JPWO2014098016A1 - 太陽電池セル及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来に比べ変換効率の高効率化が実現され、両面受光型の太陽電池セルにおいて表面と裏面の変換効率がほぼ等価となるような太陽電池セルを提供する。【解決手段】厚みが１００μｍ以上２５０μｍ以下でｎ型のシリコン基板と、シリコン基板の表面である第１受光面に形成されたｐ型拡散層と、シリコン基板の裏面である第２受光面に形成されたｎ型拡散層と、ｐ型拡散層上及びｎ型拡散層上に形成された反射防止膜と、ｐ型拡散層に部分的に形成される複数のグリッド電極及びバスバー電極と、ｎ型拡散層に部分的に形成される複数のグリッド電極及びバスバー電極と、を備え、第１受光面に備えられたグリッド電極は、シリコン基板側から順に第１電極層と第２電極層の２層を重ねて形成され、第１受光面の発電能力が変換効率１８．５％以上であり、第２受光面における変換効率が第１受光面における変換効率の９３％以上である、太陽電池セルが提供される。

Description

本発明は、太陽電池セル及びその製造方法に関する。
本願は、２０１２年１２月１８日に日本に出願された特願２０１２−２７５８３９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
太陽電池セル（以下、単にセルとも呼称する）は、入射した光エネルギーを電力に変換する半導体素子であり、ｐ−ｎ接合型、ｐｉｎ型、ショットキー型等があり、特にｐ−ｎ接合型が広く用いられている。また、太陽電池をその基板材料をもとに分類すると、シリコン結晶系太陽電池、アモルファス（非晶質）シリコン系太陽電池、化合物半導体系太陽電池の３種類に大きく分けられる。シリコン結晶系太陽電池は、さらに、単結晶系太陽電池と多結晶系太陽電池に分類される。太陽電池用シリコン結晶基板は比較的容易に製造できることから、シリコン結晶系太陽電池が最も普及している。
太陽電池は、クリーンなエネルギー源として近年需要が高まっており、それに伴い太陽電池セルの需要も高まっている。また、エネルギー効率の観点から、太陽電池セルの、光エネルギーから電力への変換効率（以下、単に変換効率とも記載する）ができるだけ高いものが望まれている。
太陽電池セルの変換効率を高める技術としては、例えば特許文献１に、バスバー電極の本数を増やし、フィンガー電極の長さを短くするといった構成の太陽電池素子（太陽電池セル）及びそれを用いた太陽電池モジュールが開示されている。特許文献１に記載の太陽電池モジュールの構成は、半導体基板の表面（受光面）に３本の表面バスバー電極及び複数のフィンガー電極を設け、裏面（非受光面）に３本の裏面バスバー電極を設けたものである。
特許第４９５３５６２号
上述したように、上記特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、片面受光型のセルを用いており、そのセル変換効率の上限値は約１７％超である。しかしながら、近年、太陽電池セルの更なる高効率化が求められており、特許文献１に記載の発明では十分な変換効率が得られないといった事情がある。
また、太陽電池セルの高効率化において、近年、両面受光型の太陽電池セルも開発されているが、表面と裏面の両方の変換効率を十分なものとし、かつ、表面と裏面の変換効率をほぼ等価とするような技術についてはいまだ開発が進んでいないといった事情がある。
そこで、上記事情に鑑み、本発明の目的は、従来に比べ変換効率の高効率化が実現されるような太陽電池セルを提供することにある。加えて、両面受光型の太陽電池セルにおいて表面と裏面の変換効率がほぼ等価となるような太陽電池セルを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明によれば、厚みが１００μｍ以上２５０μｍ以下でｎ型のシリコン基板と、前記シリコン基板の表面である第１受光面に形成されたｐ型拡散層と、前記シリコン基板の裏面である第２受光面に形成されたｎ型拡散層と、前記ｐ型拡散層上及び前記ｎ型拡散層上に形成された反射防止膜と、前記ｐ型拡散層に部分的に形成される複数のグリッド電極及びバスバー電極と、前記ｎ型拡散層に部分的に形成される複数のグリッド電極及びバスバー電極と、を備えた太陽電池セルであって、前記第１受光面に備えられた前記グリッド電極は、前記シリコン基板側から順に第１電極層と第２電極層の２層を重ねて形成され、前記第１受光面の発電能力が変換効率１８．５％以上であり、前記第２受光面における変換効率が前記第１受光面における変換効率の９３％以上である、太陽電池セルが提供される。
上記太陽電池セルにおいて、前記シリコン基板の厚みが１００μｍ以上２１０μｍ以下であり、前記第１受光面及び前記第２受光面に備えられた前記グリッド電極は、それぞれ前記シリコン基板側から順に第１電極層と第２電極層の２層を重ねて形成され、前記第２受光面における変換効率が前記第１受光面における変換効率の９８％以上１０２％以下であっても良い。
前記第１受光面及び前記第２受光面にそれぞれ備えられる前記バスバー電極は、３本以上６本以下であっても良い。
前記第１電極層の前記シリコン基板との接触抵抗は５．０×１０−３Ω・ｃｍ２以下であっても良い。
前記第２電極層の体積固有抵抗は５．０×１０−６Ω・ｃｍ以下であっても良い。
前記ｐ型拡散層には、複数の高濃度ｐ型拡散領域と、それら高濃度ｐ型拡散領域間に隣接して位置する低濃度ｐ型拡散領域と、が形成され、前記ｎ型拡散層には、複数の高濃度ｎ型拡散領域と、それら高濃度ｎ型拡散領域間に隣接して位置する低濃度ｎ型拡散領域と、が形成され、前記グリッド電極は、前記複数の高濃度ｐ型拡散領域上及び前記複数の高濃度ｎ型拡散領域上にそれぞれ形成されても良い。
前記ｐ型拡散層には、全面均一なｐ型拡散領域が形成され、前記ｎ型拡散層には、全面均一なｎ型拡散領域が形成されても良い。
前記ｐ型拡散層には、全面均一なｐ型拡散領域が形成され、前記ｎ型拡散層には、複数の高濃度ｎ型拡散領域と、それら高濃度ｎ型拡散領域間に隣接して位置する低濃度ｎ型拡散領域が形成され、前記グリッド電極は、前記複数の高濃度ｎ型拡散領域上に形成されても良い。
前記グリッド電極及び前記バスバー電極はＡｇ又はＡｇとアルミメタルのいずれかから形成されても良い。
前記ｐ型拡散層と前記反射防止膜との間にはパッシベーション用絶縁膜が形成され、当該パッシベーション用絶縁膜はＡｌ２Ｏ３又は熱酸化膜により形成されても良い。また、前記ｎ型拡散層と前記反射防止膜との間にはパッシベーション用絶縁膜が形成され、当該パッシベーション用絶縁膜はＳｉＮ又は熱酸化膜により形成されても良い。
前記第１受光面及び前記第２受光面に備えられた前記グリッド電極の線幅は５０μｍ以上９０μｍ以下であり、かつ、前記グリッド電極の高さは１５μｍ以上５０μｍ以下であっても良い。なお、前記第２受光面に備えられるグリッド電極が単層の場合、当該グリッド電極の線幅は５０μｍ以上１２０μｍ以下であり、かつ、高さは１０μｍ以上４０μｍ以下であっても良い。
前記第１受光面に備えられた前記グリッド電極の線幅は５０μｍ以上９０μｍ以下であり、かつ、前記グリッド電極の高さは１５μｍ以上５０μｍ以下であり、かつ、前記第２受光面に備えられた前記グリッド電極の線幅は５０μｍ以上１２０μｍ以下であり、かつ、前記グリッド電極の高さは１０μｍ以上４０μｍ以下であっても良い。
また、本発明によれば、上記記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、前記ｐ型拡散層は、原料ガスである三臭化ホウ素ガス雰囲気中で単結晶シリコン基板を熱処理することで形成される、太陽電池セルの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、前記ｐ型拡散層は、ボロン元素を含んだ液体又は固体を予め単結晶シリコン基板に塗布又は付着させ、その後熱処理することで形成される、太陽電池セルの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、前記ｐ型拡散層は、ボロン元素を含むガスを単結晶シリコン基板上にイオンインプランテーションすることで形成される、太陽電池セルの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、前記ｎ型拡散層は、原料ガスであるオキシ塩化リンガス雰囲気中で単結晶シリコン基板を熱処理することで形成される、太陽電池セルの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、前記ｎ型拡散層は、リン元素を含んだ液体又は固体を予め単結晶シリコン基板に塗布又は付着させ、その後熱処理することで形成される、太陽電池セルの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、前記ｎ型拡散層は、リン元素を含むガスを単結晶シリコン基板上にイオンインプランテーションすることで形成される、太陽電池セルの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、前記ｐ型拡散層上に形成される前記第１電極層は、Ａｇとアルミメタルが含まれ、Ａｇに対してアルミメタルが１．０ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下含有される組成の導電性ペーストをスクリーン印刷し、焼成することで形成される、太陽電池セルの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、前記ｎ型拡散層上に形成される前記第１電極層は、Ａｇが含まれる導電性ペーストをスクリーン印刷し、焼成することで形成される、太陽電池セルの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、前記第１電極層上に形成される第２電極層は、Ａｇが含まれる導電性ペーストをスクリーン印刷し、焼成することで形成される、太陽電池セルの製造方法が提供される。
本発明によれば、従来に比べ変換効率の高効率化が実現されるような太陽電池セルを提供することができる。加えて、両面受光型の太陽電池セルにおいて表面と裏面の変換効率がほぼ等価となるような太陽電池セルが提供される。具体的には、従来に比べ薄いシリコン基板を用いて両面受光型の太陽電池セルを製造することで、従来に比べ変換効率が高く、第１受光面と第２受光面との変換効率を等価なものに近づけることができる。
太陽電池セルを製造する工程の説明図である。 太陽電池セルＡの平面図であり、（ａ）は第１受光面を示し、（ｂ）は第２受光面を示している。 太陽電池セルを斜め上方から見た概略説明図である。 太陽電池セルの製造に用いる基板の基板厚さと製造された太陽電池セルの変換効率との関係をグラフ化したものである。 基板の基板厚さと製造された太陽電池セルの変換効率比（Ｂｉｆａｃｉａｌｉｔｙ）との関係をグラフ化したものである。 第１電極層と基板との接触抵抗が変化した場合の、接触抵抗と第１受光面の変換効率との関係を示すグラフである。 ｐ型拡散層上の第１電極層を構成する導電性ペーストに含まれるアルミメタルの添加量が変化した場合の、アルミメタル添加量と接触抵抗との関係を示すグラフである。 ２つの太陽電池セルを配線材を用いて連結させる構成についての説明図であり、（ａ）は平面概略図、（ｂ）は側面概略図である。 グリッド電極の線幅を約４０μｍ〜１２０μｍまで変化させた場合の、線幅とセルの短絡電流との関係を示すグラフである。 グリッド電極の線幅を約４０μｍ〜１２０μｍまで変化させた場合の、線幅とセルの曲線因子との関係を示すグラフである。 グリッド電極の線幅と変換効率との関係をグラフ化したものである。 グリッド電極の高さを約９μｍ〜５０μｍまで変化させた場合の、高さとセルの変換効率との関係を示すグラフである。 グリッド電極を一層構造とした場合と、二層構造にした場合の変換効率を示すグラフである。 第２受光面に形成されるグリッド電極を単層構造とした場合に、当該グリッド電極幅を約４７μｍ〜１２３μｍまで変化させた場合の、細線幅と変換効率比（Ｂｉｆａｃｉａｌｉｔｙ）との関係を示すグラフである。 第２受光面に形成される単層構造のグリッド電極４４の高さを約７μｍ〜約４０μｍまで変化させた場合の、高さと第１受光面の変換効率との関係を示すグラフである。 基板に対するボロン拡散・リン拡散が同時に行われる場合についての説明図である。
３…第１受光面
４…第２受光面
５…酸化膜
７…レジスト膜
１５…高濃度ｐ型拡散領域
１６…低濃度ｐ型拡散領域
２５…高濃度ｎ型拡散領域
２６…低濃度ｎ型拡散領域
３５…反射防止膜
４０…第１電極層
４２…第２電極層
４４…グリッド電極
４５…バスバー電極
５０…配線材
Ａ…太陽電池セル
Ｗ…（半導体）基板
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
ここで、図１を参照して本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルＡの製造工程について説明する。図１（ａ）〜（ｎ）は、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡを製造する工程についての説明図である。先ず、図１（ａ）に示すように、例えばＣＺ法により作製された単結晶シリコン等からなるｎ型半導体のシリコン基板Ｗ（以下、単に、半導体基板Ｗあるいは基板Ｗとも呼称する）が用意される。基板Ｗの寸法は、例えば１５．６ｃｍ角、厚さ１００〜２５０μｍである。また基板Ｗの比抵抗は１．０〜１４．０Ω・ｃｍである。
次に、高濃度（例えば１０ｗｔ％）の水酸化ナトリウム水溶液に基板Ｗを浸漬させ、スライス時のダメージ層を取り除く。
次に、基板Ｗにテクスチャ構造（凹凸構造）を形成する。テクスチャ構造を形成する理由としては、太陽電池は通常、表面に凹凸形状を形成させることにより太陽光の吸収波長領域の反射率が低減するからである。具体的な方法としては、ダメージ層除去後の基板Ｗを例えば濃度２ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液にイソプロピルアルコールを加えた水溶液に浸し、ウェットエッチングを行うことにより、基板Ｗ表面にランダムテクスチャ構造を形成させる。このテクスチャ構造の一つ一つの山のサイズは０．３〜２０μｍ程度である。なお、ランダムテクスチャ構造を形成させる方法としては、上記ウェットエッチングのほかに、例えば酸エッチングや反応性イオンエッチング等の方法を用いることもできる。
続いて、図１（ｂ）に示すように、酸素を含有する雰囲気中で、９８０℃の加熱処理によって基板Ｗの表面（以下、第１受光面３とも呼称する）と裏面（以下、第２受光面４とも呼称する）の両方に酸化膜５が形成される。この酸化膜５の代わりに例えば窒化膜等（ＳｉＮｘ膜等）を形成しても良い。
次に、図１（ｃ）に示すように、酸化膜５の表面に所定のパターンでレジスト膜７が例えば１０〜３０μｍの厚さに塗布される。そして、図１（ｄ）に示すように、レジスト膜７をマスクとして、例えば５ｗｔ％ＨＦ水溶液を用いた湿式エッチングが行われ、酸化膜５が所定のパターンにエッチングされる。このエッチングにより、レジスト膜７に形成されている所定のパターンに酸化膜５がエッチングされる。また、このとき、第２受光面４に形成されている酸化膜５は全てエッチング（除去）される。
次に、図１（ｅ）に示すように、アルカリ性水溶液による剥離によってレジスト膜７が除去される。
次に、９５０℃に設定した拡散炉において、三臭化ホウ素（ＢＢｒ３）ガスを含有する雰囲気下で、図１（ｆ）に示すように所定のパターンにエッチングされた酸化膜５をマスクとして、基板Ｗの第１受光面３の露出部分にボロン拡散が行われる。こうして、基板Ｗの第１受光面３に複数の高濃度ｐ型拡散領域１５が島状に形成される。ここで、高濃度ｐ型拡散領域１５のシート抵抗は２０〜６０Ω／□（ｏｈｍ／ｓｑｕａｒｅ）であることが好ましい。なお、ボロン拡散の方法として三臭化ホウ素（ＢＢｒ３）ガス雰囲気下における拡散方式を例示したが、これに限られるものではなく、例えば三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガスや酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）を用いることも可能である。また、ボロン拡散はＢＮ（ボロンナイトライド）をソースとした方式や、スクリーン印刷、インクジェット、スピンコート、イオンインプランテーション等を用いた方式でも良い。
次に、図１（ｇ）に示すように、例えば５ｗｔ％ＨＦ水溶液を用いた湿式エッチングによって第１受光面３の酸化膜５が除去される。そして、９３０℃に設定した拡散炉において、三臭化ホウ素（ＢＢｒ３）ガスを含有する雰囲気下で基板Ｗの第１受光面３全体にボロン拡散が行われる。こうして、基板Ｗの第１受光面３において、図１（ｈ）に示すように、複数の高濃度ｐ型拡散領域１５同士の間に低濃度ｐ型拡散領域１６が形成される。ここでは、基板Ｗの表面・裏面の両方にはボロンシリケートガラス膜（図示せず）が形成される。なお、低濃度ｐ型拡散領域１６のシート抵抗は３０〜１５０Ω／□であることが好ましい。
続いて、図１（ｉ）に示すように、第１受光面３にスクリーン印刷法によってレジスト膜７を印刷し、１８０℃の熱風乾燥炉において基板Ｗの乾燥が行われる。このレジスト膜７の印刷・乾燥により、基板Ｗの第１受光面３に形成されたボロンシリケートガラス膜（図示せず）が保護される。このレジスト膜７としては、耐フッ酸性及び耐硝酸性を有し、アルカリ性水溶液によって剥離可能であるような材料を用いることが好ましい。
次に、第１受光面３にレジスト膜７が印刷された状態（乾燥後）の基板Ｗを、例えばフッ硝酸水溶液やフッ酸水溶液に浸漬させ、レジスト膜７の印刷されていない基板Ｗの他方の面（第２受光面４）のボロンシリケートガラス膜（図示せず）やアウトディフュージョンにより形成されている高濃度ｐ型拡散領域を除去する。その後、レジスト膜７は、例えば水酸化ナトリウム水溶液を用いて除去され、基板Ｗの洗浄・乾燥が行われる。
次に、８７０℃に設定した拡散炉において、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスを含有する雰囲気下で、上述した第１受光面３に対して行ったボロン拡散と同様の方法で、図１（ｊ）に示すように、基板Ｗの第２受光面４に所定のパターンにエッチングされた酸化膜５がマスクとして形成される。そして基板Ｗの第２受光面４の露出部分にリン拡散が行われる。このときの酸化膜５の形成では、上記ボロン拡散と同様に、酸化膜５及びレジスト膜７を所定のパターンに形成し、拡散領域の形成が行われるが、酸化膜５及びレジスト膜７の形成やリン拡散後の酸化膜５及びレジスト膜７の除去等の工程は、図１（ｂ）〜（ｇ）に説明した工程と同様の方法であるため、ここでの説明は省略する。
こうして、図１（ｊ）に示すように、基板Ｗの第２受光面４に複数の高濃度ｎ型拡散領域２５が島状に形成される。ここで、高濃度ｎ型拡散領域２５のシート抵抗は２０〜６０Ω／□であることが好ましい。また、リン拡散はインクジェット方式やスプレー、スピンコート、レーザードーピング法、イオンインプランテーション等を用いた方式で行っても良い。
そして、８３０℃に設定した拡散炉において、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガスを含有する雰囲気下で基板Ｗの第２受光面４全体にリン拡散が行われる。こうして、図１（ｋ）に示すように、基板Ｗの第２受光面４において、複数の高濃度ｎ型拡散領域２５同士の間に低濃度ｎ型拡散領域２６が形成される。このとき、基板Ｗの第１受光面３と第２受光面４の両方にはリン珪酸ガラス膜（図示せず）が形成される。なお、低濃度ｎ型拡散領域２６のシート抵抗は３０〜１５０Ω／□であることが好ましい。
次に、プラズマエッチャーにて基板Ｗ周辺部のＰＮ接合分離を行い、上述したボロン拡散やリン拡散等の工程において基板Ｗの第１受光面３、第２受光面４に形成されたボロンシリケートガラス膜（図示せず）とリン珪酸ガラス膜（図示せず）をフッ酸水溶液を用いたエッチングによって除去する。その後、図１（ｌ）に示すように、プラズマＣＶＤ装置によって第１受光面３及び第２受光面４の全体に例えば窒化膜（ＳｉＮｘ膜）である反射防止膜３５を形成させる。ここで、他の種類の反射防止膜３５として、例えば二酸化チタン膜、酸化亜鉛膜、酸化スズ膜等が挙げられ、代替が可能である。また、反射防止膜３５の形成は上記プラズマＣＶＤ装置によるダイレクトプラズマＣＶＤ法によって行われるものとしたが、例えばリモートプラズマＣＶＤ法、コーティング法、真空蒸着法等を用いても良い。但し、経済的な観点からは、窒化膜をプラズマＣＶＤ法によって形成させるのが最適である。更には、トータルの反射率が最も小さくなるように、反射防止膜３５上に例えば二フッ化マグネシウム膜といった屈折率が１〜２の間である膜を形成することで、反射率の低減が促進され、生成電流密度が高くなる。また、基板Ｗと反射防止膜３５との間にパッシベーション用絶縁膜を形成しても良い。なお、このパッシベーション用絶縁膜は、Ａｌ２Ｏ３や熱酸化膜、ＳｉＮであっても良い。
続いて、図１（ｍ）に示すように、スクリーン印刷機を用いて、基板Ｗの第２受光面４の高濃度ｎ型拡散領域２５表面（図中下面）に例えばＡｇが含まれる導電性ペーストを所定のパターンに印刷し、その後乾燥が行われ、第１電極層４０が形成される。そして、高濃度ｎ型拡散領域２５上に形成された第１電極層４０の表面（図中下面）に例えばＡｇが含まれる導電性ペーストから形成される第２電極層４２がスクリーン印刷によって印刷され、乾燥が行われる。この第１電極層４０と第２電極層４２を積層したものがグリッド電極４４となる。なお、ここでは電極の形成方法としてスクリーン印刷法を用いるものとして説明したが、グリッド電極４４やバスバー電極４５の形成方法は、メッキ法やインクジェット方式等であっても良い。このように形成されるグリッド電極４４の詳細な構成については、図面等を参照して後述する。
また、図１において図示していないが、バスバー電極４５についても上記グリッド電極４４同様の方法で形成され、このバスバー電極４５もＡｇが含まれる導電性ペーストから形成される第１電極層と第２電極層から構成される。なお、バスバー電極４５は、２層構造でなくても良く、例えば第１電極層４０がなく、第２電極層４２のみで構成されても良い。
次に、図１（ｎ）に示すように、上記図１（ｍ）に示した場合と同様に、第１受光面３の高濃度ｐ型拡散領域１５表面（図中上面）に例えばＡｇとアルミメタルが含まれる導電性ペーストを所定のパターンに印刷し、その後乾燥が行われ、第１電極層４０が形成される。そして、高濃度ｐ型拡散領域１５上に形成させた第１電極層４０の表面（図中上面）に例えばＡｇが含まれる導電性ペーストから形成される第２電極層４２がスクリーン印刷によって印刷され、乾燥が行われる。この第１電極層４０と第２電極層４２を積層したものがグリッド電極４４となる。
ここで、図１（ｍ）、（ｎ）を参照して説明したように、本実施の形態では第１受光面３と第２受光面４の両方において、第１電極層４０と第２電極層４２の２層によってグリッド電極４４が構成されるものとしたが、例えば第１受光面３にのみ２層構造のグリッド電極４４を積層させ、第２受光面４においては単層構造（単層の導電性ペースト）のグリッド電極４４を形成しても良い。
第１電極層４０は、第２電極層４２に比べ、例えばシリコン基板（半導体基板Ｗ）との接触抵抗が低く、且つシリコン基板（半導体基板Ｗ）との接着強度が強いような材質で形成されることが好ましい。具体的には、高濃度ｐ型拡散領域１５表面に形成された第１電極層４０とシリコン基板との接触抵抗は５．０×１０−３Ω・ｃｍ２以下であることが好ましい。この接触抵抗の測定方法としては、ＴＬＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ Ｍｏｄｅｌ）法を用いる。第１電極層４０としてＡｇとアルミメタルを含む導電性ペーストを用いる場合、当該導電性ペーストの配合比は、Ａｇの含有量に対して、アルミメタルが１．０〜５．０ｗｔ％含まれる組成とすることが好ましい。
一方、第２電極層４２は、第１電極層４０に比べ、例えばシリコン基板体積固有抵抗が低く、且つ導電性が優れていることが好ましい。具体的には、第２電極層４２の体積固有抵抗（ライン抵抗）は５．０×１０−６Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。第２電極層４２としては、Ａｇを含む導電性ペーストを用いることが好ましい。
グリッド電極４４には、基板Ｗで発生した電気を効率良くバスバー電極４５に集電させるという目的がある。そのためには、グリッド電極４４の高さを高くし、断面積を大きくして電気抵抗を下げるための構成にすることや、グリッド電極４４と基板Ｗが接触している界面の接触抵抗を低くすること、グリッド電極４４の体積固有抵抗を低くすることなどが望ましい。そこで、本実施の形態では、上述してきたように、グリッド電極４４の構造を第１電極層４０と第２電極層４２からなる二層構造とすることで、グリッド電極４４の高さを十分なものとし、更に、基板Ｗと接触する位置に配される第１電極層４０にて基板Ｗとの接触抵抗を低くし、第２電極層４２の体積固有抵抗を第１電極層４０よりも低くしている。
なお、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいては、第１受光面３上と第２受光面４上においてグリッド電極４４を構成する電極層（第１電極層４０及び第２電極層４２）の組成を異なるものとしても良く、一例として、上述したように、第１受光面３上では、第１電極層４０としてＡｇとアルミメタルを含む導電性ペーストを用い、第２電極層４２としてＡｇを含む導電性ペーストを用いることが好ましい。そして第２受光面４上では、第１電極層４０及び第２電極層４２としてＡｇを含む導電性ペーストを用いることが好ましい。これは、ｎ型拡散層に対して、アルミメタルがドーピングされると、ｐ＋層を形成してしまい、太陽電池セルＡの変換効率を下げてしまう恐れがあるからである。
そして、上述した方法でグリッド電極４４が第１受光面３の高濃度ｐ型拡散領域１５上と、第２受光面４の高濃度ｎ型拡散領域２５上に形成され、焼成が行われることで太陽電池セルＡが作製される。
なお、上述してきた工程においてプラズマエッチャーによるＰＮ接合分離工程を行わず、電極焼成後にレーザーを用いたＰＮ接合分離を行っても良い。
以下では、図１を参照して上述した方法によって作製される太陽電池セルＡの詳細な構造について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、太陽電池セルＡの平面図であり、（ａ）は第１受光面３（太陽電池セルＡの表面）を示し、（ｂ）は第２受光面４（太陽電池セルＡの裏面）を示している。図２に示すように、太陽電池セルＡは平面視において略正方形形状であり、大きさは例えば１５．６ｃｍ角である。
図２（ａ）に示すように、第１受光面３には３本のバスバー電極４５が互いに平行且つ等間隔で、所定の方向（例えば正方形形状の１つの辺に平行な方向）に形成されている。また、第１受光面３には、複数本（例えば約７０〜８０本）のグリッド電極４４がバスバー電極４５と直交する方向に等間隔に形成されている。
また、図２（ｂ）に示すように、第１受光面３と同様に、第２受光面４にも３本のバスバー電極４５が互いに平行且つ等間隔で、所定の方向に形成され、複数本（例えば約７０〜８０本）のグリッド電極４４がバスバー電極４５と直交する方向に等間隔で形成されている。グリッド電極４４とは、太陽電池セルＡで発生した電気をバスバー電極４５へ集電させるための電極であり、また、バスバー電極４５はグリッド電極４４から集電するための電極である。即ち、図２に示すように、各グリッド電極４４とバスバー電極４５は電気的に導通している。
図２に示すように、太陽電池セルの表面である第１受光面３と、裏面である第２受光面４を同様の構成とし、両方にバスバー電極４５及びグリッド電極４４を形成することにより、第１受光面３と第２受光面４の両方が発電能力を有する受光面として成立する構造となっている。ここで、バスバー電極４５の本数は３本に限られるものではなく、グリッド電極から十分な集電が可能な程度の本数であれば良く、例えば３〜５本が好ましい。また、グリッド電極の本数も発電能力に応じて適宜定めれば良い。なお、バスバー電極４５の本数を３本とすることが好ましい理由については後述する。
なお、特許文献１に記載された太陽電池素子は片面受光型であり、裏面がアルミペーストで覆われているのに対し、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡの構造は図２に示すように第１受光面３及び第２受光面４の双方にグリッド電極４４が配置された両面受光型であり、アルミペーストで覆われていない構造であるため、特許文献１とは異なる構造であり、その特性も大きく異なっている。
また、図３は、太陽電池セルＡを斜め上方から見た概略説明図である。なお、図３は、太陽電池セルＡの一部のグリッド電極４４が形成された部分を拡大して示したものであり、太陽電池セルＡの概略断面も図示している。
図３に示すように、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいては、半導体基板Ｗの第１受光面３に高濃度ｐ型拡散領域１５を配し、その直上面に２層（第１電極層４０、第２電極層４２）からなるグリッド電極４４を形成している。また、第２受光面４に高濃度ｎ型拡散領域２５を配し、その直下面に２層からなるグリッド電極４４を、上述した工程でもって形成している。
図２、３に示すような構造の太陽電池セルＡを製造するに際し、本実施の形態では、例えば厚み１００〜２５０μｍのｎ型のシリコン基板を半導体基板Ｗとして用い、また、少なくとも第１受光面３に形成されたグリッド電極４４を第１電極層４０と第２電極層４２を積層させた二層構造としている。このような構成にすることで、第１受光面３における変換効率が１８．５％以上であり、且つ、第２受光面４における変換効率が第１受光面３における変換効率の９３％以上であるといった所望の性能を備えた太陽電池セルＡを製造することができる。
以下では、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡを製造するに際し、用いる半導体基板Ｗ（ｎ型のシリコン基板）の厚みと変換効率あるいは変換効率比（Ｂｉｆａｃｉａｌｉｔｙ）との関係について図４、図５を参照して考察する。
図４は太陽電池セルＡの製造に用いる基板Ｗの基板厚さと製造された太陽電池セルＡの第１受光面３の変換効率との関係をグラフ化したものである。図４に示すデータは、太陽電池セルＡを様々な厚さ（１００〜２８０μｍ）の基板Ｗを用いて製造し、それぞれの場合における第１受光面３の変換効率を測定して得られたものである。なお、図４に示すデータを測定した太陽電池セルＡの基本的な構造は本実施の形態にかかる構造（図１〜３に示した構造）であるが、第１受光面３及び第２受光面４は、共に均一拡散構造として製造したものを用いている。
図４に示すように、基板Ｗの厚みが１００μｍ以上の場合には、第１受光面３の変換効率は約１８．５％以上となる。ここで、図４で得られる結果からは基板Ｗの厚みは１００μｍ以上であれば良いことが分かるが、基板Ｗの厚みの上限値については具体的には定まらない。
また、図５は基板Ｗの基板厚さと製造された太陽電池セルＡの変換効率比（Ｂｉｆａｃｉａｌｉｔｙ：第１受光面３と第２受光面４との変換効率の比）との関係をグラフ化したものである。なお、図５に示すデータは、図４にて測定対象とした太陽電池セルＡと同じ構造のものを、様々な厚さ（１００〜２８０μｍ）の基板Ｗを用いて製造し、それぞれの場合における変換効率比を測定して得られたものである。
図５に示すように、基板Ｗの厚みが２５０μｍ以下の場合には、変換効率比は約９３％以上となる。従って、図５で得られる結果から、変換効率比を約９３％以上とするためには基板Ｗの厚みは２５０μｍ以下であれば良いことが分かる。これは、基板Ｗの厚みを薄化することで、太陽電池セルＡにおける基板内部で発生したキャリアがＰＮ接合部まで移動する距離が短くなることで第２受光面４の変換効率が向上し、第１受光面３と第２受光面４の変換効率比を１００％に近づけることができるからである。
更に、図５によれば、基板Ｗの厚みが２１０μｍ以下の場合には、変換効率比は約９８％以上１０２％以下となる。このことから、基板Ｗの厚みを２１０μｍ以下とすることで、第１受光面３の変換効率と第２受光面４の変換効率を極めて等価に近いものとすることが可能であることが分かる。
以上、図４及び図５を参照して説明した知見から、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡを製造するに際し、基板Ｗの厚みを１００μｍ以上２５０μｍ以下とすることにより、第１受光面３の変換効率を１８．５％以上とし、且つ、第２受光面４の変換効率を第１受光面３の変換効率の９３％以上とすることが可能となることが分かる。更には、基板Ｗの厚みを１００μｍ以上２１０μｍ以下とすることで、変換効率比をより１００％に近づける（具体的には約９８％以上１０２％以下）ことが可能となる。即ち、両面受光型の太陽電池セルにおいて従来に比べ変換効率の高効率化が実現され、加えて、表面（第１受光面３）と裏面（第２受光面４）の変換効率がほぼ等価となるような太陽電池セルを実現することができる。
次に、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡを製造するに際し、第１電極層４０と、高濃度ｐ型拡散領域１５又は低濃度ｐ型拡散領域１６（即ち、シリコン基板Ｗの第１受光面側の表面）との接触抵抗と、太陽電池セルＡの変換効率との関係について図６、７を参照して考察する。
図６は、第１電極層４０と基板Ｗとの間の接触抵抗が変化した場合の、接触抵抗と第１受光面３の変換効率との関係を示すグラフである。図６に示すデータは、第１電極層４０と基板Ｗ表面（高濃度ｐ型拡散領域１５又は低濃度ｐ型拡散領域１６が形成された面：第１受光面３）との接触抵抗を変えた時の、それぞれの場合（それぞれの太陽電池セル）における第１受光面３の変換効率を測定して得られたものである。
図６に示すように、第１電極層４０と基板Ｗ表面との接触抵抗が５．０×１０−３Ω・ｃｍ２以下の場合には、確実に第１受光面３の変換効率が１８．５％以上となる。一方で、第１電極層４０と基板Ｗ表面との接触抵抗が５．０×１０−３Ω・ｃｍ２超の場合には、第１受光面３の変換効率が１８．５％以上の場合と、１８．５％以下の場合が存在し、必ずしも第１受光面３の変換効率が１８．５％以上の太陽電池セルＡが得られるわけではない。即ち、第１受光面３の変換効率が１８．５％以上の太陽電池セルＡを安定的に生産するためには、第１電極層４０と基板Ｗ表面との接触抵抗を５．０×１０−３Ω・ｃｍ２以下とする必要がある。
また、図７は、第１受光面３に形成される第１電極層４０を構成する導電性ペーストに含まれるアルミメタルの添加量が変化した場合の、アルミメタル添加量と接触抵抗との関係を示すグラフである。図７に示すデータは、第１受光面３に形成される第１電極層４０を構成する導電性ペーストに含まれるアルミメタルの添加量を変えた時の、それぞれの場合（それぞれの太陽電池セル）における第１電極層４０と基板Ｗとの間の接触抵抗を測定して得られたものである。
図７に示すように、第１受光面３に形成される第１電極層４０を構成する導電性ペーストに含まれるアルミメタルの添加量が１．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％である場合には、確実に第１電極層４０と基板Ｗとの間の接触抵抗が５．０×１０−３Ω・ｃｍ２以下となる。一方で、アルミメタルの添加量が５．０ｗｔ％超である場合には、第１電極層４０と基板Ｗとの間の接触抵抗が５．０×１０−３Ω・ｃｍ２超となる。即ち、第１電極層４０と基板Ｗとの間の接触抵抗を確実に５．０×１０−３Ω・ｃｍ２以下とするためには、第１電極層４０を構成する導電性ペーストに含まれるアルミメタルの添加量を１．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％とする必要がある。
図６、７を参照して説明した知見から、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡを製造するに際し、第１受光面３に形成される第１電極層４０を構成する導電性ペーストは、Ａｇに対してアルミメタルの添加量を１．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％としたものであることが望ましい。これにより第１電極層４０と基板Ｗ（第１受光面３）との間の接触抵抗が確実に５．０×１０−３Ω・ｃｍ２以下となり、第１受光面３の変換効率が１８．５％以上の太陽電池セルＡを安定して製造することができる。
次に、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいて、第２電極層４２の体積固有抵抗と太陽電池セルＡの変換効率との関係について表１を参照して考察する。以下に示す表１は、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡの変換効率と、第２電極層４２の体積固有抵抗とを測定した結果を示すものである。なお、表１では５パターンの太陽電池セルＡ（セルＮｏ．１〜５）について測定を行った。
Figure 2014098016
表１に示す測定結果から、第２電極層４２の体積固有抵抗が５．０×１０−６Ω・ｃｍ以下である場合には、変換効率が１８．５％以上の太陽電池セルＡが得られることが分かる。
一方、太陽電池セルＡは実際に太陽電池製品（太陽電池モジュール）を構成する際に、複数の太陽電池セルＡのバスバー電極４５同士を例えばはんだでコーティングされた銅線等の配線材によって連結させ、それらの配線材によって各セルにおいて発電された電力を集電することが知られている。図８は、２つの太陽電池セルＡを配線材５０を用いて連結させる構成についての説明図であり、（ａ）は平面概略図、（ｂ）は側面概略図である。
図８に示す構成で太陽電池セルＡ同士を連結させる際に、配線材５０に熱を加え、溶着（例えばはんだ付け）によって各セルのバスバー電極４５に取り付けるといった方法が採られる。しかし、例えばはんだでコーティングされた銅線等である配線材５０に熱が加えられることにより、配線材５０が熱膨張し、その後配線材５０が冷却される際に各セル同士の連結箇所等において配線材５０の収縮により太陽電池セルＡ内部に応力が発生してしまう。この内部応力は太陽電池セルＡの割れ等を誘発してしまう恐れがあるため、なるべく減らすことが求められる。なお、図８では配線材５０を一方の太陽電池セルＡの表面（第１受光面３）のバスバー電極４５と他方の太陽電池セルＡの裏面（第２受光面４）のバスバー電極４５を繋ぐような構成を例示している。
本実施の形態にかかる太陽電池セルＡでは、用いる基板Ｗの厚みを１００μｍ以上２５０μｍあるいは１００μｍ以上２１０μｍ以下と、特に薄型化しているため、上述したセル同士の連結箇所等における内部応力によって割れが誘発されてしまう恐れがある。セル同士の連結箇所等における内部応力を回避するためには、例えば配線材５０を薄くするといった方法が考えられるが、配線材５０を薄くすると、配線材５０の直列抵抗値が高くなり、バスバー電極４５からの集電能力が低下してしまうといった問題点がある。
そこで、本発明者らは、配線材５０を薄くすると共に、バスバー電極４５の本数を好適な本数とすることで、十分な集電能力を確保することとし、好適なバスバー電極４５の本数を３本以上６本以下とした。バスバー電極４５の本数は特に３本であることが望ましく、以下にはバスバー電極４５を３本とすることが望ましい理由について表２、表３を参照して説明する。
表２は、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいて、その他の構成は変えずに、バスバー電極４５を２本とした場合の銅線である配線材５０の条件（銅厚、幅、総断面積）と、バスバー電極４５を３本とした場合の銅線である配線材５０の条件を示すものである。なお、表２においては、内部応力は数値化が難しいため、配線材５０をセル片面のみに取り付け、そのときのセルの反りの大きさに応じて内部応力を評価している。
Figure 2014098016
また、表３は、表２に示したバスバー電極４５が２本である場合と、３本である場合とで、セル６０枚直列モジュールを３台（表中のモジュール１、モジュール２、モジュール３）製作するために配線材５０の取り付け作業を行い、それぞれの場合のセル割れ枚数と割れ率を示したものである。
Figure 2014098016
表２及び表３の記載から、バスバー電極４５が２本である場合に比べ、３本である場合の方が、配線材５０取り付け時の熱収縮によって発生する内部応力が小さく、セル割れ率が低いことが分かる。従って、太陽電池セルＡに形成されるバスバー電極４５の本数は３本であることが望ましい。なお、形成するバスバー電極４５の本数を４本以上とした場合にも内部応力の発生は抑制され、割れ率は低い値となるが、太陽電池セルの製造コストや設備コストの面から、バスバー電極４５の本数は３〜６本程度が好ましく、バスバー電極４５を７本以上形成した場合であっても集電能力等は３〜６本の場合と差異がほとんどない。
また、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいて、グリッド電極４４について二層構造で構成される点は上述したが、以下では好適なグリッド電極４４の具体的な寸法について図９〜図１２を参照して説明する。なお、以下の図９〜図１２に記載した測定データは太陽電池セルＡにおいて二層構造のグリッド電極４４を第１受光面３及び第２受光面４の双方にピッチ２．０ｍｍで形成した場合の測定結果である。
図９は、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいて、二層構造のグリッド電極４４の線幅（細線幅）を約４０μｍ〜１２０μｍまで変化させた場合の、線幅とセルの第１受光面３の短絡電流との関係を示すグラフである。図９に示すように、グリッド電極４４の線幅が太くなるほど太陽電池セルＡにおける受光面積が減少するため、第１受光面３の短絡電流値は低下する。
また、図１０は、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいて、二層構造のグリッド電極４４の線幅（細線幅）を約４０μｍ〜１２０μｍまで変化させた場合の、線幅とセルの第１受光面３の曲線因子との関係を示すグラフである。図１０に示すように、グリッド電極４４の線幅が太くなるほど当該グリッド電極の断面積が増加するため、抵抗値が下がり第１受光面３の曲線因子が向上する。
また、図１１はグリッド電極４４の線幅と第１受光面３の変換効率との関係をグラフ化したものである。図１１に示すように、グリッド電極４４の線幅が５０μｍ以上９０μｍ以下である場合に、第１受光面３の変換効率１８．５％以上が実現される。従って、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいては、グリッド電極４４の線幅は５０μｍ以上９０μｍ以下として形成することが望ましい。なお、第１受光面３に形成されるグリッド電極４４のみを二層構造とし、第２受光面４に形成されるグリッド電極４４は単層としても良い。
また、図１２は、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいて、二層構造のグリッド電極４４の高さ（細線高さ）を約９μｍ〜５０μｍまで変化させた場合の、高さとセルの第１受光面３の変換効率との関係を示すグラフである。図１２に示すように、グリッド電極４４の高さが１５μｍ以上５０μｍ以下である場合に、第１受光面３の変換効率１８．５％以上が実現される。従って、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいては、グリッド電極４４の高さは１５μｍ以上５０μｍ以下として形成することが望ましい。
以上、図９〜図１２を参照して説明したように、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡに形成されるグリッド電極４４の具体的な寸法は、線幅が５０μｍ以上９０μｍ以下、高さが１５μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。
また、図１３は、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡにおいて、グリッド電極４４を一層構造とした場合と、二層構造にした場合の第１受光面３の変換効率を示すグラフである。図１３に示すように、グリッド電極４４を一層構造とした場合には変換効率が約１８．０〜１８．５％であるのに対し、二層構造とした場合には変換効率が約１９．５％となっている。このことから、グリッド電極４４を二層構造とすることで、より太陽電池セルＡの第１受光面３の変換効率を高効率化させることが可能であることが分かる。
次に、太陽電池セルＡの第１受光面３には二層構造のグリッド電極４４を形成し、第２受光面４には単層構造のグリッド電極４４を形成する場合の具体的な寸法について検討する。図１４は、太陽電池セルＡにおいて、第２受光面４に形成されるグリッド電極４４を単層構造とした場合に、当該グリッド電極の線幅（細線幅）を約４７μｍ〜１２３μｍまで変化させた場合の、細線幅と変換効率比（Ｂｉｆａｃｉａｌｉｔｙ：第１受光面３と第２受光面４との変換効率の比）との関係を示すグラフである。
図１４に示すように、単層構造のグリッド電極４４の線幅が５０μｍ以上１２０μｍ以下である場合に、変換効率比９３％以上が実現される。従って、太陽電池セルＡにおいて第２受光面４に単層構造のグリッド電極４４を形成する場合には、その線幅は５０μｍ以上１２０μｍ以下とすることが望ましい。
また、図１５は、太陽電池セルＡの第２受光面４に形成される単層構造のグリッド電極４４の高さ（細線高さ）を約７μｍ〜約４０μｍまで変化させた場合の、高さと第１受光面３の変換効率との関係を示すグラフである。
図１５に示すように、単層構造のグリッド電極４４の高さが１０μｍ以上４０μｍ以下である場合に、第１受光面３の変換効率１８．５％以上が実現される。従って、太陽電池セルＡにおいて第２受光面４に単層構造のグリッド電極４４を形成する場合には、その高さは１０μｍ以上４０μｍ以下とすることが望ましい。
以上、図１４及び図１５を参照して説明したように、太陽電池セルＡにおいて、第２受光面４に形成されるグリッド電極４４を単層構造とした場合には、その具体的な寸法は、線幅が５０μｍ以上１２０μｍ以下、高さが１０μｍ以上４０μｍ以下であることが望ましい。
以上説明したように構成される太陽電池セルＡは、従来に比べ薄いシリコン基板を用いて両面受光型とすることで、従来に比べ変換効率が高く、第１受光面と第２受光面との変換効率が等価に近いといった特徴を有する。具体的には、第１受光面の変換効率は１８．５％以上となり、第１受光面と第２受光面との変換効率比は９３％以上あるいは９８〜１０２％となる。このような変換効率の高い両面受光型の太陽電池セルＡが実現されることにより、例えば当該セルによって構成される太陽電池モジュールを東西方向に向けて設置した際に、１日の発電量におけるピークが２回発生し、効率的な発電が行われる。加えて、２回のピークでの発電量がほぼ同等であることから、太陽電池モジュールに付帯するインバーター等の設備容量設計において、無駄が無くなり、効率的な集電が実現される。
また、本実施の形態にかかる太陽電池セルＡを用いて太陽電池モジュールを組み立てる際には、配線作業に伴うセルの反りや割れ等が抑制されるため、モジュール生産工程において、高い歩留まりで太陽電池モジュールを構成することが可能となる。
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
上記実施の形態においては、高濃度拡散領域（ｐ型・ｎ型双方）を形成した後に、低濃度拡散領域（ｐ型・ｎ型）を形成するという工程でもって拡散を行うものとしたが、拡散層の形成方法は必ずしもこの方法に限られない。例えば、半導体基板Ｗの受光面に高濃度拡散領域（ｐ型・ｎ型）と低濃度拡散領域（ｐ型・ｎ型）を形成する方法として、半導体基板Ｗの受光面全面に低濃度拡散領域を形成した後、高濃度拡散領域とするべき部分にリン珪酸ガラス膜（あるいはボロンシリケートガラス膜）を残し、追加の熱処理を行なうことで高濃度拡散領域を形成する方法でも良い。
また、ボロン拡散、リン拡散の方法として、それぞれの元素を含んだ液体または固体を予め基板Ｗの表面（第１受光面・第２受光面）に塗布し、その後熱処理を行うことにより高濃度ｐ型拡散領域および高濃度ｎ型拡散領域を同時に形成する方法も考えられる。そこで、以下には、図１６を参照して基板Ｗに対するボロン拡散・リン拡散が同時に行われる場合について説明する。なお、ボロン拡散およびリン拡散にかかる工程以外の工程については図１において上述した工程と同様の方法であるため、図１６にはボロン拡散、リン拡散を行う工程の説明図のみ記載する。
図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、基板Ｗの第１受光面３にボロン元素を含んだ液体または固体を塗布または付着させた後、乾燥させ、基板Ｗの第２受光面４にリン元素を含んだ液体または固体を塗布または付着させた後、乾燥させた後、例えば９５０℃に設定した炉にて熱処理を行ない、第１受光面３全面に高濃度ｐ拡散領域１５を形成し、第２受光面４全面に高濃度ｎ型拡散領域２５を形成する。
次に、図１６（ｃ）に示すように、高濃度ｐ型拡散領域１５が形成された第１受光面３に、所定のパターンでレジスト膜７が例えば１０〜３０μｍの厚さに塗布された後、１８０℃の熱風乾燥炉において乾燥が行なわれる。次に、高濃度ｎ型拡散領域２５に所定のパターンでレジスト膜７を例えば１０〜３０μｍの厚さに塗布された後、１８０℃の熱風乾燥炉において乾燥が行なわれる。耐フッ酸性および耐硝酸性を有しアルカリ性水溶液によって剥離可能であるような材料を用いることが好ましい。
次に、第１受光面３と第２受光面４にレジスト膜７が印刷された状態の基板Ｗを、例えばフッ硝酸水溶液に浸漬させ、レジスト膜７が印刷されていない基板Ｗの面の高濃度ｐ型拡散領域１５や高濃度ｎ拡散領域２５をエッチングすることで、図１６(ｄ)に示すように低濃度ｐ型拡散領域１６と低濃度ｎ型拡散領域２６が形成される。
次に、レジスト膜をアルカリ性水溶液による剥離によって表面・裏面の両方のレジスト膜７が除去され、図１６（ｅ）に示すように、高濃度ｐ型拡散領域および高濃度ｎ型拡散領域が同時に形成される。
また、上記実施の形態においては、基板Ｗの第１受光面３と第２受光面４の双方において高濃度拡散領域を形成させる場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば第１受光面３においては全面均一なｐ型拡散層を形成させ、第２受光面４においてのみ高濃度拡散領域ならびに低濃度拡散領域を形成させることもできる。また、第１受光面３と第２受光面４の双方において全面均一の拡散層を形成させることもできる。
第１受光面３と第２受光面４のいずれか一方あるいは双方を全面均一の拡散層とすることで、レジスト印刷工程、レジスト除去工程が削減され、大きなコストダウンを図ることができる。さらには、熱処理工程の削減による基板Ｗへの熱ダメージ低減も図ることができる。
本発明は、太陽電池セルに適用できる。

Claims (22)

  1. 厚みが１００μｍ以上２５０μｍ以下でｎ型のシリコン基板と、
    前記シリコン基板の表面である第１受光面に形成されたｐ型拡散層と、
    前記シリコン基板の裏面である第２受光面に形成されたｎ型拡散層と、
    前記ｐ型拡散層上及び前記ｎ型拡散層上に形成された反射防止膜と、
    前記ｐ型拡散層に部分的に形成される複数のグリッド電極及びバスバー電極と、
    前記ｎ型拡散層に部分的に形成される複数のグリッド電極及びバスバー電極と、を備えた太陽電池セルであって、
    前記第１受光面に備えられた前記グリッド電極は、前記シリコン基板側から順に第１電極層と第２電極層の２層を重ねて形成され、
    前記第１受光面の発電能力が変換効率１８．５％以上であり、
    前記第２受光面における変換効率が前記第１受光面における変換効率の９３％以上である、太陽電池セル。
  2. 前記シリコン基板の厚みが１００μｍ以上２１０μｍ以下であり、
    前記第１受光面及び前記第２受光面に備えられた前記グリッド電極は、それぞれ前記シリコン基板側から順に第１電極層と第２電極層の２層を重ねて形成され、
    前記第２受光面における変換効率が前記第１受光面における変換効率の９８％以上１０２％以下である、請求項１に記載の太陽電池セル。
  3. 前記第１受光面及び前記第２受光面にそれぞれ備えられる前記バスバー電極は、３本以上６本以下である、請求項１又は２に記載の太陽電池セル。
  4. 前記第１電極層の前記シリコン基板との接触抵抗は５．０×１０−３Ω・ｃｍ２以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池セル。
  5. 前記第２電極層の体積固有抵抗は５．０×１０−６Ω・ｃｍ以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池セル。
  6. 前記ｐ型拡散層には、複数の高濃度ｐ型拡散領域と、それら高濃度ｐ型拡散領域間に隣接して位置する低濃度ｐ型拡散領域と、が形成され、
    前記ｎ型拡散層には、複数の高濃度ｎ型拡散領域と、それら高濃度ｎ型拡散領域間に隣接して位置する低濃度ｎ型拡散領域と、が形成され、
    前記グリッド電極は、前記複数の高濃度ｐ型拡散領域上及び前記複数の高濃度ｎ型拡散領域上にそれぞれ形成される、請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池セル。
  7. 前記ｐ型拡散層には、全面均一なｐ型拡散領域が形成され、
    前記ｎ型拡散層には、全面均一なｎ型拡散領域が形成される、請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池セル。
  8. 前記ｐ型拡散層には、全面均一なｐ型拡散領域が形成され、
    前記ｎ型拡散層には、複数の高濃度ｎ型拡散領域と、それら高濃度ｎ型拡散領域間に隣接して位置する低濃度ｎ型拡散領域が形成され、
    前記グリッド電極は、前記複数の高濃度ｎ型拡散領域上に形成される、請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池セル。
  9. 前記グリッド電極及び前記バスバー電極はＡｇ又はＡｇとアルミメタルのいずれかから形成される、請求項１〜８のいずれかに記載の太陽電池セル。
  10. 前記ｐ型拡散層と前記反射防止膜との間にはパッシベーション用絶縁膜が形成され、当該パッシベーション用絶縁膜はＡｌ２Ｏ３又は熱酸化膜により形成される、請求項１〜９のいずれかに記載の太陽電池セル。
  11. 前記ｎ型拡散層と前記反射防止膜との間にはパッシベーション用絶縁膜が形成され、当該パッシベーション用絶縁膜はＳｉＮ又は熱酸化膜により形成される、請求項１〜１０のいずれかに記載の太陽電池セル。
  12. 前記第１受光面及び前記第２受光面に備えられた前記グリッド電極の線幅は５０μｍ以上９０μｍ以下であり、かつ、前記グリッド電極の高さは１５μｍ以上５０μｍ以下である、請求項２に記載の太陽電池セル。
  13. 前記第１受光面に備えられた前記グリッド電極の線幅は５０μｍ以上９０μｍ以下であり、かつ、前記グリッド電極の高さは１５μｍ以上５０μｍ以下であり、かつ、前記第２受光面に備えられた前記グリッド電極の線幅は５０μｍ以上１２０μｍ以下であり、かつ、前記グリッド電極の高さは１０μｍ以上４０μｍ以下である、請求項１に記載の太陽電池セル。
  14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、
    前記ｐ型拡散層は、原料ガスである三臭化ホウ素ガス雰囲気中で単結晶シリコン基板を熱処理することで形成される、太陽電池セルの製造方法。
  15. 請求項１〜１３のいずれかに記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、
    前記ｐ型拡散層は、ボロン元素を含んだ液体又は固体を予め単結晶シリコン基板に塗布又は付着させ、その後熱処理することで形成される、太陽電池セルの製造方法。
  16. 請求項１〜１３のいずれかに記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、
    前記ｐ型拡散層は、ボロン元素を含むガスを単結晶シリコン基板上にイオンインプランテーションすることで形成される、太陽電池セルの製造方法。
  17. 請求項１〜１３のいずれかに記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、
    前記ｎ型拡散層は、原料ガスであるオキシ塩化リンガス雰囲気中で単結晶シリコン基板を熱処理することで形成される、太陽電池セルの製造方法。
  18. 請求項１〜１３のいずれかに記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、
    前記ｎ型拡散層は、リン元素を含んだ液体又は固体を予め単結晶シリコン基板に塗布又は付着させ、その後熱処理することで形成される、太陽電池セルの製造方法。
  19. 請求項１〜１３いずれかに記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、
    前記ｎ型拡散層は、リン元素を含むガスを単結晶シリコン基板上にイオンインプランテーションすることで形成される、太陽電池セルの製造方法。
  20. 請求項１〜１３いずれかに記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、
    前記ｐ型拡散層上に形成される前記第１電極層は、Ａｇとアルミメタルが含まれ、Ａｇに対してアルミメタルが１．０ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下含有される組成の導電性ペーストをスクリーン印刷し、焼成することで形成される、太陽電池セルの製造方法。
  21. 請求項２又は１２に記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、
    前記ｎ型拡散層上に形成される前記第１電極層は、Ａｇが含まれる導電性ペーストをスクリーン印刷し、焼成することで形成される、太陽電池セルの製造方法。
  22. 請求項１〜１３のいずれかに記載の太陽電池セルを製造する製造方法であって、
    前記第１電極層上に形成される第２電極層は、Ａｇが含まれる導電性ペーストをスクリーン印刷し、焼成することで形成される、太陽電池セルの製造方法。
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