プラズマＣＶＤ用基板ホルダー、太陽電池の製造方法及び太陽電池
【課題】
従来のプラズマＣＶＤ装置は、基板サイズの孔部を開穿した基板ホルダーに基板を並べてＳｉＮｘ膜などの反射防止膜を製膜する方式をとっており、基板ホルダーの枠体と基板の間には、反応ガスの流れを良くするため、６ｍｍ程度の間隔が設けられている。このため、製膜すると、受光面（製膜したい面）のみならず、基板裏面にも反応ガスが回り込み、少なからずＳｉＮｘが製膜される。この回り込みＳｉＮｘは、次工程の電極形成時に電極形成の妨げとなり、さらにはボール発生の原因となって、割れを誘発する。
【解決手段】
基板ホルダーの略上面もしくは略下面に沿って、略平行に基板を配置することを特徴とするプラズマＣＶＤ用基板ホルダーを用いて太陽電池を製造する。特に、基板の受光面となる表面と、基板の受光面となる表面側に近接する側の基板ホルダーの枠体の面との間隔を０ｍｍ以上２ｍｍ以下とする。
従来のプラズマＣＶＤ装置は、基板サイズの孔部を開穿した基板ホルダーに基板を並べてＳｉＮｘ膜などの反射防止膜を製膜する方式をとっており、基板ホルダーの枠体と基板の間には、反応ガスの流れを良くするため、６ｍｍ程度の間隔が設けられている。このため、製膜すると、受光面（製膜したい面）のみならず、基板裏面にも反応ガスが回り込み、少なからずＳｉＮｘが製膜される。この回り込みＳｉＮｘは、次工程の電極形成時に電極形成の妨げとなり、さらにはボール発生の原因となって、割れを誘発する。
【解決手段】
基板ホルダーの略上面もしくは略下面に沿って、略平行に基板を配置することを特徴とするプラズマＣＶＤ用基板ホルダーを用いて太陽電池を製造する。特に、基板の受光面となる表面と、基板の受光面となる表面側に近接する側の基板ホルダーの枠体の面との間隔を０ｍｍ以上２ｍｍ以下とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ用基板ホルダー並びにこのプラズマＣＶＤ用基板ホルダーを用いる安価で高効率な太陽電池の作製方法及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶や多結晶シリコン基板を用いた太陽電池では、入射光を効率良く吸収するため、通常反射防止膜と呼ばれる薄膜を受光面に堆積、もしくは成長させる。反射防止膜は数十〜１００ｎｍ前後の厚さの酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン、酸化チタン、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、硫化亜鉛等の薄膜を単層もしくは２層以上組み合わせて利用される。中でも、窒化シリコン膜は、化学量論的にはＳｉ3Ｎ4の組成を持つが、生成条件により膜中のシリコン（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の比率を制御することが可能であり、ＳｉＮｘと表記されることもある。生成条件により屈折率を変化させることが比較的容易なため、他の物質に比べて応用範囲が広い。近年、例えば非特許文献１のような、ＳｉＮｘ膜を大量かつ高速に製膜できるＣＶＤ装置が開発され、注目を浴びている。
【０００３】
図３〜図７を用いてこの量産用プラズマＣＶＤ装置について説明する。図３はこの量産用プラズマＣＶＤ装置において使用される基板ホルダーの平面図、図４は図３の拡大断面図、図５は図４の要部の摘示拡大図、図６は図５の状態でＣＶＤ膜を形成した場合のＣＶＤ膜の形成態様を示す説明図、及び図７はこの量産用プラズマＣＶＤ装置によるＳｉＮｘ膜の製膜工程の工程順を示すフローチャートである。図７に示すように、量産用プラズマＣＶＤ装置の基板投入口１１０において、基板ホルダー２０１（図３〜図６）に基板Ｗを載せ（基板の仕込み）、プログラムを開始すると、基板Ｗを載せた基板ホルダー２０１はロードロック室１１２に搬送される。ロードロック室１１２では、真空ポンプで減圧し、同時に基板Ｗの予備加熱を行う。基板ホルダー２０１の熱容量が小さくないため、少なくとも数十秒〜数分の予備加熱時間が必要とされる。十分な予備加熱後、基板ホルダー２０１はプラズマ室１１４に搬送され、室内を搬送されながら製膜が行われる。プラズマ室１１４の端まで搬送されると、アンロードロック室１１６への扉が開き、アンロードロック室１１６に搬送される。アンロードロック室１１６では窒素によるパージが行われ、真空から大気圧に戻される。また、ここは基板Ｗの冷却も兼ねている。大気圧に戻り次第扉が開き、基板ホルダー２０１は基板出口１１８へ搬出される。搬出された基板ホルダー２０１は、外部搬送系１２０を通じて再び基板投入口１１０に戻ってくる。基板ホルダー２０１を次々に投入することで、短時間で大量の基板に製膜が可能となる。
【非特許文献１】ＰＲＯＧＲＥＳＳ ＩＮ ＰＨＯＴＯＶＯＬＴＡＩＣＳ： ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ２００４； １２：２１−３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した量産用プラズマＣＶＤ装置で一般的に用いられる基板ホルダー２０１は、配設される基板Ｗに対応して当該基板Ｗと略同等の大きさ（基板サイズ）の複数個の孔部２１０が開穿された基板ホルダー枠体２１１に当該基板ホルダー２０１に設けられた基板支持具、例えば支持ピン２１２に基板Ｗを支持して基板Ｗを配設する方式をとっている（図３及び図４）。一般に、基板ホルダー２０１の枠体２１１の下面２１１Ａと基板Ｗの表面ＷＡとの間には、反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４の流れを良くするため、６ｍｍ程度の間隔Ｄが設けられている（図４及び図５）。このため、製膜すると、図６に示すように、受光面（製膜面）、図示例では基板表面ＷＡにＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａが製膜されるのみならず、基板裏面ＷＢにも反応ガス２０４（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）が回り込み、基板裏面ＷＢにも少なからずＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａが製膜されてしまう。
【０００５】
一般的な太陽電池作製プロセスでは、この反射防止膜製膜工程の次に電極形成を行う。電極形成には、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性物質を真空蒸着法やスパッタ法で製膜する方法や、これらの導電性物質を微細粒子として溶剤に混ぜ込んだ導電性ペーストを印刷する方法などが用いられる。電気的接触を改善するため、電極製膜後５００〜９００℃で熱処理されることもある。
【０００６】
基板裏面ＷＢに回り込んだ反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４によって形成されるＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａは絶縁膜であるため、この上に電極を形成すると、太陽電池の内部抵抗を増大させる等の太陽電池特性を低下させる要因となる。さらには、電極製膜後の熱処理により、電極の数ｍｍ大の盛り上がり（以下、本明細書では「ボール」と呼ぶ）が多発し、基板Ｗの割れを誘発する。
【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みなされたもので、基板表面にＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）を製膜する際に、基板裏面への反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みを激減させることができ、基板裏面の周辺部の変色が殆ど無くなり、さらには、基板表面に形成される受光面の色ムラも若干改善することができるようにしたプラズマＣＶＤ用基板ホルダー、並びにこのプラズマＣＶＤ用基板ホルダーを用いる安価で高効率な太陽電池の作製方法及び太陽電池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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のプラズマＣＶＤ用基板ホルダーは、配設される基板に対応して複数個の孔部を開穿した基板ホルダー枠体と、当該基板ホルダー枠体の上面もしくは下面に沿って、略平行に基板を配設することができるように当該基板ホルダー枠体に設けられた基板支持具とを有し、前記基板の受光面となる表面に反応ガスを用いてＣＶＤ膜を形成させるために使用されるプラズマＣＶＤ用基板ホルダーであって、前記基板の受光面となる表面と前記基板の受光面となる表面側に近接する側の前記基板ホルダー枠体の面との間隔が０ｍｍ以上２ｍｍ以下であるようにしたものである。前記反応ガスとしてはモノシランとアンモニア、窒素又は水素のいずれか一種以上を混合した混合ガスが好適にも用いられる。
【０００９】
本発明の太陽電池の作製方法は、上記した本発明のプラズマＣＶＤ用基板ホルダーを用いて、前記基板の表面にＣＶＤ膜を形成するものである。本発明の太陽電池は、上記した本発明の太陽電池の作製方法により安価かつ高効率に作製されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の基板ホルダーを用いて基板表面にＣＶＤ膜、例えばＳｉＮｘ膜を製膜すると、基板裏面へ向かう反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）が減少することで、基板裏面の周辺部の変色は殆ど無くなり、基板裏面への反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みは激減する。さらには、基板表面に形成される受光面の色ムラも若干改善される。
【００１１】
また、本発明の基板ホルダーを用いることにより、基板裏面への反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みが低減することで、裏面電極形成後の基板裏面のボールは激減し、割れの発生頻度は大幅に低下する。さらに、絶縁膜であるＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）が製膜されている領域が減ることで、このＣＶＤ膜を製膜した基板からなる太陽電池の内部抵抗は低下する等、太陽電池特性は大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明に係るプラズマＣＶＤ用基板ホルダーの一つの実施の形態を添付図面中の図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２において、図３〜図６に示した部材等と同様の部材等は同一又は類似の符号を用いて示す。なお、図示例は例示的に示されるもので、本発明のプラズマＣＶＤ用基板ホルダーが図示例に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００１３】
図１において、符号２０１Ａは本発明に係るプラズマＣＶＤ用基板ホルダーで、前述した従来のプラズマＣＶＤ用基板ホルダー２０１と基本的構造においては共通した構造を有しており、再度の詳細な説明は省略するが、その構造について概説する。即ち、当該基板ホルダー２０１Ａは、配設される基板Ｗに対応して当該基板Ｗと略同等の大きさの複数個の孔部２１０が開穿された基板ホルダー枠体２１１に当該基板ホルダー２０１に設けられた基板支持具、例えば支持ピン２１２に基板Ｗを支持して基板Ｗを配設するように構成されている。
【００１４】
本発明の基板ホルダー２０１Ａと従来の基板ホルダー２０１の最大の相違点は、次の通りである。従来の基板ホルダー２０１においては、その枠体２１１の下面２１１Ａと基板Ｗの表面ＷＡとの間には、反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４の流れを良くするため、６ｍｍ程度の大きな間隔Ｄが設けられている（図４及び図５）。これに対して、本発明の基板ホルダー２０１Ａにおいては、その枠体２１１の下面２１１Ａと基板Ｗの表面ＷＡとの間に０ｍｍ以上２ｍｍ以下の間隔ｄを設けるものである（図１）。
【００１５】
即ち、本発明の基板ホルダー２０１Ａの特徴は、従来の大きな間隔Ｄを小さな間隔ｄに変更した点に存在する。なお、この小さな間隔ｄを０ｍｍとしても本発明の作用効果を達成することができる。このように、小さな間隔ｄを有する基板ホルダー２０１Ａを用いて基板Ｗの表面上に製膜すると、図２に示すように、受光面（製膜面）、図示例では基板表面ＷＡにＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａが製膜されることは従来の基板ホルダー２０１を用いる場合と変わりないが、基板裏面ＷＢへの反応ガス２０４（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みが激減し、基板裏面ＷＢにはＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａが僅かに製膜されるにすぎない状態となる。
【００１６】
つまり、本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いてＣＶＤ膜の製膜を行うと、基板裏面ＷＢへ向かう反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４が減少することで、基板裏面ＷＢの周辺部の変色は殆ど無くなり、さらには、基板表面ＷＡに形成される受光面の色ムラも若干改善される。また、基板裏面ＷＢへの反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４の回り込みが低減することで、裏面電極形成後の基板裏面ＷＢのボールは激減し、割れの発生頻度は大幅に低下する。絶縁膜であるＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａが製膜されている領域が減ることで、このＣＶＤ膜２０４Ａを製膜した基板からなる太陽電池の内部抵抗は低下する等、太陽電池特性は向上する。
【００１７】
なお、上記実施の形態では、基板Ｗを基板ホルダー枠体２１１の下面側に配設した場合であり、間隔ｄは、枠体下面２１１Ａと基板表面（受光面）との間隔と規定されているが、基板Ｗを基板ホルダー枠体２１１の上面側に設置することも可能であり、その場合間隔ｄは枠体２１１の上面と基板表面（受光面）との間隔と規定される。つまり、本発明の基板ホルダー２０１Ａにおける間隔ｄは、基板Ｗの受光面となる表面側に近接する側の基板ホルダー枠体２１１の面との間隔と規定されるものである。
【００１８】
続いて、本発明の太陽電池の作製方法について説明するが、本発明方法が以下の説明に限定されるものでないことはいうまでもない。本発明の太陽電池の作製方法は、上記した本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いて基板Ｗの表面（受光面）にＣＶＤ膜を形成することによって太陽電池を作製することを特徴とするものである。基板表面へのＣＶＤ膜の形成技術については従来の手法を適用すればよいものであるが、以下に説明する。
【００１９】
まず、高純度シリコンにホウ素あるいはガリウムのようなＩＩＩ族元素をドープし、比抵抗０．１〜５Ω・ｃｍとしたアズカット単結晶｛１００｝ｐ型シリコン基板表面のスライスダメージを、濃度５〜６０％の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような高濃度のアルカリ、もしくは、ふっ酸と硝酸の混酸などを用いてエッチングする。単結晶シリコン基板は、ＣＺ法及びＦＺ法のいずれの方法によって作製されてもよい。
【００２０】
引き続き、基板表面にテクスチャと呼ばれる微小な凹凸形成を行う。テクスチャは太陽電池の反射率を低下させるための有効な方法である。テクスチャは、加熱した水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ溶液（濃度１〜１０％、温度６０〜１００℃）中に１０分から３０分程度浸漬することで容易に作製される。上記溶液中に、所定量の２−プロパノールを溶解させ、反応を促進させることが多い。
【００２１】
テクスチャ形成後、塩酸、硫酸、硝酸、ふっ酸等、もしくはこれらの混合液の酸性水溶液中で洗浄する。経済的及び効率的見地から、塩酸中での洗浄が好ましい。清浄度を向上するため、塩酸溶液中に、０．５〜５％の過酸化水素を混合させ、６０〜９０℃に加温して洗浄してもよい。
【００２２】
この基板上に、オキシ塩化リンを用いた気相拡散法によりエミッタ層を形成する。一般的なシリコン太陽電池は、ＰＮ接合を受光面にのみ形成する必要があり、これを達成するために基板同士を２枚重ね合わせた状態で拡散したり、拡散前に裏面にＳｉＯ2膜やＳｉＮｘ膜などを拡散マスクとして形成して、裏面にＰＮ接合ができないような工夫を施す必要がある。後述するが、ここで拡散マスクとしてＳｉＮｘ膜を用いる場合も、本発明の基板ホルダーを用いることも可能である。
【００２３】
拡散後、表面にできたガラスをふっ酸などで除去する。拡散マスクを用いた場合でも、ここで同時に除去される。
【００２４】
次に、受光面の反射防止膜形成を行う。製膜には前述のプラズマＣＶＤ装置を用いＳｉＮｘ膜を約１００ｎｍ製膜する。反応ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ4）及びアンモニア（ＮＨ3）を混合して用いることが多いが、ＮＨ3の代わりに窒素を用いることも可能であり、また、プロセス圧力の調整、反応ガスの希釈、さらには、基板に多結晶シリコンを用いた場合には基板のバルクパッシベーション効果を促進するため、反応ガスに水素を混合することもある。
【００２５】
従来用いられている大きい間隔Ｄ（約６ｍｍ）を有する基板ホルダー（図５）を用いて製膜した場合、基板裏面ＷＢの周辺部は茶色に変色する。これは、５０ｎｍ程度のＳｉＮｘ膜が成長してしまうためである（図６）。しかしながら、本発明の基板ホルダー２０１Ａ（０ｍｍ〜２ｍｍの間隔ｄ）（図１）を用いて製膜すると、図２に示されるように、基板裏面ＷＢへ向かう反応ガス（モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４が減少することで、基板裏面ＷＢの周辺部の変色は殆ど無くなる。すなわち、基板裏面ＷＢへの反応ガス（モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４の回り込みが激減したことがわかる。基板ホルダー２０１と基板Ｗ間の間隔ｄは狭いほど回り込みは減るが、２ｍｍ以下であれば効果は十分得られる。
【００２６】
本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いて製膜すると、予想に反し、受光面の色ムラも若干改善される。これは基板ホルダー２０１の下面と基板Ｗの表面間の間隔ｄが小さくなることで基板Ｗとプラズマ源との間隔が広がり反応ガス２０４が一様に行き渡るようになるためと考えられる。
【００２７】
本発明の基板ホルダー２０１Ａは、基板Ｗと基板ホルダー２０１Ａ間の間隔ｄを縮めている（図１）ため、基板Ｗとプラズマ源との間隔が広がり、製膜速度が若干低下するが、間隔Ｄの大きい従来の基板ホルダー２０１（図５）との差は約６％であった。プラズマＣＶＤ装置は予備加熱時間が律速となっているため、６％程度の製膜速度の低下では生産性に全く支障をきたさない。
【００２８】
次いで、裏面電極及び受光面の電極をスクリーン印刷法で形成する。上記基板の裏面に、Ａｌ粉末を有機物バインダで混合したペーストをスクリーン印刷する。印刷後、５〜３０分間７００〜８００℃の温度で焼成して、裏面電極が形成される。裏面電極形成は印刷法による方が好ましいが、蒸着法、スパッタ法等で作製することも可能である。受光面電極もスクリーン印刷法を用いる。Ａｇ粉末とガラスフリットを有機物バインダと混合したＡｇペーストを、スクリーン印刷した後、熱処理によりＳｉＮｘ膜にＡｇ粉末を貫通させ（ファイアースルー）、電極とシリコンを導通させる。裏面電極及び受光面電極の焼成は一度に行うことも可能である。
【００２９】
基板裏面ＷＢへの反応ガス（モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みが低減することで、裏面電極形成後の基板裏面ＷＢのボールは激減し、割れの発生頻度は大幅に低下する。さらに、絶縁膜であるＳｉＮｘ膜が製膜されている領域が減ることで、太陽電池の内部抵抗は低下するため、太陽電池特性は向上する。
【００３０】
このように、本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いて基板裏面ＷＢへの反応ガス（モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みを低減することで、裏面電極上のボール低減による割れの回避、さらには、太陽電池特性の向上をもたらす。
【００３１】
前述のように、拡散マスクとしてＳｉＮｘ膜を用いる際に本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いた場合は、以下の利点が得られると考えられる。
【００３２】
従来の基板ホルダー２０１を用いる方法によれば、反応ガス（モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みにより、本来拡散がなされるべき部分に拡散されなかったり、仮に拡散されても拡散が不十分で面内分布が生じることが予想される。本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いることで、面内均一に拡散されることが期待できる。
【００３３】
本発明の太陽電池は、上述した本発明の太陽電池の作製方法によって作製されるもので、安価でかつ高効率であるという特徴を有するものである。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００３５】
（実施例１及び２並びに比較例１及び２）
本発明の間隔２ｍｍの基板ホルダー（実施例１）及び間隔０ｍｍの基板ホルダー（実施例２）の能力を検証するため、従来の間隔の大きい（６ｍｍ）基板ホルダー（比較例１）を用意、さらに、比較用に間隔３ｍｍの基板ホルダー（比較例２）も用意し、四者を用いてそれぞれＳｉＮｘ膜を製膜して比較した。
【００３６】
拡散厚さ３００μｍ、比抵抗１Ω・ｃｍの、ホウ素ドープ｛１００｝ｐ型アズカットシリコン基板４０枚に対し、熱濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去後、水酸化カリウム／２−プロパノール水溶液中に浸漬しテクスチャ形成を行い、引き続き塩酸／過酸化水素混合溶液中で洗浄を行った。次に、オキシ塩化リン雰囲気下、８５０℃で裏面同士を重ねた状態で熱処理し、エミッタ層を形成した。拡散後、ふっ酸にてガラスを除去し、洗浄、乾燥させた。
【００３７】
以上の処理の後、前述のプラズマＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＮｘ膜を受光面反射防止膜として全試料に対し形成した。この際基板ホルダーとして上記した実施例１及び２並びに比較例１及び２の４種を用い、各々１０枚づつ作製した。実施例１及び比較例２の基板ホルダーを用いる場合は比較例１の基板ホルダーの場合に比べ製膜速度が若干低下するため、基板ホルダーの搬送速度を変更して反射率が同程度になるよう調整した。
【００３８】
製膜後、比較例１の基板ホルダーを用いた場合は、いずれの基板も裏面外周部は茶色に変色し、外周から遠ざかるほど色は薄くなった。色から判断すると、最大で５０ｎｍ程度のＳｉＮｘ膜が製膜されたものと考えられる。一方、実施例１及び実施例２の基板ホルダーを用いた場合、基板の裏面周辺部の変色は非常に小さく、最大でも３０ｎｍ以下と思われる。さらに受光面の色むらは比較例１の基板ホルダーを用いた場合に比べ若干の改善が見られた。比較例２の基板ホルダーを用いた場合も比較例１の基板ホルダーを用いた場合に比べれば基板裏面への回りこみは小さいが、十分とはいえるものではなかった。
【００３９】
次に、基板裏面及び受光面の電極を、スクリーン印刷後焼成して形成し、太陽電池を作製した。比較例１の基板ホルダーを用いて作製された基板は、基板裏面の反応ガスが回り込んでＳｉＮｘ膜が形成された部分（基板裏面の周辺部）にボールが多数発生した。比較例１の基板ホルダーを用いた場合には及ばないものの、比較例２の基板ホルダーを用いた場合にもボール発生が見られた。一方、実施例１及び実施例２の基板ホルダーを用いた場合にはボールの発生は殆ど見られなかった。
【００４０】
基板端面の拡散層並びに基板裏面のボールを研磨して除去後、ソーラーシミュレータを用い、標準条件下でこれら太陽電池の電流―電圧特性を測定し、光電変換効率を求めた。それぞれの平均値を表１に示す。比較例１及び２の場合には、ボール研磨時及び測定時に、ボール起因と思われる割れが発生したため、これも表１中に併せて示してある。
【００４１】
比較例１の場合には、基板裏面に回り込み形成されたＳｉＮｘ膜が絶縁膜であるため、この上に電極が形成されたことで、太陽電池の内部抵抗が増大し、曲線因子が低下したものと考えられる。また、比較例１の場合は開放電圧も低い。これも、裏面周辺部でＡｌによるＢＳＦ（電界）効果が有効になってないためと考えられる。一方、実施例１及び実施例２の場合の短絡電流が高いのは、受光面の色むらが改善されたことによるものと考えられる。
【００４２】
比較例２の場合には、性能はほぼ実施例１の場合に近いものが得られているが、ボール発生による割れが生じた。この結果から、基板表面と基板ホルダーとの間隔ｄは、２ｍｍ以下であることが必要であると考えられる。
【００４３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、安価で高効率な太陽電池を作製することができ、かつ得られた太陽電池の内部抵抗が低下する等、太陽電池特性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るプラズマＣＶＤ用基板ホルダーの要部の拡大断面図である。
【図２】図１の状態でＣＶＤ膜を作製した場合のＣＶＤ膜の形成態様を示す説明図である。
【図３】従来の基板ホルダーの平面図である。
【図４】図３の拡大断面図である。
【図５】図４の要部の摘示拡大図である。
【図６】図５の状態でＣＶＤ膜を形成した場合のＣＶＤ膜の形成態様を示す説明図である。
【図７】量産用プラズマＣＶＤ装置によるＳｉＮｘ膜の製膜工程の工程順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１１０：基板投入口、１１２：ロードロック室、１１４：プラズマ室、１１６：アンロードロック室、１１８：基板出口、１２０：外部搬送系、２０１：従来の基板ホルダー、２０１Ａ：本発明の基板ホルダー、２０４：反応ガス、２０４Ａ：ＣＶＤ膜、２１０：孔部、２１１：基板ホルダー枠体、２１１Ａ：基板ホルダー枠体の下面、２１２：基板支持具、Ｄ，ｄ：間隔、Ｗ：基板、ＷＡ：基板表面、ＷＢ：基板裏面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ用基板ホルダー並びにこのプラズマＣＶＤ用基板ホルダーを用いる安価で高効率な太陽電池の作製方法及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶や多結晶シリコン基板を用いた太陽電池では、入射光を効率良く吸収するため、通常反射防止膜と呼ばれる薄膜を受光面に堆積、もしくは成長させる。反射防止膜は数十〜１００ｎｍ前後の厚さの酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン、酸化チタン、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、硫化亜鉛等の薄膜を単層もしくは２層以上組み合わせて利用される。中でも、窒化シリコン膜は、化学量論的にはＳｉ3Ｎ4の組成を持つが、生成条件により膜中のシリコン（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の比率を制御することが可能であり、ＳｉＮｘと表記されることもある。生成条件により屈折率を変化させることが比較的容易なため、他の物質に比べて応用範囲が広い。近年、例えば非特許文献１のような、ＳｉＮｘ膜を大量かつ高速に製膜できるＣＶＤ装置が開発され、注目を浴びている。
【０００３】
図３〜図７を用いてこの量産用プラズマＣＶＤ装置について説明する。図３はこの量産用プラズマＣＶＤ装置において使用される基板ホルダーの平面図、図４は図３の拡大断面図、図５は図４の要部の摘示拡大図、図６は図５の状態でＣＶＤ膜を形成した場合のＣＶＤ膜の形成態様を示す説明図、及び図７はこの量産用プラズマＣＶＤ装置によるＳｉＮｘ膜の製膜工程の工程順を示すフローチャートである。図７に示すように、量産用プラズマＣＶＤ装置の基板投入口１１０において、基板ホルダー２０１（図３〜図６）に基板Ｗを載せ（基板の仕込み）、プログラムを開始すると、基板Ｗを載せた基板ホルダー２０１はロードロック室１１２に搬送される。ロードロック室１１２では、真空ポンプで減圧し、同時に基板Ｗの予備加熱を行う。基板ホルダー２０１の熱容量が小さくないため、少なくとも数十秒〜数分の予備加熱時間が必要とされる。十分な予備加熱後、基板ホルダー２０１はプラズマ室１１４に搬送され、室内を搬送されながら製膜が行われる。プラズマ室１１４の端まで搬送されると、アンロードロック室１１６への扉が開き、アンロードロック室１１６に搬送される。アンロードロック室１１６では窒素によるパージが行われ、真空から大気圧に戻される。また、ここは基板Ｗの冷却も兼ねている。大気圧に戻り次第扉が開き、基板ホルダー２０１は基板出口１１８へ搬出される。搬出された基板ホルダー２０１は、外部搬送系１２０を通じて再び基板投入口１１０に戻ってくる。基板ホルダー２０１を次々に投入することで、短時間で大量の基板に製膜が可能となる。
【非特許文献１】ＰＲＯＧＲＥＳＳ ＩＮ ＰＨＯＴＯＶＯＬＴＡＩＣＳ： ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ２００４； １２：２１−３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した量産用プラズマＣＶＤ装置で一般的に用いられる基板ホルダー２０１は、配設される基板Ｗに対応して当該基板Ｗと略同等の大きさ（基板サイズ）の複数個の孔部２１０が開穿された基板ホルダー枠体２１１に当該基板ホルダー２０１に設けられた基板支持具、例えば支持ピン２１２に基板Ｗを支持して基板Ｗを配設する方式をとっている（図３及び図４）。一般に、基板ホルダー２０１の枠体２１１の下面２１１Ａと基板Ｗの表面ＷＡとの間には、反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４の流れを良くするため、６ｍｍ程度の間隔Ｄが設けられている（図４及び図５）。このため、製膜すると、図６に示すように、受光面（製膜面）、図示例では基板表面ＷＡにＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａが製膜されるのみならず、基板裏面ＷＢにも反応ガス２０４（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）が回り込み、基板裏面ＷＢにも少なからずＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａが製膜されてしまう。
【０００５】
一般的な太陽電池作製プロセスでは、この反射防止膜製膜工程の次に電極形成を行う。電極形成には、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性物質を真空蒸着法やスパッタ法で製膜する方法や、これらの導電性物質を微細粒子として溶剤に混ぜ込んだ導電性ペーストを印刷する方法などが用いられる。電気的接触を改善するため、電極製膜後５００〜９００℃で熱処理されることもある。
【０００６】
基板裏面ＷＢに回り込んだ反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４によって形成されるＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａは絶縁膜であるため、この上に電極を形成すると、太陽電池の内部抵抗を増大させる等の太陽電池特性を低下させる要因となる。さらには、電極製膜後の熱処理により、電極の数ｍｍ大の盛り上がり（以下、本明細書では「ボール」と呼ぶ）が多発し、基板Ｗの割れを誘発する。
【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みなされたもので、基板表面にＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）を製膜する際に、基板裏面への反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みを激減させることができ、基板裏面の周辺部の変色が殆ど無くなり、さらには、基板表面に形成される受光面の色ムラも若干改善することができるようにしたプラズマＣＶＤ用基板ホルダー、並びにこのプラズマＣＶＤ用基板ホルダーを用いる安価で高効率な太陽電池の作製方法及び太陽電池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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のプラズマＣＶＤ用基板ホルダーは、配設される基板に対応して複数個の孔部を開穿した基板ホルダー枠体と、当該基板ホルダー枠体の上面もしくは下面に沿って、略平行に基板を配設することができるように当該基板ホルダー枠体に設けられた基板支持具とを有し、前記基板の受光面となる表面に反応ガスを用いてＣＶＤ膜を形成させるために使用されるプラズマＣＶＤ用基板ホルダーであって、前記基板の受光面となる表面と前記基板の受光面となる表面側に近接する側の前記基板ホルダー枠体の面との間隔が０ｍｍ以上２ｍｍ以下であるようにしたものである。前記反応ガスとしてはモノシランとアンモニア、窒素又は水素のいずれか一種以上を混合した混合ガスが好適にも用いられる。
【０００９】
本発明の太陽電池の作製方法は、上記した本発明のプラズマＣＶＤ用基板ホルダーを用いて、前記基板の表面にＣＶＤ膜を形成するものである。本発明の太陽電池は、上記した本発明の太陽電池の作製方法により安価かつ高効率に作製されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の基板ホルダーを用いて基板表面にＣＶＤ膜、例えばＳｉＮｘ膜を製膜すると、基板裏面へ向かう反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）が減少することで、基板裏面の周辺部の変色は殆ど無くなり、基板裏面への反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みは激減する。さらには、基板表面に形成される受光面の色ムラも若干改善される。
【００１１】
また、本発明の基板ホルダーを用いることにより、基板裏面への反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みが低減することで、裏面電極形成後の基板裏面のボールは激減し、割れの発生頻度は大幅に低下する。さらに、絶縁膜であるＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）が製膜されている領域が減ることで、このＣＶＤ膜を製膜した基板からなる太陽電池の内部抵抗は低下する等、太陽電池特性は大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明に係るプラズマＣＶＤ用基板ホルダーの一つの実施の形態を添付図面中の図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２において、図３〜図６に示した部材等と同様の部材等は同一又は類似の符号を用いて示す。なお、図示例は例示的に示されるもので、本発明のプラズマＣＶＤ用基板ホルダーが図示例に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００１３】
図１において、符号２０１Ａは本発明に係るプラズマＣＶＤ用基板ホルダーで、前述した従来のプラズマＣＶＤ用基板ホルダー２０１と基本的構造においては共通した構造を有しており、再度の詳細な説明は省略するが、その構造について概説する。即ち、当該基板ホルダー２０１Ａは、配設される基板Ｗに対応して当該基板Ｗと略同等の大きさの複数個の孔部２１０が開穿された基板ホルダー枠体２１１に当該基板ホルダー２０１に設けられた基板支持具、例えば支持ピン２１２に基板Ｗを支持して基板Ｗを配設するように構成されている。
【００１４】
本発明の基板ホルダー２０１Ａと従来の基板ホルダー２０１の最大の相違点は、次の通りである。従来の基板ホルダー２０１においては、その枠体２１１の下面２１１Ａと基板Ｗの表面ＷＡとの間には、反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４の流れを良くするため、６ｍｍ程度の大きな間隔Ｄが設けられている（図４及び図５）。これに対して、本発明の基板ホルダー２０１Ａにおいては、その枠体２１１の下面２１１Ａと基板Ｗの表面ＷＡとの間に０ｍｍ以上２ｍｍ以下の間隔ｄを設けるものである（図１）。
【００１５】
即ち、本発明の基板ホルダー２０１Ａの特徴は、従来の大きな間隔Ｄを小さな間隔ｄに変更した点に存在する。なお、この小さな間隔ｄを０ｍｍとしても本発明の作用効果を達成することができる。このように、小さな間隔ｄを有する基板ホルダー２０１Ａを用いて基板Ｗの表面上に製膜すると、図２に示すように、受光面（製膜面）、図示例では基板表面ＷＡにＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａが製膜されることは従来の基板ホルダー２０１を用いる場合と変わりないが、基板裏面ＷＢへの反応ガス２０４（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みが激減し、基板裏面ＷＢにはＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａが僅かに製膜されるにすぎない状態となる。
【００１６】
つまり、本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いてＣＶＤ膜の製膜を行うと、基板裏面ＷＢへ向かう反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４が減少することで、基板裏面ＷＢの周辺部の変色は殆ど無くなり、さらには、基板表面ＷＡに形成される受光面の色ムラも若干改善される。また、基板裏面ＷＢへの反応ガス（例えば、モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４の回り込みが低減することで、裏面電極形成後の基板裏面ＷＢのボールは激減し、割れの発生頻度は大幅に低下する。絶縁膜であるＣＶＤ膜（例えば、ＳｉＮｘ膜）２０４Ａが製膜されている領域が減ることで、このＣＶＤ膜２０４Ａを製膜した基板からなる太陽電池の内部抵抗は低下する等、太陽電池特性は向上する。
【００１７】
なお、上記実施の形態では、基板Ｗを基板ホルダー枠体２１１の下面側に配設した場合であり、間隔ｄは、枠体下面２１１Ａと基板表面（受光面）との間隔と規定されているが、基板Ｗを基板ホルダー枠体２１１の上面側に設置することも可能であり、その場合間隔ｄは枠体２１１の上面と基板表面（受光面）との間隔と規定される。つまり、本発明の基板ホルダー２０１Ａにおける間隔ｄは、基板Ｗの受光面となる表面側に近接する側の基板ホルダー枠体２１１の面との間隔と規定されるものである。
【００１８】
続いて、本発明の太陽電池の作製方法について説明するが、本発明方法が以下の説明に限定されるものでないことはいうまでもない。本発明の太陽電池の作製方法は、上記した本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いて基板Ｗの表面（受光面）にＣＶＤ膜を形成することによって太陽電池を作製することを特徴とするものである。基板表面へのＣＶＤ膜の形成技術については従来の手法を適用すればよいものであるが、以下に説明する。
【００１９】
まず、高純度シリコンにホウ素あるいはガリウムのようなＩＩＩ族元素をドープし、比抵抗０．１〜５Ω・ｃｍとしたアズカット単結晶｛１００｝ｐ型シリコン基板表面のスライスダメージを、濃度５〜６０％の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような高濃度のアルカリ、もしくは、ふっ酸と硝酸の混酸などを用いてエッチングする。単結晶シリコン基板は、ＣＺ法及びＦＺ法のいずれの方法によって作製されてもよい。
【００２０】
引き続き、基板表面にテクスチャと呼ばれる微小な凹凸形成を行う。テクスチャは太陽電池の反射率を低下させるための有効な方法である。テクスチャは、加熱した水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ溶液（濃度１〜１０％、温度６０〜１００℃）中に１０分から３０分程度浸漬することで容易に作製される。上記溶液中に、所定量の２−プロパノールを溶解させ、反応を促進させることが多い。
【００２１】
テクスチャ形成後、塩酸、硫酸、硝酸、ふっ酸等、もしくはこれらの混合液の酸性水溶液中で洗浄する。経済的及び効率的見地から、塩酸中での洗浄が好ましい。清浄度を向上するため、塩酸溶液中に、０．５〜５％の過酸化水素を混合させ、６０〜９０℃に加温して洗浄してもよい。
【００２２】
この基板上に、オキシ塩化リンを用いた気相拡散法によりエミッタ層を形成する。一般的なシリコン太陽電池は、ＰＮ接合を受光面にのみ形成する必要があり、これを達成するために基板同士を２枚重ね合わせた状態で拡散したり、拡散前に裏面にＳｉＯ2膜やＳｉＮｘ膜などを拡散マスクとして形成して、裏面にＰＮ接合ができないような工夫を施す必要がある。後述するが、ここで拡散マスクとしてＳｉＮｘ膜を用いる場合も、本発明の基板ホルダーを用いることも可能である。
【００２３】
拡散後、表面にできたガラスをふっ酸などで除去する。拡散マスクを用いた場合でも、ここで同時に除去される。
【００２４】
次に、受光面の反射防止膜形成を行う。製膜には前述のプラズマＣＶＤ装置を用いＳｉＮｘ膜を約１００ｎｍ製膜する。反応ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ4）及びアンモニア（ＮＨ3）を混合して用いることが多いが、ＮＨ3の代わりに窒素を用いることも可能であり、また、プロセス圧力の調整、反応ガスの希釈、さらには、基板に多結晶シリコンを用いた場合には基板のバルクパッシベーション効果を促進するため、反応ガスに水素を混合することもある。
【００２５】
従来用いられている大きい間隔Ｄ（約６ｍｍ）を有する基板ホルダー（図５）を用いて製膜した場合、基板裏面ＷＢの周辺部は茶色に変色する。これは、５０ｎｍ程度のＳｉＮｘ膜が成長してしまうためである（図６）。しかしながら、本発明の基板ホルダー２０１Ａ（０ｍｍ〜２ｍｍの間隔ｄ）（図１）を用いて製膜すると、図２に示されるように、基板裏面ＷＢへ向かう反応ガス（モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４が減少することで、基板裏面ＷＢの周辺部の変色は殆ど無くなる。すなわち、基板裏面ＷＢへの反応ガス（モノシランとアンモニアの混合ガス）２０４の回り込みが激減したことがわかる。基板ホルダー２０１と基板Ｗ間の間隔ｄは狭いほど回り込みは減るが、２ｍｍ以下であれば効果は十分得られる。
【００２６】
本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いて製膜すると、予想に反し、受光面の色ムラも若干改善される。これは基板ホルダー２０１の下面と基板Ｗの表面間の間隔ｄが小さくなることで基板Ｗとプラズマ源との間隔が広がり反応ガス２０４が一様に行き渡るようになるためと考えられる。
【００２７】
本発明の基板ホルダー２０１Ａは、基板Ｗと基板ホルダー２０１Ａ間の間隔ｄを縮めている（図１）ため、基板Ｗとプラズマ源との間隔が広がり、製膜速度が若干低下するが、間隔Ｄの大きい従来の基板ホルダー２０１（図５）との差は約６％であった。プラズマＣＶＤ装置は予備加熱時間が律速となっているため、６％程度の製膜速度の低下では生産性に全く支障をきたさない。
【００２８】
次いで、裏面電極及び受光面の電極をスクリーン印刷法で形成する。上記基板の裏面に、Ａｌ粉末を有機物バインダで混合したペーストをスクリーン印刷する。印刷後、５〜３０分間７００〜８００℃の温度で焼成して、裏面電極が形成される。裏面電極形成は印刷法による方が好ましいが、蒸着法、スパッタ法等で作製することも可能である。受光面電極もスクリーン印刷法を用いる。Ａｇ粉末とガラスフリットを有機物バインダと混合したＡｇペーストを、スクリーン印刷した後、熱処理によりＳｉＮｘ膜にＡｇ粉末を貫通させ（ファイアースルー）、電極とシリコンを導通させる。裏面電極及び受光面電極の焼成は一度に行うことも可能である。
【００２９】
基板裏面ＷＢへの反応ガス（モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みが低減することで、裏面電極形成後の基板裏面ＷＢのボールは激減し、割れの発生頻度は大幅に低下する。さらに、絶縁膜であるＳｉＮｘ膜が製膜されている領域が減ることで、太陽電池の内部抵抗は低下するため、太陽電池特性は向上する。
【００３０】
このように、本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いて基板裏面ＷＢへの反応ガス（モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みを低減することで、裏面電極上のボール低減による割れの回避、さらには、太陽電池特性の向上をもたらす。
【００３１】
前述のように、拡散マスクとしてＳｉＮｘ膜を用いる際に本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いた場合は、以下の利点が得られると考えられる。
【００３２】
従来の基板ホルダー２０１を用いる方法によれば、反応ガス（モノシランとアンモニアの混合ガス）の回り込みにより、本来拡散がなされるべき部分に拡散されなかったり、仮に拡散されても拡散が不十分で面内分布が生じることが予想される。本発明の基板ホルダー２０１Ａを用いることで、面内均一に拡散されることが期待できる。
【００３３】
本発明の太陽電池は、上述した本発明の太陽電池の作製方法によって作製されるもので、安価でかつ高効率であるという特徴を有するものである。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００３５】
（実施例１及び２並びに比較例１及び２）
本発明の間隔２ｍｍの基板ホルダー（実施例１）及び間隔０ｍｍの基板ホルダー（実施例２）の能力を検証するため、従来の間隔の大きい（６ｍｍ）基板ホルダー（比較例１）を用意、さらに、比較用に間隔３ｍｍの基板ホルダー（比較例２）も用意し、四者を用いてそれぞれＳｉＮｘ膜を製膜して比較した。
【００３６】
拡散厚さ３００μｍ、比抵抗１Ω・ｃｍの、ホウ素ドープ｛１００｝ｐ型アズカットシリコン基板４０枚に対し、熱濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去後、水酸化カリウム／２−プロパノール水溶液中に浸漬しテクスチャ形成を行い、引き続き塩酸／過酸化水素混合溶液中で洗浄を行った。次に、オキシ塩化リン雰囲気下、８５０℃で裏面同士を重ねた状態で熱処理し、エミッタ層を形成した。拡散後、ふっ酸にてガラスを除去し、洗浄、乾燥させた。
【００３７】
以上の処理の後、前述のプラズマＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＮｘ膜を受光面反射防止膜として全試料に対し形成した。この際基板ホルダーとして上記した実施例１及び２並びに比較例１及び２の４種を用い、各々１０枚づつ作製した。実施例１及び比較例２の基板ホルダーを用いる場合は比較例１の基板ホルダーの場合に比べ製膜速度が若干低下するため、基板ホルダーの搬送速度を変更して反射率が同程度になるよう調整した。
【００３８】
製膜後、比較例１の基板ホルダーを用いた場合は、いずれの基板も裏面外周部は茶色に変色し、外周から遠ざかるほど色は薄くなった。色から判断すると、最大で５０ｎｍ程度のＳｉＮｘ膜が製膜されたものと考えられる。一方、実施例１及び実施例２の基板ホルダーを用いた場合、基板の裏面周辺部の変色は非常に小さく、最大でも３０ｎｍ以下と思われる。さらに受光面の色むらは比較例１の基板ホルダーを用いた場合に比べ若干の改善が見られた。比較例２の基板ホルダーを用いた場合も比較例１の基板ホルダーを用いた場合に比べれば基板裏面への回りこみは小さいが、十分とはいえるものではなかった。
【００３９】
次に、基板裏面及び受光面の電極を、スクリーン印刷後焼成して形成し、太陽電池を作製した。比較例１の基板ホルダーを用いて作製された基板は、基板裏面の反応ガスが回り込んでＳｉＮｘ膜が形成された部分（基板裏面の周辺部）にボールが多数発生した。比較例１の基板ホルダーを用いた場合には及ばないものの、比較例２の基板ホルダーを用いた場合にもボール発生が見られた。一方、実施例１及び実施例２の基板ホルダーを用いた場合にはボールの発生は殆ど見られなかった。
【００４０】
基板端面の拡散層並びに基板裏面のボールを研磨して除去後、ソーラーシミュレータを用い、標準条件下でこれら太陽電池の電流―電圧特性を測定し、光電変換効率を求めた。それぞれの平均値を表１に示す。比較例１及び２の場合には、ボール研磨時及び測定時に、ボール起因と思われる割れが発生したため、これも表１中に併せて示してある。
【００４１】
比較例１の場合には、基板裏面に回り込み形成されたＳｉＮｘ膜が絶縁膜であるため、この上に電極が形成されたことで、太陽電池の内部抵抗が増大し、曲線因子が低下したものと考えられる。また、比較例１の場合は開放電圧も低い。これも、裏面周辺部でＡｌによるＢＳＦ（電界）効果が有効になってないためと考えられる。一方、実施例１及び実施例２の場合の短絡電流が高いのは、受光面の色むらが改善されたことによるものと考えられる。
【００４２】
比較例２の場合には、性能はほぼ実施例１の場合に近いものが得られているが、ボール発生による割れが生じた。この結果から、基板表面と基板ホルダーとの間隔ｄは、２ｍｍ以下であることが必要であると考えられる。
【００４３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、安価で高効率な太陽電池を作製することができ、かつ得られた太陽電池の内部抵抗が低下する等、太陽電池特性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るプラズマＣＶＤ用基板ホルダーの要部の拡大断面図である。
【図２】図１の状態でＣＶＤ膜を作製した場合のＣＶＤ膜の形成態様を示す説明図である。
【図３】従来の基板ホルダーの平面図である。
【図４】図３の拡大断面図である。
【図５】図４の要部の摘示拡大図である。
【図６】図５の状態でＣＶＤ膜を形成した場合のＣＶＤ膜の形成態様を示す説明図である。
【図７】量産用プラズマＣＶＤ装置によるＳｉＮｘ膜の製膜工程の工程順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１１０：基板投入口、１１２：ロードロック室、１１４：プラズマ室、１１６：アンロードロック室、１１８：基板出口、１２０：外部搬送系、２０１：従来の基板ホルダー、２０１Ａ：本発明の基板ホルダー、２０４：反応ガス、２０４Ａ：ＣＶＤ膜、２１０：孔部、２１１：基板ホルダー枠体、２１１Ａ：基板ホルダー枠体の下面、２１２：基板支持具、Ｄ，ｄ：間隔、Ｗ：基板、ＷＡ：基板表面、ＷＢ：基板裏面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配設される基板に対応して複数個の孔部を開穿した基板ホルダー枠体と、当該基板ホルダー枠体の上面もしくは下面に沿って、略平行に基板を配設することができるように当該基板ホルダー枠体に設けられた基板支持具とを有し、前記基板の受光面となる表面に反応ガスを用いてＣＶＤ膜を形成させるために使用されるプラズマＣＶＤ用基板ホルダーであって、前記基板の受光面となる表面側に近接する側の前記基板ホルダー枠体の面と前記基板の受光面となる表面との間隔が０ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ用基板ホルダー。
【請求項２】
前記反応ガスがモノシランにアンモニア、窒素又は水素のいずれか１種以上を混合した混合ガスであることを特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ用基板ホルダー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプラズマＣＶＤ用基板ホルダーを用いて、前記基板の表面にＣＶＤ膜を形成することを特徴とする太陽電池の作製方法。
【請求項４】
請求項３の作製方法により作製されることを特徴とする太陽電池。
【請求項１】
配設される基板に対応して複数個の孔部を開穿した基板ホルダー枠体と、当該基板ホルダー枠体の上面もしくは下面に沿って、略平行に基板を配設することができるように当該基板ホルダー枠体に設けられた基板支持具とを有し、前記基板の受光面となる表面に反応ガスを用いてＣＶＤ膜を形成させるために使用されるプラズマＣＶＤ用基板ホルダーであって、前記基板の受光面となる表面側に近接する側の前記基板ホルダー枠体の面と前記基板の受光面となる表面との間隔が０ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ用基板ホルダー。
【請求項２】
前記反応ガスがモノシランにアンモニア、窒素又は水素のいずれか１種以上を混合した混合ガスであることを特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ用基板ホルダー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプラズマＣＶＤ用基板ホルダーを用いて、前記基板の表面にＣＶＤ膜を形成することを特徴とする太陽電池の作製方法。
【請求項４】
請求項３の作製方法により作製されることを特徴とする太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１９７７４５（Ｐ２００７−１９７７４５Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５６８５（Ｐ２００６−１５６８５）
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（０００１９０１４９）信越半導体株式会社 (867)
【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１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（０００１９０１４９）信越半導体株式会社 (867)
【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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