WO2011162203A1 - 太陽電池 - Google Patents
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Abstract
第１導電型不純物を含むシリコン基板（２）の受光面側に設けられた第２導電型不純物を含む拡散領域（４）が、第１拡散領域（５）と、第２拡散領域（６）とを有し、第２拡散領域（６）の表面は、第１拡散領域（５）の表面よりも第２導電型不純物の濃度が高く、第２拡散領域（６）は互いに離れて配置されており、受光面電極（８）は複数の第２拡散領域（６）と接続されている太陽電池（１）である。
Description
本発明は、太陽電池に関し、特に、太陽電池の受光面側の構造に関する。
太陽電池は、太陽エネルギから電気エネルギに直接変換する素子である。また、太陽電池は、環境と調和し易く、太陽エネルギがエネルギ源であることから、そのエネルギ源は無限にあると言うことができる。さらに、太陽電池は、寿命が長いという長所も有している。太陽電池には、結晶シリコン太陽電池や化合物太陽電池などがある。
図９は、従来の非特許文献１（Thomas Lauermann et al. "INSECT: AN INLINE SELECTIVE EMITTER CONCEPT WITH HIGH EFFICIENCIES AT COMPETITIVE PROCESS COSTS IMPROVED WITH INKJET MASKING TECHNOLOGY.", 24th EU PVSEC Hamburg, September 21-25, 2009）に記載の太陽電池を受光面側から見たときの模式的な平面図であり、図１０は、図９のＸ－Ｘに沿った模式的な断面図である。図９に示すように、太陽電池２０１の受光面には、サブグリッド電極２１０と、サブグリッド電極２１０と交差するメイングリッド電極２１１とからなる受光面電極２０８が形成されている。また、太陽電池２０１の受光面には、反射防止膜２０７が形成されている。
また、図１０に示すように、太陽電池２０１のｐ型シリコン基板２０２の受光面にはテクスチャ構造である凹凸構造２０３が形成されており、ｐ型シリコン基板２０２の受光面全面にｎ型不純物拡散領域２０４が形成されている。
ｎ型不純物拡散領域２０４は、ｎ型不純物第１拡散領域２０５と、ｎ型不純物第２拡散領域２０６とを有しており、ｎ型不純物第１拡散領域２０５の表面のｎ型不純物濃度は、ｎ型不純物第２拡散領域２０６の表面のｎ型不純物濃度と比べて低くなっている。
また、ｎ型不純物拡散領域２０４の受光面は、反射防止膜２０７で覆われており、ｎ型不純物第２拡散領域２０６と接するようにしてサブグリッド電極２１０が形成されている。ｐ型シリコン基板２０２の受光面と反対側の面である裏面には裏面電極２０９が形成されている。
ｎ型不純物拡散領域２０４は、ｐ型シリコン基板２０２の受光面にｎ型不純物をドーピングすることによって形成されている。このとき、受光面電極２０８とｎ型不純物拡散領域２０４との接触抵抗を低くする観点からは、ｎ型不純物拡散領域２０４のｎ型不純物濃度は高い方が好ましい。
一方、太陽電池２０１の受光面における電子と正孔との再結合を低減する観点からは、ｎ型不純物拡散領域２０４のｎ型不純物濃度は低い方が好ましい。
すなわち、ｎ型不純物拡散領域２０４のｎ型不純物濃度を低くしすぎた場合には受光面電極２０８とｎ型不純物拡散領域２０４との接触抵抗の増加、すなわち直列抵抗の増加を招くことになる。一方、ｎ型不純物拡散領域２０４のｎ型不純物濃度の低下が不十分である場合には、太陽電池２０１の受光面における電子と正孔との再結合を低減する効果が低下することになる。
そのため、ｎ型不純物拡散領域２０４のうち、受光面電極２０８に接する領域であるｎ型不純物第２拡散領域２０６のｎ型不純物濃度を、その以外の領域であるｎ型不純物第１拡散領域２０５よりも高くすることによって、受光面電極２０８とｎ型不純物第２拡散領域２０６との接触抵抗を低く抑えつつ、ｎ型不純物第１拡散領域２０５における電子と正孔との再結合を低減した太陽電池２０１を得ている。
また、非特許文献１には、フォトリソグラフィなどの複雑な工程を要しない簡易な方法で、上記の太陽電池２０１を製造する方法を開示している。
図１１（ａ）～（ｆ）に、従来の非特許文献１に記載の太陽電池２０１の製造方法を図解する模式的な断面図を示す。以下、図１１（ａ）～（ｆ）を参照して、従来の非特許文献１に記載の太陽電池２０１の製造方法について説明する。
まず、図１１（ａ）に示すように、ｐ型シリコン基板２０２の受光面となる側の表面（以下、「受光面」という。）に凹凸構造２０３を形成する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、ＰＯＣｌ3を用いた気相拡散により、ｐ型シリコン基板２０２の受光面にリンを拡散させ、ｎ型不純物拡散領域２０４を形成する。ｎ型不純物拡散領域２０４は不純物拡散層であるため、ｐ型シリコン基板２０２の受光面から内部に進むにしたがって次第にリン濃度が低下する濃度勾配が形成される。
次に、図１１（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板２０２の受光面の凹凸構造２０３の受光面電極２０８が配置される領域に耐酸マスク２５１を形成する。
次に、図１１（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板２０２の受光面側をエッチングする。これにより、耐酸マスク２５１で保護されていない部分のｎ型不純物拡散領域２０４がエッチングされてｎ型不純物第１拡散領域２０５が形成される。このとき、耐酸マスク２５１で保護された部分のｎ型不純物拡散領域２０４はエッチングされないことから、ｎ型不純物第１拡散領域２０５の表面に比べてシート抵抗の低い表面を有するｎ型不純物第２拡散領域２０６が形成される。これは、上述したように、ｐ型シリコン基板２０２の受光面から内部に進むにしたがって次第にリン濃度が低下する濃度勾配が形成されるためである。
次に、図１１（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板２０２の受光面から耐酸マスク２５１を除去し、ｐ型シリコン基板２０２の受光面に窒化シリコン膜からなる反射防止膜２０７を形成する。
次に、図１１（ｆ）に示すように、反射防止膜２０７の一部を除去して露出したｎ型不純物第２拡散領域２０６に接するように受光面電極２０８を形成するとともに、ｐ型シリコン基板２０２の裏面に裏面電極２０９を形成することによって太陽電池２０１が形成される。
図１２（ａ）に、従来の非特許文献１に記載の太陽電池２０１の受光面に形成された反射防止膜２０７を除去してｐ型シリコン基板２０２を受光面側から見たときの模式的な平面図を示し、図１２（ｂ）に、図１２（ａ）に示すサブグリッド電極２１０の端部近傍の模式的な拡大平面図を示す。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、ｎ型不純物第２拡散領域２０６と受光面電極２０８とは同一の平面形状を有しているが、ｎ型不純物第２拡散領域２０６の面積は、受光面電極２０８の形成面積よりも大きく、受光面電極２０８は、ｎ型不純物第２拡散領域２０６内に形成されている。
Thomas Lauermann et al. "INSECT: AN INLINE SELECTIVE EMITTER CONCEPT WITH HIGH EFFICIENCIES AT COMPETITIVE PROCESS COSTS IMPROVED WITH INKJET MASKING TECHNOLOGY.", 24th EU PVSEC Hamburg, September 21-25, 2009
上述したように、非特許文献１の太陽電池２０１の製造方法においては、ｎ型不純物であるリンをｐ型シリコン基板２０２の受光面に１回の拡散工程で拡散することによって、ｎ型不純物第１拡散領域２０５とｎ型不純物第２拡散領域２０６とを形成している。
しかしながら、非特許文献１の太陽電池２０１の製造方法においては、受光面電極２０８の形成時にｎ型不純物第２拡散領域２０６に対する受光面電極２０８の位置ずれが生じ、受光面電極２０８がｎ型不純物第２拡散領域２０６上に形成されず、直列抵抗が増大し、変換効率が低下するという問題があった。
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、受光面電極の位置ずれによる変換効率の低下を抑止することができる太陽電池を提供することにある。
本発明の一態様によれば、第１導電型不純物を含むシリコン基板と、シリコン基板の受光面側に設けられた第２導電型不純物を含む拡散領域と、拡散領域の受光面側に設けられた受光面電極と、を含み、拡散領域は、第１拡散領域と第２拡散領域を有し、第２拡散領域の表面は、第１拡散領域の表面よりも、第２導電型不純物の濃度が高く、第２拡散領域は、互いに離れて配置されており、受光面電極は、複数の第２拡散領域と接続している、太陽電池である。
ここで、本発明の太陽電池の一態様によれば、受光面電極は、メイングリッド電極とサブグリッド電極とからなり、サブグリッド電極が複数の第２拡散領域と接続されていてもよい。
また、本発明の太陽電池の一態様によれば、サブグリッド電極は、メイングリッド電極と交差していてもよい。
また、本発明の太陽電池の一態様によれば、第２拡散領域は矩形状であってもよい。
また、本発明の太陽電池の一態様によれば、サブグリッド電極の長手方向における第２拡散領域の長さをＸとし、サブグリッド電極の長手方向において第２拡散領域のピッチをＹとし、第２拡散領域の交差率Ｚが以下の式（Ｉ）により表わされるとき、第２拡散領域の交差率Ｚが２０％以下であってもよい。
また、本発明の太陽電池の一態様によれば、サブグリッド電極の長手方向における第２拡散領域の長さをＸとし、サブグリッド電極の長手方向において第２拡散領域のピッチをＹとし、第２拡散領域の交差率Ｚが以下の式（Ｉ）により表わされるとき、第２拡散領域の交差率Ｚが２０％以下であってもよい。
交差率Ｚ（％）＝１００×Ｘ／Ｙ …（Ｉ）
また、本発明の太陽電池の一態様によれば、第２拡散領域は、サブグリッド電極の長手方向に突出した凸部を有してもよい。
また、本発明の太陽電池の一態様によれば、第２拡散領域は、サブグリッド電極の長手方向に突出した凸部を有してもよい。
本発明の一態様によれば、第１導電型不純物を含むシリコン基板と、シリコン基板の受光面側に設けられた第２導電型不純物を含む拡散領域と、拡散領域の受光面側に設けられた受光面電極と、を含み、拡散領域は、第１拡散領域と第２拡散領域を有し、第２拡散領域の表面は、第１拡散領域の表面よりも、第２導電型不純物の濃度が高く、受光面電極は、メイングリッド電極と、サブグリッド電極とからなり、第２拡散領域は、サブグリッド電極と接する領域を有し、第２拡散領域は、サブグリッド電極の長手方向と直交する方向に突出した凸部を有する太陽電池である。
また、本発明の太陽電池の一態様によれば、サブグリッド電極は、メイングリッド電極と交差していてもよい。
さらに、本発明の太陽電池の一態様によれば、第２導電型はｎ型であってもよい。
本発明によれば、受光面電極の位置ずれによる変換効率の低下を抑止することができる太陽電池を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、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。
＜実施の形態１＞
図１に、実施の形態１の太陽電池を受光面から見たときの模式的な平面図を示す。図１に示すように、太陽電池１のｐ型シリコン基板２の受光面には、反射防止膜７と、受光面電極８とが形成されている。反射防止膜７は、たとえば窒化シリコン膜などからなる。受光面電極８は、サブグリッド電極１０と、メイングリッド電極１１とから形成されており、サブグリッド電極１０およびメイングリッド電極１１は、それぞれ、矩形状の表面形状を有している。
図１に、実施の形態１の太陽電池を受光面から見たときの模式的な平面図を示す。図１に示すように、太陽電池１のｐ型シリコン基板２の受光面には、反射防止膜７と、受光面電極８とが形成されている。反射防止膜７は、たとえば窒化シリコン膜などからなる。受光面電極８は、サブグリッド電極１０と、メイングリッド電極１１とから形成されており、サブグリッド電極１０およびメイングリッド電極１１は、それぞれ、矩形状の表面形状を有している。
ここで、サブグリッド電極１０の長手方向と、メイングリッド電極１１の長手方向とは約９０°の角度を為しており、サブグリッド電極１０は、メイングリッド電極１１と交差している。
図２に、図１のＩＩ－ＩＩに沿った模式的な断面図を示す。ｐ型シリコン基板２の受光面側にはテクスチャ構造である凹凸構造３が形成されており、ｐ型シリコン基板２の受光面にはｎ型不純物拡散層であるｎ型不純物拡散領域４が形成されている。ここで、ｎ型不純物拡散領域４は、ｎ型不純物第１拡散領域５と、ｎ型不純物第２拡散領域６とを有しており、ｎ型不純物第２拡散領域６の表面のｎ型不純物濃度は、ｎ型不純物第１拡散領域５の表面のｎ型不純物濃度よりも高くなっている。
また、ｎ型不純物第２拡散領域６の表面の一部にはサブグリッド電極１０が接するように形成されており、ｐ型シリコン基板２の受光面とは反対側の裏面には裏面電極９が形成されている。なお、ｐ型シリコン基板２の厚さはたとえば約２００μｍとされ、ｐ型シリコン基板２の受光面の幅および長さは共にたとえば約１５６．５ｍｍとされる。
さらに、ｎ型不純物第２拡散領域６におけるｐ型シリコン基板２の厚さは、ｎ型不純物第１拡散領域５におけるｐ型シリコン基板２の厚さよりも厚くなっていることから、ｎ型不純物第２拡散領域６は、サブグリッド電極１０の長手方向（図２の紙面に対する法線の方向）に沿って形成された凸部を有することになる。
図３（ａ）に、太陽電池１の受光面に形成された反射防止膜７を除去してｐ型シリコン基板２を受光面側から見たときの模式的な平面図を示し、図３（ｂ）に、図３（ａ）に示すサブグリッド電極１０の端部近傍の模式的な拡大平面図を示す。
図３（ａ）に示すように、ｎ型不純物拡散領域４はｐ型シリコン基板２の受光面の略全面に形成されており、矩形状の表面を有するｎ型不純物第２拡散領域６は、互いに離れるようにして、複数の島状に配置されている。
また、図３（ｂ）に示すように、サブグリッド電極１０は、その長手方向１０ａに沿って、複数のｎ型不純物第２拡散領域６と電気的に接続されている。
ここで、ｎ型不純物第２拡散領域６の長手方向の長さＢは、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａに直交する方向の長さである幅Ａの３倍以上５倍以下であることが好ましい。この場合には、ｎ型不純物第２拡散領域６とサブグリッド電極１０との電気的な接続を確実なものとしつつ、ｎ型不純物第２拡散領域６の形成領域の増大を抑えることによって太陽電池１の受光面における電子と正孔との再結合を低減することができるため、太陽電池１の変換効率の低下を抑止することができる。
なお、サブグリッド電極１０の幅Ａは、たとえば１００μｍとすることができるとともに、ｎ型不純物第２拡散領域６の長さＢは、たとえば５００μｍとすることができる。
また、上記においては、ｎ型不純物第２拡散領域６の表面形状が矩形状である場合について説明したが、ｎ型不純物第２拡散領域６の表面形状は、矩形状に限定されず、たとえば楕円状であってもよい。
以下、図４（ａ）～図４（ｆ）の模式的断面図を参照して、実施の形態１の太陽電池１の製造方法の一例について説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、たとえば、受光面の幅および長さが共に約１５６．５ｍｍであって、厚さが約２００μｍであるｐ型シリコン基板２を用意し、ｐ型シリコン基板２の受光面に凹凸構造３を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板２の受光面に、ＰＯＣｌ3を用いてリンを気相拡散させることによって、ｎ型不純物拡散領域４を形成する。ｎ型不純物拡散領域４は、ｎ型不純物であるリンの拡散層であるため、ｐ型シリコン基板２の受光面から内部に進むにしたがって次第にリン濃度が低下するリン濃度の濃度勾配が形成される。その後、フッ化水素酸処理により、リンの拡散時にｐ型シリコン基板２の受光面に形成されたガラス層を除去する。
次に、ｎ型不純物拡散領域４の表面のｎ型不純物の濃度管理として、ｐ型シリコン基板２の受光面のシート抵抗を４探針法により測定する。ここで、ｐ型シリコン基板２の受光面のシート抵抗は、たとえば３０Ω／□以上６０Ω／□以下の範囲に管理する。ｎ型不純物拡散領域４の表面のｎ型不純物の濃度管理を行なう方法としては、ＳＩＭＳ（Secondary Ion-microprobe Mass Spectrometry）などを用いた方法もあるが、シート抵抗を測定する方法が簡易である。
ｎ型不純物拡散領域４の表面のシート抵抗は、後工程で形成される受光面電極８との接触抵抗が十分に低ければ特に限定されず、受光面電極８の組成や形成条件等によって最適値は変わる。
次に、図４（ｃ）に示すように、ｎ型不純物拡散領域４の表面において受光面電極８が配置される領域に耐酸マスク５１を形成する。耐酸マスク５１が形成されたｎ型不純物拡散領域４が、後工程でｎ型不純物第２拡散領域６として残る。耐酸マスク５１の形成方法としては、たとえば、フォトリソグラフィを用いた方法、スクリーン印刷などの印刷法を用いた方法、またはインクジェットを用いた方法などがある。
次に、図４（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板２の受光面をエッチングする。これにより、耐酸マスク５１で保護されていないｎ型不純物拡散領域４の部分がエッチングされ、たとえば表面のシート抵抗が９０Ω／□程度のｎ型不純物第１拡散領域５が形成される。また、このとき、耐酸マスク５１で保護された部分のｎ型不純物拡散領域４はエッチングされず、エッチングにより形成されたｎ型不純物第１拡散領域５の表面に比べて、表面のシート抵抗の低いｎ型不純物第２拡散領域６が形成される。これは、上述したように、ｐ型シリコン基板２の受光面から内部に進むにしたがって次第にリン濃度が低下するリン濃度の濃度勾配が形成されるためである。
次に、図４（ｅ）に示すように、耐酸マスク５１をｐ型シリコン基板２から除去し、その後、ｐ型シリコン基板２の受光面にたとえば窒化シリコン膜などからなる反射防止膜７を形成する。
次に、図４（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板２の受光面に受光面電極８を形成し、ｐ型シリコン基板２の裏面に裏面電極９を形成する。受光面電極８および裏面電極９は、それぞれ、たとえば、スクリーン印刷法により導電性ペーストを印刷し、その後導電性ペーストを焼成することなどにより行なわれる。受光面電極８は、導電性ペーストの焼成時に導電性ペーストの構成成分が反射防止膜７を突き破ってｎ型不純物第２拡散領域６と接触するようにして形成される。
その後、ダイサーなどにより、ｐ型シリコン基板２の４辺を切り落とすことによって接合分離を行ない、実施の形態１の太陽電池１が形成される。
上記のような構成を有する実施の形態１の太陽電池１においては、ｎ型不純物第２拡散領域６が互いに離れて配置されており、受光面電極８のサブグリッド電極１０がその長手方向において複数のｎ型不純物第２拡散領域６と接続されている。そのため、仮に、１つのｎ型不純物第２拡散領域６と、サブグリッド電極１０との間に位置ズレが生じたとしても、他のｎ型不純物第２拡散領域６においてサブグリッド電極１０との接続を確保することができるため、再結合を抑止するためのｎ型不純物濃度が低いｎ型不純物第１拡散領域５と、受光面電極８との接触抵抗の上昇を抑止するためのｎ型不純物濃度が高いｎ型不純物第２拡散領域６とを受光面に備えた太陽電池１の受光面電極８の位置ずれによる変換効率の低下を抑止することができる。
次に、実施の形態１の太陽電池１において、サブグリッド電極１０とｎ型不純物第２拡散領域６との接触抵抗を下げながら受光面でのキャリアの再結合を抑えるようにするため、ｎ型不純物第２拡散領域６が互いに離れるようにして配置し、ｎ型不純物第２拡散領域６の長さとピッチを変えて太陽電池の特性評価を行なった。
図５（ａ）に、実施の形態１の太陽電池のサブグリッド電極１０とｎ型不純物第２拡散領域６との関係を図解する模式的な拡大平面図を示す。ここで、ｎ型不純物第２拡散領域６の表面形状は矩形状としている。
ここで、ｎ型不純物第２拡散領域６のサブグリッド電極１０に対する交差率Ｚ（％）を以下の式（Ｉ）で定義する。
交差率Ｚ（％）＝１００×Ｘ／Ｙ …（Ｉ）
上記の式（Ｉ）において、長さＸは、図５（ａ）に示すように、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａにおけるｎ型不純物第２拡散領域６の長さを表わす。また、ピッチＹは、図５（ａ）に示すように、ｎ型不純物第２拡散領域６の長手方向１０ａにおけるｎ型不純物第２拡散領域６のピッチを表わす。
交差率Ｚ（％）＝１００×Ｘ／Ｙ …（Ｉ）
上記の式（Ｉ）において、長さＸは、図５（ａ）に示すように、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａにおけるｎ型不純物第２拡散領域６の長さを表わす。また、ピッチＹは、図５（ａ）に示すように、ｎ型不純物第２拡散領域６の長手方向１０ａにおけるｎ型不純物第２拡散領域６のピッチを表わす。
また、対照として、図５（ｂ）に示すように、ｎ型不純物第２拡散領域６の表面形状をサブグリッド電極１０の表面形状に合致させたライン形状にし、サブグリッド電極１０の幅Ａを１００μｍとし、ｎ型不純物第２拡散領域６の幅Ｂを１００μｍとしている。
サブグリッド電極１０と接する領域以外のｎ型不純物第２拡散領域６が多く存在すると、受光面でのキャリアの再結合が多くなり、太陽電池の特性である短絡電流密度（Ｊsc）および開放電圧（Ｖoc）が小さくなる。
そこで、まず、図５（ａ）において、サブグリッド電極１０と接する領域以外のｎ型不純物第２拡散領域６を減らして、短絡電流密度および開放電圧が図５（ｂ）に示す対照に近づく交差率Ｚを求めた。
ここで、ピッチＹを１ｍｍと一定にして、交差率Ｚを下げた場合の太陽電池の特性の評価結果を表１に示す。なお、Ｆ．Ｆ．は曲線因子であり、Ｅffは変換効率である。対照のＪsc値、Ｖoc値、Ｆ．Ｆ．値およびＥff値をそれぞれ１．０００としている。サンプルＮｏ．１は、長さＸが５００μｍ（交差率Ｚ：５０％）であり、サンプルＮｏ．２は、長さＸが３５０μｍ（交差率Ｚ：３５％）であり、サンプルＮｏ．３は、長さＸが２００μｍ（交差率Ｚ：２０％）である。
表１に示すように、交差率Ｚを下げていく、すなわち長さＸを小さくしていくと、Ｊsc値およびＶoc値は大きくなり、対照に近づく結果が得られた。その一方で、Ｆ．Ｆ．値は小さくなり、Ｅff値は、Ｆ．Ｆ．値の影響が大きく反映される結果となった。
これは、サブグリッド電極１０と接する領域以外のｎ型不純物第２拡散領域６を減らすことで、受光面でのキャリアの再結合を少なくすることができ、Ｊsc値およびＶoc値を大きくすることができたが、サブグリッド電極１０と接するｎ型不純物第２拡散領域６が減ることで、サブグリッド電極１０とｎ型不純物第２拡散領域６との接触抵抗が上昇して、Ｆ．Ｆ．値が小さくなったためと考えられる。
表１に示す結果から、交差率Ｚを２０％とした場合には、Ｊsc値およびＶoc値が対照とほぼ同等である結果が得られた。そこで、次に、交差率Ｚを２０％として、Ｆ．Ｆ．値を対照に近づける検討を行なった。
ここで、交差率Ｚを２０％としたのは、交差率Ｚを２０％以下にした場合には、Ｊsc値およびＶoc値は対照と同等のままであると考えられるためである。
次に、交差率Ｚを２０％と一定にして、長さＸおよびピッチＹを下げたときの太陽電池の特性の評価結果を表２に示す。サンプルＮｏ．３は、表１と同様、長さＸを２００μｍとし、サンプルＮｏ．４は、長さＸを１００μｍとし、サンプルＮｏ．５は、長さＸを５０μｍとし、サンプルＮｏ．６は、長さＸを３０μｍとしている。
表２に示すように、サンプルＮｏ．５およびサンプルＮｏ．６で、Ｊsc値、Ｖoc値、Ｆ．Ｆ．値およびＥff値のいずれもが対照と同等の値が得られた。したがって、表２に示す結果から、図５（ａ）に示すように、ｎ型不純物第２拡散領域６の表面形状が矩形状であり、ｎ型不純物第２拡散領域６の長手方向が、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａと直交し、さらに、ｎ型不純物第２拡散領域６が長手方向１０ａに沿って所定のピッチＹで配置された構成においては、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａにおけるｎ型不純物第２拡散領域６の長さＸが５０μｍ以下である場合には、対照と同様の、Ｊsc値、Ｖoc値、Ｆ．Ｆ．値およびＥff値が得られることがわかる。したがって、Ｊsc値およびＶoc値を維持しながら、Ｆ．Ｆ．値の低下を抑えて、対照と同等の変換効率Ｅff値を得ることができる。
以上のように、実施の形態１の太陽電池においては、ｎ型不純物第２拡散領域６の幅をサブグリッド電極１０の幅よりも広くしてｎ型不純物第２拡散領域６の幅内でサブグリッド電極１０を接続し、同時にｎ型不純物第２拡散領域６をサブグリッド電極１０の長手方向１０ａに沿って互いに離れるように複数配置することによって、再結合を抑止するためのｎ型不純物濃度が低いｎ型不純物第１拡散領域５と、受光面電極８との接触抵抗の上昇を抑止するためのｎ型不純物濃度が高いｎ型不純物第２拡散領域６とを受光面に備えた太陽電池１の受光面電極８の位置ずれによる変換効率の低下を抑止することができる。
＜実施の形態２＞
図６（ａ）に、実施の形態２の太陽電池の受光面に形成された反射防止膜を除去してｐ型シリコン基板を受光面側から見たときの模式的な平面図を示し、図６（ｂ）に、図６（ａ）に示すサブグリッド電極の端部近傍の模式的な拡大平面図を示す。
図６（ａ）に、実施の形態２の太陽電池の受光面に形成された反射防止膜を除去してｐ型シリコン基板を受光面側から見たときの模式的な平面図を示し、図６（ｂ）に、図６（ａ）に示すサブグリッド電極の端部近傍の模式的な拡大平面図を示す。
ここで、図６（ｂ）に示すように、実施の形態２の太陽電池においては、ｎ型不純物第２拡散領域６の表面形状がサブグリッド電極１０の長手方向１０ａと直交する方向に伸張する矩形状ではなく、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａに突出した凸部６ａを有する形状となっている点に特徴がある。
実施の形態２の太陽電池においても、図６（ｂ）に示すように、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａにおいては、隣り合うｎ型不純物第２拡散領域６同士は互いに接しないように配置されているため、サブグリッド電極１０はその長手方向１０ａにおいて、サブグリッド電極１０の幅Ａよりも広い幅Ｂを有するｎ型不純物第２拡散領域６の複数と接続することになる。ここで、サブグリッド電極１０の幅Ａはたとえば１００μｍとし、ｎ型不純物第２拡散領域６の幅Ｂはたとえば５００μｍとすることができる。
そのため、実施の形態２の太陽電池においても、仮に、１つのｎ型不純物第２拡散領域６と、サブグリッド電極１０との間に位置ズレが生じたとしても、他のｎ型不純物第２拡散領域６においてサブグリッド電極１０との接続を確保することができるため、再結合を抑止するためのｎ型不純物濃度が低いｎ型不純物第１拡散領域５と、受光面電極８との接触抵抗の上昇を抑止するためのｎ型不純物濃度が高いｎ型不純物第２拡散領域６とを受光面に備えた太陽電池１の受光面電極８の位置ずれによる変換効率の低下を抑止することができる。
本実施の形態における上記以外の説明は実施の形態１と同様であるため、その説明については省略する。
＜実施の形態３＞
図７（ａ）に、実施の形態３の太陽電池の受光面に形成された反射防止膜を除去してｐ型シリコン基板を受光面側から見たときの模式的な平面図を示し、図７（ｂ）に、図７（ａ）に示すサブグリッド電極の端部近傍の模式的な拡大平面図を示す。
図７（ａ）に、実施の形態３の太陽電池の受光面に形成された反射防止膜を除去してｐ型シリコン基板を受光面側から見たときの模式的な平面図を示し、図７（ｂ）に、図７（ａ）に示すサブグリッド電極の端部近傍の模式的な拡大平面図を示す。
実施の形態３の太陽電池は、図７（ｂ）に示すように、ｎ型不純物第２拡散領域６は、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａに連結されており、ｎ型不純物第２拡散領域６の連結部６ｂの幅Ｃはサブグリッド電極１０の幅Ａよりも狭くなっている点に特徴がある。
また、実施の形態３の太陽電池は、図７（ｂ）に示すように、ｎ型不純物第２拡散領域６は、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａと直交する方向に突出した凸部６ｃを有している。
実施の形態３の太陽電池においては、図７（ｂ）に示すように、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａにおいて、サブグリッド電極１０の幅Ａよりも広い幅Ｂを有するｎ型不純物第２拡散領域６と接続することになる。ここで、サブグリッド電極１０の幅Ａをたとえば１００μｍとし、ｎ型不純物第２拡散領域６の幅Ｂをたとえば５００μｍとすることができる。
そのため、実施の形態２の太陽電池においても、仮に、ｎ型不純物第２拡散領域６の連結部６ｂと、サブグリッド電極１０との間に位置ズレが生じたとしても、ｎ型不純物第２拡散領域６の凸部６ｃでサブグリッド電極１０との接続を確保することができるため、再結合を抑止するためのｎ型不純物濃度が低いｎ型不純物第１拡散領域５と、受光面電極８との接触抵抗の上昇を抑止するためのｎ型不純物濃度が高いｎ型不純物第２拡散領域６とを受光面に備えた太陽電池１の受光面電極８の位置ずれによる変換効率の低下を抑止することができる。
本実施の形態における上記以外の説明は実施の形態１および実施の形態２と同様であるため、その説明については省略する。
＜実施の形態４＞
図８（ａ）に、実施の形態４の太陽電池の受光面に形成された反射防止膜を除去してｐ型シリコン基板を受光面側から見たときの模式的な平面図を示し、図８（ｂ）に、図８（ａ）に示すサブグリッド電極の端部近傍の模式的な拡大平面図を示す。
図８（ａ）に、実施の形態４の太陽電池の受光面に形成された反射防止膜を除去してｐ型シリコン基板を受光面側から見たときの模式的な平面図を示し、図８（ｂ）に、図８（ａ）に示すサブグリッド電極の端部近傍の模式的な拡大平面図を示す。
実施の形態４の太陽電池は、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａに沿ってｎ型不純物第２拡散領域６同士を連結する連結部６ｂの幅Ｄが、サブグリッド電極１０の幅Ａよりも広くなっている点に特徴がある。
実施の形態４の太陽電池においては、図８（ｂ）に示すように、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａにおいて、サブグリッド電極１０の幅Ａよりも広い幅Ｂを有するｎ型不純物第２拡散領域６と接続することになる。ここで、サブグリッド電極１０の幅Ａをたとえば１００μｍとし、ｎ型不純物第２拡散領域６の幅Ｂをたとえば５００μｍとし、ｎ型不純物第２拡散領域６の連結部６ｂの幅Ｄをたとえば３５０μｍとし、サブグリッド電極１０の長手方向１０ａと直交する方向に突出した凸部６ｃの幅Ｅを実施の形態３よりも狭くすることができる。
そのため、実施の形態４の太陽電池においても、仮に、ｎ型不純物第２拡散領域６の連結部６ｂと、サブグリッド電極１０との間に位置ズレが生じたとしても、ｎ型不純物第２拡散領域６の凸部６ｃでサブグリッド電極１０との接続を確保することができるため、再結合を抑止するためのｎ型不純物濃度が低いｎ型不純物第１拡散領域５と、受光面電極８との接触抵抗の上昇を抑止するためのｎ型不純物濃度が高いｎ型不純物第２拡散領域６とを受光面に備えた太陽電池１の受光面電極８の位置ずれによる変換効率の低下を抑止することができる。
本実施の形態における上記以外の説明は実施の形態１～実施の形態３と同様であるため、その説明については省略する。
なお、上記の実施の形態１～実施の形態４においては、ｐ型シリコン基板２を用いる場合について説明したが、ｐ型シリコン基板２に代えてｎ型シリコン基板を用いることも可能である。ｎ型シリコン基板を用いた場合には、受光面側の拡散領域はｐ型不純物拡散領域となり、ｐ型不純物拡散領域は、ｐ型不純物第１拡散領域と、ｐ型不純物第２拡散領域とからなり、ｐ型不純物第１拡散領域の表面のｐ型不純物濃度は、ｐ型不純物第２拡散領域の表面のｐ型不純物濃度よりも低くなる。
今回開示された実施の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。
本発明は、太陽電池に利用することができ、特に、再結合を抑止するための不純物濃度が低い不純物拡散領域と、受光面電極との接触抵抗の上昇を抑止するための不純物濃度が高い不純物拡散領域とを受光面に備えた太陽電池に利用することができる。
１ 太陽電池、２ ｐ型シリコン基板、３ 凹凸構造、４ ｎ型不純物拡散領域、５ ｎ型不純物第１拡散領域、６ ｎ型不純物第２拡散領域、６ａ，６ｃ 凸部、６ｂ 連結部、７ 反射防止膜、８ 受光面電極、９ 裏面電極、１０ サブグリッド電極、１０ａ 長手方向、５１ 耐酸マスク、２０１ 太陽電池、２０２ ｐ型シリコン基板、２０３ 凹凸構造、２０４ ｎ型不純物拡散領域、２０５ ｎ型不純物第１拡散領域、２０６ ｎ型不純物第２拡散領域、２０７ 反射防止膜、２０８ 受光面電極、２０９ 裏面電極、２１０ サブグリッド電極、２１１ メイングリッド電極、２５１ 耐酸マスク。
Claims (9)
- 第１導電型不純物を含むシリコン基板（２）と、
前記シリコン基板（２）の受光面側に設けられた第２導電型不純物を含む拡散領域（４）と、
前記拡散領域（４）の受光面側に設けられた受光面電極（８）と、を含み、
前記拡散領域（４）は、第１拡散領域（５）と第２拡散領域（６）を有し、
前記第２拡散領域（６）の表面は、前記第１拡散領域（５）の表面よりも、前記第２導電型不純物の濃度が高く、
前記第２拡散領域（６）は、互いに離れて配置されており、
前記受光面電極（８）は、複数の前記第２拡散領域（６）と接続している、太陽電池（１）。 - 前記受光面電極（８）は、メイングリッド電極（１１）と、サブグリッド電極（１０）とからなり、
前記サブグリッド電極（１０）が、複数の前記第２拡散領域（６）と接続されている、請求項１に記載の太陽電池（１）。 - 前記サブグリッド電極（１０）は、前記メイングリッド電極（１１）と交差している、請求項２に記載の太陽電池（１）。
- 前記第２拡散領域（６）は、矩形状である、請求項１～３のいずれかに記載の太陽電池（１）。
- 前記サブグリッド電極（１０）の長手方向における前記第２拡散領域（６）の長さをＸとし、
前記サブグリッド電極（１０）の長手方向において前記第２拡散領域（６）のピッチをＹとし、
前記第２拡散領域（６）の交差率Ｚが以下の式（Ｉ）により表わされるとき、
交差率Ｚ（％）＝１００×Ｘ／Ｙ …（Ｉ）
前記第２拡散領域（６）の前記交差率Ｚが２０％以下である、請求項４に記載の太陽電池（１）。 - 前記第２拡散領域（６）は、前記サブグリッド電極（１０）の長手方向に突出した凸部（６ａ）を有する、請求項４または５に記載の太陽電池（１）。
- 第１導電型不純物を含むシリコン基板（２）と、
前記シリコン基板（２）の受光面側に設けられた第２導電型不純物を含む拡散領域（４）と、
前記拡散領域（４）の受光面側に設けられた受光面電極（８）と、を含み、
前記拡散領域（４）は、第１拡散領域（５）と第２拡散領域（６）を有し、
前記第２拡散領域（６）の表面は、前記第１拡散領域（５）の表面よりも、前記第２導電型不純物の濃度が高く、
前記受光面電極（８）は、メイングリッド電極（１１）と、サブグリッド電極（１０）とからなり、
前記第２拡散領域（６）は、前記サブグリッド電極（１０）と接する領域を有し、
前記第２拡散領域（６）は、前記サブグリッド電極（１０）の長手方向に直交する方向に突出した凸部（６ｃ）を有する、太陽電池（１）。 - 前記サブグリッド電極（１０）は、前記メイングリッド電極（１１）と交差している、請求項７に記載の太陽電池（１）。
- 前記第２導電型がｎ型である、請求項１～８のいずれかに記載の太陽電池（１）。
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