JP2001044463A

JP2001044463A - 太陽電池およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001044463A
Application number: JP11212287A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Iwane; 正晃岩根; Akiyuki Nishida; 彰志西田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】裏面反射を有効に使える太陽電池を提供する。【解決手段】太陽電池の光入射側４８から見て、ｐ^-型
Ｓｉ層２５とｎ⁺型Ｓｉ層２４の順に配列して半導体層
を積層する。半導体層２４、２５の裏面に、ｎ⁺型Ｓｉ
層２４を超えｐ^-型Ｓｉ層２５をもえぐる凹部（スクラ
イブライン）４５があり、前記凹部４５のなかにｐ⁺型
Ｓｉ層２６を介して正電極３２が埋め込まれている。ま
た、ＳＵＳ基板などで構成される負電極２７が絶縁領域
４３を介して正電極３２を覆い、負電極２７がｎ⁺型Ｓ
ｉ層２４と接している。正電極２６が光反射性材料で構
成される。また、負電極２７も光反射性材料で構成さ
れ、半導体層２４、２５の全体を覆っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池とその製
造方法に関し、特に、光入射側の表面に電極がないた
め、シャドーロスがなく、かつ変換効率の高い太陽電池
とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電による石油の燃焼や、自動車の
エンジンによるガソリンの燃焼などにより排出され、地
球温暖化ガスとして機能する二酸化炭素や窒素酸化物な
どが地球環境を悪化させている。また、将来の原油の枯
渇が懸念され、クリーンなエネルギーとして太陽電池発
電に関心が高まっている。

【０００３】薄膜結晶シリコン（Ｓｉ）太陽電池は発電
層が薄く、使用するＳｉ原料が少ないので低コスト化が
実現できる。また、結晶Ｓｉを発電層とするので、アモ
ルファスＳｉなどの太陽電池に比べて、高変換効率、低
劣化が期待できる。さらに、薄膜結晶Ｓｉ太陽電池は、
ある程度曲げることができるので、自動車のボディや家
電製品や屋根瓦などの曲面部に貼って使用できる。

【０００４】薄膜結晶Ｓｉ太陽電池を実現するために、
特開平８−２１３６４５号公報は、多孔質Ｓｉ層上のエ
ピタキシャル層を利用して、薄膜単結晶Ｓｉを分離する
ことを開示している。図２１は、特開平８−２１３６４
５号公報で開示されている薄膜結晶Ｓｉ太陽電池の製造
方法を表す断面図である。図中、１０１はＳｉウェハ、
１０２は多孔質Ｓｉ層、１０３はｐ⁺型Ｓｉ層、１０４
はｐ^-型Ｓｉ層、１０５はｎ⁺型Ｓｉ層、１０６は保護
膜、ｌ０９、１１１は接着剤、１１０、１１２は治具で
ある。図２１に示す太陽電池の製造方法では、Ｓｉウェ
ハ１０１の表面に陽極化成により多孔質Ｓｉ層１０２を
形成させる。その後、多孔質Ｓｉ層１０２上にｐ⁺型Ｓ
ｉ層１０３をエピタキシャル成長させ、さらにその上に
ｐ^-型Ｓｉ層１０４とｎ⁺型Ｓｉ層１０５を成長させる。
その後、保護膜１０６を形成させる。そして、保護膜１
０６とＳｉウェハ１０１に、それぞれ接着剤１１１、１
０９を付けて治具１１２、１１０に接合させる。その
後、治具１１２、１１０に引っ張り力を働かせて、多孔
質Ｓｉ層１０２でＳｉウェハ１０１とエピタキシャルＳ
ｉ層１０３、１０４、１０５を分離する。そして、エピ
タキシャルＳｉ層１０３、１０４、１０５に太陽電池を
形成し、Ｓｉウェハ１０１を再び前記した工程に投入し
てコストダウンを図る。

【０００５】ＵＳＰ４，１３３，６９８は、正電極と負
電極の両電極を裏面側に配置し、光入射面となる表面に
電極がない裏面電極型の太陽電池の構造を開示してい
る。図２２は、ＵＳＰ４，１３３，６９８が開示してい
る裏面電極型太陽電池の断面図（ａ）と平面図（ｂ）で
ある。図中、１２１はｐ型単結晶Ｓｉ領域、１２２はテ
クスチャー化した表面、１２３は浅いｎ型層、１２４は
ｐ⁺型Ｓｉ領域、１２５はｎ型Ｓｉ領域、１２６は負電
極、１２７は正電極である。裏面電極型の太陽電池では
光入射面に電極がないため、シャドーロスが全くなく、
高変換効率が期待できる。ＵＳＰ４，９２７，７７０
は、裏面電極型の太陽電池の製造方法を開示している。
この方法では、フォトリソグラフィを使ったマスク工程
を、最低４回使い、ポイントコンタクトの裏面電極型太
陽電池を製造する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】裏面電極型の太陽電池
は、集積型太陽電池（Interdigitated Solar Cell）と
も呼ばれるが、裏面の正電極と負電極を交互に細かいピ
ッチで形成しなければならない。このため、従来は、正
電極と負電極を細かいピッチで形成するために、フォト
リソグラフィなどの高いコストのプロセスを何回も使用
しなければならなかった。従って、現在のところ、裏面
電極型の太陽電池はコストが高く、世の中にあまり出回
っていない。

【０００７】一方、薄膜系の太陽電池では、一般に、裏
面電極として半導体層全体に広がった反射材料を用いる
ことにより、半導体層を通り抜けた光を裏面電極で反射
させて半導体層に戻し、半導体層での光の吸収効率を高
めている。しかし、図２２のように従来の裏面電極型の
太陽電池には、正電極１２６と負電極１２７を絶縁分離
するため、平面図（ｂ）つまり半導体層１２１の平面の
法線方向から見たとき、正電極１２６と負電極１２７の
間に隙間がある。このため、従来の裏面電極型の太陽電
池では、半導体層１２１を通り抜けて隙間に達した光
は、反射せず半導体層１２１に戻らないので、半導体層
１２１での光の吸収効率が悪い。この問題は、アモルフ
ァス系などに比べ光吸収の悪い結晶系の材料を使うとき
に顕著になる。

【０００８】また、ＵＳＰ４，９２７，７７０において
は、正電極と負電極の間に、絶縁領域を形成している
が、この絶縁領域に光が入ると、絶縁領域で光が吸収さ
れてしまう。また、ＵＳＰ５，０５３，０８３のよう
に、正電極と負電極の高さが異なる裏面電極型の太陽電
池もある。この構造体では、半導体層の平面の法線方向
から見て、正電極と負電極の間に隙間がある。この隙間
から光が漏れてしまい裏面反射が有効に利用できない。

【０００９】また、ＵＳＰ４，１３３，６９８は、Ｓｉ
の半導体ウェハ１２１の厚みが５０〜１００μｍの太陽
電池を開示している。この場合、貴重な単結晶半導体材
料からなる膜の厚さが厚すぎる。また、キャリアライフ
タイムが短い場合、膜の厚さが厚すぎ、電極に到達しな
いキャリアが多くなる。

【００１０】そこで、本発明は、光入射側に電極のない
太陽電池でありながら、裏面反射を有効に利用でき、変
換効率の高い太陽電池を提供することを課題としてい
る。別の本発明は、貴重な半導体材料を有効に使い、電
極に到達するキャリアが多くなり、高光電変換効率の太
陽電池を提供することを課題としている。さらに別の本
発明は、製造コストが低い裏面電極型の太陽電池の製造
方法を提供することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明者らが鋭意努力した結果、以下の発明を完
成させた。

【００１２】すなわち、本発明においては、半導体層に
接した正電極と負電極とを有し、前記正電極と前記負電
極とが前記半導体層の光入射面と反対側の面にある太陽
電池において、前記半導体層の裏面に凹部があり、前記
凹部のなかに前記正電極と前記負電極のうち一方の電極
があり、前記半導体層の平面の法線方向から見て、他方
の電極を前記一方の電極と重なる位置に配置している。
ここで開示されている太陽電池において、前記半導体層
の裏面全体に亘って、前記他方の電極が広がっているも
のが好まれる。

【００１３】ここでいう裏面とは、太陽電池の光入射面
と反対側の面である。法線方向から見て、他方の電極が
一方の電極と重なる位置にある状態を図１（ｃ）の断面
図を用いて説明する。図面の上方から見て、一方の電極
３２が他方の電極２７と重なる位置にある。このため、
入射光が斜めでも、半導体層２４，２５，２６で吸収さ
れなかった光は、一方の電極３２または他方の電極２７
で反射される確立が多いので、裏面反射が有効に利用さ
れる。また、他方の電極が半導体層の裏面全体にわたっ
て広がっていれば、光が必ず反射するので、なお良い。

【００１４】また、本発明においては、半導体層に接し
た正電極と負電極を有する太陽電池を製造する際に、前
記半導体層の裏面に凹部を形成し、前記凹部のなかに導
電体を含む液体を流し込むことによって、前記正電極と
前記負電極のうち一方の電極を形成している。ここで開
示される製造方法において、前記導電体を含む液体が半
導体の液相成長の溶媒であり、前記凹部に前記溶媒を流
し込むことによって、前記凹部のなかに濃い不純物濃度
の半導体領域と前記一方の電極を形成することが好まれ
る。

【００１５】本発明において、半導体層として単結晶Ｓ
ｉ層が好ましいが、ＧｅやＧａＡｓなどの化合物半導
体、多結晶やマイクロクリスタル半導体でもよい。

【００１６】また、本発明においては、半導体層に接し
た正電極と負電極とを有し、前記正電極と前記負電極が
前記半導体層の光入射面と反対側の面にある太陽電池に
おいて、前記半導体層が単結晶Ｓｉからなり、その膜厚
が５μｍ以上、５０μｍ未満であるとしている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。実施形態１は、２槽型の
液相成長装置で発電層となる単結晶Ｓｉ層を形成して、
多孔質Ｓｉ層を利用してＳｉウェハからの剥離を行ない
薄膜太陽電池を製造するものであり、本発明の太陽電池
と太陽電池の製造方法に関するものである。実施形態２
は、薄膜太陽電池の光入射面と裏面にテクスチャー構造
を形成するものであり、本発明の別の太陽電池と太陽電
池の製造方法に関するものである。実施形態３は、Ｓｉ
ウェハに不純物を注入することによって、太陽電池を製
造するものであり、本発明のさらに別の太陽電池と太陽
電池の製造方法に関するものである。実施形態４は、単
結晶Ｓｉ層中の溝だけでｐｎ接合を作るものであり、本
発明の太陽電池と太陽電池の製造方法に関するものであ
る。実施形態５は、不純物を固相拡散させ、ｐｎ接合を
製造する形態である。本発明には、以下に説明する実施
形態のみでなく、以下に説明する実施形態のあらゆる組
み合わせも包含される。

【００１８】実施形態１実施形態１は、２槽型の液相成長装置で発電層となる単
結晶Ｓｉ層を形成して、多孔質Ｓｉ層を利用してＳｉウ
ェハからの剥離により薄膜結晶太陽電池を製造する形態
に関するものである。図１は、実施形態１の太陽電池の
斜視図（ａ）と断面図（ｂ），（ｃ）である。（ｂ）は
斜視図（ａ）の線Ａ−Ａ’に沿って切断した場合の断面
図であり、（ｃ）は斜視図（ａ）の線Ｂ−Ｂ’に沿って
切断した場合の断面図である。図中、２３は反射防止
膜、２４はｎ⁺型Ｓｉ層、２５はｐ^-型Ｓｉ層、２６はｐ
⁺型Ｓｉ層、２７は負電極となるＳＵＳ基板、３２は正
電極、３３は正電極の取り出し配線、４３は絶縁領域、
４８は光入射面である。図１の太陽電池では、光入射面
４８から光が当たると、入射光は反射防止膜２３を通し
て、活性層であるｎ⁺型Ｓｉ層２４，ｐ^-型Ｓｉ層２５，
ｐ⁺型Ｓｉ層２６に吸収される。次いで、ｐ^-型Ｓｉ層２
５で、入射光により励起された電子・正孔対が発生し、
その後、電子はｎ⁺型Ｓｉ層２４に、正孔はｐ⁺型Ｓｉ層
２６に集まる。次いで、負電極となるＳＵＳ基板にｎ⁺
型Ｓｉ層２４の電子が集まり、正電極３２の電子がｐ⁺
型Ｓｉ層２６に集まった正孔に流れることによって、図
１の装置が電池として作用する。

【００１９】光入射面４８から入った入射光には、活性
層２４，２５，２６で吸収されずに通り抜けてしまう成
分もある。この通り抜けた光は、金属からなる正電極３
２やＳＵＳ基板２７で反射され、再び活性層２４，２
５，２６に戻り吸収される。また、実施形態１の太陽電
池は、光入射面にグリッドがないため、グリッドによる
シャドーロスがない。これらの理由から、入射光が活性
層２４，２５，２６で高い効率で吸収され、高い光電変
換効率の太陽電池が製造される。

【００２０】図１の太陽電池は、半導体層に接した正電
極と負電極を有し、前記半導体層の裏面に凹部があり、
前記凹部のなかに前記正電極と前記負電極のうち一方の
電極があり、前記半導体層の平面に法線方向から見て、
他方の電極が前記一方の電極と重なる位置に存在する構
造になっている。このため、半導体層で吸収しきれなか
った光は、入射が斜めだとしても、すべて、一方の電極
または他方の電極で反射される。このため、入射光が半
導体層で吸収される効率が従来の裏面電極型の太陽電池
に比べて高い。

【００２１】図２と図３は、実施形態１の太陽電池の製
造工程を示す工程図である。図中の符号は、図１で使用
した符号と同じであれば、同じ部品を表す。まず、Ｓｉ
ウェハを陽極化成して、図２（ａ）のように非多孔質Ｓ
ｉ基板２８上に多孔質Ｓｉ層２９を有する構造体を形成
する。Ｓｉウェハ３の厚みは６００μｍ程度であり、多
孔質Ｓｉ層２９は１〜１０μｍ程度とするので、Ｓｉウ
ェハ３の極表層部分だけが多孔質Ｓｉ層２９となってい
る。多孔質Ｓｉ層２９は、陽極化成することによって形
成できる。

【００２２】図４（ａ）と図４（ｂ）は、Ｓｉウェハ３
をフッ酸系のエッチング液で陽極化成する装置の断面図
である。図中、３はＳｉウェハ、３１はフッ酸系のエッ
チング液、２１，２２は金属電極、３４はＯリングを表
す。陽極化成するＳｉウェハ３はｐ型のものの方が好ま
しいが、抵抗値が小さければｎ型のものであってもよ
い。また、ｎ型のウェハでも光を照射し、ホールを生成
した状態にすれば多孔質化することができる。図４
（ａ）のように下側の金属電極２１を正に、上側の金属
電極２２を負にして両電極間に電圧をかけ、引き起こさ
れる電界がＳｉウェハ３の面に垂直な方向にかかるよう
に設置すると、Ｓｉウェハ３の上側の表面が多孔質化さ
れる。図４（ｂ）のように左側の金属電極２１を正に、
右側の金属電極２２を負にし、両電極間にＳｉウェハ３
を置いて電圧をかけるとＳｉウェハ３の右側の表面つま
り負電極側が多孔質化される。フッ酸系のエッチング液
３１は、濃フッ酸（例えば４９％ＨＦ）を用いる。金属
電極２１，２２は、ＰｔやＡｕなどから製造されたもの
を使用する。陽極化成中は、Ｓｉウェハ３から気泡が発
生するので、この気泡を効率よく取り除くために、界面
活性剤としてアルコールを加える場合がある。アルコー
ルとしてメタノール、エタノール、プロパノール、イソ
プロパノールなどが好ましい。また、界面活性剤の代わ
りに攪拌器を用いて、攪拌しながら陽極化成をしてもよ
い。多孔質化する表面層の厚さは０．１〜３０μｍがよ
い。より好ましくは１〜１０μｍである。

【００２３】また、陽極化成の工程では、後に分離工程
での分離を容易にするため、陽極化成時に金属電極２１
から金属電極２２に流す電流を変化させる。例えば、Ｓ
ｉウェハ３の極表層を多孔質化する陽極化成の初期は小
電流を流し、非多孔質Ｓｉ基板２８と多孔質Ｓｉ層２９
の界面付近を多孔質化する陽極化成の後期は大電流を流
す。その結果、多孔質Ｓｉ層２９中の表層は、後のエピ
タキシャル成長を容易にするため、孔径の小さい構造に
なり、多孔質Ｓｉ層２９の非多孔質Ｓｉ基板側は、分離
を容易にするため孔径の大きい構造になる。従って、後
のエピタキシャル成長の工程と分離の工程が容易にな
る。もちろん、工程簡略化のため、一定電流で陽極化成
をしてもよい。

【００２４】以上のような工程で、図２（ａ）のように
多孔質Ｓｉ層２９をＳｉウェハ３上に形成した後、図２
（ｂ）のように、単結晶のｐ^-型Ｓｉ層２５を液相成長
法で３０〜５０μｍだけエピタキシャル成長させる。多
孔質Ｓｉ層２９は、孔の開口した構造であるが、その単
結晶性は維持されている。このため、多孔質Ｓｉ層２９
上でのエピタキシャル成長が可能なのである．その後、
図２（ｃ）のように、単結晶のｎ⁺型Ｓｉ層２４を液相
成長法で０．１〜２μｍだけエピタキシャル成長させ
る。ここで、エピタキシャル成長は液相成長法などに限
らず、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)などの気相
成長法を用いてもよい。

【００２５】ここで、液相成長法について詳述する。図
５は、２槽型の液相成長装置を上部から見た場合の図面
である。図中、１はローディングチャンバー（Ｌ／Ｃ）
であり、２は水素アニール室、４はｐ^-型Ｓｉ層２５の
成長チャンバー、５はｎ⁺型Ｓｉ層２４の成長チャンバ
ー、６はアンローディングチャンバー（ＵＬ／Ｃ）、１
３は基板カセットの搬送系が入るコアである。８、９
は、それぞれｐ^-型Ｓｉ層、ｎ⁺型Ｓｉ層の成長チャンバ
ーへＳｉ原料を供給する搬送室、１１、１２は、それぞ
れｐ^-型Ｓｉ層、ｎ⁺型Ｓｉ層の成長チャンバー用のＳｉ
原料保管室である。

【００２６】液相成長させるとき、まず、表面に多孔質
Ｓｉ層２９を有するＳｉウェハ３を入れたウェハカセッ
トをローディングチャンバー（Ｌ／Ｃ）１に入れる。次
に、コア１３にある搬送系を使って、ローディングチャ
ンバー（Ｌ／Ｃ）１に入った基板カセットを水素アニー
ル室２に移動させ、水素アニールを行う。その後、ウェ
ハカセット１８をｐ^-型Ｓｉ層２５の成長チャンバー
４、ｎ⁺型Ｓｉ層２４の成長チャンバー５の順に移して
いき、図２（ｂ）や図２（ｃ）のように、ｐ^-型Ｓｉ層
２５、ｎ⁺型Ｓｉ層２４を多孔質Ｓｉ層２９の表面に形
成する。

【００２７】図５の線Ａ−Ａ’に沿って切断した場合の
断面図を図６で表す。図中、１４はメルト、１５はヒー
ター、１６はルツボ、１８は基板カセット、１９は垂直
方向の搬送系、２０は水平方向の搬送系、３６は溶かし
込み基板カセット、３７は溶かし込み基板である。

【００２８】先に説明した符号の部品は、前述した部品
と同じである。ローディングチャンバー１は、通常、ゲ
ートバルブでコア１３と外気とから隔離された状態にあ
る。ローディングチャンバー１の右側のゲートバルブ１
７を解除することにより、ローディングチャンバー１に
ウェハカセット１８を導入する。また、ローディングチ
ャンバー１の左側のゲートバルブを解除することによ
り、コア１３にある水平方向の搬送系２０を使い、ウェ
ハカセット１８をｐ^-型Ｓｉ層の成長チャンバー４に移
動させる。

【００２９】Ｓｉ原料供給室１１の左側のゲートバルブ
１７を開放することにより、Ｓｉ原料供給室１１に溶か
し込み基板カセット３６を出し入れする。また、右側の
ゲートバルブを解除することにより、搬送室８にある水
平方向の搬送系２０を使い、溶かし込み基板カセット３
６をｐ^-型Ｓｉ層の成長チャンバー４に移動させる。ｐ^-
型Ｓｉ層の成長チャンバー４には、ウェハカセット１８
と溶かし込み基板カセット３６を上下させる垂直方向の
搬送系１９がある。垂直方向の搬送系１９を使用して、
ルツボ１６に溜めたメルト１４中に、ウェハカセット１
８と溶かし込み基板カセット３６を浸す。ヒーター１５
はメルト１４を加熱して、メルト１４を液体の状態に保
つ。ｎ⁺型Ｓｉ層の成長チャンバー５、搬送室９、Ｓｉ
原料供給室１２もその断面は、図６に示した通りであ
る。

【００３０】図７は、図５と図６の液相成長装置を動か
すシーケンスを表すタイムチャートである。Ａは、１バ
ッチ目のウェハカセットの動きを表す。１バッチ目のウ
ェハカセットは、最初の２０分間でローディングチャン
バー１にロードされ、水素アニール室２に搬送される。
ウェハカセット１８の昇温に３０分かけ、水素アニール
室２で水素アニールを１０分間行う。水素アニールは、
水素雰囲気中で、約１０４０℃で行う。また、水素アニ
ールの直後に微量のＳｉＨ₄（シラン）ガスを流し、多
孔質Ｓｉ層２９の表面平滑性をよくしておいてもよい。
次いで、コア１３の水平方向の搬送系２０を使いながら
ウェハカセット１８をｐ^-型Ｓｉ層の成長チャンバー４
に移動して、ウェハカセット１８がエピタキシャル成長
温度になるまで保持する。保持時間は約１０分間であ
る。次いで、メルト１４が冷やされてｐ^-型Ｓｉが過飽
和状態になる。ウェハカセット１８をｐ^-型Ｓｉ層の成
長チャンバー４に移動する前に、Ｓｉ原料供給室１２か
ら搬送室８を通して、ｐ^-型Ｓｉウェハなど保持した溶
かし込み基板カセツト３６を溶融したメルト１４に浸
し、メルト１４内にｐ^-型Ｓｉを溶かしこんでおく。メ
ルト１４の材料としては、Ｉｎ、Ｓｎなどがある。

【００３１】そして、垂直方向の搬送系を使って、ウェ
ハカセット１８をメルト１４に浸し、メルト１４の温度
を徐々に下げると、多孔質Ｓｉ層２９の表面上にｐ^-型
Ｓｉ層がエピタキシャル成長する。この成長時間は約３
０分間である。

【００３２】その後、ウェハカセット１８をメルト１４
から引き上げ、ｎ⁺型Ｓｉ層の成長チャンバー５に移動
し、同様に１０分間保持し、ｎ⁺型Ｓｉが過飽和状態に
なっているメルト１４に浸漬する。このとき、同様に予
めｎ⁺型Ｓｉ基板を保持した溶かし込み基板カセット
を、メルト１４に浸し、ｎ⁺型Ｓｉをメルト１４に２０
分間溶かし込んでおく。そして、ウェハカセット１８を
メルト１４に浸し、メルト１４の温度を徐々に下げる
と、ｐ^-型Ｓｉ層２５の表面上にｎ⁺型Ｓｉ層２４がエピ
タキシャル成長する。この成長時間は約１０分間であ
る。

【００３３】その後、ウェハカセット１８をメルト１４
から引き上げ、アンローディングチャンバー６に移動
し、５５分間冷却、室温に戻した後、最後の５分間でウ
ェハカセット１８を液相成長装置から取り出す。Ｂは、
２バッチ目のウェハカセットの動きを表す。２バッチ目
のウェハカセットも図７のタイムチャートどおりに移動
させる。１バッチ目のウェハカセットと同様の動きであ
る。このようにして、図２（ｃ）のように多孔質Ｓｉ層
２９上に単結晶のｐ^-型Ｓｉ層２５とｎ⁺型Ｓｉ層２４を
有する構造体が形成される。

【００３４】次に、レーザまたはフォトリソグラフィを
使ったマスクなどを使うことにより、図２（ｄ）のよう
にスクライブライン４５を形成する。１回のみであり、
マスクを使用しても高コストにはならない。スクライブ
ライン４５は、ｎ⁺型Ｓｉ層２４の下部のｐ^-型Ｓｉ層ま
で到達し、ライン状に伸びた凹部である。次に、スクラ
イブライン４５に、ｐ⁺型Ｓｉを含んだＩｎ（インジウ
ム）などのメルトを溶融した状態で流し冷却することに
よつて、図２（ｅ）のようにスクライブライン４５の下
部にｐ⁺型Ｓｉ層２６が液相成長法で形成され、ｐ⁺型Ｓ
ｉ層２６上に正電極３２が固形メルトによって形成され
る。

【００３５】図８と図９は、図２（ｄ）の工程で形成し
たスクライブライン４５の形状とメルトを流し込む様子
の概要を説明する工程図である。

【００３６】図８は、四角形のＳｉウェハを使用した場
合、図９は、円形のＳｉウェハを使用した場合を表す。

【００３７】図８において、（ａ）は平面図であり、
（ｂ）と（ｃ）はそれぞれ平面図（ａ）の線Ａ−Ａ’と
線Ｂ−Ｂ’に沿って切断した場合の断面図である。１４
はスクライブライン４５に溜まるメルトである。スクラ
イブライン４５を形成する前に、予めメルトストッパ３
０がｐ^-型Ｓｉ層２４中に形成されている。メルトスト
ッパ３０は、図２（ｄ）のレーザ等でスクライブライン
４５を堀る際に、メルトストッパ３０に相当する部分だ
け浅く掘ることによって形成する。溶解したメルト１４
をスクライブライン４５に流し込んだとき、メルトスト
ッパ３０の高さを超えたメルトは、外に流れ出る。この
ため、スクライブライン４５中に、同じ高さでメルトが
溜まり、冷却することによって図２（ｅ）のようにメル
ト１４からｐ⁺型Ｓｉ層２６が析出し、メルト１４が正
電極３２となる。この結果、ｐ^-型Ｓｉ層２５と正電極
３２の間のコンタクトがオーミック(ohmic)になり、良
好な電気特性が得られる。

【００３８】図９は、円形のＳｉウェハを使用した場合
を示す平面図である。点線は、太陽電池が完成したとき
の切断線を表す。（ａ）は、切断して捨ててしまう部分
を少なくした場合のスクライブライン４５を表す。
（ｂ）は切断する部分を多くして、ほぼ矩形状になるよ
うに切断をし、モジュールにしたときの収まりがよい場
合のスクライブライン４５を表す。部品の番号は、図８
と同じであり、スクライブライン４５、メルト１４の流
し込み方は、図８で説明した場合と同じである。

【００３９】ここで、溶解したＩｎには、ｐ⁺型Ｓｉを
溶かし込んでおいて、液相成長法によって、ｐ^-型Ｓｉ
層２５とメルトが固まった正電極３２の間にｐ⁺型Ｓｉ
層２６が形成される。しかし、ｐ⁺型Ｓｉ層２６は、必
ずしも必要でないため、溶解したＩｎに必ずしもｐ⁺型
Ｓｉを溶かし込んでおく必要はない。ｐ⁺型Ｓｉを溶か
し込んでいない場合、溶融する電極材料として、半田な
どが使用できる。

【００４０】図２（ｅ）のように、ｐ⁺型Ｓｉ層２６と
正電極３２ができた後、図３（ａ）のように正電極３２
の上に絶縁領域４３を埋め込む。絶縁領域４３は、溶け
た樹脂を埋め込み、冷却し、樹脂が囲まった後、ｎ⁺型
Ｓｉ層２４の表面より出た樹脂を研磨などで取り去るこ
となどによって形成する。次に、図３（ｂ）のように、
ＳＵＳ基板２７をｎ⁺型Ｓｉ層２４と電気的導通がある
ような形で貼り付ける。このとき、導電性接着材などを
使って貼り付けるのが好ましい。つぎに、ＳＵＳ基板２
７と非多孔質Ｓｉ基板２８の間に引っ張り力を働かせ
て、脆弱な構造になっている多孔質Ｓｉ層２９で分離す
る。その後、エッチングや研磨で、ｐ^-型Ｓｉ層２５の
表面に残った多孔質Ｓｉ層２９を除去し、ｐ^-型Ｓｉ層
２５を露出させる。多孔質Ｓｉ層２９は、ｐ^-型Ｓｉ層
２５よりバンドキャッブが広く光を通しやすいため、必
ずしも、多孔質Ｓｉ層２９を除去する必要はない。そし
て、図３（ｄ）のように表面に反射防止膜２３をつけ
て、太陽電池ユニットセルが完成する。このとき、反射
防止膜２３の上にパーシベーション層を形成しておいて
もよい。また、正電極取り出し配線３３は、絶縁領域４
３を形成する前に、導線の一端を正電極３２の一部に取
りつけておくことによって形成される。

【００４１】図３（ｃ）の分離工程で分離した非多孔質
Ｓｉ基板２８は、表面の多孔質Ｓｉ層２９を除去した
後、再び図２（ａ）の工程から、Ｓｉウェハとし、繰り
返し使用する。多孔質Ｓｉ層２９を除去した後の非多孔
質Ｓｉ基板２８は、極表層部分が除去され少しだけ薄く
なっているだけなので、何回も使用できる。このため、
Ｓｉウェハは、太陽電池のユニットセルを作成するのに
何度も使われる。好ましくは、一つのＳｉウェハを１０
０回以上使用して、一つのＳｉウェハから１００個以上
の太陽電池ユニットセルを作製する。

【００４２】図１０は、ユニットセル４１を並べてモジ
ュールにしたときの断面図（ａ）と平面図（ｂ）であ
る。ユニットセル４１は、絶縁性の支持基板４２の上に
並べられ、モジュールとなる。正電極の取り出し配線３
３とＳＵＳ基板２７の間には、それぞれバイパスダイオ
ード４０が取り付けられ、ユニットセル４１の逆電流を
防止し、ユニットセル４１の故障を防ぐ。

【００４３】実施形態１の太陽電池によれば、半導体層
で吸収しきれなかった光は、すべて、正電極または負電
極となるＳＵＳ基板で反射される。このため、入射光が
半導体層で吸収される効率が従来の裏面電極型の太陽電
池に比べて高い。また、実施形態１の太陽電池の製造方
法によれば、フォトリソグラフィなどの高コストのプロ
セスを使用せずに、光吸収に有利な裏面電極型の太陽電
池が形成される。

【００４４】また、裏面電極型の太陽電池においては、
光入射によってできたキャリアを、できるだけ多く裏面
にある電極に到達させる方が効果的である。このため、
光入射面となる表面とキャリアを集める電極のある裏面
の間の距離が短く、キャリア寿命の長い結晶系の薄膜単
結晶の太陽電池を、裏面電極型とすることにより、高い
変換効率が得られる。このため、実施形態１のような方
法で製造した薄膜単結晶太陽電池は、裏面電極型に特に
適している。

【００４５】好ましい半導体層の厚さは、５μｍ以上、
５０μｍ未満であり、より好ましくは１０〜４０μｍで
あり、さらに好ましくは２０〜３０μｍである。半導体
層の最も高い場所と最も低い場所とを定義して、この単
結晶Ｓｉの半導体層の膜厚は、一方では光を吸収するの
に好適に厚く、他方では半導体層の光吸収によって発生
したキャリアが消滅しないうちにキャリアを電極近くに
持っていくために好適に薄いので、高光電変換効率の太
陽電池が形成される。単結晶の太陽電池は、直接ウェハ
に太陽電池を形成する場合に比べ、貴重な半導体の資源
の使用量が少ないので、低コストで製造できる。これ
は、インゴットから１００μｍ以下の薄いウェハを切り
出すのが難しいからである。また、ウェハを薄く切り出
した場合、スライスロスというウェハの切り屑を大量に
作ってしまい、無駄が多い。

【００４６】実施形態２実施形態２は、光入射面と裏面をテクスチャー構造にし
て、活性層での光吸収を向上させた太陽電池の形態に関
するものである。図１１、図１２は、実施形態２の太陽
電池の製造工程を示す工程図である。まず、抵抗率０．
０１Ω・ｃｍ程度のｐ型（１００）Ｓｉウェハを用意
し、裏面を酸化膜などでマスクして、表面を異方性エッ
チングした。異方性エッチングについては、ジェイ・ノ
ブロックら（J. Knoblock, et al.）の文献（J. Knoblo
ck, et al., 23^rd,IEEE PVSC, Louisville (1993), p.
271）で詳しく説明されている。ジェイ・ノブロックら
（J.Knoblock, et al.）の方法は、アルカリ系のエッチ
ング液であるＫＯＨで逆ピラミッド型の表面テクスチャ
ーを得ている。ここで、特開平８−１２４８９４号公報
で開示しているような、酸によるテクスチャー処理も使
用できる。この場合、球形のテクスチャー表面が得られ
た。ＫＯＨを使った異方性エッチングでは、図１１
（ａ）の断面図のような凹凸形状のテクスチャー構造が
表面にできた非多孔質Ｓｉ基板２８が得られた。

【００４７】つぎに、図１１（ｂ）のように非多孔質Ｓ
ｉ基板２８を陽極化成することによって、テクスチャー
表面に多孔質Ｓｉ層２９を形成した。陽極化成の方法
は、図４を使って説明した実施形態１と同様であった。
そして、図１１（ｃ）のように単結晶のｐ^-型Ｓｉ層２
５を多孔質Ｓｉ層２９上にエピタキシャル成長させた。
この成長には、液相成長、ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition）などの気相成長、固相成長などを使用するこ
とができる。その後、図１１（ｄ）のように単結晶のｎ
⁺型Ｓｉ層２４をｐ^-型Ｓｉ層２５の上にエピタキシャル
成長させた。

【００４８】つぎに、図１１（ｅ）のようにレーザまた
はやメカニカルな方法でスクライブライン４５を形成し
た。スクライブライン４５の形状は、図８，９を使って
説明した実施形態１と同様であった。そして、スクライ
ブライン４５に、ｐ⁺型Ｓｉを含んだＩｎ（インジウ
ム）などのメルトを高温で流し冷却することによって、
図１２（ａ）のようにスクライブライン４５の下部にｐ
⁺型Ｓｉ層２６が形成され、ｐ⁺型Ｓｉ層２６上に正電極
３２が固形メルトで形成された。その後、図１２（ｂ）
のように絶縁領域４３で正電極３２の上部のスクライブ
ライン４５とｎ ⁺型Ｓｉ層２４の凹部を埋めた。

【００４９】つぎに、絶縁領域４３の表面を研磨などの
方法で、ｎ⁺型Ｓｉ層２４の凸部を露出させ、図１２
（ｃ）のように、ＳＵＳ基板２７を導電性接着剤などを
使って貼り合わせた。そして、図１２（ｄ）のように、
ＳＵＳ基板２７と非多孔質Ｓｉ基板２８の間に引っ張り
力を働かせることによって、多孔質Ｓｉ層２９で、非多
孔質Ｓｉ基板２８とｐ^-型Ｓｉ層２５を分離した。分離
した非多孔質Ｓｉ基板２８には、フッ酸＋過酸化水素水
の混合液のような、多孔質Ｓｉ層２８を選択的にエッチ
ングするエッチング液を使って、多孔質Ｓｉ層２９残留
部を取り除いた。そして、図１１（ａ）のテクスチャー
構造の非多孔質Ｓｉ基板２８として、再び一連の工程に
使用した。

【００５０】分離した相手側のｐ^-型Ｓｉ層２５、ＳＵ
Ｓ基板２７などには、１８０°裏返した図面である図１
２（ｅ）のように、ｐ^-型Ｓｉ層２５の上にＴｉＯ₂やｌ
ＴＯなどの反射防止膜２３を形成して、太陽電池のユニ
ットセルとした。この太陽電池のユニットセルは、表面
に凹凸形状があるので、入射光のｐ^-型Ｓｉ層２５への
吸収効率がよく、ひいては高光電変換効率の太陽電池と
なった。実施形態２の太陽電池では、表面と裏面に凹凸
形状があるため、半導体層での光吸収効率がよかった。
このため、半導体層の膜厚は、半導体層の最も高い場所
と最も低い場所とを定義して、５μｍ以上、５０μｍ未
満が好ましく、より好ましくは１０〜４０μｍであり、
さらに好ましくは２０〜３０μｍである。実施形態２の
太陽電池は半導体の表面と裏面に凹凸形状があるので、
実施形態１の太陽電池に比べて、半導体層が同じ厚さで
も、使用する半導体の量は少なくなった。

【００５１】実施形態３実施形態３は、Ｓｉウェハに直接、裏面反射型の太陽電
池を製造する形態に関するものである。図１３は、実施
形態３の太陽電池の製造工程を表す工程図である。ま
ず、図１３（ａ）のようにｐ^-型のＳｉウェハ３を用意
した。つぎに、Ｓｉウェハ３の片側にｎ⁺型の不純物を
ドープすることによって、図１３（ｂ）のようなｐ^-型
Ｓｉ層２５上にｎ⁺型Ｓｉ層２４を有するものを形成し
た。次に、図１３（ｃ）のようにレーザまたはメカニカ
ルな方法でスクライブライン４５を形成した。スクライ
ブライン４５の形状は、図８，９を使って説明した実施
形態１と同様であった。そして、スクライブライン４５
に、ｐ⁺型Ｓｉを含んだＩｎ（インジウム）などのメル
トを溶融状態で流し冷却することによって、図１３
（ｄ）のようにスクライブライン４５の下部にｐ⁺型Ｓ
ｉ層２６が形成され、ｐ⁺型Ｓｉ層２６上に正電極３２
が固形メルトによって形成された。その後、図１３
（ｅ）のように絶縁領域４３で正電極３２の上部のスク
ライブライン４５とｎ⁺型Ｓｉ層２４の凹部を埋めた。

【００５２】次に、図１３（ｆ）のように、ＳＵＳ基板
２７をｎ⁺型Ｓｉ層２４に導電性接着剤などを使って貼
り合わせた。そして、図１３（ｇ）のように、ｐ^-型Ｓ
ｉ層２４の光入射面側に反射防止膜２３を形成して、太
陽電池のユニットセルが得られた。

【００５３】実施形態４実施形態４は、結晶半導体層とＡｌからなる裏面電極を
熱溶着によって接合し、太陽電池を製造する形態に関す
るものである。図１４と図１５は、実施形態４の太陽電
池の製造方法を示す工程図である。まず、図１４（ａ）
のようにＳｉウェハ３を用意し、図４を使って説明した
実施形態１と同様の方法でこのＳｉウェハ３を陽極化成
し、図１４（ｂ）のような非多孔質Ｓｉ基板２８上に多
孔質Ｓｉ層２９を形成した。つぎに、図１４（ｃ）のよ
うに多孔質Ｓｉ層２９上に単結晶のｐ^-型Ｓｉ層２５を
１０〜５０μｍだけエピタキシャル成長させた。そし
て、図１４（ｄ）のようにｐ^-型Ｓｉ層２５の表面にレ
ーザなどでスクライブライン４５を形成した。

【００５４】つぎに、ｎ⁺型Ｓｉを含んだ液体のＩｎメ
ルトなどを、スクライブライン４５に流し込み冷却する
ことによって、図１４（ｅ）のようにｐ^-型Ｓｉ層に接
触したｎ⁺型Ｓｉ層２４と、ｎ⁺型Ｓｉ層２４上の負電極
５０を形成した。そして、図１５（ａ）のように負電極
５０の上に絶縁領域４３を形成し、ｐ^-型Ｓｉ層２５の
凹部を埋めた。また、Ａ１などの裏面電極４６の付いた
ＳＵＳ基板などの支持基板４７を用意した。

【００５５】つぎに、図１５（ｂ）のように、裏面電極
４６とｐ^-型Ｓｉ層２５を貼り合わせ、熱焼成などによ
ってその接合を強固にした。このとき、裏面電極４６に
Ａｌを使えば、ｐ^-型Ｓｉ層２５との接合面でｐ⁺領域が
でき、接合がオーミック(ohmic)になって都合がよい。
その後、支持基板４７と非多孔質Ｓｉ基板２８の間に引
っ張り力を働かせ、多孔質Ｓｉ層２９で分離した。ここ
で、分離した非多孔質Ｓｉ基板２８は、表面に多孔質Ｓ
ｉ層２９残留部が残っていたが、フッ酸＋過酸化水素水
などの多孔質Ｓｉ層２９の選択エッチング液によってこ
れを取り除き、図１４（ａ）のＳｉウェハ３として再び
使用した。つぎに、分離した支持基板４７やｐ^-型Ｓｉ
層２５などは、図１５（ｄ）のように裏返して、図１５
（ｅ）のように、多孔質Ｓｉ層２９上に反射防止膜２３
を塗布して、太陽電池のユニットセルを完成させた。

【００５６】実施形態５実施形態５は、光入射面と裏面をテクスチャー構造にし
て、活性層での光吸収を向上させ、裏面のテクスチャー
凹凸構造を利用して、選択的な不純物拡散と負電極の形
成をする形態である。図１６、図１７、図１８は、実施
形態５の太陽電池の製造工程を表す断面図である。図中
の部品番号は、前の実施形態で用いたものと同様であ
る。まず、断面図１６（ａ）のように、非多孔質Ｓｉ基
板２８として、抵抗率０．０１Ω・ｃｍ程度のｐ型（１
００）Ｓｉウェハを用意する。そして、表面に、フォト
リソグラフィー法などにより酸化膜で点状のマスクを形
成し、裏面全体を酸化膜などでマスクする。そして、実
施形態２と同様に、ＫＯＨなどを使った異方性エッチン
グを行なう。すると、断面図１６（ｂ）に示すように、
非多孔質Ｓｉ基板２８に点状のマスクを頂点としたピラ
ミッド構造ができる。

【００５７】つぎに、実施形態１と同様に陽極化成を行
なって、非多孔質Ｓｉ基板２８のピラミッド構造側に多
孔質Ｓｉ層２９を形成する。すると、断面図１６（ｃ）
のように、多孔質Ｓｉ層２９は、非多孔質Ｓｉ基板２８
の表面のピラミッド構造をトレースした形状になる。つ
ぎに、実施形態１と同様に液相成長によって、多孔質Ｓ
ｉ層２９上にｐ^-型Ｓｉ層２５を約３０μｍだけエピタ
キシャル成長させる。このときｐ^-型Ｓｉ層２５は、断
面図１６（ｄ）のように、多孔質Ｓｉ層２９のピラミッ
ド構造をトレースした形状で成長する。

【００５８】つぎに、断面図１６（ｅ）のように、ｎ型
不純物拡散剤６１をピラミッド構造になっているｐ^-型
Ｓｉ層２５の凹部に塗布する。ｎ型不純物拡散剤６１
は、ｎ型の不純物であるＰ（リン、Ｐの場合、五酸化リ
ン（Ｐ₂Ｏ₅）、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｓ（砒素）など
を含み、ケイ素化合物（ＲｎＳｉ（ＯＨ）_4-n）と添加
剤（ガラス質形成剤、有機バインダー）を、有機溶剤
（アルコール主成分、エステル、ケトン)に溶解したも
のがよい。本実施形態では、ｐ^-型Ｓｉ層２５のピラミ
ッド構造の凹部のみにｎ型不純物拡散剤６１を塗布した
いので、有機溶剤の量を多めにして、粘性を低くしてお
くのが好ましい。このｎ型不純物拡散剤６１の塗布は、
スピンオン法、スプレー法、または、液体をピラミッド
構造の溝を使って流し込む方法などで行なう。そして、
１４０℃程度の温度で、プリベークして液体のｎ型不純
物拡散剤６１を固体化し、ガラス質とする。このとき、
必要に応じて、ｐ^-型Ｓｉ層２５の凸部にわずかに残る
かもしれないガラス質のｎ型不純物拡散剤６１を除去す
るために、ｐ^-型Ｓｉ層２５の凸部のみを、希フッ酸に
浸してｐ^-型Ｓｉ層２５の凸部のガラス質を取り除いて
おいてもよい。

【００５９】つぎに、断面図１７（ａ）のように、ｐ^-
型Ｓｉ層２５の凹部を埋めたガラス質のｎ型不純物拡散
剤６１上に、パッシベーション層形成剤６２を、やは
り、スピンオン法で塗布する。また、パッシベーション
層形成剤６２も、ケイ素化合物（ＲｎＳｉ（Ｏ
Ｈ）_4-n）と添加剤（ガラス質形成剤、有機バインダ
ー）を、有機溶剤（アルコール主成分、エステル、ケト
ン)に溶解したものがよい。やはり、ｐ^-型Ｓｉ層２５の
ピラミッド構造の凹部のガラス質のｎ型不純物拡散剤６
１の上のみに塗布したいので、有機溶剤の量を多めにし
て、粘性を低くしておくのが好ましい。この他、パッシ
ベーション層形成剤６２として、レジストを用いてもよ
い。その後、１４０℃程度の温度で、プリベークしてパ
ッシベーション層形成剤６２を固体化し、ガラス質とす
る。このとき、必要に応じて、ｐ^-型Ｓｉ層２５の凸部
にわずかに残るかもしれないガラス質のパッシベーショ
ン層形成剤６２を除去する為に、ｐ^-型Ｓｉ層２５の凸
部のみを、希フッ酸に浸してｐ^-型Ｓｉ層２５の凸部の
ガラス質を取り除いておいてもよい。

【００６０】つぎに、断面図１７（ｂ）のように、ｐ^-
型Ｓｉ層２５の凸部にｐ型不純物拡散剤６３をスピンオ
ン法などで塗布する。ｐ型不純物拡散剤６３としては、
有機性高分子にホウ素化合物を反応させたポリマーを、
アルコール系溶媒に溶解させたＰＢＦ（Poly Boron Fil
m)が望ましい。ＰＢＦは約１４０℃でプリベークする。
また、このときｐ型不純物拡散剤６３を使わずに、ＢＮ
ディスクやボロンセラミックスのディスクをピラミッド
構造の凸部に密着させて、不純物拡散をさせてもよい。
この場合、必ずしもパッシベーション層形成剤６２は必
要ない。

【００６１】そして、断面図１７（ｂ）の基板を、酸素
雰囲気または窒素雰囲気で５００〜６００℃程度の温度
でベークし、その後、９００〜１０００℃程度の固相拡
散により不純物拡散を行なう。この結果、断面図１７
（ｃ）のように、ｐ^-型Ｓｉ層２５の凹部がｎ⁺型Ｓｉ層
２４となり、凸部がｐ⁺型Ｓｉ層２６となる。そして、
この基板をフッ酸に浸すことによって、断面図１７
（ｄ）のように、ｎ型不純物拡散剤６１、パッシベーシ
ョン層形成剤６２、ｐ型不純物拡散剤６３を除去する。

【００６２】つぎに、ｎ⁺型Ｓｉ層２４があるｐ^-型Ｓｉ
層２５の凹部に、密着するように負電極５０を形成す
る。負電極５０の形成は、粘度の低いはんだを流し込む
などの方法で、断面図１７（ｅ）のように形成する。図
１９は、断面図１７（ｅ）の段階での平面図である。ｐ
^-型Ｓｉ層のピラミッド形状の凹部に負電極５０を網目
状に張り巡らせてある。ストッパ６６は、負電極５０を
はんだで形成するとき、余分なはんだを流し、適量のは
んだをｐ^-型Ｓｉ層２５の凹部に溜めておく役割を果た
す。これは、図１６（ｂ）の非多孔質Ｓｉ基板２８の異
方性エッチングの段階で、形成しておく。ストッパ６６
は、図１６（ｅ）のｎ型不純物拡散剤６１の塗布や、図
１７（ａ）のパッシベーション層形成剤６２の塗布の段
階でも、液止めとして使用できる。

【００６３】つぎに、負電極５０上とｐ^-型Ｓｉ層の凹
部にパッシベーション層形成剤６２を再び塗布して、１
００〜２００℃ぐらいの低温でベークしてガラス化し
て、断面図１８（ａ）のように絶縁領域４３とする。こ
の他、樹脂を固めて、絶縁領域４３を形成してもよい。
その後、ピラミッド形状の頂点部にあるｎ⁺型Ｓｉ層２
６が露出するように、絶縁領域４３を軽くエッチングし
て、断面図１８（ｂ）のように裏面電極４６がついた支
持基板を熱焼成または導電性接着剤を使うなどの方法で
接着する。

【００６４】つぎに、裏面電極のついた支持基板を非多
孔質Ｓｉ基板２８の間で引っ張り力を働かせて、脆弱な
構造の多孔質Ｓｉ層２９で分離する。そして、ｐ^-型Ｓ
ｉ層２５の多孔質Ｓｉ層２９側の多孔質残さを取り除
き、断面図１８（ｄ）のように、ＴｉＯ₂やＭｇＦなど
の反射防止膜２３を塗布して、太陽電池のユニットセル
を完成させる。このとき、負電極５０からの電極取り出
しは、ストッパ６６の部分から行なうとよい。

【００６５】多孔質Ｓｉ層２９で分離した非多孔質Ｓｉ
基板２８は、断面図１８（ｅ）のように多孔質Ｓｉ層２
９の残さを酸やアルカリなどのウェットエッチングによ
って取り除くと、再びピラミッド構造の凹凸を持った非
多孔質Ｓｉ基板２８が得られる。この基板は、再び図１
６（ｂ）の工程で使用する。この方法により、１枚のウ
ェハから、１００枚程度の太陽電池のユニットセルを、
エピタキシャル成長を使った単結晶の太陽電池を低コス
トで製造することができる。実施形態５は、エピタキシ
ャルＳｉ層のスクライブ工程を省ける上、エピタキシャ
ル成長が１回で済むので、さらに低コスト化できる。

【００６６】実施形態５では、ピラミッド構造の凹凸形
状の基板で説明したが、斜視図２０のようなコルゲート
構造の凹凸形状の基板を使用してもよい。コルゲート構
造の場合、異方性エッチングをする前に、ライン状に酸
化膜のマスクをすることによって実現できる。この場合
も、図２０のように、負電極５０やｎ⁺型Ｓｉ層２４の
形成のためにストッパ６６を形成しておくのが好まし
い。コルゲート基板の場合、負電極５０は櫛型の電極と
なる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、半導体層
中に形成した凹部に、電極になる材料を流し込むこと
で、シャドーロスがない高変換効率の裏面電極型の太陽
電池を簡単に低コストのプロセスで製造することができ
る。また、半導体層の裏面に凹部があり、前記凹部のな
かに前記正電極と前記負電極のうち一方の電極があり、
前記半導体層の平面に、法線方向から見て、他方の電極
が前記一方の電極と重なる位置にある太陽電池の場合、
入射光の裏面反射をロスなく有効に使えるので、高変換
効率が得られる。

【００６８】半導体層に接した正電極と負電極を有し、
前記正電極と前記負電極が半導体層の光入射面と反対側
の面にあり、前記半導体層が単結晶Ｓｉからなり、その
膜厚が５μｍ以上、５０μｍ未満である太陽電池の場
合、単結晶Ｓｉの半導体層の膜厚が、一方では光を吸収
するのに好適に厚く、他方では半導体層の光吸収によっ
て発生したキャリアが消滅しないうちにキャリアを電極
近くに持っていくのに好適に薄く、従って高光電変換効
率が得られる。また、単結晶の太陽電池は、ウェハに太
陽電池を直接形成する場合に比べ、貴重な半導体の資源
の使用量が少ないので、製造コストが低下する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の太陽電池を示す図面であり、
（ａ）は斜視図、（ｂ）と（ｃ）は断面図である。

【図２】実施形態１の太陽電池の製造工程を示す工程図
である。

【図３】実施形態１の太陽電池の製造工程を示す工程図
である。

【図４】実施形態１の太陽電池の製造装置を示す図面で
ある。

【図５】実施形態１の太陽電池の製造工程を示すブロッ
ク図である。

【図６】実施形態１の陽極化成装置の概念図である。

【図７】実施形態１の液相成長のシーケンスを表すタイ
ムチャートである。

【図８】スクライブラインを示す図面であり、（ａ）は
平面図、（ｂ）と（ｃ）は断面図である。

【図９】スクライブラインを示す図面であり、（ａ）、
（ｂ）とも平面図である。

【図１０】実施形態１の太陽電池モジュールを示す図面
であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図１１】実施形態２の太陽電池の製造工程を示す工程
図である。

【図１２】実施形態２の太陽電池の製造工程を示す工程
図である。

【図１３】実施形態３の太陽電池の製造工程を示す工程
図である。

【図１４】実施形態４の太陽電池の製造工程を示す工程
図である。

【図１５】実施形態４の太陽電池の製造工程を示す工程
図である。

【図１６】実施形態５の太陽電池の製造工程を示す工程
図である。

【図１７】実施形態５の太陽電池の製造工程を示す工程
図である。

【図１８】実施形態５の太陽電池の製造工程を示す工程
図である。

【図１９】実施形態５の太陽電池の製造工程を示す工程
図である。

【図２０】実施形態５の太陽電池の製造工程を示す工程
図である。

【図２１】従来の太陽電池の製造工程を示す図面であ
る。

【図２２】従来の裏面電極型の太陽電池を示す断面図
（ａ）と平面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１ローディングチャンバー２水素アニール室３Ｓｉウェハ４ｐ^-型Ｓｉ層の成長チャンバー５ｎ⁺型Ｓｉ層の成長チャンバー６アンローディングチャンバー７，８，９搬送室１０，１１，１２Ｓｉ原料供給室１３コア１４メルト１５ヒーター１６ルツボ１７ゲートバルブ１８ウェハカセット１９搬送系（垂直方向）２１，２２金属電極２３反射防止膜２４ｎ⁺型Ｓｉ層２５ｐ^-型Ｓｉ層２６ｐ⁺型Ｓｉ層２７ＳＵＳ基板（又は電極、負電極）２８非多孔質Ｓｉ基板２９多孔質Ｓｉ層３０メルトストッパ３１フッ酸系のエッチング液３２正電極３３正電極の取り出し配線３４Ｏリング３６溶かし込み基板カセット３７溶かし込み基板４０バイパスダイオード４１ユニットセル４２支持基板４３絶縁領域４４スルーホール電極４５スクライブライン４６裏面電極４７支持基板４８光入射面５０負電極６１ｎ型不純物拡散剤６２パッシベーション膜形成剤６３ｐ型不純物拡散剤６６ストッパ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体層に接した正電極と負電極とを有
し、前記正電極と前記負電極とが前記半導体層の光入射
面と反対側の面にある太陽電池において、前記半導体層
の裏面に凹部があり、前記凹部のなかに前記正電極と前
記負電極のうち一方の電極があり、前記半導体層の平面
の法線方向から見て、他方の電極が前記一方の電極と重
なる位置にあることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】前記他方の電極が前記半導体層の裏面全体
にわたって広がっていることを特徴とする請求項１に記
載の太陽電池。
【請求項３】半導体層に接した正電極と負電極とを有す
る太陽電池の製造方法において、前記半導体層の裏面に
凹部を形成し、前記凹部のなかに導電体を含む液体を流
し込むことによって、前記正電極と前記負電極のうち一
方の電極を形成することを特徴とする太陽電池の製造方
法。
【請求項４】前記導電体を含む液体が半導体の液相成長
の溶媒であり、前記凹部に前記溶媒を流し込むことによ
って、前記凹部のなかに濃い不純物濃度の半導体領域と
前記一方の電極を形成することを特徴とする請求項３に
記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】半導体層に接した正電極と負電極とを有
し、前記正電極と前記負電極とが前記半導体層の光入射
面と反対側の面にある太陽電池において、前記半導体層
が単結晶Ｓｉからなり、その膜厚が５μｍ以上、５０μ
ｍ未満であることを特徴とする太陽電池。