JP5436276B2

JP5436276B2 - 太陽電池の製造方法

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Publication number: JP5436276B2
Application number: JP2010054767A
Authority: JP
Inventors: 雅人米澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: JP2011187903A

Description

この発明は、太陽電池の製造方法に関する。

結晶シリコンを用いたバルク型シリコン太陽電池の製造方法においては、Ｐ型電極とＮ型電極とを電気的に絶縁する工程（ＰＮ分離）が行われる。従来、このようなＰＮ接合分離処理として各種の方法が実施されている。

例えば特許文献１には、レーザを使用してＰＮ接合部の分離を行う一般的な方法が開示されている。特許文献１では、レーザ照射部分のシリコン表面を瞬間的に溶融除去し、ＰＮ接合端部分離を行う。特許文献２には、ＰＮ接合端部を含む太陽電池全体を酸化する処理方法が開示されている。特許文献３には、パルスレーザを用いてＰＮ分離を行い、ＰＮ間リークを抑える方法が開示されている。

特開２００８−２４４２８２号公報特開２００８−２１１０６５号公報国際公開第２００６／０８７７８６号特開平０８−１４８７０７号公報特開平０８−３３０６１７号公報

しかしながら、上述した特許文献１の方法では、レーザ照射条件の工夫だけではＰＮ接合端部分離が完全に実施されず、ＰＮ間電気的短絡が残る、という問題があった。また、上述した特許文献２の方法では、太陽電池全体を酸化性雰囲気で酸化処理した場合、ＰＮ接合端部を含む太陽電池全体が酸化される。また、酸化処理後にフッ酸処理を行うと、酸化された部分が全て除去されてしまうため、所望のＰＮ接合端部のみを除去することは困難である、という問題があった。また、上述した特許文献３の方法では、特許文献１の場合と同様にレーザ照射条件の工夫だけではＰＮ接合端部分離が完全に実施されず、ＰＮ間電気的短絡が残る、という問題があった。

一方、従来の技術に、ＰＮ接合端部にシリコン酸化部分を保持したままＰＮ接合端部分離を行う技術がある。シリコン酸化部分は高抵抗であるという性質を利用している。例えば特許文献４には、レーザ加工後に酸素プラズマまたはオゾンに曝してＰＮ接合端部分離箇所を高抵抗化しリーク電流を防止する薄膜シリコン太陽電池の製造方法が開示されている。特許文献５には、イオン注入後にレーザ加工を施し、ＰＮ接合端を高抵抗化する方法が示されている。

しかしながら、実際にはＰＮ接合端部のシリコン酸化部分を、シリコンを完全に酸化した高抵抗の二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）にすることは困難であり、一酸化シリコン（ＳｉＯ）等の部分も含まれる。また、高抵抗化しても、雰囲気およびウエハ表面より不純物が混入し、低抵抗化する。したがって、ＰＮ間電気的短絡が生じる、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、電気的なリークが防止された良好な出力特性を有する太陽電池を製造可能な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、結晶シリコン太陽電池の製造方法であって、第１導電型の結晶シリコン半導体部の表面に第２導電型の結晶シリコン半導体部を形成して前記第１導電型の結晶シリコン半導体部と前記第２導電型の結晶シリコン半導体部との接合部を形成する工程と、レーザ照射部分周辺を酸化性雰囲気とした状態で前記第２導電型の結晶シリコン半導体部に対してレーザ照射を行って少なくとも前記第２導電型の結晶シリコン半導体部の一部に第１の切り欠き部を形成するとともに、前記切り欠き部の全面を囲う酸化シリコン層を少なくとも前記第２導電型の結晶シリコン半導体部の表面から前記第１導電型の結晶シリコン半導体部に達する深さまで形成する工程と、前記酸化シリコン層を除去して前記第１導電型の結晶シリコン半導体部および前記第２導電型の結晶シリコン半導体部を露出させることにより前記第２導電型の結晶シリコン半導体部の表面から前記第１導電型の結晶シリコン半導体部に達する深さの第２の切り欠き部をして、前記接合部の一部を電気的に分断する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、結晶シリコン太陽電池におけるＰＮ接合分離端部における電気的なリーク要因を確実に除去することができるため、ＰＮ接合分離端部における電気的なリークが防止された良好な出力特性を有する太陽電池を製造可能である、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる結晶シリコン太陽電池の構成を示す図であり、太陽電池の断面構造を模式的に示す断面図である。図２−１は、本発明の実施の形態にかかる結晶シリコン太陽電池の製造工程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にかかる結晶シリコン太陽電池の製造工程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にかかる結晶シリコン太陽電池の製造工程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にかかる結晶シリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。図３−１は、本発明の他の実施の形態にかかる結晶シリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。図３−２は、本発明の他の実施の形態にかかる結晶シリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。図３−３は、本発明の他の実施の形態にかかる結晶シリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。図４−１は、レーザ加工時に供給する酸素の濃度が薄い場合の結晶シリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。図４−２は、レーザ加工時に供給する酸素の濃度が薄い場合の結晶シリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。図５−１は、従来の結晶シリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。図５−２は、従来の結晶シリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。図６は、ＰＮ分離を行ったＰＮ接合端部の理想形を示す断面図である。

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
図１は、本発明の実施の形態にかかる結晶シリコン太陽電池の構成を示す図であり、太陽電池の断面構造を模式的に示す断面図である。本実施の形態にかかる太陽電池は、図１に示されるように、光電変換機能を有する太陽電池基板であってＰＮ接合を有する半導体基板１と、半導体基板１の受光面側の面（表面）に形成されて受光面での入射光の反射を防止する絶縁膜である反射防止膜４と、半導体基板１の受光面側の面（表面）において半導体基板１に電気的に接続した第１電極である受光面側電極（Ｎ型電極）５と、半導体基板１の裏面において半導体基板１に電気的に接続した第２電極である裏面側電極（Ｐ型電極）６と、を備える。

半導体基板１は、第１導電型の結晶シリコン半導体部であるＰ型多結晶シリコン基板２と、半導体基板１の受光面側にリン拡散によって形成された第２導電型の結晶シリコン半導体部である不純物拡散層（Ｎ型不純物拡散層）３と、によりＰＮ接合が構成されている。なお、Ｐ型多結晶シリコン基板の代わりに単結晶シリコン基板を用いてもよく、Ｐ型シリコン基板の代わりにＮ型シリコン基板を用いてもよい。反射防止膜４は、たとえばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）からなり、表面保護の機能も兼ねている。受光面側電極（Ｎ型電極）５は、銀、ガラス等を含む電極材料からなる。裏面側電極（Ｐ型電極）６は、アルミニウム、ガラス等を含む電極材料からなる。

図１に示すように、本実施の形態にかかる太陽電池では、Ｐ型多結晶シリコン基板２とＮ型不純物拡散層３とのＰＮ接合の端部であるＰＮ接合端部１０の表面において、結晶構造が維持されている。すなわちＰＮ接合端部１０では、Ｐ型多結晶シリコン基板２の端部表面１０ＰおよびＮ型不純物拡散層３の端部表面１０Ｎにおいて結晶構造が維持されている。そして、結晶構造が維持されているＰＮ接合端部１０上に直接反射防止膜４が形成されている。これにより、この太陽電池では、高抵抗化したＰＮ接合端部１０が得られており、ＰＮ接合端部１０においてＰ型多結晶シリコン基板２の端部側面とＮ型不純物拡散層３の端部側面との間にリーク電流が流れることが防止されている。したがって、本実施の形態にかかる太陽電池によれば、ＰＮ接合分離端部における電気的なリークが防止された、良好な出力特性を有する太陽電池が実現されている。

つぎに、このような太陽電池の製造方法の一例について図２−１〜図２−４を参照して説明する。図２−１〜図２−４は、本実施の形態にかかる結晶シリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。

まず、半導体基板１となるシリコン基板を用意する。シリコン基板としては、例えば民生用太陽電池向けとして最も多く使用されているＰ型多結晶シリコン基板２を用意する。

Ｐ型多結晶シリコン基板２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、まずはこのダメージ層の除去も兼ねて、Ｐ型多結晶シリコン基板２を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型多結晶シリコン基板２の表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。ダメージ除去後のＰ型多結晶シリコン基板２の厚みは、例えば１８０μｍ、寸法は例えば１５６ｍｍ×１５６ｍｍである。

また、ダメージ除去と同時に、またはダメージ除去に続いて、Ｐ型多結晶シリコン基板２の受光面側の表面にテクスチャー構造として微小凹凸を形成してもよい。このようなテクスチャー構造を半導体基板１の受光面側に形成することで、太陽電池セルの表面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Ｐ型多結晶シリコン基板２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変換効率を向上させることができる。

なお、本発明はＰＮ分離にかかる発明であるので、テクスチャー構造の形成方法や形状については、特に制限するものではない。例えば、イソプロピルアルコールを含有させたアルカリ水溶液や主にフッ酸、硝酸の混合液からなる酸エッチングを用いる方法、部分的に開口を設けたマスク材をＰ型多結晶シリコン基板２の表面に形成して該マスク材を介したエッチングによりＰ型多結晶シリコン基板２の表面にハニカム構造や逆ピラミッド構造を得る方法、或いは反応性ガスエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）を用いた手法など、何れの手法を用いても差し支えない。

つぎに、このＰ型多結晶シリコン基板２を熱酸化炉へ投入し、Ｎ型の不純物であるリン（Ｐ）の雰囲気下で加熱する。この工程によりＰ型多結晶シリコン基板２の表面にリン（Ｐ）を拡散させて、Ｎ型不純物拡散層３を形成して半導体ＰＮ接合を形成する（図２−１）。これにより、Ｐ型多結晶シリコン基板２とＮ型不純物拡散層３とのＰＮ接合を有する半導体基板１が形成される。本実施の形態では、Ｐ型多結晶シリコン基板２をオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）ガス雰囲気中において、例えば８４０℃程度の温度で加熱することにより、Ｎ型不純物拡散層３を形成する。ここで、Ｐ型多結晶シリコン基板２の表面にＮ型不純物拡散層３が形成され、更にＮ型不純物拡散層３の最表面には、熱酸化時形成シリコン酸化膜１１が形成される。

つぎに、半導体基板１の受光面の表面端部にレーザＬを照射して半導体基板１の表面端部のシリコンをレーザ加工により除去し、少なくともＮ型不純物拡散層３の一部に第１の切り欠き部１２を形成する（図２−２）。レーザＬの照射条件の制御によって、第１の切り欠き部１２の深さ方向は、Ｎ型不純物拡散層３＋α程度の浅い部分のみを加工すればよい。したがって、レーザ加工が太陽電池に与えるダメージは、機械強度から見てほとんど無い。さらに、幅方向も極小面積で加工できる。このことによって太陽電池の面積損失はほとんど発生しない。真の太陽電池端部でも加工可能である。

また、レーザＬの照射時には、レーザ照射部分周辺を酸化性雰囲気とした状態でレーザ加工を行う。例えば、高濃度の酸素またはオゾンをレーザ照射部分に供給しながらレーザ加工を行う。半導体基板１のレーザ照射部分は、高温になり、また高濃度の酸素またはオゾン雰囲気に曝される。このため、半導体基板１のレーザ加工部の周辺は酸化され、第１の切り欠き部１２の全面を囲うレーザ照射時形成酸化シリコン層１３が形成される。すなわち、Ｐ型多結晶シリコン基板２とＮ型不純物拡散層３とのＰＮ接合の端部表面にレーザ照射時形成酸化シリコン層１３が形成される。

このレーザ照射時形成酸化シリコン層１３が少なくともＮ型不純物拡散層３の表面からＰ型多結晶シリコン基板２に達する深さまで形成されるようにレーザの照射条件を調整する。また、第１の切り欠き部１２の表面であるレーザ照射時形成酸化シリコン層１３の上層には非結晶層１４が形成される。すなわち、Ｐ型多結晶シリコン基板２とＮ型不純物拡散層３とのＰＮ接合の端部表面にレーザ照射時形成酸化シリコン層１３と非結晶層１４が形成される。酸素またはオゾンの濃度とレーザ強度を調整することにより、非結晶層１４よりシリコン基板内部側の結晶部にまで酸化シリコンが形成される。

つぎに、半導体基板１を例えばフッ酸溶液中に浸漬して熱酸化時形成シリコン酸化膜１１を溶解させて除去する。半導体基板１をフッ酸溶液に浸漬すると、熱酸化時形成シリコン酸化膜１１が溶解して除去される。この熱酸化時形成シリコン酸化膜１１の除去時、レーザ照射時形成酸化シリコン層１３も同時に除去される（図２−３）。また、非結晶層１４は、熱酸化時形成シリコン酸化膜１１が溶解することにより半導体基板１から剥離し、除去される。これにより、少なくともＮ型不純物拡散層３の表面からＰ型多結晶シリコン基板２に達する深さの第２の切り欠き部１５が形成され、Ｐ型多結晶シリコン基板２とＮ型不純物拡散層３とのＰＮ接合の一部が電気的に分断される。

また、第２の切り欠き部１５を形成することにより作られたＰＮ接合端部１０では、表の酸化シリコンが除去されて、結晶構造を維持した表面（Ｐ型多結晶シリコン基板２の端部表面１０ＰおよびＮ型不純物拡散層３の端部表面１０Ｎ）を有する。すなわち、ＰＮ接合端部１０では、表面の酸化シリコンを除去してＰ型多結晶シリコン基板２およびＮ型不純物拡散層３を露出させることにより、その最表面は結晶構造を維持した表面となる。

このように、ＰＮ接合端部１０においては、該ＰＮ接合端部１０におけるリーク要因となるレーザ照射時形成酸化シリコン層１３および非結晶層１４が除去され、結晶構造を維持した高抵抗のシリコン面が最表面に露出した状態となる。したがって、高抵抗のＰＮ分離部が得られ、ＰＮ接合端部１０においてＰ型多結晶シリコン基板２の端部側面とＮ型不純物拡散層３の端部側面との間にリーク電流が流れることが防止される。

なお、上述したように熱酸化時形成シリコン酸化膜１１の除去工程において同時にレーザ照射時形成酸化シリコン層１３を除去できるため、新たにレーザ照射時形成酸化シリコン層１３および非結晶層１４の除去工程を追加することは不要である。

つぎに、Ｎ型不純物拡散層３を形成したＰ型多結晶シリコン基板２の受光面側に、表面保護および光電変換効率改善のために、反射防止膜４としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する。反射防止膜４の形成には、例えばプラズマＣＶＤ法を使用し、シランとアンモニアの混合ガスを用いて反射防止膜４としてシリコン窒化膜を形成する。反射防止膜４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。なお、反射防止膜４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４の形成には、スパッタリング法などの異なる成膜方法を用いてもよい。また、反射防止膜４としてシリコン酸化膜を形成してもよい。

つぎに、受光面側電極（Ｎ型電極）５および裏面側電極（Ｐ型電極）６を形成する。まず、アルミニウムおよびガラスの混入したアルミニウム電極ペーストを半導体基板１の裏面のほぼ全面にスクリーン印刷により塗布し、乾燥する。つづいて、銀およびガラスの混入した銀電極ペーストを半導体基板１の表面に櫛形にスクリーン印刷により塗布し、乾燥する。そして、焼成処理を実施する。焼成は、大気雰囲気中、例えば７６０℃程度で実施する。これにより、アルミニウム電極ペーストは、乾燥後状態から焼成後状態の受光面側電極（Ｎ型電極）５になり、該受光面側電極（Ｎ型電極）５中の銀が反射防止膜４を貫通して、Ｎ型不純物拡散層３と受光面側電極（Ｎ型電極）５とが電気的に接続する。銀電極ペーストは、乾燥後状態から焼成後状態の裏面側電極（Ｐ型電極）６になる。

以上により、図１に示す本実施の形態にかかる太陽電池が作製される。なお、電極材料であるペーストの塗布の順番を、受光面側と裏面側とで入れ替えてもよい。

つぎに、本発明にかかる結晶シリコン太陽電池の製造方法の他の実施の形態を図３−１〜図３−３を参照して説明する。図３−１〜図３−３は、他の実施の形態にかかるシリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。なお、図３−１〜図３−３においては、上記の図１、図２−１〜図２−４と同じ部材には同じ符号を付す。

図３−１は、本発明にかかる太陽電池の製造方法においてＰＮ分離を行うＰＮ分離処理前の半導体基板１（シリコン基板）を示す断面図である。図３−１に示すように、ＰＮ分離処理前の半導体基板１においては、Ｐ型多結晶シリコン基板２の表面全体にＮ型不純物拡散層３が形成され、更にＮ型不純物拡散層３の最表面には、熱酸化時形成シリコン酸化膜１１が形成されている。

この半導体基板１の受光面側にレーザＬを照射し、半導体基板１の受光面の一部のシリコンをレーザ加工により除去し、少なくともＮ型不純物拡散層３の一部に第１の切り欠き部１２を形成する（図３−２）。レーザＬは、半導体基板１の受光面の表面端部ではなく、受光面内に照射する。レーザＬの照射条件の制御によって、第１の切り欠き部１２の深さ方向は、Ｎ型不純物拡散層３＋α程度の浅い部分のみを加工すればよい。

つぎに、半導体基板１を例えばフッ酸溶液中に浸漬して熱酸化時形成シリコン酸化膜１１を除去する。半導体基板１をフッ酸溶液に浸漬すると、熱酸化時形成シリコン酸化膜１１が溶解して除去される。また、非結晶層１４は、熱酸化時形成シリコン酸化膜１１が溶解することにより半導体基板１から剥離し、除去される（図３−３）。これにより、少なくともＮ型不純物拡散層３の表面からＰ型多結晶シリコン基板２に達する深さの第２の切り欠き部１５が形成され、Ｐ型多結晶シリコン基板２とＮ型不純物拡散層３とのＰＮ接合の一部が電気的に分断される。

このように、半導体基板１の受光面の表面端部ではなく、受光面内に第２の切り欠き部１５を形成した場合でも、ＰＮ接合端部１０においては、該ＰＮ接合端部１０におけるリーク要因となるレーザ照射時形成酸化シリコン層１３および非結晶層１４が除去され、結晶構造を維持した高抵抗のシリコン面が最表面に露出した状態となる。したがって、高抵抗のＰＮ分離部が得られ、ＰＮ接合端部１０においてＰ型多結晶シリコン基板２の端部側面とＮ型不純物拡散層３の端部側面との間にリーク電流が流れることが防止される。

ここで、レーザ加工時に供給する酸素の濃度が薄い条件で加工した場合、例えば大気中でレーザ加工した場合について図４−１および図４−２を参照して説明する。レーザ加工により、半導体基板１の受光面内に第１の切り欠き部１２を形成する。この場合、第１の切り欠き部１２の表面にはレーザ照射時形成酸化シリコン層１３が形成される。また、レーザ照射時形成酸化シリコン層１３の下層に非結晶層１４が形成される（図４−１）。したがって、レーザ照射時形成酸化シリコン層１３は非結晶層１４よりも浅い部分に形成され、非結晶層１４よりも下層の結晶部までは酸化されない。

レーザ加工後、半導体基板１を例えばフッ酸溶液中に浸漬して熱酸化時形成シリコン酸化膜１１を溶解させて除去する。半導体基板１をフッ酸溶液に浸漬すると、熱酸化時形成シリコン酸化膜１１が溶解して除去される。この熱酸化時形成シリコン酸化膜１１の除去時、レーザ照射時形成酸化シリコン層１３も同時に除去される（図４−２）。

しかし、この場合はＮ型不純物拡散層３の表面からＰ型多結晶シリコン基板２に達する深さの第２の切り欠き部１５が形成されるが、第２の切り欠き部１５を形成することにより作られたＰＮ接合端部１０には非結晶層１４が残存する。非結晶層１４は、半導体結晶部と比較すると金属寄りの導電特性を示すため、この場合、残存した非結晶層１４は、ＰＮ接合端部１０におけるリーク要因となる。したがって、レーザＬの照射時には、高濃度酸素またはオゾンをレーザ照射部分に供給するなどしてレーザ照射部分周辺を確実に酸化性雰囲気とした状態でレーザ加工を行い、レーザ照射部分周辺を高温且つ高酸化雰囲気（条件）に保持しながらレーザ加工を行うことが重要である。

以下、比較のため、従来のレーザ照射によるＰＮ分離における問題点を図５−１および図５−２を用いて説明する。図５−１および図５−２は、従来の結晶シリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。図５−１は、レーザ照射によってＰＮ分離を行う従来の結晶シリコン太陽電池の製造方法におけるＰＮ分離処理前の半導体基板（シリコン基板）１０１を示す断面図である。図５−１に示すように、ＰＮ分離処理前の半導体基板１０１においては、第１導電型の結晶シリコン半導体部であるＰ型多結晶シリコン基板１０２の表面全体に第２導電型の結晶シリコン半導体部である不純物拡散層（Ｎ型不純物拡散層）１０３が形成されている。

また、半導体基板１の受光面側の面（表面）において半導体基板１に電気的に接続した第１電極である受光面側電極（Ｎ型電極）１０５と、半導体基板１の裏面において半導体基板１に電気的に接続した第２電極である裏面側電極（Ｐ型電極）１０６と、を備える。裏面側電極（Ｐ型電極）１０６は、Ｐ型多結晶シリコン基板１０２に電気的に接続している。

図５−１に示した状態では、受光面側電極（Ｎ型電極）１０５と裏面側電極（Ｐ型電極）１０６との間が、比較的低抵抗であるＮ型不純物拡散層１０３を介して電気的に接続されている。この場合は、受光面側電極（Ｎ型電極）１０５と裏面側電極（Ｐ型電極）１０６との間にリーク電流が流れる。

したがって、受光面側電極（Ｎ型電極）１０５と裏面側電極（Ｐ型電極）１０６との間にリーク電流が流れないようにするために、ＰＮ分離処理を実施する。半導体基板１の受光面に対してレーザ加工を用いてＰＮ分離処理を実施した状態を図５−２に示す。図５−２に示されるように、レーザ加工によりＮ型不純物拡散層１０３の表面からＰ型多結晶シリコン基板１０２に達する切り欠き部１１２が形成され、Ｎ型不純物拡散層１０３が物理的および電気的に分断され、受光面側電極（Ｎ型電極）１０５と裏面側電極（Ｐ型電極）１０６との間のリーク電流が抑えられる。

しかしながら、ＰＮ分離処理にレーザ加工を用いた場合は、切り欠き部１１２の周辺には、レーザの熱により溶解後、再凝固し、シリコン結晶構造が乱れた非結晶層１１４が形成されている。非結晶層１１４は、半導体結晶部と比較すると金属寄りの導電特性を示す。したがって、受光面側電極（Ｎ型電極）１０５と裏面側電極（Ｐ型電極）１０６との間が短絡し、図５−２において矢印１２０で示されるようなリーク経路のリーク電流が発生し、太陽電池の出力特性が低下する。

ＰＮ分離を行ったＰＮ接合端部１０の理想形は、図６に示すように、非結晶部が存在せず、結晶構造を維持したシリコン表面とされていることである。この場合、キャリアは図６において矢印２０で示されるような経路でＰＮ接合端部１０の表面に動くことができるが図５−２において矢印１２０で示されるようなリーク経路のリーク電流が発生せず、太陽電池の出力特性が低下することがない。図６は、ＰＮ分離を行ったＰＮ接合端部１０の理想形を示す断面図である。本実施の形態にかかる太陽電池の製造方法では、このような理想型の構造のＰＮ接合端部１０を作製し、確実にＰＮ分離を行うことができる。

上述したように、本実施の形態においては、半導体基板１の受光面の表面端部にレーザ加工を実施して少なくともＮ型不純物拡散層３の一部に第１の切り欠き部１２を形成する。このとき、レーザ照射部分は高温になり、また高濃度の酸素またはオゾンなどの酸化雰囲気に曝されるので、ＰＮ接合端部１０周辺が酸化されてレーザ照射時形成酸化シリコン層１３が形成され、また第１の切り欠き部１２の表面は非結晶状態の非結晶層１４となる。そして、このレーザ照射時形成酸化シリコン層１３および非結晶層１４を除去する。ここで、非結晶層１４はレーザ照射時形成酸化シリコン層１３の上層、すなわち第１の切り欠き部１２の表面に形成されるため、レーザ照射時形成酸化シリコン層１３を除去することにより、非結晶層１４は剥離除去される。

これにより、ＰＮ接合端部１０においては、該ＰＮ接合端部１０におけるリーク要因となるレーザ照射時形成酸化シリコン層１３および非結晶層１４が除去され、結晶構造を維持した高抵抗のシリコン面が最表面に露出した状態となる。したがって、高抵抗のＰＮ分離部が得られ、ＰＮ接合端部１０においてＰ型多結晶シリコン基板２の端部側面とＮ型不純物拡散層３の端部側面との間にリーク電流が流れることが防止される。したがって、本実施の形態によれば、結晶構造を維持したＰＮ接合端部１０を形成することにより、ＰＮ接合端部１０におけるリーク電流の無い、良好な出力特性を有する太陽電池を得ることができる。また、本実施の形態にかかる太陽電池の製造方法においては、ＰＮ分離を行うために特殊な工程を採用してないため、低い生産コストで良好な特性の太陽電池を作製することができる。

以上のように、本発明にかかる太陽電池の製造方法は、ＰＮ接合端部における電気的なリークが防止された良好な出力特性を有する太陽電池の製造に有用である。

１半導体基板
２Ｐ型多結晶シリコン基板
３Ｎ型不純物拡散層
４反射防止膜
５受光面側電極（Ｎ型電極）
６裏面側電極（Ｐ型電極）
１０ＰＮ接合端部
１０ＰＰ型多結晶シリコン基板の端部表面
１０ＮＮ型不純物拡散層の端部表面
１１熱酸化時形成シリコン酸化膜
１２第１の切り欠き部
１３レーザ照射時形成酸化シリコン層
１４非結晶層
１５第２の切り欠き部
１０１半導体基板
１０２Ｐ型多結晶シリコン基板
１０３Ｎ型不純物拡散層
１１２切り欠き部
１１４非結晶層
Ｌレーザ

Claims

結晶シリコン太陽電池の製造方法であって、
第１導電型の結晶シリコン半導体部の表面に第２導電型の結晶シリコン半導体部を形成して前記第１導電型の結晶シリコン半導体部と前記第２導電型の結晶シリコン半導体部との接合部を形成する工程と、
レーザ照射部分周辺を酸化性雰囲気とした状態で前記第２導電型の結晶シリコン半導体部に対してレーザ照射を行って少なくとも前記第２導電型の結晶シリコン半導体部の一部に第１の切り欠き部を形成するとともに、前記切り欠き部の全面を囲う酸化シリコン層を少なくとも前記第２導電型の結晶シリコン半導体部の表面から前記第１導電型の結晶シリコン半導体部に達する深さまで形成する工程と、
前記酸化シリコン層を除去して前記第１導電型の結晶シリコン半導体部および前記第２導電型の結晶シリコン半導体部を露出させることにより前記第２導電型の結晶シリコン半導体部の表面から前記第１導電型の結晶シリコン半導体部に達する深さの第２の切り欠き部をして、前記接合部の一部を電気的に分断する工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
シリコンを酸化させる酸化作用を有する酸化材料を前記レーザ照射部分周辺に供給することにより、前記レーザ照射部分周辺を酸化性雰囲気とすること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
前記酸化シリコン層をウェットエッチングにより除去すること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。