JP5851284B2

JP5851284B2 - 太陽電池の製造方法

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Publication number: JP5851284B2
Application number: JP2012045607A
Authority: JP
Inventors: 隼人幸畑
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: JP2013183004A

Description

本発明は、太陽電池の製造方法に関する。

一般的な結晶系シリコン太陽電池は、受光面側の拡散層（エミッタ）に電極が接続する。このため、電極に照射された太陽光は該電極で反射され、光電変換に利用されずに損失（反射ロス）となり発電効率が制限される。これに対して、受光面側の電極を細く、高く形成することにより、結晶系シリコン太陽電池の高光電変換効率化が可能である。しかしながら、電極の細線化には限界がある。

そこで、通常は受光面側にｐｎ接合を形成するのに対して、結晶系シリコン太陽電池の高光電変換効率化を目的として結晶系シリコン太陽電池セルの裏面において基板の面方向にｐｎ接合を配列する構造（裏面接合太陽電池）が提案されている。結晶系シリコン太陽電池における拡散長は数百μｍ程度である。このため、裏面接合太陽電池の場合には、太陽電池セルの裏面において基板の面方向に複数のｐｎ接合を配置する必要があるが、受光面側に電極が無いため上記の反射ロスが無い理想的な構造であり、さまざまな手法が検討されている。

通常、裏面接合太陽電池の裏面における不純物拡散層のパターンとしては、ｎ型不純物拡散層およびｐ型不純物拡散層のそれぞれが、連続したライン状に交互に配列されている（たとえば、非特許文献１参照）。ここで、たとえば非特許文献１に示されるように裏面接合太陽電池の基板にｎ型のウエハを用いた場合は、ｎ型不純物拡散層の量子効率が低くなることがわかっている。このため、ｎ型のウエハの裏面において、ｎ型不純物拡散層領域の幅は、ｐ型不純物拡散層領域の幅と比較して狭くする必要がある。これは、ｐ型不純物拡散層領域（ｎｐ＋）に対して、ｎ型不純物拡散層領域（ｎｎ＋）は障壁が低く、表面再結合の影響が大きいことが原因のひとつと考えられる。したがって、裏面接合太陽電池においては、ｐ型不純物拡散層領域の幅に対してｎ型不純物拡散層領域の幅を短くすることにより高光電変換効率化が可能である。

特開２００４−７１８２８号公報

F.Granek, et al, "HIGH-EFFICIENCY BACK-CONTACT BACK-JUNCTION SILICON SOLAR CELL" 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1-5 September 2008, Valencia, Spain, pp.991-995

しかしながら、ｎ型不純物拡散層領域の幅を狭くしすぎた場合には、電極形成時におけるｎ型不純物拡散層領域と電極との位置合わせが難しくなる、という問題がある。太陽電池の量産工程においては、フォトリソグラフィーのような高精度の位置合わせは、量産性とコストとの問題から適用が難しい。このため、電極形成ではスクリーン印刷などを用いた方法で位置合わせする必要があり、ｎ型不純物拡散層領域と電極との位置合わせ精度に限界がある。このため、ライン状のｎ型不純物拡散層領域パターンでは、位置合わせ精度に制限された寸法でｎ型不純物拡散層領域のパターンを設計しなければならず、十分な高光電変換効率化が図れない。

また、たとえば特許文献１には、ドット形状の裏面不純物拡散層を有する裏面接合太陽電池が示されている。このような裏面接合太陽電池によれば、たとえば半導体基板にｎ型のウエハを用いた場合にこのようなドット形状の裏面不純物拡散層を採用することで、量子効率が低くなるｎ型不純物拡散層の領域を低減することができ、高光電変換効率化が可能である。

しかしながら、特許文献１においては、ドット形状の裏面不純物拡散層は示されているが、該ドット形状の裏面不純物拡散層の形成方法については言及されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光電変換効率に優れた裏面接合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、第１導電型の半導体基板の受光面と反対側の裏面に第１導電型の不純物拡散層と第２導電型の不純物拡散層とが形成された太陽電池の製造方法であって、前記半導体基板の裏面の全面に前記第２導電型の不純物拡散層を形成する第１工程と、前記第２導電型の不純物拡散層上に絶縁層である酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを順次形成する第２工程と、前記絶縁層の表面から前記半導体基板に達する島状の複数の第１凹部を前記絶縁層に前記半導体基板の面方向において分散して形成する第３工程と、前記半導体基板の裏面に前記絶縁層をマスクとして前記第１凹部を介して第１導電型の不純物を拡散させることにより、第１導電型の不純物濃度が前記半導体基板よりも高い前記第１導電型の不純物拡散層を前記第１凹部の底面の前記半導体基板の表層および前記第１凹部の側面の前記第２導電型の不純物拡散層の表層に形成する第４工程と、複数の前記第１凹部および前記第１凹部に隣接する前記絶縁層を覆って電極材料を印刷して複数の前記第１凹部に電極材料を埋め込むことにより、前記絶縁層を貫通して前記第１凹部の底面の全面および前記第１凹部の側面で前記第１導電型の不純物拡散層に電気的に接続する複数の第１電極を前記半導体基板の一面側における前記第１導電型の不純物拡散層上に形成する第５工程と、前記絶縁層を貫通して前記第２導電型の不純物拡散層に電気的に接続する第２電極を前記半導体基板の一面側に形成する第６工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、半導体基板と同じ第１導電型の不純物拡散層を島状に形成できるため、該第１導電型の不純物拡散層の領域を低減して、太陽電池の高光電変換効率化が可能であり、光電変換効率に優れた裏面接合太陽電池を製造可能である、という効果を奏する。

図１−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法により作製された太陽電池の概略構成を模式的に示す要部断面図である。図１−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法により作製された太陽電池の概略構成を模式的に示す要部下面図である。図２−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。図２−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。図２−３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。図２−４は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。図２−５は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。図２−６は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。図２−７は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。図２−８は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。図２−９は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。図２−１０は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。図３は、ｎ型シリコン基板の裏面における凹部の形成パターンを示す図である。図４は、ｎ型シリコン基板の裏面における凹部の形成パターンを示す図である。

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。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。

実施の形態
図１−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法により作製された太陽電池の概略構成を模式的に示す要部断面図である。図１−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法により作製された太陽電池の概略構成を模式的に示す要部下面図である。図１−１は、図１−２の線分Ａ−Ａにおける要部断面図である。なお、図１−１においては、ｐ型不純物拡散層１０２と裏面側ｎ型不純物拡散層１０６との配置に注目して示しており、他部材については記載を省略している。

この太陽電池においては、結晶系半導体基板としてのｎ型シリコン基板１０１の受光面側には、凹凸を有するテクスチャ構造１０８が表面での光反射を低減する目的で形成されている。ｎ型シリコン基板１０１は、例えばｎ型のドーパント（例えばＰ（リン））がドープされることでｎ型の導電型を呈する結晶系シリコン基板である。結晶系シリコン基板には、単結晶シリコン基板および多結晶シリコン基板を含む。なお、ここではｎ型シリコン基板を用いる場合について示しているが、結晶系シリコン基板としてはｐ型の結晶系シリコン基板を用いることもできる。

ｎ型シリコン基板１０１の受光面側には、ｎ型シリコン基板１０１よりもｎ型不純物濃度が高い領域である受光面側ｎ型不純物拡散層１０９が形成されて、表面側で生じた少数キャリア（この場合には正孔）を表面側へと向かわせるＦＳＦ（Front Surface Field）と呼ばれる表面電界層が形成される。また、受光面側ｎ型不純物拡散層１０９の上面には、受光面側のシリコン表面でのキャリアの再結合を防ぐ目的で酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜１１０が形成されており、これがパッシベーション膜として機能している。また、この酸化シリコン膜１１０上には、ｎ型シリコン基板１０１の受光面への入射光の反射を防止する反射防止膜１１１が形成されている。

一方、ｎ型シリコン基板１０１の裏面の表層には、所定の方向に延伸するライン状に配置された島状の複数の凹部１０５が分散して設けられ、この凹部１０５の底面と側面に裏面側ｎ型不純物拡散層１０６が形成される。すなわち、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６は、ｎ型シリコン基板１０１の裏面において所定の方向に延伸するライン状に分散配置されている。裏面側ｎ型不純物拡散層１０６は、ｎ型シリコン基板１０１よりもｎ型不純物濃度が高い領域であり、裏面側に流れてきた少数キャリア（この場合には正孔）の基板界面での再結合を防ぐ電界層を形成する裏面電界層（ＢＳＦ：Back Surface Field）として機能する。

そして、ｎ型シリコン基板１０１の裏面において裏面側ｎ型不純物拡散層１０６の領域を除いたほぼ全面の表層にはｐ型不純物拡散層１０２が形成されており、ｎ型シリコン基板１０１とｐｎ接合を形成する。

ｎ型シリコン基板１０１の裏面において裏面側ｎ型不純物拡散層１０６上およびｐ型不純物拡散層１０２上には、絶縁層である酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜１０３および窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１０４がこの順で積層形成されている。そして、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６には、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１０４の表面から裏面側ｎ型不純物拡散層１０６に達して設けられた島状の凹部１０５を介してｎ層取り出し電極１１３が接続される。また、ｐ型不純物拡散層１０２には、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１０４の表面からｐ型不純物拡散層１０２に達して設けられた島状の凹部１１２を介してｐ層取り出し電極１１４が接続される。

すなわち、この太陽電池は、ｎ層取り出し電極１１３およびｐ層取り出し電極１１４が、太陽電池の裏面側にのみ配された裏面電極型太陽電池である。これにより、この太陽電池では、受光面側における電極による光の反射に起因した光損失が防止され、光電変換効率の向上が図られている。

このように構成された太陽電池では、太陽光Ｌが太陽電池の受光面側（ｎ型シリコン基板１０１における反射防止膜１１１側）から照射されると、ｎ型シリコン基板１０１内に正孔と電子とが生成する。光吸収によって生成した電子は裏面側ｎ型不純物拡散層１０６に向かって移動し、正孔はｐ型不純物拡散層１０２に向かって移動する。これにより、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６に電子が過剰となり、ｐ型不純物拡散層１０２に正孔が過剰となり、光起電力が発生する。この結果、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６に接続して形成されたｎ層取り出し電極１１３がマイナス極となり、裏面のｐｎ接合を形成するｐ型不純物拡散層１０２に接続して形成されたｐ層取り出し電極１１４がプラス極となり、図示しない外部回路に電流が流れる。

つぎに、このような構造を有する太陽電池の製造方法について図２−１〜図２−１０を参照して説明する。図２−１〜図２−１０は、本実施の形態にかかる太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す要部断面図である。

まず、半導体基板として、ｎ型不純物原子としてたとえばリン（Ｐ）を所定の濃度で含有するｎ型シリコン基板１０１を用意する（図２−１）。ｎ型シリコン基板１０１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ｎ型シリコン基板１０１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ｎ型シリコン基板１０１の表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。

つぎに、たとえばボロン（Ｂ）などのアクセプタを含む雰囲気中でｎ型シリコン基板１０１を加熱して、ボロン（Ｂ）をｎ型シリコン基板１０１の表面に拡散させてエミッタとなるｐ型不純物拡散層１０２をｎ型シリコン基板１０１の表面の全面に形成する（図２−２）。なお、半導体基板としてｐ型の半導体基板を用いた場合は、たとえばリン（Ｐ）などのドナーを半導体基板の表面に拡散させればよい。

つぎに、基板裏面側のシリコン表面でのキャリアの再結合を防ぐ目的で、ｎ型シリコン基板１０１に対して熱酸化処理を実施することによりパッシベーション膜として熱酸化膜である酸化シリコン膜１０３を形成する（図２−２）。ｎ型シリコン基板１０１の熱酸化方法は、ウェット酸化およびドライ酸化のいずれの方法でもよい。

つぎに、ｎ型シリコン基板１０１の裏面側の酸化シリコン膜１０３上に、後工程において拡散マスクとなる窒化シリコン膜１０４をプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成する（図２−３）。ここで、窒化シリコン膜１０４の厚さは、後工程の拡散マスクとして機能する膜厚以上であればよい。

つぎに、たとえばレーザ照射により窒化シリコン膜１０４および酸化シリコン膜１０３の一部を除去してパターニングし、窒化シリコン膜１０４の表面からｐ型不純物拡散層１０２に達する凹部１０５ａを形成する（図２−４）。さらに、アルカリなどの溶液を用いたウェットエッチングを行うことにより、凹部１０５ａの下部のｐ型不純物拡散層１０２を除去して、窒化シリコン膜１０４の表面からｎ型シリコン基板１０１に達する凹部１０５を形成する（図２−５）。凹部１０５は、後の工程で不純物の拡散を行う拡散窓および電極コンタクトホールとなる。

ここで、凹部１０５は島状に形成され、所定の方向に延伸するライン状に所定の間隔で分散配置される。図３は、ｎ型シリコン基板１０１の裏面における凹部１０５の形成パターンを示す図である。ｎ型シリコン基板１０１の面方向における凹部１０５の形状は、たとえば長手方向が３０μｍ、短手方向が２０μｍ程度の寸法の矩形状とされる。ただし、凹部１０５の形状はこれに限定されない。また、凹部１０５ａの形成方法はレーザ照射に限定されないが、レーザ照射により凹部１０５ａを形成することにより、精度良く所望の位置に凹部１０５ａを形成でき、精度良く所望の位置に凹部１０５を形成できる。

つぎに、凹部１０５を介して凹部１０５の底面とｐ型不純物拡散層１０２の側面にたとえばリン（Ｐ）などのドナーを拡散する。これにより、凹部１０５の底面とｐ型不純物拡散層１０２の側面に裏面側ｎ型不純物拡散層１０６が形成されて、基板裏面にｐ型不純物拡散層とｎ型不純物拡散層とが形成される（図２−６）。リン（Ｐ）の拡散は、たとえばリン（Ｐ）を含む雰囲気中でｎ型シリコン基板１０１を加熱し、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１０４を拡散マスクとして、凹部１０５を介して凹部１０５の底面とｐ型不純物拡散層１０２の側面にリン（Ｐ）を拡散させることにより行われる。なお、半導体基板としてｐ型の半導体基板を用いた場合は、たとえばボロン（Ｂ）などのアクセプタを拡散する。

つぎに、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６の表面を熱酸化することにより、凹部１０５の底部の該裏面側ｎ型不純物拡散層１０６の表面に、酸化膜である酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜１０７を形成する。これにより、凹部１０５の底部が酸化シリコン膜１０７により埋められて、窒化シリコン膜１０４の表面からｐ型不純物拡散層１０２に達する凹部１０５ａが再度形成される。裏面側ｎ型不純物拡散層１０６の表面に酸化シリコン膜１０７が形成されることにより、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６内のリン（Ｐ）が酸化シリコン膜１０７内に拡散し、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６内のリン（Ｐ）濃度が低濃度化される。酸化シリコン膜１０７は、次工程の受光面側テクスチャ形成時のマスクとして用いられる。この場合、マスクとしての必要な厚さを得るためには、酸化シリコン膜１０７をウェット酸化により形成することが好ましい。

ここで、上述したようにｎ型シリコン基板１０１の裏面における島状の凹部１０５の形成パターンを、所定の間隔で分散配置されて所定の方向に延伸するライン状とすることで、太陽電池の高光電変換効率化が可能である。非特許文献１に示されるように、裏面接合太陽電池の基板にｎ型のウエハを用いた場合において、ｎ型不純物拡散領域はｐ型不純物拡散領域と比較して量子効率が低い。これは、ｐ型不純物拡散領域（ｎｐ＋）に対して、ｎ型不純物拡散領域（ｎｎ＋）は障壁が低く、表面再結合の影響が大きいことが原因のひとつと考えられる。このため、裏面接合太陽電池の基板にｎ型のウエハを用いた場合において、基板裏面におけるｎ型不純物拡散領域の占有面積の低減により、太陽電池の高光電変換効率化が可能である。同様の原因で、半導体基板としてｐ型の半導体基板を用いた場合は、ｐ型不純物拡散層１０２の量子効率が低下すると考えられる。

しかしながら、非特許文献１に示されるように裏面ｎ型不純物拡散層のパターンに一般的な連続したライン状のパターンを用いた場合は、裏面ｎ型不純物拡散層の位置精度や電極形成時における裏面ｎ型不純物拡散層と電極との位置合わせ精度の問題から裏面ｎ型不純物拡散層の幅の狭幅化には制限がある。

そこで、本実施の形態では、上記のようにして精度良く所望の位置に形成された島状の凹部１０５を介してリン（Ｐ）の拡散を行って裏面側ｎ型不純物拡散層１０６を形成する。これにより、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６を精度良く所望の位置に形成でき、さらにリン（Ｐ）の拡散条件を調整することにより、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６の面積を精度良く制御可能であり、基板裏面における裏面側ｎ型不純物拡散層１０６の占有面積の低減が可能である。

つぎに、ｎ型シリコン基板１０１の受光面側にテクスチャ構造１０８を形成する（図２−７）。まず、ｎ型シリコン基板１０１の受光面側のみをフッ化水素（ＨＦ）溶液に浸漬して、受光面側の酸化シリコン膜１０３を除去する。つぎに、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液などのアルカリ溶液を用いてｎ型シリコン基板１０１の受光面側のみをエッチングして、ｎ型シリコン基板１０１の受光面側のみにテクスチャ構造１０８を形成する。この際、受光面側のｐ型不純物拡散層１０２は除去される。ｎ型シリコン基板１０１の裏面は、窒化シリコン膜１０４、酸化シリコン膜１０３および酸化シリコン膜１０７がマスクとなるため、エッチングは進行しない。ｎ型シリコン基板１０１の裏面が平坦であることは、再結合速度の高い表面積を極力低減するためにも重要である。

つぎに、ｎ型シリコン基板１０１の受光面側にリン（Ｐ）などのドナーを拡散してＦＳＦとして機能する受光面側ｎ型不純物拡散層１０９を形成する（図２−８）。なお、半導体基板としてｐ型の半導体基板を用いた場合は、ボロン（Ｂ）などのアクセプタを拡散する。

つぎに、表面パッシベーションを目的として、たとえば熱酸化処理などによりパッシベーション膜として酸化膜である酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜１１０を受光面側ｎ型不純物拡散層１０９上に形成する（図２−８）。パッシベーション膜として用いる酸化シリコン膜１１０が厚い場合は、入射光の反射率低減の妨げになるため、表面パッシベーション効果と入射光の反射率とのバランスをとる必要がある。

つぎに、反射防止膜１１１として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜や酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜などを酸化シリコン膜１１０上に形成する（図２−８）。反射防止膜１１１の形成方法としては、たとえばＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法などが挙げられる。

つぎに、裏面側のｐ型不純物拡散層１０２に接続するコンタクトホール形成のために、たとえばレーザ照射により窒化シリコン膜１０４および酸化シリコン膜１０３の一部を除去し、窒化シリコン膜１０４および酸化シリコン膜１０３を貫通してｐ型不純物拡散層１０２に達する凹部１１２を形成する（図２−９）。ここで、ｐ型不純物拡散層１０２と電極との接合部は表面再結合速度が高いため、フィルファクタ（Ｆ．Ｆ．）が低下しない程度にコンタクトホールの底面領域を低減することが好ましい。

また、凹部１１２は、隣接する凹部１０５間に、ｎ型シリコン基板１０１の裏面において凹部１０５と同様に所定の方向に延伸するライン状に所定の間隔で分散配置して形成される。これにより、凹部１０５が分散配置されたラインと凹部１１２が分散配置されたラインとが交互に配列される。図４は、ｎ型シリコン基板１０１の裏面における凹部１１２の形成パターンを示す図である。ｎ型シリコン基板１０１の面方向における凹部１１２の形状は、たとえば長手方向が３０μｍ、短手方向が２０μｍ程度の寸法の矩形状とされる。ただし、凹部１１２の形状はこれに限定されない。また、凹部１１２の形成方法はレーザ照射に限定されないが、レーザ照射により凹部１１２を形成することにより、精度良く所望の位置に凹部１１２を形成できる。

つぎに、フッ化水素（ＨＦ）溶液により裏面側ｎ型不純物拡散層１０６上の酸化シリコン膜１０７を除去する（図２−９）。酸化シリコン膜１０７の除去においては、たとえばリソグラフィおよびエッチングを用いることにより、酸化シリコン膜１０７を選択的に除去できる。これにより、窒化シリコン膜１０４の表面からｎ型シリコン基板１０１に達する凹部１０５が再度構成され、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６に接続するコンタクトホールが形成される。

つぎに、ｎ型シリコン基板１０１の裏面側において、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６に電気的に接続するｎ層取り出し電極１１３、およびｐ型不純物拡散層１０２に電気的に接続するｐ層取り出し電極１１４を形成する（図２−１０）。ｎ層取り出し電極１１３およびｐ層取り出し電極１１４の電極材料としては、たとえば銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの高反射率材料が好ましい。ｎ層取り出し電極１１３およびｐ層取り出し電極１１４を高反射率材料で構成することにより、ｎ型シリコン基板１０１で吸収されずに透過してきた太陽光Ｌを反射して再度ｎ型シリコン基板１０１に戻すことができ、光電変換効率の向上が図れる。

ｎ層取り出し電極１１３およびｐ層取り出し電極１１４の形成は、例えばスクリーン印刷法により電極材料ペーストを印刷、乾燥し、その後焼成することにより行う。ｎ層取り出し電極１１３は、凹部１０５内および凹部１０５に隣接する窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１０４を覆って電極材料ペーストを印刷して形成される。ｐ層取り出し電極１１４は、電極材料ペーストを凹部１１２内および凹部１１２に隣接する窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１０４を覆って、ｎ層取り出し電極１１３と接続しないように電極材料ペーストを印刷して形成される。また、ｎ層取り出し電極１１３およびｐ層取り出し電極１１４の形成は、スクリーン印刷以外にもスパッタリング法や蒸着法などが使用できる。

ｎ層取り出し電極１１３の形成においては、凹部１０５を埋め込んで形成できれば良く、精密な位置合わせは必要ないため、スクリーン印刷法などの、位置合わせ精度は低いが量産性に適した方法を用いた場合でも、ｎ型領域を低減可能であり、高光電変換効率化が可能である。

また、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６の形成時に用いた絶縁性マスク（窒化シリコン膜１０４、酸化シリコン膜１０３）をそのまま残存させて絶縁膜として用いることにより、電極形成時にｐ型不純物拡散層１０２と裏面側ｎ型不純物拡散層１０６とのｐｎ接合部が電極に覆われることがない。また、裏面側ｎ型不純物拡散層１０６の形成時に絶縁性マスク（窒化シリコン膜１０４、酸化シリコン膜１０３）に形成した凹部１０５をそのままｎ層取り出し電極１１３形成のコンタクトホールとして利用するため、工程が簡便であり、また電極の位置合わせが容易である。

また、ｐ層取り出し電極１１４の電極材料としてアルミニウム（Ａｌ）を含む電極材料ペーストを印刷し、電極形成後の熱処理（焼成）によりｐ層取り出し電極１１４のアルミニウム（Ａｌ）をｐ型不純物拡散層１０２に拡散させることができる。これにより、ｐ型不純物拡散層１０２のうち、凹部１１２内のコンタクト部の下部に位置するｐ型不純物拡散層１０２のみの不純物濃度を高濃度にしてＢＳＦを形成することができ、ｐ型不純物拡散層１０２とｐ層取り出し電極１１４との接触抵抗低減が可能である。この場合は、ｐ型不純物拡散層１０２形成時の不純物濃度を、ｐ層取り出し電極１１４との接触抵抗低減のための条件よりも低く設計することが可能になる。

上述したように、本実施の形態にかかる太陽電池の製造方法においては、ｎ型シリコン基板１０１の裏面側にｐ型不純物拡散層１０２を形成し、その上に絶縁層である酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜１０３および窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１０４を形成する。そして、絶縁層の表面からｐ型不純物拡散層１０２に達する凹部１０５を島状に分散させて形成し、該凹部１０５を介してリン（Ｐ）などのドナーを拡散して裏面側ｎ型不純物拡散層１０６を形成する。これにより、ｎ型シリコン基板１０１の裏面における裏面側ｎ型不純物拡散層１０６の面積を低減して高光電変換効率化が可能である。

また、ｎ層取り出し電極１１３の形成においては、凹部１０５を埋め込んで形成できれば良く、精密な位置合わせは必要ないため、スクリーン印刷法などの、位置合わせ精度は低いが量産性に適した方法を用いた場合でも、ｎ型領域を低減可能であり、高光電変換効率化が可能である。

したがって、本実施の形態によれば、光電変換効率に優れた裏面接合太陽電池が得られる、という効果を奏する。

以上のように、本発明にかかる太陽電池の製造方法は、光電変換効率に優れた裏面接合太陽電池の製造に有用であり、特に、量産に適している。

１０１ｎ型シリコン基板
１０２ｐ型不純物拡散層
１０３酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜
１０４窒化シリコン（ＳｉＮ）膜
１０５凹部
１０５ａ凹部
１０６裏面側ｎ型不純物拡散層
１０７酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜
１０８テクスチャ構造
１０９受光面側ｎ型不純物拡散層
１１０酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜
１１１反射防止膜
１１２凹部
１１３ｎ層取り出し電極
１１４ｐ層取り出し電極
Ｌ太陽光

Claims

第１導電型の半導体基板の受光面と反対側の裏面に第１導電型の不純物拡散層と第２導電型の不純物拡散層とが形成された太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の裏面の全面に前記第２導電型の不純物拡散層を形成する第１工程と、
前記第２導電型の不純物拡散層上に絶縁層である酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを順次形成する第２工程と、
前記絶縁層の表面から前記半導体基板に達する島状の複数の第１凹部を前記絶縁層に前記半導体基板の面方向において分散して形成する第３工程と、
前記半導体基板の裏面に前記絶縁層をマスクとして前記第１凹部を介して第１導電型の不純物を拡散させることにより、第１導電型の不純物濃度が前記半導体基板よりも高い前記第１導電型の不純物拡散層を前記第１凹部の底面の前記半導体基板の表層および前記第１凹部の側面の前記第２導電型の不純物拡散層の表層に形成する第４工程と、
複数の前記第１凹部および前記第１凹部に隣接する前記絶縁層を覆って電極材料を印刷して複数の前記第１凹部に電極材料を埋め込むことにより、前記絶縁層を貫通して前記第１凹部の底面の全面および前記第１凹部の側面で前記第１導電型の不純物拡散層に電気的に接続する複数の第１電極を前記半導体基板の一面側における前記第１導電型の不純物拡散層上に形成する第５工程と、
前記絶縁層を貫通して前記第２導電型の不純物拡散層に電気的に接続する第２電極を前記半導体基板の一面側に形成する第６工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
前記第３工程では、前記絶縁層に対する前記第１凹部の形成にレーザ照射を用いること、
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５工程では、前記第１凹部を介して前記第１導電型の不純物拡散層に電気的に接続する前記第１電極を形成すること、
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。
前記第６工程では、前記絶縁層を貫通して前記第２導電型の不純物拡散層に達する複数の第２凹部を形成し、アルミニウムを含有する電極材料ペーストを複数の前記第２凹部を埋めて印刷した後に熱処理を行うことにより複数の前記第２電極を形成するとともに複数の前記第２電極に接触する前記第２導電型の不純物拡散層にアルミニウムを拡散させること、
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。