JP5349523B2

JP5349523B2 - 太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JP5349523B2
Application number: JP2011080267A
Authority: JP
Inventors: 正洋藤川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012216646A

Description

本発明は、太陽電池の製造方法に関するものである。

従来の太陽電池は、多結晶シリコンもしくは単結晶シリコンのｐ型シリコン基板の面全体にｎ型の拡散層が形成され、受光面側の表面の微小な凹凸が設けられている。また、微小な凹凸上には反射防止膜が形成され、その上に櫛形状に受光面側電極が設けられている。また、ｐ型シリコン基板の裏面には、裏面全体に電極が設けられている。このような太陽電池においては、受光面側の表面に設けた微小な凹凸により、外部から太陽電池に入射する光の反射を抑えて光を太陽電池内に閉じ込め、光を電気に変換する光電変換効率を向上させている。

このような従来の太陽電池の製造方法について説明する。まず、ｐ型多結晶シリコン基板の表面に微小凹凸を形成する。微小凹凸の形成には、例えばアルカリ溶液とアルコールとの混合液やフッ酸と硝酸との混酸溶液によるウェットエッチングプロセス、または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法によるドライエッチングプロセスを用いることができる。

つぎに、例えばオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）ガス中での気相拡散法によりｐ型多結晶シリコン基板の表面にリンを拡散してｎ型拡散層を形成する。つぎに、ｐ型多結晶シリコン基板をフッ化水素に浸して、リンの拡散工程において表面に形成された酸化膜を除去する。その後、ｐ型多結晶シリコン基板の受光面側の表面（ｎ型拡散層の表面）に、反射防止膜として窒化シリコン膜をプラズマ化学的気層成長（プラズマＣＶＤ)法により形成する。

つぎに、ｐ型多結晶シリコン基板の受光面側の表面に、ガラス成分を含む銀ペーストを用いた印刷法により、櫛形状にパターン化した受光面側電極の電極パターンを形成する。そして、パターン形成した銀ペーストを例えば２００℃で乾燥した後に例えば７００℃〜８００℃で焼成することにより、銀ペースト中のガラス成分によって反射防止膜が除去されて（ファイヤースルー）、受光面側電極とｎ型拡散層との間で電気的な導通が得られる。

つぎに、アルミニウムペーストを用いた印刷法により、ｐ型多結晶シリコン基板の裏面のほぼ全面に裏面電極の電極パターンを形成し、また銀ペーストを用いた印刷法によりｐ型多結晶シリコン基板の裏面の一部に外部取り出し電極の電極パターンを形成する。そして、電極パターンを例えば２００℃で乾燥した後に例えば７００℃〜８００℃で焼成して裏面側電極を形成する。以上のようにして、太陽電池が完成する。

また、シリコン基板を透過する１０００ｎｍ以上の長波長の光を有効に利用するために裏面のｐ＋層であるＢＳＦ（Back Surface Field）を部分的に配置し、その上に設けられたＢＳＲ（Back Surface Reflector）で光反射して取りこむ構造を有する構造も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、シリコン基板の裏面の全面に設けられたアルミニウム電極を焼成してＢＳＦを形成した後に塩酸エッチングでアルミニウム電極のみを除去し、その上にＢＳＲを設けて、透過する光をＢＳＲで全面反射して光電変換効率を向上させる方法も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

一方、シリコン基板の裏面全面に形成された裏面パッシベーション膜に部分的にアルミニウム電極を有してシリコン基板と電気的コンタクトを取る構造の太陽電池がある。このような構成では、シリコン基板の裏面における電極とシリコン基板との電気的コンタクトは局所的であるため抵抗が大きく、太陽電池の特性劣化の大きな要因となっていた。

特開平１−１７９３７３号公報特開平５−１２９６４０号公報

しかしながら、ｐ型結晶シリコン基板では、裏面のｐ＋層を形成する上ではアルミニウム電極は必要不可欠であり、エッチングによるアルミニウム電極除去などが考えられたが、良好な太陽電池特性を実現することが難しかった。

すなわち、従来の技術では、半導体基板の裏面全面にパッシベーション膜を形成し、その中において部分的にアルミニウム層を形成した後に、エッチングによりアルミニウム層を除去していた。しかしながら、このような方法では、アルミニウム層を除去すると同時に受光面側の反射防止膜や裏面パッシベーション膜のエッチングによる膜減りも起こり、太陽電池の特性劣化を引き起こしていた。また、膜除去後の十分な洗浄工程も必要なので、アルミニウム層の剥離工程でのプロセス数が多くなり、時間とコストがかかる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の裏面にパッシベーション膜を有する光電変換効率に優れた太陽電池を簡略な工程で安価に製造できる太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池の製造方法は、第１導電型の受光面側に第２導電型の不純物拡散層を有する半導体基板の受光面と反対側の面にパッシベーション膜を有する太陽電池の製造方法であって、前記半導体基板の受光面と反対側の面にパッシベーション膜を形成する第２工程と、前記パッシベーション膜に複数の開口部を設ける第３工程と、前記開口部内にアルミニウムを含むアルミニウム層を形成する第４工程と、前記アルミニウム層上にアルミニウムよりも熱膨張率が小さい金属を含む剥離層を形成する第５工程と、前記アルミニウム層と前記剥離層とを同時に焼成して、前記アルミニウム層と前記半導体基板との合金層を形成する第６工程と、前記焼成した前記アルミニウム層と前記剥離層とを冷却することにより前記剥離層を前記半導体基板の裏面から剥離させる第７工程と、前記開口部内を埋めるように前記半導体基板の裏面側に導電性の反射膜を形成する第８工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、基板の裏面にパッシベーション膜を有する光電変換効率に優れた太陽電池を簡略な工程で安価に得ることができる、という効果を奏する。

図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの構成を説明するための要部断面図である。図１−２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを受光面側から見た平面図である。図１−３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルを受光面と反対側（裏面側）から見た平面図である。図２−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。図２−２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。図２−３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。図２−４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。図２−５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。図２−６は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。図２−７は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。図２−８は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。図２−９は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。図３は、本発明の実施の形態３にかかる太陽電池セルの構成を説明するための要部断面図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。

実施の形態１．
図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの構成を説明するための図であり、図１−１は太陽電池セルの要部断面図、図１−２は太陽電池セルを受光面側から見た平面図、図１−３は太陽電池セルを受光面と反対側（裏面側）から見た平面図である。図１−１は、図１−２および図１−３の線分Ａ−Ａ’における要部断面図である。

実施の形態１にかかる太陽電池セルにおいては、第１の導電型の半導体基板１であるｐ型単結晶シリコン基板の受光面側にリン拡散によって第２の導電型のｎ型不純物拡散層２が厚み０．２μｍ程度で形成されて、ｐｎ接合を有する太陽電池基板が形成されている。また、ｎ型不純物拡散層２上には、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）からなる反射防止膜３が形成されている。なお、第１の導電型の半導体基板１としてはｐ型単結晶のシリコン基板に限定されず、ｐ型多結晶のシリコン基板やｎ型の多結晶のシリコン基板、ｎ型の単結晶シリコン基板を用いてもよい。

また、半導体基板１の受光面側の表面には、光利用率を向上させるためのテクスチャー構造として微小凹凸２ａが１０μｍ程度の深さで形成されている。微小凹凸２ａは、受光面において外部から太陽電池セルに入射する光を吸収する面積を増加し、受光面における反射率を抑え、光を閉じ込める光閉じ込め効果を有する。

反射防止膜３は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）や酸化チタン膜（ＴｉＯ_２）膜などの透光性を有する絶縁膜からなる。また、半導体基板１の受光面側には、長尺細長の表銀グリッド電極４ａが複数並べて設けられ、この表銀グリッド電極４ａと導通する太い表銀バス電極４ｂが該表銀グリッド電極４ａと略直交するように設けられており、それぞれ底面部においてｎ型不純物拡散層２に電気的に接続している。表銀グリッド電極４ａおよび表銀バス電極４ｂは銀材料により構成されている。表銀グリッド電極４ａおよび表銀バス電極４ｂは、反射防止膜３に囲まれて形成されている。

表銀グリッド電極４ａは、所定の幅および間隔で略平行に配置され、半導体基板１の内部で発電した電気を集電する。また、表銀バス電極４ｂは、所定の幅を有するとともに太陽電池セル１枚当たりに例えば２本〜４本配置され、表銀グリッド電極４ａで集電した電気を外部に取り出す。そして、表銀グリッド電極４ａと表銀バス電極４ｂとにより第１電極である受光面側電極４が構成される。受光面側電極４は、半導体基板１に入射する太陽光を遮ってしまうため、可能なかぎり面積を小さくすることが発電効率向上の観点では好ましく、図１−２に示すような櫛型の表銀グリッド電極４ａとバー状の表銀バス電極４ｂとして配置してするのが一般的である。

一方、半導体基板１の受光面と反対側の面（裏面）には、全体に裏面パッシベーション膜５としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ）やシリコン酸化膜（ＳｉＯx）などが設けられており、その一部に複数の開口部５ａがある。裏面パッシベーション膜５は、半導体基板１の裏面の表面におけるキャリアの再結合を抑制するパッシベーション効果を有する。

裏面パッシベーション膜５およびその開口部５ａの上には、半導体基板１を透過する１０００ｎｍ以上の波長の光を反射する層として、導電性の反射膜層７が形成されている。反射膜層７としては、例えば銀（Ａｇ）膜などが形成される。

また、半導体基板１の裏面側における裏面パッシベーション膜５の開口部５ａの下部領域には、電極形成時の焼成によるアルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）との合金層（Ａｌ−Ｓｉ合金層）６が形成され、さらにその下部領域にはアルミニウム拡散による高濃度不純物を含んだｐ＋層（ＢＳＦ（Back Surface Field））８が形成されている。ｐ＋層（ＢＳＦ）８は、ＢＳＦ効果を得るために設けられ、ｐ型層（半導体基板１）中の電子が消滅しないようにバンド構造の電界でｐ型層（半導体基板１）の電子濃度を高めるようにする。なお、図１−３においては、反射膜層７の一部を透過して合金層（Ａｌ−Ｓｉ合金層）６を示している。

このように構成された太陽電池セルでは、太陽光が太陽電池セルの受光面側から半導体基板１のｐｎ接合面（半導体基板１とｎ型不純物拡散層２との接合面）に照射されると、ホールと電子が生成する。ｐｎ接合部の電界によって、生成した電子はｎ型不純物拡散層２に向かって移動し、ホールはｐ＋層に向かって移動する。これにより、ｎ型不純物拡散層２に電子が過剰となり、ｐ＋層にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はｐｎ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、ｎ型不純物拡散層２に接続した受光面側電極４がマイナス極となり、ｐ＋層に接続した導電性の反射膜層７がプラス極となって、外部回路に電流が流れる。

つぎに、実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法について図面に沿って説明する。図２−１〜図２−９は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。

まず、半導体基板１として例えば数百μｍ厚のｐ型単結晶シリコン基板を用意し、基板洗浄を行う。ｐ型単結晶シリコン基板は、溶融したシリコンを冷却固化してできたインゴットをワイヤーソーでスライスして製造するため、表面にスライス時のダメージが残っている。そこで、ｐ型単結晶シリコン基板をフッ酸などの酸または加熱したアルカリ溶液中、例えば水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して表面をエッチングすることにより、シリコン基板の切り出し時に発生してｐ型単結晶シリコン基板の表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。その後、純水で洗浄する（図２−１）。

ダメージ除去に続いて、例えば水酸化ナトリウムとイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）との混合溶液にｐ型単結晶シリコン基板を浸漬して該ｐ型単結晶シリコン基板の異方性エッチングを行ない、ｐ型単結晶シリコン基板の受光面側の表面に１０μｍ程度の深さで微小凹凸２ａを形成してテクスチャー構造を形成する（図２−２）。

このようなテクスチャー構造をｐ型単結晶シリコン基板の受光面側に設けることで、太陽電池セルの表面側で光の多重反射を生じさせ、太陽電池セルに入射する光を効率的に半導体基板１の内部に吸収させることができ、実効的に反射率を低減して変換効率を向上させることができる。アルカリ溶液で、ダメージ層の除去およびテクスチャー構造の形成を行う場合は、アルカリ溶液の濃度をそれぞれの目的に応じた濃度に調整し、連続処理をする場合がある。また、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching：ＲＩＥ)などドライエッチングプロセスでｐ型単結晶シリコン基板の表面に１μｍ〜３μｍ程度の深さの微小凹凸２ａを形成してもよい。

つぎに、拡散処理を行って半導体基板１にｐｎ接合を形成する。すなわち、リン（Ｐ）等のＶ族元素を半導体基板１に拡散等させて数百ｎｍ厚のｎ型不純物拡散層２を形成する（図２−２）。ここでは、表面にテクスチャー構造を形成したｐ型単結晶シリコン基板に対して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）ガス中で気相拡散法により高温で熱拡散によりリンを拡散させてｐｎ接合を形成する。これにより、第１導電型層であるｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板１と、該半導体基板１の受光面側に形成された第２導電型層であるｎ型不純物拡散層２と、によりｐｎ接合が構成されたシリコン基板が得られる。

このときの拡散させるリン濃度は、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）ガスの濃度および温度雰囲気、加熱時間により制御することが可能である。半導体基板１の表面に形成されたｎ型不純物拡散層２のシート抵抗は、例えば４０Ω／□〜６０Ω／□とする。

ここで、ｎ型不純物拡散層２の形成直後の表面には拡散処理中に表面に堆積したガラス質（燐珪酸ガラス、ＰＳＧ：Phospho-Silicate Glass）層が形成されているため、該リンガラス層をフッ酸溶液等を用いて除去する。

なお、図中における記載は省略しているが、ｎ型不純物拡散層２は半導体基板１の全面に形成される。そこで、半導体基板１の裏面等に形成されたｎ型不純物拡散層２の影響を取り除くために、半導体基板１の受光面側のみにｎ型不純物拡散層２を残して、それ以外の領域のｎ型不純物拡散層２を除去する。

つぎに、光電変換効率改善のために、半導体基板１の受光面側の一面、すなわちｎ型不純物拡散層２上に反射防止膜３を一様な厚みで形成する（図２−３）。反射防止膜３の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。反射防止膜３の形成は、例えばプラズマＣＶＤ法を使用し、シラン（ＳｉＨ_４）ガスとアンモニア（ＮＨ_３）ガスの混合ガスを原材料に用いて、例えば３００℃以上、減圧下の条件で反射防止膜３として窒化シリコン膜を成膜形成する。反射防止膜３の屈折率は例えば２．０〜２．２程度であり、膜厚は例えば６０ｎｍ〜８０ｎｍ程度である。なお、反射防止膜３として、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜３の形成方法は、プラズマＣＶＤ法の他に蒸着法、熱ＣＶＤ法などを用いてもよい。なお、このようにして形成される反射防止膜３は絶縁体であることに注意すべきであり、受光面側電極４をこの上に単に形成しただけでは、太陽電池として作用しない。

つぎに、半導体基板１の裏面にパッシベーション膜５の形成を行う（図２−４）。裏面パッシベーション膜５は、反射防止膜３と同じ形成方法で同じ組成の成膜を行う。

つぎに、裏面の電極形成前に裏面電極を配置する場所に電極と同じ形状で開口部５ａを設ける（図２−５）。開口部５ａの形成は、半導体基板１のダメージを少なくするために、例えば裏面パッシベーション膜５だけを加工するＹＡＧ３倍波レーザー（３５５ｎｍ）を用いて行う。開口部５ａは、例えば幅６０μｍ〜１００μｍ、長さ１５３ｍｍのライン形状で、半導体基板１の面方向における位置を受光面側の表銀グリッド電極４ａの位置と合わせるような配置にする。

ついで、スクリーン印刷によりアルミニウム層６ａ、電極剥離層９、受光面側電極４を印刷法により形成する（図２−６）。電極の印刷は、印刷マスＳクに銀粒子またはアルミニウム粒子を含む電極ペーストをスキイジで押し込み、電極ペーストをマスクの開口部から透過させて行う。

まず、半導体基板１の裏面側（受光面と反対側）の面に、パッシベーション膜５の開口部５ａに対応した開口部を有する印刷マスクを用いて、アルミニウム粉体と樹脂と有機溶剤とからなるアルミニウムペーストを印刷する。そして、印刷したアルミニウムペーストを２００℃で乾燥してアルミニウム層６ａを形成する。

つぎに、このアルミニウム層６ａに重ねて、アルミニウムペーストの印刷マスクと同様にパッシベーション膜５の開口部５ａに対応した開口部を有する印刷マスクを用いて、電極剥離層９を形成するためにペーストを積層印刷する。ここで電極剥離層９の印刷に用いられる材料は、下層のアルミニウム層６ａよりも膨張率の小さい金属の粒子を含むペーストを用いる。アルミニウムの膨張率が２３．９×１０^−６／℃なので、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、タングステン、モリブデンなどの金属粉を用いたペーストを使用することができる。本実施の形態では、銀ペースト（膨張率１９．７×１０^−６／℃）を使用して、重ねて印刷する場合について説明する。そして、印刷したペーストを２００℃で乾燥して電極剥離層９を形成する。

つぎに、銀を含む電極材料ペーストを用いたスクリーン印刷法により、複数本の表銀グリッド電極４ａと数本の表銀バス電極４ｂとからなる受光面側電極４を印刷する。受光面側電極４は、太陽電池セルの表面で発生した電子を集める機能を持つが、太陽光を遮断し、発電に寄与しない部分でもある。このため、できるだけ受光面側電極４の幅を細くして面積を小さくすることが好ましい。

つぎに、半導体基板１の表裏面の電極焼成を行う。焼成は、例えば赤外線加熱炉を用いて７００℃〜８００℃で行う。電極焼成により、半導体基板１の受光面側では、受光面側電極４が反射防止膜３をファイヤースルーして半導体基板１（ｎ型不純物拡散層２）と電気的にコンタクトする。また、半導体基板１の裏面側では、アルミニウム層６ａが半導体基板１と溶融して半導体基板１の裏面の表層にアルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）との合金層（Ａｌ−Ｓｉ合金層）６が形成され、さらにその下部領域にアルミニウムが拡散されたＰ＋層（ＢＦＳ層）８が形成される（図２−７）。このとき、アルミニウム層６ａの上の電極剥離層９の銀もアルミニウム層６ａと反応、溶融してアルミニウム層６ａと接着する。

その後、高温で反応したアルミニウム層６ａと銀を含む電極剥離層９とが積層された半導体基板１を一気に室温まで急冷する。これにより、金属層が収縮して、熱膨張率の差でアルミニウム層６ａが電極剥離層９の銀に引っ張られる。この時、アルミニウム層６ａは下部のＡｌ−Ｓｉ合金層６との密着力よりも銀との密着力の方が高いため、アルミニウム層６ａがＡｌ−Ｓｉ合金層６から剥離される。その結果、半導体基板１の裏面側にＡｌ―Ｓｉ合金層６を残してアルミニウム層６ａが剥がれる（図２−８）。ここで、開口部５ａが長尺細長のライン状に形成されているため、アルミニウム層６ａと電極剥離層９との熱膨張率の差による電極剥離層９の剥離がより容易となる。そして、アルミニウム層６ａを完全に剥離するために、半導体基板１をフッ酸と純水とを１：１００に混合した液に３分間浸漬した後に、純水で洗浄する。

つぎに、真空置換した水素雰囲気で半導体基板１を４００℃に加熱する。そして、半導体基板１の裏面に導電性の反射膜層７の形成を行う。反射膜層７としては、半導体基板１を透過する１０００ｎｍ以上の波長の光に対する反射率が９０％以上の反射膜を形成する。反射膜層７の形成には、例えばスパッタリング法、蒸着法、印刷法などを用いることができる。本実施の形態では、スパッタリング法により銀膜を５００ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さで成膜する（図２−９）。

以上の工程を実施することにより、図１−１〜図１−３に示す実施の形態１にかかる太陽電池セルが得られる。

従来の技術では、半導体基板１の裏面全面にパッシベーション膜を形成し、その中において部分的にアルミニウム電極を形成した後に、エッチングのみによりアルミニウム電極を除去していた。しかしながら、このような方法では、アルミニウム電極を除去すると同時に受光面側の反射防止膜や裏面パッシベーション膜のエッチングによる膜減りも起こり、太陽電池の特性劣化を引き起こしていた。また、膜除去後の十分な洗浄工程も必要なので、アルミニウム層の剥離工程でのプロセス数が多くなり、時間とコストがかかる、という問題があった。

しかしながら、上述した実施の形態１においては、アルミニウム層６ａと電極剥離層９との熱膨張率の差を利用してアルミニウム層６ａを容易に且つ確実に剥離することができる。このため、アルミニウム層６ａを除去するためのエッチングは必要最小限の実施で済む。また、従来の方法との違いは、アルミニウム層６ａの印刷後に、電極剥離層９を形成することだけであり、簡略な工程で安価に実施可能である。

したがって、実施の形態１によれば、簡略な工程で光電変換効率に優れた太陽電池セルを容易に製造できる、という効果を奏する。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１において説明した太陽電池セルの製造方法におけるアルミニウム層ａ６の剥離の具体的な例について説明する。ここでは、アルミニウム層６ａと電極剥離層９を形成した半導体基板１を電極焼成の際に短時間で焼成し、室温で急冷する。これにより、熱による金属間の歪、すなわちアルミニウム層６ａと電極剥離層９間の歪みを大きくし、アルミニウム層６ａを剥離し易くする。

例えば、焼成炉には赤外線ランプを加熱源に用いたビーム式焼成炉を使用する。棒状のビーム２本の間に支持体を設けて太陽電池セルの半導体基板１を配置する。そして、半導体基板１を、高速で炉内の高温部を通過させることで２秒〜３秒の時間で基板温度が７００℃〜８００℃に達し、その後、半導体基板１を室温雰囲気に保持することでアルミニウム層６ａと電極剥離層９とを急冷する焼成工程が可能である。これにより、アルミニウム層６ａと電極剥離層９間の歪みを大きくし、アルミニウム層６ａを剥離し易くすることができる。なお、実施の形態２は、後述する実施の形態３の場合にも適用可能である。

実施の形態３．
実施の形態３では、さらに太陽電池セルの特性を向上させる例について説明する。実施の形態３では、半導体基板１の焼成工程後、アルミニウム層６ａの剥離を完全に行うためのフッ酸処理工程において、処理時間を長くする。これにより、Ａｌ−Ｓｉ合金層６までエッチングを行って除去し、その上に反射膜層７を形成して電極の直列抵抗を小さくすることで太陽電池セルの特性を向上させる。図３は、このようにして形成された実施の形態３にかかる太陽電池セルの構成を説明するための要部断面図である。

ただし、エッチングにより裏面パッシベーション膜５もエッチングされるので、予め裏面パッシベーション膜５を厚く成膜する。例えば、裏面パッシベーション膜５としてシリコン窒化膜を１３０ｎｍ積層し、アルミニウム層６ａの剥離のためのフッ酸処理工程を５分行う。この場合には、フッ酸処理後の裏面パッシベーション膜５は膜厚９０ｎｍまでエッチングされ、通常条件の８０ｎｍに近い値までエッチングされる。これにより、フッ酸処理による裏面パッシベーション膜５のエッチングに起因したパッシベーション効果の低減を防止することができる。

また、上記の実施の形態で説明した構成を有する太陽電池セルを複数形成し、隣接する太陽電池セル同士を電気的に直列または並列に接続することにより、光電変換効率に優れた太陽電池モジュールが実現できる。この場合は、隣接する太陽電池セルの一方の表銀バス電極４ｂと他方の反射膜層７とを電気的に接続すればよい。

以上のように、本発明にかかる太陽電池の製造方法は、基板の裏面にパッシベーション膜を有する光電変換効率に優れた太陽電池の実現に有用である。

１半導体基板
２ｎ型不純物拡散層
２ａ微小凹凸
３反射防止膜
４受光面側電極
４ａ表銀グリッド電極
４ｂ表銀バス電極
５裏面パッシベーション膜
５ａ開口部
６ａアルミニウム層
６アルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）との合金層（Ａｌ−Ｓｉ合金層）
７反射膜層
８ｐ＋層（ＢＳＦ（Back Surface Field））
９電極剥離層

Claims

第１導電型の受光面側に第２導電型の不純物拡散層を有する半導体基板の受光面と反対側の面にパッシベーション膜を有する太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の受光面と反対側の面にパッシベーション膜を形成する第２工程と、
前記パッシベーション膜に複数の開口部を設ける第３工程と、
前記開口部内にアルミニウムを含むアルミニウム層を形成する第４工程と、
前記アルミニウム層上にアルミニウムよりも熱膨張率が小さい金属を含む剥離層を形成する第５工程と、
前記アルミニウム層と前記剥離層とを同時に焼成して、前記アルミニウム層と前記半導体基板との合金層を形成する第６工程と、
前記焼成した前記アルミニウム層と前記剥離層とを冷却することにより前記剥離層を前記半導体基板の裏面から剥離させる第７工程と、
前記開口部内を埋めるように前記半導体基板の裏面側に導電性の反射膜を形成する第８工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
前記開口部の形状がライン状であること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
前記第７工程と前記第８工程との間に、前記半導体基板の裏面に残存する前記アルミニウム層をエッチング除去するエッチング工程を有すること、
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
前記エッチング工程において、前記合金層を除去すること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
前記第７工程では、前記半導体基板を室温雰囲気に保持することにより前記焼成したアルミニウム層と前記剥離層とを冷却すること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。