JP2014053331A - 太陽電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】改善された光電変換効率を有する太陽電池を提供する。
【解決手段】太陽電池１は、太陽電池基板９と、ｐ側電極１４と、ｎ側電極１５と、反射層４０とを備えている。太陽電池基板９は、半導体基板１０を有する。太陽電池基板９の一主面には、ｐ型表面１２ｐ１及びｎ型表面１３ｎ１が露出している。ｐ側電極１４は、ｐ型表面１２ｐ１の上に設けられている。ｎ側電極１５は、ｎ型表面１３ｎ１の上に設けられている。反射層４０は、太陽電池基板９の一主面のｐ側及びｎ側電極１４，１５のいずれもが設けられていない領域Ｒの少なくとも一部を少なくとも覆うように設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池裏面接合型の太陽電池に関する。
従来、太陽電池の裏面側にｐ型及びｎ型の半導体領域が配されている所謂裏面接合型の太陽電池が知られている（例えば、下記の特許文献１）。この裏面接合型の太陽電池では、受光面側に電極を設ける必要がない。このため、裏面接合型の太陽電池では、光の受光効率を高めることができる。従って、より高い光電変換効率を実現し得る。また、配線材による受光ロスを減らすことができる。従って、より高い出力を有する太陽電池モジュールを提供することができる。
特開２０１０−８０８８７号公報
近年、太陽電池に求められる光電変換効率がさらに高くなってきている。このため、裏面接合型の太陽電池の光電変換効率をさらに高めたいという要望が高まってきている。
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、改善された光電変換効率を有する太陽電池を提供することにある。
本発明に係る太陽電池は、太陽電池基板と、ｐ側電極と、ｎ側電極と、反射層とを備えている。太陽電池基板は、半導体基板を有する。太陽電池基板の一主面には、ｐ型表面及びｎ型表面が露出している。ｐ側電極は、ｐ型表面の上に設けられている。ｎ側電極は、ｎ型表面の上に設けられている。反射層は、太陽電池基板の一主面のｐ側及びｎ側電極のいずれもが設けられていない領域の少なくとも一部を少なくとも覆うように設けられている。
本発明によれば、改善された光電変換効率を有する太陽電池を提供することができる。
第１の実施形態における太陽電池の略図的平面図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を表すフローチャートである。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。 第２の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。 第３の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。 第４の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。 第５の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。 第６の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。 第７の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。 第８の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。 第９の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。 第１０の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。
以下、本発明の好ましい実施形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる一例である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
《第１の実施形態》
（太陽電池１の構成）
まず、本実施形態に係る太陽電池１の構成について、図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。
太陽電池１は、裏面接合型の太陽電池である。なお、本実施形態の太陽電池１単体では、十分に大きな出力が得られない場合は、太陽電池１は、複数の太陽電池１が配線材により接続された太陽電池モジュールとして利用されることもある。
太陽電池１は、太陽電池基板９を備えている。太陽電池基板９は、半導体基板１０を備えている。半導体基板１０は、受光面１０ａと、裏面１０ｂとを有する。半導体基板１０は、受光面１０ａにおいて、光１１を受光することによってキャリアを生成する。ここで、キャリアとは、光が半導体基板１０に吸収されることにより生成される正孔及び電子のことである。
半導体基板１０は、ｎ型またはｐ型の導電型を有する結晶性半導体により構成されている。結晶性半導体の具体例としては、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコンなどの結晶シリコンが挙げられる。もっとも、本発明においては、半導体基板は、結晶性半導体基板に限定されない。本発明においては、半導体基板は、例えば、ＧａＡｓやＩｎＰなどからなる化合物半導体などから構成されてもよい。以下、本実施形態では、半導体基板１０がｎ型の単結晶シリコンにより構成されている例について説明する。
半導体基板１０の受光面１０ａの上には、真性な非晶質半導体（以下、真性な半導体を「ｉ型半導体」とする。）からなるｉ型非晶質半導体層１７ｉが設けられている。本実施形態においては、ｉ型非晶質半導体層１７ｉは、具体的には、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンからなる。ｉ型非晶質半導体層１７ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。ｉ型非晶質半導体層１７ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
なお、本発明において、「非晶質半導体」には、微結晶半導体を含むものとする。微結晶半導体とは、多数の微小な結晶粒を有する半導体をいう。非晶質半導体中に析出している半導体結晶の平均粒子径は、例えば１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内である。
ｉ型非晶質半導体層１７ｉの上には、半導体基板１０と同じ導電型を有するｎ型非晶質半導体層１７ｎが設けられている。ｎ型非晶質半導体層１７ｎは、ｎ型のドーパントが添加されており、ｎ型の導電型を有する非晶質半導体層である。具体的には、本実施形態では、ｎ型非晶質半導体層１７ｎは、水素を含むｎ型アモルファスシリコンからなる。ｎ型非晶質半導体層１７ｎの厚みは、特に限定されない。ｎ型非晶質半導体層１７ｎの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
ｎ型非晶質半導体層１７ｎの上には、反射防止膜としての機能と保護膜としての機能とを兼ね備えた絶縁層１６が設けられている。絶縁層１６は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などにより形成することができる。絶縁層１６の厚みは、付与しようとする反射防止膜の反射防止特性などに応じて適宜設定することができる。絶縁層１６の厚みは、例えば８０ｎｍ〜１μｍ程度とすることができる。
上記のｉ型非晶質半導体層１７ｉ、ｎ型非晶質半導体層１７ｎ及び絶縁層１６の積層構造は、半導体基板１０のパッシベーション層としての機能及び反射防止膜としての機能を有する。
太陽電池基板９は、上記半導体基板１０、半導体層１７ｉ、１７ｎ及び絶縁層１６と共に、ｐ型非晶質半導体層１２ｐ、ｎ型非晶質半導体層１３ｎ及び絶縁層１８を備えている。
ｐ型非晶質半導体層１２ｐは、ｐ型のドーパントが添加されている。このため、ｐ型非晶質半導体層１２ｐは、半導体基板１０とは異なるｐ型の導電型を有する。具体的には、本実施形態では、ｐ型非晶質半導体層１２ｐは、水素を含むｐ型のアモルファスシリコンからなる。ｐ型非晶質半導体層１２ｐの厚みは、特に限定されない。ｐ型非晶質半導体層１２ｐの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
ｐ型非晶質半導体層１２ｐは、半導体基板１０の裏面１０ｂの一部の上に配されている。本実施形態では、このｐ型非晶質半導体層１２ｐによりｐ型半導体領域が構成されている。そして、このｐ型半導体領域の表面によりｐ型表面１２ｐ１が構成されている。
本実施形態では、ｐ型非晶質半導体層１２ｐと裏面１０ｂとの間には、例えば数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みのｉ型非晶質半導体層１２ｉが設けられている。本実施形態では、ｉ型非晶質半導体層１２ｉは、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンからなる。このｉ型非晶質半導体層１２ｉを設けることにより、キャリアの再結合を一層抑制することができる。
ｐ型非晶質半導体層１２ｐの上には、反射層４０が設けられている。本実施形態では、
この反射層４０により、ｐ型非晶質半導体層１２ｐが覆われている。
反射層４０は、金属または合金からなる。反射層４０は、Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｕ及びＴｉからなる群から選ばれた金属、またはＡｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｕ及びＴｉからなる群から選ばれた１種以上の金属を含む合金などの光反射率が高い材料からなることが好ましい。
反射層４０の厚みは、反射層４０の光反射率が十分に高くなる限りにおいて、特に限定されない。
なお、本実施形態では、反射層４０は、金属または合金からなるので、導電性を有している。但し、本発明において、反射層が導電性を有している必要は必ずしもない。例えば、反射層が半導体層と電極との間に介在していない場合は、反射層は、導電性を有していなくてもよい。
反射層４０の方向ｘにおける中央部を除く両端部の上には、絶縁層１８が設けられている。反射層４０の方向ｘにおける中央部は、絶縁層１８から露出している。絶縁層１８の方向ｘにおける幅Ｗ３は特に限定されず、例えば、幅Ｗ１の約１／３程度とすることができる。また、絶縁層１８間の方向ｘにおける間隔Ｗ４も特に限定されず、例えば、幅Ｗ１の約１／３程度とすることができる。
絶縁層１８の材質は、特に限定されない。絶縁層１８は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などにより形成することができる。なかでも、絶縁層１８は、窒化ケイ素により形成されていることが好ましい。また、絶縁層１８は、水素を含んでいることが好ましい。
ｎ型非晶質半導体層１３ｎには、ｎ型のドーパントが添加されている。このため、ｎ型非晶質半導体層１３ｎは、半導体基板１０と同じｎ型の導電型を有する。具体的には、本実施形態では、ｎ型非晶質半導体層１３ｎは、水素を含むｎ型アモルファスシリコンからなる。ｎ型非晶質半導体層１３ｎの厚みは、特に限定されない。ｎ型非晶質半導体層１３ｎの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
ｎ型非晶質半導体層１３ｎは、半導体基板１０の裏面１０ｂの一部の上に配されている。詳細には、ｎ型非晶質半導体層１３ｎは、裏面１０ｂのｐ型非晶質半導体層１２ｐから露出した部分上から絶縁層１８の端部上に跨って設けられている。このため、ｎ型非晶質半導体層１３ｎのｘ方向における両端部は、ｐ型非晶質半導体層１２ｐと、絶縁層１８を介してｚ方向に重なっている。
本実施形態では、このｎ型非晶質半導体層１３ｎによりｎ型半導体領域が構成されている。そして、このｎ型半導体領域の表面によりｎ型表面１３ｎ１が構成されている。このため、本実施形態では、太陽電池基板９の一主面にｐ型表面１２ｐ１及びｎ型表面１３ｎ１が露出している。
本実施形態では、ｎ型非晶質半導体層１３ｎと、裏面１０ｂ及び絶縁層１８との間には、例えば数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みのｉ型非晶質半導体層１３ｉが設けられている。本実施形態では、ｉ型非晶質半導体層１３ｉは、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンからなる。このｉ型非晶質半導体層１３ｉを設けることにより、キャリアの再結合を一層抑制することができる。
なお、本発明において、このｉ型非晶質半導体層１３ｉ及び上記ｉ型非晶質半導体層１
２ｉは必須の構成要件ではない。本発明においては、半導体基板とｎ型またはｐ型の半導体層との間に、ｉ型の半導体層が設けられていなくてもよい。
本実施形態では、ｐ型非晶質半導体層１２ｐの裏面１０ｂと接触している部分と、ｎ型非晶質半導体層１３ｎの裏面１０ｂと接触している部分とは、ｘ方向に交互に配列されている。ｘ方向において隣り合うｐ型非晶質半導体層１２ｐとｎ型非晶質半導体層１３ｎとは、互いに接触している。従って、ｐ型非晶質半導体層１２ｐとｎ型非晶質半導体層１３ｎとによって裏面１０ｂの実質的に全体が被覆されている。
ｐ型非晶質半導体層１２ｐの幅Ｗ１と、ｎ型非晶質半導体層１３ｎの間隔Ｗ２とのそれぞれは、例えば、１００μｍ〜１．５ｍｍ程度とすることができる。幅Ｗ１と間隔Ｗ２とは、互いに等しくてもよいし、異なっていてもよいが、幅Ｗ１が幅Ｗ２よりも大きいことが好ましい。具体的には、幅Ｗ１は、幅Ｗ２の１．１倍以上であることが好ましく、１．５倍以上であることがより好ましい。
ｎ型非晶質半導体層１３ｎの上には、電子を収集するｎ側電極１５が設けられている。一方、ｐ型非晶質半導体層１２ｐの上には、正孔を収集するｐ側電極１４が設けられている。なお、ｐ型非晶質半導体層１２ｐとｐ側電極１４との間には、上記反射層４０が介在している。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、反射層４０からｐ型非晶質半導体層１２ｐの一部が露出するように反射層４０を設け、ｐ型非晶質半導体層１２ｐとｐ側電極１４とが直接接触するようにしてもよい。
ｐ側電極１４とｎ側電極１５とは、電気的に絶縁されている。具体的には、絶縁層１８上でｐ側電極１４とｎ側電極１５との間にギャップが形成されることによって、ｐ側電極１４とｎ側電極１５とが電気的に絶縁されている。従って、本実施形態では、太陽電池基板９の一主面には、ｐ側及びｎ側電極１４，１５のいずれもが設けられていない領域Ｒが存在している。
なお、絶縁層１８の上におけるｎ側電極１５とｐ側電極１４との間の間隔Ｗ５は、例えば、幅Ｗ３の１／３程度とすることができる。
本実施形態においては、ｎ側電極１５及びｐ側電極１４のそれぞれは、バスバー及び複数のフィンガーを含むくし歯状電極により構成されている。もっとも、ｎ側電極１５及びｐ側電極１４のそれぞれは、複数のフィンガーのみにより構成されており、バスバーを有さない所謂バスバーレス型の電極であってもよい。
ｎ側電極１５及びｐ側電極１４のそれぞれの構成は、キャリアを収集できるものである限りにおいて特に限定されない。本実施形態においては、ｎ側電極１５とｐ側電極１４とのそれぞれは、第１〜第４の導電層１９ａ〜１９ｄの積層体により構成されている。
第１の導電層１９ａは、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などのＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ）等により形成することができる。具体的には、本実施形態では、第１の導電層１９ａは、ＩＴＯにより形成されている。第１の導電層１９ａの厚みは、例えば、５０〜１００ｎｍ程度とすることができる。
第２〜第４の導電層１９ｂ〜１９ｄは、例えばＣｕなどの金属や合金により形成することができる。具体的には、本実施形態では、第２及び第３の導電層１９ｂ、１９ｃのそれぞれは、Ｃｕにより形成されている。第４の導電層１９ｄは、Ｓｎにより形成されている。第２〜第４の導電層１９ｂ〜１９ｄの厚みは、それぞれ、例えば、５０ｎｍ〜１μｍ程度、５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度、１０μｍ〜２０μｍ程度、１μｍ〜５μｍ程度とするこ
とができる。
なお、第１〜第４の導電層１９ａ〜１９ｄの形成方法は特に限定されず、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法などの薄膜形成方法やめっき法などにより形成することができる。具体的には、本実施形態では、第１及び第２の導電層１９ａ、１９ｂが薄膜形成法により形成された膜で、第３及び第４の導電層１９ｃ、１９ｄがめっき法により形成された膜である。
本実施形態において、反射層４０は、太陽電池基板９の一主面のｐ側及びｎ側電極１４，１５のいずれもが設けられていない領域Ｒの少なくとも一部を少なくとも覆うように設けられている。具体的には、反射層４０は、領域Ｒの全体を覆っている。より詳細には、反射層４０は、領域Ｒを含み、ｐ側電極１４が配された領域からｎ側電極１５が配された領域にわたって設けられている。そして、反射層４０は、絶縁層１８によりｎ側電極１５と電気的に絶縁されている。
次に、図３〜図１２を主として参照しながら、本実施形態の太陽電池１の製造方法について説明する。
まず、半導体基板１０を用意する。次に、ステップＳ１において、半導体基板１０の受光面１０ａ及び裏面１０ｂの洗浄を行う。半導体基板１０の洗浄は、例えば、ＨＦ水溶液などを用いて行うことができる。なお、このステップＳ１において、受光面１０ａにテクスチャ構造を形成しておくことが好ましい。
次に、ステップＳ２において、半導体基板１０の受光面１０ａの上にｉ型非晶質半導体層１７ｉとｎ型非晶質半導体層１７ｎとを形成すると共に、裏面１０ｂの上にｉ型非晶質半導体層２１とｐ型非晶質半導体層２２とを形成する。ｉ型非晶質半導体層１７ｉ，２１及びｎ型非晶質半導体層１７ｎ，２２のそれぞれの形成方法は、特に限定されない。ｉ型非晶質半導体層１７ｉ，２１及びｎ型非晶質半導体層１７ｎ，２２のそれぞれは、例えば、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成することができる。
また、ステップＳ２において、ｐ型非晶質半導体層２２の上に反射層４０を形成する。反射層４０は、例えば、蒸着法、スパッタ法などの膜形成方法により形成することができる。
次に、ステップＳ３において、ｎ型非晶質半導体層１７ｎの上に絶縁層１６を形成すると共に、反射層４０の上を含め、ｐ型非晶質半導体層２２の上に絶縁層２３を形成する。なお、絶縁層１６，２３の形成方法は特に限定されない。絶縁層１６，２３は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等の薄膜形成法などにより形成することができる。
次に、ステップＳ４において、エッチング法等の方法を用いて絶縁層２３の一部分を除去する。具体的には、絶縁層２３のうち、後の工程で半導体基板１０にｐ型半導体層を接合させる領域の上に位置する部分を除去する。なお、絶縁層２３のエッチングは、絶縁層２３が酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる場合は、例えば、ＨＦ水溶液等の酸性のエッチング液を用いて行うことができる。
次に、ステップＳ５において、ステップＳ４においてパターニングした絶縁層２３をマスクとして用いて、ｉ型非晶質半導体層２１とｐ型非晶質半導体層２２とを、アルカリ性のエッチング液を用いてエッチングすることにより、ｉ型非晶質半導体層２１及びｐ型非晶質半導体層２２の絶縁層２３により覆われている部分以外の部分を除去する。これによ
り、裏面１０ｂのうち、上方に絶縁層２３が位置していない部分を露出させると共に、半導体層２１，２２から、ｉ型非晶質半導体層１２ｉとｐ型非晶質半導体層１２ｐとを形成する。
ここで、上述の通り、本実施形態では、絶縁層２３が酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる。このため、酸性のエッチング液による絶縁層２３のエッチング速度は高いものの、アルカリ性のエッチング液による絶縁層２３のエッチング速度は低い。一方、半導体層２１，２２は非晶質シリコンからなる。このため、半導体層２１，２２に関しては、酸性のエッチング液によるエッチング速度が低く、アルカリ性のエッチング液によるエッチング速度が高い。このため、ステップＳ４において用いた酸性のエッチング液によって、絶縁層２３はエッチングされるものの、半導体層２１，２２は、実質的にエッチングされない。一方、ステップＳ５において用いたアルカリ性のエッチング液によって半導体層２１，２２はエッチングされるものの、絶縁層２３は実質的にエッチングされない。従って、ステップＳ４及びステップＳ５において、絶縁層２３または半導体層２１，２２を選択的にエッチングすることができる。
次に、ステップＳ６において、裏面１０ｂを覆うように、ｉ型非晶質半導体層２４とｎ型非晶質半導体層２５とをこの順番で順次形成する。非晶質半導体層２４，２５の形成方法は特に限定されない。非晶質半導体層２４，２５は、例えば、ＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成することができる。
次に、ステップＳ７において、非晶質半導体層２４，２５の絶縁層２３の上に位置している部分の一部分をエッチングする。これにより、非晶質半導体層２４，２５からｉ型非晶質半導体層１３ｉとｎ型非晶質半導体層１３ｎとを形成する。
このステップＳ７においては、非晶質半導体層２４，２５に対するエッチング速度が絶縁層２３に対するエッチング速度よりも大きな第１のエッチング剤を使用する。このため、絶縁層２３と非晶質半導体層２４，２５のうち、非晶質半導体層２４，２５が選択的にエッチングされる。
第１のエッチング剤の具体例としては、非晶質半導体層２４，２５がシリコンからなり、絶縁層２３が酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素からなる場合は、例えば、ＮａＯＨを含むＮａＯＨ水溶液や、ＫＯＨを含むＫＯＨ水溶液などのアルカリ性水溶液、硝酸とアンモニアとの混酸などが挙げられる。また、第１のエッチング剤は、液体、すなわちエッチング液である必要は必ずしもない。第１のエッチング剤は、例えばガスであってもよい。第１のエッチング剤として好ましく用いられるエッチングガスの具体例としては、例えば、Ｃｌ２とＨｅとの混合ガスやＸｅＦ２ガスなどが挙げられる。
なお、本発明において、「エッチング液」には、ペースト状のエッチングペーストや粘度が調製されたエッチングインクが含まれるものとする。
次に、ステップＳ８において絶縁層２３のエッチングを行う。具体的には、ステップＳ７におけるエッチングにより一部分が除去された非晶質半導体層２４，２５からなる非晶質半導体層１３ｉ、１３ｐの上から、第２のエッチング剤を用いて、絶縁層２３の露出部をエッチングにより除去する。これにより、絶縁層２３にコンタクトホールを形成して反射層４０を露出させると共に、絶縁層２３から絶縁層１８を形成する。
このステップＳ８においては、絶縁層２３に対するエッチング速度が非晶質半導体層２４，２５に対するエッチング速度よりも大きな第２のエッチング剤を使用する。このため、絶縁層２３と非晶質半導体層２４，２５のうち、絶縁層２３が選択的にエッチングされ
る。
第２のエッチング剤の具体例としては、非晶質半導体層２４，２５がシリコンからなり、絶縁層２３が酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素からなる場合は、例えば、ＨＦを含むＨＦ水溶液や、リン酸水溶液などの酸性水溶液などが挙げられる。また、第２のエッチング剤も、第１のエッチング剤と同様に、液体、すなわちエッチング液である必要は必ずしもない。第２のエッチング剤は、例えばガスであってもよい。第２のエッチング剤として好ましく用いられるエッチングガスの具体例としては、例えば、ＳＦ６とＨｅとの混合ガスやＣＦ４とＣＨＦ３とＨｅとの混合ガス、ＨＦガスなどが挙げられる。なかでも、第２のエッチング剤としては、ＨＦ水溶液が好ましく用いられる。この場合、下記のステップＳ９における電極形成の前に、電極形成面の酸化皮膜の除去も行うことができるためである。
次に、ステップＳ９において、ｐ型非晶質半導体層１２ｐ及びｎ型非晶質半導体層１３ｎのそれぞれの上にｎ側電極１５及びｐ側電極１４を形成する電極形成工程を行うことにより、太陽電池１を完成させることができる。なお、ｎ側電極１５及びｐ側電極１４の形成方法は、電極の材質に応じて適宜選択することができる。ｎ側電極１５及びｐ側電極１４は、例えばＣＶＤ法やスパッタリング法などにより形成することができる。
ところで、例えば、特許文献１に記載の裏面接合型の太陽電池においては、受光面から入射した光のうち、裏面の上に形成されたｐ側またはｎ側の電極に到達した光は、それらの電極により反射されるため、裏面から実質的に出射しない。しかしながら、受光面から入射した光のうち、裏面のｐ側電極及びｎ側電極のいずれも設けられていない領域に到達した光は、裏面から出射され、電気エネルギーに変換されない。従って、裏面から出射する光の分、光電変換効率が低くなってしまう。
それに対して、本実施形態では、領域Ｒの少なくとも一部が反射層４０により覆われている。このため、裏面１０ｂのｐ側電極１４及びｎ側電極１５のいずれも設けられていない領域Ｒに到達した光は、反射層４０によって受光面１０ａ側に反射されるので、領域Ｒに到達した光が裏面１０ｂから出射することが抑制される。よって、受光面１０ａから入射し、裏面１０ｂから出射する光を少なくすることができる。従って、入射光の利用効率を高めることができるので、改善された光電変換効率を実現することができる。
特に、本実施形態では、領域Ｒの全体が反射層４０により覆われている。このため、より改善された光電変換効率を実現することができる。
また、本実施形態では、反射層４０が、Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｕ及びＴｉからなる群から選ばれた金属、またはＡｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｕ及びＴｉからなる群から選ばれた１種以上の金属を含む合金という光反射率の高い材料により形成されている。よって、裏面１０ｂから太陽電池基板９外に光が出射することをより効果的に抑制することができる。従って、より改善された光電変換効率を実現することができる。
また、本実施形態では、反射層４０は、領域Ｒを含み、裏面１０ｂのｐ側電極１４が配された領域からｎ側電極１５が配された領域にわたって配されている。このため、反射層４０の形成位置がずれた場合であっても、領域Ｒが反射層４０により確実に覆われる。従って、改善された光電変換効率を有する太陽電池１を高い良品率で安定して製造することができる。
また、絶縁層１８により反射層４０とｎ側電極１５とが電気的に絶縁されている。このため、ｐ側電極１４とｎ側電極１５との間を短絡電流が流れることに起因する光電変換効
率の低下が抑制されている。
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。但し、以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
《第２及び第３の実施形態》
図１３は、第２の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。図１４は、第３の実施形態にける太陽電池の略図的断面図である。
上記第１の実施形態では、ｐ型非晶質半導体層１２ｐの直上に反射層４０が配されている例について説明した。但し、本発明において、反射層４０の位置は、領域Ｒの少なくとも一部を覆うような位置である限りにおいて特に限定されない。
例えば図１３に示す太陽電池では、反射層４０は、ｐ側電極１４及びｎ側電極１５よりも上方に配置されている。具体的には、ｐ側電極１４及びｎ側電極１５の上に、領域Ｒ並びにｐ側電極１４及びｎ側電極１５の全体を覆うように絶縁層４１が設けられている。反射層４０は、この絶縁層４１の上に設けられている。絶縁層４１は、領域Ｒ並びにｐ側電極１４及びｎ側電極１５の全体を覆っている。この実施形態のように、本実施形態では、領域Ｒに加えて、ｐ側電極１４及びｎ側電極１５の全体を覆うように反射層４０が設けられていてもよい。
絶縁層４１は、特に限定されないが、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などにより形成することができる。
また、例えば図１４に示す太陽電池では、反射層４０が絶縁層１８の内部に設けられている。この実施形態では、反射層４０の端部が絶縁層１８の端面に露出しているが、反射層４０の全体が絶縁層１８に完全に包囲されるように設けられていてもよい。
なお、反射層４０を絶縁層１８の内部に形成する方法としては、絶縁層１８のうち、反射層４０よりも下方に位置する部分を形成した後に、反射層４０を形成し、さらにその後に、絶縁層１８の残りの部分を形成する方法が挙げられる。
《第４〜第９の実施形態》
図１５は、第４の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。図１６は、第５の実施形態にける太陽電池の略図的断面図である。図１７は、第６の実施形態にける太陽電池の略図的断面図である。図１８は、第７の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。図１９は、第８の実施形態にける太陽電池の略図的断面図である。図２０は、第９の実施形態にける太陽電池の略図的断面図である。
上記第１の実施形態では、ｎ型の半導体基板１０の上に配されたｐ型非晶質半導体層１２ｐの表面によりｐ型表面１２ｐ１が構成されており、ｎ型非晶質半導体層１３ｎの表面によりｎ型表面１３ｎ１が構成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。
例えば、図１５〜図１７に示す第４〜第６の実施形態のように、ｎ型の結晶性半導体基板３０の裏面３０ｂ側の部分の一部分にｐ型のドーパントを熱拡散させることにより、結晶性半導体基板３０の裏面３０ｂの一部分にｐ型の熱拡散領域からなり、ｐ型表面１２ｐ１を構成する半導体領域３１ｐを形成するようにしてもよい。なお、第４〜第６の実施形態では、ｎ型表面１３ｎ１は、半導体基板１０の裏面１０ｂの上に設けられたｎ型非晶質
半導体層１３ｎにより構成されている。
さらに、図１８〜図２０に示すように、半導体領域３１ｐに加えて、結晶性半導体基板３０の裏面３０ｂの一部分にｎ型の熱拡散領域からなり、ｎ型表面１３ｎ１を構成する半導体領域３１ｎをさらに形成するようにしてもよい。すなわち、ｐ型表面１２ｐ１及びｎ型表面１３ｎ１の両方を熱拡散領域により構成するようにしてもよい。
なお、図１５に示す第４の実施形態及び図１８に示す第７の実施形態のそれぞれでは、上記第１の実施形態と同様に、ｐ型半導体領域の直上に反射層４０が配置されている。
図１６に示す第５の実施形態及び図１９に示す第８の実施形態のそれぞれでは、上記第２の実施形態と同様に、ｐ側電極１４及びｎ側電極１５を覆うように設けられた絶縁層４１の上に反射層４０が配されている。反射層４０は、領域Ｒ並びにｐ側電極１４及びｎ側電極１５の全体を覆っている。
図１７に示す第６の実施形態及び図２０に示す第９の実施形態のそれぞれでは、上記第３の実施形態と同様に、絶縁層１８の内部に反射層４０が形成されている。
《第１０の実施形態》
図２１は、第１０の実施形態における太陽電池の略図的断面図である。
上記第２の実施形態では、反射層４０の下に絶縁層４１が設けられている例について説明した。但し、反射層４０が絶縁性を有する場合は、図２１に示すように、絶縁層４１を設けずに、太陽電池基板９、ｐ側電極１４及びｎ側電極１５を覆うように反射層４０を設けてもよい。この場合は、絶縁層４１を形成する工程が必要とならず、かつ、例えば塗布等により反射層４０を容易に形成することができる。従って、太陽電池１の製造が容易となる。
なお、絶縁性を有する反射層４０は、特に限定されないが、例えば、白色系の樹脂組成物により構成することができる。白色系の樹脂組成物の具体例としては、例えば、酸化チタン微粒子を含むエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等が挙げられる。
１…太陽電池
９…太陽電池基板
１０…半導体基板
１０ａ…受光面
１０ｂ…裏面
１２ｐ…ｐ型非晶質半導体層
１２ｐ１…ｐ型表面
１３ｎ…ｎ型非晶質半導体層
１３ｎ１…ｎ型表面
１４…ｐ側電極
１５…ｎ側電極
３０…結晶性半導体基板
３１…絶縁層
３１ｎ…半導体領域
３１ｐ…半導体領域
４０…反射層
４１…絶縁層

Claims (10)

  1. 半導体基板を有し、一主面にｐ型表面及びｎ型表面が露出している太陽電池基板と、
    前記ｐ型表面の上に設けられているｐ側電極と、
    前記ｎ型表面の上に設けられているｎ側電極と、
    前記太陽電池基板の一主面の前記ｐ側及びｎ側電極のいずれもが設けられていない領域の少なくとも一部を少なくとも覆うように設けられた反射層と、
    を備える、太陽電池。
  2. 前記反射層は、前記太陽電池基板の一主面の前記ｐ側電極及び前記ｎ側電極のいずれもが設けられていない領域を含み、前記ｐ側電極が配された領域の上から前記ｎ側電極が配された領域の上にわたって設けられており、
    前記反射層と、前記ｐ側電極及び前記ｎ側電極の少なくとも一方との間に配された絶縁層をさらに備える、請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記反射層は、前記ｐ側電極及び前記ｎ側電極よりも上方に配されている、請求項２に記載の太陽電池。
  4. 前記反射層が内部に設けられた絶縁層をさらに備える、請求項１に記載の太陽電池。
  5. 前記反射層は、Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｕ及びＴｉからなる群から選ばれた金属、またはＡｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｕ及びＴｉからなる群から選ばれた１種以上の金属を含む合金からなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池。
  6. 前記反射層は絶縁性を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池。
  7. 前記反射層は樹脂からなる、請求項６に記載の太陽電池。
  8. 前記反射層は白色樹脂からなる、請求項７に記載の太陽電池。
  9. 前記太陽電池基板は、前記半導体基板の一主面の上に設けられており、前記ｐ型表面を構成しているｐ型半導体層と、前記半導体基板の一主面の上に設けられており、前記ｎ型表面を構成しているｎ型半導体層とのうちの少なくとも一方をさらに有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽電池。
  10. 前記半導体基板は、ｐ型ドーパントが拡散しており、前記ｐ型表面を構成しているｐ型半導体領域と、ｎ型ドーパントが拡散しており、前記ｎ型表面を構成しているｎ型半導体領域とのうちの少なくとも一方を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の太陽電池。
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