JP6050409B2 - 太陽電池 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池に係り、より詳細には、構造を改善した太陽電池に関する。
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想されながら、これらに代わる代替エネルギーへの関心が高まっている。その中でも、太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する次世代電池として脚光を浴びている。
このような太陽電池は、様々な層及び電極を設計に応じて形成することによって製造することができる。ところが、このような様々な層及び電極の設計に応じて太陽電池の効率が決定され得る。太陽電池の商用化のためには、低い効率を克服しなければならないので、様々な層及び電極が太陽電池の効率を最大化できるように設計されることが要求される。
本発明は、効率を向上することができる太陽電池を提供しようとする。
本実施例に係る太陽電池は、半導体基板と、前記半導体基板の一面側に位置する第１及び第２導電型領域を含む導電型領域と、前記第１導電型領域に接続される第１電極及び前記第２導電型領域に接続される第２電極を含む電極と、前記導電型領域上に形成されるパッシベーション膜とを含み、前記パッシベーション膜がシリコン窒化物及びシリコン炭化物のうちの少なくとも１つを含む。
本実施例では、第１電極及び第２電極が全て半導体基板の後面に位置する太陽電池において、これらと隣接して位置するパッシベーション膜の物質、屈折率などを限定することによって、電極の形成時に発生し得るパッシベーション膜、導電型領域などの損傷を効果的に防止することができる。これによって、太陽電池の特性及び効率を向上させることができる。
本発明の実施例に係る太陽電池モジュールを示した背面斜視図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の断面図である。 図２に示した太陽電池の部分背面平面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の第１電極とリボンの付着構造の様々な例を拡大して示した図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。 本発明の他の実施例に係る太陽電池を示した断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る太陽電池の部分背面平面図である。 本発明の更に他の実施例に係る太陽電池の断面図である。
以下では、添付の図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、様々な形態に変形可能であることは勿論である。
図面では、本発明を明確且つ簡略に説明するために、説明と関係のない部分の図示を省略し、明細書全体において同一又は極めて類似の部分に対しては同一の図面参照符号を使用する。そして、図面では、説明をより明確にするために、厚さ、幅などを拡大又は縮小して示しており、本発明の厚さ、幅などは図面に示したものに限定されない。
そして、明細書全体において、ある部分が他の部分を「含む」とするとき、特に反対の記載がない限り、他の部分を排除するのではなく、他の部分をさらに含むことができる。また、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「直上に」ある場合のみならず、その中間に他の部分が位置する場合も含む。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「直上に」あるとするときは、中間に他の部分が位置しないことを意味する。
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例に係る太陽電池及びそれに使用される電極を詳細に説明する。まず、太陽電池モジュールを詳細に説明した後、それに含まれる太陽電池及びそれに使用される電極を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係る太陽電池モジュールを示す背面斜視図である。
図１を参照すると、本発明の一実施例に係る太陽電池モジュール１００は、太陽電池１５０と、太陽電池１５０の前面上に位置する第１基板（以下、「前面基板」という）１２１と、太陽電池１５０の後面上に位置する第２基板（以下、「後面シート」という）１２２とを含むことができる。また、太陽電池モジュール１００は、太陽電池１５０と前面基板１２１との間の第１密封材１３１、及び太陽電池１５０と後面シート１２２との間の第２密封材１３２を含むことができる。これについてより詳細に説明する。
まず、太陽電池１５０は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換部と、光電変換部に電気的に接続される電極とを含んで形成される。本実施例では、一例として、半導体基板（一例として、シリコンウエハ）または半導体層（一例として、シリコン層）を含む光電変換部を適用することができる。このような構造の太陽電池１５０を、図２及び図３を参照して詳細に後述する。
このような太陽電池１５０はリボン１４４を含み、リボン１４４によって電気的に直列、並列または直並列に接続可能である。これを、互いに隣接する第１及び第２太陽電池１５１，１５２を例に挙げて説明する。すなわち、リボン１４４は、第１太陽電池１５１の第１電極（図２及び図３の参照符号４２、以下同様）と、隣接する第２太陽電池１５２の第２電極（図２及び図３の参照符号４４、以下同様）とを接続することができる。リボン１４４と、第１太陽電池１５１の第１電極４２及び第２太陽電池１５２の第２電極４４との接続構造などは、様々な構造を適用することができる。一例として、第１及び第２太陽電池１５１，１５２において、第１電極４２が、第１縁部においてこれに沿って互いに接続され、第２電極４４が、第１縁部と反対の第２縁部においてこれに沿って互いに接続されてもよい。すると、リボン１４４は、第１太陽電池１５１の第１縁部に位置した第１電極４２と、これに隣接する第２太陽電池１５２の第２縁部に位置した第２電極４４とを接続するように、第１及び第２太陽電池１５１，１５２にわたって形成され、第１及び第２縁部に沿って延びて形成され得る。このとき、リボン１４４と第１及び第２太陽電池１５１，１５２との不必要なショートを防止するために、リボン１４４と第１及び第２太陽電池１５１，１５２との間に部分的に絶縁フィルム１４２が位置し、リボン１４４において絶縁フィルム１４２よりも突出した部分が第１又は第２電極４２，４４に接続されるようにすることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
また、バスリボン１４５は、リボン１４４によって連結された一つの列の太陽電池１５０のリボン１４４の両端を交互に連結する。バスリボン１４５は、一つの列をなす太陽電池１５０の端部においてこれと交差する方向に配置することができる。このようなバスリボン１４５は、太陽電池１５０が生産した電気を集め、電気が逆流することを防止するジャンクションボックス（図示せず）と連結される。
第１密封材１３１は、太陽電池１５０の受光面に位置し、第２密封材１３２は、太陽電池１５０の裏面に位置することができ、第１密封材１３１と第２密封材１３２とはラミネーションにより接着して、太陽電池１５０に悪影響を及ぼし得る水分や酸素を遮断し、太陽電池１５０の各要素が化学的に結合できるようにする。
このような第１密封材１３１及び第２密封材１３２は、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール、ケイ素樹脂、エステル系樹脂、オレフィン系樹脂などを使用することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第１及び第２密封材１３１，１３２は、その他の様々な物質を用いて、ラミネーション以外の他の方法により形成することができる。
前面基板１２１は、太陽光を透過するように第１密封材１３１上に位置し、外部の衝撃などから太陽電池１５０を保護するために強化ガラスであることが好ましい。また、太陽光の反射を防止し、太陽光の透過率を高めるために、鉄分が少なく含有された低鉄分強化ガラスであることがより好ましい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、前面基板１２１が他の物質などからなってもよい。
後面シート１２２は、太陽電池１５０の裏面で太陽電池１５０を保護する層であって、防水、絶縁及び紫外線遮断の機能をする。後面シート１２２は、フィルムまたはシートなどの形態で構成することができる。後面シート１２２は、ＴＰＴ（Ｔｅｄｌａｒ／ＰＥＴ／Ｔｅｄｌａｒ）タイプであるか、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の少なくとも一面にポリフッ化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶＤＦ）樹脂などが形成された構造であってもよい。ポリフッ化ビニリデンは、（ＣＨ2ＣＦ2）ｎの構造を有する高分子であって、ダブル（Ｄｏｕｂｌｅ）フッ素分子構造を有するので、機械的性質、耐候性、耐紫外線性に優れる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、後面シート１２２が他の物質などからなってもよい。このとき、後面シート１２２は、前面基板１２１側から入射された太陽光を反射して再利用できるように、反射率に優れた材質であってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、後面シート１２２が、太陽光が入射できる透明材質（例えば、ガラス）で形成されて、両面受光型太陽電池モジュール１００を具現することもできる。
上述した太陽電池１５０の構造を、図２及び図３を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明の実施例に係る太陽電池１５０の断面図であり、図３は、図２に示した太陽電池１５０の部分背面平面図である。
図２及び図３を参照すると、本実施例に係る太陽電池１５０は、ベース領域１１０を含む半導体基板１０と、半導体基板１０の一面（一例として、半導体基板１０の後面）側に位置するトンネル層２０と、トンネル層２０上に位置する導電型領域３２，３４と、導電型領域３２，３４に接続される電極４２，４４とを含む。そして、太陽電池１５０は、パッシベーション膜２４、反射防止膜２６、パッシベーション膜（または後面パッシベーション膜）４０などをさらに含むことができる。これについてより詳細に説明する。
半導体基板１０は、第２導電型ドーパントを相対的に低いドーピング濃度で含むベース領域１１０を含むことができる。本実施例のベース領域１１０は、第２導電型ドーパントを含む結晶質（単結晶または多結晶）シリコンを含むことができる。一例として、ベース領域１１０は、第２導電型ドーパントを含む単結晶シリコン基板（一例として、単結晶シリコンウエハ）で構成されてもよい。そして、第２導電型ドーパントはｎ型またはｐ型であってもよい。ｎ型ドーパントとしては、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を使用し、ｐ型ドーパントとしては、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素を使用することができる。一例として、ベース領域１１０がｎ型を有すると、ベース領域１１０と光電変換によってキャリアを形成する接合（一例として、トンネル層２０を挟んだｐｎ接合）を形成するｐ型の第１導電型領域３２を広く形成して、光電変換面積を増加させることができる。また、この場合には、広い面積を有する第１導電型領域３２が、移動速度が相対的に遅い正孔を効果的に収集することで、光電変換効率の向上にさらに寄与することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
そして、半導体基板１０は、前面側に位置する前面電界領域１３０を含むことができる。前面電界領域１３０は、ベース領域１１０と同じ導電型を有しながら、ベース領域１１０よりも高いドーピング濃度を有することができる。
本実施例では、前面電界領域１３０が、半導体基板１０に第２導電型ドーパントを相対的に高いドーピング濃度でドープして形成されたドーピング領域で構成された場合を例示した。これによって、前面電界領域１３０が、第２導電型を有する結晶質（単結晶または多結晶）半導体を含んで半導体基板１０を構成するようになる。一例として、前面電界領域１３０は、第２導電型を有する単結晶半導体基板（一例として、単結晶シリコンウエハ基板）の一部分として構成されてもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、半導体基板１０と異なる別個の半導体層（例えば、非晶質半導体層、微細結晶半導体層、または多結晶半導体層）に第２導電型ドーパントをドープして前面電界領域１３０を形成してもよい。または、前面電界領域１３０が、半導体基板１０に隣接して形成された層（例えば、パッシベーション膜２４及び／又は反射防止膜２６）の固定電荷によってドープされたものと類似の役割を果たす電界領域として構成されてもよい。その他の様々な方法により様々な構造の前面電界領域１３０を形成することができる。
本実施例において、半導体基板１０の前面は、テクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）されて、ピラミッドなどの形状の凹凸を有することができる。このようなテクスチャリングにより半導体基板１０の前面などに凹凸が形成されて表面粗さが増加すると、半導体基板１０の前面を介して入射する光の反射率を低下させることができる。したがって、ベース領域１１０と第１導電型領域３２によって形成されたｐｎ接合まで到達する光の量を増加させることができるので、光損失を最小化することができる。
そして、半導体基板１０の後面は、鏡面研磨などによって前面よりも低い表面粗さを有する、相対的に滑らかで且つ平坦な面からなることができる。本実施例のように、半導体基板１０の後面側に第１及び第２導電型領域３２，３４が共に形成される場合には、半導体基板１０の後面の特性に応じて太陽電池１５０の特性が大きく変化することがあるからである。これによって、半導体基板１０の後面にはテクスチャリングによる凹凸を形成しないことで、パッシベーション特性を向上させることができ、これによって、太陽電池１５０の特性を向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、場合によって、半導体基板１０の後面にテクスチャリングによる凹凸を形成してもよい。その他の様々な変形も可能である。
半導体基板１０の後面上にはトンネル層２０が形成される。トンネル層２０によって、半導体基板１０の後面の界面特性を向上させることができ、光電変換によって生成されたキャリアがトンネル効果によって円滑に伝達されるようにする。このようなトンネル層２０は、キャリアをトンネリングすることができる様々な物質を含むことができ、一例として、酸化物、窒化物、半導体、伝導性高分子などを含むことができる。例えば、トンネル層２０は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物、真性非晶質シリコン、真性多結晶シリコンなどを含むことができる。このとき、トンネル層２０は、半導体基板１０の後面に全体的に形成することができる。これによって、半導体基板１０の後面特性を全体的に向上させることができ、別途のパターニングなしに容易に形成することができる。
トンネル効果を十分に具現できるように、トンネル層２０の厚さＴは、パッシベーション膜４０の厚さよりも小さくすることができる。一例として、トンネル層２０の厚さＴが１０ｎｍ以下であってもよく、０．５ｎｍ〜１０ｎｍ（より具体的には、０．５ｎｍ〜５ｎｍ、一例として、１ｎｍ〜４ｎｍ）であってもよい。トンネル層２０の厚さＴが１０ｎｍを超えると、トンネリングが円滑に起こらないため、太陽電池１５０が作動しないことがあり、トンネル層２０の厚さＴが０．５ｎｍ未満であると、所望の品質のトンネル層２０を形成しにくいことがある。トンネル効果をさらに向上させるためには、トンネル層２０の厚さＴが０．５ｎｍ〜５ｎｍ（より具体的に１ｎｍ〜４ｎｍ）であってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、トンネル層２０の厚さＴが様々な値を有することができる。
トンネル層２０上には導電型領域３２，３４が位置することができる。より具体的には、導電型領域３２，３４は、第１導電型ドーパントを有して第１導電型を示す第１導電型領域３２と、第２導電型ドーパントを有して第２導電型を示す第２導電型領域３４とを含むことができる。そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間にバリア領域３６が位置することができる。
第１導電型領域３２は、トンネル層２０を挟んでベース領域１１０とｐｎ接合（またはｐｎトンネル接合）を形成して、光電変換によってキャリアを生成するエミッタ領域を構成する。
このとき、第１導電型領域３２は、ベース領域１１０と反対の第１導電型ドーパントを含む半導体（一例として、シリコン）を含むことができる。本実施例では、第１導電型領域３２が、半導体基板１０上（より明確には、トンネル層２０上）で半導体基板１０と別個に形成され、第１導電型ドーパントがドープされた半導体層で構成される。これによって、第１導電型領域３２は、半導体基板１０上に容易に形成できるように、半導体基板１０と異なる結晶構造を有する半導体層で構成することができる。例えば、第１導電型領域３２は、蒸着などの様々な方法により容易に製造することができる非晶質半導体、微細結晶半導体、または多結晶半導体（一例として、非晶質シリコン、微細結晶シリコン、または多結晶シリコン）などに第１導電型ドーパントをドープして形成することができる。第１導電型ドーパントは、半導体層を形成する工程において半導体層に共に含まれるか、または、半導体層を形成した後に熱拡散法、イオン注入法などの様々なドーピング方法により半導体層に含まれてもよい。
このとき、第１導電型ドーパントは、ベース領域１１０と反対の導電型を示すことができるドーパントであれば足りる。すなわち、第１導電型ドーパントがｐ型である場合には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素を使用することができる。第１導電型ドーパントがｎ型である場合には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を使用することができる。
第２導電型領域３４は、後面電界（ｂａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｅｌｄ）を形成して、半導体基板１０の表面（より正確には、半導体基板１０の後面）で再結合によってキャリアの損失が発生することを防止する後面電界領域を構成する。
このとき、第２導電型領域３４は、ベース領域１１０と同一の第２導電型ドーパントを含む半導体（一例として、シリコン）を含むことができる。本実施例では、第２導電型領域３４が、半導体基板１０上（より明確には、トンネル層２０上）で半導体基板１０と別個に形成され、第２導電型ドーパントがドープされた半導体層で構成される。これによって、第２導電型領域３４は、半導体基板１０上に容易に形成できるように、半導体基板１０と異なる結晶構造を有する半導体層で構成することができる。例えば、第２導電型領域３４は、蒸着などの様々な方法により容易に製造できる非晶質半導体、微細結晶半導体、または多結晶半導体（一例として、非晶質シリコン、微細結晶シリコン、または多結晶シリコン）などに第２導電型ドーパントをドープして形成することができる。第２導電型ドーパントは、半導体層を形成する工程において半導体層に共に含まれるか、または、半導体層を形成した後に熱拡散法、イオン注入法などの様々なドーピング方法により半導体層に含まれてもよい。
このとき、第２導電型ドーパントは、ベース領域１１０と同じ導電型を示すことができるドーパントであれば足りる。すなわち、第２導電型ドーパントがｎ型である場合には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を使用することができる。第２導電型ドーパントがｐ型である場合には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素を使用することができる。
そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間にバリア領域３６が位置し、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４とを互いに離隔させる。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４が互いに接触する場合には、シャント（ｓｈｕｎｔ）が発生して太陽電池１５０の性能を低下させることがある。そのため、本実施例では、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間にバリア領域３６を位置させることで、不必要なシャントを防止することができる。
バリア領域３６は、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間でこれらを実質的に絶縁することができる様々な物質を含むことができる。すなわち、バリア領域３６として、ドープされていない（即ち、アンドープ）絶縁物質（一例として、酸化物、窒化物）などを使用することができる。または、バリア領域３６が真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）半導体を含むこともできる。このとき、バリア領域３６が、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４と同一平面上に形成され、実質的に同一の厚さを有し、同一の半導体（一例として、非晶質シリコン、微細結晶シリコン、多結晶シリコン）で構成されるが、実質的にドーパントを含まなくてもよい。一例として、半導体物質を含む半導体層を形成した後、半導体層の一部の領域に第１導電型ドーパントをドープして第１導電型領域３２を形成し、他の領域の一部に第２導電型ドーパントをドープして第２導電型領域３４を形成すると、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４が形成されていない領域がバリア領域３６を構成するようになる。このようにすれば、第１導電型領域３２、第２導電型領域３４及びバリア領域３６の製造方法を単純化することができる。
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、バリア領域３６を第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４とを別に形成した場合には、バリア領域３６と第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４とが互いに異なる厚さを有することができる。一例として、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４のショートをより効果的に防止するために、バリア領域３６が第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４よりも厚い厚さを有してもよい。または、バリア領域３６を形成するための原料を低減するために、バリア領域３６の厚さを第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の厚さよりも小さくしてもよい。その他の様々な変形が可能であることは勿論である。また、バリア領域３６の基本構成物質が、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４と異なる物質を含むこともできる。または、バリア領域３６が、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間に位置した空き空間（例えば、トレンチ）として構成されてもよい。
そして、バリア領域３６が、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との境界の一部のみを離隔させるように形成されてもよい。これによれば、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との境界の他の一部は互いに接触することもできる。また、バリア領域３６を必ず備えなければならないわけではなく、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４とが全体的に接触して形成されることも可能である。その他の様々な変形が可能である。
ここで、ベース領域１１０と同じ導電型を有する第２導電型領域３４の面積よりも、ベース領域１１０と異なる導電型を有する第１導電型領域３２の面積を広く形成することができる。これによって、ベース領域１１０と第１導電型領域３２との間でトンネル層２０を通じて形成されるｐｎ接合をさらに広く形成することができる。このとき、ベース領域１１０及び第２導電型領域３４がｎ型の導電型を有し、第１導電型領域３２がｐ型の導電型を有する場合に、広く形成された第１導電型領域３２によって、移動速度が相対的に遅い正孔を効果的に収集することができる。このような第１導電型領域３２、第２導電型領域３４及びバリア領域３６の平面構造は、図３を参照してより詳細に後述する。
本実施例では、導電型領域３２，３４がトンネル層２０を挟んで半導体基板１０の後面上に位置する場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、トンネル層２０を備えずに、導電型領域３２，３４が、半導体基板１０にドーパントをドープして形成されたドーピング領域で構成されることも可能である。すなわち、導電型領域３２，３４が、半導体基板１０の一部を構成する単結晶半導体構造のドーピング領域で構成されてもよい。このような構造については、図８を参照してより詳細に後述する。その他の様々な方法により導電型領域３２，３４を形成することができる。
第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４とバリア領域３６上にパッシベーション膜４０を形成することができる。パッシベーション膜４０は、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４が接続されてはならない電極（すなわち、第１導電型領域３２の場合には第２電極４４、第２導電型領域３４の場合には第１電極４２）と接続されることを防止し、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４をパッシベーションすることができる。パッシベーション膜４０は、第１導電型領域３２を露出する第１開口部４０２と、第２導電型領域３４を露出する第２開口部４０４とを備える。
本実施例において、パッシベーション膜４０は、電極４２，４４の形成時に発生し得るパッシベーション膜４０、導電型領域３２，３４及び／又は半導体基板１０の損傷を防止できるように、優れた耐久性、耐酸性、金属拡散防止特性及びプラズマ抵抗性を有する物質で構成することができる。これは、本実施例において、電極４２，４４を構成する第１電極４２と第２電極４４が全て半導体基板１０の後面側に位置するため、様々な工程（蒸着工程、エッチング工程など）を経て電極４２，４４を形成するとき、パッシベーション膜４０、導電型領域３２，３４及び／又は半導体基板１０が損傷する可能性がより高いからである。従来、パッシベーション膜として多く使用されるシリコン酸化物は、耐久性、耐酸性、金属拡散防止特性及びプラズマ抵抗性に優れていないため、電極４２，４４の形成時にパッシベーション膜４０などがエッチング溶液またはプラズマなどによって損傷したり、または電極４２，４４を構成する金属がパッシベーション膜４０を通過して導電型領域３２，３４などに拡散したりするなどの問題が発生することがあった。
これによって、本実施例でのパッシベーション膜４０は、優れた耐久性などを有する絶縁物質であるシリコン窒化物及びシリコン炭化物のうちの少なくとも１つを含むことができる。
一例として、本実施例において、パッシベーション膜４０は、シリコン窒化物を含み、屈折率が２．１以上（一例として、２．１〜２．２）であるシリコン窒化物層を単一層として含むことができる。パッシベーション膜４０がシリコン窒化物を含む場合、優れた絶縁特性を有することができ、パッシベーション特性もまた大きく向上することができる。シリコン窒化物で構成されたパッシベーション膜４０において、屈折率は膜の密度と比例関係を有するので、パッシベーション膜４０の屈折率が大きいと、パッシベーション膜４０の密度が大きくなることを意味する。これによって、屈折率の大きいシリコン窒化物で構成されたパッシベーション膜４０は、化学的損傷を効果的に防止することができる。したがって、パッシベーション膜４０が、屈折率が２．１以上であるシリコン窒化物を含む場合、電極４２，４４を蒸着するためのスパッタリング工程で使用されるプラズマによる損傷、電極４２，４４のパターニングのためのエッチング工程で発生し得るパッシベーション膜４０の化学的損傷、電極４２，４４の内部の金属の拡散などを効果的に防止することができる。これによって、太陽電池１５０の電流密度、開放電圧特性を向上させることができる。一方、パッシベーション膜４０の屈折率が２．２を超えると、パッシベーション膜４０のパッシベーション特性が低下することがある。
他の例として、本実施例において、パッシベーション膜４０は、シリコン炭化物を含むシリコン炭化物層を単一層として含むことができる。ここで、シリコン炭化物は、非晶質構造を有するので、優れた絶縁特性を有することができる。シリコン炭化物は、疎水性の特性を有するので、優れた耐酸性を有することができる。一般に、酸性物質によるエッチングは、親水性である膜において加速されるため、本実施例のように、パッシベーション膜４０を疎水性のシリコン炭化物で形成すれば、酸性物質によるエッチングを効果的に防止することができる。したがって、電極４２，４４をパターニングするためにエッチング溶液を用いてエッチングするときに発生し得るパッシベーション膜４０などの化学的損傷を防止することができる。これによって、電流密度、開放電圧特性を向上させることができる。
そして、パッシベーション膜４０がシリコン炭化物層を含む場合に、シリコン炭化物層の屈折率は１．５〜２．０であってもよい。これは、半導体基板１０の後面に電極４２，４４が位置した後面電極構造の太陽電池１５０において後面反射特性を向上させることができる範囲として限定されたものである。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、パッシベーション膜４０が他の屈折率を有してもよい。
このようなパッシベーション膜４０は、トンネル層２０と同一またはそれより厚い厚さに形成することができる。すると、パッシベーション膜４０の絶縁特性及びパッシベーション特性が向上し、パッシベーション膜４０の化学的損傷、プラズマ損傷、金属拡散などを防止することができる。一例として、パッシベーション膜４０がシリコン窒化物層またはシリコン炭化物層の単一層構造で形成される場合には、パッシベーション膜４０の厚さが５０ｎｍ〜２００ｎｍであってもよい。パッシベーション膜４０の厚さが５０ｎｍ未満であると、パッシベーション膜４０による効果が十分でないことがある。パッシベーション膜４０の厚さが２００ｎｍを超えると、厚い厚さのため、パッシベーション膜４０に開口部４０２，４０４を安定的に形成することが難しいことがある。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、パッシベーション膜４０の厚さは多様に変形することができる。
本実施例でのように、パッシベーション膜４０が単一層の構造を有する場合、パッシベーション膜４０の構造を単純化して製造工程を単純化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、パッシベーション膜４０が、上述したシリコン窒化物層またはシリコン炭化物層以外に、他の層をさらに含むことも可能である。
半導体基板１０の後面に位置する電極４２，４４は、第１導電型領域３２に電気的及び物理的に接続される第１電極４２と、第２導電型領域３４に電気的及び物理的に接続される第２電極４４とを含む。
このとき、第１電極４２は、パッシベーション膜４０の第１開口部４０２を通して第１導電型領域３２に接続され、第２電極４４は、パッシベーション膜４０の第２開口部４０４を通して第２導電型領域３４に接続される。このような第１及び第２電極４２，４４としては様々な金属物質を含むことができる。そして、第１及び第２電極４２，４４は、互いに電気的に接続されずに第１及び第２導電型半導体層３２，３４にそれぞれ接続され、生成されたキャリアを収集して外部に伝達できる様々な平面形状を有することができる。すなわち、本発明が第１及び第２電極４２，４４の平面形状に限定されるものではない。
以下では、図２の拡大円を参照して第１及び／又は第２電極４２，４４の積層構造を詳細に説明した後、図３を参照して第１及び／又は第２電極４２，４４の平面構造を詳細に説明する。図２の拡大円及び以下の説明では第１電極４２を例に挙げて説明したが、第２電極４４もこれと同一または極めて類似の構造を有することができる。これによって、後述する第１電極４２の積層構造は第２電極４４にも適用することができる。
図２の拡大円を参照すると、第１電極４２は、半導体層で構成された第１導電型領域３２（第２電極４４の場合には第２導電型領域３４）を構成する半導体層（以下、半導体層）に接触して形成され、透過性及び伝導性を有する接着層４２２と、接着層４２２上に形成される電極層４２４と、電極層４２４上に形成されるリボン接続層４２６とを含むことができる。ここで、電極層４２４は、光電変換によって生成されたキャリアを収集して外部に伝達する電極の基本的な役割を果たし、接着層４２２は、第１導電型領域３２と電極層４２４との接着特性を向上させるなどの役割を果たし、リボン接続層４２６は、リボン１４４に接続される層として用いられる。
接着層４２２は、半導体層と電極層４２４との間でこれらに接触して形成されてもよい。接着層４２２は、伝導性を有すると共に、半導体層との接触特性に優れた金属を含むことができる。これによって、第１電極４２の伝導性を低下させないと共に、半導体層と電極層４２４との接着特性を向上させることができる。接着層４２２が半導体層との接触特性を向上させることができるように、接着層４２２の熱膨張係数が、半導体層の熱膨張係数と、電極層４２４において接着層４２２に隣接した部分の熱膨張係数との間の値を有することができる。
これをより詳細に説明すると、半導体層と第１電極４２との熱膨張係数の差が大きいと、太陽電池１５０を形成するための様々な熱処理工程時に、半導体層と第１電極４２との間の界面接触特性が低下することがある。これによって、半導体層と第１電極４２との間のコンタクト抵抗が高くなることがある。これは、半導体層または第１電極４２の線幅を減少させて半導体層と第１電極４２との接触面積が減少する場合にさらに大きな問題となり得る。これによって、本実施例では、第１電極４２において半導体層に接触する接着層４２２の熱膨脹係数を限定して、半導体層と第１電極４２との熱膨張係数の差を減少させることで、界面接触特性を向上させる。
半導体層がシリコンを含む場合、熱膨張係数が約４．２ｐｐｍ／Ｋであり、電極層４２４において接着層４２２に隣接した部分（一例として、本実施例では、電極層４２４）を構成することができる銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの熱膨張係数が約１４．２ｐｐｍ／Ｋ以上である。より具体的には、銅の熱膨張係数が約１６．５ｐｐｍ／Ｋで、アルミニウムの熱膨張係数が約２３．０ｐｐｍ／Ｋで、銀の熱膨張係数が約１９．２ｐｐｍ／Ｋで、金の熱膨張係数が約１４．２ｐｐｍ／Ｋである。
これを考慮して、接着層４２２を構成する物質（一例として、金属）の熱膨張係数が約４．５ｐｐｍ／Ｋ〜約１４ｐｐｍ／Ｋであってもよい。熱膨張係数が４．５ｐｐｍ／Ｋ未満であるか、または１４ｐｐｍ／Ｋを超えると、半導体層との熱膨張係数の差を減少させて接着特性を向上させる効果が十分でないことがある。これを考慮して、接着層４２２は、熱膨張係数が約８．４ｐｐｍ／Ｋであるチタン（Ｔｉ）または熱膨張係数が約４．６ｐｐｍ／Ｋであるタングステン（Ｗ）を含むことができ、一例として、チタンまたはタングステンからなることができる。
このように接着層４２２がチタンまたはタングステンを含む場合、半導体層と第１電極４２との熱膨張係数の差を減少させることによって、接触特性を向上させることができる。そして、チタンまたはタングステンは、電極層４２４において接着層４２２に隣接した部分（一例として、本実施例では電極層４２４）を構成する物質（例えば、銅など）のバリアとして機能することができるので、これらが半導体層または半導体基板１０に拡散することを防止することができる。これによって、電極層４２４を構成する物質が半導体層または半導体基板１０に拡散して発生し得る問題を防止することができる。
このとき、本実施例に係る接着層４２２は、光が透過できる透過性を有することができる。接着層４２２が金属を含む場合にも、厚さが小さければ透過性を有することができるので、本実施例では、接着層４２２の厚さを一定水準以下に限定して、接着層４２２が透過性を有することができるようにする。このように接着層４２２が透過性を有すると、接着層４２２を通過した光を、接着層４２２上に形成される電極層４２４または電極層４２４の一部を構成する層（例えば、電極層４２４）で反射させて、再び半導体基板１０の内部に向かうようにすることができる。これによって、光を第１電極４２で反射させて、半導体基板１０に存在する光の量及び残留時間を増加させることで、太陽電池１５０の効率を向上させることができる。
ここで、透過性とは、光を１００％透過する場合だけでなく、光の一部を透過する場合を含む。すなわち、接着層４２２は、金属透過膜または金属半透過膜で構成することができる。例えば、接着層４２２は５０％〜１００％の透過度を有することができ、より具体的には、８０％〜１００％の透過度を有することができる。接着層４２２の透過度が５０％未満であると、電極層４２４で反射される光の量が十分でないため、太陽電池１５０の効率を十分に向上させることが難しいことがある。接着層４２２の透過度が８０％以上であると、電極層４２４で反射される光の量をより増加させることができるので、太陽電池１５０の効率の向上にさらに寄与することができる。
そのために、接着層４２２の厚さは、電極層４２４の厚さよりも小さくすることができる。本実施例では、電極層４２４が１つの層で構成された場合を例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、電極層４２４が複数の層を備えてもよく、この場合には、接着層４２２の厚さが、電極層４２４を構成する複数の層のそれぞれの厚さよりも小さくてもよい。これによって、接着層４２２が透過性を有するように形成することができる。
具体的には、接着層４２２の厚さは５０ｎｍ以下であってもよい。接着層４２２の厚さが５０ｎｍを超えると、接着層４２２の透過度が低下して、電極層４２４に向かわせる光の量が十分でないことがある。接着層４２２の厚さを１５ｎｍ以下とすることで、接着層４２２の透過度をさらに向上させることができる。ここで、接着層４２２の厚さが５ｎｍ〜５０ｎｍ（一例として、５ｎｍ〜１５ｎｍ）であってもよい。接着層４２２の厚さが５ｎｍ未満の場合には、接着層４２２が半導体層上で均一に形成されにくく、接着層４２２による接着特性向上の効果が十分でないことがある。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、接着層４２２の厚さなどは物質、工程条件などを考慮して変更可能である。
接着層４２２上に形成される電極層４２４は、単一層で構成されてもよく、様々な特性などを向上させることができるように複数の層を含むこともできる。本実施例において、電極層４２４は、接着層４２２とリボン接続層４２６との間でこれらに接触して形成される単一層で構成することができる。電極層４２４は、第１電極４２の抵抗を低下させ、電気伝導度を向上させる役割を果たし、実質的に電流を伝達する伝導層の役割を果たす。そして、電極層４２４は、リボン接続層４２６を構成する物質が半導体層または半導体基板１０に向かうことを防止するバリアの役割と共に、反射物質によって反射が行われるようにする役割を果たす。すなわち、電極層４２４は、伝導層としての役割、バリア層としての役割、及び反射電極層としての役割を共に行うことができる。このような電極層４２４は、反射特性及び伝導性に優れた金属で構成することができ、一例として、銅、アルミニウム、銀、金、またはこれらの合金を含むことができる。
電極層４２４は、接着層４２２より厚い厚さを有し、５０ｎｍ〜４００ｎｍの厚さを有することができる。一例として、電極層４２４の厚さが１００ｎｍ〜４００ｎｍ（より具体的には、１００ｎｍ〜３００ｎｍ）であってもよい。電極層４２４の厚さが５０ｎｍ未満であると、バリア層及び反射電極層の役割を果たすことが難しいことがある。電極層４２４の厚さが４００ｎｍを超えると、反射特性などが大きく向上しないにもかかわらず製造コストは増加することがある。電極層４２４の厚さが１００ｎｍ以上であると、抵抗をさらに低下させることができる。電極層４２４の厚さが３００ｎｍ以下であると、抵抗を低下させる効果が十分であり、熱的ストレスの増加による剥離現象を効果的に防止することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、電極層４２４の厚さは変わり得る。
電極層４２４上にリボン接続層４２６を形成することができる。一例として、リボン接続層４２６が電極層４２４上に接触して形成されてもよい。リボン接続層４２６は、リボン１４４と接続される部分であって、リボン１４４との接続特性に優れた物質を含むことができる。リボン接続層４２６とリボン１４４とが接続される構造の様々な例を、図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例に係る太陽電池１５０の第１電極４２とリボン１４４の付着構造の様々な例を拡大して示した図である。明確かつ簡略な説明のために、図４において、第１電極４２の形状は図２の拡大円に示した形状を基準として示した。
一例として、図４の（ａ）に示すように、リボン接続層４２６上に、一例として、鉛（Ｐｂ）と錫を共に含むリボン１４４を位置させた後に熱を加えて、リボン１４４をリボン接続層４２６上に直接付着することができる。または、図４の（ｂ）に示すように、リボン接続層４２６とリボン１４４との間にペースト（例えば、錫とビスマスなどを含むペースト）が位置した状態で熱を加えて、ペースト層１４６を媒介としてリボン接続層４２６とリボン１４４とを付着することもできる。または、図４の（ｃ）に示すように、リボン接続層４２６とリボン１４４との間に伝導性フィルム１４８などが位置した状態で加圧して、伝導性フィルム１４８を媒介としてリボン接続層４２６とリボン１４４とを付着することもできる。伝導性フィルム１４８は、導電性に優れた金、銀、ニッケル、銅などで形成された導電性粒子がエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂などで形成されたフィルム内に分散されたものであってもよい。このような伝導性フィルムに熱を加えながら圧着すると、導電性粒子がフィルムの外部に露出され、露出された導電性粒子によって太陽電池１５０とリボン１４４とが電気的に接続可能である。このように、伝導性フィルム（図示せず）によって複数の太陽電池１５０を接続してモジュール化する場合には、工程温度を低下させることができるので、太陽電池１５０の反りを防止することができる。その他にも様々な方法によりリボン接続層４２６とリボン１４４とを付着及び接続することができる。
リボン接続層４２６は、錫（Ｓｎ）またはニッケル−バナジウム合金（ＮｉＶ）を含むことができる。錫は、リボン１４４またはこれとの接続のためのペーストなどとの接合特性に優れるという利点がある。そして、ニッケル−バナジウム合金は、リボン１４４またはこれとの接続のためのペーストとの接合特性に優れる。より具体的に、錫及びビスマスを含むペーストの場合、ペーストの錫とニッケル−バナジウム合金のニッケルとの接合特性が非常に優れる。そして、ニッケル−バナジウム合金は、融点が約１０００℃以上で非常に高い水準であるので、電極層４２４を構成する他の層の物質よりも高い融点を有する。これによって、リボン１４４との接合工程または太陽電池１５０の製造工程中に変形することなく、電極層４２４を構成する他の層を保護するキャッピング膜の役割を十分に行うことができる。
リボン接続層４２６は、ナノ水準の厚さ、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍの厚さを有することができる。リボン接続層４２６の厚さが５０ｎｍ未満であると、リボン１４４との接合特性が低下し、３００ｎｍを超えると製造コストが増加し得る。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、リボン接続層４２６の厚さなどは多様に変化可能である。
本実施例では、接着層４２２、電極層４２４及びリボン接続層４２６を含む第１電極４２をスパッタリングなどによって形成することができる。すなわち、半導体基板１０の後面上に形成されたパッシベーション膜４０の開口部４０２（第２電極４４の場合には開口部４０４）を充填するように接着層４２２、電極層４２４及びリボン接続層４２６のそれぞれを構成する金属層を全体的に形成した後、金属層をパターニングすることによって、第１電極４２及び／又は第２電極４４の接着層４２２、電極層４２４及びリボン接続層４２６を形成することができる。パターニング方法としては様々な方法を適用することができ、一例として、レジストとエッチング溶液を用いた方法により行うことができる。第１電極４２及び／又は第２電極４４の具体的な製造方法については、図５Ａ乃至図５Ｊを参照してより詳細に後述する。
このようにスパッタリングによると、当該物質が太陽電池１５０の厚さ方向に積層されるので、接着層４２２が全体部分において均一な厚さを有し、電極層４２４が全体部分において均一な厚さを有し、リボン接続層４２６が全体部分において均一な厚さを有するように積層される。ここで、均一な厚さというのは、工程誤差などを考慮するとき、均一であると判断できる厚さ（例えば、１０％以内の差を有する厚さ）を意味することができる。
図２を再び参照すると、第１電極４２は、開口部４０２の幅Ｗ１よりも大きい幅Ｗ２を有するように形成することができる。これは、第１電極４２の幅Ｗ２（第１電極４２を構成する部分の幅において最も広い幅）を十分に確保して、第１電極４２の抵抗を低減するためである。例えば、開口部４０２の幅Ｗ１が１０μｍ〜５０μｍであってもよく、第１電極４２の幅Ｗ２が２００μｍ〜２５０μｍであってもよい。開口部４０２の幅Ｗ１が１０μｍ未満であると、第１電極４２と第１導電型領域３２とが円滑に接続されないことがある。開口部４０２の幅Ｗ１が５０μｍを超えると、開口部４０２の形成時に第１導電型領域３２が損傷する可能性が高くなることがある。第１電極４２の幅Ｗ２が２００μｍ未満であると、第１電極４２が十分な抵抗を有することができない可能性がある。第１電極４２の幅Ｗ２が２５０μｍを超えると、隣接する第２電極４４と不必要に短絡するなどの問題が発生し得る。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、開口部４０２の幅Ｗ１、第１電極４２の幅Ｗ２が様々な値を有することができる。
これによって、第１電極４２（特に、接着層４２２）は、開口部４０２の底面（即ち、半導体層または導電型領域３２，３４との接触面）、開口部４０２に隣接するパッシベーション膜４０の側面、及び開口部４０２に隣接するパッシベーション膜４０の上にわたって形成することができる。特に、接着層４２２は、開口部４０２の底面（即ち、半導体層との接触面）、開口部４０２に隣接するパッシベーション膜４０の側面、及び開口部４０２に隣接するパッシベーション膜４０上でこれらと接触して位置することができる。このように、第１電極４２が、開口部４０２に隣接するパッシベーション膜４０の側面及び開口部４０２に隣接するパッシベーション膜４０上に形成されることから、電極４２，４４を形成するための金属層をパッシベーション膜４０上に全体的に形成した後、これをパターニングして電極４２，４４を形成したことがわかる。
また、本実施例では、第１電極４２の側面（特に、パッシベーション膜４０上に位置した部分の側面）の少なくとも一部にアンダーカット（ｕｎｄｅｒ ｃｕｔ、ＵＣ）が位置することができる。アンダーカットＵＣというのは、湿式エッチング工程において等方性エッチングによって発生するオーバーエッチング領域を意味する。より正確には、本実施例において、第１電極４２の電極層４２４の側面にアンダーカットＵＣが位置することができる。これは、耐酸性に優れた接着層４２２及びリボン接続層４２６にはアンダーカットＵＣが発生しないか、または小さい幅のアンダーカットＵＣが発生する一方、相対的に耐酸性の低い電極層４２４は、エッチング溶液によって容易にアンダーカットＵＣが発生し得るからである。これによって、電極層４２４の少なくとも一部は、第１電極４２の幅（例えば、接着層４２２またはリボン接続層４２６の幅）Ｗ２よりも小さい幅Ｗ２１（第１電極４２の幅において最も狭い部分の幅）を有することができる。図では、一例として、電極層４２４の幅が、リボン接続層４２６と隣接する部分ではリボン接続層４２６と同じ幅を有し、接着層４２２に向かいながら次第に小さくなることを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、アンダーカットＵＣによる電極層４２４の形状、幅などは多様に変形可能である。
一例として、アンダーカットＵＣの幅Ｗ２２（又は、第１電極４２の一側において接着層４２２またはリボン接続層４２６の幅Ｗ２と、電極層４２４において最も小さい幅Ｗ２１との差）は１μｍ〜１０μｍであってもよい。これは、湿式エッチング時に発生し得る程度に限定されたものである。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、アンダーカットＵＣの幅Ｗ２２が様々な値を有することができる。
このようなアンダーカットＵＣの存在から、電極４２，４４を形成するための金属層をパッシベーション膜４０上に全体的に形成した後、これを湿式エッチングによって共にパターニングすることで電極４２，４４を形成したことがわかる。
このように、電極４２，４４を形成するための金属層をスパッタリングによって全体的に形成する場合、スパッタリング工程において蒸着速度などを向上させるために使用されるプラズマによってパッシベーション膜４０が物理的に損傷する可能性が存在する。また、金属層をパターニングするためのエッチング工程（例えば、湿式エッチング工程）などによってパッシベーション膜４０などが化学的に損傷する可能性が存在する。これによって、本実施例では、上述したようにパッシベーション膜４０の耐久性を向上させて、電極４２，４４の形成時に発生し得るパッシベーション膜４０などの損傷を効果的に防止することができる。
このように、本実施例では、第１電極４２をメッキ工程を使用せずに形成することができる。第１電極４２の一部をメッキによって形成すると、パッシベーション膜４０にピンホール、スクラッチなどの欠陥がある場合に、その部分にもメッキが行われてしまい、望まない部分がメッキされることがある。そして、メッキ工程において使用するメッキ溶液が酸またはアルカリであるため、パッシベーション膜４０に損傷を与えたり、またはパッシベーション膜４０の特性を低下させることがある。本実施例では、メッキ工程を使用しないことによって、パッシベーション膜４０の特性を向上させることができ、簡単な工程により第１電極４２を形成することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、接着層４２２、電極層４２４及びリボン接続層４２６が様々な方法により形成され、様々な方法によりパターニングされてもよい。
以下では、図３を参照して、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４、バリア領域３６、そして、第１及び第２電極４２，４４の平面形状を詳細に説明する。
図３を参照すると、本実施例では、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４はそれぞれ、ストライプ状をなすように長く形成されると共に、長手方向と交差する方向において互いに交互に位置している。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間に、これらを離隔させるバリア領域３６が位置することができる。図示していないが、互いに離隔した複数の第１導電型領域３２が一側縁部において互いに接続され、互いに離隔した複数の第２導電型領域３４が他側縁部において互いに接続されてもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
このとき、第１導電型領域３２の面積を第２導電型領域３４の面積よりも大きくすることができる。一例として、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の面積は、これらの幅を異ならせることによって調節することができる。すなわち、第１導電型領域３２の幅Ｗ３を第２導電型領域３４の幅Ｗ４よりも大きくすることができる。これによって、エミッタ領域を構成する第１導電型領域３２の面積を十分に形成して、光電変換が広い領域で起こるようにすることができる。このとき、第１導電型領域３２がｐ型を有する場合に、第１導電型領域３２の面積を十分に確保して、移動速度が相対的に遅い正孔を効果的に収集することができる。
そして、第１電極４２が、第１導電型領域３２に対応してストライプ状に形成され、第２電極４４が、第２導電型領域３４に対応してストライプ状に形成されてもよい。第１及び第２開口部（図２の参照符号４０２，４０４参照、以下同様）のそれぞれが、第１及び第２電極４２，４４に対応して第１及び第２電極４２，４４の全面積に形成されてもよい。これによると、第１及び第２電極４２，４４と第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４との接触面積を最大化して、キャリア収集効率を向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。第１及び第２開口部４０２，４０４が、第１及び第２電極４２，４４の一部のみを第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４にそれぞれ接続するように形成されてもよいことは勿論である。例えば、第１及び第２開口部４０２，４０４が複数個のコンタクトホールとして構成されてもよい。そして、図示していないが、第１電極４２が一側縁部において互いに接続されて形成され、第２電極４４が他側縁部において互いに接続されて形成されてもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
再び図２を参照すると、半導体基板１０の前面上（より正確には、半導体基板１０の前面に形成された前面電界領域１３０上）に絶縁膜（例えば、パッシベーション膜２４、反射防止膜２６）が位置することができる。実施例によって、半導体基板１０上にパッシベーション膜２４のみが形成されてもよく、半導体基板１０上に反射防止膜２６のみが形成されてもよく、または半導体基板１０上にパッシベーション膜２４及び反射防止膜２６が順に位置してもよい。図では、半導体基板１０上にパッシベーション膜２４及び反射防止膜２６が順に形成され、半導体基板１０がパッシベーション膜２４と接触して形成される場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、半導体基板１０が反射防止膜２６に接触して形成されることも可能であり、その他の様々な変形が可能である。
パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６は、実質的に半導体基板１０の前面に全体的に形成することができる。ここで、全体的に形成するということは、物理的に完壁に全てに形成されたことのみならず、不可避に一部の除外された部分がある場合を含む。
パッシベーション膜２４は、半導体基板１０の前面に接触して形成されて、半導体基板１０の前面またはバルク内に存在する欠陥を不動化させる。これによって、少数キャリアの再結合サイトを除去して、太陽電池１５０の開放電圧を増加させることができる。反射防止膜２６は、半導体基板１０の前面に入射する光の反射率を減少させる。これによって、半導体基板１０の前面を介して入射する光の反射率を低下させることによって、ベース領域１１０と第１導電型領域３２との界面に形成されたｐｎ接合まで到達する光量を増加させることができる。これによって、太陽電池１５０の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。このように、パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６によって太陽電池１５０の開放電圧と短絡電流を増加させることで、太陽電池１５０の効率を向上させることができる。
パッシベーション膜２４及び／又は反射防止膜２６は、様々な物質で形成することができる。一例として、パッシベーション膜２４は、シリコン窒化膜、水素含有シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、アルミニウム酸化膜、ＭｇＦ2、ＺｎＳ、ＴｉＯ2及びＣｅＯ2からなる群から選択されたいずれか１つの単一膜、または２つ以上の膜が組み合わされた多層膜構造を有することができる。一例として、パッシベーション膜２４はシリコン酸化物を含み、反射防止膜２６はシリコン窒化物を含むことができる。このように反射防止膜２６がシリコン窒化物を含むとき、反射防止膜２６の屈折率は、シリコン窒化物を含むパッシベーション膜４０の屈折率よりも小さくすることができる。反射防止膜２６の屈折率が大きくなると、光の屈折が容易に起こってしまい、太陽電池１５０の内部に入射する光を妨げることがあるため、反射防止膜２６の屈折率を相対的に小さくする。すなわち、電極４２，４４が形成された面に位置し、シリコン窒化物を含むパッシベーション膜４０は、相対的に大きい屈折率を有するようにして、電極４２，４４の形成時に発生し得る損傷を最小化し、電極４２，４４が形成されていない、光が入射する面に形成され、シリコン窒化物を含む反射防止膜２６は、光の入射を妨げないようにすることができる。
例えば、反射防止膜２６がシリコン窒化物を含むとき、反射防止膜２６の屈折率は、２．０以下（例えば、１．８〜２．０）であってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、反射防止膜２６の屈折率が他の値を有してもよい。反射防止膜２６及びパッシベーション膜４０を所望の屈折率を有するようにすることは、反射防止膜２６及びパッシベーション膜４０を形成する工程の工程条件などを調節することによって具現することができる。例えば、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）などを用いるとき、シリコン窒化物を形成するための原料気体の一つであるアンモニアの含量を増加させると、形成されるシリコン窒化物膜の屈折率を増加させることができる。その他の様々な方法により、反射防止膜２６及びパッシベーション膜４０が所望の屈折率を有するようにすることができる。
本実施例に係る太陽電池１５０に光が入射すると、ベース領域１１０と第１導電型領域３２との間に形成されたｐｎ接合での光電変換によって電子と正孔が生成され、生成された正孔及び電子は、トンネル層２０をトンネリングして、それぞれ第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４に移動した後、第１及び第２電極４２，４４に移動する。これによって、電気エネルギーを生成するようになる。
本実施例のように、半導体基板１０の後面に電極４２，４４が形成され、半導体基板１０の前面には電極が形成されない後面電極構造の太陽電池１５０においては、半導体基板１０の前面でシェーディング損失（ｓｈａｄｉｎｇ ｌｏｓｓ）を最小化することができる。これによって、太陽電池１５０の効率を向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。半導体基板１０の前面に第１電極４２が位置する構造の太陽電池１５０に（特に、太陽電池１５０の後面に位置する第２電極４４に）本実施例の電極４２，４４の構造が適用されてもよい。
本実施例では、第１電極４２及び第２電極４４が全て半導体基板１０の後面に位置する太陽電池１５０において、これらと隣接して位置するパッシベーション膜４０の物質、屈折率などを限定することによって、電極４２，４４の形成時に発生し得るパッシベーション膜４０、導電型領域３２，３４などの損傷を効果的に防止することができる。これによって、太陽電池１５０の特性及び効率を向上させることができる。
上述した構造の太陽電池１５０の製造方法を、図５Ａ乃至図５Ｊを参照して詳細に説明する。図５Ａ乃至図５Ｊは、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示した断面図である。
まず、図５Ａに示すように、第２導電型ドーパントを有するベース領域１１０で構成される半導体基板１０を準備する。本実施例において、半導体基板１０は、ｎ型のドーパントを有するシリコン基板（一例として、シリコンウエハ）からなることができる。ｎ型のドーパントとしては、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を使用することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、ベース領域１１０がｐ型のドーパントを有してもよい。
このとき、半導体基板１０の前面及び後面のうちの少なくとも一面が凹凸を有するようにテクスチャリングしてもよい。半導体基板１０の表面のテクスチャリングとしては、湿式または乾式テクスチャリングを使用することができる。湿式テクスチャリングは、テクスチャリング溶液に半導体基板１０を浸漬することによって行うことができ、工程時間が短いという利点がある。乾式テクスチャリングは、ダイヤモンドドリルまたはレーザなどを用いて半導体基板１０の表面を削ることであって、凹凸を均一に形成することができる一方、工程時間が長く、半導体基板１０に損傷が発生し得る。その他に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などにより半導体基板１０をテクスチャリングすることもできる。このように、本発明では、様々な方法で半導体基板１０をテクスチャリングすることができる。
一例として、半導体基板１０の前面が凹凸を有するようにテクスチャリングされ、半導体基板１０の後面が、鏡面研磨などによって処理されて、半導体基板１０の前面よりも小さい表面粗さを有する平坦な面として構成されてもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な構造の半導体基板１０を使用することができる。
次いで、図５Ｂに示すように、半導体基板１０の後面にトンネル層２０を形成する。トンネル層２０は、半導体基板１０の後面に全体的に形成することができる。
ここで、トンネル層２０は、一例として、熱的成長法、蒸着法（例えば、プラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、原子層蒸着法（ＡＬＤ））などにより形成することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な方法により第１トンネル層２０を形成することができる。
次いで、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、トンネル層２０上に第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４を形成する。これをより具体的に説明すると、次の通りである。
図５Ｃに示すように、トンネル層２０上に半導体層３０を形成する。半導体層３０は、微細結晶質、非晶質、または多結晶半導体で構成することができる。半導体層３０は、一例として、熱的成長法、蒸着法（例えば、プラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ））などによって形成することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な方法により半導体層３０を形成することができる。
次いで、図５Ｄに示すように、半導体層３０に第１導電型領域３２、第２導電型領域３４、及びバリア領域３６を形成する。例えば、第１導電型領域３２に該当する領域に、イオン注入法、熱拡散法、レーザドーピング法などのような様々な方法により第１導電型ドーパントをドープし、第２導電型領域３４に該当する領域に、イオン注入法、熱拡散法、レーザドーピング法などによる様々な方法により第２導電型ドーパントをドープすることができる。すると、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４との間に位置した領域がバリア領域３６を構成することになる。
しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、導電型領域３２，３４、そして、バリア領域３６を形成する方法としては、公知の様々な方法を使用することができる。そして、バリア領域３６を形成しないなどの様々な変形が可能である。
次いで、図５Ｅに示すように、半導体基板１０の前面に第２導電型ドーパントをドープすることで前面電界領域１３０を形成することができる。前面電界領域１３０は、イオン注入法、熱拡散法、レーザドーピング法などのような様々な方法により形成することができる。その他の様々な方法を使用することができる。
次いで、図５Ｆに示すように、半導体基板１０の前面にパッシベーション膜２４及び反射防止膜２６を順次形成し、半導体基板１０の後面にパッシベーション膜４０を順次形成する。すなわち、半導体基板１０の前面上にパッシベーション膜２４及び反射防止膜２６を全体的に形成し、半導体基板１０の後面上に第１及び第２導電型領域３２，３４を覆うように全体的にパッシベーション膜４０を形成する。パッシベーション膜２４、反射防止膜２６及びパッシベーション膜４０は、真空蒸着法、化学気相蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷またはスプレーコーティングなどのような様々な方法により形成することができる。パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６、そして、パッシベーション膜４０の形成順序は多様に変形することができる。
次いで、図５Ｇに示すように、パッシベーション膜４０に第１及び第２開口部４０２，４０４を形成する。第１及び第２開口部４０２，４０４を形成する方法としては様々な方法を適用することができる。
一例として、本実施例では、レーザ２００を用いたレーザエッチングによって第１及び第２開口部４０２，４０４を形成することができる。レーザエッチングを用いると、第１及び第２開口部４０２，４０４の幅を薄く具現することができ、様々なパターンの第１及び第２開口部４０２，４０４を容易に形成することができる。
次いで、図５Ｈに示すように、第１及び第２開口部４０２，４０４内を充填するように、半導体基板１０の後面上（より正確には、第１及び第２導電型領域３２，３４を形成する半導体層上）に全体的に電極層４００を形成する。より具体的には、接着層４００ａ、電極層４００ｂ及びリボン接続層４００ｃを順次にスパッタリングによって形成する。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、接着層４００ａ、電極層４００ｂ及びリボン接続層４００ｃの形成方法は多様に変形可能である。
次いで、図５Ｉに示すように、電極層４００上にマスク層４１０を形成する。マスク層４１０は、電極４２，４４に対応する部分に形成され、エッチング工程中に電極４２，４４に該当する部分の電極層４００がエッチングされないようにする役割を果たす。マスク層４１０は、印刷、フォトリソグラフィーなどにより形成することができる。マスク層４１０は、開口部４０２，４０４の幅よりも大きい幅を有するように形成することができる。
次いで、図５Ｊに示すように、マスク層４１０が形成されていない部分の電極層４００を除去して電極４２，４４を形成し、マスク層４１０を除去する。マスク層４１０が形成されていない部分は、エッチング溶液を用いた湿式エッチング工程により除去することができる。エッチング溶液としては、酸性溶液を用いることができ、一例として、フッ酸、リン酸、硝酸、またはこれらの混合物を用いることができる。これによって、電極４２，４４がパターニングされる。このように湿式エッチング工程を用いると、簡単な工程により電極４２，４４をパターニングすることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
このように、本実施例では、電極層４００をスパッタリングによってパッシベーション膜４０上に全体的に形成した後、電極層４００をエッチングすることによって電極４２，４４を形成する。このような工程により、パッシベーション膜４０が物理的または化学的に損傷する可能性があり、そのため、本実施例では、パッシベーション膜４０を優れた耐久性、耐酸性、プラズマ抵抗性などを有するシリコン窒化物またはシリコン炭化物で形成する。これによって、パッシベーション膜４０の損傷を防止し、半導体基板１０及び導電型領域３２，３４を安全に保護することができる。これによって、太陽電池１５０の電流密度、開放電圧などの特性を向上させることができる。
上述した実施例では、トンネル層２０、導電型領域３２，３４、バリア領域３６を形成した後、前面電界層１３０を形成し、パッシベーション膜２４、反射防止膜２６及びパッシベーション膜４０を形成した後、第１及び第２電極４２，４４を形成する場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、トンネル層２０、導電型領域３２，３４、バリア領域３６，パッシベーション膜２４、反射防止膜２６及びパッシベーション膜４０の形成順序は多様に変更可能である。また、一部が形成されないなどの様々な変更が可能である。
以下、本発明の他の実施例に係る太陽電池及びそれに用いられる電極を詳細に説明する。上述した説明と同一または極めて類似の部分については詳細な説明を省略し、互いに異なる部分についてのみ詳細に説明する。そして、以下の説明及び図面では第１電極４２を例示として説明したが、下記の説明は第２電極４４にも適用することができる。
図６は、本発明の他の実施例に係る太陽電池を示した断面図である。
図６を参照すると、本実施例に係るパッシベーション膜４０は、導電型領域上に位置（一例として、接触）し、シリコン窒化物を含む第１層４０ａと、第１層４０ａ上に位置（一例として、接触）し、シリコン炭化物を含む第２層４０ｂとを含むことができる。シリコン窒化物を含む第１層４０ａに対する説明には、上述した実施例においてパッシベーション膜４０として用いられるシリコン窒化物層に対する説明を適用することができ、シリコン炭化物を含む第２層４０ｂの説明には、上述した実施例においてパッシベーション膜４０として用いられるシリコン炭化物層に対する説明を適用することができる。これによって、詳細な説明を省略する。
本実施例のように、パッシベーション膜４０が互いに異なる物質を有する第１層４０ａ及び第２層４０ｂを含む場合、パッシベーション膜４０の耐久性、耐酸性、プラズマ抵抗性、金属拡散防止特性などの効果を極大化することができる。このとき、シリコン炭化物を含む第２層４０ｂが疎水性を有するので、パッシベーション膜４０の外面側に位置させることで、エッチングにさらに効果的に対応するようにすることができる。
本実施例において、第１層４０ａの厚さＴ１が、第２層４０ｂの厚さＴ２と同一またはそれより大きくてもよい。これは、耐久性、耐酸性、プラズマ抵抗性、金属拡散防止特性などを全て備えた第１層４０ａを相対的に厚く形成することで、これによる優れた特性を全て具現するようにし、第２層４０ｂは疎水性を示すことができる程度に相対的に薄く形成することで、工程時間、工程コストなどを低減するためである。
例えば、第２層４０ｂの厚さＴ２：第１層４０ａの厚さＴ１の比率Ｔ２：Ｔ１が、１：１〜１：４であってもよい。前記比率Ｔ２：Ｔ１が１：１未満であると、第２層４０ｂによる効果を十分に具現しにくく、前記比率Ｔ２：Ｔ１が１：４を超えると、第１層４０ａの厚さによって工程時間、工程コストなどが増加し、太陽電池１００の薄型化が難しくなることがある。または、第１層４０ａの厚さＴ１が５０ｎｍ〜２００ｎｍであり、第２層４０ｂの厚さＴ２が１０ｎｍ〜５０ｎｍであってもよい。第１層４０ａの厚さＴ１が５０ｎｍ未満であるか、または第２層４０ｂの厚さＴ２が１０ｎｍ未満であると、所望の効果を十分に具現することが難しいことがある。第１層４０ａの厚さＴ１が２００ｎｍを超えるか、または第２層４０ｂの厚さＴ２が５０ｎｍを超えると、工程時間、工程コストを低減するのに限界がある。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１層４０ａの厚さＴ１、第２層４０ｂの厚さＴ２、これらの比率Ｔ２：Ｔ１などの値は多様に変形可能である。
図７は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池の部分背面平面図である。
図７を参照すると、本実施例に係る太陽電池１５０では、第２導電型領域３４が、島状を有しながら互いに離隔して複数備えられ、第１導電型領域３２は、第２導電型領域３４及びこれを取り囲むバリア領域３６を除外した部分に全体的に形成されてもよい。
すると、第１導電型領域３２として機能する第１導電型領域３２が最大限広い面積を有しながら形成されて、光電変換効率を向上させることができる。そして、第２導電型領域３４の面積を最小化しながらも、半導体基板１０に全体的に第２導電型領域３４が位置するようにすることができる。すると、第２導電型領域３４によって表面再結合を効果的に防止すると共に、第２導電型領域３４の面積を最大化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第２導電型領域３４が、第２導電型領域３４の面積を最小化することができる様々な形状を有していてもよいことは勿論である。
図では、第２導電型領域３４が円形の形状を有する場合を例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第２導電型領域３４が、それぞれ楕円形、または三角形、四角形、六角形などの多角形の平面形状を有していてもよいことは勿論である。
パッシベーション膜４０に形成された第１及び第２開口部４０２，４０４は、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４のそれぞれの形状を考慮して、互いに異なる形状を有することができる。すなわち、第１開口部４０２は、第１導電型領域３２上で長く延びながら形成されてもよく、第２開口部４０４は、複数個が第２導電型領域３４に対応して互いに離隔して形成されてもよい。第１電極４２は、第１導電型領域３２上にのみ位置し、第２電極４４は、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４上に共に位置することを考慮したものである。すなわち、パッシベーション膜４０において、第２導電型領域３４上に位置した部分に対応して第２開口部４０４が形成され、第２開口部４０４によって第２電極４４と第２導電型領域３４とが接続される。そして、第１導電型領域３２上に該当するパッシベーション膜４０の部分には第２開口部４０４が形成されないので、第２電極４４と第１導電型領域３２とが互いに絶縁された状態を維持できるようにする。第１電極４２は、第１導電型領域３２上にのみ形成されるので、第１開口部４０２が第１電極４２と同一または類似の形状を有することができ、これによって、第１電極４２が第１導電型領域３２上に全体的にコンタクトすることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、第１開口部４０２が、第２開口部４０４と類似の形状を有する複数個のコンタクトホールとして構成されてもよい。
図８は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池の断面図である。
図８を参照すると、本実施例に係る太陽電池１５０は、トンネル層（図２の参照符号２０、以下同様）を備えずに、第１及び第２導電型領域３２，３４を半導体基板１０の内部に形成されるドーピング領域で構成する。すなわち、第１及び第２導電型領域３２，３４のそれぞれが、半導体基板１０に第１又は第２導電型ドーパントを相対的に高いドーピング濃度でドープして形成されたドーピング領域で構成される。これによって、第１及び第２導電型領域３２，３４が、第１又は第２導電型を有する結晶質（単結晶または多結晶）半導体を含んで半導体基板１０を構成するようになる。一例として、第１及び第２導電型領域３２，３４のそれぞれは、第１又は第２導電型を有する単結晶半導体基板（一例として、単結晶シリコンウエハ基板）の一部分として構成されてもよい。
このような実施例では、第１電極４２の接着層（図２の参照符号４２２参照）が、半導体基板１０（又は、半導体基板１０の一部を構成する第１導電型領域３２）に接触して形成され、第２電極４４の接着層４２２が、半導体基板１０（又は、半導体基板１０の一部を構成する第２導電型領域３４）に接触して形成される。上述した説明において、第１及び第２電極４２，４４の接着層４２２が半導体層の代わりに半導体基板１０に接触する点のみが異なるので、これについての詳細な説明は省略する。
上述したような特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における通常の知識を有する者によって、他の実施例に対しても組み合わせ又は変形して実施可能である。したがって、このような組み合わせ及び変形に係わる内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
１０ 半導体基板
２０ トンネル層
２４、４０ パッシベーション膜
２６ 反射防止膜
３２ 第１導電型領域
３４ 第２導電型領域
３６ バリア領域
４２ 第１電極
４４ 第２電極
１００ 太陽電池モジュール
１１０ ベース領域
１２１ 前面基板
１２２ 後面シート
１３０ 前面電界領域
１３１ 第１密封材
１３２ 第２密封材
１４２ 絶縁フィルム
１４４ リボン
１４５ バスリボン
１４６ ペースト層
１５０ 太陽電池
１５１ 第１太陽電池
１５２ 第２太陽電池
４０２ 第１開口部
４０４ 第２開口部
４１０ マスク層
４２２ 接着層
４２４ 電極層
４２６ リボン接続層

Claims (19)

  1. 半導体基板と、
    前記半導体基板の一面側に位置する第１及び第２導電型領域を含む導電型領域と、
    前記第１導電型領域に接続される第１電極及び前記第２導電型領域に接続される第２電極を含む電極と、
    前記導電型領域上に形成されるパッシベーション膜と、
    を含み、
    前記パッシベーション膜が、シリコン炭化物を含むシリコン炭化物層を含み、
    前記シリコン炭化物層の屈折率が１．５〜２．０である、太陽電池。
  2. 前記パッシベーション膜が、シリコン窒化物を更に含み、屈折率が２．１〜２．２であるシリコン窒化物層を含む、請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記半導体基板の他面上に位置する絶縁膜をさらに含み、
    前記絶縁膜はシリコン窒化物を含み、前記パッシベーション膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する、請求項２に記載の太陽電池。
  4. 前記シリコン炭化物層が非晶質構造を有する、請求項１に記載の太陽電池。
  5. 前記シリコン炭化物層が疎水性を有する、請求項１に記載の太陽電池。
  6. 前記パッシベーション膜が、シリコン炭化物層の単一層で構成される、請求項１に記載の太陽電池。
  7. 前記パッシベーション膜は、
    前記導電型領域上に位置し、シリコン窒化物を含む第１層と、
    前記第１層上に位置し、シリコン炭化物層を含む第２層と、
    を含む、請求項１に記載の太陽電池。
  8. 前記第１層の屈折率が前記第２層の屈折率よりも大きい、請求項７に記載の太陽電池。
  9. 前記第１層の厚さが、前記第２層の厚さと同一またはそれより大きい、請求項７に記載の太陽電池。
  10. 前記第２層：前記第１層の厚さの比率が１：１〜１：４であるか、または、
    前記第１層の厚さが５０ｎｍ〜２００ｎｍであり、前記第２層の厚さが１０ｎｍ〜５０ｎｍである、請求項９に記載の太陽電池。
  11. 前記パッシベーション膜は、前記電極に対応して開口部を備え、
    前記電極は、前記開口部の底面、前記開口部に隣接する前記パッシベーション膜の側面、及び前記開口部に隣接する前記パッシベーション膜上にわたって形成される、請求項１に記載の太陽電池。
  12. 前記電極は、
    前記導電型領域に接触して形成され、伝導性を有する接着層と、
    前記接着層上に形成される電極層と、
    前記電極層上に形成されるリボン接続層とを含む、請求項１に記載の太陽電池。
  13. 前記接着層は、前記開口部の底面、前記開口部に隣接する前記パッシベーション膜の側面、及び前記開口部に隣接する前記パッシベーション膜上でこれらに接触する、請求項１２に記載の太陽電池。
  14. 前記接着層が、透光性を有する金属を含む、請求項１２に記載の太陽電池。
  15. 前記電極層の少なくとも一部が前記接着層または前記リボン接続層よりも小さい幅を有する、請求項１２に記載の太陽電池。
  16. 前記パッシベーション膜は前記電極に対応して開口部を備え、
    前記電極の側面の少なくとも一部にアンダーカット（ｕｎｄｅｒ ｃｕｔ）が位置する、請求項１に記載の太陽電池。
  17. 前記アンダーカットの幅が１μｍ〜１０μｍである、請求項１６に記載の太陽電池。
  18. 前記半導体基板の一面と前記導電型領域との間に位置するトンネル層をさらに含む、請求項１に記載の太陽電池。
  19. 前記第１導電型領域と前記第２導電型領域との間に位置するバリア領域をさらに含む、請求項１に記載の太陽電池。
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