JP2014056875A - Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element manufacturing method - Google Patents

Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element manufacturing method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion element and a photoelectric conversion element manufacturing method, which can achieve further improvement of characteristics of a hetero-junction back contact cell.SOLUTION: A photoelectric conversion element comprises: a first groove, a second groove and a salient between the first groove and the second groove which are formed on a part of a surface of a first conductivity type semiconductor substrate; a first conductivity type amorphous film formed on the first groove, the second groove and the salient; a second conductivity type amorphous film formed on a region of the surface of the semiconductor substrate other than the first groove, the second groove and the salient; a first conductivity type electrode layer for entirely covering the first conductivity type amorphous film; and a second conductivity type electrode layer for entirely covering the second conductivity type amorphous film, in which the first conductivity type electrode layer and the second conductivity type electrode layer are electrically insulated from each other.

Description

本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element and a method for manufacturing the photoelectric conversion element.

太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する太陽電池は、近年、特に、地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池には、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類のものがあるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。   In recent years, a solar cell that directly converts solar energy into electric energy has been rapidly expected as a next-generation energy source particularly from the viewpoint of global environmental problems. There are various types of solar cells, such as those using compound semiconductors or organic materials, but the mainstream is currently using silicon crystals.

現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面である受光面と、受光面の反対側である裏面とにそれぞれ電極が形成された構造のものである。   Currently, the most manufactured and sold solar cells have a structure in which electrodes are respectively formed on a light receiving surface that is a surface on which sunlight is incident and a back surface that is opposite to the light receiving surface.

しかしながら、受光面に電極を形成した場合には、電極における太陽光の反射および吸収があることから、電極の面積分だけ入射する太陽光の量が減少する。そのため、たとえば特許文献1には、n型単結晶シリコン基板の裏面側にn電極であるエミッタコンタクトと、p電極であるベースコンタクトの双方が形成されたヘテロ接合型バックコンタクトセルが開示されている。   However, when an electrode is formed on the light receiving surface, sunlight is reflected and absorbed by the electrode, so that the amount of incident sunlight is reduced by the area of the electrode. Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a heterojunction back contact cell in which both an n-electrode emitter contact and a p-electrode base contact are formed on the back side of an n-type single crystal silicon substrate. .

図19に、従来の特許文献1に開示されたヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。図19に示されるヘテロ接合型バックコンタクトセルは、n型シリコン基板101の裏面の一部の領域にp+領域106が形成され、n型シリコン基板101の裏面のp+領域106以外の領域上にi型のアモルファスシリコン膜110およびn型のアモルファスシリコン膜111がこの順に積層されており、p+領域106上およびn型のアモルファスシリコン膜111上に、それぞれ、ベースコンタクト112およびエミッタコンタクト113が形成された構造を有している。   FIG. 19 is a schematic cross-sectional view of a heterojunction back contact cell disclosed in Patent Document 1 of the related art. In the heterojunction back contact cell shown in FIG. 19, a p + region 106 is formed in a partial region on the back surface of the n-type silicon substrate 101, and the region on the back surface of the n-type silicon substrate 101 other than the p + region 106. An i-type amorphous silicon film 110 and an n-type amorphous silicon film 111 are stacked in this order. A base contact 112 and an emitter contact 113 are formed on the p + region 106 and the n-type amorphous silicon film 111, respectively. It has a formed structure.

n型シリコン基板101の裏面上におけるi型のアモルファスシリコン膜110およびベースコンタクト112以外の領域にはSiNx膜103が堆積されている。n型シリコン基板101の受光面には微小な凹凸加工が行なわれて、ピラミッド型のエッチング構造104が形成されている。さらに、n型シリコン基板101のエッチング構造104にはリンの拡散が行なわれることによって表面注入層102が形成されており、表面注入層102上には反射防止膜として用いられるSiNx膜108が堆積されている。 In a region other than the i-type amorphous silicon film 110 and the base contact 112 on the back surface of the n-type silicon substrate 101, a SiN x film 103 is deposited. The light receiving surface of the n-type silicon substrate 101 is subjected to minute uneven processing to form a pyramidal etching structure 104. Furthermore, the surface injection layer 102 is formed in the etching structure 104 of the n-type silicon substrate 101 by diffusion of phosphorus, and a SiN x film 108 used as an antireflection film is deposited on the surface injection layer 102. Has been.

このような構造を有するヘテロ接合型バックコンタクトセルは、単結晶シリコン基板の裏面にp+領域およびn+領域がそれぞれ形成された従来のバックコンタクトセルに比べて単結晶シリコン基板の裏面でのキャリアの再結合を防止でき、開放電圧が高くなるため、特性が向上するとされている。   The heterojunction back contact cell having such a structure has a carrier on the back surface of the single crystal silicon substrate as compared with the conventional back contact cell in which the p + region and the n + region are respectively formed on the back surface of the single crystal silicon substrate. The recombination can be prevented, and the open circuit voltage becomes high, so that the characteristics are improved.

特開2010−219527号公報JP 2010-219527 A

しかしながら、図19に示す従来の特許文献1に開示されたヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、n型シリコン基板101の受光面から入射してきた光が、n型シリコン基板101の内部で吸収されなかった場合には、ベースコンタクト112とエミッタコンタクト113との間から外部に透過してしまい、短絡電流密度が低くなって、特性が低くなることがあった。そのため、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性のさらなる改善が要望されている。   However, in the heterojunction back contact cell disclosed in Patent Document 1 shown in FIG. 19, light incident from the light receiving surface of the n-type silicon substrate 101 is not absorbed inside the n-type silicon substrate 101. In this case, the light is transmitted from between the base contact 112 and the emitter contact 113 to the outside, the short-circuit current density is lowered, and the characteristics may be lowered. Therefore, further improvement of the characteristics of the heterojunction back contact cell is desired.

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性のさらなる改善を達成することが可能な光電変換素子および光電変換素子の製造方法を提供することにある。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element and a method for manufacturing the photoelectric conversion element that can achieve further improvement in characteristics of the heterojunction back contact cell.

本発明は、第1導電型の半導体基板を備え、半導体基板の表面の一部には、第1の溝と第2の溝と、第1の溝と第2の溝との間の凸部とが設けられており、第1の溝上、第2の溝上および凸部上には第1導電型非晶質膜が設けられており、半導体基板の表面の第1の溝、第2の溝および凸部以外の領域には第2導電型非晶質膜が設けられており、第1導電型非晶質膜の全面を覆う第1導電型用電極層と、第2導電型非晶質膜の全面を覆う第2導電型用電極層とを有し、第1導電型用電極層と第2導電型用電極層とが電気的に絶縁されている光電変換素子である。   The present invention includes a first conductivity type semiconductor substrate, and a part of the surface of the semiconductor substrate includes a first groove and a second groove, and a convex portion between the first groove and the second groove. The first conductivity type amorphous film is provided on the first groove, the second groove, and the convex portion, and the first groove and the second groove on the surface of the semiconductor substrate are provided. A second conductive type amorphous film is provided in a region other than the convex portion, and a first conductive type electrode layer covering the entire surface of the first conductive type amorphous film, and a second conductive type amorphous film The photoelectric conversion element has a second conductivity type electrode layer covering the entire surface of the film, and the first conductivity type electrode layer and the second conductivity type electrode layer are electrically insulated.

ここで、本発明の光電変換素子において、半導体基板の表面全体に凸部よりも小さい第2の凸部がさらに設けられていることが好ましい。   Here, in the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that a second convex portion smaller than the convex portion is further provided on the entire surface of the semiconductor substrate.

また、本発明の光電変換素子において、半導体基板の表面と第1導電型非晶質膜との間および半導体基板の表面と第2導電型非晶質膜との間にi型の非晶質膜が設けられていることが好ましい。   In the photoelectric conversion element of the present invention, an i-type amorphous material is formed between the surface of the semiconductor substrate and the first conductive type amorphous film and between the surface of the semiconductor substrate and the second conductive type amorphous film. A film is preferably provided.

さらに、本発明は、第1導電型の半導体基板の一方の表面の一部上に第1のマスク材を設置する工程と、第1のマスク材をマスクとして半導体基板の一部を除去することによって半導体基板の表面に、第1の溝と、第2の溝と、第1の溝と第2の溝との間の凸部とを形成する工程と、第1の溝と第2の溝との間から凸部が露出するように第2のマスク材を設置する工程と、第2のマスク材をマスクとして凸部の表面の一部を除去する工程と、半導体基板の表面の第1の溝、第2の溝および凸部以外の領域に第2導電型非晶質膜を形成する工程と、第1の溝と第2の溝と凸部とを覆うように第3のマスク材を設置する工程と、半導体基板の表面の第1の溝、第2の溝および凸部以外の領域および第3のマスク材を覆うように第2導電型非晶質膜を形成する工程と、第3のマスク材と第3のマスク材上の第2導電型非晶質膜を除去する工程と、第2導電型非晶質膜の残部上に第4のマスク材を設置する工程と、第4のマスク材、第1の溝、第2の溝および凸部を覆うように第1導電型非晶質膜を形成する工程と、第4のマスク材と第4のマスク材上の第1導電型非晶質膜を除去する工程と、第4のマスク材を除去した後に、第1導電型非晶質膜の全面を覆う第1導電型用電極層と、第2導電型非晶質膜の全面を覆う第2導電型用電極層とを、第1導電型用電極層と第2導電型用電極層とが電気的に絶縁されるように形成する工程と、を含む、光電変換素子の製造方法である。   Furthermore, the present invention provides a step of installing a first mask material on a portion of one surface of a first conductivity type semiconductor substrate, and removing a portion of the semiconductor substrate using the first mask material as a mask. Forming a first groove, a second groove, and a convex portion between the first groove and the second groove on the surface of the semiconductor substrate, and the first groove and the second groove. A step of installing the second mask material so that the convex portion is exposed from between the step, a step of removing a part of the surface of the convex portion using the second mask material as a mask, and a first surface of the semiconductor substrate Forming a second conductive amorphous film in a region other than the first groove, the second groove, and the convex portion, and a third mask material so as to cover the first groove, the second groove, and the convex portion And a second conductive type amorphous film so as to cover the region other than the first groove, the second groove and the convex portion on the surface of the semiconductor substrate and the third mask material A step of forming, a step of removing the third mask material and the second conductive type amorphous film on the third mask material, and a fourth mask material on the remaining portion of the second conductive type amorphous film. A step of installing, a step of forming a first conductive amorphous film so as to cover the fourth mask material, the first groove, the second groove, and the convex portion, and the fourth mask material and the fourth mask A step of removing the first conductive type amorphous film on the mask material; a first conductive type electrode layer covering the entire surface of the first conductive type amorphous film after removing the fourth mask material; Forming a second conductivity type electrode layer covering the entire surface of the two conductivity type amorphous film so that the first conductivity type electrode layer and the second conductivity type electrode layer are electrically insulated; The manufacturing method of the photoelectric conversion element containing these.

ここで、本発明の光電変換素子の製造方法は、第3のマスク材を設置する工程の前に、半導体基板の表面全体に、凸部よりも小さい第2の凸部を形成する工程をさらに含むことが好ましい。   Here, the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the present invention further includes a step of forming a second convex portion smaller than the convex portion on the entire surface of the semiconductor substrate before the step of installing the third mask material. It is preferable to include.

本発明によれば、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性のさらなる改善を達成することが可能な光電変換素子および光電変換素子の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the photoelectric conversion element which can achieve the further improvement of the characteristic of a heterojunction type back contact cell, and a photoelectric conversion element can be provided.

実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。5 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of the first embodiment. FIG. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the first embodiment. 実施の形態2のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a heterojunction back contact cell according to a second embodiment. 実施の形態2のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell according to the second embodiment. 従来の特許文献1に開示されたヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。It is a typical sectional view of a heterojunction type back contact cell indicated by conventional patent documents 1.

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。   Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

<実施の形態1>
図1に、本発明の光電変換素子の一例である実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルはn型単結晶シリコンからなる半導体基板1を有しており、半導体基板1の一方の表面である裏面の一部には、第1の溝4と、第2の溝5と、第1の溝4と第2の溝5との間の凸部6と、が設けられている。ここで、第1の溝4および第2の溝5は、図1の紙面の法線方向に伸長している。また、凸部6は、半導体基板1の裏面方向に突出しながら、第1の溝4および第2の溝5の伸長方向に沿って伸長している。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a heterojunction back contact cell according to Embodiment 1, which is an example of the photoelectric conversion element of the present invention. The heterojunction back contact cell of the first embodiment has a semiconductor substrate 1 made of n-type single crystal silicon, and a part of the back surface, which is one surface of the semiconductor substrate 1, has a first groove 4 and The 2nd groove | channel 5 and the convex part 6 between the 1st groove | channel 4 and the 2nd groove | channel 5 are provided. Here, the 1st groove | channel 4 and the 2nd groove | channel 5 are extended | stretched in the normal line direction of the paper surface of FIG. The protrusion 6 extends in the extending direction of the first groove 4 and the second groove 5 while protruding in the back surface direction of the semiconductor substrate 1.

半導体基板1の裏面において、第1の溝4、凸部6および第2の溝5が形成されている領域(以下、「溝形成領域」という。)1b上には、i型のアモルファスシリコンからなる第1のi型非晶質膜14、n型のアモルファスシリコンからなる第1導電型非晶質膜15、第1の電極層16および第2の電極層17がこの順序で積層されている。   On the back surface of the semiconductor substrate 1, i-type amorphous silicon is formed on a region (hereinafter referred to as "groove formation region") 1b in which the first groove 4, the convex portion 6, and the second groove 5 are formed. The first i-type amorphous film 14, the first conductivity-type amorphous film 15 made of n-type amorphous silicon, the first electrode layer 16, and the second electrode layer 17 are laminated in this order. .

また、第1導電型非晶質膜15の裏面上に積層された第1の電極層16と第2の電極層17との積層体から第1導電型用電極層20bが構成されており、第1導電型非晶質膜15の裏面の全面が第1導電型用電極層20bで覆われている。   The first conductivity type electrode layer 20b is composed of a laminate of the first electrode layer 16 and the second electrode layer 17 laminated on the back surface of the first conductivity type amorphous film 15, The entire back surface of the first conductivity type amorphous film 15 is covered with the first conductivity type electrode layer 20b.

半導体基板1の裏面における溝形成領域1b以外の領域(以下、「溝非形成領域」という。)1a上には、i型のアモルファスシリコンからなる第2のi型非晶質膜11、p型のアモルファスシリコンからなる第2導電型非晶質膜12、第1の電極層16および第2の電極層17がこの順序で積層されている。   A second i-type amorphous film 11 made of i-type amorphous silicon, p-type is formed on a region other than the groove forming region 1 b (hereinafter referred to as “groove non-forming region”) 1 a on the back surface of the semiconductor substrate 1. The second conductivity type amorphous film 12 made of amorphous silicon, the first electrode layer 16 and the second electrode layer 17 are laminated in this order.

また、第2導電型非晶質膜12の裏面上に積層された第1の電極層16と第2の電極層17との積層体から第2導電型用電極層20aが構成されており、第2導電型非晶質膜12の裏面の全面が第2導電型用電極層20aで覆われている。第1導電型用電極層20bと第2導電型用電極層20aとは、第1の溝4および第2の溝5によって、高さ方向に差異が設けられているため、電気的に絶縁されている。   In addition, the second conductive type electrode layer 20a is composed of a stacked body of the first electrode layer 16 and the second electrode layer 17 stacked on the back surface of the second conductive type amorphous film 12, The entire back surface of the second conductivity type amorphous film 12 is covered with the second conductivity type electrode layer 20a. The first conductivity type electrode layer 20b and the second conductivity type electrode layer 20a are electrically insulated because the first groove 4 and the second groove 5 are different in the height direction. ing.

なお、本明細書において「i型」とは、n型またはp型の不純物を意図的にドーピングしていないことを意味しており、たとえば光電変換素子の作製後にn型またはp型の不純物が不可避的に拡散することなどによってn型またはp型の導電型を示すこともあり得る。   Note that “i-type” in this specification means that n-type or p-type impurities are not intentionally doped. For example, after manufacturing a photoelectric conversion element, n-type or p-type impurities are not present. Inevitable diffusion may cause n-type or p-type conductivity.

また、本明細書において「アモルファスシリコン」には、水素化アモルファスシリコンなどのシリコン原子の未結合手(ダングリングボンド)が水素で終端されたものも含まれる。   In the present specification, “amorphous silicon” includes hydrogen atoms terminated with dangling bonds of silicon atoms such as amorphous silicon hydride.

半導体基板1の受光面には微細なピラミッド状の凹凸からなるテクスチャ構造2が形成されており、半導体基板1の受光面のテクスチャ構造2上には、パッシベーション膜9と反射防止膜10とがこの順序で形成されている。   A texture structure 2 composed of fine pyramidal irregularities is formed on the light-receiving surface of the semiconductor substrate 1. On the texture structure 2 of the light-receiving surface of the semiconductor substrate 1, a passivation film 9 and an antireflection film 10 are formed. Formed in order.

以下、図2〜図16の模式的断面図を参照して、実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。まず、図2に示すように、n型単結晶シリコンからなる半導体基板1の受光面の全面にテクスチャ構造2を形成する。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the heterojunction back contact cell of the first embodiment will be described with reference to schematic cross-sectional views of FIGS. First, as shown in FIG. 2, a texture structure 2 is formed on the entire light receiving surface of a semiconductor substrate 1 made of n-type single crystal silicon.

半導体基板1としてはn型単結晶シリコンからなる基板に限定されず、たとえば従来から公知の半導体基板などを用いてもよい。   The semiconductor substrate 1 is not limited to a substrate made of n-type single crystal silicon. For example, a conventionally known semiconductor substrate may be used.

半導体基板1の厚さは、特に限定されないが、たとえば100μm以上300μm以下とすることができ、好ましくは100μm以上200μm以下とすることができる。また、半導体基板1の比抵抗も、特に限定されないが、たとえば0.1Ω・cm以上1Ω・cm以下とすることができる。   Although the thickness of the semiconductor substrate 1 is not specifically limited, For example, it can be 100 micrometers or more and 300 micrometers or less, Preferably it can be 100 micrometers or more and 200 micrometers or less. Further, the specific resistance of the semiconductor substrate 1 is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 Ω · cm or more and 1 Ω · cm or less.

テクスチャ構造2の形成方法は特に限定されないが、たとえば従来から公知のテクスチャエッチングなどを好適に用いることができる。   Although the formation method of the texture structure 2 is not specifically limited, For example, conventionally well-known texture etching etc. can be used suitably.

次に、図3に示すように、半導体基板1の裏面の一部上に第1のマスク材3を設置する。   Next, as shown in FIG. 3, the first mask material 3 is placed on a part of the back surface of the semiconductor substrate 1.

第1のマスク材3の材質および設置方法は、特に限定されないが、たとえば、第1のマスク材3がフォトレジストからなる場合には、半導体基板1の裏面の全面に第1のマスク材3を塗布した後に、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術による第1のマスク材3のパターンニングを行なうことによって、半導体基板1の裏面の一部上に第1のマスク材3を設置することができる。   The material and installation method of the first mask material 3 are not particularly limited. For example, when the first mask material 3 is made of a photoresist, the first mask material 3 is placed on the entire back surface of the semiconductor substrate 1. After the coating, the first mask material 3 can be placed on a part of the back surface of the semiconductor substrate 1 by patterning the first mask material 3 by photolithography technique and etching technique.

次に、図4に示すように、第1のマスク材3をマスクとして半導体基板1の裏面の一部を除去することによって、半導体基板1の裏面の一部に、第1の溝4と、第2の溝5と、第1の溝4と第2の溝5との間の凸部6とを形成する。   Next, as shown in FIG. 4, by removing a part of the back surface of the semiconductor substrate 1 using the first mask material 3 as a mask, a first groove 4 is formed on a part of the back surface of the semiconductor substrate 1. A second groove 5 and a convex portion 6 between the first groove 4 and the second groove 5 are formed.

ここで、第1のマスク材3をマスクとして用いて半導体基板1の裏面の一部を除去する方法としては、たとえばドライエッチングなどを用いることができる。ドライエッチングとしては、たとえば、エッチングガスとしてCF4ガスを用いたICP(Ion Coupling Plasma)ドライエッチング装置による反応性イオンエッチングの方式などを採用することができる。 Here, as a method of removing a part of the back surface of the semiconductor substrate 1 using the first mask material 3 as a mask, for example, dry etching or the like can be used. As the dry etching, for example, a reactive ion etching method using an ICP (Ion Coupling Plasma) dry etching apparatus using CF 4 gas as an etching gas can be employed.

第1の溝4の深さd、第2の溝5の深さdおよび凸部6の高さdは、0.3μm以上5μm以下であることが好ましい。第1の溝4の深さd、第2の溝5の深さdおよび凸部6の高さdが、0.3μm以上である場合には、隣り合う電極間のリークならびに第1のi型非晶質膜14および第1導電型非晶質膜15の劣化による変換効率などの特性の低下を抑止することができる。第1の溝4の深さd、第2の溝5の深さdおよび凸部6の高さdが、5μm以下である場合には、半導体基板1が薄くなりすぎないため、変換効率などの特性の低下を効果的に抑止することができる。   It is preferable that the depth d of the first groove 4, the depth d of the second groove 5, and the height d of the convex portion 6 are 0.3 μm or more and 5 μm or less. When the depth d of the first groove 4, the depth d of the second groove 5, and the height d of the convex portion 6 are 0.3 μm or more, leakage between adjacent electrodes and the first i The deterioration of characteristics such as conversion efficiency due to deterioration of the type amorphous film 14 and the first conductive type amorphous film 15 can be suppressed. When the depth d of the first groove 4, the depth d of the second groove 5, and the height d of the convex portion 6 are 5 μm or less, the semiconductor substrate 1 does not become too thin. The deterioration of the characteristics can be effectively suppressed.

第1の溝4の幅W1は、500μm以上であることが好ましい。第1の溝4の幅W1が500μm以上である場合には、複数のヘテロ接合型バックコンタクトセルを電気的に接続するための配線シートの配線に第1導電型用電極層20bを接続する際に、位置ズレが生じにくくなり、電気的なリークを起こしにくくなる。また、第1の溝4の幅W1は、10000μm以下であることが好ましい。   The width W1 of the first groove 4 is preferably 500 μm or more. When the width W1 of the first groove 4 is 500 μm or more, the first conductivity type electrode layer 20b is connected to the wiring of the wiring sheet for electrically connecting the plurality of heterojunction back contact cells. In addition, misalignment is less likely to occur and electrical leakage is less likely to occur. The width W1 of the first groove 4 is preferably 10000 μm or less.

第2の溝5の幅W2は、500μm以上であることが好ましい。第2の溝5の幅W2が500μm以上には、複数のヘテロ接合型バックコンタクトセルを電気的に接続して電流を集めるための配線シートの配線に第1導電型用電極層20bを接続する際に、位置ズレが生じにくくなるため、電気的なリークを起こしにくくなる。また、第2の溝5の幅W2は、10000μm以下であることが好ましい。   The width W2 of the second groove 5 is preferably 500 μm or more. When the width W2 of the second groove 5 is 500 μm or more, the first conductivity type electrode layer 20b is connected to the wiring of the wiring sheet for electrically connecting a plurality of heterojunction back contact cells to collect current. At this time, it is difficult for positional deviation to occur, so that it is difficult to cause electrical leakage. The width W2 of the second groove 5 is preferably 10000 μm or less.

凸部6の幅W3は、250μm以上であることが好ましい。凸部6の幅W3が250μm以上である場合には、複数のヘテロ接合型バックコンタクトセルを電気的に接続して電流を集めるための配線シートの配線に第1導電型用電極層20bを接続する際の接続不良の発生を抑えて、電流の取り出し効率の悪化を抑止することができる。また、凸部6の幅W3は、50000μm以下であることが好ましい。   The width W3 of the convex portion 6 is preferably 250 μm or more. When the width W3 of the convex portion 6 is 250 μm or more, the first conductivity type electrode layer 20b is connected to the wiring of the wiring sheet for electrically connecting a plurality of heterojunction back contact cells to collect current. It is possible to suppress the occurrence of connection failure during the operation and suppress the deterioration of the current extraction efficiency. Moreover, it is preferable that the width W3 of the convex part 6 is 50000 micrometers or less.

次に、図5に示すように、半導体基板1の裏面から第1のマスク材3を除去する。第1のマスク材3を除去する方法は、特に限定されず、従来から公知の方法を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 5, the first mask material 3 is removed from the back surface of the semiconductor substrate 1. The method for removing the first mask material 3 is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.

次に、図6に示すように、第1の溝4と第2の溝5との間から凸部6が露出するように第2のマスク材7を設置する。   Next, as shown in FIG. 6, the second mask material 7 is installed so that the convex portion 6 is exposed from between the first groove 4 and the second groove 5.

第2のマスク材7の材質および設置方法は、特に限定されないが、たとえば、第2のマスク材7がフォトレジストからなる場合には、半導体基板1の裏面の全面に第2のマスク材7を塗布した後に、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術による第2のマスク材7のパターンニングを行なうことによって、第1の溝4と第2の溝5との間から凸部6が露出するように第2のマスク材7を設置することにより行なうことができる。   The material and installation method of the second mask material 7 are not particularly limited. For example, when the second mask material 7 is made of a photoresist, the second mask material 7 is placed on the entire back surface of the semiconductor substrate 1. After the application, the second mask material 7 is patterned by the photolithography technique and the etching technique, so that the convex portion 6 is exposed from between the first groove 4 and the second groove 5. This can be done by installing the mask material 7.

次に、図7に示すように、第2のマスク材7をマスクとして凸部6の表面の一部を除去する。これにより、凸部6の表面は、凸部6の表面の一部の除去前よりも、なだらかな斜面を有することになる。このように、凸部6の表面が、凸部6の表面の一部の除去前よりもなだらかな斜面を有するように凸部6を形成した場合には、後述する工程で、半導体基板1の裏面の溝形成領域1b上に、第1のi型非晶質膜14および第1導電型非晶質膜15を途切れることなく連続的に形成することができる傾向にある。   Next, as shown in FIG. 7, a part of the surface of the convex portion 6 is removed using the second mask material 7 as a mask. Thereby, the surface of the convex part 6 has a gentler slope than before removal of a part of the surface of the convex part 6. Thus, when the convex part 6 is formed so that the surface of the convex part 6 has a gentler slope than before removal of a part of the surface of the convex part 6, in the process described later, There is a tendency that the first i-type amorphous film 14 and the first conductivity-type amorphous film 15 can be continuously formed on the groove forming region 1b on the back surface without interruption.

なお、本工程においては、凸部6の表面の一部が除去されるが、凸部6の表面がなだらかな斜面を有するようにするためのものであるため、当該除去後の凸部6の幅および高さは、当該除去前の幅W3および高さdとほぼ変わらない。   In this step, a part of the surface of the convex portion 6 is removed. However, since the surface of the convex portion 6 has a gentle slope, the surface of the convex portion 6 after the removal is removed. The width and height are almost the same as the width W3 and height d before the removal.

ここで、第2のマスク材7をマスクとして用いて凸部6の表面の一部を除去する方法としては、たとえば従来から公知のドライエッチングおよび/またはウエットエッチングなどを用いることができる。   Here, as a method of removing a part of the surface of the convex portion 6 using the second mask material 7 as a mask, conventionally known dry etching and / or wet etching can be used, for example.

次に、図8に示すように、半導体基板1の裏面から第2のマスク材7を除去する。第2のマスク材7を除去する方法は、特に限定されず、従来から公知の方法を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 8, the second mask material 7 is removed from the back surface of the semiconductor substrate 1. The method for removing the second mask material 7 is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.

次に、図9に示すように、半導体基板1の受光面のテクスチャ構造2上に、パッシベーション膜9と、反射防止膜10とをこの順序で積層する。   Next, as shown in FIG. 9, a passivation film 9 and an antireflection film 10 are stacked in this order on the texture structure 2 on the light receiving surface of the semiconductor substrate 1.

パッシベーション膜9および反射防止膜10としては、それぞれ、たとえば、透明導電酸化物膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜またはi型のアモルファスシリコン膜などを積層することができる。パッシベーション膜9と反射防止膜10との積層体の厚さは、たとえば100nm程度とすることができる。パッシベーション膜9と反射防止膜10の積層方法は特に限定されず、たとえば従来から公知のプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法またはスパッタリング法などを用いることができる。   As the passivation film 9 and the antireflection film 10, for example, a transparent conductive oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, an i-type amorphous silicon film, or the like can be stacked. The thickness of the laminate of the passivation film 9 and the antireflection film 10 can be about 100 nm, for example. The lamination method of the passivation film 9 and the antireflection film 10 is not particularly limited, and for example, a conventionally known plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method or sputtering method can be used.

次に、図10に示すように、半導体基板1の裏面の溝形成領域1b上に、第3のマスク材8を設置する。   Next, as shown in FIG. 10, a third mask material 8 is placed on the groove forming region 1 b on the back surface of the semiconductor substrate 1.

第3のマスク材8の材質および設置方法は、特に限定されないが、たとえば、第3のマスク材8がフォトレジストからなる場合には、半導体基板1の裏面の全面に第3のマスク材8を塗布した後に、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術による第3のマスク材8のパターンニングを行なうことによって、半導体基板1の裏面の溝形成領域1bのみを覆うように第3のマスク材8を設置することにより行なうことができる。   The material and installation method of the third mask material 8 are not particularly limited. For example, when the third mask material 8 is made of a photoresist, the third mask material 8 is placed on the entire back surface of the semiconductor substrate 1. After coating, the third mask material 8 is installed so as to cover only the groove forming region 1b on the back surface of the semiconductor substrate 1 by patterning the third mask material 8 by photolithography technique and etching technique. Can be performed.

次に、図11に示すように、半導体基板1の裏面の溝非形成領域1a上および第3のマスク材8の裏面上に、i型のアモルファスシリコンからなる第2のi型非晶質膜11およびp型のアモルファスシリコンからなる第2導電型非晶質膜12を、この順序で、たとえばプラズマCVD法により積層する。   Next, as shown in FIG. 11, the second i-type amorphous film made of i-type amorphous silicon is formed on the groove non-forming region 1 a on the back surface of the semiconductor substrate 1 and on the back surface of the third mask material 8. The second conductivity type amorphous film 12 made of 11 and p-type amorphous silicon is laminated in this order, for example, by a plasma CVD method.

第2のi型非晶質膜11としてはi型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のi型のアモルファス半導体膜などを用いてもよい。第2のi型非晶質膜11の厚さは、特に限定されないが、たとえば5nm以上10nm以下とすることができる。   The second i-type amorphous film 11 is not limited to a film made of i-type amorphous silicon. For example, a conventionally known i-type amorphous semiconductor film may be used. The thickness of the second i-type amorphous film 11 is not particularly limited, but may be, for example, 5 nm or more and 10 nm or less.

第2導電型非晶質膜12としてはp型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のp型のアモルファス半導体膜などを用いてもよい。第2導電型非晶質膜12の厚さは、特に限定されないが、たとえば5nm以上10nm以下とすることができる。   The second conductive type amorphous film 12 is not limited to a film made of p-type amorphous silicon. For example, a conventionally known p-type amorphous semiconductor film may be used. Although the thickness of the 2nd conductivity type amorphous film 12 is not specifically limited, For example, it is 5 nm or more and 10 nm or less.

また、第2導電型非晶質膜12に含まれるp型不純物としては、たとえばボロンを用いることができ、第2導電型非晶質膜12のp型不純物濃度は、たとえば5×1019個/cm3程度とすることができる。 As the p-type impurity contained in the second conductive type amorphous film 12, for example, boron can be used, and the p type impurity concentration of the second conductive type amorphous film 12 is, for example, 5 × 10 19. / Cm 3 or so.

次に、図12に示すように、半導体基板1の裏面から第3のマスク材8を除去する。これにより、第3のマスク材8とともに、第3のマスク材8上の第2のi型非晶質膜11および第2導電型非晶質膜12も除去され、半導体基板1の裏面の溝形成領域1bが露出する。   Next, as shown in FIG. 12, the third mask material 8 is removed from the back surface of the semiconductor substrate 1. As a result, the second i-type amorphous film 11 and the second conductive amorphous film 12 on the third mask material 8 are removed together with the third mask material 8, and the groove on the back surface of the semiconductor substrate 1 is removed. The formation region 1b is exposed.

第3のマスク材8を除去する方法は、特に限定されず、従来から公知の方法を用いることができる。   The method for removing the third mask material 8 is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.

次に、図13に示すように、上記の第3のマスク材8の除去の残部となる第2導電型非晶質膜12の裏面上に第4のマスク材13を設置する。   Next, as shown in FIG. 13, a fourth mask material 13 is placed on the back surface of the second conductive type amorphous film 12 which is the remaining part of the removal of the third mask material 8.

第4のマスク材13の材質および設置方法は、特に限定されないが、たとえば、第4のマスク材13がフォトレジストからなる場合には、第2導電型非晶質膜12の裏面および半導体基板1の裏面の溝形成領域1bの全面に第4のマスク材13を塗布した後に、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術による第4のマスク材13のパターンニングを行なうことによって、第2導電型非晶質膜12の裏面上のみに第4のマスク材13を設置することにより行なうことができる。   The material and installation method of the fourth mask material 13 are not particularly limited. For example, when the fourth mask material 13 is made of a photoresist, the back surface of the second conductivity type amorphous film 12 and the semiconductor substrate 1. After the fourth mask material 13 is applied to the entire surface of the groove forming region 1b on the back surface of the first mask material, the fourth mask material 13 is patterned by a photolithography technique and an etching technique to thereby obtain the second conductivity type amorphous film. This can be done by installing the fourth mask material 13 only on the back surface of 12.

次に、図14に示すように、第4のマスク材13の裏面上および半導体基板1の裏面の溝形成領域1b上に、i型のアモルファスシリコンからなる第1のi型非晶質膜14およびn型のアモルファスシリコンからなる第1導電型非晶質膜15を、この順序で、たとえばプラズマCVD法により積層する。   Next, as shown in FIG. 14, the first i-type amorphous film 14 made of i-type amorphous silicon is formed on the back surface of the fourth mask material 13 and on the groove forming region 1 b on the back surface of the semiconductor substrate 1. The first conductive type amorphous film 15 made of n-type amorphous silicon is laminated in this order, for example, by a plasma CVD method.

第1のi型非晶質膜14としてはi型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のi型のアモルファス半導体膜などを用いてもよい。第1のi型非晶質膜14の厚さは、特に限定されないが、たとえば5nm以上10nm以下とすることができる。   The first i-type amorphous film 14 is not limited to a film made of i-type amorphous silicon. For example, a conventionally known i-type amorphous semiconductor film may be used. The thickness of the first i-type amorphous film 14 is not particularly limited, but may be, for example, 5 nm or more and 10 nm or less.

第1導電型非晶質膜15としてはn型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のn型のアモルファス半導体膜などを用いてもよい。第1導電型非晶質膜15の厚さは、特に限定されないが、たとえば5nm以上10nm以下とすることができる。   The first conductive amorphous film 15 is not limited to a film made of n-type amorphous silicon, and a conventionally known n-type amorphous semiconductor film may be used, for example. Although the thickness of the 1st conductivity type amorphous film 15 is not specifically limited, For example, it is 5 nm or more and 10 nm or less.

また、第1導電型非晶質膜15に含まれるn型不純物としては、たとえばリンを用いることができ、第1導電型非晶質膜15のn型不純物濃度は、たとえば5×1019個/cm3程度とすることができる。 As the n-type impurity contained in the first conductivity type amorphous film 15, for example, phosphorus can be used, and the n-type impurity concentration of the first conductivity type amorphous film 15 is, for example, 5 × 10 19. / Cm 3 or so.

次に、図15に示すように、第2導電型非晶質膜12の裏面から第4のマスク材13を除去する。これにより、第4のマスク材13とともに、第4のマスク材13上の第1のi型非晶質膜14および第1導電型非晶質膜15も除去され、第2導電型非晶質膜12の裏面が露出する。   Next, as shown in FIG. 15, the fourth mask material 13 is removed from the back surface of the second conductivity type amorphous film 12. As a result, the first i-type amorphous film 14 and the first conductive amorphous film 15 on the fourth mask material 13 are also removed together with the fourth mask material 13, and the second conductive amorphous material is removed. The back surface of the film 12 is exposed.

第4のマスク材13を除去する方法は、特に限定されず、従来から公知の方法を用いることができる。   The method for removing the fourth mask material 13 is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.

次に、図16に示すように、第4のマスク材13を除去した後の半導体基板1の裏面側の全面に第1の電極層16を形成する工程を行なう。これにより、第1の電極層16は、第2導電型非晶質膜12の裏面の全面上および第1のi型非晶質膜14の全面上に形成される。   Next, as shown in FIG. 16, a step of forming the first electrode layer 16 on the entire back surface of the semiconductor substrate 1 after the removal of the fourth mask material 13 is performed. As a result, the first electrode layer 16 is formed on the entire back surface of the second conductivity type amorphous film 12 and on the entire surface of the first i-type amorphous film 14.

第1の電極層16としては、導電性を有する材料を用いることができ、たとえばITO(Indium Tin Oxide)などを用いることができる。   As the first electrode layer 16, a conductive material can be used, and for example, ITO (Indium Tin Oxide) or the like can be used.

第1の電極層16は、たとえばスパッタリング法により形成することができ、第1の電極層16の厚さは、たとえば80nm以下とすることができる。   The first electrode layer 16 can be formed, for example, by sputtering, and the thickness of the first electrode layer 16 can be, for example, 80 nm or less.

次に、図1に示すように、第1の電極層16の裏面の全面上に、第2の電極層17を形成する工程を行なう。これにより、第2導電型非晶質膜12の裏面の全面上には、第1の電極層16と第2の電極層17との積層体からなる第2導電型用電極層20aが形成されるとともに、第1導電型非晶質膜15の裏面の全面上には、第1の電極層16と第2の電極層17との積層体からなる第1導電型用電極層20bが形成される。図1に示すように、第1導電型用電極層20bと第2導電型用電極層20aとは、第1の溝4および第2の溝5によって、高さ方向に差異が設けられているため、電気的に絶縁されることになる。   Next, as shown in FIG. 1, a step of forming a second electrode layer 17 on the entire back surface of the first electrode layer 16 is performed. As a result, a second conductivity type electrode layer 20 a made of a laminate of the first electrode layer 16 and the second electrode layer 17 is formed on the entire back surface of the second conductivity type amorphous film 12. In addition, on the entire back surface of the first conductivity type amorphous film 15, a first conductivity type electrode layer 20b made of a laminate of the first electrode layer 16 and the second electrode layer 17 is formed. The As shown in FIG. 1, the first conductivity type electrode layer 20b and the second conductivity type electrode layer 20a are different in the height direction by the first groove 4 and the second groove 5. Therefore, it is electrically insulated.

第2の電極層17としては、導電性を有し、かつ太陽光を反射することが可能な材料を用いることができ、たとえばアルミニウムなどを用いることができる。   As the second electrode layer 17, a material having conductivity and capable of reflecting sunlight can be used. For example, aluminum or the like can be used.

第2の電極層17は、たとえばスパッタリング法により形成することができ、第2の電極層17の厚さは、たとえば0.5μm以下とすることができる。   The second electrode layer 17 can be formed by, for example, a sputtering method, and the thickness of the second electrode layer 17 can be, for example, 0.5 μm or less.

その後、半導体基板1の端面に付着した第2導電型用電極層20aおよび第1導電型用電極層20bの剥離のために、薄い塩酸などによる洗浄を行なうことが好ましい。   Thereafter, it is preferable to perform cleaning with thin hydrochloric acid or the like for peeling off the second conductivity type electrode layer 20a and the first conductivity type electrode layer 20b attached to the end face of the semiconductor substrate 1.

以上により、第1導電型非晶質膜15の裏面の全面が第1導電型用電極層20bにより覆われるとともに、第2導電型非晶質膜12の裏面の全面が第2導電型用電極層20aにより覆われており、第1導電型用電極層20bと第2導電型用電極層20aとが電気的に絶縁された構成を有する実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルが完成する。   As described above, the entire back surface of the first conductivity type amorphous film 15 is covered with the first conductivity type electrode layer 20b, and the entire back surface of the second conductivity type amorphous film 12 is covered with the second conductivity type electrode. The heterojunction back contact cell according to the first embodiment, which is covered with the layer 20a and has a configuration in which the first conductivity type electrode layer 20b and the second conductivity type electrode layer 20a are electrically insulated, is completed. .

実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、半導体基板1の裏面の全面に電極層(第1導電型用電極層20bおよび第2導電型用電極層20a)が形成されていることから、半導体基板1の受光面から入射してきた光が、仮に半導体基板1の内部で吸収されなかった場合であっても、特許文献1の場合と比べて、半導体基板1の裏面の電極層で半導体基板1の内部側に反射することができるため、短絡電流密度を高くすることができる。   In the heterojunction back contact cell of the first embodiment, the electrode layers (the first conductivity type electrode layer 20b and the second conductivity type electrode layer 20a) are formed on the entire back surface of the semiconductor substrate 1. Even if the light incident from the light receiving surface of the semiconductor substrate 1 is not absorbed inside the semiconductor substrate 1, the semiconductor layer 1 has a semiconductor layer on the back surface of the semiconductor substrate 1 compared to the case of Patent Document 1. Since it can reflect in the inside of the board | substrate 1, a short circuit current density can be made high.

また、実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、半導体基板1の裏面の全面がi型非晶質膜(第1のi型非晶質膜14および第2のi型非晶質膜11)に接触していることから、n型シリコン基板101の裏面のp+領域106以外の領域のみにi型のアモルファスシリコン膜110が設けられた特許文献1の場合と比べて、半導体基板1の裏面でのキャリアの再結合を防止でき、開放電圧を高くすることができる。   Further, in the heterojunction back contact cell of the first embodiment, the entire back surface of the semiconductor substrate 1 is an i-type amorphous film (the first i-type amorphous film 14 and the second i-type amorphous film). Compared to the case of Patent Document 1 in which the i-type amorphous silicon film 110 is provided only in the region other than the p + region 106 on the back surface of the n-type silicon substrate 101 because it is in contact with the film 11). The recombination of carriers on the back surface of 1 can be prevented, and the open circuit voltage can be increased.

以上の理由により、実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、特許文献1の場合と比べて、短絡電流密度および開放電圧などの特性の改善を達成することができる。   For the reasons described above, in the heterojunction back contact cell of the first embodiment, characteristics such as short-circuit current density and open-circuit voltage can be improved as compared with the case of Patent Document 1.

また、実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、凸部6の表面がなだらかな斜面を有するように凸部6が形成されていることにより、半導体基板1の裏面の溝形成領域1b上の第1のi型非晶質膜14および第1導電型非晶質膜15を途切れることなく連続的に形成することができるため、p電極20aの裏面と、凸部6を覆うn電極20bの頂点との高さを同一にすることも可能となる。したがって、この場合には、実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセル同士を、絶縁性基材上に配線パターンを設けた配線シートによって電気的に接続する場合に、p電極20aに接続される配線の高さと、n電極20bに接続される配線の高さとを変える必要がないことから、電極と配線との電気的な接続の安定性が向上するとともに、配線シート自体の生産性も向上させることができる。   Further, in the heterojunction back contact cell of the first embodiment, the convex portion 6 is formed so that the surface of the convex portion 6 has a gentle slope, so that the groove forming region 1b on the back surface of the semiconductor substrate 1 is formed. Since the first i-type amorphous film 14 and the first conductivity-type amorphous film 15 can be continuously formed without interruption, the n-electrode covering the back surface of the p-electrode 20a and the convex portion 6 It is also possible to make the height of the apex 20b the same. Therefore, in this case, when the heterojunction back contact cells of the first embodiment are electrically connected by the wiring sheet provided with the wiring pattern on the insulating substrate, they are connected to the p-electrode 20a. Since it is not necessary to change the height of the wiring and the height of the wiring connected to the n-electrode 20b, the stability of the electrical connection between the electrode and the wiring is improved, and the productivity of the wiring sheet itself is also improved. be able to.

さらに、実施の形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、特にマスクを用いることなく、第1の電極層16および第2の電極層17を順次積層して、互いに電気的に分離した第1導電型用電極層20bおよび第2導電型用電極層20aを形成することができるため、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの生産性が向上する。   Further, in the heterojunction back contact cell of the first embodiment, the first electrode layer 16 and the second electrode layer 17 are sequentially stacked and electrically separated from each other without particularly using a mask. Since the conductivity type electrode layer 20b and the second conductivity type electrode layer 20a can be formed, the productivity of the heterojunction back contact cell is improved.

<実施の形態2>
図17に、本発明の光電変換素子の他の一例である実施の形態2のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。実施の形態2のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、半導体基板1の裏面全体に、凸部6よりも小さい第2の凸部18がさらに設けられていることを特徴としている。なお、第2の凸部18の幅および高さは、それぞれ、凸部6の幅および高さよりも小さければ特に限定されないが、たとえば100nm以上10μm以下とすることができる。また、第2の凸部18の形状は、たとえば、個々の第2の凸部18が三角形の面を有する四面体とすることができる。
<Embodiment 2>
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a heterojunction back contact cell according to Embodiment 2, which is another example of the photoelectric conversion element of the present invention. The heterojunction back contact cell according to the second embodiment is characterized in that a second protrusion 18 smaller than the protrusion 6 is further provided on the entire back surface of the semiconductor substrate 1. The width and height of the second convex portion 18 are not particularly limited as long as they are smaller than the width and height of the convex portion 6, respectively, but may be, for example, 100 nm or more and 10 μm or less. Moreover, the shape of the 2nd convex part 18 can be made into the tetrahedron in which each 2nd convex part 18 has a triangular surface, for example.

実施の形態2のヘテロ接合型バックコンタクトセルのように、半導体基板1の裏面全体に凸部6よりも小さい第2の凸部18を設けることによって、半導体基板1の内部における光路長を増大させることができるため、半導体基板1の裏面から受光面側への光の反射量を低減することができ、光の反射損失を低減することができる。これにより、実施の形態2のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、半導体基板1の内部における光の吸収量を増大させることができることから、実施の形態1よりも高い変換効率を達成することが可能となる。   As in the heterojunction back contact cell of the second embodiment, the second protrusion 18 smaller than the protrusion 6 is provided on the entire back surface of the semiconductor substrate 1 to increase the optical path length inside the semiconductor substrate 1. Therefore, the amount of reflection of light from the back surface of the semiconductor substrate 1 to the light receiving surface side can be reduced, and the reflection loss of light can be reduced. As a result, in the heterojunction back contact cell of the second embodiment, the amount of light absorbed inside the semiconductor substrate 1 can be increased, so that higher conversion efficiency than that of the first embodiment can be achieved. It becomes.

以下、実施の形態2のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。まず、図2〜図8に示す工程を経ることにより、半導体基板1の裏面に、第1の溝4、第2の溝5および凸部6を形成する。ここまでは、実施の形態1と同様である。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the heterojunction back contact cell of the second embodiment will be described. First, through the steps shown in FIGS. 2 to 8, the first groove 4, the second groove 5, and the convex portion 6 are formed on the back surface of the semiconductor substrate 1. The process up to this point is the same as in the first embodiment.

次に、図18の模式的断面図に示すように、半導体基板1の受光面のテクスチャ構造21上に保護膜21を形成した後に、半導体基板1の裏面のエッチングを行なう。これにより、半導体基板1の裏面全体に、凸部6よりも小さい第2の凸部18を形成することができる。   Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 18, after the protective film 21 is formed on the texture structure 21 on the light receiving surface of the semiconductor substrate 1, the back surface of the semiconductor substrate 1 is etched. Thereby, the 2nd convex part 18 smaller than the convex part 6 can be formed in the whole back surface of the semiconductor substrate 1. FIG.

ここで、保護膜21としては、半導体基板1の裏面のエッチング時に受光面を保護できるものであれば特に限定されないが、たとえば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜などを用いることができる。   Here, the protective film 21 is not particularly limited as long as it can protect the light receiving surface at the time of etching the back surface of the semiconductor substrate 1. For example, a silicon oxide film or a silicon nitride film can be used.

また、半導体基板1の裏面のエッチング方法も特に限定されないが、アルカリ溶液を用いたテクスチャエッチングを用いることが好ましい。この場合には、半導体基板1の裏面全体に第2の凸部18をより容易に形成することができる。   Moreover, although the etching method of the back surface of the semiconductor substrate 1 is not particularly limited, it is preferable to use texture etching using an alkaline solution. In this case, the second protrusion 18 can be more easily formed on the entire back surface of the semiconductor substrate 1.

その後は、実施の形態1と同様にして、実施の形態2のヘテロ接合型バックコンタクトセルを製造することができる。   Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the heterojunction back contact cell of the second embodiment can be manufactured.

実施の形態2における上記以外の説明は、実施の形態1と同様であるため、ここではその説明については省略する。   Since the description other than the above in the second embodiment is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted here.

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。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に利用することができ、特にヘテロ接合型バックコンタクトセルおよびヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法に好適に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the manufacturing method of a photoelectric conversion element and a photoelectric conversion element, and can be suitably used especially for the manufacturing method of a heterojunction type back contact cell and a heterojunction type back contact cell.

1 半導体基板、1a 溝非形成領域、1b 溝形成領域、2 テクスチャ構造、3 第1のマスク材、4 第1の溝、5 第2の溝、6 凸部、7 第2のマスク材、8 第3のマスク材、9 パッシベーション膜、10 反射防止膜、11 第2のi型非晶質膜、12 第2導電型非晶質膜、13 第4のマスク材、14 第1のi型非晶質膜、15 第1導電型非晶質膜、16 第1の電極層、17 第2の電極層、18 第2の凸部、20a 第2導電型用電極層、20b 第1導電型用電極層、21 保護膜、101 n型シリコン基板、102 表面注入層、103,108 SiNx膜、104 エッチング構造、106 p+領域、110 i型のアモルファスシリコン膜、111 n型のアモルファスシリコン膜、112 ベースコンタクト、113 エミッタコンタクト。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate, 1a Groove non-formation area | region, 1b Groove formation area | region, 2 Texture structure, 3 1st mask material, 4 1st groove | channel, 5 2nd groove | channel, 6 convex part, 7 2nd mask material, 8 3rd mask material, 9 Passivation film, 10 Antireflection film, 11 2nd i-type amorphous film, 12 2nd conductivity type amorphous film, 13 4th mask material, 14 1st i-type non- Amorphous film, 15 1st conductivity type amorphous film, 16 1st electrode layer, 17 2nd electrode layer, 18 2nd convex part, 20a 2nd conductivity type electrode layer, 20b 1st conductivity type Electrode layer, 21 protective film, 101 n-type silicon substrate, 102 surface injection layer, 103,108 SiN x film, 104 etching structure, 106 p + region, 110 i-type amorphous silicon film, 111 n-type amorphous silicon film, 112 Base contact, 113 Emitter contact .

Claims (5)

第1導電型の半導体基板を備え、
前記半導体基板の表面の一部には、第1の溝と、第2の溝と、前記第1の溝と前記第2の溝との間の凸部と、が設けられており、
前記第1の溝上、前記第2の溝上および前記凸部上には第1導電型非晶質膜が設けられており、
前記半導体基板の前記表面の前記第1の溝、前記第2の溝および前記凸部以外の領域には第2導電型非晶質膜が設けられており
前記第1導電型非晶質膜の全面を覆う第1導電型用電極層と、前記第2導電型非晶質膜の全面を覆う第2導電型用電極層とを有し、
前記第1導電型用電極層と前記第2導電型用電極層とが電気的に絶縁されている、光電変換素子。
A first conductivity type semiconductor substrate;
A part of the surface of the semiconductor substrate is provided with a first groove, a second groove, and a convex portion between the first groove and the second groove,
A first conductive type amorphous film is provided on the first groove, the second groove, and the convex portion,
A second conductive type amorphous film is provided in a region other than the first groove, the second groove, and the convex portion on the surface of the semiconductor substrate, and the first conductive type amorphous film A first conductivity type electrode layer covering the entire surface; and a second conductivity type electrode layer covering the entire surface of the second conductivity type amorphous film;
A photoelectric conversion element, wherein the first conductivity type electrode layer and the second conductivity type electrode layer are electrically insulated.
前記半導体基板の前記表面全体に、前記凸部よりも小さい第2の凸部がさらに設けられている、請求項1に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein a second protrusion smaller than the protrusion is further provided on the entire surface of the semiconductor substrate. 前記半導体基板の前記表面と前記第1導電型非晶質膜との間、および前記半導体基板の前記表面と前記第2導電型非晶質膜との間にi型の非晶質膜が設けられている、請求項1または2に記載の光電変換素子。   An i-type amorphous film is provided between the surface of the semiconductor substrate and the first conductive amorphous film, and between the surface of the semiconductor substrate and the second conductive amorphous film. The photoelectric conversion element according to claim 1 or 2. 第1導電型の半導体基板の一方の表面の一部上に第1のマスク材を設置する工程と、
前記第1のマスク材をマスクとして前記半導体基板の一部を除去することによって前記半導体基板の前記表面に、第1の溝と、第2の溝と、前記第1の溝と前記第2の溝との間の凸部とを形成する工程と、
前記第1の溝と前記第2の溝との間から前記凸部が露出するように第2のマスク材を設置する工程と、
前記第2のマスク材をマスクとして前記凸部の表面の一部を除去する工程と、
前記半導体基板の前記表面の前記第1の溝、前記第2の溝および前記凸部以外の領域に第2導電型非晶質膜を形成する工程と、
前記第1の溝と前記第2の溝と前記凸部とを覆うように第3のマスク材を設置する工程と、
前記半導体基板の前記表面の前記第1の溝、前記第2の溝および前記凸部以外の領域および前記第3のマスク材を覆うように第2導電型非晶質膜を形成する工程と、
前記第3のマスク材と前記第3のマスク材上の第2導電型非晶質膜を除去する工程と、
前記第2導電型非晶質膜の残部上に第4のマスク材を設置する工程と、
前記第4のマスク材、前記第1の溝、前記第2の溝および前記凸部を覆うように第1導電型非晶質膜を形成する工程と、
前記第4のマスク材と前記第4のマスク材上の第1導電型非晶質膜を除去する工程と、
前記第4のマスク材を除去した後に、前記第1導電型非晶質膜の全面を覆う第1導電型用電極層と、前記第2導電型非晶質膜の全面を覆う第2導電型用電極層とを、前記第1導電型用電極層と前記第2導電型用電極層とが電気的に絶縁されるように形成する工程と、を含む、光電変換素子の製造方法。
Installing a first mask material on a portion of one surface of a first conductivity type semiconductor substrate;
By removing a part of the semiconductor substrate using the first mask material as a mask, a first groove, a second groove, the first groove, and the second groove are formed on the surface of the semiconductor substrate. Forming a convex portion between the grooves;
Installing a second mask material so that the projection is exposed from between the first groove and the second groove;
Removing a part of the surface of the convex portion using the second mask material as a mask;
Forming a second conductivity type amorphous film in a region other than the first groove, the second groove and the convex portion on the surface of the semiconductor substrate;
Installing a third mask material so as to cover the first groove, the second groove, and the protrusion;
Forming a second conductivity type amorphous film so as to cover the first groove, the second groove and the region other than the convex portion on the surface of the semiconductor substrate and the third mask material;
Removing the third mask material and the second conductive amorphous film on the third mask material;
Installing a fourth mask material on the remaining portion of the second conductive type amorphous film;
Forming a first conductive type amorphous film so as to cover the fourth mask material, the first groove, the second groove, and the convex part;
Removing the fourth mask material and the first conductive type amorphous film on the fourth mask material;
After removing the fourth mask material, a first conductivity type electrode layer covering the entire surface of the first conductivity type amorphous film and a second conductivity type covering the entire surface of the second conductivity type amorphous film. Forming a first electrode layer so that the first conductivity type electrode layer and the second conductivity type electrode layer are electrically insulated from each other.
前記第3のマスク材を設置する工程の前に、前記半導体基板の前記表面全体に、前記凸部よりも小さい第2の凸部を形成する工程をさらに含む、請求項4に記載の光電変換素子の製造方法。   5. The photoelectric conversion according to claim 4, further comprising forming a second convex portion smaller than the convex portion on the entire surface of the semiconductor substrate before the step of installing the third mask material. Device manufacturing method.
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