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| 審決分類 |
審判 査定不服 2項進歩性 特許、登録しない(前置又は当審拒絶理由) H01L |
|---|---|
| 管理番号 | 1349308 |
| 審判番号 | 不服2017-13896 |
| 総通号数 | 232 |
| 発行国 | 日本国特許庁(JP) |
| 公報種別 | 特許審決公報 |
| 発行日 | 2019-04-26 |
| 種別 | 拒絶査定不服の審決 |
| 審判請求日 | 2017-09-20 |
| 確定日 | 2019-02-21 |
| 事件の表示 | 特願2014-225613「太陽電池及びその製造方法」拒絶査定不服審判事件〔平成28年 5月23日出願公開、特開2016- 92238〕について、次のとおり審決する。 |
| 結論 | 本件審判の請求は、成り立たない。 |
| 理由 |
第1 手続の経緯 本願は、平成26年11月5日の特許出願であって、以後の主な手続の経緯は、以下のとおりである。 平成29年 1月13日:出願審査請求書の提出 同年 4月10日:拒絶理由通知(4月18日発送) 同年 6月16日:手続補正書・意見書の提出 同年 6月21日:拒絶査定(6月27日送達) 同年 9月20日:審判請求書・手続補正書の提出 平成30年 7月12日:拒絶理由通知(7月17発送) 同年 9月12日:手続補正書・意見書の提出 同年 9月20日:拒絶理由通知(9月25発送) 同年11月21日:手続補正書・意見書の提出 第2 本願発明 本願の請求項1ないし3に係る発明は、平成30年11月21日付け手続補正により補正された請求項1ないし3に記載された事項により特定されるとおりのものであるところ、その請求項1に係る発明(以下「本願発明」という。)は、次のとおりのものである。 「一方の主表面を受光面とし、もう一方の主表面を裏面とするP型シリコン基板を備え、前記裏面上に正電荷を有する誘電体膜を備え、前記P型シリコン基板が前記受光面の少なくとも一部にN型導電型層を有する太陽電池であって、 前記P型シリコン基板がガリウムがドープされたシリコン基板であり、 前記P型シリコン基板の前記裏面の全域に、拡散された第III族の元素としてボロンを含むものであり、 前記裏面における前記第III族の元素の拡散表面濃度が前記裏面の全域にわたって5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下の範囲内であることを特徴とする太陽電池。」(なお、下線は、請求人が手続補正書において付したものである。) 第3 刊行物 1 引用文献の記載 (1)平成30年9月20日付け拒絶理由通知(以下「当審拒絶理由」という。)において引用文献1として引用した、特開2006-310368号公報(以下「引用文献」という。)には、図とともに以下の記載がある(なお、下線は当審で付した。以下同じ。)。 ア 「【請求項1】 第1導電型の半導体基板にｐn接合を形成して太陽電池を製造する方法であって、少なくとも、前記第1導電型の半導体基板上にドーパントを含む第1塗布剤を塗布し、気相拡散熱処理により、第1塗布剤の塗布により形成される第1拡散層と、気相拡散により第1拡散層に接するように形成され、第1拡散層より導電率が低い第2拡散層とを同時に形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。 【請求項2】 …… 【請求項9】 請求項1乃至請求項8のいずれか一項の製造方法により製造した太陽電池であって、前記半導体基板が有する第1導電型とは反対導電型の第1拡散層及び該反対導電型の第1拡散層より導電率の低い第2拡散層とが前記半導体基板の受光面に形成されたものであることを特徴とする太陽電池。 【請求項10】 請求項9に記載の太陽電池において、さらに、少なくとも第1導電型と同一導電型の拡散層が前記受光面の裏面に形成されたものであることを特徴とする太陽電池。」 イ 「【発明を実施するための最良の形態】 【0027】 以下、本発明の実施の形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 図1は本発明に従う太陽電池の実施形態の一例の断面構造を示す。 この太陽電池100は、半導体基板1が有する第1導電型とは反対導電型の第1拡散層である高濃度エミッタ層2及び高濃度エミッタ層2より導電率の低い第2拡散層である低濃度エミッタ層3とが半導体基板の受光面1aに形成されたものであり、好ましくは少なくとも第1導電型と同一導電型の拡散層であるBSF層5が受光面の裏面1bに形成されたものである 【0028】 …… 【0031】 ……印刷した基板を700℃で30分間ベークし、その後、このように作製したサンプル基板を熱処理炉に入れ、POCl_(3)等の気相拡散ソース雰囲気下、880℃で30分間保持して気相拡散熱処理を行ない、取り出す。これにより、塗布により形成される第1拡散層2(高濃度拡散層又は高濃度エミッタ層ともいう)と、気相拡散により形成される第1拡散層より導電率が低い第2拡散層3(低濃度拡散層又は低濃度エミッタ層ともいう)とを同時に形成することができ、ｐn接合が形成される。低濃度エミッタ層である拡散ペースト印刷部以外の箇所、すなわち気相拡散のみを行った箇所のシート抵抗は、80から110Ω/□とできる。また、拡散ペーストを印刷した部分のドーパントの表面濃度は2×10^(20)cm^(-2)程度とできる。 【0032】 …… 【0043】 図5に本発明に従う太陽電池の製造方法の第二の実施形態を説明するための説明図を示す。 【0044】 …… 【0046】 図6に本発明の太陽電池の実施形態の別の一例の断面構造を示す。 一般的なスクリーン印刷技術による太陽電池は、図1に示すように、AlによるBSF層5に裏面全面が覆われた構造となっている。このBSF層の面積を小さくし、裏面の残りの領域を高品質なパッシベーション膜で覆うと開放電圧が高まり、その結果、出力が増大することが知られている。 【0047】 図6に示す太陽電池はこのようにBSF層の面積を小さくしたものであり、図6(a)に示す実施形態(以下サンプル(A)とする)は基板1と同一導電型のローカルBSF層10を裏面櫛形電極12とのコンタクト直下近傍のみに形成し、図6(b)に示す実施形態(以下サンプル(B)とする)は基板1と同一導電型の高濃度BSF層14を裏面櫛形電極12とのコンタクト直下近傍のみに形成し、さらに基板1と同一導電型の低濃度BSF層15を裏面全面に形成するものである。 【0048】 これまでなら、前述のように、面内のある部分に拡散層を形成するには拡散マスクを必要としていたが、本発明の製造方法であればこれを必要とせず、簡単に所望の構造を作ることが可能である。 以下、上記太陽電池を製造するための、本発明に係る太陽電池の製造方法の第三の実施形態について説明する。 【0049】 まず、半導体基板1として、例えば結晶面方位(100)、15cm角250μm厚、アズスライスでの比抵抗0.5Ω・cm(ドーパント濃度3.26×10^(16)cm^(-3))、ガリウムドープで導電型がｐ型の単結晶シリコン基板を用意し、図2(a)に示す工程と同様の方法を用い、両面合計で30μm程度ダメージエッチングを行い、さらに、表面に反射防止構造であるテクスチャ形成を行う。 【0050】 引き続き、基板を洗浄した後、受光面側に二段エミッタを作ることを目的として、高濃度拡散層を作る領域には拡散ペーストを印刷し、その後POCl3等の気相拡散ソース雰囲気下、880℃で30分間保持して受光面側のみ気相拡散熱処理を行ない、取り出す。 【0051】 次に、裏面側に0.1g/mlの割合で基板1と同一導電型のドーパントである酸化ボロンを含んだペーストを例えば2mmピッチ、200μm幅のラインパターンで印刷する。ここまでのプロセスを経たサンプルのうち、このまま700℃で30分間ベークし、続いて裏面上にアルコキシシランを含む塗布剤を3000ｒｐm、15秒の条件でスピン塗布したものをサンプル(A)とする。一方、前記プロセスを経たサンプルのうち、続けて酸化ボロンとシリカを含むペーストを全面印刷し、700℃で30分間ベークしたものを、サンプル(B)とする。」 ウ 「【実施例】 【0057】 以下に本発明の実施例および比較例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 (実施例1、2、比較例1) 実施例1、2として、図2(a)の工程に従い、CZ法により作製された結晶面方位(100)、15cm角250μm厚、アズスライスでの比抵抗2Ω・cm(ドーパント濃度7.2×10^(15)cm^(-3))、ガリウムドープ、第1導電型がｐ型の単結晶シリコン基板を用意し、これを40重量パーセント水酸化ナトリウム水溶液に浸し、ダメージ層をエッチングで取り除いた。次に、この基板を3重量パーセント水酸化ナトリウムにイソプロピルアルコールを加えた水溶液に浸し、ウェットエッチングすることにより、表面にランダムテクスチャを形成した。 【0058】 引き続き、基板を洗浄した後、ここまでのプロセスを経たサンプルのうち、半分の基板の受光面にリン酸を含有した拡散ペーストをスクリーン印刷機によって印刷し、塗布した。このときの印刷パターンは2mmピッチ、150μm幅ラインのラインパターンとした。印刷した基板を700℃で30分間ベークし、その後、このように作製したサンプル基板を熱処理炉に入れ、POCl_(3)雰囲気下、880℃で30分間保持して気相拡散熱処理を行ない、取り出した。これにより、拡散ペーストを印刷した部分に高濃度エミッタ層を、気相拡散のみを行った部分に低濃度エミッタ層を形成した。これをサンプル(a)とする(実施例1)。 【0059】 一方、残りの半分の基板については、その受光面にリン酸を含有した拡散ペーストをスクリーン印刷機によって印刷し、塗布した。このときの印刷パターンは、上記サンプル(a)のような印刷のラインパターンの部分には印刷をしないものとした。印刷した基板を700℃で30分間ベークし、その後、このように作製したサンプル基板を熱処理炉に入れ、POCl_(3)雰囲気下、880℃で30分間保持して気相拡散熱処理を行ない、取り出した。これにより、拡散ペーストを印刷した部分に低濃度エミッタ層を、気相拡散のみを行った部分に高濃度エミッタ層を形成した。これをサンプル(b)とする(実施例2)。 【0060】 上記サンプル(a)、(b)について、低濃度エミッタ層のシート抵抗を測定したところ、80から110Ω/□であった。また、スプレディングレジスタンス(SR)法で拡散プロファイルを確認したところ、高濃度エミッタ層では、ドーパントの表面濃度として2×10^(20)cm^(-2)を得た。 【0061】 …… 【0062】 次に、スクリーン印刷装置等を用い、裏面にアルミニウムからなるペーストを塗布し、乾燥させた。さらに受光面側にもスクリーン印刷装置等を用い、櫛形電極パターン印刷版を用いて幅80μmのAg電極を印刷し、乾燥させた。この際、アライメント機構を利用し、拡散ペーストをストライプ状に印刷した箇所に櫛形電極が乗るよう印刷した。 その後、所定の熱プロファイルにより焼成を行い、裏面電極および表面櫛形電極を形成し、太陽電池を作製した。」 エ 「【0070】 (実施例5、6) 図6(a)、(b)に示すような太陽電池を作製した。 具体的には、結晶面方位(100)、15cm角250μm厚、アズスライスでの比抵抗0.5Ω・cm(ドーパント濃度3.26×10^(16)cm^(-3))、ガリウムドープで導電型がｐ型の単結晶シリコン基板を用意し、図2(a)と同様の方法を用い、両面合計で30μm程度ダメージエッチングを行い、さらに、図2(a)と同様の方法を用い、表面に反射防止構造であるテクスチャ形成を行った。 【0071】 引き続き、基板を洗浄した後、受光面側に二段エミッタを作ることを目的として、図2(a)と同様の方法で高濃度拡散層を作る領域には拡散ペーストを印刷し、その後POCl_(3)の気相拡散ソース雰囲気下、880℃で30分間保持して受光面側のみ気相拡散熱処理を行ない、取り出した。 【0072】 次に、裏面側に0.1g/mlの割合で酸化ボロンを含んだペーストを2mmピッチ、200μm幅のラインパターンで印刷した。ここまでのプロセスを経たサンプルのうち、半分はこのまま700℃で30分間ベークし、続いて裏面上にアルコキシシランを含む塗布剤を3000ｒｐm、15秒の条件でスピン塗布した。これをサンプル(A)とする(実施例5)。一方、残りのサンプルは酸化ボロンとシリカを含むペーストを全面印刷し、700℃で30分間ベークした。これをサンプル(B)とする(実施例6)。 【0073】 引き続き、これらのサンプルを熱処理炉に入れ、980℃で10分間保持し、その後取り出し、次に図2(a)のように、プラズマエッチャーを用い、接合分離を行った後、表面に形成されたリンおよびボロンガラスをフッ酸でエッチングした。 【0074】 その後、ダイレクトプラズマCVD装置を用い、両面に窒化膜を厚さ85nmで堆積し、次に、アライメント機構をもったスクリーン印刷装置を用い、両面の高濃度拡散層にあわせ、櫛形電極パターンをAgからなる電極ペーストを用い、印刷した。電極ペーストを乾燥後、所定の熱プロファイルにより焼成を行い、図6(a)、(b)に示すような太陽電池を作製した。」 オ 「【図面の簡単な説明】 【0079】 【図1】本発明に従う太陽電池の実施形態の一例の断面構造を示す図である。 【図2】(a)は本発明に従う太陽電池の製造方法の第一の実施形態を示すフロー図であり、(b)はマスクを用いて二段エミッタを形成する従来の太陽電池の製造方法の一例を 示すフロー図である。 【図3】図2(a)に示す太陽電池の製造方法を説明するための説明図である。 【図4】単結晶太陽電池の反射防止構造(ランダムテクスチャ)を示す図である。 【図5】本発明に従う太陽電池の製造方法の第二の実施形態を説明するための説明図である。 【図6】本発明の太陽電池の実施形態の別の一例の断面構造を示す図である。 【図7】実施例2、3、4における外部量子効率を示す図である。 【符号の説明】 【0080】 1…半導体基板、1a…受光面、1b…裏面、2…高濃度エミッタ層、3…低濃度エミッタ層、4…パッシベーション膜兼反射防止膜、5…BSF層、 6…裏面電極、7…表面櫛形電極、 8、8’…拡散ペースト、10…ローカルBSF層、11…裏面パッシベーション膜、12…裏面櫛形電極、14…高濃度BSF層、15…低濃度BSF層、100…太陽電池。」 カ 図6は、以下のものである。  (2)引用文献の記載から把握される事項 ア 上記(1)アの記載からして、引用文献には、 「半導体基板が有する第1導電型とは反対導電型の第1拡散層及び該反対導電型の第1拡散層より導電率の低い第2拡散層とが前記半導体基板の受光面に形成され、 前記第1導電型と同一導電型の拡散層が前記受光面の裏面に形成された、 太陽電池。」が記載されているものと認められる。 イ 上記(1)イの【発明を実施するための最良の形態】に関する記載からして、以下のことが理解できる。 (ア)上記アの「第1拡散層」は高濃度エミッタ層2であり、「第2拡散層」は低濃度エミッタ層3であること。 (イ)上記アの「『第1導電型』の『半導体基板』」は、ガリウムドープｐ型単結晶シリコン基板であってもよいこと。 (ウ)上記アの「第1拡散層」におけるドーパントの表面濃度は2×10^(20)cm^(-2)であってもよいこと。 ウ 上記(1)ウ及びエの【実施例】に関する記載を踏まえて、実施例6の図6(b)を見ると、上記アの「太陽電池」は、以下の太陽電池であってもよいことが理解できる。 「比抵抗0.5Ω・cm(ドーパント濃度3.26×10^(16)cm^(-3))、ガリウムドープｐ型の単結晶シリコン基板(1)と、 前記ｐ型の単結晶シリコン基板(1)の受光面(1a)側に形成された高濃度エミッタ層(2)及び低濃度エミッタ層(3)と、 前記ｐ型の単結晶シリコン基板(1)の裏面(1b)側に、0.1g/mlの割合で酸化ボロンを含んだペーストを2mmピッチ、200μm幅のラインパターンで印刷形成した高濃度BSF層(14)と、 前記ｐ型の単結晶シリコン基板(1)の裏面(1b)側の全面に、酸化ボロンとシリカを含むペーストを印刷形成した低濃度BSF層(15)と、 前記ｐ型の単結晶シリコン基板(1)の裏面(1b)に形成された窒化膜(11)と、 前記高濃度エミッタ層(2)及び前記高濃度BSF層(14)にあわせて櫛形電極パターンをAgからなる電極ペーストを用い印刷・焼成してなる、表面櫛形電極(7)及び裏面櫛形電極(12)と、 を有する太陽電池。」 2 引用文献に記載された発明 上記2の検討からして、引用文献には、図6(b)に関する次の発明(以下「引用発明」という。)が記載されているものと認められる 「比抵抗0.5Ω・cm(ドーパント濃度3.26×10^(16)cm^(-3))、ガリウムドープｐ型の単結晶シリコン基板(1)と、 前記ｐ型の単結晶シリコン基板(1)の受光面(1a)側に形成された高濃度エミッタ層(2)及び低濃度エミッタ層(3)と、 前記ｐ型の単結晶シリコン基板(1)の裏面(1b)側に、0.1g/mlの割合で酸化ボロンを含んだペーストを2mmピッチ、200μm幅のラインパターンで印刷形成した高濃度BSF層(14)と、 前記ｐ型の単結晶シリコン基板(1)の裏面(1b)側の全面に、酸化ボロンとシリカを含むペーストを印刷形成した低濃度BSF層(15)と、 前記ｐ型の単結晶シリコン基板(1)の裏面(1b)に形成された窒化膜(11)と、 前記高濃度エミッタ層(2)及び前記高濃度BSF層(14)にあわせて櫛形電極パターンをAgからなる電極ペーストを用い印刷・焼成してなる、表面櫛形電極(7)及び裏面櫛形電極(12)と、 を有する太陽電池。」 第4 対比・判断 1 本願発明と引用発明を対比する。 (1)引用発明の「ｐ型の単結晶シリコン基板(1)」は、「受光面(1a)側」と「裏面(1b)側」を有していることから、本願発明の「一方の主表面を受光面とし、もう一方の主表面を裏面とするP型シリコン基板」に相当する。 以下、同様に、 「ｐ型の単結晶シリコン基板(1)の裏面(1b)に形成された窒化膜(11)」は、「裏面上に正電荷を有する誘電体膜」に、 「ｐ型の単結晶シリコン基板(1)の受光面(1a)側に形成された高濃度エミッタ層(2)及び低濃度エミッタ層(3)」は、「N型導電型層」に、 「比抵抗0.5Ω・cm(ドーパント濃度3.26×10^(16)cm^(-3))、ガリウムドープｐ型の単結晶シリコン基板(1)」は、「ガリウムがドープされたシリコン基板」に、 「太陽電池」は、「太陽電池」に、それぞれ、相当する。 (2)上記(1)を整理すると、 本願発明と引用発明とは、 「一方の主表面を受光面とし、もう一方の主表面を裏面とするP型シリコン基板を備え、前記裏面上に正電荷を有する誘電体膜を備え、前記P型シリコン基板が前記受光面の少なくとも一部にN型導電型層を有する太陽電池であって、 前記P型シリコン基板がガリウムがドープされたシリコン基板である」点で一致する。 (3)引用発明の「酸化ボロン」における「ボロン」は、第III族の元素であって、「ｐ型の単結晶シリコン基板(1)」の裏面(1b)側には、「(ラインパターンで印刷形成した)高濃度BSF層(14)」と「(全面に印刷形成した)低濃度BSF層(15)」が形成されているから、 本願発明と引用発明とは、「P型シリコン基板の裏面の全域に、拡散された第III族の元素としてボロンを含むものであり、 前記裏面における前記第III族の元素の拡散表面濃度が前記裏面の全域にわたって所定の範囲内である」点で一致する。 (4)以上のことから、本願発明と引用発明とは以下の点で一致する。 ＜一致点＞ 「一方の主表面を受光面とし、もう一方の主表面を裏面とするP型シリコン基板を備え、前記裏面上に正電荷を有する誘電体膜を備え、前記P型シリコン基板が前記受光面の少なくとも一部にN型導電型層を有する太陽電池であって、 前記P型シリコン基板がガリウムがドープされたシリコン基板であり、 前記P型シリコン基板の裏面の全域に、拡散された第III族の元素としてボロンを含むものであり、 前記裏面における前記第III族の元素の拡散表面濃度が前記裏面の全域にわたって所定の範囲内である、太陽電池。」 (5)一方で、本願発明と引用発明とは、以下の点で相違する。 ＜相違点＞ 拡散表面濃度の所定の範囲内に関して、 本願発明は、「(拡散表面濃度が)5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下の範囲内」であるのに対して、 引用発明は、そのようなものであるか否か不明である点。 2 判断 (1)上記＜相違点＞について検討する。 ア まず、上記＜相違点＞に係る「(拡散表面濃度が)5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下の範囲内」の技術的意義を本願明細書の記載を参酌して検討する。 (ア)本願明細書には、図とともに、以下の記載がある。 a 「【背景技術】 【0002】 …このようにして得られたボロンがドープされたシリコン基板には、基板中に存在するボロンと酸素による影響で強い光を太陽電池に当てるとライフタイムが低下し光劣化が起こるという問題があった。 【0003】 このような光劣化の問題を解決するため、特許文献1では、P型ドーパントとしてボロンの代わりにガリウムを使用することが提案されている。 【0004】 …… 【先行技術文献】 【特許文献】 【0007】 【特許文献1】国際公開第WO2000/073542号パンフレット 【発明の概要】 【発明が解決しようとする課題】 【0008】 上記のPERC構造又はPERL構造等の構造を有する太陽電池の製造において、裏面に誘電体膜を形成する際、特にガリウムがドープされたシリコン基板(以下、ガリウムドープ基板とも記載する。)を用いた場合に、ドープしたガリウム原子が誘電体膜側に拡散し、基板側の裏面のガリウム(P型ドーパント)の表面濃度が低下するという問題がある。 【0009】 上記のように基板側の裏面のガリウムの表面濃度が低下すると、i)コンタクト抵抗が増大する、ii)正電荷を有する誘電体膜を形成した場合、図6に示すように基板表面に反転層118が形成され、コンタクト近傍(接触領域)でリーク電流が発生し、太陽電池の特性が大幅に低下する、といった問題に発展する。 【0010】 …… 【課題を解決するための手段】 【0011】 上記目的を達成するために、本発明では、一方の主表面を受光面とし、もう一方の主表面を裏面とするP型シリコン基板を備え、前記裏面上に誘電体膜を備え、前記P型シリコン基板が前記受光面の少なくとも一部にN型導電型層を有する太陽電池であって、 前記P型シリコン基板がガリウムがドープされたシリコン基板であり、 前記P型シリコン基板の前記裏面に、拡散された第III族の元素を含むものであることを特徴とする太陽電池を提供する。 【0012】 …… 【0013】 また、前記裏面における前記第III族の元素の拡散表面濃度が5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下であることが好ましい。 【0014】 このような濃度で第III族の元素が裏面表面に拡散された太陽電池であれば、裏面におけるP型ドーパントの濃度の低下を抑制しつつ、電池特性の悪化を低減できる。 【0015】 また、前記第III族の元素がボロン、ガリウム、又はアルミニウムであることが好ましい。 【0016】 …… 【発明の効果】 【0021】 本発明の太陽電池であれば、基板の裏面に拡散された第III族の元素を含むものであるため、ガリウムドープ基板の裏面上に誘電体膜が形成されたものであっても、基板の裏面においてP型ドーパントの濃度が十分なものとなる。また、本発明の太陽電池の製造方法であれば、裏面にボロン等の第III族の元素を導入し、P型ドーパント量を補償することにより、ガリウムドープ基板の裏面に誘電体膜を保護膜等として形成しても、該誘電体膜と接する基板裏面の表面近傍のP型ドーパントの濃度の低下を防ぐことが可能である。その結果、リーク電流を原因とする電圧低下を避けることができ、高効率を維持することができる。」 b 「【0034】 また、裏面における第III族の元素の拡散表面濃度は、特に限定されない。拡散表面濃度は、例えば、1.0×10^(15)aｔｏm/cm^(3)以上1.0×10^(20)aｔｏm/cm^(3)以下とすることができる。好ましくは、5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下である。拡散表面濃度が5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上であれば、裏面におけるP型ドーパントの濃度の低下を十分抑制することができる。2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下であれば電圧が低下することなく、変換効率が低下せず、電池特性の悪化を低減できる。なお、ここでいう拡散表面濃度とは、裏面における追加ドープした第III族の元素の濃度であり、元々含まれているガリウムの濃度は含まないものである。この拡散表面濃度の規定は、裏面側の所定の厚さで満たされていればよい。所定の厚さとは、0.1μmとすることができる。0.5μmの深さまでこの規定を満たしているとより好ましい。」 c 「【0055】 次に、図2(j)に示すように、ガリウムドープ基板の裏面上に誘電体膜を形成する。誘電体膜としては上述の太陽電池の項で記載したものと同様のものを用いることができる。本発明の太陽電池の製造方法であれば、工程(e)で基板の裏面に第III族の元素を拡散させているため、シリコン窒化膜等の正電荷を有する誘電体膜を形成した場合に、基板裏面の表面領域に反転層が形成されるのを防ぐことができる。工程(i)と(j)は順序を逆にしてもよいし、同時に行うことも可能である。」 d 「【0079】 図5は、図1(実施例の構造)及び図6(比較例の構造)の破線で示す横断面のエネルギーバンド図を概念的に示した図である。図5に示すように、第III族の元素を拡散させた実施例では、基板内部に比べて裏面側の方がP型ドーパントの濃度が高いので、基板内部に比べて裏面側の方が伝導帯の下端が高くなっている。これにより、裏面側でキャリアが再結合するのを防ぐことができる。一方、第III族の元素を拡散させなかった比較例では、基板内部に比べて裏面側の方がP型ドーパントの濃度が低いので、伝導帯の下端が低くなっている。そのため、裏面側でキャリアが再結合してしまう。これにより変換効率等が悪化してしまう。」 e 図5は、以下のものである。  (イ)上記(ア)の記載から、以下のことが理解できる。 a 第III族の元素は、(基板の裏面の)P型ドーパント量を補償するものであって、「ボロン」だけではなく、「ガリウム、又はアルミニウム」であってもよいこと。 b 第III族の元素の拡散表面濃度の下限値「5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)」は、P型ドーパントの濃度の低下を抑制できるという観点から、上限値「2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)」は、光変換効率が低下しないという観点から決められたものであること。 c 第III族の元素を「(拡散表面濃度が)5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下」となるように拡散させることで、正電荷を有する誘電体膜を形成した場合に、反転層の形成を防止できること。 d ガリウムドープ基板の裏面に第III族の元素を拡散させることにより、ガリウムドープ基板内部と比較してｐ型ドーパントの濃度の高い領域が形成され、裏面側でのキャリアの再結合を防止できること。 (ウ)上記(イ)のことを踏まえると、 上記「(拡散表面濃度が)5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下の範囲内」の技術的意義は、 正電荷を有する誘電体膜を形成した太陽電池において、(基板の裏面の)P型ドーパント量を補償して反転層の形成を防止するとともに、裏面側の伝導帯レベルを高くすることでキャリアの再結合を防止することにあるものと解される。 また、拡散表面濃度を上記範囲内することで、P型ドーパントの濃度の低下を抑制できるとともに、光変換効率が低下しないものと認められる。 イ(ア)一方、引用発明の「高濃度BSF層(14)」及び「低濃度BSF層(15)」は、「ガリウムドープｐ型の単結晶シリコン基板(1)」と比較してｐ型ドーパントの濃度の高い領域(裏面電界層)であって、少数キャリアを内部電界によりシリコン基板(1)内部へ押し戻し、キャリアの再結合を抑制するものであることは、当業者にとって明らかである。 必要ならば、下記の文献を参照。 特開2013-115258号公報(【0028】ないし【0030】) 特開2011-240623号公報(【0038】及び【0039】) 特開2007-294494号公報(【0059】) 特開2007-266328号公報(【0080】ないし【0104】) 特開2006-319335号公報(【0016】) 特開2005-116783号公報(【0008】及び【0009】) 特開2005-79143号公報(【0048】) 特開2004-193337号公報(【0012】及び図2) 特開2004-64028号公報(【0033】及び図12) 特開2002-83983号公報(【0034】) 特開平10-190033号公報(【要約】) ちなみに、特開2004-64028号公報の図12は、以下のものである。  (イ)そうすると、引用発明の「高濃度BSF層(14)」及び「低濃度BSF層(15)」の伝導帯レベルは、「ガリウムドープｐ型の単結晶シリコン基板(1)」の伝導帯レベルよりも高くなるように、つまり、ドーパント濃度は「(基板のドーパント濃度である)3.26×10^(16)cm^(-3)」よりも大きくなるように設定されているものと解される。 (ウ)また、「高濃度BSF層(14)」及び「低濃度BSF層(15)」のドーパント濃度が大きくなると、膜質が劣化したり、光電変換効率が低下することから、上限をどの程度にするかは、当業者が適宜決め得ることである。 (エ)以上の検討によれば、引用発明の「高濃度BSF層(14)」及び「低濃度BSF層(15)」のドーパント濃度を「(基板のドーパント濃度である)3.26×10^(16)cm^(-3 )」よりも大きな、「5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下の範囲内」とすることに何ら困難性は認められない。 また、本願明細書の記載を見ても、その上限値及び下限値に臨界的な技術的意義は認められない。 ウ よって、引用発明において、上記＜相違点＞に係る本願発明の構成を備えることは、当業者が容易になし得たことである。 (2)効果 本願発明の、(基板の)P型ドーパント量を補償して反転層の形成を防止するとともに、裏面側の伝導帯レベルを高くすることでキャリアの再結合を防止するという効果は、引用発明が奏する効果である。 3 平成30年11月21日提出の意見書について (1)請求人は、意見書において、以下のように主張するので、この点について検討する。 ア 「引用発明1に基づいて本願補正後の請求項1に係る発明とするためには、引用発明1の『高濃度BSF層(14)』及び『低濃度BSF層(15)』の両方で『5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下の範囲内』を満たすことが必要ですが、『周知技術2』の各文献には、BSF層として機能させることを目的とした層において、『5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下の範囲内』とすることを示唆する記載はありません。」(第5頁上段) 以下、上記主張について検討する。 (ア)「周知技術2」として指摘しているのは、ボロンを用いて「高濃度拡散層」及び「低濃度拡散層」を形成する際の、それぞれの、典型的なドーパント濃度は、「1.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)程度」及び「1.0×10^(18)aｔｏm/cm^(3)程度」であるということである。 (イ)そして、引用発明の「高濃度BSF層(14)」及び「低濃度BSF層(15)」におけるドーパント濃度は、ｐ型シリコン基板のドーパント濃度よりも大きいことから、当審拒絶理通知においては、引用発明においても、上記と同程度の濃度に設定されているものと認められると説示したまでである。 イ 「本発明では、『P型ドーパント量を補償する』ためにボロン拡散層を導入するため、BSF層形成の場合よりも、拡散させたボロンの拡散表面濃度が低いものとなっています。」(第5頁中段) 以下、上記主張について検討する。 (ア)本願明細書の記載及び図5を見れば、裏面側にドーパント濃度の高い領域が形成され、電子が基板内部に押し戻されていることが理解できる。 (イ)また、本願明細書には、「ガリウムがドープされたP型シリコン基板」のドーパント濃度については、具体的に記載されていないが、本願明細書【0007】において、特許文献1として引用されている「国際公開第WO2000/073542号」には、以下の記載がある。 「あるいは、本発明は、Gaを添加したシリコン単結晶であって、結晶中に含まれるGaの濃度が5×10^(17)aｔｏmｓ/cm^(3)?3×l0^(15)aｔｏmｓ/cm^(3)であることを特徴とする前記シリコン単結晶である。 これは太陽電池の基板としては、低抵抗率でライフタイムの高い基板が望まれるが、基板ウエーハの抵抗率が極度に低いものは、基板内部にオージェ(Aｕgeｒ)再結合による少数キャリアのライフタイム(寿命)の低下が発生し変換効率が低下する。 従って、本発明のシリコ ン単結晶中に含まれるガリウムの量は、…あるいは、ガリウムの濃度は5×10^(17)aｔｏmｓ/cm^(3)以下とするのが好ましい。なお、本発明では、基板内で生ずるこのようなキャリアのライフタイムを基板ライフタイム、あるいは単にライフタイムという。 また、…抵抗率が5Ω・cm以下、より好ましくは、2.0Ω・cm以下となるようにするか、…するのが良い。」(第4頁上段) 上記記載からして、 「(特許文献1に記載された)Gaを添加したシリコン単結晶」のガリウム濃度は「5×10^(17)aｔｏmｓ/cm^(3)?3×l0^(15)aｔｏmｓ/cm^(3)」であることが理解できる。 (ウ)そうすると、本願発明は、「(ドーパント濃度が3×l0^(15)aｔｏmｓ/cm^(3) )であるガリウムがドープされたP型シリコン基板」の裏面に、第III族の元素(ボロン)を「(拡散表面濃度が)1.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)」となるように拡散させた太陽電池を包含することになる。 (エ)上記(ウ)のような太陽電池においては、ドーパント濃度の差からして、基板の裏面に、BSF層が形成されているものと認められる。 ウ 「BSF層形成を目的とした場合、当業者であれば、2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)のような上限値とはせず、もっと高い濃度で拡散ドーパントを導入します。『5.0×10^(17)aｔｏm/cm^(3)以上2.0×10^(19)aｔｏm/cm^(3)以下』のようなBSF層としては低いドーパント濃度で追加ドーパントを導入するくらいであれば、当業者はそもそもそのような拡散層を導入しようとしません。」(第5頁中段) 以下、上記主張について検討する。 (ア)一般に、BSF層による内部電界の大きさは、二つの隣接する領域(層)の、ドーパント濃度の差に依存するものと解されることから、BSF層のドーパント濃度は、「ガリウムドープｐ型の単結晶シリコン基板(1)」のドーパント濃度を勘案して決めるべきであって、BSF層側のドーパント濃度だけを高くしても、膜質が劣化したりする等の問題が生じるのであるから、その上限をどの程度にするかは、設計事項である。 (イ)また、当審拒絶理由通知の「【理由1】(明確性)」において引用した特開2011-240623号公(出願人:信越化学工業株式会社)には、以下の記載がある。 「【0038】 裏面への高濃度ドープ層形成工程 次に、シリコン基板31の裏面には、この基板31と同じ導電型の不純物が高濃度に拡散された高濃度ドープ層36を形成する(図4(f))。この高濃度ドープ層とは、シリコン基板よりもこの基板と同じ導電型の不純物のドーピング割合が多い層を意味し、シリコン基板の裏面近くでのキャリア再結合による効率低下を低減するために内部電界を形成するものである。 【0039】 不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)を用いることができ、不純物元素濃度を1×10^(18)?5×10^(21)aｔｏmｓ/cm^(3)程度の高濃度として、P^(+)型とすることにより、後述する裏面集電電極38との間にオーミックコンタクトを得ることができる。」 上記記載からして、 高濃度拡散層の不純物濃度を1×10^(18)aｔｏmｓ/cm^(3)以上とすればオーミックコンタクトの得られることが理解できる。 そうすると、引用発明の「高濃度BSF層(14)」を、1×10^(20)aｔｏmｓ/cm^(3)以上にしなければならないというものではない。 (2)よって、請求人の主張は、上記「2」の判断を左右するものではない。 4 まとめ 本願発明は、当業者が引用発明に基づいて容易に発明をすることができたものである。 第5 むすび 以上のとおり、本願発明は、当業者が引用文献に記載された発明に基づいて容易に発明をすることができたものであるから、他の請求項について検討するまでもなく、本願は拒絶すべきものである。 よって、結論のとおり審決する。 |
| 審理終結日 | 2018-12-18 |
| 結審通知日 | 2018-12-25 |
| 審決日 | 2019-01-09 |
| 出願番号 | 特願2014-225613(P2014-225613) |
| 審決分類 |
P
1
8・
121-
WZ
(H01L)
|
| 最終処分 | 不成立 |
| 前審関与審査官 | 井上 徹 |
| 特許庁審判長 |
小松 徹三 |
| 特許庁審判官 |
星野 浩一 村井 友和 |
| 発明の名称 | 太陽電池及びその製造方法 |
| 代理人 | 小林 俊弘 |
| 代理人 | 好宮 幹夫 |