JP5746263B2 - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は太陽電池及びその製造方法に関する。
最近石油や石炭のような既存エネルギー資源の枯渇が予測され、これらを取り替える代替エネルギーに対する関心が高くなり、これによって太陽エネルギーから電気エネルギーを生産する太陽電池が注目されている。
一般的な太陽電池はｐ型とｎ型のように互いに異なる導電型(conductive type)によりｐ−ｎ接合を形成する半導体部、それと互いに異なる導電型の半導体部にそれぞれ接続された電極を備える。
このような太陽電池に光が入射すると半導体で電子と正孔が生成され、生成された 電子−正孔対の電子と正孔はｐ−ｎ接合によって、その方向に、つまり電子はｎ型半導体部の方向に移動し、正孔はｐ型半導体部の方向に移動する。移動した電子と正孔はそれぞれｐ型半導体部とｎ型半導体部に接続された互いに異なる電極によって収集され、この電極を電線で接続して電力を得る。
本発明の目的は、効率が向上した太陽電池およびその製造方法を提供することである。
本発明の太陽電池は第１導電型の不純物を含有する基板と基板の第１面に配置され、第１導電型と反対の第２導電型の不純物を含有し、第１シート抵抗を有する低濃度エミッタ部と第１シート抵抗より低い第２シート抵抗を有する高濃度エミッタ部を備えるエミッタ部とエミッタ部の上に配置される第１誘電層と高濃度エミッタ部上に第１方向に配置される第１フィンガー電極と低濃度エミッタ部上に第１方向と交差する第２方向に配置される第１バスバー電極を含む第１電極と、基板の第２面に形成され、基板と接続される第２電極とを含み、第１バスバー電極は、導電性の金属粒子と熱硬化性樹脂（resin）を含み、第１フィンガー電極は、高濃度エミッタ部と接触するシード層とシード層の上に形成される導電性金属層を含む。
ここで、第１バスバー電極と低濃度エミッタ部の間には、第１誘電層が配置されることができる。
ここで、金属粒子は、銀（Ａｇ）を含むことができ、金属粒子の大きさは１μｍ以下で有り得る。
なお、熱硬化性樹脂は、モノマー(momer)系のエポキシ（epoxy）樹脂またはアクリル（acrylic）樹脂を含むことができる。
ここで、第１バスバー電極は、ガラスフリット（glass frit）を含まないか、ガラスフリット（glass frit）を、前記第１バスバー電極の単位体積当たり１０％以下の体積比で含むことができ、第１バスバー電極は、エミッタ部との境界面に再結晶化された金属層を含まないことがある。
また、第１フィンガー電極はメッキ方式により形成されることがあり、シード層は、ニッケル−シリサイド（Ｎｉ−Ｓｉ）を含み、導電性金属層は、スズ（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
また、低濃度エミッタ部は、第１誘電層と直接接触し、第１バスバー電極は、第１誘電層と直接接触することができる。
また、第２電極は、第１方向に配置される第２フィンガー電極と第１方向と交差する第２方向に配置される第２バスバー電極を含むことができる。
ここで、第２フィンガー電極は、シード層と、シード層の上に形成される導電性金属層とを含むことができ、第２バスバー電極は、導電性の金属粒子と熱硬化性樹脂（resin）を含むことができる。
また、本発明に係る太陽電池の製造方法の一例は、基板の第１面に第１シート抵抗を有する低濃度エミッタ部を形成するステップと低濃度エミッタ部上に第１誘電層を形成するステップと第１誘電層上にドーパントペーストを塗布し、ドーパントペーストにレーザビームを照射し、第１シート抵抗より低い第２シート抵抗を有する高濃度エミッタ部を形成するステップと高濃度エミッタ部上に第１方向に第１フィンガー電極を形成し、第１方向と交差する第２方向に第１バスバー電極を形成する第１電極形成ステップと、基板の第２面に第２電極を形成するステップとを含み、第１電極形成ステップで、第１フィンガー電極はメッキ方式で形成し、第１バスバー電極は、電気伝導性の金属粒子と熱硬化性樹脂（resin）を含むバスバーペースト（paste）を塗布し設定温度で熱処理して形成することができる。
ここの第１電極形成ステップにおいて、バスバーペーストを設定温度で熱処理する工程温度は３００℃〜３５０℃の間で有り得る。
また、第１電極形成ステップで、バスバーペーストを設定温度で熱処理する際に、バスバーペースト（paste）は、第１誘電層を貫通しない場合がある。
また、第１電極形成ステップでは、バスバーペーストを設定温度で熱処理する際に、エミッタ部との境界面に再結晶化された金属層が形成されないことがある。
また、第１電極形成ステップで、設定温度で熱処理した後、金属粒子の形状は熱処理前の金属粒子の形状を維持することができる。
また、バスバーペーストは、ガラスフリット（glass frit）を含まないか、ガラスフリット（glass frit）を前記バスバーペーストの単位体積当たり１０％以下の体積比で含むことができる。
また、熱硬化性樹脂は、モノマー系のエポキシ（epoxy）樹脂またはアクリル（acrylic）樹脂を含むことができる。
本発明の製造方法によれば、フィンガー電極はメッキ方式で形成しバスバー電極は、ペーストを用いた印刷方式で形成できる。したがって、フィンガー電極の製造工程をさらに単純化することができ、最小限の領域にのみレーザビームを照射するので、エミッタ部や基板の熱損傷を最小限に抑えることができ、フィンガー電極がエミッタ部を貫通し基板と接触する短絡（shunt）が発生する可能性がない。また、ガラスフリットを含まず、低温工程で熱処理を行うことができるペーストを塗布してバスバー電極を形成するので、エミッタ部と基板に加わる熱損傷を最小限に抑えることができ、太陽電池の効率をさらに向上することができる。
本発明の第１実施形態に係る太陽電池の一部斜視図である。 図１に示した太陽電池をＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿って切った断面図である。 図１に示した太陽電池をＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿って切った断面図である。 図２の第１フィンガー電極の部分を拡大した拡大図である。 図２の第１バスバー電極部分を拡大した拡大図である。 本発明の第１バスバー電極の構造と比較して説明するために、従来のバスバー電極の構造を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る太陽電池を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る太陽電池を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る太陽電池を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る太陽電池を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る太陽電池を説明するための図である。 本発明の第４実施形態に係る太陽電池を説明するための図である。 本発明の第４実施形態に係る太陽電池を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を製造する方法の一例を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を製造する方法の一例を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を製造する方法の一例を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を製造する方法の一例を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を製造する方法の一例を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を製造する方法の一例を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を製造する方法の一例を説明するための図である。
以下では添付した図面を参照にして本発明の実施の形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし本発明はいろいろ多様な形状に具現されることができここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を介して類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。
図で多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜、領域、基板などの部分が他の部分「上に」あると言う時、これは他の部分「真上に」ある場合だけではなくその中間に他の部分がある場合も含む。反対に何れの部分が他の部分「真上に」あると言う時には中間に他の部分がないことを意味する。
また、何れの部分が他の部分の上に「全体的」に形成されているとするときは、他の部分の全体面に形成されていることだけでなく、端の一部には、形成されていないことを意味する。
それでは添付した図面を参照にして本発明の一実施の形態に係る太陽電池の方向に対して説明する。
先ず、図１と図２を参照にして、本発明の第一実施の形態に係る太陽電池に対して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池の一部斜視図であり、図２Ａは、図１に示した太陽電池をＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿って切った断面図であり、図２Ｂは、図１に示した太陽電池をＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿って切った断面図である。
図１、 図２Ａと図２Ｂを参考にすると、本発明の第１実施形態に係る太陽電池は、基板１１０、基板１１０の第１面に位置するエミッタ部１２１、エミッタ部１２１の上に位置する第１誘電層１３０、エミッタ部１２１の上に位置する第１電極１４０、第１面の反対面の基板１１０の第２面に位置する後面電界部１７２、そして 後面電界部１７２の上と基板１１０上に位置する第２電極１５０を備える。
基板１１０は、第１導電型の不純物を含有することができる。たとえば基板１１０は、ｐ型導電型の不純物を含有することができ、シリコン（silicon）のような半導体から構成される半導体基板１１０で有り得る。この時、半導体は、多結晶シリコンまたは単結晶シリコンのような結晶質半導体で有り得る。
基板１１０がｐ型の導電型を有する場合、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などのような３価元素の不純物が基板１１０にドーピング(doping)される。しかし、これとは異なり、基板１１０はｎ型導電型で有り得、シリコン以外の他の半導体物質から形成することもある。基板１１０がｎ型の導電型を有する場合、基板１１０はりん（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素の不純物が基板１１０にドーピングされる。
このような基板１１０の第１面は図１に示されたようにテクスチャリング(texturing)されて凹凸面のテクスチャリング表面(textured surface)を有することができる。これのより基板１１０の第１面の上に位置した第１誘電層１３０もまた凹凸面を有することがある。なお、基板１１０の第１面だけでなく、第２面にもテクスチャリング表面を形成することができる。
複数の凹凸を有しているテクスチャリング表面によって、基板１１０の表面積が増加し、光の入射面積が増加し、基板１１０によって反射される光の量が減少するので、基板１１０に入射する光の量が増加する。
エミッタ部１２１は、基板１１０の第１面に配置され、基板１１０の導電型と反対の第２導電型の不純物、例えば、ｎ型の導電型を有する不純物を含有することができる。これにより、エミッタ部１２１は、基板１１０の第１導電型部分とｐ−ｎ接合を形成する。
基板１１０とエミッタ部１２１の間に形成されたｐ−ｎ接合に起因する内部電位差（built-in potential difference）によって、基板１１０に入射された光によって生成された電荷の電子−正孔対は、電子と正孔に分離され、電子はｎ型の方向に移動し、正孔はｐ型側に移動する。したがって、基板１１０がｐ型であり、エミッタ部１２１がｎ型の場合、分離された電子は、エミッタ部１２１方向に移動し分離された正孔は、基板１１０の第２面の方向に移動する。
エミッタ部１２１は、基板１１０とｐ−ｎ接合を形成するので、これと異なり、基板１１０が、ｎ型の導電型を有する場合、エミッタ部１２１は、ｐ型の導電型を有する。この場合、分離された電子は、基板１１０の第２面の方向に移動し分離された正孔は、エミッタ部１２１方向に移動する。
エミッタ部１２１が、ｎ型の導電型を有する場合、エミッタ部１２１には、５価元素の不純物がドーピングされることがあり、逆にエミッタ部１２１がｐ型の導電型を有する場合、エミッタ部１２１には、３価元素の不純物がドーピングされることがある。
このようなエミッタ部１２１は、図１に示されたように、第１シート抵抗を有する低濃度エミッタ部１２１Ｌと第１シート抵抗より低い第２シート抵抗を有する高濃度エミッタ部１２１Ｈを含むことができる。
ここで、低濃度エミッタ部１２１Ｌは、第２導電型の不純物が低濃度でドーピングされた領域であり、高濃度エミッタ部１２１Ｈは、第２導電型の不純物が低濃度エミッタ部１２１Ｌより高濃度でドーピングされた領域である。
また、低濃度エミッタ部１２１Ｌの上には、第１誘電層１３０が位置することができ、高濃度エミッタ部１２１Ｈの上には、第１電極１４０のうち、第１フィンガー電極１４１が位置することができる。したがって、高濃度エミッタ部１２１Ｈは、第１フィンガー電極１４１と重疊する位置に第１方向に伸びていることがある。
また、低濃度エミッタ部１２１Ｌと高濃度エミッタ部１２１Ｈにドーピングされた不純物の濃度差により、低濃度エミッタ部１２１Ｌと高濃度エミッタ部１２１Ｈのシート抵抗（sheet resistance）もまた互いに異なり、低濃度エミッタ部１２１Ｌのシート抵抗は高濃度エミッタ部１２１Ｈのシート抵抗より大きくなることがある。
例えば、低濃度エミッタ部１２１Ｌのシート抵抗は約１００Ω／□乃至１２０Ω／□であり、高濃度エミッタ部１２１Ｈのシート抵抗は約３０Ω／□乃至５０Ω／□で有り得る。
低濃度エミッタ部１２１Ｌのシート抵抗が１００Ω／□乃至１２０Ω／□の場合、低濃度エミッタ部１２１Ｌ自体で吸収される光の量がさらに減少し基板１１０に入射する光の量を増加させ、不純物による電荷損失がさらに減少する。
また、高濃度エミッタ部１２１Ｈのシート抵抗が３０Ω／□乃至５０Ω／□の場合、高濃度エミッタ部１２１Ｈと第１電極１４０との接触抵抗が減り電荷の移動中、抵抗による電荷損失が減る。
このように、本発明に係る太陽電池は、互いに異なるシート抵抗を有する低濃度エミッタ部１２１Ｌと高濃度エミッタ部１２１Ｈを備えた選択的エミッタ構造（selective emitter structure）を有することができる。
ここで、低濃度エミッタ部１２１Ｌと高濃度エミッタ部１２１Ｈの不純物ドーピングの厚さが互いに異なることがある。たとえば、低濃度エミッタ部１２１Ｌの厚さは、高濃度エミッタ部１２１Ｈの厚さより薄いことがある。
第１誘電層１３０は、エミッタ部１２１上に配置されることがあり、水素を含有する透明なシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、またはシリコン酸化窒化膜（ＳｉＯｘＮｙ）などで形成することができる。図１では、第１誘電層１３０が一つの層で形成された場合を一例として示されているが、これと異なり、第１誘電層１３０は、複数の層で形成されることもある。
このような第１誘電層１３０は、太陽電池で入射する光の反射度を減らし、特定の波長領域の選択性を増加させ、太陽電池の効率を高める。また、第１誘電層１３０を形成する際の注入された水素（Ｈ）などを介して第１誘電層１３０は、基板１１０の表面及びその近傍に存在する、ダングリングボンド（dangling bond）のような欠陥(defect)を安定した結合に変えて欠陥によって基板１１０の表面の方向に移動した電荷が消滅することを減少させるパッシベーション機能(ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ)を遂行することができる。したがって、 欠陥によって基板１１０の表面及びその近所で損失する電荷の量が減少するので、太陽電池の効率は向上する。
第１電極１４０は、エミッタ部１２１上に配置され、複数の第１フィンガー電極１４１と複数の第１バスバー電極１４２を備えることがある。
ここで、第１フィンガー電極１４１は、高濃度エミッタ部１２１Ｈのパターンと同じパターンで、第１方向に形成されることがあり、高濃度エミッタ部１２１Ｈの上に接触して配置することができる。
したがって、複数の第１フィンガー電極１４１は、エミッタ部１２１の高濃度エミッタ部１２１Ｈと電気的及び物理的に接続されてあり、互いに離隔され決まった方向に並んで形成することができる。これに伴い、複数の第１フィンガー電極１４１は、高濃度エミッタ部１２１Ｈ方向に移動した電荷、例えば、電子を収集することができる。
複数の第１バスバー電極１４２は、第１フィンガー電極１４１と交差する第２方向に配置することができる。
ここで、第１バスバー電極１４２は、第１フィンガー電極１４１とは異なり、第１誘電層１３０上に接触して配置することができる。つまり、第１バスバー電極１４２とエミッタ部１２１の間には、第１誘電層１３０が配置されることがあり、併せて、第１バスバー電極１４２の下には、低濃度エミッタ部１２１Ｌが配置することができる。第１バスバー電極１４２は、本実施例で、第１誘電層１３０に直接接触することができる。
このとき、複数の第１バスバー電極１４２は、複数の第１フィンガー電極１４１と同じ層に位置し、各第１フィンガー電極１４１と交差する地点（ＣＲ）で当該第１フィンガー電極１４１と電気的及び物理的に接続される。
ここで、第１フィンガー電極１４１は、図１及び図２Ｂに示されたように、第１バスバー電極１４２と交差する地点（ＣＲ）で離隔して形成することができる。つまり、第１フィンガー電極１４１は、第１バスバー電極１４２を間に置いて、離隔されて形成され得る。しかし、これは一例に過ぎず、これと別の方法で形成することもできる。
したがって、図１に示したように、複数の第１フィンガー電極１４１は、横または縦方向に伸びているストライプ形状を有しており、複数の第１バスバー電極１４２は、縦または横方向に伸びているストライプ形状を有し、第１電極１４０は、基板１１０の第１面に格子状に位置する。
なお、図１乃至図２Ａは、第１フィンガー電極１４１の厚さと第１バスバー電極１４２の厚さが同じ場合を一例として、示しているが、これと異なり、第１バスバー電極１４２の厚さが第１フィンガー電極１４１の厚さより厚いことができる。
このような複数の第１バスバー電極１４２は、複数の第１フィンガー電極１４１によって収集され移動する電荷を収集した後、該当方向に収集された電荷を外部装置、例えば、隣接する他の太陽電池またはジャンクションボックス（junction box）に転送することができる。
このとき、各第１バスバー電極１４２は、交差する複数の第１フィンガー電極１４１によって収集された電荷を集めて所望の方向に移動させなければならないので、抵抗を最小限に抑えるため、各第１バスバー電極１４２の幅（Ｗ１４２）は、各第１フィンガー電極１４１の幅（Ｗ１４１）より大きく形成することができる。
具体的には、第１バスバー電極１４２の幅（Ｗ１４２）は、第１フィンガー電極１４１の幅（Ｗ１４１）の５０〜６００倍に形成することができる。たとえば、第１フィンガー電極１４１の幅（Ｗ１４１）は、５μｍ〜２０μｍの間で形成され得、第１バスバー電極１４２の幅（Ｗ１４２）は、１ｍｍ〜３ｍｍの間で形成することができる。
図１で、基板１１０に位置する第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２の個数は一例に過ぎず、変更可能である。
後面電界部１７２は、基板１１０と同じ導電型の不純物が基板１１０より高濃度でドープされた領域、例えば、ｐ＋領域である。
このような基板１１０の第１導電性領域と後面電界部１７２との間の不純物濃度差により、電位障壁が形成され、これにより、正孔の移動方向の後面電界部１７２方向に電子移動を妨害する一方、後面電界部１７２方向に正孔移動を容易にする。したがって、基板１１０の第２面及びその近傍で電子と正孔の再結合で失われる電荷の量を減らし、所望する電荷（例えば、正孔）の移動を加速させ、第２電極１５０への電荷移動量を増加させる。
第２電極１５０は、後面電極層１５１と後面電極層１５１と接続されている複数の第２バスバー電極１５２を備える。
後面電極層１５１は、基板１１０の第２面に位置する後面電界部１７２と接触しており、基板１１０の第２面中で第２バスバー電極１５２が位置した部分を除けば、実質的に基板１１０の第２面全体に位置することができる。
後面電極層１５１は、アルミニウム（Ａｌ）のような導電性物質を含有することができる。このような後面電極層１５１は、後面電界部１７２の方向から移動する電荷、例えば、正孔を収集することができる。
このとき、後面電極層１５１は、基板１１０より高い濃度で不純物を含有する後面電界部１７２と接触しているので、後面電界部１７２と後面電極層１５１との間の接触抵抗が減少して基板１１０から後面電極層１５１への電荷転送効率が向上する。
複数の第２バスバー電極１５２は、後面電極層１５１が位置していない基板１１０の第２面上に位置し、隣接する後面電極層１５１と接続されている。
このような複数の第２バスバー電極１５２は、図１乃至図２Ａに示されたように、複数の第１バスバー電極１４２と重畳する（または対向する）位置に配置することができる。
複数の第２バスバー電極１５２は、複数の第１バスバー電極１４２と類似に、後面電極層１５１から伝達される電荷を収集する。
複数の第２バスバー電極１５２やはり外部装置と接続されて、複数の第２バスバー電極１５２によって収集された電荷（例えば、正孔）は、外部装置に出力される。
このような複数の第２バスバー電極１５２は、後面電極層１５１より良好な伝導度を有する物質から形成され得、例えば、銀（Ａｇ）のような少なくとも一つの導電性物質を含有することができる。
なお、このような構造を有する太陽電池は、第１バスバー電極１４２と第２バスバー電極１５２上に導電性フィルム（ＣＦ）のようなインターコネクタが配置され、隣接する他の太陽電池と電気的に接続することができる。
このような構造を有する本実施形態に係る太陽電池の動作は、次のとおりである。
太陽電池に光が照射され、第１誘電層１３０を介して基板１１０に入射すると、光のエネルギーによって、半導体部から電子−正孔対が発生する。この時、基板１１０のテクスチャリング表面と第１誘電層１３０によって基板１１０に入射する光の反射損失が減り、基板１１０に入射する光の量が増加する。
これらの電子−正孔対は、基板１１０とエミッタ部１２１のｐ−ｎ接合によって互いに分離され、電子と正孔は、例えば、ｎ型の導電型を有するエミッタ部１２１とｐ型の導電型を有する基板１１０方向にそれぞれ移動する。このように、エミッタ部１２１方向に移動した電子は、複数の第１フィンガー電極１４１と複数の第１バスバー電極１４２によって収集され、複数の第１バスバー電極１４２に沿って移動し、基板１１０方向に移動した正孔は、隣接する後面電極層１５１と複数の第２バスバー電極１５２によって収集され、複数の第２バスバー電極１５２に沿って移動する。このような第１バスバー電極１４２と第２バスバー電極１５２を導線で接続すると、電流が流れることになり、これを外部から電力として利用することになる。
このとき、エミッタ部１２１が選択的エミッタ構造を有するエミッタ部１２１によって、電荷の損失量は減少し、第１電極１４０に移動する電荷の量は増加し、太陽電池の効率は大幅に向上する。
一方、このような構造を有する本発明の太陽電池で、第１バスバー電極１４２は、第１フィンガー電極１４１に含まれる物質と他の物質を含む。
例えば、第１フィンガー電極１４１は、メッキ方式で形成されることがあり、これに伴い、第１フィンガー電極１４１は、高濃度エミッタ部１２１Ｈの上に形成されるシード層（１４１Ｓ、図３）とシード層１４１Ｓの上に形成される導電性金属層１４１Ｍを含んで形成することができる。このような第１フィンガー電極１４１は、スズ（Ｓｎ）層、銅（Ｃｕ）層、銀（Ａｇ）層、ニッケル（Ｎｉ）層、ニッケル（Ｎｉ）とシリコン（Ｓｉ）が化学的に結合したニッケル−シリコン（Ｎｉ−Ｓｉ）層のうちの少なくとも一つを含んで形成することができる。
なお、第１バスバー電極１４２は、導電性物質を含むペーストを塗布した後、乾燥して形成されることがあるが、このように第１バスバー電極１４２は、電気伝導性の金属粒子と熱硬化性樹脂（resin）を含むことができる。したがって、第１バスバー電極１４２には、第１フィンガー電極１４１には含まれていない他の物質を含むことができる。
このように、第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２は、互いに異なる製造方法により、互いに異なる構造で形成することができる。このように、第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２の製造方法は互いに異なるので、太陽電池の効率と生産性の向上をさせることができる。
例えば、第１フィンガー電極１４１は、前述したように、メッキ方式で形成することができる。
このようなメッキ方法で、第１フィンガー電極１４１を形成する場合には、（１）アライメントを合わせる別の工程が必要でなくなるので、第１フィンガー電極１４１の製造工程をさらに単純化することができ、（２）熱が加わる領域を最小限に抑えることができ、エミッタ部１２１や基板１１０が高い熱を受けて損傷することを最小限に抑えることができる。（３）さらに、第１フィンガー電極１４１を製造する際に、第１フィンガー電極１４１がエミッタ部１２１を貫通して基板１１０と接触する短絡（shunt）を心配する必要がない。
しかし、第１バスバー電極１４２を形成するときに、メッキ方式を利用するのは無理がある。その理由は、次のとおりである。
メッキ方式を実行するためには、まず、レーザビームを利用して、エミッタ部１２１上に配置される第１誘電層１３０を除去しなければならない。この時、レーザビームによって第１誘電層１３０が除去されるときに、基板１１０とエミッタ部１２１は、レーザビームの熱によって損傷を受けるので、レーザビームの照射範囲を最小限にすることが重要である。
しかし、第１バスバー電極１４２の幅（Ｗ１４２）は、第１フィンガー電極１４１の幅（Ｗ１４１）に比べて少なくとも５０倍、多ければ６００倍程度大きく形成されるが、このように大きな幅を有する第１バスバー電極１４２を形成する際に、メッキ方式で形成するには、製造工程時間が非常に長くなるだけでなく、レーザビームが基板１１０とエミッタ部１２１に照射される時間と量が多くなって、基板１１０とエミッタ部１２１の光電変換効率が著しく低下することがある。
したがって、本発明では、第１バスバー電極１４２を形成する際に、前述したように、電気伝導性の金属粒子と熱硬化性樹脂（resin）を含むバスバーペーストを使用する。このようなバスバーペーストは高温工程（例えば、８００℃〜９００℃）を必要とする従来のペーストと異なり、低温工程（例えば、３００℃〜３５０℃）においても、第１バスバー電極１４２を形成することができ、温度によって基板１１０とエミッタ部１２１に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。したがって、太陽電池の効率をさらに向上させることができる。本発明の実施形態では、低温熱処理工程は、設定温度での熱処理工程をいう。
このような本発明のバスバーペーストによって形成される第１バスバー電極１４２の構造は、従来のバスバーペーストによって形成される第１バスバー電極１４２の構造とも異なって形成される。これは、図４及び図５でさらに詳細に説明する。
以下の図３では、前述した第１フィンガー電極１４１の構造について詳細に説明する。
図３は、第１フィンガー電極１４１の構造を説明するために、図２で第１フィンガー電極の部分を拡大した拡大図である。
図３に示されたように、本発明に係る第１フィンガー電極１４１は、シード層１４１Ｓと導電性金属層１４１Ｍを含むことができる。
ここで、第１フィンガー電極１４１の下には、図３に示されたように、高濃度エミッタ部１２１Ｈが形成されることがあり、一部には第１誘電層１３０の残留物１３０Ｒが残りえる。このような第１誘電層１３０の残留物１３０Ｒは、第１誘電層１３０の物質と同じ物質となしえる。しかし、図３とは異なって第１誘電層１３０の残留物１３０Ｒが残存しないこともある。
これは、第１フィンガー電極１４１を形成するために、エミッタ部１２１の上にある第１誘電層１３０を除去する過程で、残留物１３０Ｒの存在可否は、照射されるレーザビームの電力サイズや移動速度に応じて異なる可能性があるからである。
つまり、照射されるレーザビームの電力のサイズが相対的に小さいか、移動速度が相対的に速い場合には、図３のように、第１誘電層１３０の残留物１３０Ｒが第１フィンガー電極１４１下に形成されることがあり、逆に、照射されるレーザビームの電力のサイズが相対的に大きいか、移動速度が相対的に遅い場合、図３とは異なり、第１フィンガー電極１４１の下には、第１誘電層１３０の残留物１３０Ｒが形成されないことがある。
第１フィンガー電極１４１のシード層１４１Ｓは、図３に示されたように、高濃度エミッタ部１２１Ｈの上に配置され、導電性金属層１４１Ｍは、シード層１４１Ｓの上に形成されうる。
このとき、シード層１４１Ｓは、一例として、ニッケル（Ｎｉ）を含むことができ、導電性金属層１４１Ｍは、スズ（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）のうち少なくとも一つを含みうる。
ここで、導電性金属層１４１Ｍは、一例として、銀（Ａｇ）を含む層だけで形成し、又は、銅（Ｃｕ）を含む層の上にスズ（Ｓｎ）を含む層が積層されて形成することができる。
なお、図３では、ニッケル（Ｎｉ）を含むシード層１４１Ｓが高濃度エミッタ部１２１Ｈに直接接触することを示しているが、これとは異なって、シード層１４１Ｓで高濃度エミッタ部１２１Ｈと接する境界面にはニッケル（Ｎｉ）とシリコン（Ｓｉ）が化学的に結合してシリサイド化（silicidation）されたニッケル−シリサイド（Ｎｉ−Ｓｉ）層（図示せず）をさらに含むことができる。
このようなニッケル−シリサイド（Ｎｉ−Ｓｉ）層（図示せず）は、導電性金属層１４１Ｍが銅（Ｃｕ）を含む場合は、銅（Ｃｕ）物質が高濃度エミッタ部１２１Ｈ方向に拡散して高濃度エミッタ部１２１Ｈの機能を低下させることを防止することができる。
なお、このようなニッケル−シリサイド（Ｎｉ−Ｓｉ）層（図示せず）は、第１バスバー電極１４２を形成するために、本発明のバスバーペーストを低温熱処理する過程で形成することができる。
このような第１フィンガー電極１４１の構造は、めっき方式により形成することができる独特な構造で、レーザビーム照射によって除去された第１誘電層１３０の間に露出された高濃度エミッタ部１２１Ｈの上に、メッキ方式で第１フィンガー電極１４１を成長させて形成される。
したがって、従来とは異なり、（１）アライメントを合わせる別の工程が必要なくなるので、第１フィンガー電極１４１の製造工程をさらに単純化することができ、（２）最小限の領域にのみレーザビームを照射するのでエミッタ部１２１や基板１１０の熱損傷を最小限に抑えることができ、（３）それに加えて、第１フィンガー電極１４１を製造する際に、第１フィンガー電極１４１がエミッタ部１２１を貫通して基板１１０と接触する短絡（shunt）が発生する可能性がなく、太陽電池の製造工程の歩留まりをさらに向上させることができる。
以下の図４と図５では、前述した第１バスバー電極１４２の構造と従来のバスバー電極構造との差について詳細に説明する。
図４は、第１バスバー電極の構造を説明するために、図２で第１バスバー電極部分を拡大した拡大図であり、図５は、本発明の第１バスバー電極の構造と比較して説明するために、従来のバスバー電極の構造を示した図である。
図４の（ａ） 及び（ｂ）に示されたように、本発明に係る第１バスバー電極１４２は、エミッタ部１２１が無い第１誘電層１３０に接して配置され、電気伝導性を有する複数の金属粒子ＭＢ１と熱硬化性樹脂ＲＳを含む。
ここで、金属粒子ＭＢ１は、電気伝導性金属物質を含むことができ、例えば、電気伝導性が非常に良好な銀（Ａｇ）を含むことができる。このような金属粒子ＭＢ１は、第１バスバー電極１４２に低温工程を実行する前の形状と同じ形状を有することができます。
例えば、金属粒子ＭＢ１が低温工程を実行する前に円形や楕円形の形状をしている場合は、低温工程を実行した後も、円形や楕円形の形状をそのまま維持することができる。
なお、複数の金属粒子ＭＢ１は、互いに電気的に接続することができる。ここで、金属粒子ＭＢ１の配列は、図４の（ａ）に示すように、格子状に配列することがあるが、これは異なって、各金属粒子ＭＢ１の行が互いに交差配列することもあり、または、各金属粒子ＭＢ１の配列が特別な配列の規則なしに、非定型な形でランダムに配列することもできる。
このような第１バスバー電極１４２の金属粒子ＭＢ１は、図４の（ａ）に示されたように、大きさが均一となることがある。この時、金属粒子ＭＢ１のサイズは１μｍ以下で有り得る。したがって、一例では、金属粒子ＭＢ１が図４の（ａ）に示されたように、円型を有する場合、金属粒子ＭＢ１の直径は１μｍ以下で有り得る。
しかし、これとは異なって、図４の（ｂ）に示されたように、複数の金属粒子ＭＢ１は、１μｍ以下の均一な第１直径（ＲＭＢ１）を有する金属粒子ＭＢ１と第１直径（ＲＭＢ１）より大きく、均一な第２直径（ＲＭＢ２）を有する金属粒子（ＭＢ２）が混合されて構成されることもある。このような場合には、第２直径（ＲＭＢ２）は、１μｍ超過〜１０μｍ以下で有り得る。
また、熱硬化性樹脂（ＲＳ）は、図４の（ａ）及び（ｂ）に示されたように、複数の金属粒子ＭＢ１の間に配置することができる。このような熱硬化性樹脂（ＲＳ）は、複数の金属粒子ＭＢ１を互いに凝集させ、低温熱処理工程（例えば、３００℃〜３５０℃）で硬化され、第１バスバー電極１４２の強度を強化させる役割をする。
本発明に係る熱硬化性樹脂（ＲＳ）は、第１バスバー電極１４２を形成するバスバーペーストが低温工程（例えば、３００℃〜３５０℃）で熱処理されても、蒸発せず、第１バスバー電極１４２そのまま残存することになる。
なお、本発明に係る第１バスバー電極１４２は、重合反応を発生させる開始剤（initiator）をさらに含むことができる。このような開始剤はバスバーペーストを熱処理する際に、重合反応を起こし、初期に複数の金属粒子ＭＢ１を凝集させ、第１バスバー電極１４２の強度を強化させる役割をする。
したがって、本発明のような第１バスバー電極１４２を形成するバスバーペーストに金属粒子ＭＢ１と熱硬化性樹脂（ＲＳ）以外の他の物質（例えば、開始剤）が含まれでも、金属粒子ＭＢ１を除去した状態で、熱硬化性樹脂（ＲＳ）が占める体積の割合が９０％以上で有り得る。
また、本発明に係る第１バスバー電極１４２は、複数の金属粒子ＭＢ１を凝集させる不揮発性物質の熱硬化性樹脂（ＲＳ）を含んでいるので、電気伝導性の金属物質を凝集させるためのガラスフリット（glass frit）を含まないか、含んでもガラスフリットを、前記第１バスバー電極の単位体積当たり１０％以下の体積比だけ含むことができる。
ここで、ガラスフリットは、非伝導性物質として、第１バスバー電極１４２に含まれる場合、第１バスバー電極１４２の抵抗が増加することになる。したがって、ガラスフリットは含まれても最小限に含まれていることが最も望ましいので、以下では、第１バスバー電極１４２にガラスフリットが含まれていない場合を一例として説明する。
このような本発明に係る第１バスバー電極１４２を図５に示された従来のバスバー電極と比較すると、次のとおりである。
まず、（１）本発明に係る第１バスバー電極１４２は、低温工程（例えば、３００℃〜３５０℃）で熱処理され、図５のガラスフリット（ＧＦ）を含んでおらず、図４に示されたように、第１バスバー電極１４２が第１誘電層１３０の上に接して配置される。
しかし、従来のバスバー電極は、図５に示されたように、高温工程（例えば、８００℃〜９００℃）で熱処理され、ガラスフリット（ＧＦ）を含むので、図５に示されたように、バスバー電極が熱処理され、第１誘電層１３０を貫通して入ってエミッタ部１２１と接触して配置される。
（２）本発明に係る第１バスバー電極１４２は、不揮発性熱硬化性樹脂（ＲＳ）を含むので、低温熱処理工程を行う場合でも、最終的に完成された第１バスバー電極１４２に熱硬化性樹脂（ＲＳ）がそのまま残ることになる。
しかし、従来のバスバー電極を形成するペーストは、バインダーの役割をする樹脂（図示せず）を含むとしても、図５に示されたように、８００℃〜９００℃の高温熱処理工程によってすべて削除され、最終的に完成するバスバー電極には、樹脂（図示せず）が存在しなくなる。
（３）本発明に係る第１バスバー電極１４２は、低温工程（例えば、３００℃〜３５０℃）で熱処理されるので、バスバーペーストにあった金属粒子ＭＢ１の形状が元の形状で維持され、最終的に完成される第１バスバー電極１４２に円形または楕円形の形状を有する金属粒子ＭＢ１の形状がそのまま維持される。
しかし、従来のバスバー電極は、熱処理前のペースト状態で金属物質（ＭＰ）が円形または楕円形の形状を有していても、熱処理工程の温度が、例えば、８００℃〜９００℃程度で、相対的に高いため、図５に示されたように、最終的に完成されるバスバー電極からの金属物質（ＭＰ）は、円形または楕円形の形状を有しなく、熱によって金属物質の一部または全部が溶解した形を有するようになる。したがって、最終的に完成されるバスバー電極での金属物質（ＭＰ）は、円形または楕円形の形状とは異なり、一部または全部が溶解した形状を有するようになる。
なお、（４）従来のバスバー電極は、前述したように、熱処理工程の温度が、例えば、８００℃〜９００℃程度で、相対的に高いので、図５に示されたように、最終的に完成されるバスバー電極での金属物質（ＭＰ）の中の一部は、元の形を見分けることができないほど完全に溶解した後、バスバー電極の底に流れ落ちた後、乾燥過程でエミッタ部１２１との境界面でエミッタ部１２１に含有されたシリコン（Ｓｉ）と反応して再結晶化された金属層（ＲＭＰ）が形成されるが、本発明に係る第１バスバー電極１４２は、図４に示されたように、低温工程（例えば、３００℃〜３５０℃）で熱処理されるので、このような再結晶化された金属層（ＲＭＰ）を含まない。
このような本発明に係る太陽電池の第１バスバー電極１４２は、ガラスフリット（ＧＦ）を含まず、低温工程で熱処理を行えるペーストを塗布して形成されるので、エミッタ部１２１と基板１１０に加わる熱損傷を最小限に抑えることができ、太陽電池の効率をさらに向上させることができる。
図１及び図２では、第１フィンガー電極１４１が第１バスバー電極１４２を中心に離隔された場合を一例として説明したが、このような構造は変更が可能である。
次の図６乃至図７Ｂは、本発明の第２実施形態に係る太陽電池を説明するための図である。
図６は、本発明の第２実施形態に係る太陽電池の斜視図であり、図７Ａは、図６でVII Ａ−VII Ａによる断面を示した図であり、図７Ｂは図６でVII Ｂ−VII Ｂによる断面を示した図である。
図１及び図２では、第１フィンガー電極１４１が第１バスバー電極１４２を中心に離隔された場合を一例として説明したが、図６乃至図７Ｂに示されたように、本発明に係る太陽電池は、第１フィンガー電極１４１が、第１バスバー電極１４２と交差する領域（ＣＲ）で第１バスバー電極１４２を中心に離隔されないことがあります。
すなわち、本発明に係る太陽電池の第２実施形態では、第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２と交差する領域（ＣＲ）でも、第１フィンガー電極１４１が、離隔されず、そのまま延長されるように形成することができる。
したがって、図７Ａでは図２Ａと同じように形成され、第１バスバー電極１４２の断面を示した図７Ｂでは図２Ｂとは異なり、第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２と交差する領域（ＣＲ）の下には、高濃度のエミッタ部に配置することができる。
また、この時にも、図７Ｂに示されたように、第１バスバー電極１４２は、高濃度エミッタ部１２１Ｈまたは低濃度エミッタ部１２１Ｌと直接接触せずに、高濃度のエミッタ部１２１Ｈと低濃度エミッタ部１２１Ｌを含むエミッタ部１２１と第１バスバー電極１４２との間に第１誘電層１３０が配置されることができる。
なお、図６乃至図７Ｂでは、第１フィンガー電極１４１の先端の高さが第１バスバー電極１４２の先端の高さと同じの場合を一例として示されているが、これは異なり、第１バスバー電極１４２の先端の高さが第１フィンガー電極１４１の先端の高さよりさらに高い場合もある。
したがって、図７Ｂとは異なって、第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２と交差する領域（ＣＲ）では、第１バスバー電極１４２が第１フィンガー電極１４１を覆うように形成されることもある。
今までは第１電極１４０で第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２の製造方法が互いに異なるため、第１フィンガー電極１４１がシード層１４１Ｓと導電性金属層１４１Ｍを含み、第１バスバー電極１４２が電気伝導性の金属物質をの金属粒子ＭＢ１と熱硬化性樹脂（ＲＳ）を含む場合のみを例として説明し、第２電極１５０は、このように限定されない場合のみ説明した。
しかし、第２電極１５０も、第１電極１４０と同様に、第１方向に配置される第２フィンガー電極と第１方向と交差する第２方向に配置される第２バスバー電極１５２を含むことができる。
なお、この時に、第２フィンガー電極は、シード層１４１Ｓと導電性金属層１４１Ｍを含む構造を有し、第２バスバー電極１５２は、電気伝導性の金属粒子ＭＢ１と熱硬化性樹脂（ＲＳ）を含む構造を有することができる。
このように、第２電極１５０がシード層１４１Ｓと導電性金属層１４１Ｍを含む第２フィンガー電極と電気伝導性の金属粒子ＭＢ１と熱硬化性樹脂（ＲＳ）を含む第２バスバー電極１５２を含む場合、太陽電池は、両面接合型太陽電池で有り得る。
図８と図９は、本発明の第３実施形態に係る太陽電池を説明するための図であって、図８は、両面接合型太陽電池の一部斜視図であり、図９は、図８でIX−IXラインによる断面を示した図である。
図８と図９に示されたように、 第３実施形態に係る太陽電池は、基板１１０、基板１１０の第１面に配置され、高濃度エミッタ部１２１Ｈと低濃度エミッタ部１２１Ｌを備えるエミッタ部１２１、エミッタ部１２１上に配置される第１誘電層１３０、エミッタ部１２１上に配置され、第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２を備える第１電極１４０、基板１１０の第２面に配置され、低濃度電界部１７２Ｌと高濃度電界部１７２Ｈを備える後面電界部１７２、後面電界部１７２上に配置される第２誘電層１６０、後面電界部１７２上に配置され、第２フィンガー電極１５１’と第２バスバー電極１５２’を備える第２電極１５０’を含むことができ、両面接合型太陽電池の構造を有することができる。
ここで、基板１１０、エミッタ部１２１、第１電極１４０は、図１乃至図７で説明した内容をそのまま適用することができる。なお、第１誘電層１３０は、図１乃至図７で説明した第１誘電層１３０の内容をそのまま適用することができる。
したがって、基板１１０、エミッタ部１２１、第１電極１４０及び第１誘電層１３０の説明は、図１乃至図７で説明した内容と同じであるため、省略する。
なお、後面電界部１７２、第２誘電層１６０と第２電極１５０‘に対しても、先の図１乃至図２Ｂで説明したと同じ機能をするので、同じ部分の説明は省略し、構造的に差がある部分を主に説明する。
ここで、第２誘電層１６０は、後面電界部１７２上に配置することがあり、 第２誘電層１６０の材料は、第１誘電層１３０の材料、すなわち、図１乃至図２Ｂで説明した第１誘電層１３０の材料と同じもので形成することができる。
後面電界部１７２は、基板１１０の第２面に形成することがあり、基板１１０と同じ導電型の不純物が基板１１０より高濃度でドープされた領域、例えば、ｐ+領域を含むことができる。
ここで、図８および図９に示されたように、このような後面電界部１７２は、低濃度電界部１７２Ｌと高濃度電界部１７２Ｈを含むことができる。このような構成は必要不可欠なものではなく、選択的に適用することができる。
ここで、低濃度電界部１７２Ｌは、基板１１０と同じ導電型の不純物が第１濃度、例えば、ｐ+でドーピングされた部分であり、高濃度電界部１７２Ｈは、基板１１０と同一の導電型の不純物が第１濃度より高い第濃度、例えば、ｐ++でドーピングされた部分である。ここで、高濃度エミッタ部１２１Ｈは、第２フィンガー電極１５１’と同じ第１方向に形成されることがあり、第２フィンガー電極１５１’と直接接触することができる。
第２電極１５０’は、後面電界部１７２上に配置することがあり、第１方向に配置される第２フィンガー電極１５１’と、第１方向と交差する第２方向に配置する第２バスバー電極１５２’を含むことができる。
ここで、第２フィンガー電極１５１’は、高濃度エミッタ部１２１Ｈのパターンと同じパターンで、第１方向に形成されることがあり、高濃度エミッタ部１２１Ｈの上に接触して配置することができる。
したがって、複数の第２フィンガー電極１５１’は、高濃度電界部１７２Ｈと電気的及び物理的に接続されて、互いに離隔されて決まった方向に並んで形成することができる。
複数の第２バスバー電極１５２’は、第１フィンガー電極１４１と交差する第２方向に配置することができる。ここで、第２バスバー電極１５２’は、第２誘電層１６０上に接触して配置することができる。つまり、第２バスバー電極１５２’と後面電界部１７２部の間には、第２誘電層１６０を配置することがあり、また、第２バスバー電極１５２’の下には、低濃度電界部１７２Ｌを配置することができる。
ここで、第２フィンガー電極１５１’は、図３に示された第１フィンガー電極１４１と同様に、シード層（図示せず）と導電性金属層（図示せず）を含む構造を有し、第２バスバー電極１５２’は、図４に示された第１バスバー電極１４２と同様に、電気伝導性の金属粒子（図示せず）と熱硬化性樹脂（図示せず）を含む構造を有することができる。
ここで、シード層（図示せず）と導電性金属層（図示せず）を含む第２フィンガー電極１５１’の内部構造は、先の図３で説明した第１フィンガー電極１４１の内部構造と同一で有り得、これに対するすべての内容が適用されることがある。
また、電気伝導性の金属粒子（図示せず）と熱硬化性樹脂（図示せず）を含む第２バスバー電極１５２’の内部構造は、図４で説明した第１バスバー電極１４２の内部構造と同一で有り得、これに対するすべての内容が適用されることがある。
また、本発明では、シード層１４１Ｓと導電性金属層１４１Ｍを含む第１フィンガー電極１４１と電気伝導性の金属粒子ＭＢ１と熱硬化性樹脂（ＲＳ）を含む第１バスバー電極１４２を備える第１電極１４０は、ＰＥＲＣ（Passivated Emitter and Rear Cell）構造の太陽電池にもそのまま適用されることがある。
図１０と図１１は、本発明の第４実施形態に係る太陽電池を説明するための図である。
図１０は、ＰＥＲＣ構造の太陽電池を示した一部斜視図であり、図１１は図１０でＸＩ−ＸＩラインに沿った断面を示した図である。
図１０に示されたように、本発明の第４実施形態に係る太陽電池は、基板１１０、基板１１０の第１面に配置され、高濃度エミッタ部１２１Ｈと低濃度エミッタ部１２１Ｌを備えるエミッタ部１２１、エミッタ部１２１上に配置される第１誘電層１３０、エミッタ部１２１上に配置され、第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２を備える第１電極１４０、基板１１０の第２面に部分的に形成される複数の後面電界部１７２、基板１１０の第２面上に配置される後面保護膜１９０、基板１１０の第２面上に配置され、後面電極層１５１と第２バスバー電極１５２を備える第２電極１５０を含むことができる。
ここで、基板１１０、エミッタ部１２１、第１誘電層１３０と第１電極１４０は、図１乃至図７で説明した内容をそのまま適用することができる。
したがって、基板１１０、エミッタ部１２１、第１電極１４０及び第１誘電層１３０の説明は、図１乃至図７で説明した内容と同じであるため、省略する。
ここで、複数の後面電界部１７２は、図１０と図１１に示したように、第２電極１５０と基板１１０の間に位置する。複数の後面電界部１７２は、基板１１０と同じ導電型の不純物が基板１１０より高濃度でドープされた領域、例えば、Ｐ+領域である。
このような複数の後面電界部１７２は、第２電極１５０と基板１１０の間に位置するが、後面保護膜１９０に形成される複数のホールを介して、第２電極１５０と基板１１０が互いに接続される部分にのみ部分的に形成される。
次に、後面保護膜１９０は、図１０と図１１に示されたように、基板１１０の第２面上に配置され、少なくとも一つのホールが形成される。
このような後面保護膜１９０は、基板１１０の第２面の近傍で、電荷の再結合率を減少させ、基板１１０を通過した光の内部反射率を向上させ、基板１１０を通過した光の再入射率を高める。このような後面保護膜１９０は、単一の膜または多重膜構造を有することができます。一例として、多層構造で形成する場合には、３層構造で形成することができ、このような場合には、基板１１０からのシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化窒化膜（ＳｉＯｘＮｙ）の３層構造で、形成することができる。
第２電極１５０は、前述したように、後面電極層１５１と第２バスバー電極１５２を備えることができる。
ここで、後面電極層１５１は、前述した後面保護膜１９０全体を覆うように後面保護膜１９０上に配置され、このような後面電極層１５１は一部が後面保護膜１９０に形成されたホールを通じて基板１１０と電気的に接続される接続部１５１Ｃを備えることができる。
このような後面電極層１５１は、アルミニウム（Ａｌ）のような導電性物質で構成されているが、これに限定されるものではなく、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）と、これらの組み合わせで構成される群から選択された少なくとも一つであるか、それ以外の他の導電性物質からなることもある。
そして、第２バスバー電極１５２は、後面保護膜１９０上に位置し、後面電極層１５１と電気的に接続されている。このような第２バスバー電極１５２は、第１バスバー電極１４２と同じ方向に伸びているストライプ形状で有り得る。この時、複数の第２バスバー電極１５２は、第１バスバー電極１４２と向き合う位置に位置することができる。
なお、このような第２バスバー電極１５２は、第１バスバー電極１４２と同じ材質と構造で形成することができる。
したがって、第２バスバー電極１５２も、電気伝導性の金属粒子（図示せず）と熱硬化性樹脂（図示せず）を含むことができる。なお、先の図４で説明した第１バスバー電極１４２の構造と材質をそのまま第２バスバー電極１５２に適用することができる。したがって、これに対する詳細な説明は、図４の説明に代替する。
このように、本発明に係る太陽電池は、第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２を互いに異なる製造方法で形成し、第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２が互いに異なる電極構造と物質を含むことができる。このように、第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２の製造方法が互いに異なることにより、太陽電池の効率と生産性を向上することができる。
今までは第１フィンガー電極１４１がシード層１４１Ｓと導電性金属層１４１Ｍを含んで形成され、第１バスバー電極１４２が電気伝導性の金属粒子ＭＢ１と熱硬化性樹脂（RS）を含む太陽電池の構造についてのみ説明したが、以下では、このような構造を有する太陽電池を製造する方法について説明する。
図１２Ａ乃至図１２Ｇは、本発明に係る太陽電池を製造する方法の一例を説明するための図である。
図１２Ａ乃至図１２Ｇで説明する太陽電池の製造方法は、先の太陽電池の様々な実施例の中で図６に示された太陽電池を製造する方法を一例として説明するが、このような太陽電池の製造方法は、第１電極１４０が第１フィンガー電極１４１と第１バスバー電極１４２を備える場合の太陽電池には、すべて適用することができる。
この時に、第１フィンガー電極１４１がメッキ方式で形成され、第１フィンガー電極１４１がシード層１４１Ｓと導電性金属層１４１Ｍを備え、第１バスバー電極１４２が電気伝導性の金属粒子ＭＢ１と熱硬化性樹脂（RS）を含むバスバーペースト（Ｐ１４２）を塗布して形成され、第１バスバー電極１４２が電気伝導性の金属粒子ＭＢ１と熱硬化性樹脂（RS）を有する構造で形成することができる。
本発明に係る太陽電池の製造方法について具体的に説明すると、次のとおりである。
まず、図１２Ａに示されたように、第１導電型の不純物を含有する基板１１０の第１面に第１導電型と反対の第２導電型の不純物を含有し、第１シート抵抗を有する低濃度エミッタ部１２１Ｌを形成する。
この時にたとえば、図示していないが、基板１１０の第１面は、前処理のステップで、テクスチャリング処理が可能であり、これにより基板１１０の第１面には、複数の凹凸を形成することができる。したがって、基板１１０の第１面に形成される低濃度エミッタ部１２１Ｌも複数の凹凸を含んで形成することができる。
このとき、低濃度エミッタ部１２１Ｌは、チャンバ内で、第２導電型の不純物を含有するガスを第１導電型の不純物を含有する基板１１０の第１面に拡散させて形成することができる。
次に、図１２Ｂに示されたように、低濃度エミッタ部１２１Ｌに第１誘電層１３０を形成することができる。このような第１誘電層１３０は、例えば、ＣＶＤまたはＰＥＣＶＤチャンバ内で、必要に応じて工程ガスと圧力を変化させながら蒸着させて形成することができ、単層または複数の層で形成することができる。この時の工程ガスの蒸着によって低濃度エミッタ部１２１Ｌの上には、水素を含有する透明なシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、またはシリコン酸化窒化膜（ＳｉＯｘＮｙ）のうちの少なくとも一つを含有する第１誘電層１３０が形成されることがある。
次に、図１２Ｃ乃至図１２Ｅに示されたように、第１誘電層１３０を部分的にエッチングして、第１誘電層１３０が部分的にエッチングされて露出された低濃度エミッタ部１２１Ｌに、第１方向に第１シート抵抗よりも低い第２シート抵抗を有する高濃度エミッタ部１２１Ｈを形成する。
そのためには、まず、図１２Ｃに示されたように、第１誘電層１３０の一部の上に第１フィンガー電極１４１のパターンと同じパターンを有する第１方向に第２導電型の不純物を含むドーパントペースト（ＤＰ）を塗布する。
このようなドーパントペースト（ＤＰ）は、インクジェットプリンティング法（ink jetting）、スピンコート法（spin coating）、またはスクリーン印刷法などを利用して塗布することができる。
ここで、ドーパントペースト（ＤＰ）が第１誘電層１３０の一部の上に第１フィンガー電極１４１のパターンと同じパターンを有する第１方向に塗布された場合を一例として示して説明したが、これと異なる方法で、ドーパントペースト（ＤＰ）を、第１誘電層１３０のすべての面上に塗布することもできる。このような場合、別のマスクなどを使用する必要がなく、工程をさらに単純にすることができる。しかし、このような場合、ドーパントペースト（ＤＰ）の消費量が多く、製造コストが増加することができる。
このように、第１誘電層１３０の上にドーパントペースト（ＤＰ）が第１方向に部分的に塗布されると、図１２Ｄに示されたように、レーザ照射装置（ＬＢ）が第１方向に移動しながら、ドーパントペースト（ＤＰ）にレーザビームを選択的に照射する。
つまり、基板１１０のすべての面の中でドーパントペースト（ＤＰ）が塗布された部分のみレーザビームを選択的に照射することができる。
これは、ドーパントペースト（ＤＰ）が第１誘電層１３０のすべての面上に塗布された場合にも同様に適用することができる。つまりドーパントペースト（ＤＰ）が第１誘電層１３０のすべての面上に塗布された場合には、基板１１０のすべての面の中で、第１フィンガー電極１４１が形成される部分のドーパントペースト（ＤＰ）が塗布された部分のみレーザビームを選択的に照射することができる。
このようなレーザ照射装置（ＬＢ）は、図１２Ｄに示されたように、複数個を利用することもあるが、一つのレーザ照射装置（ＬＢ）を複数回繰り返し使用することも可能である。
このように、第１誘電層１３０上のドーパントペースト（ＤＰ）にレーザビームが照射されると、図１２Ｅに示されたように、第１誘電層１３０の一部がエッチングされ、同時にドーパントペースト（ＤＰ）の不純物が低濃度エミッタ部１２１Ｌの内部に拡散されて、低濃度エミッタ部１２１Ｌの一部には、高濃度エミッタ部１２１Ｈが形成されることがある。
ここで、高濃度エミッタ部１２１Ｈは、第１フィンガー電極１４１のパターンと同じパターン、すなわち第１方向に長く伸びたストライプの形で形成することができる。
このとき、第１誘電層１３０の一部は図１２Ｅに示されたように、ストライプ状にエッチングされることもあるが、これとは異なり、ストライプ配列を有する複数の開口ホールが含まれる形でエッチングすることもできる。
このように、第１誘電層１３０の一部がエッチングされる形は、レーザビームの移動速度や出力電力を調節して制御することができる。
一例として、レーザビームの移動速度を相対的に下げ、出力されるレーザビームの電力を相対的に高める場合には、図１２Ｅに示されたように、エッチングされる第１誘電層１３０の一部がストライプ形状を有することができる。
逆に、レーザビームの移動速度を相対的に高め、出力されるレーザビームの電力を相対的に下げる場合には、図１２Ｅに示されたものと異なり、エッチングされる第１誘電層１３０の一部は、ストライプ配列を有する複数の開口ホールが含まれる形でエッチングされることもある。
このとき、レーザビームによってエッチングされる第１誘電層１３０の幅は、第１フィンガー電極１４１の幅（Ｗ１４１）より小さいことがある。
次に、たとえとして示さながったが、レーザビームによってエッチングされた第１誘電層１３０の残留物とドーパントペースト（ＤＰ）の残留物を除去することができる。
次に、図１２Ｆに示されたように、高濃度エミッタ部１２１Ｈの上に、第１方向に第１フィンガー電極１４１を形成することができる。このような第１フィンガー電極１４１は、メッキ方式で形成することができる。
したがって、第１フィンガー電極１４１を形成するステップは、高濃度エミッタ部１２１Ｈの上にシード層１４１Ｓを形成するステップとシード層１４１Ｓの上に導電性金属層１４１Ｍを形成するステップを含むことができる。これにより、図３に示されたように、第１フィンガー電極１４１は、シード層１４１Ｓと導電性金属層１４１Ｍを備えることができる。
このときのシード層１４１Ｓと導電性金属層１４１Ｍの材料は、先の図３で説明したものと同じであり、これに対する具体的な説明は、図３での説明と重複するため、省略する。
このように、第１フィンガー電極１４１をメッキ方式で形成する場合、（１）アライメントを合わせる別の工程が必要なくなるので、第１フィンガー電極１４１の製造工程をさらに単純化することができ、（２）最小限の領域にのみレーザビームを照射するのでエミッタ部１２１や基板１１０の熱損傷を最小限に抑えることができ、（３）に加えて、第１フィンガー電極１４１を製造するときに、第１フィンガー電極１４１がエミッタ部１２１を貫通して基板１１０と接触する短絡（shunt）が発生する可能性がなく、太陽電池の製造工程の歩留まりをさらに向上することができる。
次に、図１２Ｇに示されたように、第１フィンガー電極１４１の第１方向と交差する第２方向に電気伝導性の金属粒子（ＭＢ）と熱硬化性樹脂（ＲＳ）を含むバスバーペースト（Ｐ１４２）を塗布し、バスバーペースト（Ｐ１４２）を低温熱処理して第１バスバー電極１４２を形成する。
なお、このようなバスバーペースト（Ｐ１４２）の低温熱処理工程により、第１フィンガー電極１４１のシード層１４１Ｓで高濃度エミッタ部１２１Ｈと接する境界面にはニッケル（Ｎｉ）とシリコン（Ｓｉ）が化学的に結合してシリサイド化（silicidation）されたニッケル−シリサイド（Ｎｉ−Ｓｉ）層（図示せず）を形成することができる。
ここで、バスバーペースト（Ｐ１４２）の金属粒子（ＭＢ）は、導電性金属、例えば、銀（Ａｇ）を含むことができ、この時の金属粒子（ＭＢ）は、例えば、円形または楕円形の形状を有することができる。
ここで、金属粒子（ＭＢ）の直径は最大１μｍ以下で有り得、このようなバスバーペースト（Ｐ１４２）は、ガラスフリット（ＧＦ）を含まないことがある。
また、バスバーペースト（Ｐ１４２）の熱硬化性樹脂（ＲＳ）は、熱硬化性樹脂は、モノマー系のエポキシ（epoxy）樹脂またはアクリル（acrylic）樹脂を含むことができる。
なお、バスバーペースト（Ｐ１４２）は、重合反応を発生させる開始剤（initiator）をさらに含むことができる。
ここで、熱硬化性樹脂（ＲＳ）は、複数の金属粒子（ＭＢ）を凝集させ、低温工程（例えば、３００℃〜３５０℃）に熱処理されて硬化される特性があり、開始剤バスバーペースト（Ｐ１４２）を熱処理する際に、重合反応を起こし、初期に複数の金属粒子（ＭＢ）を凝集させて、第１バスバー電極１４２の強度を強化させる役割をする。
なお、本発明のバスバーペースト（Ｐ１４２）は、ガラスフリット（glass frit）を含まないか、含んでもバスバーペースト（Ｐ１４２）の単位体積当たり１０％以下の体積比を有することができる。このようなガラスフリット（glass frit）は、非伝導性物質として、多く含まれるほど抵抗が増加するため、本実施形態では、バスバーペースト（Ｐ１４２）がガラスフリット（glass frit）を含まない場合を一例として説明する。
ここで、バスバーペースト（Ｐ１４２）を低温熱処理するステップでの工程温度は３００℃〜３５０℃の間で有り得る。
このような本発明に係るバスバーペースト（Ｐ１４２）の熱処理工程の温度は、従来のバスバー電極形成時の工程温度（例えば、８００℃〜９００℃）と比較して相対的に低く、本発明のバスバーペースト（Ｐ１４２）がガラスフリット（ＧＦ）を含まず、熱硬化性樹脂（ＲＳ）が低温工程（例えば、３００℃〜３５０℃）で熱処理されるので、バスバーペースト（Ｐ１４２）が熱処理されても、バスバーペースト（Ｐ１４２）が第１誘電層１３０を 貫通して入ってないで、図４に示されたように、バスバーペースト（Ｐ１４２）の熱硬化性樹脂（ＲＳ）が最終的に完成される第１バスバー電極１４２にそのまま残ることになる。
なお、バスバーペースト（Ｐ１４２）の熱処理工程の温度が相対的に低いため、バスバーペースト（Ｐ１４２）にあった金属粒子（ＭＢ）の形が元の形そのまま維持され、低温熱処理前に、金属粒子（ＭＢ）の形が円形または楕円形の形状である場合には、最終的に完成された第１バスバー電極１４２にも金属粒子（ＭＢ）の形がそのまま維持されて円形または楕円形の形状を有することができる。なお、本発明に係るバスバーペースト（Ｐ１４２）の熱処理工程は、工程の温度が相対的に低いので、エミッタ部１２１の境界面に金属粒子（ＭＢ）とエミッタ部１２１のシリコン（Ｓｉ）が反応して再結晶化される金属層（ＲＭＰ）を形成していない。
また、本発明のバスバーペースト（Ｐ１４２）の熱処理工程は、３００℃〜３５０℃の間の低温工程で熱処理が可能なバスバーペースト（Ｐ１４２）を塗布して形成されるので、エミッタ部１２１と基板１１０に加わる熱損傷を最小限に抑えることができ、太陽電池の効率をさらに向上させることができる。
以降、基板１１０の第２面に後面電界部１７２と第２電極１５０を形成して、図６に示されたような太陽電池を製造することができる。

Claims (21)

  1. 第１導電型の不純物を含有する基板と、
    前記基板の第１面に配置され、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を含有し、第１シート抵抗を有する低濃度エミッタ部と、前記第１シート抵抗より低い第２シート抵抗を有する高濃度エミッタ部を備えるエミッタ部と、
    前記エミッタ部の上に配置される第１誘電層と、
    前記高濃度エミッタ部上に第１方向に配置される第１フィンガー電極と、前記低濃度エミッタ部上に第２方向に配置される第１バスバー電極を含む第１電極と、
    前記基板の第２面に形成され、前記基板と接続される第２電極とを含み、
    前記第１バスバー電極は電気伝導性の金属粒子と熱硬化性樹脂を含み、前記第１フィンガー電極は、前記の高濃度エミッタ部と接触するシード層と、前記シード層の上に形成される導電性金属層を含む、太陽電池。
  2. 前記第１バスバー電極と前記低濃度エミッタ部の間には、前記第１誘電層が配置される、請求項１記載の太陽電池。
  3. 前記金属粒子は、銀（Ａｇ）を含む、請求項１記載の太陽電池。
  4. 前記金属粒子の大きさは１μｍ以下である、請求項１記載の太陽電池。
  5. 前記第１バスバー電極はガラスフリットを含まないか、ガラスフリットを前記第１バスバー電極の単位体積当たり１０％以下の体積比で含む、請求項１記載の太陽電池。
  6. 前記第１バスバー電極は、前記エミッタ部との境界面に再結晶化された金属層を含まない、請求項１記載の太陽電池。
  7. 前記熱硬化性樹脂は、モノマー系のエポキシ樹脂またはアクリル樹脂を含む、請求項１記載の太陽電池。
  8. 前記第１フィンガー電極はメッキ構造である、請求項１記載の太陽電池。
  9. 前記シード層は、ニッケル−シリサイド（Ｎｉ−Ｓｉ）を含み、
    前記導電性金属層は、スズ（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）のうち少なくとも一つを含む、請求項１記載の太陽電池。
  10. 前記低濃度エミッタ部は、前記第１誘電層と直接接触し、前記第１バスバー電極は、前記第１誘電層と直接接触する、請求項１記載の太陽電池。
  11. 前記第２電極は、第１方向に配置される第２フィンガー電極と前記第１方向と交差する第２方向に配置される第２バスバー電極を含む、請求項１記載の太陽電池。
  12. 前記第２フィンガー電極は、シード層と、前記シード層の上に形成される導電性金属層とを含む、請求項１１記載の太陽電池。
  13. 前記第２バスバー電極は電気伝導性の金属粒子と熱硬化性樹脂を含む、請求項１１記載の太陽電池。
  14. 基板の第１面に第１シート抵抗を有する低濃度エミッタ部を形成するステップと、
    前記低濃度エミッタ部上に第１誘電層を形成するステップと、
    前記第１誘電層上にドーパントペーストを塗布し、前記のドーパントペーストにレーザービームを照射して前記第１シート抵抗より低い第２シート抵抗を有する高濃度エミッタ部を形成するステップと、
    前記高濃度エミッタ部上に第１方向に第１フィンガー電極を形成し、第２方向に第１バスバー電極を形成する第１電極形成ステップと、
    前記基板の第２面に第２電極を形成するステップとを含み、
    前記第１電極形成ステップで、前記第１フィンガー電極はメッキ方式で形成し、前記第１バスバー電極は電気伝導性の金属粒子と熱硬化性樹脂を含むバスバーペーストを塗布し設定温度で熱処理して形成する太陽電池の製造方法。
  15. 前記第１電極形成ステップにおいて、前記バスバーペーストを設定温度で熱処理する工程温度は３００℃〜３５０℃の間である、請求項１４記載の太陽電池の製造方法。
  16. 前記第１電極形成ステップにおいて、前記バスバーペーストを設定温度で熱処理する際に、前記バスバーペーストは、前記第１誘電層を貫通していない、請求項１４記載の太陽電池の製造方法。
  17. 前記第１電極形成ステップにおいて、前記バスバーペーストを設定温度で熱処理する際に、前記のエミッタ部との境界面に再結晶化された金属層が形成されない、請求項１４記載の太陽電池の製造方法。
  18. 前記第１電極形成ステップにおいて、前記の設定温度での熱処理後、前記金属粒子の形状は前記の熱処理前の前記金属粒子の形状を維持する、請求項１４記載の太陽電池の製造方法。
  19. 前記バスバーペーストは、ガラスフリットを含まないか、ガラスフリットを前記バスバーペーストの単位体積当たり１０％以下の体積比で含む、請求項１４記載の太陽電池の製造方法。
  20. 前記熱硬化性樹脂は、モノマー系のエポキシ樹脂またはアクリル樹脂を含む、請求項１４記載の太陽電池の製造方法。
  21. 前記第１電極形成ステップにおいて、
    前記第１フィンガー電極は、前記の高濃度エミッタ部上にニッケルを含むシード層と、前記シード層の上に導電性金属層で形成され、
    前記のバスバーペーストを設定温度で熱処理する際に、前記第１フィンガー電極のシード層にはニッケル（Ｎｉ）と、前記高濃度エミッタ部のシリコン（Ｓｉ）が化学的に結合したニッケル−シリサイド（Ｎｉ−Ｓｉ）層が形成される、請求項１４記載の太陽電池の製造方法。
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