WO2012008061A1 - ボロン拡散層を有するシリコン太陽電池セル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

　現在最も普及しているAl-BSF形太陽電池セルは、裏面Al電極を有するため薄形化に限界があり200μm程度となっており、その変換効率は16～17％程度である。セルの製造コストを低減するための更なる薄形化と高効率化が課題となっている。　リン拡散及びボロン拡散によって作製したn⁺‐p‐p⁺構造を有するシリコン太陽電池セルの両面にSiO₂膜及びSiN_x膜を形成し、受光面にグリッド電極、裏面に小さな多数の開口部を有する薄いAl電極をほぼ全面に亘って形成することによって当該Al電極部に強いBSFとなるp⁺⁺層を形成したことを特徴とするn⁺pp⁺⁺ B/Al-BSF形の薄形高効率太陽電池セル。

Description

ボロン拡散層を有するシリコン太陽電池セル及びその製造方法

　本発明は、シリコン太陽電池セル及びその製造方法に関する。

　まず、図１~図３を参照しながら、最も一般的なシリコン太陽電池セルであるｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形について説明する。当該形式の太陽電池セルは、図１にその断面説明図を示すように、ｐ形シリコン基板１のおもて面にリン（Ｐ）拡散によって形成されたｎ^＋層２、裏面にアルミニュウム（Ａｌ）電極７の焼成によって形成されるｐ^＋層３を持った、いわゆる、ｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造のシリコンに、おもて面（受光面）にパッシベーション酸化膜４、その上に反射防止膜であるシリコン窒化膜（ＳｉＮ_ｘ）５が形成されており、更に、電気を取出すための電極として、おもて面電極６及び裏面電極７が形成されている。
　おもて面電極６は、図２に示すように、フィンガー電極６１とバスバー電極６２で構成されるグリッド形（櫛形）電極で、その材質は銀（Ａｇ）ある。一方、裏面電極７は、図３に示すように、裏面Ａｌ電極７と銀アルミニューム（ＡｇＡｌ）合金の裏面パッド電極８で構成される。これらの電極はスクリーン印刷・乾燥機にてペースト材を使用して印刷し、乾燥した後、焼成炉にて焼成することによって形成される。焼成はピーク温度７４０~７８０℃で行うが、裏面のほぼ全面に印刷したＡｌペースト中のＡｌ原子が再結晶化時にシリコンに拡散して、裏面電界（Ｂａｃｋ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｆｉｅｌｄ；ＢＳＦと略す）を発生するｐ^＋層３を形成する。このｐ^＋層３は、Ａｌ濃度は１０^１８／ｃｍ^３のオーダー、深さは４~５μｍで、良好なＢＳＦとなっている。
　光照射によって発生した少数キャリアー（ｐ形シリコンの場合は電子）の表面再結合速度を小さくするためのパッシベーション法としては、フッ酸（ＨＦ）溶液でリンガラス（以下、ＰＳＧという）膜をエッチングした後に、ＰＥ−ＣＶＤ装置で受光面に反射防止膜となるＳｉＮ_ｘ膜５（膜厚約８０ｎｍ）を形成する方法が一般的となっている。また、当該太陽電池セルは、前述のリン拡散時にリンゲッタリング及び電極焼成過程でＡｌゲッタリングが起こることから、シリコンバルク内での少数キャリアーのライフタイム向上が図られ、比較的高い性能（量産品での平均的変換効率は単結晶セルで１６~１７％程度、多結晶セルで１５~１６％程度）が得られる。このように、当該形式の太陽電池セルの製造方法は、非常に合理的な方法であるといえる。
　しかし、当該形式の太陽電池セルでは、シリコン基板１を薄くした場合、電極焼成時の冷却過程でシリコン基板１と裏面のほぼ全面に形成される裏面Ａｌ電極７（焼成後膜厚１５~２０μｍ）との熱膨張係数の差から、セルの湾曲が発生し、割れやクラックによる歩留まりの低下が起こってくる。更に、肉眼では観察されないマイクロクラックの発生も出てくるが、モジュール化工程や供用中に、このマイクロクラックが顕在化して割れを引起こす結果ともなる。従って、シリコン基板１の薄形化には限界があり、実質上２００μｍ程度となっている。なお、当該形式の太陽電池セルにおいて、上記の課題を解決する方法として、裏面全面にＡｌ−ＢＳＦ層を形成する代わりに、高膜厚の部分Ａｌ電極の焼成による部分Ａｌ−ＢＳＦ層を形成した開発例（特許文献４）などもある。また、当該太陽電池セルの変換効率の向上にも限界があり、専ら、高価なプロセスでのテクスチャー構造の改良等に開発の重点が置かれているのが現状である。
　次に、本発明と同一あるいは類似形式の太陽電池セルとして、ｐ形またはｎ形シリコン基板の一方の面にリン拡散によるｎ^＋層、反対面にボロン（Ｂ）拡散によるｐ^＋層を形成したｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋構造を有するシリコン形太陽電池セルについて説明する。
　当該形式の太陽電池セルは、裏面もおもて面と同様なグリッド形電極とすることによって、両面からの受光によって発電する両面受光形太陽電池セルとなるものであり、１９８０年頃から多数の研究報告（非特許文献１、２）が行われてきたが、高ライフタイムを有する良質のシリコン基板が要求されること、その製造プロセスが複雑になること等の理由から、その量産は行われてこなかった。しかし、最近ではこの形式の両面受光形太陽電池セルの製造技術の改良及びその応用技術の開発が行われてきて、その量産（特許文献３、非特許文献３，４）も始まっている。ボロン拡散（ｐ形基板の場合）またはリン拡散（ｎ形基板の場合）によってＢＳＦを形成する場合は、シリコン基板が薄くなっても湾曲は発生しないので１６０μｍ以下の薄形化も可能である。
　当該形式の太陽電池セルでは、シリコン基板の片側面にリン拡散、反対面にボロン拡散を施す必要がある。このため、一旦、両面にボロン拡散を行い、一方のボロン拡散面にレジスト膜を形成して反対面の拡散層をアルカリ溶液やＨＦ／ＨＮＯ_３溶液でエッチングする処理法等（特許文献２、非特許文献５）が採用されてきたが、製造プロセスが複雑になりコスト高となるという大きな課題がある。このため、低コスト化を目的に、図４に示すように、２枚のｐ（ｎ）形シリコン基板１（１６）を対向させてウェーハボート９に装荷して非対向面だけを拡散する対向拡散法（特許文献１、非特許文献５）が適用される場合もある。しかし当該拡散法では、図５に示すように、特に当該基板周辺部への廻り込み拡散１１は避けられず、これが当該太陽電池セルの性能低下の大きな要因の一つとなっている。また、拡散ソースをシリコン基板の片面に塗布して、ベルト炉で拡散する方法や拡散ソースをシリコン基板に塗布して、横型炉に対向させて装荷して拡散する方法も使用されるが、ベルト接触面側の反対面や横型炉使用時の対向面には、やはりその周辺部への廻り込み拡散は発生する。更に、ベルト炉によるボロン拡散の場合は、シリコン基板内部への重金属、特に鉄（Ｆｅ）汚染が起こり、シリコン基板の少数キャリアーのライフタイムを著しく低下させるという欠点もある。
　最初に説明したｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルでは、裏面はほぼ全面がＡｌ電極に覆われていること及び深いＢＳＦ層が形成されていることから、裏面での少数キャリアーの再結合は十分に抑制されている。一方、当該形式の太陽電池セルでは、おもて面に加えて、裏面での表面再結合速度を如何に低減するかが重要な課題となってくる。そのための表面パッシベーション法としては、ボロンガラス膜（以下、ＢＳＧ膜という）及びＰＳＧ膜除去後に、直接あるいはパッシベーション酸化膜を付けてから、その両面にＰＥ−ＣＶＤによるＳｉＮ_ｘ膜を形成よる方法（非特許文献参５）が一般的に行なわれている。しかし、更なる性能向上のためには、単純な量産プロセス技術での、より優れたパッシベーション法が課題となっている。
　前述のように、裏面のほぼ全面にＡｌ電極を持つｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルでは、裏面電極のオーミック抵抗による損失は、おもて面グリッド電極による損失と比べて無視できる値となっている。一方、当該形式の太陽電池セルの電極は、一般的に、ｐ^＋層側にＡｇＡｌのグリッド電極、ｎ^＋層側にＡｇのグリッド電極とするので、その長所とは裏腹に、ｐ^＋層側（ｐ形基板使用時は裏受光面）の電極のオーミック抵抗（接触抵抗及び導体抵抗）による損失がかなり大きなものとなり、当該太陽電池セルの変換効率はその分だけ低くなるという課題がある。即ち、両面ともグリッド形電極とする場合、それらのオーミック抵抗を如何に低減するかが大きな課題の一つとなっている。
　なお、当該太陽電池セルと類似形式の薄形片面受光太陽電池として、ｐ型シリコン基板にボロン拡散及びリン拡散によってｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造を作製し、受光面（ｎ^＋層側）にグリッド形電極を形成し、裏面（ｐ^＋層側）は電極抵抗を従来のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形並みとするため全面Ａｌ電極を印刷し、焼成後の反りを低減するために４００℃の低温で焼成した開発例（特許文献２）がある。この場合、焼成温度は低くしているのでＡｌによるＢＳＦ形成は起こらない。
特開２００１−０７７３８６号公報 特開２００２−２２２９７３号公報 特開２００５−１１６９０６号公報 特開２００７−２１４３７２号公報 Ｒ．Ｂ．Ｃａｍｐｂｅｌｌ　ｅｔ　ａｌ；"Ｔｈｅ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｂｉｆａｃｉａｌ　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ　ｆｒｏｍ　Ｄｅｎｄｒｉｔｉｃ　Ｗｅｂ　Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ"，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，Ｖｏｌ．１３４，Ｎｏ．１２（１９８７）ｐ．３１６０−３１６４ Ｋ．Ａ．Ｍｕｅｎｚｅｒ　ｅｔ　ａｌ；"Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ｏｆ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ"，Ｐｒｏｃ．ｏｆ　２ｎｄ　Ｗｏｒｌｄ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ（１９９８）ｐ．１２１４−１２１９ 上下利男他著、「両面受光型太陽電池の基本応用技術の開発」、電学論Ｂ、１２３巻８号（２００３）ｐ．９４７−９５５ Ｔ．Ｕｅｍａｔｓｕ　ｅｔ　ａｌ；"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂｉｆａｃｉａｌ　ＰＶ　ｃｅｌｌｓ　ｆｏｒ　ｎｅｗ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｆｌａｔ−ｐｌａｔｅ　ｍｏｄｕｌｅｓ"，Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　＆　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ　７５（２００３）ｐ．５５７−５６６ Ａ．Ｋｒａｅｎｚｌ　ｅｔ　ａｌ；"Ｂｉｆａｃｉａｌ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌｓ　ｏｎ　ｍｕｌｔｉ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｗｉｔｈ　ｂｏｒｏｎ　ＢＳＦ　ａｎｄ　ｏｐｅｎ　ｒｅａｒ　ｃｏｎｔａｃｔ"，Ｐｒｏｃ．ｏｆ　４ｔｈ　Ｗｏｒｌｄ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，（２００６） Ｗ．Ｐ．Ｍｕｌｌｉｇａｎ　ｅｔ　ａｌ；"Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌｓ　ｗｉｔｈ　２１％　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ"，Ｐｒｏｃ．ｏｆ　ｔｈｅ　１９ｔｈ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，（２００４）

　シリコン太陽電池セルの製造コストはシリコン基板が７０~７５％を占めており、コスト低減のためにはシリコン基板の薄形化と変換効率の向上が不可欠である。一般的に普及しているｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルでは薄形化は２００μｍが実質上の限界となっている。また、その量産ベースの変換効率は、ここ数年の間に向上してきているが、量産ベースの平均的変換効率は単結晶形で１６~１７％、多結晶形で１５~１６％程度である。本発明が解決しようとする課題は、更なるコスト低減を行うために、より薄形化（≦１６０μｍ）して高価なシリコンの使用量を軽減し、電極形成法として最も経済的なスクリーン印刷技術の適用を前提にした合理的なプロセスで、更に高効率化した片面受光形太陽電池セル及び両面受光形太陽電池セルを実現することである。

　本発明は、ｐ形またはｎ形シリコン基板の片方の面にリン拡散によるｎ^＋層、反対面にボロン拡散によるｐ^＋を形成したｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋構造を有するシリコン太陽電池セルの当該構造の製造方法において、第１ステップとして、ボロン拡散炉石英管内に２枚のシリコン基板を対向させて状態で装荷しておき、石英管内に拡散源の酸化硼素（Ｂ_２Ｏ_３）を導入してボロン拡散処理を行い、続いて酸素ガス（Ｏ_２）を導入してボロン拡散に伴って拡散面に形成されるＢＳＧをＳｉＯ_２リッチの厚い膜に改質しておき、後述の第３ステップでのリン拡散時の廻込み拡散を抑止するマスク機能を高めておき、第２ステップとして、インライン式片面エッチング装置（ローラ式搬送系に基板を水平移動し、裏面側にフッ硝酸（ＨＦ／ＨＮＯ_３）溶液を当てる方式）を使用してフッ硝酸溶液にて対向面に生じた廻込み拡散及びシリコン酸化膜を除去し、第３ステップとして、拡散炉石英管内に上記処理したシリコン基板のボロン拡散面を対向させて装荷して石英管内に拡散源のＰ_２Ｏ_５を導入してリン拡散を行うが、またはリンソースを塗布してベルト炉でリン拡散を行うこと組合せたことを手段とする。
　本発明は、ボロン拡散及びリン拡散によって形成されたｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋構造を有するシリコン太陽電池セルの表面再結合の低減のためのパッシベーション法において、第一の手段として、拡散処理に伴って形成されたＢＳＧ膜及びＰＳＧ膜をフッ酸（ＨＦ）溶液で除去して純水洗浄した後、オゾン（Ｏ_３）水に浸漬処理することによりシリコン基板表面に重金属汚染のない高品質の極薄シリコン酸化膜を形成し、第二の手段として、ＰＥ−ＣＶＤ装置にてシリコン基板の両面に４００~４５０℃の温度でシリコン窒化（ＳｉＮ_ｘ）膜を形成することを組合せたことを手段とする。
　本発明は、ボロン拡散及びリン拡散によって形成されたｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋構造を有するシリコン太陽電池セルのボロン拡散面のグリッド形電極の形成方法において、まず、Ａｌ含有量２~４重量％のＡｇＡｌペーストを使用して、乾燥後膜厚８~１０μｍとなるグリッド形電極を印刷し、次に当該ＡｇＡｌ電極の上に、乾燥後膜厚２４~２６μｍとなるように、Ａｇペーストを重ね塗り印刷して乾燥した後に焼成することを手段とする。
　本発明は、上記の手段で作製されるｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造のシリコン及び上記パッシベーション法を適用した、あるいは、同様な製造方法で製造される電極形成前のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造を有するシリコン太陽電池セルにおいて、受光面（ｎ^＋層側）にはグリッド形Ａｇ電極、裏面にはＡｇＡｌパッド電極及び当該ＡｇＡｌパッド電極部以外（但し、パッド電極はＡｌ電極と接合するため両端０．５μｍの重複部がある）のほぼ全面に均一に、又は、多数の小さな開口部を有するパターンで、焼成後厚さ６~８μｍ（従来のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形の５０％以下の膜厚）となる薄いＡｌ電極を印刷し、焼成することによって、当該Ａｌ電極が覆った部分にＢ及びＡｌの拡散した強いＢＳＦ層となるｐ^＋＋層を形成することを手段とする。

　本発明によれば、厚さ１６０μｍ以下の薄形で、且つ高効率のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ｂ−ＢＳＦ形またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋　Ｐ−ＢＳＦ形太陽電池セル（両面受光形）を低コストで実現できる。また、従来形のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形では達成できない、厚さ１６０μｍ以下の薄形で、且つ１８％以上の高効率の新しい形式であるｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形片面受光太陽電池セルが低コストで実現できる。
　本発明によれば、上述のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ｂ−ＢＳＦ形またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋　Ｐ−ＢＳＦ形の両面受光太陽電池セル及びｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形片面受光太陽電池セルが、消耗品である印刷機のスクリーンマスクの交換だけで、同一の製造設備で製造できるという効果がある。
　本発明では、ボロン拡散及びリン拡散の順序で不純物熱拡散を行い、ボロン拡散には石英管方式の横型炉での対向拡散法を採用し、リン拡散には石英管方式の横型炉での対向拡散法またはベルト炉による拡散法を採用し、且つ、ボロン拡散後に酸素ガスを導入して生成されたＢＳＧ膜をＳｉＯ_２リッチに改質しておき、その後のリン拡散時の廻込み拡散抑制のマスク機能を強化すること、及びボロン拡散後に廻込み拡散の生じた反対面を片面エッチング装置にて効率的にフッ硝酸溶液でエッチングした後にリン拡散を行うことによって、漏洩電流の少ない高品質のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋構造を経済的に作製できるという効果がある。
　本発明では、上述のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋構造を作製した後に、ＢＳＧ膜及びＰＳＧ膜除去後の洗浄時にオゾン水に浸漬を行うことによって重金属汚染のない高品質の極薄酸化膜を形成し、その上に酸化炉によるパッシベーション酸化膜を形成し（割愛の場合ある）、更にＰＥ−ＣＶＤにより４００~４５０℃で太陽電池セルの両面にＳｉＮｘ膜を形成して電極焼成炉にて焼成するという複合的な表面パッシベーション方法によって、太陽電池セルの両面での少数キャリアー表面再結合速度を低減し、高効率化できるという効果がある。
　本発明では、ｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ｂ−ＢＳＦ形またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋　Ｐ−ＢＳＦ形セルのｐ^＋層側電極形成において、まず乾燥後膜厚１０~１５μｍ、望ましくは１０~１２μｍ、Ａｌ含有量２~４重量％のＡｇＡｌ電極を印刷・乾燥し、その上に乾燥後膜厚２０~２４μｍのＡｇ電極を印刷・乾燥した後、同時焼成することにより、ｐ^＋層と良好なコンタクトをとる薄いＡｇＡｌ電極層とＡｇＡｌ電極より抵抗率の小さい（約６０％）厚いＡｇ電極層を重ねた２層構造の接触抵抗及び導体抵抗の小さい厚膜電極を実現できるので、当該電極によるオーミック抵抗損失を低減でき、より変換効率の高い両面受光太陽電池セルが得られるという効果がある。
　本発明では、前述のボロン拡散及びリン拡散で作製した高品質のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造を有するシリコン処理基板に、ＢＳＧ及びＰＳＧの除去後にオゾン水浸漬による重金属汚染のない良質の極薄酸化膜形成し、更に酸化炉によるパッシベーション酸化膜及びＰＥ−ＣＶＤによるＳｉＮｘ膜形成を形成するという複合的な両面の表面パッシベーション処理を行うこと、裏面（ｐ^＋）側の電極として、そのほぼ全面に均一に、あるいは、多数の小さな開口部を有するパターンで、膜厚６~１０μｍの薄いＡｌ電極を形成することによって、薄形で高効率の新しい形式のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形セルが実現できる。当該太陽電池セルは、厚さを１６０μｍ以下に薄くしても、Ａｌ電極が薄いこと及び電極焼成後の冷却時のＡｌ電極の縮退をその多数の開口部で吸収するので、当該太陽電池セルの湾曲は十分抑制され、且つ裏面電極の抵抗が殆ど無視可能な値になること、当該Ａｌ電極部にＢに加えてＡｌの拡散した深いｐ^＋＋層の強いＢＳＦが形成されること、更に当該Ａｌ電極部に到達する長波長成分の光を反射させる機能を持つことから、前述した従来形のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形では実現できない高効率の薄形太陽電池セルが低コストで実現できるという効果がある。

　本発明の実施例１として、まず、図６（ａ）を参照しながら、ｐ形シリコン基板を使用したｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ｂ−ＢＳＦ形太陽電池セルの構造について説明する。なお、ｎ形シリコン基板を使用したｐ^＋−ｎ−ｎ^＋　Ｐ−ＢＳＦ形太陽電池セルの構造は同図（ｂ）に示すが、同様な説明となるので割愛する。
　本発明を適用する太陽電池セルは、ｐ形シリコン基板１のおもて面にリン拡散よって形成されたｎ^＋層２と裏面にボロン拡散によって形成されたｐ^＋層１２を有している、いわゆる、ｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造となっている。ここで、ｎ^＋−ｐ接合はダイオードを形成しており、ｐ−ｐ^＋接合はＢＳＦを形成している。ｐ形シリコン基板１のおもて面には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）４とその上にＳｉＮ_ｘ膜５が形成されており、裏面側には同じくシリコン酸化膜１３とＳｉＮ_ｘ膜１４が形成されている。
　当該太陽電池セルで発生する電気を取り出すために、おもて面にはグリッド形Ａｇ電極６が、裏面には膜厚７~９μｍの裏面第１層ＡｇＡｌ電極１５１と膜厚１５~１８μｍの裏面第２層Ａｇ電極１５２が２層構成となった裏面グリッド電極１５が形成されている。当該太陽電池セルは両面ともグリッド形電極となっているので、両面からの光照射で発電ができる両面受光太陽電池セルであり、また、裏面グリッド電極のフィンガーの幅拡大、本数の増加を行って抵抗を小さくした片面受光形太陽電池セルにすることもできる。本太陽電池セルは、従来のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルのような裏面全面に形成されるＡｌ電極７（図３）がないため、１６０μｍ以下の薄形が実現できる。
　一方、従来のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形セルでは裏面電極のオーミック抵抗による損失はおもて面電極のそれに比べて無視できる値となるが、当該太陽電池セルでは裏面にも、図２に示すような、グリッド形電極を採用しているので、その損失が大きくなり、その分、おもて面入射時のセル変換効率が低くなるという短所がある。本発明では、裏面電極は、まず、ボロン拡散によるｐ^＋層１２との良好なコンタクト（接触抵抗の低減）を取るため、乾燥後膜厚が１０~１５μｍ、望ましくは１０~１２μｍとなるＡｌ含有量２~４重量％のＡｇＡｌペーストを印刷して、その上に抵抗率が低く（ＡｇはＡｇＡｌ合金の約６０％）且つ半田濡れ性の優れたＡｇペーストを乾燥後膜厚２０~２４μｍで重ね塗り印刷して焼成した高膜厚の２層構成裏面グリッド形電極１５とすることによって、当該電極によるオーミック抵抗損失を低減している。
　なお、従来、ｐ^＋層側に形成するＡｇＡｌ電極は、モジュール化時のインターコネクションリボン電線の半田付けを行う際の半田濡れ性の観点からＡｌ含有量は２％以下に抑えられていたが、本発明では、裏面第２層Ａｇグリッド形電極１５２でより良好な半田濡れ性を確保するとともに、裏面第１層ＡｇＡｌグリッド形電極１５１はボロン拡散によるｐ^＋層１２とのより良好なコンタクトをとれるように、Ａｌ含有量を２~４重量％に引き上げているという特徴がある。更に、従来のｐ^＋層側のＡｇＡｌ電極の膜厚は１５~２０μｍであるが、重ね刷り印刷により、全膜厚は２３~２７μｍと厚くして、導体抵抗を低減している。
　以上、本発明を適用した実施例１の太陽電池セルの構造上からの説明と特徴について述べたが、以下、図７を参照しながら、製造プロセス面から説明する。
　本発明を適用するボロン拡散層を有するシリコン太陽電池セルは、下記のプロセス処理にて製造する。なお、当該太陽電池セルは両面受光形とするので、シリコン基板は少数キャリアーのライフタイムは１００μｓ以上が望ましく、従って、その比抵抗は３~８Ω・ｃｍと高いものを使用する。
（１）ダメージ層除去とテクスチャーエッチング：高濃度アルカリ（ＮａＯＨまたはＫＯＨ）溶液によるシリコン基板のダメージ層除去した後、単結晶基板の場合は低濃度のアルカリ溶液（添加材含む）でランダムピラミッド形のテクスチャー、多結晶基板の場合はアルカリまたは酸によるテクスチャーの形成を行う。単結晶シリコン基板でのピラミッド状テクスチャーでは、主たるピラミッドの高さは２~５μｍで、反射率は９~１０％（波長８００ｎｍにて）となる。一方、多結晶のテクスチャーでは深さは約０．５μｍと浅く、反射率は２０~２５％（波長８００ｎｍにて）となる。
（２）ボロン拡散：前述し、図４に示すように、２枚のシリコン基板１を対向させてウェーハボート１２に詰め、横型ＢＢｒ_３拡散炉に挿入して、拡散温度９１０℃~９３０℃で、３臭化硼素（ＢＢｒ_３）、Ｎ_２キャリアーガス及びＯ_２ガスを導入してシート抵抗６５~８０Ω／□のボロン拡散を行う。拡散終了でＢＢｒ_３ガスの供給を停止し、１０~２０分のアフターパージ及びボロン（Ｂ）の拡散プロファイル（深さ方向の不純物濃度分布）を調整するためのドライブ処理を行う。引き続いて、Ｏ_２ガス供給量を増加させて、シリコン基板１の表面に形成されたＢＳＧ膜１０をＳｉＯ_２リッチに改質して膜厚８５~９５ｎｍとする。このＢＳＧ改質の目的は、改質されたＢＳＧ膜１０が後述のプロセス（４）の対向リン拡散（または、ベルト式拡散炉での拡散）時に対向面（または、ベルト接触面）へのリンの廻り込み拡散を抑制するマスクの効果を持たせるためである。リン拡散のマスクとするＳｉＯ_２膜の必要な厚さは、後述のリン拡散温度と拡散時間では約６０ｎｍであるが、ＢＳＧ膜１０はポーラスであり、そのままではリンの廻込み拡散が起こってしまうが、改質したＢＳＧ１０はシリコン基板１の廻込み拡散に対するマスク効果を十分果たすことができる。なお、ボロン拡散は他の液体ソース３臭化塩素（ＢＣｌ_３）や固体ソースの窒化硼素（ＢＮ）でも良い。
（３）おもて面エッチング：プロセス（２）のボロン拡散では、対向面への廻り込み拡散の僅少化を図るため種々の手段が講じられるが、前述のようにシリコン基板１の周辺部に幅１~３ｍｍの廻込み拡散による薄いＢＳＧによる変色部１１が生じるとともに、その内側に端部から４~８ｍｍの近辺まで有為な電気的性能が低下する領域ができることは避けられない。更に、シリコン基板１は拡散炉から取出す過程及び炉外に出した時は高温状態で空気に晒されるため、その対向面にもある程度の酸化が生じてシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）ができる。このボロンの廻り込み拡散及びシリコン酸化膜のある状態でリン拡散を行ってｎ^＋−ｐ接合をつくると、この接合（ダイオード）はかなりの漏洩電流を生むばかりでなく、電極形成時に太陽電池セルのシャント分抵抗となるポテンシャルが出てくる。
　片面エッチングの方法は種々あるが、本発明では最も経済的なプロセスとして、最近、ドイツ国Ｓｃｈｍｉｄ社やＲＥＮＡ社等が開発・販売しているような、インライン式片面エッチング装置（ローラ式搬送系に基板を水平移動し、裏面側にＨＦ／ＨＮＯ_３溶液を当てる方式）を適用することを特徴とする。本装置を使用して、おもて面だけを比較的低濃度のＨＦ／ＨＮＯ_３溶液（４９％ＨＦ：６５％ＨＮＯ_３：ＤＩＷ＝１：１：５~１０）で０．２~０．４μｍエッチングする。ＢＳＧ膜１０は吸湿性を有するが、ＳｉＯ_２リッチに改質したＢＳＧ膜は十分な耐湿性能を持つという効果もある。
（４）リン拡散：ボロン拡散処理をしたシリコン基板１を、ボロン拡散面を対向させてウェーハボート９に詰めて横型ＰＯＣｌ_３拡散炉に挿入して、拡散温度８５０~８８０℃、拡散時間３５~４０分で、リン拡散を行う。おもて面エッチングを行わない場合は、周辺部にボロンの廻り込み拡散が発生するため、リン拡散深さまでｎ形特性を保つためにＢ密度を超えるＰ密度とする必要がありシート抵抗は低め（４０~４５Ω／□）とせざるを得ない。しかし、上記の片面エッチングで廻込み拡散は適切にエッチングされるので、良好なセル特性を得る高めのシート抵抗（６０Ω／□以上）での拡散が可能となる。また、対向面（ベルト炉の場合はベルト接触面）のボロン拡散面は改質ＢＳＧ膜１０で保護されるのでリンの廻り込み拡散は大幅に抑制できる。更にシリコン基板１の当該面のＳｉＯ_２膜も除去しているので、良好な拡散性能が得られ、ｎ^＋−ｐ接合近辺の酸素原子の低減も図られる。
（５）ＢＳＧ／ＰＳＧ除去とオゾン洗浄：ウェットステーションを使用して、５％ＨＦ溶液にてＢＳＧ膜及びＰＳＧ膜の除去と純水洗浄を行った後、最終段の槽で、濃度１０~１５ｐｐｍのオゾン（Ｏ_３）溶液に浸漬してシリコン基板１の表面の洗浄及び重金属汚染のない高品質の２０~３０Åの極薄シリコン酸化膜を形成する。重金属汚染は太陽電池セルの再結合中心となって、キャリアーの表面再結合速度を大きくする要因となっているものであり、ＢＳＧ／ＰＳＧ除去と同時に高品質のシリコン酸化膜を形成することによって、後続のプロセスでの汚染要因の影響をも僅少化できるものである。
（６）接合分離：コインスタック状に前記基板１をマガジンに詰めてプラズマエッチャー（ＣＦ４ガス使用）にて基板端部を５０~１００μｍエッチングして接合分離を行う。なお、当該接合分離は、プロセス（５）のＢＳＧ／ＰＳＧ除去とオゾン洗浄前に行っても良いし、また、後述のプロセス（１０）の電極焼成後にレーザスクライバーで行っても良い。
（７）ＳｉＮ_ｘ膜形成：プラズマをシリコン基板の上部に発生させるプロセスチェンバーとシリコン基板の下部に発生させるプロセスチェンバーを有するダブルチェンバー方式のＰＥ−ＣＶＤにて、４００℃~４５０℃で当該シリコン基板１の両面にＳｉＮ_ｘ膜５、１４を成膜する。当該ＳｉＮ_ｘ膜５、１４は、厚さ７５~８５ｎｍ、屈折率２．１~２．３とすることによって、反射率は単結晶基板で波長８００ｎｍにおいて１~３％、多結晶基板で６~１０％が得られる。当該ＳｉＮ_ｘ膜５、１４は反射防止膜機能の他、成膜時及びその後の電極焼成時に当該膜中の水素原子の働きで太陽電池セルの表面パッシベーション（多結晶シリコン基板の場合はバルクパッシベーション効果もある）が起こることが良く知られている。前述のプロセス（５）でのシリコン基板１の表面に高品質のＳｉＯ_２膜４、１３を形成している効果と相俟って良好なパッシベーション効果を上げるものである。
（８）おもて面電極形成：太陽電池セルの性能を上げるためには、フィンガー電極６１（図２）の幅は９５~１００μｍと細くして電極の影による損失を減らすとともに、そのオーミック抵抗を減らすために膜厚は大きくする必要がある。一般的には１回の印刷で行うが、この場合は、その焼成後膜厚は一般的には１５~１８μｍの範囲となる。従って、高膜厚を実現するために、印刷・乾燥装置は画像認識装置付の高精度位置決め機能を有する２段構成の印刷・乾燥装置を適用して、まず、１段目印刷乾燥装置でおもて面Ａｇグリッド形電極６（フィンガー電極６１とバスバー電極６２より構成）を印刷乾燥し、続いて、２段目印刷乾燥装置を使用して、重ね塗りで印刷乾燥し、乾燥後膜厚が３４~３６μｍの高膜厚なものとする。プロセス（１０）の焼成で、ペースト中のバインダーが飛散して焼締まりが起こり、焼成後膜厚は乾燥後膜厚の７５~８０％になるので、焼成後膜厚は２５μｍ以上が確保できる。
（９）裏面電極形成：当該太陽電池セルは両面受光形であり、裏面電極は、おもて面電極と同様に、グリッド形電極（図２）とする。裏面電極形成用の印刷・乾燥装置は２段構成として、初段の印刷・乾燥機で乾燥後膜厚１０~１５μｍ、望ましくは１０~１２μｍの薄いＡｇＡｌ電極１５１を印刷・乾燥した後、第２段の印刷・乾燥機でその上に乾燥後膜厚２０~２４μｍのＡｇ電極１５２を重ね刷り印刷する。後述のプロセス（１０）の焼成により、焼成後膜厚は２３~２７μｍを得るようにする。
　本発明では、ｐ^＋層１２への良好なコンタクト（接触抵抗の低減）を確保するため第１層はＡｌ含有量２~４重量％のＡｇＡｌ電極としている。一方、ＡｇＡｌ電極は合金であるためその抵抗率は６．０μΩｃｍ程度と高くなるので導体抵抗は大きくなる。従って、フィンガー電極６１の導体抵抗を小さくするため、第１層ＡｇＡｌグリッド形電極１５１は焼成後膜厚で１０~１５μｍ、望ましくは１０~１２μｍと薄くして、その上の第２層に抵抗率が約３．６μΩｃｍである第２層Ａｇグリッド形電極１５２を焼成後膜厚２０~２４μｍと厚くして２層構成の厚膜の電極とすることによって導体抵抗の低減を図ったものである。
　また、本発明では、裏面第２層Ａｇグリッド形電極１５２はＡｇ電極としているので、半田付け性能は良好となり、モジュール化時のインターコネクションリボン電線の半田付けが容易となるので薄形セルの割れのポテンシャルを低減している。なお、従来のＡｇＡｌ電極は、半田濡れ性が保てるＡｌ含有量として１~２重量％としている。
　当該太陽電池セルを両面受光形として製作する場合は、裏面も受光面となるので、フィンガー電極の設計はおもて面電極と同等な幅とする。一方、当該太陽電池セルを片面受光形とする場合は、裏面電極の影による光損失は考える必要がないので、フィンガー幅は少し大きくし、且つ、本数は多くすることによってオーミック抵抗を低減する。また、片面受光形では、ｐ形シリコン基板１の少数キャリアーのライフタイムは１０μｓ以下で良いので、その比抵抗は１~３Ω・ｃｍと低いものとすることができ、抵抗による損失は更に小さくすることができる。
（１０）電極焼成：シリコン酸化膜４、１３及びＳｉＮ_ｘ膜５、１４をファイアースルーして、且つ、ｎ^＋層及びｐ^＋層を突き抜けず良好なコンタクトを実現するために、ピーク温度７５０~７８０℃の急峻な温度プロファイルで両面の電極を同時に焼成する。この焼成過程で、前述のＳｉＮ_ｘ膜５，１４中の水素が更にパッシベーションを進展させる効果がある。

　本発明の実施例２として、前記のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造のシリコン基板をベースとした薄形高効率の新しい形式であるｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルの構造について、図８~１１を参照しながら説明する。
　当該太陽電池セルは、図８にその断面構造説明図を示すように、ｐ形シリコン基板１のおもて面側にリン拡散によるｎ^＋層２、裏面側にボロン拡散によるｐ^＋層１２及び、図８、１０に示すように、多数の小さな開口部２１を有して、裏面ＡｇＡｌパッド電極２２以外の裏面のほぼ全面に形成される裏面Ａｌ電極２０が覆ったシリコン部分に当該Ａｌ電極２０の焼成に伴って形成されるＢとＡｌによるｐ^＋＋層１９を有している。この処理されたシリコン基板１のおもて面にはＳｉＯ_２膜４と更にその上にＳｉＮ_ｘ膜５が形成されており、裏面には同じくＳｉＯ_２膜１３とＳｉＮ_ｘ膜１４が形成されている。電極は、おもて面にはグリッド形Ａｇ電極６、裏側には前記の裏面Ａｌ電極２０及び裏面ＡｇＡｌパッド電極２２が形成されている。
　おもて面フィンガー電極の長さ方向での断面説明図である図１１を使用して当該太陽電池セルの電極構成を説明する。おもて面グリッド形電極６（フィンガー電極６１とバスバー電極６２から構成）は実施例１と同様に２回重ね塗り印刷によって膜厚は２５μｍ以上としている。一方、裏面電極は、第１の印刷乾燥装置によって印刷した、焼成後膜厚６~１５μｍ、望ましくは６~１０μｍの多数の小さな開口部を有する裏面Ａｌ電極２０と、第２の印刷乾燥装置によって印刷した焼成後膜厚１８~２２μｍの裏面パッド電極２２から構成されている。
　次に、当該太陽電池セルをその製造プロセス面から、前述の図７及び図９~１１を参照しながら詳細に説明する。
　当該太陽電池セルは、前記の実施例１のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ｂ−ＢＳＦ形太陽電池セルのプロセス（８）おもて面電極印刷・乾燥までは全く同じプロセスで製造される。但し、当該太陽電池セルは片面受光セルであるので、使用するシリコン基板の少数キャリア（電子）のライフタイムは短くてよいので、その比抵抗は１．０~４．０Ω・ｃｍとすることによって、太陽電池セルのシリコンバルク部の抵抗を低減する。
　プロセス（９）裏面電極印刷乾燥では、まず第１の印刷・乾燥装置で、図９にそのパターン例を示すように、多数の小さな開口部２１を有した裏面Ａｌ電極２０を乾燥後膜厚８~１２μｍの薄い膜厚で印刷・乾燥する。本実施例では、開口部は直径１．５~２．５ｍｍ円形としたが、開口部の形状は必ずしも円形である必要はない。前述したように、単結晶シリコン基板の場合はテクスチャーのピラミッドの高さが３~５μｍであるので、これをカバーする膜厚とし、焼成後膜厚６~１０μｍ（単結晶のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルでは１５~２０μｍ）、即ち、焼成前膜厚８~１２μｍで形成する。なお、多結晶シリコン基板の場合はテクスチャーの深さが浅いので焼成後膜厚は更に小さくすることができる。次に第２の印刷・乾燥装置で、図１０に示すように、裏面ＡｇＡｌパッド電極２２を裏面Ａｌ電極２０と０．４~０．６ｍｍ重ねた幅で、乾燥後膜厚１８~２２μｍで印刷・乾燥する。
　ステップ（１０）では、ピーク温度７５０~７８０℃の急峻な温度プロファイルで両面の電極を同時に焼成する。この焼成によって、おもて面グリッド形電極６はＳｉＮｘ膜及びＳｉＯ_２膜をファイアースルーして焼き締められ、膜厚は乾燥後膜厚の７５~８０％になる。また、裏面Ａｌ電極２０及び裏面パッド電極２２は焼成過程で、図８及び図１１に示すように、当該裏面Ａｌ電極２０に覆われた部分のシリコン基板には、ボロン拡散によるｐ^＋層１２の上に、更にＡｌ原子が拡散した深いｐ^＋＋層１９が形成され、強力なＢＳＦ層となる。また、裏面Ａｌ電極２０の焼成に伴い太陽電池セルの活性領域であるシリコンバルク内の結晶格子間に入り込んだ重金属（特にＦｅ）をｐ^＋＋層１９と当該裏面Ａｌ電極２０の界面にゲッタリングし、少数キャリアーのライフタイムを向上させる。更に、両面に成膜したＳｉＮ_ｘ膜５、１４の中に含まれる水素の効果で両面の表面パッシベーション及び多結晶基板の場合はバルクパッシベーションが進展する。なお、裏面Ａｌ電極２０の焼成で、前述のｐ^＋＋層１９の上にＳｉＡｌ合金層ができ、長波長成分の光をシリコン内部へ反射する効果も出てくる。
　本実施例２の太陽電池セル特有のＢとＡｌによるｐ^＋＋層１９について少し考察してみる。拡散温度９１０~９３０℃でのボロン拡散（ドライブイン処理含む）によるｐ^＋層１２の深さは凡そ０．４μｍで、表面近傍のＢ濃度は凡そ１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。一方、ｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形セルでのＡｌ電極印刷・焼成によるｐ^＋層３（図１）は、電極印刷・焼成時のＡｌペーストの組成及び膜厚、焼成温度パターンに影響されるが、ｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形セルでの一般的な条件、即ち、Ａｌ電極７（図１）の焼成前厚さ２０~２５μｍ、焼成ピーク温度約７５０℃では、その深さは４~６μｍで、Ａｌ濃度は１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３のオーダーである。本発明のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルでは裏面Ａｌ電極２０の焼成前の膜厚は８~１２μｍと薄いものとするので、ｐ^＋＋層１９の深さは若干浅い３~４μｍになると推定され、ＢとＡｌの合計濃度は１０^１９のオーダーであると考えられる。従って、当該太陽電池セルのＢＳＦ層は、裏面Ａｌ電極２０に覆われた部分（裏面全体の１５~２０％）は深いｐ^＋＋層１９、その他の部分は裏面ＡｇＡｌパッド電極２２の部分（裏面全体の３％以上を占め、従来形のＡｌ−ＢＳＦではこの部分にはＢＳＦは形成されない）を含めてボロン拡散による浅いｐ^＋層１２として形成できるという特徴がある。
　また、裏面電極のオーミック抵抗（接触抵抗及び導体抵抗）は、裏面の７５~８０％をＡｌ電極２０が覆っているので、おもて面電極によるオーミック抵抗による損失と比較して、殆ど無視できるレベルとすることができる。
　すなわち、本実施例２の太陽電池セルは、従来形のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルの持つ特長とｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ｂ−ＢＳＦ形太陽電池セルの持つ特長を上手く融合さて、新しい形式の薄形高効率太陽電池セルを低コストで実現させるものである。
　なお、本発明の実施例２では前記裏面Ａｌ電極は多数の小さな開口部を有するパターンとしたが、シリコン基板の厚さが１８０μｍ以上の場合にあっては前記開口部を設けない設計も可能である。また、この場合は、裏面ＳｉＮｘ膜１４は割愛できる。

　太陽電池セルは大別して、シリコンバルク形と薄膜形等がある。現在、前者は全生産量の８０％以上を占めており、その中でもプロセスが簡単であるｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形が圧倒的割合を占めている。シリコン形太陽電池セルはコスト低減のため、効率向上、薄形化及び生産規模拡大、が精力的に行われているが、それらには大きな課題が存在する。本発明による太陽電池セルはｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルとほぼ同等な単純な量産プロセスで、薄形且つ高効率を達成できるものであり、今後のシリコン形太陽電池の主流製品の一つとなり得ると考えられる。

図１はｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルの断面構造説明図である。
図２は受光面用のグリッド形電極を説明する図である。
図３はｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルの裏面電極を説明する図である。
図４はボロン拡散またはリン拡散での対向拡散法を説明する図である。
図５は対向拡散法で処理したシリコン基板の対向面への廻り込み拡散の状態を説明する図である。
図６は本発明を適用するｎ^＋−ｐ−ｐ^＋　Ｂ−ＢＳＦ形太陽電池セル（ａ）及びｐ^＋−ｎ−ｎ^＋　Ｐ−ＢＳＦ形太陽電池セル（ｂ）の断面構造説明図である。（実施例１）
図７は本発明を適用する太陽電池セルのプロセス処理フローである。（実施例１及び２）
図８は本発明を適用するｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルの断面構造説明図である。（実施例２）
図９は本発明に適用するｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルの裏面Ａｌ電極パターン例を示す図である。（実施例２）
図１０は本発明に適用するｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルの裏面Ａｌ電極パターン及び裏面パッド電極例を示す図である。（実施例２）
図１１は本発明のｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形太陽電池セルに適用するおもて面フィンガー電極の長さ方向での断面を示す断面構造説明図である。（実施例２）

１　ｐ形シリコン基板
２　リン拡散によるｎ^＋層
３　Ａｌ拡散によるｐ^＋層
４　おもて面シリコン酸化膜
５　おもて面ＳｉＮ_ｘ膜
６　おもて面グリッド形電極
６１　フィンガー電極
６２　バスバー電極
７　裏面Ａｌ電極
８　裏面パッド電極
９　ウェーハボート
１０　ボロンガラス（ＢＳＧ）
１１　廻込み拡散による変色部
１２　ボロン拡散によるｐ^＋層
１３　裏面シリコン酸化膜
１４　裏面ＳｉＮ_ｘ膜
１５　２層構成裏面グリッド形電極
１５１　裏面第１層ＡｇＡｌグリッド形電極
１５２　裏面第２層Ａｇグリッド形電極
１６　ｎ形シリコン基板
１７　裏面Ａｇグリッド形電極
１８　２層構成おもて面グリッド形電極
１８１　おもて面第１層ＡｇＡｌグリッド形電極
１８２　おもて面第２層Ａｇグリッド形電極
１９　ＢとＡｌによるｐ^＋＋層
２０　ｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形セルの裏面Ａｌ電極
２１　ｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦセルの裏面Ａｌ電極開口部
２２　ｎ^＋−ｐ−ｐ^＋＋　Ｂ／Ａｌ−ＢＳＦ形セルの裏面ＡｇＡｌパッド電極

Claims (5)

1. ｐ形またはｎ形シリコン基板の第１の面にリン（Ｐ）拡散によるｎ^＋層、第２の面にボロン（Ｂ）拡散によるｐ^＋層を形成したｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋構造を有するシリコン太陽電池セルにおいて、
   前記ｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋構造の製造方法が、
   前記シリコン基板２枚を前記第１の面を対向させてボロン拡散炉内に装荷して、前記第２面にボロンを熱拡散し、続いて、酸素ガスを導入してボロン拡散に伴って拡散面に形成されるボロンガラス膜を厚さ８５~９５μｍのＳｉＯ_２リッチの膜に改質する工程と、
   前記ボロン拡散シリコン基板を、ローラ式搬送系に基板を水平移動し裏面側にフッ硝酸溶液を当てる方式のインライン式片面エッチング装置を使用して、前記第１面へのボロン廻り込み拡散部分を除去する工程と、
   前記ボロン拡散シリコン基板２枚を、前記第２の面を対向させてリン拡散炉内に装荷して、前記第１の面にリンを熱拡散する工程と、を有することを特徴とするシリコン太陽電池セルの製造方法。
2. ｐ形またはｎ形シリコン基板の第１の面にリン拡散によるｎ^＋層、第２の面にボロン拡散によるｐ^＋層を形成したｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋構造を有するシリコン太陽電池セルにおいて、
   前記ボロン拡散及びリン拡散に伴ってシリコン基板表面に形成されるボロンガラス膜及びリンガラス膜を除去後に、オゾン水に浸漬することによって、厚さ２０~３０Åのシリコン酸化膜を第１及び第２の面に形成する工程と
   前記第１及び第２の面のシリコン酸化膜の上に、プラズマＣＶＤ装置にて成膜温度４００~４５０℃でシリコン窒化膜を形成する工程と、を有することを特徴とする表面パッシベーション法を採用したシリコン太陽電池セルの製造方法。
3. ｐ形またはｎ形シリコン基板の第１の面にリン拡散によるｎ^＋層、第２の面にボロン拡散によるｐ^＋層を形成したｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造またはｐ^＋−ｎ−ｎ^＋構造を有するシリコン太陽電池セルにおいて、
   前記第１の面にグリッド形のＡｇ電極を印刷・乾燥し、
   前記第２の面にＡｌ含有率２~４重量％のＡｇＡｌ電極を乾燥後膜厚１０~１５μｍで印刷・乾燥した後、該銀ＡｇＡｌ電極の上に乾燥後膜厚２０~２４μｍの銀電極を重ね塗り印刷・乾燥し、
   前記第１及び第２の面の電極をピーク温度７５０~７８０℃で同時焼成した焼成後膜厚２３μｍ以上の２層構成グリッド電極を有すること、を特徴とするシリコン太陽電池セル。
4. ｐ形シリコン基板の第１の面にリン拡散によるｎ^＋層、第２の面にボロン拡散によるｐ^＋層を形成したｎ^＋−ｐ−ｐ^＋構造を有するシリコン基板に、
   前記第１の面にグリッド形Ａｇ電極を印刷・乾燥し、
   前記第２の面にＡｇＡｌ裏面パッド電極及び該ＡｇＡｌパッド電極部以外のほぼ全面に亘って焼成後膜厚６~１５μｍとなる薄いＡｌ電極を印刷・乾燥し、ピーク温度７５０~７８０℃で同時焼成することによって、
   前記Ａｌ電極に覆われた部分のシリコン基板のｐ^＋層に更にＡｌの拡散したｐ^＋＋層の裏面電界（ＢＳＦ）を有することを特徴とするシリコン太陽電池セル。
5. 請求項４に記載したシリコン太陽電池セルにおいて、
   前記Ａｌ電極を多数の小さな開口部を有するパターンで作製し、当該開口部はＢ拡散によるｐ^＋層、Ａｌ電極に覆われた部分はＢとＡｌの拡散したｐ^＋＋層のＢＳＦを形成したこと、を特徴とするシリコン太陽電池セル。

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