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太阳能电池的制造方法与流程

2022-06-22 22:58:53 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及背面电极型(背接触型)太阳能电池的制造方法。


背景技术:

2.作为使用半导体基板的太阳能电池,有以下两种:在受光面侧和背面侧的两面形成电极的、两面电极型的太阳能电池,以及仅在背面侧形成电极的、背面电极型的太阳能电池。两面电极型的太阳能电池中,由于在受光面侧形成电极,因而会被该电极遮蔽太阳光。另一方面,背面电极型的太阳能电池中,由于没有在受光面侧形成电极,因此,与两面电极型的太阳能电池相比,太阳光的受光率高。专利文献1和2中,公开了背面电极型的太阳能电池。
3.专利文献1记载的太阳能电池具备:作为光电转换层而发挥功能的半导体基板、在半导体基板的背面侧的一部分上依次层叠的第1本征半导体层和第1导电型半导体层(第1半导体层)和第1电极层、以及、在半导体基板的背面侧的另一部分上依次层叠的第2本征半导体层和第2导电型半导体层(第2半导体层)和第2电极层。另外,该太阳能电池具备在半导体基板的受光面侧上依次层叠的第3本征半导体层(第3半导体层)和光学调节层。光学调节层作为减少入射光的反射的防反射层而发挥功能。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1:日本特开2013-26269号公报
7.专利文献2:国际公开第2012/132836号


技术实现要素:

8.一般来说,在第1导电型半导体层的图案化和第2导电型半导体层的图案化之中,至少在第1导电型半导体层的图案化中,可以使用利用光刻技术的蚀刻法。此时,从降低成本的观点出发,作为剥离光致抗蚀剂的溶液,考虑使用碱溶液。
9.但是,碱溶液有时会溶解背面侧的第1导电型半导体层。因此,载流子的提取效率会降低,太阳能电池的性能会降低。
10.或者,由于碱溶液,有时在露出的半导体基板上会产生伤害。因此,载流子的寿命会降低,太阳能电池的性能会降低。
11.另外,电极层的图案化中,从降低成本的观点出发,作为剥离光致抗蚀剂的溶液,考虑使用碱溶液。但是,碱溶液有时会溶解在电极层之间露出的第1导电型半导体层和第2导电型半导体层。因此,载流子的提取效率会降低,太阳能电池的性能会降低。
12.本发明的目的在于提供一种能实现太阳能电池的低成本化和性能降低的抑制的、太阳能电池的制造方法。
13.本发明涉及的太阳能电池的制造方法是一种背面电极型的太阳能电池的制造方法,该太阳能电池具备半导体基板、在与上述半导体基板的一个主面侧为相反侧的另一主
面侧的一部分即第1区域依次层叠的第1半导体层和第1电极层、以及、在上述半导体基板的上述另一主面侧的另一部分即第2区域依次层叠的第2半导体层和第2电极层;该制造方法包含以下工序:第1半导体层材料膜形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧形成上述第1半导体层的材料膜;氧化处理层形成工序,对上述第1半导体层的材料膜的表面进行氧化处理,在上述第1半导体层的材料膜的表面形成第1氧化处理层;掩模形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧的上述第1区域上形成第1掩模;第1半导体层形成工序,使用上述第1掩模除去上述第2区域的上述第1氧化处理层和上述第1半导体层的材料膜,从而在上述第1区域上形成图案化后的上述第1半导体层和上述第1氧化处理层;掩模除去工序,除去上述第1掩模;清洗工序,清洗上述第2区域的露出的上述半导体基板的表面。上述第1氧化处理层在上述掩模除去工序中,保护上述第1半导体层免受除去上述第1掩模的溶液的影响的同时,在上述清洗工序中,其被清洗上述半导体基板的表面的溶液所除去。
14.另外,本发明涉及的其它太阳能电池的制造方法是一种背面电极型的太阳能电池的制造方法,该太阳能电池具备半导体基板、在与上述半导体基板的一个主面侧为相反侧的另一主面侧的一部分即第1区域依次层叠的第1半导体层和第1电极层、以及、在上述半导体基板的上述另一主面侧的另一部分即第2区域依次层叠的第2半导体层和第2电极层;该制造方法包含以下工序:第1半导体层材料膜形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧形成上述第1半导体层的材料膜;掩模形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧的上述第1区域上形成第1掩模;第1半导体层形成工序,使用上述第1掩模除去上述第2区域的上述上述第1半导体层的材料膜,从而在上述第1区域上形成图案化后的上述第1半导体层;氧化处理层形成工序,对上述第2区域中露出的上述半导体基板的表面进行氧化处理,在上述半导体基板的表面形成第1氧化处理层;掩模除去工序,除去上述第1掩模;清洗工序,清洗上述第2区域的露出的上述半导体基板的表面。上述第1氧化处理层在上述掩模除去工序中,保护上述半导体基板免受除去上述第1掩模的溶液的影响的同时,在上述清洗工序中,其被清洗上述半导体基板的表面的溶液所除去。
15.另外,本发明涉及的其它太阳能电池的制造方法是一种背面电极型的太阳能电池的制造方法,该太阳能电池具备半导体基板、在与上述半导体基板的一个主面侧为相反侧的另一主面侧的一部分即第1区域依次层叠的第1半导体层和第1电极层、以及、在上述半导体基板的上述另一主面侧的另一部分即第2区域依次层叠的第2半导体层和第2电极层;该制造方法包含以下工序:第1半导体层材料膜形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧形成上述第1半导体层的材料膜;氧化处理层形成工序,对上述第1半导体层的材料膜的表面进行氧化处理,在上述第1半导体层的材料膜的表面形成第1氧化处理层;剥离层形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧形成剥离层;掩模形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧的上述第1区域上形成掩模;第1半导体层形成工序,使用上述掩模除去上述第2区域的上述剥离层、上述第1氧化处理层和上述第1半导体层的材料膜,从而在上述第1区域上形成图案化后的上述第1半导体层、上述第1氧化处理层和上述剥离层;掩模除去工序,除去上述掩模;清洗工序,清洗上述第2区域的露出的上述半导体基板的表面;第2半导体层材料膜形成工序,在上述第1区域的上述剥离层上和上述第2区域上,形成上述第2半导体层的材料膜;第2半导体层形成工序,通过除去上述剥离层,从而除去上述第1区域的上述第2半导体层的材料膜,在上述第2区域上,形成图案化后的上述第2半导体层。上述第1氧
化处理层在上述掩模除去工序中,保护上述第1半导体层免受除去上述掩模的溶液的影响的同时,在上述第2半导体层形成工序中,其被除去上述剥离层的溶液所除去。
16.另外,本发明涉及的其它太阳能电池的制造方法是一种背面电极型的太阳能电池的制造方法,该太阳能电池具备半导体基板、在与上述半导体基板的一个主面侧为相反侧的另一主面侧的一部分即第1区域依次层叠的第1半导体层和第1电极层、以及、在上述半导体基板的上述另一主面侧的另一部分即第2区域依次层叠的第2半导体层和第2电极层;该制造方法包含以下工序:第1半导体层材料膜形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧形成上述第1半导体层的材料膜;剥离层形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧形成剥离层;掩模形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧的上述第1区域上形成掩模;第1半导体层形成工序,使用上述掩模除去上述第2区域的上述剥离层和上述第1半导体层的材料膜,从而在上述第1区域上形成图案化后的上述第1半导体层和上述剥离层;氧化处理层形成工序,对上述第2区域的露出的上述半导体基板的表面进行氧化处理,在上述半导体基板的表面上形成第1氧化处理层;掩模除去工序,除去上述掩模;清洗工序,清洗上述第2区域的露出的上述半导体基板的表面;第2半导体层材料膜形成工序,在上述第1区域的上述剥离层上和上述第2区域上,形成上述第2半导体层的材料膜;第2半导体层形成工序,通过除去上述剥离层,从而除去上述第1区域的上述第2半导体层的材料膜,在上述第2区域上,形成图案化后的上述第2半导体层。上述第1氧化处理层在上述掩模除去工序中保护上述半导体基板免受除去上述掩模的溶液的影响的同时,在上述清洗工序中,其被清洗上述半导体基板的表面的溶液所除去。
17.另外,本发明涉及的其它太阳能电池的制造方法是一种背面电极型的太阳能电池的制造方法,该太阳能电池具备半导体基板、在与上述半导体基板的一个主面侧为相反侧的另一主面侧的一部分即第1区域依次层叠的第1半导体层和第1电极层、以及、在上述半导体基板的上述另一主面侧的另一部分即第2区域依次层叠的第2半导体层和第2电极层;该制造方法包含以下工序:电极层材料膜形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧的上述第1区域和上述第2区域上,横跨上述第1半导体层和上述第2半导体层,形成电极层材料膜;掩模形成工序,在上述半导体基板的上述另一主面侧的上述第1区域和上述第2区域上,形成掩模;电极层形成工序,使用上述掩模除去上述第1区域和上述第2区域的边界中的上述电极层材料膜,从而在上述第1区域上形成图案化后的上述第1电极层,在上述第2区域上形成图案化后的上述第2电极层;氧化处理层形成工序,对上述第1电极层与上述第2电极层之间露出的上述第1半导体层的表面和上述第2半导体层的表面进行氧化处理,在露出的上述第1半导体层的表面和上述第2半导体层的表面上,形成氧化处理层;掩模除去工序,除去上述掩模。上述氧化处理层在上述掩模除去工序中保护在上述第1电极层与上述第2电极层之间的上述第1半导体层和上述第2半导体层免受除去上述掩模的溶液的影响。
18.根据本发明,可以实现太阳能电池的低成本化和性能降低的抑制。
附图说明
19.图1a为从背面侧观察本实施方式涉及的太阳能电池的图。
20.图1b为从背面侧观察本实施方式涉及的其它太阳能电池的图。
21.图2a为图1a的太阳能电池中的ii-ii线剖面图。
22.图2b为图1b的其它太阳能电池中的ii-ii线剖面图。
23.图3a为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层材料膜形成工序和第3半导体层形成工序的图。
24.图3b是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。
25.图3c是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图。
26.图3d是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层形成工序的图。
27.图3e是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。
28.图3f是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂除去工序(掩模除去工序)的图。
29.图3g是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1清洗工序的图。
30.图3h是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层材料膜形成工序的图。
31.图3i是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层形成工序的图。
32.图3j是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的光学调节层形成工序的图。
33.图3k是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
34.图3l是表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
35.图4是用于说明图3b和图3e所示的氧化处理层形成工序的一个例子的图。
36.图5a为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层材料膜形成工序和第3半导体层形成工序的图。
37.图5b是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。
38.图5c是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的剥离层形成工序和绝缘层形成工序的图。
39.图5d是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图。
40.图5e是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层形成工序的图。
41.图5f是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。
42.图5g是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂除去工序(掩模除去工序)的图。
43.图5h是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1清洗工序的图。
44.图5i是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层材料膜形成工序的图。
45.图5j是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层形成工序的图。
46.图5k是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的光学调节层形成工序的图。
47.图5l是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
48.图5m是表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
49.图6a为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层材料膜形成工序和第3半导体层形成工序的图。
50.图6b是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。
51.图6c是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的剥离层形成工序、第1保护层形成工序、绝缘层形成工序和第2保护层形成工序的图。
52.图6d是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图。
53.图6e是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层形成工序的图。
54.图6f是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。
55.图6g是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂除去工序(掩模除去工序)的图。
56.图6h是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1清洗工序的图。
57.图6i是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层材料膜形成工序的图。
58.图6j是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层形成工序的图。
59.图6k是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的光学调节层形成工序的图。
60.图6l是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
61.图6m是表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
62.图7a是表示现有的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层材料膜形成工序和第3半导体层形成工序的图。
63.图7b是表示现有的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)
的图。
64.图7c是表示现有的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层形成工序的图。
65.图7d是表示现有的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂除去工序(掩模除去工序)的图。
66.图7e是表示现有的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层材料膜形成工序的图。
67.图7f是表示现有的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层形成工序的图。
68.图7g是表示现有的太阳能电池的制造方法中的光学调节层形成工序的图。
69.图7h是表示现有的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
70.图7i是表示现有的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
71.图7j是表示现有的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
72.图8a是本实施方式的变形例涉及的太阳能电池的剖面图,是相当于图1a的ii-ii线的剖面图。
73.图8b是本实施方式的变形例涉及的其它太阳能电池的剖面图,是相当于图1b的ii-ii线的剖面图。
74.图9a是表示第1实施方式的变形例涉及的太阳能电池的制造方法中的透明电极层材料膜形成工序的图。
75.图9b是表示第1实施方式的变形例涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图。
76.图9c是表示第1实施方式的变形例涉及的太阳能电池的制造方法中的透明电极层形成工序的图。
77.图9d是表示第1实施方式的变形例涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。
78.图9e是表示第1实施方式的变形例涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图。
79.图10a是表示第2实施方式或第3实施方式的变形例涉及的太阳能电池的制造方法中的透明电极层材料膜形成工序的图。
80.图10b是表示第2实施方式或第3实施方式的变形例涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图。
81.图10c是表示第2实施方式或第3实施方式的变形例涉及的太阳能电池的制造方法中的透明电极层形成工序的图。
82.图10d是表示第2实施方式或第3实施方式的变形例涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。
83.图10e是表示第2实施方式或第3实施方式的变形例涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图。
84.符号说明
85.1、1x太阳能电池
86.7第1区域
87.7b、8b母排部
88.7f、8f指指部
89.8第2区域
90.9边界区域
91.11、11x半导体基板
92.13、13x本征半导体层(第3半导体层)
93.15、15x光学调节层
94.23、23x本征半导体层(第1半导体层)
95.23z、23zx、33z、33zx本征半导体层材料膜
96.25、25x第1导电型半导体层(第1半导体层)
97.25z、25zx第1导电型半导体层材料膜(第1半导体层材料膜)
98.27、27x第1电极层
99.28、28x、38、38x透明电极层
100.28z、28zx透明电极层材料膜
101.29、29x、39、39x金属电极层
102.33、33x本征半导体层(第2半导体层)
103.35、35x第2导电型半导体层(第2半导体层)
104.35z、35zx第2导电型半导体层材料膜(第2半导体层材料膜)
105.37、37x第2电极层
106.41剥离层
107.43绝缘层
108.51第1保护层
109.53第2保护层
110.25o第1氧化处理层
111.13o第2氧化处理层
112.11o、26o氧化处理层
113.90、90x抗蚀剂(掩模)
具体实施方式
114.以下参照随附的图例,对本发明的实施方式的一个例子进行说明。应予说明,各图面中,对于相同或相当的部分,赋予相同的符号。另外,出于方便,有的情况下会省略阴影、构件符号等,在该情况下,可以参考其它图例。
115.(太阳能电池)
116.图1a为从背面侧观察本实施方式涉及的太阳能电池的图,图1b为从背面侧观察本实施方式涉及的其它太阳能电池的图。图1a和图1b所示的太阳能电池1为背面电极型(也称为背接触型、背面接合型。)的太阳能电池。太阳能电池1拥有具备2个主面的n型(第2导电型)半导体基板11,在半导体基板11的主面中,具有第1区域7和第2区域8。
117.第1区域7为所谓的梳型的形状,具有相当于梳齿的多个指部7f、和相当于梳齿的支持部的母排部7b。母排部7b沿半导体基板11的一侧的边部而在第1方向(x方向)上延伸,指部7f从母排部7b起,在与第1方向(x方向)交叉的第2方向(y方向)上延伸。
118.同样地,第2区域8是所谓的梳型的形状,具有相当于梳齿的多个指部8f、和相当于梳齿的支持部的母排部8b。母排部8b沿与半导体基板11的一侧的边部对置的另一边部而在第1方向(x方向)上延伸,指部8f从母排部8b起,在第2方向(y方向)上延伸。
119.指部7f与指部8f在第1方向(x方向)上交互设置。
120.应予说明,第1区域7和第2区域8也可以形成为条状。
121.如图1a所示那样,在第1区域7与第2区域8之间可以存在边界区域9,如图1b所示那样,在第1区域7与第2区域8之间也可以不存在边界区域9。如后述那样,边界区域9是指p型半导体层与n型半导体层重合的区域。
122.图2a是图1a的太阳能电池中的ii-ii线剖面图,图2b是图1b的太阳能电池中的ii-ii线剖面图。如图2a和图2b所示那样,太阳能电池1是异质结型的太阳能电池。太阳能电池1具备:在半导体基板11的主面之中的受光侧的一侧的主面即受光面侧上依次层叠的本征半导体层13和光学调节层15。另外,太阳能电池1具备:在半导体基板11的主面之中的与受光面相反侧的另一侧的主面即背面侧的一部分(主要是第1区域7)上依次层叠的本征半导体层23、p型(第1导电型)半导体层25和第1电极层27。另外,太阳能电池1具备:半导体基板11的背面侧的另一部分(主要是第2区域8)上依次层叠的本征半导体层33、n型(第2导电型)半导体层35和第2电极层37。应予说明,以下,也将本征半导体层23和p型半导体层25称为第1半导体层,将本征半导体层33和n型半导体层35称为第2半导体层。另外,将本征半导体层13称为第3半导体层。
123.半导体基板11由单晶硅或多晶硅等结晶硅材料形成。半导体基板11是例如在结晶硅材料掺杂有n型掺杂物的n型的半导体基板。作为n型掺杂物,例如可举出磷(p)。
124.半导体基板11作为光电转换基板而发挥功能,即,吸收来自受光面侧的入射光,生成光载流子(电子和空穴)。
125.通过将结晶硅用作半导体基板11的材料,从而可以使暗电流较小,即便在入射光的强度低的情况下,也能得到较高输出(与照度无关的稳定的输出)。
126.本征半导体层13形成于半导体基板11的受光面侧。本征半导体层23形成于半导体基板11的背面侧的第1区域7和边界区域9。本征半导体层33形成于半导体基板11的背面侧的第2区域8和边界区域9。本征半导体层13、23、33例如由以本征(i型)非晶硅为主成分的材料形成。
127.本征半导体层13、23、33作为所谓的钝化层而发挥功能,抑制半导体基板11中生成的载流子的复合、提高载流子的回收效率。
128.光学调节层15形成于半导体基板11的受光面侧的本征半导体层13上。光学调节层15作为防止入射光的反射的防反射层而发挥功能,并且作为保护半导体基板11的受光面侧和本征半导体层13的保护层而发挥功能。光学调节层15例如由氧化硅(sio)、氮化硅(sin)、或氧氮化硅(sion)这样的它们的复合物等绝缘体材料形成。
129.p型半导体层25形成于本征半导体层23上,即半导体基板11的背面侧的第1区域7和边界区域9。p型半导体层25例如由非晶硅材料形成。p型半导体层25例如是在非晶硅材料中掺杂有p型掺杂物的p型的半导体层。作为p型掺杂物,例如可举出硼(b)。
130.n型半导体层35形成于本征半导体层33上,即半导体基板11的背面侧的第2区域8和边界区域9。n型半导体层35例如由非晶硅材料形成。n型半导体层35例如是在非晶硅材料
中掺杂有n型掺杂物(例如上述的磷(p))的n型的半导体层。
131.图2a中,n型半导体层35和本征半导体层33的一部分在边界区域9中,在邻接的p型半导体层25和本征半导体层23的一部分上重叠。另一方面,图2b中,n型半导体层35和本征半导体层33的一部分与p型半导体层25和本征半导体层23的一部分不重叠。
132.第1电极层27形成于p型半导体层25上,第2电极层37形成于n型半导体层35上。
133.第1电极层27具有在p型半导体层25上依次层叠的透明电极层28和金属电极层29。第2电极层37具有在n型半导体层35上依次层叠的透明电极层38和金属电极层39。
134.透明电极层28、38由透明的导电性材料形成。作为透明导电性材料,可举出ito(indium tin oxide:氧化铟和氧化锡的复合氧化物)等。金属电极层29、39由含有银等金属粉末的导电性膏材料形成。
135.(现有的太阳能电池的制造方法)
136.接下来,参照图7a~图7j,对于具有与图1a和图1b所示的本实施方式的太阳能电池1相同的构成的现有的太阳能电池1x的制造方法及其课题,进行说明。图7a是表示现有的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层材料膜形成工序和第3半导体层形成工序的图,图7b~图7d是表示现有的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)、第1半导体层形成工序和抗蚀剂除去工序(掩模除去工序)的图。另外,图7e是表示现有的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层材料膜形成工序的图,图7f是表示现有的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层形成工序的图。另外,图7g是表示现有的太阳能电池的制造方法中的光学调节层形成工序的图,图7h~图7j是表示现有的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
137.首先,如图7a所示那样,使用例如cvd法(化学气相沉积法),在半导体基板11x的背面侧的整面上,依次层叠(制膜)本征半导体层材料膜23zx和p型半导体层材料膜25zx(第1半导体层材料膜形成工序)。另外,如后述那样,可以在p型半导体层材料膜25zx上,层叠(制膜)sio这样的绝缘层。
138.另外,例如使用cvd法,在半导体基板11x的受光面侧的整面上,层叠(制膜)本征半导体层13x(第3半导体层形成工序)。另外,如后述那样,可以在本征半导体层13x上,层叠(制膜)sio这样的绝缘层。应予说明,本征半导体层材料膜23zx和p型半导体层材料膜25zx与本征半导体层13x的制膜顺序没有限定。
139.接下来,如图7b~图7d所示那样,使用光刻法,在半导体基板11x的背面侧,除去第2区域8中的本征半导体层材料膜23zx和p型半导体层材料膜25zx,进行本征半导体层23x和p型半导体层25x的图案化(第1半导体层形成工序)。
140.具体来说,如图7b所示那样,在半导体基板11x的两面侧的整面涂布光致抗蚀剂90x后,在背面侧,使第2区域8中的光致抗蚀剂90x曝光和显影并除去(抗蚀剂形成工序:掩模形成工序)。之后,如图7c所示那样,使用以光致抗蚀剂90x为掩模的蚀刻法,进行本征半导体层23x和p型半导体层25x的图案化。作为对于p型半导体层材料膜的蚀刻溶液,例如可以使用氢氟酸和硝酸的混合液等酸性溶液。
141.之后,如图7d所示那样,剥离光致抗蚀剂90x(抗蚀剂除去工序:掩模除去工序)。作为对于光致抗蚀剂90x的蚀刻溶液,可以使用价格低廉的碱溶液。此时,就产生了第1课题(详细内容后述)。
142.应予说明,第1半导体层形成工序中,可以以残留半导体基板11x的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23zx的一部分或全部的方式,进行p型半导体层25x的图案化。
143.接下来,清洁半导体基板11x的两面侧(第1清洗工序)。第1清洗工序中,例如在进行臭氧处理后,进行氢氟酸处理。氢氟酸处理不仅是指使用氢氟酸的处理,还包含使用在氢氟酸中含有其它种类的酸(第1清洗工序中例如为盐酸)的混合物的处理。
144.接下来,如图7e所示那样,使用例如cvd法,在半导体基板11x的背面侧的整面上,依次层叠(制膜)本征半导体层材料膜33zx和n型半导体层材料膜35zx(第2半导体层材料膜形成工序)。
145.接下来,如图7f所示那样,使用光刻法,在半导体基板11x的背面侧,除去第1区域7中的本征半导体层材料膜33zx和n型半导体层材料膜35zx,进行本征半导体层33x和n型半导体层35x的图案化(第2半导体层形成工序)。
146.具体来说,与上述第1半导体层形成工序同样,以光致抗蚀剂90x为掩模,使用碱溶液进行蚀刻,之后,使用有机溶剂剥离光致抗蚀剂90x。
147.应予说明,第1半导体层形成工序中,在半导体基板11x的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23zx全部残留的情况下,在第2半导体层材料膜形成工序和第2半导体层形成工序中,不进行本征半导体层材料膜的层叠(制膜)而进行n型半导体层35x的图案化即可。另外,第1半导体层形成工序中,在半导体基板11x的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23zx的一部分残留的情况下,在第2半导体层材料膜形成工序和第2半导体层形成工序中,仅对除去的部分进行本征半导体层材料膜的层叠(制膜)而进行本征半导体层和n型半导体层35x的图案化即可。
148.接下来,如图7g所示那样,例如使用cvd法,在半导体基板11x的受光面侧的整面上,层叠(制膜)光学调节层15x(光学调节层形成工序)。
149.接下来,如图7h所示那样,例如使用溅射沉积法等pvd法(物理气相沉积法),在半导体基板11x的背面侧的整面上,层叠(制膜)透明电极层材料膜28zx(电极层形成工序)。
150.接下来,如图7i所示那样,使用例如利用蚀刻膏的蚀刻法,除去透明电极层材料膜28zx的一部分,进行透明电极层28x、38x的图案化(电极层形成工序)。作为对于透明电极层材料膜的蚀刻溶液,例如可以使用盐酸或氯化铁水溶液。
151.接下来,如图7j所示那样,使用例如印刷法或涂布法,在透明电极层28x上形成金属电极层29x,在透明电极层38x上形成金属电极层39x,从而形成第1电极层27x和第2电极层37x。
152.通过以上的工序,完成现有的背面电极型的太阳能电池1x。
153.(第1课题)
154.一般来说,在p型半导体层25x的图案化和n型半导体层35x的图案化之中,至少在p型半导体层25x的图案化中,可以使用利用光刻技术的蚀刻法。此时,从降低成本的观点出发,作为剥离光致抗蚀剂90x的溶液,考虑使用碱溶液。
155.但是,如果p型半导体层25x的掺杂物浓度低,则碱溶液有时会溶解背面侧的p型半导体层25x。因此,载流子的提取效率会降低,太阳能电池的性能会降低。另外,碱溶液会溶解受光面侧的本征半导体层13x。因此,载流子的寿命会降低,太阳能电池的性能会降低。
156.关于这一点,考虑在背面侧和受光面侧,对由例如氧化硅(sio)、氮化硅(sin)、或
氧氮化硅(sion)这样的它们的复合物等绝缘体材料构成的保护层进行制膜。但是,例如在利用cvd的制膜中,在保护层上会产生多个针孔,因此,碱溶液介由保护层的针孔而溶解p型半导体层25x和本征半导体层13x。因此,利用p型半导体层25x的载流子的提取效率会降低,并且利用本征半导体层13x的载流子的寿命会降低,太阳能电池的性能会降低。
157.在p型半导体层25x的图案化和n型半导体层35x的图案化之中的至少用于p型半导体层25x的图案化的光致抗蚀剂90x的剥离中,如果使用有机溶剂

,则可以抑制介由保护层的针孔的p型半导体层25x和本征半导体层13x的溶解,但是成本会升高。
158.另外,为了抑制介由保护层的针孔的p型半导体层25x和本征半导体层13x的溶解,考虑抑制保护层中的针孔的产生。为了抑制保护层中的针孔的产生,考虑:
159.·
在洁净室内进行操作,避免制造工艺中的异物的附着;
160.·
使保护层的膜厚增厚;或
161.·
使保护层多层化。
162.但是,对于制膜环境的洁净化(在洁净室内的操作),设备投资成本大。对于保护层的厚膜化和保护层的多层化,由于制膜时间的增加和除去工艺的增加等,在制造工艺的增加和成本方面上也并不容易。
163.关于该课题,本技术发明人等考虑了对于在太阳能电池1的制造工艺中保护p型半导体层25和本征半导体层13的同时又在制造工艺中自然地被除去的保护层,使其形成于背面侧的p型半导体层25上和受光面侧的本征半导体层13上。
164.另外,在p型半导体层25x的图案化中,由于剥离光致抗蚀剂90x碱溶液,有时在露出的半导体基板11x上会产生伤害。因此,载流子的寿命会降低,太阳能电池的性能会降低。
165.关于该课题,本技术发明人等考虑了对于太阳能电池1的制造工艺中保护半导体基板11、且又在制造工艺中自然地被除去的保护层,使其形成于露出的半导体基板11上。
166.(第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法)
167.以下,参照图3a~图3l和图4,对于图1a和图2a所示的本实施方式涉及的太阳能电池1的制造方法(第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法)进行说明。图3a为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层材料膜形成工序和第3半导体层形成工序的图,图3b为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。另外,图3c为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图,图3d为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层形成工序的图。另外,图3e为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图,图3f为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂除去工序(掩模除去工序)的图,图3g为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1清洗工序的图。另外,图3h为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层材料膜形成工序的图,图3i为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层形成工序的图。另外,图3j为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的光学调节层形成工序的图,图3k和图3l为表示第1实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。另外,图4是用于说明图3b和图3e所示的氧化处理层形成工序的一个例子的图。
168.首先,如图3a所示那样,使用例如cvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,依次
层叠(制膜)本征半导体层材料膜23z和p型半导体层材料膜25z(第1半导体层材料膜形成工序)。
169.另外,例如使用cvd法,在半导体基板11的受光面侧的整面上,层叠(制膜)本征半导体层13(第3半导体层形成工序)。应予说明,本征半导体层材料膜23z和p型半导体层材料膜25z与本征半导体层13的制膜顺序没有限定。
170.受光面侧的本征半导体层13也可以在之后的第2半导体层材料膜形成工序中进行制膜。在该情况下,对于在该阶段中制膜的受光面侧的本征半导体层,在之后的氧化处理层形成工序中可以不实施表面氧化的处理,而是在之后的第1半导体层形成工序中除去。或者,在该阶段中可以不在受光面侧形成本征半导体层,即在该阶段中可以没有本征半导体层形成工序。
171.接下来,如图3b所示那样,对p型半导体层材料膜25z的表面进行氧化处理,在p型半导体层材料膜25z的表面上形成第1氧化处理层25o(氧化处理层形成工序)。另外,将本征半导体层13的表面氧化,在本征半导体层13的表面上形成第2氧化处理层13o(氧化处理层形成工序)。应予说明,如上所述,在氧化处理层形成工序之前,在受光面侧未形成本征半导体层13的情况下,可以对半导体基板11的受光面侧的表面进行氧化处理,在半导体基板11的受光面侧的表面上形成第2氧化处理层。
172.具体来说,如图4所示那样,将半导体基板11浸在臭氧水中,从而使臭氧(o3)浸透p型半导体层材料膜25z的表面和本征半导体层13的表面(或半导体基板11的受光面侧的表面)。由此,在p型半导体层材料膜25z的表面和本征半导体层13的表面(或半导体基板11的受光面侧的表面)上形成硅氧化膜(sio
x
、x为1以上的任意的数)。
173.应予说明,通过简单地加热半导体基板11,从而经由例如与空气中的氧的键合,由此使p型半导体层材料膜25z的表面和本征半导体层13的表面(或半导体基板11的受光面侧的表面)氧化。
174.如此形成的硅氧化膜(sio
x
)、即第1氧化处理层25o和第2氧化处理层13o对碱溶液有耐性,可以用氢氟酸处理(使用氢氟酸、或氢氟酸与其它种类的酸的混合物的处理)而容易地除去。
175.进而,使已有的硅层氧化而形成的氧化膜是没有针孔的致密的膜。由此,可以抑制碱溶液介由氧化膜的针孔而溶解p型半导体层材料膜25z和本征半导体层13。
176.应予说明,使已有的硅层氧化而形成的硅氧化膜为0.1nm~2.0nm左右的膜厚,与使用例如cvd法而制膜的硅氧化层相比,更薄更均匀。
177.接下来,如图3c~图3f所示那样,使用光刻法,在半导体基板11的背面侧,除去第2区域8中的本征半导体层材料膜23z、p型半导体层材料膜25z和第1氧化处理层25o,从而在第1区域7中形成图案化后的本征半导体层23、p型半导体层25和第1氧化处理层25o(第1半导体层形成工序)。
178.具体来说,如图3c所示那样,在半导体基板11的两面侧的整面涂布光致抗蚀剂90后,在背面侧,使第2区域8中的光致抗蚀剂90曝光和显影并除去(抗蚀剂形成工序:掩模形成工序)。之后,如图3d所示那样,使用以光致抗蚀剂90为掩模的蚀刻法,进行本征半导体层23、p型半导体层25和第1氧化处理层25o的图案化。作为对于本征半导体层23、p型半导体层25和第1氧化处理层25o的蚀刻溶液,例如可以使用氢氟酸与硝酸的混合液等酸性溶液。
179.此时,如图3e所示那样,可以对从光致抗蚀剂90露出的第2区域8中的半导体基板11的表面进行氧化处理,在露出的半导体基板11的表面上形成氧化处理层11o(氧化处理层形成工序)。例如,如上所述,如图4所示那样,将半导体基板11浸入臭氧水,从而使臭氧(o3)浸透露出的半导体基板11的表面。由此,在露出的半导体基板11的表面形成硅氧化膜(sio
x
、x为1以上的任意的数)。
180.之后,如图3f所示那样,剥离光致抗蚀剂90(抗蚀剂除去工序:掩模除去工序)。作为对于光致抗蚀剂90的蚀刻溶液,可以使用价格低廉的碱溶液。
181.此时,第1氧化处理层25o保护p型半导体层材料膜25z免受剥离光致抗蚀剂90的碱溶液的影响,第2氧化处理层13o保护本征半导体层13免受剥离光致抗蚀剂90的碱溶液。另外,第1氧化处理层25o和第2氧化处理层13o是没有针孔的致密的膜,因此,可以抑制碱溶液介由氧化膜的针孔而溶解p型半导体层材料膜25z和本征半导体层13。
182.另外,氧化处理层11o保护露出的半导体基板11免受剥离光致抗蚀剂90的碱溶液的影响。
183.应予说明,第1半导体层形成工序中,可以以残留半导体基板11的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23z的一部分或全部的方式,进行p型半导体层25的图案化。
184.接下来,如图3g所示那样,清洁半导体基板11的两面侧(第1清洗工序)。在第1清洗工序中,例如在进行臭氧处理后,可以进行氢氟酸处理(使用氢氟酸、或氢氟酸与其它种类的酸的混合物的处理)。
185.此时,第1氧化处理层25o和第2氧化处理层13o通过氢氟酸处理而被除去。应予说明,背面侧的第1氧化处理层25o需要全部除去。另一方面,受光面侧的第2氧化处理层13o可以全部除去,也可以除去一部分,剩余部分在后述第2半导体层形成工序中通过使用的药液而除去。
186.另外,氧化处理层11o可以通过氢氟酸处理而除去。应予说明,氧化处理层11o需要全部除去。
187.接下来,如图3h所示那样,使用例如cvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,依次层叠(制膜)本征半导体层材料膜33z和n型半导体层材料膜35z(第2半导体层材料膜形成工序)。
188.接下来,如图3i所示那样,使用光刻法,在半导体基板11的背面侧,除去第1区域7中的本征半导体层材料膜33z和n型半导体层材料膜35z,从而在第2区域8中形成图案化后的本征半导体层33和n型半导体层35(第2半导体层形成工序)。
189.具体来说,与上述第1半导体层形成工序同样,以光致抗蚀剂90为掩模,使用碱溶液进行蚀刻,之后,使用有机溶剂剥离光致抗蚀剂90。
190.此时,如上所述,受光面侧的第2氧化处理层13o的剩余部分可以通过氢氟酸处理、臭氧处理之后的氢氟酸处理(即第2半导体层形成工序之后的第2清洗工序)而除去。
191.应予说明,用于n型半导体层35的蚀刻的碱溶液的碱浓度比用于上述第1半导体层形成工序中的光致抗蚀剂90的剥离的碱溶液的碱浓度低(例如,用于n型半导体层的蚀刻的碱溶液的碱浓度为用于光致抗蚀剂的剥离的碱溶液的碱浓度的一半以下。)。因此,无需从用于n型半导体层35的蚀刻的碱溶液保护本征半导体层13。
192.应予说明,第1半导体层形成工序中,在半导体基板11的背面侧的第2区域8中的本
征半导体层材料膜23z全部残留的情况下,在第2半导体层材料膜形成工序和第2半导体层形成工序中,不进行本征半导体层材料膜的层叠(制膜)而进行n型半导体层35的图案化即可。另外,第1半导体层形成工序中,在半导体基板11的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23z的一部分残留的情况下,在第2半导体层材料膜形成工序和第2半导体层形成工序中,仅对除去的部分进行本征半导体层材料膜的层叠(制膜)而进行本征半导体层和n型半导体层35的图案化即可。
193.接下来,如图3j所示那样,例如使用cvd法,在半导体基板11的受光面侧的整面上,层叠(制膜)光学调节层15(光学调节层形成工序)。
194.接下来,如图3k所示那样,例如使用溅射沉积法等pvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,层叠(制膜)透明电极层材料膜28z(电极层形成工序)。
195.接下来,如图3l所示那样,使用例如利用蚀刻膏的蚀刻法,除去透明电极层材料膜28z的一部分,形成图案化后的透明电极层28、38(电极层形成工序)。作为对于透明电极层材料膜的蚀刻溶液,例如可以使用盐酸或氯化铁水溶液。
196.接下来,使用例如印刷法或涂布法,在透明电极层28上形成金属电极层29,在透明电极层38上形成金属电极层39,从而形成第1电极层27和第2电极层37。
197.通过以上的工序,可以得到图2a所示的本实施方式的背面电极型的太阳能电池1。
198.如以上说明那样,根据第1实施方式的太阳能电池的制造方法,使已有的硅层氧化而形成硅氧化膜、即第1氧化处理层25o和第2氧化处理层13o。由此,可以通过第1氧化处理层25o保护背面侧的p型半导体层25免受第1图案化中的剥离光致抗蚀剂的碱溶液的影响;可以通过第2氧化处理层13o,保护受光面侧的本征半导体层13免受第1图案化中的剥离光致抗蚀剂的碱溶液的影响。进而,使已有的硅层氧化的硅氧化膜为没有针孔的致密的膜,因此,可以抑制介由针孔因碱溶液导致的p型半导体层25和本征半导体层13的溶解。因此,可以抑制因p型半导体层25导致的载流子的提取效率的降低,并且抑制因本征半导体层13导致的载流子的寿命的降低,其结果是,可抑制太阳能电池的性能降低。
199.另外,作为剥离光致抗蚀剂的溶液,可以使用价格低廉的碱溶液,因此,可以实现太阳能电池的低成本化。
200.另外,第1氧化处理层25o和第2氧化处理层13o可以在第1清洗工序或第2半导体层形成工序中除去一部分,在第2半导体层形成工序后除去全部。如此,在已有的制造工艺的途中除去第1氧化处理层25o和第2氧化处理层13o,因此,无需增加额外工艺,就能抑制太阳能电池的性能降低。
201.另外,根据第1实施方式的太阳能电池的制造方法,在第1图案化中,在露出的半导体基板11的表面形成氧化处理层11o。由此,可以通过氧化处理层11o保护露出的半导体基板11免受第1图案化中的剥离光致抗蚀剂的碱溶液的影响。因此,可以抑制半导体基板11的载流子的寿命的降低,其结果是,可抑制太阳能电池的性能降低。
202.另外,如上所述,作为剥离光致抗蚀剂的溶液,可以使用价格低廉的碱溶液,因此,可以实现太阳能电池的低成本化。
203.另外,氧化处理层11o可在第1清洗工序中被除去。如此,可以除去半导体基板11的表面的一部分,因此,附着在半导体基板11的表面的异物等除去效果高,可以提高第1清洗工序中的半导体基板11的表面的清洗效果。由此,例如可以得到半导体基板与半导体层的
串联电阻的提高效果。
204.另外,如上所述,在已有的制造工艺的途中除去氧化处理层11o,因此,无需增加额外工艺,就能抑制太阳能电池的性能降低。
205.(第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法)
206.以下,参照图5a~图5l,对于图1b和图2b所示的本实施方式涉及的太阳能电池1的制造方法(第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法)进行说明。图5a为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层材料膜形成工序和第3半导体层形成工序的图,图5b为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。另外,图5c为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的剥离层形成工序和绝缘层形成工序的图,图5d为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图,图5e为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层形成工序的图。另外,图5f为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图,图5g为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂除去工序(掩模除去工序)的图,图5h为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1清洗工序的图。另外,图5i为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层材料膜形成工序的图,图5j为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层形成工序的图。另外,图5k为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的光学调节层形成工序的图,图5l和图5m为表示第2实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
207.首先,如图5a所示那样,与上述同样地使用例如cvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,依次层叠(制膜)本征半导体层材料膜23z和p型半导体层材料膜25z(第1半导体层材料膜形成工序)。
208.另外,例如使用cvd法,在半导体基板11的受光面侧的整面上,层叠(制膜)本征半导体层13(第3半导体层形成工序)。应予说明,本征半导体层材料膜23z和p型半导体层材料膜25z与本征半导体层13的制膜顺序没有限定。
209.受光面侧的本征半导体层13也可以在之后的第2半导体层材料膜形成工序中进行制膜。在该情况下,对于在该阶段中制膜的受光面侧的本征半导体层,在之后的氧化处理层形成工序中可以不实施表面氧化的处理,而是在之后的第1半导体层形成工序中除去。或者,在该阶段中可以不在受光面侧形成本征半导体层,即在该阶段中可以没有本征半导体层形成工序。
210.接下来,如图5b所示那样,与上述同样地对p型半导体层材料膜25z的表面进行氧化处理,在p型半导体层材料膜25z的表面上形成第1氧化处理层25o(氧化处理层形成工序)。另外,对本征半导体层13的表面进行氧化处理,在本征半导体层13的表面上形成第2氧化处理层13o(氧化处理层形成工序)。应予说明,如上所述,在氧化处理层形成工序之前,在受光面侧未形成本征半导体层13的情况下,可以对半导体基板11的受光面侧的表面进行氧化处理,在半导体基板11的受光面侧的表面上形成第2氧化处理层。
211.接下来,如图5c所示那样,例如使用cvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,具体来说是在第1氧化处理层25o上的整面上,层叠(制膜)剥离层(牺牲层)41(剥离层形成工序)。
212.另外,例如使用cvd法,在半导体基板11的受光面侧的整面上,具体来说是在第2氧化处理层13o上的整面上,层叠(制膜)绝缘层43(绝缘层形成工序)。
213.剥离层41和绝缘层43由氧化硅(sio)、氮化硅(sin)、或氧氮化硅(sion)这样的它们的复合物等材料形成。由此,剥离层41和绝缘层43对碱溶液有耐性,可以用氢氟酸处理(使用氢氟酸、或氢氟酸与其它种类的酸的混合物的处理)而容易地除去。剥离层41和绝缘层43的膜厚例如优选为1nm~1μm。
214.接下来,如图5d~图5g所示那样,使用光刻法,在半导体基板11的背面侧,除去第2区域8中的本征半导体层材料膜23z、p型半导体层材料膜25z、第1氧化处理层25o和剥离层41,从而在第1区域7中形成图案化后的本征半导体层23、p型半导体层25、第1氧化处理层25o和剥离层41(第1半导体层形成工序)。
215.具体来说,如图5d所示那样,在半导体基板11的两面侧的整面涂布光致抗蚀剂90后,在背面侧,使第2区域8中的光致抗蚀剂90曝光和显影并除去(抗蚀剂形成工序:掩模形成工序)。之后,如图5e所示那样,以光致抗蚀剂90为掩模,对第2区域8中的本征半导体层材料膜23z、p型半导体层材料膜25z、第1氧化处理层25o和剥离层41进行蚀刻,从而形成本征半导体层23、p型半导体层25、第1氧化处理层25o和剥离层41。作为对于本征半导体层材料膜23z、p型半导体层材料膜25z、第1氧化处理层25o和剥离层41的蚀刻溶液,例如可以使用使臭氧溶解在氢氟酸中的混合液、或氢氟酸与硝酸的混合液等酸性溶液。
216.此时,如图5f所示那样,与上述同样,可以对从光致抗蚀剂90露出的第2区域8中的半导体基板11的表面进行氧化处理,在露出的半导体基板11的表面上形成氧化处理层11o(氧化处理层形成工序)。
217.之后,如图5g所示那样,除去光致抗蚀剂90。作为对于光致抗蚀剂90的蚀刻溶液,可以使用价格低廉的碱溶液。
218.此时,第1氧化处理层25o保护p型半导体层材料膜25z免受剥离光致抗蚀剂90的碱溶液的影响,第2氧化处理层13o保护本征半导体层13免受剥离光致抗蚀剂90的碱溶液的影响。另外,即便在剥离层41和绝缘层43上有针孔,由于第1氧化处理层25o和第2氧化处理层13o是没有针孔的致密的膜,因此仍然可以抑制碱溶液介由氧化处理层的针孔而溶解p型半导体层材料膜25z和本征半导体层13。
219.另外,氧化处理层11o保护露出的半导体基板11免受剥离光致抗蚀剂90的碱溶液的影响。
220.应予说明,第1半导体层形成工序中,可以以残留半导体基板11的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23z的一部分或全部的方式,进行p型半导体层25的图案化。
221.接下来,如图5h所示那样,清洁半导体基板11的两面侧(第1清洗工序)。在第1清洗工序中,例如在进行臭氧处理后,可以进行氢氟酸处理(使用氢氟酸、或氢氟酸与其它种类的酸的混合物的处理)。
222.此时,氧化处理层11o可以通过氢氟酸处理而除去。应予说明,氧化处理层11o需要全部除去。
223.接下来,如图5i所示那样,使用例如cvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,具体来说,在第1区域7中的剥离层41上和第2区域8中,依次层叠(制膜)本征半导体层材料膜33z和n型半导体层材料膜35z(第2半导体层材料膜形成工序)。
224.接下来,如图5j所示那样,利用使用剥离层(牺牲层)的剥离法,在半导体基板11的背面侧,除去第1区域7中的本征半导体层材料膜33z和n型半导体层材料膜35z,在第2区域8中,形成图案化后的本征半导体层33和n型半导体层35(第2半导体层形成工序)。
225.具体来说,通过除去剥离层41,从而除去剥离层41上的本征半导体层材料膜33z和n型半导体层材料膜35z,形成本征半导体层33和n型半导体层35。作为剥离层41的除去溶液,例如可以使用氢氟酸等酸性溶液。
226.此时,绝缘层43也被除去。
227.另外,此时,第1氧化处理层25o和第2氧化处理层13o通过氢氟酸处理而被除去。应予说明,受光面侧的第2氧化处理层13o在上述第1清洗工序中,与绝缘层43一并被除去。
228.应予说明,第1半导体层形成工序中,在半导体基板11的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23z全部残留的情况下,在第2半导体层材料膜形成工序和第2半导体层形成工序中,不进行本征半导体层材料膜的层叠(制膜)而进行n型半导体层35的图案化即可。另外,第1半导体层形成工序中,在半导体基板11的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23z的一部分残留的情况下,在第2半导体层材料膜形成工序和第2半导体层形成工序中,仅对除去的部分进行本征半导体层材料膜的层叠(制膜)而进行本征半导体层和n型半导体层35的图案化即可。
229.接下来,如图5k所示那样,与上述同样,例如使用cvd法,在半导体基板11的受光面侧的整面上,层叠(制膜)光学调节层15(光学调节层形成工序)。
230.接下来,如图5l所示那样,与上述同样,例如使用溅射沉积法等pvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,层叠(制膜)透明电极层材料膜28z(电极层形成工序)。
231.接下来,如图5m所示那样,与上述同样,使用例如利用蚀刻膏的蚀刻法,除去透明电极层材料膜28z的一部分,形成图案化后的透明电极层28、38(电极层形成工序)。作为对于透明电极层材料膜的蚀刻溶液,例如可以使用盐酸或氯化铁水溶液。
232.接下来,使用例如印刷法或涂布法,在透明电极层28上形成金属电极层29,在透明电极层38上形成金属电极层39,从而形成第1电极层27和第2电极层37。
233.通过以上的工序,可以得到图2b所示的本实施方式的背面电极型的太阳能电池1。
234.如以上说明那样,在第2实施方式的太阳能电池的制造方法中,也可以得到与上述第1实施方式的太阳能电池的制造方法同样的优势。
235.进而,根据第2实施方式的太阳能电池的制造方法,在第2半导体层形成工序中,利用使用剥离层(牺牲层)的剥离法而将n型半导体层35图案化,因此,可以实现太阳能电池的制造工艺的简略化、缩短化。由此,可以实现太阳能电池的低成本化、生产性的提高。
236.另外,根据第2实施方式的太阳能电池的制造方法,在受光面侧,在本征半导体层13上形成绝缘层43,因此,在第1半导体层形成工序中,在除去光致抗蚀剂时,绝缘层43保护本征半导体层13免受除去光致抗蚀剂的溶液、例如碱溶液的影响。由此,可以抑制本征半导体层13的溶解,可抑制太阳能电池的性能降低。
237.应予说明,在第2半导体层形成工序中,在除去剥离层41时,可通过除去剥离层41的溶液、例如包含氢氟酸的酸性溶液而自然地除去绝缘层43。
238.但是,剥离工艺中,与第1导电型半导体层25相接的剥离层41的一部分难以溶解在氢氟酸等酸性溶液中。关于这一点,根据第2实施方式的太阳能电池的制造方法,可以用氢
氟酸等酸性溶液而容易地除去在第1导电型半导体层25的表面形成的第1氧化处理层25o,因此,与该第1氧化处理层25o相接的剥离层41的一部分也会被氢氟酸等酸性溶液容易地除去。
239.另外,第1导电型半导体层25的表面(第1氧化处理层25o)进行了除去,因此,可以得到第1导电型半导体层25的表面的清洗效果。由此,可以得到第1导电型半导体层25与透明电极层28的串联电阻rs的提高效果。
240.(第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法)
241.本技术发明人考虑了在第1图案化中使用图案印刷抗蚀剂。根据使用图案印刷法的图案印刷抗蚀剂,则无需使用现有的旋涂法的光致抗蚀剂(光刻法)中的抗蚀剂的曝光和显影(制造工艺的简略化)。
242.(第2课题)
243.在第1半导体层形成工序中,在本征半导体层23、p型半导体层25和剥离层41的图案化时,图案印刷抗蚀剂90覆盖的第1区域7中的剥离层41有时会剥离。
244.可以预想到这是因为:代替现有的使用旋涂法的光致抗蚀剂(光刻法)而使用了利用无需抗蚀剂的曝光和显影的(可以实现制造工艺的简略化的)图案印刷法的图案印刷抗蚀剂所致。
245.可以预想到图案印刷法的图案印刷抗蚀剂的组成比旋涂法的光致抗蚀剂的组成更粗糙。由此可以预想到作为蚀刻液的含有成分的氢氟酸通过图案印刷抗蚀剂90而浸染剥离层41,使剥离层41剥离。
246.如果剥离层41发生剥离,则第2半导体层形成工序中的剥离工艺无法正常进行。
247.(第3课题)
248.同样地,可以预想到在第1半导体层形成工序中,在本征半导体层23、p型半导体层25和剥离层41的图案化时,图案印刷抗蚀剂90覆盖的受光面侧的绝缘层43会剥离。
249.关于第2课题,本技术发明人等考虑了在背面侧的剥离层上形成保护层,即,从p型半导体层的蚀刻溶液保护剥离层的同时可以被除去图案印刷抗蚀剂的碱溶液所自然地除去的保护层。
250.另外,关于第3课题,本技术发明人等考虑了在受光面侧的绝缘层上形成保护层,即,可以从p型半导体层的蚀刻溶液保护绝缘层的保护层。
251.以下,参照图6a~图6l,对于图1b和图2b所示的本实施方式涉及的太阳能电池1的制造方法(第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法)进行说明。图6a为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层材料膜形成工序和第3半导体层形成工序的图,图6b为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图。另外,图6c为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的剥离层形成工序、第1保护层形成工序、绝缘层形成工序和第2保护层形成工序的图,图6d为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图,图6e为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1半导体层形成工序的图。另外,图6f为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图,图6g为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂除去工序(掩模除去工序)的图,图6h为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第1清洗工序的图。另外,图6i为表示第3
实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层材料膜形成工序的图,图6j为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的第2半导体层形成工序的图。另外,图6k为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的光学调节层形成工序的图,图6l和图6m为表示第3实施方式涉及的太阳能电池的制造方法中的电极层形成工序的图。
252.首先,如图6a所示那样,与上述同样地使用例如cvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,依次层叠(制膜)本征半导体层材料膜23z和p型半导体层材料膜25z(第1半导体层材料膜形成工序)。
253.另外,例如使用cvd法,在半导体基板11的受光面侧的整面上,层叠(制膜)本征半导体层13(第3半导体层形成工序)。应予说明,本征半导体层材料膜23z和p型半导体层材料膜25z与本征半导体层13的制膜顺序没有限定。
254.受光面侧的本征半导体层13也可以在之后的第2半导体层材料膜形成工序中进行制膜。在该情况下,对于在该阶段中制膜的受光面侧的本征半导体层,在之后的氧化处理层形成工序中可以不实施表面氧化的处理,而是在之后的第1半导体层形成工序中除去。或者,在该阶段中可以不在受光面侧形成本征半导体层,即在该阶段中可以没有本征半导体层形成工序。
255.接下来,如图6b所示那样,与上述同样地对p型半导体层材料膜25z的表面进行氧化处理,在p型半导体层材料膜25z的表面上形成第1氧化处理层25o(氧化处理层形成工序)。另外,对本征半导体层13的表面进行氧化处理,在本征半导体层13的表面上形成第2氧化处理层13o(氧化处理层形成工序)。应予说明,如上所述,在氧化处理层形成工序之前,在受光面侧未形成本征半导体层13的情况下,可以对半导体基板11的受光面侧的表面进行氧化处理,在半导体基板11的受光面侧的表面上形成第2氧化处理层。
256.接下来,如图6c所示那样,与上述同样,例如使用cvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,具体来说是在第1氧化处理层25o上的整面上,层叠(制膜)剥离层(牺牲层)41(剥离层形成工序)。
257.另外,例如使用cvd法,在半导体基板11的受光面侧的整面上,具体来说是在第2氧化处理层13o上的整面上,层叠(制膜)绝缘层43(绝缘层形成工序)。
258.接下来,例如使用cvd法,在半导体基板11的背面侧的整面时,具体来说,在剥离层41上的整面上,层叠(制膜)保护剥离层41的第1保护层51(第1保护层形成工序)。
259.另外,例如使用cvd法,在半导体基板11的受光面侧的整面上,具体来说,在绝缘层43上的整面上,层叠(制膜)保护绝缘层43的第2保护层53(第2保护层形成工序)。
260.第1保护层51和第2保护层53由以硅为主成分的材料形成。由此,第1保护层51和第2保护层53对酸处理、例如氢氟酸处理(使用氢氟酸、或氢氟酸与其它种类的酸的混合物的处理)有耐性,可以用碱溶液容易地除去。第1保护层51和第2保护层53的膜厚例如为1nm~50nm。
261.接下来,如图6d~图6g所示那样,使用图案印刷抗蚀剂,在半导体基板11的背面侧,除去第2区域8中的第1保护层51、剥离层41、第1氧化处理层25o、p型半导体层材料膜25z和本征半导体层材料膜23z,在第1区域7中形成图案化后的本征半导体层23、p型半导体层25、第1氧化处理层25o、剥离层41和第1保护层51(第1半导体层形成工序)。
262.具体来说,如图6d所示那样,在半导体基板11的背面侧的第1区域7、和半导体基板
11的受光面侧的整面上,使用图案印刷法而形成图案印刷抗蚀剂90(抗蚀剂形成工序:掩模形成工序)。图案印刷抗蚀剂的膜厚例如为1μm~50μm。之后,如图6e所示那样,以图案印刷抗蚀剂90为掩模,对第2区域8中的第1保护层51、剥离层41、第1氧化处理层25o、第1导电型半导体层材料膜25z和本征半导体层材料膜23z进行蚀刻,形成本征半导体层23、p型半导体层25、第1氧化处理层25o、剥离层41和第1保护层51。作为对于第1保护层51、剥离层41、第1氧化处理层25o、第1导电型半导体层材料膜25z和本征半导体层材料膜23z的蚀刻溶液,例如可以使用使臭氧溶解在氢氟酸中的混合液、或氢氟酸与硝酸的混合液等酸性溶液。
263.此时,第1保护层51从通过了图案印刷抗蚀剂90的蚀刻溶液保护剥离层41。在此,保护剥离层41是指以使形成图案印刷抗蚀剂90的第1区域7的剥离层41在第1半导体层形成工序结束时残留的方式,通过在剥离层41上形成的第1保护层51,抑制剥离层41与蚀刻溶液接触的时间、面积。
264.从实现高图案精度、削减图案印刷抗蚀剂的使用量的观点出发,在第1半导体层形成工序结束时残留的剥离层41的面积优选为形成图案印刷抗蚀剂90的区域的30%以上,更优选为50%以上,进一步优选为70%以上。
265.只要在第1半导体层形成工序结束时剥离层41残留即可,第1保护层51在第1半导体层形成工序结束时可以是没有残留的,但为了使剥离层41更高精度地残留,优选在第1半导体层形成工序结束时第1保护层51残留。在第1半导体层形成工序结束时残留的第1保护层51的面积优选为形成图案印刷抗蚀剂90的区域的30%以上,更优选为50%以上,进一步优选为70%以上。
266.形成图案印刷抗蚀剂90的区域与第1半导体层形成工序结束时的剥离层41、第1保护层51残留的区域的面积例如可如下求出:在图案印刷抗蚀剂形成后和后述图案印刷抗蚀剂剥离后,用光学显微镜、扫描型电子显微镜等观察相同区域,分别测定形成图案印刷抗蚀剂90的区域、剥离层41、第1保护层51的区域的面积,从而求出。
267.另外,在第1半导体层形成工序结束时残留的剥离层41的膜厚与剥离层41刚刚形成后的剥离层41的膜厚与的差优选较小。这是因为:膜厚的减少量越少,越可以减少剥离层41的形成膜厚。具体来说,在第1半导体层形成工序结束时残留的剥离层41的膜厚优选为剥离层41刚刚形成后的膜厚的20%以上,更优选为50%以上,进一步优选为80%以上。
268.在第1半导体层形成工序结束时残留的剥离层41的膜厚、剥离层41刚刚形成后的剥离层41与第1保护层51的膜厚的比率例如可按如下所述那样而求出。准备2张具有以成为相同膜厚的方式形成的剥离层41的工序在制品。对于一张工序在制品的剥离层41的膜厚,在剥离层41和第1保护层51刚刚形成后进行测定。对于另一张工序在制品,实施第1半导体层形成工序,在该工序结束后测定剥离层41和第1保护层51的膜厚。通过比较2个工序在制品的膜厚,从而算出膜厚的比率。应予说明,剥离层41、第1保护层51的膜厚可以通过用扫描型显微镜等观察工序在制品的剖面而测定。另外,在剥离层41、第1保护层51的膜厚存在分布的情况下,对于一个工序在制品,在10处左右的位置测定剥离层41、第1保护层51的膜厚,求出平均值即可。
269.在此,举出一个例子进行研究,在使用氢氟酸(hf)和硝酸(hno3)作为蚀刻液的情况下,如果氢氟酸的含量少,则可以认为:即使蚀刻液通过图案印刷抗蚀剂90,通过使第1保护层51为适当的厚度,仍可以从蚀刻溶液保护剥离层41。
270.另外,如果使用使臭氧溶解在氢氟酸中的混合液作为蚀刻液,则可以使图案印刷抗蚀剂90未覆盖的第1保护层51溶解。具体来说,通过臭氧(o3)使第1保护层51的表面氧化,成为sio2,通过氢氟酸(hf)溶解sio2。通过重复这些,从而使第1保护层51溶解。
271.另一方面,在图案印刷抗蚀剂90覆盖的第1保护层51中,臭氧在通过图案印刷抗蚀剂90时会失活,不会产生第1保护层51的氧化。由此,可以认为,即使氢氟酸(hf)通过了图案印刷抗蚀剂90,图案印刷抗蚀剂90覆盖的第1保护层51也不会溶解。
272.同样地,第2保护层53从通过了图案印刷抗蚀剂90的蚀刻溶液保护绝缘层43。
273.在此,如图6f所示那样,与上述同样,可以对从图案印刷抗蚀剂90露出的第2区域8中的半导体基板11的表面进行氧化处理,在露出的半导体基板11的表面上形成氧化处理层11o(氧化处理层形成工序)。
274.之后,如图6g所示那样,除去图案印刷抗蚀剂90。作为对于图案印刷抗蚀剂90的蚀刻溶液,可以使用价格低廉的碱溶液。
275.此时,通过碱溶液,可以除去背面侧的第1保护层51和受光面侧的第2保护层53。
276.此时,第1氧化处理层25o保护p型半导体层材料膜25z免受剥离光致抗蚀剂90的碱溶液的影响,第2氧化处理层13o保护本征半导体层13免受剥离光致抗蚀剂90的碱溶液的影响。另外,即便在剥离层41和绝缘层43上有针孔,由于第1氧化处理层25o和第2氧化处理层13o是没有针孔的致密的膜,因此仍然可以抑制碱溶液介由氧化处理层的针孔而溶解p型半导体层材料膜25z和本征半导体层13。
277.另外,氧化处理层11o保护露出的半导体基板11免受剥离光致抗蚀剂90的碱溶液的影响。
278.应予说明,第1半导体层形成工序中,可以以残留半导体基板11的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23z的一部分或全部的方式,进行p型半导体层25的图案化。
279.接下来,如图6h所示那样,清洁半导体基板11的两面侧(第1清洗工序)。在第1清洗工序中,例如在进行臭氧处理后,可以进行氢氟酸处理(使用氢氟酸、或氢氟酸与其它种类的酸的混合物的处理)。
280.此时,氧化处理层11o可以通过氢氟酸处理而除去。应予说明,氧化处理层11o需要全部除去。
281.接下来,如图6i所示那样,与上述同样,使用例如cvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,具体来说,在第1区域7中的剥离层41上和第2区域8中,依次层叠(制膜)本征半导体层材料膜33z和n型半导体层材料膜35z(第2半导体层材料膜形成工序)。
282.接下来,如图6j所示那样,与上述同样,利用使用剥离层(牺牲层)的剥离法,在半导体基板11的背面侧,除去第1区域7中的本征半导体层材料膜33z和n型半导体层材料膜35z,在第2区域8中,形成图案化后的本征半导体层33和n型半导体层35(第2半导体层形成工序)。
283.具体来说,通过除去剥离层41,从而除去剥离层41上的本征半导体层材料膜33z和n型半导体层材料膜35z,形成本征半导体层33和n型半导体层35。作为剥离层41的除去溶液,例如可以使用氢氟酸等酸性溶液。
284.此时,绝缘层43也被除去。
285.另外,此时,第1氧化处理层25o和第2氧化处理层13o通过氢氟酸处理而被除去。应
予说明,受光面侧的第2氧化处理层13o在上述第1清洗工序中,与绝缘层43一并被除去。
286.应予说明,第1半导体层形成工序中,在半导体基板11的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23z全部残留的情况下,在第2半导体层材料膜形成工序和第2半导体层形成工序中,不进行本征半导体层材料膜的层叠(制膜)而进行n型半导体层35的图案化即可。另外,第1半导体层形成工序中,在半导体基板11的背面侧的第2区域8中的本征半导体层材料膜23z的一部分残留的情况下,在第2半导体层材料膜形成工序和第2半导体层形成工序中,仅对除去的部分进行本征半导体层材料膜的层叠(制膜)而进行本征半导体层和n型半导体层35的图案化即可。
287.接下来,如图6k所示那样,与上述同样,例如使用cvd法,在半导体基板11的受光面侧的整面上,层叠(制膜)光学调节层15(光学调节层形成工序)。
288.接下来,如图6l所示那样,与上述同样,例如使用溅射沉积法等pvd法,在半导体基板11的背面侧的整面上,层叠(制膜)透明电极层材料膜28z(电极层形成工序)。
289.接下来,如图6m所示那样,与上述同样,使用例如利用蚀刻膏的蚀刻法,除去透明电极层材料膜28z的一部分,形成图案化后的透明电极层28、38(电极层形成工序)。作为对于透明电极层材料膜的蚀刻溶液,例如可以使用盐酸或氯化铁水溶液。
290.接下来,使用例如印刷法或涂布法,在透明电极层28上形成金属电极层29,在透明电极层38上形成金属电极层39,从而形成第1电极层27和第2电极层37。
291.通过以上的工序,可以得到图2b所示的本实施方式的背面电极型的太阳能电池1。
292.如以上说明那样,在第3实施方式的太阳能电池的制造方法中,也可以得到与上述第1实施方式的太阳能电池的制造方法和第2实施方式的太阳能电池的制造方法同样的优势。
293.进而,根据第3实施方式的太阳能电池的制造方法,在第1半导体层形成工序中,使用利用图案印刷法的图案印刷抗蚀剂,使p型半导体层25图案化,因此,与利用旋涂法的光致抗蚀剂(光刻法)的情况相比,可以削减抗蚀剂的曝光和显影的工序,可以实现太阳能电池的制造工艺的简略化、缩短化。
294.另外,第1半导体层形成工序中,作为除去图案印刷抗蚀剂的溶液,采用价格低廉的碱溶液。
295.由此,可以实现太阳能电池的低成本化、生产性的提高。
296.另外,根据第3实施方式的太阳能电池的制造方法,在背面侧,在剥离层41上形成第1保护层51,因此,在第1半导体层形成工序中,在使p型半导体层25图案化时,第1保护层51从通过了图案印刷抗蚀剂的蚀刻溶液、例如使臭氧溶解在氢氟酸中的混合液中保护剥离层41。由此,在使p型半导体层25图案化时,可以抑制剥离层41的剥离。
297.应予说明,第1保护层51在除去图案印刷抗蚀剂时,可以通过作为除去图案印刷抗蚀剂的溶液、例如碱溶液而自然地除去。
298.另外,根据第3实施方式的太阳能电池的制造方法,在受光面侧,在绝缘层43上形成第2保护层53,因此,在第1半导体层形成工序中,在使p型半导体层25图案化时,第2保护层53保护绝缘层43免受通过了图案印刷抗蚀剂的蚀刻溶液、例如使臭氧溶解在氢氟酸中的混合液的影响。由此,在使p型半导体层图案化时,可以抑制绝缘层43的剥离。
299.应予说明,第2保护层53在除去图案印刷抗蚀剂时,可以通过作为除去图案印刷抗
蚀剂的溶液、例如碱溶液而自然地除去。
300.以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限定于上述实施方式,可以进行各种变更和变形。
301.(变形例1)
302.在上述现有的太阳能电池的制造方法中,从降低成本的观点出发,作为剥离用于使透明电极层28x、38x的图案化的抗蚀剂的溶液,可以使用碱溶液(参照图7h和图7i)。在该情况下,会产生与上述第1课题同样的课题。
303.即,在透明电极层28x、38x的图案化中,剥离抗蚀剂的碱溶液在透明电极层28x、38x之间的边界中,有时会溶解露出的p型半导体层25x和n型半导体层35x。因此,载流子的提取效率会降低,太阳能电池的性能会降低。
304.关于该课题,本技术发明人等考虑了对于在太阳能电池1的制造工艺中保护p型半导体层25和n型半导体层35的保护层,使其形成于透明电极层28、38之间的边界中露出的p型半导体层25和n型半导体层35上。
305.图9a为表示第1实施方式的变形例涉及太阳能电池的制造方法中的透明电极层材料膜形成工序的图,图9b为表示第1实施方式的变形例涉及太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图,图9c为表示第1实施方式的变形例涉及太阳能电池的制造方法中的透明电极层形成工序的图。另外,图9d为表示第1实施方式的变形例涉及太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图,图9e为表示第1实施方式的变形例涉及太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图。
306.首先,如图9a所示那样,与上述同样,使用例如溅射沉积法等pvd法,在半导体基板11的背面侧的整面、即第1区域7和第2区域8中,横跨p型半导体层25和n型半导体层35,层叠(制膜)透明电极层材料膜28z(透明电极层材料膜形成工序)。
307.接下来,如图9b所示那样,在半导体基板11的背面侧的第1区域7和第2区域8中,形成抗蚀剂90(抗蚀剂形成工序:掩模形成工序)。
308.接下来,如图9c所示那样,以抗蚀剂90为掩模,除去第1区域7与第2区域8的边界中的透明电极层材料膜28z,在第1区域7中形成图案化后的透明电极层28,在第2区域8中形成图案化后的透明电极层38(透明电极层形成工序)。
309.接下来,如图9d所示那样,对在透明电极层28与透明电极层38之间露出的p型半导体层25的表面和n型半导体层35的表面进行氧化处理,在露出的p型半导体层25和n型半导体层35的表面上形成氧化处理层26o(氧化处理层形成工序)。
310.接下来,如图9e所示那样,除去抗蚀剂90(抗蚀剂除去工序:掩模除去工序)。此时,氧化处理层26o保护透明电极层28与透明电极层38之间的p型半导体层25和n型半导体层35免受除去抗蚀剂90的碱溶液的影响。应予说明,氧化处理层26o也可以不被除去而残留。
311.根据该变形例1的太阳能电池的制造方法,在透明电极层28、38的图案化中,在露出的p型半导体层25的表面和n型半导体层35的表面上形成氧化处理层26o。由此,可以通过氧化处理层26o保护透明电极层28、38之间露出的p型半导体层25和n型半导体层35免受剥离透明电极层28、38的图案化中的抗蚀剂90的碱溶液的影响。因此,可以抑制碱溶液所导致的p型半导体层25和n型半导体层35的溶解,可以抑制p型半导体层25和n型半导体层35所导致的载流子的提取效率的降低,可抑制太阳能电池的性能降低。
312.另外,如上所述,作为剥离抗蚀剂的溶液,可以使用价格低廉的碱溶液,因此,可以实现太阳能电池的低成本化。应予说明,无需除去透明电极层28、38之间形成的氧化处理层26o,因此,无需增加额外工艺,可抑制太阳能电池的性能降低。
313.应予说明,根据该变形例1的太阳能电池的制造方法,如图8a所示那样,可以得到太阳能电池1,其在透明电极层28、38之间的p型半导体层25和n型半导体层35的表面上形成有氧化处理层26o。
314.(变形例2)
315.图10a为表示第2实施方式或第3实施方式的变形例涉及太阳能电池的制造方法中的透明电极层材料膜形成工序的图,图10b为表示第2实施方式或第3实施方式的变形例涉及太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图,图10c为表示第2实施方式或第3实施方式的变形例涉及太阳能电池的制造方法中的透明电极层形成工序的图。另外,图10d为表示第2实施方式或第3实施方式的变形例涉及太阳能电池的制造方法中的氧化处理层形成工序的图,图10e为表示第2实施方式或第3实施方式的变形例涉及太阳能电池的制造方法中的抗蚀剂形成工序(掩模形成工序)的图。
316.首先,如图10a所示那样,与上述同样,使用例如溅射沉积法等pvd法,在半导体基板11的背面侧的整面、即第1区域7和第2区域8中,横跨p型半导体层25和n型半导体层35,层叠(制膜)透明电极层材料膜28z(透明电极层材料膜形成工序)。
317.接下来,如图10b所示那样,在半导体基板11的背面侧的第1区域7和第2区域8中,形成抗蚀剂90(抗蚀剂形成工序:掩模形成工序)。
318.接下来,如图10c所示那样,以抗蚀剂90为掩模,除去第1区域7与第2区域8的边界中的透明电极层材料膜28z,在第1区域7中形成图案化后的透明电极层28,在第2区域8中形成图案化后的透明电极层38(透明电极层形成工序)。
319.接下来,如图10d所示那样,对在透明电极层28与透明电极层38之间露出的p型半导体层25的表面和n型半导体层35的表面进行氧化处理,在露出的p型半导体层25和n型半导体层35的表面上形成氧化处理层26o(氧化处理层形成工序)。
320.接下来,如图10e所示那样,除去抗蚀剂90(抗蚀剂除去工序:掩模除去工序)。此时,氧化处理层26o从保护透明电极层28与透明电极层38之间的p型半导体层25和n型半导体层35免受除去抗蚀剂90的碱溶液的影响。应予说明,氧化处理层26o也可以不被除去而残留。
321.在该变形例2的太阳能电池的制造方法中,在透明电极层28、38的图案化中,在露出的p型半导体层25的表面和n型半导体层35的表面上形成氧化处理层26o。由此,可以通过氧化处理层26o保护透明电极层28、38之间露出的p型半导体层25和n型半导体层35免受剥离透明电极层28、38的图案化中的抗蚀剂90的碱溶液的影响。因此,可以抑制碱溶液所导致的p型半导体层25和n型半导体层35的溶解,可以抑制p型半导体层25和n型半导体层35所导致的载流子的提取效率的降低,可抑制太阳能电池的性能降低。
322.另外,如上所述,作为剥离抗蚀剂的溶液,可以使用价格低廉的碱溶液,因此,可以实现太阳能电池的低成本化。应予说明,无需除去透明电极层28、38之间形成的氧化处理层26o,因此,无需增加额外工艺,可抑制太阳能电池的性能降低。
323.应予说明,根据该变形例2的太阳能电池的制造方法,如图8b所示那样,可以得到
太阳能电池1,其在透明电极层28、38之间的p型半导体层25和n型半导体层35的表面上形成有氧化处理层26o。
324.(其它变形例)
325.另外,上述实施方式中,作为用于第1半导体层、第2半导体层或透明电极层的图案化的掩模,例示了使用包含树脂材料的抗蚀剂的方式。但是,本发明不限于此,可以适用使用包含各种材料的掩模的方式。例如,也可以是使用无机物硬掩模的方式。在这样的掩模中,代替在掩模材料制膜后通过蚀刻而图案化的方法,还有在掩模材料制膜后通过激光而图案化的方法。或者,还有在掩模材料制膜时使用制膜掩模而对掩模材料进行图案制膜的方法。在使用这样的掩模的情况下,只要是使用价格低廉的碱溶液作为除去掩模的溶液的方式,就优选应用于本发明。
326.另外,上述实施方式中,对于:
327.·
在第1半导体层的图案化前,在第1半导体层和第3半导体层的表面上形成氧化处理层的例子;
328.·
在第1半导体层的图案化后,在露出的半导体基板的表面形成氧化处理层的例子;
329.·
在透明电极层的图案化后,在透明电极层之间的露出的第1半导体层和第2半导体层的表面上形成氧化处理层的例子
330.进行了说明。本发明可以是它们之中任1种形成氧化处理层的方式。据此,即便使用价格低廉的碱溶液作为除去用于图案化的掩模的溶液,仍可以从碱溶液保护第1半导体层、第2半导体层、第3半导体层和半导体基板之中的任一者,可以抑制太阳能电池的性能降低。应予说明,本发明可以是形成它们之中2种以上的氧化处理层的方式。据此,即便使用价格低廉的碱溶液作为除去用于图案化的掩模的溶液,仍可以提高保护第1半导体层、第2半导体层、第3半导体层或半导体基板免受碱溶液的影响的效果,可以抑制太阳能电池的性能降低。
331.另外,上述实施方式中,以第1导电型半导体层25为p型半导体层,以第2导电型半导体层35为n型半导体层,但是,也可以将第1导电型半导体层25置换为n型半导体层,将第2导电型半导体层35置换为p型半导体层。
332.另外,上述实施方式中,如图2a和图2b所示那样,例示了异质结型的太阳能电池1的制造方法,但是,本发明的特征不限于异质结型的太阳能电池,而是可以适用于同质结型的太阳能电池等各种太阳能电池的制造方法。
333.另外,上述实施方式中,作为半导体基板11而例示了n型半导体基板,但半导体基板11也可以是在结晶硅材料中掺杂了p型掺杂物(例如,上述硼(b))的p型半导体基板。
334.另外,上述实施方式中,例示了具有结晶硅基板的太阳能电池,但不限于此。例如,太阳能电池可以具有镓砷(gaas)基板。
再多了解一些

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