JP5844797B2 - 太陽電池の製造方法 - 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。
光電変換効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電は、無公害エネルギーを得る手段として広く利用されている。そして、太陽電池の光電変換効率の向上に伴って、個人住宅でも複数の太陽電池パネルを利用する太陽光発電システムが設置されている。
通常の太陽電池は、基板及び基板とｐ−ｎ接合を形成するエミッタ部を備え、基板の片方面を介して入射した光を利用して電流を発生させる。
一方、通常の太陽電池は、光が基板の片面のみを介して入射されるので、電流変換効率が低い。
そのため、近来では、基板の両面を介して光が入射されるようにした両面受光型太陽電池が開発されている。
本発明の一特徴による太陽電池は、均一な（ｕｎｉｆｏｒｍ）第１表面を有する基板と、基板の第１表面（ｆｉｒｓｔ ｓｕｒｆａｃｅ）に位置するエミッタ部と、エミッタ部の表面に位置し、エミッタ部の一部を露出する複数の第１コンタクトラインを有する第１反射防止膜と、複数の第１コンタクトラインを介して露出したエミッタ部と電気的に接続する第１電極と、基板の第２表面（ｓｅｃｏｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ）に位置する第２電極とを備え、第１電極は、エミッタ部と直接接触するメッキ層を備える。
複数の第１コンタクトラインは、略２０μｍないし６０μｍの幅でそれぞれ形成され、エミッタ部の平面積の略２％ないし６％の平面積に形成され、第１電極は、略２０μｍないし５０μｍの厚さで形成される。
このようにすると、第１電極は、微細線幅及び高い縦横比、例えば概略０．８３〜１の縦横比を有する。
基板の第１表面及び第２表面は、第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面を形成するように、それぞれ均一にテクスチャリングできる。
第１反射防止膜は、シリコン窒化膜及びエミッタ部とシリコン窒化膜との間に位置するシリコン酸化膜又は酸化アルミニウム膜を含むことができ、基板は、リン（Ｐ）がドーピングされたｎ型シリコンウエハからなることができる。
本実施形態の太陽電池は、基板の第２表面に位置する後面電界部と、第２電極が位置しない後面電界部の表面に位置する第２反射防止膜とをさらに含むことができる。
第１電極と第２電極とは、互いに異なる物質から形成することができる。例えば、第１電極を形成するメッキ層は、エミッタ部と直接接触しニッケル（Ｎｉ）を含む金属シード層と、金属シード層上に位置し銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、錫(スズ)（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、金（Ａｕ）及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも一つの物質を含む少なくとも一つの導電層を含むことができ、第２電極は、銀（Ａｇ）から形成されることができる。
このとき、第２電極は、第１電極より大きな幅で形成されることができ、第２反射防止膜は、シリコン窒化膜を含むことができる。
このような構成の太陽電池は、第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面を形成するように基板の第１表面及び第２表面をそれぞれテクスチャリングするステップと、基板の第１表面には、エミッタ部を形成し、基板の第２表面には、後面電界部を形成するステップと、エミッタ部の表面には、第１反射防止膜を形成し、後面電界部の表面には、第２反射防止膜を形成するステップと、第１反射防止膜に複数の第１コンタクトラインを形成するステップと、第２反射防止膜の後面に第２電極を形成するステップと、複数の第１コンタクトラインに第１電極を形成するステップとを含み、第１電極及び第２電極を互いに異なる物質から形成する太陽電池の製造方法により製造できる。
複数の第１コンタクトラインを形成するステップでは、ウェットエッチング又はレーザーを利用したドライエッチング工程を使用することができ、複数の第１コンタクトラインを形成するステップは、レーザーを利用したドライエッチング工程で第１反射防止膜をエッチングするステップと、レーザーにより発生したエミッタ部の損傷層をウェットエッチング工程で除去するステップとを含むことができる。
そして、第２電極を形成するステップは、銀（Ａｇ）及びガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）が混合された導電ペーストを第２反射防止膜の表面に印刷するステップと、導電ペーストを乾燥及び焼成するステップとを含むことができ、第１電極を形成するステップは、エミッタ部と直接接触する金属シード層を形成するステップと、金属シード層上に少なくとも一つの導電層を形成するステップとを含むことができる。
本発明の他の実施形態において、第２反射防止膜は、後面電界部の一部を露出する複数の第２コンタクトラインを含むことができ、複数の第２コンタクトラインは、略４０μｍないし１００μｍの幅でそれぞれ形成することができ、後面電界部の平面積の略５％ないし１５％の平面積で形成することができる。
第２電極は、複数の第２コンタクトラインを介して露出した後面電界部と直接接触する金属シード層、及び金属シード層の表面に配置される少なくとも一つの導電層を備えることができ、第１電極は、第２電極と同じ構造で形成することができる。
例えば、第１電極及び第２電極の金属シード層は、ニッケル（Ｎｉ）を含み、第１及び第２電極の少なくとも一つの導電層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、金（Ａｕ）及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも一つの物質を含むことができる。
このような構成の太陽電池は、第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面を形成するように基板の第１表面及び第２表面をそれぞれテクスチャリングするステップと、基板の第１表面には、エミッタ部を形成し、基板の第２表面には、後面電界部を形成するステップと、エミッタ部の表面には、第１反射防止膜を形成し、後面電界部の表面には、第２反射防止膜を形成するステップと、第１反射防止膜には、複数の第１コンタクトラインを形成し、第２反射防止膜には、複数の第２コンタクトラインを形成するステップと、複数の第１コンタクトラインを介して露出したエミッタ部には、第１電極を形成し、複数の第２コンタクトラインを介して露出した後面電界部には、第２電極を形成するステップとを含み、第１電極及び第２電極を互いに同じ物質から形成する太陽電池の製造方法により製造できる。
複数の第１コンタクトライン及び第２コンタクトラインを形成するステップでは、ウェットエッチング又はレーザーを利用したドライエッチング工程を使用することができ、複数の第１コンタクトライン及び第２コンタクトラインを形成するステップは、レーザーを利用したドライエッチング工程で第１反射防止膜及び第２反射防止膜をそれぞれエッチングするステップと、レーザーにより発生したエミッタ部及び後面電界部の損傷層をウェットエッチング工程で除去するステップとを含むことができる。
第１電極及び第２電極を形成するステップは、エミッタ部又は後面電界部と直接接触する金属シード層を形成するステップ、及び金属シード層上に少なくとも一つの導電層を形成するステップを含むことができる。
このような特徴によれば、基板の第１表面及び第２表面ともテクスチャリング表面で形成され、またパッシべーション機能を行う反射防止膜が基板の第１表面及び第２表面上にそれぞれ配置されているので、基板の第１表面に入射された後基板を透過した光を基板の第２表面に再度入射させて電流を発生させるのに使用することができる。
そこで、基板の第１表面に入射される光だけを利用して電流を発生させる構造の太陽電池に比べて効率を増加させることができる。
そして、第１電極がメッキ電極で形成されるので、従来、電極材料として使用していた導電ペーストに比べて電極の線幅を減らすことができ、縦横比を増加させることができるので、光入射面積が増加して太陽電池の効率をさらに増加させることができる。
また、エミッタ部の面抵抗が高い場合にも、第１電極とエミッタ部との接触を良好に維持できる。
添付した図面を参考して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る太陽電池の概略的な断面図である。 図１の主要部拡大断面図である。 図１に示す太陽電池の製造方法を示す工程フローチャートである。 図１に示す太陽電池の製造方法を示す工程フローチャートである。 図１に示す太陽電池の製造方法を示す工程フローチャートである。 図３に示す太陽電池の製造方法を示す工程フローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池の概略的な断面図である。 図７に示す太陽電池の製造方法を示す工程フローチャートである。 図７に示す太陽電池の製造方法を示す工程フローチャートである。
以下、添付した図面を参考にして、本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は、様々な形態により具現化されることができ、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、図面において本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略しており、明細書の全体にわたって類似の部分に対しては、類似の図面符号を付している。
図面において複数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、板などの部分が他の部分の「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ある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「真上に」あるとするときには、中間に他の部分がないことを意味する。
以下、添付した図面を参考して本発明の実施形態に係る太陽電池について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池の概略的な断面図で、図２は、図１の主要部拡大断面図である。そして、図３ないし図５は、図１に示す太陽電池の製造方法を示す工程フローチャートで、図６は、図３に示す太陽電池の製造方法を示す工程フローチャートである。
太陽電池は、基板１１０、基板１１０の片面、例えば前面（ｆｒｏｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ）に位置するエミッタ部１２０、エミッタ部１２０の上に位置する第１反射防止膜１３０、第１反射防止膜１３０が位置しない領域のエミッタ部１２０の上に位置した第１電極（ｆｉｒｓｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１４０、基板１１０の後面（ｂａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ）に位置する後面電界（ｂａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｅｌｄ、ＢＳＦ）部１５０、後面電界部１５０の後面に位置する第２反射防止膜１６０、第２反射防止膜１６０が位置しない領域の後面電界部１５０の後面に位置する第２電極（ｓｅｃｏｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１７０を備える。
基板１１０は、第１導電型、例えばｎ型導電型のシリコンウエハからなる。このとき、シリコンは、単結晶シリコン、多結晶シリコン基板又は非晶質シリコンでありうる。
基板１１０がｎ型の導電型を有するので、基板１１０は、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのような５価元素の不純物を含有する。
しかしながら、これとは異なり、基板１１０は、ｐ型の導電型であっても良く、シリコン以外の他の半導体物質からなっても良い。
基板１１０がｐ型の導電型を有する場合に、基板１１０は、ホウ素（Ｂ）、ガリウム、インジウムなどのような３価元素の不純物を含有できる。
図６に示すように、基板１１０の表面は、平らでない面（ｕｎｅｖｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ）に該当するテクスチャリング表面（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を有するように均一にテクスチャリングされる。さらに具体的に、基板１１０は、エミッタ部１２０が位置する前面に第１テクスチャリング表面１１１を具備し、後面電界部１５０が位置する後面に第２テクスチャリング表面１１３を具備する。
基板１１０の前面の第１テクスチャリング表面１１１に位置するエミッタ部１２０は、基板１１０の導電型と反対である第２導電型、例えば、ｐ型の導電型を有する不純物部であって、基板１１０とｐ−ｎ接合をなす。
このようなｐ−ｎ接合による内部電位差（ｂｕｉｌｔ−ｉｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）により、基板１１０に入射された光により生成された電荷である電子−正孔対は、電子と正孔とに分離されて、電子は、ｎ型側に移動し、正孔は、ｐ型側に移動する。
したがって、基板１１０がｎ型でエミッタ部１２０がｐ型である場合、分離された電子は、基板１１０側に移動し、分離された正孔は、エミッタ部１２０側に移動する。したがって、基板１１０では、電子が多数キャリアとなり、エミッタ部１２０では、正孔が多数キャリアとなる。
エミッタ部１２０がｐ型の導電型を有する場合に、エミッタ部１２０は、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などのような３価元素の不純物を基板１１０にドーピングして形成できる。
これとは異なり、基板１１０がｐ型の導電型を有する場合に、エミッタ部１２０は、ｎ型の導電型を有する。この場合に、分離された正孔は、基板１１０側に移動し、分離された電子は、エミッタ部１２０側に移動する。
エミッタ部１２０がｎ型の導電型を有する場合に、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素の不純物を基板１１０にドーピングして形成できる。
図３ないし図５に示すように、基板１１０の前面に位置したエミッタ部１２０の上に形成される第１反射防止膜１３０は、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ：Ｈ）１３１と、エミッタ部１２０とシリコン窒化膜１３１との間に位置する酸化アルミニウム膜（ＡｌＯｘ）１３３の二重膜から形成される。第１反射防止膜１３０は、基板１１０の前面を介して入射され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て太陽電池の効率を上げる。
本実施形態において、第１反射防止膜１３０での光反射度を最小化するために、酸化アルミニウム膜１３３は、略１．５５ないし１．７の屈折率を有し、略５０ｎｍ以下の厚さを有するように形成される。そして、シリコン窒化膜１３１は、略１．９ないし２．３の屈折率を有し、略５０ｎｍないし１００ｎｍの厚さを有するように形成される。
本発明者の実験によれば、第１反射防止膜１３０が酸化アルミニウム膜１３３及びシリコン窒化膜１３１の二重膜から構成されるとき、各膜１３１、１３３の屈折率及び厚さが上記範囲に属する場合に、第１反射防止膜１３０での光反射度が最も低いことが分かった。
一方、酸化アルミニウム膜１３３の代りにシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ：Ｈ）を使用することも可能である。
第１反射防止膜１３０は、エミッタ部１２０の一部を露出する複数の第１コンタクトラインＣＬ１を有する。そして、第１コンタクトラインＣＬ１を介して露出したエミッタ部１２０には、第１電極１４０（図１参照）が形成される。
本実施形態において、第１電極１４０を微細線幅及び高い縦横比で形成するために、第１コンタクトラインＣＬ１は、略２０μｍないし６０μｍの幅Ｗ１で形成され、エミッタ部１２０の平面積の略２％ないし６％の平面積を有するように形成される。
第１コンタクトラインＣＬ１を幅Ｗ１で形成すると、メッキ工程を利用して第１電極１４０を形成する時、第１電極１４０を略２０μｍないし５０μｍの厚さＴ１で形成できる。
図１は、エミッタ部１２０の凸部から第１電極１４０の上部表面までの距離を厚さＴ１で示したが、第１電極１４０の厚さに比べてエミッタ部１２０の凹部から凸部までの高さの値が大きくないので、エミッタ部１２０の凹部から第１電極１４０の上部表面までの距離を厚さと表現しても良い。
このような構造によれば、第１電極１４０は、高い縦横比、例えば略０．８３ないし１の縦横比を有する。
第１コンタクトラインＣＬ１を介して露出したエミッタ部１２０に形成される第１電極１４０は、エミッタ部１２０と電気的及び物理的に接続される。このとき、第１電極１４０は、ほぼ平行に決まった方向に伸びている。
このような第１電極１４０は、エミッタ部１２０側に移動した電荷、例えば正孔を収集する。本発明において、第１電極１４０は、フィンガー電極（ｆｉｎｇｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）でありうる。これとは異なり、第１電極１４０は、フィンガー電極用集電部でありえ、フィンガー電極及びフィンガー電極用集電部でありうる。
図２に示すように、本実施形態において、第１電極１４０は、メッキ層から構成され、メッキ層は、エミッタ部１２０上に順次形成される金属シード層１４１、拡散防止層１４２及び導電層１４３のうち、少なくとも一つを含む。
金属シード層１４１は、ニッケルを含む物質、例えばニッケルシリサイド（Ｎｉ２Ｓｉ、ＮｉＳｉ、ＮｉＳｉ２などを含む）から形成され、略５０ｎｍないし２００ｎｍの厚さを有するように形成される。
ここで、金属シード層１４１の厚さを前述の範囲に制限する理由は、厚さが５０ｎｍ未満の場合に抵抗が高くて均一な膜の形成が難しいから、以後に実施する拡散防止層１４２のメッキ工程にて均一性（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保することが容易でなく、厚さが２００ｎｍ以上である場合に、熱処理過程で金属シード層１４１が一定の割合でシリコン側に広がってニッケルシリサイド層を形成するために、ニッケル拡散によるシャントリーケージ電流（ｓｈｕｎｔ ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）が発生されうる。
金属シード層１４１上に形成される拡散防止層１４２は、導電層１４３を形成する物質が金属シード層１４１を介してシリコン界面に広がることによって、接合劣化（ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）が発生するのを防止するためのものであって、略５μｍないし１５μｍの厚さを有するように形成されたニッケルを含む。
そして、拡散防止層１４２上に形成される導電層１４３は、少なくとも一つの導電性金属物質を含む。これらの導電性金属物質の例は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、金（Ａｕ）及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも一つでありうるが、これら以外の他の導電性金属物質からなることができる。
本実施形態において導電層１４３は、銅層１４３ａを含む。銅層１４３ａは、実質的な電気的導線として機能し、略１０μｍないし３０μｍの厚さを有するように形成される。ところが、銅の場合に空気の中で容易に酸化され、モジュール化工程で隣接した太陽電池を電気的に接続するインターコネクター、例えばリボン（図示せず）を銅層１４３ａに直接はんだ付け（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）することが容易でないことと知られている。
したがって、導電層１４３が銅層１４３ａを含む場合には、銅の酸化を防止しリボンのはんだ付け作業が円滑になされるようにするために、銅層１４３ａ上に錫層１４３ｂがさらに形成され、錫層１４３ｂは、略５μｍないし１５μｍの厚さを有するように形成される。
もちろん、銅層１４３ａの他に他の金属物質から導電層を形成する場合に、前述の他の金属物質が空気の中で容易に酸化されずにリボンとのはんだ付けが可能な場合には、錫層１４３ｂを省略することも可能である。
第１電極１４０がフィンガー電極である場合、基板１１０の前面には、フィンガー電極へ移動した電荷を収集する集電部がさらに形成されることができる。集電部では、第１電極１４０と同様にメッキ電極で形成できるが、フィンガー電極とは異なり、導電性物質を含有する導電ペーストを印刷、乾燥及び焼成して形成することもできる。
基板１１０の後面に位置する第２電極１７０は、基板１１０側に移動する電荷、例えば電子を収集して外部装置に出力する。本発明において、第２電極１７０は、フィンガー電極（ｆｉｎｇｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）でありうる。これとは異なり、第２電極１７０は、フィンガー電極用集電部でありえ、フィンガー電極及びフィンガー電極用集電部でありうる。
第２電極１７０は、アルミニウム（Ａ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、金（Ａｕ）及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも一つの導電性物質からなることができる。本実施形態で、第２電極１７０は、銀（Ａｇ）から形成される。
そして、線抵抗を確保するために、第２電極１７０は、第１電極１４０、より具体的に第１コンタクトラインＣＬ１の幅Ｗ１より大きな幅Ｗ２を有するように形成され、第２電極１７０間のピッチは、第１電極１４０間のピッチより狭く形成される。ここで、電極間のピッチは、隣接した電極間の距離を意味する。
第２電極１７０が電気的及び物理的に接続する後面電界部１５０は、基板１１０の後面全体に位置し、基板１１０と同じ導電型の不純物が基板１１０より高濃度でドーピングされた領域、例えば、ｎ＋領域で形成される。
後面電界部１５０は、基板１１０との不純物濃度差によって電位障壁（バリア）を形成することによって、基板１１０の後面側への正孔の移動を妨害する。したがって、基板１１０の表面近くで電子と正孔とが再結合して消滅することが減少する。
第２電極１７０が位置しない後面電界部１５０の後面には、第２反射防止膜１６０が位置し、第２反射防止膜１６０は、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ：Ｈ）から形成される。
このような構造を有する本実施形態に係る太陽電池は、両面受光型太陽電池として使用することができ、その動作は、次の通りである。
太陽電池に照射された光がエミッタ部１２０及び／又は後面電界部１５０を介して基板１１０に入射されると、基板１１０に入射された光エネルギーにより電子−正孔対が発生する。
このとき、基板１１０の前面及び後面が第１テクスチャリング表面１１１及び第２テクスチャリング表面１１３にそれぞれ形成されるので、基板１１０の前面及び後面での光反射度が減少し、第１及び第２テクスチャリング表面１１１、１１３で入射と反射動作が行なわれて、太陽電池の内部に光が閉じ込められるようになるので、光の吸収率が増加して太陽電池の効率が向上する。
これに加えて、第１反射防止膜１３０及び第２反射防止膜１６０により基板１１０に入射される光の反射損失が減って、基板１１０に入射される光の量は、さらに増加する。
これらの電子−正孔対は、基板１１０とエミッタ部１２０とのｐ−ｎ接合により互いに分離され、電子は、ｎ型の導電型を有する基板１１０側に移動し、正孔は、ｐ型の導電型を有するエミッタ部１２０側に移動する。
このように、基板１１０側に移動した電子は、後面電界部１５０を介して第２電極１７０へ移動し、エミッタ部１２０側に移動した正孔は、第１電極１４０へ移動する。
したがって、太陽電池の第１電極１４０と隣接した太陽電池の第２電極１７０をインターコネクターなどの導線で接続すれば、電流が流れるようになり、これを外部で電力として利用するようになる。
このような構成の太陽電池は、光透過性前面基板及び光透過性後面基板の間で保護膜により密封された状態で使用される。
以下、図３ないし図６を参照して、前述の構成の太陽電池を製造する方法について説明する。
まず、図３ないし図６に示すように、基板１１０の前面に均一な第１テクスチャリング表面１１１、エミッタ部１２０及び第１反射防止膜１３０を形成し、基板１１０の後面に第２テクスチャリング表面１１３、後面電界部１５０及び第２反射防止膜１６０を形成する。
図６に示すように、シリコンウエハからなる基板１１０は、シリコンブロック（ｂｌｏｃｋ）やインゴット（ｉｎｇｏｔ）をブレード（ｂｌａｄｅ）又はマルチワイヤーソー（ｍｕｌｔｉｗｉｒｅ ｓａｗ）でスライス（ｓｌｉｃｅ）して製造される。
シリコンウエハが用意すれば、５価元素の不純物、例えばリン（Ｐ）をシリコンウエハにドーピングして、ｎ型の導電型を有する半導体基板を基板１１０を製造する。
一方、シリコンブロックやインゴットをスライスする時に、シリコンウエハには、機械的損傷層（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄａｍａｇｅ ｌａｙｅｒ）が形成される。
したがって、機械的損傷層による太陽電池の特性低下を防止するために、機械的損傷層を除去するためのウェットエッチング工程を実施する。このとき、ウェットエッチング工程には、アルカリ（ａｌｋａｌｉｎｅ）又は酸（ａｃｉｄ）エッチング液（ｅｔｃｈａｎｔ）を使用する。
機械的損傷層を除去した後、ウェットエッチング工程又はプラズマを利用したドライエッチング工程を利用して、基板１１０の前面を第１テクスチャリング表面１１１から形成し、基板１１０の後面を第２テクスチャリング表面１１３から形成する。
第１テクスチャリング表面１１１及び第２テクスチャリング表面１１３を形成した後、基板１１０の前面及び後面に５価元素の不純物をドーピングして後面電界部１５０を形成する。
そして、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ：Ｈ）からなる第２反射防止膜１６０を基板１１０の後面に位置した後面電界部１５０の後面に形成する。
次に、第２反射防止膜１６０をマスクとして利用して基板１１０の前面をエッチバック（ｅｔｃｈ ｂａｃｋ）することによって基板１１０の前面に形成された後面電界部１５０を除去し、基板１１０の前面に３価元素の不純物をドーピングしてエミッタ部１２０を形成する。
次に、自然酸化膜を除去するために基板をフッ酸（ＨＦ）でエッチングして、エミッタ部１２０上に第１反射防止膜１３０を形成する。
このとき、第１反射防止膜１３０は、酸化アルミニウム膜１３３とシリコン窒化膜１３１とを順次積層して形成できる。
酸化アルミニウム膜１３３は、反射防止機能の他にパッシべーション膜でも機能するものであって、プラズマ蒸着（ＰＥＣＶＤ）又はスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）などの方法により形成できる。
一方、酸化アルミニウム膜１３３の代りにシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）を形成することも可能である。
シリコン窒化膜１３１は、酸化アルミニウム膜１３３と同様にプラズマ蒸着又はスパッタリングなどの方法により形成できる。
その後、ウェットエッチング又はレーザーを利用したドライエッチングを実施して、一部領域の第１反射防止膜１３０を除去して複数の第１コンタクトラインＣＬ１を形成する。
第１コンタクトラインＣＬ１を形成した後、銀（Ａｇ）とガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）とが混合された導電ペーストを電極パターンに印刷した後、乾燥及び焼成を実施する。
焼成を実施すると、ガラスフリットに含まれた鉛（Ｐｂ）成分によりパンチスルー（Ｐｕｎｃｈ−ｔｈｒｏｕｇｈ）作用が発生するので、後面電界部１５０と電気的及び物理的に接続した第２電極１７０が形成される。
第２電極１７０を形成した後には、メッキ工程を利用して第１電極１４０を形成する。以下、第１電極１４０の形成方法について説明すれば以下のとおりである。
第１反射防止膜１３０の全体表面及び第１コンタクトラインＣＬ１を介して露出したエミッタ部１２０上に金属シード層１４１を形成する。金属シード層１４１は、真空方法、例えばスパッタリング法又は電子ビーム蒸着法を実施して５０ｎｍないし２００ｎｍの厚さでニッケルを蒸着した後、窒素雰囲気で３００℃〜６００℃の温度で熱処理を実施することによって形成できる。
また、ニッケル無電解メッキ工程を利用して５０ｎｍないし２００ｎｍの厚さでニッケルを蒸着した後、窒素雰囲気で３００℃〜６００℃の温度で熱処理を実施することによって、金属シード層１４１を形成できる。
このような工程によればニッケルシリサイド（Ｎｉ２Ｓｉ、ＮｉＳｉ、ＮｉＳｉ２）からなる金属シード層１４１が形成される。
次に、金属シード層１４１の一部領域に拡散防止層１４２及び導電層１４３を形成するために、金属シード層１４１上にバリヤ膜を形成し、電解メッキを実施して略５μｍないし１５μｍの厚さを有するニッケル拡散防止層１４２、略１０μｍないし３０μｍの厚さを有する銅層１４３ａ及び略５μｍないし１５μｍの厚さを有する錫層１４３ｂを金属シード層１４１上に順次形成する。
その後、バリヤ膜を除去した後、錫層１４３ｂをマスクとして利用したエッチング工程を実施して金属シード層１４１の露出領域を除去することによって、第１電極１４０を形成する。
以下、図７ないし図９を参照して本発明の他の実施形態を説明する。
図７は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池の概略的な断面図で、図８及び図９は、図７に示す太陽電池の製造方法を示す工程フローチャートである。
本実施形態の太陽電池は、基板前面の構造が前述した実施形態と同一なので、以下では、基板後面の構造についてのみ説明する。
基板１１０の後面には、後面電界部１５０、第２反射防止膜１６０及び第２電極１７０が位置する。
このとき、第２電極１７０は、第１電極１４０と同様にメッキ工程により形成される。
第２電極１７０を形成するために、第２反射防止膜１６０は、後面電界部１５０の一部を露出する複数の第２コンタクトラインＣＬ２を含む。
線抵抗を確保するために、第２コンタクトラインＣＬ２は、第１コンタクトラインＣＬ１の幅Ｗ１より大きい幅Ｗ２、例えば略４０μｍないし１００μｍの幅Ｗ２で形成され、後面電界部１５０の全体平面積の略５％ないし１５％の平面積で形成される。そして、第２電極１７０間のピッチは、第１電極１４０間のピッチより狭く形成される。
具体的に示していないが、メッキ工程で形成される第２電極１７０は、前述した実施形態の第１電極１４０と同様に、第２コンタクトラインＣＬ２を介して露出した後面電界部１５０に順次積層された金属シード層、拡散防止層、銅層及び錫層のうち、少なくとも一つを含むことができる。
このような構成の太陽電池は、次に説明する方法によって製造できる。
本実施形態の太陽電池を製造する方法において、基板の両側表面に第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面をそれぞれ形成するステップと、基板前面の第１テクスチャリング表面には、エミッタ部を形成し、基板後面の第２テクスチャリング表面には、後面電界部を形成するステップと、エミッタ部の前面には、第１反射防止膜を形成し、後面電界部の後面には、第２反射防止膜を形成するステップまでは、前述した実施形態の図６と同一である。したがって、以下では、その次のステップから説明する。
テクスチャリング表面１１１、１１３を有する基板１１０にエミッタ部１２０、第１反射防止膜１３０、後面電界部１５０及び第２反射防止膜１６０を形成した後、第１反射防止膜１３０には、複数の第１コンタクトラインＣＬ１を形成し、第２反射防止膜１６０には、複数の第２コンタクトラインＣＬ２を形成する。
このとき、第１コンタクトラインＣＬ１及び第２コンタクトラインＣＬ２は、ウェットエッチング又はレーザーを利用したドライエッチングを実施して、一部領域の第１反射防止膜１３０及び第２反射防止膜１６０をそれぞれ除去することによって形成できる。
レーザーを利用したドライエッチングにより第１コンタクトラインＣＬ１及び第２コンタクトラインＣＬ２を形成する場合に、レーザーにより損傷したエミッタ部１２０の損傷部１２１及び後面電界部１５０の損傷部１５１を除去するために、フッ酸（ＨＦ）溶液で一回のエッチングをさらに実施できる。
第１コンタクトラインＣＬ１及び第２コンタクトラインＣＬ２を形成した後、メッキ工程を利用して第１電極１４０及び第２電極１７０を形成する。以下、電極形成方法について説明すれば、以下のとおりである。
第１反射防止膜１３０の全体表面及び第１コンタクトラインＣＬ１を介して露出したエミッタ部１２０と、第２反射防止膜１６０の全体表面及び第２コンタクトラインＣＬ２を介して露出した後面電界部１５０とに金属シード層１４１を形成する。
金属シード層１４１は、真空方法、例えばスパッタリング法又は電子ビーム蒸着法を実施して５０ｎｍないし２００ｎｍの厚さでニッケルを蒸着した後、窒素雰囲気で３００℃〜６００℃の温度で熱処理を実施することによって形成できる。
また、ニッケル無電解メッキ工程を利用して金属シード層１４１を形成できる。
このような工程によれば、ニッケルシリサイド（Ｎｉ２Ｓｉ、ＮｉＳｉ、ＮｉＳｉ２）からなる金属シード層１４１が形成される。
次に、金属シード層１４１の一部領域に拡散防止層１４２及び導電層１４３を形成するために、金属シード層１４１上にバリヤ膜を形成し、電解メッキを実施して概略５μｍないし１５μｍの厚さを有するニッケル拡散防止層１４２、略１０μｍないし３０μｍの厚さを有する銅層１４３ａ及び略５μｍないし１５μｍの厚さを有する錫層１４３ｂを金属シード層１４１上に順次形成する。
その後、バリヤ膜を除去した後、錫層１４３ｂをマスクとして利用したエッチング工程を実施して金属シード層１４１の露出領域を除去することによって、第１電極１４０及び第２電極１７０を形成する。

Claims (14)

  1. 基板の第１表面には、エミッタ部及び第１反射防止膜を形成し、前記基板の第２表面には、後面電界部及び第２反射防止膜を形成するステップと、
    レーザーを利用したドライエッチング工程を使用して、前記第１反射防止膜には、複数の第１コンタクトラインを形成し、前記第２反射防止膜の後面には、複数の第２コンタクトラインを形成するステップと、
    前記複数の第１コンタクトラインを介して露出したエミッタ部に第１電極を形成し、前記複数の第２コンタクトラインを介して露出した後面電界部に第２電極を形成して、前記第１電極及び前記第２電極を形成するステップと
    を含み、
    前記第１電極及び第２電極を同じ物質から形成し、
    前記第１電極及び第２電極を形成するステップは、
    前記エミッタ部及び前記後面電界部と直接接触しニッケルシリサイドを含む金属シード層を５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さで形成するステップと、
    ニッケルからなる拡散防止膜を前記金属シード層上に形成するステップと、
    少なくとも一つの導電層を拡散防止膜上に形成するステップを含む、
    両面受光型太陽電池の製造方法。
  2. 前記エミッタ部及び前記後面電界部を形成する前に、第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面を形成するように前記基板の第１表面及び第２表面をそれぞれテクスチャリングするステップ
    をさらに含む、請求項１に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  3. 前記エミッタ部、前記第１反射防止膜、前記後面電界部及び前記第２反射防止膜を形成するステップは、
    前記基板の前記第１表面及び前記第２表面にそれぞれ前記後面電界部を形成するステップと、
    前記基板の前記第２表面に位置した前記後面電界部の後面に第２反射防止膜を形成するステップと、
    前記基板の前記第１表面に位置した前記後面電界部を除去するステップと、
    前記基板の前記第１表面に前記エミッタ部を形成するステップと、
    前記エミッタ部の上面に前記第１反射防止膜を形成するステップとを含む、請求項１に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  4. 前記基板の前記第１表面に位置した前記後面電界部を除去するステップにおいて、前記第２反射防止膜をマスクとして利用したエッチバック工程を使用する、請求項３に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  5. 前記第１反射防止膜を形成するステップは、アルミニウム酸化膜及びシリコン窒化膜を順次積層することを含む、請求項３に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  6. 前記複数の第１コンタクトライン及び前記複数の第２コンタクトラインを形成するステップは、前記レーザーにより発生したエミッタ部の損傷層をウェットエッチング工程で除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  7. 前記エミッタ部及び前記後面電界部を形成する前に、第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面を形成するように前記基板の前記第１表面及び前記第２表面をそれぞれテクスチャリングするステップをさらに含む、請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
  8. 前記エミッタ部、前記第１反射防止膜、前記後面電界部及び前記第２反射防止膜を形成するステップは、
    前記基板の前記第１表面及び前記第２表面にそれぞれ後面電界部を形成するステップと、
    前記基板の前記第２表面に位置した前記後面電界部の後面に前記第２反射防止膜を形成するステップと、
    前記基板の前記第１表面に位置した前記後面電界部を除去するステップと、
    前記基板の前記第１表面に前記エミッタ部を形成するステップと、
    前記エミッタ部の上面に前記第１反射防止膜を形成するステップとを含む、請求項６に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  9. 前記基板の前記第１表面に位置した前記後面電界部を除去するステップにおいて、前記第２反射防止膜をマスクとして利用したエッチバック工程を使用する、請求項８に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  10. 前記第１反射防止膜を形成するステップは、アルミニウム酸化膜及びシリコン窒化膜を順次積層することを含む、請求項８に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  11. 前記エミッタ部及び前記後面電界部を形成する前に、第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面を形成するように前記基板の前記第１表面及び前記第２表面をそれぞれテクスチャリングするステップをさらに含む、請求項１に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  12. 前記エミッタ部、前記第１反射防止膜、前記後面電界部及び前記第２反射防止膜を形成するステップは、
    前記基板の前記第１表面及び前記第２表面にそれぞれ後面電界部を形成するステップと、
    前記基板の前記第２表面に位置した前記後面電界部の後面に前記第２反射防止膜を形成するステップと、
    前記基板の前記第１表面に位置した前記後面電界部を除去するステップと、
    前記基板の前記第１表面に前記エミッタ部を形成するステップと、
    前記エミッタ部の上面に前記第１反射防止膜を形成するステップとを含む、請求項１に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  13. 前記基板の前記第１表面に位置した前記後面電界部を除去するステップにおいて、前記第２反射防止膜をマスクとして利用したエッチバック工程を使用する、請求項１２に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
  14. 前記第１反射防止膜を形成するステップは、アルミニウム酸化膜及びシリコン窒化膜を順次積層することを含む、請求項１２に記載の両面受光型太陽電池の製造方法。
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