JPWO2017043522A1 - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
太陽電池は、第１導電型または第２導電型の半導体基板（１）と、半導体基板（１）上の非晶質シリコン膜（６，７）と、非晶質シリコン膜（６，７）上の電極（８，９）と、を備えている。非晶質シリコン膜（６，７）の電極（８，９）側の領域と、電極（８，９）とが、銀と、銀以外の金属とを含んでいる。
Description
本出願は、２０１５年９月９日に出願された特願２０１５−１７７５８０号に対して、優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容のすべてを本書に含める。
本発明は、太陽電池および太陽電池の製造方法に関する。
太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する太陽電池は、近年、特に、地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。
たとえば、特開２０１５−０６０８４７号公報（特許文献１）には、一導電型の結晶シリコン基板の第１の主面上に真性の非晶質シリコン膜、他導電型の第１の非晶質シリコン膜、受光面電極層およびフィンガー電極が順次積層され、第２の主面上に真性の非晶質シリコン膜、一導電型の第２の非晶質シリコン膜、コンタクト層、Ｍｇドープ酸化亜鉛層および裏面電極層が順次積層された太陽電池が開示されている。ここで、受光面電極層およびＭｇドープ酸化亜鉛層はともに金属酸化物であり、フィンガー電極は銀ペーストを印刷することにより形成することができ、裏面電極層は銅、銀などの金属膜から形成することができるとされている。
しかしながら、特許文献１の太陽電池は、金属酸化物である受光面電極層およびＭｇドープ酸化亜鉛層を用いており、これらの金属酸化物が太陽電池のコストを増加させていた。
ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板上の非晶質シリコン膜と、非晶質シリコン膜上の電極とを備え、非晶質シリコン膜と電極との界面から非晶質シリコン膜側の非晶質シリコン膜の領域と、電極とが、銀と、銀以外の金属とを含む太陽電池である。
ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、非晶質シリコン膜上に、銀と銀以外の金属とを含む金属膜を形成する工程と、金属膜を加熱することによって、非晶質シリコン膜上の電極を形成するとともに、非晶質シリコン膜と電極との間に電極と接触し、銀と銀以外の金属とを含む接触領域を形成する工程と、を含む、太陽電池の製造方法である。
ここで開示された実施形態によれば、太陽電池のコストを低減することができる。
以下、ここで開示される実施形態の太陽電池の例示である実施形態１〜４の太陽電池について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
［実施形態１］
＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの構造＞
図１に、実施形態の太陽電池の一例である実施形態１の太陽電池としてのヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。図１に示すヘテロ接合型バックコンタクトセルは、凹凸構造を有する一方の主面である受光面１ａと受光面１ａとは反対側の主面である裏面１ｂとを有する半導体基板１を備えている。半導体基板１の裏面１ｂ上には第１のｉ型非晶質半導体膜２と第２のｉ型非晶質半導体膜４とが配置されている。本実施形態においては、半導体基板１がｎ型単結晶シリコン基板であり、第１のｉ型非晶質半導体膜２および第２のｉ型非晶質半導体膜４が、それぞれ、ｉ型非晶質シリコン膜である場合について説明する。
＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの構造＞
図１に、実施形態の太陽電池の一例である実施形態１の太陽電池としてのヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。図１に示すヘテロ接合型バックコンタクトセルは、凹凸構造を有する一方の主面である受光面１ａと受光面１ａとは反対側の主面である裏面１ｂとを有する半導体基板１を備えている。半導体基板１の裏面１ｂ上には第１のｉ型非晶質半導体膜２と第２のｉ型非晶質半導体膜４とが配置されている。本実施形態においては、半導体基板１がｎ型単結晶シリコン基板であり、第１のｉ型非晶質半導体膜２および第２のｉ型非晶質半導体膜４が、それぞれ、ｉ型非晶質シリコン膜である場合について説明する。
第１のｉ型非晶質半導体膜２上には第１導電型非晶質半導体膜３が配置されており、第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体から第１の非晶質シリコン膜６が構成されている。また、第２のｉ型非晶質半導体膜４上には第２導電型非晶質半導体膜５が配置されており、第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との積層体から第２の非晶質シリコン膜７が構成されている。本実施形態においては、第１導電型非晶質半導体膜３がｐ型非晶質シリコン膜であり、第２導電型非晶質半導体膜５がｎ型非晶質シリコン膜である場合について説明する。
なお、本実施形態において「ｉ型」とは、完全な真性の状態だけでなく、十分に低濃度（ｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満、かつｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満）であればｎ型またはｐ型の不純物が混入された状態のものも含む意味である。すなわち、本実施形態において「ｎ型」はｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3以上の状態を意味し、「ｐ型」はｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3以上の状態を意味する。
また、本実施形態において「非晶質シリコン」には、シリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されていない非晶質シリコンだけでなく、水素化非晶質シリコンなどのシリコン原子の未結合手が水素等で終端されたものも含まれるものとする。
第１導電型非晶質半導体膜３上には第１電極８が配置されており、第２導電型非晶質半導体膜５上には第２電極９が配置されている。本実施形態においては、第１電極８および第２電極９がそれぞれ銀（Ａｇ）とチタン（Ｔｉ）とを含む場合について説明する。
図２に、図１に示すヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１電極８および第２電極９近傍の模式的な拡大断面図を示す。図２に示すように、第１電極８と第１導電型非晶質半導体膜３との間には第１電極８と接触する第１の接触領域１１が位置しており、第２電極９と第２導電型非晶質半導体膜５との間には第２電極９と接触する第２の接触領域１２が位置している。ここで、第１の接触領域１１および第２の接触領域１２には、それぞれ、シリコン（Ｓｉ）に加えてＡｇとＴｉとが含まれている。
第１の接触領域１１の厚さＤ１および第２の接触領域１２の厚さＤ２の少なくとも一方が１０ｎｍ以下であることが好ましく、厚さＤ１および厚さＤ２の両方が１０ｎｍ以下であることがより好ましい。厚さＤ１が１０ｎｍ以下である場合には、第１電極８と第１の接触領域１１との間の密着性を向上させることができるとともに、第１の非晶質シリコン膜６による半導体基板１の裏面１ｂのパッシベーション性も向上させることができる。また、厚さＤ２が１０ｎｍ以下である場合には、第２電極９と第２の接触領域１２との間の密着性を向上させることができるとともに、第２の非晶質シリコン膜７による半導体基板１の裏面１ｂのパッシベーション性も向上させることができる。さらに、厚さＤ１および厚さＤ２の両方が１０ｎｍ以下である場合には、第１電極８と第１の接触領域１１との間の密着性および第２電極９と第２の接触領域１２との間の密着性をそれぞれ向上させることができるとともに、第１の非晶質シリコン膜６および第２の非晶質シリコン膜７による半導体基板１の裏面１ｂのパッシベーション性も向上させることができる。
ここで、第１の接触領域１１の厚さＤ１は、第１電極８と第１の接触領域１１との界面１１ａから第１の非晶質シリコン膜６側に界面１１ａに垂直な方向における長さを意味する。また、第２の接触領域１２の厚さＤ２は、第２電極９と第２の接触領域１２との界面１２ａから第２の非晶質シリコン膜７側に界面１２ａに垂直な方向における長さを意味する。
第１の非晶質シリコン膜６の厚さＤ３は、５ｎｍ以上であることが好ましく、８ｎｍ以上であることがより好ましく、１０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。第１の非晶質シリコン膜６の厚さＤ３が５ｎｍ以上、８ｎｍ以上、および１０ｎｍ以上となるにつれて第１の非晶質シリコン膜６による半導体基板１の裏面１ｂのパッシベーション性が向上していく傾向にある。
ここで、第１の非晶質シリコン膜６の厚さＤ３は、第１の接触領域１１と第１の非晶質シリコン膜６との界面６ａから第１の非晶質シリコン膜６側に界面６ａに垂直な方向における長さを意味する。
第２の非晶質シリコン膜７の厚さＤ４は、５ｎｍ以上であることが好ましく、８ｎｍ以上であることがより好ましく、１０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。第２の非晶質シリコン膜７の厚さＤ４が５ｎｍ以上、８ｎｍ以上および１０ｎｍ以上となるにつれて第２の非晶質シリコン膜７による半導体基板１の裏面１ｂのパッシベーション性が向上していく傾向にある。
ここで、第２の非晶質シリコン膜７の厚さＤ４は、第２の接触領域１２と第２の非晶質シリコン膜７との界面７ａから第２の非晶質シリコン膜７側に界面７ａに垂直な方向における長さを意味する。
＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法＞
以下、図３〜図１１の模式的断面図を参照して、図１に示すヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。
以下、図３〜図１１の模式的断面図を参照して、図１に示すヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。
まず、図３に示すように、半導体基板１の受光面１ａに凹凸形状を形成する。半導体基板１の受光面１ａの凹凸形状は、たとえば、半導体基板１の受光面１ａをテクスチャエッチングすることにより形成することができる。なお、半導体基板１の受光面１ａ上には誘電体膜が形成されてもよい。
次に、図４に示すように、半導体基板１の第１の主面１ｂの全面に接するように第１のｉ型非晶質半導体膜２を形成し、その後、第１のｉ型非晶質半導体膜２の全面に接するように第１導電型非晶質半導体膜３を形成する。第１のｉ型非晶質半導体膜２および第１導電型非晶質半導体膜３の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いることができる。
次に、図５に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３上に、第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体である第１の非晶質シリコン膜６を厚さ方向にエッチングする箇所に開口部を有するエッチングマスク３１を設置する。
次に、図６に示すように、エッチングマスク３１をマスクとして、第１の非晶質シリコン膜６を厚さ方向にエッチングすることによって、半導体基板１の裏面１ｂの一部を露出させる。その後、図７に示すように、エッチングマスク３１を除去する。
次に、図８に示すように、半導体基板１の裏面１ｂおよび第１の非晶質シリコン膜６を覆うように第２のｉ型非晶質半導体膜４を形成し、その後、第２のｉ型非晶質半導体膜４の全面に接するように第２導電型非晶質半導体膜５を形成する。第２のｉ型非晶質半導体膜４および第２導電型非晶質半導体膜５の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
次に、図９に示すように、半導体基板１の裏面１ｂ上の第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との積層体である第２のシリコン膜７を残す部分にのみエッチングマスク３２を設置する。
次に、図１０に示すように、エッチングマスク３２をマスクとして、第２のシリコン膜７の一部を厚さ方向にエッチングすることによって、第１導電型非晶質半導体膜３の一部を露出させる。
次に、図１１に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３に接するようにＡｇとＴｉとの合金からなる第１の金属膜８ａを形成するとともに、第２導電型非晶質半導体膜５に接するようにＡｇとＴｉとの合金からなる第２の金属膜９ａを形成する。第１の金属膜８ａおよび第２の金属膜９ａの形成方法は特に限定されないが、たとえばスパッタリング法などを用いることができる。なお、本実施形態において、合金とは、２種以上の金属を混合した金属材料、または２種以上の金属を混合した金属材料に少量の非金属が添加されているが、金属的性質を多分に有する材料を意味する。
次に、第１導電型非晶質半導体膜３および第１の金属膜８ａ、ならびに第２導電型非晶質半導体膜５および第２の金属膜９ａを半導体基板１とともにアニールする。これにより第１の金属膜８ａからＡｇとＴｉとが第１導電型非晶質半導体膜３に移動して第１の接触領域１１が形成されるとともに、第２の金属膜９ａからＡｇとＴｉとが第２導電型非晶質半導体膜５に移動して第２の接触領域１２が形成される。以上により、図１示す構造を有するヘテロ接合型バックコンタクトセルが完成する。なお、アニール条件は、ＡｇとＴｉとを含む第１の接触領域１１および第２の接触領域１２をそれぞれ形成することができる条件であれば特に限定されないが、１００℃以上２５０℃以下の温度でアニールすることが好ましい。
＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの分析＞
図１２（ａ）に、上述のようにして作製された図１に示すヘテロ接合型バックコンタクトセルの電極近傍の断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示し、図１２（ｂ）に、当該ヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１の接触領域１１のエネルギ分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による成分分析結果を示す。なお、図１２（ｂ）の横軸がＸ線のエネルギーを示し、図１２（ｂ）の縦軸がカウントを示している。
図１２（ａ）に、上述のようにして作製された図１に示すヘテロ接合型バックコンタクトセルの電極近傍の断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示し、図１２（ｂ）に、当該ヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１の接触領域１１のエネルギ分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による成分分析結果を示す。なお、図１２（ｂ）の横軸がＸ線のエネルギーを示し、図１２（ｂ）の縦軸がカウントを示している。
図１２（ｂ）に示す結果から、上述のようにして作製されたヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１の接触領域１１にはＳｉとＡｇとＴｉとが含まれていることが確認された。また、第２の接触領域１２についても第１の接触領域１１と同様の成分分析を行ったところ、第２の接触領域１２にもＳｉとＡｇとＴｉとが含まれていることが確認された。
また、上述のようにして作製された図１に示すヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１電極８および第２電極９のそれぞれに所定のテープ（テープ幅：２５ｍｍ）を貼り付けた後にその長手方向に１８０°折り返して引っ張り、第１電極８および第２電極９のそれぞれの剥離の有無を確認することによって電極の密着性について評価した。その結果、第１電極８および第２電極９のそれぞれの密着強度は、非晶質シリコン膜上に金属酸化物を介して電極が設置された従来の特許文献１の太陽電池の電極の密着強度と同等以上であることが確認された。ここで、テープの粘着力は１１Ｎ／２５ｍｍとし、引っ張り強度は１３０Ｎ／２５ｍｍとした。
また、比較として、第１の金属膜８ａおよび第２の金属膜９ａの形成後にアニールをしなかったことによりＳｉとＡｇとＴｉとを含む第１の接触領域１１および第２の接触領域１２を形成しなかったこと以外は上述のようにして作製された図１に示すヘテロ接合型バックコンタクトセルと同様にして、比較例のヘテロ接合型バックコンタクトセルを作製した。
図１３（ａ）に、上述のようにして作製された比較例のヘテロ接合型バックコンタクトセルの電極近傍の断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示し、図１３（ｂ）に、比較例のヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１の非晶質シリコン膜６のエネルギ分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による成分分析結果を示す。なお、図１３（ｂ）の横軸がＸ線のエネルギーを示し、図１３（ｂ）の縦軸がカウントを示している。
図１３（ｂ）に示す結果から、比較例のヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１の非晶質シリコン膜６にはＴｉが含まれていないことが確認された。また、比較例のヘテロ接合型バックコンタクトセルの第２の非晶質シリコン膜７についても第１の非晶質シリコン膜６と同様の成分分析を行ったところ、第２の非晶質シリコン膜７にもＴｉが含まれていないことが確認された。
なお、図１２（ａ）および図１３（ａ）において、黒色の箇所が電極を示し、灰色の箇所が非晶質シリコン膜を示している。
また、比較例のヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１電極８および第２電極９のそれぞれに所定のテープ（テープ幅：２５ｍｍ）を貼り付けた後にその長手方向に１８０°折り返して引っ張り、第１電極８および第２電極９のそれぞれの剥離の有無を確認することによって電極の密着性について評価した。その結果、比較例のヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１電極８および第２電極９のそれぞれの密着強度は、非晶質シリコン膜上に金属酸化物を介して電極が設置された従来の特許文献１の太陽電池の電極の密着強度よりも低いことが確認された。ここで、テープの粘着力は１１Ｎ／２５ｍｍとし、引っ張り強度は１３０Ｎ／２５ｍｍとした。
以上の結果から、図１に示すヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１電極８および第２電極９は、非晶質シリコン膜上に金属酸化物を介して電極が設置された従来の特許文献１の太陽電池の電極と同等以上の密着強度を有している。そのため、金属酸化物を用いなくても電極の密着強度を担保することができるため、太陽電池のコストを低減することができる。
なお、上記においては、第１の接触領域１１および第２の接触領域１２の双方を形成する場合について説明したが、第１の接触領域１１または第２の接触領域１２のいずれか一方のみを形成し、接触領域が形成された側には接触領域上に電極を形成し、接触領域を形成しなかった側には金属酸化物を介して電極を形成した構成とすることもできる。
上記においては、半導体基板１の導電型がｎ型である場合について説明したが、半導体基板１の導電型はｐ型であってもよい。
上記においては、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である場合について説明したが、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型であってもよい。
［実施形態２］
実施形態の太陽電池の他の一例である実施形態２の太陽電池としてのヘテロ接合型バックコンタクトセルは、Ｔｉとともに、またはＴｉに代えて、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、ネオジム（Ｎｄ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択された少なくとも１つを用いている点で実施形態１の太陽電池としてのヘテロ接合型バックコンタクトセルと相違している。この場合にも、接触領域上の電極の密着強度を、非晶質シリコン膜上に金属酸化物を介して電極が設置された従来の特許文献１の太陽電池の電極と同等以上の密着強度とすることができるため、従来と比べて金属酸化物の使用量を低減することによって、太陽電池のコストを低減することができる。
実施形態の太陽電池の他の一例である実施形態２の太陽電池としてのヘテロ接合型バックコンタクトセルは、Ｔｉとともに、またはＴｉに代えて、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、ネオジム（Ｎｄ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択された少なくとも１つを用いている点で実施形態１の太陽電池としてのヘテロ接合型バックコンタクトセルと相違している。この場合にも、接触領域上の電極の密着強度を、非晶質シリコン膜上に金属酸化物を介して電極が設置された従来の特許文献１の太陽電池の電極と同等以上の密着強度とすることができるため、従来と比べて金属酸化物の使用量を低減することによって、太陽電池のコストを低減することができる。
実施形態２における上記以外の説明は実施形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。
［実施形態３］
図１４に、実施形態の太陽電池の他の一例である実施形態３の太陽電池としての両面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。図１４に示す両面電極型太陽電池セルは、半導体基板１の受光面１ａ上に第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３とがこの順に積層されてなる積層体からなる第１の非晶質シリコン膜６を備え、半導体基板１の裏面１ｂ上に第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５がこの順に積層されてなる積層体からなる第２の非晶質シリコン膜７を備えている。
図１４に、実施形態の太陽電池の他の一例である実施形態３の太陽電池としての両面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。図１４に示す両面電極型太陽電池セルは、半導体基板１の受光面１ａ上に第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３とがこの順に積層されてなる積層体からなる第１の非晶質シリコン膜６を備え、半導体基板１の裏面１ｂ上に第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５がこの順に積層されてなる積層体からなる第２の非晶質シリコン膜７を備えている。
第１の非晶質シリコン膜６上にはＡｇとＴｉとを含む第１電極８が配置されており、第１の非晶質シリコン膜６と第１電極８との間には第１電極８に接触し、かつＳｉとＡｇとＴｉとを含む第１の接触領域１１が位置している。また、第２の非晶質シリコン膜７上にはＡｇとＴｉとを含む第２電極９が配置されており、第２の非晶質シリコン膜７と第２電極９との間には第２電極９に接触し、かつＳｉとＡｇとＴｉとを含む第２の接触領域１２が位置している。
実施形態３においても、接触領域上の電極の密着強度を、非晶質シリコン膜上に金属酸化物を介して電極が設置された従来の特許文献１の太陽電池の電極と同等以上の密着強度とすることができるため、従来と比べて金属酸化物の使用量を低減することによって、太陽電池のコストを低減することができる。
実施形態３における上記以外の説明は実施形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。
［実施形態４］
実施形態の太陽電池の他の一例である実施形態４の太陽電池としての両面電極型太陽電池セルは、Ｔｉとともに、またはＴｉに代えて、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、ネオジム（Ｎｄ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択された少なくとも１つを用いている点で実施形態３の太陽電池としての両面電極型太陽電池セルと相違している。この場合にも、接触領域上の電極の密着強度は、非晶質シリコン膜上に金属酸化物を介して電極が設置された従来の特許文献１の太陽電池の電極と同等以上の密着強度とすることができるため、従来と比べて金属酸化物の使用量を低減することによって、太陽電池のコストを低減することができる。
実施形態の太陽電池の他の一例である実施形態４の太陽電池としての両面電極型太陽電池セルは、Ｔｉとともに、またはＴｉに代えて、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、ネオジム（Ｎｄ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択された少なくとも１つを用いている点で実施形態３の太陽電池としての両面電極型太陽電池セルと相違している。この場合にも、接触領域上の電極の密着強度は、非晶質シリコン膜上に金属酸化物を介して電極が設置された従来の特許文献１の太陽電池の電極と同等以上の密着強度とすることができるため、従来と比べて金属酸化物の使用量を低減することによって、太陽電池のコストを低減することができる。
実施形態４における上記以外の説明は実施形態３と同様であるため、その説明については繰り返さない。
［付記］
（１）ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板上の非晶質シリコン膜と、非晶質シリコン膜上の電極と、非晶質シリコン膜と電極との間に電極と接触する接触領域と、を備え、電極および接触領域は、銀と、銀以外の金属とを含む太陽電池である。このような構成とすることにより、金属酸化物を削減して太陽電池のコストを低減することができる。
（１）ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板上の非晶質シリコン膜と、非晶質シリコン膜上の電極と、非晶質シリコン膜と電極との間に電極と接触する接触領域と、を備え、電極および接触領域は、銀と、銀以外の金属とを含む太陽電池である。このような構成とすることにより、金属酸化物を削減して太陽電池のコストを低減することができる。
（２）ここで開示された実施形態の太陽電池において、銀以外の金属は、アルミニウム、チタン、銅、パラジウム、クロム、ガリウム、ネオジムおよびニッケルからなる群から選択された少なくとも１つを含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減して太陽電池のコストを低減することができる。
（３）ここで開示された実施形態の太陽電池において、接触領域の厚さは、１０ｎｍ以下であることが好ましい。この場合には、電極と接触領域との間の密着性が向上するとともに、非晶質シリコン膜による半導体基板のパッシベーション性を向上させることができる。
（４）ここで開示された実施形態の太陽電池において、非晶質シリコン膜の厚さは、５ｎｍ以上であることが好ましい。この場合には、非晶質シリコン膜による半導体基板のパッシベーション性を向上させることができる。
（５）ここで開示された実施形態の太陽電池において、非晶質シリコン膜の厚さは、８ｎｍ以上であることが好ましい。この場合には、非晶質シリコン膜による半導体基板のパッシベーション性をより向上させることができる。
（６）ここで開示された実施形態の太陽電池において、非晶質シリコン膜の厚さは、１０ｎｍ以上であることが好ましい。この場合には、非晶質シリコン膜による半導体基板のパッシベーション性をさらに向上させることができる。
（７）ここで開示された実施形態の太陽電池において、非晶質シリコン膜は、半導体基板の一方の側の、第１導電型非晶質シリコン膜と、第２導電型非晶質シリコン膜とを含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減して太陽電池のコストを低減することができる。
（８）ここで開示された実施形態の太陽電池において、非晶質シリコン膜は、半導体基板と第１導電型非晶質シリコン膜との間の第１のｉ型非晶質シリコン膜と、半導体基板と第２導電型非晶質シリコン膜との間の第２のｉ型非晶質シリコン膜とをさらに含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減して太陽電池のコストを低減することができる。
（９）ここで開示された実施形態の太陽電池において、非晶質シリコン膜は、半導体基板の一方の側の第１導電型非晶質シリコン膜と、半導体基板の一方の側とは反対側の第２導電型非晶質シリコン膜とを含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減して太陽電池のコストを低減することができる。
（１０）ここで開示された実施形態の太陽電池において、非晶質シリコン膜は、半導体基板と第１導電型非晶質シリコン膜との間の第１のｉ型非晶質シリコン膜と、半導体基板と第２導電型非晶質シリコン膜との間の第２のｉ型非晶質シリコン膜とをさらに含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減して太陽電池のコストを低減することができる。
（１１）ここで開示された実施形態の太陽電池において、半導体基板は、シリコンを含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減して太陽電池のコストを低減することができる。
（１２）ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、非晶質シリコン膜上に、銀と銀以外の金属とを含む金属膜を形成する工程と、金属膜を加熱することによって、非晶質シリコン膜上の電極を形成するとともに、非晶質シリコン膜と電極との間に電極と接触し、銀と銀以外の金属とを含む接触領域を形成する工程と、を含む、太陽電池の製造方法である。このような構成とすることにより、金属酸化物を削減してコストを低減した太陽電池を製造することができる。
（１３）ここで開示された実施形態の太陽電池の製造方法において、銀以外の金属は、アルミニウム、チタン、銅、パラジウム、クロム、ガリウム、ネオジムおよびニッケルからなる群から選択された少なくとも１つを含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減してコストを低減した太陽電池を製造することができる。
（１４）ここで開示された実施形態の太陽電池の製造方法において、接触領域の厚さは１０ｎｍ以下であることが好ましい。この場合には、電極と接触領域との間の密着性が向上するとともに、非晶質シリコン膜による半導体基板のパッシベーション性を向上させることができる太陽電池を製造することができる。
（１５）ここで開示された実施形態の太陽電池の製造方法において、非晶質シリコン膜の厚さは、５ｎｍ以上であることが好ましい。この場合には、非晶質シリコン膜による半導体基板のパッシベーション性を向上させた太陽電池を製造することができる。
（１６）ここで開示された実施形態の太陽電池の製造方法において、非晶質シリコン膜の厚さは、８ｎｍ以上であることが好ましい。この場合には、非晶質シリコン膜による半導体基板のパッシベーション性をより向上させた太陽電池を製造することができる。
（１７）ここで開示された実施形態の太陽電池の製造方法において、非晶質シリコン膜の厚さは、１０ｎｍ以上であることが好ましい。この場合には、非晶質シリコン膜による半導体基板のパッシベーション性をさらに向上させた太陽電池を製造することができる。
（１８）ここで開示された実施形態の太陽電池の製造方法において、非晶質シリコン膜は、半導体基板の一方の側の、第１導電型非晶質シリコン膜と、第２導電型非晶質シリコン膜とを含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減してコストを低減した太陽電池を製造することができる。
（１９）ここで開示された実施形態の太陽電池の製造方法において、非晶質シリコン膜は、半導体基板と第１導電型非晶質シリコン膜との間の第１のｉ型非晶質シリコン膜と、半導体基板と第２導電型非晶質シリコン膜との間の第２のｉ型非晶質シリコン膜とをさらに含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減してコストを低減した太陽電池を製造することができる。
（２０）ここで開示された実施形態の太陽電池の製造方法において、非晶質シリコン膜は、半導体基板の一方の側の第１導電型非晶質シリコン膜と、半導体基板の一方の側とは反対側の第２導電型非晶質シリコン膜とを含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減してコストを低減した太陽電池を製造することができる。
（２１）ここで開示された実施形態の太陽電池の製造方法において、非晶質シリコン膜は、半導体基板と第１導電型非晶質シリコン膜との間の第１のｉ型非晶質シリコン膜と、半導体基板と第２導電型非晶質シリコン膜との間の第２のｉ型非晶質シリコン膜とをさらに含んでいてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減してコストを低減した太陽電池を製造することができる。
（２２）ここで開示された実施形態の太陽電池の製造方法において、金属膜を形成する工程は、スパッタリング法により行われてもよい。この場合にも、金属酸化物を削減してコストを低減した太陽電池を製造することができる。
以上のように実施形態について説明を行なったが、上述の各実施形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
ここで開示された実施形態は、太陽電池および太陽電池の製造方法に利用できる可能性があり、特に好適にはヘテロ接合型バックコンタクトセル、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法、両面電極型太陽電池、および両面電極型太陽電池の製造方法に利用できる可能性がある。
１ 半導体基板、１ａ 受光面、１ｂ 裏面、２ 第１のｉ型非晶質半導体膜、３ 第１導電型非晶質半導体膜、４ 第２のｉ型非晶質半導体膜、５ 第２導電型非晶質半導体膜、６ 第１の非晶質シリコン膜、６ａ 界面、７ 第２の非晶質シリコン膜、７ａ 界面、８ 第１電極、８ａ 第１の金属膜、９ 第２電極、９ａ 第２の金属膜、１１ 第１の接触領域、１１ａ 界面、１２ 第２の接触領域、１２ａ 界面、３１，３２ エッチングマスク。
Claims (5)
- 第１導電型または第２導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上の非晶質シリコン膜と、
前記非晶質シリコン膜上の電極と、を備え、
前記非晶質シリコン膜の前記電極側の領域と、前記電極とが、銀と、銀以外の金属とを含む、太陽電池。 - 前記銀以外の金属は、アルミニウム、チタン、銅、パラジウム、クロム、ガリウム、ネオジムおよびニッケルからなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記領域の厚さは、１０ｎｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の太陽電池。
- 前記非晶質シリコン膜の厚さは、５ｎｍ以上である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池。
- 第１導電型または第２導電型の半導体基板上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、
前記非晶質シリコン膜上に、銀と銀以外の金属とを含む金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を加熱することによって、前記非晶質シリコン膜上の電極を形成するとともに、前記非晶質シリコン膜の前記電極側に、銀と銀以外の金属とを含む領域を形成する工程と、を含む、太陽電池の製造方法。
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