JP2011155229A - 太陽電池及び太陽電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体層と半導体基板との接合部分に傷が生じるのを抑制でき、変換効率の低下が抑制された太陽電池を提供する。
【解決手段】本発明は、受光面と裏面とを有する半導体基板１０と、第１導電型を有する第１半導体領域２０と、第２導電型を有する第２半導体層３０とを備え、第１半導体領域２０及び第２半導体層３０は、裏面側に形成される太陽電池１であって、半導体基板１０は、裏面に複数の凸部５０を有し、第１半導体領域２０は、凸部５０の表面に形成され、第２半導体層３０は、一の凸部５０ａと一の凸部５０ａに隣接した他の凸部５０ｂとの間に位置する半導体基板１０上に形成され、一の凸部５０ａと他の凸部５０ｂとによって、第２半導体層３０を底部５７とする凹部５５が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層が半導体基板の裏面側に形成された裏面接合型の太陽電池に関する。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光エネルギーを直接電気エネルギー変換することができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
従来、ｎ型の導電型を有する半導体層及びｐ型の導電型を有する半導体層が半導体基板の裏面上に形成された太陽電池、いわゆる裏面接合型の太陽電池が知られている（例えば、特許文献１、図４参照）。これらの半導体層上には、光を受光することにより生成された光生成キャリアを収集するため、電極が形成されている。
裏面接合型の太陽電池では、ｎ型半導体層もｐ型半導体層も半導体基板の裏面側に形成されるため、導電型の異なる半導体層と電極とが接触しやすくなったり、正負の電極どうしが接触しやすくなったりする。接触が生じると短絡が起こるため、メタルマスクを用いて電極を形成したり、スクリーン印刷法を用いてレジストを形成後に、不要な半導体層や不要な電極層を除去したりする方法が用いられている。
特開平１１−１１２０１１号公報
しかしながら、このような方法を用いて電極を形成したり、半導体層を除去したりすることにより半導体層に傷が生じるおそれがあった。すなわち、電極形成に用いられるメタルマスクや、スクリーン印刷の際に、スキージに押されたスクリーンが、半導体層に接触することにより、半導体層に傷が生じるおそれがあった。近年では、半導体層の薄膜化が進んでいる。膜厚の薄い半導体層の場合には、傷が半導体基板にまで達する可能性もある。また電極形成時だけでなく、太陽電池を取り扱う際においても傷が生じる可能性もある。半導体層と半導体基板との接合部分に傷が生じると、接合部分が有する機能が低下してしまう。傷を生じた接合部分がｐｎ接合の場合は、変換効率の低下につながる。パッシベーションとしての半導体層が設けられていた場合には、傷を生じた接合部分は、キャリアの再結合を抑制できない。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、半導体層と半導体基板との接合部分に傷が生じることを抑制でき、変換効率の低下が抑制された太陽電池を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。本発明の特徴は、受光面と裏面とを有する半導体基板（半導体基板１０）と、第１導電型を有する第１半導体領域（第１半導体領域２０）と、第２導電型を有する第２半導体層（第２半導体層３０）とを備え、前記第１半導体領域及び前記第２半導体層は、前記裏面側に形成される太陽電池（太陽電池１）であって、前記半導体基板は、前記裏面に複数の凸部（凸部５０）を有し、前記第１半導体領域は、前記凸部の表面に形成され、前記第２半導体層は、複数の前記凸部のうち一の凸部（一の凸部５０ａ）と前記一の凸部に隣接した他の凸部（他の凸部５０ｂ）との間に位置する前記半導体基板上に形成され、前記一の凸部と前記他の凸部とによって、第２半導体層を底部（底部５７）とする凹部（凹部５５）が形成されることを要旨とする。
本発明によれば、第２半導体層は、一の凸部と一の凸部に隣接した他の凸部との間に位置する半導体基板に形成され、凸部の高さは、半導体基板に形成された第２半導体層よりも高い。このため、メタルマスクやスクリーンは、一の凸部と一の凸部に隣接した他の凸部とに阻まれ、一の凸部と他の凸部との間に位置する半導体基板に形成された第２半導体層まで到達し難くなる。太陽電池を取り扱う際においても同様のことがいえる。このため、第２半導体層と半導体基板との接合に傷が生じるのを抑制できる。また、第１半導体領域は、半導体基板と同一の結晶状態であるため、半導体基板と第１半導体領域との接合部分は、傷が生じ難い。
また、前記凹部の深さは、０．４μｍ以上であることを要旨とする。
また、前記一の凸部と前記一の凸部に隣接した前記他の凸部との間隔は、５ｍｍ以内であることを要旨とする。
また、前記半導体基板は、第１導電型であることを要旨とする。
また、前記第２半導体層は、前記第１半導体領域上にも形成されていることを要旨とする。
また、受光面と裏面とを有する半導体基板の裏面側に、第１導電型を有する第１半導体領域を形成する工程Ｓ１と、裏面上に、第２導電型を有する第２半導体層を形成する工程Ｓ２とを有する太陽電池の製造方法であって、前記工程Ｓ１は、前記半導体基板を加熱し、前記半導体基板に不純物を混入させることにより、前記半導体基板の表面に前記第１半導体領域が形成される工程を有し、前記工程Ｓ２は、間隔を空けて前記第１半導体領域を除去することにより、前記半導体基板を露出させる工程Ｓ２１と、前記第１半導体領域の除去により露出した前記半導体基板上に前記第２半導体層を形成する工程Ｓ２２とを有し、除去されずに残った複数の凸部に前記第１半導体領域が形成されており、複数の前記凸部のうちの一の凸部と前記一の凸部に隣接した他の凸部とによって形成される凹部の底部は、前記第２半導体層であることを要旨とする。
また、工程Ｓ２２は、前記半導体基板上に前記第２半導体層を形成するとともに、前記第１半導体領域上にも前記第２半導体層を形成することを要旨とする。
本発明は、半導体層と半導体基板との接合部分に傷が生じるのを抑制でき、変換効率の低下が抑制された太陽電池を提供することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池１を裏面側から視た平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線における拡大断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る太陽電池１の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図４は、本発明の実施形態に係る太陽電池１の製造方法を説明するための図である。 図５は、本発明の実施形態に係る太陽電池１の製造方法を説明するための図である。 図６は、本発明の実施形態に係る太陽電池１の製造方法を説明するための図である。 図７は、本発明の実施形態に係る太陽電池１の製造方法を説明するための図である。 図８は、本発明の実施形態に係る太陽電池１の製造方法を説明するための図である。
本発明の実施形態に係る太陽電池の一例について、図面を参照しながら説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
（１）太陽電池１の概略構成
本発明の実施形態に係る太陽電池１の概略構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池１を裏面側から視た平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における拡大断面図である。
図１及び図２に示すように、太陽電池１は、第１導電型の半導体基板１０、第１半導体領域２０、第２半導体層３０、電極４０ｎ、電極４０ｐ、収集電極７０ｎ及び収集電極７０ｐを備える。
半導体基板１０は、光を受ける受光面と、受光面とは反対側に設けられる裏面とを有する。半導体基板１０は、受光面に光を受けることによって、キャリア（電子と正孔）を生成する。本実施形態に係る太陽電池１において、半導体基板１０はｎ型の単結晶シリコンからなる。半導体基板１０は、裏面に複数の凸部５０を有する。
図示していないが、半導体基板１０の受光面には、テクスチャと呼ばれる凹凸が形成されていても良い。これによって、受光面での光の反射を抑制できる。受光面には、キャリアの再結合を抑制するパッシベーション層が設けられていても良い。半導体基板１０の受光面には光の入射を遮る構造体（例えば、電極など）は形成されておらず、受光面全面での受光が可能である。
第１半導体領域２０は、半導体基板１０の裏面側に、第１方向ｘに沿って延びるように形成される。第１半導体領域２０の長手方向が第１方向ｘとなる。また、第１半導体領域２０は、第２方向ｙに所定の間隔を空けて複数形成される。第１半導体領域２０は、半導体基板１０の裏面に設けられた凸部５０の表面に形成される。図２に示されるように、第１半導体領域２０は、凸部５０の内部に形成されている。また、図２に示されるように、一の凸部５０ａと一の凸部５０ａに隣接した他の凸部５０ｂとによって、凹部５５が形成される（図６参照）。
第１半導体領域２０は、半導体基板１０と同じ第１導電型の不純物を高濃度に有する。太陽電池１において、第１半導体領域２０の導電型は、ｎ＋型である。第１半導体領域２０は、ｎ型の単結晶シリコンにｎ型ドーパント（例えば、リン（Ｐ））を混入させたｎ＋型拡散層からなる。
第１半導体領域２０は、半導体基板１０と同一の結晶状態である。半導体基板１０は、単結晶であるため、第１半導体領域２０も単結晶である。第１半導体領域２０は、拡散層であるため、第１半導体領域２０と半導体基板１０との界面は、表面から０．５μｍ程度の深いところに形成される。このため、第１半導体領域２０と半導体基板１０との接合部分は、傷が生じ難い。
第２半導体層３０は、半導体基板１０の裏面上に、第１方向ｘに沿って形成される。第２半導体層３０は、一の凸部５０ａと他の凸部５０ｂとの間に位置する半導体基板１０に形成される。従って、半導体基板１０上において、図２に示されるように、半導体基板１０との間でｐｎ接合を形成する第２半導体層３０と第１半導体領域２０とは、交互に形成される。第１半導体領域２０と第２半導体層３０と交互に形成される方向は、第２方向ｙと一致する。太陽電池１において、第１方向ｘと第２方向ｙとは直交している。また、第２半導体層３０は、凹部５５の底部５７となる。
第２半導体層３０は、第１導電型と異なる第２導電型を有する。太陽電池１において、第２半導体層３０の導電型は、ｐ型である。
第２半導体層３０は、ｉ型非晶質半導体層３０ｉとｐ型非晶質半導体層３０ｐとからなる。ｉ型非晶質半導体層３０ｉ及びｐ型非晶質半導体層３０ｐは、水素を含む非晶質半導体によって構成することができる。このような非晶質半導体としては、例えば、非晶質シリコン、非晶質シリコンカーバイド、あるいは非晶質シリコンゲルマニウムなどが挙げられる。ｉ型非晶質半導体層３０ｉは、非晶質半導体に不純物を積極的に導入することなく形成される。ｐ型非晶質半導体層３０ｐは、非晶質半導体にｐ型ドーパント（例えば、ボロン（Ｂ））を混入させて形成される。
太陽電池１では、ｎ型の半導体基板１０上にｉ型非晶質半導体層３０ｉとｉ型非晶質半導体層３０ｉとが順次形成された構造（いわゆる、「ＨＩＴ」（登録商標）構造）であるため、ｐｎ接合特性は向上する。
図２に示されるように、電極４０ｎと接続されている部分を除いて、第１半導体領域２０は、第２半導体層３０に覆われている。第２半導体層３０は、第１半導体領域２０上にも形成される。太陽電池１において、第２半導体層３０は、第１半導体領域２０上では、結晶表面でのキャリアの再結合を抑制するパッシベーション層として働く。
図２に示されるように、太陽電池１において、第２半導体層３０は、一の凸部５０ａと他の凸部５０ｂとの間に位置する半導体基板１０の裏面上に形成され、凸部５０の高さは、半導体基板１０の裏面上に形成された第２半導体層３０よりも高い。このため、第２半導体層３０に対する物理的な接触が、第１半導体領域２０によって抑制される。従って、第２半導体層３０と半導体基板１０との接合に傷が生じるのを抑制できる。太陽電池１において、第２半導体層３０と半導体基板１０との接合は、ｐｎ接合であるため、接合部分に傷が生じることによる変換効率の低下を抑制できる。なお、凸部５０の高さは、第１方向ｘと第２方向ｙと直交する第３方向ｚに沿った長さである。
凹部５５の深さＤは、０．４μｍ以上であることが好ましい。このような構成とすることで、第２半導体層３０と半導体基板１０との接合に傷が生じるのをより抑制できる。なお、凸部５０の高さと凹部５５の深さＤとは、一致する。
一の凸部５０ａと他の凸部５０ｂとの間隔Ｌは、５ｍｍ以内であることが好ましい。このような構成とすることで、一の凸部５０ａと他の凸部５０ｂとの間に物が入りにくくなり、第２半導体層３０と半導体基板１０との接合に傷が生じるのをより抑制できる。
太陽電池１において、凸部５０の高さは、第２半導体層の厚さｈの５倍以上であることが好ましい。このような構成とすることで、第２半導体層３０と半導体基板１０との接合に傷が生じるのをより抑制できる。
第１半導体領域２０の厚さＨは、０．５μｍ以上であり、第２半導体層の厚さｈは、０．１μｍ以下であることが好ましい。このような構成とすることで、第２半導体層３０と半導体基板１０との接合に傷が生じるのをより抑制できる。なお、ｉ型非晶質半導体層３０ｉの厚みは、実質的に発電に寄与しない程度、例えば数Å〜２５０Å程度である。
電極４０ｎは、第１半導体領域２０を介して、半導体基板１０で生成されたキャリア（電子）を収集する。本実施形態において、電極４０ｎは、接続層４１、バリア層４３、下地層４５及び鍍金層４７を有するが、これに限るものではない。
接続層４１は、第１半導体領域２０から光生成キャリアを収集するために設けられる。接続層４１は、レーザー光によって、第２半導体層３０を変質させて、低抵抗化することにより形成される。第１半導体領域２０上に形成された第２半導体層３０に溝を設けた場合は、接続層４１は、バリア層４３と同一の材料により形成される。第１半導体領域２０上に形成された第２半導体層３０は、パッシベーション層としての役割を有する。パッシベーション層の面積を広くするという観点から、第２方向ｙにおける接続層４１の幅は、短い方が好ましい。具体的には、第２方向ｙにおける凸部５０の幅に比べて、接続層４１の幅を１０分の１以下にするのが好ましい。第１方向ｘに沿って、ライン上に接続層４１を形成するのではなく、第１方向ｘに沿って、所定間隔を設けて接続層４１を形成しても良い。
バリア層４３は、下地層４５を構成する金属が、第１半導体領域２０上に形成された第２半導体層３０に拡散するのを防ぐために設けられる。バリア層４３には、例えば、チタン（Ｔｉ）が用いられる。バリア層４３に透明電極（ＴＣＯ）を用いても良い。
下地層４５は、鍍金層４７を形成するための下地として設けられる。下地層４５には、例えば、Ｃｕ、あるいはＣｕ合金、Ａｇ、Ｎｉが用いられる。
鍍金層４７は、電極４０ｎの抵抗損失を小さくするために設けられる。鍍金層４７は、複層となるように形成しても良い。このようにすることによって、電極４０ｎは、扱いやすくなる。鍍金層４７は、例えば、下地層４５と同一の材料が用いられる。鍍金層４７を複層とする場合は、下地層４５と同一の材料から複数選択して用いても良い。
電極４０ｐは、第２半導体層３０を介して、半導体基板１０で生成された光生成キャリア（正孔）を収集する。本実施形態において、電極４０ｐは、バリア層４３、下地層４５及び鍍金層４７を有するが、これに限るものではない。バリア層４３、下地層４５及び鍍金層４７の構成は、電極４０ｎと同様である。
収集電極７０ｎは、複数の電極４０ｎで収集された光生成キャリア（電子）をさらに収集する。図１に示されるように、収集電極７０ｎは、各電極４０ｎの端部に接続される。収集電極７０ｐは、複数の電極４０ｐで収集されたキャリア（正孔）をさらに収集する。図１に示されるように、収集電極７０ｐは、各電極４０ｐの端部に接続される。太陽電池１において、収集電極７０ｎ及び収集電極７０ｐは、１つずつとなるような接続方法であるが、収集電極７０ｎ及び収集電極７０ｐが複数設けられるような接続方法であっても良い。
（２）太陽電池１の製造方法
太陽電池１の製造方法について、図３から図８を用いて説明する。図３は、本発明の実施形態に係る太陽電池１の製造方法を説明するためのフローチャートである。図４から図８は、本発明の実施形態に係る太陽電池１の製造方法を説明するための図である。
図３に示されるように、太陽電池１の製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ３を有する。
工程Ｓ１は、半導体基板１０の裏面側に、第１導電型を有する第１半導体領域２０を形成する工程である。まず、半導体基板１０が準備される。半導体基板１０は、ｎ型の単結晶シリコン基板である。半導体基板１０表面の汚れを除去するため、半導体基板１０には、酸又はアルカリ溶液でエッチングがなされている。準備された半導体基板１０を加熱し、半導体基板１０の表面にｎ型の不純物を混入させることにより、図４に示されるように、半導体基板１０の表面上に第１半導体領域２０が形成される。第１半導体領域２０は、ｎ＋型の導電型を有する拡散層である。このため、第１半導体領域２０は、半導体基板１０と同一の結晶状態となる。第１半導体領域２０は、厚さＨが０．５μｍ以上となるように形成するのが好ましい。
工程Ｓ２は、半導体基板１０の裏面上に、第２導電型を有する第２半導体層３０を形成する工程である。工程Ｓ２は、工程Ｓ２１と工程Ｓ２２とを有する。
工程Ｓ２１は、間隔を空けて第１半導体領域２０を除去する工程である。まず、図４に示されるように、第１半導体領域２０上に、第１半導体領域２０を保護するためのレジスト６０が、スクリーン印刷法により塗布される。レジスト６０が塗布された第１半導体領域２０部分が、太陽電池１における第１半導体領域２０となる。このため、レジスト６０は、第２方向ｙにおいて間隔を空けて塗布される。この間隔によって、間隔Ｌが概ね定まる。従って、間隔Ｌが５ｍｍ以内となるように、レジスト６０を塗布するのが好ましい。レジスト６０には、第１半導体領域２０をエッチングするエッチング液に耐性を有する材料を用いる。
次に、エッチングによって、第１半導体領域２０を除去する。第１半導体領域２０を除去するため、エッチング液には、例えば、フッ硝酸が用いられる。エッチングによって、図５に示されるように、間隔を空けて第１半導体領域２０が除去される。レジスト６０が塗布された部分の第１半導体領域２０が残り、レジスト６０が塗布されていない第１半導体領域２０が除去される。これによって、半導体基板１０が露出する。また、第１半導体領域２０を表面に有する複数の凸部が形成される。第１半導体領域２０を突出させるため、太陽電池１において、第１半導体領域２０だけでなく、半導体基板１０の一部も除去されている。また、図４に示されるように、除去されずに残った複数の凸部によって、一の凸部５０ａと一の凸部５０ａに隣接した他の凸部５０ｂとが形成される。レジスト６０を除いた一の凸部５０ａ及び一の凸部５０ａの高さは、概ね凹部５５の深さＤとなるため、一の凸部５０ａ及び一の凸部５０ａの高さが０．４μｍ以上となるように、第１半導体領域２０及び半導体基板１０を除去するのが好ましい。次に、アルカリ溶液（例えば、ＮａＯＨ）を用いて、レジスト６０を剥離する。洗浄液（例えば、ＳＣ−２溶液及びＨＦ）を用いて、半導体基板１０を洗浄する。
工程Ｓ２２は、第１半導体領域２０の除去により露出した半導体基板１０の表面上に、第２半導体層３０を形成する工程である。第１半導体領域２０の除去により露出した半導体基板１０の表面上に、ＣＶＤ法を用いて、ｉ型非晶質半導体層３０ｉを形成する。さらに、ｉ型非晶質半導体層３０ｉ上に、ｐ型非晶質半導体層３０ｐを形成する。これによって、第２半導体層３０は、一の凸部５０ａと他の凸部５０ｂとによって形成される凹部５５の底部５７を形成する。第２半導体層３０は、凹部５５の底部５７であるため、凸部５０の高さは、半導体基板１０上に形成された第２半導体層３０よりも高くする必要がある。従って、凸部５０の高さと比べて、第２半導体層３０の厚さｈが５分の１以下となるように、第２半導体層３０を形成することが好ましい。また、第２半導体層３０の厚さｈは、０．１μｍ以下であることが好ましい。
ｉ型非晶質半導体層３０ｉ及びｐ型非晶質半導体層３０ｐを形成する方法として、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ法）が挙げられる。図６に示されるように、工程Ｓ２２では、半導体基板１０上に第２半導体層３０を形成するとともに、第１半導体領域２０上、すなわち前記凸部上にも第２半導体層３０を形成しても良い。すなわち、裏面側の半導体基板１０の略全面に第２半導体層３０を形成しても良い。これによって、製造工程の簡略化が図られる。太陽電池１では、第１半導体領域２０は、第２半導体層３０に覆われている。
工程Ｓ３は、電極４０ｎ及び電極４０ｐを形成する工程である。まず、第１半導体領域２０上にある第２半導体層３０を変質させる、あるいは第２半導体層３０をスクライブすることにより、接続層４１を形成する。第２半導体層３０を変質させる方法には、例えば、レーザーを用いる方法がある。変質化した第２半導体層３０部分、すなわち接続層４１を通って、キャリアは、外部回路に取り出される。スクライブする方法にも、レーザーを用いる方法がある。レーザーの波長及びパワー等によって、変質化の度合いや、スクライブの度合いが変わる。他には、エッチングペーストやレジストを用いて、第１半導体領域２０上に形成された第２半導体層３０の一部をエッチング除去する方法、第１半導体領域２０上に形成された第２半導体層３０の一部を機械的に削る方法、レーザーによって除去する方法が挙げられる。これによって、第１半導体領域２０を底面とする溝が形成される。この場合、バリア層４３を形成する際に、溝にバリア層４３を構成する材料が入り込む。すなわち、接続層４１とバリア層４３とは同一材料によって、一緒に形成される。
太陽電池１において、第１半導体領域２０上にも形成された第２半導体層３０は、パッシベーション層としての役割を有する。このため、接続層４１の幅を短くすることが好ましい。具体的には、第２方向ｙにおける凸部５０の幅に比べて、接続層４１の幅を１０分の１以下にすることが好ましい。
次に、図７に示されるように、バリア層４３及び下地層４５を順に形成する。バリア層４３は、第２半導体層３０上に形成される。形成されたバリア層４３上に下地層４５は、形成される。バリア層４３及び下地層４５は、例えば、スパッタ法を用いて形成される。
次に、スクリーン印刷法を用いて下地層４５上にレジスト６０を塗布する。レジスト６０が塗布された下地層４５部分が電極４０ｎ及び電極４０ｐの一部となる。このため、電極４０ｎ及び電極４０ｐが形成する位置にレジスト６０を塗布する。レジスト６０には、バリア層４３及び下地層４５をエッチングするエッチング液に耐性を有する材料を用いる。
従来の太陽電池であれば、レジスト６０を塗布する際に、スキージに押されたスクリーンが半導体層に接触することがある。膜厚の薄い半導体層と半導体基板とが接合されている場合、このときの接触によって、接合部分に傷が生じる可能性があった。一方、本実施形態に係る太陽電池１によれば、膜厚の薄い第２半導体層３０は、一の凸部５０ａと一の凸部５０ａに隣接した他の凸部５０ｂとの間に形成される。このため、レジスト６０を印刷する際に、スクリーンは、一の凸部５０ａ及び他の凸部５０ｂに阻まれて、第２半導体層３０に接触する可能性が低下する。結果、第２半導体層３０と半導体基板１０との接合部分に傷が生じるのを抑制できる。
次に、エッチングによって、バリア層４３及び下地層４５を除去する。バリア層４３及び下地層４５を除去するため、エッチング液には、例えば、塩化第二鉄及びケイフッ化水素酸が用いられる。エッチングによって、図８に示されるように、レジスト６０が塗布された部分が残り、レジスト６０が塗布されていないバリア層４３及び下地層４５が除去される。下地層４５上に塗布されたレジスト６０は、例えば、ＮａＯＨ溶液によって、除去される。その後、下地層４５上に鍍金層４７を形成する。電解めっきを行うことにより、鍍金層４７が形成される。これによって、図２に示されるような太陽電池１が形成される。
（３）作用・効果
太陽電池１によれば、半導体基板１０の裏面側に複数の凸部５０が形成され、第２半導体層３０は、一の凸部５０ａと一の凸部５０ａに隣接した他の凸部５０ｂとの間に位置する半導体基板１０上に形成され、一の凸部５０ａと他の凸部５０ｂとによって、第２半導体層３０を底部５７とする凹部５５が形成される。このため、レジスト６０を印刷する際に、メタルマスクやスクリーンは、一の凸部５０ａと他の凸部５０ｂとに阻まれて、第２半導体層３０に接触する可能性が低下する。結果、第２半導体層３０と半導体基板１０との接合部分に傷が生じるのを抑制できる。メタルマスクやスクリーンだけでなく、ハンドリング時における他の物理的接触も抑制できる。第１半導体領域２０は、凸部５０に形成される。さらに、第１半導体領域２０は、半導体基板１０と同一の結晶状態であり、接合が表面より深い部分にある。このため、半導体基板１０と第１半導体領域２０との接合部分は、傷が生じ難い。
太陽電池１によれば、凹部５５の深さＤは、０．４μｍ以上である。また、一の凸部５０ａと他の凸部５０ｂとの間隔Ｌは、５ｍｍ以内である。このため、一の凸部５０ａ及び他の凸部５０ｂが、第２半導体層３０に対する外部からの物理的接触を阻みやすくなる。第２半導体層３０と半導体基板１０との接合に傷が生じるのをより抑制できる。
太陽電池１によれば、半導体基板１０は、第１導電型である。このため、半導体基板１０と第２半導体層３０とは異なる導電型を有する。従って、半導体基板１０と第２半導体層３０との接合はｐｎ接合である。半導体基板１０と第２半導体層３０との接合部分に傷が生じることによる変換効率の低下を抑制できる。
太陽電池１によれば、第２半導体層３０は、第１半導体領域２０にも形成されている。第１半導体領域２０上の第２半導体層３０はパッシベーション層として働くため、キャリアの再結合を抑制できる。
太陽電池１の製造方法によれば、工程Ｓ１は、半導体基板１０を加熱し、半導体基板１０に不純物を混入させることにより、半導体基板１０の表面に前記第１半導体領域２０が形成される工程を有し、工程Ｓ２は、間隔を空けて前記第１半導体領域２０を除去することにより、半導体基板１０を露出させる工程Ｓ２１と、第１半導体領域２０の除去により露出した半導体基板１０上に第２半導体層３０を形成する工程Ｓ２２とを有し、除去されずに残った複数の凸部５０に第１半導体領域２０が形成されており、一の凸部５０ａと一の凸部５０ａに隣接した他の凸部５０ｂとによって形成される凹部５５の底部５７は、第２半導体層３０である。これによって、太陽電池１を製造することができる。
太陽電池１の製造方法によれば、工程Ｓ２２は、半導体基板１０上に第２半導体層３０を形成するとともに、第１半導体領域２０上にも第２半導体層３０を形成する。これによって、太陽電池１の製造工程の簡略化が図られる。
（４）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。
本発明の実施形態では、半導体基板１０はｎ型であり、第１半導体領域２０はｎ＋型であり、第２半導体層３０はｐ型であるが、必ずしもそうである必要はない。例えば、半導体基板１０はｎ型であり、第１半導体領域２０はｐ型であり、第２半導体層３０はｎ型であっても良い。この場合には、半導体基板１０と裏面でキャリアが再結合しないように設けられるＢＳＦ層としての第２半導体層３０との接合部分に傷が生じるのを抑制できる。
また、半導体基板１０はｐ型であり、第１半導体領域２０はｐ＋型であり、第２半導体層３０はｎ型であっても良い。この場合には、太陽電池１と同様に、第２半導体層３０と半導体基板１０との接合であるｐｎ接合部分に傷が生じるのを抑制できる。太陽電池１と同様に、第２半導体層３０を第１半導体領域２０上にも形成しても良い。第１半導体領域２０上の第２半導体層３０はパッシベーション層として働くため、キャリアの再結合を抑制できる。
また、半導体基板１０はｐ型であり、第１半導体領域２０はｎ型であり、第２半導体層３０はｐ型であっても良い。この場合には、半導体基板１０と裏面でキャリアが再結合しないように設けられるＢＳＦ層としての第２半導体層３０との接合部分に傷が生じるのを抑制できる。
また、半導体基板１０は、単結晶シリコンからなるが、必ずしもそうである必要はない。半導体基板１０は、多結晶シリコンからなっても良い。
また、第２半導体層３０は、ｉ型非晶質半導体層３０ｉとｐ型非晶質半導体層３０ｐとからなるが、必ずしもｉ型非晶質半導体層３０ｉは必要でない。すなわち、第２半導体層３０は、ｐ型非晶質半導体層３０ｐからなっても良い。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
１…太陽電池、１０…半導体基板、１２…裏面、２０…第１半導体領域、３０…第２半導体層、３０ｉ…ｉ型非晶質半導体層、３０ｐ…ｐ型非晶質半導体層、４０ｎ…ｎ型電極、４０ｐ…ｐ型電極、４１…接続層、４３…バリア層、４５…下地層、４７…鍍金層、５０，５０ａ，５０ｂ…凸部、５５…凹部、５７…底部、６０…レジスト、７０ｎ，７０ｐ…収集電極

Claims (7)

  1. 受光面と裏面とを有する半導体基板と、第１導電型を有する第１半導体領域と、第２導電型を有する第２半導体層とを備え、
    前記第１半導体領域及び前記第２半導体層は、前記裏面側に形成される太陽電池であって、
    前記半導体基板は、前記裏面に複数の凸部を有し、
    前記第１半導体領域は、前記凸部の表面に形成され、
    前記第２半導体層は、複数の前記凸部のうち一の凸部と、前記一の凸部に隣接した他の凸部との間に位置する前記半導体基板上に形成され、
    前記一の凸部と前記他の凸部とによって、第２半導体層を底部とする凹部が形成される太陽電池。
  2. 前記凹部の深さは、０．４μｍ以上である請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記一の凸部と前記一の凸部に隣接した前記他の凸部との間隔は、５ｍｍ以内である請求項１又は２に記載の太陽電池。
  4. 前記半導体基板は、第１導電型である請求項１から３に記載の太陽電池。
  5. 前記第２半導体層は、前記第１半導体領域上にも形成されている請求項１から４に記載の太陽電池。
  6. 受光面と裏面とを有する半導体基板の裏面側に、第１導電型を有する第１半導体領域を形成する工程Ｓ１と、裏面上に、第２導電型を有する第２半導体層を形成する工程Ｓ２とを有する太陽電池の製造方法であって、
    前記工程Ｓ１は、前記半導体基板を加熱し、前記半導体基板に不純物を混入させることにより、前記半導体基板の表面に前記第１半導体領域が形成される工程を有し、
    前記工程Ｓ２は、
    間隔を空けて前記第１半導体領域を除去することにより、前記半導体基板を露出させる工程Ｓ２１と、
    前記第１半導体領域の除去により露出した前記半導体基板上に前記第２半導体層を形成する工程Ｓ２２とを有し、
    除去されずに残った複数の凸部に前記第１半導体領域が形成されており、
    複数の前記凸部のうちの一の凸部と前記一の凸部に隣接した他の凸部とによって形成される凹部の底部は、前記第２半導体層である太陽電池の製造方法。
  7. 前記工程Ｓ２２は、前記半導体基板上に前記第２半導体層を形成するとともに、前記第１半導体領域上にも前記第２半導体層を形成する請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
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