JPH11220146A

JPH11220146A - 太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JPH11220146A
Application number: JP10018830A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Karakida; 昇市唐木田; Satoshi Arimoto; 智有本; Hiroaki Morikawa; 浩昭森川; Satoru Hamamoto; 哲濱本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-08-10
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JP3602323B2

Abstract

(57)【要約】【課題】実用的な手段で光閉じ込めを効果的にする為
の凹凸形状の形成が可能であり、工程の簡略化と低コス
ト化が実現できる太陽電池の製造方法を提供すること。【解決手段】機械加工によりスライスされて形成され
た粗の表面を有するＳｉ基板１に対して、主として上記
スライス工程で損傷を受けた表層部７を除去すると共
に、上記スライス工程にて形成された凹凸形状８を残す
ために、０．２５〜３．０ｍｏｌ／ｌの水酸化アルカリ
を含む水溶液を用いてエッチングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高効率の太陽電
池の製造方法に関するものであり、特に多結晶シリコン
太陽電池の高効率化に有効な方法を提供するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】まず、図面を用いて従来の太陽電池の製
造工程の一例を説明する。図８の（ａ）〜（ｈ）は、一
般的に行われている従来の太陽電池の製造工程を示す図
である（工程フロー）。図８の（ａ）〜（ｈ）の工程フ
ローにおいて、１は半導体基板としてのｐ型Ｓｉ基板、
２はｎ型拡散層、３はアルミペースト電極、４はｐ
⁺層、５は表面銀ペースト電極、６は裏面銀ペースト電
極、７は基板表面のダメージ及びウエハスライス工程の
汚染、８は表面に作製した凹凸形状である。

【０００３】図８の（ａ）は、インゴットからスライス
されたままの基板を示している。太陽電池の場合、イン
ゴットからスライスされたままの基板を用いることが多
いため、基板には、スライスに用いたＩＤソーやワイヤ
ソー等の傷による基板表面ダメージ及びウエハスライス
工程の汚染７が存在する。

【０００４】そこで、図８の（ｂ）の工程は、これらス
ライスに用いたワイヤーソー等の傷による基板表面ダメ
ージ及びウエハスライス工程の汚染７を取り除くための
工程である。この部分が残存した状態では、基板全体と
して半導体結晶として十分に機能しない。半導体デバイ
スである太陽電池を有効に機能させる為には、この損傷
を受けた部分は除去される必要がある。この１次エッチ
ングによって、Ｓｉ基板の表面のおよそ１０〜２０μｍ
程度、基板表面がエッチングされる。

【０００５】この表面ダメージ及びウエハスライス工程
の汚染７の除去状態を知ることのできる太陽電池の特性
として開放電圧（Ｖｏｃ）がある。これは、太陽電池の
正極と負極との間に何も接続しない状態での電圧であ
る。そして、表面ダメージ及びウエハスライス工程の汚
染７の除去が不十分であると、このＶｏｃが低下するこ
とが知られている。

【０００６】続いて、図８の（ｃ）の工程は、太陽電池
の表面（受光面）に凹凸形状８を形成するための工程で
ある。この凹凸形状８により、通常の平坦な受光面であ
れば一回の反射で外部へと逃げてしまう光であっても、
傾斜面を何回か反射させて、基板内部へと導入すること
が可能となる。その結果、より多くの光を太陽電池内部
に吸収させることができ、太陽電池の特性が向上する。
なお、この特性向上の指針として短絡光電流密度（Ｊｓ
ｃ）といわれる太陽電池の特性がある。これは、太陽光
を入射した状態で太陽電池の正負両極を導線で接続し、
短絡した状態での電流を、その太陽電池の面積で割った
値である。このＪｓｃの値が大きいほど、より多くの光
が太陽電池内部に吸収されていることを示しており、上
述の凹凸形状８が効率よく形成されていることになる。
一般にこの図８の（ｃ）の工程を行うことにより、例え
ば、（１００）単結晶シリコン基板を用いた場合、５〜
１０％程度Ｊｓｃを向上させることができる。

【０００７】次に、図８の（ｄ）において例えばリン
（Ｐ）を熱的に拡散することにより、導電型を反転させ
たｎ型拡散層２を形成する。通常リンの拡散源として
は、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ₃）が用いられることが
多い。また特に工夫の無い場合、ｎ型拡散層はｐ型Ｓｉ
基板１の全面に形成される。なお、このｎ型拡散層２は
数十Ω／□程度、拡散層の深さは０．３〜０．５μｍ程
度である。

【０００８】詳細は省略するが、このｎ型拡散層２は例
えばレジストで片面を保護した後、図８の（ｅ）に示す
ように一主面のみにｎ型拡散層２を残すようにエッチン
グ除去し、後にこのレジストは有機溶剤等を用いて除去
される。

【０００９】この後、図８の（ｅ）におけるｎ型拡散層
２の対面に、図８の（ｆ）に示すように例えばスクリー
ン印刷法（またはロールコータ方式）でアルミペースト
電極３を印刷後、図８の（ｇ）に示すように、７００〜
９００℃で数分から数十分、炉の中で焼成することによ
りアルミペーストから不純物としてアルミがｐ型Ｓｉ基
板中に拡散し、高濃度不純物を含んだｐ⁺層４が形成さ
れる。この層は一般にＢＳＦ（ＢａｃｋＳｕｒｆａｃ
ｅＦｉｅｌｄ）層と呼ばれ、太陽電池のエネルギー変
換効率の向上に寄与するものである。また、図８では簡
略化のため省略したが、この後、ｎ型拡散層の表面に反
射防止膜を設けてもよい。

【００１０】この後、図８の（ｈ）に示すように表面
（受光面）と裏面に銀ペースト電極５、６を印刷し、再
度焼成を行うことで太陽電池が完成する。なお、工程簡
略化の為に図８び（ｇ）の焼成工程を省略し、図８の
（ｈ）の後に一度の焼成で太陽電池を完成させることも
可能である。

【００１１】さて、図８の（ｃ）に示した工程は、本発
明に関連したものであるため、ここで更に詳しく説明す
る。一般にシリコン太陽電池において、表面に凹凸形状
を形成して表面からの入射光を効率良く内部に取り込む
ことは、太陽電池の高効率化には必須であり、これまで
種々の方法が提案されてきた。その方法は、（１）機械
的方法、（２）化学的方法の大きく２つに分類できる。
以下、順にこれらの方法について説明する。

【００１２】（１）機械的方法第１例は特公平７−１０５５１８号公報に開示されてい
る方法で、多結晶シリコン太陽電池の表面に機械的にＶ
溝を形成して凹凸形状を形成する。この例によって形成
された断面構造を図９に示す。第２例は９ｔｈＩｎｔ
ｅｎａｔｉｏｎａｌＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＳｃ
ｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅに開示されている方法で、ＲＩＥ（Ｒｅ
ａｃｉｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）とよばれる
エッチング方法により多結晶シリコン太陽電池の表面に
ビラミッド状の構造を形成する。ＲＩＥにより形成され
た凹凸形状の顕微鏡写真を図１０に示す。

【００１３】上記に示した２例の詳細を次に述べる。第
１例の機械的Ｖ溝形成法は先端にダイアモンド、炭化珪
素等のシリコンより硬度の高い材料を埋め込んだ複数の
回転ブレードを基板に押し当てて走引させることにより
基板表面にＶ字形状の溝を形状させる。Ｖ溝のピッチは
ブレードの間隔により調整するが一般的には数百μｍ程
度、また、Ｖ溝の深さは数１０μｍ程度である。この様
に機械的に溝を形状した後、基板はアルカリ水溶液等の
シリコンのエッチングが可能な溶液に浸漬させて機械加
工によりブレードとの接触部に発生した結晶欠陥層の除
去を行う。第２例のＲＩＥによる凹凸形成法は、塩素ガ
スをエッチングガスとして減圧下でプラズマにより発生
した塩素イオンおよび塩素ラジカルとシリコンとを反応
させシリコンを塩化物として蒸発除去により処理を行
う。凹凸形状の形成機構については開示されていないの
で不明であるが、エッチングマスクの無い状態でエッチ
ングを行っていることから反応生成物であるシリコンの
塩化物の一部が表面に残存し、この残留物をマイクロマ
スクとして円柱状の突起形状を形成していると推定され
る。この様にして表面に凹凸形状を形成した後、基板
は、湿式洗浄により表面に残存する生成物等を除去して
一連の処理を終えると考えられる。

【００１４】（２）化学的方法第３例はＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＰｏｈｔｏｖｏｌｔ
ａｉｃｓ：ＲｅｓｅａｔｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．４，４３５−４３８（１９９６）
に開示されている方法で、水酸化ナトリウムおよびイソ
プロピルアルコールの混合水溶液を用いた湿式エッチン
グにより基板表面に凹凸形状（テクスチャー構造）を形
成している。詳細を次に述べる。第３例の水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム等のアルカリ水溶液による湿式エ
ッチングは、表面にテクスチャー構造と呼ばれる微細な
ピラミッド構造（四角錐）が太陽電池の表面（受光面）
に形成できる。この技術はシリコン結晶の結晶面でのエ
ッチング速度差を利用したものである。すなわち、アル
カリ水溶液によるエッチング速度は、シリコン結晶の
（１００）面が最も速く、（１１１）面が最も遅い。こ
の為、（１００）単結晶シリコン基板に対して上記エッ
チングを行う際、エッチング中に何らかの契機で（１１
１）面が発生すると、エッチング速度の遅い（１１１）
面が優先的に残ることになる。プロセスの最終段階では
（１１１）面と等価な面である、

【００１５】

【数１】

【００１６】だけで構成される四角錐状の突起が形成さ
れ、最終的には、これらの面は、（１００）面に対して
５４．７度の傾斜を持つ。開示されている具体的な処理
方法として、８０℃に追加した０．５ｍｏｌ／ｌ程度の
水酸化ナトリウムの水溶液に１０ｖｏｌ％のイソプロピ
ルアルコールを添加し、鏡面仕上げした（１００）シリ
コン基板に対して１５分間エッチングを行っている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において、
第１例で示したＶ溝を機械的に形成する方法ではウエハ
一枚一枚に対して処理を行わなくてはならず量産性に課
題を残している。しかもＶ溝形成の際に結晶の表層部に
欠陥が形成されるため、Ｖ溝形成後に湿式エッチングに
よる欠陥部分の除去工程が必要であった。さらに、Ｖ溝
のピッチが回転ブレードのピッチで制限されるために微
少間隔で溝を形成できず、効果的な光閉じ込め効果を得
るためには深い溝を形成する必要がある。基板は材料コ
ストを低減する目的で薄くする方向に向かっているが、
深い溝のため、基板にクラックを生じたり、プロセスの
途中で破損を生ずる課題が発生する。また第２例に示し
たＲＩＥによる方法ではＶ溝形成の場合のように結晶欠
陥の発生問題は回避できるが、真空プロセス装置の使用
による量産の高コスト化や処理能力が小さい等、量産性
に劣るといった問題点がある。最後に第３例で示したア
ルカリ水溶液とアルコール類を用いた湿式エッチングに
よる方法は、多結晶シリコンのように面内で様々な結晶
方位を持つ基板の場合に対して、形成される四角錐構造
が（１００）面に対して垂直に形成されるので、表面に
現れる面はランダムな方向に向いており単結晶で得られ
たほど充分な光閉じ込め効果が得られない。先の具体例
で示した８０℃に加熱した０．５ｍｏｌ／ｌの水酸化カ
リウム水溶液にイソプロピルアルコールを添加した場
合、単結晶シリコン基板にテクスチャー構造を安定して
形成するためには約１５分の処理時間が必要であること
が示されている。また、本発明者らが追試を行った結果
では、更に長時間の処理（３０〜６０分間）を行わない
と、充分な光閉じ込め効果が得られなかった。このよう
に、この方法は処理時間が長く必ずしも生産性の高い方
法ではなく、また危険物であるイソプロピルアルコール
を多量（１０ｖｏｌ％以上）に使用しなければならない
といった問題点がある。

【００１８】本発明は上記のような従来の課題を解決
し、実用的な手段で光閉じ込めを効果的にする為の凹凸
形状の形成が可能であり、工程の簡略化と低コスト化が
実現できる太陽電池の製造方法を提供することを目的と
するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
機械加工によりスライスされて形成された粗の表面を有
するＳｉ基板に対して、主として上記スライス工程で損
傷を受けた表層部を除去すると共に、上記スライス工程
にて形成された凹凸形状を残すために、０．２５〜３．
０ｍｏｌ／ｌの水酸化アルカリを含む水溶液を用いてエ
ッチングを行うことを特徴とする太陽電池の製造方法を
提供するものである。請求項２に係る発明は、請求項１
に記載の１回目のエッチングに引き続き、主として光閉
じ込めを、より有効にする凹凸構造形成と、機械加工に
よるスライス工程で損傷を受けた表層部を更に除去する
エッチングを行うために、請求項１に記載の水酸化アル
カリ濃度よりも低い水酸化アルカリ濃度で２回目のエッ
チングを行うことを特徴とする太陽電池の製造方法を提
供するものである。請求項３に係る発明は、２回目のエ
ッチングの水酸化アルカリを含む水溶液の水酸化アルカ
リ濃度が、１回目のエッチングにおける水酸化アルカリ
濃度の１０〜５０％に相当する請求項２に記載の太陽電
池の製造方法を提供するものである。請求項４に係る発
明は、請求項３に記載の２回目のエッチングに用いられ
る水酸化アルカリを含む水溶液の水酸化アルカリ濃度
が、特に０．１６〜０．８０ｍｏｌ／ｌの範囲にある太
陽電池の製造方法を提供するものである。請求項５に係
る発明は、２回目のエッチングに用いられる水酸化アル
カリを含む水溶液に、１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％未満
の割合においてイソプロピルアルコールを添加する請求
項２ないし４のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方
法を提供するものである。請求項６に係る発明は、水酸
化アルカリとして、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
および水酸化セシウムからなる群から選択された１種類
以上を用いることを特徴とする請求項１ないし５のいず
れか１項に記載の太陽電池の製造方法を提供するもので
ある。

【００２０】

【作用】本発明における製造方法によれば、単結晶シリ
コン、多結晶シリコンの何れであっても、基板表面に微
細な凹凸が形成できるため、太陽電池に光がより良く吸
収され、太陽電池の性能が改善できる。またこの方法に
よれば、スライスに用いたワイヤーソー等の傷による基
板表面ダメージ及びウエハスライス工程の汚染を取り除
くためのエッチングと、凹凸形状形成のためのエッチン
グが同時に行えるため、処理工程を少なくすることがで
きる。その結果、多量の基板を短時間で、しかも安価に
処理することが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．使用する基板は、
“アズ・スライスの多結晶シリコン基板”といわれる、
多結晶シリコンインゴットからワイヤーソー等の機械加
工により切り出された後、何も処理が加えられていない
シリコン多結晶基板を使用した。これは、例えば多結晶
シリコンインゴットをマルチワイヤーソーにて、ワイヤ
ー径０．１８ｍｍφ、ワイヤー速度（一方向送り）５０
０〜７００ｍ／ｍｉｎ、＃８００のＳｉＣの砥粒を用い
て３５０μｍ程度の厚さに切り出したウエハであり、平
均表面荒さＲａは、６〜８μｍ程度である。

【００２２】次に異なる３種類の水酸化ナトリウム濃度
（０．２５、０．５０、５．８３ｍｏｌ／ｌ）を有する
水溶液を用いて、およそ２〜１５μｍ程度、このアズ・
スライス多結晶シリコン基板の表面をエッチングした。
処理温度は９０℃であった。なお、５．８３ｍｏｌ／ｌ
付近、又はそれ以上の比較的濃度の高い水酸化ナトリウ
ムは、表面ダメージ及びウエハスライス工程の汚染の除
去に適用されるアルカリエッチング液の濃度として、良
く知られている。

【００２３】その後、従来の技術の欄で記載した図８の
（ｄ）〜（ｈ）までの工程を行い太陽電池を作製後、開
放電圧（Ｖｏｃ）及び、短絡電流密度（Ｊｓｃ）の評価
を行った。前の従来技術の欄で説明したが、Ｖｏｃは表
面ダメージ及びウエハスライス工程の汚染を除去できた
かどうかに関連する特性、またＪｓｃは表面の凹凸形状
の形成具合に関連する特性である。

【００２４】まず、図１にＶｏｃの水酸化ナトリウム濃
度依存性、及びエッチング深さ依存性を示す。これよ
り、約５〜１０μｍ以上のエッチングを行うことによ
り、Ｖｏｃが約０．６Ｖで飽和する。このことから、表
面ダメージ及びウエハスライス工程の汚染は、約５〜１
０μｍ以上のエッチングで除去できることが分かる。

【００２５】次に、図２にＪｓｃの水酸化ナトリウム濃
度依存性、及びエッチング深さ依存性を示す。図２中に
は比較として、水酸化ナトリウム濃度５．８３ｍｏｌ／
ｌの水溶液で処理後、９０℃に加温した０．１６ｍｏｌ
／ｌ程度のアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを
１５Ｖｏｌ％程度添加し、３０分間エッチングを行い、
表面に凹凸形状（テクスチャー構造）を形成した太陽電
池のＪｓｃもプロット（黒丸で表示）している。図２よ
り、水酸化ナトリウム濃度０．２５ｍｏｌ／ｌ（△で表
示）、０．５０ｍｏｌ／ｌ（□で表示）の水溶液を用い
てエッチングを行った太陽電池セルの短絡電流密度（Ｊ
ｓｃ）は、水酸化ナトリウム濃度５．８３ｍｏｌ／ｌの
水溶液で処理したＪｓｃ（○で表示）よりも、約０．２
〜１．０ｍＡ／ｃｍ²高い値が得られている。また水酸
化ナトリウム濃度５．８３ｍｏｌ／ｌの水溶液で処理後
に凹凸形状を形成したもの（黒丸で表示）と比べた場
合、同等レベルのものも得られていることが分かる。

【００２６】以上の実験事実より、水酸化ナトリウム濃
度０．２５、０．５０ｍｏｌ／ｌの水溶液を用いてエッ
チングを行った場合、“基板表面のダメージ除去＋テク
スチャー構造形成”が同時に行えることを示している。
従来技術で示した図８の工程フローを用いて言い換えれ
ば、図の８（ｂ）と図８の（ｃ）の工程が一つにできる
ことを示している。

【００２７】このＪｓｃ上昇の原因を調べるため、電子
顕微鏡による評価を行った。アズ・スライス多結晶板の
表面を、図３に示す。次にエッチング処理後の基板表面
を、水酸化ナトリウム濃度０．２５ｍｏｌ／ｌの水溶液
を用いて１０μｍ前後エッチングを行った場合を図４の
（ａ）、０．５０ｍｏｌ／ｌの場合を図４の（ｂ）、
５．８３ｍｏｌ／ｌの場合を図４の（ｃ）に示す。図４
の（ａ）〜（ｃ）より、同じ１０μｍ前後のエッチング
であっても、水酸化ナトリウム濃度５．８３ｍｏｌ／ｌ
で処理した表面は、平坦なテラス部分が大きく拡がって
いるのに比べ、０．５０、０．２５ｍｏｌ／ｌで処理し
た表面は、微細な多数のテラスに変わっていることが分
かった。なお、これらの図４の（ａ）〜（ｃ）は基板の
一部分を観察したものだが、ほぼ全ての領域にわたっ
て、この傾向が認められることを確認している。

【００２８】水酸化ナトリウム濃度０．５０、０．２５
ｍｏｌ／ｌの水溶液でエッチング処理を行うと、表面に
微細な多数のテラスが発生した理由として、使用したア
ズ・スライスの多結晶基板にその発生の原因があると考
えられる。インゴットからワイヤソー等の機械加工によ
り切り出された後の基板表面は、図３に示したように表
面が細かい凹凸で形成されており、ザラザラしている。
水酸化ナトリウム濃度０．５０、０．２５ｍｏｌ／ｌの
水溶液は、このザラザラの形状を保持しつつエッチング
を進行させていると考えられる。そのため、面内で様々
な結晶方位を持つ多結晶シリコン基板の場合であって
も、表面がザラザラのアズ・スライス基板であれば、面
内のほぼ全ての領域にわたって良好な凹凸形状が形成可
能となることが分かった。

【００２９】更に、水酸化ナトリウム濃度の範囲を拡大
して、同様の実験を行った。処理時間は全て４分で行っ
た。この時間で全てのサンプルに対して、表面ダメージ
及びウエハスライス工程の汚染を除去できる約５〜１０
μｍ以上のエッチング深さが得られた。また処理温度は
９０℃であった。Ｊｓｃと、水酸化ナトリウム濃度の関
係を図５に示す。その関係は、水酸化ナトリウム濃度が
およそ３ｍｏｌ／ｌの水溶液でＪｓｃが極大値をとるよ
うな傾向を示した。安全面、材料コスト、廃液処理コス
ト等の理由から、水酸化ナトリウム水溶液の濃度は、低
濃度の方が望ましい。そこで従来以上のＪｓｃが得ら
れ、かつ低濃度の領域である水酸化ナトリウム濃度が
０．２５〜３ｍｏｌ／ｌの水溶液を使用することが最適
であることを見いだした。

【００３０】実施の形態２．実施の形態１．で示した処
理に加えて、更にエッチングを加えた２段階エッチング
を行った。まず、実施の形態１．で示したように、水酸
化ナトリウム濃度が１．６７ｍｏｌ／ｌの水溶液に、
“アズ・スライスの多結晶シリコン基板”を９０℃、４
分間浸した。続いて、水酸化ナトリウムが０．１６ｍｏ
ｌ／ｌ、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が３．８５
ｖｏｌ％含まれた水溶液に、９０℃、９分間浸した。そ
の後、前述した図８の（ｄ）〜（ｈ）の工程を行い太陽
電池を作製後、短絡光電流密度（Ｊｓｃ）の評価を行っ
た。本実施の形態である２段階エッチングのＪｓｃ（黒
丸で表示）を、実施の形態１．で示した１回エッチング
のＪｓｃ（○で表示）と共に図６で示す。なお、図６中
の１回エッチングのＪｓｃは、基板及び実験ロットが異
なるため、実施の形態１．で示した図５中での値とは同
一となっていない。図６から分かるように、この本実施
例による２段階エッチングにより、実施の形態１．によ
り得られるＪｓｃ向上効果に加え、更に約０．５ｍＡ／
ｃｍ²のＪｓｃの向上が見込めることが分かった。

【００３１】一方、水酸化ナトリウム濃度が１．６７ｍ
ｏｌ／ｌの水溶液に、“アズ・スライスの多結晶シリコ
ン基板”を９０℃、４分間浸した後、水酸化ナトリウム
が５．８３ｍｏｌ／ｌ、ＩＰＡが３．８５ｖｏｌ％含ま
れた水溶液に、９０℃、９分間浸したところ、Ｊｓｃが
低下した。更に実験を行ったところ、１回目のエッチン
グの水酸化アルカリ濃度が０．２５〜３．０ｍｏｌ／ｌ
の範囲内では、『１回目のエッチングの水酸化ナトリウ
ム濃度』＞『２回目のエッチングの水酸化ナトリウム濃
度』のとき、『２段階エッチングのＪｓｃ』＞『１回エ
ッチングのＪｓｃ』と向上し、『１回目のエッチングの
水酸化ナトリウム濃度』＜『２回目のエッチングの水酸
化ナトリウム濃度』のときには、『２段階エッチングの
Ｊｓｃ』＜『１回エッチングのＪｓｃ』と逆に低下して
しまうことが分かった。

【００３２】また、２回目のエッチングにおいてＩＰＡ
量を変化させた実験も行った。その結果、ＩＰＡが１０
ｖｏｌ％以上になると、エッチングレートが極端に低下
する為、量産には不向きであること、及びＩＰＡを投入
せずにエッチングを行っても、Ｊｓｃの向上が見込める
（ただし、ＩＰＡを投入した場合に比べ、効果は減少す
る。例えば、ＩＰＡが３．８５ｖｏｌ％の場合と比べる
と、効果は約半分になる。）ことが分かった。

【００３３】次に、２回目のエッチングにおける水酸化
ナトリウム濃度を変えて、同様の実験を行った。水酸化
ナトリウムが１．６７ｍｏｌ／ｌ含まれた水溶液を用
い、処理時間４分、処理温度９０℃で１回目のエッチン
グを行った後、２回目のエッチングを行った。２回目の
エッチングの処理時間は全て９分、処理温度は９０℃で
行った（ＩＰＡを３．８５ｖｏｌ％含む）。Ｊｓｃと、
水酸化ナトリウム濃度の関係を図７に示す。その関係
は、水酸化ナトリウム濃度がおよそ０．８０ｍｏｌ／ｌ
の水溶液でＪｓｃが極大値をとるような傾向を示した。
安全面、材料コスト、廃液処理コスト等の理由から、水
酸化ナトリウム水溶液の濃度は、低濃度の方が望まし
い。そこでＪｓｃ向上効果が得られ、かつ低濃度の領域
である水酸化ナトリウム濃度が０．１６〜０．８０ｍｏ
ｌ／ｌの水溶液を、２回目のエッチングで使用すること
が最適であることを見いだした。

【００３４】更に、１回目のエッチングの水酸化ナトリ
ウム濃度が０．２５〜３．０ｍｏｌ／ｌの範囲内で同様
の実験を行ったところ、２回目のエッチングにおける最
適水酸化ナトリウム濃度は、以下の関係があることが分
かった。〔２回目のエッチングにおける最適水酸化ナト
リウム濃度〕＝〔１回目のエッチングにおける水酸化ナ
トリウム濃度×０．１〕〜〔１回目のエッチングにおけ
る水酸化ナトリウム濃度×０．５〕

【００３５】尚、上述の実施の形態１．及び２．は、主
としてアズ・スライスの多結晶シリコン基板について説
明したが、アズ・スライスの単結晶基板、特に（１０
０）基板に対しても適用可能であることは、云うまでも
ない。また、上述の実施の形態は、主として水酸化ナト
リウムについて説明したが、その他のアルカリ金属とし
て、水酸化カリウム、水酸化セシウムを用いても、ま
た、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウ
ムの中から１種類以上を用いても適用可能であること
は、云うまでもない。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、機械加工
によりスライスされて形成された粗の表面を有するＳｉ
基板に対して、主として上記スライス工程で損傷を受け
た表層部を除去すると共に、上記スライス工程にて形成
された凹凸形状を残すために、０．２５〜３．０ｍｏｌ
／ｌの水酸化アルカリを含む水溶液を用いてエッチング
を行うので、すなわち最適な水酸化アルカリ濃度を規定
したので、基板表面に微細な凹凸形状を作製でき、光閉
じ込め効果の高い太陽電池の製造が量産性の高い方法で
得られる。

【００３７】請求項２に係る発明によれば、前記の１回
目のエッチングに引き続き、主として光閉じ込めを、よ
り有効にする凹凸構造形成と、機械加工によるスライス
工程で損傷を受けた表層部を更に除去するエッチングを
行うために、請求項１に記載の水酸化アルカリ濃度より
も低い水酸化アルカリ濃度で２回目のエッチングを行う
ので、基板表面の凹凸形状が更に密になり、光閉じ込め
効果が高まる。その結果、一層高効率の太陽電池が得ら
れる。

【００３８】請求項３に係る発明によれば、２回目のエ
ッチングの水酸化アルカリを含む水溶液の水酸化アルカ
リ濃度を、１回目のエッチングにおける水酸化アルカリ
濃度の１０〜５０％に設定したので、すなわち２回目の
エッチングにおける水酸化アルカリ濃度を最適化したの
で、一層高効率の太陽電池が作製可能となる。

【００３９】請求項４に係る発明によれば、水酸化ナト
リウム濃度を０．１６〜０．８０ｍｏｌ／ｌにして２回
目のエッチングを行うので、低コストで一層高効率の太
陽電池が作製可能となる。

【００４０】請求項５に係る発明によれば、２回目のエ
ッチングに用いられる水酸化アルカリを含む水溶液に、
１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％未満の割合においてイソプ
ロピルアルコールを添加したので、一層高効率の太陽電
池が作製可能となる。

【００４１】請求項６に係る発明によれば、水酸化アル
カリを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸
化セシウムからなる群から選択するので、必要に応じて
様々な化合物を利用でき、適用範囲の広い製造方法が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１．を説明するための、Ｖｏｃの
水酸化ナトリウム濃度依存性、及びエッチング深さ依存
性を示す図である。

【図２】実施の形態１．を説明するための、Ｊｓｃの
水酸化ナトリウム濃度依存性、及びエッチング深さ依存
性を示す図である。

【図３】実施の形態で使用した、“アズ・スライスの
多結晶シリコン基板”表面を示す図である。

【図４】（ａ）は水酸化ナトリウム濃度０．２５ｍｏ
ｌ／ｌの水溶液を用いてエッチングを行った場合の基板
表面を示す図であり、（ｂ）は水酸化ナトリウム濃度
０．５０ｍｏｌ／ｌの水溶液を用いてエッチングを行っ
た場合の基板表面を示す図であり、（ｃ）は水酸化ナト
リウム濃度５．８３ｍｏｌ／ｌの水溶液を用いてエッチ
ングを行った場合の基板表面を示す図である。

【図５】実施の形態１．を説明するためのＪｓｃと水
酸化ナトリウム濃度の関係を示す図である。

【図６】実施の形態１．によるＪｓｃと、実施の形態
２．によるＪｓｃとを比較した図である。

【図７】実施の形態２．によるＪｓｃと、水酸化ナト
リウム濃度の関係を示す図である。

【図８】（ａ）〜（ｈ）は、一般的に行われている太
陽電池の工程フロー図である。

【図９】多結晶シリコン太陽電池の表面に機械的に形
成されたＶ溝の断面構造を示す図である。

【図１０】ＲＩＥにより形成された凹凸形状を示す図
である。

【符号の説明】

１Ｓｉ基板、２ｎ型拡散層、３アルミペースト電
極、４Ｐ⁺層、５表面銀ペースト電極、６裏面銀
ペースト電極、７基板表面のダメージ及びウエハスラ
イス工程の汚染、８表面に作製した凹凸形状。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者濱本哲東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機械加工によりスライスされて形成され
た粗の表面を有するＳｉ基板に対して、主として上記ス
ライス工程で損傷を受けた表層部を除去すると共に、上
記スライス工程にて形成された凹凸形状を残すために、
０．２５〜３．０ｍｏｌ／ｌの水酸化アルカリを含む水
溶液を用いてエッチングを行うことを特徴とする太陽電
池の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の１回目のエッチングに
引き続き、主として光閉じ込めを、より有効にする凹凸
構造形成と、機械加工によるスライス工程で損傷を受け
た表層部を更に除去するエッチングを行うために、請求
項１に記載の水酸化アルカリ濃度よりも低い水酸化アル
カリ濃度で２回目のエッチングを行うことを特徴とする
太陽電池の製造方法。
【請求項３】２回目のエッチングの水酸化アルカリを
含む水溶液の水酸化アルカリ濃度が、１回目のエッチン
グにおける水酸化アルカリ濃度の１０〜５０％に相当す
る請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】請求項３に記載の２回目のエッチングに
用いられる水酸化アルカリを含む水溶液の水酸化アルカ
リ濃度が、特に０．１６〜０．８０ｍｏｌ／ｌの範囲に
ある太陽電池の製造方法。
【請求項５】２回目のエッチングに用いられる水酸化
アルカリを含む水溶液に、１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％
未満の割合においてイソプロピルアルコールを添加する
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の太陽電池の製
造方法。
【請求項６】水酸化アルカリとして、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウムおよび水酸化セシウムからなる群か
ら選択された１種類以上を用いることを特徴とする請求
項１ないし５のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方
法。