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JP2007149843A - Method of forming passivation film, and manufacturing method of solar cell - Google Patents

Method of forming passivation film, and manufacturing method of solar cell Download PDF

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JP2007149843A
JP2007149843A JP2005340372A JP2005340372A JP2007149843A JP 2007149843 A JP2007149843 A JP 2007149843A JP 2005340372 A JP2005340372 A JP 2005340372A JP 2005340372 A JP2005340372 A JP 2005340372A JP 2007149843 A JP2007149843 A JP 2007149843A
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JP
Japan
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oxide film
film
solar cell
silicon substrate
passivation
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Application number
JP2005340372A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Isaka
隆行 伊坂
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that thermal oxidizing for an extended period or a process at a high temperature is required for obtaining a thick dry oxide film on the surface of a silicon substrate, however the process at a high temperature shortens lifetime of the silicon substrate, and if the temperature for thermal oxidizing is lowered, the dry oxide film becomes relatively thin as film-forming requires time, and in case of a thin dry oxide film, its protective film is required to be formed, but the thin dry oxide film is damaged when the silicon substrate is moved to an APCVD device after taken out of an oxidizing furnace, resulting in low passivation. <P>SOLUTION: The forming method of a passivation film includes a process in which a dry oxide film and a steam oxide film are sequentially formed on a silicon substrate in the same furnace. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコン基板へのパッシベーション膜の形成方法とそのパッシベーション膜を利用した太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for forming a passivation film on a silicon substrate and a method for manufacturing a solar cell using the passivation film.

シリコン基板を利用した電子デバイスを構成する素子は数多く開発されており、特に太陽電池は、クリーンエネルギー源として注目され、現在、開発が盛んに行われている。そして、シリコン基板を半導体として利用した太陽電池の特性向上のために、半導体バルク内部での少数キャリアの損失を防止するだけでなく、半導体表面での少数キャリア損失を防止することが試みられている。特に半導体表面の少数キャリア損失の防止に関して、シリコン表面のパッシベーション技術が開発されており、酸化パッシベーション膜の改質方法(特許文献1)や、パッシベーション効果を充分に発揮させるとともに、反射防止効果を持たせたシリコン窒化膜(特許文献2)が知られている。
特許第3225268号公報 特開2005−159171号公報
Many elements that constitute an electronic device using a silicon substrate have been developed. In particular, solar cells have attracted attention as clean energy sources, and are being actively developed. And, in order to improve the characteristics of solar cells using a silicon substrate as a semiconductor, not only the loss of minority carriers inside the semiconductor bulk but also the prevention of minority carrier loss on the semiconductor surface has been attempted. . In particular, with respect to prevention of minority carrier loss on the semiconductor surface, a silicon surface passivation technique has been developed, and the oxidation passivation film modification method (Patent Document 1) and the passivation effect are fully exhibited and have an antireflection effect. A silicon nitride film (Patent Document 2) is known.
Japanese Patent No. 3225268 JP 2005-159171 A

半導体表面での少数キャリア損失の防止のために、キャリア再結合防止を目的としてパッシベーション膜を用いる場合、シリコン窒化膜をパッシベーション膜として用いることで、反射防止膜としての効果もあり利用価値が高いことが知られている。しかし、ドライ酸化膜に比べパッシベーション効果が低く、特にp+層にはパッシベーション効果が小さいため、より高いパッシベーション効果を得るには熱酸化によるドライ酸化膜を用いる必要がある。熱酸化によるドライ酸化膜の成膜速度は小さく、厚い膜を得るためには、長時間の熱酸化もしくは、高温での処理が必要になる。高温での処理は、シリコン基板のライフタイムが低下してしまう。一方、熱酸化の温度を下げると、成膜に時間がかかってしまうことから、ドライ酸化膜は比較的薄い膜となる。また薄い膜の場合は、別に保護膜を形成する必要がある。   When using a passivation film for the purpose of preventing carrier recombination to prevent minority carrier loss on the semiconductor surface, the use of a silicon nitride film as a passivation film has an effect as an antireflection film and is highly useful. It has been known. However, since the passivation effect is lower than that of the dry oxide film, and particularly the p + layer has a small passivation effect, it is necessary to use a dry oxide film formed by thermal oxidation in order to obtain a higher passivation effect. The deposition rate of the dry oxide film by thermal oxidation is small, and in order to obtain a thick film, long-time thermal oxidation or high-temperature treatment is required. Processing at a high temperature reduces the lifetime of the silicon substrate. On the other hand, if the temperature of thermal oxidation is lowered, it takes a long time to form a film, so that the dry oxide film becomes a relatively thin film. In the case of a thin film, it is necessary to form a protective film separately.

前記保護膜として、これまで、APCVD(atmospheric pressure chemical vapor deposition)法などによるCVD酸化膜を堆積している。CVD酸化膜は、パッシベーション効果が小さいが成膜速度が速いために保護膜として適している。しかし、薄いドライ酸化膜を有するシリコン基板を酸化炉から取り出し、APCVD装置へのシリコン基板の移動の際に、薄いドライ酸化膜が損傷してしまい高いパッシベーションが得られない場合がある。   As the protective film, a CVD oxide film by an APCVD (atmospheric pressure chemical vapor deposition) method has been deposited so far. A CVD oxide film has a small passivation effect, but is suitable as a protective film because of its high film formation rate. However, when a silicon substrate having a thin dry oxide film is taken out of the oxidation furnace and the silicon substrate is moved to the APCVD apparatus, the thin dry oxide film may be damaged, and high passivation may not be obtained.

そこで本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、パッシベーション効果を充分に発揮することのできるパッシベーション膜の形成方法および太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide a method for forming a passivation film and a method for manufacturing a solar cell that can sufficiently exhibit a passivation effect. .

本発明は、シリコン基板にドライ酸化膜とスチーム酸化膜を同一炉で順次形成する工程を含むパッシベーション膜の形成方法である。   The present invention is a method for forming a passivation film including a step of sequentially forming a dry oxide film and a steam oxide film on a silicon substrate in the same furnace.

また、本発明は、前記スチーム酸化膜の形成後、CVD酸化膜を形成することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to form a CVD oxide film after the formation of the steam oxide film.

また、本発明は、シリコン基板の表面には、n型拡散層および/またはp型拡散層が形成されていることが好ましい。   In the present invention, an n-type diffusion layer and / or a p-type diffusion layer is preferably formed on the surface of the silicon substrate.

また、本発明は、ドライ酸化膜とスチーム酸化膜の形成温度が700〜1000℃であることが好ましい。   In the present invention, the dry oxide film and the steam oxide film are preferably formed at a temperature of 700 to 1000 ° C.

また、本発明は、ドライ酸化膜とスチーム酸化膜を同一炉で順次形成する工程は、ドライ酸化膜を形成後、前記炉に窒素を流し、窒素を止め、その後スチーム酸化膜を形成することが好ましい。   Further, according to the present invention, the step of sequentially forming the dry oxide film and the steam oxide film in the same furnace may include forming the dry oxide film, flowing nitrogen into the furnace, stopping the nitrogen, and then forming the steam oxide film. preferable.

また、本発明は、パッシベーション膜としてドライ酸化膜とスチーム酸化膜を同一炉で形成したシリコン基板を用いた太陽電池の製造方法に関する。   The present invention also relates to a method for manufacturing a solar cell using a silicon substrate in which a dry oxide film and a steam oxide film are formed in the same furnace as a passivation film.

また、本発明は、シリコン基板の同一面の一部にn型拡散およびp型拡散を行なう工程、ドライ酸化とスチーム酸化を同一炉で行なう工程、CVD酸化膜を堆積する工程を順次行なう太陽電池の製造方法に関する。   The present invention also provides a solar cell that sequentially performs a step of performing n-type diffusion and p-type diffusion on a part of the same surface of a silicon substrate, a step of performing dry oxidation and steam oxidation in the same furnace, and a step of depositing a CVD oxide film. It relates to the manufacturing method.

ドライ酸化膜とスチーム酸化膜を順次同一炉で形成することにより、キャリア再結合防止に高い効果を示すパッシベーション膜を形成することができる。また、ドライ酸化膜よりも成膜速度の速いスチーム酸化膜でパッシベーション膜を強化することで、高いパッシベーション効果を維持することができる。また、効果の高いパッシベーション膜を用いることで太陽電池特性を向上させることができる。   By sequentially forming the dry oxide film and the steam oxide film in the same furnace, it is possible to form a passivation film that is highly effective in preventing carrier recombination. In addition, a high passivation effect can be maintained by strengthening the passivation film with a steam oxide film having a higher deposition rate than the dry oxide film. Moreover, solar cell characteristics can be improved by using a highly effective passivation film.

<太陽電池の製造方法>
本発明の製造方法で得られる太陽電池は、シリコン基板上にパッシベーション効果の高いパッシベーション膜が形成されている太陽電池である。図1(a)の太陽電池の平面図が示すとおり、シリコン基板17上にn電極11、p電極12を有する構造をしている。
<Method for manufacturing solar cell>
The solar cell obtained by the production method of the present invention is a solar cell in which a passivation film having a high passivation effect is formed on a silicon substrate. As shown in the plan view of the solar cell in FIG. 1A, the n-electrode 11 and the p-electrode 12 are provided on the silicon substrate 17.

基板は結晶シリコンであり、p型、n型どちらでもよい。構造的には違いがないため以下、n型基板を用いた実施形態について説明する。シリコン基板形状は、厚さが100〜300μm、太陽電池外形は10cm×10cm〜15cm×15cmの擬似四角形とする。以下、図1(a)のA−A’断面図を示す図1(b)に基づいて太陽電池の製造方法を説明する。   The substrate is crystalline silicon and may be either p-type or n-type. Since there is no difference in structure, an embodiment using an n-type substrate will be described below. The silicon substrate has a thickness of 100 to 300 μm, and the outer shape of the solar cell is a pseudo rectangle having a size of 10 cm × 10 cm to 15 cm × 15 cm. Hereinafter, a method for manufacturing a solar cell will be described with reference to FIG.

まず、所望の厚さにスライスされたシリコン基板17のスライスダメージを除去するため、フッ酸と硝酸の混酸もしくは水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液で10〜20μm程度表面をエッチングする。次に、シリコン基板17全面にドーパント拡散制御マスク(以下「拡散マスク」と表記)としての酸化膜をスチーム酸化やAPCVD法によって1000〜4000Å形成する。そして、太陽電池裏面に対して、この拡散マスクに印刷もしくはフォトプロセスにて耐酸性レジストを所望の形状にパターニングした後、フッ酸により拡散マスクをエッチングする。耐酸性レジストは、例えば、一般的に酸化膜のエッチング時に使用されるポジレジストなどを使用する。次に700〜1000℃で数十分間、BBr3を気相拡散することにより所望の形状にp+層14を形成することができる。そして、アセトン溶液に浸漬することによって、耐酸性レジストを除去する。BBr3気相拡散以外にもB(ホウ素)化合物を含む薬液をシリコン基板17にスピンコートしてから700〜1000℃でアニールする方法をとることも可能である。 First, in order to remove the slice damage of the silicon substrate 17 sliced to a desired thickness, the surface is etched by about 10 to 20 μm with an alkaline solution such as a mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid or sodium hydroxide. Next, an oxide film as a dopant diffusion control mask (hereinafter referred to as “diffusion mask”) is formed on the entire surface of the silicon substrate 17 by 1000 to 4000 mm by steam oxidation or APCVD. Then, an acid-resistant resist is patterned into a desired shape by printing or a photo process on the back surface of the solar cell, and then the diffusion mask is etched with hydrofluoric acid. As the acid-resistant resist, for example, a positive resist generally used when etching an oxide film is used. Next, p + layer 14 can be formed in a desired shape by vapor-phase diffusion of BBr 3 at 700 to 1000 ° C. for several tens of minutes. Then, the acid resistant resist is removed by dipping in an acetone solution. In addition to BBr 3 vapor phase diffusion, it is also possible to use a method in which a chemical solution containing a B (boron) compound is spin coated on the silicon substrate 17 and then annealed at 700 to 1000 ° C.

また、別にp+層14の形成は、アルミニウムペーストをパターン印刷、焼成し、p+層を形成した後、塩酸溶液などに漬けることで、Alなどの金属部分を除去する方法をとることも可能である。   In addition, the p + layer 14 can be separately formed by patterning and baking an aluminum paste, forming a p + layer, and then dipping in a hydrochloric acid solution or the like to remove a metal portion such as Al. .

その後、拡散マスクを除去し、もう1度シリコン基板17全面に拡散マスクとしての酸化膜をスチーム酸化やAPCVD法によって1000〜4000Å形成し、p+層14の場合と同様に、太陽電池裏面に対して、拡散マスクを所望の形状にエッチングし、POCl3を700〜1000℃で数十分気相拡散することにより、所望の形状にn+層13を形成する。POCl3気相拡散以外にもP化合物を含む薬液をSi基板にスピンコートしてから700〜1000℃でアニールする方法をとることも可能である。 Thereafter, the diffusion mask is removed, and an oxide film as a diffusion mask is formed again on the entire surface of the silicon substrate 17 by steam oxidation or APCVD, and is applied to the back surface of the solar cell as in the case of the p + layer 14. Then, the diffusion mask is etched into a desired shape, and POCl 3 is vapor-phase diffused for several tens of minutes at 700 to 1000 ° C., thereby forming the n + layer 13 in the desired shape. In addition to POCl 3 vapor phase diffusion, it is also possible to use a method of annealing at 700 to 1000 ° C. after spin coating a chemical solution containing a P compound on the Si substrate.

このp+層14とn+層13の形状はラインやドット形状が考えられるが、本発明では、図1(b)において、くし型の該拡散層が互いに向き合った形状を例にして示す。また、各拡散層が重なり合わないようにパターニングする必要がある。   The shape of the p + layer 14 and the n + layer 13 may be a line or a dot shape. In the present invention, a shape in which the comb-shaped diffusion layers face each other is shown as an example in FIG. Moreover, it is necessary to pattern so that each diffusion layer may not overlap.

また、p+層14、n+層13の順番で拡散層を形成したが、特にこの順番を限定するものではなく、所望のシート抵抗や拡散プロファイルが得られればどのような順番、方法でもよい。   Further, although the diffusion layers are formed in the order of the p + layer 14 and the n + layer 13, this order is not particularly limited, and any order and method may be used as long as a desired sheet resistance and diffusion profile can be obtained.

この後、フッ酸で拡散マスクを除去し、700〜1000℃で数分〜数時間、酸素雰囲気中でドライ酸化し、同一炉にて雰囲気を水蒸気に換え、さらに数分〜数十分間スチーム酸化を行なう。その後、必要により太陽電池裏面にCVD法によりCVD酸化膜を堆積させることができる。この操作によって、パッシベーション膜15が形成される。なお、パッシベーション膜15の形成方法は、後に詳説する。   Thereafter, the diffusion mask is removed with hydrofluoric acid, dry oxidation is performed at 700 to 1000 ° C. for several minutes to several hours in an oxygen atmosphere, the atmosphere is changed to steam in the same furnace, and steam is further performed for several minutes to several tens of minutes. Oxidize. Thereafter, a CVD oxide film can be deposited on the back surface of the solar cell by a CVD method if necessary. By this operation, the passivation film 15 is formed. A method for forming the passivation film 15 will be described in detail later.

そして、CVD酸化膜が堆積されていない受光面のドライ酸化膜、スチーム酸化膜をフッ酸で除去し、受光面にシリコン窒化膜を反射防止膜16としてプラズマCVD法により形成する。   Then, the dry oxide film and the steam oxide film on the light receiving surface on which no CVD oxide film is deposited are removed with hydrofluoric acid, and a silicon nitride film is formed on the light receiving surface as an antireflection film 16 by plasma CVD.

太陽電池裏面に対して、このパッシベーション膜15に印刷もしくはフォトプロセスにて耐酸性レジストを所望の形状にパターニングし、フッ酸により該パッシベーション膜をエッチングし、コンタクトホールを形成する。次に、電極材料として、例えばTi−Pd−Agを蒸着した後に、アセトンに浸漬することにより耐酸性レジストを除去するリストオフ方法によって、所望のパターンのn電極11、p電極12を得ることができる。また、電極は、p+層14上にくし型に銀ペーストを印刷、乾燥してから、同様にn+層13上にくし型に銀ペーストを印刷し、400〜750℃で数分から数十分の範囲で焼成することによって所望のパターンの電極を得ることも可能である。   On the back surface of the solar cell, an acid-resistant resist is patterned into a desired shape by printing or a photo process on the passivation film 15, and the passivation film is etched with hydrofluoric acid to form a contact hole. Next, by depositing, for example, Ti—Pd—Ag as an electrode material, the n-electrode 11 and the p-electrode 12 having a desired pattern can be obtained by a wrist-off method in which the acid-resistant resist is removed by immersion in acetone. it can. In addition, the electrode is printed with a silver paste in a comb shape on the p + layer 14 and dried, and similarly, the silver paste is printed in a comb shape on the n + layer 13, and at 400 to 750 ° C. for several minutes to several tens of minutes. It is also possible to obtain an electrode having a desired pattern by firing within a range.

本実施の形態においてシリコン基板を用いているが、このシリコン基板は単結晶基板、多結晶基板どちらでもよい。単結晶基板の場合は表面の反射を抑えるために必要に応じて受光面にテクスチャー処理をしてもよい。本実施例の図1(b)ではセル受光面側がテクスチャー構造として図示されている。
<パッシベーション膜の形成方法>
パッシベーション膜は、半導体素子の表面保護膜であり、外部環境から素子を隔離保護し、半導体素子の表面を機械的、化学的に保護している膜である。図2(a)は本発明の一実施例の太陽電池の概略断面図である。図2(a)で示す太陽電池裏面側に形成された本発明における望ましいパッシベーション膜は、シリコン基板21上にドライ酸化膜22とスチーム酸化膜23とCVD酸化膜24を順次形成した積層体である。
Although a silicon substrate is used in this embodiment mode, this silicon substrate may be either a single crystal substrate or a polycrystalline substrate. In the case of a single crystal substrate, texture treatment may be applied to the light receiving surface as necessary in order to suppress reflection on the surface. In FIG. 1B of the present embodiment, the cell light receiving surface side is shown as a texture structure.
<Method for Forming Passivation Film>
The passivation film is a surface protection film of a semiconductor element, and is a film that isolates and protects the element from the external environment and mechanically and chemically protects the surface of the semiconductor element. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to one embodiment of the present invention. A desirable passivation film in the present invention formed on the back side of the solar cell shown in FIG. 2A is a laminate in which a dry oxide film 22, a steam oxide film 23, and a CVD oxide film 24 are sequentially formed on a silicon substrate 21. .

ここでドライ酸化膜とは、熱酸化によって形成される酸化膜のことをいい、スチーム酸化膜とは、スチーム酸化によって形成される酸化膜のことをいう。CVD酸化膜とは、APCVD法をはじめとしたCVD法によって形成される酸化膜をいう。なお、上記3種の酸化膜とは、パッシベーション機能を有するシリコン酸化膜のことである。   Here, the dry oxide film refers to an oxide film formed by thermal oxidation, and the steam oxide film refers to an oxide film formed by steam oxidation. The CVD oxide film refers to an oxide film formed by a CVD method such as an APCVD method. The three types of oxide films are silicon oxide films having a passivation function.

≪ドライ酸化膜の形成≫
ドライ酸化膜は、シリコン基板上に1〜20nm形成する。基板表面のダングリングボンド等の欠陥を酸素により終端することでパッシベーションすることができるのでパッシベーション機能が高い。ドライ酸化膜は、5分〜30時間、酸素100%雰囲気の炉内におくことで形成される。ドライ酸化膜の成膜を止めるためには、炉内に窒素を流入し、酸素雰囲気から窒素雰囲気に切り換える。
≪Dry oxide film formation≫
The dry oxide film is formed to 1 to 20 nm on the silicon substrate. Since passivation such as dangling bonds on the substrate surface is terminated by oxygen, the passivation function is high. The dry oxide film is formed by placing it in a furnace having a 100% oxygen atmosphere for 5 minutes to 30 hours. In order to stop the formation of the dry oxide film, nitrogen is introduced into the furnace and the oxygen atmosphere is switched to the nitrogen atmosphere.

≪スチーム酸化膜の形成≫
スチーム酸化膜は、ドライ酸化膜と比較して、形成が速いことから、積層体としてのより厚いパッシベーション膜にすることが可能である。スチーム酸化膜は、10〜150nmの厚さで形成する。パッシベーション機能は、ドライ酸化膜と比較して膜の形成が純水を用いているため、酸素ガスに比べ、不純物の混入があるために、パッシベーション機能は劣るが、ドライ酸化膜よりも成膜速度の速いスチーム酸化膜で覆うことで、パッシベーション膜を強化することができるため、有用である。スチーム酸化膜は、前記窒素雰囲気下から水蒸気を含む酸素雰囲気に切り換えた700〜1000℃の炉内に、5〜60分間おくことで、形成される。
≪Formation of steam oxide film≫
Since the steam oxide film is formed faster than the dry oxide film, a thicker passivation film as a stacked body can be formed. The steam oxide film is formed with a thickness of 10 to 150 nm. The passivation function uses pure water compared to the dry oxide film, so the impurities are mixed in compared to oxygen gas, so the passivation function is inferior, but the film formation speed is higher than the dry oxide film. Since the passivation film can be reinforced by covering with a fast steam oxide film, it is useful. The steam oxide film is formed by placing it in a furnace at 700 to 1000 ° C. switched from the nitrogen atmosphere to an oxygen atmosphere containing water vapor for 5 to 60 minutes.

なお、スチーム酸化を行なう際、スチーム酸化のときにドライ酸化のときよりも温度を上げることにより、スチーム酸化膜形成を早くする場合には、前記窒素雰囲気のまま温度を上げ、水蒸気を含む酸素雰囲気に切り換えスチーム酸化を行なう。これは、酸素雰囲気のまま温度を変化させると、ドライ酸化膜の膜厚制御が困難となるため、温度変更時は、窒素雰囲気に切り換える必要があるためである。   When steam oxidation is performed, the temperature is increased in the steam oxidation than in the dry oxidation so that the formation of the steam oxide film is accelerated. Switch to and perform steam oxidation. This is because if the temperature is changed in an oxygen atmosphere, it becomes difficult to control the thickness of the dry oxide film, and therefore it is necessary to switch to a nitrogen atmosphere when the temperature is changed.

≪CVD酸化膜の形成≫
本発明において、必要に応じてCVD酸化膜を形成することができる。
≪Formation of CVD oxide film≫
In the present invention, a CVD oxide film can be formed as necessary.

CVD酸化膜は、パッシベーション機能は、他の2つの酸化膜と比較して低いが、成膜速度が速いためにこれら自体を保護する役割がある。本発明において、100〜400nmの厚さで形成する。   Although the CVD oxide film has a lower passivation function than the other two oxide films, it has a role of protecting itself because the film formation rate is high. In the present invention, it is formed with a thickness of 100 to 400 nm.

スチーム酸化膜形成後に、APCVD法等によって、CVD酸化膜を形成する。具体的には、例えば、SiH4とO2のソースガスを300〜600℃で反応させ、SiO2膜を形成する等の方法がとられる。
(実施例1)
本実施例では、n型シリコン基板を用いた。基板形状は、厚さが200μm、太陽電池の外形は10cm×10cmの擬似四角形を用いた。
After forming the steam oxide film, a CVD oxide film is formed by the APCVD method or the like. Specifically, for example, a method of reacting a source gas of SiH 4 and O 2 at 300 to 600 ° C. to form a SiO 2 film is used.
Example 1
In this example, an n-type silicon substrate was used. As the substrate shape, a pseudo rectangle having a thickness of 200 μm and a solar cell having an outer shape of 10 cm × 10 cm was used.

以下、図1(b)の太陽電池の断面図を例に説明する。
まず、厚さ270μmにスライスされたシリコン基板17のスライスダメージを除去するため、70μm程度表面をフッ酸と硝酸の混酸もしくは水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液でエッチングした。次に、シリコン基板17全面に拡散マスクとしての酸化膜をAPCVD法により200nm形成した。太陽電池裏面に対して、この拡散マスク上に耐酸性レジストとしてポジレジストを所望の形状にフォトプロセスでパターニングした後、フッ酸により拡散マスクをエッチングした。次に、950℃で30分間BBr3を気相拡散することにより所望の形状にp+層14を形成することができた。そして、フッ酸に浸漬することによって拡散マスクを除去した。
Hereinafter, the cross-sectional view of the solar cell in FIG. 1B will be described as an example.
First, in order to remove the slice damage of the silicon substrate 17 sliced to a thickness of 270 μm, the surface was etched by an alkaline solution such as a mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid or sodium hydroxide to about 70 μm. Next, an oxide film as a diffusion mask was formed to 200 nm on the entire surface of the silicon substrate 17 by the APCVD method. On the back surface of the solar cell, a positive resist as an acid resistant resist was patterned on the diffusion mask into a desired shape by a photo process, and then the diffusion mask was etched with hydrofluoric acid. Next, p + layer 14 could be formed in a desired shape by gas phase diffusion of BBr 3 at 950 ° C. for 30 minutes. Then, the diffusion mask was removed by immersing in hydrofluoric acid.

その後、もう1度シリコン基板17全面に上記と同様に拡散マスクを形成し、太陽電池裏面に対して拡散マスクを所望の形状にエッチングし、POCl3を900℃で30分間、気相拡散することにより、所望の形状にn+層13を形成した。 Thereafter, another diffusion mask is formed on the entire surface of the silicon substrate 17 in the same manner as described above, and the diffusion mask is etched into a desired shape on the back surface of the solar cell, and POCl 3 is vapor-phase diffused at 900 ° C. for 30 minutes. Thus, the n + layer 13 was formed in a desired shape.

このp+層14とn+層13の形状は、本実施例では、くし型の拡散層が互いに向き合った形状とした。また、各拡散層が重なり合わないようにパターニングした。   In this embodiment, the p + layer 14 and the n + layer 13 have a comb-shaped diffusion layer facing each other. Moreover, it patterned so that each diffusion layer might not overlap.

この後、フッ酸で拡散マスクを除去し、シリコン基板17表面を800℃で30分間、酸素雰囲気中でドライ酸化し2nmドライ酸化膜を形成した。そして、炉内を窒素雰囲気に入れ換え、炉内の温度を上げ、その後に該炉の中を、水蒸気を含む酸素雰囲気に換え、900℃で10分間、スチーム酸化を行ない、スチーム酸化膜を70nm堆積した。その後、太陽電池裏面のみにAPCVD法により200nmのCVD酸化膜を堆積させた。これにより、パッシベーション膜15が形成された。この後、フッ酸で受光面のパッシベーション膜を除去し、受光面にシリコン窒化膜を反射防止膜としてプラズマCVD法により70nm形成した。受光面の反射防止膜16は屈折率2.2、厚さ70nmの膜を使用した。   Thereafter, the diffusion mask was removed with hydrofluoric acid, and the surface of the silicon substrate 17 was dry oxidized at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere to form a 2 nm dry oxide film. Then, the inside of the furnace is replaced with a nitrogen atmosphere, the temperature inside the furnace is increased, and then the inside of the furnace is replaced with an oxygen atmosphere containing water vapor, steam oxidation is performed at 900 ° C. for 10 minutes, and a steam oxide film is deposited to a thickness of 70 nm. did. Thereafter, a 200 nm CVD oxide film was deposited only on the back surface of the solar cell by the APCVD method. Thereby, the passivation film 15 was formed. Thereafter, the passivation film on the light receiving surface was removed with hydrofluoric acid, and a silicon nitride film was formed as an antireflection film on the light receiving surface to a thickness of 70 nm by plasma CVD. As the antireflection film 16 on the light receiving surface, a film having a refractive index of 2.2 and a thickness of 70 nm was used.

そして、太陽電池裏面に対して、このパッシベーション膜15に耐酸性レジストを所望の形状にパターニングし、フッ酸により該パッシベーション膜をエッチングし、コンタクトホールを形成した。次に、電極材料としてTi−Pd−Agを蒸着した後に、リフトオフ方法(アセトン溶液に浸漬し、レジストを除去する)によって、所望のパターンのp電極12、n電極11を得ることができた。本実施例により、図2(a)に示す太陽電池の概略を示す断面図と同じ形態の太陽電池が完成した。つまり、シリコン基板21の片面にドライ酸化膜22とスチーム酸化膜23とCVD酸化膜24を順次形成した積層体からなるパッシベーション膜が形成し、もう片方の面にはシリコン窒化膜からなる反射防止膜26が積層した太陽電池が完成した。   Then, an acid-resistant resist was patterned into a desired shape on the passivation film 15 on the back surface of the solar cell, and the passivation film was etched with hydrofluoric acid to form a contact hole. Next, after depositing Ti—Pd—Ag as an electrode material, the p-electrode 12 and the n-electrode 11 having a desired pattern could be obtained by a lift-off method (immersion in an acetone solution to remove the resist). In this example, a solar cell having the same form as the cross-sectional view schematically showing the solar cell shown in FIG. That is, a passivation film made of a laminate in which a dry oxide film 22, a steam oxide film 23, and a CVD oxide film 24 are sequentially formed is formed on one surface of the silicon substrate 21, and an antireflection film made of a silicon nitride film is formed on the other surface. A solar cell having 26 laminated thereon was completed.

この太陽電池にAM−1.5の光を照射して太陽電池特性を測定した。その結果を表1に示す。なお、本実施例では、単結晶基板を用いているため、受光面の表面の反射を抑えるために、アルカリエッチングをすることで受光面にテクスチャー処理をした。
(比較例1)
比較例1の太陽電池の概略を示す断面図を図2(b)に示す。実施例1の太陽電池作製と同じように、シリコン基板21上にp+層、n+層を形成した後、フッ酸で拡散マスクを除去し、800℃で30分間酸素雰囲気中で酸化を行ない、2nmのドライ酸化膜22を形成した。その後、太陽電池裏面のみにAPCVD法によりCVD酸化膜24を堆積させた。この後、フッ酸で受光面のドライ酸化膜を除去し、受光面にシリコン窒化膜を反射防止膜26としてプラズマCVD法により70nm形成した。その後、実施例1と同じようにp電極、n電極等を作製し、太陽電池を完成させた。その太陽電池の特性結果を表1に示す。
(比較例2)
比較例2の太陽電池の概略を示す断面図を図2(c)に示す。実施例1の太陽電池作製と同じように、シリコン基板21上にp+層、n+層を形成した後、フッ酸で拡散マスクを除去し、プラズマCVD法によりパッシベーション膜としてシリコン窒化膜25を70nm形成した。受光面に反射防止膜26としてのシリコン窒化膜をプラズマCVD法により70nm形成した。その後、実施例1と同じようにp電極、n電極等を作製し、太陽電池を完成させた。その太陽電池の特性結果を表1に示す。
(太陽電池の特性比較)
表1に示した結果に基づいて、実施例1、比較例1および2の太陽電池の特性について比較した。なお、表中、Iscは短絡電流、Vocは開放電圧、FFは曲線因子、Pmは最大出力を示す。
The solar cell characteristics were measured by irradiating the solar cell with AM-1.5 light. The results are shown in Table 1. In this example, since a single crystal substrate is used, in order to suppress reflection of the surface of the light receiving surface, the light receiving surface is textured by performing alkali etching.
(Comparative Example 1)
A cross-sectional view showing an outline of the solar cell of Comparative Example 1 is shown in FIG. As in the solar cell production in Example 1, after forming a p + layer and an n + layer on the silicon substrate 21, the diffusion mask was removed with hydrofluoric acid, and oxidation was performed in an oxygen atmosphere at 800 ° C. for 30 minutes. The dry oxide film 22 was formed. Thereafter, a CVD oxide film 24 was deposited only on the back surface of the solar cell by the APCVD method. Thereafter, the dry oxide film on the light receiving surface was removed with hydrofluoric acid, and a silicon nitride film was formed on the light receiving surface as an antireflection film 26 by a plasma CVD method to a thickness of 70 nm. Then, the p electrode, the n electrode, etc. were produced like Example 1, and the solar cell was completed. The characteristic results of the solar cell are shown in Table 1.
(Comparative Example 2)
FIG. 2C is a cross-sectional view illustrating the outline of the solar cell of Comparative Example 2. As in the solar cell production in Example 1, after forming a p + layer and an n + layer on the silicon substrate 21, the diffusion mask is removed with hydrofluoric acid, and a silicon nitride film 25 is formed as a passivation film by plasma CVD method to a thickness of 70 nm. did. A silicon nitride film as an antireflection film 26 was formed to 70 nm on the light receiving surface by plasma CVD. Then, the p electrode, the n electrode, etc. were produced like Example 1, and the solar cell was completed. The characteristic results of the solar cell are shown in Table 1.
(Solar cell characteristics comparison)
Based on the results shown in Table 1, the characteristics of the solar cells of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were compared. In the table, Isc is a short circuit current, Voc is an open circuit voltage, FF is a fill factor, and Pm is a maximum output.

実施例1の太陽電池は、開放電圧の値が一番大きいことから、弱い太陽光でも発電できることが示された。これは、パッシベーション膜によって、半導体機能に対して表面再結合を抑制する効果が働いたためであると解釈できる。また、最大出力、曲線因子も実施例1の太陽電池が一番高いことがわかった。このことから、実施例1の太陽電池は変換効率が高いことが示された。そして、短絡電流も高めであることが示された。   Since the solar cell of Example 1 had the largest open circuit voltage value, it was shown that it can generate power even with weak sunlight. This can be interpreted as the effect of suppressing surface recombination on the semiconductor function by the passivation film. It was also found that the solar cell of Example 1 had the highest maximum output and fill factor. From this, it was shown that the solar cell of Example 1 has high conversion efficiency. And it was shown that the short circuit current is also high.

以上の結果から、本発明によって太陽電池特性を向上させることができることが示された。   From the above results, it was shown that the solar cell characteristics can be improved by the present invention.

Figure 2007149843
Figure 2007149843

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

ドライ酸化膜とスチーム酸化膜を順次同一炉で形成することにより、キャリア再結合防止に高い効果を示すパッシベーション膜を形成することができる。また、本発明のパッシベーション膜を用いることで太陽電池特性を向上させることができる。   By sequentially forming the dry oxide film and the steam oxide film in the same furnace, it is possible to form a passivation film that is highly effective in preventing carrier recombination. Moreover, a solar cell characteristic can be improved by using the passivation film of this invention.

(a)は、本発明の太陽電池の受光面側平面図、(b)は、図1(a)のA−A’断面図である。(A) is the light-receiving surface side top view of the solar cell of this invention, (b) is A-A 'sectional drawing of Fig.1 (a). (a)は、実施例1の太陽電池の概略断面図、(b)は、比較例1の太陽電池の概略断面図、(c)は、比較例2の太陽電池の概略断面図である。(A) is a schematic sectional drawing of the solar cell of Example 1, (b) is a schematic sectional drawing of the solar cell of the comparative example 1, (c) is a schematic sectional drawing of the solar cell of the comparative example 2.

符号の説明Explanation of symbols

11 n電極、12 p電極、13 n+層、14 p+層、15 パッシベーション膜、16 反射防止膜、17 シリコン基板、21 シリコン基板、22 ドライ酸化膜、23 スチーム酸化膜、24 CVD酸化膜、25 シリコン窒化膜、26 反射防止膜。   11 n electrode, 12 p electrode, 13 n + layer, 14 p + layer, 15 passivation film, 16 antireflection film, 17 silicon substrate, 21 silicon substrate, 22 dry oxide film, 23 steam oxide film, 24 CVD oxide film, 25 silicon Nitride film, 26 Antireflection film.

Claims (7)

シリコン基板にドライ酸化膜とスチーム酸化膜を同一炉で順次形成する工程を含むことを特徴とするパッシベーション膜の形成方法。   A method for forming a passivation film, comprising a step of sequentially forming a dry oxide film and a steam oxide film on a silicon substrate in the same furnace. 前記スチーム酸化膜の形成後、CVD酸化膜を形成することを特徴とする請求項1に記載のパッシベーション膜の形成方法。   The method of forming a passivation film according to claim 1, wherein a CVD oxide film is formed after the formation of the steam oxide film. シリコン基板の表面には、n型拡散層および/またはp型拡散層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のパッシベーション膜の形成方法。   2. The method for forming a passivation film according to claim 1, wherein an n-type diffusion layer and / or a p-type diffusion layer are formed on the surface of the silicon substrate. ドライ酸化膜とスチーム酸化膜の形成温度が700〜1000℃であることを特徴とする請求項1に記載のパッシベーション膜の形成方法。   2. The method for forming a passivation film according to claim 1, wherein the formation temperature of the dry oxide film and the steam oxide film is 700 to 1000 [deg.] C. ドライ酸化膜とスチーム酸化膜を同一炉で順次形成する工程は、ドライ酸化膜を形成後、前記炉に窒素を流し、窒素を止め、その後スチーム酸化膜を形成することを特徴とする請求項1に記載のパッシベーション膜の形成方法。   2. The step of sequentially forming a dry oxide film and a steam oxide film in the same furnace comprises flowing nitrogen into the furnace after forming the dry oxide film, stopping the nitrogen, and then forming a steam oxide film. A method for forming a passivation film as described in 1. above. パッシベーション膜としてドライ酸化膜とスチーム酸化膜を同一炉で形成したシリコン基板を用いることを特徴とする太陽電池の製造方法。   A method of manufacturing a solar cell, comprising using a silicon substrate on which a dry oxide film and a steam oxide film are formed in the same furnace as a passivation film. シリコン基板の同一面の一部にn型拡散およびp型拡散を行なう工程、ドライ酸化とスチーム酸化を同一炉で行なう工程、CVD酸化膜を堆積する工程を順次行なうことを特徴とする太陽電池の製造方法。   A solar cell characterized by sequentially performing a step of performing n-type diffusion and p-type diffusion on a part of the same surface of a silicon substrate, a step of performing dry oxidation and steam oxidation in the same furnace, and a step of depositing a CVD oxide film Production method.
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