧结前)。即，在作为P型单晶硅基板的受光面的防反射膜4上，通过丝网印刷将作为包含玻璃釉料的电极材料膏的银膏12a涂覆成表银栅电极5和表银汇流电极6的形状，之后，使银膏12a干燥(步骤S70、图3-6)。此处，在丝网印刷中，以使受光面侧电极12的配置方向成为在步骤S70中判定出的方向的方式，设定ρ型单晶硅基板的方向。
[0080]另外，在防反射膜4形成之后的ρ型单晶硅基板的受光面侧，由于反射率，色调或者颜色看起来不同。因此，也可以通过利用反射率测定装置对防反射膜4形成之后的ρ型单晶硅基板的受光面侧的反射率进行多点测定，并根据其数据计算反射率分布，从而制作与表示防反射膜4形成之后的ρ型单晶硅基板的受光面侧的外观状态的图5同样的处理图像。
[0081]接下来，在ρ型单晶硅基板的背面侧，通过丝网印刷，将作为电极材料膏的铝膏7a涂覆成背铝电极7的形状，进而将作为电极材料膏的银膏8a涂覆成背银电极8的形状，并进行干燥(步骤S80、图3-6)。另外，在图中，仅示出了铝膏7a，省略了银膏8a的记载。
[0082]之后，通过在例如600°C?900°C下同时对半导体基板11的受光面侧以及背面侧的电极膏进行烧结，在半导体基板11的表侧防反射膜4由于银膏12a中包含的玻璃材料而熔融的期间，银材料与硅接触并再凝固。由此，得到作为受光面侧电极12的表银栅电极5以及表银汇流电极6，确保了受光面侧电极12和半导体基板11的硅的导通(步骤S90、图3-7)。这样的工序被称为烧穿法。
[0083]另外，铝膏7a也与半导体基板11的硅反应而得到背铝电极7，并且在背铝电极7的正下方形成P+层9。另外，银膏8a的银材料与硅接触并再凝固而得到背银电极8 (图3-7)。另外，在图中仅示出了表银栅电极5以及背铝电极7，省略了表银汇流电极6以及银膏8的记载。[0084]通过实施以上那样的工序，能够制作图1-1?图1-3所示的本实施方式的太阳能电池单元I。另外，也可以在受光面侧和背面侧交换作为电极材料的膏的向半导体基板11的配置的顺序。
[0085]如上所述，在本实施方式的太阳能电池单元的制造方法中，测定在两面形成了纹理构造的P型单晶硅基板的两面中的反射率分布，使反射率分布小且外观更良好的一面侧成为受光面侧，使反射率分布大且外观更恶化的另一面侧成为背面，并实施之后的后工序来制作太阳能电池单元。由此，能够降低太阳能电池单元的外观不良的发生比例。
[0086]另外，在本实施方式的太阳能电池单元的制造方法中，在形成了纹理构造2a的ρ型单晶硅基板的受光面侧，确定纹理构造2a的形成状态以及防反射膜4的形成状态的至少一方所引起的外观不良区域，从受光面侧电极12的可配置的多个配置方向中选择该外观不良区域和受光面侧电极12的图案重叠的面积宽的方向的配置，来形成受光面侧电极12。由此，能够降低在受光面侧电极12形成之后看得到外观不良区域的部分的面积，从而能够抑制外观的劣化。
[0087]因此，根据本实施方式的太阳能电池单元的制造方法，能够制造外观的美观性优良的太阳能电池单元。
[0088]图8是示出本实施方式的太阳能电池单元制造系统100的概略结构的框图。太阳能电池单元制造系统100通过上述太阳能电池单元的制造方法制造外观的美观性优良的太阳能电池单元。太阳能电池单元制造系统100具备纹理构造形成部101、反射率分布测定部102、杂质扩散层形成部103、pn分离部104、防反射膜形成部105、受光面侧电极配置方向判定部106以及电极形成部107。
[0089]纹理构造形成部101实施上述步骤SlO的工序，在ρ型单晶硅基板的受光面侧的表面形成纹理构造2a。纹理构造形成部101构成为具备储存在碱低浓度液中添加IPA (异丙醇)而得到的溶液等蚀刻液的蚀刻槽、清洗蚀刻之后的P型单晶硅基板的清洗槽等。
[0090]反射率分布测定部102实施上述步骤S20的工序，判定将纹理构造2a形成之后的P型单晶硅基板的哪一个面设为受光面或者背面。反射率分布测定部102构成为具备测定形成了纹理构造2a的ρ型单晶硅基板两面的反射率的反射率测定装置、和根据反射率测定装置中的测定结果计算P型单晶硅基板的两面各自的反射率的分布并根据该反射率的分布的扩展(偏差)来判定受光面/背面的运算/判定部等。
[0091]杂质扩散层形成部103实施上述步骤S30的工序，形成η型杂质扩散层3，形成pn结。杂质扩散层形成部103构成为具备例如热扩散炉等。
[0092]pn分离部104实施上述步骤S40的工序，进行pn分离。pn分离部104构成为具
备干蚀刻装置、激光装置等。
[0093]防反射膜形成部105实施上述步骤S50的工序，在P型单晶硅基板的受光面侧的面形成防反射膜4。防反射膜形成部105构成为具备等离子体CVD装置等。
[0094]受光面侧电极配置方向判定部106实施上述步骤S60的工序，判定受光面侧电极12的配置方向。受光面侧电极配置方向判定部106构成为具备作为能够判别颜色而进行图像处理的外观不良确定部的图像传感器(彩色传感器)、和配置方向判定部等。配置方向判定部对由例如彩色传感器进行了图像处理的、防反射膜4形成之后的ρ型单晶硅基板的受光面侧的处理图像重叠受光面侧电极12的图案数据，制作受光面侧电极12的配置方向的仿真图。另外，配置方向判定部针对仿真图计算受光面侧电极12与外观不良区域的重复面积，根据其计算结果，判定重复面积更少的受光面侧电极12的配置方向。
[0095]电极形成部107实施上述步骤S70?步骤S90的工序，形成受光面侧电极12以及背面侧电极13。电极形成部107在由受光面侧电极配置方向判定部106判定出的配置方向上形成受光面侧电极12。电极形成部107构成为具备丝网印刷机、烧结炉等。
[0096]p型单晶硅基板在图8中的箭头的方向上被依次搬送到各功能部，进行处理。另夕卜，在这些各功能部之间具有搬送机构，该搬送机构对基板进行搬送，并在规定的方向(表背方向、水平方向)上基板将配置到装置。
[0097]通过具有这样的结构，本实施方式的太阳能电池单元制造系统100能够通过上述太阳能电池单元的制造方法制造外观的美观性优良的太阳能电池单元。
[0098]产业上的可利用性
[0099]如以上那样，本发明的太阳能电池的制造方法对外观的美观性优良的太阳能电池单元的制造是有用的。
【权利要求】
1.一种太阳能电池单元的制造方法，其特征在于，包括: 第I工序，在第I导电类型的半导体基板的两面形成纹理构造； 第2工序，测定形成了所述纹理构造的所述半导体基板的两面中的反射率分布； 第3工序，在所述半导体基板的两面中的所述反射率分布小的一面侧形成扩散了第2导电类型的杂质元素的杂质扩散层； 第4工序，在所述杂质扩散层上形成与所述杂质扩散层电连接的规定的图案的受光面侧电极；以及 第5工序，在所述半导体基板的两面中的所述反射率分布大的另一面侧形成背面侧电极。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于， 在所述第4工序中，确定所述半导体基板的一面侧中的所述纹理构造的形成状态所引起的第I外观不良区域，从所述受光面侧电极的能够配置的多个配置方向判定所述第I外观不良区域和所述受光面侧电极的图案重叠的面积宽的配置方向，形成所述受光面侧电极。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于， 所述第I外观不良区域是在所述半导体基板的一面侧未形成所述纹理构造的区域或者所述纹理的形成密度比其他区域低的区域。
4.根据权利要求2或者3所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于， 根据所述半导体基板的一面侧``的面内的色调或者颜色的差异来确定所述第I外观不良区域。
5.根据权利要求2或者3所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于， 根据所述半导体基板的一面侧的面内的反射率分布来确定所述第I外观不良区域。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于， 在所述第3工序与所述第4工序之间在所述杂质扩散层上形成防反射膜， 在所述第4工序中，确定所述半导体基板的一面侧中的所述纹理构造的形成状态以及所述防反射膜的形成状态的至少一方所引起的第2外观不良区域，从所述受光面侧电极的能够配置的多个配置方向判定所述第2外观不良区域和所述受光面侧电极的图案重叠的面积宽的配置方向，形成所述受光面侧电极。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于， 所述第2外观不良区域是作为在所述半导体基板的一面侧未形成所述纹理构造的区域或者所述纹理的形成密度比其他区域低的区域的纹理构造形成不良区域、或者是作为在所述半导体基板的一面侧未形成所述防反射膜的区域或者与其他区域相比所述防反射膜的膜厚不同的区域的防反射膜形成不良区域、或者是所述纹理构造形成不良区域和所述防反射膜形成不良区域重叠了的区域。
8.根据权利要求6或者7所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于， 根据所述半导体基板的一面侧的面内的色调或者颜色的差异来确定所述第2外观不良区域。
9.根据权利要求6或者7所述的太阳能电池单元的制造方法，其特征在于， 根据所述半导体基板的一面侧的面内的反射率分布来确定所述第2外观不良区域。
10.一种太阳能电池单元制造系统，其特征在于，具备: 反射率分布测定部，测定在两面形成有纹理构造的第I导电类型的半导体基板的两面中的反射率分布； 杂质扩散层形成部，在所述半导体基板的两面中的所述反射率分布小的一面侧形成扩散了第2导电类型的杂质元素的杂质扩散层；以及 电极形成部，在所述杂质扩散层上形成与所述杂质扩散层电连接的规定的图案的受光面侧电极，在所述半导体基板的两面中的所述反射率分布大的另一面侧形成背面侧电极。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池单元制造系统，其特征在于， 还具备在所述杂质扩散层上形成防反射膜的防反射膜形成部。
12.根据权利要求10或者11所述的太阳能电池单元制造系统，其特征在于， 所述电极形成部具有: 外观不良确定部，确定形成所述杂质扩散层、或者进一步形成所述防反射膜、并且未形成所述受光面侧电极的所述半导体基板的一面侧中的外观不良区域；以及 配置方向判定部，从所述受光面侧电极的能够配置的多个配置方向判定所述外观不良区域和所述受光面侧电极的图案重叠的面积宽的配置方向。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池单元制造系统，其特征在于， 所述外观不良区域是作为在所述半导体基板的一面侧未形成所述纹理构造的区域或者所述纹理的形成密度比其他区域低的区域的纹理构造形成不良区域、或者是作为在所述半导体基板的一面侧未形成所述防反射膜的区域或者与其他区域相比所述防反射膜的膜厚不同的区域的防反射膜形成不良区域、或者是所述纹理构造形成不良区域和所述防反射膜形成不良区域重叠了的区域。
14.根据权利要求12或者13所述的太阳能电池单元制造系统，其特征在于， 所述外观不良确定部根据所述半导体基板的一面侧的面内的色调或者颜色的差异、或者所述半导体基板的一面侧的面内的反射率分布来确定所述外观不良区域。
【文档编号】H01L31/068GK103688370SQ201180072355
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2011年8月2日 优先权日:2011年8月2日
【发明者】唐木田昇市 申请人:三菱电机株式会社