JP6164939B2 - 太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池およびその製造方法に関する。さらに、本発明は太陽電池モジュールに関する。

エネルギー問題や地球環境問題が深刻化する中、化石燃料にかわる代替エネルギーとして、太陽電池が注目されている。太陽電池では、半導体接合等からなる光電変換部への光照射により発生したキャリア（電子および正孔）を外部回路に取り出すことにより、発電がおこなわれる。光電変換部で発生したキャリアを効率的に外部回路へ取出すために、太陽電池の光電変換部上には集電極が設けられる。

例えば、結晶シリコン基板上に、非晶質シリコン層および透明電極層を有するヘテロ接合太陽電池では、例えば一導電型シリコン基板上に逆導電型シリコン系薄膜を形成することによりＰＮ接合部やＰＩＮ接合部が形成され、透明電極層上に集電極が設けられる。また薄膜シリコン太陽電池では、ＰＩＮ層を製膜してＰＩＮ接合部を形成した光電変換ユニット上に透明電極層と集電極が形成されたものが一般的に用いられている。

太陽電池の形成においては、一般に、導電型半導体層、透明電極層、金属電極層等の薄膜が、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法等により基板表面に形成される。これらの薄膜は、基板表面のみならず、側面や裏面にも回り込んでしまい、表面と裏面との間の短絡やリークを生じる場合がある。このような回り込みによる短絡を防止するために、例えば特許文献１では、結晶シリコン基板の周端部をマスクで覆いながら導電型半導体層や透明電極層を形成する方法が提案されている。

また、特許文献２，３では、基板上に半導体薄膜や電極を形成した後に、所定の加工を行い、短絡を防止する方法が開示されている。具体的には、特許文献２では、レーザー照射により溝を形成した後、該溝に沿って結晶シリコン基板を割断することにより、光電変換部の側面が割断面からなる太陽電池を形成する方法が開示されている。

特許文献２では、ＰＮ接合部を有する側からレーザー照射する場合に生じ得る、ＰＮ接合部のレーザー痕によるダメージを抑制する観点から、ＰＮ接合部と反対側からレーザーを照射する方法が記載されている。この場合、ＰＮ接合部に達しない溝を形成することができるが、絶縁処理を行うためには溝形成後に折割りを行う必要がある。

特許文献３では、結晶シリコン基板上に形成された導電型半導体層および透明電極層をレーザー照射により除去して、溝を形成する方法が提案されている。特許文献２の割断面や特許文献３の溝の表面には、半導体薄膜や電極が存在しないため、回り込みによる短絡の問題が解決される。

また、特許文献４には、キャリア分離用電界を形成するための半導体接合部（ｎ型単結晶シリコン基板）と、その反対側にキャリア再結合を抑制する抑制層（ｎ型非晶質シリコン系薄膜）とが設けられ、抑制層側のコーナー部分に傾斜面を形成し、半導体接合部に直接光を取り込むことで抑制層での光吸収を抑制し、光学ロスを減少させることが記載されている。

ところで、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン系の太陽電池では、受光面に細い金属からなる集電極が設けられる。また、結晶シリコン基板上に、非晶質シリコン層および透明電極層を有するヘテロ接合太陽電池でも、透明電極層上に集電極が設けられる。

太陽電池の集電極は、一般に、スクリーン印刷法により、銀ペーストをパターン印刷することにより形成される。この方法は、工程自体は単純であるが、銀の材料コストが大きいことや、樹脂を含有する銀ペースト材料が用いられるために、集電極の抵抗率が高くなるとの問題がある。銀ペーストを用いて形成された集電極の抵抗率を小さくするためには、銀ペーストを厚く印刷する必要がある。しかしながら、印刷厚みを大きくすると、電極の線幅も大きくなるため、電極の細線化が困難であり、集電極による遮光損が大きくなる。

これらの課題を解決するための手法として、材料コストおよびプロセスコストの面で優れるめっき法により集電極を形成する方法が知られている。例えば、特許文献５，６では、光電変換部を構成する透明電極上に、銅等からなる集電極がめっき法により形成された太陽電池法が開示されている。この方法においては、まず、光電変換部の透明電極層上に、集電極の形状に対応する開口部を有するレジスト材料層（絶縁層）が形成され、透明電極層のレジスト開口部に、電気めっきにより集電極が形成される。その後、レジストが除去されることで、所定形状の集電極が形成される。特許文献６では、下地電極層形成後にマスクを用いてめっき電極層を形成することにより、めっき電極の線幅を下地電極層以下とすることが開示されている。

また、特許文献７では、透明電極上にＳｉＯ２等の絶縁層を設けた後、絶縁層を貫通する溝を設けて透明電極層の表面または側面を露出させ、透明電極の露出部と導通するように金属集電極を形成する方法が開示されている。具体的には、透明電極層の露出部に光めっき法等により金属シードを形成し、この金属シードを起点として電気めっきにより金属電極を形成する方法が提案されている。このような方法によれば、特許文献５，６のようにレジストを用いる必要がないため、材料コストおよびプロセスコスト面でより有利である。また、低抵抗の金属シードを設けることにより、透明電極層と集電極との間の接触抵抗を低下させることができる。

また特許文献８では、導電性シードの凹凸を大きくすることにより、絶縁層製膜時に、光電変換部の導電性シード以外の部分の全面を覆い、導電性シード上に不連続な開口部を形成する旨が記載されている。

特開２００１−４４４６１号公報 特開２００６−３１０７７４号公報 特開平９−１２９９０４号公報 特開２０１０−２３２４６６号公報 特開昭６０−６６４２６号公報 特開２０００−５８８８５号公報 特開２０１１−１９９０４５号公報 特表２０１３−５０７７８１号公報

しかしながら、特許文献１のようにマスクを用いる場合は、透明電極層などを製膜しない「余白部」が大きくなり、受光面積が小さくなるという問題がある。またマスク準備工程など新たな工程も必要となり、生産性の観点から問題がある。

一方で、レーザーを用いた絶縁処理をもちいる場合は、マスク製膜と比較して、より精細な位置で絶縁処理を行うことが可能となるため、受光面積を大きくすることが可能となる。しかしながら、特許文献２のようにレーザー光をＰＮ接合部と反対面側から照射する場合においては、通常必ず折割りする必要があり、受光面積をより増大させる観点からは課題が残る。

特許文献３の様に、PN接合部側からレーザーを照射する場合は、必ずしも折割りは必要ではなく、溝の形成のみで絶縁処理が可能となる。しかしながら本発明者らの検討によれば、該太陽電池を用いて太陽電池モジュールを作製する際、溝のみを形成したＰＮ接合部側に配線部材を形成すると、溝を挟んでP型半導体側の電極とN型半導体側の電極が同一平面上に並ぶことになり、表裏の電極が短絡することが明らかとなった。

特許文献４では、ＰＮ接合部とは反対面側にコーナー部を形成しており、表裏面の回り込みによる短絡の除去については何ら検討がなされておらず、半導体層や透明電極層の回り込みによる短絡を除去するためには、マスクを用いるか、別途割断することによる絶縁処理が必要となり、受光面のロスにつながるという問題がある。

更に、上記特許文献７の方法によれば、高価なレジスト材料を用いることなく、めっき法により細線パターンの集電極を形成可能である。しかしながら、特許文献７のように、電解めっきの起点となる金属シードを光めっき法により形成する方法は、半導体接合のｎ層側には適用可能であるものの、ｐ層側に適用することはできない。一般に、ヘテロ接合太陽電池では、ｎ型単結晶シリコン基板を用い、ｐ層側のヘテロ接合を光入射側とする構成の特性が最も高いことが知られているが、特許文献７の方法は、ｐ層側を光入射側とするヘテロ接合太陽電池における光入射側の集電極の形成には適していないとの問題がある。また、特許文献７では、絶縁層と透明電極層とを貫通する溝内で、透明電極層の側面と金属集電極とが接しているが、透明電極層の厚みは一般に１００ｎｍ程度であるため、両者の接触面積が小さい。そのため、透明電極と集電極との間の抵抗が高くなり、集電極としての機能を十分に発揮できないとの問題がある。また特許文献８では、表裏の回り込みによる短絡については何ら検討がなされていない。

本発明は、上記のような太陽電池の絶縁処理と集電極形成に関わる従来技術の問題点を解決し、太陽電池の変換効率を向上させること、および太陽電池の製造コストを低減することを目的とする。

本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、所定の絶縁処理方法、並びに集電極を用いることにより、結晶シリコン系太陽電池の変換効率が向上可能であり、さらに当該集電極が低コストで形成可能であることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、以下に関する。

一導電型半導体基板を有する光電変換部と、前記光電変換部の第一の主面もしくは第二の主面に集電極とを有する太陽電池であって、前記光電変換部は、前記一導電型半導体基板の第一の主面側に逆導電型半導体層を有し、かつ第一の主面側の最表面層が前記逆導電型半導体層または第一透明電極層であり、前記光電変換部は、前記基板の第二主面側に裏面電極層を有し、前記集電極は、前記光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層とを含み、かつ、前記第一導電層と前記第二導電層の間に開口部が形成された絶縁層を含み、前記第一導電層は、前記絶縁層により被覆されており、前記第二導電層の一部が、前記絶縁層の前記開口部を通じて前記第一導電層に導通されており、前記光電変換部は、第一の主面および側面に、第一の主面側の最表面層と第二の主面側の裏面電極層の短絡が除去された絶縁領域を有し、前記絶縁領域は、前記光電変換部における第一の主面側表面および第二の主面側表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、かつ、前記基板が露出するように、前記光電変換部の第一の主面の周縁部と側面に跨って形成された肩構造を有する、太陽電池。

前記裏面電極層は、前記第二主面側の第二透明電極層または裏面金属電極の少なくともいずれか一方により構成されることが好ましい。

前記絶縁領域における前記肩構造は、前記光電変換部の第一の主面側表面から前記第二主面側表面までの厚みをｄとし、肩構造形成領域における前記光電変換部の第一の主面側から第二主面側への厚み方向の距離をｄ１としたとき、０＜ｄ１≦０．９５ｄを満たす領域に形成されていることが好ましい。

前記絶縁領域における前記肩構造は、前記光電変換部の側面端部から、前記光電変換部の表面と平行な方向への幅をｘとしたとき、０＜ｘ≦１０００μｍの領域に形成されていることが好ましい。

前記絶縁領域は、前記光電変換部の側面における、前記肩構造以外の領域にレーザー痕を有することが好ましい。

前記光電変換部の第一の主面の最表面層が前記第一透明電極層であることが好ましい。

前記光電変換部は、前記一導電型半導体基板としての一導電型結晶シリコン基板の第一の主面上に、逆導電型半導体層としての逆導電型シリコン系薄膜層と、前記最表面層としての前記第一透明電極層をこの順に有することが好ましい。

前記絶縁領域が、前記集電極よりも外周の領域に設けられていることが好ましい。

前記絶縁領域が、前記光電変換部の第一の主面側における周縁部の全周に亘って形成されていることが好ましい。

前記集電極が、前記光電変換部の第一の主面上に形成されていることが好ましい。

前記絶縁層が、前記光電変換部の第一の主面上における第一導電層非形成領域上にも形成されていることが好ましい。

前記絶縁層が、さらに前記絶縁領域を覆うように形成されていることが好ましい。

前記第一導電層は低融点材料を含み、前記低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１は前記光電変換部の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。

前記太陽電池と、他の太陽電池もしくは外部電極と、を接続する配線部材を有する太陽電池モジュールを作製することが好ましい。

前記太陽電池の前記集電極上に前記配線部材が形成されていることが好ましい。

前記光電変換部の第一の主面上に前記集電極を有し、前記配線部材は、前記光電変換部の第一の主面側の表面において、前記絶縁領域における前記肩構造上に形成されていることが好ましい。

前記太陽電池を製造する方法は、前記光電変換部上に第一導電層が形成される第一導電層形成工程；前記第一導電層上に絶縁層が形成される絶縁層形成工程；前記絶縁層に設けられた開口部を介して、めっき法により第一導電層と導通する第二導電層が形成されるめっき工程、をこの順に有し、さらに、前記光電変換部の第一の主面側の周縁部と側面に跨る肩構造を形成することにより前記絶縁領域が形成される絶縁処理工程を有することが好ましい。

前記絶縁処理工程が、前記絶縁層形成工程前に行われることが好ましい。

前記絶縁処理工程は、前記第一導電層形成工程後に行われることが好ましい。

前記絶縁領域が、レーザー照射により形成されることが好ましい。

前記絶縁領域が、メカニカルスクライブにより形成されることが好ましい。

前記絶縁層形成工程において、前記絶縁層が、前記光電変換部の一主面上における第一導電層非形成領域上にも形成されることが好ましい。

前記絶縁層が、前記絶縁領域を覆うように形成されることが好ましい。

前記第一導電層は熱流動開始温度Ｔ１が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、前記絶縁層形成工程後に、前記低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温のアニール温度Ｔａで加熱処理が行われることにより前記開口部が形成されることが好ましい。

前記第一導電層は熱流動開始温度Ｔ１が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、前記絶縁層形成工程において、前記低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温の基板温度Ｔｂで前記絶縁層が形成されることにより、絶縁層の形成と同時に前記開口部が形成されることが好ましい。

前記光電変換部は、一導電型結晶シリコン基板の一主面上に、シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有し、前記透明電極層上に前記集電極が形成されることが好ましい。

本発明によれば、折り割り工程を行わずに絶縁処理を行えるため、ウェハの利用面積を最大にし、かつプロセスの簡略化を実現することができる。更に、モジュール作製時の配線部材による短絡を抑制することが可能となる。更に、めっき法により集電極が形成可能であるため、集電極が低抵抗化され、太陽電池の変換効率を向上することができる。また、従来技術のめっき法による集電極の形成方法では、絶縁層のパターニングプロセスが必要であるが、本発明によればパターン形成のためのマスクやレジストを用いずにめっき法によるパターン電極の形成が可能である。したがって、高効率の太陽電池を安価に提供することができる。

本発明の太陽電池を示す模式的断面図である。 一実施形態にかかるヘテロ接合太陽電池を示す模式的断面図である。 本発明の一実施形態による太陽電池の周縁部における模式的断面図である。 本発明の一実施形態による太陽電池の周縁部における模式的断面図である。 本発明の一実施形態による太陽電池の模式的断面図である。 本発明の実施形態による太陽電池の周縁部の模式図である。 本発明の一実施形態、及び比較例による太陽電池の周縁部における模式的断面図である。 本発明の一実施形態による太陽電池の製造工程の概念図である。 低融点材料の加熱時の形状変化の一例を示す概念図である。 低融点材料粉末の加熱時の形状変化、およびネッキングについて説明するための概念図である。 焼結ネッキングが生じた金属微粒子のＳＥＭ写真である。 めっき装置の構造模式図である。

図１に模式的に示すように、本発明の太陽電池１００は、光電変換部５０の第一主面もしくは第二主面上に集電極７０を備える。集電極７０は、光電変換部５０側から順に、第一導電層７１と第二導電層７２とを含む。第一導電層７１と第二導電層７２との間には、開口部を有する絶縁層９が形成されている。第二導電層７２の一部は、絶縁層９の開口部９ｈを介して、第一導電層７１に導通されている。また、前記光電変換部は、第一の主面および側面に、第一の主面側の最表面層と第二の主面側の裏面電極層の短絡が除去された絶縁領域を有する。前記絶縁領域Ａ０は、前記光電変換部における第一の主面側表面および第二の主面側表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たす。前記絶縁領域Ａ０は、前記基板が露出するように、前記光電変換部の第一の主面の周縁部と側面に跨って形成された肩構造を有する。

以下、本発明の一実施形態であるヘテロ接合結晶シリコン太陽電池（以下、「ヘテロ接合太陽電池」と記載する場合がある）を例として、本発明をより詳細に説明する。ヘテロ接合太陽電池は、一導電型の単結晶シリコン基板の表面に、単結晶シリコンとはバンドギャップの異なるシリコン系薄膜を有することで、拡散電位が形成された結晶シリコン系太陽電池である。シリコン系薄膜としては非晶質のものが好ましい。中でも、拡散電位を形成するための導電型非晶質シリコン系薄膜と結晶シリコン基板の間に、薄い真性の非晶質シリコン層を介在させたものは、変換効率の最も高い結晶シリコン太陽電池の形態の一つとして知られている。

図２は、本発明の一実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池の模式的断面図である。結晶シリコン系太陽電池１０１は、光電変換部５０として、一導電型単結晶シリコン基板１の一方の面（光入射側の面）に、導電型シリコン系薄膜３ａおよび光入射側透明電極層６ａをこの順に有する。一導電型単結晶シリコン基板１の他方の面（光入射側の反対面）には、導電型シリコン系薄膜３ｂおよび裏面側透明電極層６ｂをこの順に有することが好ましい。光電変換部５０表面の光入射側透明電極層６ａ上には、第一導電層７１および第二導電層７２を含む集電極７０が形成されることが好ましい。第一導電層７１と第二導電層７２との間には開口部を有する絶縁層９が形成されている。

一導電型単結晶シリコン基板１と導電型シリコン系薄膜３ａ，３ｂとの間には、真性シリコン系薄膜２ａ，２ｂを有することが好ましい。裏面側透明電極層６ｂ上には裏面金属電極８を有することが好ましい。

更に、光電変換部５０には、一主面側の周縁部と側面に絶縁領域Ａ０が形成されている。前記絶縁領域Ａ０は、前記光電変換部における第一の主面側表面および第二の主面側表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、かつ、前記基板が露出するように、前記光電変換部の第一の主面の周縁部と側面に跨って形成された肩構造を有する。

まず、本発明の結晶シリコン系太陽電池における、一導電型単結晶シリコン基板１について説明する。一般的に単結晶シリコン基板は、導電性を持たせるために、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有している。単結晶シリコン基板は、シリコン原子に電子を導入するための原子（例えばリン）を含有させたｎ型と、シリコン原子に正孔を導入する原子（例えばボロン）を含有させたｐ型がある。すなわち、本発明における「一導電型」とは、ｎ型またはｐ型のどちらか一方であることを意味する。

ヘテロ接合太陽電池では、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される入射側のへテロ接合を逆接合として強い電場を設けることで、電子・正孔対を効率的に分離回収することができる。そのため、光入射側のヘテロ接合は逆接合であることが好ましい。一方で、正孔と電子とを比較した場合、有効質量および散乱断面積の小さい電子の方が、一般的に移動度が大きい。以上の観点から、ヘテロ接合太陽電池に用いられる単結晶シリコン基板１は、ｎ型単結晶シリコン基板であることが好ましい。単結晶シリコン基板１は、光閉じ込めの観点から、表面にテクスチャ構造を有することが好ましい。

テクスチャが形成された一導電型単結晶シリコン基板１の表面に、シリコン系薄膜が製膜される。シリコン系薄膜の製膜方法としては、プラズマＣＶＤ法が好ましい。プラズマＣＶＤ法によるシリコン系薄膜の形成条件としては、基板温度１００〜３００℃、圧力２０〜２６００Ｐａ、高周波パワー密度０．００４〜０．８Ｗ／ｃｍ^２が好ましく用いられる。シリコン系薄膜の形成に使用される原料ガスとしては、ＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６等のシリコン含有ガス、またはシリコン系ガスとＨ_２との混合ガスが好ましく用いられる。

導電型シリコン系薄膜３は、一導電型または逆導電型のシリコン系薄膜である。例えば、一導電型単結晶シリコン基板１としてｎ型が用いられる場合、一導電型シリコン系薄膜、および逆導電型シリコン系薄膜は、各々ｎ型、およびｐ型となる。ｐ型またはｎ型シリコン系薄膜を形成するためのドーパントガスとしては、Ｂ_２Ｈ_６またはＰＨ_３等が好ましく用いられる。また、ＰやＢといった不純物の添加量は微量でよいため、予めＳｉＨ_４やＨ_２で希釈された混合ガスを用いることが好ましい。導電型シリコン系薄膜の製膜時に、ＣＨ_４、ＣＯ_２、ＮＨ_３、ＧｅＨ_４等の異種元素を含むガスを添加して、シリコン系薄膜を合金化することにより、シリコン系薄膜のエネルギーギャップを変更することもできる。

シリコン系薄膜としては、非晶質シリコン薄膜、微結晶シリコン（非晶質シリコンと結晶質シリコンとを含む薄膜）等が挙げられる。中でも非晶質シリコン系薄膜を用いることが好ましい。例えば、一導電型単結晶シリコン基板１としてｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合の光電変換部５０の好適な構成としては、透明電極層６ａ／ｐ型非晶質シリコン系薄膜３ａ／ｉ型非晶質シリコン系薄膜２ａ／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質シリコン系薄膜２ｂ／ｎ型非晶質シリコン系薄膜３ｂ／透明電極層６ｂの順の積層構成が挙げられる。この場合、前述の理由から、ｐ層側を光入射面とすることが好ましい。

真性シリコン系薄膜２ａ，２ｂとしては、シリコンと水素で構成されるｉ型水素化非晶質シリコンが好ましい。単結晶シリコン基板上に、ＣＶＤ法によってｉ型水素化非晶質シリコンが製膜されると、単結晶シリコン基板への不純物拡散を抑えつつ表面パッシベーションを有効に行うことができる。また、膜中の水素量を変化させることで、エネルギーギャップにキャリア回収を行う上で有効なプロファイルを持たせることができる。

ｐ型シリコン系薄膜は、ｐ型水素化非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層、またはｐ型非晶質シリコンオキサイド層であることが好ましい。不純物拡散の抑制や直列抵抗低下の観点ではｐ型水素化非晶質シリコン層が好ましい。一方、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層およびｐ型非晶質シリコンオキサイド層は、ワイドギャップの低屈折率層であるため、光学的なロスを低減できる点において好ましい。

ヘテロ接合太陽電池１０１の光電変換部５０は、導電型シリコン系薄膜３ａ，３ｂ上に、透明電極層６ａ，６ｂを備えることが好ましい。透明電極層は、透明電極層形成工程により形成される。透明電極層６ａ，６ｂは、導電性酸化物を主成分とする。導電性酸化物としては、例えば、酸化亜鉛や酸化インジウム、酸化錫を単独または混合して用いることができる。導電性、光学特性、および長期信頼性の観点から、酸化インジウムを含んだインジウム系酸化物が好ましく、中でも酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を主成分とするものがより好ましく用いられる。ここで「主成分とする」とは、含有量が５０重量％より多いことを意味し、７０重量％以上が好ましく、９０％重量以上がより好ましい。透明電極層は、単層でもよく、複数の層からなる積層構造でもよい。

透明電極層には、ドーピング剤を添加することができる。例えば、透明電極層として酸化亜鉛が用いられる場合、ドーピング剤としては、アルミニウムやガリウム、ホウ素、ケイ素、炭素等が挙げられる。透明電極層として酸化インジウムが用いられる場合、ドーピング剤としては、亜鉛や錫、チタン、タングステン、モリブデン、ケイ素等が挙げられる。透明電極層として酸化錫が用いられる場合、ドーピング剤としては、フッ素等が挙げられる。

ドーピング剤は、光入射側透明電極層６ａおよび裏面側透明電極層６ｂの一方もしくは両方に添加することができる。特に、光入射側透明電極層６ａにドーピング剤を添加することが好ましい。光入射側透明電極層６ａにドーピング剤を添加することで、透明電極層自体が低抵抗化されるとともに、透明電極層６ａと集電極７との間での抵抗損を抑制することができる。

光入射側透明電極層６ａの膜厚は、透明性、導電性、および光反射低減の観点から、１０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下であることが好ましい。透明電極層６ａの役割は、集電極７へのキャリアの輸送であり、そのために必要な導電性があればよく、膜厚は１０ｎｍ以上であることが好ましい。膜厚を１４０ｎｍ以下にすることにより、透明電極層６ａでの吸収ロスが小さく、透過率の低下に伴う光電変換効率の低下を抑制することができる。また、透明電極層６ａの膜厚が上記範囲内であれば、透明電極層内のキャリア濃度上昇も防ぐことができるため、赤外域の透過率低下に伴う光電変換効率の低下も抑制される。

透明電極層の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法等の物理気相堆積法や、有機金属化合物と酸素または水との反応を利用した化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法等が好ましい。いずれの製膜方法においても、熱やプラズマ放電によるエネルギーを利用することもできる。

透明電極層作製時の基板温度は、適宜設定される。例えば、シリコン系薄膜として非晶質シリコン系薄膜が用いられる場合、２００℃以下が好ましい。基板温度を２００℃以下とすることにより、非晶質シリコン層からの水素の脱離や、それに伴うシリコン原子へのダングリングボンドの発生を抑制でき、結果として変換効率を向上させることができる。

裏面側透明電極層６ｂ上には、裏面金属電極８が形成されることが好ましい。裏面金属電極８としては、近赤外から赤外域の反射率が高く、かつ導電性や化学的安定性が高い材料を用いることが望ましい。このような特性を満たす材料としては、銀やアルミニウム等が挙げられる。裏面金属電極層の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法や真空蒸着法等の物理気相堆積法や、スクリーン印刷等の印刷法等が適用可能である。

図３は、一実施形態により、シリコン基板１上に、シリコン系薄膜２，３；透明電極層６；および裏面金属電極層８までが形成された状態を模式的に表す断面図である。図３では、一導電型単結晶シリコン基板１の裏面側に真性シリコン系薄膜２ｂおよび一導電型シリコン系薄膜３ｂが形成された後、光入射側に真性シリコン系薄膜２ａおよび逆導電型シリコン系薄膜３ｂが形成され、その後、光入射側の透明電極層６ａ、ならびに裏面側の透明電極層６ｂおよび裏面金属電極層８までが形成された場合の構造を模式的に示している（なお、結晶シリコン系太陽電池の各層の形成順は、図３に示す形態に限定されるものではない）。

マスクを使用せずに、ＣＶＤ法やスパッタ法等により上記各層が形成された場合、一導電型単結晶シリコン基板１の裏面側の真性シリコン系薄膜２ｂ、一導電型シリコン系薄膜３ｂ、透明電極層６ｂおよび裏面金属電極層８は、製膜時の回り込みによって、一導電型結晶シリコン基板１の側面および光入射面にまで形成されている。また、一導電型単結晶シリコン基板１の光入射面に形成された真性シリコン系薄膜２ｂ、逆導電型シリコン系薄膜３ｂ、および透明電極層６ａは、製膜時の回り込みによって、一導電型単結晶シリコン基板１の側面および裏面側にまで形成されている。このような回り込みが生じた場合、図３からも理解されるように、表面側の最表面層である透明電極層と、裏面側の透明電極層や裏面金属層が、短絡した状態となり、太陽電池の特性が低下するおそれがある。なお、各層の回り込みの順（各層の製膜順）は、図３には限定されず、どのような順番で製膜した場合であっても良い。

（絶縁処理）
絶縁処理として、例えば、表裏の透明電極層の短絡の様な、ＰＮ接合部を回避して電気的な短絡を取り除く絶縁領域が形成されることによって、回り込みによる電気的短絡の問題を解決することができる。

絶縁処理は、一般に太陽電池のＰ型半導体側とＮ型半導体側の電極間に短絡電流を生じさせないために行う工程である。例えば、絶縁処理が不十分な場合の例として、ＰＮ接合を跨るように側面端部等に透明電極層が付着しているような場合においては、ＰＮ接合部だけでなく、ＰＮ接合を跨るように付着した透明電極層などを介しても電流が流れることになる。このようなＰＮ接合部の短絡により生じ得るリーク電流を抑制するために、通常は透明電極層や裏面電極層のマスク製膜を行うことで、回り込みによる短絡を防止したり、表裏の層を回り込むように製膜した後、レーザー照射やメカニカルな方法により短絡部を分離することにより短絡を除去する方法が行われている。

ここで、本明細書において光電変換部とは、半導体層や金属あるいは金属酸化物等からなる電極等が積層されて光起電力を生じさせ、更には、電力を取り出すという太陽電池の基本的な部分を指し、これらを積層するために用いられるガラス基板等の絶縁基材は、光電変換部には含まれない。また、第一の主面側に形成される絶縁層も、光閉じ込めの面では光電変換に関係するものの、直接的に光起電力を生じさせたり、導電性によって電力を取り出したりする部分ではないため、光電変換部には含まれない。

また、本明細書において、「絶縁領域」とは、前記基板の表面に形成された単一あるいは複数の特定の領域を指す用語であり、太陽電池の表裏の電気的短絡を防止する領域を意味する。例えば、ヘテロ接合太陽電池においては、前記一主面側の少なくとも光入射側透明電極層と、他主面側の少なくとも裏面電極層と、の短絡が除去された領域を意味する。典型的には、絶縁領域は、前記基板の一主面側の最表面層を構成する成分が少なくとも付着していない領域である。なお、「付着していない領域」とは、当該層を構成する材料元素が全く検出されない領域に限定されるものではなく、材料の付着量が周辺の「形成部」と比較して著しく少なく、当該層自体が有する特性（電気的特性、光学特性、機械的特性等）が発現しない領域も、「付着していない領域」に包含される。

これにより光電変換部の第一主面側の最表面層と、第二主面側の裏面電極層と、の電気的な短絡を除去する。裏面電極層としては、少なくとも第二透明電極層または裏面金属層のいずれか一方を有することが好ましい。例えば、ヘテロ接合太陽電池では、裏面電極層として、裏面側透明電極層や、全面に形成された場合の金属電極層などが含まれる。表面側の最表面層は、例えば、ヘテロ接合太陽電池では光入射側透明電極層が相当し、通常の結晶シリコン系太陽電池においては、導電型半導体層がこれに相当する。

ここで、裏面電極層は、裏面側の略全面に形成された電極層であり、例えば、ヘテロ接合太陽電池は、通常、裏面側透明電極層や、裏面金属電極層などが相当し、通常の結晶シリコン系太陽電池においては、裏面金属電極層がこれに相当する。また例えば、裏面電極層として裏面側透明電極層と裏面金属電極を有するものを用いる場合、光入射側透明電極層と裏面側透明電極層が基板側面に回り込んで製膜されており、裏面金属電極のみマスク製膜して回り込みが抑えられているような場合でも、電気抵抗の低い裏面側透明電極層を介して光入射側透明電極層と裏面金属電極も電気的に短絡しているということができる。なお、本発明において、「略全面」とは、ある領域において、ある層が９０％以上に形成されていることを意味する。

なお、本発明におけるヘテロ接合太陽電池の場合、絶縁領域は、一主面側の最表面層が付着していないことが好ましく、更には第二主面側の裏面電極層も付着していないことがより好ましい。また一導電型単結晶シリコン基板が露出するように絶縁領域が形成されることが好ましい。

これにより短絡防止効果をより向上させることができる。また、別の例として、ヘテロ接合太陽電池以外の結晶系シリコン太陽電池においては、一導電型結晶シリコン基板内を含む表面側に逆導電型シリコン系層が形成された構造であり、最表面層が逆導電型シリコン系層であるため、絶縁領域は一導電型結晶シリコン基板の一主面側、及び／又は側面に形成される逆導電型シリコン層が形成されていない領域を意味する。この場合、逆導電型シリコン系層が形成されていない部分まで基板を削って、絶縁領域を形成することになる。絶縁領域の形成方法は特に限定されず、例えば、レーザー照射、機械研磨、化学エッチング等によって所定領域の電極層や半導体薄膜等を除去する方法等が挙げられる。

以下では、ヘテロ接合太陽電池を用いた場合の好ましい実施形態について説明するが、本発明における太陽電池は、以下に限定されるものではない。

一導電型半導体基板として一導電型単結晶シリコン基板を用い、該シリコン基板の一主面上に逆導電型半導体層として逆導電型シリコン系薄膜と、一主面側の最表面層として透明電極層を有し、該シリコン基板の第二の主面側に裏面電極層として第二透明電極層と裏面金属層を有するヘテロ接合太陽電池を用いて説明する。

図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、半導体層や透明電極層を製膜後に、光電変換部の第一の主面の周縁部および側面に絶縁領域が形成された場合の例を表す模式的断面図である。

図４（Ａ１）では表裏の半導体層や透明電極層、絶縁層が基板の側面にまで回り込んで形成されている様子を模式的に示している。また図４（Ａ１）では、裏面金属電極層も側面に回りこんで形成されている。

このような太陽電池の光電変換部の第一の主面の周縁部および側面に絶縁領域が形成される。なお、図４（Ｂ）中における太線部分が絶縁領域に相当する。本発明においては、図４（Ｂ）に示すように絶縁領域Ａ０として、光電変換部の一主面側表面から側面へ跨って形成された肩構造を有する。

図４（Ｂ１）では、シリコン基板１の主面から側面に跨るように、表裏の透明電極層６およびシリコン系薄膜２，３、絶縁層９が除去された絶縁領域Ａ０が形成されている。ここで、Ａ０は第一の主面側の基板１も除去するように形成されている。図４（Ｂ１）においては、肩構造部分が絶縁領域Ａ０となる。

図４（Ｂ２）では、シリコン基板１の主面から側面に跨るように、表裏の透明電極層６およびシリコン系薄膜２，３、絶縁層が除去された絶縁領域Ａ０が形成されており、Ａ０は第一の主面側の基板も除去するように形成されている。さらに、側面に形成されていた表裏の半導体層および透明電極層、絶縁層が全て除去されている。この際、図４（Ｂ２）も示されているように、基板側面にもレーザー痕が形成されている。

この場合、図４（Ｂ２）における「レーザー痕Ａ１」も絶縁領域に含まれる。すなわち、肩構造部分とレーザー痕部分が絶縁領域Ａ０となる。ここで、例えば、レーザー照射により溝を形成した後に、メカニカルに基板を折り割りした場合も、該折割り部分の断面形状は類似した形状となるが、折り割りを実施した場合は、図４（Ｂ２）のようなレーザー痕Ａ１が存在しない点で異なる。更に、レーザー照射のみで基板の割断まで実施する場合は、図４（Ｂ２）のように「肩構造」の様な形状とはならず、側面は、レーザー痕のみを有する面となる。

本発明のように、絶縁領域Ａ０として肩構造を形成することにより、レーザー照射により溝を形成後に折割りを行う場合に比べて、製造工程を低減することができる。またレーザー照射のみにより基板の割断を行う場合と異なり、レーザー照射回数を低減できるため、生産性の観点から好ましい。すなわち、レーザー照射のみで割断する場合、光電変換部の第一の主面側と第二の主面とを貫通させるようにレーザー照射するためには、ある程度のレーザー照射回数が必要であるが、本発明においては、貫通させる必要がないため、好ましい。

図４（Ｂ３）では、段差のある構造とは別に、斜めに絶縁領域が形成されている場合を示している。図４（Ａ２）では、図４（Ａ１）とほぼ同様であるが、裏面金属電極のみマスクをして形成している点で異なる構造を示している。

図４（Ｂ４）においては、表裏の半導体層と透明電極層、絶縁層が側面にまで回り込んで形成されており、裏面金属電極のみマスクを用いて形成することにより、側面への周り込みを防いでいる。図４（Ｂ５）では、図４（Ｂ４）からさらに側面に形成された半導体層、透明電極層、絶縁層が全て除去されている。図４（Ａ２）のような場合、裏面金属電極はマスクにより形成領域を制限されているため、直接的に表側の最表面層とは接触していないが、低抵抗である裏面側透明電極層を介在して電気的に短絡しているため、絶縁領域がない状態では短絡していると言える。よって、絶縁領域が形成されることによって、第一の主面側の最表面層と裏面電極層の短絡が除去される。

図４（Ａ３）では、表裏の半導体層や透明電極層が基板の側面にまで回り込んで形成されている様子を模式的に示している。更に図４（Ｂ６）において、レーザーにより絶縁領域Ａ０を、基板を削り取るように形成した後に、図４（Ｃ）の様に絶縁層９を形成している。図４（Ｃ）では、絶縁領域Ａ０上を覆うように絶縁層が形成されている。

これらの絶縁領域は、各層を製膜後に、レーザー照射、機械研磨等によって所定領域に付着した透明電極層や半導体薄膜等を除去することにより形成される。

本発明においては、図４（Ｂ１）〜（Ｂ６）に示すように、少なくとも第一の主面の最表面層が除去され、第一の主面と側面にまたがって形成された肩構造を有する絶縁領域が形成される。
すなわち、本実施形態においては、少なくとも第一の主面の最表面層である透明電極層が除去されており、また側面に回り込んだ第二の主面側の第二主面側層（透明電極層、および／または、裏面金属電極）との電気的な短絡が除去されて絶縁領域が形成されている。これらの絶縁領域では、シリコン基板１の一部が削り取られるように形成される。

絶縁処理工程としては、図５（Ａ）に示されているように、光電変換部の一主面側表面に垂直な断面において、光電変換部の周縁部の側面端部から、光電変換部の表面と平行な方向への幅ｘが、０μｍ＜ｘ≦１０００μｍとなる位置に、前記一主面側および側面に前記一導電型単結晶シリコン基板を削るようにまたがり、かつ、光電変換部の第一の主面および第二の主面の表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たすように形成されるように（図５（Ｃ）参照）、レーザー照射を行うことが好ましい。中でも、後述のように、集電極形成後に絶縁処理を行う場合、集電極よりも外側にレーザー照射を行うことが好ましい。また一主面側の周縁部にレーザー光を照射することがより好ましく、該一主面周縁部の全周に亘ってレーザー光を照射する工程を有することがさらに好ましい。また該一主面周縁部の全周に亘って連続してレーザー照射することが特に好ましい。

この場合、溝を周縁部全周に連続して形成する場合に生じ得る、基板の角部分からの破断をより抑制することができる。特にヘテロ接合太陽電池など、通常単結晶シリコン基板を使用するため、特定の結晶方向に劈開しやすく、破損しやすいが、本発明のように肩構造を有する絶縁領域を形成することにより、別途の折割り工程等が不要なため、破損をより抑制することができる。

なお、第一主面もしくは第二主面上における「光電変換部の幅」とは、光電変換部の一主面側表面に垂直な断面において、ある主面上に製膜された表面の層のにおける最も離れた距離を意味する。すなわち、ある主面の表面側の層として、最表面層をマスクにより、その下地層よりも幅が小さくなるように製膜した場合、該主面における「光電変換部の幅」は最表面層の下地層の幅を意味する。例えば、裏面電極層として、裏面全面に形成された第二透明電極層と、マスク製膜により前記第二透明電極層よりも面積が小さい範囲に形成した裏面金属電極を用いる場合、裏面側の「光電変換部の幅」は、第二透明電極層の幅を意味する。

ここで、本発明においては、一導電型単結晶シリコン基板の一主面（光入射面）と他主面（裏面）との間に側面を有する。「周縁部」とは、図６の斜線部として示されている部分を表し、一主面から見た場合、側面により近い領域を意味する。この際、レーザー光を周縁部から側面にかけて照射し、前記一主面側の周縁部と側面に跨って形成された肩構造を有する絶縁領域Ａ０が形成される。上述の様に、図４（Ａ）に示すように、第一の主面と第二の主面の層が回り込んで形成された光電変換部に対し、レーザー照射等により絶縁処理を行うことで図４（Ｂ１）〜（Ｂ５）に示されているように絶縁領域Ａ０を形成する。

ここで、本発明において「肩構造」とは、図６に示すように、光電変換部の第一の主面および第二の主面の表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、基板が露出するように光電変換部の第一の主面の周縁部および側面に跨って形成されれば特に制限されない。

例えば、図４（Ａ）に示すように、光電変換部の側面に回り込んで製膜されている各層は、レーザー照射により除去されてしまう場合があり、図４（Ｂ２）の「レーザー痕Ａ１」の様に除去されてしまっても良い。この場合、第一主面側から側面にまたがる領域では、典型的には、シリコン基板も除去され、「レーザー痕Ａ１」で表されている側面においては回り込んだ薄膜のみ除去されている。

ヘテロ接合太陽電池においては、電気的な短絡を防ぐ絶縁領域は、第一の主面から側面に跨る領域だけでなく、側面の各層が除去された部分も含まれる。これは、ヘテロ接合太陽電池の場合、第一の主面側の最表面層である光入射面側の透明電極層は基板表面上に付着しているだけであるため、通常はレーザー痕が残る程度にレーザーが照射されると、その部分における透明電極層は除去される。一方で、例えば、一導電型（例えばｐ型）結晶シリコン基板の一主面上に逆導電型（例えばｎ型）の拡散層を有する結晶シリコン系太陽電池においては、通常基板内へのドーピングによって逆導電型半導体層が基板内部に形成され、それが光電変換部の最表面層となるため、レーザー痕が残っていても、基板が削れるほどでなければ、必ずしも最表面層全てが除去されているとは限らず、「レーザー痕Ａ１」で表される部分は絶縁領域に含まれない場合もある。この場合、レーザー照射により第一主面側から側面に跨って基板が除去された肩構造部分のみが絶縁領域となる。

また、図４（Ｂ１）に示すように、側面に回り込んだ各層は残り、絶縁領域のみ除去されてもよい。図４（Ｂ１）の様に残ったままの状態の方が、側面におけるパッシベーションの観点からより好ましい。

なお、本発明においては、上述のようなヘテロ接合太陽電池に限定されるものではない。例えば、ヘテロ接合太陽電池以外の例である結晶系シリコン太陽電池においては、第一の主面側、及び側面に最表面層である逆導電型半導体層が形成されており、かつ、裏面側の電極層として裏面側金属電極が形成されている場合は、絶縁領域において、少なくとも逆導電型半導体層が付着していない絶縁領域が形成されていることが好ましく、裏面金属電極層も付着していないことが好ましい。

また、絶縁処理工程は、第一主面上の最表面層と、第二主面上の裏面電極層を形成後であれば、どの段階で行っても良い。例えば、ヘテロ接合太陽電池を用いる場合、光入射側透明電極層と裏面側透明電極層、裏面金属電極を形成後であれば、どの段階で行っても良い。

レーザー光は光電変換部の第一主面側から、該第一主面上における周縁部に照射し、図５（Ａ）のように、照射する位置はセルの側面端部から、光電変換部の表面と平行な方向への幅をｘとすると、０＜ｘ≦１０００μｍであることが好ましく、０＜ｘ＜７００μｍであることが更に好ましく、更には０＜ｘ＜５００μｍであることが特に好ましい。十分な絶縁機能を持つ絶縁領域が形成されれば、ｘは小さければ小さいほど、太陽電池の受光面積が増加するため好ましい。また、図４（Ｂ３）のように、斜めに肩構造が形成されている場合は、図５（Ｂ）に示されているように肩構造部の底辺の長さをｘとする。

また、前記絶縁領域は、図５（Ａ）に示されているように、基板の厚みをｄとし、肩構造形成領域における前記光電変換部の第一の主面側から第二主面側への厚み方向の距離をｄ１とすると、０＜ｄ１≦０．９５ｄであることが好ましく、ｄ１≦０．５ｄであることが更に好ましく、ｄ１≦０．２ｄであることが特に好ましい。これは、レーザー照射により形成されるダメージ部の面積がより小さくなればなるほど、キャリアの再結合中心が減少し、太陽電池特性の向上が期待できるからである。

ｄ１は絶縁領域における基板厚みの平均値から算出することが好ましく、測定方法としては、ＳＥＭや光学顕微鏡による断面観察や段差計を用いて測定することが好ましい。なお、光電変換部の表面に凹凸形状を有する場合は、上述の方法等により取得した断面データに関して、所望の幅を計測したい位置の近傍で１０点程度の幅を計測し、その平均値を測定することにより求めることができる。

なお、光電変換部の表面に凹凸形状を有する場合は、光電変換部の第一の主面側表面の凸部から第二の主面側表面の凸部までの厚みを意味する。この場合、例えば、光電変換部の表面に垂直な断面において第一の主面と第二の主面の凸部間の距離を１０点程度求め、該距離の平均値を求めることにより算出することができる。この際、断面は、上述のように例えばＳＥＭなどにより１００倍〜１０００倍程度で観察することにより求めることができる。

通常、裏表面の短絡を防止するために、各層を形成した後に、照射面を上にし、上から下へとレーザー照射することにより溝が形成され、最後に溝形成により生じた残渣（すなわち堆積物）が除去されることが一般的に行われている。例えば、波長の短いレーザーを用いて、ＰＮ接合部とは反対側の面（すなわち本発明においては第二の主面側）から、ＰＮ接合部には達しないようにレーザー光を照射して溝を形成し、メカニカルに折り割りを行うことで、絶縁処理を行うことができる。

しかしながら、この場合、レーザー照射によりPN接合部に達しないように溝を形成するだけでは、電気的な絶縁を取ることはできず、絶縁処理のために必ず折り割りが必要になる。このため、シリコン基板の端部から、ある程度距離をとった所に溝を形成しないと、メカニカルに折り割りを実施することは困難である。従って、元のシリコン基板を最大限に利用することができず、受光面積にロスが生じることとなる。

一方で、ＰＮ接合部側（すなわち本発明においては第一の主面側）からレーザー光を照射した場合は、レーザーによる溝だけで電気的な絶縁を実現することができるため、シリコン基板の端部に非常に近いところにレーザーを照射することにより、受光面積を広くすることが可能である。

すなわち、ＰＮ接合部に達するようにレーザー照射を行う場合、別途の折割処理を行う必要がないが、ＰＮ接合部でダメージが生じ、リーク電流が発生するため、好ましくないとされてきた。しかしながら本発明のように、第一の主面の周縁部から側面に跨るように形成された肩構造を有する絶縁領域を形成することで、できる限り側面端部近傍に絶縁領域を形成することができるため、発電面積を増加させることができる。従って、変換効率の高い太陽電池を作製できる。また後述のように、該太陽電池を用いた太陽電池モジュールを作製した場合、後述のように配線部材の接触によるリーク電流の発生を抑制することが期待できる。

レーザー光としては、基材として用いられる材料が吸収可能な光の波長で、絶縁領域Ａ０の形成に十分な出力を有するものが適用可能であり、絶縁領域Ａ０の周辺に堆積物を形成できればどのようなものでも良い。たとえは、ＹＡＧレーザーやＡｒレーザーの第３高調波等の波長が４００ｎｍ以下のＵＶレーザーでは、絶縁領域の深さを低減させることができるため、基板へのダメージを抑制しながら絶縁領域Ａ０を形成しやすく、表裏の電気的な絶縁処理を行うことが可能である。

パワーとしては、１〜２０Ｗのものを用いることができ、また、レーザー光の光径としては、例えば、２０〜２００μｍのものを用いることができる。このような条件のレーザー光を照射することにより、幅が上記のレーザー光の光径とほぼ同じである絶縁領域を形成することができる。また、より長波長光を利用する、第２高調波レーザーやＩＲレーザーを使用しても良い。

また、レーザー光を太陽電池の光入射面から照射することにより、受光面側の集電極に対して対称な位置をレーザーで加工することができる。これにより裏面からレーザーを照射した場合に比べ、端部からの距離が概ね均等な位置に集電極を配置することができ、集電極の位置ズレによる電気抵抗ロスを最小に抑えることができ、量産時において曲率因子を安定的に高い値に保つことができる。

またメカニカルに絶縁領域を形成する方法としては、スクラバーやダイシングソー等の方法を用いることができる。この場合、レーザーによるＰＮ接合へのダメージは生じず、電気的短絡部を含まない太陽電池を形成することができる。またこの場合、リーク電流が生じないため、変換効率の高い太陽電池を作製できる。

太陽電池性能向上の観点から、絶縁領域は、集電極７０よりも外周の領域に設けられることが好ましい。

絶縁領域の形成は、絶縁層の形成前でも後でもどちらでも良いが、絶縁層形成前に絶縁処理を実施することがより好ましい。中でも、図４（Ｆ）の様に、絶縁領域上に絶縁層が形成されることがより好ましい。これによって、めっき法により集電極が形成される際に生じうる、基板への不純物の拡散がより抑制されると考えられる。

絶縁領域形成後に熱処理（熱処理工程）が行われることが好ましい。これにより絶縁領域でのリーク電流を抑制することができる。例えば、本発明の一実施形態のように第一主面側からレーザー照射により一導電型単結晶シリコン基板と逆導電型シリコン系薄膜にまたがるＰＮ接合部への溝形成を行う際に生じうる、ＰＮ接合部へのダメージをより抑制することが可能となる。また上記実施形態のようにＰＮ接合部有するものだけでなく、一導電型半導体基板と逆導電型半導体層との間に、真性半導体層などを含む、ＰＩＮ接合部を有する場合でも同様と考えられる。

熱処理工程で、絶縁領域を加熱する温度は、リーク電流を抑制する観点から、１５０℃以上であることが好ましく、１７０℃以上であることがより好ましい。一方、本発明の太陽電池として、逆導電型半導体層として非晶質半導体層を用いたり、また透明電極層を有するものを用いる場合、これらの層の変質に伴う、ＶｏｃやＦＦの低下をより抑制できる観点から、熱処理温度は２５０℃以下であることが好ましく、２３０℃以下であることがより好ましい。

熱処理工程における雰囲気や処理圧力は、大気圧、減圧雰囲気、真空中、加圧雰囲気のいずれで実施してもよい。裏面電極層の変質（例えば、酸化）などをより抑制できる観点から、減圧雰囲気や真空中、酸化性ガスを低減した雰囲気で実施することが好ましい。なお、大気中とは、大気雰囲気の組成、圧力を特に制御することなく熱処理工程を実施することを意味する。なお、熱処理工程において、機密性の高い設備を用いた場合、加熱により設備内に封止された大気が熱膨張し、装置内の圧力が大気圧よりも高くなり得るが、このときも大気圧中とみなすものとする。

また、上述のように、光入射面側の集電極として、樹脂ペーストを含有する導電性ペースト等を用いる場合、一般的に、まず１５０℃程度で乾燥させた後、別途樹脂ペーストを１７０℃〜２１０℃程度で硬化している。この際、前記熱処理工程において前記集電極の硬化を行うことが好ましい。なお、集電極は、絶縁処理工程前に形成しても良いし、絶縁処理工程後に形成しても良い。

上記の絶縁領域の形成方法の中でも、生産性の観点および短絡を確実に除去する観点からは、レーザー照射を用いた方法が特に好ましい。後述するように、基板の割断面が絶縁層９により覆われることで、リーク電流が防止されると共に、モジュール化のために配線部材等のインターコネクタを接続する際の短絡をも効率的に抑止することができ、モジュール化工程を簡略化することが可能となる。

従来技術である、光入射面側に溝構造を形成することで、絶縁処理を行う場合、図７（Ａ）に矢印で電流の流れが模式的に示されているように、モジュール化を行った際に配線部材によって太陽電池の表裏電極が短絡する可能性が生じる。ここで、本来配線部材と第二導電層との間に半田やコンダクティブフィルム等を用いて接着を行うが、図７では簡略化のため、半田等は省略している。図７（Ａ）に示されているように、通常はセルの最表面には絶縁層９が形成されているため、絶縁層により電気的な短絡はある程度防止できると考えられるが、モジュール化を行う際に、例えばラミネート工程等によって、熱が配線部材に加わった際の膨張、収縮や、行程中の搬送などの際の物理的な衝突等により、配線部材がセルと接触し、絶縁層９にダメージが加わることなどでピンホール等が生じる可能性がある。この場合、絶縁層のピンホール等を通して、光入射面側の透明電極層と配線部材が直接接触し、リーク電流が発生すると考えられる。また、結晶シリコン系太陽電池の様に表面に凹凸構造を有する場合、凸部の頂点がよりピンホールができやすいと考えられる。

一方で、図７（Ｂ）の様に、本発明に依れば、絶縁領域Ａ０が前記一主面側の周縁部と側面にまたがって形成された肩構造を有するため、配線部材と裏面側の電極との接触が抑制される。これにより、モジュール化後のリーク電流の発生を防ぐことが可能になる。更に図７（Ｃ）の記載されているように、絶縁領域の上（特に肩構造の上）に絶縁層が形成されている場合は、更にリーク電流発生が抑制されることが期待できると考えられる。

なお、この際、配線部材が、絶縁領域Ａ０における肩構造が形成された領域の少なくとも一部上に形成されている場合、上述のような効果がより期待できる。中でも、絶縁領域Ａ０が絶縁層で覆われている場合、配線部材が絶縁領域Ａ０上に形成されることがより好ましい。中でも、絶縁領域の略全面が絶縁層により覆われていることがさらに好ましく、全面が覆われていることが特に好ましい。なお絶縁領域の「略全面」とは、絶縁領域の９０％以上が覆われていることを意味する。

以上のように形成された光電変換部の第一の主面もしくは第二の主面上に、集電極７０が形成される。図２に示すヘテロ接合太陽電池の実施形態では、光入射側の透明電極層６ａ上に、集電極７が形成される。この際、前記絶縁領域は、第一主面側の最表面層形成後、及び裏面電極層形成後であれば集電極形成後であっても良いし、集電極としての第一導電層形成後第二導電層形成前であってもよい。

集電極７は、第一導電層７１と、第二導電層７２とを含む。第一導電層７１は、光電変換部の耐熱温度よりも低温の熱流動開始温度Ｔ_１を有する、低融点材料を含むことが好ましい。

本実施形態においては、第一導電層７１と第二導電層７２との間に開口部を有する絶縁層９が形成される。本発明の集電極７において、第二導電層７２の一部は、第一導電層７１に導通されている。ここで「一部が導通されている」とは、典型的には絶縁層に開口部が形成され、その開口部に第二導電層の材料が充填されていることによって、導通されている状態であり、また絶縁層の一部の膜厚が、数ｎｍ程度と非常に薄くなる（すなわち局所的に薄い膜厚の領域が形成される）ことによって、第二導電層７２が第一導電層７１に導通しているものも含む。例えば、第一導電層７１の低融点材料がアルミニウム等の金属材料である場合、その表面に形成された酸化被膜（絶縁層に相当）を介して第一導電層７１と第二導電層との間が導通されている状態が挙げられる。

絶縁層９に、第一導電層と第二導電層とを導通させるための開口部を形成する方法は特に制限されず、レーザー照射、機械的な孔開け、化学エッチング等の方法が採用できる。一実施形態では、第一導電層中の低融点材料を熱流動させることによって、その上に形成された絶縁層に開口部を形成する方法が挙げられる。

第一導電層中の低融点材料の熱流動により開口を形成する方法としては、低融点材料を含有する第一導電層７１上に絶縁層９を形成後、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１以上に加熱（アニール）して第一導電層の表面形状に変化が生じさせ、その上に形成されている絶縁層９に開口（き裂）を形成する方法；あるいは、低融点材料を含有する第一導電層７１上に絶縁層９を形成する際にＴ１以上に加熱することにより、低融点材料を熱流動させ、絶縁層の形成と同時に開口を形成する方法が挙げられる。

以下、第一導電層中の低融点材料の熱流動を利用して、絶縁層に開口を形成する方法を図面に基づいて説明する。なお、本発明においては、以下の実施形態に限定されるものではない。

図８は、太陽電池の光電変換部５０上への集電極７０の形成方法の一実施形態を示す工程概念図である。この実施形態では、まず、光電変換部５０が準備される（光電変換部準備工程、図８（Ａ））。例えば、ヘテロ接合太陽電池の場合は、前述のように、一導電型シリコン基板上に、シリコン系薄膜および透明電極層を備える光電変換部が準備される。

光電変換部の一主面上に、低融点材料７１１を含む第一導電層７１が形成される（第一導電層形成工程、図８（Ｂ））。その後、光電変換部に絶縁領域が形成される（絶縁処理工程、図８（Ｃ））。絶縁領域は、前記一主面から側面に跨って形成された肩構造を有する。前記肩構造は、前記光電変換部における第一の主面側表面および第二の主面側表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、かつ、前記基板が露出するように形成される。

絶縁領域の形成は、第一主面側の最表面層と第二主面側の裏面電極層形成後であれば、第一導電層形成前であっても良いし、第二導電層形成後であってもよいが、本実施形態のように、第一導電層形成後、めっき工程前に行うことが好ましい。

なお、図８（Ｃ）では、レーザー照射を行う方法により絶縁領域を形成する例が図示されている。絶縁領域形成後に、第一導電層７１上に、絶縁層９が形成される（絶縁層形成工程、図８（Ｄ））。絶縁層９は、第一導電層７１上にのみ形成されていてもよく、光電変換部５０の第一導電層７１が形成されていない領域（第一導電層非形成領域）上にも形成されていてもよい。特に、ヘテロ接合太陽電池のように、光電変換部５０の表面に透明電極層が形成されている場合は、第一導電層非形成領域上にも絶縁層９が形成されることが好ましい。また、本発明においては、この絶縁層形成工程において、図８（Ｄ）又は図８（Ｄ’）の様に絶縁処理工程で形成された絶縁領域Ａ０上にも絶縁層９が形成されることが好ましく、絶縁領域の全面を覆うように形成されていることがより好ましい。この際、図８（Ｄ’）の様に、絶縁層９を形成した段階で開口部９ｈが形成されても良い。

絶縁層が形成された後、加熱によるアニール処理が行われる（アニール工程、図８（Ｅ））。アニール処理により、第一導電層７１がアニール温度Ｔａに加熱され、低融点材料が熱流動することによって表面形状が変化し、それに伴って第一導電層７１上に形成された絶縁層９に変形が生じる。絶縁層９の変形は、典型的には、絶縁層への開口部９ｈの形成である。開口部９ｈは、例えばき裂状に形成される。

この際、アニール工程と、上述の熱処理工程とを同時に行うことが好ましい。この場合、第一導電層上の絶縁層への開口部の形成と、リーク電流低減のための絶縁領域の熱処理と、を同時に行うことができるため、生産性の観点から好ましい。

アニール処理により絶縁層に開口部を形成した後に、めっき法により第二導電層７２が形成される（めっき工程、図８（Ｆ））。第一導電層７１は絶縁層９により被覆されているが、絶縁層９に開口部９ｈが形成された部分では、第一導電層７１が露出した状態である。そのため、第一導電層がめっき液に曝されることとなり、この開口部９ｈを起点として金属の析出が可能となる。このような方法によれば、集電極の形状に対応する開口部を有するレジスト材料層を設けずとも、集電極の形状に対応する第二導電層をめっき法により形成することができる。

アニール後に、めっき法により第二導電層７２が形成される（めっき工程、図８（Ｆ））。第一導電層７１は絶縁層９により被覆されているが、絶縁層９に開口部９ｈが形成された部分では、第一導電層７１が露出した状態である。そのため、第一導電層がめっき液に曝されることとなり、この開口部９ｈを起点として金属の析出が可能となる。このような方法によれば、集電極の形状に対応する開口部を有するレジスト材料層を設けずとも、集電極の形状に対応する第二導電層をめっき法により形成することができる。さらに、図８（Ｄ）の様に、透明電極層やシリコン系薄膜等が除去されシリコン基板１が露出している絶縁領域Ａ０が、事前に絶縁層９により覆われることにより、太陽電池特性の低下を生じ得る不純物（例えば、銅イオン等）が、めっき工程中に、絶縁領域Ａ０から結晶シリコン基板へと拡散することを防ぐことができる。

なお、図８（Ｃ）では、第一導電層形成後に、絶縁領域Ａ０を形成する方法が図示されているが、絶縁領域Ａ０の形成は、第一主面側の最表面層と第二主面側の裏面電極層の形成後（すなわち図８（Ａ）に示すような光電変換部準備工程後）であれば、いずれの段階で行われてもよい。

例えば、透明電極層６ａ、及び裏面電極層６ｂと８を形成後、第一導電層形成前に絶縁領域Ａ０が形成されてもよい。また、絶縁処理工程は絶縁層形成工程前後のいずれであっても良いが、絶縁層形成工程の前に実施されれば、絶縁領域Ａ０を、容易に絶縁層９で覆うことができる。

（第一導電層）
第一導電層７１は、めっき法により第二導電層が形成される際の導電性下地層として機能する層である。そのため、第一導電層は電解めっきの下地層として機能し得る程度の導電性を有していればよい。なお、本明細書においては、体積抵抗率が１０^−２Ω・ｃｍ以下であれば導電性であると定義する。また、体積抵抗率が、１０^２Ω・ｃｍ以上であれば、絶縁性であると定義する。

第一導電層７１の膜厚は、コスト的な観点から２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。一方、第一導電層７１のライン抵抗を所望の範囲とする観点から、膜厚は０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましい。

第一導電層７１は、熱流動開始温度Ｔ_１の低融点材料を含むことが好ましい。熱流動開始温度とは、加熱により材料が熱流動を生じ、低融点材料を含む層の表面形状が変化する温度であり、典型的には融点である。高分子材料やガラスでは、融点よりも低温で材料が軟化して熱流動を生じる場合がある。このような材料では、熱流動開始温度＝軟化点と定義できる。軟化点とは、粘度が４．５×１０^６Ｐａ・ｓとなる温度である（ガラスの軟化点の定義に同じ）。

低融点材料は、アニール処理において熱流動を生じ、第一導電層７１の表面形状に変化を生じさせるものであることが好ましい。そのため、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１は、アニール温度Ｔａよりも低温であることが好ましい。また、本発明においては、光電変換部５０の耐熱温度よりも低温のアニール温度Ｔａでアニール処理が行われることが好ましい。したがって、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１は、光電変換部の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。

光電変換部の耐熱温度とは、当該光電変換部を備える太陽電池（「太陽電池セル」または「セル」ともいう）あるいは太陽電池セルを用いて作製した太陽電池モジュールの特性が不可逆的に低下する温度である。例えば、図２に示すヘテロ接合太陽電池１０１では、光電変換部５０を構成する単結晶シリコン基板１は、５００℃以上の高温に加熱された場合でも特性変化を生じ難いが、透明電極層６や非晶質シリコン系薄膜２，３は２５０℃程度に加熱されると、熱劣化を生じたり、ドープ不純物の拡散を生じ、太陽電池特性の不可逆的な低下を生じる場合がある。そのため、ヘテロ接合太陽電池においては、第一導電層７１は、熱流動開始温度Ｔ_１が２５０℃以下の低融点材料を含むことが好ましい。

低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１の下限は特に限定されない。アニール処理時における第一導電層の表面形状の変化量を大きくして、絶縁層９に開口部９ｈを容易に形成する観点からは、第一導電層の形成工程において、低融点材料は熱流動を生じないことが好ましい。例えば、塗布や印刷により第一導電層が形成される場合は、乾燥のために加熱が行われることがある。この場合は、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１は、第一導電層の乾燥のための加熱温度よりも高温であることが好ましい。かかる観点から、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１は、８０℃以上が好ましく、１００℃以上がより好ましい。

低融点材料は、熱流動開始温度Ｔ_１が上記範囲であれば、有機物であっても、無機物であってもよい。低融点材料は、電気的には導電性であっても、絶縁性でも良いが、導電性を有する金属材料であることが望ましい。低融点材料が金属材料であれば、第一導電層の抵抗値を小さくできるため、電気めっきにより第二導電層が形成される場合に、第二導電層の膜厚の均一性を高めることができる。また、低融点材料が金属材料であれば、光電変換部５０と集電極７０との間の接触抵抗を低下させることも可能となる。

低融点材料としては、低融点金属材料の単体もしくは合金、複数の低融点金属材料の混合物を好適に用いることができる。低融点金属材料としては、例えば、インジウムやビスマス、ガリウム等が挙げられる。

第一導電層７１は、上記の低融点材料に加えて、低融点材料よりも相対的に高温の熱流動開始温度Ｔ_２を有する高融点材料を含有することが好ましい。第一導電層７１が高融点材料を有することで、第一導電層と第二導電層とを効率よく導通させることができ、太陽電池の変換効率を向上させることができる。例えば、低融点材料として表面エネルギーの大きい材料が用いられる場合、アニール処理により第一導電層７１が高温に曝されて、低融点材料が液相状態になると、図９に概念的に示すように、低融点材料の粒子が集合して粗大な粒状となり、第一導電層７１に断線を生じる場合がある。これに対して、高融点材料はアニール処理時の加熱によっても液相状態とならないため、第一導電層形成材料中に高融点材料を含有することによって、図９に示すような低融点材料の粗大化による第一導電層の断線が抑制され得る。

高融点材料の熱流動開始温度Ｔ_２は、アニール温度Ｔａよりも高いことが好ましい。すなわち、第一導電層７１が低融点材料および高融点材料を含有する場合、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１、高融点材料の熱流動開始温度Ｔ_２、およびアニール処理におけるアニール温度Ｔａは、Ｔ_１＜Ｔａ＜Ｔ_２を満たすことが好ましい。高融点材料は、絶縁性材料であっても導電性材料であってもよいが、第一導電層の抵抗をより小さくする観点から導電性材料が好ましい。また、低融点材料の導電性が低い場合は、高融点材料として導電性の高い材料を用いることにより、第一導電層全体としての抵抗を小さくすることができる。導電性の高融点材料としては、例えば、銀、アルミニウム、銅などの金属材料の単体もしくは、複数の金属材料を好ましく用いることができる。

第一導電層７１が低融点材料と高融点材料とを含有する場合、その含有比は、上記のような低融点材料粗大化による断線の抑止や、第一導電層の導電性、絶縁層への開口部の形成容易性（第二導電層の金属析出の起点数の増大）等の観点から、適宜に調整される。その最適値は、用いられる材料や粒径の組合せに応じて異なるが、例えば、低融点材料と高融点材料の重量比（低融点材料：高融点材料）は、５：９５〜６７：３３の範囲である。低融点材料：高融点材料の重量比は、１０：９０〜５０：５０がより好ましく、１５：８５〜３５：６５がさらに好ましい。

第一導電層７１の材料として、金属粒子等の粒子状低融点材料が用いられる場合、アニール処理による絶縁層への開口の形成を容易とする観点から、低融点材料の粒径Ｄ_Ｌは、第一導電層の膜厚ｄの１／２０以上であることが好ましく、１／１０以上であることがより好ましい。低融点材料の粒径Ｄ_Ｌは、０．２５μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。また、第一導電層７１が、スクリーン印刷等の印刷法により形成される場合、粒子の粒径は、スクリーン版のメッシュサイズ等に応じて適宜に設定され得る。例えば、粒径は、メッシュサイズより小さいことが好ましく、メッシュサイズの１／２以下がより好ましい。なお、粒子が非球形の場合、粒径は、粒子の投影面積と等面積の円の直径（投影面積円相当径、Ｈｅｙｗｏｏｄ径）により定義される。

低融点材料の粒子の形状は特に限定されないが、扁平状等の非球形が好ましい。また、球形の粒子を焼結等の手法により結合させて非球形としたものも好ましく用いられる。一般に、金属粒子が液相状態となると、表面エネルギーを小さくするために、表面形状が球形となりやすい。アニール処理前の第一導電層の低融点材料が非球形であれば、アニール処理により熱流動開始温度Ｔ_１以上に加熱されると、粒子が球形に近付くため、第一導電層の表面形状の変化量がより大きくなる。そのため、第一導電層７１上の絶縁層９への開口部の形成が容易となる。

前述のごとく、第一導電層７１は導電性であり、体積抵抗率が１０^−２Ω・ｃｍ以下であればよい。第一導電層７１の体積抵抗率は、１０^−４Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。第一導電層が低融点材料のみを有する場合は、低融点材料が導電性を有していればよい。第一導電層が、低融点材料および高融点材料を含有する場合は、低融点材料および高融点材料のうち、少なくともいずれか一方が導電性を有していればよい。例えば、低融点材料／高融点材料の組合せとしては、絶縁性／導電性、導電性／絶縁性、導電性／導電性が挙げられるが、第一導電層をより低抵抗とするためには、低融点材料および高融点材料の双方が導電性を有する材料であることが好ましい。

第一導電層７１の材料として上記のような低融点材料と高融点材料との組合せ以外に、材料の大きさ（例えば、粒径）等を調整することにより、アニール処理時の加熱による第一導電層の断線を抑制し、変換効率を向上させることも可能である。例えば、銀、銅、金等の高い融点を有する材料も、粒径が１μｍ以下の微粒子であれば、融点よりも低温の２００℃程度あるいはそれ以下の温度Ｔ_１’で焼結ネッキング（微粒子の融着）を生じるため、本発明の「低融点材料」として用いることができる。このような焼結ネッキングを生じる材料は、焼結ネッキング開始温度Ｔ_１’以上に加熱されると、微粒子の周縁部付近に変形が生じるため、第一導電層の表面形状を変化させ、絶縁層９に開口部を形成することができる。また、微粒子が焼結ネッキング開始温度以上に加熱された場合であっても、融点Ｔ_２’未満の温度であれば微粒子は固相状態を維持するため、図９に示すような材料の粗大化による断線が生じ難い。すなわち、金属微粒子等の焼結ネッキングを生じる材料は、本発明における「低融点材料」でありながら、「高融点材料」としての側面も有しているといえる。

このような焼結ネッキングを生じる材料では、焼結ネッキング開始温度Ｔ_１’＝熱流動開始温度Ｔ_１と定義できる。図１０は、焼結ネッキング開始温度について説明するための図である。図１０（Ａ）は、焼結前の粒子を模式的に示す平面図である。焼結前であることから、粒子は互いに点で接触している。図１０（Ｂ）および図１０（Ｃ）は、焼結が開始した後の粒子を、各粒子の中心を通る断面で切ったときの様子を模式的に示す断面図である。図１０（Ｂ）は焼結開始後（焼結初期段階）、図１０（Ｃ）は、（Ｂ）から焼結が進行した状態を示している。図１０（Ｂ）において、粒子Ａ（半径ｒ_Ａ）と粒子Ｂ（半径ｒ_Ｂ）との粒界は長さａ_ＡＢの点線で示されている。

焼結ネッキング開始温度Ｔ_１’は、ｒ_Ａとｒ_Ｂの大きい方の値ｍａｘ（ｒ_Ａ，ｒ_Ｂ）と、粒界の長さａ_ＡＢとの比、ａ_ＡＢ／ｍａｘ（ｒ_Ａ，ｒ_Ｂ）が、０．１以上となるときの温度で定義される。すなわち、少なくとも一対の粒子のａ_ＡＢ／ｍａｘ（ｒ_Ａ，ｒ_Ｂ）が０．１以上となる温度を焼結ネッキング開始温度という。なお、図１０では単純化のために、粒子を球形として示しているが、粒子が球形でない場合は、粒界近傍における粒子の曲率半径を粒子の半径とみなす。また、粒界近傍における粒子の曲率半径が場所によって異なる場合は、測定点の中で最も大きな曲率半径を、その粒子の半径とみなす。例えば、図１１（Ａ）に示すように、焼結を生じた一対の微粒子Ａ，Ｂ間には、長さａ_ＡＢの粒界が形成されている。この場合、粒子Ａの粒界近傍の形状は、点線で示された仮想円Ａの弧で近似される。一方、粒子Ｂの粒界近傍は、一方が破線で示された仮想円Ｂ_１の弧で近似され、他方が実線で示された仮想円Ｂ_２の弧で近似される。図１１（Ｂ）に示されるように、ｒ_Ｂ２＞ｒ_Ｂ１であるため、ｒ_Ｂ２を粒子Ｂの半径ｒ_Ｂとみなす。なお、上記の仮想円は、断面もしくは表面の観察像の白黒２値化処理により境界を定め、粒界近傍の境界の座標に基づいて最小二乗法により中心座標および半径を算出する方法により、決定できる。なお、上記の定義により焼結ネッキング開始温度を厳密に測定することが困難な場合は、微粒子を含有する第一導電層を形成し、加熱により絶縁層に開口部（き裂）が生じる温度を焼結ネッキング開始温度とみなすことができる。後述するように、絶縁層形成時に加熱が行われる場合は、絶縁層形成時の基板の加熱により開口部（き裂）が生じる温度を焼成ネッキング開始温度とみなすことができる。

第一導電層の形成材料には、上記の低融点材料（および高融点材料）に加えて、バインダー樹脂等を含有するペースト等を好ましく用いることができる。また、スクリーン印刷法により形成された第一導電層の導電性を十分向上させるためには、熱処理により第一導電層を硬化させることが望ましい。したがって、ペーストに含まれるバインダー樹脂としては、上記乾燥温度にて硬化させることができる材料を用いることが好ましく、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等が適用可能である。この場合、硬化とともに低融点材料の形状が変化し、図８（Ｅ）に示すように、アニール処理時に、低融点材料近傍の絶縁層に開口（き裂）が生じやすくなるためである。なお、バインダー樹脂と導電性の低融点材料の比率は、いわゆるパーコレーションの閾値（導電性が発現する低融点材料含有量に相当する比率の臨界値）以上になるように設定すればよい。

第一導電層７１は、インクジェット法、スクリーン印刷法、導線接着法、スプレー法、真空蒸着法、スパッタ法等の公知技術によって作製できる。第一導電層７１は、櫛形等の所定形状にパターン化されていることが好ましい。パターン化された第一導電層の形成には、生産性の観点からスクリーン印刷法が適している。スクリーン印刷法では、金属粒子からなる低融点材料を含む印刷ペースト、および集電極のパターン形状に対応した開口パターンを有するスクリーン版を用いて、集電極パターンを印刷する方法が好ましく用いられる。

一方、印刷ペーストとして、溶剤を含む材料が用いられる場合には、溶剤を除去するための乾燥工程が必要となる。前述のごとく、この場合の乾燥温度は、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１よりも低温であることが好ましい。乾燥時間は、例えば５分間〜１時間程度で適宜に設定され得る。

第一導電層は、複数の層から構成されてもよい。例えば、光電変換部表面の透明電極層との接触抵抗が低い下層と、低融点材料を含む上層からなる積層構造であっても良い。このような構造によれば、透明電極層との接触抵抗の低下に伴う太陽電池の曲線因子向上が期待できる。また、低融点材料含有層と、高融点材料含有層との積層構造とすることにより、第一導電層のさらなる低抵抗化が期待できる。

以上、第一導電層が印刷法により形成される場合を中心に説明したが、第一導電層の形成方法は印刷法に限定されるものではない。例えば、第一導電層は、パターン形状に対応したマスクを用いて、蒸着法やスパッタ法により形成されてもよい。

（絶縁層）
第一導電層７１上には、絶縁層９が形成される。ここで、第一導電層７１が所定のパターン（例えば櫛形）に形成された場合、光電変換部５０の表面上には、第一導電層が形成されている第一導電層形成領域と、第一導電層が形成されていない第一導電層非形成領域とが存在する。絶縁層９は、少なくとも第一導電層形成領域に形成される。本発明において、絶縁層９は、第一導電層非形成領域上にも形成されていることが好ましく、第一導電層非形成領域の全面に形成されていることが特に好ましい。

また絶縁層９は、絶縁領域Ａ０の少なくとも一部を覆うように形成されることが好ましく、不純物の拡散抑制効果をより高める観点から、図４（Ｃ）に示すように、絶縁領域Ａ０の全面を覆うように形成されることがより好ましい。また、結晶シリコン基板１の表面または側面に絶縁層が直接形成される場合、絶縁層の材料や製法を適宜選択することにより結晶シリコンの表面パッシベーション効果等が得られうる。さらに、めっき工程前に絶縁領域を形成する場合、絶縁領域の全面を覆うように絶縁層を形成することで、不純物の拡散抑制効果をより向上させることが期待できる。またモジュール化の際に生じうる配線部材の接触によるリーク電流の発生をより抑制することができる。

なお、絶縁領域を覆う絶縁層の材料は、第一導電層形成領域上に形成される絶縁層の材料と同じであっても、異なってもよいが、生産性の観点から同じ材料が用いられることが好ましい。同じ材料が用いられる場合、絶縁領域を覆う絶縁層と、第一導電層形成領域上の絶縁層は、同時に形成されることが好ましい。

なお、本発明においては、製造工程の簡略化等の観点から、第一導電層上に絶縁層９が形成される際に、絶縁領域の全てが絶縁層９で覆われることが好ましい。一方、絶縁層形成工程において絶縁領域の一部が絶縁層９により覆われ、他の部分が絶縁層により覆われない場合は、その前後に別の工程を設けて、絶縁領域の全てが絶縁層で覆われるようにしてもよい。

絶縁層が第一導電層非形成領域にも形成されている場合、めっき法により第二導電層が形成される際に、光電変換部をめっき液から化学的および電気的に保護することが可能となる。例えば、ヘテロ接合太陽電池のように光電変換部５０の表面に透明電極層が形成されている場合は、透明電極層の表面に絶縁層が形成されることで、透明電極層とめっき液との接触が抑止され、透明電極層上への第二導電層の析出を防ぐことができる。また、生産性の観点からも、第一導電層形成領域と第一導電層非形成領域との全体に絶縁層が形成されることがより好ましい。

絶縁層９の材料としては、電気的に絶縁性を示す材料が用いられる。また、絶縁層９は、めっき液に対する化学的安定性を有する材料であることが望ましい。めっき液に対する化学的安定性が高い材料を用いることにより、第二導電層形成時のめっき工程中に、絶縁層が溶解しにくく、光電変換部表面へのダメージが生じにくくなる。また、第一導電層非形成領域上にも絶縁層９が形成される場合、絶縁層は、光電変換部５０との付着強度が大きいことが好ましい。例えば、ヘテロ接合太陽電池では、絶縁層９は、光電変換部５０表面の透明電極層６ａとの付着強度が大きいことが好ましい。透明電極層と絶縁層との付着強度を大きくすることにより、めっき工程中に、絶縁層が剥離しにくくなり、透明電極層上への金属の析出を防ぐことができる。

絶縁層９には、光吸収が少ない材料を用いることが好ましい。絶縁層９は、光電変換部５０の光入射面側に形成されるため、絶縁層による光吸収が小さければ、より多くの光を光電変換部へ取り込むことが可能となる。例えば、絶縁層９が透過率９０％以上の十分な透明性を有する場合、絶縁層での光吸収による光学的な損失が小さく、第二導電層形成後に絶縁層を除去することなく、そのまま太陽電池として使用することができる。そのため、太陽電池の製造工程を単純化でき、生産性をより向上させることが可能となる。絶縁層９が除去されることなくそのまま太陽電池として使用される場合、絶縁層９は、透明性に加えて、十分な耐候性、および熱・湿度に対する安定性を有する材料を用いることがより望ましい。

絶縁層の材料は、無機絶縁性材料でも、有機絶縁性材料でもよい。無機絶縁性材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の材料を用いることができる。有機絶縁性材料としては、例えば、ポリエステル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル、エポキシ、ポリウレタン等の材料を用いることができる。アニール処理における第一導電層の表面形状の変化に伴って生じる界面の応力等による、絶縁層への開口の形成を容易とする観点から、絶縁層の材料は、破断伸びが小さい無機材料であることが好ましい。このような無機材料の中でも、めっき液耐性や透明性の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタル_、フッ化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム等が好ましく用いられる。中でも、電気的特性や透明電極層との密着性等の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタル_、フッ化マグネシウム等が好ましく、屈折率を適宜に調整し得る観点からは、酸化シリコンや窒化シリコン等が特に好ましく用いられる。なお、これらの無機材料は、化学量論的（stoichiometric）組成を有するものに限定されず、酸素欠損等を含むものであってもよい。

絶縁層９の膜厚は、絶縁層の材料や形成方法に応じて適宜設定される。絶縁層９の膜厚は、アニール処理における第一導電層の表面形状の変化に伴って生じる界面の応力等によって、絶縁層に開口部が形成され得る程度に薄いことが好ましい。かかる観点から、絶縁層９の膜厚は、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、第一導電層非形成部における絶縁層９の光学特性や膜厚を適宜設定することで、光反射特性を改善し、太陽電池セル内部へ導入される光量を増加させ、変換効率をより向上させることが可能となる。このような効果を得るためには、絶縁層９の屈折率が、光電変換部５０表面の屈折率よりも低いことが好ましい。また、絶縁層９に好適な反射防止特性を付与する観点から、膜厚は３０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内で設定されることが好ましく、５０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内で設定されることがより好ましい。なお、第一導電層形成領域上の絶縁層の膜厚と第一導電層非形成領域上の絶縁層の膜厚は異なっていてもよい。例えば、第一導電層形成領域では、アニール処理による開口部の形成を容易とする観点で絶縁層の膜厚が設定され、第一導電層非形成領域では、適宜の反射防止特性を有する光学膜厚となるように絶縁層の膜厚が設定されてもよい。

ヘテロ接合太陽電池のように、光電変換部５０の表面に透明電極層（一般には屈折率：１．９〜２．１程度）を有する場合、界面での光反射防止効果を高めて太陽電池セル内部へ導入される光量を増加させるために、絶縁層の屈折率は、空気（屈折率＝１．０）と透明電極層との中間的な値であることが好ましい。また、太陽電池セルが封止されてモジュール化される場合、絶縁層の屈折率は、封止剤と透明電極層の中間的な値であることが好ましい。かかる観点から、絶縁層９の屈折率は、例えば１．４〜１．９が好ましく、１．５〜１．８がより好ましく、１．５５〜１．７５がさらに好ましい。絶縁層の屈折率は、絶縁層の材料、組成等により所望の範囲に調整され得る。例えば、酸化シリコンの場合は、酸素含有量を小さくすることにより、屈折率が高くなる。なお、本明細書における屈折率は、特に断りがない限り、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率であり、分光エリプソメトリーにより測定される値である。また、絶縁層の屈折率に応じて、反射防止特性が向上するように絶縁層の光学膜厚（屈折率×膜厚）が設定されることが好ましい。

絶縁層は、公知の方法を用いて形成できる。例えば、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機絶縁性材料の場合は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法等の乾式法が好ましく用いられる。また、有機絶縁性材料の場合は、スピンコート法、スクリーン印刷法等の湿式法が好ましく用いられる。これらの方法によれば、ピンホール等の欠陥が少なく、緻密な構造の膜を形成することが可能となる。

中でも、より緻密な構造の膜を形成する観点から、絶縁層９はプラズマＣＶＤ法で形成されることが好ましい。この方法により、２００ｎｍ程度の厚いものだけでなく、３０〜１００ｎｍ程度の薄い膜厚の絶縁層を形成した場合も、緻密性の高い構造の膜を形成することができる。

例えば、図２に示す結晶シリコン系太陽電池のように、光電変換部５０の表面にテクスチャ構造（凹凸構造）を有する場合、テクスチャの凹部や凸部にも精度よく膜形成できる観点からも、絶縁層はプラズマＣＶＤ法により形成されることが好ましい。緻密性が高い絶縁層を用いることにより、めっき処理時の透明電極層へのダメージを低減できることに加えて、透明電極層上への金属の析出を防止することができる。このように緻密性が高い絶縁膜は、図２の結晶シリコン系太陽電池におけるシリコン系薄膜３のように、光電変換部５０内部の層に対しても、水や酸素などのバリア層として機能し得るため、太陽電池の長期信頼性の向上の効果も期待できる。

なお、第一導電層７１と第二導電層７２との間にある絶縁層９、すなわち第一導電層形成領域上の絶縁層９の形状は、必ずしも連続した層状でなくてもよく、島状であっても良い。なお、本明細書における「島状」との用語は、表面の一部に、絶縁層９が形成されていない非形成領域を有する状態を意味する。

本発明において、絶縁層９は、第一導電層７１と第二導電層７２との付着力の向上にも寄与し得る。例えば、下地電極層であるＡｇ層上にめっき法によりＣｕ層が形成される場合、Ａｇ層とＣｕ層との付着力は小さいが、酸化シリコン等の絶縁層上にＣｕ層が形成されることにより、第二導電層の付着力が高められ、太陽電池の信頼性を向上することが期待される。

上述のように、第一導電層として例えば低融点材料を有する場合、第一導電層７１上に絶縁層が形成された後、第二導電層７２が形成される前にアニール処理が行われる。アニール処理時に、第一導電層７１が低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１よりも高温に加熱され、低融点材料が流動状態となるために、第一導電層の表面形状が変化する。この変化に伴って、その上に形成される絶縁層９に開口部９ｈが形成される。したがって、その後のめっき工程において、第一導電層７１の表面の一部が、めっき液に曝されて導通するため、図８（Ｆ）に示すように、この導通部を起点として金属を析出させることが可能となる。

なお、この場合、開口部は主に第一導電層７１の低融点材料７１１上に形成される。低融点材料が絶縁性材料の場合、開口部の直下は絶縁性であるが、低融点材料の周辺に存在する導電性の高融点材料にもめっき液が浸透するために、第一導電層とめっき液とを導通させることが可能である。

アニール処理時におけるアニール温度（加熱温度）Ｔａは、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１よりも高温、すなわちＴ_１＜Ｔａであることが好ましい。アニール温度Ｔａは、Ｔ_１＋１℃≦Ｔａ≦Ｔ_１＋１００℃を満たすことがより好ましく、Ｔ_１＋５℃≦Ｔａ≦Ｔ_１＋６０℃を満たすことがさらに好ましい。アニール温度は、第一導電層の材料の組成や含有量等に応じて適宜設定され得る。

また、前述のごとく、アニール温度Ｔａは、光電変換部５０の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。光電変換部の耐熱温度は、光電変換部の構成により異なる。例えば、ヘテロ接合太陽電池や、シリコン系薄膜太陽電池のように透明電極層や非結晶質シリコン系薄膜を有する場合の耐熱温度は２５０℃程度である。そのため、光電変換部が非晶質シリコン系薄膜を備えるヘテロ接合太陽電池や、シリコン系薄膜太陽電池の場合、非晶質シリコン系薄膜およびその界面での熱ダメージ抑制の観点から、アニール温度は２５０℃以下に設定されることが好ましい。より高性能の太陽電池を実現するためにはアニール温度は２００℃以下にすることがより好ましく、１８０℃以下にすることがさらに好ましい。これに伴って、第一導電層７１の低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１は、２５０℃未満であることが好ましく、２００℃未満がより好ましく、１８０℃未満がさらに好ましい。

一方、一導電型結晶シリコン基板の一主面上に逆導電型の拡散層を有する結晶シリコン太陽電池は、非晶質シリコン薄膜や透明電極層を有していないため、耐熱温度は８００℃〜９００℃程度である。そのため、２５０℃よりも高温のアニール温度Ｔａでアニール処理が行われてもよい。

なお、絶縁層への開口部の形成方法は、上記のように、絶縁層形成後にアニール処理を行う方法に限定されない。例えば、図８（Ｄ’）で示されるように、絶縁層９０の形成と同時に開口部９ｈを形成することもできる。

例えば、基板を加熱しながら絶縁層が形成されることで、絶縁層の形成と略同時に開口部が形成される。ここで、「絶縁層の形成と略同時」とは、絶縁層形成工程の他に、アニール処理等の別途の工程が行われていない状態、すなわち、絶縁層の製膜中、あるいは製膜直後の状態を意味する。製膜直後とは、絶縁層の製膜終了後（加熱停止後）から、基板が冷却され室温等に戻るまでの間も含むものとする。また、低融点材料上の絶縁層に開口部が形成される場合、低融点材料上の絶縁層の製膜が終わった後であっても、その周辺に絶縁層が製膜されることに追随して、低融点材料周辺の絶縁層に変形が生じ、開口部が形成される場合も含むものとする。

絶縁層の形成と略同時に開口部を形成する方法としては、例えば、絶縁層形成工程において、第一導電層７１の低融点材料７１１の熱流動開始温度Ｔ１よりも高い温度Ｔｂに基板を加熱しながら、第一導電層７１上に絶縁層９を製膜する方法が用いられる。低融点材料が流動状態となっている第一導電層上に絶縁層９が製膜されるため、製膜と同時に製膜界面に応力が生じ、例えばき裂状の開口が絶縁層に形成される。

なお、絶縁層形成時の基板温度Ｔｂ（以下、「絶縁層形成温度」）とは、絶縁層の製膜開始時点の基板表面温度（「基板加熱温度」ともいう）を表す。一般に、絶縁層の製膜中の基板表面温度の平均値は、通常製膜開始時点の基板表面温度以上となる。したがって、絶縁層形成温度Ｔｂが、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温であれば、絶縁層に開口部等の変形を形成することができる。

例えば、絶縁層９がＣＶＤ法やスパッタ法等の乾式法により形成される場合は、絶縁層製膜中の基板表面温度を低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温とすることにより、開口部を形成することができる。また、絶縁層９がコーティング等の湿式法により形成される場合は、溶媒を乾燥する際の基板表面温度を低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温とすることにより、開口部を形成することができる。なお、湿式法により絶縁層が形成される場合の「製膜開始時点」とは、溶媒の乾燥開始時点を指す。絶縁層形成温度Ｔｂの好ましい範囲は、前記アニール温度Ｔａの好ましい範囲と同様である。

基板表面温度は、例えば基板表面に温度表示材（サーモラベルやサーモシールとも呼ばれる）や熱電対を貼り付けて測定することができる。また、加熱部（ヒーターなど）の温度は、基板の表面温度が所定範囲となるように適宜に調整することができる。絶縁層形成工程においてアニール処理を行う場合、絶縁層の材料および組成、製膜条件（製膜方法、基板温度、導入ガスの種類および導入量、製膜圧力、パワー密度等）を適宜調整することにより、絶縁層に開口部を形成することができる。

プラズマＣＶＤ法により絶縁層９が形成される場合、緻密な膜を形成する観点から、絶縁層形成温度Ｔｂは、１３０℃以上が好ましく、１４０℃以上がより好ましく、１５０℃以上がさらに好ましい。また、絶縁層製膜時の基板表面の最高到達温度は、光電変換部の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。

プラズマＣＶＤによる製膜速度は、より緻密な膜を形成する観点から、１ｎｍ／秒以下が好ましく、０．５ｎｍ／秒以下がより好ましく、０．２５ｎｍ／秒以下がさらに好ましい。プラズマＣＶＤにより、酸化シリコンが形成される場合の製膜条件としては、基板温度１４５℃〜２５０℃、圧力３０Ｐａ〜３００Ｐａ、パワー密度０．０１Ｗ／ｃｍ２〜０．１６Ｗ／ｃｍ２が好ましい。

絶縁層の形成と略同時に開口部が形成された後、開口部の形成が不十分な箇所がある場合等は、さらに前述のアニール工程が行われてもよい。

（第二導電層）
上記のように、開口部９ｈを有する絶縁層９が形成された後、第一導電層形成領域の絶縁層９上に第二導電層７２がめっき法により形成される。この際、第二導電層として析出させる金属は、めっき法で形成できる材料であれば特に限定されず、例えば、銅、ニッケル、錫、アルミニウム、クロム、銀、金、亜鉛、鉛、パラジウム等、あるいはこれらの混合物を用いることができる。

太陽電池の動作時（発電時）には、電流は主として第二導電層を流れる。そのため、第二導電層での抵抗損を抑制する観点から、第二導電層のライン抵抗は、できる限り小さいことが好ましい。具体的には、第二導電層のライン抵抗は、１Ω／ｃｍ以下であることが好ましく、０．５Ω／ｃｍ以下であることがより好ましい。一方、第一導電層のライン抵抗は、電気めっきの際の下地層として機能し得る程度に小さければよく、例えば、５Ω／ｃｍ以下にすればよい。

第二導電層は、無電解めっき法、電解めっき法のいずれでも形成され得るが、生産性の観点から、電解めっき法を用が好適である。電解めっき法では、金属の析出速度を大きくすることができるため、第二導電層を短時間で形成することができる。

酸性銅めっきを例として、電解めっき法による第二導電層の形成方法を説明する。図１２は、第二導電層の形成に用いられるめっき装置１０の概念図である。光電変換部上に第一導電層および開口部を有する絶縁層が形成された基板１２と、陽極１３とが、めっき槽１１中のめっき液１６に浸されている。基板１２上の第一導電層７１は、基板ホルダ１４を介して電源１５と接続されている。陽極１３と基板１２との間に電圧を印加することにより、絶縁層９で覆われていない第一導電層の上、すなわちアニール処理により絶縁層に生じた開口部を起点として、選択的に銅を析出させることができる。

酸性銅めっきに用いられるめっき液１６は銅イオンを含む。例えば硫酸銅、硫酸、水を主成分とする公知の組成のものが使用可能であり、これに０．１〜１０Ａ／ｄｍ^２の電流を流すことにより、第二導電層である金属を析出させることができる。適切なめっき時間は、集電極の面積、電流密度、陰極電流効率、設定膜厚等に応じて適宜設定される。

第二導電層は、複数の層から構成させても良い。例えば、Ｃｕ等の導電率の高い材料からなる第一のめっき層を、絶縁層の開口部を介して第一導電層上に形成した後、化学的安定性に優れる第二のめっき層を第一のめっき層の表面に形成することにより、低抵抗で化学的安定性に優れた集電極を形成することができる。

めっき工程の後には、めっき液除去工程を設けて、基板１２の表面に残留しためっき液を除去することが好ましい。めっき液除去工程を設けることによって、アニール処理で形成された絶縁層９の開口部９ｈ以外を起点として析出し得る金属を除去することができる。開口部９ｈ以外を起点として析出する金属としては、例えば絶縁層９のピンホール等を起点とするものが挙げられる。めっき液除去工程によってこのような金属が除去されることによって、遮光損が低減され、太陽電池特性をより向上させることが可能となる。

ここで、一般に、ＩＴＯ等の透明電極層や、酸化シリコン等の絶縁層は親水性であり、基板１２の表面や絶縁層９の表面の水との接触角は、１０°程度あるいはそれ以下である場合が多い。一方、エアーブロー等によるめっき液の除去を容易にする観点からは、基板１２の表面の水との接触角を２０°以上とすることが好ましい。基板表面の接触角を大きくするために、基板１２表面に撥水処理が行われてもよい。撥水処理は、例えば表面への撥水層の形成することにより行われる。撥水処理により、基板表面のめっき液に対する濡れ性を低下させることができる。

なお、絶縁層９の表面への撥水処理に代えて、撥水性を有する絶縁層９が形成されてもよい。すなわち水との接触角θ大きい（例えば２０°以上）の絶縁層９が形成されることにより、別途の撥水処理工程を省略できるため、太陽電池の生産性をより向上させることができる。絶縁層に撥水性を持たせる方法としては、例えば、絶縁層の製膜条件（例えば、製膜室に導入するシリコン原料ガスと酸素原料ガスの流量比）を変更したプラズマＣＶＤ法により、絶縁層としての酸化シリコン層を製膜する方法が挙げられる。

本発明においては、集電極形成後（めっき工程後）に絶縁層除去工程が行われてもよい。特に、絶縁層として光吸収の大きい材料が用いられる場合は、絶縁層の光吸収による太陽電池特性の低下を抑制するために、絶縁層除去工程が行われることが好ましい。絶縁層の除去方法は、絶縁層材料の特性に応じて適宜選択される。例えば、化学的なエッチングや機械的研磨により絶縁層が除去され得る。また、材料によってはアッシング（灰化）法も適用可能である。この際、光取り込み効果をより向上させる観点から、第一導電層非形成領域上の絶縁層が全て除去されることがより好ましい。また、絶縁層９上に撥水層が形成されている場合、絶縁層９とともに撥水層も除去されることが好ましい。なお、絶縁層として光吸収の小さい材料が用いられる場合は、絶縁層除去工程が行われる必要はない。

以上、ヘテロ接合太陽電池の光入射側に集電極７が設けられる場合を中心に説明したが、裏面側にも同様の集電極が形成されてもよい。ヘテロ接合太陽電池のように結晶シリコン基板を用いた太陽電池は、電流量が大きいため、一般に、透明電極層／集電極間の接触抵抗の損失による発電ロスが顕著となる傾向がある。これに対して、本発明では、第一導電層と第二導電層を有する集電極は、透明電極層との接触抵抗が低いため、接触抵抗に起因する発電ロスを低減することが可能となる。

また、本発明は、ヘテロ接合太陽電池以外の結晶シリコン太陽電池や、ＧａＡｓ等のシリコン以外の半導体基板が用いられる太陽電池、非晶質シリコン系薄膜や結晶質シリコン系薄膜のＰＩＮ接合あるいはＰＮ接合上に透明電極層が形成されたシリコン系薄膜太陽電池や、ＣＩＳ，ＣＩＧＳ等の化合物半導体太陽電池、色素増感太陽電池や有機薄膜（導電性ポリマー）等の有機薄膜太陽電池のような各種の太陽電池に適用可能である。

結晶シリコン太陽電池としては、一導電型（例えばｐ型）結晶シリコン基板の一主面上に逆導電型（例えばｎ型）の拡散層を有し、拡散層上に前記集電極を有する構成が挙げられる。このような結晶シリコン太陽電池は、一導電型層の裏面側にｐ^＋層等の導電型層を備えるのが一般的である。このように、光電変換部が非晶質シリコン層や透明電極層を含まない場合は、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１およびアニール温度Ｔａは、２５０℃より高くてもよい。

シリコン系薄膜太陽電池としては、例えば、ｐ型薄膜とｎ型薄膜との間に非晶質の真性（ｉ型）シリコン薄膜を有する非晶質シリコン系薄膜太陽電池や、ｐ型薄膜とｎ型薄膜との間に結晶質の真性シリコン薄膜を有する結晶質シリコン系半導体太陽電池が挙げられる。また、複数のＰＩＮ接合が積層されたタンデム型の薄膜太陽電池も好適である。このようなシリコン系薄膜太陽電池では、透明電極層や非晶質シリコン系薄膜の耐熱性を勘案して、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ_１およびアニール温度Ｔａは２５０℃以下であることが好ましく、２００℃以下であることがより好ましく、１８０℃以下であることがさらに好ましい。

本発明の太陽電池は、実用に供するに際して、モジュール化されることが好ましい。太陽電池のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、集電極に配線部材等のインターコネクタを介してバスバーが接続されることによって、複数の太陽電池セルが直列または並列に接続され、封止剤およびガラス板により封止されることによりモジュール化が行われる。

以下、図２に示すヘテロ接合太陽電池に関する実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１のヘテロ接合太陽電池を、以下のようにして製造した。

一導電型単結晶シリコン基板として、入射面の面方位が（１００）で、厚みが２００μｍのｎ型単結晶シリコンウェハを用い、このシリコンウェハを２重量％のＨＦ水溶液に３分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜が除去された後、超純水によるリンスが２回行われた。このシリコン基板を、７０℃に保持された５／１５重量％のＫＯＨ／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬し、ウェハの表面をエッチングすることでテクスチャが形成された。その後に超純水によるリンスが２回行われた。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ パシフィックナノテクノロジー社製）により、ウェハの表面観察を行ったところ、ウェハの表面はエッチングが最も進行しており、（１１１）面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成されていた。

エッチング後のウェハがＣＶＤ装置へ導入され、その光入射側に、真性シリコン系薄膜２ａとしてｉ型非晶質シリコンが５ｎｍの膜厚で製膜された。ｉ型非晶質シリコンの製膜条件は、基板温度：１５０℃、圧力：１２０Ｐａ、ＳｉＨ_４／Ｈ_２流量比：３／１０、投入パワー密度：０．０１１Ｗ／ｃｍ^２であった。なお、本実施例における薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜された薄膜の膜厚を、分光エリプソメトリー（商品名Ｍ２０００、ジェー・エー・ウーラム社製）にて測定することにより求められた製膜速度から算出された値である。

ｉ型非晶質シリコン層２ａ上に、逆導電型シリコン系薄膜３ａとしてｐ型非晶質シリコンが７ｎｍの膜厚で製膜された。ｐ型非晶質シリコン層３ａの製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ_４／Ｂ_２Ｈ_６流量比が１／３、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ^２であった。なお、上記でいうＢ_２Ｈ_６ガス流量は、Ｈ_２によりＢ_２Ｈ_６濃度が５０００ｐｐｍまで希釈された希釈ガスの流量である。

次にウェハの裏面側に、真性シリコン系薄膜２ｂとしてｉ型非晶質シリコン層が６ｎｍの膜厚で製膜された。ｉ型非晶質シリコン層２ｂの製膜条件は、上記のｉ型非晶質シリコン層２ａの製膜条件と同様であった。ｉ型非晶質シリコン層２ｂ上に、一導電型シリコン系薄膜３ｂとしてｎ型非晶質シリコン層が４ｎｍの膜厚で製膜された。ｎ型非晶質シリコン層３ｂの製膜条件は、基板温度：１５０℃、圧力：６０Ｐａ、ＳｉＨ_４／ＰＨ_３流量比：１／２、投入パワー密度：０．０１Ｗ／ｃｍ^２であった。なお、上記でいうＰＨ_３ガス流量は、Ｈ_２によりＰＨ_３濃度が５０００ｐｐｍまで希釈された希釈ガスの流量である。

この上に透明電極層６ａおよび６ｂとして、各々酸化インジウム錫（ＩＴＯ、屈折率：１．９）が１００ｎｍの膜厚で製膜された。ターゲットとして酸化インジウムを用い、基板温度：室温、圧力：０．２Ｐａのアルゴン雰囲気中で、０．５Ｗ／ｃｍ^２のパワー密度を印加して透明電極層の製膜が行われた。裏面側透明電極層６ｂ上には、裏面金属電極８として、スパッタ法により銀が５００ｎｍの膜厚で形成された。光入射側透明電極層６ａ上には、第一導電層７１および第二導電層７２を有する集電極７が以下のように形成された。

第一導電層７１の形成には、低融点材料としてのＳｎＢｉ金属粉末（粒径Ｄ_L＝２５〜３５μｍ、融点Ｔ_１＝１４１℃）と、高融点材料としての銀粉末（粒径Ｄ_H＝２〜３μｍ、融点Ｔ_２＝９７１℃）とを、２０：８０の重量比で含み、さらにバインダー樹脂としてエポキシ系樹脂を含む印刷ペーストが用いられた。この印刷ペーストを、集電極パターンに対応する開口幅（Ｌ＝８０μｍ）を有する＃２３０メッシュ（開口幅：ｌ＝８５μｍ）のスクリーン版を用いて、スクリーン印刷し、９０℃で乾燥が行われた。

次に、レーザー光を光入射面側から照射して、絶縁領域の形成を行った。レーザー光は、ウェハの端部より０．５ｍｍまでの周縁部に照射し、太陽電池の光入射面と側面に跨るように絶縁領域を形成した。レーザー光としては、レーザーの加工点におけるスポット径が約１００μｍの第三高調波（波長355nm）を用い、基板端部から、複数回位置を基板の内側に向けてずらしながら照射した。この際、ＳＥＭ（フィールドエミッション型走査型電子顕微鏡Ｓ４８００、日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて、倍率が５００倍の条件で、基板の第一の主面から側面に跨って、ｄ１＝９４μｍ、ｘ＝４８９μｍとなるようにレーザー光により除去されていることを確認した。この際、レーザー照射部はレーザーにより表面が凹凸状に荒れていたが、１０点ｄ１を計測して、その平均を求めた。これにより図９（Ｂ）の様な端部構造を持つ絶縁処理を実施した。

第一導電層７１が形成されたウェハが、ＣＶＤ装置に投入され、絶縁層９として酸化シリコン層（屈折率：１．５）が、プラズマＣＶＤ法により８０ｎｍの厚みで光入射面側に形成された。

絶縁層９の製膜条件は、基板温度：１３５℃、圧力１３３Ｐａ、ＳｉＨ_４／ＣＯ_２流量比：１／２０、投入パワー密度：０．０５Ｗ／ｃｍ^２（周波数１３．５６ＭＨｚ）であった。その後、絶縁層形成後のウェハが熱風循環型オーブンに導入され、大気雰囲気において、１８０℃で２０分間、アニール処理が実施された。

以上のようにアニール工程までが行われた基板１２が、図１２に示すように、めっき槽１１に投入された。めっき液１６には、硫酸銅五水和物、硫酸、および塩化ナトリウムが、それぞれ１２０ｇ／ｌ、１５０ｇ／ｌ、および７０ｍｇ／ｌの濃度となるように調製された溶液に、添加剤（上村工業製：品番ＥＳＹ−２Ｂ、ＥＳＹ−Ｈ、ＥＳＹ−１Ａ）が添加されたものが用いられた。このめっき液を用いて、温度４０℃、電流３Ａ／ｄｍ^２の条件でめっきが行われ、第一導電層７１上の絶縁層上に、１０μｍ程度の厚みで第二導電層７２として銅が均一に析出した。第一導電層が形成されていない領域への銅の析出はほとんど見られなかった。

以上のようにして作製した結晶シリコン系太陽電池セルを１枚含むミニモジュールを作製し、ＡＭ１．５のスペクトル分布を有するソーラーシミュレータを用いて、２５℃の下で擬似太陽光を１００ｍＷ／ｃｍ^２のエネルギー密度で照射して太陽電池特性の測定を行った。ミニモジュールの構造は、バックシート／封止材／配線部材接続済み結晶シリコン系太陽電池／封止材／ガラスであり、結晶シリコン系太陽電池に貼り付けた配線部材を介して外部の測定器と接続し、前記のソーラーシミュレータを用いて太陽電池特性の測定を行った。

（比較例１）
レーザー光を、ウェハの端部より０．５ｍｍの周縁部のみに照射し、図７（Ａ）の様な溝構造を形成したことを除いて、実施例１同様に結晶シリコン系太陽電池セルを作製した。以上のようにして作製した結晶シリコン系太陽電池セルを１枚含むミニモジュールを作製し、ＡＭ１．５のスペクトル分布を有するソーラーシミュレータを用いて、２５℃の下で擬似太陽光を１００ｍＷ／ｃｍ^２のエネルギー密度で照射して太陽電池特性の測定を行った。ミニモジュールの構造は、バックシート／封止材／接続済み結晶シリコン系太陽電池／封止材／ガラスであり、結晶シリコン系太陽電池に貼り付けた配線部材を介して外部の測定器と接続し、前記のソーラーシミュレータを用いて太陽電池特性の測定を行った。

（比較例２）
実施例１と同様に結晶シリコン系太陽電池セルを、集電極を銀ペーストの印刷により形成してめっきによる第二導電層を形成しなかった点と、絶縁層を形成していない点と、レーザー光を、ウェハの端部より０．５ｍｍの周縁部のみに照射し、図７（Ａ）の様な溝構造を形成した点を除いて、実施例１同様に結晶シリコン系太陽電池セルを作製した。

上記実施例及び比較例、参考例の太陽電池セル及びミニモジュールの光電変換特性を表１に示す。

実施例１及び、比較例１では、ともに表面からレーザーを照射しており、照射幅と領域が僅かに異なる程度の違いしかないため、セルとしては、ほぼ同様の太陽電池特性が得られた。

一方で、比較例１では、表面に絶縁層を形成していないため、Ｊｓｃが３５．９５ｍＡ／ｃｍ２と実施例の３６．０４ｍＡ／ｃｍ２と比較して小さくなった。また、集電極にめっき法を用いてバルクの銅を形成した実施例１や比較例１と比較して、比較例２では、銀ペーストを使用しているため、集電極における電気抵抗が高く、曲率因子の低下がみられた。以上より、本発明のようにめっきにより集電極を形成することにより、従来のような銀ペーストのものに比べて変換効率が高くなることがわかる。

次に、それぞれをミニモジュールにした実施例１、及び比較例１を比較する。比較例１では、実施例１と比較して、リーク電流による曲率因子の低下がみられた。一方で、実施例１では、配線部材によるリーク電流の発生は見られなかった。

これは、図７（Ａ）に示されているように、比較例１や比較例２の端部付近の構造は、表裏の電極がレーザーにより絶縁処理を施した溝の両端に位置することとなるため、ミニモジュールを作製する際の過熱による配線部材の熱収縮や、作製工程中に力が加わること等による配線部材と絶縁層の接触によって、絶縁層がダメージを受け、リーク電流が発生したと考えられる。

これに対し、実施例１では、端部の構造が図７（Ｃ）の様になっており、絶縁領域が第一の主面の周縁部と側面に跨って形成された肩構造を有し、かつ絶縁層で覆われていたため、配線部材によるダメージが生じず、リーク電流が発生しなかったと考えられる。

以上、実施例を用いて説明したように、本発明によれば、絶縁層のパターニングを行うことなく、太陽電池の集電極を作製することができるため、高出力の太陽電池を低コストで提供することが可能となる。

１．一導電型単結晶シリコン基板
２．真性シリコン系薄膜
３．導電型シリコン系薄膜
６．透明電極層
７．集電極
７１．第一導電層
７１１．低融点材料
７２．第二導電層
８．裏面金属電極
９．絶縁層
９ｈ．開口部
５０．光電変換部
１００．太陽電池
１０１．ヘテロ接合太陽電池
１０．めっき装置
１１．めっき槽
１２．基板
１３．陽極
１４．基板ホルダ
１５．電源
１６．めっき液
２０．配線部材

Claims (26)

1. 一導電型半導体基板を有する光電変換部と、前記光電変換部の第一の主面もしくは第二の主面に集電極とを有する太陽電池であって、
   前記光電変換部は、前記一導電型半導体基板の第一の主面側に逆導電型半導体層を有し、かつ第一の主面側の最表面層が前記逆導電型半導体層または第一透明電極層であり、
   前記光電変換部は、前記基板の第二主面側に裏面電極層を有し、
   前記集電極は、前記光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層とを含み、かつ、前記第一導電層と前記第二導電層の間に開口部が形成された絶縁層を含み、
   前記第一導電層は、前記絶縁層により被覆されており、
   前記第二導電層の一部が、前記絶縁層の前記開口部を通じて前記第一導電層に導通されており、
   前記光電変換部は、第一の主面および側面に、第一の主面側の最表面層と第二の主面側の裏面電極層の短絡が除去された絶縁領域を有し、
   前記絶縁領域は、前記光電変換部における第一の主面側表面および第二の主面側表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、かつ、前記基板が露出するように、前記光電変換部の第一の主面の周縁部と側面に跨って形成された肩構造を有する、太陽電池。
2. 前記裏面電極層は、前記第二主面側の第二透明電極層または裏面金属電極の少なくともいずれか一方により構成される、請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記絶縁領域における前記肩構造は、前記光電変換部の第一の主面側表面から前記第二主面側表面までの厚みをｄとし、肩構造形成領域における前記光電変換部の第一の主面側から第二主面側への厚み方向の距離をｄ１としたとき、０＜ｄ１≦０．９５ｄを満たす領域に形成されている、請求項１または２に記載の太陽電池。
4. 前記絶縁領域における前記肩構造は、前記光電変換部の側面端部から、前記光電変換部の表面と平行な方向への幅をｘとしたとき、０＜ｘ≦１０００μｍの領域に形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池。
5. 前記絶縁領域は、前記光電変換部の側面における、前記肩構造以外の領域にレーザー痕を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池。
6. 前記光電変換部の第一の主面の最表面層が前記第一透明電極層である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池。
7. 前記光電変換部は、前記一導電型半導体基板としての一導電型結晶シリコン基板の第一の主面上に、逆導電型半導体層としての逆導電型シリコン系薄膜層と、前記最表面層としての前記第一透明電極層をこの順に有する、請求項６に記載の太陽電池。
8. 前記絶縁領域が、前記集電極よりも外周の領域に設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池。
9. 前記絶縁領域が、前記光電変換部の第一の主面側における周縁部の全周に亘って形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池。
10. 前記集電極が、前記光電変換部の第一の主面上に形成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池。
11. 前記絶縁層が、前記光電変換部の第一の主面上における第一導電層非形成領域上にも形成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池。
12. 前記絶縁層が、さらに前記絶縁領域を覆うように形成されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池。
13. 前記第一導電層は低融点材料を含み、前記低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１は前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の太陽電池。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の太陽電池を複数備え、前記複数の太陽電池が直列または並列に接続された、太陽電池モジュール。
15. 前記太陽電池の前記集電極上に前記配線部材が形成されている、請求項１４に記載の太陽電池モジュール。
16. 前記光電変換部の第一の主面上に前記集電極を有し、
    前記配線部材は、前記光電変換部の第一の主面側の表面において、前記絶縁領域における前記肩構造上に形成されている、請求項１４または１５に記載の太陽電池モジュール。
17. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の太陽電池を製造する方法であって、
    前記光電変換部上に第一導電層が形成される第一導電層形成工程；
    前記第一導電層上に絶縁層が形成される絶縁層形成工程；
    前記絶縁層に設けられた開口部を介して、めっき法により第一導電層と導通する第二導電層が形成されるめっき工程、をこの順に有し、
    さらに、前記光電変換部の第一の主面側の周縁部と側面に跨る肩構造を形成することにより前記絶縁領域が形成される絶縁処理工程を有する、太陽電池の製造方法。
18. 前記絶縁処理工程が、前記絶縁層形成工程前に行われる、請求項１７に記載の太陽電池の製造方法。
19. 前記絶縁処理工程は、前記第一導電層形成工程後に行われる、請求項１７または１８に記載の太陽電池の製造方法。
20. 前記絶縁領域が、レーザー照射により形成される、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
21. 前記絶縁領域が、メカニカルスクライブにより形成される、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
22. 前記絶縁層形成工程において、前記絶縁層が、前記光電変換部の一主面上における第一導電層非形成領域上にも形成される、請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
23. 前記絶縁層が、前記絶縁領域を覆うように形成される、請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
24. 前記第一導電層は熱流動開始温度Ｔ１が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、
    前記絶縁層形成工程後に、前記低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温のアニール温度Ｔａで加熱処理が行われることにより前記開口部が形成される、請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
25. 前記第一導電層は熱流動開始温度Ｔ１が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、
    前記絶縁層形成工程において、前記低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温の基板温度Ｔｂで前記絶縁層が形成されることにより、絶縁層の形成と同時に前記開口部が形成される、請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
26. 前記光電変換部は、一導電型結晶シリコン基板の一主面上に、シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有し、前記透明電極層上に前記集電極が形成される、請求項１７〜２５のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。