[发明专利]太阳能电池的制造方法、蚀刻装置和CVD装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池的制造方法，具体地涉及除去在对构成太阳能电池的透明导电膜进行蚀刻处理时的污染，可制作具有优异的发电特性的太阳能电池的太阳能电池的制造方法。此外，涉及适用于该制造方法的蚀刻装置和CVD装置。

本申请基于2008年10月29日在日本申请的日本专利申请2008-278725号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

在太阳能电池中，太阳光所包含的称为光子的能量粒子撞击i层时，通过光生伏打效应产生电子和空穴(hole)，电子向n层移动，空穴向p层移动。通过该光生伏打效应产生的电子由上部电极和背面电极取出，从而将光能转换为电能。

图11为非晶硅太阳能电池的截面简图。太阳能电池100在图中以从上至下的顺序层压有构成其表面的玻璃基板101、在玻璃基板101上设置的由氧化锌类透明导电膜形成的上部电极103、由非晶硅构成的顶部单元105、由透明导电膜形成的中间电极107、由微晶硅构成的底部单元109、由透明导电膜形成的缓冲层110和由金属膜形成的背面电极111(例如参照专利文献1)。其中，中间电极107设置在顶部单元105与底部单元109之间。

顶部单元105由p层105p、i层105i和n层105n的三层结构构成。其中，i层105i由非晶硅形成。此外，底部单元109也与顶部单元105一样，由p层109p、i层109i和n层109n的三层结构构成。其中，i层109i由微晶硅构成。

在这种太阳能电池100中，从玻璃基板101侧入射的太阳光通过上部电极103、顶部单元105(p-i-n层)和缓冲层110，被背面电极111反射。为了提高太阳能电池的光能转换效率，实施了在背面电极111反射太阳光，或者在上部电极101设置纹理结构等方法。其中，纹理结构具有使入射的太阳光的光路延伸的棱镜效应和约束光的效应。缓冲层110的目的在于防止背面电极111所使用的金属膜的扩散等(例如参照专利文献2)。

根据太阳能电池的装置结构，用于光生伏打效应的波长频带不同。然而，不管是哪一种太阳能电池，都对构成上部电极的透明导电膜要求为了在i层吸收而使光透过的性质和取出通过光生伏打产生的电子的导电性。构成上部电极的透明导电膜使用向SnO₂添加氟作为杂质的FTO、ZnO类氧化物薄膜。在缓冲层也要求了为了在i层吸收而使背面电极反射的光和被背面电极反射的光透过的性质和用于向背面电极移动空穴的导电性。

用于太阳能电池的透明导电膜所要求的特性大体分为(1)导电性、(2)光学特性和(3)纹理结构三个要素。其中，对于(1)导电性，为了输出产生的电，而要求低电阻。通常太阳能电池用透明导电膜使用的FTO(掺氟的氧化锡)在经CVD法制作的透明导电膜中向SnO₂添加F，从而F置换O而得到导电性。此外，作为后ITO(氧化铟锡)高度引起关注的ZnO类材料可经溅射成膜，通过氧缺陷以及向ZnO添加包含Al或Ga的材料而得到带电性。

(2)对于光学特性，太阳能电池用透明导电膜由于主要在入射光侧使用，所以要求透过被发电层吸收的波长频带的光学特性。

(3)对于纹理结构，为了在发电层有效地吸收太阳光而需要使光散射的纹理结构。通常，由于在溅射工序中制作的ZnO类薄膜为平整的表面状态，所以有必要通过湿式蚀刻等进行的纹理形成处理。

然而，溅射ZnO类材料，之后经湿式蚀刻处理形成太阳能电池用透明导电膜时，作为非晶质ITO的蚀刻液，若用通常的草酸类蚀刻液等进行蚀刻，则产生碳类污染。该污染使太阳能电池的串联电阻劣化，太阳能电池的转换效率降低。

专利文献1：日本特表平2-503615号公报

专利文献2：日本特开昭60-175465号公报

发明内容

本发明是鉴于此现有的实际情况而提出的，其第一目的在于，提供一种太阳能电池的制造方法，在通过溅射形成由ZnO类材料形成的透明导电膜，之后通过湿式蚀刻处理形成纹理时，除去所述透明导电膜蚀刻时的污染，防止由该污染引起的串联电阻降低，进而防止光电转换效率降低，从而可制作具有优异的发电特性的太阳能电池。

本发明的第二目的在于，提供一种蚀刻装置，为对太阳能电池用的透明导电膜进行湿式蚀刻的蚀刻装置，可除去所述透明导电膜蚀刻时的污染，防止由该污染引起的特性降低，从而可制作具有优异的发电特性的太阳能电池用的透明导电膜。