太陽電池の製造方法、太陽電池及び太陽電池モジュール
【解決手段】複数枚の太陽電池用基板にプラズマＣＶＤ装置を用いて反射防止膜を同時に製膜する工程を含む太陽電池の製造方法であって、上記工程において、まず複数枚の太陽電池用基板上に反射防止膜を製膜し、そのうち最小の膜厚の反射防止膜を有する基板を選択すると共に、この基板の反射防止膜が最小の反射率を有する膜厚を与えるプラズマＣＶＤ装置での製造条件を求め、この製造条件で以後の反射防止膜の製膜を繰り返すことにより、この製造条件で複数枚の太陽電池用基板に反射防止膜を製膜する場合、最小の膜厚の反射防止膜が最小の反射率を有する基板を形成すると共に、当該基板を含む反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲内にある基板を採取するようにした太陽電池の製造方法。
【効果】反射防止膜の反射率を許容範囲とする太陽電池用基板を容易に、効率よく有効に、基板の無駄なく製造することができる。
【効果】反射防止膜の反射率を許容範囲とする太陽電池用基板を容易に、効率よく有効に、基板の無駄なく製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法、太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマＣＶＤによる窒化珪素膜等の絶縁膜（反射防止膜）の堆積方法として、特許文献１（特開２００９−１３００４１号公報）においては、窒化珪素膜の製膜前に、水素ガスとアンモニアガスとを含む混合ガスを用いて形成されるプラズマによって基板を処理することでパッシベーション効果が向上することが報告されている。しかしながら、特許文献１の方法においては、何れも絶縁膜形成プロセスとは別のプロセスを要するため、製造コストが高くなり、また、生産性向上が難しいという問題があった。更に、プラズマＣＶＤ法にて所定枚数作製した各反射防止膜付基板の反射率にばらつきが生じてしまい、太陽電池にしたときの変換効率も低くなってしまっていた。
【０００３】
プラズマＣＶＤ法により所定枚数作製した各反射防止膜付基板の反射率にばらつきが生じてしまう理由としては、プラズマＣＶＤ装置内のトレー面内の温度分布に偏りが発生していることが挙げられる。大量生産により、一度に処理する枚数が増えたため、トレー面積が増加し、そのためにトレー面内温度分布に偏りが発生し、製膜速度においても偏りが発生して、製膜速度の速い部分と遅い部分が出ている。製膜速度のばらつきは膜厚のばらつきとなり、反射防止膜自体の反射率にばらつきを発生させることとなる。その結果、一度の処理で得られた複数枚の基板で一つの太陽電池モジュールを構成すると、見た目の色彩が不揃いで、変換効率にもばらつきが生じるという問題があった。
【０００４】
このために、特許文献２（特開２００３−１９７９３７号公報）では、反射防止膜の製膜処理工程後に行われる表面電極の焼成に際し、反射防止膜の膜厚に基づいて焼成温度を上昇又は下降させて基板の表面状態を制御する方法が提案されている。しかし、見た目の色彩が良く、変換効率も良好な太陽電池を得るにはなお不十分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３００４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、反射防止膜の反射率を許容範囲とする太陽電池用基板を、効率よく有効に、基板の無駄なく製造することを可能とした太陽電池の製造方法、この製造方法によって得られる太陽電池、及びこの太陽電池を含む太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、結晶系シリコン等の基板を母体とする太陽電池本体と、この太陽電池本体の受光面側に形成される反射防止膜とを備えた太陽電池を所定個数製造するにあたり、反射防止膜の膜厚と反射率との関係を検討した。その結果、複数枚の太陽電池用基板にプラズマＣＶＤ装置により反射防止膜を通常の条件で製膜した場合、これら複数枚の基板上に形成された反射防止膜は、反射率乃至膜の色彩や膜厚がばらつくが、膜厚と反射率とは膜厚を横軸にとってその関係を調べると、凹状カーブとなる関係を与え、最小の膜厚から最大の膜厚に向かうに従い、反射率が低下し、最小の反射率をとった後、再度反射率が上昇することが認められた。この場合、許容範囲の低反射率を有し、黒色乃至濃紺色の色彩を有する反射防止膜の膜厚より厚い膜厚を有し、このため反射率が許容範囲から外れた反射防止膜を持つ基板については、エッチング処理により反射防止膜の膜厚を減少させることにより、反射率を制御する。従って、膜の色彩や膜厚を許容範囲とし、その基板を以後の工程に用いることができる。しかしながら、膜厚が薄く、反射率が許容範囲にないものは、再度反射防止膜を別途に製膜するしか反射防止膜を許容範囲にする手段がないが、かかる手段は効率等の点から採用し難い。
【０００８】
そこで、本発明者らは更に検討を進めた結果、まず最初に、複数枚の基板に通常の条件でプラズマＣＶＤ装置を用いて反射防止膜を製膜し、そのうち最小の膜厚のものを選定する。一方で、プラズマＣＶＤ装置を用いて反射防止膜を製膜する場合における製膜条件のパラメータと膜の反射率乃至膜厚の関係を調べておき、上記最小の膜厚の反射防止膜が最小の反射率を与える膜厚となるような製造条件を求める。典型的には、製膜時間乃至は基板を搭載するトレイの移動速度を所要の条件とすることにより、上記最小膜厚であるが反射率等が許容範囲外の反射防止膜の膜厚をより厚くして、反射率等が許容範囲内になるような条件で以後の製膜を行い、これにより最小の膜厚が最小の反射率となる反射防止膜を形成するようにする。そして、この基板を含む反射率等が許容範囲にある反射防止膜を有する基板を採取すると共に、反射率等が許容範囲外の反射防止膜はいずれも膜厚が厚いものであるから、その膜厚をエッチングによって減少させることで、反射率、及びこの反射率と関連する膜の色彩や膜厚を容易に効率よく許容範囲にし得ることを知見した。このように、所定の膜厚より厚い反射防止膜が形成されてしまった際に、所定厚みより厚く形成された分量をエッチバックする（マスク等を用いないで反射防止膜全体をエッチングする）ことが、太陽電池の見た目の色彩を揃えるためにも有効であることを知見した。そして、エッチバックの目安としては、可視光領域の反射率を所定範囲内になるように制御しながら、黒色乃至濃紺色の色彩を呈するように反射防止膜をエッチバックすることで、均一な膜厚及び反射率を有する反射防止膜を形成することができ、この方法で作製した反射防止膜を有する太陽電池はいずれも変換効率が高く、しかも色むらなどの美観を損ねることもないので、これらを用いてモジュール化すると、色彩の揃った美しい太陽電池モジュールが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００９】
従って、本発明は、下記の太陽電池の製造方法、太陽電池及び太陽電池モジュールを提供する。
〈１〉
複数枚の太陽電池用基板にプラズマＣＶＤ装置を用いて反射防止膜を同時に製膜する工程を含む太陽電池の製造方法であって、上記工程において、まず複数枚の太陽電池用基板上に反射防止膜を製膜し、そのうち最小の膜厚の反射防止膜を有する基板を選択すると共に、この基板の反射防止膜が最小の反射率を有する膜厚を与えるプラズマＣＶＤ装置での製造条件を求め、この製造条件で以後の反射防止膜の製膜を繰り返すことにより、この製造条件で複数枚の太陽電池用基板に反射防止膜を製膜する場合、最小の膜厚の反射防止膜が最小の反射率を有する基板を形成すると共に、当該基板を含む反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲内にある基板を採取するようにしたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
〈２〉
上記繰り返し製膜操作で反射防止膜が製膜された基板のうち、反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲外の基板の反射防止膜をエッチング処理して、その反射防止膜の膜厚を反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲となるまで減少させることを特徴とする〈１〉記載の太陽電池の製造方法。
〈３〉
エッチングが化学エッチングである〈２〉記載の太陽電池の製造方法。
〈４〉
化学エッチングが、反射防止膜の反射率を測定しながらエッチングするものである〈３〉記載の太陽電池の製造方法。
〈５〉
化学エッチングが、エッチング液滴下ノズル、リンス液滴下ノズル、及び反射率計を具備する装置を反射防止膜上方に配置し、上記装置を上記反射防止膜面内を移動させ、上記反射率計により上記反射防止膜の反射率を測定しながら上記エッチング液滴下ノズルからエッチング液を滴下して、上記反射防止膜の反射率が許容範囲内になるまで上記反射防止膜全体をエッチングした後、上記リンス液滴下ノズルからリンス液を滴下してエッチング液を洗い流してエッチングを終了するものである〈４〉記載の太陽電池の製造方法。
〈６〉
〈１〉〜〈５〉のいずれかに記載の製造方法によって得られる太陽電池。
〈７〉
〈６〉記載の太陽電池を電気的に接続してなる太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、反射防止膜の反射率を許容範囲とする太陽電池用基板を容易に、効率よく有効に、基板の無駄なく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】拡散層及び反射防止膜を有するシリコン基板を示す概略断面図である。
【図２】ＣＶＤ装置の一例を示す概略図である。
【図３】エッチング装置の一例を示す概略図である。
【図４】エッチング工程を示す説明図である。
【図５】太陽電池の構造の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は、本発明による反射防止膜を形成した基板の断面を示す図である。図１において、１は太陽電池本体を形成する基板であり、主としてホウ素、ガリウム等のＩＩＩ族元素をドープしたｐ型単結晶シリコン基板が用いられる。また、リン、ヒ素等をドープしたｎ型単結晶シリコン基板を用いてもよい。基板としては結晶系シリコン基板であれば単結晶シリコン基板に限らず、ｐ型又はｎ型多結晶シリコン基板等の結晶系シリコン基板であってもよい。基板の比抵抗は０．１〜２０Ω・ｃｍが好ましい。図１においては、ｐ型単結晶シリコン基板を例に挙げて説明する。
【００１３】
シリコン基板は、これを水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ水溶液や、フッ硝酸等の酸水溶液に浸漬してスライスによるダメージ層を除去する。次いで、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等や、これらにイソプロピルアルコールを加えたものを用いたアルカリエッチング、酸エッチング等により、基板表面に微細な凹凸構造（テクスチャー）を形成する（図示せず）。
【００１４】
基板１の受光面側となる表面には、太陽電池として起電力を生じさせるのに必要なｐｎ接合を形成するためのｎ型拡散層２を形成する。形成方法は、例えばテクスチャーを形成した基板の非受光面どうしを重ね合わせ、石英ボートに搭載して、拡散炉に投入する方法がある。ヒーター温度を８００〜９００℃まで昇温して、オキシ塩化リンを窒素毎分１リットル／分にてバブリングさせ、蒸発したオキシ塩化リンは、酸素ガス毎分１リットル／分を伴ってシリコン表面にリンガラスとして堆積される。引き続き、窒素雰囲気中に放置した後、拡散炉から取り出す。
【００１５】
次に、ｎ型拡散層２の上に、反射防止膜３を積層する。本発明においては、例えば図２に示すような、アンモニアガス（ＮＨ3）及びモノシランガス（ＳｉＨ4）を用いたプラズマＣＶＤ装置により窒化珪素（ＳｉＮｘ）からなる反射防止膜を形成することができる。図２は、一般にダイレクトプラズマＣＶＤと呼ばれる平行平板型プラズマＣＶＤ装置を模式的に示すものである。図２に示すＣＶＤ装置１０は、製膜室１１を有し、この製膜室１１内には、所定位置にシリコン基板１２を載置するためのトレー１３、このトレーを一定温度に保つためのヒーターブロック１４、及びヒーターブロックの温度を制御する温度制御手段１５が配設されている。また、製膜室１１には、反応性ガスである所定の製膜用ガスをこの製膜室内に導入する製膜用ガス導入路１６、導入されたガスにエネルギーを与えてプラズマを発生させる高周波電源１７、及び排気装置１８が備えられている。
このＣＶＤ装置にて反射防止膜を製膜する場合、製膜用ガス導入路１６によって所定の製膜用ガスを所定の流量で製膜室１１内に導入した後、高周波電源１７を動作させて高周波電界を設定する。この操作により、高周波放電が発生して製膜用ガスがプラズマ化し、プラズマによって生じる反応を利用して、シリコン基板１２の表面に反射防止膜を製膜する。
【００１６】
プラズマＣＶＤ装置では、製膜条件パラメータを変化させることにより、膜の屈折率（反射率）、膜厚等を変化させることができる。反射防止膜製膜の主なパラメータとしては、アンモニア／モノシランのガス流量比１．６〜４、圧力０．１〜１０Ｔｏｒｒ、放電電力１０００〜１４００Ｗ、製膜温度３００〜５５０℃を使用することが好ましい。より好ましくは、アンモニア／モノシランのガス流量比２〜３、圧力０．５〜２Ｔｏｒｒ、放電電力１１００〜１３００Ｗ、製膜温度４００〜５００℃にすると良い。
【００１７】
反射防止膜の屈折率（反射率）は、製膜条件により調整できるので、予め製膜条件と屈折率（反射率）との対応を実験的に見出してテーブルとして記録しておくことにより、任意の屈折率（反射率）の膜を形成することができる。例えば、窒化珪素からなる反射防止膜の反射率は、０〜３％であることが好ましい。
【００１８】
また、膜厚についても製膜条件により製膜速度が変化するので、予め製膜条件と膜厚との関係を調べて記録しておき、製膜時間をモニタすることにより膜厚を制御することができる。しかし、多数枚のセルを一度に処理するプラズマＣＶＤ装置では、装置内に設けられた、基板を載置するためのトレーが巨大化し、トレー面内温度分布が均一でないため、反射防止膜の膜厚にばらつきが生じる。
なお、本発明において、膜厚は、エリプソメータ（Ｇａｅｒｔｎｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）により測定した値である。また、反射率は、反射率計（島津製作所製）により波長３００〜１２００ｎｍ、２５℃で測定した値である。
【００１９】
本発明においては、まず複数枚の太陽電池用基板上に反射防止膜を製膜し、そのうち最小の膜厚の反射防止膜を有する基板を選択すると共に、この基板の反射防止膜が最小の反射率を有する膜厚を与えるプラズマＣＶＤ装置での製造条件を求め、この製造条件で以後の反射防止膜の製膜を繰り返すことにより、この製造条件で複数枚の太陽電池用基板に反射防止膜を製膜する場合、最小の膜厚の反射防止膜が最小の反射率を有する基板を形成するものである。
この場合、上記製造条件のうちでは、製膜時間又は基板を搭載するトレイの移動速度を４５０ｍｍ／分以下の範囲で制御することが好ましい。
【００２０】
また、上記繰り返し製膜操作で反射防止膜が製膜された基板のうち、上記最小の膜厚で最小の反射率を有する反射防止膜が形成された基板を含む反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲にある基板を採取し、以後の工程を進める。一方、反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲外の基板の反射防止膜をエッチング処理して、その反射防止膜の膜厚を反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲となるまで減少させる。
【００２１】
なお、上記範囲の反射率を有する反射防止膜の色彩は、黒又は濃紺色である。これ以外の反射防止膜は全てこれより厚く製膜されているため、膜厚及び反射率が上記範囲内となり、反射防止膜が黒色乃至濃紺色になるようにエッチバックし、全ての膜の色彩を揃えるようにする。
【００２２】
エッチバックには、例えば図３に示すように、エッチング液滴下ノズル２２、リンス液滴下ノズル２３、及び反射率計２４を具備したエッチング装置２０を使用する。反射防止膜付基板２１は、エッチング槽２５内に配設され、基板を吸着・固定できる吸着チャック２６で固定し、この基板上からエッチング液又はリンス液を滴下して反射防止膜全面をエッチングする。エッチング液は、フッ酸又はフッ酸を含む混合液を使用してもよい。混合液は、フッ酸の他に塩酸、硝酸、硫酸、燐酸などを使用することができる。例えば、フッ酸濃度０．１〜５５質量％、液温２０〜５０℃のエッチング液をノズル２２から反射防止膜付基板２１に滴下する。エッチング液の滴下は、反射率計２４の反射率が許容範囲になったときに停止し、次にリンス液をリンス液滴下ノズル２３より滴下し、フッ酸を完全に洗い落としてエッチングを停止させる。
【００２３】
より好ましいフッ酸濃度は膜厚のエッチングをコントロールしやすくするため０．５〜２質量％を使用し、液温は加熱するとＨＦガスが発生してしまうため、取り扱いの容易な室温に近い温度範囲２０〜２５℃が好ましい。リンス滴下量は１０〜２０滴で、４〜８ｃｃが良い。発生したＨＦガスは、ＨＦ排気２７によって排気され、不要な液はドレイン２８から排出される。
【００２４】
ここで、反射率計２４は、投光・受光部が一体のもので、投光波長範囲３００〜１０００ｎｍのものを使用することが好ましい。投光した光は反射防止膜付基板２１に入射し、反射防止膜付基板２１から反射した光が反射率計２４の受光部で検知される。各波長の反射率は、受光部で検知した光強度を投光した光強度で除算したものである。反射率は、各波長の反射率を波長範囲に亘って積算したものを用いる。このような反射率計としては、上述したものが挙げられる。
【００２５】
図３に示すエッチバック液ノズル２２、リンス液ノズル２３、及び反射率計２４を反射防止膜付基板の上方に配置して基板面内を余すところ無く移動し、図４に示す制御を繰り返し行う。こうすることで、基板面内の反射防止膜厚が均一で、しかも上記範囲の反射率が得られる。得られた基板は黒色乃至濃紺色を呈しており、外観が美しい。
【００２６】
このようにして所定の膜厚及び反射率を有する反射防止膜を形成し、図５に示すように、ｎ型拡散層２及び反射防止膜３を有する基板１の非受光面にＰ+層６を形成した後、スクリーン印刷で銀ペースト、又はアルミニウムペースト／銀ペースト（混合）を印刷・焼成して、裏面電極７を形成する。最後に、受光面にスクリーン印刷により銀ペーストをパターン印刷・焼成し、表面電極（フィンガー部及びバスバー部）４を形成する。５は隣接する太陽電池と配線接続を行うためのリード線で、リード線を表面電極バスバー４にはんだ付して形成し、太陽電池３０を得る。
【００２７】
こうして反射率にばらつきがなく、所定の反射率を有する反射防止膜を所定枚数形成することができるため、全ての太陽電池の変換効率がよく、最大の性能を得ることができる。また、図５に示した構造の隣接する太陽電池を互いにはんだ接続してモジュール化しても、各太陽電池の発電電流が最大になり、しかも一定なので変換効率が高く、色むらなど美観を失わないモジュールを作製できる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２９】
［実施例１］
厚さ２００μｍ、比抵抗０．５Ω・ｃｍの、ホウ素ドープ｛１００｝ｐ型アズカットシリコン基板１８枚を用意した。濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去した後、これらの試料を同時に水酸化カリウム／２−プロパノール混合溶液に浸漬し、テクスチャーを形成した。水洗、乾燥後、アンモニア過水・フッ酸・塩酸過水・フッ酸洗浄し、水洗、乾燥した。
次に、基板１８枚の非受光面どうしを重ね合わせ、石英ボートに搭載して、拡散炉に投入した。ヒーター温度を８５０℃まで昇温して、オキシ塩化リンを窒素毎分１リットル／分にてバブリングさせた。バブリング蒸発したオキシ塩化リンは、酸素ガス毎分１リットル／分を伴ってシリコン表面にリンガラスとして堆積させた。引き続き、窒素雰囲気中に３０分間放置した後、拡散炉から取出した。拡散処理したこれら１８枚は、１質量％、２０℃ＨＦでリンガラスを除去した。
【００３０】
次いで、得られた１８枚のうち９枚をプラズマＣＶＤ処理した。この際、原料ガスとしてモノシランガス（ＳｉＨ4）とアンモニアガス（ＮＨ3）を使用した。反射防止膜製膜の主なパラメータは、アンモニア／モノシランガス流量比２．５、圧力１．０Ｔｏｒｒ、放電電力１２００Ｗにして、製膜温度４５０℃であった。処理時間は５分間で、基板を搭載したトレイの移動速度を４５０ｍｍ／分とした。
【００３１】
このようにして、図１に示す、ｎ型拡散層２及び反射防止膜３を形成した基板１を作製した。
得られた基板の中で最小膜厚を有する反射防止膜の基板を選定し、この基板の反射防止膜の反射率を最小とする膜厚を与える条件を求めた結果、上記条件のうちトレーの移動速度を４５０ｍｍ／分にすることがよいことを知見した。
従って、以後の反射防止膜の製膜条件を上記のようにして、残り９枚の基板について反射防止膜を製膜した結果、５枚の基板が黒色を呈し、その反射率（反射率計：島津製作所製，波長３００〜１２００ｎｍ，２５℃）は３％未満であり、膜厚はエリプソ膜厚測定装置で９０ｎｍ以内であった。
【００３２】
上記黒色を呈する反射防止膜付基板５枚を除く反射防止膜付基板を１枚ずつ図３に示すような装置２０でエッチバックを行った。まず、反射防止膜基板２１を吸着チャック２６で吸着させた。次に、エッチング液滴下ノズル２２と、リンス液滴下ノズル２３と、反射率計２４を具備した装置を反射防止膜の上方に配置して反射率が最小になるまで１質量％、２０℃のフッ酸をノズル２２から滴下した。反射防止膜のエッチバックは、図４に示す制御を行って、反射率が上記反射率と同じになった時に、エッチング液の滴下を停止し、ノズル２３からリンス液を１０滴（４ｃｃ）滴下して、完全にフッ酸を除去することでエッチングを停止した。エッチング液及びリンス液は、エッチング槽２５内を通り、ドレイン２８から排液した。
【００３３】
次に、ノズル２２，２３及び反射率計２４を反射防止膜付基板面内を余すところ無く移動させ、図４の制御を繰り返した。こうして得られた反射防止膜付基板９枚は、面内の膜厚が均一（９０ｎｍ）で、しかも反射率が小さいので、黒色又は濃紺色を呈していた。
【００３４】
図５に示すように、これらの基板９枚を使用して、非受光面にアルミニウムペーストを塗布してＰ+層６を形成した後、スクリーン印刷でアルミニウムペースト／銀ペーストを印刷・焼成して裏面電極７を形成した。最後に、受光面にスクリーン印刷により銀ペーストをパターン印刷・焼成し、表面電極４（フィンガー部及びバスバー部）を形成した。５は隣接する太陽電池と配線接続を行うためのリード線で、リード線を表面電極バスバー部４にはんだ付して形成した。
【００３５】
こうして９枚全ての太陽電池が反射率にばらつきがなく、いずれも同じ低反射率を有し、変換効率が高く、最大の特性を得ることができる。また、モジュール化しても各太陽電池の発電電流が最大になり、しかも一定なので、変換効率が高く、面内色むらなど美観を失わないモジュールを作製できた。
得られた太陽電池及び太陽電池モジュールの平均反射率、太陽電池の平均短絡電流、平均変換効率及び面内色むらについての結果を表１及び２に示す。
【００３６】
［比較例１］
実施例１と同様にして拡散後ガラスエッチングした９枚の基板を用意した。プラズマＣＶＤ装置の条件を実施例と同条件とし、トレーの搬送スピードのみを４５０ｍｍ／分から５００ｍｍ／分にした。この条件で得られた反射防止膜付基板９枚は茶色から黒色、濃紺色、水色を呈した。これらの反射防止膜の膜厚は８０〜１２０ｎｍであり、反射率は平均６％であった。
【００３７】
図５に示すように、これらの基板を使用して非受光面にアルミニウムペーストを塗布してＰ+層６を形成した後、スクリーン印刷でアルミニウムペースト／銀ペーストを印刷・焼成して裏面電極７を形成した。最後に、受光面にスクリーン印刷により銀ペーストをパターン印刷・焼成し、表面電極４（フィンガー部及びバスバー部）を形成した。５は隣接する太陽電池と配線接続を行うためのリード線で、リード線を表面電極バスバー４にはんだ付して形成した。
【００３８】
こうして作製された９枚全ての太陽電池は、反射率にばらつきがみられた。また、太陽電池の短絡電流が低く、高い変換効率も得られなかった。また、モジュール化しても各太陽電池の発電電流が低くなり、変換効率が低く、面内色むらなど美観も損なってしまった。
得られた太陽電池及び太陽電池モジュールの平均反射率、太陽電池の平均短絡電流、平均変換効率及び面内色むらについての結果を表１及び２に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
＊評価基準：合格 反射率３％未満，変換効率１７％以上
不合格 反射率３％以上，変換効率１７％未満
【符号の説明】
【００４１】
１ シリコン基板
２ ｎ型拡散層
３ 反射防止膜
４ 表面電極（フィンガー部及びバスバー部）
５ リード線
６ Ｐ+層
７ 裏面電極
１０ ＣＶＤ装置
１１ 製膜室
１２ 基板
１３ トレー
１４ ヒーターブロック
１５ 温度制御装置
１６ 製膜用ガス導入路
１７ 高周波電源
１８ 排気装置
２０ エッチング装置
２１ 基板
２２ エッチング液滴下ノズル
２３ リンス液滴下ノズル
２４ 反射率計
２５ エッチング槽
２６ 吸着チャック
２７ 排気
２８ ドレイン
３０ 太陽電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法、太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマＣＶＤによる窒化珪素膜等の絶縁膜（反射防止膜）の堆積方法として、特許文献１（特開２００９−１３００４１号公報）においては、窒化珪素膜の製膜前に、水素ガスとアンモニアガスとを含む混合ガスを用いて形成されるプラズマによって基板を処理することでパッシベーション効果が向上することが報告されている。しかしながら、特許文献１の方法においては、何れも絶縁膜形成プロセスとは別のプロセスを要するため、製造コストが高くなり、また、生産性向上が難しいという問題があった。更に、プラズマＣＶＤ法にて所定枚数作製した各反射防止膜付基板の反射率にばらつきが生じてしまい、太陽電池にしたときの変換効率も低くなってしまっていた。
【０００３】
プラズマＣＶＤ法により所定枚数作製した各反射防止膜付基板の反射率にばらつきが生じてしまう理由としては、プラズマＣＶＤ装置内のトレー面内の温度分布に偏りが発生していることが挙げられる。大量生産により、一度に処理する枚数が増えたため、トレー面積が増加し、そのためにトレー面内温度分布に偏りが発生し、製膜速度においても偏りが発生して、製膜速度の速い部分と遅い部分が出ている。製膜速度のばらつきは膜厚のばらつきとなり、反射防止膜自体の反射率にばらつきを発生させることとなる。その結果、一度の処理で得られた複数枚の基板で一つの太陽電池モジュールを構成すると、見た目の色彩が不揃いで、変換効率にもばらつきが生じるという問題があった。
【０００４】
このために、特許文献２（特開２００３−１９７９３７号公報）では、反射防止膜の製膜処理工程後に行われる表面電極の焼成に際し、反射防止膜の膜厚に基づいて焼成温度を上昇又は下降させて基板の表面状態を制御する方法が提案されている。しかし、見た目の色彩が良く、変換効率も良好な太陽電池を得るにはなお不十分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３００４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、反射防止膜の反射率を許容範囲とする太陽電池用基板を、効率よく有効に、基板の無駄なく製造することを可能とした太陽電池の製造方法、この製造方法によって得られる太陽電池、及びこの太陽電池を含む太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、結晶系シリコン等の基板を母体とする太陽電池本体と、この太陽電池本体の受光面側に形成される反射防止膜とを備えた太陽電池を所定個数製造するにあたり、反射防止膜の膜厚と反射率との関係を検討した。その結果、複数枚の太陽電池用基板にプラズマＣＶＤ装置により反射防止膜を通常の条件で製膜した場合、これら複数枚の基板上に形成された反射防止膜は、反射率乃至膜の色彩や膜厚がばらつくが、膜厚と反射率とは膜厚を横軸にとってその関係を調べると、凹状カーブとなる関係を与え、最小の膜厚から最大の膜厚に向かうに従い、反射率が低下し、最小の反射率をとった後、再度反射率が上昇することが認められた。この場合、許容範囲の低反射率を有し、黒色乃至濃紺色の色彩を有する反射防止膜の膜厚より厚い膜厚を有し、このため反射率が許容範囲から外れた反射防止膜を持つ基板については、エッチング処理により反射防止膜の膜厚を減少させることにより、反射率を制御する。従って、膜の色彩や膜厚を許容範囲とし、その基板を以後の工程に用いることができる。しかしながら、膜厚が薄く、反射率が許容範囲にないものは、再度反射防止膜を別途に製膜するしか反射防止膜を許容範囲にする手段がないが、かかる手段は効率等の点から採用し難い。
【０００８】
そこで、本発明者らは更に検討を進めた結果、まず最初に、複数枚の基板に通常の条件でプラズマＣＶＤ装置を用いて反射防止膜を製膜し、そのうち最小の膜厚のものを選定する。一方で、プラズマＣＶＤ装置を用いて反射防止膜を製膜する場合における製膜条件のパラメータと膜の反射率乃至膜厚の関係を調べておき、上記最小の膜厚の反射防止膜が最小の反射率を与える膜厚となるような製造条件を求める。典型的には、製膜時間乃至は基板を搭載するトレイの移動速度を所要の条件とすることにより、上記最小膜厚であるが反射率等が許容範囲外の反射防止膜の膜厚をより厚くして、反射率等が許容範囲内になるような条件で以後の製膜を行い、これにより最小の膜厚が最小の反射率となる反射防止膜を形成するようにする。そして、この基板を含む反射率等が許容範囲にある反射防止膜を有する基板を採取すると共に、反射率等が許容範囲外の反射防止膜はいずれも膜厚が厚いものであるから、その膜厚をエッチングによって減少させることで、反射率、及びこの反射率と関連する膜の色彩や膜厚を容易に効率よく許容範囲にし得ることを知見した。このように、所定の膜厚より厚い反射防止膜が形成されてしまった際に、所定厚みより厚く形成された分量をエッチバックする（マスク等を用いないで反射防止膜全体をエッチングする）ことが、太陽電池の見た目の色彩を揃えるためにも有効であることを知見した。そして、エッチバックの目安としては、可視光領域の反射率を所定範囲内になるように制御しながら、黒色乃至濃紺色の色彩を呈するように反射防止膜をエッチバックすることで、均一な膜厚及び反射率を有する反射防止膜を形成することができ、この方法で作製した反射防止膜を有する太陽電池はいずれも変換効率が高く、しかも色むらなどの美観を損ねることもないので、これらを用いてモジュール化すると、色彩の揃った美しい太陽電池モジュールが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００９】
従って、本発明は、下記の太陽電池の製造方法、太陽電池及び太陽電池モジュールを提供する。
〈１〉
複数枚の太陽電池用基板にプラズマＣＶＤ装置を用いて反射防止膜を同時に製膜する工程を含む太陽電池の製造方法であって、上記工程において、まず複数枚の太陽電池用基板上に反射防止膜を製膜し、そのうち最小の膜厚の反射防止膜を有する基板を選択すると共に、この基板の反射防止膜が最小の反射率を有する膜厚を与えるプラズマＣＶＤ装置での製造条件を求め、この製造条件で以後の反射防止膜の製膜を繰り返すことにより、この製造条件で複数枚の太陽電池用基板に反射防止膜を製膜する場合、最小の膜厚の反射防止膜が最小の反射率を有する基板を形成すると共に、当該基板を含む反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲内にある基板を採取するようにしたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
〈２〉
上記繰り返し製膜操作で反射防止膜が製膜された基板のうち、反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲外の基板の反射防止膜をエッチング処理して、その反射防止膜の膜厚を反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲となるまで減少させることを特徴とする〈１〉記載の太陽電池の製造方法。
〈３〉
エッチングが化学エッチングである〈２〉記載の太陽電池の製造方法。
〈４〉
化学エッチングが、反射防止膜の反射率を測定しながらエッチングするものである〈３〉記載の太陽電池の製造方法。
〈５〉
化学エッチングが、エッチング液滴下ノズル、リンス液滴下ノズル、及び反射率計を具備する装置を反射防止膜上方に配置し、上記装置を上記反射防止膜面内を移動させ、上記反射率計により上記反射防止膜の反射率を測定しながら上記エッチング液滴下ノズルからエッチング液を滴下して、上記反射防止膜の反射率が許容範囲内になるまで上記反射防止膜全体をエッチングした後、上記リンス液滴下ノズルからリンス液を滴下してエッチング液を洗い流してエッチングを終了するものである〈４〉記載の太陽電池の製造方法。
〈６〉
〈１〉〜〈５〉のいずれかに記載の製造方法によって得られる太陽電池。
〈７〉
〈６〉記載の太陽電池を電気的に接続してなる太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、反射防止膜の反射率を許容範囲とする太陽電池用基板を容易に、効率よく有効に、基板の無駄なく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】拡散層及び反射防止膜を有するシリコン基板を示す概略断面図である。
【図２】ＣＶＤ装置の一例を示す概略図である。
【図３】エッチング装置の一例を示す概略図である。
【図４】エッチング工程を示す説明図である。
【図５】太陽電池の構造の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は、本発明による反射防止膜を形成した基板の断面を示す図である。図１において、１は太陽電池本体を形成する基板であり、主としてホウ素、ガリウム等のＩＩＩ族元素をドープしたｐ型単結晶シリコン基板が用いられる。また、リン、ヒ素等をドープしたｎ型単結晶シリコン基板を用いてもよい。基板としては結晶系シリコン基板であれば単結晶シリコン基板に限らず、ｐ型又はｎ型多結晶シリコン基板等の結晶系シリコン基板であってもよい。基板の比抵抗は０．１〜２０Ω・ｃｍが好ましい。図１においては、ｐ型単結晶シリコン基板を例に挙げて説明する。
【００１３】
シリコン基板は、これを水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ水溶液や、フッ硝酸等の酸水溶液に浸漬してスライスによるダメージ層を除去する。次いで、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等や、これらにイソプロピルアルコールを加えたものを用いたアルカリエッチング、酸エッチング等により、基板表面に微細な凹凸構造（テクスチャー）を形成する（図示せず）。
【００１４】
基板１の受光面側となる表面には、太陽電池として起電力を生じさせるのに必要なｐｎ接合を形成するためのｎ型拡散層２を形成する。形成方法は、例えばテクスチャーを形成した基板の非受光面どうしを重ね合わせ、石英ボートに搭載して、拡散炉に投入する方法がある。ヒーター温度を８００〜９００℃まで昇温して、オキシ塩化リンを窒素毎分１リットル／分にてバブリングさせ、蒸発したオキシ塩化リンは、酸素ガス毎分１リットル／分を伴ってシリコン表面にリンガラスとして堆積される。引き続き、窒素雰囲気中に放置した後、拡散炉から取り出す。
【００１５】
次に、ｎ型拡散層２の上に、反射防止膜３を積層する。本発明においては、例えば図２に示すような、アンモニアガス（ＮＨ3）及びモノシランガス（ＳｉＨ4）を用いたプラズマＣＶＤ装置により窒化珪素（ＳｉＮｘ）からなる反射防止膜を形成することができる。図２は、一般にダイレクトプラズマＣＶＤと呼ばれる平行平板型プラズマＣＶＤ装置を模式的に示すものである。図２に示すＣＶＤ装置１０は、製膜室１１を有し、この製膜室１１内には、所定位置にシリコン基板１２を載置するためのトレー１３、このトレーを一定温度に保つためのヒーターブロック１４、及びヒーターブロックの温度を制御する温度制御手段１５が配設されている。また、製膜室１１には、反応性ガスである所定の製膜用ガスをこの製膜室内に導入する製膜用ガス導入路１６、導入されたガスにエネルギーを与えてプラズマを発生させる高周波電源１７、及び排気装置１８が備えられている。
このＣＶＤ装置にて反射防止膜を製膜する場合、製膜用ガス導入路１６によって所定の製膜用ガスを所定の流量で製膜室１１内に導入した後、高周波電源１７を動作させて高周波電界を設定する。この操作により、高周波放電が発生して製膜用ガスがプラズマ化し、プラズマによって生じる反応を利用して、シリコン基板１２の表面に反射防止膜を製膜する。
【００１６】
プラズマＣＶＤ装置では、製膜条件パラメータを変化させることにより、膜の屈折率（反射率）、膜厚等を変化させることができる。反射防止膜製膜の主なパラメータとしては、アンモニア／モノシランのガス流量比１．６〜４、圧力０．１〜１０Ｔｏｒｒ、放電電力１０００〜１４００Ｗ、製膜温度３００〜５５０℃を使用することが好ましい。より好ましくは、アンモニア／モノシランのガス流量比２〜３、圧力０．５〜２Ｔｏｒｒ、放電電力１１００〜１３００Ｗ、製膜温度４００〜５００℃にすると良い。
【００１７】
反射防止膜の屈折率（反射率）は、製膜条件により調整できるので、予め製膜条件と屈折率（反射率）との対応を実験的に見出してテーブルとして記録しておくことにより、任意の屈折率（反射率）の膜を形成することができる。例えば、窒化珪素からなる反射防止膜の反射率は、０〜３％であることが好ましい。
【００１８】
また、膜厚についても製膜条件により製膜速度が変化するので、予め製膜条件と膜厚との関係を調べて記録しておき、製膜時間をモニタすることにより膜厚を制御することができる。しかし、多数枚のセルを一度に処理するプラズマＣＶＤ装置では、装置内に設けられた、基板を載置するためのトレーが巨大化し、トレー面内温度分布が均一でないため、反射防止膜の膜厚にばらつきが生じる。
なお、本発明において、膜厚は、エリプソメータ（Ｇａｅｒｔｎｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）により測定した値である。また、反射率は、反射率計（島津製作所製）により波長３００〜１２００ｎｍ、２５℃で測定した値である。
【００１９】
本発明においては、まず複数枚の太陽電池用基板上に反射防止膜を製膜し、そのうち最小の膜厚の反射防止膜を有する基板を選択すると共に、この基板の反射防止膜が最小の反射率を有する膜厚を与えるプラズマＣＶＤ装置での製造条件を求め、この製造条件で以後の反射防止膜の製膜を繰り返すことにより、この製造条件で複数枚の太陽電池用基板に反射防止膜を製膜する場合、最小の膜厚の反射防止膜が最小の反射率を有する基板を形成するものである。
この場合、上記製造条件のうちでは、製膜時間又は基板を搭載するトレイの移動速度を４５０ｍｍ／分以下の範囲で制御することが好ましい。
【００２０】
また、上記繰り返し製膜操作で反射防止膜が製膜された基板のうち、上記最小の膜厚で最小の反射率を有する反射防止膜が形成された基板を含む反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲にある基板を採取し、以後の工程を進める。一方、反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲外の基板の反射防止膜をエッチング処理して、その反射防止膜の膜厚を反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲となるまで減少させる。
【００２１】
なお、上記範囲の反射率を有する反射防止膜の色彩は、黒又は濃紺色である。これ以外の反射防止膜は全てこれより厚く製膜されているため、膜厚及び反射率が上記範囲内となり、反射防止膜が黒色乃至濃紺色になるようにエッチバックし、全ての膜の色彩を揃えるようにする。
【００２２】
エッチバックには、例えば図３に示すように、エッチング液滴下ノズル２２、リンス液滴下ノズル２３、及び反射率計２４を具備したエッチング装置２０を使用する。反射防止膜付基板２１は、エッチング槽２５内に配設され、基板を吸着・固定できる吸着チャック２６で固定し、この基板上からエッチング液又はリンス液を滴下して反射防止膜全面をエッチングする。エッチング液は、フッ酸又はフッ酸を含む混合液を使用してもよい。混合液は、フッ酸の他に塩酸、硝酸、硫酸、燐酸などを使用することができる。例えば、フッ酸濃度０．１〜５５質量％、液温２０〜５０℃のエッチング液をノズル２２から反射防止膜付基板２１に滴下する。エッチング液の滴下は、反射率計２４の反射率が許容範囲になったときに停止し、次にリンス液をリンス液滴下ノズル２３より滴下し、フッ酸を完全に洗い落としてエッチングを停止させる。
【００２３】
より好ましいフッ酸濃度は膜厚のエッチングをコントロールしやすくするため０．５〜２質量％を使用し、液温は加熱するとＨＦガスが発生してしまうため、取り扱いの容易な室温に近い温度範囲２０〜２５℃が好ましい。リンス滴下量は１０〜２０滴で、４〜８ｃｃが良い。発生したＨＦガスは、ＨＦ排気２７によって排気され、不要な液はドレイン２８から排出される。
【００２４】
ここで、反射率計２４は、投光・受光部が一体のもので、投光波長範囲３００〜１０００ｎｍのものを使用することが好ましい。投光した光は反射防止膜付基板２１に入射し、反射防止膜付基板２１から反射した光が反射率計２４の受光部で検知される。各波長の反射率は、受光部で検知した光強度を投光した光強度で除算したものである。反射率は、各波長の反射率を波長範囲に亘って積算したものを用いる。このような反射率計としては、上述したものが挙げられる。
【００２５】
図３に示すエッチバック液ノズル２２、リンス液ノズル２３、及び反射率計２４を反射防止膜付基板の上方に配置して基板面内を余すところ無く移動し、図４に示す制御を繰り返し行う。こうすることで、基板面内の反射防止膜厚が均一で、しかも上記範囲の反射率が得られる。得られた基板は黒色乃至濃紺色を呈しており、外観が美しい。
【００２６】
このようにして所定の膜厚及び反射率を有する反射防止膜を形成し、図５に示すように、ｎ型拡散層２及び反射防止膜３を有する基板１の非受光面にＰ+層６を形成した後、スクリーン印刷で銀ペースト、又はアルミニウムペースト／銀ペースト（混合）を印刷・焼成して、裏面電極７を形成する。最後に、受光面にスクリーン印刷により銀ペーストをパターン印刷・焼成し、表面電極（フィンガー部及びバスバー部）４を形成する。５は隣接する太陽電池と配線接続を行うためのリード線で、リード線を表面電極バスバー４にはんだ付して形成し、太陽電池３０を得る。
【００２７】
こうして反射率にばらつきがなく、所定の反射率を有する反射防止膜を所定枚数形成することができるため、全ての太陽電池の変換効率がよく、最大の性能を得ることができる。また、図５に示した構造の隣接する太陽電池を互いにはんだ接続してモジュール化しても、各太陽電池の発電電流が最大になり、しかも一定なので変換効率が高く、色むらなど美観を失わないモジュールを作製できる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２９】
［実施例１］
厚さ２００μｍ、比抵抗０．５Ω・ｃｍの、ホウ素ドープ｛１００｝ｐ型アズカットシリコン基板１８枚を用意した。濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去した後、これらの試料を同時に水酸化カリウム／２−プロパノール混合溶液に浸漬し、テクスチャーを形成した。水洗、乾燥後、アンモニア過水・フッ酸・塩酸過水・フッ酸洗浄し、水洗、乾燥した。
次に、基板１８枚の非受光面どうしを重ね合わせ、石英ボートに搭載して、拡散炉に投入した。ヒーター温度を８５０℃まで昇温して、オキシ塩化リンを窒素毎分１リットル／分にてバブリングさせた。バブリング蒸発したオキシ塩化リンは、酸素ガス毎分１リットル／分を伴ってシリコン表面にリンガラスとして堆積させた。引き続き、窒素雰囲気中に３０分間放置した後、拡散炉から取出した。拡散処理したこれら１８枚は、１質量％、２０℃ＨＦでリンガラスを除去した。
【００３０】
次いで、得られた１８枚のうち９枚をプラズマＣＶＤ処理した。この際、原料ガスとしてモノシランガス（ＳｉＨ4）とアンモニアガス（ＮＨ3）を使用した。反射防止膜製膜の主なパラメータは、アンモニア／モノシランガス流量比２．５、圧力１．０Ｔｏｒｒ、放電電力１２００Ｗにして、製膜温度４５０℃であった。処理時間は５分間で、基板を搭載したトレイの移動速度を４５０ｍｍ／分とした。
【００３１】
このようにして、図１に示す、ｎ型拡散層２及び反射防止膜３を形成した基板１を作製した。
得られた基板の中で最小膜厚を有する反射防止膜の基板を選定し、この基板の反射防止膜の反射率を最小とする膜厚を与える条件を求めた結果、上記条件のうちトレーの移動速度を４５０ｍｍ／分にすることがよいことを知見した。
従って、以後の反射防止膜の製膜条件を上記のようにして、残り９枚の基板について反射防止膜を製膜した結果、５枚の基板が黒色を呈し、その反射率（反射率計：島津製作所製，波長３００〜１２００ｎｍ，２５℃）は３％未満であり、膜厚はエリプソ膜厚測定装置で９０ｎｍ以内であった。
【００３２】
上記黒色を呈する反射防止膜付基板５枚を除く反射防止膜付基板を１枚ずつ図３に示すような装置２０でエッチバックを行った。まず、反射防止膜基板２１を吸着チャック２６で吸着させた。次に、エッチング液滴下ノズル２２と、リンス液滴下ノズル２３と、反射率計２４を具備した装置を反射防止膜の上方に配置して反射率が最小になるまで１質量％、２０℃のフッ酸をノズル２２から滴下した。反射防止膜のエッチバックは、図４に示す制御を行って、反射率が上記反射率と同じになった時に、エッチング液の滴下を停止し、ノズル２３からリンス液を１０滴（４ｃｃ）滴下して、完全にフッ酸を除去することでエッチングを停止した。エッチング液及びリンス液は、エッチング槽２５内を通り、ドレイン２８から排液した。
【００３３】
次に、ノズル２２，２３及び反射率計２４を反射防止膜付基板面内を余すところ無く移動させ、図４の制御を繰り返した。こうして得られた反射防止膜付基板９枚は、面内の膜厚が均一（９０ｎｍ）で、しかも反射率が小さいので、黒色又は濃紺色を呈していた。
【００３４】
図５に示すように、これらの基板９枚を使用して、非受光面にアルミニウムペーストを塗布してＰ+層６を形成した後、スクリーン印刷でアルミニウムペースト／銀ペーストを印刷・焼成して裏面電極７を形成した。最後に、受光面にスクリーン印刷により銀ペーストをパターン印刷・焼成し、表面電極４（フィンガー部及びバスバー部）を形成した。５は隣接する太陽電池と配線接続を行うためのリード線で、リード線を表面電極バスバー部４にはんだ付して形成した。
【００３５】
こうして９枚全ての太陽電池が反射率にばらつきがなく、いずれも同じ低反射率を有し、変換効率が高く、最大の特性を得ることができる。また、モジュール化しても各太陽電池の発電電流が最大になり、しかも一定なので、変換効率が高く、面内色むらなど美観を失わないモジュールを作製できた。
得られた太陽電池及び太陽電池モジュールの平均反射率、太陽電池の平均短絡電流、平均変換効率及び面内色むらについての結果を表１及び２に示す。
【００３６】
［比較例１］
実施例１と同様にして拡散後ガラスエッチングした９枚の基板を用意した。プラズマＣＶＤ装置の条件を実施例と同条件とし、トレーの搬送スピードのみを４５０ｍｍ／分から５００ｍｍ／分にした。この条件で得られた反射防止膜付基板９枚は茶色から黒色、濃紺色、水色を呈した。これらの反射防止膜の膜厚は８０〜１２０ｎｍであり、反射率は平均６％であった。
【００３７】
図５に示すように、これらの基板を使用して非受光面にアルミニウムペーストを塗布してＰ+層６を形成した後、スクリーン印刷でアルミニウムペースト／銀ペーストを印刷・焼成して裏面電極７を形成した。最後に、受光面にスクリーン印刷により銀ペーストをパターン印刷・焼成し、表面電極４（フィンガー部及びバスバー部）を形成した。５は隣接する太陽電池と配線接続を行うためのリード線で、リード線を表面電極バスバー４にはんだ付して形成した。
【００３８】
こうして作製された９枚全ての太陽電池は、反射率にばらつきがみられた。また、太陽電池の短絡電流が低く、高い変換効率も得られなかった。また、モジュール化しても各太陽電池の発電電流が低くなり、変換効率が低く、面内色むらなど美観も損なってしまった。
得られた太陽電池及び太陽電池モジュールの平均反射率、太陽電池の平均短絡電流、平均変換効率及び面内色むらについての結果を表１及び２に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
＊評価基準：合格 反射率３％未満，変換効率１７％以上
不合格 反射率３％以上，変換効率１７％未満
【符号の説明】
【００４１】
１ シリコン基板
２ ｎ型拡散層
３ 反射防止膜
４ 表面電極（フィンガー部及びバスバー部）
５ リード線
６ Ｐ+層
７ 裏面電極
１０ ＣＶＤ装置
１１ 製膜室
１２ 基板
１３ トレー
１４ ヒーターブロック
１５ 温度制御装置
１６ 製膜用ガス導入路
１７ 高周波電源
１８ 排気装置
２０ エッチング装置
２１ 基板
２２ エッチング液滴下ノズル
２３ リンス液滴下ノズル
２４ 反射率計
２５ エッチング槽
２６ 吸着チャック
２７ 排気
２８ ドレイン
３０ 太陽電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の太陽電池用基板にプラズマＣＶＤ装置を用いて反射防止膜を同時に製膜する工程を含む太陽電池の製造方法であって、上記工程において、まず複数枚の太陽電池用基板上に反射防止膜を製膜し、そのうち最小の膜厚の反射防止膜を有する基板を選択すると共に、この基板の反射防止膜が最小の反射率を有する膜厚を与えるプラズマＣＶＤ装置での製造条件を求め、この製造条件で以後の反射防止膜の製膜を繰り返すことにより、この製造条件で複数枚の太陽電池用基板に反射防止膜を製膜する場合、最小の膜厚の反射防止膜が最小の反射率を有する基板を形成すると共に、当該基板を含む反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲内にある基板を採取するようにしたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
上記繰り返し製膜操作で反射防止膜が製膜された基板のうち、反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲外の基板の反射防止膜をエッチング処理して、その反射防止膜の膜厚を反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲となるまで減少させることを特徴とする請求項１記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
エッチングが化学エッチングである請求項２記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
化学エッチングが、反射防止膜の反射率を測定しながらエッチングするものである請求項３記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
化学エッチングが、エッチング液滴下ノズル、リンス液滴下ノズル、及び反射率計を具備する装置を反射防止膜上方に配置し、上記装置を上記反射防止膜面内を移動させ、上記反射率計により上記反射防止膜の反射率を測定しながら上記エッチング液滴下ノズルからエッチング液を滴下して、上記反射防止膜の反射率が許容範囲内になるまで上記反射防止膜全体をエッチングした後、上記リンス液滴下ノズルからリンス液を滴下してエッチング液を洗い流してエッチングを終了するものである請求項４記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法によって得られる太陽電池。
【請求項７】
請求項６記載の太陽電池を電気的に接続してなる太陽電池モジュール。
【請求項１】
複数枚の太陽電池用基板にプラズマＣＶＤ装置を用いて反射防止膜を同時に製膜する工程を含む太陽電池の製造方法であって、上記工程において、まず複数枚の太陽電池用基板上に反射防止膜を製膜し、そのうち最小の膜厚の反射防止膜を有する基板を選択すると共に、この基板の反射防止膜が最小の反射率を有する膜厚を与えるプラズマＣＶＤ装置での製造条件を求め、この製造条件で以後の反射防止膜の製膜を繰り返すことにより、この製造条件で複数枚の太陽電池用基板に反射防止膜を製膜する場合、最小の膜厚の反射防止膜が最小の反射率を有する基板を形成すると共に、当該基板を含む反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲内にある基板を採取するようにしたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
上記繰り返し製膜操作で反射防止膜が製膜された基板のうち、反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲外の基板の反射防止膜をエッチング処理して、その反射防止膜の膜厚を反射防止膜の反射率、膜の色彩又は膜厚が許容範囲となるまで減少させることを特徴とする請求項１記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
エッチングが化学エッチングである請求項２記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
化学エッチングが、反射防止膜の反射率を測定しながらエッチングするものである請求項３記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
化学エッチングが、エッチング液滴下ノズル、リンス液滴下ノズル、及び反射率計を具備する装置を反射防止膜上方に配置し、上記装置を上記反射防止膜面内を移動させ、上記反射率計により上記反射防止膜の反射率を測定しながら上記エッチング液滴下ノズルからエッチング液を滴下して、上記反射防止膜の反射率が許容範囲内になるまで上記反射防止膜全体をエッチングした後、上記リンス液滴下ノズルからリンス液を滴下してエッチング液を洗い流してエッチングを終了するものである請求項４記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法によって得られる太陽電池。
【請求項７】
請求項６記載の太陽電池を電気的に接続してなる太陽電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８９６６５（Ｐ２０１３−８９６６５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２６６５３（Ｐ２０１１−２２６６５３）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
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