JP2006303230A - 太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】 導電性ペーストを用いて電極を形成した際に生じる反りを抑制することができるとともに電極表面に半田を均一に設置することができ、さらに特性を向上させることができる太陽電池を提供する。
【解決手段】 半導体基板の一表面に形成されているｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域を含み、ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域はそれぞれ、櫛歯領域と、櫛歯領域と交差するバスバー領域と、を有し、ｐ型不純物拡散領域の櫛歯領域とｎ型不純物拡散領域の櫛歯領域とはそれぞれ互いに向かい合って配置されており、ｐ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に形成されているｐ型電極の数およびｎ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に形成されているｎ型電極の数の少なくとも一方が複数であることを特徴とする太陽電池である。
【選択図】 図１
【解決手段】 半導体基板の一表面に形成されているｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域を含み、ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域はそれぞれ、櫛歯領域と、櫛歯領域と交差するバスバー領域と、を有し、ｐ型不純物拡散領域の櫛歯領域とｎ型不純物拡散領域の櫛歯領域とはそれぞれ互いに向かい合って配置されており、ｐ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に形成されているｐ型電極の数およびｎ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に形成されているｎ型電極の数の少なくとも一方が複数であることを特徴とする太陽電池である。
【選択図】 図１
Description
本発明は太陽電池に関し、特に裏面電極型の太陽電池に関する。
太陽光のような光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池は、地球環境問題に対する関心が高まるにつれ、積極的に種々の構造のものが開発されている。その中でも、結晶シリコン（Ｓｉ）系の太陽電池は、その変換効率および製造コスト等の優位性により最も一般的に用いられている。また、現在量産されている太陽電池の中では受光面に櫛形電極を形成し、裏面の全面に電極を形成した両面電極型の太陽電池が多数を占める。しかし、両面電極型の太陽電池において受光面に形成されている櫛形電極は太陽光の入射により発生した電流を外部に取り出すために不可欠なものであるが、櫛形電極の下方のシリコン基板には太陽光が入射しないためその部分には電流が発生しない。そこで、太陽電池の受光面に電極を形成せず、裏面のみに電極を形成した裏面電極型の太陽電池が、たとえば米国特許第４９２７７７０号明細書や特開２００４−７１７６３号公報に開示されている。この太陽電池においては、受光面に形成された電極によって太陽光の入射が阻害されることがないため、原理的には高い変換効率を期待することができる。
図８に、従来の裏面電極型の太陽電池の一例の模式的な断面図を示す。実際の断面図としては、図８に示す太陽電池が紙面横方向に複数つながっている形状となっている。この太陽電池のシリコン基板１０の裏面にはｎ型不純物拡散層であるｎ+層２０とｐ型不純物拡散層であるｐ+層３０とが向かい合って交互に形成されている。そして、シリコン基板１０の受光面には受光面パッシベーション膜４０が形成され、裏面には裏面パッシベーション膜６０が形成されており、これらのパッシベーション膜によりキャリアの再結合が抑制されている。また、シリコン基板１０の裏面には、裏面パッシベーション膜６０の一部が除去されて、コンタクトホール７０、７１が形成されている。そして、コンタクトホール７０、７１を通してｎ+層２０上にｎ型電極８０が、ｐ+層３０上にｐ型電極９０がそれぞれ形成されている。図８に示されているように、この太陽電池の受光面には電極が形成されていないため、受光面において太陽光の入射が阻害されない。ここで、太陽電池の受光面に形成されている受光面パッシベーション膜４０は太陽光の反射防止膜としての機能も兼ね備えている。
この図８に示される裏面電極型の太陽電池の製造方法はたとえば米国特許第４９２７７７０号明細書に開示されている。この製造方法は、以下のようにして行なわれる。まず、シリコン基板１０の受光面および裏面にそれぞれ酸化シリコン膜を形成した後にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成することによって受光面パッシベーション膜４０、裏面パッシベーション膜６０を形成する。次に、フォトエッチングにより、シリコン基板１０の裏面パッシベーション膜６０の一部を除去してコンタクトホール７０を形成する。そして、ＣＶＤ法を用いて、シリコン基板１０の裏面側の全面にｎ型不純物を含むガラス層を堆積させる。続いて、ｐ+層３０が形成される部分に対応するガラス層の部分を除去した後、フォトエッチングによりその部分の裏面パッシベーション膜６０の一部を除去してコンタクトホール７１を形成する。そして、ＣＶＤ法を用いて、シリコン基板１０裏面側にｐ型不純物を含むガラス層を堆積させる。
次いで、このようにガラス層が堆積されたシリコン基板１０を９００℃に加熱することによって、シリコン基板１０の裏面にｎ+層２０およびｐ+層３０を形成する。その後、裏面パッシベーション膜６０に堆積されているガラス層をすべて除去し、水素雰囲気下において９００℃以上の高温でシリコン基板１０を熱処理する。これにより、シリコン基板１０と裏面パッシベーション膜６０の酸化シリコン膜との界面が水素化処理される。そして、ｎ+層２０上およびｐ+層３０上に残留しているガラス層を除去した後に、スパッタリング法によりシリコン基板１０の裏面側にアルミニウム膜を堆積する。このアルミニウム膜をフォトリソグラフィ法でパターンニングすることによってｎ+層２０上にｎ型電極８０およびｐ+層３０上にｐ型電極９０がそれぞれ形成される。また、この米国特許第４９２７７７０号明細書でははじめに形成された裏面パッシベーション膜６０が拡散防止膜（パターン形成用）として機能するとともにパッシベーション膜としても機能する。
この方法とは違い、拡散防止膜として形成した膜を不純物拡散後に除去し、裏面パッシベーション膜６０を形成するという方法もある。ただし、この際は電極を形成する前に不純物拡散層と電極とを電気的に接続するために裏面パッシベーション膜６０にフォトリソグラフィ法等を用いてコンタクトホール７０、７１を形成する必要がある。この方法で製造された図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示される太陽電池は、米国特許第４９２７７７０号明細書に記載された方法で製造された図８に示される太陽電池と比べてコンタクトホール７０、７１の幅を狭く形成して裏面パッシベーション膜６０の幅を広く形成することができるため、高い特性を期待することができる。
図９（Ａ）は太陽電池を裏面から見た模式的な平面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）におけるＩＸＢ−ＩＸＢに沿った模式的な断面図である。図９（Ａ）に示されているように、この太陽電池の裏面には、ｎ+層の形成領域であるｎ型不純物拡散領域２０ａおよびｐ+層の形成領域であるｐ型不純物拡散領域３０ａが形成されている。ここで、ｎ型不純物拡散領域２０ａは櫛形状に形成されており、複数の櫛歯領域２１と、これら複数の櫛歯領域２１の端部とそれぞれ直交する１つのバスバー領域２２とを有している。また、ｐ型不純物拡散領域３０ａも櫛形状に形成されており、複数の櫛歯領域３１と、これら複数の櫛歯領域３１の端部とそれぞれ直交する１つのバスバー領域３２とを有している。バスバー領域２２およびバスバー領域３２は太陽電池の裏面の端部にそれぞれ形成されている。
ｎ型不純物拡散領域２０ａの複数の櫛歯領域２１上にはそれぞれｎ型電極８０が１つずつ形成されており、ｐ型不純物拡散領域３０ａの複数の櫛歯領域３１上にはそれぞれｐ型電極９０が１つずつ形成されている。また、ｎ型不純物拡散領域２０ａのバスバー領域２２上にはｎ型集電用電極８１が形成されており、ｐ型不純物拡散領域３０ａのバスバー領域３２上にはｐ型集電用電極９１が形成されている。ここで、ｎ型電極８０の端部はそれぞれｎ型集電用電極８１と直交しており、ｐ型電極９０の端部はそれぞれｐ型集電用電極９１と直交している。ここで、ｎ型電極８０およびｐ型電極９０は、太陽電池の裏面において１つずつ交互に形成されている。また、図８に示される太陽電池と異なり、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示される太陽電池の受光面にはテクスチャ構造が施されている。
米国特許第４９２７７７０号明細書
特開２００４−７１７６３号公報
図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示される太陽電池においては、裏面全体に対して裏面パッシベーション膜６０が占める割合を大きくするため幅の狭いコンタクトホールが不純物拡散層の中心付近に形成される。しかしながら、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示される太陽電池においては、コンタクトホール７０、７１間の距離が長くなって、キャリアの移動距離が長くなるため、太陽電池の特性が低下する問題があった。これは、図８に示されるコンタクトホール７０、７１間の距離１０１と図９（Ｂ）に示されるコンタクトホール７０、７１間の距離１０２とを比較すると明らかである。
また、上記の米国特許第４９２７７７０号明細書に記載されている太陽電池の電極はスパッタリング法により形成されているが、製造コストが高くなるため大量生産には不向きである。大量生産に適した電極の形成方法としては、導電性ペーストをスクリーン印刷法により印刷した後に焼結する方法がある。しかしながら、この導電性ペーストを用いた方法により電極を形成した場合には、導電性ペーストの焼結後に太陽電池に反りが生じやすいという問題があった。特に、近年では、シリコン材料が逼迫していることから半導体基板の薄型化が進められて太陽電池に反りが生じやすい状況となっており、裏面のみに電極が形成されている裏面電極型の太陽電池においては導電性ペーストの焼結後の反りがさらに大きくなる傾向があった。また、電極の抵抗率を低減するために、電極表面の面積をできるだけ大きくすることが好ましいが、電極表面の面積を大きくすると電極表面に半田ディップ処理をしたときに半田が均一に設置されにくいという問題があった。
本発明の目的は、導電性ペーストを用いて電極を形成した際に生じる反りを抑制することができるとともに電極表面に半田を均一に設置することができ、さらに特性を向上させることができる太陽電池を提供することにある。
本発明は、半導体基板の一表面に形成されているｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域を含み、ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域はそれぞれ、櫛歯領域と、櫛歯領域と交差するバスバー領域と、を有し、ｐ型不純物拡散領域の櫛歯領域とｎ型不純物拡散領域の櫛歯領域とはそれぞれ互いに向かい合って配置されており、ｐ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に形成されているｐ型電極の数およびｎ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に形成されているｎ型電極の数の少なくとも一方が複数であることを特徴とする太陽電池である。
ここで、本発明の太陽電池においては、ｐ型不純物拡散領域の櫛歯領域の大きさとｎ型不純物拡散領域の櫛歯領域の大きさとが異なっていてもよい。
また、本発明の太陽電池においては、ｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域はそれぞれ複数の直線状の櫛歯領域と、複数の直線状の櫛歯領域のそれぞれの端部と直交する１つの直線状のバスバー領域と、を有しており、ｐ型不純物拡散領域の櫛歯領域とｎ型不純物拡散領域の櫛歯領域とは交互に１つずつ互いに向かい合って配置されていてもよい。
また、本発明の太陽電池においては、ｐ型不純物拡散領域のバスバー領域は半導体基板の一表面の一端に形成され、ｎ型不純物拡散領域のバスバー領域は半導体基板の一表面の他端に形成されており、ｐ型不純物拡散領域のバスバー領域とｎ型不純物拡散領域のバスバー領域とは互いに向かい合って配置されていてもよい。
また、本発明の太陽電池においては、ｐ型不純物拡散領域のバスバー領域上にはｐ型電極と直交するｐ型集電用電極が形成されており、ｎ型不純物拡散領域のバスバー領域上にはｎ型電極と直交するｎ型集電用電極が形成されていてもよい。
また、本発明の太陽電池においては、半導体基板がｐ型である場合にはｐ型不純物拡散領域のｐ型不純物濃度は半導体基板よりも高く、半導体基板がｎ型である場合にはｎ型不純物拡散領域のｎ型不純物濃度は半導体基板よりも高くてもよい。
本発明によれば、導電性ペーストを用いて電極を形成した際に生じる反りを抑制することができるとともに電極表面に半田を均一に設置することができ、さらに特性を向上させることができる太陽電池を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
（実施の形態１）
図１（Ａ）に本発明の太陽電池の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示す。図１（Ａ）を参照して、本発明の太陽電池の裏面には、ｎ型不純物を拡散することによって形成された櫛形状のｎ型不純物拡散領域２０ａおよびｐ型不純物を拡散することによって形成された櫛形状のｐ型不純物拡散領域３０ａが形成されている。
図１（Ａ）に本発明の太陽電池の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示す。図１（Ａ）を参照して、本発明の太陽電池の裏面には、ｎ型不純物を拡散することによって形成された櫛形状のｎ型不純物拡散領域２０ａおよびｐ型不純物を拡散することによって形成された櫛形状のｐ型不純物拡散領域３０ａが形成されている。
ｎ型不純物拡散領域２０ａは複数の直線状の櫛歯領域２１と、これら複数の直線状の櫛歯領域２１の端部とそれぞれ直交する１つの直線状のバスバー領域２２とを有している。また、ｐ型不純物拡散領域３０ａも複数の直線状の櫛歯領域３１と、これら複数の直線状の櫛歯領域３１の端部とそれぞれ直交する１つの直線状のバスバー領域３２とを有している。ここで、ｎ型不純物拡散領域２０ａの櫛歯領域２１はバスバー領域２２から太陽電池の裏面の内側に向けて突出しており、ｐ型不純物拡散領域３０ａの櫛歯領域３１はバスバー領域３２から太陽電池の裏面の内側に向けて突出している。そして、ｎ型不純物拡散領域２０ａの櫛歯領域２１とｐ型不純物拡散領域３０ａの櫛歯領域３１とは交互に１つずつ互いに向かい合って配置されている。また、バスバー領域２２およびバスバー領域３２は裏面の端部にそれぞれ形成されており、バスバー領域２２とバスバー領域３２とは互いに向かい合って配置されている。
このような構成の本発明の太陽電池においては、ｎ型不純物拡散領域２０ａの１つの櫛歯領域２１上には直線状のｎ型電極８０が１つずつ形成されているが、ｐ型不純物拡散領域３０ａの１つの櫛歯領域３１上には直線状のｐ型電極９０が２つずつ形成されている点に特徴がある。このような構成とすることにより、ｐ型不純物拡散領域３０ａの１つの櫛歯領域３１上にｐ型電極９０が１つずつ形成されている図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示される従来の太陽電池よりも熱による歪みを緩和することができるため、導電性ペーストを焼結することによってｎ型電極８０およびｐ型電極９０を形成した場合でも太陽電池に生じる反りを抑制することができる。また、ｐ型電極９０の表面に半田ディップ処理をした場合でもｐ型電極９０の表面の面積が小さいために半田を均一に設置することができるようになる。また、ｐ型電極９０の形成面積の減少による抵抗率の増加はｐ型電極９０を複数形成することによって抑制することができる。
また、図１（Ａ）に示す本発明の太陽電池の裏面においては、ｎ型不純物拡散領域２０ａのバスバー領域２２上には直線状のｎ型集電用電極８１が形成されており、ｐ型不純物拡散領域３０ａのバスバー領域３２上には直線状のｐ型集電用電極９１が形成されている。ここで、ｎ型電極８０の端部はそれぞれｎ型集電用電極８１と直交しており、ｐ型電極９０の端部はそれぞれｐ型集電用電極９１と直交している。これにより、本発明の太陽電池に太陽光が入射することによって発生したキャリアは、ｎ型不純物拡散領域２０ａの櫛歯領域２１およびｐ型不純物拡散領域３０ａの櫛歯領域３１からそれぞれｎ型電極８０およびｐ型電極９０を通して、ｎ型集電用電極８１およびｐ型集電用電極９１にそれぞれ集められて外部に取り出される。
図１（Ｂ）に図１（Ａ）に示す太陽電池のＩＢ−ＩＢに沿った模式的な断面図を示す。図１Ｂを参照して、太陽電池の構成を説明すると、シリコン基板１０のテクスチャ構造が形成された受光面上には受光面パッシベーション膜４０が形成されており、シリコン基板１０の裏面上には裏面パッシベーション膜６０が形成されている。また、シリコン基板１０の裏面にはｎ型不純物が拡散することによって形成されたｎ+層２０とｐ型不純物が拡散することによって形成されたｐ+層３０とが形成されている。そして、裏面パッシベーション膜６０にはコンタクトホール７０、７１が形成されており、コンタクトホール７０を介してｎ型電極８０がｎ+層２０と電気的に接続され、コンタクトホール７１を介してｐ型電極９０がｐ+層３０と電気的に接続されている。ここで、本発明の太陽電池においては、ｐ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に２つずつｐ型電極９０が形成されていることから、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示される従来の太陽電池よりもコンタクトホール７０、７１間の距離が短くなる。これにより、本発明の太陽電池は、従来の太陽電池よりもキャリアの移動距離が短くなるため、太陽電池の特性が向上する。このことは、図１（Ｂ）に示されるコンタクトホール７０、７１間の距離１００と図９（Ｂ）に示されるコンタクトホール７０、７１間の距離１０２とを比較すると明らかである。
以下、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）を参照して、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す本発明の太陽電池の製造方法の好ましい一例について説明する。まず、図２（Ａ）に示すように、シリコン基板１０の受光面および裏面にそれぞれ厚さ４００ｎｍの酸化シリコン膜５０、５１を常圧ＣＶＤ法により形成する。ここで、シリコン基板１０としては、ｎ型またはｐ型のいずれの導電型のシリコン基板を用いてもよい。また、酸化シリコン膜５０、５１の形成前に、インゴッドからのスライスの際に生じた表面近傍のダメージ層を除去するために、酸性またはアルカリ性の溶液によりシリコン基板１０の表面がエッチングされる。シリコン基板１０のサイズや厚さについては特に限定はなく、シリコン基板１０の一例としてはたとえば幅１２５ｍｍ×長さ１２５ｍｍの正方形状の受光面および裏面を有し、厚さ８０〜５００μｍ程度のものを用いることができる。また、シリコン基板１０の電気抵抗率についても特に限定はないが、シリコン基板１０の電気抵抗率としては、たとえば０．５〜５０Ωｃｍ、より好ましくは０．５〜１０Ωｃｍのものを用いることができる。ただし、シリコン基板１０の受光面にテクスチャ構造（微細な反射防止構造）を形成するためには、シリコン基板１０の受光面の面指数は（００１）であることが好ましい。
次に、図２（Ｂ）に示すように、シリコン基板１０の裏面に形成された酸化シリコン膜５１の一部を約０．６ｍｍ程度の幅に除去する。その後、ＰＯＣｌ3を用いてチューブ炉内で８００〜９００℃程度の温度で１５〜６０分程度の時間、熱処理することによって、酸化シリコン膜５１の除去部分からリンをシリコン基板１０の内部に拡散してｎ+層２０を形成する。このとき、酸化シリコン膜５１の非除去部分および酸化シリコン膜５０が拡散防止膜として機能するため、酸化シリコン膜５１の除去部分近傍以外の箇所にはｎ+層２０は形成されない。なお、ｎ+層２０の形成方法としては、リンを含むドーパント液を酸化シリコン膜５１の除去部分に塗布または印刷して熱処理を行なう方法も用いることができる。また、ｎ型不純物としてはリン以外のｎ型不純物を用いてもよいことは言うまでもない。
次いで、図２（Ｃ）に示すように、シリコン基板１０の受光面および裏面に常圧ＣＶＤ法により酸化シリコン膜を４００ｎｍずつ形成し、先の工程から残っている酸化シリコン膜（図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す酸化シリコン膜５０、５１）と合わせて便宜的に酸化シリコン膜５２、５３（受光面側を酸化シリコン膜５２、裏面側を酸化シリコン膜５３）とする。そして、シリコン基板１０の裏面の酸化シリコン膜５３の一部を約０．６ｍｍ程度の幅にフォトリソグラフィ法により除去する。続いて、ＢＢｒ3を用いてチューブ炉内で８００〜１０００℃程度の温度で３０〜１００分程度の時間、熱処理することによって、酸化シリコン膜５３の除去部分からホウ素をシリコン基板１０の内部に拡散してｐ+層３０を形成する。このとき、酸化シリコン膜５３の非除去部分および酸化シリコン膜５２が拡散防止膜として機能するため、酸化シリコン膜５３の除去部分近傍以外の箇所にはｐ+層３０は形成されない。なお、ｐ+層３０の形成方法としては、ホウ素を含むドーパント液を酸化シリコン膜５３の除去部分に塗布または印刷して熱処理を行なう方法も用いることができる。また、ｐ型不純物としてはホウ素以外のｐ型不純物を用いてもよいことは言うまでもない。
次に、酸化シリコン膜５２、５３をフッ酸により完全に除去した後、シリコン基板１０の裏面に常圧ＣＶＤ法により酸化シリコン膜を８００ｎｍ程度の厚みに形成する。そして、これを水酸化ナトリウムや水酸化カリウムとイソプロピルアルコールを含有する水溶液（液温が７５℃〜８５℃程度のもの）に浸す。これにより、シリコン基板１０の受光面にはシリコンの結晶方位に沿った異方性エッチングが進行し、（１１１）面による微細なピラミッド状のテクスチャ構造を形成することができる。一方、シリコン基板１０の裏面側は酸化シリコン膜が形成されているので、シリコン基板１０の裏面にはテクスチャ構造が形成されない。なお、ここでは、シリコン基板１０の裏面に酸化シリコン膜を８００ｎｍ程度の厚みに形成しているが、形成される酸化シリコン膜の厚みは８００ｎｍ程度に限定されるわけではない。
続いて、フッ酸などにより、シリコン基板１０の裏面に残った酸化シリコン膜を完全に除去した後、図２（Ｄ）に示すように、シリコン基板１０の受光面に受光面パッシベーション膜４０を形成し、シリコン基板１０の裏面に裏面パッシベーション膜６０を形成する。ここで、受光面パッシベーション膜４０および裏面パッシベーション膜６０としては、たとえば酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を用いることができるが、受光面パッシベーション膜４０としては窒化シリコン膜を用いることが好ましい。この場合には、受光面パッシベーション膜４０を反射防止膜としても機能させることができる。
そして、フォトリソグラフィ法を用いて、シリコン基板１０の裏面の裏面パッシベーション膜６０に、図１（Ｂ）に示すコンタクトホール７０、７１が形成される。ここで、コンタクトホール７０は１つ形成されるのに対し、コンタクトホール７１は２つ形成される。コンタクトホール７０、７１の幅はたとえば約０．１ｍｍ程度である。なお、コンタクトホール７０、７１はそれぞれ図３（Ａ）に示すように直線状に形成されてもよく、図３（Ｂ）に示すように複数の方形状に形成されてもよい。コンタクトホール７０、７１の形状は、シリコン基板１０の裏面の電極と不純物拡散層との電気的接続を図ることができるものであれば特に限定されない。
続いて、コンタクトホール７０、７１に合わせて導電性ペーストをスクリーン印刷し、その後、乾燥および焼結を行なうことによって、図１（Ａ）に示すｎ電極８０、ｎ型集電用電極８１、ｐ型電極９０およびｐ型集電用電極９１が形成される。このとき、各電極の表面の面積はそれぞれのコンタクトホールの面積よりも大きくなって、コンタクトホールは完全に覆われることになる。このようにして、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す本発明の太陽電池を製造することができる。なお、ｎ電極８０、ｎ型集電用電極８１、ｐ型電極９０およびｐ型集電用電極９１の材質は導電性であれば特に限定されない。また、各電極の表面に半田ディップ処理を行なうこともできる。
なお、スクリーン印刷の精度から、図１（Ｂ）においては、シリコン基板１０の幅をたとえば１．５ｍｍ、ｎ電極８０の幅を０．４ｍｍ、ｐ電極９０の幅を０．１５ｍｍとすることができるが、これらの幅は特に限定されるものではない。
（実施の形態２）
図４（Ａ）に本発明の太陽電池の他の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示し、図４（Ｂ）に図４（Ａ）に示す太陽電池のＩＶＢ−ＩＶＢに沿った模式的な断面図を示す。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す太陽電池においては、ｐ型不純物拡散領域３０ａの１つの櫛歯領域３１上には直線状のｐ型電極９０が１つずつ形成されているが、ｎ型不純物拡散領域２０ａの１つの櫛歯領域２１上には直線状のｎ型電極８０が２つずつ形成されている点に特徴がある。
図４（Ａ）に本発明の太陽電池の他の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示し、図４（Ｂ）に図４（Ａ）に示す太陽電池のＩＶＢ−ＩＶＢに沿った模式的な断面図を示す。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す太陽電池においては、ｐ型不純物拡散領域３０ａの１つの櫛歯領域３１上には直線状のｐ型電極９０が１つずつ形成されているが、ｎ型不純物拡散領域２０ａの１つの櫛歯領域２１上には直線状のｎ型電極８０が２つずつ形成されている点に特徴がある。
このような構成としても、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示される従来の太陽電池よりも熱による歪みを緩和することができるため、導電性ペーストを焼結することによってｎ型電極８０およびｐ型電極９０を形成した場合でも太陽電池に生じる反りを抑制することができる。また、ｎ型電極８０の表面に半田ディップ処理をした場合でもｎ型電極８０の表面の面積が小さいために半田を均一に設置することができるようになる。また、ｎ型電極８０の形成面積の減少による抵抗率の増加はｎ型電極８０を複数形成することによって抑制することができる。さらに、ｎ型不純物拡散領域２０ａの１つの櫛歯領域２１上に２つずつｎ型電極８０が形成されていることから、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示される従来の太陽電池よりもコンタクトホール７０、７１間の距離が短くなり、従来の太陽電池よりもキャリアの移動距離が短くなるため、太陽電池の特性が向上する。
なお、図４（Ａ）および図４（Ｂ）においては、シリコン基板１０の幅をたとえば１．５ｍｍ、ｎ電極８０の幅を０．１５ｍｍ、ｐ電極９０の幅を０．４ｍｍとすることができるが、これらの幅に限定されるものではない。
（実施の形態３）
図５（Ａ）に本発明の太陽電池の他の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示し、図５（Ｂ）に図５（Ａ）に示す太陽電池のＶＢ−ＶＢに沿った模式的な断面図を示す。図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す太陽電池においては、ｎ型のシリコン基板１０を用い、ｎ型不純物拡散領域２０ａの櫛歯領域２１の幅をｐ型不純物拡散領域３０ａの櫛歯領域３１の幅よりも狭くしたことに特徴がある。
図５（Ａ）に本発明の太陽電池の他の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示し、図５（Ｂ）に図５（Ａ）に示す太陽電池のＶＢ−ＶＢに沿った模式的な断面図を示す。図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す太陽電池においては、ｎ型のシリコン基板１０を用い、ｎ型不純物拡散領域２０ａの櫛歯領域２１の幅をｐ型不純物拡散領域３０ａの櫛歯領域３１の幅よりも狭くしたことに特徴がある。
このような構成としても、ｐ型不純物拡散領域３０ａの１つの櫛歯領域３１上に２つずつｐ型電極３０が形成されているため、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す従来の太陽電池と比べて、導電性ペーストを焼結することによってｎ型電極８０およびｐ型電極９０を形成した場合でも太陽電池に生じる反りを抑制することができる。また、ｐ型電極９０の表面に半田ディップ処理をした場合でもｐ型電極９０の表面の面積が小さいために半田を均一に設置することができるようになる。また、ｐ型電極９０の形成面積の減少による抵抗率の増加はｐ型電極９０を複数形成することによって抑制することができる。さらに、ｐ型不純物拡散領域３０ａの１つの櫛歯領域３１上に２つずつｐ型電極３０が形成されていることから、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示される従来の太陽電池よりもコンタクトホール７０、７１間の距離が短くなり、従来の太陽電池よりもキャリアの移動距離が短くなるため、太陽電池の特性が向上する。
なお、図５（Ａ）および図５（Ｂ）においては、ｎ型不純物拡散領域２０ａの櫛歯領域２１の幅を０．３ｍｍ、ｐ型不純物拡散領域３０ａの櫛歯領域３１の幅を１．０ｍｍ、ｎ型電極８０の幅を０．２ｍｍ、ｐ型電極９０の幅を０．３ｍｍとしているが、これらの幅に限定されるものではない。
（実施の形態４）
図６（Ａ）に本発明の太陽電池の他の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示し、図６（Ｂ）に図６（Ａ）に示す太陽電池のＶＩＢ−ＶＩＢに沿った模式的な断面図を示す。図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す太陽電池においては、ｐ型のシリコン基板１０を用い、ｐ型不純物拡散領域３０ａの櫛歯領域３１の幅をｎ型不純物拡散領域２０ａの櫛歯領域２１の幅よりも狭くしたことに特徴がある。
図６（Ａ）に本発明の太陽電池の他の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示し、図６（Ｂ）に図６（Ａ）に示す太陽電池のＶＩＢ−ＶＩＢに沿った模式的な断面図を示す。図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す太陽電池においては、ｐ型のシリコン基板１０を用い、ｐ型不純物拡散領域３０ａの櫛歯領域３１の幅をｎ型不純物拡散領域２０ａの櫛歯領域２１の幅よりも狭くしたことに特徴がある。
このような構成としても、ｎ型不純物拡散領域２０ａの１つの櫛歯領域２１上に２つずつｎ型電極８０が形成されているため、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す従来の太陽電池と比べて、導電性ペーストを焼結することによってｎ型電極８０およびｐ型電極９０を形成した場合でも太陽電池に生じる反りを抑制することができる。また、ｎ型電極８０の表面に半田ディップ処理をした場合でもｎ型電極８０の表面の面積が小さいために半田を均一に設置することができるようになる。また、ｎ型電極８０の形成面積の減少による抵抗率の増加はｎ型電極８０を複数形成することによって抑制することができる。さらに、ｎ型不純物拡散領域８０ａの１つの櫛歯領域２１上に２つずつｎ型電極８０が形成されていることから、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示される従来の太陽電池よりもコンタクトホール７０、７１間の距離が短くなり、従来の太陽電池よりもキャリアの移動距離が短くなるため、太陽電池の特性が向上する。
なお、図６（Ａ）および図６（Ｂ）においては、ｎ型不純物拡散領域２０ａの櫛歯領域２１の幅を１．０ｍｍ、ｐ型不純物拡散領域３０ａの櫛歯領域３１の幅を０．３ｍｍ、ｎ型電極８０の幅を０．３ｍｍ、ｐ型電極９０の幅を０．２ｍｍとしているが、これらの幅に限定されるものではない。
（実施の形態５）
図７（Ａ）に本発明の太陽電池の他の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示し、図７（Ｂ）に図７（Ａ）に示す太陽電池のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢに沿った模式的な断面図を示す。図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す太陽電池においては、ｐ型不純物拡散領域３０ａの１つの櫛歯領域３１上には直線状のｐ型電極９０が２つずつ形成されており、ｎ型不純物拡散領域２０ａの１つの櫛歯領域２１上にも直線状のｎ型電極８０が２つずつ形成されている点に特徴がある。
図７（Ａ）に本発明の太陽電池の他の好ましい一例の裏面の模式的な平面図を示し、図７（Ｂ）に図７（Ａ）に示す太陽電池のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢに沿った模式的な断面図を示す。図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す太陽電池においては、ｐ型不純物拡散領域３０ａの１つの櫛歯領域３１上には直線状のｐ型電極９０が２つずつ形成されており、ｎ型不純物拡散領域２０ａの１つの櫛歯領域２１上にも直線状のｎ型電極８０が２つずつ形成されている点に特徴がある。
このような構成としても、ｎ型不純物拡散領域２０ａの１つの櫛歯領域２１上に２つずつｎ型電極８０が形成されており、ｐ型不純物拡散領域３０ａの１つの櫛歯領域３１上に２つずつｐ型電極９０が形成されているため、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す従来の太陽電池と比べて、導電性ペーストを焼結することによってｎ型電極８０およびｐ型電極９０を形成した場合でも太陽電池に生じる反りを抑制することができる。また、ｎ型電極８０およびｐ型電極９０の表面に半田ディップ処理をした場合でもｎ型電極８０およびｐ型電極９０の表面の面積が小さいために半田を均一に設置することができるようになる。また、ｎ型電極８０およびｐ型電極９０の形成面積の減少による抵抗率の増加はｎ型電極８０およびｐ型電極９０をそれぞれ複数形成することによって抑制することができる。また、コンタクトホール７０、７１間の距離が上記の実施の形態１〜４で説明した太陽電池よりもさらに短くなり、キャリアの移動距離もさらに短くなるため、太陽電池の特性が実施の形態１〜４で説明した太陽電池よりも向上する。
なお、図７（Ａ）および図７（Ｂ）においては、ｎ型電極８０の幅を０．１５ｍｍ、ｐ型電極９０の幅を０．１５ｍｍとしているが、これらの幅に限定されるものではない。
また、上記の実施の形態１〜５で説明した太陽電池においては、キャリアの再結合抑止の観点からは、シリコン基板１０がｐ型である場合にはｐ型不純物拡散領域３０ａのｐ型不純物濃度はシリコン基板１０よりも高くすることが好ましく、シリコン基板１０がｎ型である場合にはｎ型不純物拡散領域２０ａのｎ型不純物濃度はシリコン基板１０よりも高くすることが好ましい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の太陽電池は、ｐ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に形成されているｐ型電極の数およびｎ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に形成されているｎ型電極の数の少なくとも一方が複数であることから、コンタクトホール間の距離を短くしてキャリアの移動距離を短くすることができるため、太陽電池の特性を向上させることができる。また、本発明の太陽電池においては、抵抗率の増大を抑制しつつ半田を均一に設置することができ、導電性ペースト焼結後の太陽電池の反りを抑制することができる。
１０ シリコン基板、２０ ｎ+層、２０ａ ｎ型不純物拡散領域、２１，３１ 櫛歯領域、２２，３２ バスバー領域、３０ ｐ+層、３０ａ ｐ型不純物拡散領域、４０ 受光面パッシベーション膜、５０，５１，５２，５３ 酸化シリコン膜、６０ 裏面パッシベーション膜、７０，７１ コンタクトホール、８０ ｎ型電極、８１ ｎ型集電用電極、９０ ｐ型電極、９１ ｐ型集電用電極、１００，１０１，１０２ 距離。
Claims (6)
- 半導体基板の一表面に形成されているｐ型不純物拡散領域およびｎ型不純物拡散領域を含み、
前記ｐ型不純物拡散領域および前記ｎ型不純物拡散領域はそれぞれ、櫛歯領域と、前記櫛歯領域と交差するバスバー領域と、を有し、
前記ｐ型不純物拡散領域の櫛歯領域と前記ｎ型不純物拡散領域の櫛歯領域とはそれぞれ互いに向かい合って配置されており、
前記ｐ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に形成されているｐ型電極の数および前記ｎ型不純物拡散領域の１つの櫛歯領域上に形成されているｎ型電極の数の少なくとも一方が複数であることを特徴とする、太陽電池。 - 前記ｐ型不純物拡散領域の櫛歯領域の大きさと、前記ｎ型不純物拡散領域の櫛歯領域の大きさと、が異なることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記ｐ型不純物拡散領域および前記ｎ型不純物拡散領域はそれぞれ複数の直線状の櫛歯領域と、前記複数の直線状の櫛歯領域のそれぞれの端部と直交する１つの直線状のバスバー領域と、を有しており、前記ｐ型不純物拡散領域の櫛歯領域と前記ｎ型不純物拡散領域の櫛歯領域とは交互に１つずつ互いに向かい合って配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池。
- 前記ｐ型不純物拡散領域のバスバー領域は前記半導体基板の一表面の一端に形成され、前記ｎ型不純物拡散領域のバスバー領域は前記半導体基板の一表面の他端に形成されており、前記ｐ型不純物拡散領域のバスバー領域と前記ｎ型不純物拡散領域のバスバー領域とは互いに向かい合って配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の太陽電池。
- 前記ｐ型不純物拡散領域のバスバー領域上には前記ｐ型電極と直交するｐ型集電用電極が形成されており、前記ｎ型不純物拡散領域のバスバー領域上には前記ｎ型電極と直交するｎ型集電用電極が形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の太陽電池。
- 前記半導体基板がｐ型である場合には前記ｐ型不純物拡散領域のｐ型不純物濃度は前記半導体基板よりも高く、前記半導体基板がｎ型である場合には前記ｎ型不純物拡散領域のｎ型不純物濃度は前記半導体基板よりも高いことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池。
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