JP6614559B2 - 太陽電池セルの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池セルの製造方法に関し、特に裏面接合型の太陽電池セルの製造方法に関する。
発電効率の高い太陽電池として、光が入射する受光面に対向する裏面にｎ型半導体層およびｐ型半導体層の双方が形成された裏面接合型の太陽電池がある。ｎ型半導体層とｐ型半導体層の間には両者を絶縁する絶縁層が設けられる。これらの半導体層や絶縁層は、フォトレジストなどのマスクを用いたエッチングによりパターニングされる（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１２／０９０６４３号
ランニングコストのより低い方法で太陽電池セルを製造できることが望ましい。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池セルをより低コストで製造する方法を提供することにある。
本発明のある態様の太陽電池セルの製造方法は、半導体基板の主面上に設けられた半導体層の上に絶縁層を設けることと、絶縁層上および半導体基板の主面上であって絶縁層上と異なる領域上に半導体層と導電型の異なる半導体材料を備える第１のマスク層を設けることと、絶縁層の上に位置する第１のマスク層の一部をレーザ照射により除去して絶縁層が露出する第１開口部を形成することと、第１開口部に露出する絶縁層をエッチング剤により除去して半導体層が露出する第２開口部を形成することと、を備える。
本発明によれば、より低コストで製造可能な太陽電池セルの製造方法を提供できる。
実施の形態に係る太陽電池セルを示す平面図である。 実施の形態に係る太陽電池セルの構造を示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を概略的に示す断面図である。
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施の形態は、太陽電池セルの製造方法である。この方法は、半導体基板の主面上の少なくとも一部に設けられた半導体層の上に絶縁層を設けることと、絶縁層の上にマスク層を設けることと、マスク層の一部をレーザ照射により除去して絶縁層が露出する第１開口部を形成することと、第１開口部に露出する絶縁層をエッチング剤により除去して半導体層が露出する第２開口部を形成することと、を備える。本実施の形態によれば、マスク層をレーザによりパターニングするため、フォトリソグラフィ工程を用いることなくマスク層をパターニングし、絶縁層および半導体層のパターンを形成できる。これにより、コストの高いフォトリソグラフィ工程を減らして，太陽電池セルの製造コストを下げることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
図１は、実施の形態に係る太陽電池セル７０を示す平面図であり、太陽電池セル７０の裏面７０ｂの構造を示す。太陽電池セル７０は、裏面７０ｂに設けられるｎ側電極１４と、ｐ側電極１５を備える。ｎ側電極１４は、ｘ方向に延びるバスバー電極１４ａと、ｙ方向に延びる複数のフィンガー電極１４ｂを含む櫛歯状に形成される。同様に、ｐ側電極１５は、ｘ方向に延びるバスバー電極１５ａと、ｙ方向に延びる複数のフィンガー電極１５ｂを含む櫛歯状に形成される。ｎ側電極１４およびｐ側電極１５は、それぞれの櫛歯が噛み合って互いに間挿し合うように形成される。なお、ｎ側電極１４およびｐ側電極１５のそれぞれは、複数のフィンガーのみにより構成され、バスバーを有さないバスバーレス型の電極であってもよい。
図２は、実施の形態に係る太陽電池セル７０の構造を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面を示す。太陽電池セル７０は、半導体基板１０と、第１のｉ型層１２ｉと、第１導電型層１２ｎと、第２のｉ型層１３ｉと、第２導電型層１３ｐと、第１絶縁層１６と、第３のｉ型層１７ｉと、第３導電型層１７ｎと、第２絶縁層１８と、電極層１９とを備える。電極層１９は、ｎ側電極１４またはｐ側電極１５を構成する。太陽電池セル７０は、裏面７０ｂ側に第１導電型層１２ｎおよび第２導電型層１３ｐが設けられる裏面接合型の光起電力素子である。
半導体基板１０は、受光面７０ａ側に設けられる第１主面１０ａと、裏面７０ｂ側に設けられる第２主面１０ｂを有する。半導体基板１０は、第１主面１０ａに入射する光を吸収し、キャリアとして電子および正孔を生成する。半導体基板１０は、ｎ型またはｐ型の導電型を有する結晶性の半導体材料により構成される。本実施の形態における半導体基板１０は、ｎ型の単結晶シリコン基板である。
ここで、受光面７０ａとは、太陽電池セル７０において主に光（太陽光）が入射される主面を意味し、具体的には、太陽電池セル７０に入射される光の大部分が入射される面を意味する。一方、裏面７０ｂは、受光面７０ａに対向する他方の主面を意味する。
半導体基板１０の第２主面１０ｂの上には、第１積層体１２と第２積層体１３とが形成される。第１積層体１２および第２積層体１３はそれぞれ、ｎ側電極１４およびｐ側電極１５に対応するように櫛歯状に形成され、互いに間挿し合うように形成される。このため、第１積層体１２が設けられる第１領域Ｗ１と、第２積層体１３が設けられる第２領域Ｗ２は、第２主面１０ｂ上において、ｘ方向に交互に配列される。また、ｘ方向に隣接する第１積層体１２と第２積層体１３は接触して設けられる。したがって、本実施の形態では、第１積層体１２および第２積層体１３によって、第２主面１０ｂの実質的に全体が被覆される。
第１積層体１２は、第２主面１０ｂの上に形成される第１のｉ型層１２ｉと、第１のｉ型層１２ｉの上に形成される第１導電型層１２ｎにより構成される。第１のｉ型層１２ｉは、実質的に真性な非晶質半導体（以下、真性な半導体を「ｉ型層」ともいう）で構成される。なお、本実施の形態において、「非晶質半導体」には、微結晶半導体を含むものとする。微結晶半導体とは、非晶質半導体中に半導体結晶が析出している半導体をいう。
第１のｉ型層１２ｉは、水素（Ｈ）を含むｉ型の非晶質シリコンで構成され、例えば、数ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚さを有する。第１のｉ型層１２ｉの形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成することができる。
第１導電型層１２ｎは、半導体基板１０と同じ導電型であるｎ型のドーパントが添加された非晶質半導体で構成される。本実施の形態における第１導電型層１２ｎは、水素を含むｎ型非晶質シリコンで構成される。第１導電型層１２ｎは、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。
第１積層体１２の上には、第１絶縁層１６が形成される。第１絶縁層１６は、第１領域Ｗ１のうちｘ方向の中央部に相当する第３領域Ｗ３には設けられず、第３領域Ｗ３を残した両端に相当する第４領域Ｗ４に設けられる。第１絶縁層１６が形成される第４領域Ｗ４の幅は、例えば、第１領域Ｗ１の幅の約１／３程度である。また、第１絶縁層１６が設けられない第３領域Ｗ３は、例えば、第１領域Ｗ１の幅の約１／３程度である。
第１絶縁層１６は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などにより形成される。第１絶縁層１６は、窒化シリコンにより形成されることが望ましく、水素を含んでいることが好ましい。
第２積層体１３は、第２主面１０ｂのうち第１積層体１２が設けられない第２領域Ｗ２と、第１絶縁層１６が設けられる第４領域Ｗ４の端部の上に形成される。このため、第２積層体１３の両端部は、第１積層体１２と高さ方向（ｚ方向）に重なって設けられる。
第２積層体１３は、第２主面１０ｂの上に形成される第２のｉ型層１３ｉと、第２のｉ型層１３ｉの上に形成される第２導電型層１３ｐにより構成される。第２のｉ型層１３ｉは、水素を含むｉ型の非晶質シリコンで構成され、例えば、数ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚さを有する。
第２導電型層１３ｐは、半導体基板１０とは異なる導電型であるｐ型のドーパントが添加された非晶質半導体で構成される。本実施の形態における第２導電型層１３ｐは、水素を含むｐ型の非晶質シリコンで構成される。第２導電型層１３ｐは、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。
第１導電型層１２ｎの上には、電子を収集するｎ側電極１４が形成される。第２導電型層１３ｐの上には、正孔を収集するｐ側電極１５が形成される。ｎ側電極１４とｐ側電極１５の間には溝が形成され、両電極は電気的に絶縁される。本実施の形態において、ｎ側電極１４およびｐ側電極１５は、第１導電層１９ａから第４導電層１９ｄの４層の導電層の積層体により構成される。
第１導電層１９ａは、例えば、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）により形成される。本実施の形態における第１導電層１９ａは、インジウム錫酸化物により形成され、例えば、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さを有する。
第２導電層１９ｂから第４導電層１９ｄは、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの金属を含む導電性の材料である。本実施の形態では、第２導電層１９ｂおよび第３導電層１９ｃは、銅により形成され、第４導電層１９ｄは、錫により形成される。第２導電層１９ｂ、第３導電層１９ｃ、第４導電層１９ｄはそれぞれ、５０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度、１０μｍ〜２０μｍ程度、１μｍ〜５μｍ程度の厚さを有する。
第１導電層１９ａから第４導電層１９ｄの形成方法は特に限定されず、例えば、スパッタリング法や化学気相成長法（ＣＶＤ）などの薄膜形成方法や、めっき法などにより形成することができる。本実施の形態において、第１導電層１９ａおよび第２導電層１９ｂは、薄膜形成法により形成され、第３導電層１９ｃおよび第４導電層１９ｄは、めっき法により形成される。
半導体基板１０の第１主面１０ａの上には、第３のｉ型層１７ｉが設けられる。第３のｉ型層１７ｉは、水素を含むｉ型の非晶質シリコンにより形成され、例えば、数ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚さを有する。
第３のｉ型層１７ｉの上には、第３導電型層１７ｎが設けられる。第３導電型層１７ｎは、半導体基板１０と同じ導電型であるｎ型のドーパントが添加された非晶質半導体で構成される。本実施の形態における第３導電型層１７ｎは、水素を含むｎ型非晶質シリコンで構成され、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。
第３導電型層１７ｎの上には、反射防止膜および保護膜としての機能を有する第２絶縁層１８が設けられる。第２絶縁層１８は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどにより形成される。第２絶縁層１８の厚さは、反射防止膜としての反射防止特性などに応じて適宜設定され、例えば、８０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とされる。
なお、第３のｉ型層１７ｉ、第３導電型層１７ｎ、第２絶縁層１８の積層構造は、半導体基板１０のパッシベーション層としての機能を有してもよい。
つづいて、図３〜図１４を参照しながら、本実施の形態の太陽電池セル７０の製造方法について説明する。
図３に示すように、半導体基板１０の第２主面１０ｂの上に、ｉ型非晶質半導体層２１、ｎ型非晶質半導体層２２、絶縁層２３を形成する。また、半導体基板１０の第１主面１０ａの上に、第３のｉ型層１７ｉ、第３導電型層１７ｎ、第２絶縁層１８を形成する。ｉ型非晶質半導体層２１、ｎ型非晶質半導体層２２、絶縁層２３、第３のｉ型層１７ｉ、第３導電型層１７ｎ、第２絶縁層１８のそれぞれの形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法や、スパッタリング法により形成することができる。
半導体基板１０の第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂの上に各層を形成する順序は適宜設定することができる。本実施の形態では、第２主面１０ｂの上にｉ型非晶質半導体層２１、ｎ型非晶質半導体層２２、絶縁層２３を形成する各工程において、第１主面１０ａの上に第３のｉ型層１７ｉとなるｉ型非晶質半導体層、第３導電型層１７ｎとなるｎ型非晶質半導体層、第２絶縁層１８となる絶縁層を形成する。
次に、図４に示すように、絶縁層２３の上に第１のマスク層３１を形成する。第１のマスク層３１は、ｉ型非晶質半導体層２１、ｎ型非晶質半導体層２２および絶縁層２３をパターニングするためのマスクとなる層である。第１のマスク層３１は、太陽電池セル７０の半導体層や絶縁層に用いられる材料で構成され、絶縁層２３よりも耐アルカリ性の低い材料で構成される。絶縁層２３は、例えば、非晶質シリコン、シリコン含有率の高い窒化シリコン、酸素を含むシリコン、炭素（Ｃ）を含むシリコン等のシリコンを含む材料で構成される。第１のマスク層３１は、非晶質シリコンを用いることが望ましく、本実施の形態における第１のマスク層３１は、ｉ型の非晶質シリコン層で構成される。また、第１のマスク層３１は、次の図５に示すレーザ照射の工程で除去しやすいように薄く形成され、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。
次に、図５に示すように、第１のマスク層３１にレーザ５０を照射して、第１のマスク層３１の一部を除去する。レーザ５０は、第２積層体１３が設けられることとなる第２領域Ｗ２に照射され、第２領域Ｗ２には絶縁層２３が露出する第１開口部４１が形成される。レーザ５０は、主に第１のマスク層３１のみを除去するような強度で照射され、レーザ照射部において絶縁層２３より下の層が露出しないような強度で照射される。なお、第１のマスク層３１の表面の凹凸による多重反射を抑えるため、第１のマスク層３１の上に水や酸化シリコンなどの第１のマスク層３１よりも屈折率の低い液体または低屈折率膜を設けてレーザ５０を照射してもよい。
図６および図７は、レーザ５０により第１開口部４１を形成する工程を示す図である。図６は、図５に示す断面と直交する断面図を示し、図７は、第１のマスク層３１を上から見た平面図を示す。図５は、図７のＢ−Ｂ線断面に相当し、図６は、図７のＣ−Ｃ線断面に相当する。レーザ５０は、図６に示すようにＹ方向に照射位置をずらしながら照射され、図７に示すように帯状に延びる第１開口部４１を形成するように第１のマスク層３１の一部領域をエッチングする。
レーザ５０は、隣接する照射位置におけるレーザ５０の照射範囲５４がほとんど重ならないようにして照射され、レーザ照射により絶縁層２３が露出した範囲にレーザ５０の中心５２が位置しないようにずらして照射される。つまり、レーザ５０の照射により第１のマスク層３１が除去される照射範囲５４の半径Ｄ１よりも、隣接するレーザ照射の間隔Ｄ２が大きくなるようにレーザ５０を照射することが望ましい。レーザ５０の照射範囲５４が重ならないようにすることで、絶縁層２３の下の半導体層にまでレーザ照射によるダメージが及ばないようにする。
レーザ５０は、レーザ照射部への熱影響を少なくするため、パルス幅がナノ秒（ｎｓ）またはピコ秒（ｐｓ）程度の短パルスレーザであること望ましい。このようなレーザ５０として、ＹＡＧレーザや、エキシマレーザなどを用いればよい。本実施の形態では、レーザ光源としてＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）の第３高調波（波長３５５ｎｍ）を使用し、１パルスあたり約０．１〜０．５Ｊ／ｃｍ２の強度でレーザ５０を照射する。なお、レーザ５０により第１開口部４１を短時間で形成できるよう、繰り返し周波数の高いレーザ光源を用いることが望ましい。
次に、図８に示すように、レーザ照射によりパターニングした第１のマスク層３１を用いて、第１開口部４１に露出する絶縁層２３をエッチングする。絶縁層２３のエッチングは、絶縁層２３が酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる場合は、例えば、フッ酸水溶液等の酸性のエッチング剤を用いて行うことができる。化学エッチングに用いるエッチング剤は、液体であってもよいし気体であってもよい。第２領域Ｗ２に位置する絶縁層２３のエッチングにより、ｎ型非晶質半導体層２２が露出する第２開口部４２が形成される。
次に、図９に示すように、パターニングした絶縁層２３をマスクとして用いて、ｉ型非晶質半導体層２１とｎ型非晶質半導体層２２をエッチングする。ｉ型非晶質半導体層２１およびｎ型非晶質半導体層２２は、アルカリ性のエッチング剤を用いてエッチングできる。第２領域Ｗ２に位置するｉ型非晶質半導体層２１およびｎ型非晶質半導体層２２を除去することにより、半導体基板１０の第２主面１０ｂが露出する第３開口部４３が形成される。また、第１領域Ｗ１に残るｉ型非晶質半導体層２１およびｎ型非晶質半導体層２２により、第１積層体１２が形成される。絶縁層２３の上の第１のマスク層３１は、ｉ型非晶質半導体層２１およびｎ型非晶質半導体層２２のエッチング工程において一緒に除去される。エッチング工程後に形成される第２開口部４２および第３開口部４３は、半導体基板１０の第２主面１０ｂを底面とする一体的な溝を構成する。なお、第１のマスク層３１は、ｉ型非晶質半導体層２１およびｎ型非晶質半導体層２２のエッチングとは別の工程により除去されてもよい。
次に、図１０に示すように、第２主面１０ｂおよび絶縁層２３の上を覆うようにｉ型非晶質半導体層２４が形成され、ｉ型非晶質半導体層２４の上にｐ型非晶質半導体層２５が形成される。ｉ型非晶質半導体層２４、ｐ型非晶質半導体層２５の形成方法は特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成することができる。なお、ｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５は、絶縁層２３のさらなるパターニングのための第２のマスク層３２として機能する。
次に、図１１に示すように、第１領域Ｗ１の絶縁層２３の上に位置する第２のマスク層３２の一部にレーザ５０を照射する。レーザ５０が照射される第３領域Ｗ３には、絶縁層２３が露出する第４開口部４４が形成される。レーザ照射によって第２のマスク層３２の第３領域Ｗ３以外の部分が残って、ｉ型非晶質半導体層２４が第２のｉ型層１３ｉとなり、ｐ型非晶質半導体層２５が第２導電型層１３ｐとなる。つまり、第２のマスク層３２により、第２積層体１３が形成される。
次に、図１２に示すように、パターニングした第２のマスク層３２を用いて、第４開口部４４に露出する絶縁層２３のエッチングを行う。絶縁層２３は、上述の図８に示す工程と同様に、フッ酸水溶液等の酸性のエッチング剤を用いて行うことができる。これにより、絶縁層２３に第５開口部４５を形成して第１導電型層１２ｎを露出させ、絶縁層２３から第２絶縁層１８を形成する。絶縁層２３が除去された部分は第３領域Ｗ３となり、第２絶縁層１８が残る部分は第４領域Ｗ４となる。エッチング工程後に形成される第４開口部４４及び第５開口部４５は、第１導電型層１２ｎの表面を底面とする一体的な溝を構成する。
次に、図１３に示すように、第１導電型層１２ｎおよび第２導電型層１３ｐの上に、導電層２６、２７を形成する。導電層２６は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極層であり、導電層２７は、銅（Ｃｕ）などの金属や合金により構成される金属電極層である。導電層２６、２７は、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法や、スパッタリング法等の薄膜形成法により形成される。
次に、図１４に示すように、導電層２６、２７のうち、第２絶縁層１８の上に位置している部分を分断して溝を形成する。これにより、導電層２６、２７から第１導電層１９ａおよび第２導電層１９ｂが形成され、ｎ型電極とｐ側電極とが分離される。導電層２６、２７の分断は、例えば、ウェットエッチングやレーザ照射により行うことができる。
最後に、第１導電層１９ａおよび第２導電層１９ｂの上に、銅（Ｃｕ）を含む第３導電層１９ｃと、錫（Ｓｎ）を含む第４導電層１９ｄをめっき法により形成する。
以上の製造工程により、図２に示す太陽電池セル７０ができあがる。
本実施の形態によれば、マスク層をレーザ照射によりパターニングするため、パターニングのためのフォトリソグラフィ工程を減らすことができる。一般に、レジストを用いるフォトリソグラフィ工程では、レジスト膜を形成する工程、光照射によりレジスト膜を硬化する工程、硬化していないレジスト膜を除去する工程、パターニング後にレジスト膜を除去する工程などを必要とし、ランニングコストが高い。本実施の形態では、シリコンを含む材料をマスク層に用いるため、高価なフォトレジストを用いることなくマスク層を形成でき、また、他の半導体層や絶縁層を形成する場合と同様の工程により形成できる。これにより、太陽電池セル７０の製造にかかるコストを低減することができる。また、フォトレジストの使用を減らすことで、太陽電池セル７０の製造工程における環境負荷を減らすことができる。
また本実施の形態によれば、レーザ照射によるエッチングとエッチング剤によるエッチングを組み合わせるため、開口部において急峻な端面を形成することができる。レーザ照射によって深さのある開口部を形成しようとすると、半導体基板１０の主面に対して垂直に近い端面を形成することが難しい。また、半導体基板１０の上に薄く形成されるｉ型非晶質半導体層２１やｎ型非晶質半導体層２２をレーザによって除去しようとすると、これらの層が開口部の近傍で剥がれたり、レーザ照射による熱影響によってダメージを受けたりするおそれがある。一方、本実施の形態によれば、ｉ型非晶質半導体層２１、ｎ型非晶質半導体層２２および絶縁層２３をエッチング剤によりエッチングするため、レーザのみを用いる場合と比べて急峻な端面を形成し、界面における半導体層の剥がれを抑制することができる。また、第２主面１０ｂの界面がレーザ照射によるダメージを受け、発電効率の低下につながることを防ぐことができる。
また本実施の形態によれば、ｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５を第２のマスク層３２として利用するため、太陽電池セル７０の構成に不要なマスク層を別途設けることなくパターニングができる。また、ｐ型非晶質半導体層２５は他の層と比べてエッチング剤による除去が難しいことから、レーザ照射を用いることでｐ型非晶質半導体層２５のパターニングを簡単にすることができる。これにより、太陽電池セル７０の製造にかかるコストを低減することができる。
また、レーザ照射時にマスク層の上に低屈折率の液体または低屈折率膜を設けることで、マスク層の凹凸によって多重反射が生じてレーザ照射によるエッチング量が不均一となるのを抑えることができる。また、マスク層の上に液体または低屈折率膜を設けることで、レーザ照射によりマスク層から生じるデブリ等が他の半導体層に付着するのを防ぐことができる。
また、レーザ照射によるエッチングとエッチング剤によるエッチングを組み合わせることで、第１積層体１２と第２積層体１３の間に設けられる絶縁層２３の厚さを薄くすることができる。また、レーザ５０が照射されるマスク層の下の絶縁層２３の厚さを薄くすることで、絶縁層２３の界面でレーザ５０が反射して部分的に光強度が高まることを防ぐことができる。これにより、レーザ照射によってマスク層以外の半導体層や絶縁層にダメージが生じることを防ぎ、太陽電池セル７０の出力特性の低下を抑えることができる。
本実施の形態の一態様は、太陽電池セル７０の製造方法である。この方法は、
半導体基板１０の主面（第２主面１０ｂ）上の少なくとも一部に設けられた半導体層（ｎ型非晶質半導体層２２）の上に絶縁層２３を設けることと、
絶縁層２３の上にマスク層（第１のマスク層３１または第２のマスク層３２）を設けることと、
マスク層（第１のマスク層３１または第２のマスク層３２）の一部をレーザ照射により除去して絶縁層２３が露出する第１開口部（第１開口部４１または第４開口部４４）を形成することと、
第１開口部（第１開口部４１または第４開口部４４）に露出する絶縁層２３をエッチング剤により除去して半導体層（ｎ型非晶質半導体層２２）が露出する第２開口部（第２開口部４２または第５開口部４５）を形成することと、を備える。
マスク層（第１のマスク層３１または第２のマスク層３２）は、シリコンを含む材料で形成されてもよい。
マスク層（第１のマスク層３１または第２のマスク層３２）の上にマスク層よりも屈折率の低い液体または低屈折率膜を設けることをさらに備え、
レーザ照射は、液体または低屈折率膜の上から行われてもよい。
半導体層（ｎ型非晶質半導体層２２）は、シリコンを含むｎ型半導体材料で形成され、マスク層（第２のマスク層３２）は、シリコンを含むｐ型半導体材料で形成されてもよい。
第２開口部（第５開口部４５）に露出する半導体層（ｎ型非晶質半導体層２２）と電気的に接続されるｎ側電極１４と、マスク層（第２のマスク層３２）と電気的に接続されるｐ側電極１５とを形成することをさらに備えてもよい。
第２開口部４２に露出する半導体層（ｎ型非晶質半導体層２２）をエッチング剤により除去して半導体基板１０が露出する第３開口部４３を形成することをさらに備えてもよい。
マスク層は第１のマスク層３１であり、
第１のマスク層３１をエッチング剤により除去して絶縁層２３の上を露出させることと、
第３開口部４３に露出する半導体基板１０の上と、絶縁層２３の上とに第２のマスク層３２を設けることと、
絶縁層２３の上に位置する第２のマスク層３２の一部をレーザ照射により除去して絶縁層２３が露出する第４開口部４４を形成することと、
第４開口部４４に露出する絶縁層２３をエッチング剤により除去して半導体層（ｎ型非晶質半導体層２２）が露出する第５開口部４５を形成することと、をさらに備えてもよい。
半導体層（ｎ型非晶質半導体層２２）は、シリコンを含むｎ型半導体材料で形成され、第２のマスク層３２は、シリコンを含むｐ型半導体材料で形成され、
第５開口部４５に露出する半導体層（ｎ型非晶質半導体層２２）と電気的に接続されるｎ側電極１４と、第２のマスク層と電気的に接続されるｐ側電極１５とを形成することをさらに備えてもよい。
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。
上述の実施の形態では、第２領域Ｗ２に位置する絶縁層２３を除去する工程と、第３領域Ｗ３に位置する絶縁層２３を除去する工程の双方において、レーザ５０の照射によりパターニングされたマスク層を用いることとした。変形例においては、いずれか一方の工程にレーザ照射によりパターニングされたマスク層を使用し、他方の工程においてはフォトリソグラフィなどによりパターニングされたレジストを用いてもよい。
１０…半導体基板、１０ａ…第１主面、１０ｂ…第２主面、１４…ｎ側電極、１５…ｐ側電極、２１…ｉ型非晶質半導体層、２２…ｎ型非晶質半導体層、２３…絶縁層、２４…ｉ型非晶質半導体層、２５…ｐ型非晶質半導体層、３１…第１のマスク層、３２…第２のマスク層、４１…第１開口部、４２…第２開口部、４３…第３開口部、４４…第４開口部、４５…第５開口部、５０…レーザ、７０…太陽電池セル。
本発明によれば、より低コストで製造可能な太陽電池セルの製造方法を提供できる。

Claims (12)

  1. 半導体基板の主面上に設けられた半導体層の上にシリコンを含む材料で構成される絶縁層を設けることと、
    前記絶縁層の直上および前記半導体基板の主面上であって前記絶縁層上と異なる領域上に前記半導体層と導電型の異なる半導体材料を備える第１のマスク層を設けることと、
    前記絶縁層の直上に位置する前記第１のマスク層の一部をレーザ照射により除去して前記絶縁層が露出する第１開口部を形成することと、
    前記第１開口部に露出する前記絶縁層をエッチング剤により除去して前記半導体層が露出する第２開口部を形成することと、を備える太陽電池セルの製造方法。
  2. 半導体基板の主面上に設けられた半導体層の上にシリコンを含む材料で構成される絶縁層を設けることと、
    前記絶縁層の上に半導体材料で構成される第１のマスク層を設けることと、
    前記第１のマスク層の一部をレーザ照射により除去して前記絶縁層が露出する第１開口部を形成することと、
    前記第１開口部に露出する前記絶縁層をエッチング剤により除去して前記半導体層が露出する第２開口部を形成することと、
    前記第２開口部に露出する前記半導体層をエッチング剤により除去して前記半導体基板が露出する第３開口部を形成することと、
    前記第３開口部に露出する前記半導体基板の上と、前記絶縁層の上とに第２のマスク層を設けることと、を備える太陽電池セルの製造方法。
  3. 前記第１のマスク層をアルカリエッチング剤により除去することをさらに備え、
    前記第１のマスク層は、前記絶縁層よりも耐アルカリ性が低い請求項２に記載の太陽電池セルの製造方法。
  4. 前記絶縁層の上に位置する前記第２のマスク層の一部をレーザ照射により除去して前記絶縁層が露出する第４開口部を形成することと、
    前記第４開口部に露出する前記絶縁層をエッチング剤により除去して前記半導体層が露出する第５開口部を形成することと、をさらに備える請求項２または３に記載の太陽電池セルの製造方法。
  5. 前記第１のマスク層は、シリコンを含む材料で形成される請求項１から４のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  6. 前記第１のマスク層の上に前記第１のマスク層よりも屈折率の低い液体または低屈折率膜を設けることをさらに備え、
    前記第１のマスク層への前記レーザ照射は、前記液体または前記低屈折率膜の上から行われる請求項１から５のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  7. 前記半導体層は、シリコンを含むｎ型半導体材料を備え、前記第１のマスク層は、非晶質シリコン層である請求項１から６のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  8. 前記第２開口部に露出する前記半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第１のマスク層と電気的に接続されるｐ側電極とを形成することをさらに備える請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
  9. 前記第５開口部に露出する前記半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２のマスク層と電気的に接続されるｐ側電極とを形成することをさらに備える請求項４に記載の太陽電池セルの製造方法。
  10. 前記半導体層および前記第１のマスク層の少なくとも一方は、シリコンを含むｉ型半導体材料を備える請求項１から９のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  11. 前記半導体基板の主面上に設けられた前記半導体層は、第１導電型の半導体材料を備える第１半導体層であり、前記第１のマスク層は、前記第１導電型とは異なる第２導電型の半導体材料を備える第２半導体層である請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
  12. 前記半導体基板の主面上に設けられた前記半導体層は、第１導電型の半導体材料を備える第１半導体層であり、前記第２のマスク層は、前記第１導電型とは異なる第２導電型の半導体材料を備える第２半導体層である請求項２に記載の太陽電池セルの製造方法。
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