JP2002373996A - 太陽電池セルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的微細な電極を簡単な工程で容易に太陽
光受光面に形成できる太陽電池セルおよびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 太陽光受光面２８に設けられた複数本の
櫛型電極３０が、半導体製の本体の太陽光受光面２８に
無電解メッキ工程Ｐ７により直接的に固着された無電解
メッキ導電層３９を含んで構成されていることから、単
に無電解メッキ液に接触させることにより選択的に無電
解メッキ導電層３９が形成されるので、金属蒸着層をメ
ッキ導電層４０の前に形成する従来の工程に比較して、
真空室を用いて金属蒸着するための高価な製造設備やそ
れを設置する比較的広いスペースが不要となって工程が
比較的簡単になり、また製造工数が少なくなって製造コ
ストを低くすることができる。同時に、電極を形成する
ためのマスクアライメントが不要となってそのアライメ
ントのばらつきによる歩留り低下や工数増加などの不都
合が解消される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電装置に
用いられて太陽光が照射される太陽電池セルに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製の本体と、その本体の太陽光受
光面に所定の間隔で配設された複数本の電極とを備えた
太陽電池セルが知られている。このような太陽電池の太
陽光受光面では、ホトレジストを所定のパターンで露光
させて上記複数本の電極に対応する形状（電極パター
ン）の開口をそのホトレジストに形成し、その開口を通
し金属蒸着或いはスパッタリングを行うことによりたと
えばチタン、パラジウム、銀などの金属薄膜層を順次積
層した後にホトレジストを除去し、残された金属薄膜上
に電気メッキを用いて銅、銀などの導体材料をさらに積
層することにより、上記複数本の電極が太陽光受光面に
形成されていた。このような太陽電池セルによれば、微
細な櫛型電極が比較的小さな間隔で太陽光受光面に形成
されるので、特に集光型太陽光発電装置に用いられる太
陽電池セルにおいて、所謂分布ダイオード効果を低くし
て発電効率を高めることができる利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
太陽電池セルにおいて、電極を太陽光受光面に形成する
ための製造工程が比較的複雑であることから、高価な製
造設備やそれを設置する比較的広いスペースを用意した
り、多くの製造工数を必要としたりするという不都合が
あり、製造コストを低くすることが困難である一因とな
っていた。また、蒸着やスパッタリングにより電極を形
成するためのマスクアライメントが必要であるため、そ
のアライメント作業により工数が増加したりアライメン
トのバラツキにより製品歩留りが低下したりする不都合
もあった。

【０００４】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであり、その目的とするところは、比較的微細な
電極を簡単な工程で容易に太陽光受光面に形成できる太
陽電池セルおよびその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するための本発明の要旨とするところは、半導体製の本
体と、その本体の太陽光受光面に所定の間隔で配設され
た複数本の電極とを備えた太陽電池セルであって、その
電極が、(a) 前記本体の太陽光受光面に無電解メッキに
より直接的に固着された無電解メッキ導電層を含むこと
にある。

【０００６】

【第１発明の効果】このようにすれば、太陽電池セルの
太陽光受光面に設けられた複数本の電極が、半導体製の
本体の太陽光受光面に無電解メッキにより直接的に固着
された無電解メッキ導電層を含んで構成されていること
から、単に無電解メッキ液に接触させることにより選択
的に無電解メッキ導電層が形成されるので、金属蒸着層
を電気メッキ導電層の前に形成する従来の工程に比較し
て、真空室を用いて金属蒸着するための高価な製造設備
やそれを設置する比較的広いスペースが不要となって工
程が比較的簡単になり、また製造工数が少なくなって製
造コストを低くすることができる。同時に、電極を形成
するためのマスクアライメントが不要となってそのアラ
イメントのばらつきによる歩留り低下や工数増加などの
不都合が解消される。

【０００７】

【第１発明の他の態様】ここで、好適には、前記電極
は、前記無電解メッキ導電層の上にさらにメッキ導電層
が電気メッキ若しくは前記無電解メッキ導電層とは異種
金属の無電解メッキにより固着されたものである。この
ようにすれば、太陽電池セルの太陽光受光面に設けられ
た複数本の電極が、半導体製の本体の太陽光受光面に無
電解メッキにより直接的に固着された無電解メッキ導電
層と、その無電解メッキ導電層の上に電気メッキ若しく
は前記無電解メッキ導電層とは異種金属の無電解メッキ
により固着されたメッキ導電層とから構成されているこ
とから、太陽光受光面に直接固着された無電解メッキ導
電層上のメッキ導電層の材料としては、無電解メッキ可
能な金属に限定されず、またｎ型半導体層との良好な接
触抵抗を有するものでなくともよいので、発電電流を導
くのに適した金属たとえば銀などを容易に選択できる。

【０００８】また、好適には、前記太陽電池セルの半導
体製の本体は、ｐ型半導体層と、そのｐ型半導体層の上
に生成されたｎ型半導体層と、そのｎ型半導体層の上に
生成され且つ前記複数本の電極に対応するパターンの開
口が形成された保護層と、そのｎ型半導体層の保護層の
開口に対応する部分に局部的に形成された不純物高濃度
領域とを備えたものであり、前記無電解メッキ導電層
は、前記保護層の開口内に露出するｎ型半導体層の不純
物高濃度領域に直接的に固着されたものである。このよ
うにすれば、無電解メッキを行う場合に、太陽電池セル
の太陽光受光面に露出している保護層は化学的に安定な
酸化物から構成されるので、ｎ型半導体層の不純物高濃
度領域に対して容易に選択的にメッキされる。

【０００９】また、好適には、前記ｎ型半導体層は、表
面に均一な多数の微小突起が形成され且つその微小突起
に多数の孔が設けられたものである。このようにすれ
ば、所謂アンカー効果により前記ｎ型半導体層の表面に
直接的に固着される無電解メッキ層との密着性が高ま
り、ｎ型半導体層の表面に形成される電極が剥離し難く
なる。

【００１０】

【課題を解決するための第２の手段】また、前記第１発
明を好適に製造するための第２発明の要旨とするところ
は、半導体製の本体と、その本体の太陽光受光面に所定
の間隔で配設された複数本の電極とを備えた太陽電池セ
ルの製造方法であって、(a) 前記複数本の電極に対応す
るパターンの開口が形成されたマスクを通して前記本体
の太陽光受光面に無電解メッキを施すことにより、その
本体の太陽光受光面に無電解メッキ導電層を直接的に形
成する無電解メッキ工程を、含むことにある。

【００１１】

【第２発明の効果】このようにすれば、複数本の電極に
対応するパターンの開口が形成されたマスクを通して前
記本体の太陽光受光面に無電解メッキを施すことによ
り、その本体の太陽光受光面に無電解メッキ導電層を直
接的に形成する無電解メッキ工程を経て製造されること
により、単に無電解メッキ液に接触させることにより選
択的に無電解メッキ導電層が形成されるので、金属蒸着
層を電気メッキ導電層の前に形成する従来の工程に比較
して、真空室を用いて金属蒸着するための高価な製造設
備やそれを設置する比較的広いスペースが不要となって
工程が比較的簡単になり、また製造工数が少なくなって
製造コストを低くすることができる。同時に、電極を形
成するためのマスクアライメントが不要となってそのア
ライメントのばらつきによる歩留り低下や工数増加など
の不都合が解消される。

【００１２】

【第２発明の他の態様】ここで、好適には、前記太陽電
池セルの製造方法は、無電解メッキ工程により前記本体
の太陽光受光面に形成された無電解メッキ導電層の上
に、電気メッキ若しくは前記無電解メッキ導電層とは異
種金属の無電解メッキを施すことによりメッキ導電層を
積層するメッキ工程がさらに設けられるものである。こ
れにより、太陽光受光面に設けられた複数本の電極が、
半導体製の本体の太陽光受光面に無電解メッキにより直
接的に固着された無電解メッキ導電層と、その無電解メ
ッキ導電層の上に電気メッキ若しくは前記無電解メッキ
導電層とは異種金属の無電解メッキにより固着されたメ
ッキ導電層とから構成されることから、電極材料として
無電解メッキ可能な金属に限定されないので、発電電流
を導くのに適した金属たとえば銀などを容易に選択でき
る。

【００１３】また、好適には、前記本体の太陽光受光面
に直接的に無電解メッキ導電層を形成する為の前記無電
解メッキ工程および／または該無電解メッキ導電層上に
これとは異種金属の無電解メッキ層を形成するメッキ工
程は、前記太陽電池セルの吸収波長を含む光の存在下で
実行される。すなわち、明るい場所すなわち可視光線な
どのように太陽電池セルの吸収波長帯内の波長を有する
光線の照射下の場所で行われる。このようにすれば、電
極形成前の太陽電池セルがその光を受けて吸収すること
により無電解メッキ導電層および／またはメッキ導電層
を固着させるべき場所に負電荷が発生させられるので、
無電解メッキ液をそこに接触させたとき、無電解メッキ
導電層ではエミッタ層に対する選択性や付着効率が、無
電解メッキによるメッキ導電層では前記無電解メッキ導
電層に対する選択性や付着効率が高められる。

【００１４】また、好適には、前記太陽電池セルの製造
方法は、半導体製の本体の表面に保護層を形成する保護
層形成工程と、前記複数本の電極に対応するパターンの
開口をその保護層に形成する開口形成工程と、その保護
層の開口に対応するパターンであって保護層の開口に連
通する開口を有するマスクをその保護層の上に形成する
マスク形成工程とが、さらに設けられ、前記本体の太陽
光受光面に直接的に無電解メッキ導電層を形成する為の
無電解メッキ工程は、前記保護層の上に前記マスクが形
成された本体を無電解メッキ液に接触させることにより
前記保護層の開口内に無電解メッキ導電層を充填するも
のである。このようにすれば、無電解メッキを行う場合
に、複数本の電極に対応するパターンの開口が形成され
た保護層を通して太陽電池セルの太陽光受光面に露出し
ている保護層は化学的に安定な酸化物から構成されるの
で、ｎ型半導体層の不純物高濃度領域に対して容易に選
択的にメッキされる。

【００１５】また、好適には、前記太陽電池セルの製造
方法は、前記本体の太陽光受光面に均一な多数の微小突
起を形成する粗面化処理工程と、その粗面化処理工程に
よって形成された微小突起に多数の孔を形成する多孔質
化処理工程とをさらに含むものである。このようにすれ
ば、微小突起に設けられた多数の孔による所謂アンカー
効果により、太陽光受光面に直接的に固着される無電解
メッキ層との密着性が高まり、太陽光受光面に形成され
る電極が剥離し難くなる。

【００１６】

【発明の好適な実施の形態】以下、本発明の一実施例を
図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明に用
いる図面に関して、各部の寸法比等は必ずしも正確に描
かれていない。

【００１７】図１は集光型太陽光発電装置１０の一例の
構成を説明する概略図である。集光型太陽光発電装置１
０は、扇型断面を有し且つ部分円筒面側が部分円筒状に
開口するケース２０と、一次集光装置として機能するた
めにそのケース２０の開口に複数個のレンズ片が嵌め付
けられて全体として部分円筒状を成す非結像系フレネル
レンズ２２と、その非結像系フレネルレンズ２２の集光
位置であるケース２０の底面において重ねられた状態で
配置された二次集光レンズ２４および半導体製太陽電池
セル２６とを有し、図１の１点鎖線に示すように、太陽
電池セル２６に対して二次集光レンズ２４を通して太陽
光Ｌが集光されると、その太陽電池セル２６から発電さ
れた電力が出力されるようになっている。この集光型太
陽光発電装置１０では、非結像系フレネルレンズ２２が
用いられることにより、太陽に向かう方向に対して所定
の角度範囲すなわち−θ₁ 乃至＋θ₁ の範囲内であれ
ば、非結像系フレネルレンズ２２による太陽電池セル２
６に対する集光光強度を一定にすることができるように
なっている。

【００１８】上記太陽電池セル２６はたとえば図２に示
すように長手板状を成している。その太陽電池セル２６
の受光面２８には、長手方向において一定の間隔を隔て
て短辺方向（幅方向すなわちｙ方向）に平行に配置され
た多数本の比較的細い櫛型電極３０と、受光面２８の長
手方向（ｘ方向）の側縁すなわち長辺に沿った側縁にお
いて上記櫛型電極３０に接続された状態で設けられた比
較的太い１対のバスバー（集電電極）３２とが形成され
ている。これら櫛型電極３０およびバスバー３２は太陽
電池セル２６の受光面２８に位置する上部電極を構成し
ている。この櫛型電極３０は、日陰損失を可及的に小さ
くするためにたとえば１０μｍ程度の比較的細い幅寸法
を備え、且つ電流集中に伴う分布ダイオード効果による
損失を可及的に逓減するために、０．２５ｍｍ程度の比
較的小さな間隔で受光面２８上を等密度となるように配
置されている。

【００１９】上記太陽電池セル２６の本体は、たとえば
図５(i) に示すように、たとえばｐ−Ｓｉ（シリコン）
から成るｐ型半導体製の基板３４と、そのｐ型半導体の
基板３４の上面（受光面）にｎ型不純物が拡散或いは注
入させられることにより或いはその上面から結晶成長さ
せられたたとえばｎ−Ｓｉから成るエミッタ層３５と、
そのエミッタ層３５のうち櫛型電極３０およびバスバー
３２の直下に位置する場所にｎ型不純物濃度が高められ
た不純物高濃度領域３６と、上記エミッタ層３５の上に
おいて化学的に安定した酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）を用いて
前記櫛型電極３０およびバスバー３２に対応するパター
ンで固着され且つ厚み方向に貫通する開口４３が形成さ
れた保護層３８とから構成されている。前記櫛型電極３
０およびバスバー３２は、保護層３８の開口４３を通し
て上記不純物高濃度領域３６に電気的に導通するように
無電解メッキ（化学メッキ）により積層された無電解メ
ッキ導電層３９と、その無電解メッキ導電層３９の上に
電気メッキ若しくは前記無電解メッキ導電層３９とは異
種金属の無電解メッキにより形成されたメッキ導電層４
０とから構成されている。また、本体の裏面にはスパッ
タリング等により固着された裏面電極４８が形成されて
いる。

【００２０】上記不純物高濃度領域３６では、集光度を
高めたときにおける櫛型電極３０と半導体（エミッタ層
３５）との接触抵抗の急増を防止するために、その不純
物濃度（エミッタ濃度）Ｎ_c が１×１０¹⁷×ｃ×ｒ／ｃ
ｍ³ （但し、ｃは集光倍率、ｒは櫛型電極３０の面積に
対する開口部面積すなわち電極面積を除いた太陽光受光
面の面積の倍率）以上に設定されている。受光面２８で
は、エミッタ層３５（不純物高濃度領域３６）の櫛型電
極３０に接触する部分において櫛型電極３０の単位面積
あたりの流入電流が増大すると、少数キャリヤ（正孔）
の注入量が増加し、ドーピング原子（燐）が作る電位が
中和され、フェルミ準位がバントの中央部にシフトする
ことから、半導体と金属との間で作られる障壁が厚くな
り、オーミック接触が維持されなくなる。この現象に先
立って接触抵抗が急増するので、実験的に求めたこの接
触抵抗急増点が表面ドーピング密度の下限値として設定
されたものである。

【００２１】以下、上記太陽電池セル２６の製造工程の
要部を、上記本体の断面の一部を概略示す図４および図
５を用いて説明する。

【００２２】図３は、本発明の一実施例である太陽電池
セル２６の製造工程を示す工程図である。先ず、拡散工
程Ｐ１では、ｐ型半導体基板３４の上面（受光面側）に
ｎ型不純物が拡散或いは注入させられることによりｎ型
とされたエミッタ層３５が形成される。図４の(a) はこ
の状態を示している。かかるエミッタ層３５の形成によ
り、半導体製の本体内部に存在するＮｉ、Ｃｕ等の重金
属がエミッタ層３５の表面に析出され、半導体製の本体
が不活性化（イントリンジック・ゲッタリング：ｉｎｔ
ｒｉｎｓｉｃ ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）される。これによ
り少数キャリアの拡散長が改善され、本体の深部で吸収
される長波長の光に対する分光感度が向上される。次い
で、保護層形成工程Ｐ２では、たとえばＳｉＯ₂ から成
る保護層３８がよく知られた熱酸化、陽極酸化、気相成
長、スパッタリングなどの手法によって上記エミッタ層
３５の上に形成される。図４の(b) はこの状態を示して
いる。続くホトマスク形成工程Ｐ３においては、感光性
レジスト４１がスピナーなどにより一定厚みで塗布さ
れ、前記櫛型電極３０およびバスバー３２に対応するパ
ターンのマスクの下で露光硬化された後、未硬化部分が
除去されることによりその櫛型電極３０およびバスバー
３２に対応するパターンで厚み方向に貫通する開口４２
が形成される。図４の(c) はこの状態を示している。次
の開口形成工程Ｐ４では、前記本体の感光性レジスト４
１側が基板エッチング液にスプレイ或いは浸漬などによ
り接触させられることにより、保護層３８のうち上記開
口４２内に露出する部分が溶解によって除去され、その
保護層３８に厚み方向に貫通し且つ櫛型電極３０および
バスバー３２に対応するパターン形状の開口４３が形成
される。図４の(d) はこの状態を示している。さらに、
感光性レジスト除去工程Ｐ５では、上記感光性レジスト
４１がよく知られた薬品によって除去される。図４の
(e) はこの状態を示している。そして、不純物拡散工程
Ｐ６では、上記エミッタ層３５のうち櫛型電極３０およ
びバスバー３２の直下に位置する場所すなわち上記開口
４２、４３内に露出する場所に、たとえば燐（Ｐ）、ア
ンチモン（Ｓｂ）、砒素（Ａｓ）などのｎ型不純物が拡
散されることにより、ｎ型不純物濃度が高められた前記
不純物高濃度領域３６が形成される。図４の(f) はこの
状態を示している。

【００２３】次いで、無電解メッキ工程Ｐ７では、前記
複数本の電極に対応するパターンの開口が形成されたエ
ミッタ層３５よりも無電解メッキ液に対する表面活性が
低い物質によるマスクすなわち本実施例では保護層３８
を通して前記本体の太陽光受光面に無電解メッキを施す
ことにより、エミッタ層３５のうち開口４３内に露出す
る場所に無電解メッキ導電層３９が選択的に形成され
る。たとえば、前記本体の保護層３８側がたとえばニッ
ケル−燐無電解メッキ液にスプレイ或いは浸漬などによ
って接触させられることにより、ニッケルから成る無電
解メッキ導電層３９が０．１μm 程度の厚みに形成され
る。図５の(g) はこの状態を示している。上記ニッケル
−燐無電解メッキ液は、たとえば、次亜燐酸ニッケル２
５ｇ／l、ピロ燐酸ナトリウム５０ｇ／l、次亜燐酸ナト
リウム２５ｇ／l、ｐＨが１０．０となるように混合さ
れたアンモニア水を含むものである。この無電解メッキ
工程Ｐ７における無電解メッキ作業は、本体内のｐｎ接
合による光起電力により負電荷を発生させて無電解メッ
キ導電層３９のエミッタ層３５に対する選択性や付着効
率を高めるために、好適には、明るい場所すなわち可視
光線などの太陽電池セル１０の吸収波長帯内の波長を有
する光線の照射下の場所で行われる。そして、メッキ工
程Ｐ８では、よく知られたメッキ液中において上記無電
解メッキ導電層３９に電圧を印加してメッキ液中の金属
（銀）イオンを吸着させることにより、その無電解メッ
キ導電層３９の上に銀などの金属導体から成るメッキ導
電層４０が５μm 程度の厚みに形成される。図５の(h)
はこの状態を示している。さらに裏面電極形成工程Ｐ９
において、太陽光受光面２８に櫛型電極３０が形成され
た半導体の裏面に、スパッタリング等により下部電極４
８が固着されることにより図５（i）に示すように太陽
電池セル２６が作成される。

【００２４】上記メッキ工程Ｐ８は、電気メッキによる
ものに代えて、前記無電解メッキ導電層３９とは異種金
属の無電解メッキによるメッキ導電層４０を形成するも
のであってもよい。例えば、奥野製薬社製無電解銀メッ
キ液ＭＭＧ１を３７５ｍｌと、ＭＭＧ２を１０００ｍｌ
と、ＭＭＧ３を２５ｍｌとを混合し、さらに全容積が５
０００ｍｌとなるまで純水で希釈する。こうして作製さ
れたメッキ液を、循環濾過をおこないながら４０℃に加
温し、上記無電解メッキ導電層４０を形成済みの半導体
を循環濾過を継続しながら約１時間程度浸漬することに
より、例えば銀などの金属導体から成るメッキ導電層４
０が２μｍ程度の厚みに形成された高伝導度電極を得
る。このメッキ工程Ｐ８における無電解メッキ作業も前
記無電解メッキ工程Ｐ７と同様に、本体内のｐｎ接合に
よる光起電力により負電荷を発生させてメッキ導電層４
０の無電解メッキ導電層３９に対する選択性や付着効率
を高めるために、好適には、明るい場所すなわち可視光
線などの太陽電池セル１０の吸収波長帯内の波長を有す
る光線の照射下の場所で行われる。

【００２５】上記のように、本実施例の太陽電池セル２
６によれば、その太陽光受光面２８に設けられた複数本
の櫛型電極３０が、半導体製の本体の太陽光受光面２８
に無電解メッキ工程Ｐ７により直接的に固着された無電
解メッキ導電層３９を含んで構成されていることから、
単に無電解メッキ液に接触させることにより選択的に無
電解メッキ導電層３９が形成されるので、金属蒸着層を
メッキ導電層４０の前に形成する従来の工程に比較し
て、真空室を用いて金属蒸着するための高価な製造設備
やそれを設置する比較的広いスペースが不要となって工
程が比較的簡単になり、また製造工数が少なくなって製
造コストを低くすることができる。同時に、電極を形成
するためのマスクアライメントが不要となってそのアラ
イメントのばらつきによる歩留り低下や工数増加などの
不都合が解消される。

【００２６】因みに、従来では、上記櫛型電極３０およ
びバスバー３２を設けるために、上記図５の(g) 乃至
(i) に対応する図６の(g) 乃至(m) に示す工程が用いら
れていた。すなわち、図６において、(g) に示すホトレ
ジスト塗布工程においてホトレジスト４４が塗布され、
(h) において櫛型電極３０およびバスバー３２に対応す
る遮光マスクを通して露光され、(i) において現像され
ることによりホトレジスト４４の未硬化部分が除去され
て前記エミッタ層３５のうち開口４３に貫通する開口４
５が形成され、(j) において蒸着或いはスパッタリング
によりチタン、パラジウム、銀の３層からなる金属薄膜
層４６が形成され、(k) においてホトレジスト４４がそ
の上の金属薄膜層４６と共に除去され、(l) において図
５の(h) と同様のメッキ工程により電気メッキ導電層４
７が金属薄膜層４６の上に形成され、これら金属薄膜層
４６および電気メッキ導電層４７により櫛型電極３０お
よびバスバー３２が形成され、さらに（m）において裏
面電極４８が固着されることによって太陽電池セルが作
成されていた。このため、製造工程が複雑となり、高価
な製造設備やそれを設置する比較的広いスペースを用意
したり、多くの製造工数を必要としたりするという不都
合があり、製造コストを低くすることが困難である一因
となっていた。また、蒸着やスパッタリングにより電極
を形成するためのマスクアライメントが必要であるた
め、そのアライメント作業により工数が増加したりアラ
イメントのバラツキにより製品歩留りが低下したりする
不都合もあったのである。

【００２７】また、本実施例によれば、前記電極は、前
記無電解メッキ導電層３９の上にさらにメッキ導電層４
０がメッキ工程Ｐ８において電気メッキ若しくは前記無
電解メッキ導電層とは異種金属の無電解メッキにより固
着されたものである。このようにすれば、太陽電池セル
２６の太陽光受光面２８に設けられた複数本の櫛型電極
３０が、半導体製の本体の太陽光受光面２８に無電解メ
ッキにより直接的に固着された無電解メッキ導電層３９
と、その無電解メッキ導電層の上に電気メッキ若しくは
前記無電解メッキ導電層３９とは異種金属の無電解メッ
キにより固着されたメッキ導電層４０とから構成されて
いることから、太陽光受光面２８に直接固着された無電
解メッキ導電層３９上のメッキ導電層４０の材料として
は、無電解メッキ可能な金属に限定されず、またｎ型半
導体層との良好な接触抵抗を有するものでなくともよい
ので、発電電流を導くのに適した金属たとえば銀などを
容易に選択できる。

【００２８】また、本実施例の太陽電池セル２６によれ
ば、半導体製の本体の表面に保護層３８を形成する保護
層形成工程Ｐ２と、その保護層３８の開口に対応するパ
ターンであって保護層３８の開口４３に連通する開口４
２を有するホトマスク４１をその保護層３８の上に形成
するホトマスク形成工程Ｐ３と、櫛型電極３９およびバ
スバー３２（電極）に対応するパターンの開口４３をそ
の保護層３８に形成する開口形成工程Ｐ４とを経ること
により、その太陽電池セルの半導体製の本体が、ｐ型半
導体層３４と、そのｐ型半導体層３４の上に生成された
ｎ型半導体層３５と、そのｎ型半導体層３５の上に生成
され且つ前記櫛型電極３０およびバスバー３２に対応す
るパターンの開口４３が形成された保護層３８と、その
ｎ型半導体層３５の保護層３８の開口４３に対応する部
分に局部的に形成された不純物高濃度領域３６とを備え
たものであり、無電解メッキ導電層３９は、無電解メッ
キ工程Ｐ７により保護層３８の開口４３内に露出するｎ
型半導体層３５の不純物高濃度領域３６に直接的に固着
されたものであることから、無電解メッキを行う場合
に、太陽電池セル２６の太陽光受光面２８に露出してい
る保護層３８は化学的に安定な酸化物から構成されるの
で、ｎ型半導体層３５の不純物高濃度領域３６に対して
容易に選択的にメッキされる。

【００２９】図７は、本発明の他の実施例である太陽電
池セル５０の製造工程を示す工程図である。なお、以下
の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の
符号を付して説明を省略する。先ず、粗面化処理工程Ｓ
１において異方性エッチングが行われる。上記半導体製
の本体が、たとえばＫＯＨ、Ｋ₂ＣＯ₃などの強アルカリ
溶液にＩＰＡ（イソプロパノール）などのアルコールが
所定の割合で混ぜられたエッチング液に浸漬され、所定
温度たとえば約７０〜７５℃程度に加熱されることによ
って半導体製の本体の太陽光受光面２８に均一な多数の
微小突起５２が形成される。この微小突起５２は、９０
°以下の角度たとえば７０．５°の頂角を備えたもので
あり、半導体製の本体の太陽光受光面２８にかかる複数
の微小突起５２が形成されることによって太陽電池セル
５０の変換効率が向上される。

【００３０】続く多孔質化処理工程Ｓ２において、太陽
光受光面２８に設けられた複数の微小突起５２を多孔質
化させる。上記粗面化処理工程Ｓ１によって太陽光受光
面２８に複数の微小突起５２が形成された半導体製の本
体が、たとえばＨＦ：ＨＮＯ ₃が１００：１である混酸
溶液に所定時間たとえば約一分間程度浸漬されることに
よって、上記複数の微小突起５２に多数の孔５４が形成
される。図８は上記多孔質化処理工程Ｓ２によって複数
の微小突起５２が多孔質化された本体の太陽光受光面２
８の様子を示す斜視図であり、図９はかかる本体の太陽
光受光面２８の様子を示す断面図である。上記多孔質化
処理工程Ｓ２に続いて、前述の図３で示される工程すな
わち拡散工程Ｐ１乃至裏面電極形成工程Ｐ９が半導体製
の本体に施されることにより、太陽電池セル５０が製造
される。

【００３１】図１０は、本実施例の太陽電池セル５０お
よび前述の実施例の太陽電池セル２６における吸収波長
（ｎｍ）と内部量子効率の関係を比較して示したグラフ
である。このグラフによれば、本実施例の太陽電池セル
５０は、粗面化処理および多孔質化処理を施さない太陽
電池セル２６に比較して内部量子効率すなわち太陽電池
特性が向上していることがわかる。これは、太陽光受光
面２８の表面に多数の微小突起５２が形成され、更にそ
の微小突起５２に多数の孔５４が設けられていることに
より、かかる微小突起５２および孔５４が設けられてい
ない太陽光受光面２８の表面積が大きくなっている為、
前記多孔質化処理工程Ｓ２に続く拡散工程Ｐ１において
燐拡散によりエミッタ層３５が形成される際に半導体製
の本体の不活性化が好適に行われる為だと考えられ、こ
れによって本体の深部で吸収される長波長とりわけ吸収
波長が５００ｎｍ以上といった波長の光に対する分光感
度がより好適に向上される。

【００３２】このように、本実施例によれば、前記本体
の太陽光受光面２８に均一な多数の微小突起５２を形成
する粗面化処理工程Ｓ１と、その粗面化処理工程Ｓ１に
よって形成された微小突起５２に多数の孔５４を形成す
る多孔質化処理工程Ｓ２とをさらに含むものである為、
微小突起５２に設けられた多数の孔５４による所謂アン
カー効果により、太陽光受光面２８に直接的に固着され
る無電解メッキ層との密着性が高まり、太陽光受光面２
８に形成される櫛型電極３０が剥離し難くなることに加
え、前記太陽光受光面２８の表面積が大きくなるので例
えば燐拡散等による不活性化処理によって、太陽電池セ
ル５０におけるｐ型半導体層の深部で吸収される長波長
の光に対する分光感度がより好適に向上される。

【００３３】次に、本発明のさらに他の実施例を説明す
る。図１１は、前記太陽電池セル２６或いは５０に代え
て用いられる太陽電池セル８０の構成例を示している。
この太陽電池セル８０は、太陽光Ｌの波長帯のうちの吸
収波長帯を広域として高い変換効率が得られるように、
中心波長が相互に異なる複数（３）種類のｐｎ接合が積
層された多接合型構造を備えたものである。すなわち、
太陽電池セル８０は、ｐ型半導体基板たとえばｐ型ゲル
マニウム板の上部が不純物拡散などによってｎ型とされ
ることによりｐｎ接合が形成された底部接合層６０と、
０．１μｍ程度のｎ⁺ −ＧａＡｓ層およびｎ⁺ −（Ｉ
ｎ）ＧａＡｓ層から順次構成され、上記Ｇｅ基板上に積
層されたバッファ層６２と、ｎ⁺⁺−ＩｎＧａＰ層および
ｐ⁺⁺−ＡｌＧａＡｓ層から順次構成され、上記バッファ
層６２上に積層されたトンネル層６４と、ｐ⁺ −ＩｎＧ
ａＰ層、ｐ−（Ｉｎ）ＧａＡｓ層、ｎ⁺ −（Ｉｎ）Ｇａ
Ａｓ層、ｎ⁺ −ＡｌＩｎＰ層から順次構成されることに
よりｐｎ接合が形成されたＩｎＧａＡｓ中間部接合層６
６と、ｎ⁺⁺−ＩｎＧａＰ層およびｐ⁺⁺−ＡｌＧａＡｓ層
から順次構成され、上記ＩｎＧａＡｓ中間部接合層６６
上に積層されたトンネル層６８と、ｐ−ＡｌＩｎＰ層、
ｐ−ＩｎＧａＰ層、ｎ⁺ −ＩｎＧａＰ層、ｎ⁺−ＡｌＩ
ｎＰ層から順次構成されることによりｐｎ接合が形成さ
れた上部接合層７０とを備えている。この太陽電池セル
８０の底面には裏面電極４８が固着されており、その裏
面電極４８と受光面２８の櫛型電極３０との間に発電電
力が出力されるようになっている。上部接合層７０のｎ
⁺ −ＡｌＩｎＰ層のうち、上記櫛型電極３０と接触部分
には、ｎ型不純物濃度が高められた不純物高濃度領域３
６が形成され、それに接触するように無電解メッキによ
り形成された無電解メッキ導電層３９とその上に電気メ
ッキ若しくは前記無電解メッキ導電層３９とは異種金属
の無電解メッキにより固着されたメッキ導電層４０とに
より櫛型電極３０が形成されている。

【００３４】本実施例によれば、無電解メッキにより形
成された無電解メッキ導電層３９とその上に電気メッキ
若しくは前記無電解メッキ導電層とは異種金属の無電解
メッキにより固着されたメッキ導電層４０とにより櫛型
電極３０が構成されているので、前述の実施例と同様の
効果が得られる。また、上記底部接合層６０、中間部接
合層６６、および上部接合層７０にそれぞれ設けられて
いるｐｎ接合は、電気的に直列に接続されるとともに、
中心波長が相互に異なる吸収帯を備えており、太陽光Ｌ
の波長帯のうちの吸収波長帯を広域として高い変換効率
が得られるようになっている。

【００３５】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。

【００３６】例えば、前述の実施例の櫛型電極３０およ
びバスバー３２は、無電解メッキによりエミッタ層３５
に固着された無電解メッキ導電層３９とその上に電気メ
ッキ若しくは前記無電解メッキ導電層とは異種金属の無
電解メッキにより固着されたメッキ導電層４０とにより
２層で構成されていたが、無電解メッキ導電層３９だけ
でも構成され得るし、３層以上で構成されてもよい。

【００３７】前述の実施例の太陽電池セル２６、５０、
８０において、その太陽光受光面２８には保護膜３８が
設けられていたが、必ずしも設けられていなくてもよ
く、また、その保護膜３８に代えて或いはその保護膜３
８に加えて太陽光エネルギの吸収率を高めるための反射
防止膜などが設けられていてもよい。

【００３８】太陽電池セル２６、５０、８０は、長手方
向の側縁に１対のバスバー３２が設けられ、それら１対
のバスバー３２の間を接続するように多数本の櫛型電極
３０が上記長手方向に一定の間隔で相互に平行に配置さ
れていたが、複数対のバスバー３２の間に多数本の櫛型
電極３０によりそれぞれ相互に接続されたものであって
もよいし、受光面２８の四辺に沿ってバスバー３２が設
けられ、多数本の櫛型電極３０がその受光面２８上を等
密度で配置されてそのバスバー３２に接続されたもので
あってもよい。

【００３９】また、前述の実施例では、一次集光装置と
して非結像系フレネルレンズ２２が設けられていたが、
円筒面反射鏡、球面反射鏡などの他の一次集光装置であ
ってもよい。このような場合には、太陽電池セル２６、
５０、８０の上に二次集光レンズ２４が重ねられた太陽
電池モジュールは、その受光面２８が必ずしも太陽光Ｌ
に対して直角ではなくてもよく、太陽光Ｌに対して傾斜
していたり、太陽光Ｌに対して平行であってもよい。ま
た、上記受光面２８は必ずしも平面でなくてもよい。

【００４０】その他、一々例示はしないが、本発明は、
その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の集光型太陽光発電装置の構
成を概略説明する横断面図である。

【図２】図１の集光型太陽光発電装置に用いられる太陽
電池セルを示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施例である太陽電池セルの製造工
程を示す工程図である。

【図４】図１の太陽電池セルの製造工程の一部を説明す
る図であって、(a) はエミッタ層形成工程、(b) は保護
膜形成工程、(c) はホトマスク形成工程、(d) は開口形
成工程、(e) はホトレジスト除去工程、(f) は不純物高
高度領域形成工程をそれぞれ示している。

【図５】図１の太陽電池セルの製造工程の他の一部を説
明する図であって、(g) は無電解メッキ工程、(h) はメ
ッキ工程、（i）は裏面電極形成工程をそれぞれ示して
いる。

【図６】従来の電極構成を形成するための従来の工程で
あって、(g) はホトレジスト塗布工程、(h) は露光工
程、(i) は現像工程、(j) は金属薄膜形成工程、(k) は
ホトマスク除去工程、(l) は電気メッキ工程、（m）は
裏面電極形成工程をそれぞれ示している。

【図７】本発明の他の実施例である太陽電池セルの製造
工程を示す工程図である。

【図８】多孔質化処理工程によって複数の微小突起が多
孔質化された本体の太陽光受光面の様子を示す斜視図で
ある。

【図９】多孔質化処理工程によって複数の微小突起が多
孔質化された本体の太陽光受光面の様子を示す断面図で
ある。

【図１０】粗面化処理および多孔質化処理を施した本発
明の一実施例である太陽電池セルの吸収波長（ｎｍ）と
内部量子効率との関係を、粗面化処理および多孔質化処
理を施さない太陽電池セルとの比較によって評価したグ
ラフである。

【図１１】本発明のさらに他の実施例の太陽電池セルの
構成を説明する図である。

【符号の説明】

１０：集光型太陽光発電装置 ２６：太陽電池セル ３０：櫛型電極（電極） ３４：ｐ型半導体層、３５：エミッタ層（本体） ３６：不純物高濃度領域 ３８：保護層 ３９：無電解メッキ導電層 ４０：メッキ導電層 ５０：太陽電池セル ５２：微小突起 ５４：孔 ８０：太陽電池セル Ｐ２：保護層形成工程 Ｐ４：開口形成工程 Ｐ７：無電解メッキ工程 Ｐ８：メッキ工程 Ｓ１：粗面化処理工程 Ｓ２：多孔質化工程

フロントページの続き (72)発明者 魚住 久文 愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地 大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内 (72)発明者 山口 真史 東京都豊島区巣鴨３−18−17−204 Ｆターム(参考） 4K022 AA05 AA37 AA41 BA35 BA36 CA08 DA01 4M104 AA01 AA02 BB05 BB08 BB14 CC01 DD16 DD21 DD24 DD26 DD34 DD37 DD52 DD53 FF02 FF13 FF22 GG05 HH08 HH20 5F051 AA02 AA03 AA08 CB27 CB29 DA01 DA15 EA09 FA06 FA13 FA16 FA18 HA07

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製の本体と、該本体の太陽光受光
   面に所定の間隔で配設された複数本の電極とを備えた太
   陽電池セルであって、 該電極が、前記本体の太陽光受光面に無電解メッキによ
   り直接的に固着された無電解メッキ導電層を含むことを
   特徴とする太陽電池セル。
2. 【請求項２】 前記電極は、前記無電解メッキ導電層の
   上にさらにメッキ導電層が電気メッキ若しくは前記無電
   解メッキ導電層とは異種金属の無電解メッキにより固着
   されたものである請求項１の太陽電池セル。
3. 【請求項３】 前記半導体製の本体は、ｐ型半導体層
   と、該ｐ型半導体層の上に生成されたｎ型半導体層と、
   該ｎ型半導体層の上に生成され且つ前記複数本の電極に
   対応するパターンの開口が形成された保護層と、該ｎ型
   半導体層の該保護層の開口に対応する部分に局部的に形
   成された不純物高濃度領域とを備えたものであり、 前記無電解メッキ導電層は、前記保護層の開口内に露出
   するｎ型半導体層の不純物高濃度領域に直接的に固着さ
   れたものである請求項１または２の太陽電池セル。
4. 【請求項４】 前記ｎ型半導体層は、表面に均一な多数
   の微小突起が形成され且つ該微小突起に多数の孔が設け
   られたものである請求項３の太陽電池セル。
5. 【請求項５】 半導体製の本体と、該本体の太陽光受光
   面に所定の間隔で配設された複数本の電極とを備えた太
   陽電池セルの製造方法であって、 前記複数本の電極に対応するパターンの開口が形成され
   たマスクを通して前記本体の太陽光受光面に無電解メッ
   キを施すことにより、該本体の太陽光受光面に無電解メ
   ッキ導電層を直接的に形成する無電解メッキ工程を含む
   ことを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
6. 【請求項６】 前記太陽電池セルの製造方法は、 前記無電解メッキ工程により前記本体の太陽光受光面に
   形成された無電解メッキ導電層の上に、電気メッキ若し
   くは前記無電解メッキ導電層とは異種金属の無電解メッ
   キを施すことによりメッキ導電層を積層するメッキ工程
   をさらに含むものである請求項５の太陽電池セルの製造
   方法。
7. 【請求項７】 前記本体の太陽光受光面に直接的に無電
   解メッキ導電層を形成する為の前記無電解メッキ工程お
   よび／または該無電解メッキ導電層上にこれとは異種金
   属の無電解メッキ層を形成するメッキ工程は、前記太陽
   電池セルの吸収波長を含む光の存在下で実行されるもの
   である請求項５または６の太陽電池セルの製造方法。
8. 【請求項８】 前記太陽電池セルの製造方法は、 半導体製の本体の表面に保護層を形成する保護層形成工
   程と、 前記複数本の電極に対応するパターンの開口を該保護層
   に形成する開口形成工程とをさらに含み、前記本体の太
   陽光受光面に直接的に無電解メッキ導電層を形成する為
   の無電解メッキ工程は、前記保護層に形成された開口を
   通して前記本体を無電解メッキ液に接触させることによ
   り該保護層の開口内に無電解メッキ導電層を充填するも
   のである請求項５乃至７のいずれかの太陽電池セルの製
   造方法。
9. 【請求項９】 前記太陽電池セルの製造方法は、 前記本体の太陽光受光面に均一な多数の微小突起を形成
   する粗面化処理工程と、 該粗面化処理工程によって形成された微小突起に多数の
   孔を形成する多孔質化処理工程とをさらに含むものであ
   る請求項５乃至８のいずれかの太陽電池セルの製造方
   法。