[发明专利]太阳能电池用结晶硅基板的制造方法、结晶硅系太阳能电池的制造方法及结晶硅系太阳能电池模块的制造方法

说明书

本发明的目的在于，提供一种太阳能电池用的单晶硅基板。在本发明的方法中，使单晶硅基板的表面与碱溶液接触，在单晶硅基板的表面形成纹理，使单晶硅基板的表面与酸性溶液接触，实施酸处理，然后，使单晶硅基板的表面与臭氧水接触，实施臭氧处理。用于酸处理的酸性溶液为盐酸。优选通过将单晶硅基板浸渍于臭氧水浴而实施臭氧处理。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池用结晶硅基板的制造方法、太阳能电池的制造方法及太阳能电池模块的制造方法。

背景技术

使用结晶硅基板的结晶硅系太阳能电池作为光电转换效率高、太阳光发电系统被实用化。通过在单晶硅基板的表面上制膜非晶硅等非单晶硅系半导体薄膜而形成有pn接合的异质结太阳能电池，其转换效率优异。其中，在单晶硅基板和非晶硅薄膜之间具备本征非晶硅薄膜的异质结太阳能电池作为转换效率最高的太阳能电池之一备受关注。

就异质结太阳能电池等单使用结晶硅基板的结晶硅系太阳能电池而言，通过将硅基板的表面进行各向异性蚀刻而形成被称为纹理的四角锤状(金字塔状)的凹凸结构，通过表面反射率的降低及入射至结晶硅基板的光的光路长度增大，使光电流增大，谋求高效率化(所谓的光限制)。纹理形成后的单晶硅基板在半导体薄膜、扩散层形成前，以纹理的形状调整、表面的清洗等为目的，进一步供于其它处理。

例如，专利文献1中公开了如下方法：通过在各向异性蚀刻单晶硅基板的表面形成纹理后，使用HF/HNO₃等氧化性的水溶液进行各向同性蚀刻，将纹理凹部圆形化。专利文献1中记载了：通过将纹理凹部圆形化，形成于其上的非晶硅薄膜的膜厚变得均匀，太阳能电池的开路电压及填充因子提高。

专利文献2中公开了如下方法：在纹理形成后，根据需要对纹理凹部进行圆形化处理，然后，将单晶硅基板浸渍于臭氧水而形成氧化膜。如果将氧化膜形成后的硅基板浸渍于HF水溶液，则通过各向异性蚀刻形成纹理时混入的金属、有机物与氧化膜一起被除去，清洗硅基板的表面。

专利文献3中指出：由于在通过碱进行了各向异性蚀刻后的硅基板的表面形成高浓度的硅溶解生成物(凝胶)的层，因此，有时通过臭氧处理的表面的清洗变得困难。专利文献3中提出了：通过连续地供给臭氧水并将臭氧水的臭氧浓度设为恒定，补足臭氧的自分解导致的效率降低，提高采用臭氧处理的表面清洗性。另外，专利文献3(参照图12)中记载了如下方法：通过将臭氧气体供给至臭氧水浴中，将臭氧水的臭氧浓度设为恒定，提高处理效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平10-545421号公报

专利文献2:WO2009/120631号国际公开小册子

专利文献3:日本特开2014-90087号公报

发明内容

发明所要解决的课题

使用在各向异性蚀刻后进行各向同性蚀刻、使纹理凹部圆形化而得的结晶硅基板的情况下，对开路电压及填充因子的提高具有效果，另一方面，由于凹部圆形化而导致防反射效果降低，存在太阳能电池的短路电流减少的倾向。特别是纹理尺寸小、基板表面的凹部密度高的情况(凹凸数多的情况)下，与通过由凹部的圆形化引起的填充因子及开路电压的提高相比，短路电流减少的影响更大，存在太阳能电池的转换效率降低的倾向。

根据本发明人等的研究，在各向异性蚀刻后不进行各向同性蚀刻而进行臭氧清洗的情况下，如专利文献3所记载的那样，如果不连续供给臭氧水使其溢出并将臭氧浓度保持为较高水平，则可看到硅基板的表面清洗变得不充分的倾向。但是，使臭氧水溢出的方法产生大量的臭氧水废液，废液处理的成本、环境负荷大，难以说实用性高。

另一方面，在各向异性蚀刻后不进行各向同性蚀刻而在臭氧水浴中一边使臭氧气体鼓泡一边进行臭氧清洗的情况下，与使臭氧水溢出的方法相比，利用臭氧水的清洗效果低，可看到在硅基板表面残留金属离子、有机物。