JP2018050032A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた効率及び生産性を有する太陽電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】太陽電池１００は、半導体基板１０と、半導体基板１０の一面上に形成され、誘電物質で構成される制御パッシベーション膜２０と、制御パッシベーション膜２０上に形成され、第１導電型を有する第１導電型領域３２及び第１導電型と反対の第２導電型を有する第２導電型領域３４を有する半導体層と、を有する。半導体基板１０において、第１導電型領域３２に対応する部分で部分的に制御パッシベーション膜２０に隣接して形成され、第１導電型領域３２より低いドーピング濃度を有する第１拡散領域３２０及び第２導電型領域３４に対応する部分で部分的に制御パッシベーション膜２０に隣接して形成される第２拡散領域３４０のうち少なくとも一つを有する拡散領域を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池及びその製造方法に関し、さらに詳細には、半導体物質を含む導電型領域を含む太陽電池及びその製造方法に関する。

最近石油や石炭などの従来の（既存）エネルギ資源の枯渇が予測されながらこれらに置き換わる（取り替える）代替エネルギに対する関心が高くなり続けている（高まっている）。その中でも、太陽電池は、太陽光エネルギを電気エネルギに変換させる次世代電池として脚光を浴びている。

このような太陽電池は、様々な層及び電極を設計に基づいて形成することにより製造することができる。このような様々な層及び電極の設計に基づいて、太陽電池の効率が結晶されることができる。太陽電池の商業化（商用化）のためには、低効率を克服しなければならないところ、様々な層及び電極が太陽電池の効率を最大にすることができるように設計及び製造されることが要求される。

導電型領域が半導体基板とは別の層に形成された太陽電池が提案されたが、このような太陽電池においては、導電型領域にキャリアが移動しにくいことがあった。特に、導電型領域と半導体基板との間にさらに別の層が位置する場合に不連続なエネルギバンドダイアグラムによって、このような問題がさらに深刻になることができる。

本発明の目的は、優れた効率及び生産性を有する太陽電池及びその製造方法を提供することにある。

本発明の実施の形態に係る太陽電池は、半導体基板と、半導体基板の一面上に形成され、誘電物質で構成される制御パッシベーション膜と、制御パッシベーション膜の上に形成され、第１導電型を有する第１導電型領域及び第１導電型と反対の第２導電型を有する第２導電型領域を有する半導体層と、を有する。半導体基板において、第１導電型領域に対応する部分で部分的に制御パッシベーション膜に隣接して形成され、第１導電型領域より低いドーピング濃度を有する第１拡散領域及び第２導電型領域に対応する部分で部分的に制御パッシベーション膜に隣接して形成される第２拡散領域のうち少なくとも一つを有する拡散領域を有する。

本発明の実施の形態に係る太陽電池は、半導体基板と、半導体基板上に形成される制御パッシベーション膜と、制御パッシベーション膜の上に形成される半導体層と、を有する。半導体層が、ナノメートルレベルの結晶粒の大きさを有する多結晶構造を有する多結晶部分を有する。半導体基板は、制御パッシベーション膜に隣接して形成され半導体層より低いドーピング濃度を有する拡散領域を有する。

本発明の実施の形態に係る太陽電池の製造方法は、半導体基板の一面上に制御パッシベーション膜を形成する段階と、制御パッシベーション膜の上に第１導電型ドーパントを有する第１導電型領域を形成する段階と、を有する。第１導電型領域を形成する段階は、真性半導体層を形成する工程と、真性半導体層の上に第１導電型ドーパントを有する第１ドーパント層を形成する工程と、デフォーカスされた（defocused）レーザを用いて第１ドーパント層に有された第１導電型ドーパントを真性半導体層にドーピングさせるドーピング工程と、を有する。ドーピング工程において、半導体基板で、制御パッシベーション膜に隣接する部分に、第１導電型領域より低いドーピング濃度を有する第１拡散領域が形成される。

本実施の形態に係ると、導電型領域が制御パッシベーション膜２０を間に置いて、半導体基板１０上に形成されて、再結合による損失を最小にすることができる。このとき、制御パッシベーション膜２０が非晶質構造を有し、導電型領域（３２、３４）に対応して、半導体基板１０の内部に拡散領域（３２０、３４０）を容易に形成することができる。拡散領域（３２０、３４０）によって太陽電池１００の開放電圧及び充密度（電流密度）を改善し、太陽電池１００の効率を向上することができる。

そして、半導体層３０又は導電型領域（３２、３４）が、小さな結晶粒の大きさを有する多結晶部分３０２を含み、高温熱処理工程などが行われても結晶性の変化が少なく、パッシベーション特性を優秀に維持することができる。これにより、太陽電池１００の開放電圧を向上して、太陽電池１００の効率を大幅に向上することができる。

本発明の一実施の形態に係る太陽電池を示す断面図である。 図１に示した太陽電池の部分後面平面図である。 （a）は、本実施の形態に係る太陽電池のエネルギバンドダイアグラムであり、（b）は、拡散領域を備えていない太陽電池のエネルギバンドダイアグラムである。 図１に示した太陽電池において導電型領域、制御パッシベーション膜及び拡散領域のドーピングプロファイルを示したグラフである。 本発明の一実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る太陽電池を示す断面図である。 図６に示した太陽電池の平面図である。 本発明の他の実施の形態に係る太陽電池を示す断面図である。 図８に示した太陽電池において、第１導電型領域、第１ドーピング部分及び第１拡散領域のドーピングプロファイルを示したグラフである。 本発明の他の実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 図１０Ｄに示した太陽電池の製造方法に含まれるドーピング工程によって、第１ドーパント層に形成されたレーザビームの形状を概略的に示したものであり、（ａ）は、フォーカスされたレーザを使用した場合のレーザビームの形状であり、（ｂ）は、デフォーカスされたレーザを使用した場合のレーザビームの形状である。 図１０Ｄに示した太陽電池の製造方法に含まれるドーピング工程の一例を示す概略図である。 図１０Ｄに示した太陽電池の製造方法に含まれるドーピング工程の他の例を示す概略図である。

以下では、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。しかし、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではなく、様々な形態に変形することができることはもちろんである。

図では、本発明を明確かつ簡略に説明するために説明と関係ない部分の図示を省略し、明細書全体を通じて同一又は極めて類似の部分に対しては、同一の図面参照符号を使用する。そして、図面では、説明をさらに明確にするために厚さ、広さなどを拡大又は縮小して示したところ、本発明の厚さ、広さなどは図面に示されたもの（ところ）に限定されない。

そして、明細書全体において、ある（どのような）部分が他の部分を「含む」とするとき、特に相反する（反対される）記載がない限り、他の部分を排除するものではなく、他の部分をさらに含むことができる。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」あるとするとき、これは他の部分「の真上に」ある場合だけでなく、その中間に他の部分が位置する場合も含む。層、膜、領域、板などの部分が他の部分「の真上に」あるとするときは、中間に他の部分が位置しないことを意味する。

以下、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態に係る太陽電池及びその製造方法を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る太陽電池を示す断面図であり、図２は、図１に示した太陽電池の部分後面平面図である。

図１及び図２を参照すると、本実施の形態に係る太陽電池１００は、半導体基板１０と、半導体基板１０の一面（以下「後面」）上に形成されるドーパント制御パッシベーション膜（以下、「制御パッシベーション膜」）２０と、制御パッシベーション膜２０の上に位置する半導体層３０又は導電型領域（３２、３４）と、半導体層３０又は導電型領域（３２、３４）に電気的に接続される電極（４２、４４）と、を含む。ここで、導電型領域（３２、３４）は、第１導電型を有する第１導電型領域３２と第２導電型を有する第２導電型領域３４とを備え、電極（４２、４４）は、第１導電型領域３２に電気的に接続される第１電極４２と第２導電型領域３４に電気的に接続される第２電極４４とを備える。その他にも、太陽電池１００は、半導体基板１０の前面の上に位置する前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６と、導電型領域（３２、３４）を含む半導体層３０上に位置する後面パッシベーション膜４０と、などをさらに含むことができる。これをさらに詳細に説明する。

半導体基板１０は、第１又は第２導電型ドーパントを相対的に低いドーピング濃度で含みから第１又は第２導電型を有するベース領域１１０を含むことができる。一例として、ベース領域１１０は、第２導電型を有することができる。ベース領域１１０は、第１又は第２導電型ドーパントを含む結晶質半導体（例えば、単結晶又は多結晶半導体、一例として、単結晶又は多結晶シリコン、特に単結晶シリコン）で構成されることができる。このように結晶性が高くて、欠陥の少ないベース領域１１０又は半導体基板１０をベースにした太陽電池１００は、電気的特性が優れる。

本実施の形態において、半導体基板１０の前面側に前面電界領域１３０が位置する。前面電界領域１３０は、ベース領域１１０と同じである第１又は第２導電型（一例として、第２導電型）を有しながら、ベース領域１１０より高いドーピング濃度を有するドーピング領域として、半導体基板１０の一部を構成することができる。

そして、半導体基板１０の前面には、反射を最小にすることができる反射防止構造が形成されることができる。一例として、反射防止構造でピラミッドなどの形状の凹凸を有するテクスチャリング（texturing）構造を備えることができる。半導体基板１０に形成されたテクスチャリング構造は、半導体の特定の結晶面（例えば、（１１１）面）に沿って形成された外面を有する一定の形状（一例として、ピラミッド形状））を有することができる。このようなテクスチャリングにより半導体基板１０の前面などに凹凸が形成されて、表面の粗さが増加すると、半導体基板１０の前面を介して入射される光の反射率を下げて光の損失を最小にすることができる。

そして、半導体基板１０の後面は、鏡面研磨等により前面より低い表面粗さを有する相対的に滑らかで平坦な面でなることができる。本実施の形態のように、半導体基板１０の後面側に第１及び第２導電型領域（３２、３４）が一緒に形成される場合には、半導体基板１０の後面の特性に応じて、太陽電池１００の特性が大きく異なる可能性があるからである。これにより、半導体基板１０の後面には、テクスチャリングによる凹凸を形成せずにパッシベーション特性を向上させることができ、これにより、太陽電池１００の特性を向上させることができる。しかし、場合によって、半導体基板１０の後面にテクスチャリングによる凹凸を形成することもできる。その他の様々な変形も可能である。

半導体基板１０の後面上は制御パッシベーション膜２０が形成されることができる。一例として、制御パッシベーション膜２０は、半導体基板１０の後面に接触して、全体（的）に形成されることができる。すると、制御パッシベーション膜２０をパターニングせずに、容易に形成することができ、構造を単純化することができ、キャリアが安定的に移動できるようにすることができる。

半導体基板１０と導電型領域（３２、３４）との間に位置する制御パッシベーション膜２０は、導電型領域（３２、３４）のドーパントが半導体基板１０に過度に拡散することを防止するドーパントの制御の役割又は拡散バ後面としての役割を実行することができる。このような制御パッシベーション膜２０は、ドーパントの拡散を調節することができ、多数（複数）キャリアを伝達することができる様々な物質を含むことができるが、例えば、酸化物、窒化物、半導体伝導性高分子などを含むことができる。

本実施の形態においては、半導体層３０又は第１及び第２導電型領域（３２、３４）のうち、少なくとも一つの成長速度を一定水準以下にして、特定の結晶の特性を有するようにする。このような特定の結晶特性については後でさらに詳細に説明する。このとき、制御パッシベーション膜２０が存在することにより、半導体層３０の形成時の反応性が調節され、半導体層３０又は第１及び第２導電型領域（３２、３４）のうち、少なくとも１つが所望する結晶特性を有するようにすることを助ける。つまり、半導体層３０が制御パッシベーション膜２０なしに、半導体基板１０上に直接接触して形成されると、半導体層３０を形成するための物質が半導体基板１０と高い反応性を有するため、半導体層３０の成長速度が大きくなり、成長速度を一定水準以下に制御することが困難になることがある。そこで、本実施の形態では、制御パッシベーション膜２０によって半導体層３０が、半導体基板１０上に直接接触することを防止して反応性を低くして、半導体層３０が、低結晶性又は結晶度を有するようにする。

一例として、制御パッシベーション膜２０は、一定水準以上の誘電率を有し、キャリアの移動を可能にする誘電物質を含む誘電膜又は絶縁膜であり得る。このように、一定レベルの誘電率を有すると電界が印加されるとき分極現象が発生するので、キャリアが容易に移動又は通過できるようになる。このような制御パッシベーション膜２０は、酸化膜、シリコンを含む誘電膜又は絶縁膜、窒化酸化膜、炭化酸化膜などで成ることができる。一例として、制御パッシベーション膜２０は、金属酸化膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン窒化酸化膜、金属窒化酸化膜、シリコン炭化酸化膜などで成ることができる。このとき、金属酸化膜又は金属窒化酸化膜に含まれる金属は、アルミニウム、チタン、ハフニウムなどであり得る。このように金属を含む場合、制御パッシベーション膜２０は、アルミニウム酸化膜、チタン酸化膜、ハフニウム酸化膜、アルミニウム窒化酸化膜、チタン窒化酸化膜、ハフニウム窒化酸化膜などで成ることができる。

一例として、制御パッシベーション膜２０が、シリコン酸化物を含むシリコン酸化膜であり得る。シリコン酸化膜は、パッシベーション特性に優れ、かつキャリアの伝達が円滑な膜であるからである。また、シリコン酸化膜は、様々な工程によって、半導体基板１０の表面に容易に形成することができる。このとき、本実施の形態では、シリコン酸化膜で構成される制御パッシベーション膜２０を、特定工程の条件で形成し、制御パッシベーション膜２０を介してドーパントの移動がスムーズに行われるようにすることができる。これに対する具体的な工程条件は、後でさらに詳細に説明する。このように、特定の工程の条件で形成されたシリコン酸化膜の化学式がＳｉＯｘであり、ｘが１．１以上（１．１乃至２．０）であり得る。そして制御パッシベーション膜２０を構成するシリコン酸化膜の屈折率が１．５以上（一例として、１．５〜１．７）であり得る。このとき、シリコン酸化膜で構成される制御パッシベーション膜２０の屈折率がシリコン酸化膜で構成される他の絶縁膜（反射防止膜２６、又は前面及び後面パッシベーション膜（２４、４０））の屈折率（一例として、１．４以上、１．５未満）より大きくなることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、制御パッシベーション膜２０に使用されるシリコン酸化膜が、様々な化学式又は屈折率を有することができる。

このとき、制御パッシベーション膜２０は、非晶質構造を有することができる。さらに具体的には、制御パッシベーション膜２０が非晶質構造のみ行われる（有する）非晶質膜であり得、部分的に結晶化された部分を含む非晶質膜であり得ることもある。

このように非晶質構造を有する制御パッシベーション膜２０は、半導体基板１０の内部に位置する拡散領域（３２０、３４０）を形成するのに寄与することができる。さらに具体的には、制御パッシベーション膜２０が非晶質構造を有すると、導電型領域（３２、３４）に含まれる第１又は第２導電型ドーパントが制御パッシベーション膜２０を容易に通過することができる。これにより、導電型領域（３２、３４）に含まれる第１又は第２導電型ドーパントが制御パッシベーション膜２０を通過し、半導体基板１０の内部まで拡散されて、半導体基板１０の内部に拡散領域（３２０、３４０）を容易に形成することができる。そして制御パッシベーション膜２０は、第１又は第２導電型領域（３２、３４）に含まれる第１又は第２導電型ドーパントが含まれる第１ドーピング部分２０２及び／又は第２ドーピング部分２０４を含むことができる。第１ドーピング部分２０２及び第２ドーピング部分２０４では、実質的にドーパントを含まない他の絶縁膜（反射防止膜２６、前面及び後面パッシベーション膜（２４、４０））より高いドーピング濃度を有することができる。拡散領域（３２０、３４０）、及びドーピング部分（２０２、２０４）については、後でさらに詳細に説明する。

このとき、前述したように、制御パッシベーション膜２０を、特定の工程条件で形成すれば、第１及び／若しくは第２ドーピング部分（２０２、２０４）並びに拡散領域（３２０、３４０）をさらに容易に形成することができる。このような工程の条件については、後でさらに詳細に説明する。

また、制御パッシベーション膜２０が非晶質構造を備えると、制御パッシベーション膜２０上に形成される半導体層３０の結晶度を下げて、半導体層３０が所望する結晶特性を有するようにすることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。後述する半導体層３０の結晶特性は非晶質構造を有さない制御パッシベーション膜２０上に実装されることもある。したがって非晶質構造を有さない制御パッシベーション膜２０の上でも特定の工程条件で半導体層３０を形成すると、半導体層３０が、特定の結晶特性を有することができる。したがって制御パッシベーション膜２０が非晶質構造を有さないこともでき、これもまた本発明の範囲に属する。

前述したような制御パッシベーション膜２０を介するキャリアの移動、ドーパントの拡散制御などのために非晶質構造を有する制御パッシベーション膜２０が薄い厚さを有することができる。これにより、制御パッシベーション膜２０の厚さが異なる絶縁膜（反射防止膜２６、前面及び後面パッシベーション膜（２４、４０）、特に、酸化膜を含む他の絶縁膜）の厚さより小さくてもよい。一例として、制御パッシベーション膜２０の厚さが５ｎｍ以下（さらに具体的には、２ｎｍ以下、一例として、０．５ｎｍ乃至２ｎｍ）であり得る。制御パッシベーション膜２０の厚さが５ｎｍを超えると、キャリアが移動しにくくて、太陽電池１００が動作しないことがあり、制御パッシベーション膜２０の厚さが０．５ｎｍ未満であれば、所望する品質の制御パッシベーション膜２０を形成するのに困難が有り得る。キャリアの移動及びドーパントの拡散を円滑にするために制御パッシベーション膜２０が２ｎｍ以下（さらに具体的には０．５ｎｍ乃至２ｎｍ）の厚さを有することができる。このとき、キャリアの移動及びドーパントの拡散をさらにスムーズにできるように制御パッシベーション膜２０が０．５ｎｍ乃至１．５ｎｍの厚さを有することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく制御パッシベーション膜２０の厚さは様々な値を有することができる。

制御パッシベーション膜２０の上には導電型領域（３２、３４）を含む半導体層３０が位置することができる。本実施の形態では、第１及び第２導電型領域（３２、３４）が、半導体基板１０上（さらに明確には、制御パッシベーション膜２０の上）で、半導体基板１０とは別に形成され、第１又は第２導電型ドーパントがドーピングされた半導体層３０で構成される。一例として、半導体層３０（又は導電型領域（３２、３４））は、制御パッシベーション膜２０に接触して形成されて構造を単純化し、キャリアが容易に伝達されるようにすることができる。

本実施の形態において、半導体層３０は、半導体基板１０と離隔されて、半導体基板１０と異なる（と、他の）工程によって形成されるので、半導体基板１０と異なる結晶構造又は結晶性を有する。一例として、半導体層３０は、相対的に小さな結晶粒の大きさを有する多結晶構造を有する多結晶部分３０２を含むことができるが、これは本実施の形態で所望する結晶の特性を有することができる成膜条件で半導体層３０を形成したからである。このとき、前述したように、制御パッシベーション膜２０が非晶質構造を有すると、半導体層３０の結晶性を調節するのに寄与することができる。このような半導体層３０の製造方法については、後でさらに詳細に説明する。

さらに具体的には、半導体層３０は、ナノメートルレベル（１ｎｍ以上、１μｍ未満）の結晶粒の大きさ（一例として、平均結晶粒の大きさ）を有する多結晶構造を有する多結晶部分３０２を含むことができる。このとき、結晶粒の大きさは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で測定又は評価することができる。一例として、半導体層３０は、３００ｎｍ以下（一例として、１ｎｍ乃至３００ｎｍ）の結晶粒の大きさを有する多結晶半導体層で構成されることができる。又は、半導体層３０が半導体層３０の厚さ以下の結晶粒の大きさを有することができる。このように、半導体層３０の結晶粒の大きさを３００ｎｍ以下又は半導体層３０の厚さ以下にすると多結晶部分３０２による効果を大幅に増加させることができる。参照で（参考として）、半導体層３０の厚さは、１００ｎｍから５００ｎｍ（一例として、１５０ｎｍ乃至５００ｎｍ）であり得る。このような厚さの範囲で半導体層３０の役割を十分に行いながらも、工程時間を最小にすることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。

このように相対的に小さい結晶粒の大きさを有する多結晶構造で構成された多結晶部分３０２を含む半導体層３０は、温度の変化があっても、半導体層３０の結晶性の変化が最小になる。そして、太陽電池１００の製造時には、パッシベーション特性を向上するために、電極（４２、４４）の形成の直前又は後に水素を用いたパッシベーションのための高温熱処理工程が行われるが、半導体層３０の結晶性が大きければ（つまり、結晶粒の大きさが大きいと）、高温熱処理工程中にディープトラップサイト（deep trap site）（一例として、（１１１）面）が多く形成されることができる。水素は、トラップサイトを通じて浸透するが、ディープトラップサイトにかかった場合、ディープトラップサイトから出ずにディープトラップサイトに残留することになる。これにより、水素が十分に浸透していなくて水素パッシベーションが十分に実装されにくい。これを考慮して、本実施の形態では、半導体層３０の結晶粒の大きさを小さくしてディープトラップサイトの形成を最小にし、水素の浸透がスムーズに行われるようにすることにより、水素パッシベーション効果を最大にすることができる。

これにより、半導体層３０を形成した後に、高温熱処理工程が行われても、半導体層３０は、優れたパッシベーション特性を示すことができる。したがって、太陽電池１００は、高温熱処理工程の有無にかかわらず、高い暗示開放電圧（implied Voc）を有することができる。

一方、半導体層３０の結晶粒の大きさがマイクロメートルレベル（つまり、１μｍ以上）である場合には、ディープトラップサイトが容易に生成され、水素の浸透を阻害することができる。

本実施の形態において、半導体層３０は、前述した多結晶部分３０２を含み、これに加えて非晶質構造を有する非晶質部分３０４をさらに含むことができる。このように相対的に小さな結晶粒の大きさを有する多結晶部分３０２を含みながら非晶質部分３０４まで含めると、前述した小さな結晶粒の大きさ又は、低結晶性による効果をさらに倍加することができる。一例として、半導体層３０の多結晶部分３０２及び非晶質部分３０４は、透過電子顕微鏡、Ｘ線回転分析器（ＸＲＤ）、ラマン分光法などで判別することができる。

さらに具体的には、半導体層３０は、非晶質部分３０４を含まないか、又は、多結晶部分３０２を非晶質部分３０４より多く含むことができる。ドーピング工程中に半導体層３０に、追加の熱処理（例えば、レーザドーピング中レーザ照射）によって半導体層３０の最終的な構造で非晶質部分３０４の割合がさらに小さくなることができるからである。一例として、半導体層３０で多結晶部分３０２が６０〜１００ｖｏｌ％、非晶質部分３０４が０〜４０ｖｏｌ％であり得る。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。さらに、本実施の形態において、半導体層３０が非晶質構造及び／又は微結晶構造で形成されることもあり、その他様々な変形が可能である。

本実施の形態において、半導体層３０は、第１導電型ドーパントを有し、第１導電型を示す第１導電型領域３２と、第２導電型ドーパントを有し第２導電型を示す第２導電型領域３４と、を含むことができる。このとき、第１及び第２導電型領域（３２、３４）の中でベース領域１１０と同じ導電型を有する領域（一例として、第２導電型領域３４）は、ベース領域１１０より高いドーピング濃度を有する。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４とが制御パッシベーション膜２０の上に連続して形成された半導体層３０内に共に位置して同一平面上に位置することができる。そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間に、これらと同一平面上にバリア領域３６が位置することができる。

第１及び第２導電型領域（３２、３４）のうち、ベース領域１１０と異なる導電型を有する一つの領域は、エミッタ領域の少なくとも一部を構成する。エミッタ領域は、ベース領域１１０とｐ−ｎ接合（又はｐｎトンネル接合）を形成して光電変換によってキャリアを生成する。第１及び第２導電型領域（３２、３４）のうち、ベース領域１１０と同じ導電型を有する他の一つは、後面電界（back surface field）領域の少なくとも一部を構成する。後面電界領域は、半導体基板１０の後面で再結合によって、キャリアが損失されることを防止する後面電界を形成する。

半導体層３０に含まれた第１又は第２導電型ドーパントは、半導体層３０を形成する工程で半導体層３０に共に含まれるか、又は、半導体層３０を形成した後、熱拡散法、イオン注入法などの様々なドーピング方法により半導体層３０に含まれることもある。このとき、第１又は第２導電型ドーパントとしては、半導体層３０にドーピングされてｎ型又はｐ型を示すことができる様々な物質を使用することができる。第１又は第２導電型ドーパントがｐ型である場合には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素を使用することができる。第１又は第２導電型ドーパントがｎ型である場合には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を使用することができる。一例として、第１及び第２導電型ドーパントのうち、いずれか１つがボロン（Ｂ）であり、他の一つが、リン（Ｐ）であり得る。

そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間にバリア領域３６が位置して第１導電型領域３２と第２導電型領域３４とを互いに離隔させる。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４とが互いに接触する場合には、シャント（shunt）が発生して、太陽電池１００の性能を低下させることができる。これにより、本実施の形態では、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間にバリア領域３６を位置付け（位置させ）、不要なシャントを防止することができる。

バリア領域３６にドーピングされない（つまり、アンドープ（アンドフト））絶縁物質（例えば、酸化物、窒化物）などを使用することができる。又は、バリア領域３６が真性（intrinsic）半導体を含むこともできる。このとき、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４とバリア領域３６とは、互いに側面が接触しながら、連続して形成される同一の半導体（例えば、多結晶部分３０２を含む半導体層３０）で構成されるが、バリア領域３６は、実質的にドーパントを含まないｉ型（真性）半導体物質であり得る。一例として、真性半導体層を形成した後、真性半導体層の一部領域に第１導電型ドーパントをドーピングして第１導電型領域３２を形成し、他の領域のうち、一部に第２導電型ドーパントをドーピングして第２導電型領域３４を形成すれば、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４が形成されない領域がバリア領域３６を構成することができる。これによると（係ると）、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４並びにバリア領域３６の製造方法を単純化することができる。

しかし、本発明はこれに限定されるものではない。したがって、バリア領域３６を、様々な方法によって形成して、様々な厚さを有することができ、様々な形状を有することもできる。バリア領域３６が空の空間であるトレンチで構成されることもできる。その他の様々な変形が可能である。そして、図ではバリア領域３６が第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間を、全体的に離隔することを例示した。しかし、バリア領域３６が第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との境界部分の一部のみを離隔させるように形成することもできる。又は、バリア領域３６が形成されず、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との境界が互いに接触することもできる。

前述した説明においては、第１及び第２導電型領域（３２、３４）、又は、これを構成する半導体層３０が多結晶部分３０２を含み、非晶質部分３０４をさらに含むことができることを例として説明した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第１及び第２導電型領域（３２、３４）、又は半導体層３０が、半導体基板１０上に容易に形成されることができるよう、半導体基板１０と異なる結晶構造を有することができる。例えば、第１及び第２導電型領域（３２、３４）は、蒸着などの様々な方法によって容易に製造することができる非晶質半導体、微結晶半導体、又は多結晶半導体（一例として、非晶質シリコン、微結晶シリコン、又は多結晶シリコン）などに第１又は第２導電型ドーパントがドーピングされて形成されることができる。特に、第１及び第２導電型領域（３２、３４）が、多結晶半導体を有すると、高いキャリア移動度を有することができる。

このとき、本実施の形態においては、半導体基板１０に拡散領域（３２０、３４０）が形成されることができる。拡散領域（３２０、３４０）は、半導体基板１０の一部を構成して、ベース領域１１０と同じ結晶構造を有し、ベース領域１１０と導電型又はドーピング濃度が異なる場合がある。

拡散領域（３２０、３４０）は、第１拡散領域３２０及び第２拡散領域３４０のうち、いずれか１つを含むか、第１拡散領域３２０及び第２拡散領域３４０をそれぞれ含むことができる。ここで、第１拡散領域３２０は、第１導電型領域３２に対応する位置で部分的に制御パッシベーション膜２０に隣接する半導体基板１０の領域に形成され、第１導電型不純物のドーピング濃度が第１導電型領域３２よりも低いことができる。そして第２拡散領域３４０は、第２導電型領域３４に対応する位置で部分的に制御パッシベーション膜２０に隣接する半導体基板１０の領域に形成され、第２導電型不純物のドーピング濃度が第２導電型領域３２より低いことができる。このとき、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）のうち、ベース領域１１０と同じ導電型を有する領域（一例として、第２拡散領域３４０は、ベース領域１１０より高いドーピング濃度を有することができる。以下では、便宜のために、ベース領域１１０が第２導電型を有することを例として説明する。このように、後面電極型構造を有する太陽電池１００では、第１及び第２導電型領域（３２、３４）が共に後面に位置するため、拡散領域（３２０、３４０）が半導体基板１０の後面から、全体に形成されると拡散領域（３２０、３４０）が、むしろ必要なキャリアの移動を防止（妨害）することができる。例えば、第１拡散領域３２０が、全体に形成されると、第１拡散領域３２０が第２導電型領域３４に隣接部分から第２導電型領域３４に向かうキャリアの流れを妨害する。又は、第２拡散領域３４０が、全体に形成されると第２拡散領域３４０が第１導電型領域３２に隣接部分から第１導電型領域３２に向かうキャリアの流れを妨害する。特に、拡散領域（３２０、３４０）は、互いに離隔して形成されて拡散領域（３２０、３４０）の間にこれらを離隔するベース領域１１０が位置することできるが、これにより半導体基板１０内のドーピング領域を減らして半導体基板１０の特性変化などを最小にすることができる。

そして、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）は、第１及び第２導電型領域（３２、３４）に対応する形状を有するので、第１拡散領域３２と第２拡散領域３４とが（互いに）交互に配置されることができる。

本実施の形態において拡散領域（３２０、３４０）は、第１及び第２導電型領域（３２、３４）、制御パッシベーション膜２０と、半導体基板１０と、が接合される部分で、第１又は第２導電型領域（３２、３４）の多数キャリアが容易に通過できるように、エネルギバンドを変形する役割をする。これにより、開放電圧及び充密度を向上させることができるが、特に充密度を大幅に向上することができる。これを図３を参照して、さらに詳細に説明する。

図３の（ａ）は、本実施の形態に係る太陽電池１００のエネルギバンドダイアグラムであり、（ｂ）は、拡散領域（３２０、３４０）を備えない太陽電池のエネルギバンドダイアグラムである。図３においては、一例として、ベース領域１１０がｎ型を有し、第１拡散領域３２０及び第１導電型領域３２がｐ型を有する場合を示した。参照で、第１拡散領域３２０のドーピング濃度は、第１導電型領域３２のドーピング濃度より小さい。

図３の（ａ）を参照すると、第１拡散領域３２０は、第１導電型領域３２、制御パッシベーション膜２０及びベース領域１０に向かって（を向けながら）伝導帯及び仮伝導帯それぞれが漸進的で、連続的に減少するように、エネルギバンドを変形する。このようなエネルギバンドダイアグラムを有すると、伝導帯に位置した電子（ｅ^-）は、ベース領域１０と第１導電型領域３２との間でのエネルギバンドギャップ（△Ｅｃ）が存在して図の実線の矢印のように第１導電型領域３２に移動しないようになり、仮伝導帯に位置する正孔はベース領域１０と第１導電型領域３２との間でエネルギバンドギャップ（△Ｅｖ）が存在して図の点線矢印のように第１導電型領域３２に容易に移動することになる。一方、第１拡散領域３２０がない場合には、図３の（ｂ）に示すように制御パッシベーション膜２０を基準に伝導帯及び仮伝導帯が不連続で位置するようになり、これによりキャリアが所望する方向に移動することを防止することができる。つまり、制御パッシベーション膜２０の近くで不連続な伝導帯及び仮伝導帯が所望するキャリアが導電型領域（３２、３４）に移動することを防止するエネルギ障壁となる。このように、本実施の形態で拡散領域（３２０、３４０）は、第１及び第２導電型領域（３２、３４）に所望するキャリアが容易にに移動できるようにするエネルギバンドを変形して、太陽電池１００の開放電圧及び充密度を向上させることができる。

そして、制御パッシベーション膜２０は、第１導電型領域３２と第１拡散領域３２０との間に位置して第１導電型ドーパントを含む第１ドーピング部分２０２及び／又は第２導電型領域３４と第２拡散領域３４０との間に位置して第２導電型ドーパントを含む第２ドーピング部分２０４を含むことができる。つまり、制御パッシベーション膜２０においては、第１及び第２導電型領域（３２、３４）に対応するようにそれぞれ部分的に形成される第１及び第２ドーピング部分（２０２、２０４）が備えられることができる。本実施の形態においては、一例として、制御パッシベーション膜２０は、バリア領域３６に対応し、ドーピングされない未ドーピング部分２０６を間に置いて第１及び第２ドーピング部分（２０２、２０４）が互いに離隔して（互いに）交互（的）に位置することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。このとき、第１及び第２ドーピング部分（２０２、２０４）には、部分的にドーパントが集中して、他の部分よりさらに高い濃度を有する高濃度ドーピング部分（２０２ａ、２０４ａ）が形成されることができる。このような高濃度ドーピング部分（２０２ａ、２０４ａ）は、ドーパントが制御パッシベーション膜２０の一部で凝集されて残留して形成された部分であり得る。高濃度ドーピング部分（２０２ａ、２０４ａ）は、様々でランダム（random）な形状を有しながら不規則に位置することができる。

これにより、制御パッシベーション膜２０の第１及び第２ドーピング部分（２０２、２０４）は、ドーピングされない他の絶縁膜（反射防止膜２６、前面及び後面パッシベーション膜（２４、４０）は、特に、酸化膜を含む他の絶縁膜）より第１又は第２導電型ドーパントのドーピング濃度が高い。

このような拡散領域（３２０、３４０）は、前述したように、制御パッシベーション膜２０が非晶質構造を有し導電型領域（３２、３４）の第１又は第２導電型ドーパントが制御パッシベーション膜２０を容易に通過することにより形成することができる。これによって特定のドーピングプロファイルを有するようになるが、これを図１及び図２と図４を参照して、詳細に説明する。

図４は、図１に示した太陽電池で導電型領域、制御パッシベーション膜及び拡散領域のドーピングプロファイルを示したグラフである。参照で、図４に係るドーピングプロファイルは、二次イオン質量分析法（secondary ion mass spectrometry、ＳＩＭＳ）によって測定されたことを示した。

図４に示すように、第１導電型領域３２、制御パッシベーション膜２０及び、第１拡散領域３２０、及び／又は第２導電型領域３４、制御パッシベーション膜２０、第２拡散領域３４０を厚さ方向に見るとき、第１又は第２導電型領域（３２、３４）においては、相対的に均一なドーピング濃度を有し、制御パッシベーション膜２０並びに第１若しくは第２拡散領域（３２０、３４０）で半導体基板１０の内部に向かって（向かいながら）、ドーピング濃度が連続的で（、それと）徐々に減少するドーピング濃度を有することになる。すなわち、第１導電型領域３２が相対的に均一で高い表面ドーピング濃度（Ｃｓ）を有し、制御パッシベーション膜２０及び第１拡散領域３２０を経ながらドーピング濃度が徐々に減少する。そして第２導電型領域３４が相対的に均一で高い表面ドーピング濃度（Ｃｓ）を有し、制御パッシベーション膜２０及び第２拡散領域３４０を経ながらドーピング濃度が徐々に減少する。図４では便宜のために、第１導電型領域３２の表面ドーピング濃度（Ｃｓ）と第２導電型領域３４の表面ドーピング濃度（Ｃｓ）とが互いに同一のものを示したが、実際には、第１導電型領域３２の表面ドーピング濃度（Ｃｓ）と第２導電型領域３４の表面ドーピング濃度（Ｃｓ）とは、互いに異なることができる。このようなドーピングプロファイルによって導電型領域（３２、３４）の第１及び／又は第２導電型ドーパントが制御パッシベーション膜２０を通過して拡散し、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）が形成されたことが分かる。

厚さ方向において、第１導電型領域３２のドーピング濃度の差（制御パッシベーション膜２０に隣接する部分とその反対の部分とでのドーピング濃度の差）より第１拡散領域３２０のドーピング濃度の違い（制御パッシベーション膜２０に隣接する部分とその反対の部分とでのドーピング濃度の差）が大きい。これと同様（類似）に、厚さ方向で、第２導電型領域３４のドーピング濃度の差（制御パッシベーション膜２０に隣接する部分とその反対の部分とでのドーピング濃度の差）より第２拡散領域３４０のドーピング濃度（制御パッシベーション膜２０に隣接する部分とその反対の部分とでのドーピング濃度の差）の差が大きいことができる。これにより、厚さ方向に見たときにドーピングプロファイルでドーピング濃度勾配（又は傾き）の絶対値が第１導電型領域３２より第１拡散領域３２０で大きく、第２導電型領域３４より第２拡散領域３４０で大きくなることがある。これは、第１及び第２導電型領域（３２、３４）の方向から第１又は第２導電型ドーパントが注入され、第１及び第２導電型領域（３２、３４）では、均一に、第１又は第２導電型ドーパントが分布され、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）は、第１及び第２導電型領域（３２、３４）に含まれた第１又は第２導電型ドーパントが拡散されて形成されたものであるからである。

一例として、第１及び第２導電型領域（３２、３４）のドーピング濃度が１Ｘ１０¹⁹／ｃｍ³以上であり得る。このような範囲内で、第１及び第２導電型領域（３２、３４）の効果を十分に実装して、第１及び第２電極（４２、４４）との接触抵抗を最小にすることができる。そして、一例として、第１拡散領域３２０のドーピング濃度がそれぞれ１Ｘ１０¹⁹／ｃｍ³以下でありながら、第１導電型領域３２のドーピング濃度より小さいことがあり、第２拡散領域３４０のドーピング濃度がそれぞれ１Ｘ１０¹⁹／ｃｍ³以下でありながら、第２導電型領域３４のドーピング濃度より小さいことができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。このとき、第１及び第２導電型領域（３２、３４）は、それぞれ全体領域で相対的に均一なドーピング濃度を有する。

拡散領域（３２０、３４０）の厚さ（Ｔ２、Ｔ３）は導電型領域（３２、３４）の厚さ（又は半導体層３０の厚さ）（Ｔ１）と同じかそれより大きいことができる。さらに具体的には、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ２）が第１導電型領域３２又は半導体層３０の厚さ（Ｔ１）と同じか、それより大きく、第２拡散領域３４０の厚さ（Ｔ３）が第２導電型領域３４又は半導体層３０の厚さ（Ｔ１）と同じかそれより大きい。これによれば（係れば）、半導体層３０の形成時の工程時間を減らすことができ、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）による効果を十分に実現することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、拡散領域（３２０、３４０）の厚さ（Ｔ２、Ｔ３）が導電型領域（３２、３４）の厚さ（又は半導体層３０の厚さ）（Ｔ１）より小さいこともできる。

一例として、第１又は第２拡散（核酸）領域（３２０、３４０）の厚さ（Ｔ２、Ｔ３）は、半導体基板１０の表面から実質的にドーピングがされていないと判断される基準ドーピング濃度（Ｃｏ）がされる（でドーピングされる）部分までの距離を基準にすることができる。例えば、第１及び第２導電型領域（３２、３４）と第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）とのドーピング濃度は、前述のように、二次イオン質量分析法によって測定される場合に基準ドーピング濃度（Ｃｏ）が１Ｘ１０¹⁵／ｃｍ³又は１Ｘ１０¹⁷／ｃｍ³であり得る。これは二次イオン質量分析法によれば、実際にドーパントがドーピングされない場合でも、ノイズ（noise）等によりドーピング濃度があることが表示されることを考慮したものである。つまり、ドーピング濃度が１Ｘ１０¹⁵／ｃｍ³未満の場合には、たとえドーピング濃度があると示されても、実際にはドーピングされない場合であるので、この部分は、第１又は第２拡散領域（３２０、３４０）の厚さの判断のとき考慮しないことである。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。したがって、様々な方法により、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）のドーピング濃度を測定することができ、これを考慮した様々な方法により、第１又は第２拡散領域（３２０、３４０）の厚さを測定又は判別することができる。

一例として、厚さ方向に見るとき、第１拡散領域３２０のドーピング濃度勾配の絶対値より第２拡散領域３４０のドーピング濃度勾配の絶対値が（より）小さいことができる。そしてベース領域１１０と同じである第２導電型を有する第２拡散領域３４０の厚さ（Ｔ３）が第１導電型を有する第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ２）より大きくなることがある。ベース領域１１０と同じである第２導電型を有する第２拡散領域３４０がベース領域１１０で相対的に大きな厚さで形成されても構わないからである。そして、第１拡散領域３２０は、ベース領域１１０と反対の第１導電型を有するようにドーピングしなければならないため、相対的に厚く形成されるとパッシベーション特性を低下させることができる。一例として、工程を単純化するために、第２導電型領域３４と前面電界領域１３０とを同じ工程で形成することができる熱拡散法によれば、第２導電型ドーパントが無限である（無限する）ので、相対的に厚い第２拡散領域３４０を容易に形成することができる。そして、第１導電型領域３２は、部分的なドーピングのためのレーザドーピング等により形成されると、第１導電型ドーパントが有限であるので、相対的に薄い第１拡散領域３２０を容易に形成することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、第２拡散領域３４０の厚さ（Ｔ３）が、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ２）より小さいことも可能である。

又は、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ２）が５００ｎｍ以下（一例として、５０ｎｍ乃至５００ｎｍ）であり、第２拡散領域３４０の厚さ（Ｔ３）が８００ｎｍ以下（５０ｎｍ乃至８００ｎｍ）であり得る。このような厚さの範囲内で、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）による効果を十分に実現することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

図及び前述した説明においては、第１拡散領域３２０及び第２拡散領域３４０のすべてが備えられたことを例示した。これとは異なり、第１拡散領域３２０及び第２拡散領域３４０のうち、いずれか１つだけ備えることもある。一例として、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）の中で、半導体基板１０と反対の導電型を有する導電型領域（一例として、第１導電型領域３２）に対応する第１拡散領域３２０のみが備えられ、半導体基板１０と同じ導電型を有する導電型領域（一例として、第２導電型領域３４）に対応する第２拡散領域３４０は、備えないことができる。これは半導体基板１０に含まれた導電型ドーパントによるキャリアを多数キャリアとして使用する導電型の領域では、半導体基板１０のキャリアが積もり（蓄積され）ながら形成された電界によってキャリアが制御パッシベーション膜２０を介して容易に移動することができても、この逆のキャリアを多数キャリアとして使用する導電型領域には、キャリアが制御パッシベーション膜２０を介して容易に移動することは困難だからである。他の実施の形態で、第２拡散領域３４０だけが、備えられ、第１拡散領域３２０が備えられないことがある。また、実施の形態に応じては、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）がすべて備えられないこともある。

半導体基板１０の後面から第１及び第２導電型領域（３２、３４）及びバリア領域３６の上に後面パッシベーション膜４０が形成されることができる。一例として、後面パッシベーション膜４０は、第１及び第２導電型領域（３２、３４）及びバリア領域３６に接触して形成されて構造を単純化することができる。

後面パッシベーション膜４０は、導電型領域（３２、３４）と電極（４２、４２）との電気的接続のためのコンタクトホール４６を備える。コンタクトホール４６は、第１導電型領域３２と第１電極４２との接続のための第１コンタクトホール４６１と、第２導電型領域３４と第２電極４４との接続のための第２コンタクトホール４６２と、を備える。これにより、後面パッシベーション膜４０は、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４が接続されるべきでない電極（すなわち、第１導電型領域３２の場合には、第２電極４４と、第２導電型領域３４の場合には、第１電極４２と、接続されることを防止する役割をする。また、後面パッシベーション膜４０は、第１及び第２導電型領域（３２、３４）及び／又はバリア領域３６をパッシベーションする効果を有することができる。

そして、半導体基板１０の前面上（さらに正確には、半導体基板１０の前面に形成された前面電界領域１３０上）に、前面パッシベーション膜２４及び／又は反射防止膜２６が位置することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、前面電界領域１３０上に他の積層構造の絶縁膜が形成されることもある。

前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６は、実質的に、半導体基板１０の前面に全体に形成されることができる。そして後面パッシベーション膜４０は、コンタクトホール４６を除外し、半導体層３０の後面上に全体に形成することができる。

前面パッシベーション膜２４又は後面パッシベーション膜４０は、半導体基板１０又は半導体層３０に接触して形成されて半導体基板１０又は半導体層３０の表面またバルク内に存在（する）欠陥を不動化させる。これにより少数キャリアの再結合サイトを除去して、太陽電池１００の開放電圧を増加させることができる。反射防止膜２６は、半導体基板１０の前面に入射される光の反射率を減少させ、ｐ−ｎ接合まで到達される光量を増加させることができる。これにより、太陽電池１００の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。

前面パッシベーション膜２４、反射防止膜２６及び後面パッシベーション膜４０は、様々な物質で形成されることができる。一例として、前面パッシベーション膜２４、反射防止膜２６又はパッシベーション膜４０は、シリコン窒化膜、水素を含むシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、アルミニウム酸化膜、シリコン炭化膜、ＭｇＦ₂、ＺｎＳ、ＴｉＯ₂及びＣｅＯ₂からなる群から選択されたいずれか１つの単一膜又は２つ以上の膜を組み合わせた多層膜構造を有することができる。

一例として、本実施の形態において、前面パッシベーション膜２４及び／又は反射防止膜２６、後面パッシベーション膜４０は、優れた絶縁特性、パッシベーション特性などを有することができるようにドーパントなどを備えないことがある。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。

前面パッシベーション膜２４、反射防止膜２６及び後面パッシベーション膜４０は、制御パッシベーション膜２０より厚い厚さを有することができる。これにより、絶縁特性及びパッシベーション特性を向上することができる。その他の様々な変形が可能である。

第１電極４２は、後面パッシベーション膜４０の第１コンタクトホール４６１の少なくとも一部を埋めながら形成され、第１導電型領域３２に電気的に接続（一例として、接触形成）され、第２電極４４は、後面パッシベーション膜４０の第２コンタクトホール４６２の少なくとも一部を埋めながら形成され、第２導電型領域３４に電気的に接続（一例として、接触形成）される。

以下においては、図１及び図２を参照して、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４、バリア領域３６、並びに第１及び第２電極（４２、４４）の平面形状の一例を詳細に説明する。

図１及び図２を参照すると、本実施の形態においては、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４は、それぞれストライプ形状をなすように長く形成されながら、長さ方向と交差する方向で（互いに）交互に配置されている。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間にこれらを離隔するバリア領域３６が位置することができる。図示しなかったが、互いに離隔した複数の第１導電型領域３２が一側の端で互いに接続することができ、互いに離隔した複数の第２導電型領域３４が他側の端で互いに接続することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。

このとき、ベース領域１１０が第２導電型を有するとき、第１導電型領域３２の面積が第２導電型領域３４の面積より大きいことがある。一例として、第２導電型領域３４及びベース領域１１０がｎ型を有すると、ベース領域１１０と光電変換によってキャリアを形成する接合（一例として、制御パッシベーション膜２０を間に置いたｐ−ｎ接合）を形成する第１導電型領域３２を広く形成して光電変換面積を増加させることができる。また、この場合には、広い面積を有するエミッタ領域が、移動速度が相対的遅い正孔を効率的に収集して光電変換効率の向上にさらに寄与することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。

一例として、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の面積は、それらの幅が異なることによって調節することができる。すなわち、第１導電型領域３２の幅（Ｗ１）が第２導電型領域３４の幅（Ｗ２）より大きくなることがある。

そして、第１電極４２が第１導電型領域３２に対応してストライプ状に形成され、第２電極４４が第２導電型領域３４に対応してストライプ状に形成されることができる。コンタクトホール４６が、第１及び第２電極（４２、４４）の一部のみを第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４にそれぞれ接続するように形成されることができる。例えば、コンタクトホール４６が複数のコンタクトホールで構成されることができる。又は、コンタクトホール４６のそれぞれが、第１及び第２電極（４２、４４）に対応して、第１及び第２電極（４２、４４）の全体の長さに形成されることもできる。これによれば、第１及び第２電極（４２、４４）と第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４との接触面積を最大にして、キャリアの収集効率を向上することができる。その他の様々な変形が可能である。そして図示しなかったが、第１電極４２が一側の端で互いに接続されて形成され、第２電極４４が他側の端で互に接続されて形成されることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。

本実施の形態に係る太陽電池１００に光が入射されると、ｐ−ｎ接合での光電変換によって電子及び正孔が生成され、生成された正孔及び電子は電子制御パッシベーション膜２０を通過して、それぞれ第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４に移動した後に、第１及び第２電極（４２、４４）に移動する。これによって電気エネルギを生成することになる。

本実施の形態のように、半導体基板１０の後面に電極（４２、４４）が形成され、半導体基板１０の前面には、電極が形成されない後面電極構造の太陽電池１００においては、半導体基板１０の前面からのシェーディング損失（shading loss）を最小にすることができる。これにより、太陽電池１００の効率を向上することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。他の構造の太陽電池１００を後で図６及び図７を参照して、詳細に説明する。

そして、第１及び第２導電型領域（３２、３４）が制御パッシベーション膜２０を間に置いて、半導体基板１０上に形成されるので、半導体基板１０と異なる別個の層で構成される。これにより、半導体基板１０にドーパントをドーピングして形成されたドーピング領域を導電型の領域で使用する場合よりも、再結合による損失を最小にすることができる。このとき、拡散領域（３２０、３４０）によって太陽電池１００の開放電圧及び充密度を改善し、太陽電池１００の効率を向上することができる。

このとき、制御パッシベーション膜２０が非晶質構造を有し、導電型領域（３２、３４）に対応して、半導体基板１０の内部に拡散領域（３２０、３４０）を容易に形成することができる。拡散領域（３２０、３４０）によって太陽電池１００の開放電圧及び充密度を改善し、太陽電池１００の効率を向上することができる。

そして、半導体層３０又は導電型領域（３２、３４）が、小さな結晶粒の大きさを有する多結晶部分３０２を含み、高温熱処理工程などが行われても結晶性の変化が少なく、パッシベーション特性を優秀に維持することができる。これにより、太陽電池１００の開放電圧を向上して、太陽電池１００の効率を大幅に向上することができる。

前述した制御パッシベーション膜２０及び半導体層３０は、特定の条件で形成されて、前述したような特性を有することができる。以下では、図５Ａ〜図５Ｆを参照して、所望の特性を有する制御パッシベーション膜２０及び半導体層３０を形成する具体的な太陽電池１００の製造方法を詳細に説明する。

図５Ａから図５Ｆは、本発明の一実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

まず、図５Ａに示すように、ベース領域１１０で構成される半導体基板１０の後面に制御パッシベーション膜２０を形成する。制御パッシベーション膜２０は、半導体基板１０の後面に接触して、全体に形成されることができる。

本実施の形態においては、前述したように、拡散領域（図５Ｄの参照符号３２０、３４０）を容易に形成することができるように制御パッシベーション膜２０が非晶質構造を有することができる。このように非晶質構造を有する制御パッシベーション膜２０は、常圧及び６００℃〜８００℃の工程温度で熱（的）酸化工程を実行することにより、容易に形成することができる。具体的には、常圧の条件において、５００℃以下の温度から６００℃〜８００℃の工程温度まで加熱して熱酸化工程を行い、その後、５００℃〜５５０℃の温度に冷却して、制御パッシベーション膜２０を形成することができる。特に、本実施の形態においては、前述した熱酸化工程によって制御パッシベーション膜２０は、作成された後、半導体層３０を形成する前に、制御パッシベーション膜２０を緻密にするための別の熱処理を行わないことがある。そうすると、簡単な工程によって、前述したように、非晶質構造を有する制御パッシベーション膜２０を形成することができる。

前述した熱酸化工程において気体雰囲気が原料気体として酸素気体（Ｏ₂）を含み、ハロゲン気体をさらに含むことができる。ハロゲン気体は、制御パッシベーション膜２０の純度及び品質を向上させる役割をすることができる。ハロゲン気体は容易に入手することができ、相対的に安定性に優れた塩素気体を使用することができる。他の例として、熱酸化工程において気体雰囲気が非活性気体又は窒素気体を含んでから（含みから）制御パッシベーション膜２０を形成することができる。一例として、非活性気体又は窒素気体だけを含むことができる。また別の例として、熱酸化工程において常圧下でオゾンが含まれた気体を紫外線（ＵＶ）で分解して制御パッシベーション膜２０を形成することができる。

しかし、本発明がこれに限定されるものではない。つまり、拡散領域（３２０、３４０）を備えない場合には、制御パッシベーション膜２０の形成工程が、前述した工程に限定されなくでもよい。この場合に制御パッシベーション膜２０は、一例として、熱（的）成長法、蒸着法（例えば、化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、原子層蒸着法（ＡＬＤ））、化学（的）酸化等により形成することができる。そして、その他さまざまな方法によって制御パッシベーション膜２０が形成されることができる。

次に、図５Ｂから図５Ｄに示すように、制御パッシベーション膜２０の上に第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４を形成し、半導体基板１０の前面に電界領域１３０を形成する。実施の形態にしたがって、第１及び第２導電型領域（３２、３４）を形成する工程で、又は形成した後、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）を形成することができる。そして、半導体基板１０の前面に反射防止構造（たとえば、テクスチャリング構造）を形成することができる。これをさらに具体的に説明すると、次の通りである。

図５Ｂに示すように、制御パッシベーション膜２０の上に半導体層３０を形成する。このとき、半導体層３０は、真性（intrinsic）であり得る。

前述したように、本実施の形態において、半導体層３０がナノメートルレベル（一例として、３００ｎｍ以下）の結晶粒の大きさ又は半導体層３０の厚さより小さい結晶粒の大きさを有する多結晶構造を有する多結晶部分（図１の参照符号３０２、以下同じ）を含み、非晶質構造を有する非晶質部分（図１の参照符号３０４、以下同じ）をさらに含むことができる。このような半導体層３０は、制御パッシベーション膜２０を形成する段階の圧力より低い圧力、７００℃以下の工程温度及び半導体を含む気体を含む気体雰囲気で蒸着によって形成される。

このように、半導体層３０の蒸着圧力を制御パッシベーション膜２０を形成する段階の圧力より低い圧力又は常圧より低い圧力にすれば、半導体層３０が急速に成長して結晶粒の大きさが大きくなったり、結晶度が高くなることを防止することができる。さらに具体的には、半導体層３０の蒸着時の圧力は、１０ｍｔｏｒｒ〜１０ｔｏｒｒであり得る。このような圧力範囲は、半導体層３０の形成が円滑に起きながらも結晶粒の大きさが大きくなることを防止する範囲で限定されたものである。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。

そして、半導体層３０の蒸着時の工程温度を７００℃以下にして、高い温度で半導体層３０が急速に成長され結晶粒の大きさが大きくなるか、結晶度が高くなることを防止することができる。一例として、半導体層３０は、５８０〜７００℃の工程温度で蒸着することができる。５８０℃未満では、半導体層３０が非晶質構造だけ備え、多結晶構造による高い電気的特性を実現することは困難であることができる。

さらに具体的には、５００〜６００℃の温度から７００℃以下の工程温度まで温度を上げて蒸着を行った後に再度、５００〜６００℃の温度に下げることにより、半導体層３０を形成することができる。これによれば、半導体基板１０、制御パッシベーション膜２０などに温度の急激な変化に伴う負担を大幅に与えないことができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。

このように本実施の形態においては、半導体層３０を形成又は蒸着する工程の圧力及び工程温度を限定して、半導体層３０の急速な成長を抑制して、結晶粒の大きさが大きくない半導体層３０を容易に形成することができる。これは、半導体物質が固まらず、散らされながら成長されることが予測される。これとは異なり、高圧（一例として、常圧又はこれより高い圧力）と７００℃を超える工程温度で半導体層を形成すれば、半導体層の成長速度が大きくて、ナノメートルレベルの結晶粒の大きさを有する多結晶構造を有する多結晶部分を形成することが難しいことがある。このように、半導体層の結晶粒の大きさが大きくなると、後に実行される高温熱処理工程で半導体層の結晶性が容易に変化することができ、パッシベーション特性が低下することができる。

半導体層３０の蒸着工程で使用される気体の雰囲気に含まれる半導体を含む気体は、シリコンと水素との化合物（一例として、シラン（ＳｉＨ₄））を含むことができる。そして気体雰囲気が、半導体を含む気体と共に窒素気体を含むことができる。窒素気体は、半導体層３０の蒸着工程で分圧を調節する役割をすることができる。ただし、窒素気体の量が多くなると、半導体層３０の結晶粒の大きさを増加させることができるので、窒素気体は、２０ｖｏｌ％以下で含まれることができる。半導体層３０の結晶粒の大きさ等を効果的に調節するために窒素気体が１０ｖｏｌ％以下（さらに具体的には、５ｖｏｌ％以下）で含まれることができる。又は、半導体層３０の結晶粒の大きさが大きくなることを効果的に防止することができるように気体雰囲気が窒素気体を含まないことも可能である。また、気体の雰囲気は、前述した半導体を含む気体以外に、化合物の形態ではなく、水素で構成された水素気体（一例として、Ｈ₂）を含まないか、又は水素気体を４５ｖｏｌ％以下で含むことができる。水素気体が４５ｖｏｌ％を超えて含まれると、半導体層３０の多結晶部分３０２の結晶粒の大きさを前述のように、小さな範囲に維持するのが難しいことがある。

このように本実施の形態においては、半導体層３０の蒸着工程での温度、圧力、及び気体雰囲気を共に調節して所望の結晶粒の大きさを有する多結晶部分３０２を含む半導体層３０を形成することができる。

本実施の形態においては、半導体層３０の蒸着工程とドーピング工程との間に半導体層３０の結晶特性を変化させるための別の熱処理を行わないことができる。これによれば工程を単純化しながらも、半導体層３０が所望する結晶特性を有するようにすることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。半導体層３０を形成した後に非晶質部分３０４を再結晶化する別の熱処理を実行して、パッシベーションの効果を優秀に維持することもできる。一例として、半導体層３０を形成した後に、常温でレーザを照射して非晶質部分３０４を再結晶化することができる。

前述した説明では、半導体層３０が、特定の結晶構造を有することを一例として説明した。しかし、半導体層３０が、前述したのと異なる（前述したどころと他の）結晶構造を有することもできる。一例として、半導体層３０が微細結晶質、非晶質、又は多結晶半導体で構成されることができる。このとき、半導体層３０は、一例として、熱成長法、蒸着法（例えば、低圧化学気相蒸着法（ＬＰＣＶＤ））等により形成することができる。その他、様々な方法が適用されることができる。

図では、半導体基板１０の後面にのみ半導体層３０が形成されたことを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。半導体層３０の製造方法によって、半導体基板１０の前面及び／又は側面にも半導体層３０がさらに形成されることができる。このように、半導体基板１０の前面などに形成された半導体層３０は、後に、別の段階で除去することができる。

次に、図５Ｃに示すように、半導体層３０の一部に第１導電型ドーパントをドーピングして第１導電型領域３２を形成し、半導体基板１０の前面をテクスチャリングして、反射防止構造を形成し、図５Ｄに示すように、半導体基板１０の前面及び半導体層３０の他の一部に第２導電型ドーパントをドーピングして、前面電界領域１３０及び第２導電型領域３４を形成することができる。このとき、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間にドーパントがドーピングされないアンドープ領域が位置することができ、この領域がバリア領域３６を構成することができる。

このとき、本実施の形態においては、導電型領域（３２、３４）を形成する工程で、又はそれ以降に拡散領域（３２０、３４０）を形成することができる。一例として、図では、第１導電型領域３２及び第１拡散領域３２０を形成した後、第２導電型領域３４及び第２拡散領域３４０を形成することを例示した。

すなわち、図５Ｃに示すように、第１導電型領域３２及び第１拡散領域３２０を先に形成することができる。一例として、半導体層３０上に第１導電型領域３２が形成される領域に対応する位置に第１導電型ドーパントを含む第１ドーパント層（図示せず）を形成した後、これに熱処理（一例として、レーザ照射）をして、第１導電型領域３２及び第１拡散領域３２０を形成することができる。それ（この例）では、第１導電型領域３２が形成されるとき、第１導電型ドーパントが第１導電型領域３２（又は半導体層３０）及び制御パッシベーション膜２０を通って、半導体基板１０まで到達して、第１拡散領域３２０を形成する。また別の例として、半導体層３０に第１導電型領域３２を形成した後、その後に第１導電型領域３２に熱処理をして、第１導電型領域３２内の第１導電型ドーパントを拡散させることもできる。それでは、第１導電型領域３２内に含まれた第１導電型ドーパントが制御パッシベーション膜２０を通って、半導体基板１０まで到達して、第１拡散領域３２０を形成する。このとき、第１導電型領域３２に熱処理をする方法として、様々な方法が適用されることができるが、一例として、レーザを使用することができる。

しかし、本発明がこれに限定されるものではない。第１導電型領域３２及び第１拡散領域３２０は、イオン注入法、ドーパントを含む気体を使用する状態で熱処理することによる熱拡散法、ドーピング層を形成した後に実行される熱処理法などの様々な方法によって形成することができる。

半導体基板１０の表面のテクスチャリングには、ウェット又はドライテクスチャリングを使用することができる。ウェットテクスチャリングはテクスチャリング溶液に半導体基板１０を浸漬することによって実行されることができ、工程時間が短い利点がある。ドライテクスチャリングは、ダイヤモンドドリル（グリル）又はレーザなどを用いて、半導体基板１０の表面を削ることで、凹凸を均一に形成することができる一方、工程時間が長く、半導体基板１０に損傷が発生することができる。その他反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等により半導体基板１０をテクスチャリングすることもできる。このように、本発明においては、さまざまな方法で半導体基板１０をテクスチャリングすることができる。

続いて、図５Ｄに示すように、第２導電型領域３４、第２拡散領域３４０及び前面電界領域１３０を形成することができる。

一例として、半導体層３０上に第２導電型領域３４が形成される領域に対応する位置に第２導電型ドーパントを含む第２ドーパント層（図示せず）を形成した後これに熱処理（一例として、レーザ照射）をして、第２導電型領域３４及び第２拡散領域３４０を形成することができる。それでは、第２導電型領域３４が形成されるとき、第２導電型ドーパントが第２導電型領域３４（又は半導体層３０）及び制御パッシベーション膜２０を通って、半導体基板１０まで到達して第２拡散領域３４０を形成する。また別の例として、半導体層３０に第２導電型領域３４を形成した後、第２導電型領域３４に熱処理をして、第２導電型領域３４内の第２導電型ドーパントを拡散させることもできる。それでは、第２導電型領域３４内に含まれた第２導電型ドーパントが制御パッシベーション膜２０を通って、半導体基板１０まで到達して第２拡散領域３４０を形成する。このとき、第２導電型領域３４に熱処理をする方法として、様々な方法が適用されることができるが、一例として、レーザを使用することができる。

しかし、本発明がこれに限定されるものではない。第２導電型領域３４及び第２拡散領域３４０は、イオン注入法、ドーパントを含む気体を使用する状態で熱処理することによる熱拡散法、ドーピング層を形成した後に実行される熱処理法などの様々な方法によって形成することができる。

そして、前面電界領域１３０は、イオン注入法、ドーパントを含む気体を使用する状態で熱処理することによる熱拡散法、ドーピング層を形成した後に実行される熱処理法、レーザドーピング法などの様々な方法によって形成されることができる。

特に、第２導電型領域３４、第２拡散領域３４０及び、前面電界領域１３０を第２導電型ドーパントを含む気体を用いた熱拡散法によって同時に形成することができる。これによれば工程を大幅に単純化することができる。

本実施の形態においては、第１導電型領域３２及び第１拡散領域３２０を形成した後、第２導電型領域３４及び第２拡散領域３４０を形成することを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。第１及び第２導電型領域（３２、３４）を形成した後、熱処理をして、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）を同時に又は別々に形成することもできる。そして、本実施の形態においては、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）のすべてを備えることを例示したが、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）のいずれか１つを備えることもでき、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）が備えられないこともある。

また、前面電界領域１３０が第２導電型領域３４及び／又は第２拡散領域３４０と同じドーピング工程によって形成されたことを例示したが、前面電界領域１３０が、この他の工程で形成されることもできる。

すなわち、第１導電型領域３２、第２導電型領域３４、前面電界領域１３０、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）並びにテクスチャリング構造の形成順序は多様に変形が可能である。

続いて、図５Ｅに示すように、半導体基板１０の前面及び後面にまた別の絶縁膜を形成する。つまり、半導体基板１０の前面に前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６を形成し、半導体基板１０の後面（さらに正確には、半導体層３０）の上に後面パッシベーション膜４０を形成する。

さらに具体的には、半導体基板１０の前面上に前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６を全体に形成し、半導体基板１０の後面上に後面パッシベーション膜４０を全体に形成する。前面パッシベーション膜２４、反射防止膜２６、又は後面パッシベーション膜４０は、真空蒸着法、化学気相蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷又はスプレーコーティングなどの、さまざまな方法によって形成することができる。前面パッシベーション膜２４、反射防止膜２６及び後面パッシベーション膜４０の形成順序が限定されるものではない。

続いて、図５Ｆに示すように、第１及び第２導電型領域（３２、３４）にそれぞれ接続される第１及び第２電極（４２、４４）を形成する。

一例として、パターニング工程によって後面パッシベーション膜４０にコンタクトホール４６を形成し、その後にコンタクトホール４６内を埋めながら第１及び第２電極（４２、４４）を形成する。このとき、コンタクトホール４６は、レーザを用いたレーザアブレーション、又はエッチング溶液又はエッチングペーストなどを用いた様々な方法によって形成することができる。そして、第１及び第２電極（４２、４４）は、スパッタリング、メッキ法、蒸着法などの様々な方法によって形成することができる。特に、本実施の形態では、第１及び第２電極（４２、４４）がスパッタリング法により形成することができる。

しかし、本発明がこれに限定されるものではない。他の例として、第１及び第２電極形成用ペーストを後面パッシベーション膜４０上にそれぞれスクリーン印刷などで塗布した後、ファイヤスルー（fire through）又はレーザ焼成コンタクト（laser firing contact）などをして、前述した形状の第１及び第２電極（４２、４４）を形成することも可能である。この場合には、第１及び第２電極（４２、４４）を形成するときにコンタクトホール４６が形成されるので、別のコンタクトホール４６を形成する工程を追加しなくでもよい。

本実施の形態によれば、工程条件を限定して所望の特性を有する制御パッシベーション膜２０及び半導体層３０を容易に形成することができる。このような制御パッシベーション膜２０によって導電型領域（３２、３４）に対応して、半導体基板１０の内部に拡散領域（３２０、３４０）を容易に形成することができる。そして、半導体層３０は、低結晶性又は小さい結晶粒の大きさによって、高温熱処理工程などが行われても、半導体層３０の結晶性の変化を低減することができる。これにより、優れた効率を有する太陽電池１００の製造方法を単純化することができる。

前述した実施の形態においては、第１及び第２導電型領域（３２、３４）と第１及び第２電極（４２、４４）とが、すべて半導体基板１０の後面に位置する構造を例示として説明した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、他の構造の太陽電池１００に前述した制御パッシベーション膜２０、第１及び第２導電型領域（３２、３４）並びに拡散領域（３２０、３４０）が適用されることができる。

以下においては、本発明の他の実施の形態に係る太陽電池及びその製造方法を詳細に説明する。前述した説明と同一又は極めて類似の部分については詳細な説明を省略し、互いに異なる部分についてのみ詳細に説明する。そして、前述した実施の形態又はその変形した例と下の実施の形態又はこれを変形した例とを、互いに結合したものもまた、本発明の範囲に属する。

図６は、本発明の他の実施の形態に係る太陽電池を示す断面図であり、図７は、図６に示した太陽電池の平面図である。

図６及び図７を参照すると、本実施の形態では、第１導電型領域３２が、半導体基板１０の一面上の第１制御パッシベーション膜２０ａ上に位置し、第２導電型領域３４が半導体基板１０の他の一面上に位置する第２制御パッシベーション膜２０ｂ上に位置する。このとき、第１制御パッシベーション膜２０ａ及び第１導電型領域３２が、半導体基板１０の一面上に全体に形成され、第２制御パッシベーション膜２０ｂ及び第２導電型領域３４が半導体基板１０の他面上で全体に形成されることができる。そして、本実施の形態においては、図１〜図５を参照した実施の形態とは異なり、前面電界領域１３０を備えない。

一例として、第１制御パッシベーション膜２０ａが、半導体基板１０に接触し、第１導電型領域３２が第１制御パッシベーション膜２０ａに接触して位置することができる。一例として、第２制御パッシベーション膜２０ｂが半導体基板１０に接触し、第２導電型領域３４が、第２制御パッシベーション膜２０ｂに接触して位置することができる。

このとき、第１及び第２制御パッシベーション膜（２０ａ、２０ｂ）が、前述した実施の形態の制御パッシベーション膜２０と同一又は極めて類似することができる。そして、第１及び第２制御パッシベーション膜（２０ａ、２０ｂ）が、前述した実施の形態の制御パッシベーション膜２０と同様の方法により形成することができる。一例として、制御パッシベーション膜２０を形成する工程で半導体基板１０の前面上に形成される第１パッシベーション膜２０ａと半導体基板１０の後面上に形成される第２制御パッシベーション膜２０ｂとを同じ工程によって同時に共に形成することができる。このとき、第１制御パッシベーション膜２０ａは、第１導電型ドーパントを含む第１ドーピング部分２０２で構成されることがあり、第２制御パッシベーション膜２０ｂは、全体的に第２導電型ドーパントを含む第２ドーピング部分２０４で構成されることができる。示さなかったが、第１及び第２パッシベーション膜（２０ａ、２０ｂ）は、高濃度ドーピング部分（図１の参照符号２０２ａ、２０４ａ）を備えることができる。

そして、第１及び第２導電型領域（３２、３４）が、形状及び／又は位置を除外して、前述した実施の形態の第１又は第２導電型領域（３２、３４）と同一又は極めて類似することができる。これにより、第１及び第２導電型領域（３２、３４）を構成する第１及び第２半導体層（３０ａ、３０ｂ）が、前述した実施の形態においての半導体層（図１の参照符号３０、以下同じ）の結晶特性を有することができる。そして、第１及び第２の半導体層（３０ａ、３０ｂ）は、前述した実施の形態の半導体層３０を形成する工程と同様の方法により形成することができる。一例として、半導体層３０を形成する工程で半導体基板１０の前面上の第１制御パッシベーション膜２０ａ上に位置する第１半導体層３０ａと半導体基板１０の後面上の第２制御パッシベーション膜２０ｂ上に位置する第２半導体層３０ｂとが同じ工程によって同時に共に形成することができる。

そして、本実施の形態において、第１導電型領域３２の下部から第１制御パッシベーション膜２０ａに隣接する半導体基板１０の部分に全体に、第１拡散領域３２０が形成され、第２導電型領域３４の下部で第２制御パッシベーション膜２０ｂに隣接する半導体基板１０の部分に全体に第２拡散領域３４０が形成されることができる。そして、第１制御パッシベーション膜２０ａが、全体的に第１ドーピング部分２０２で構成され、第２制御パッシベーション膜２０ｂが、全体的に第２ドーピング部分２０４で構成されることができる。第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）並びに第１及び第２ドーピング部分（２０２、２０４）には、平面形状を除外して、図１乃至図４及び図５Ａ〜図５Ｆなどを参照して説明した実施の形態（特に、ドーピングプロファイルなどの説明）、又は図８及び図９、図１０ａ〜図１０ｈ、図１１〜図１３を参照して後述する実施の形態での説明（特に、ドーピングプロファイルなどの説明）がそのまま適用されることができる。

本実施の形態においては、第１及び第２制御パッシベーション膜（２０ａ、２０ｂ）と第１及び第２導電型領域（３２、３４）とが、前述した実施の形態の特性を有して第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）がすべて形成されたことを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１及び第２制御パッシベーション膜（２０ａ、２０ｂ）のうち、少なくとも一つ、及び／又は第１及び第２導電型領域（３２、３４）のうち、少なくとも１つが、前述した実施の形態での特性を有することができる。そして、第１及び第２制御パッシベーション膜（２０ａ、２０ｂ）のうち、１つだけか備えられることもあり、第１及び第２導電型領域（３２、３４）のうち、いずれか１つが、半導体基板１０上に接触して位置するか、半導体基板１０の一部を構成することも可能である。そして、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）のうち、１つだけが形成されたり、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）のすべてが形成されないことも可能である。

前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６が、第１電極４２に対応する第１コンタクトホール４６１を除外して、第１導電型領域３２の上に、実質的に半導体基板１０の前面全体に形成されることができる。一例として、前面パッシベーション膜２４が第１導電型領域３２に接触し、反射防止膜２６が前面パッシベーション膜２４に接触することができる。後面パッシベーション膜４０が、第２電極４４に対応する第２コンタクトホール４６２を除外して、第２導電型領域３４の上で、実質的に半導体基板１０の後面全体に形成することができる。一例として、後面パッシベーション膜４０が第２導電型領域３４に接触して形成されることができる。

第１電極４２は、第１導電型領域３２の上に位置（一例として、接触）して第１導電型領域３２に電気的に接続することができる。第２電極４４は、第２導電型領域３４の上に位置（一例として、接触）して第２導電型領域３４に電気的に接続することができる。第１電極４２は、前面パッシベーション膜２４と反射防止膜２６に形成された第１コンタクトホール４６１とを介して（つまり、前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６を貫通して）第１導電型領域３２に電気的に接続することができる。第２電極４４は、後面パッシベーション膜４０に形成された第２コンタクトホール４６２を介して（つまり、後面パッシベーション膜４０を貫通して）第２導電型領域３４に電気的に接続することができている。

図では、半導体基板１０の前面及び後面にそれぞれ反射防止構造が形成されたことを例示したが、前面及び後面のいずれか一つにだけ反射防止構造が形成されるか、又は前面及び後面に反射防止構造が形成されないこともある。

図７を参照して、第１及び第２電極（４２、４４）の平面形状を詳細に説明する。

図７を参照すると、第１及び第２電極（４２、４４）は、一定のピッチを有しながら互いに離隔される複数のフィンガ電極（４２ａ、４４ａ）を含むことができる。図では、フィンガ電極（４２ａ、４４ａ）が互いに平行であり、半導体基板１０の端に平行であることを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。そして、第１及び第２電極（４２、４４）は、フィンガ電極（４２ａ、４４ａ）と交差する方向に形成されてフィンガ電極（４２ａ、４４ａ）を接続するバスバー電極（４２ｂ、４４ｂ）を含むことができる。このようなバスバー電極（４２ｂ、４４ｂ）は１つだけ備えられることもあり、図７に示すように、フィンガ電極（４２ａ、４４ａ）のピッチよりさらに大きいピッチを有しながら複数本備えてもよい。このとき、フィンガ電極（４２ａ、４４ａ）の幅よりもバスバー電極（４２ｂ、４４ｂ）の幅が大きくなることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、バスバー電極（４２ｂ、４４ｂ）の幅がフィンガ電極（４２ａ、４４ａ）の幅と同じか、それより小さい幅を有することができる。

断面から見るときに、第１電極４２のフィンガ電極４２ａ及びバスバー電極４２ｂはすべて、前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６を貫通して形成されることもある。すなわち、第１コンタクトホール４６１が第１電極４２のフィンガ電極４２ａ及びバスバー電極４２ｂにすべて対応して形成されることができる。そして第２電極４４のフィンガ電極４４ａ及びバスバー電極４４ｂは、すべて後面パッシベーション膜４０を貫通して形成されることもできる。つまり、第２コンタクトホール４６２が、第２電極４４のフィンガ電極４４ａ及びバスバー電極４４ｂにすべて対応して形成されることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。他の例として、第１電極４２のフィンガ電極４２ａが前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６を貫通して形成され、バスバー電極４２ｂが前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６上に形成されることができる。この場合には、第１コンタクトホール４６１がフィンガ電極４２ａに対応する形状に形成され、バスバー電極４２ｂのみ位置した部分には形成されないことがある。そして第２電極４４のフィンガ電極４４ａが後面（後部）パッシベーション膜４０を貫通して形成され、バスバー電極４４ｂは、後面パッシベーション膜４０上に形成されることができる。この場合には、第２コンタクトホール４６２がフィンガ電極４４ａに対応する形状に形成され、バスバー電極４４ｂだけ位置した部分には形成されないことがある。

図では、第１電極４２と第２電極４４とが互いに同じ平面形状を有することを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１電極４２のフィンガ電極４２ａ及びバスバー電極４２ｂの幅、ピッチ等は、第２電極４４のフィンガ電極４４ａ及びバスバー電極４４ｂの幅、ピッチなどと互いに異なる値を有することができる。また、第１電極４２と第２電極４４との平面形状が互いに異なることも可能であり、それ以外の様々な変形が可能である。

このように、本実施の形態においては、太陽電池１００の第１及び第２電極（４２、４４）が一定のパターンを有し、太陽電池１００が半導体基板１０の前面及び後面に光が入射することができる両面受光型（bi-facial）構造を有する。これにより、太陽電池１００で使用される光量を増加させて、太陽電池１００の効率向上に寄与することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第２電極４４が、半導体基板１０の後面の方向から全体に形成される構造を有することも可能である。その他の様々な変形が可能である。

図８は、本発明のさらに他の実施の形態に係る太陽電池を示す断面図である。図９は、図８に示した太陽電池において、第１導電型領域３２、第１ドーピング部分２０２及び、第１拡散領域３２０のドーピングプロファイルを示したグラフである。参照で、図９に基づくドーピングプロファイルは、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）によって測定されたことを示した。

本実施の形態においては、第１導電型領域３２と、これに関連した第１ドーピング部分２０２及び第１拡散領域３２０と、が特定のドーピングプロファイルを有するように形成することができる。特に、ベース領域１１０と異なる導電型を有しエミッタ領域として（に）機能する導電型領域（３２、３４）（例えば、第１導電型領域３２）、並びにこれに関連するドーピング部分（２０２、２０４）及び拡散領域（３２０、３４０）のドーピングプロファイルを制御することができる。後面電界領域として（に）機能する導電型領域（３２、３４）（例えば、第２導電型領域３４）は、ベース領域１０と同じ導電型を有するので拡散領域（３２０、３４０）の厚さ、総ドーピング濃度などが、太陽電池１００の特性に大きな影響を及ぼさないことがあるからである。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１及び第２導電型領域（３２、３４）のうちいずれか１つと、これに関連したドーピング部分（２０２、２０４）及び拡散領域（３２０、３４０）と、が、後述するドーピングプロファイルを有することができる。このとき、本明細書で「第１」と「第２」という用語は、互いに区別をするために使用したものに過ぎず、このような用語に限定されるものではない。

図９に示すように、本実施の形態においては、太陽電池１００の厚さ方向に見るときに、第１導電型領域３２、制御パッシベーション膜２０又は第１ドーピング部分２０２、そして、第１拡散領域３２０に向かって、第１導電型ドーパントのドーピング濃度が連続的に減少するドーピングプロファイルを有する。

このとき、制御パッシベーション膜２０又はこれに隣接した第１導電型領域３２の部分が第１ドーピングプロファイル（ＰＦ１）を有し、制御パッシベーション膜２０に隣接した第１拡散領域３２０の部分が、上記第１ドーピングプロファイル（ＰＦ１）と異なる（他の）第２ドーピングプロファイル（ＰＦ２）を有することができる。さらに具体的には、第２ドーピングプロファイル（ＰＦ２）の第２濃度勾配の絶対値が第１プロファイル（ＰＦ１）の第１濃度勾配の絶対値より小さい。ここで、濃度勾配は、プロファイル内の全濃度勾配を平均した値であることもあり、プロファイル内の各点の濃度勾配を求め、これを平均した値であることもできる。つまり、制御パッシベーション膜２０又はこれに隣接した第１導電型領域３２の部分でドーピング濃度が低下する程度より制御パッシベーション膜２０に隣接した第１拡散領域３２０の部分でドーピング濃度が低下する程度が小さいことがある。例えば、第２ドーピングプロファイル（ＰＦ２）は一種のキンク（kink）又は変曲点を備えることができる。これにより、制御パッシベーション膜２０に隣接した、第１拡散領域３２０が比較例又は従来より大きい総ドーピング濃度を有しながら薄い厚さ（Ｔ１２）で形成されることができる。これは第１導電型領域３２、第１拡散領域３２０などを形成する際に、製造工程を改善したからである。

反面、製造工程を改善しない比較例においては、制御パッシベーション膜又はこれに隣接した第１導電型領域の部分と、制御パッシベーション膜に隣接する第１拡散領域の部分と、が同一又は類似のドーピング濃度勾配を有することを知ることができる。これは第１導電型ドーパントのドーピングプロファイルが大まかに線型的な形状を有しながら拡散されて制御パッシベーション膜又はこれに隣接した第１導電型領域の部分と、制御パッシベーション膜に隣接した第１拡散領域の部分と、が同一又は類似プロファイルを有するようになり、これにより、第１拡散領域の厚さ（Ｔ１２’）がさらに（また、）相対的に大きくなる。これについては今後の太陽電池１００の製造方法でさらに詳細に説明する。

本実施の形態においては、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ１２）が１００ｎｍから３００ｎｍ（一例として、２００ｎｍ乃至３００ｎｍ）であり、第１拡散領域３２０の総ドーピング濃度が１０¹⁷／ｃｍ³から１０¹⁹／ｃｍ³であり得る。そして、第１導電型領域３２の厚さ（Ｔ１１）が４００ｎｍ以下（一例として、１００ｎｍ乃至４００ｎｍ）であり得、第１導電型領域３２の総ドーピング濃度が１０²⁰／ｃｍ³以上であり得る。このとき、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ１２）が第１導電型領域３２の厚さ（Ｔ１１）と同じかそれより小さいことができる。そして、第１導電型領域３２の総ドーピング濃度は、第１拡散領域３２０の総ドーピング濃度の１０倍以上であり得る。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。第１拡散領域３２０及び第１導電型領域３２の厚さ、並びに総ドーピング濃度などは多様に変化（変形）することができる。例えば、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ１２）が第１導電型領域３２の厚さ（Ｔ１１）より大きいこともある。

一例として、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ１２）は、半導体基板１０の表面から実質的にドーピングがされていないと判断される基準ドーピング濃度（Ｃｏ）となる部分までの距離を基準とすることができる。例えば、ドーピング濃度が前述のように、二次イオン質量分析法によって測定される場合に基準ドーピング濃度（Ｃｏ）が１０¹⁷／ｃｍ³であり得る。そして、第１導電型領域３２の厚さ（Ｔ１１）は、半導体層３０の厚さを測定又は判別することにより、容易に知ることができる。そして、総ドーピング濃度とは、その領域内に位置した総ドーパントの量を総体積で割った値として定義することができる。

このように、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ１２）を、従来（又は比較例）に比べて減らすことによって開放電圧を向上させることができる。このとき、相対的に低い総ドーピング濃度（１０¹⁹／ｃｍ³以下）を有する第１拡散領域３２０は、低総ドーピング濃度を有するのでオージェ再結合（auger recombination）を最小にすることができ、半導体基板１０の表面に隣接する欠陥サイト（defect site）のスクリーニングを行う（を包み込む）（screening）ことと作用して再結合をむしろ減らすことができる。これにより開放電圧をさらに向上することができる。また、第１拡散領域３２０が一定水準以上の総ドーピング濃度（１０¹⁷／ｃｍ³以上）を有し、半導体基板１０で光電変換によって生成されたキャリアが第１導電型領域３２に容易に注入されるようにすることができる。

そして、第１導電型領域３２の制御パッシベーション膜２０と離隔された部分（第１電極４２側に位置する部分）は、第１及び第２ドーピングプロファイル（ＰＦ１、ＰＦ２）と異なる（他の）第３ドーピングプロファイル（ＰＦ３）を有することができる。このとき、第１及び第２ドーピングプロファイル（ＰＦ１、ＰＦ２）の第１及び第２濃度勾配の絶対値が第３ドーピングプロファイル（ＰＦ３）の第３濃度勾配の絶対値より大きいことがある。これは第１導電型領域３２で制御パッシベーション膜２０と離隔された部分では、ドーピング濃度が同一又は類似の部分が存在するからである。これは第１導電型ドーパントが提供される部分に隣接した第１導電型領域３２の部分が相対的に均一化して高いドーピング濃度の第３ドーピングプロファイルを有するようになり、制御パッシベーション膜２０及び第１拡散領域３２０を経ながらドーピング濃度が低くなるからである。

本実施の形態において、第２導電型領域３４、第２ドーピング部分２０４及び第２拡散領域３４０は、第１導電型領域３２、第１ドーピング部分２０２及び第１拡散領域３２０と異なる面のドーピングプロファイルを有することができる。例えば、第２導電型領域３４で均一化しつつ（均一つつ、）高いドーピング濃度を有し制御パッシベーション膜２０及び第２拡散領域３４０に向かい（を向け）ながらおおよその線型形状又は大きな濃度勾配差なくドーピング濃度が低下するドーピングプロファイルを有することができる。一例として、第２導電型領域３４、第２ドーピング部分２０４及び第２拡散領域３４０が図９の比較例と類似であるドーピングプロファイルを有することができる。これは第２導電型領域３４を第１導電型領域３２と異なるドーピング工程で他のドーピング方法でドーピングしたからである。ただし、第２拡散領域３４０のドーピング濃度勾配の絶対値は、前述した第１ドーピング勾配の絶対値より小さいことができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。

別の例として、第２導電型領域３４、第２ドーピング部分２０４及び第２拡散領域３４０は、第１導電型領域３２、第１ドーピング部分２０２及び第１拡散領域３２０と同一又は類似なパターンのドーピングプロファイルを有することができる。ただし、具体的なドーピング濃度又は第２拡散領域３４０の厚さ（Ｔ１３）などは、第１導電型領域３２、第１ドーピング部分２０２及び第２拡散領域３２０と同一であることもあり、異なることもある。

一例として、厚さ方向に見るときに、第２拡散領域３４０のドーピング濃度勾配の絶対値が、前述した第１拡散領域３２０の第１ドーピング勾配より小さいことがある。そしてベース領域１１０と同じ第２導電型を有する第２拡散領域３４０の厚さ（Ｔ１３）が第１導電型を有する第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ１２）より大きいことがある。ここで、第２拡散領域３４０の厚さ（Ｔ１３）が８００ｎｍ以下（５０ｎｍ乃至８００ｎｍ）であり得る。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。

このようなドーピングプロファイルを形成するための具体的な製造方法を図１０Ａ乃至１０Ｈ、図１１〜図１３を参照して、詳細に説明する。図５Ａ〜図５Ｆを参照した説明と同一又は極めて類似の部分は、図１０Ａ〜１０Ｈの説明にそのまま適用することがでるので、以下では、これを省略する。

図１０Ａ〜１０Ｈは、本発明の他の実施の形態に係る太陽電池１００の製造方法を示す断面図である。

まず、図１０Ａに示すように、ベース領域１１０で構成される半導体基板１０の後面に制御パッシベーション膜２０を形成する。

続いて、図１０Ｂ乃至図１０Ｆに示すように、制御パッシベーション膜２０の上に第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４を形成し、半導体基板１０の前面に前面電界領域１３０を形成する。そして、半導体基板１０の前面に反射防止構造（たとえば、テクスチャリング構造）を形成することができる。これをさらに具体的に説明すると、次の通りである。

図１０Ｂに示すように、制御パッシベーション膜２０の上に半導体層３０を形成する。

続いて、図１０Ｃ〜図１０Ｅに示すように、半導体層３０の一部に第１導電型ドーパントをドーピングして第１導電型領域３２を形成し半導体基板１０の前面をテクスチャリングして反射防止構造を形成し、図１０Ｆに示すように、半導体基板１０の前面及び半導体層３０の他の一部に第２導電型ドーパントをドーピングして、前面電界領域１３０及び第２導電型領域３４を形成することができる。このとき、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間にドーパントがドーピングされないアンドープ領域が位置することができ、この領域がバリア領域３６を構成することができる。

このとき、本実施の形態においては、第１導電型領域３２、第１ドーピング部分２０２及び第１拡散領域３２０を同時に形成し、第２導電型領域３４、第２ドーピング部分２０４及び第２拡散領域３４０を同時に形成することを例示した。

まず、図１０Ｃに示すように、真性を有する半導体層３０上の第１導電型領域３２が形成される領域に対応する位置に第１導電型ドーパントを含む第１ドーパント層３２２を形成する。第１ドーパント層３２２は、第１導電型ドーパントを含む様々な物質で構成されることがあるが、例えば、第１導電型ドーパントを含む絶縁層又は半導体層であり得る。第１ドーパント層３２２は、第１導電型ドーパントを含むシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、又は非晶質シリコン膜を、単一又は複数備えることができる。そして、第１ドーパント層３２２は、例えば、熱成長法、蒸着法等により形成することができる。その他、様々な方法が適用されることができる。

続いて、図１０Ｄに示すように、レーザ３２４を用いて、第１ドーパント層３２２に含まれた第１導電型ドーパントを半導体層３０に拡散させ、第１導電型領域３２を形成する。このとき、制御パッシベーション膜２０と、半導体基板１０の一部にも第１導電型ドーパントが拡散され、第１ドーピング部分２０２及び第１拡散領域３２０が共に形成される。

このとき、レーザ３２４は、デフォーカスされた（defocused）状態に照射することができる。レーザ３２４がデフォーカスされた状態であるか、フォーカスされた状態であるかどうかは、レーザビームの形状によって容易に区別することができる。これを図１１を共に参照して詳細に説明する。

図１１は、図１０Ｄに示した太陽電池１００の製造方法に含まれるドーピング工程によって、第１ドーパント層３２２に形成されたレーザビームの形状を概略的に示したものとして、（ａ）は、フォーカスされた（focused）レーザを使用した場合のレーザビームの形状であり、（ｂ）は、デフォーカスされたレーザを使用した場合のレーザビームの形状である。

図１１の（ａ）に示すように、フォーカスされたレーザ３２４（例えば、第１ドーパント層３２２にフォーカスされたレーザ３２４）によれば、第１ドーパント層３２２に形成されたレーザビームの境界線が際やかで明確で薄い。反面、図１１の（ｂ）に示すように、デフォーカスされたレーザ３２４（例えば、第１ドーパント層３２２にデフォーカスされたレーザ３２４）によれば、第１ドーパント層３２２に形成されたレーザビームの境界線がぼやけたり、広がった形態を有する。このようなレーザビームの形状によってレーザがフォーカスされたか、デフォーカスされたかどうかを判断することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な方法によって、フォーカスされたか、デフォーカスされたかを判別することができる。

このようにドーピング工程でデフォーカスされたレーザ３２４を利用すれば、第１ドーパント層３２２に含まれた第１導電型ドーパントが制御パッシベーション膜２０を通過した後、これに隣接する部分に蓄積されるようにすることができる。これによれば、第１拡散領域３２０の総ドーピング濃度を増加させながら、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ１２）を最小にすることができる。すなわち、第１ドーパント層３２２にデフォーカスされたレーザによって第１導電型領域３２、第１ドーピング部分２０２及び第１拡散領域３２０のドーピングプロファイルを制御することができる。これにより、図９の実施の形態のように、第１乃至第３ドーピングプロファイル（ＰＦ１、ＰＦ２、ＰＦ３）を有することができ、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ１２）が１００ｎｍ乃至３００ｎｍであり得る。

一方、本実施の形態とは異なり、レーザをフォーカスされた状態で用いれば、第１ドーパント層に含まれた第１導電型ドーパントが半導体基板の内部まで類似の濃度勾配を有しながら深く拡散される。これにより、図９の比較例のように、第１ドーピング部分及び第１拡散領域でドーピングプロファイルが大まかに直線的な形状を有しながら、同一又は類似の濃度勾配を有するようになり、これにより、第１拡散領域の総ドーピング濃度が相対的に少なく、厚さが相対的に大きくなる。

このように、本実施の形態においては、第１ドーパント層３２２及びレーザ３２４を用いるドーピング工程において、レーザ３２４を第１ドーパント層３２２にデフォーカスされた状態で照射して、第１導電型ドーパントのドーピングプロファイルを制御し、第１拡散領域３２０の厚さ（Ｔ１２）を最小にすることができる。これにより、第１拡散領域３２０による効果を最大にしながらも、第１拡散領域３２０の形成時に発生することができる再結合問題を最小化又は防止することができる。

このように、レーザ３２４を第１ドーパント層３２２でデフォーカスされるようにする方法としては、様々な方法が適用されることができる。図１2及び図１３を共にに参照して、本実施の形態に係るドーピング工程において、レーザ３２４をデフォーカスさせる具体的な方法を説明する。図１２は、図１０Ｄに示した太陽電池１００の製造方法に含まれるドーピング工程の一例を示す概略図であり、図１３は、図１０Ｄに示した太陽電池１００の製造方法に含まれるドーピング工程の他の例を示す概略図である。図１２及び図１３においては、明確化、簡略な図示のために、太陽電池１００中に、第１ドーパント層３２２及び半導体層３０だけを示し、レンズ（３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ）は、任意の形状に図示しただけであり、本発明は、レンズ（３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ）の形態等に限定されるものではない。

一例として、図１２に示すように、レーザ３２４を第１ドーパント層３２２にフォーカスされるようにした後、（つまり、図１１の（ａ）に示すように、レーザビームの境界線が明確になるように位置付けた後）、レーザ３２４の位置を変更して、特に、第１ドーパント層３２２とレーザ３２４との距離を減らすか、又は増やすなどと変化させ、デフォーカスされるようにすることができる。このとき、デフォーカスのための第１ドーパント層３２２とレーザ３２４との距離の変化が３０ｍｍ以内であり得る。つまり、フォーカスされた状態で３０ｍｍ以内でレーザ３２４と第１ドーパント層３２２との間の間隔を増加させたり減らすことができる。上記距離の変化が３０ｍｍを超えると、レーザ３２４によるエネルギが、第１ドーパント層３２２に十分伝達されにくくドーピング工程が円滑に行われないことがある。このとき、デフォーカスのための第１ドーパント層３２２とレーザ３２４との距離の変化は、第１ドーパント層３２４の厚さより大きいことがある。一例として、デフォーカスのための第１ドーパント層３２２とレーザ３２４との距離の変化が０．５ｍｍ以上（一例として、０．５ｍｍ乃至２ｍｍ）であり得る。これはデフォーカスによる効果を十分に実現するためである。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。図１２においては、レンズ（３２４ａ）などを使用したことを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。

別の例として、図１３に示すように、第１倍率を有する第１レンズ３２４ｂを用いて、レーザ３２４が、第１ドーパント層３２２にフォーカスされるようにした後（つまり、図１１の（ａ）に示すように、レーザビームの境界線が明確になるように位置付けた後）に、第１レンズ３２４ｂを第１倍率とは異なる第２倍率を有する第２レンズ３２４ｃに変更することにより、レーザ３２４が、第１ドーパント層３２２でデフォーカスされるようにすることができる。第１レンズ３２４ｂの第１倍率より第２レンズ３２４ｃの第２倍率がさらに大きくなることがあり、さらに小さいこともある。図１３に示すように、レンズ（３２４ｂ、３２４ｃ）を交替することにより、レーザ３２４を容易にデフォーカスされた状態に変えることができる。デフォーカスされたレーザ３２４によるレーザビームがフォーカスされたレーザ３２４によるレーザビームより大きくすることもあり、小さいこともある。第１及び第２レンズ（３２４ｂ、３２４ｃ）の第１又は第２倍率はＸ１乃至Ｘ１０であり得るが、本発明がこれに限定されるものではない。

再び図１０Ｄを参照すると、本実施の形態において、レーザ３２４にはドーピング工程のための様々なレーザを使用することができる。例えば、レーザ３２４が１０６４ｎｍ以下の波長を有することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。

一例として、レーザ３２４は、パルス波形で一定時間の間、出力を有し、一定時間の間は、出力がないパルスレーザ（pulsed wave laser）であり得る。これによれば、短時間で、第１ドーパント層３２２に十分なエネルギを提供して、第１導電型ドーパントが安定的に拡散されるようにすることができる。一例として、レーザ３２４のパルス幅がフェムト秒（ｐｓｅｃ）乃至ナノ秒（ｎｓｅｃ）レベルであり得る。このようなレーザ３２４のパルス幅でドーピング工程で必要なエネルギを十分に提供することができる。レーザ３２４のパルス幅がフェムト秒レベル未満であれば工程時間が長くなることができ、レーザ３２４のパルス幅がナノ秒レベルを超えると、第１導電型領域３２が所望するドーピング濃度を有することが難しく（にくく）て特性が低下することができる。一方、本実施の形態とは異なり、一定で、連続する出力を有する連続発振レーザ（continuous wave laser）は、第１ドーパント層３２２に十分なエネルギを提供することが難しいことがある。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、レーザ３２４が、他のパルス幅を有することもあり、連続発振レーザを使用することもできる。

レーザ３２４のレーザビームの大きさは、１０μｍ乃至２ｍｍであり得る。このようなレーザ３２４のレーザビームの大きさは、ドーピング工程に適用されるのに適した大きさに限られたものである。このとき、レーザビームの大きさが１０μｍ未満であれば工程時間が長くなることができ、レーザビームの大きさが２ｍｍを超えると、第１導電型領域３２が所望するドーピング濃度を有することが難しくて特性が低下することができる。しかし、本発明は、レーザビームの大きさ、レーザビームの照射方法等が限定されるものではない。

続いて、図１０Ｅに示すように、第１ドーパント層３２２を除去することができる。第１ドーパント層３２２は、様々な方法によって除去することができる。一例として、第１ドーパント層３２２を除去することができる物質（一例として、溶液）などを用いるウェット工程によって除去することができる。

このとき、半導体基板１０の前面に反射防止構造を共に形成することができる。反射防止構造は、テクスチャリングによって形成することができる。

続いて、図１０Ｆに示すように、第２導電型領域３４、第２拡散領域３４０及び前面電界領域１３０を形成することができる。一例として、第２導電型領域３４、第２ドーピング部分２０４、第２拡散領域３４０及び前面電界領域１３０を第２導電型ドーパントを含む気体を用いた熱拡散法によって同時に形成することができる。このように第２導電型領域３４を形成するためのドーピング工程を第１導電型領域３２を形成するためのドーピング工程とは異なるようにし、工程を単純化することができる。

しかし、本発明がこれに限定されるものではない。第２導電型領域３４、前面電界領域１３０などは、イオン注入法、第２導電型ドーパントを含む第２ドーパント層を形成した後、熱処理又はレーザを照射する方法などの様々な方法によって形成さことができる。

本実施の形態においては、第１導電型領域３２及び第１拡散領域３２０を形成した後、第２導電型領域３４及び第２拡散領域３４０を形成することを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。他の例として、第１導電型ドーパントを含む第１ドーパント層３２２及び第２導電型ドーパントを含む第２ドーパント層（図示せず）を形成した後に、前述したレーザ３２４を使用したドーピング工程を同時に行うこともできる。これによれば、第２導電型領域３４、第２ドーピング部分２０４及び第２拡散領域３４０は、たとえ厚さ、ドーピング濃度、濃度勾配等には差があるが、図９に示すように、第１乃至第３ドーピングプロファイル（ＰＦ１、ＰＦ２、ＰＦ３）を含むドーピングプロファイルを有することができる。そして、本実施の形態においては、第１及び第２拡散領域（３２０、３４０）の全てを備えることを例示したが、第２拡散領域３４０が備えられないこともある。

続いて、図１０Ｇに示すように、半導体基板１０の前面及び後面にさらに他の絶縁膜を形成する。

続いて、図１０Ｈに示すように、第１及び第２導電型領域（３２、３４）にそれぞれ接続される第１及び第２電極（４２、４４）を形成する。

本実施の形態に係ると、簡単な工程によって所望するドーピングプロファイル、厚さなどを有する拡散領域（３２０、３４０）を形成することができる。これにより、優れた効率を有する太陽電池１００の製造方法を単純化することができて、生産性を向上することができる。

前述したところに係る特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施の形態に含み、必ずしも一つの実施の形態のみに限定されるものではない。さらに、各実施の形態においては例示された特徴、構造、効果などは、実施の形態が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施の形態に対しても組み合わせ、又は変形して実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に係る内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１０ 半導体基板
１００ 太陽電池
１１０ ベース領域
１３０ 前面電界領域
２０ 制御パッシベーション膜
２０２ 第１ドーピング部分
２０４ 第２ドーピング部分
２０６ 未ドーピング部分
２０ａ 第１制御パッシベーション膜
２０ｂ 第２制御パッシベーション膜
２４ 前面パッシベーション膜
２６ 反射防止膜
３０ 半導体層
３０２ 多結晶部分
３０４ 非晶質部分
３０ａ 第１半導体層
３０ｂ 第２半導体層
３２ 第１導電型領域
３２０ 第１拡散領域
３２２ ドーパント層
３２４ レーザ
３２４ａ レンズ
３２４ｂ レンズ
３２４ｃ レンズ
３４ 第２導電型領域
３４０ 第２拡散領域
３６ バリア領域
４０ 後面パッシベーション膜
４２ 電極
４２ａ フィンガ電極
４２ｂ バスバー電極
４４ 電極
４４ａ フィンガ電極
４４ｂ バスバー電極
４６ コンタクトホール
４６１ 第１コンタクトホール
４６２ 第２コンタクトホール

Claims (20)

1. 半導体基板と、
   前記半導体基板の一面上に形成され、誘電物質で構成される制御パッシベーション膜と、
   前記制御パッシベーション膜上に形成され、第１導電型を有する第１導電型領域及び前記第１導電型と反対の第２導電型を有する第２導電型領域を有する半導体層と、を有し、
   前記半導体基板において、前記第１導電型領域に対応する部分で部分的に前記制御パッシベーション膜に隣接して形成され、前記第１導電型領域より低いドーピング濃度を有する第１拡散領域及び前記第２導電型領域に対応する部分で部分的に前記制御パッシベーション膜に隣接して形成される第２拡散領域のうち少なくとも一つを有する拡散領域を有する、太陽電池。
2. 前記制御パッシベーション膜が、非晶質構造のみからなる非晶質膜であるか、部分的に結晶化された部分を有する非晶質膜である、請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記半導体基板又は前記半導体層上に位置する絶縁膜をさらに有し、
   前記制御パッシベーション膜が前記絶縁膜より薄い厚さを有し、
   前記制御パッシベーション膜が前記絶縁膜より高いドーピング濃度を有する部分を有する、請求項１に記載の太陽電池。
4. 前記制御パッシベーション膜が、前記第１導電型領域と前記第１拡散領域との間に部分的に位置する第１ドーピング部分及び前記第２導電型領域と前記第２拡散領域との間に部分的に位置する第２ドーピング部分のうち少なくとも一つを有する、請求項１に記載の太陽電池。
5. 前記第１ドーピング部分又は前記第２ドーピング部分が、部分的に他の部分より高いドーピング濃度を有する高濃度ドーピング部分を有する、請求項４に記載の太陽電池。
6. 前記第１導電型領域若しくは前記第２導電型領域、前記制御パッシベーション膜、並びに前記拡散領域をこれらの厚さ方向に見るとき、前記半導体基板の内部に向かって、ドーピング濃度が連続的に減少するドーピング濃度を有し、
   前記第１導電型領域又は前記第２導電型領域のドーピング濃度勾配の絶対値より拡散領域のドーピング濃度勾配の絶対値がさらに大きい、請求項１に記載の太陽電池。
7. 前記拡散領域の厚さが前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の厚さより大きい、請求項１に記載の太陽電池。
8. 前記拡散領域が、前記第１拡散領域及び前記第２拡散領域をそれぞれ有し、
   前記制御パッシベーション膜が前記第１ドーピング部分及び前記第２ドーピング部分を有する、請求項４に記載の太陽電池。
9. 前記第１拡散領域と前記第２拡散領域とが互いに離隔され、前記第１拡散領域と前記第２拡散領域との間にベース領域が位置し、
   前記第１導電型領域と前記第２導電型領域との間にバリア領域が備えられ、
   前記制御パッシベーション膜において、前記半導体基板と前記バリア領域との間にドーピングされない未ドーピング部分が位置する、請求項８に記載の太陽電池。
10. 前記半導体基板が前記第２導電型を有するベース領域を有し、
    前記第２拡散領域の厚さが前記第１拡散領域の厚さより大きい、請求項８に記載の太陽電池。
11. 前記半導体基板が前記第２導電型を有するベース領域を有し、
    前記第１拡散領域及び前記第２拡散領域をこれらの厚さ方向に見るとき、前記第１拡散領域のドーピング濃度勾配の絶対値より前記第２拡散領域のドーピング濃度勾配の絶対値が小さい、請求項８に記載の太陽電池。
12. 前記半導体層が、ナノメートルレベルの結晶粒の大きさを有する多結晶構造を有する多結晶部分を有する、請求項１に記載の太陽電池。
13. 前記第１導電型領域若しくは前記第２導電型領域、前記制御パッシベーション膜並びに前記第１拡散領域若しくは前記第２拡散領域に向かって、第１導電型ドーパント若しくは第２導電型ドーパントのドーピング濃度が連続的に減少するドーピングプロファイルを有し、
    前記制御パッシベーション膜又は前記制御パッシベーション膜に隣接した前記第１導電型領域又は前記第２導電型領域の部分が第１ドーピングプロファイルを有し、前記制御パッシベーション膜に隣接した前記第１拡散領域又は前記第２拡散領域の部分が、前記第１ドーピングプロファイルとは異なる第２ドーピングプロファイルを有し、
    前記第２ドーピングプロファイルの第２濃度勾配の絶対値が前記第１ドーピングプロファイルの第１濃度勾配の絶対値より小さい、請求項１に記載の太陽電池。
14. 前記第１拡散領域又は前記第２拡散領域の厚さが１００ｎｍ乃至３００ｎｍであるか、
    前記第１拡散領域又は前記第２拡散領域の厚さが、前記第１導電型領域又は前記第２導電型領域の厚さと同じか、それより小さい、請求項１３に記載の太陽電池。
15. 半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成される制御パッシベーション膜と、
    前記制御パッシベーション膜上に形成される半導体層と、を有し、
    前記半導体層が、ナノメートルレベルの結晶粒の大きさを有する多結晶構造を有する多結晶部分を有し、
    前記半導体基板は、前記制御パッシベーション膜に隣接して形成され前記半導体層より低いドーピング濃度を有する拡散領域を有する、太陽電池。
16. 前記半導体層の前記多結晶部分が３００ｎｍ以下の結晶粒の大きさを有する多結晶構造を有するか、
    前記多結晶部分の結晶粒の大きさが前記半導体層の厚さ以下である、請求項１５に記載の太陽電池。
17. 前記半導体層は、前記多結晶部分のみで構成されるか、前記多結晶部分と共に非晶質構造を有する非晶質部分をさらに有し、
    前記半導体層において、前記多結晶部分が前記非晶質部分より多く有される、請求項１５に記載の太陽電池。
18. 半導体基板の一面上に制御パッシベーション膜を形成する段階と、
    前記制御パッシベーション膜上に第１導電型ドーパントを有する第１導電型領域を形成する段階と、を有し、
    前記第１導電型領域を形成する段階は、
    真性半導体層を形成する工程と、
    前記真性半導体層上に前記第１導電型ドーパントを有する第１ドーパント層を形成する工程と、
    デフォーカスされたレーザを用いて前記第１ドーパント層に有された前記第１導電型ドーパントを前記真性半導体層にドーピングさせるドーピング工程と、を有し、
    前記ドーピング工程において、前記半導体基板で、前記制御パッシベーション膜に隣接する部分に、前記第１導電型領域より低いドーピング濃度を有する第１拡散領域が形成される、太陽電池の製造方法。
19. 前記ドーピング工程において、前記レーザをフォーカスさせた後、前記第１ドーパント層と前記レーザとの距離を変化させることによって、前記レーザがデフォーカスされるようにしたり、又は前記レーザをフォーカスさせた後、前記レーザのレンズの倍率を変更することによって前記レーザがデフォーカスされるようにする、請求項１８に記載の太陽電池の製造方法。
20. 前記第１導電型と反対の第２導電型を有する第２導電型ドーパントを有する第２導電型領域を形成する段階をさらに有し、
    前記第２導電型領域は、前記第１導電型領域と異なるドーピング工程によって形成される、請求項１８に記載の太陽電池の製造方法。