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JP2016529707A - 太陽電池用シリコン基板及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池用シリコン基板及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

本出願は、太陽電池用シリコン基板及びその製造方法であって、ＡＺＯギャップ充填によって太陽光の反射率を低め、電子ビームの照射によって電気的特性である比抵抗を低めて効率を極大化し、シリコン太陽電池に適用されたＡＺＯの電気的特性を向上させることを特徴とする。

Description

本発明は太陽電池用シリコン基板及びその製造方法に係り、ＡＺＯギャップ充填によって太陽光の反射率を低め、電子ビームの照射によって電気的特性である比抵抗を低めて効率を極大化し、シリコン太陽電池に適用されたＡＺＯの電気的特性を向上させることができる太陽電池用シリコン基板及びその製造方法に関する。
現在、気候変動枠組条約による温室効果ガスの削減義務が加速しており、これに伴って二酸化炭素市場が活性化しているため、新再生エネルギー分野の関心が高まっている。
新再生エネルギーの種類は、太陽光、風力、バイオマス、地熱、水力、潮力など多様である。その中でも、太陽光は最も成長が期待されるエネルギーの一つである。このような無限清浄エネルギー源である太陽光を用いて電気を生産するシステムとして、光を直接電気に変える太陽電池がその核心にある。
また、太陽電池は発電コストが下落する唯一の電力源であり、発電所を建設する必要がなく、維持保守費用以外のコストがかからず、原子力エネルギーとは違って安全なエネルギーであり、環境に優しいエネルギーである。
太陽電池の種類としては、よく見かけられる結晶型太陽電池から薄膜型太陽電池ＣＩＧＳ、次世代太陽電池であるＤＳＳＣまで種々の太陽電池が存在する。
シリコン薄膜太陽電池は、最初に開発されて普及し始めた非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）太陽電池と、光吸収効率を向上させるための微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）太陽電池などを含む。
太陽電池用基板は、一つの半導体単結晶を極めて薄い層を境界にして、一方はｐ型半導体、他方はｎ型半導体になるように作ることができる。これは、陽極と陰極の半導体が合う領域、つまりｐ型半導体とｎ型半導体が合う領域にｐ−ｎ接合を形成し、ｐ型部分に正電圧、ｎ型部分に負電圧をかけて電流が流れるようにした形態を言う。その境界面であるｐ−ｎ接合の整流現象などの特異な性質をダイオードやトランジスタなどの多くの半導体装置に使っている。
今までは、太陽電池を用いることにおいて、透明導電酸化物（ＴＣＯ；Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｘｉｄｅ）として、優れた電気的比抵抗及び高透過度を持つ微量の錫（Ｓｎ）がインジウム酸化物に含まれたインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；以下、‘ＩＴＯ’という）薄膜を主に使って来た。しかし、原料物質であるインジウムが非常に高価で、埋蔵量が限定されているため、ＩＴＯ透明伝導性薄膜を代替するために、原料価格が安くて赤外線及び可視光線領域での透過性及び電気伝導性とプラズマに対する耐久性に優れたＺｎＯ系薄膜を使った。しかし、ＺｎＯ系薄膜は、大気中に長期間露出される場合、酸素の影響によって電気的性質の変化が発生し、高温雰囲気で安定でない問題点がある。これを補うために、近年には可視光領域での高透光性（Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）、比較的低い電気比抵抗（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）、水素プラズマに強い化学的安全性を持つと知られたＺｎＯに少量のアルミニウムがドープされた酸化亜鉛（Ａｌ ｄｏｐｅｄ ＺｎＯ；以下、‘ＡＺＯ’という）薄膜を使うことになった。
一般に、ＡＺＯのような透明電極素材の可視光透過度と電気抵抗は蒸着装備と基板温度などの製膜条件によって違う。ＡＺＯを基本とする透明電極の製造方法としては、化学蒸着法、ＤＣ及びＲＦスパッタリング、活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ；Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）などが用いられており、ＲＦスパッタリング技術が優れた電気伝導度を具現することができる最適の蒸着法として知られているが、その最適の製造条件に対する体系的な報告がない実情である。
特に、シリコンを材料とする太陽電池の場合、より多い光が太陽電池のシリコンの内部に吸収されなければならない。シリコンは高効率薄膜太陽電池の素材であるカドミウムやテルル化物より得易いとの利点があるが、屈折率が相対的に高くて、入射光の２０〜３０％は電荷を生成させることができずに反射される問題点があった。このような光の反射を減らす方法としては反射防止層またはテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）法が知られているが、より効率的に太陽電池の表面での光の反射を減少させる方法がさらに要求されている。
本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、マイクロ構造のシリコン基板にＡＺＯ蒸着を施してギャップ充填して反射率を低める太陽電池用シリコン基板製造方法を提供することを目的とする。
また、マイクロ構造のシリコン太陽電池にスパッターにてＡＺＯを蒸着した後、電子ビームを照射して電気的特性を向上させる太陽電池用シリコン基板製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、マイクロワイヤー構造の太陽電池用シリコン基板であって、前記マイクロワイヤー構造のシリコン基板上にＡＺＯを蒸着して前記マイクロワイヤーの間を前記ＡＺＯでギャップ充填し、電子ビームを照射することを特徴とする太陽電池用シリコン基板を提供する。
また、前記シリコン基板は、ｐ型シリコン基板にｎ型不純物をドープしてｐ−ｎ接合を形成してなされたことを特徴とする太陽電池用シリコン基板を提供する。
また、前記シリコン基板のｐ層にアルミニウムをドープしてアルミニウム裏面電界が形成されたことを特徴とする太陽電池用シリコン基板を提供する。
また、前記シリコン基板のマイクロワイヤーの高さが０．５〜１．０μｍ、幅が１．５〜６μｍ、マイクロワイヤーの間の間隔が２〜６μｍであることを特徴とする太陽電池用シリコン基板を提供する。
また、前記ＡＺＯは０．２〜１．０μｍの厚さで蒸着形成されることを特徴とする太陽電池用シリコン基板を提供する。
また、本発明は、太陽電池用シリコン基板の製造方法であって、平坦なベース上面に所定間隔でマイクロワイヤーが突設されているシリコン基板を製造するマイクロ構造シリコン基板製造段階；前記マイクロ構造シリコン基板にＡＺＯを蒸着して前記マイクロワイヤーの間をギャップ充填するギャップ充填段階；及び前記マイクロワイヤーの間をギャップ充填したシリコン基板に電子ビームを照射する電子ビーム照射段階；を含むことを特徴とする太陽電池用シリコン基板製造方法を提供する。
また、前記マイクロ構造シリコン基板のマイクロワイヤーは食刻法によって製造されることを特徴とする太陽電池用シリコン基板製造方法を提供する。
また、前記マイクロ構造シリコン基板は、ｐ型シリコン基板とｎ型シリコン基板がｐ−ｎ接合を形成して製造することを特徴とする太陽電池用シリコン基板製造方法を提供する。
また、前記マイクロ構造シリコン基板のｐ層にアルミニウムをドープしてアルミニウム裏面電界を形成して製造することを特徴とする太陽電池用シリコン基板製造方法を提供する。
また、前記マイクロ構造シリコン基板のマイクロワイヤーの高さが０．５〜１．０μｍ、幅が１．５〜６μｍ、マイクロワイヤーの間の間隔が２〜６μｍであるように製造することを特徴とする太陽電池用シリコン基板製造方法を提供する。
また、前記ギャップ充填段階で、マイクロ構造シリコン基板にＡＺＯを蒸着する方法としては、ＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、化学蒸着法、パルスレーザー蒸着法（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）、活性化反応性蒸着法の中で選択されるいずれか一つによって蒸着することを特徴とする太陽電池用シリコン基板製造方法を提供する。
また、前記ギャップ充填段階で蒸着されたＡＺＯは０．２〜１．０μｍの厚さで蒸着して製造することを特徴とする太陽電池用シリコン基板製造方法を提供する。
また、前記電子ビームの強度は１〜４ｋｅＶ、時間は５０〜４５０秒の条件で照射することを特徴とする太陽電池用シリコン基板製造方法を提供する。
前記のように、本発明による太陽電池用シリコン基板は、前記シリコン基板のマイクロワイヤーの間をＡＺＯでギャップ充填して太陽光の反射率を低めることができる効果がある。
また、ＡＺＯでギャップ充填されたマイクロ構造を持つシリコン基板に電子ビームを照射することで電気的特性の比抵抗を低めることができる効果がある。
また、反射率と比抵抗を低めたシリコン基板を用い、電気的特性が著しく向上しながらも価格を低めた合理的な太陽電池を提供することができる効果がある。
本発明の太陽電池用シリコン基板の一実施例を示す断面図 本発明による太陽電池用シリコン基板の製造方法を示した工程図 マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び２ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真 マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅４μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び２ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真 マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び２ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真 マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び３ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真 マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅４μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び３ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真 マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び３ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真 マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の２ＫｅＶの電子ビームを照射した時間によるホール効果測定結果を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅４μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の２ＫｅＶの電子ビームを照射した時間によるホール効果測定結果を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の２ＫｅＶの電子ビームを照射した時間によるホール効果測定結果を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の３ＫｅＶの電子ビームを照射した時間によるホール効果測定結果を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅４μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の３ＫｅＶの電子ビームを照射した時間によるホール効果測定結果を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の３ＫｅＶの電子ビームを照射した時間によるホール効果測定結果を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の２ＫｅＶの電子ビームの照射による反射率を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅４μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の２ＫｅＶの電子ビームの照射による反射率を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の２ＫｅＶの電子ビームの照射による反射率を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の３ＫｅＶの電子ビームを照射した基板の反射率を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅４μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の３ＫｅＶの電子ビームを照射した基板の反射率を示したグラフ マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の３ＫｅＶの電子ビームを照射した基板の反射率を示したグラフ
以下、本発明に添付された図面を参照して本発明の好適な一実施例を詳細に説明する。まず、図面において、同一の構成要素または部品はできるだけ同一の参照符号で示していることに留意しなければならない。本発明を説明するにあたり、関連の公知機能あるいは構成についての具体的な説明は本発明の要旨を曖昧にしないようにするために省略する。
この明細書で使われる程度を示す用語「約」、「実質的に」などは、言及された意味に固有の製造及び物質許容誤差が提示される場合、その数値からまたはその数値に近接した意味で使用され、本発明の理解を助けるために正確なまたは絶対的な数値が記載された開示内容を非良心的な侵害者が不当に利用することを防止するために使用される。
図１は本発明の太陽電池用シリコン基板の一実施例を示した断面図、図２は本発明による太陽電池用シリコン基板の製造方法を示した工程図、図３〜図５はマイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２〜６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び２ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真、図６〜図８はマイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２〜６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び３ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真、図９〜図１１はマイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２〜６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の２ＫｅＶの電子ビームを照射した時間によるホール効果測定結果を示したグラフ、図１２〜図１４はマイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の３ＫｅＶの電子ビームを照射した時間によるホール効果測定結果を示したグラフ、図１５〜図１７はマイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２〜６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の２ＫｅＶの電子ビームの照射による反射率を示したグラフ、図１８〜図２０はマイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２〜６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の３ＫｅＶの電子ビームの照射による反射率を示したグラフである。
本発明は、マイクロワイヤー構造の太陽電池用シリコン基板において、前記マイクロワイヤー構造のシリコン基板上にＡＺＯを蒸着して前記マイクロワイヤーの間を前記ＡＺＯでギャップ充填し、電子ビームを照射することを特徴とする太陽電池用シリコン基板に関するものである。
図１のように、前記シリコン基板１００は、ｐ型シリコン基板１２０にｎ型不純物１３０をドープしてｐ−ｎ接合を形成してなされたもので、前記シリコン基板１００のマイクロワイヤーを突設させてｐ−ｎ接合が形成される面積を増やすことができ、前記面積はワイヤーの密度と縦横比を高めることによってさらに増加させることができる。
また、前記シリコン基板１００のｎ型不純物１３０をドープしなかったｐ型シリコン基板１２０の裏面にアルミニウムをドープしてアルミニウム裏面電界１１０が形成できる。前記アルミニウム裏面電界１１０の形成はシリコン太陽電池の効率を改善する方法であって、前記太陽電池に使われるシリコン基板のｐ型シリコン基板の裏面に高濃度ドーピングを施すことによって電位差が生じ、少数のキャリアが裏面に移動することを邪魔して裏面再結合速度を低める。したがって、開放電圧が上昇し、曲線因子も増加させることができる。
前記シリコン基板１００のマイクロワイヤーの高さ（図１のｈ）、幅（図１のｗ）、マイクロワイヤーの間の間隔（図１のｓ）はマイクロ単位内であまり大きく制限されないが、マイクロワイヤーの高さ（ｈ）が０．５〜１．０μｍ、幅が１．５〜６μｍ、マイクロワイヤーの間の間隔が２〜６μｍであることが好ましい。
前記シリコン基板１００の上部にギャップ充填を施すために蒸着させるＡＺＯ２００は透明導電酸化物で、マイクロワイヤーを持っていないシリコン基板にＡＺＯを蒸着した太陽電池用シリコン基板の場合、前記シリコン基板とＡＺＯの界面で生成した電子が損失されることができるが、本発明のマイクロワイヤーを持つシリコン基板１００にＡＺＯ２００を蒸着する場合、光によって生成したキャリアの収集を増やすことができる。また、前記マイクロワイヤーを持っていないシリコン基板に比べ、前記キャリアの再結合を最小化することができる。
前記ＡＺＯ２００は０．２〜１．０μｍの厚さで蒸着形成されることが好ましい。
前記ＡＺＯ２００が蒸着されたシリコン基板に電子ビームを照射して比抵抗を低めることができる。これは、前記電子ビームを照射することによって前記シリコン基板のＡＺＯ２００の結晶粒度が大きくなるからである。
本発明の太陽電池用シリコン基板は、図２に示したように、平坦なベースの上面に所定の間隔でマイクロワイヤーが突設されているシリコン基板を製造するマイクロ構造シリコン基板製造段階；前記マイクロ構造シリコン基板にＡＺＯを蒸着して前記マイクロワイヤーの間をギャップ充填するギャップ充填段階；及び前記マイクロワイヤーの間をギャップ充填したシリコン基板に電子ビームを照射する電子ビーム照射段階を含んで製造することができる。
前記マイクロ構造シリコン基板１００は、図３に示したように、食刻法でマイクロワイヤーを形成して製造できる。前記食刻法は、電気化学食刻法、溶液食刻法、及び金属触媒食刻法からなる群から選択されるいずれか一つであることができる。
前記マイクロ構造シリコン基板１００は、前述したように、ｐ−ｎ接合を成し、ｎ型不純物１３０をドープしなかったｐ型シリコン基板１２０の裏面にアルミニウム裏面電界１１０を形成することで製造することができる。また、前記シリコン基板１００のマイクロワイヤーの高さ（ｈ）、幅（ｗ）、マイクロワイヤーの間の間隔（ｓ）はマイクロ単位内であまり大きく制限されないが、マイクロワイヤーの高さ（ｈ）が０．５〜１．０μｍ、幅が１．５〜６μｍ、マイクロワイヤーの間の間隔が２〜６μｍであることが好ましい。
前記ギャップ充填段階で、マイクロ構造シリコン基板１００にＡＺＯを蒸着する方法としては、ＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、化学蒸着法、パルスレーザー蒸着法、活性化反応性蒸着法の中で選択されるいずれか一つで製造することができるが、ＤＣスパッタリングまたはＲＦスパッタリングを用いることが好ましい。
前記シリコン基板１００の上部にギャップ充填をするために蒸着させるＡＺＯは、前述したように、０．２〜１．０μｍの厚さで蒸着形成されることが好ましい。
前記電子ビーム照射段階で、電子ビームの照射は、前述したように、前記シリコン基板のＡＺＯ２００の結晶粒度を大きくして比抵抗を低めるためであり、前記電子ビームの強度は１〜４ｋｅＶ、時間は５０〜４５０秒で照射されることができ、２ｋｅＶの強度で照射することが好ましい。
以下、本発明による太陽電池用シリコン基板の実施例を説明するが、本発明が実施例に限定されるものではない。
［マイクロワイヤー構造の太陽電池用シリコン基板製造］
ｐ型シリコン基板に、食刻法を用いて、マイクロワイヤーの高さ（ｈ）が約０．７μｍ、マイクロワイヤーの間の間隔（ｓ）が６μｍ、マイクロワイヤーの幅（ｗ）が２、４、６μｍであるマイクロワイヤーをそれぞれ形成した後、ｎ型不純物をドープしてｐ−ｎ接合を成すシリコン基板を製造し、前記シリコン基板のｎ型不純物をドープしなかったｐ型シリコン基板の裏面にアルミニウムをドープした。
前記マイクロワイヤーを形成したシリコン基板にスパッターでＡＺＯを蒸着した。
［実施例１］
前記マイクロワイヤー構造の太陽電池用シリコン基板製造で製造されたマイクロワイヤーの幅（ｗ）が２、４、６μｍである太陽電池用シリコン基板に、ＤＣ２ｋｅＶの電子ビームを６０、１８０、３００、４２０秒間それぞれ照射した。
図３〜図５の（ａ）は前記マイクロワイヤー構造の太陽電池用シリコン基板製造において、ＡＺＯを蒸着する前の基板、（ｂ）はＡＺＯを蒸着し、電子ビームを照射しなかった基板、（ｃ）は電子ビームを６０秒間照射した基板、（ｄ）は電子ビームを１８０秒間照射した基板、（ｅ）は電子ビームを３００秒間照射した基板、（ｆ）は電子ビームを４２０秒間照射した基板である。
図３は、マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び２ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真である。
図４は、マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅４μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び２ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真である。
図５は、マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び２ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真である。
図３〜図５の（ａ）は前記マイクロワイヤー構造の太陽電池用シリコン基板製造においてＡＺＯを蒸着する前の基板、（ｂ）はＡＺＯを蒸着し、電子ビームを照射しなかった基板で、（ｃ）は電子ビームを６０秒間照射した基板、（ｄ）は電子ビームを１８０秒間照射した基板、（ｅ）は電子ビームを３００秒間照射した基板、（ｆ）は電子ビームを４２０秒間照射した基板である。
［実施例２］
前記マイクロワイヤー構造の太陽電池用シリコン基板製造で製造されたマイクロワイヤーの幅（ｗ）が２、４、６μｍである太陽電池用シリコン基板にＤＣ３ｋｅＶの電子ビームを６０、１８０、３００、４２０秒間それぞれ照射した。
図６〜図８の（ａ）は前記マイクロワイヤー構造の太陽電池用シリコン基板製造において、ＡＺＯを蒸着する前の基板、（ｂ）はＡＺＯを蒸着し、電子ビームを照射しなかった基板、（ｃ）は電子ビームを６０秒間照射した基板、（ｄ）は電子ビームを１８０秒間照射した基板、（ｅ）は電子ビームを３００秒間照射した基板、（ｆ）は電子ビームを４２０秒間照射した基板である。
図６は、マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び３ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真である。
図７は、マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅４μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び３ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真である。
図８は、マイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板のＡＺＯ蒸着及び３ＫｅＶの電子ビームの照射状態を示したＳＥＭ写真である。
◆シリコン基板物性評価
１．ホール効果測定
（１）評価方法
ホール効果は電流の直角方向に磁界を加えたとき、電流と磁界に対して直角方向に起電力が発生する現象で、電子ビーム照射時間によるキャリア密度、移動性及び抵抗力を示したものである。
（２）結果
図９〜図１１はマイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２〜６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の２ＫｅＶの電子ビームを照射した時間によるホール効果測定結果を示したグラフで、図９は幅２μｍ、図１０は幅４μｍ、図１１は幅６μｍのホール効果測定結果を示したグラフである。
図１２〜図１４はマイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２〜６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の３ＫｅＶの電子ビームを照射した時間によるホール効果測定結果を示したグラフで、図１２は幅２μｍ、図１３は幅４μｍ、図１４は幅６μｍのホール効果測定結果を示したグラフである。
前記グラフから分かるように、電子ビームの照射時間を増やせば比抵抗が低くなることを確認することができ、一定時間が経れば飽和して比抵抗値が一定値以下までは低くならないことを確認することができる。
２．分光分析法
（１）評価方法
分光光度計によって分子ごとに光を最大に吸収する波長を測定するもので、反射率値は％単位で示し、平均値は波長の全体値である３００〜１８００ｎｍの反射率値を平均した値である。
（２）結果
図１５〜図１７はマイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２〜６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の２ＫｅＶの電子ビームの照射による反射率を示したグラフで、図１５は幅２μｍ、図１６は幅４μｍ、図１７は幅６μｍの反射率を示したグラフである。
図１８〜図２０はマイクロワイヤーの高さ０．７μｍ、幅２〜６μｍ、マイクロワイヤーの間隔６μｍのマイクロワイヤー構造を持つシリコン基板の３ＫｅＶの電子ビームを照射した基板の反射率を示したグラフで、図１８は幅２μｍ、図１９は幅４μｍ、図２０は幅６μｍの反射率を示したグラフである。
前記図１５〜図２０から分かるように、本発明の電子ビームを照射した基板は、ＡＺＯを蒸着しなかった基板に比べ、太陽光の反射率が非常に低いことが分かる。
１００ シリコン基板
１１０ アルミニウム裏面電界
１２０ Ｐ型シリコン基板
１３０ ｎ型不純物
２００ ＡＺＯ
ｈ マイクロワイヤー高さ
Ｓ マイクロワイヤー間の間隔
Ｗ マイクロワイヤーの幅

Claims (13)

  1. マイクロワイヤー構造の太陽電池用シリコン基板であって、
    前記マイクロワイヤー構造のシリコン基板上にＡＺＯを蒸着して前記マイクロワイヤーの間を前記ＡＺＯでギャップ充填し、電子ビームを照射することを特徴とする、太陽電池用シリコン基板。
  2. 前記シリコン基板は、ｐ型シリコン基板にｎ型不純物をドープしてｐ−ｎ接合を形成してなされたことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池用シリコン基板。
  3. 前記シリコン基板のｐ層にアルミニウムをドープしてアルミニウム裏面電界が形成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池用シリコン基板。
  4. 前記シリコン基板のマイクロワイヤーの高さが０．５〜１．０μｍ、幅が１．５〜６μｍ、マイクロワイヤーの間の間隔が２〜６μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池用シリコン基板。
  5. 前記ＡＺＯは０．２〜１．０μｍの厚さで蒸着形成されることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池用シリコン基板。
  6. 太陽電池用シリコン基板の製造方法であって、
    平坦なベース上面に所定間隔でマイクロワイヤーが突設されているシリコン基板を製造するマイクロ構造シリコン基板製造段階；
    前記マイクロ構造シリコン基板にＡＺＯを蒸着して前記マイクロワイヤーの間をギャップ充填するギャップ充填段階；及び
    前記マイクロワイヤーの間をギャップ充填したシリコン基板に電子ビームを照射する電子ビーム照射段階；を含むことを特徴とする、太陽電池用シリコン基板製造方法。
  7. 前記マイクロ構造シリコン基板のマイクロワイヤーは食刻法によって製造されることを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池用シリコン基板製造方法。
  8. 前記マイクロ構造シリコン基板は、ｐ型シリコン基板とｎ型シリコン基板がｐ−ｎ接合を形成して製造することを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池用シリコン基板製造方法。
  9. 前記マイクロ構造シリコン基板のｐ層にアルミニウムをドープしてアルミニウム裏面電界を形成して製造することを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池用シリコン基板製造方法。
  10. 前記マイクロ構造シリコン基板のマイクロワイヤーの高さが０．５〜１．０μｍ、幅が１．５〜６μｍ、マイクロワイヤーの間の間隔が２〜６μｍであるように製造することを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池用シリコン基板製造方法。
  11. 前記ギャップ充填段階で、マイクロ構造シリコン基板にＡＺＯを蒸着する方法としては、ＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、化学蒸着法、パルスレーザー蒸着法、活性化反応性蒸着法の中で選択されるいずれか一つによって蒸着することを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池用シリコン基板製造方法。
  12. 前記ギャップ充填段階で蒸着されたＡＺＯは０．２〜１．０μｍの厚さで蒸着して製造することを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池用シリコン基板製造方法。
  13. 前記電子ビームの強度は１〜４ｋｅＶ、時間は５０〜４５０秒の条件で照射することを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池用シリコン基板製造方法。
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