JP6742168B2 - Ｈｂｃ型結晶系太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、製造工程の簡素化が図れるとともに、平面視においてシャープな輪郭を有するイオン注入領域や電極形状が安定して得られる、ＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法に関する。
従来、結晶系シリコンを基板とする太陽電池（以下、結晶系太陽電池とも呼ぶ）において、バックコンタクト型の太陽電池は、高い発電効率が得られることが公知である。その中でも、ヘテロタイプのバックコンタクト型（ＨＢＣ型）結晶系太陽電池は、世界最高の発電効率が確認され、多方面から注目されている。
このようなＨＢＣ型結晶系太陽電池は、シリコン基板の裏面（光入射面の反対側に位置する面）に、ｉ型アモルファスＳｉ層を介して、ｎ型アモルファスＳｉ層からなる部位とｐ型アモルファスＳｉ層からなる部位が各々局在して配され、かつ、互い離間して構成されている。このような構成とするため、ＨＢＣ型結晶系太陽電池は、図２５に示すような工程を経て製造されること知られている（たとえば、特許文献１の従来技術など）。
図２５は、従来のＨＢＣ型結晶系太陽電池に係る製造方法の一例を示す模式的な断面図である。すなわち、
図２５（ａ）は、シリコン１００１の片面に対する、ｉ型アモルファスＳｉ層１００２とｎ型アモルファスＳｉ層１００３の成膜。
図２５（ｂ）は、ｎ型アモルファスＳｉ層１００３上に、所望のパターンを有するフォトレジスト１００４の形成。
図２５（ｃ）は、フォトレジスト１００４を用い、ｉ型アモルファスＳｉ層１００２とｎ型アモルファスＳｉ層１００３をエッチング。
図２５（ｄ）は、エッチング後に、フォトレジスト１００４を剥離。
図２５（ｅ）は、エッチストッパー層１００５の形成。エッチストッパー層１００５をマスクして、ｎ型アモルファスＳｉ層が形成されていない離間部のエッチストッパー層１００５をエッチング。さらにその上に、全域に亘って、ｉ型アモルファスＳｉ層１００６とｐ型アモルファスＳｉ層１００７の成膜。
図２５（ａ）は、シリコン１００１の片面に対する、ｉ型アモルファスＳｉ層１００２とｎ型アモルファスＳｉ層１００３の成膜。
図２５（ｂ）は、ｎ型アモルファスＳｉ層１００３上に、所望のパターンを有するフォトレジスト１００４の形成。
図２５（ｃ）は、フォトレジスト１００４を用い、ｉ型アモルファスＳｉ層１００２とｎ型アモルファスＳｉ層１００３をエッチング。
図２５（ｄ）は、エッチング後に、フォトレジスト１００４を剥離。
図２５（ｅ）は、エッチストッパー層１００５の形成。エッチストッパー層１００５をマスクして、ｎ型アモルファスＳｉ層が形成されていない離間部のエッチストッパー層１００５をエッチング。さらにその上に、全域に亘って、ｉ型アモルファスＳｉ層１００６とｐ型アモルファスＳｉ層１００７の成膜。
図２５（ｆ）は、離間部にフォトレジスト１００８を形成。
図２５（ｇ）は、フォトレジスト１００８を用いて、ｉ型アモルファスＳｉ層１００６とｐ型アモルファスＳｉ層１００７をエッチング。
図２５（ｈ）は、エッチング後に、フォトレジスト１００８を剥離。
図２５（ｉ）は、エッチストッパー層１００５を剥離。
図２５（ｊ）は、ｉ型アモルファスＳｉ層１００２どうしの離間部およびｎ型アモルファスＳｉ層１００３とｐ型アモルファスＳｉ層１００７の離間部に、ｉ型アモルファスＳｉ層１００９を成膜。
図２５（ｇ）は、フォトレジスト１００８を用いて、ｉ型アモルファスＳｉ層１００６とｐ型アモルファスＳｉ層１００７をエッチング。
図２５（ｈ）は、エッチング後に、フォトレジスト１００８を剥離。
図２５（ｉ）は、エッチストッパー層１００５を剥離。
図２５（ｊ）は、ｉ型アモルファスＳｉ層１００２どうしの離間部およびｎ型アモルファスＳｉ層１００３とｐ型アモルファスＳｉ層１００７の離間部に、ｉ型アモルファスＳｉ層１００９を成膜。
つまり、従来のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法においては、上述した多数の工程［図２５］を経ることによって初めて、ｎ型アモルファスＳｉ層１００３とｐ型アモルファスＳｉ層１００７からなる特定のパターン領域を作製することができ、そのためには、フォトリソやエッチング等の手法を何度も行わざるを得なかった。しかしながら、このような手法でパターニングを行うと、図２５に示すように工程数が増え、製造ラインのコストアップに繋がり、ひいては、太陽電池の低コスト化は困難な状況にあった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、製造する際の工程数を大幅に削減することが可能であるとともに、平面視においてシャープな輪郭を有するイオン注入領域や電極形状が安定して得られる、ＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の請求項１に記載のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法は、第一導電型の結晶系シリコンからなる基板を用い、前記基板に対して光が入射する一面を覆うｉ型のアモルファスＳｉ層αと該一面とは反対側に位置する他面を覆うｉ型のアモルファスＳｉ層βとを、個別にあるいは同時に形成する工程と、後段の工程において、前記アモルファスＳｉ層βの外面のうち、不純物を導入しない領域を覆うように、フォトレジストを形成する工程と、前記アモルファスＳｉ層βに内在され、かつ、該アモルファスＳｉ層βの外面側に一部が露呈されるように、マスクを利用したイオン注入法により、前記第一導電型と同じ導電型の部位Ａおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Ｂを、前記フォトレジストにより（前記フォトレジストが存在するため）互いに離間した位置に形成する工程と、前記イオン注入後の前記アモルファスＳｉ層βに対して、アニール処理をする工程と、前記アモルファスＳｉ層βの外面側に位置する、前記部位Ａ、前記部位Ｂ、及び前記フォトレジストを覆うように、導電性の部材を形成する工程と、前記導電性の部材によって被覆されたフォトレジストを除去する工程と、を順に備えることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法は、請求項１において、前記マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ａあるいは部位Ｂを平面視した場合、該部位Ａあるいは該部位Ｂの外形を規定する前記フォトレジストの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる、ことを特徴とする。
本発明の請求項３に記載のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法は、請求項１又は２において、前記フォトレジストを形成する工程の前に、前記ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層を形成する工程と、前記ｎ型のアモルファスＳｉ層を覆うように、ＳｉＮ層を形成する工程、を順に備えることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法は、請求項１又は２において、前記フォトレジストを形成する工程の前に、前記ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層を形成する工程を、前記導電性の部材を形成する工程の後に、前記ｎ型のアモルファスＳｉ層を覆うように、ＳｉＮ層を形成する工程を、各々の備えることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法は、請求項１又は２において、前記導電性の部材を形成する工程の後に、前記ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うように、ＳｉＮ層を形成する工程、を備えることを特徴とする。
本発明のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法は、例えば、光電変換機能を発現する第一導電型の結晶系シリコンからなる基板と、前記基板に対して光が入射する一面を覆うように配されるｉ型のアモルファスＳｉ層αと、前記基板の一面とは反対側に位置する他面を覆うように配されるｉ型のアモルファスＳｉ層βと、を少なくとも備え、前記アモルファスＳｉ層βに内在され、かつ、該アモルファスＳｉ層βの外面側に一部が露呈されるように、前記第一導電型と同じ導電型の部位Ａおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Ｂが、互いに離間して配置されており、前記部位Ａと前記部位Ｂの露呈された外面を各々、個別に覆うように導電性の部材からなる電極が配されているＨＢＣ型結晶系太陽電池を製造可能になる。
本発明に係るＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法は、第一導電型の結晶系シリコンからなる基板を用い、該基板の一面と他面を各々覆うｉ型のアモルファスＳｉ層α、βを形成する工程と、後段の工程にて、該βの外面のうち、不純物を導入しない領域に、フォトレジストを形成する工程と、該βに内在され、かつ、該βの外面側に一部が露呈されるように、マスクを利用したイオン注入法により、前記第一導電型と同じ導電型の部位Ａおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Ｂを、前記フォトレジストにより離間した位置に形成する工程と、アニール処理をする工程と、部位Ａ、部位Ｂ、及びフォトレジストを覆うように、導電性の部材を形成する工程と、該導電性の部材によって被覆されたフォトレジストを除去する工程と、を順に備えるだけで、上述した構成のＨＢＣ型結晶系太陽電池を作製できる。
ゆえに、本発明の製法によれば、従来の製法に比べて、製造する際の工程数を大幅に削減することが可能である。また、マスクを利用するイオン注入法により部位Ａまたは部位Ｂを形成する際に、部位Ａと部位Ｂの間にフォトレジストが存在することにより、平面視においてシャープな輪郭を有するイオン注入領域が安定して得られる。さらに、フォトレジストを除去するだけで、フォトレジストを覆う領域（フォトレジスト上に重なる領域）にある導電性の部材もフォトレジストと一緒に除去される。ゆえに、本発明によれば電極を導電性の部材をパターニング処理することなく、部位Ａと部位Ｂの上を個別に覆う電極が自ずと得られる。
したがって、本発明は、製造する際の工程数を大幅に削減することが可能であるとともに、平面視においてシャープな輪郭を有するイオン注入領域や、パターニング処理が不要な電極が安定して得られる、ＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法をもたらす。よって、本発明は、ＨＢＣ型結晶系太陽電池の低コストな製造ラインの構築に寄与する。
したがって、本発明は、製造する際の工程数を大幅に削減することが可能であるとともに、平面視においてシャープな輪郭を有するイオン注入領域や、パターニング処理が不要な電極が安定して得られる、ＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法をもたらす。よって、本発明は、ＨＢＣ型結晶系太陽電池の低コストな製造ラインの構築に寄与する。
本発明に係るＨＢＣ型結晶系太陽電池は、第一導電型の結晶系シリコンからなる基板の一面と他面を各々覆うｉ型のアモルファスＳｉ層α、βを備えている。ここで、ｉ型のアモルファスＳｉ層αは基板の表面（光入射面）に、ｉ型のアモルファスＳｉ層βは基板の裏面（光入射面の反対側に位置する面である他面）に配されている。また該βに内在され、かつ、該βの外面側に一部が露呈されるように、前記第一導電型と同じ導電型の部位Ａおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Ｂが、互いに離間して配置されている。この構成は、アモルファスＳｉ層βに対して、部位Ａと部位Ｂを各々作製するためのイオン注入処理を施すだけで形成することができる。ゆえに、この構成は、部位Ａと部位Ｂの形成後でも、アモルファスＳｉ層βの外面は平坦なプロファイルが維持されるので、後工程において形成される、導電性の部材からなる電極も平坦性が保たれる。よって、部位Ａと部位Ｂに各々重なるように電極を残すために行われるフォトレジスト除去の安定化も図れる。
したがって、本発明は、製造ラインの工程数を大幅に削減することが可能な、ＨＢＣ型結晶系太陽電池を提供に貢献する。
したがって、本発明は、製造ラインの工程数を大幅に削減することが可能な、ＨＢＣ型結晶系太陽電池を提供に貢献する。
以下、本発明に係るヘテロタイプのバックコンタクト型（ＨＢＣ型）結晶系太陽電池の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
＜第一実施形態＞---Generic concept & Process A
（ＨＢＣ型結晶系太陽電池）
図１は、本発明の第一実施形態に係る、ＨＢＣ型結晶系太陽電池１００I（１００）の構成について説明する図である。
第一実施形態の太陽電池１００I（１００）は、後述する「ｎ＋ 部位とｐ＋ 部位」が、基板の裏面（光入射面の反対側：図１においては下面）を覆うように形成された、ｉ型のアモルファスＳｉ層内部の裏面近傍に、イオン注入法により形成される場合である。
なお、本実施形態では、ｎ＋ 部位とｐ＋ 部位を形成するためにイオン注入法を用いるが、アモルファスＳｉ層に不純物原子をイオンの状態で導入するものであれば、手法はイオン注入法には限らず、プラズマドーピング法などを用い、不純物導入を行ってもよい。ただし、以下の説明では、不純物導入法の代表例としてイオン注入法を用いて詳述する。
＜第一実施形態＞---Generic concept & Process A
（ＨＢＣ型結晶系太陽電池）
図１は、本発明の第一実施形態に係る、ＨＢＣ型結晶系太陽電池１００I（１００）の構成について説明する図である。
第一実施形態の太陽電池１００I（１００）は、後述する「ｎ＋ 部位とｐ＋ 部位」が、基板の裏面（光入射面の反対側：図１においては下面）を覆うように形成された、ｉ型のアモルファスＳｉ層内部の裏面近傍に、イオン注入法により形成される場合である。
なお、本実施形態では、ｎ＋ 部位とｐ＋ 部位を形成するためにイオン注入法を用いるが、アモルファスＳｉ層に不純物原子をイオンの状態で導入するものであれば、手法はイオン注入法には限らず、プラズマドーピング法などを用い、不純物導入を行ってもよい。ただし、以下の説明では、不純物導入法の代表例としてイオン注入法を用いて詳述する。
第一実施形態に係るＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Iは、光電変換機能を発現する第一導電型（たとえばｎ型半導体）の結晶系シリコンからなる基板１０１と、前記基板１０１に対して光（矢印にて表示）が入射する一面１０１ａを覆うように配されるｉ型のアモルファスＳｉ層（α）１１２と、該一面１０１ａとは反対側に位置する他面１０１ｂを覆うように配されるｉ型のアモルファスＳｉ層（β）１０２と、を少なくとも備えている。
ＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Iにおいては、基板１０１の一面１０１ａ側に、ｉ型のアモルファスＳｉ層（α）を覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層１１３、反射防止層（Anti Reflection Layer：ＡＲ層）１１４が順に重ねて配されている。反射防止層１１４としては、たとえば絶縁性の窒化膜、窒化ケイ素膜、酸化チタン膜、酸化アルミニウム膜などが好適に用いられる。
ＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Iにおいては、基板１０１の一面１０１ａ側に、ｉ型のアモルファスＳｉ層（α）を覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層１１３、反射防止層（Anti Reflection Layer：ＡＲ層）１１４が順に重ねて配されている。反射防止層１１４としては、たとえば絶縁性の窒化膜、窒化ケイ素膜、酸化チタン膜、酸化アルミニウム膜などが好適に用いられる。
また、ＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Iは、前記アモルファスＳｉ層β１０２に内在され、かつ、該アモルファスＳｉ層（β）１０２の外面側に一部が露呈されるように、前記第一導電型と同じ導電型（たとえばｎ＋ 型）の部位（Ａ）１０３および前記第一導電型と異なる導電型の部位（Ｂ）１０４が、互いに離間して配置されている。図１において、部位（Ｃ）が、部位（Ａ）１０３と部位（Ｂ）１０４の離間部を表わしている。
すなわち、第一実施形態に係るＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｄは、部位（Ａ）１０３および部位（Ｂ）１０４が各々、基板１０１の表層部に所望の元素を注入して形成された局在領域である場合である。
図１において、符号ｄ１が前記アモルファスＳｉ層（β）１０２の厚さであり、符号ｄ２が部位（Ａ）１０３および部位（Ｂ）１０４の深さを表わしている。該アモルファスＳｉ層（β）１０２の厚さｄ１の一例としては、約２００ｎｍが挙げられる。部位（Ａ）１０３および部位（Ｂ）１０４は、後述するイオン注入法により形成される。
図１において、符号ｄ１が前記アモルファスＳｉ層（β）１０２の厚さであり、符号ｄ２が部位（Ａ）１０３および部位（Ｂ）１０４の深さを表わしている。該アモルファスＳｉ層（β）１０２の厚さｄ１の一例としては、約２００ｎｍが挙げられる。部位（Ａ）１０３および部位（Ｂ）１０４は、後述するイオン注入法により形成される。
この手法によれば、アモルファスＳｉ層（β）１０２に対して、部位（Ａ）１０３と部位（Ｂ）１０４を各々作製するためのイオン注入処理を施すだけで形成することができる。ゆえに、この構成は、部位（Ａ）１０３と部位（Ｂ）１０４の形成後でも、アモルファスＳｉ層（β）１０２の外面は平坦なプロファイルが維持される。ゆえに、後工程において部位（Ａ）１０３と部位（Ｂ）１０４の上に形成される、導電性の部材からなる電極ＢＭも平坦性が保たれる。また、部位Ａと部位Ｂに各々重なる部分に電極ＢＭを残すために行われるフォトレジスト除去の安定化も図れる。
（ＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法）
図１に示した、第一実施形態に係るＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｉ（１００）の製造方法について、説明する。図２〜図５は、図１のＨＢＣ型結晶系太陽電池を製造する手順を示す模式断面図である。図７は、図１に示したＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図である。以下では、「アモルファスＳｉ」を「ａ−Ｓｉ」と略記する。
以下では、従来例を示す図６と図２５を適宜用いて、従来例と第一実施形態との相違点についても説明する。
図１に示した、第一実施形態に係るＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｉ（１００）の製造方法について、説明する。図２〜図５は、図１のＨＢＣ型結晶系太陽電池を製造する手順を示す模式断面図である。図７は、図１に示したＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図である。以下では、「アモルファスＳｉ」を「ａ−Ｓｉ」と略記する。
以下では、従来例を示す図６と図２５を適宜用いて、従来例と第一実施形態との相違点についても説明する。
第一実施形態に係る、ＨＢＣ型結晶系太陽電池１００を製造するための各工程について、詳しく説明する。まず、テクスチャー形成工程において、基板１０１に対して、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）をエッチャントとして用いたウェットエッチング処理を行う。そして、処理後の基板１０１に残存する有機物および金属汚染物を、フッ硝酸を用いて除去する。これにより、テクスチャーを有する形状に基板１０１の一面１０１ａと他面１０１ｂを加工する［第一工程：図２（ａ）］。
上記のテクスチャーを有する形状に加工された、基板１０１の一面１０１ａと他面１０１ｂに各々、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）１１２とｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）１０２を、所定の条件で、ＣＶＤ法により成膜する［第二工程：図２（ｂ）］。
次に、基板１０１の一面１０１ａに配されたｉ型ａ−Ｓｉ膜１１２上に、ｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３と窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１１４とを順に、各々所定の条件で、ＣＶＤ法により成膜する［第三工程：図２（ｃ）］。
次に、基板１０１の一面１０１ａに配されたｉ型ａ−Ｓｉ膜１１２上に、ｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３と窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１１４とを順に、各々所定の条件で、ＣＶＤ法により成膜する［第三工程：図２（ｃ）］。
上記の第二工程や第三工程における成膜は、たとえば、図１０に示すＣＶＤ法を用いて成膜する製造装置（以下では、ＣＶＤ装置とも呼ぶ）７００を用いて行う。
図１０のＣＶＤ装置７００は、各プロセス室が直列に接続して配置されており、結晶系シリコンからなる基板１０１を搭載したトレイ（不図示）が、各プロセス室を順に通過することにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜１１２、ｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２、ｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３、及び窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１１４を、基板１０１上に作製する。
図１０のＣＶＤ装置７００は、各プロセス室が直列に接続して配置されており、結晶系シリコンからなる基板１０１を搭載したトレイ（不図示）が、各プロセス室を順に通過することにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜１１２、ｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２、ｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３、及び窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１１４を、基板１０１上に作製する。
ＣＶＤ装置７００は、仕込室（Ｌ）７５１、加熱室（Ｈ）７５２、成膜入口室（ＥＮ）７５３、第一成膜室（Ｓ１）７５４、第二成膜室（Ｓ２）７５５、第三成膜室（Ｓ３）７５６、第四成膜室（Ｓ４）７５７、成膜出口室（ＥＸ）７５８、搬送室（Ｔ）７５９、取出室（ＵＬ）７６０を備えている。
仕込室（Ｌ）７５１から搬入されたトレイ（不図示）に搭載された基板１０１は、予め、表裏両面にテクスチャーが形成されており、トレイ（不図示）に搭載された状態で、仕込室（Ｌ）７５１から取出室（ＵＬ）７６０へ向けて、順方向にのみ移動することができる。つまり、図１０の製造装置７００においては、トレイ（不図示）に搭載された基板１０１は、逆方向［取出室（ＵＬ）７６０から仕込室（Ｌ）７５１の方向］へ戻る必要がない。ゆえに、図１０の製造装置７００は、量産性に優れている。
仕込室（Ｌ）７５１から搬入されたトレイ（不図示）に搭載された基板１０１は、予め、表裏両面にテクスチャーが形成されており、トレイ（不図示）に搭載された状態で、仕込室（Ｌ）７５１から取出室（ＵＬ）７６０へ向けて、順方向にのみ移動することができる。つまり、図１０の製造装置７００においては、トレイ（不図示）に搭載された基板１０１は、逆方向［取出室（ＵＬ）７６０から仕込室（Ｌ）７５１の方向］へ戻る必要がない。ゆえに、図１０の製造装置７００は、量産性に優れている。
仕込室７５１に搬入された基板１０１は、所望の減圧雰囲気になった後、仕込室７５１から加熱室７５２に移動され、地点Ａにおいて、加熱ヒーター７５２Ｈにより加熱処理が施される。所望の温度になった基板１０１は成膜入口室７５３に移動され、基板１０１が収容された成膜入口室７５３の雰囲気は、次の第一成膜室７５４においてｉ型ａ−Ｓｉ膜１１２が形成される際の雰囲気条件に合わせて調整される。成膜入口室７５３は加熱ヒーター７５３Ｈを有し、基板１０１の温度を、ｉ型ａ−Ｓｉ膜α（１１２）の作製に好ましい温度となるように温度調整する。
次に、温度調整された基板１０１は第一成膜室７５４に移動され、地点Ｃを通過することにより、ＣＶＤ法によって、基板１０１の一面側にのみ、ｉ型ａ−Ｓｉ膜α（１１２）が形成される。これにより、基体１０１の一面（１０１ａ）上にａ−Ｓｉ膜α（１１２）が形成された状態が得られる。ここで、カソード７５４Ｃ２は電源７５４Ｅ２に接続されており、成膜時にはガス供給手段７５４Ｇから所望の成膜用ガスが導入される。
次に、ｉ型ａ−Ｓｉ膜α（１１２）が形成された基板１０１は第二成膜室７５５に移動され、地点Ｄを通過することにより、ＣＶＤ法によって、基板１０１の他面側にのみ、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）１０２が形成される。これにより、基体１０１の他面（１０１ｂ）上に、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）１０２が形成された状態が得られる。この状態が、図２（ｂ）に示した構成のＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｂである。ここで、カソード７５５Ｃ１は電源７５５Ｅ１に接続されており、成膜時にはガス供給手段７５５Ｇから所望の成膜用ガスが導入される。
次に、ｉ型ａ−Ｓｉ膜α（１１２）とｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）１０２が形成された基板１０１は第三成膜室７５６に移動され、地点Ｅを通過することにより、ＣＶＤ法によって、基板１０１の一面側のｉ型ａ−Ｓｉ膜α（１１２）上にのみ、ｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３が形成される。これにより、基体１０１の一面（１０１ａ）側のｉ型ａ−Ｓｉ膜α（１１２）上に、ｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３が形成された状態が得られる。ここで、カソード７５６Ｃ２は電源７５６Ｅ２に接続されており、成膜時にはガス供給手段７５６Ｇから所望の成膜用ガスが導入される。
次に、一面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜α（１１２）とｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３が形成された基板１０１は第四成膜室７５７に移動され、地点Ｆを通過することにより、ＣＶＤ法によって、基板１０１の一面側のｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３上にのみ、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１１４が形成される。これにより、基体１０１の一面（１０１ａ）側のｉ型ａ−Ｓｉ膜α（１１２）上に、ｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３とＳｉＮ膜１１４が順に積層形成された状態が得られる。この状態が、図２（ｃ）に示した構成のＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｃである。ここで、カソード７５７Ｃ２は電源７５７Ｅ２に接続されており、成膜時にはガス供給手段７５７Ｇから所望の成膜用ガスが導入される。
第一成膜室７５４〜第四成膜室７５７において、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）１２２、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）１０２、ｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３、ＳｉＮ膜１１４を形成する際には、各成膜室内に設けた温度制御手段７５４ＴＣ１、７５５ＴＣ２、７５６ＴＣ１、７５７ＴＣ１を用いて、各薄膜の作製に好ましい温度となるように、基板の温度を制御してもよい。
図２（ｃ）に示すように、一面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）１２２、ｎ型ａ−Ｓｉ膜１１３及びＳｉＮ膜１１４が、他面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）１０２が、それぞれ形成された基板１０１は、成膜出口室（ＥＸ）７５８に移動された後、搬送室（Ｔ）７５９を経て、取出室（ＵＬ）７６０に移動され、取出室の内部を大気圧とすることにより、スパッタ装置の外部へ搬出される。
その後、基板１０１の他面１０１ｂに配されたｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２上に、所望のフォトレジストＰＲを塗布した後、パターニングする。これにより、後段の工程において、イオン注入する領域に所定の開口部を有するフォトレジストＰＲをｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２上に形成する［第四工程：図２（ｄ）］。なおフォトレジスト材料は公知のものを採用することができるが、ＰＭＭＡのような完全有機系のフォトレジスト材料よりも、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）材料のような有機無機ハイブリッド系のフォトレジスト材料がイオン注入に対する耐性が強く、好ましい。また公知のフォトレジスト材料でフォトレジストを形成した後、数ｎｍ（例えば１〜５ｎｍ）のごく薄い金属膜を形成して、フォトレジストとしての機能を持たせてもよい。
次に、ｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２の外面１０２ｂ近傍に、ボロン（Ｂ）イオン等のｐ型イオンを、マスクＭ１を介して局所的に注入する［第五工程：図３（ａ）］ことにより、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３を形成する［第五工程：図３（ｃ）］。
その際、図３（ｂ）に示すように、マスクＭ１としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ａを平面視した場合、該部位Ａの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
その際、図３（ｂ）に示すように、マスクＭ１としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ａを平面視した場合、該部位Ａの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
図３（ｂ）において、Ｍ１ｅはマスクＭ１の端部をフォトレジストＰＲに投射した際の位置、ＰＲｅはフォトレジストＰＲの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクＭ１の各々の端部における、Ｍ１ｅとＰＲｅの差分（Δｍ１Ａ、Δｍ１Ｂ）がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクＭ１に加えてフォトレジストＰＲも併用したことにより、マスクＭ１のみを用いる場合に比べて、該部位Ａの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。
次いで、ｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２の外面１０２ｂ近傍にあって、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３どうしの間で、かつ、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３と重ならない位置に、リン（Ｐ）イオン等のｎ型イオンを、マスクＭ２を介して局所的に注入する［第六工程：図４（ａ）］ことにより、ｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を形成する［第六工程：図４（ｃ）］。
その際、図４（ｂ）に示すように、マスクＭ２としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ｂを平面視した場合、該部位Ｂの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
その際、図４（ｂ）に示すように、マスクＭ２としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ｂを平面視した場合、該部位Ｂの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
図４（ｂ）において、Ｍ２ｅはマスクＭ２の端部をフォトレジストＰＲに投射した際の位置、ＰＲｅはフォトレジストＰＲの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクＭ２の各々の端部における、Ｍ２ｅとＰＲｅの差分（Δｍ１Ａ、Δｍ１Ｂ）がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクＭ２に加えてフォトレジストＰＲも併用したことにより、マスクＭ２のみを用いる場合に比べて、該部位Ｂの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、ｎ＋ 部位（Ｂ）１０４は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。
これにより、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２に内在され、かつ、該ａ−Ｓｉ層１０２の外面側に一部が露呈されるように、基板の第一導電型と同じ導電型（たとえばｎ＋ 型）の部位（Ａ）１０３および前記第一導電型と異なる導電型の部位（Ｂ）１０４が、互いに離間して配置されてなるＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｇが形成される［図４（ｃ）］。この段階では、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２のうち、部位（Ａ）と部位（Ｂ）の離間部をなす部位（Ｃ）の上にはフォトレジストＰＲが存在する。
次に、アニール処理［第七工程］をした後、部位Ａ、部位Ｂ、及びフォトレジストを覆うように、電極として機能する導電性の部材ＢＭを形成する。なお、アニール処理については、後段において詳細に説明する。
導電性の部材ＢＭは、所定の条件で、スパッタ法により成膜する［第八工程：図５（ａ）］。これにより、部位Ａや部位Ｂの上に形成された導電性の部材ＢＭと、フォトレジストの上に形成された導電性の部材ＢＭとが断絶した状態となる。
導電性の部材ＢＭとしては、電極として利用するため、導電率の高い（低抵抗な）材料が好適であり、たとえば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ等が挙げられる。導電性の部材ＢＭは、単層膜の他に、２層以上の積層膜としても構わない。その代表例としては、透明導電膜（ＩＴＯ等）と金属膜（Ａｇ等）の積層膜が挙げられる。
導電性の部材ＢＭは、所定の条件で、スパッタ法により成膜する［第八工程：図５（ａ）］。これにより、部位Ａや部位Ｂの上に形成された導電性の部材ＢＭと、フォトレジストの上に形成された導電性の部材ＢＭとが断絶した状態となる。
導電性の部材ＢＭとしては、電極として利用するため、導電率の高い（低抵抗な）材料が好適であり、たとえば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ等が挙げられる。導電性の部材ＢＭは、単層膜の他に、２層以上の積層膜としても構わない。その代表例としては、透明導電膜（ＩＴＯ等）と金属膜（Ａｇ等）の積層膜が挙げられる。
最後に、たとえばＵＶ光を照射することにより、ａ−Ｓｉ層１０２の外面からフォトレジストを剥離する［第九工程：図５（ｂ）］。そのとき、フォトレジスト上にある導電性の部材ＢＭも一緒に取り除かれる。これにより、導電性の部材ＢＭは、部位Ａや部位Ｂの上に形成された部分だけ、ａ−Ｓｉ層１０２の外面に残存する。ゆえに、部位Ａや部位Ｂに沿った導電性の部材ＢＭが形成され、電極として利用できる。この工程は、いわゆる「リフトオフ」と呼ばれるプロセスである。
以上の各工程を順に備えるだけで、図１に示した構成のＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｉ（１００）を作製できる。
以上の各工程を順に備えるだけで、図１に示した構成のＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｉ（１００）を作製できる。
ここで、図２（ｂ）に示されるように、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）１０２はもともとが、厚さ方向および面内方向において単一の膜として形成されたものである。このため、その後の第三工程および第四工程によりｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２の外面１０２ｂ近傍にｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を形成した場合でも、離間部である部位（Ｃ）すなわちイオン注入されていない領域は、その厚さ方向で単一の膜として存在している。
さらに、単一の膜であるｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２に対して、基板の他面１０１ｂに達しな
いようにｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を形成することで、基板の他面１０１ｂ上に接して存在するｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２は、基板の面内方向にわたって連続した単一の膜として存在している。
このように、本実施形態（図１）のＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｉ（１００）では、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２が、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４以外の領域において「単一の膜」として存在する（ここで、「単一の膜」とは、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の内部に界面が存在しないことを意味する）ことにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２のパッシベーション膜としての機能が維持される。
いようにｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を形成することで、基板の他面１０１ｂ上に接して存在するｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２は、基板の面内方向にわたって連続した単一の膜として存在している。
このように、本実施形態（図１）のＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｉ（１００）では、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２が、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４以外の領域において「単一の膜」として存在する（ここで、「単一の膜」とは、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の内部に界面が存在しないことを意味する）ことにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜１０２のパッシベーション膜としての機能が維持される。
これに対し、図２５（ｊ）に示される従来の構成においては、ｎ型ａ−Ｓｉ層１００３およびｐ型ａ−Ｓｉ層１００７を形成するために、これらの層と基板１００１との間に形成されるｉ型ａ−Ｓｉ層１００２は、エッチングにより基板の面方向にわたって一旦離間部が形成され（図２５（ｃ）、（ｇ）の状態）、最終的には図２５（ｊ）に示されるように、この離間部にｉ型ａ−Ｓｉ層１００９を成膜し、離間部を埋め込む構造となっている。このため、図２５（ｊ）のｉ型ａ−Ｓｉ層では、基板の面内方向に界面が存在することになる（図２５（ｊ）の１００２と１００９の間の点線がこれに相当）。このような界面の存在により基板の面内方向で膜が不連続となり、ｉ型ａ−Ｓｉ層がパッシベーション膜として有効に機能しない虞がある。
図８は、ボロン（Ｂ）のイオンエネルギー（Ｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ）とストッピングレンジ（Ｓｔｏｐｐｉｎｇ Ｒａｎｇｅ）との関係を示すグラフである。
ストッピングレンジは、注入したイオンが、膜の深さ方向において、どこまで膜に進入できるかを表わす指標である。
このグラフより、イオンエネルギーとストッピングレンジとは、イオンエネルギーが増加すればイオンが注入される深さが大きくなるという比例の関係にあることが分かった。ゆえに、所定のイオンエネルギーを選択することにより、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２に対して、ボロン（Ｂ）をイオン注入した際に、特定の深さで留める位置を変えることが可能である。この関係を利用することにより、図１のｐ＋ 部位（Ａ）１０３を再現性よく形成できる。
ストッピングレンジは、注入したイオンが、膜の深さ方向において、どこまで膜に進入できるかを表わす指標である。
このグラフより、イオンエネルギーとストッピングレンジとは、イオンエネルギーが増加すればイオンが注入される深さが大きくなるという比例の関係にあることが分かった。ゆえに、所定のイオンエネルギーを選択することにより、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２に対して、ボロン（Ｂ）をイオン注入した際に、特定の深さで留める位置を変えることが可能である。この関係を利用することにより、図１のｐ＋ 部位（Ａ）１０３を再現性よく形成できる。
一例を示すと、イオンエネルギーとして３ｋｅＶを選択することで、１５ｎｍ程度の深さのｐ＋ 部位（Ａ）１０３を得ることができる。この場合、図１に示されるｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の厚さｄ１を２００ｎｍとすると、ボロン（Ｂ）イオンが注入されずに残る厚さは図１で（ｄ１−ｄ２）で示される値となり、このｄ１−ｄ２の厚さを有するｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の部分は、基板の面内方向にわたって単一の膜として存在することになる。
イオン注入の際のイオンエネルギーとしては、上記の例のように、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を形成するｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の厚さｄ１と、パッシベーション膜として必要になるｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の部分の厚さ（ｄ１−ｄ２）、さらにｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４として必要な厚さｄ２によって、適切な値を選択することになるが、イオンエネルギーが大きくなると、処理の対象であるｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の表面が粗くなり、平坦性が保てなくなるという問題がある。このため、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２に対して処理を行う場合は、イオンエネルギー［ｋｅＶ］としては２０以下であることが好ましく、さらに、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の膜厚（すなわち、ｉ型ａ−Ｓｉ層の厚さとパッシベーション膜として残したい厚さとの関係）を考慮すると、５以下が好適であると言える。イオンエネルギー［ｋｅＶ］が５以下であれば、さらに低エネルギーによる処理となるため、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の表面の平坦性を保つことが可能となる。
一例を示すと、イオンエネルギーとして３ｋｅＶを選択することで、１５ｎｍ程度の深さのｐ＋ 部位（Ａ）１０３を得ることができる。この場合、図１に示されるｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の厚さｄ１を２００ｎｍとすると、ボロン（Ｂ）イオンが注入されずに残る厚さは図１で（ｄ１−ｄ２）で示される値となり、このｄ１−ｄ２の厚さを有するｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の部分は、基板の面内方向にわたって単一の膜として存在することになる。
イオン注入の際のイオンエネルギーとしては、上記の例のように、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を形成するｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の厚さｄ１と、パッシベーション膜として必要になるｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の部分の厚さ（ｄ１−ｄ２）、さらにｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４として必要な厚さｄ２によって、適切な値を選択することになるが、イオンエネルギーが大きくなると、処理の対象であるｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の表面が粗くなり、平坦性が保てなくなるという問題がある。このため、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２に対して処理を行う場合は、イオンエネルギー［ｋｅＶ］としては２０以下であることが好ましく、さらに、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の膜厚（すなわち、ｉ型ａ−Ｓｉ層の厚さとパッシベーション膜として残したい厚さとの関係）を考慮すると、５以下が好適であると言える。イオンエネルギー［ｋｅＶ］が５以下であれば、さらに低エネルギーによる処理となるため、ｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の表面の平坦性を保つことが可能となる。
なお、リン（Ｐ）についても、上述したボロン（Ｂ）における、イオンエネルギーとストッピングレンジとの関係が成立していることが確認された。ゆえに、この関係を利用することにより、図１のｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を再現性よく形成できる。さらに、リン（Ｐ）についても、ｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を形成する対象であるｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の膜厚等の条件、およびｉ型ａ−Ｓｉ層１０２の表面の平坦性の確保という意味から、ボロン（Ｂ）の場合と同様に、イオンエネルギー［ｋｅＶ］としては、２０以下、さらに５以下を選択することで、ボロン（Ｂ）の場合と同様の効果を得ることが可能である。
図９は、リン（Ｐ）のイオンエネルギーを変えて、基板の深さ方向に観測したリン（Ｐ）濃度のプロファイルを示すグラフである。
このグラフより、イオン注入する際のイオンエネルギー［ｋｅＶ］を、３、６、１５と変えた場合、リン濃度［ａｔｏｍａ／ｃｍ３］が１０＋１８となる基板の深さ方向の位置［ｎｍ］は、およそ３０、４３、７８となることが確認される。これにより、各深さ位置において、所定のリン濃度となるように、ｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を深さ方向に形成できる。
このグラフより、イオン注入する際のイオンエネルギー［ｋｅＶ］を、３、６、１５と変えた場合、リン濃度［ａｔｏｍａ／ｃｍ３］が１０＋１８となる基板の深さ方向の位置［ｎｍ］は、およそ３０、４３、７８となることが確認される。これにより、各深さ位置において、所定のリン濃度となるように、ｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を深さ方向に形成できる。
ボロン（Ｂ）についても、上述したリン（Ｐ）における、基板の深さ方向に観測したリン（Ｐ）濃度のプロファイルと同様の関係が成立していることが確認された。ゆえに、この関係を利用することにより、所定のボロン濃度となるように、図１のｐ＋ 部位（Ａ）１０３を深さ方向に形成できる。
上記の第一工程や第二工程におけるイオンの注入は、たとえば、図１１に示すイオン注入装置１２００を用いて行う。
図１１は、本発明において、ｐ型イオン注入工程（第五工程）およびｎ型イオン注入工程（第六工程）に用いる、イオン注入装置１２００の断面図である。イオン注入装置１２００は真空槽１２０１と、永久磁石１２０５、ＲＦ導入コイル１２０６、ＲＦ導入窓（石英）１２１２を用いたＩＣＰ放電によるプラズマ発生手段と、真空排気手段（不図示）とを備えている。
図１１は、本発明において、ｐ型イオン注入工程（第五工程）およびｎ型イオン注入工程（第六工程）に用いる、イオン注入装置１２００の断面図である。イオン注入装置１２００は真空槽１２０１と、永久磁石１２０５、ＲＦ導入コイル１２０６、ＲＦ導入窓（石英）１２１２を用いたＩＣＰ放電によるプラズマ発生手段と、真空排気手段（不図示）とを備えている。
真空槽１２０１の内部は、複数の開口を有する（たとえば、メッシュ状の）電極１２０８、１２０９により、プラズマ発生室とプラズマ処理室とに分離されている。プラズマ処理室に被処理体である基板（テクスチャー形成工程後の基板１０１に相当）１２０３を支持する基板支持台１２０４が配されている。なお、電極１２０８は、浮遊電位とされており、プラズマ１２０７の電位を安定させる機能を有する。また、電極１２０９は、負電位を印加され、プラズマ１２０７から正イオンを引き出す機能を有する。
真空層１２０１内を減圧し、プラズマ発生室に、基板１２０３に注入する不純物原子を含んだガスを導入する。そして、プラズマ発生手段を用いてプラズマ１２０７を励起させることにより、不純物原子をイオン化させ、電極１２０８、１２０９を経由して引き出されたｐ型あるいはｎ型のイオンを、基板１２０３に注入させることができる。
ここで、ｐ型イオンの注入量やｎ型イオンの注入量は、後述するアニール処理後のｎ＋ 部位（Ｂ）１０４のシート抵抗、及び、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３のシート抵抗と、ＨＢＣ型結晶系太陽電池の光電変換効率との関係から、太陽電池１００を製造する上での最適値として決定される。ただし、ｎ＋ 部位（Ｂ）１０４におけるｎ型イオンの濃度は、少なくとも基板１０１におけるｎ型イオンの濃度より高く設定されているものとする。
なお、上述したｐ型イオンの注入やｎ型イオンの注入を行う際に、不純物原子を含んだガス（たとえば、ＢＦ３ など）に水素を添加したプロセスガスを用い、前記アモルファスＳｉ層に対して水素がイオン注入されるように条件設定してもよい。イオン注入時に水素も一緒にイオン注入することにより、アモルファスＳｉ層の構造欠陥が修復され、キャリアの再結合の抑制効果が向上し、部位Ａや部位Ｂまで到達する電子やホールの総量が増加するため、発電効率の向上を図ることができる。
アモルファスＳｉ層に対して効果的に水素を注入する手法として、非質量分離型イオン注入の採用が挙げられる。ｎ型イオン、ｐ型イオン（たとえば、Ｐイオン、Ｂイオン）のみを分離して注入する質量分離型イオン注入とは異なり、非質量分離型イオン注入では、不純物原子を含んだガスとしてＰＨ３ 、ＢＨ２ 等の水素を含むガスを用いる。これにより、非質量分離型イオン注入においては、前述のように水素を添加したプロセスガスを用いなくとも、基板に対して、ｎ型イオン、ｐ型イオンと同時に、水素も注入することが可能となる。さらに、非質量分離型イオン注入では、イオンを分離する機構が不要であるため、装置構造としてフットプリントが小さくなるというメリットもある。
このように、プロセスガスに水素を添加したり、非質量分離型イオン注入を選択したりすることによって、ｎ型イオン、ｐ型イオンと同時にアモルファスＳｉ層に注入された水素は、アモルファスＳｉ層の深さ方向において濃度分布を持つことになる。
このように、プロセスガスに水素を添加したり、非質量分離型イオン注入を選択したりすることによって、ｎ型イオン、ｐ型イオンと同時にアモルファスＳｉ層に注入された水素は、アモルファスＳｉ層の深さ方向において濃度分布を持つことになる。
次に、第六工程を経て行われるアニール処理は、たとえば、図１２に示すアニール処理装置１３００を用いて行う。図１２のアニール装置１３００は、縦型加熱炉を採用し、バッチ式で、１カセットに１枚の基板（第四工程および第五工程により、ｐ型およびｎ型イオン注入工程後の基板）がセットされ、このカセットを複数枚、同時に熱処理することが可能とされている。
図１２のアニール装置１３００は、加熱室１３１０と前室１３２０から構成されており、加熱室１３１０の内部空間１３１２と前室１３２０の内部空間１３２２は、仕切弁１３１４によって遮断可能とされている。
図１２のアニール装置１３００は、加熱室１３１０と前室１３２０から構成されており、加熱室１３１０の内部空間１３１２と前室１３２０の内部空間１３２２は、仕切弁１３１４によって遮断可能とされている。
前室１３２０の内部空間１３２２において、表裏が露呈した状態となるように基板の外周部を保持したカセット１３０１を複数枚、多段に重ねてなるカセットラック１３０３を、カセットベース１３０２上に配置する。
加熱室１３１０の内部空間１３１２を大気開放した状態で仕切弁１３１４を開けて、この状態にあるカセットベース１３０２を、前室１３２０の内部空間１３２２から加熱室１３１０の内部空間１３１２へ、不図示の移動手段により上昇させる（上向き矢印）。その後、仕切弁１３１４を閉じ、排気手段（Ｐ）１３１５を用いて、加熱室１３１０の内部空間１３１２を減圧雰囲気とする。なお、加熱室１３１０の内部空間１３１２を減圧雰囲気とはせず、そのまま後述のアニールガスを導入し、大気圧アニールを行ってもよい。
加熱室１３１０の内部空間１３１２を大気開放した状態で仕切弁１３１４を開けて、この状態にあるカセットベース１３０２を、前室１３２０の内部空間１３２２から加熱室１３１０の内部空間１３１２へ、不図示の移動手段により上昇させる（上向き矢印）。その後、仕切弁１３１４を閉じ、排気手段（Ｐ）１３１５を用いて、加熱室１３１０の内部空間１３１２を減圧雰囲気とする。なお、加熱室１３１０の内部空間１３１２を減圧雰囲気とはせず、そのまま後述のアニールガスを導入し、大気圧アニールを行ってもよい。
その後、加熱室１３１０の内部空間１３１２に、アニールガスを導入し、管理された雰囲気下で、所定の温度プロファイルにより、大気圧アニール処理を行う。ここで、導入するガスは窒素ガスであり、これに水素ガスを添加して用いてもよい。このように、アニールガスに水素を添加することで、第二、第三工程においてｉ型ａ−Ｓｉ層に注入された水素が、加熱により基板から離脱することを補うことが可能となる。一例としては、窒素ガスに対し３％水素を添加したアニールガスを利用する。
基板温度を所定の温度以下とした後、上記ガスの導入を停止し、加熱室１３１０の内部空間１３１２を大気開口した状態として仕切弁１３１４を開ける。その後、カセットベース１３０２を、加熱室１３１０の内部空間１３１２から前室１３２０の内部空間１３２２へ、不図示の移動手段により下降させる（下向き矢印）。
基板温度を所定の温度以下とした後、上記ガスの導入を停止し、加熱室１３１０の内部空間１３１２を大気開口した状態として仕切弁１３１４を開ける。その後、カセットベース１３０２を、加熱室１３１０の内部空間１３１２から前室１３２０の内部空間１３２２へ、不図示の移動手段により下降させる（下向き矢印）。
以上の手順により、本発明のアニール処理は行われる。その際、アニール処理の条件は、基板内部における、ｎ型イオン及びｐ型イオンの拡散係数に応じた最適な条件として決定される。たとえば、アニール処理の温度は、６００℃以下であることが望ましい。これは、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４を含むｉ型ａ−Ｓｉ層１０２が結晶化してｉ型ａ−Ｓｉ層のパッシベーション膜としての機能が低下することを防止するためである。さらに、アニール処理の温度は、４００℃以下であることがより望ましい。これは、イオン注入の際に、ｎ型イオン、ｐ型イオンと同時に注入された水素が、ｉ型ａ−Ｓｉ層から離脱するのを抑制するためである。また、アニール処理にかける時間は、３０分〜６０分程度であることが望ましい。
次に、電極の形成工程として、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３、ｎ＋ 部位（Ｂ）１０４およびフォトレジストＰＲを含む、ｉ型ａ−Ｓｉ層の外面１０２ｂの全域を覆うように、金属膜（たとえばＣｕ膜）を形成する。金属膜としては、Ｃｕ膜の他に、Ａｇ膜などが好適に用いられる。ただし、電極は金属膜に限定されるものではなく、金属膜に代えて透明導電膜を用いてもよい。金属膜または透明導電膜は、たとえば、汎用のスパッタ装置を用いて作製される。
次いで、金属膜を通してフォトレジストＰＲに、たとえばＵＶ光を照射することにより、ａ−Ｓｉ層１０２の外面からフォトレジストＰＲを剥離する［第九工程：図５（ｂ）］。そのとき、フォトレジスト上にある導電性の部材ＢＭも一緒に取り除かれる。
これにより、導電性の部材ＢＭは、部位Ａや部位Ｂの上に形成された部分だけ、ａ−Ｓｉ層１０２の外面に残存する。その結果、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４が存在する領域のみを覆うように配置された、導電性の部材ＢＭからなる電極が安定して形成される。本発明では、第九工程のことを、「リフトオフ」工程とも呼ぶ。
上述した各工程を順に実施することにより、図１のＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｉ（１００）が作製できる。
これにより、導電性の部材ＢＭは、部位Ａや部位Ｂの上に形成された部分だけ、ａ−Ｓｉ層１０２の外面に残存する。その結果、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）１０４が存在する領域のみを覆うように配置された、導電性の部材ＢＭからなる電極が安定して形成される。本発明では、第九工程のことを、「リフトオフ」工程とも呼ぶ。
上述した各工程を順に実施することにより、図１のＨＢＣ型結晶系太陽電池１００Ｉ（１００）が作製できる。
第一実施形態［ＨＢＣ型結晶系太陽電池１００I（１００）］の場合、初期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成する前）において、基板１０１の一面１０１ａ側に、ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層１１３、反射防止層１１４を形成する。
このように、初期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成する前）で、反射防止層１１４まで形成したことにより、イオン注入やＢＭ形成など、後続する工程のハンドリングに対する入光面の保護という点において好ましい。
このように、初期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成する前）で、反射防止層１１４まで形成したことにより、イオン注入やＢＭ形成など、後続する工程のハンドリングに対する入光面の保護という点において好ましい。
図６は、従来例（図２５）に係る太陽電池の製造工程を示すフロー図であり、図７は、本発明（図１−５）に係る太陽電池の製造工程を示すフロー図である。
図６に示すとおり、従来のＨＢＣ型結晶系太陽電池における部位（Ａ）と部位（Ｂ）は、図２５（ａ）〜図２５（ｊ）の工程フローを経て初めて形成される。すなわち、「ｉ型ａ−Ｓｉ成膜、ｎ型ａ−Ｓｉ成膜、フォトレジスト塗布・パターニング、エッチング、フォトレジスト剥離、エッチストッパー成膜・パターニング、ｉ型ａ−Ｓｉ成膜、ｐ型ａ−Ｓｉ成膜、フォトレジスト塗布・パターニング、エッチング、フォトレジスト剥離、エッチストッパー剥離、離間部にのみｉ型ａ−Ｓｉ成膜」からなる１３もの工程処理を順に行うことにより製造される。従来の製造方法では、塗布や剥離の工程が少なくとも３回は必要となり、複雑な工程フローが要求される。
これに対し、図７に示すとおり、本発明のＨＢＣ型結晶系太陽電池における部位（Ａ）と部位（Ｂ）は、図２〜図５の工程フローにより形成される。本発明によれば、塗布や剥離の工程は１回のみで済むことから、シンプルな工程フローが実現できる。
これに対し、図７に示すとおり、本発明のＨＢＣ型結晶系太陽電池における部位（Ａ）と部位（Ｂ）は、図２〜図５の工程フローにより形成される。本発明によれば、塗布や剥離の工程は１回のみで済むことから、シンプルな工程フローが実現できる。
従来の製造方法に比べて極めて少ない工程数によって、ＨＢＣ型結晶系太陽電池を作製することができるので、本発明のＨＢＣ型結晶系太陽電池は、従来の工程に比べて、「高価なフォトリソ工程やエッチング工程」を大幅に削減できる。ゆえに、本発明によれば、従来必要とした複雑な工程が削減できるので、より安定した工程管理において製造が可能となる。すなわち、第一実施形態によれば、高価な製造装置が不要となることから、安価なＨＢＣ型結晶系太陽電池の提供に本発明は寄与する。
ただし、図１に示すように、本発明のＨＢＣ型結晶系太陽電池では、アニールの影響を受ける「ｐ＋ 部位（Ａ）１０３」および「ｎ＋ 部位（Ｂ）１０４」が、「ｉ型ａ−Ｓｉ膜β１０２」の内部に存在することから、アニール条件については考慮する必要がある。
具体的には、アニール処理時の温度［℃］は、先に述べたように、ｉ型ａ−Ｓｉ層のパッシベーション膜としての機能が低下を防止するために、６００以下であることが好ましく、さらには、ｉ型ａ−Ｓｉ層からの水素の離脱を抑制するために、４００以下であることが好ましい。
具体的には、アニール処理時の温度［℃］は、先に述べたように、ｉ型ａ−Ｓｉ層のパッシベーション膜としての機能が低下を防止するために、６００以下であることが好ましく、さらには、ｉ型ａ−Ｓｉ層からの水素の離脱を抑制するために、４００以下であることが好ましい。
＜第二実施形態＞---Process B
（ＨＢＣ型結晶系太陽電池）
図１３は、本発明の第二実施形態に係る、ＨＢＣ型結晶系太陽電池２００I（２００）の構成について説明する図である。製造後の構造においては、ＨＢＣ型結晶系太陽電池２００I（２００）は、前述したＨＢＣ型結晶系太陽電池１００I（１００）と同一であるが、両者では製造手順（製造工程）が異なる。
（ＨＢＣ型結晶系太陽電池）
図１３は、本発明の第二実施形態に係る、ＨＢＣ型結晶系太陽電池２００I（２００）の構成について説明する図である。製造後の構造においては、ＨＢＣ型結晶系太陽電池２００I（２００）は、前述したＨＢＣ型結晶系太陽電池１００I（１００）と同一であるが、両者では製造手順（製造工程）が異なる。
具体的には、第一実施形態［ＨＢＣ型結晶系太陽電池１００I（１００）］の場合、初期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成する前）において、基板１０１の一面１０１ａ側に、ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層１１３、反射防止層１１４を形成する。
これに対して、第二実施形態［ＨＢＣ型結晶系太陽電池２００I（２００）］の場合、初期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成する前）において、反射防止層２１４は形成しない。すなわち、基板２０１の一面２０１ａ側に、ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層２１３を形成するに留める。第二実施形態の反射防止層２１４は、後期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成した後）に形成する。
第二実施形態では、後期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成した後）に反射防止層２１４を形成したことにより、スパッタリングによりＢＭと同時に形成可能となり生産性の改善という点において好ましい。
第二実施形態では、後期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成した後）に反射防止層２１４を形成したことにより、スパッタリングによりＢＭと同時に形成可能となり生産性の改善という点において好ましい。
（ＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法）
図１３に示した、第二実施形態に係るＨＢＣ型結晶系太陽電池２００Ｉ（２００）の製造方法について、説明する。図１４〜図１７は、図１３のＨＢＣ型結晶系太陽電池を製造する手順を示す模式断面図である。図１８は、図１３に示したＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図である。以下では、第一実施形態と同様に、「アモルファスＳｉ」を「ａ−Ｓｉ」と略記する。
以下では、第一実施形態を示す図１〜図５と図７を適宜用いて、第一実施形態と第二実施形態との相違点についても説明する。
図１３に示した、第二実施形態に係るＨＢＣ型結晶系太陽電池２００Ｉ（２００）の製造方法について、説明する。図１４〜図１７は、図１３のＨＢＣ型結晶系太陽電池を製造する手順を示す模式断面図である。図１８は、図１３に示したＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図である。以下では、第一実施形態と同様に、「アモルファスＳｉ」を「ａ−Ｓｉ」と略記する。
以下では、第一実施形態を示す図１〜図５と図７を適宜用いて、第一実施形態と第二実施形態との相違点についても説明する。
第二実施形態に係る、ＨＢＣ型結晶系太陽電池２００を製造するための各工程について、詳しく説明する。まず、テクスチャー形成工程において、基板２０１に対して、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）をエッチャントとして用いたウェットエッチング処理を行う。そして、処理後の基板２０１に残存する有機物および金属汚染物を、フッ硝酸を用いて除去する。これにより、テクスチャーを有する形状に基板２０１の一面２０１ａと他面２０１ｂを加工する［第一工程：図１４（ａ）］。
上記のテクスチャーを有する形状に加工された、基板２０１の一面２０１ａと他面２０１ｂに各々、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）２１２とｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）２０２を、所定の条件で、ＣＶＤ法により成膜する［第二工程：図１４（ｂ）］。
次に、基板２０１の一面２０１ａに配されたｉ型ａ−Ｓｉ（α）膜２１２上に、ｎ型ａ−Ｓｉ膜２１３を、所定の条件で、ＣＶＤ法により成膜する［第三工程：図１４（ｃ）］。
次に、基板２０１の一面２０１ａに配されたｉ型ａ−Ｓｉ（α）膜２１２上に、ｎ型ａ−Ｓｉ膜２１３を、所定の条件で、ＣＶＤ法により成膜する［第三工程：図１４（ｃ）］。
上記の第二工程や第三工程における成膜は、たとえば、図１０に示すＣＶＤ法を用いて成膜する製造装置（以下では、ＣＶＤ装置とも呼ぶ）７００を用いて行う。
本実施形態において図１０のＣＶＤ装置７００を用いる場合は、各プロセス室を順に通過することにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２１２、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２、及びｎ型ａ−Ｓｉ膜２１３を、基板２０１上に作製する。すなわち、第二実施形態の第三工程では、第一実施形態においては形成した反射防止層を、ｎ型ａ−Ｓｉ膜２１３上に形成しない。
本実施形態において図１０のＣＶＤ装置７００を用いる場合は、各プロセス室を順に通過することにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２１２、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２、及びｎ型ａ−Ｓｉ膜２１３を、基板２０１上に作製する。すなわち、第二実施形態の第三工程では、第一実施形態においては形成した反射防止層を、ｎ型ａ−Ｓｉ膜２１３上に形成しない。
ＣＶＤ装置７００を用いた３層、すなわち「ｉ型ａ−Ｓｉ膜２１２、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２、及びｎ型ａ−Ｓｉ膜２１３」の形成方法は、第一実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
ＣＶＤ装置７００により、図１４（ｃ）に示すように、一面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）２２２及びｎ型ａ−Ｓｉ膜２１３が、他面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）２０２が、それぞれ形成された基板２０１は、成膜出口室（ＥＸ）７５８に移動された後、搬送室（Ｔ）７５９を経て、取出室（ＵＬ）７６０に移動され、取出室の内部を大気圧とすることにより、スパッタ装置の外部へ搬出される。
ＣＶＤ装置７００により、図１４（ｃ）に示すように、一面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）２２２及びｎ型ａ−Ｓｉ膜２１３が、他面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）２０２が、それぞれ形成された基板２０１は、成膜出口室（ＥＸ）７５８に移動された後、搬送室（Ｔ）７５９を経て、取出室（ＵＬ）７６０に移動され、取出室の内部を大気圧とすることにより、スパッタ装置の外部へ搬出される。
その後、基板２０１の他面２０１ｂに配されたｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２上に、所望のフォトレジストＰＲを塗布した後、パターニングする。これにより、後段の工程において、イオン注入する領域に所定の開口部を有するフォトレジストＰＲをｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２上に形成する［第四工程：図１４（ｄ）］。
次に、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２の外面２０２ｂ近傍に、ボロン（Ｂ）イオン等のｐ型イオンを、マスクＭ１を介して局所的に注入する［第五工程：図３（ａ）］ことにより、ｐ＋ 部位（Ａ）１０３を形成する［第五工程：図１５（ｃ）］。
その際、図１５（ｂ）に示すように、マスクＭ１としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ａを平面視した場合、該部位Ａの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
その際、図１５（ｂ）に示すように、マスクＭ１としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ａを平面視した場合、該部位Ａの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
図１５（ｂ）において、Ｍ１ｅはマスクＭ１の端部をフォトレジストＰＲに投射した際の位置、ＰＲｅはフォトレジストＰＲの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクＭ１の各々の端部における、Ｍ１ｅとＰＲｅの差分（Δｍ１Ａ、Δｍ１Ｂ）がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクＭ１に加えてフォトレジストＰＲも併用したことにより、マスクＭ１のみを用いる場合に比べて、該部位Ａの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、ｐ＋ 部位（Ａ）２０３は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。
次いで、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２の外面２０２ｂ近傍にあって、ｐ＋ 部位（Ａ）２０３どうしの間で、かつ、ｐ＋ 部位（Ａ）２０３と重ならない位置に、リン（Ｐ）イオン等のｎ型イオンを、マスクＭ２を介して局所的に注入する［第六工程：図１６（ａ）］ことにより、ｎ＋ 部位（Ｂ）２０４を形成する［第六工程：図１６（ｃ）］。
その際、図１６（ｂ）に示すように、マスクＭ２としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ｂを平面視した場合、該部位Ｂの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
その際、図１６（ｂ）に示すように、マスクＭ２としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ｂを平面視した場合、該部位Ｂの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
図１６（ｂ）において、Ｍ２ｅはマスクＭ２の端部をフォトレジストＰＲに投射した際の位置、ＰＲｅはフォトレジストＰＲの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクＭ２の各々の端部における、Ｍ２ｅとＰＲｅの差分（Δｍ１Ａ、Δｍ１Ｂ）がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクＭ２に加えてフォトレジストＰＲも併用したことにより、マスクＭ２のみを用いる場合に比べて、該部位Ｂの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、ｎ＋ 部位（Ｂ）２０４は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。
これにより、ｉ型ａ−Ｓｉ層（β）２０２に内在され、かつ、該ａ−Ｓｉ層（β）２０２の外面側に一部が露呈されるように、基板の第一導電型と同じ導電型（たとえばｎ＋ 型）の部位（Ａ）２０３および前記第一導電型と異なる導電型の部位（Ｂ）２０４が、互いに離間して配置されてなるＨＢＣ型結晶系太陽電池２００Ｇが形成される［図１６（ｃ）］。この段階では、ｉ型ａ−Ｓｉ層（β）２０２のうち、部位（Ａ）と部位（Ｂ）の離間部をなす部位（Ｃ）の上にはフォトレジストＰＲが存在する。
次に、アニール処理［第七工程］をした後、部位Ａ、部位Ｂ、及びフォトレジストＰＲを覆うように、電極として機能する導電性の部材ＢＭを形成する。なお、アニール処理については、後段において詳細に説明する。
導電性の部材ＢＭは、所定の条件で、スパッタ法により成膜する［第八工程：図１７（ａ）］。これにより、部位Ａや部位Ｂの上に形成された導電性の部材ＢＭと、フォトレジストＰＲの上に形成された導電性の部材ＢＭとが断絶した状態となる。
導電性の部材ＢＭとしては、電極として利用するため、導電率の高い（低抵抗な）材料が好適であり、たとえば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ等が挙げられる。導電性の部材ＢＭは、単層膜の他に、２層以上の積層膜としても構わない。その代表例としては、透明導電膜（ＩＴＯ等）と金属膜（Ａｇ等）の積層膜が挙げられる。
導電性の部材ＢＭは、所定の条件で、スパッタ法により成膜する［第八工程：図１７（ａ）］。これにより、部位Ａや部位Ｂの上に形成された導電性の部材ＢＭと、フォトレジストＰＲの上に形成された導電性の部材ＢＭとが断絶した状態となる。
導電性の部材ＢＭとしては、電極として利用するため、導電率の高い（低抵抗な）材料が好適であり、たとえば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ等が挙げられる。導電性の部材ＢＭは、単層膜の他に、２層以上の積層膜としても構わない。その代表例としては、透明導電膜（ＩＴＯ等）と金属膜（Ａｇ等）の積層膜が挙げられる。
次に、導電性の部材ＢＭを形成した後、反射防止層２１４を形成する。これにより、図１７（ａ）に示すように、第二実施形態のＨＢＣ型結晶系太陽電池２００Ｈ（２００）も、第一実施形態と同様に、基板２０１の一面２０１ａ側に、ｉ型のアモルファスＳｉ層（α）２１２を覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層２１３、反射防止層２１４が形成された構成となる。
最後に、たとえばＵＶ光を照射することにより、ａ−Ｓｉ層２０２の外面からフォトレジストＰＲを剥離する［第九工程：図１７（ｂ）］。そのとき、フォトレジストＰＲ上にある導電性の部材ＢＭも一緒に取り除かれる。これにより、導電性の部材ＢＭは、部位Ａや部位Ｂの上に形成された部分だけ、ａ−Ｓｉ層２０２の外面に残存する。ゆえに、部位Ａや部位Ｂに沿った導電性の部材ＢＭが形成され、電極として利用できる。この工程は、いわゆる「リフトオフ」と呼ばれるプロセスである。
以上の各工程を順に備えるだけで、図１３に示した構成のＨＢＣ型結晶系太陽電池２００Ｉ（２００）を作製できる。
以上の各工程を順に備えるだけで、図１３に示した構成のＨＢＣ型結晶系太陽電池２００Ｉ（２００）を作製できる。
第二実施形態のＨＢＣ型結晶系太陽電池２００Ｈ（２００）においても、第一実施形態と同様に、図１４（ｂ）に示されるように、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）２０２はもともとが、厚さ方向および面内方向において単一の膜として形成されたものである。このため、その後の第三工程および第四工程によりｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２の外面２０２ｂ近傍にｐ＋ 部位（Ａ）２０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）２０４を形成した場合でも、離間部である部位（Ｃ）すなわちイオン注入されていない領域は、その厚さ方向で単一の膜として存在している。
さらに、単一の膜であるｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２に対して、基板の他面２０１ｂに達しな
いようにｐ＋ 部位（Ａ）２０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）２０４を形成することで、基板の他面２０１ｂ上に接して存在するｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２は、基板の面内方向にわたって連続した単一の膜として存在している。
このように、本実施形態（図１３）のＨＢＣ型結晶系太陽電池２００Ｉ（２００）においても、ｉ型ａ−Ｓｉ層２０２が、ｐ＋ 部位（Ａ）２０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）２０４以外の領域において「単一の膜」として存在する（ここで、「単一の膜」とは、ｉ型ａ−Ｓｉ層２０２の内部に界面が存在しないことを意味する）ことにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２のパッシベーション膜としての機能が維持される。
いようにｐ＋ 部位（Ａ）２０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）２０４を形成することで、基板の他面２０１ｂ上に接して存在するｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２は、基板の面内方向にわたって連続した単一の膜として存在している。
このように、本実施形態（図１３）のＨＢＣ型結晶系太陽電池２００Ｉ（２００）においても、ｉ型ａ−Ｓｉ層２０２が、ｐ＋ 部位（Ａ）２０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）２０４以外の領域において「単一の膜」として存在する（ここで、「単一の膜」とは、ｉ型ａ−Ｓｉ層２０２の内部に界面が存在しないことを意味する）ことにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２のパッシベーション膜としての機能が維持される。
＜第三実施形態＞---Process B+
（ＨＢＣ型結晶系太陽電池）
図１９は、本発明の第三実施形態に係る、ＨＢＣ型結晶系太陽電池３００I（３００）の構成について説明する図である。製造後の構造においては、ＨＢＣ型結晶系太陽電池３００I（３００）は、前述したＨＢＣ型結晶系太陽電池１００I（１００）やＨＢＣ型結晶系太陽電池２００I（２００）と、「ｎ型のアモルファスＳｉ層を備えない点」において相違する。このため、第三実施形態は、第一実施形態や第二実施形態の製造手順（製造工程）と異なる。また、第三実施形態において反射防止層を形成するタイミングは、第二実施形態と同様である。
（ＨＢＣ型結晶系太陽電池）
図１９は、本発明の第三実施形態に係る、ＨＢＣ型結晶系太陽電池３００I（３００）の構成について説明する図である。製造後の構造においては、ＨＢＣ型結晶系太陽電池３００I（３００）は、前述したＨＢＣ型結晶系太陽電池１００I（１００）やＨＢＣ型結晶系太陽電池２００I（２００）と、「ｎ型のアモルファスＳｉ層を備えない点」において相違する。このため、第三実施形態は、第一実施形態や第二実施形態の製造手順（製造工程）と異なる。また、第三実施形態において反射防止層を形成するタイミングは、第二実施形態と同様である。
具体的には、第一実施形態［ＨＢＣ型結晶系太陽電池１００I（１００）］の場合、初期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成する前）において、基板１０１の一面１０１ａ側に、ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層１１３、反射防止層１１４を形成する。
これに対して、第三実施形態［ＨＢＣ型結晶系太陽電池３００I（３００）］の場合、初期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成する前）において、ｎ型のアモルファスＳｉ層や反射防止層は形成しない。すなわち、基板２０１の一面２０１ａ側に、ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うものは存在しない。第三実施形態の反射防止層３１４は、後期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成した後）に、アモルファスＳｉ層（α）を覆うように形成する。
第三実施形態では、後期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成した後）に、アモルファスＳｉ層（α）上に反射防止層が形成したことにより、スパッタリングによりＢＭと同時に形成可能となり生産性の改善という点において好ましい。
第三実施形態では、後期の段階（イオン注入により部位Ａや部位Ｂを形成した後）に、アモルファスＳｉ層（α）上に反射防止層が形成したことにより、スパッタリングによりＢＭと同時に形成可能となり生産性の改善という点において好ましい。
（ＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法）
図１９に示した、第三実施形態に係るＨＢＣ型結晶系太陽電池３００Ｉ（３００）の製造方法について、説明する。図２０〜図２３は、図１９のＨＢＣ型結晶系太陽電池を製造する手順を示す模式断面図である。図２４は、図１９に示したＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図である。以下では、第一実施形態と同様に、「アモルファスＳｉ」を「ａ−Ｓｉ」と略記する。
以下では、第一実施形態を示す図１〜図５と図７を適宜用いて、第一実施形態と第三実施形態との相違点についても説明する。
図１９に示した、第三実施形態に係るＨＢＣ型結晶系太陽電池３００Ｉ（３００）の製造方法について、説明する。図２０〜図２３は、図１９のＨＢＣ型結晶系太陽電池を製造する手順を示す模式断面図である。図２４は、図１９に示したＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造工程を示すフロー図である。以下では、第一実施形態と同様に、「アモルファスＳｉ」を「ａ−Ｓｉ」と略記する。
以下では、第一実施形態を示す図１〜図５と図７を適宜用いて、第一実施形態と第三実施形態との相違点についても説明する。
第三実施形態に係る、ＨＢＣ型結晶系太陽電池３００を製造するための各工程について、詳しく説明する。まず、テクスチャー形成工程において、基板３０１に対して、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）をエッチャントとして用いたウェットエッチング処理を行う。そして、処理後の基板３０１に残存する有機物および金属汚染物を、フッ硝酸を用いて除去する。これにより、テクスチャーを有する形状に基板３０１の一面３０１ａと他面３０１ｂを加工する［第一工程：図２０（ａ）］。
上記のテクスチャーを有する形状に加工された、基板３０１の一面３０１ａと他面３０１ｂに各々、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）３１２とｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）３０２を、所定の条件で、ＣＶＤ法により成膜する［第二工程：図２０（ｂ）］。
次に、基板３０１の一面３０１ａに配されたｉ型ａ−Ｓｉ（α）膜３１２上に、ｎ型ａ−Ｓｉ膜３１３を、所定の条件で、ＣＶＤ法により成膜する［第三工程：図２０（ｃ）］。
次に、基板３０１の一面３０１ａに配されたｉ型ａ−Ｓｉ（α）膜３１２上に、ｎ型ａ−Ｓｉ膜３１３を、所定の条件で、ＣＶＤ法により成膜する［第三工程：図２０（ｃ）］。
上記の第二工程や第三工程における成膜は、たとえば、図１０に示すＣＶＤ法を用いて成膜する製造装置（以下では、ＣＶＤ装置とも呼ぶ）７００を用いて行う。
本実施形態において図１０のＣＶＤ装置７００を用いる場合は、各プロセス室を順に通過することにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）３１２、及びｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）３０２を、基板２０１上に作製する。すなわち、第三実施形態の第三工程では、第一実施形態において形成したｎ型ａ−Ｓｉ膜や反射防止層を、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）３１２上に設けない。
本実施形態において図１０のＣＶＤ装置７００を用いる場合は、各プロセス室を順に通過することにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）３１２、及びｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）３０２を、基板２０１上に作製する。すなわち、第三実施形態の第三工程では、第一実施形態において形成したｎ型ａ−Ｓｉ膜や反射防止層を、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）３１２上に設けない。
ＣＶＤ装置７００を用いた２層、すなわち「ｉ型ａ−Ｓｉ膜２１２、及びｉ型ａ−Ｓｉ膜２０２」の形成方法は、第一実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
ＣＶＤ装置７００により、図２０（ｃ）に示すように、一面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）３２２が、他面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）３０２が、それぞれ形成された基板３０１は、成膜出口室（ＥＸ）７５８に移動された後、搬送室（Ｔ）７５９を経て、取出室（ＵＬ）７６０に移動され、取出室の内部を大気圧とすることにより、スパッタ装置の外部へ搬出される。
ＣＶＤ装置７００により、図２０（ｃ）に示すように、一面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜（α）３２２が、他面側にｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）３０２が、それぞれ形成された基板３０１は、成膜出口室（ＥＸ）７５８に移動された後、搬送室（Ｔ）７５９を経て、取出室（ＵＬ）７６０に移動され、取出室の内部を大気圧とすることにより、スパッタ装置の外部へ搬出される。
その後、基板３０１の他面３０１ｂに配されたｉ型ａ−Ｓｉ膜３０２上に、所望のフォトレジストＰＲを塗布した後、パターニングする。これにより、後段の工程において、イオン注入する領域に所定の開口部を有するフォトレジストＰＲをｉ型ａ−Ｓｉ膜３０２上に形成する［第四工程：図２０（ｄ）］。
次に、ｉ型ａ−Ｓｉ膜３０２の外面３０２ｂ近傍に、ボロン（Ｂ）イオン等のｐ型イオンを、マスクＭ１を介して局所的に注入する［第五工程：図２１（ａ）］ことにより、ｐ＋ 部位（Ａ）３０３を形成する［第五工程：図２１（ｃ）］。
その際、図２１（ｂ）に示すように、マスクＭ１としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ａを平面視した場合、該部位Ａの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
その際、図２１（ｂ）に示すように、マスクＭ１としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ａを平面視した場合、該部位Ａの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
図２１（ｂ）において、Ｍ１ｅはマスクＭ１の端部をフォトレジストＰＲに投射した際の位置、ＰＲｅはフォトレジストＰＲの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクＭ１の各々の端部における、Ｍ１ｅとＰＲｅの差分（Δｍ１Ａ、Δｍ１Ｂ）がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクＭ１に加えてフォトレジストＰＲも併用したことにより、マスクＭ１のみを用いる場合に比べて、該部位Ａの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、ｐ＋ 部位（Ａ）３０３は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。
次いで、ｉ型ａ−Ｓｉ膜３０２の外面３０２ｂ近傍にあって、ｐ＋ 部位（Ａ）３０３どうしの間で、かつ、ｐ＋ 部位（Ａ）３０３と重ならない位置に、リン（Ｐ）イオン等のｎ型イオンを、マスクＭ２を介して局所的に注入する［第六工程：図２２（ａ）］ことにより、ｎ＋ 部位（Ｂ）３０４を形成する［第六工程：図２２（ｃ）］。
その際、図２２（ｂ）に示すように、マスクＭ２としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ｂを平面視した場合、該部位Ｂの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
その際、図２２（ｂ）に示すように、マスクＭ２としては、マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ｂを平面視した場合、該部位Ｂの外形を規定するフォトレジストＰＲの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる。
図２２（ｂ）において、Ｍ２ｅはマスクＭ２の端部をフォトレジストＰＲに投射した際の位置、ＰＲｅはフォトレジストＰＲの開口部を規定する端部の位置と規定した場合、マスクＭ２の各々の端部における、Ｍ２ｅとＰＲｅの差分（Δｍ１Ａ、Δｍ１Ｂ）がゼロより大きくなるように設計される。本発明では、マスクＭ２に加えてフォトレジストＰＲも併用したことにより、マスクＭ２のみを用いる場合に比べて、該部位Ｂの外形をよりシャープに規定することができる。ゆえに、本発明によれば、ｎ＋ 部位（Ｂ）３０４は、その外縁まで明確な形状で作製することが可能となる。
これにより、ｉ型ａ−Ｓｉ層（β）３０２に内在され、かつ、該ａ−Ｓｉ層（β）３０２の外面側に一部が露呈されるように、基板の第一導電型と同じ導電型（たとえばｎ＋ 型）の部位（Ａ）３０３および前記第一導電型と異なる導電型の部位（Ｂ）３０４が、互いに離間して配置されてなるＨＢＣ型結晶系太陽電池３００Ｇが形成される［図２２（ｃ）］。この段階では、ｉ型ａ−Ｓｉ層（β）３０２のうち、部位（Ａ）と部位（Ｂ）の離間部をなす部位（Ｃ）の上にはフォトレジストＰＲが存在する。
次に、アニール処理［第七工程］をした後、部位Ａ、部位Ｂ、及びフォトレジストＰＲを覆うように、電極として機能する導電性の部材ＢＭを形成する。なお、アニール処理については、後段において詳細に説明する。
導電性の部材ＢＭは、所定の条件で、スパッタ法により成膜する［第八工程：図２３（ａ）］。これにより、部位Ａや部位Ｂの上に形成された導電性の部材ＢＭと、フォトレジストＰＲの上に形成された導電性の部材ＢＭとが断絶した状態となる。
導電性の部材ＢＭとしては、電極として利用するため、導電率の高い（低抵抗な）材料が好適であり、たとえば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ等が挙げられる。導電性の部材ＢＭは、単層膜の他に、２層以上の積層膜としても構わない。その代表例としては、透明導電膜（ＩＴＯ等）と金属膜（Ａｇ等）の積層膜が挙げられる。
導電性の部材ＢＭは、所定の条件で、スパッタ法により成膜する［第八工程：図２３（ａ）］。これにより、部位Ａや部位Ｂの上に形成された導電性の部材ＢＭと、フォトレジストＰＲの上に形成された導電性の部材ＢＭとが断絶した状態となる。
導電性の部材ＢＭとしては、電極として利用するため、導電率の高い（低抵抗な）材料が好適であり、たとえば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ等が挙げられる。導電性の部材ＢＭは、単層膜の他に、２層以上の積層膜としても構わない。その代表例としては、透明導電膜（ＩＴＯ等）と金属膜（Ａｇ等）の積層膜が挙げられる。
次に、導電性の部材ＢＭを形成した後、反射防止層２１４を形成する。これにより、図２３（ａ）に示すように、第三実施形態のＨＢＣ型結晶系太陽電池３００Ｈ（３００）は、第二実施形態のＨＢＣ型結晶系太陽電池２００Ｈ（２００）からｎ型のアモルファスＳｉ層が除かれた構成、すなわち、基板３０１の一面３０１ａ側に、ｉ型のアモルファスＳｉ層（α）３１２を覆うように、反射防止層３１４が形成された構成となる。
最後に、たとえばＵＶ光を照射することにより、ａ−Ｓｉ層３０２の外面からフォトレジストＰＲを剥離する［第九工程：図２３（ｂ）］。そのとき、フォトレジストＰＲ上にある導電性の部材ＢＭも一緒に取り除かれる。これにより、導電性の部材ＢＭは、部位Ａや部位Ｂの上に形成された部分だけ、ａ−Ｓｉ層３０２の外面に残存する。ゆえに、部位Ａや部位Ｂに沿った導電性の部材ＢＭが形成され、電極として利用できる。この工程は、いわゆる「リフトオフ」と呼ばれるプロセスである。
以上の各工程を順に備えるだけで、図１９に示した構成のＨＢＣ型結晶系太陽電池３００Ｉ（３００）を作製できる。
以上の各工程を順に備えるだけで、図１９に示した構成のＨＢＣ型結晶系太陽電池３００Ｉ（３００）を作製できる。
第三実施形態のＨＢＣ型結晶系太陽電池３００Ｈ（３００）においても、第一実施形態と同様に、図２０（ｂ）に示されるように、ｉ型ａ−Ｓｉ膜（β）３０２はもともとが、厚さ方向および面内方向において単一の膜として形成されたものである。このため、その後の第三工程および第四工程によりｉ型ａ−Ｓｉ膜３０２の外面３０２ｂ近傍にｐ＋ 部位（Ａ）３０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）３０４を形成した場合でも、離間部である部位（Ｃ）すなわちイオン注入されていない領域は、その厚さ方向で単一の膜として存在している。
さらに、単一の膜であるｉ型ａ−Ｓｉ膜３０２に対して、基板の他面３０１ｂに達しな
いようにｐ＋ 部位（Ａ）２０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）３０４を形成することで、基板の他面３０１ｂ上に接して存在するｉ型ａ−Ｓｉ膜３０２は、基板の面内方向にわたって連続した単一の膜として存在している。
このように、本実施形態（図１９）のＨＢＣ型結晶系太陽電池３００Ｉ（３００）においても、ｉ型ａ−Ｓｉ層３０２が、ｐ＋ 部位（Ａ）３０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）３０４以外の領域において「単一の膜」として存在する（ここで、「単一の膜」とは、ｉ型ａ−Ｓｉ層３０２の内部に界面が存在しないことを意味する）ことにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜３０２のパッシベーション膜としての機能が維持される。
いようにｐ＋ 部位（Ａ）２０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）３０４を形成することで、基板の他面３０１ｂ上に接して存在するｉ型ａ−Ｓｉ膜３０２は、基板の面内方向にわたって連続した単一の膜として存在している。
このように、本実施形態（図１９）のＨＢＣ型結晶系太陽電池３００Ｉ（３００）においても、ｉ型ａ−Ｓｉ層３０２が、ｐ＋ 部位（Ａ）３０３およびｎ＋ 部位（Ｂ）３０４以外の領域において「単一の膜」として存在する（ここで、「単一の膜」とは、ｉ型ａ−Ｓｉ層３０２の内部に界面が存在しないことを意味する）ことにより、ｉ型ａ−Ｓｉ膜３０２のパッシベーション膜としての機能が維持される。
本発明は、ＨＢＣ型結晶系太陽電池に広く適用可能である。このようなＨＢＣ型結晶系太陽電池は、たとえば、単位面積当たりの高い発電効率に加えて、稼働状況における軽量化も求められるタイプの太陽電池として好適に用いられる。
ＢＭ 導電性の部位、ＰＲ フォトレジスト、１００ ＨＢＣ型結晶系太陽電池、１０１ 基板、１０１ａ 一面、１０１ｂ 他面、１０２ ｉ型のアモルファスＳｉ層（β）、１０３ 部位Ａ、１０４ 部位Ｂ、１１２ ｉ型のアモルファスＳｉ層（α）、１１３ ｎ型のアモルファスＳｉ層、１１４ 反射防止層。
Claims (5)
- ＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法であって、
第一導電型の結晶系シリコンからなる基板を用い、
前記基板に対して光が入射する一面を覆うｉ型のアモルファスＳｉ層αと該一面とは反対側に位置する他面を覆うｉ型のアモルファスＳｉ層βとを、個別にあるいは同時に形成する工程と、
後段の工程において、前記アモルファスＳｉ層βの外面のうち、不純物を導入しない領域を覆うように、フォトレジストを形成する工程と、
前記アモルファスＳｉ層βに内在され、かつ、該アモルファスＳｉ層βの外面側に一部が露呈されるように、マスクを利用したイオン注入法により、前記第一導電型と同じ導電型の部位Ａおよび前記第一導電型と異なる導電型の部位Ｂを、前記フォトレジストにより互いに離間した位置に形成する工程と、
前記イオン注入後の前記アモルファスＳｉ層βに対して、アニール処理をする工程と、
前記アモルファスＳｉ層βの外面側に位置する、前記部位Ａ、前記部位Ｂ、及び前記フォトレジストを覆うように、導電性の部材を形成する工程と、
前記導電性の部材によって被覆されたフォトレジストを除去する工程と、を順に備えることを特徴とするＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法。 - 前記マスクの開口部を通してイオン注入される部位Ａあるいは部位Ｂを平面視した場合、該部位Ａあるいは該部位Ｂの外形を規定する前記フォトレジストの部位が見えるような、開口部の形状を有するマスクを用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法。 - 前記フォトレジストを形成する工程の前に、前記ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層を形成する工程と、前記ｎ型のアモルファスＳｉ層を覆うように、ＳｉＮ層を形成する工程、を順に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法。
- 前記フォトレジストを形成する工程の前に、前記ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うように、ｎ型のアモルファスＳｉ層を形成する工程を、前記導電性の部材を形成する工程の後に、前記ｎ型のアモルファスＳｉ層を覆うように、ＳｉＮ層を形成する工程を、各々の備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法。
- 前記導電性の部材を形成する工程の後に、前記ｉ型のアモルファスＳｉ層αを覆うように、ＳｉＮ層を形成する工程、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＨＢＣ型結晶系太陽電池の製造方法。
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