WO2013186945A1 - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents

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silicon substrate
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single crystal
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綾 西山
渕上　宏幸
時岡　秀忠
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof, and more particularly to a solar cell using a crystalline silicon substrate having a texture structure constituting an antireflection structure and a manufacturing method thereof.
  • a solar cell that converts incident light into electricity by a photoelectric conversion unit
  • the light reflection at the surface is large, the light incident on the solar cell is reduced, and the power obtained is also reduced. Therefore, in order to increase the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, it is important to reduce the light reflectance at the surface and capture more light. In order to reduce the light reflectance, for example, it is effective to provide an antireflection film on the surface of the solar cell.
  • single crystal silicon can easily form a random pyramidal uneven structure as a texture by performing anisotropic etching using an alkaline solution.
  • these methods can significantly reduce the light reflectivity at the surface of the solar cell, as a method for realizing further reduction in reflectivity, a texture in which pyramid-shaped openings are regularly arranged is used.
  • the structure is known.
  • a method for manufacturing a pyramid type opening a method is known in which an etching mask is formed on the surface of single crystal silicon and anisotropic etching is performed through the etching mask.
  • a silicon (100) substrate is etched by anisotropic etching, thereby forming a pyramidal uneven shape due to the (111) plane. (Texture) is formed.
  • a heterojunction solar cell technology in which an amorphous silicon layer or a microcrystalline silicon layer is stacked on a single crystal silicon substrate to form a PN junction is disclosed (Patent Document 1).
  • a heterostructure has a problem in that many defects are generated at the heterojunction interface and high conversion efficiency cannot be obtained. Therefore, a solar cell technology is disclosed in which a thin intrinsic amorphous silicon layer is sandwiched between a single crystal silicon substrate and an amorphous silicon substrate to reduce defects at the heterojunction interface (Patent Document 2).
  • Patent Document 3 discloses a technique for solving the above-described problem by performing isotropic etching on a substrate with pyramidal irregularities and rounding the valleys.
  • JP 59-175170 A Japanese Patent Publication No. 7-95603 Japanese Patent No. 3271990
  • an object of this invention is to obtain the solar cell which can reduce the characteristic deterioration resulting from the shape of the trough of a texture structure with sufficient reproducibility, and its manufacturing method.
  • the present invention provides a second conductivity type semiconductor layer on the surface of a first conductivity type crystalline silicon substrate having a large number of pyramidal irregularities formed on the surface.
  • the valleys of the pyramidal uneven portions provided on the surface of the crystalline silicon substrate have a flat portion.
  • the flat portion is formed in the valley portion of the pyramidal convex portion, the open circuit voltage (Voc) and the fill factor (FF) can be improved as compared with the existing technology. It is possible to reduce the deterioration of the characteristics due to the shape of the valley of the crystalline solar cell and to improve the output characteristics.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2-1 is a cross-sectional image view of the n-type single crystal silicon substrate of the crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2-2 is a plan image diagram of the n-type single crystal silicon substrate of the crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a trough cross-sectional TEM image of the n-type single crystal silicon substrate of the crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2-1 is a cross-sectional image view of the n-type single crystal silicon substrate of the crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2-2 is a plan image diagram of the
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the procedure of a texture forming step for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5-1 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention. is there.
  • FIG. 5-2 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5-3 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to the first embodiment of the present invention. is there.
  • FIG. 5-4 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention. is there.
  • FIG. 6A is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell according to the first embodiment of the present invention using the n-type single crystal silicon substrate having the texture structure.
  • FIG. 6B is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell according to the first embodiment of the present invention using the n-type single crystal silicon substrate having the texture structure.
  • FIG. 6-3 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell according to the first embodiment of the present invention using the n-type single crystal silicon substrate having this texture structure.
  • 6-4 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell according to the first embodiment of the present invention using the n-type single crystal silicon substrate having this texture structure.
  • 6-5 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell according to the first embodiment of the present invention using the n-type single crystal silicon substrate having this texture structure.
  • FIG. 7 is a plan image diagram of a crystalline silicon substrate that has been processed to be uneven by anisotropic etching.
  • FIG. 8 is a view showing a trough section TEM image of a pyramidal uneven portion formed by anisotropic etching.
  • FIG. 9 is a diagram showing a trough cross-sectional TEM image when isotropic etching is performed on a pyramidal uneven portion formed by anisotropic etching.
  • FIG. 10A is a graph showing the relationship between the normalized reflectance and the normalized Voc according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 10-2 is a graph showing the relationship between the valley flat part length and the normalized Voc according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11A is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell according to the second embodiment of the present invention using the p-type single crystal silicon substrate having this texture structure.
  • FIG. 11-2 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell according to the second embodiment of the present invention using the p-type single crystal silicon substrate having this texture structure.
  • FIG. 11-3 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell according to the second embodiment of the present invention using the p-type single crystal silicon substrate having this texture structure.
  • FIG. 12-1 is a cross-sectional image view of the n-type single crystal silicon substrate of the crystalline silicon solar cell according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 11-2 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell according to the second embodiment of the present invention using the p-type single crystal silicon substrate having this texture structure.
  • FIG. 11-3 is
  • FIG. 12-2 is a plan image diagram of the n-type single crystal silicon substrate of the crystalline silicon solar cell according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the procedure of a texture forming step for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 14-1 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to the third embodiment of the present invention. is there.
  • FIG. 14-2 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to the third embodiment of the present invention. is there.
  • FIG. 14-3 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 3 of the present invention. is there.
  • FIG. 14-2 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 3 of the present invention. is there.
  • FIG. 14-3 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing
  • FIG. 14-4 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to the third embodiment of the present invention. is there.
  • FIG. 14-5 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 3 of the present invention. is there.
  • FIG. 14-5 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 3 of the present invention. is there.
  • FIG. 14-6 is a process cross-sectional view illustrating the procedure of a texture forming process for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 3 of the present invention. is there.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a crystalline silicon solar cell according to a first embodiment of the solar cell according to the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B are a cross-sectional image view and a plan image view of an n-type single crystal silicon substrate 1 as a crystalline silicon substrate constituting this solar cell.
  • This silicon solar cell uses an n-type single crystal silicon substrate 1 having a specific resistance of 1 to 10 ⁇ ⁇ cm, a main surface composed of (100) plane, and a thickness of 50 ⁇ m to 300 ⁇ m as a crystalline silicon substrate. It was.
  • n-type single crystal silicon substrate 1 On the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1, a large number of pyramidal concavo-convex portions P whose vertices of valley portions form flat portions F are randomly arranged.
  • grooved part P comprises the pyramid shape which has the flat part F in a trough part, and has the structure which has the flat part F in three or more sides among four bases which a pyramid shape has.
  • S shows the side surface of a pyramid-shaped convex part.
  • the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 has a concavo-convex portion P, it can be considered that the pyramid-shaped convex portion is actually arranged on the (100) surface while overlapping.
  • i-type amorphous silicon layers 2a and 2b are formed on both surfaces of the n-type single crystal silicon substrate 1 on which the texture is formed.
  • a p-type amorphous silicon layer 3 having a thickness of about 5 nm is formed on the i-type amorphous silicon layer 2a.
  • An n-type amorphous silicon layer 4 having a thickness of about 5 nm is formed on the i-type amorphous silicon layer 2b.
  • the i-type amorphous silicon layers 2a and 2b act to repair defects on the substrate surface and improve photoelectric conversion efficiency.
  • the n-type amorphous silicon 4 formed via the i-type amorphous silicon layer 2b is a BSF (Back Surface Field) layer for efficiently capturing generated carriers.
  • the crystalline silicon layers 2a and 2b and the n-type amorphous silicon 4 do not necessarily have to be formed.
  • the texture structure may be formed only on the light receiving surface side.
  • a light-transmitting electrode 5a such as ITO (indium tin oxide) having a thickness of about 70 nm is formed on the p-type amorphous silicon layer 3, and the light-transmitting electrode 5a is made of silver (Ag).
  • the collecting electrode 6 having a thickness of about 60 ⁇ m is formed.
  • a back electrode 7 made of silver (Ag) having a thickness of about 300 nm is formed on the entire surface of the n-type amorphous silicon layer 4 via a translucent electrode 5b.
  • FIG. 2-1 is a cross-sectional image view of the n-type single crystal silicon substrate 1 processed with unevenness according to Embodiment 1 of the present invention
  • a flat portion F having a fine width is formed in almost all the gaps between the bottoms of the valleys of the uneven portion P of the texture structure based on the quadrilateral inference. In other words, it can be seen that the four sides of most texture valleys are surrounded by thin flat portions.
  • the flat portion F is a region indicated by a bold line. Further, as shown in FIG.
  • the concave portion angle is widened to 115 to 135 °, and the shape change in an atomic step shape is observed. It can be confirmed that it is not formed.
  • M is a protective film for observation.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the procedure of a texture forming step for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIGS. 5-1 to 5-4 illustrate the procedure of the texture forming process for forming the n-type single crystal silicon substrate having the texture structure in the method for manufacturing the crystalline silicon solar cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6A to 6E are process cross-sectional views showing the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell using the n-type single crystal silicon substrate having this texture structure.
  • the (100) surface of the first conductivity type crystalline silicon substrate is directly etched without forming an etching resistant film, and the (100) surface is pyramidal.
  • a texture is formed with the convex portions of the two overlapping. That is, the process of forming the texture structure includes the first process (step S30) in which anisotropic etching is performed on the surface of the silicon substrate to form a plurality of pyramidal irregularities, and isotropic etching.
  • an n-type single crystal silicon substrate 1 having a main surface crystal plane orientation of (100) is prepared as a substrate (FIG. 5-1).
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 is obtained by slicing with a multi-wire saw from a single crystal silicon ingot doped to a desired concentration of n-type.
  • anisotropic etching is performed on the light-receiving surface side surface of the n-type single crystal silicon substrate 1.
  • an alkaline solution containing an appropriate amount of an organic substance is supplied to the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1.
  • an alkaline solution for example, a sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution or a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution is used.
  • the concentration of these aqueous solutions is appropriately changed depending on the kind of the organic substance to be added.
  • the alkali concentration is preferably 1% by weight or more and 10% by weight or less
  • the organic substance is an alcohol such as isopropyl alcohol (IPA).
  • an organic sulfonic acid, an organic ester, or the like is used, and a surfactant or ether may be added.
  • the temperature of these aqueous solutions at the time of etching shall be 70 degreeC or more and 90 degrees C or less.
  • the etching time is preferably 20 to 40 minutes.
  • FIG. 5-2 shows a state where a pyramidal concavo-convex portion P having a slope with a crystal plane orientation of (111) is formed.
  • the pyramidal uneven portion P has a slope with a crystal plane orientation of (111).
  • the pyramidal concavo-convex portion P forms a quadrangular pyramidal protrusion when the light-receiving surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 is on the upper side, and has a square shape in plan view. Also called structure.
  • Each pyramidal concavo-convex portion P is formed by intersecting four slopes, and the bottom portion forms a deepest portion E having a concave shape.
  • FIG. 5B surface processing is performed so that the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 has a pyramidal uneven portion P formed by a substantially (111) plane called a texture.
  • FIG. 7 shows a plan image of the n-type single crystal silicon substrate 1 subjected to the uneven processing at this time
  • FIG. 8 shows a TEM image of the texture valley.
  • a groove having a steep V-shaped section of 70 to 85 ° is formed by the (111) plane.
  • the etching solution may be stirred.
  • the concavo-convex portion P is formed on both the light-receiving surface side and the back surface side of the n-type single crystal silicon substrate 1, but the concavo-convex portion P may be formed only on the light-receiving surface side.
  • there is a method of forming an uneven portion P called an inverted pyramid structure and the method of the present embodiment is also effective for a textured substrate having an inverted pyramid structure.
  • the substrate may be received and cleaned.
  • a step of removing the damaged layer on the substrate surface during slicing by wet etching using an acid or alkali solution may be performed.
  • the gettering process a phosphorus diffusion process or the like is used.
  • step S40 isotropic etching is performed on the n-type single crystal silicon substrate 1 on which the concavo-convex portion P is formed, and a round portion is formed.
  • a TEM image of the texture valley at this time is shown in FIG.
  • the plan image diagram is the same as FIG. 2-2.
  • the isotropic etching solution, a mixed solution of hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3) or the use of a mixed solution of hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3) and acetic acid (CH 3 COOH) Can do. Since the valley rounding shape can be controlled by adjusting the concentration or processing time, the conditions of the concentration or processing time are not limited.
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 on which the concavo-convex portion P is formed is added to an aqueous solution in which hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3 ) are mixed at a ratio of 1:10 to 1: 100 for 10 seconds to 5 minutes. Immerse it. During the etching, the etching solution may be stirred. Note that isotropic etching is not limited to wet etching, and can also be performed by dry etching.
  • step S50 anisotropic etching is performed for a short time on the n-type single crystal silicon substrate 1 on which the concave and convex portions P with rounded valleys are formed, and flat portions F are formed in the valleys (step S50).
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 having the concavo-convex part P having the flat part F in the valley part as shown in FIG. 5-4 is obtained.
  • anisotropic etching solutions include aqueous solutions of alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and potassium carbonate (K 2 CO 3 ). It is desirable to use an aqueous solution of an alkali metal carbonate.
  • NaOH sodium hydroxide
  • KOH potassium hydroxide
  • Na 2 CO 3 sodium carbonate
  • K 2 CO 3 potassium carbonate
  • an aqueous solution of an alkali metal carbonate For example, the n-type single crystal silicon substrate 1 with the concavo-convex portions with rounded valleys is immersed in a 0.1 to 15 wt% aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution at room temperature for 5 to 60 seconds. During the etching, the etching solution may be stirred. This makes the progress of etching uniform.
  • the i-type amorphous silicon layer 2a, p is formed on one side of the n-type single crystal silicon substrate 1.
  • the type amorphous silicon layer 3 is formed in this order using a chemical vapor deposition (CVD) method.
  • the film thickness of each of the i-type amorphous silicon layer 2a and the p-type amorphous silicon layer 3 is 5 nm. Although the film thickness is 5 nm in this embodiment mode, the film thickness may be in the range of 3 nm to 10 nm depending on the formation conditions of the layers.
  • the band gap and activation energy of the p-type amorphous silicon layer 3 are 1.7 eV or more, 0 .4 eV or less is required.
  • an i-type amorphous silicon carbide layer, an i-type amorphous silicon oxide layer, or a multilayer film in which these layers are stacked may be used.
  • a p-type amorphous silicon carbide layer instead of the p-type amorphous silicon layer 4, a p-type amorphous silicon carbide layer, a p-type amorphous silicon oxide layer, a p-type microcrystalline silicon layer, or a multilayer film in which these layers are stacked may be used.
  • the bottom of the concavo-convex portion P which has formed a V-shaped groove having a steep cross section of 70 to 85 ° by the (111) plane, can be widened to 115 to 135 ° by forming the flat portion F. it can. Therefore, the (100) plane can be reduced by 10 to 20% compared to the substrate with the bottom of the groove rounded.
  • the n-type single crystal silicon is formed as shown in FIG.
  • An i-type amorphous silicon layer 2b and an n-type amorphous silicon layer 4 are formed in this order on the opposite side of the light-receiving surface of the substrate 1 by chemical vapor deposition (CVD).
  • the film thickness of each of the i-type amorphous silicon layer 2b and the n-type amorphous silicon layer 4 is 5 nm.
  • the film thickness is 5 nm in this embodiment mode, the film thickness may be in the range of 3 nm to 20 nm depending on the formation conditions of the layers.
  • CVD it is desirable to use plasma CVD, thermal CVD, or the like.
  • the band gap and activation energy of the n-type amorphous silicon layer 4 are 1.7 eV or more and 0. It must be 3 eV or less.
  • an i-type amorphous silicon carbide layer, an i-type amorphous silicon oxide layer, or a multilayer film in which these layers are stacked may be used.
  • an n-type amorphous silicon carbide layer, an n-type amorphous silicon oxide layer, an n-type microcrystalline silicon layer, or a multilayer film in which these layers are stacked may be used.
  • thermal annealing may be performed in an inert gas or hydrogen gas diluted with an inert gas.
  • the annealing temperature is desirably 200 ° C. or lower.
  • translucent electrodes 5a and 5b are formed on the p-type amorphous silicon layer 3 and the n-type amorphous silicon layer 4 by sputtering or vapor deposition. .
  • the film thickness of the translucent electrodes 5a and 5b is preferably about 70 nm from the viewpoint of reducing the reflectance.
  • a light-transmitting conductive film such as indium tin oxide (ITO) or indium oxide (In 2 O 3 : Indium Oxide
  • ITO indium tin oxide
  • In 2 O 3 Indium Oxide
  • the transmissivity of the translucent electrodes 5a and 5b is low, but if the carrier density responsible for conductivity is high, the light absorptance increases. Therefore, the material used as the translucent electrodes 5a and 5b must have high mobility. In order to achieve a sufficiently low resistivity with a film thickness of 70 nm, the mobility is desirably 100 cm 2 / Vs or more. Note that zinc oxide (ZnO: Zinc Oxide) to which aluminum (Al), gallium (Ga), or the like is added may be used as the light-transmitting electrode material on the lower layer side.
  • ZnO Zinc Oxide
  • the back electrode 7 made of Ag is formed on the translucent electrode 5b by sputtering or vapor deposition as shown in FIG. 6-4. Form with.
  • the film thickness of the back electrode 7 is about 300 nm, and Ag is used as the material.
  • a current collecting electrode made of Ag may be formed on the translucent electrode 5b by a screen printing method or a plating method.
  • the material of the back electrode 7 desirably has high reflectivity and conductivity, and aluminum (Al), gold (Au), copper (Cu), or the like may be used instead of Ag.
  • the collector electrode 6 made of Ag is formed on the translucent electrode 5a by screen printing as shown in FIG. 6-5.
  • the width of the grid electrode constituting the current collecting electrode 6 is preferably as narrow as possible to suppress light shielding, but the resistance increases. Therefore, it is desirable that the grid electrode has a narrow width and a large film thickness. In this embodiment, the width is 50 ⁇ m and the film thickness is 60 ⁇ m.
  • the current collecting electrode 6 may be formed by a plating method or the like. After the collector electrode 6 is printed, it is baked at 200 ° C. or lower.
  • the valley shape of the concavo-convex structure of the crystalline silicon solar cell formed in this way is the crystalline silicon solar cell Ref-I of Comparative Example 1 shown in FIG. 8 and the crystalline silicon solar cell of Comparative Example 2 shown in FIG. From the shape of Ref-II, it was confirmed by TEM observation that the shape had a flat portion F as shown in FIG.
  • the crystalline silicon solar cell manufactured by the above method and the crystal system of Comparative Example 1 formed only on the n-type single crystal silicon substrate 1 with pyramidal irregularities and manufactured under the same conditions as the solar cell of the present embodiment.
  • a silicon solar cell Ref-I and a crystalline silicon solar cell Ref-II of Comparative Example 2 prepared by forming an uneven portion P with rounded valleys on the n-type single crystal silicon substrate 1 under the same conditions as the present invention were prepared. The results of measuring the solar cell characteristics are shown in Table 1.
  • the crystalline silicon solar cell according to the present embodiment is more than the reduction amount of the short-circuit current Jsc accompanying the valley shape change as compared with the crystalline silicon solar cell Ref-I of Comparative Example 1.
  • the open circuit voltage (Voc) and the fill factor (FF) are increased, and the conversion efficiency ⁇ (%) can be improved. Since the reflectance increases and Jsc decreases as the flat portion length increases, Voc and F. F. And Jsc are in a trade-off relationship.
  • the characteristics of the crystalline silicon solar cell according to the present embodiment are similar to those of the crystalline silicon solar cell Ref-II of Comparative Example 2 in terms of the open circuit voltage (Voc) and the fill factor (FF).
  • F. F. Is a fill factor, which is a numerical value representing the ratio of the maximum output to the theoretical output, and is regarded as one of the standard of the quality of the solar cell module.
  • the theoretical output corresponds to the product of open circuit voltage and short circuit current.
  • F. F. The maximum value is 1 when the maximum output is the same as the theoretical output, and the closer the value is to 1, the higher the power generation efficiency.
  • FIG. 10-1 shows the normalized reflectivity of the n-type single crystal silicon substrate having a rounded valley and the n-type single crystal silicon substrate 1 having a flat portion F in the valley according to the present invention, and the n-type single crystal silicon.
  • 4 is a graph showing the relationship of normalized Voc of a crystalline silicon solar cell produced with a substrate 1. Normalization was performed based on the reflectance and Voc of the crystalline silicon solar cell Ref-I of Comparative Example 1 in which no additional processing was performed on the texture valley.
  • a curve a shows the n-type single crystal silicon substrate 1 of the first embodiment, that is, a substrate in which a flat portion F is formed by performing additional processing on the texture valley, and a curve b is rounded on the texture valley.
  • the substrate of the crystalline silicon solar cell Ref-II of Comparative Example 2 is shown. From this graph, it can be confirmed that the crystalline silicon solar cell of the present embodiment has improved Voc compared to the crystalline silicon solar cell Ref-II of Comparative Example 2. This is presumably because defects in the passivation film and epitaxial growth due to the steep valley shape can be suppressed by widening the recess angle in the crystalline silicon solar cell of the present embodiment. From the results of repeated experiments, the n-type single crystal silicon substrate 1 of the crystalline silicon solar cell of the present embodiment has the same reflectivity, and the crystalline silicon solar of Comparative Example 2 in which the bottom of the groove is rounded.
  • the (100) plane can be reduced by 10 to 20% compared to the substrate of the battery Ref-II. Therefore, according to the crystalline silicon solar cell of the present embodiment, the epitaxial growth and the generation of defects in the amorphous film due to the (100) plane can be suppressed, and the photoelectric conversion efficiency can be improved. .
  • the crystalline silicon solar cell of the present embodiment is compared. It can be seen that the increase amount of Voc is larger than that of the crystalline silicon solar cell Ref-II of Comparative Example 2. This is because the shape having the flat portion F in the valley portion is smaller in the (100) plane and near (100) plane regions generated with the shape processing of the valley portion than the shape having the roundness in the valley portion, It is also thought that the atomic step shape change accompanying the rounded shape disappeared.
  • the one-dimensional areas of the (100) plane and the near (100) plane are obtained on a substrate exhibiting the same degree of reflectance.
  • the area of the solar cell of the present embodiment is about 10 to 20% less than that of the crystalline silicon solar cell Ref-II of Comparative Example 2.
  • the valley shape of the substrate in the crystalline silicon solar cell Ref-II of Comparative Example 2 has an atomic step change due to the rounded shape, whereas the valley of the substrate in the solar cell of the present embodiment.
  • the part shape is constituted by a substantially (111) plane and a substantially (100) plane. Therefore, it is considered that the solar cell of the present embodiment was able to suppress passivation film defects and epitaxial growth caused by atomic step-like structural changes as seen in the crystalline silicon solar cell Ref-II of Comparative Example 2. .
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 having the valley structure according to the first embodiment further exhibits defects and epitaxial growth of the amorphous silicon layer as compared with the crystalline silicon solar cell Ref-II of Comparative Example 2. It is thought that it was able to be suppressed.
  • FIG. 10-2 is a graph showing the relationship between the length of the flat portion F of the valley and Voc.
  • a curve a represents the relationship between the length of the flat portion F and Voc in the n-type single crystal silicon substrate 1 of the first embodiment. From this figure, it was found that the crystalline silicon solar cell of the first embodiment has an effect of improving Voc when the flat part length is 600 nm or less. If the length of the flat portion F becomes too long, the reflectivity of the n-type single crystal silicon substrate 1 increases and the short-circuit current Jsc greatly decreases. At the same time, many defects and epitaxial growth due to the (100) plane occur in the passivation film. As a result, it became clear that sufficient effects could not be obtained. Considering the decrease in FIG.
  • the more appropriate length of the flat portion F is 500 nm or less.
  • the flat portion (flat portion) length is about 50 nm
  • the normalized reflectivity and the normalized Voc are 1.011 and 1.009, respectively, and the flat portion length is 50 nm.
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 having a pyramid structure and having a flat portion F in the valley portion is used.
  • the steep recess angle can be widened, so that the atomic step shape change due to the rounded shape can be eliminated, and the (100) plane than the substrate with rounded valleys having the same reflectivity.
  • the near (100) plane region can be reduced by 10 to 20% in one dimension. Accordingly, it is possible to suppress the epitaxial growth and defects in the amorphous film due to the steep texture shape or rounded shape and the (100) plane. Therefore, a semiconductor film having a low light reflectance on the surface and few defects is formed. Therefore, the open-circuit voltages Voc and F.B. F. Therefore, the output characteristics of the crystalline silicon solar cell can be improved, and a solar cell with high photoelectric conversion efficiency is realized.
  • FIG. FIGS. 11-1 to 11-3 are process cross-sectional views showing the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell according to the second embodiment of the present invention using the p-type single crystal silicon substrate 1p having this texture structure.
  • a thin-film solar cell in which an i-type amorphous silicon layer 2a and a p-type amorphous silicon layer 3 made of an amorphous thin film are formed on the surface of a substrate having a texture structure by a CVD method.
  • the present embodiment is applied to a junction type solar cell in which an n type silicon diffusion layer is formed by diffusion on a p type single crystal silicon substrate 1p to form a pn junction.
  • an n-type silicon diffusion layer is formed on the surface of the p-type single crystal silicon substrate 1p. 3d is different in that it is formed by diffusion.
  • a p-type silicon diffusion layer (BSF layer) 15 is formed on the back side by diffusion during firing of the back side electrode 17 made of an aluminum layer or the like. With respect to the back surface, when the back surface side electrode 17 is fired at a high temperature, silicon and aluminum melt and the texture disappears to form a flat shape, but originally a double-sided texture is formed.
  • n-type silicon diffusion is performed by diffusion on the light-receiving surface side of the first conductivity type crystalline silicon substrate such as the p-type single crystal silicon substrate 1p having the same pyramid structure or inverted pyramid structure as in the first embodiment.
  • Layer 3d is formed to form a pn junction (FIG. 11-1).
  • the p-type single crystal silicon substrate 1p that has undergone the above texture formation process is put into a thermal diffusion furnace and heated in the presence of phosphorus oxychloride (POCl 3 ) vapor to form phosphorus on the surface of the p-type single crystal silicon substrate 1p.
  • POCl 3 phosphorus oxychloride
  • phosphorus is diffused into the p-type single crystal silicon substrate 1p, an n-type silicon diffusion layer 3d is formed as a second conductivity type layer, and a pn junction is formed. Since a p-type silicon substrate is used here, phosphorus of different conductivity type is diffused to form a pn junction. However, when an n-type silicon substrate is used, a p-type impurity may be diffused.
  • This diffusion method includes vapor phase diffusion, solid phase diffusion, coating diffusion, and the like. For example, a step of forming a diffusion source on the surface of the silicon substrate using an inkjet method, and the diffusion source is diffused into the silicon substrate by annealing. And a process.
  • a dielectric film 8 having a passivation effect and an antireflection effect is formed on the light receiving surface side of the p-type single crystal silicon substrate 1p by, for example, a CVD method (FIG. 11-2).
  • the material of the dielectric film 8 having a passivation effect and an antireflection effect include materials containing one or one of SiN (Si 3 N 4 ), SiO 2 , and Al 2 O 3 .
  • the film thickness and refractive index of the dielectric film 8 are set to optimum values that are compatible with each other in consideration of a value that suppresses light reflection or a value that terminates a surface defect. Note that layers having different refractive indexes may be deposited.
  • the dielectric film 8 may be formed by a different film forming method such as a sputtering method.
  • a paste containing silver is printed in a comb shape on the light receiving surface of the p-type single crystal silicon substrate 1p using a screen printing method or the like to form the light receiving surface side electrode 16, and a paste containing aluminum on the back surface side. Is printed on the entire surface to form the back electrode 17. Thereafter, a baking process at 800 ° C. is performed. By this firing process, the light receiving surface side electrode 16 contacts the n-type silicon diffusion layer 3d through the dielectric film 8 on the light receiving surface side.
  • a metal such as aluminum of the back surface electrode 17 diffuses into the p-type single crystal silicon substrate 1p to form a p-type silicon diffusion layer (BSF layer) 15 to obtain a diffusion junction type solar cell (FIG. 11). -3).
  • the solar cell of the second embodiment has a configuration in which the desired impurity concentration is obtained by impurity diffusion instead of the amorphous thin film formed by the CVD method or the like in the solar cell of the first embodiment.
  • the difference is that a semiconductor layer (silicon layer) is formed.
  • the single crystal silicon substrate formed so that the valleys of the pyramidal uneven portions P have the flat portions F is used.
  • the valleys are not formed.
  • the dielectric film 8 with few defects can be formed as in the case of the first embodiment. This is because the (100) plane or near (100) plane region generated by the shape processing of the valley is small, and the shape change of the atomic step shape due to rounding is eliminated, and it diffuses on this surface Even when a pn junction is formed by this and the dielectric film 8 is formed thereon, a film having high crystallinity can be formed.
  • the dielectric film 8 has a function as an antireflection film due to the difference in refractive index from the silicon substrate and plays an extremely important role of preventing recombination of carriers generated at the pn junction. It has been found that improving the film quality of the dielectric film 8 plays an extremely important role in improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell.
  • junction type solar cell in which an n-type silicon diffusion layer is formed by diffusion on a p-type silicon substrate to form a pn junction
  • p-type silicon diffusion by diffusion on the n-type silicon substrate in which layers are formed to form a pn junction.
  • FIG. FIGS. 12-1 and 12-2 are cross-sectional image diagrams of an n-type single crystal silicon substrate 1 as a crystalline silicon substrate constituting the crystalline silicon solar cell according to the third embodiment of the solar cell according to the present invention; It is a figure which shows a plane image figure.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • this silicon solar cell is a crystalline silicon substrate having a specific resistance of 1 to 10 ⁇ ⁇ cm, a main surface composed of a (100) plane, and a thickness of 50 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the type single crystal silicon substrate 1 is used.
  • the concavo-convex portion P On the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1, a large number of inverted pyramid-shaped concavo-convex portions P whose vertices of valley portions constitute flat portions F are regularly arranged.
  • the concavo-convex portion P has an inverted pyramid shape having a flat portion F in a valley portion formed by four ridge lines, and has a substantially square flat portion F on the bottom surface of the inverted pyramid shape.
  • S shows the side surface of a concave part of an inverted pyramid shape.
  • the structure of the solar cell is the same as that of the solar cell of the first embodiment except that the surface texture shape is different, the description thereof is omitted here.
  • FIGS. 12-1 and 12-2 there are four lines at the bottom of the valleys of the uneven portion P of the texture structure based on the concave portions of the inversely square-square shape (reverse pyramid shape) regularly arranged.
  • a flat portion F connected to the ridge line is formed.
  • the flat portion F has a substantially square shape in the valley portion of the texture.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating the procedure of a texture forming step for forming an n-type single crystal silicon substrate having a texture structure in the method for manufacturing a crystalline silicon solar cell according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIGS. 14-1 to 14-6 illustrate the procedure of the texture forming process for forming the n-type single crystal silicon substrate having the texture structure in the method for manufacturing the crystalline silicon solar cell according to the third embodiment of the present invention.
  • the manufacturing process of the crystalline silicon solar cell using the n-type single crystal silicon substrate having this texture structure is the same as that described in the first embodiment with reference to the process cross-sectional views of FIGS. 6-1 to 6-5. Since it is the same, description is abbreviate
  • the step of forming the texture structure forms an etching resistant film on the surface of the silicon substrate (step S10), and the etching resistant film is opened using photolithography or laser processing.
  • Forming an etching resistant film having openings that are regularly arranged at regular intervals (step S20), and performing anisotropic etching using the etching resistant film as a mask A first step (step S30) for forming a plurality of inverted pyramid-shaped concavo-convex portions P in the lower portion and the vicinity thereof, and isotropic etching to round the corners of the inverted pyramid-shaped concavo-convex portions P; Step 2 (Step S40) and anisotropic etching are performed to form a flat portion F in the valley portion of the pyramidal uneven portion P (Step S). 0) and, characterized in that it comprises a.
  • an n-type single crystal silicon substrate 1 having a main surface crystal plane orientation of (100) is prepared as a substrate (FIG. 14-1).
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 is obtained by slicing with a multi-wire saw from a single crystal silicon ingot doped to a desired concentration of n-type.
  • an etching resistant film R serving as an etching mask when forming an inverted pyramid texture is formed on the front surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 on the light receiving surface side and the back surface on the opposite surface (step S10, FIG. 14-2).
  • FIG. 14-2 shows a state in which an etching resistant film R is formed on the front and back surfaces of the n-type single crystal silicon substrate 1 having the crystal plane orientation (100) on the light receiving surface side.
  • the material of the etching resistant film R used as an etching mask an organic resist made of an organic material such as a photosensitive resin made of a polymer material or an inorganic resist made of an inorganic material is used.
  • the material of the etching resistant film R in this embodiment is preferably an inorganic material, and for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film can be used.
  • a method for forming the etching resistant film R it is preferable to select a method that causes little damage to the n-type single crystal silicon substrate 1, such as an atmospheric pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method.
  • an ALD (Atomic Layer Deposition) method or the like can be used.
  • a case where an inorganic resist made of an inorganic material is used as the etching resistant film R will be described.
  • an etching mask is formed by forming, in the etching resistant film R, a plurality of openings O used as etching openings, which are regularly arranged vertically and horizontally at regular intervals (step S20, FIG. 14-3). ). Openings O are arranged in a matrix in the surface direction of n-type single crystal silicon substrate 1.
  • a chemical method such as a photolithography method is used when a polymer material is used for the etching resistant film R.
  • an inorganic material is used for the etching resistant film R
  • direct writing is performed using a physical method such as a laser, or an organic resist pattern is formed using photolithography and then etched using this as a mask. It can pattern by.
  • the laser for processing the etching resistant film R is preferably one that does not transmit silicon.
  • a laser having a wavelength of 532 nm, which is the second harmonic of an Nd: YAG laser may be used.
  • the method of forming the opening O in the etching resistant film R made of an inorganic material by laser processing and etching the n-type single crystal silicon substrate 1 from the opening O is excellent in productivity and has an advantage. Many.
  • a method of forming an etching mask using lithography is superior in accuracy to laser processing.
  • the influence on the light reflectance is negligible, and there is no demerit of laser processing. Rather, even when the n-type single crystal silicon substrate 1 itself is not polished completely flat and has unevenness due to slicing, an etching mask can be formed without any problem, and the same effect can be obtained.
  • the opening O is formed so as to leave a regular island pattern in the surface direction of the etching resistant film R. That is, the etching resistant film R is a matrix in the surface direction of the etching resistant film R with a square region corresponding to the shape of the inverted pyramid-shaped uneven portion P formed on the n-type single crystal silicon substrate 1 by etching as a unit forming region. It is formed in a shape.
  • the individual openings O shown in FIG. 14C are arranged in the ⁇ 010> axis direction and the ⁇ 001> axis direction with respect to the (100) plane of the n-type single crystal silicon substrate 1.
  • This shape is obtained when the etching of the (111) plane of the n-type single crystal silicon substrate 1 proceeds with a ridge line intersecting the (111) planes exposed by etching as viewed from the direction perpendicular to the (100) plane. In the overlapping direction.
  • anisotropic etching is performed on the light-receiving surface side surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 through the opening O using the etching resistant film R as a mask.
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 is immersed in an alkaline solution, and the alkaline solution is supplied to the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 from the opening O of the etching resistant film R.
  • the alkaline solution for example, a sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution or a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution is used.
  • the concentration of these aqueous solutions is preferably 3% by weight or more and 10% by weight or less.
  • IPA isopropyl alcohol
  • surfactant may be added.
  • the temperature of these aqueous solutions at the time of etching shall be 70 degreeC or more and 90 degrees C or less.
  • the etching time is preferably 20 to 40 minutes. It is not always necessary to immerse n-type single crystal silicon substrate 1 in an alkaline solution as long as anisotropic etching can be performed on the light-receiving surface side surface of n-type single crystal silicon substrate 1 through opening O. .
  • FIG. 14-4 shows a state in which an inverted pyramid-shaped concavo-convex portion P having a slope with a crystal plane orientation of (111) is formed.
  • the inverted pyramid-shaped concavo-convex portion P has a slope with a crystal plane orientation of (111).
  • the inverted pyramid-shaped concavo-convex portion P forms a quadrangular pyramid-shaped recess when the light-receiving surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 is on the upper side, and has a square shape in plan view. Also called type structure.
  • Each inverted pyramid-shaped concavo-convex part P is formed by intersecting four inclined surfaces, and the bottom part forms a deepest part E having a concave shape.
  • the surface processing is performed so that the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 has an inverted pyramid-shaped uneven portion P formed by a substantially (111) plane called a texture.
  • the substrate Before the etching resistant film R is formed, the substrate may be received and cleaned in order to suppress etching unevenness. Further, a step of removing the damaged layer on the substrate surface may be performed. In addition, it is desirable to improve the performance by performing gettering treatment of impurities in the substrate after the damaged layer removing step. As the gettering process, a phosphorus diffusion process or the like is used.
  • step S40 isotropic etching is performed on the n-type single crystal silicon substrate 1 on which the concavo-convex portion P is formed, and a round portion is formed.
  • the plan image diagram is the same as FIG. 12-2.
  • the isotropic etching solution, a mixed solution of hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3) or the use of a mixed solution of hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3) and acetic acid (CH 3 COOH) Can do. Since the valley rounding shape can be controlled by adjusting the concentration or processing time, the conditions of the concentration or processing time are not limited.
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 on which the concavo-convex portion P is formed is added to an aqueous solution in which hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3 ) are mixed at a ratio of 1:10 to 1: 100 for 10 seconds to 5 minutes. Immerse it. During the etching, the etching solution may be stirred. This etching also removes the etching resistant film. Note that isotropic etching is not limited to wet etching, and can also be performed by dry etching.
  • an anisotropic etching process is performed for a short time on the n-type single crystal silicon substrate 1 on which the concave and convex portions P where the troughs are rounded is formed, and a flat portion F is formed in the troughs (step S50).
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 having the inverted pyramid-shaped uneven portion P having the flat portion F in the valley portion is obtained.
  • the concave and convex portion P is formed by regularly arranging the inverted pyramid-shaped concave portions having the flat portions F in the valley portions.
  • the i-type amorphous silicon layer 2a and the p-type amorphous silicon layer 3 are formed in this order on one surface of the n-type single crystal silicon substrate 1. Then, a pn junction is formed to form a solar cell.
  • the bottom of the concavo-convex portion P which has formed a V-shaped groove having a steep section of 70 to 85 ° by the (111) plane, constitutes a flat portion F.
  • the angle can be widened to ⁇ 135 °. Therefore, the (100) plane can be reduced by 10 to 20% compared to the substrate with the bottom of the groove rounded.
  • the single crystal silicon substrate has been described.
  • the present invention is not limited to the single crystal silicon substrate, and can be applied to the case where a polycrystalline silicon substrate is used.
  • the shape of the pyramid portion is random, but similarly, an atomic step shape change occurs in the trough due to trough rounding, and amorphous silicon stacked on the substrate.
  • the electrode layer on the light receiving surface side of the adjacent solar battery cell may be electrically connected to the electrode layer on the other back surface side.
  • the solar cell and the manufacturing method thereof according to the present invention are useful for realizing a solar cell having a pyramidal texture structure and having a low light reflectance and a high photoelectric conversion efficiency.

Abstract

　欠陥の発生を抑制し、光電変換効率の高い太陽電池を得ることを目的とする。この太陽電池はピラミッド状の凹凸部Ｐが形成されたｎ型単結晶シリコン基板１単結晶等のシリコン基板と、この単結晶シリコン基板上に成膜された非晶質あるいは微結晶半導体層と、を備え、前記単結晶シリコン基板の表面に設けられたピラミッド状の凹凸部Ｐの谷部に平坦部Ｆが形成されている。この構成により、略（１１１）面によって形成される７０～８５°の急峻な凹部角度を１１５～１３５°に広角化することができる。従って、丸め形状に起因した原子ステップ状の形状変化をなくすことができ、非晶質あるいは微結晶半導体層中のエピタキシャル成長、および、欠陥を抑制することができる。

Description

太陽電池およびその製造方法
　本発明は、太陽電池およびその製造方法に関し、特に、反射防止構造を構成するテクスチャ構造を有する結晶系のシリコン基板を用いた太陽電池およびその製造方法に関する。
　入射した光を光電変換部で電気に変換する太陽電池では、表面での光反射が大きいと太陽電池内部に入射する光が減少して、得られる電力も少なくなる。従って、太陽電池の光電変換効率を高めるには、表面での光反射率を低減し、より多くの光を取り込むことが重要となる。光反射率の低減には、例えば太陽電池の表面に反射防止膜を設けることが有効である。
　しかし、反射防止膜を用いても入射光の数％の反射による損失が生じるため、さらに太陽電池の表面にテクスチャと呼ばれる微小な凹凸を形成して、光閉じ込め効果による反射率低減を図っている。
　例えば、単結晶シリコンは、アルカリ溶液を用いて異方性エッチングを行うことで、テクスチャとしてランダムなピラミッド形状の凹凸構造を容易に形成可能である。これらの方法によって太陽電池の表面での光反射率を大幅に低減することが可能であるが、更なる反射率の低減を実現する方法として、ピラミッド型の開口部が規則的に配置されたテクスチャ構造が知られている。ピラミッド型の開口部の製造方法としては、単結晶シリコンの表面にエッチングマスクを形成し、このエッチングマスクを介して異方性エッチングを行う方法が知られている。このように、受光面にピラミッド型のテクスチャを規則的に設けることにより、ランダムに設けられたテクスチャに比べ、多重散乱による光閉じ込めの効果をより高めることができる。
　従来、単結晶シリコン基板などの結晶系シリコン基板を用いる太陽電池では、シリコン（１００）基板の表面を、異方性エッチングによって、エッチングすることにより、（１１１）面に起因したピラミッド状の凹凸形状（テクスチャ）を形成する。
　一方、単結晶シリコン基板上に非晶質シリコン層或いは微結晶シリコン層を積層し、ＰＮ接合を形成したヘテロ接合型太陽電池技術が開示されている（特許文献１）。しかし、このようなヘテロ構造においては、ヘテロ接合界面に欠陥が多く発生し、高い変換効率が得られないという問題があった。そこで、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン基板との間に薄い真性非晶質シリコン層を挟み、ヘテロ接合界面での欠陥を低減した構造の太陽電池技術が開示されている（特許文献２）。
　上記のような太陽電池構造では、シリコン基板に形成されたピラミッド状の急峻な凹凸形状のため、基板上に成膜される非晶質シリコン層に欠陥が発生したり、膜厚の不均一性が発生したりするという問題があり、出力特性の低下を招いていた。そこで、特許文献３では、ピラミッド状凹凸付き基板に等方性エッチング処理を実施し、谷部に丸みを持たせることで上記問題を解決する技術が開示されている。
特開昭５９－１７５１７０号公報 特公平７－９５６０３号公報 特許第３２７１９９０号公報
　しかしながら、鋭意検討した結果、特許文献３のようにテクスチャの谷を丸めても性能向上が実現できない場合があることを見出した。これはテクスチャの谷の底部形状を丸めることで、原子ステップ上の形状変化が出現するため、テクスチャ底部において非晶質シリコン層がエピタキシャル成長し易くなる。また底部に（１００）面が出現するため、非晶質シリコン層がエピタキシャル成長し易く、欠陥が形成され易くなるためであると考えられる。そこで、本発明は、テクスチャ構造の谷の形状に起因する特性劣化を再現性良く低減することのできる太陽電池およびその製造方法を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、表面に多数のピラミッド状の凹凸部が形成された第１導電型の結晶系シリコン基板の表面に第２導電型の半導体層が形成された結晶系太陽電池であって、前記結晶系シリコン基板の表面に設けられたピラミッド状の凹凸部の谷部が平坦部を有すること、を特徴とする。
　この発明によれば、ピラミッド状の凸部の谷部に平坦部をもつようにしているため、既存の技術に比べ、開放電圧（Ｖｏｃ）および曲線因子（Ｆ．Ｆ．）を向上することができ、結晶系太陽電池の谷の形状に起因する特性の劣化を低減し、出力特性を向上することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１による結晶系シリコン太陽電池の概略構成図である。 図２－１は、本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池のｎ型単結晶シリコン基板の断面イメージ図である。 図２－２は、本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池のｎ型単結晶シリコン基板の平面イメージ図である。 図３は、本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池のｎ型単結晶シリコン基板の谷部断面ＴＥＭ像を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１による結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明するフローチャートである。 図５－１は、本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。 図５－２は、本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。 図５－３は、本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。 図５－４は、本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。 図６－１は、このテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を用いた本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。 図６－２は、このテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を用いた本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。 図６－３は、このテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を用いた本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。 図６－４は、このテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を用いた本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。 図６－５は、このテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を用いた本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。 図７は、異方性エッチングによって凹凸加工された結晶シリコン基板の平面イメージ図である。 図８は、異方性エッチングによって形成されたピラミッド状凹凸部の谷部断面ＴＥＭ像を示す図である。 図９は、異方性エッチングによって形成されたピラミッド状凹凸部に、等方性エッチングを実施した場合の谷部断面ＴＥＭ像を示す図である。 図１０－１は、本発明の実施の形態１による規格化反射率と規格化Ｖｏｃの関係を示すグラフである。 図１０－２は、本発明の実施の形態１による、谷部平坦部長と規格化Ｖｏｃの関係を示すグラフである。 図１１－１は、このテクスチャ構造を有するｐ型単結晶シリコン基板を用いた本発明の実施の形態２の結晶系シリコン太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。 図１１－２は、このテクスチャ構造を有するｐ型単結晶シリコン基板を用いた本発明の実施の形態２の結晶系シリコン太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。 図１１－３は、このテクスチャ構造を有するｐ型単結晶シリコン基板を用いた本発明の実施の形態２の結晶系シリコン太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。 図１２－１は、本発明の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池のｎ型単結晶シリコン基板の断面イメージ図である。 図１２－２は、本発明の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池のｎ型単結晶シリコン基板の平面イメージ図である。 図１３は、本発明の実施の形態３による結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明するフローチャートである。 図１４－１は、本発明の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。 図１４－２は、本発明の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。 図１４－３は、本発明の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。 図１４－４は、本発明の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。 図１４－５は、本発明の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。 図１４－６は、本発明の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。
　以下に、本発明にかかる太陽電池およびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
実施の形態１．
　図１は、本発明にかかる太陽電池の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の概略構成を示す図である。図２－１、図２－２は、この太陽電池を構成する結晶系シリコン基板としての、ｎ型単結晶シリコン基板１の断面イメージ図および、平面イメージ図を示す図である。このシリコン太陽電池は、結晶系のシリコン基板として、比抵抗が１～１０Ω・ｃｍで、主表面が（１００）面で構成され、厚みが５０μｍ以上３００μｍ以下のｎ型単結晶シリコン基板１を用いたものである。このｎ型単結晶シリコン基板１の表面に、谷部の頂点が平坦部Ｆを構成するピラミッド状の凹凸部Ｐが多数個ランダムに配列されている。この凹凸部Ｐは、谷部に平坦部Ｆを有するピラミッド状をなし、ピラミッド形状が有する４つの底辺のうち３辺以上で平坦部Ｆを有する構成となっている。Ｓはピラミッド状の凸部の側面を示す。このｎ型単結晶シリコン基板１の表面は、凹凸部Ｐを有しているが、実際には、（１００）表面にピラミッド状の凸部が重なり合いながら配置された構成と考えることができる。
　そしてこのテクスチャの形成されたｎ型単結晶シリコン基板１の両側の表面にｉ型の非晶質シリコン層２ａ，２ｂが形成されている。ｉ型非晶質シリコン層２ａ上には厚さが約５ｎｍのｐ型非晶質シリコン層３が成膜されている。ｉ型非晶質シリコン層２ｂ上には厚さが約５ｎｍのｎ型非晶質シリコン層４が成膜されている。ここで、ｉ型非晶質シリコン層２ａ，２ｂは、基板表面の欠陥を修復し光電変換効率を向上するのに作用する。また、ｉ型非晶質シリコン層２ｂを介して形成されるｎ型非晶質シリコン４は、発生したキャリアを効率良く捕獲するためのＢＳＦ（Ｂａｃｋ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｆｉｅｌｄ）層であるが、これらｉ型非晶質シリコン層２ａ，２ｂおよびｎ型非晶質シリコン４は必ずしも形成されなければいけないわけではない。また、テクスチャ構造については受光面側のみに形成してもよい。
　なお、ｐ型非晶質シリコン層３上に厚みが約７０ｎｍのＩＴＯ（酸化インジウム錫）などの透光性電極５ａが形成され、前記透光性電極５ａ上には銀（Ａｇ）からなる厚みが約６０μｍの集電電極６が形成されている。一方、ｎ型非晶質シリコン層４上には、透光性電極５ｂを介して厚み約３００ｎｍの銀（Ａｇ）からなる裏面電極７が全面に形成されている。
　本発明の実施の形態１による凹凸加工されたｎ型単結晶シリコン基板１の断面イメージ図を図２－１に、平面イメージ図を図２－２に示す。また、このｎ型単結晶シリコン基板１の谷部の断面ＴＥＭ像を図３に示す。図２－１および図２－２に示すように、四角推を基本とするテクスチャ構造の凹凸部Ｐの谷部の底部間の隙間のほぼすべてに微細な幅の平坦部Ｆが形成される、言い換えれば、ほとんどのテクスチャの谷部の４辺が細い平坦部で囲まれることがわかる。ここで平坦部Ｆは太線で示されている領域である。また図３により、ｎ型単結晶シリコン基板（シリコン基板）１の谷部に平坦部Ｆを形成することによって、凹部角度が１１５～１３５°に広角化され、かつ、原子ステップ状の形状変化が形成されていないことが確認できる。なおここでＭは観察用の保護膜である。
　次に、本発明の実施の形態１による結晶系シリコン太陽電池の製造方法を説明する。図４は本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明するフローチャートである。図５－１～図５－４は、本発明の実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する工程断面図である。図６－１～図６－５は、このテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を用いた結晶系シリコン太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。
　本実施の形態の太陽電池の製造方法では、耐エッチング膜を形成することなく、直接、第１導電型の結晶系シリコン基板の（１００）表面に、エッチングを施し、（１００）表面にピラミッド状の凸部が重なり合いながら配置されたテクスチャを形成する。すなわち、テクスチャ構造を形成する工程が、シリコン基板の表面に、異方性エッチングを施して、複数のピラミッド型の凹凸部を形成する第１の工程（ステップＳ３０）と、等方性エッチングを施し、ピラミッド型の凹凸部の角部を丸くする、第２の工程（ステップＳ４０）と、続いて異方性エッチングを施し、前記ピラミッド型の凹凸部の谷部に平坦部を形成する、第３の工程（ステップＳ５０）とを含むことを特徴とする。
　まず、基板として主面の結晶面方位が（１００）であるｎ型単結晶シリコン基板１を用意する（図５－１）。ｎ型単結晶シリコン基板１は、所望の濃度のｎ型にドープされた単結晶シリコンインゴットからマルチワイヤーソーでスライスしたものである。
　次に、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面側の表面に対して異方性エッチングを施す。この異方性エッチングでは、例えば、有機物を適量含むアルカリ溶液をｎ型単結晶シリコン基板１の表面に供給する。アルカリ溶液としては、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液や水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液などが用いられる。これらの水溶液の濃度は、添加する有機物の種類に依存して適宜変更されるが、例えばアルカリ濃度は、１重量％以上１０重量％以下が好ましく、有機物としては例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などのアルコール、有機スルホン酸、有機エステルなどが用いられ、界面活性剤やエーテルなどを添加してもよい。また、エッチング時のこれらの水溶液の温度は、７０℃以上９０℃以下とすることが好ましい。エッチング時間は２０～４０分が好ましい。スルホン酸を添加することで、表面の平滑化をはかることができる。
　アルカリ水溶液によりｎ型単結晶シリコン基板１の表面を異方性エッチングすると、エッチングの速度の速い（１００）面などでエッチングが進み、エッチングの速度の極めて遅い（１１１）面のみからなる凹凸部Ｐが形成されると、エッチングの進行が遅くなる。このようにして、ピラミッド型の凹凸部Ｐが形成される（ステップＳ３０、図５－２）。図５－２は、結晶面方位が（１１１）である斜面を有するピラミッド型の凹凸部Ｐが形成された状態を示している。
　このピラミッド型の凹凸部Ｐは、結晶面方位が（１１１）である斜面を有する。ピラミッド型の凹凸部Ｐは、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面を上側にしたときに四角錐形状の突出部を形成するものであり、平面視では正方形状を成しており、ピラミッド型構造とも呼ばれる。各ピラミッド型の凹凸部Ｐは、４つの斜面が交差して形成されており、その底部は凹部形状の最深部Ｅを形成している。
　このようにして、図５－２に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面にテクスチャと呼ばれる略（１１１）面によって形成されるピラミッド状の凹凸部Ｐを持つように、表面加工を行なう。このときの凹凸加工されたｎ型単結晶シリコン基板１の平面イメージ図を図７に、テクスチャ谷部のＴＥＭ像を図８に示す。このとき（１１１）面によって７０～８５°の急峻な断面Ｖ字状の溝を構成する。エッチング中は、エッチング溶液を攪拌しても良い。また、この例ではｎ型単結晶シリコン基板１の受光面側および裏面側の両面に凹凸部Ｐを形成したが、凹凸部Ｐ形成は受光面側だけでも良い。またテクスチャによっては、逆ピラミッド構造と呼ばれる凹凸部Ｐを形成する方法もあり、本実施の形態の方法は逆ピラミッド構造のテクスチャ付き基板に対しても有効である。一方、凹凸部Ｐの形成前に、エッチングムラを抑制するために、基板の受入れ洗浄を実施しても良い。さらに、スライス時の基板表面のダメージ層を酸またはアルカリ溶液を用いたウェットエッチングで除去する工程を実施しても良い。加えてダメージ層除去工程後に、基板内不純物のゲッタリング処理を施すと性能向上に望ましい。ゲッタリング処理としては、リン拡散処理などを用いる。
　次に図５－３（ステップＳ４０）に示すように、凹凸部Ｐの形成されたｎ型単結晶シリコン基板１に等方性エッチングを実施し、谷部に丸みを形成する。このときのテクスチャ谷部のＴＥＭ像を図９に示す。平面イメージ図は、図２－２と同様である。等方性エッチング溶液としては、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）の混合液あるいは、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）と酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）の混合液などを使用することができる。濃度、あるいは処理時間を調整することで谷部丸め形状を制御することが可能となるため、濃度、あるいは処理時間の条件は限定されるわけではない。例えばフッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ3）を１：１０～１：１００の割合で混合した水溶液に、前記凹凸部Ｐの形成されたｎ型単結晶シリコン基板１を、１０秒～５分浸漬すると良い。エッチング中は、エッチング溶液を攪拌しても良い。なお、等方性エッチングは、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチングによって行うこともできる。
　さらに、谷部の丸められた凹凸部Ｐの形成されたｎ型単結晶シリコン基板１に、異方性エッチング処理を短時間実施し、谷部に平坦部Ｆを形成する（ステップＳ５０）。このようにして図５－４に示すように谷部に平坦部Ｆを有する凹凸部Ｐの形成されたｎ型単結晶シリコン基板１を得る。
　本実施の形態では、アルカリエッチングを行うことで、丸くなった谷部が平坦形状になるという現象を新たに発見した。異方性エッチング溶液としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）および水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリ金属水酸化物の水溶液や、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）および炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）などのアルカリ金属炭酸塩の水溶液を使用するのが望ましい。例えば、常温の０．１～１５ｗｔ％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液に、谷部の丸められた凹凸部付きのｎ型単結晶シリコン基板１を５～６０秒浸漬する。エッチング中は、エッチング溶液を攪拌しても良い。これによりエッチングの進行が均一となる。
　このようにして、谷部に平坦部Ｆを有する凹凸部Ｐを形成した後、図６－１に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板１の片面にｉ型非晶質シリコン層２ａ、ｐ型非晶質シリコン層３をこの順番で化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて形成する。ｉ型非晶質シリコン層２ａ、ｐ型非晶質シリコン層３それぞれの膜厚は５ｎｍである。本実施の形態では膜厚は５ｎｍとしたが、層の形成条件によっては３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の膜厚でもよい。ＣＶＤとしてはプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ法などを用いることが望ましい。光電変換層であるｎ型単結晶シリコン基板１に対して十分な内蔵電界を発生させるためには、ｐ型非晶質シリコン層３のバンドギャップ、活性化エネルギーは、それぞれ１．７ｅＶ以上、０．４ｅＶ以下であることが必要である。なおｉ型非晶質シリコン層２ａに代えて、ｉ型非晶質炭化シリコン層、ｉ型非晶質酸化シリコン層或いはそれらを積層した多層膜を用いても良い。またｐ型非晶質シリコン層４に代えてｐ型非晶質炭化シリコン層、ｐ型非晶質酸化シリコン層、ｐ型微結晶シリコン層或いはそれらを積層した多層膜などを用いても良い。
　これにより、（１１１）面によって７０～８５°の急峻な断面Ｖ字状の溝を構成していた凹凸部Ｐの底部は平坦部Ｆを構成することで１１５～１３５°に広角化することができる。従って溝の底部を丸めた基板よりも（１００）面を１０～２０％低減することが可能となる。
　このようにして、ｎ型単結晶シリコン基板１の片面にｉ型非晶質シリコン層２ａ、ｐ型非晶質シリコン層３を形成した後、図６－２に示すようにｎ型単結晶シリコン基板１の受光面の反対側に、化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて、ｉ型非晶質シリコン層２ｂ、ｎ型非晶質シリコン層４をこの順番で形成する。ｉ型非晶質シリコン層２ｂ、ｎ型非晶質シリコン層４それぞれの膜厚は５ｎｍである。本実施の形態では膜厚は５ｎｍとしたが、層の形成条件によっては３ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲の膜厚でもよい。ＣＶＤとしてはプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ法などを用いることが望ましい。光電変換層であるｎ型単結晶シリコン基板１に対して十分な内蔵電界を発生させるためには、ｎ型非晶質シリコン層４のバンドギャップ、活性化エネルギーはそれぞれ１．７ｅＶ以上、０．３ｅＶ以下であることが必要である。なおｉ型非晶質シリコン層２ｂの代わりに、ｉ型非晶質炭化シリコン層、ｉ型非晶質酸化シリコン層或いはそれらを積層した多層膜を用いても良い。またｎ型非晶質シリコン層４の代わりにｎ型非晶質炭化シリコン層、ｎ型非晶質酸化シリコン層、ｎ型微結晶シリコン層或いはそれらを積層した多層膜などを用いても良い。
　ｎ型単結晶シリコン基板１の片面にｉ型非晶質シリコン層２ｂ、ｎ型非晶質シリコン層４を形成した後、ｉ型非晶質シリコン層とｎ型単結晶シリコン基板１の界面欠陥低減のため、不活性ガス或いは不活性ガスで希釈した水素ガス中で熱アニール処理を施しても良い。アニール温度は２００℃以下が望ましい。
　熱アニール処理の後、図６－３に示すようにｐ型非晶質シリコン層３、ｎ型非晶質シリコン層４の上に透光性電極５ａ，５ｂをスパッタ法或いは蒸着法で形成する。透光性電極５ａ，５ｂの膜厚は反射率低減の観点から、約７０ｎｍが望ましい。透光性電極材料としては酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium　Tin　Oxide）或いは、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3：Indium　Oxide）などの透光性導電膜（ＴＣＯ：Transparent　Conductive　Oxide）を用いる。また透光性電極５ａ，５ｂの抵抗率は低いことが望ましいが、導電性を担うキャリア密度が高いと光吸収率が増加してしまう。そのため透光性電極５ａ，５ｂとして用いる材料は高移動度でなければならない。７０ｎｍの膜厚で十分低い抵抗率を達成するために移動度は１００ｃｍ2／Ｖｓ以上が望ましい。なお下層側の透光性電極材料としては、アルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）などを添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ：Zinc　Oxide）を用いてもよい。
　ｎ型非晶質シリコン層４の上に透光性電極５ｂを形成した後、図６－４に示すように透光性電極５ｂ上にＡｇで構成される裏面電極７をスパッタ法或いは蒸着法で形成する。裏面電極７の膜厚は約３００ｎｍで、材料としてはＡｇを用いる。裏面電極７を形成する代わりに、透光性電極５ｂ上にＡｇで構成される集電電極をスクリーン印刷法、或いは、メッキ法などで形成しても良い。裏面電極７の材料は、高反射率および導電性を有することが望ましく、Ａｇの代わりにアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）などを用いても良い。
　ｐ型非晶質シリコン層３の上に透光性電極５ａを形成した後、図６－５に示すように透光性電極５ａ上にＡｇで構成される集電電極６をスクリーン印刷法で形成する。また集電電極６を構成しているグリッド電極の幅は遮光を押さえるため狭いほどよいが、抵抗が増加してしまう。従ってグリッド電極は幅が狭く、膜厚が大きいことが望ましい。本実施の形態では幅を５０μｍ、膜厚を６０μｍとした。なおスクリーン印刷の他に、メッキ法などで集電電極６を形成してもよい。集電電極６の印刷後、２００℃以下で焼成する。このようにして形成した結晶系シリコン太陽電池の凹凸構造の谷部形状は、図８に示す比較例１の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－Iおよび図９に示す比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIの形状から、図３に示すような平坦部Ｆを有する形状になることがＴＥＭ観察より確認された。
　次に、上記方法より製造した結晶系シリコン太陽電池と、ｎ型単結晶シリコン基板１にピラミッド状の凹凸のみ形成し、本実施の形態の太陽電池と同条件で作製した比較例１の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－Iと、ｎ型単結晶シリコン基板１に谷部の丸まった凹凸部Ｐを形成し本発明と同条件で作製した比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIを用意し、太陽電池特性を測定した結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１からも明らかなように、本実施の形態による結晶系シリコン太陽電池は比較例１の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－Iと比較して、谷部形状変化に伴う短絡電流Ｊｓｃの減少量以上に、開放電圧（Ｖｏｃ）および曲線因子（Ｆ．Ｆ．）が増加し、変換効率ξ（％）を向上することが可能となる。平坦部長が長くなるほど反射率は増加しＪｓｃが減少するため、平坦部形成によるＶｏｃおよびＦ．Ｆ．とＪｓｃはトレードオフの関係にある。また、本実施の形態による結晶系シリコン太陽電池の特性は、比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIの場合と比較しても、開放電圧（Ｖｏｃ）および曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の増加量が大きく、変換効率向上効果が大きいことがわかる。Ｆ．Ｆ．は曲線因子（fill　factor）であり、理論出力に対する最大出力の割合を表す数値であって、太陽電池モジュールの品質の目安の１つとされている。理論出力は、開放電圧および短絡電流の積に相当する。Ｆ．Ｆ．は、最大出力が理論出力と同一である場合を最大値１とし、数値が１に近いほど発電効率が高いことを表す。
　図１０－１は、谷部に丸みを有するｎ型単結晶シリコン基板と本発明における谷部に平坦部Ｆを有するｎ型単結晶シリコン基板１の規格化反射率と、このｎ型単結晶シリコン基板１で作製した結晶系シリコン太陽電池の規格化Ｖｏｃの関係を示すグラフである。テクスチャ谷部に追加加工を実施していない比較例１の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－Iの反射率およびＶｏｃを基準とし、規格化を行った。曲線ａは本実施の形態１のｎ型単結晶シリコン基板１すなわち、テクスチャ谷部に追加加工を実施して平坦部Ｆを形成した基板を示し、曲線ｂはテクスチャ谷部に丸め加工を実施した比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIの基板を示す。このグラフから、本実施の形態の結晶系シリコン太陽電池は、比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIよりも、Ｖｏｃが向上することが確認できる。これは本実施の形態の結晶系シリコン太陽電池において、凹部角度を広角化したことで、急峻な谷部形状に起因したパッシベーション膜の欠陥およびエピタキシャル成長が抑制できたためと考えられる。繰り返し実験を行なった結果から同程度の反射率を有するとき、本実施の形態の結晶系シリコン太陽電池のｎ型単結晶シリコン基板１は、溝の底部を丸めた比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIの基板よりも（１００）面を１０～２０％低減することが可能となることがわかった。従って本実施の形態の結晶系シリコン太陽電池によれば、（１００）面に起因した非晶質膜中のエピタキシャル成長および欠陥の発生を抑制することができ、光電変換効率の向上を図ることができる。
　さらに、同程度の反射率を有する比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIの形状と本実施の形態の結晶系シリコン太陽電池とを比較すると、本実施の形態の結晶系シリコン太陽電池の方が、比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIよりもＶｏｃの増加量が大きいことがわかる。これは、谷部に平坦部Ｆを有する形状の方が、谷部に丸みを有する形状よりも、谷部の形状加工に伴って発生する（１００）面および近（１００）面領域が小さく、かつ、丸め形状に伴う原子ステップ状の形状変化が無くなったためだと考えられる。断面ＴＥＭ像から、谷部における（１００）面および近（１００）面の１次元領域を求めた結果、同程度の反射率を示す基板において、（１００）面および近（１００）面の１次元領域は、本実施の形態の太陽電池の方が比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIに比べ、１０～２０％ほど少ない。加えて、比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIにおける基板の谷部形状は、丸め形状に伴う原子ステップ状の変化が存在するのに対し、本実施の形態の太陽電池における基板の谷部形状は略（１１１）面と略（１００）面によって構成されている。従って、本実施の形態の太陽電池は、比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIで見られるような原子ステップ状の構造変化に起因した、パッシベーション膜の欠陥およびエピタキシャル成長を抑制できたと考えられる。
　以上のことから、本実施の形態１による谷部構造を有するｎ型単結晶シリコン基板１は、比較例２の結晶系シリコン太陽電池Ｒｅｆ－IIに比べ非晶質シリコン層の欠陥やエピタキシャル成長をさらに抑制することができたと考えられる。
　図１０－２は、谷部の平坦部Ｆの長さとＶｏｃの関係を示すグラフである。曲線ａは本実施の形態１のｎ型単結晶シリコン基板１における平坦部Ｆの長さとＶｏｃの関係を示す。この図から、本実施の形態１の結晶系シリコン太陽電池は、平坦部長が６００ｎｍ以下のときＶｏｃ向上の効果を有することがわかった。平坦部Ｆの長さが長くなりすぎると、ｎ型単結晶シリコン基板１の反射率が増加し短絡電流Ｊｓｃが大きく減少すると同時に、パッシベーション膜に（１００）面に起因した欠陥およびエピタキシャル成長が多く発生してしまい、十分な効果が得られないことが明らかとなった。図１０－２およびＪｓｃの低下分を考慮すると、より適切な平坦部Ｆの長さは、５００ｎｍ以下であると判断することができる。またその後の追加実験によって、平坦部（フラット部）長が約５０ｎｍのときに、規格化反射率、及び、規格化Ｖｏｃはそれぞれ、１．０１１、１．００９であり、平坦部長が５０ｎｍのときにも、Ｖｏｃ向上の効果を有することを確認した。
　このように本実施の形態のヘテロ接合型の太陽電池では、ピラミッド構造を形成し谷部に平坦部Ｆを有するｎ型単結晶シリコン基板１を用いているため、略（１１１）面によって形成される急峻な凹部角度を広角化することができるため、丸め形状に起因した原子ステップ状の形状変化をなくすことができ、かつ、反射率が同等の谷部を丸めた基板よりも（１００）面および近（１００）面の領域を１次元で１０～２０％低減することが可能となる。従って、急峻なテクスチャ形状または丸め形状、および、（１００）面に起因した、非晶質膜中のエピタキシャル成長、および、欠陥を抑制することができる。このため、表面での光反射率か低く、かつ欠陥の少ない半導体膜が形成される。従って、形状変化に伴う短絡電流Ｊｓｃの減少量以上に開放電圧ＶｏｃおよびＦ．Ｆ．を向上することができるため、結晶系シリコン太陽電池の出力特性を向上することが可能となり、光電変換効率の高い太陽電池が実現される。
実施の形態２．
　図１１－１～図１１－３はこのテクスチャ構造を有するｐ型単結晶シリコン基板１ｐを用いた本発明の実施の形態２の結晶系シリコン太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。なお、前記実施の形態１では、テクスチャ構造を有する基板表面に非晶質薄膜からなるｉ型非晶質シリコン層２ａ、ｐ型非晶質シリコン層３をＣＶＤ法により形成した薄膜型の太陽電池について説明したが、本実施の形態は、ｐ型単結晶シリコン基板１ｐに、拡散によりｎ型シリコン拡散層を形成しｐｎ接合を形成した場合の接合型の太陽電池に適用するものである。前記実施の形態１においてｎ型単結晶シリコン基板とｐｎ接合を形成するｐ型非晶質シリコン層に代えて、本実施の形態では、ｐ型単結晶シリコン基板１ｐ表面に、ｎ型シリコン拡散層３ｄが、拡散により形成されている点が異なる。一方裏面側にはアルミニウム層などからなる裏面側電極１７の焼成時の拡散によりｐ型シリコン拡散層(ＢＳＦ層)１５が形成されている。裏面に関しては、裏面側電極１７を高温で焼成する際にシリコンとアルミニウムが溶融してテクスチャが消失しフラット(平坦)形状になっているが、もともとは両面テクスチャ形成されたものである。
　実施の形態１と同様のピラミッド構造あるいは逆ピラミッド構造が形成されたｐ型単結晶シリコン基板１ｐなどの第1導電型の結晶系のシリコン基板の受光面側に、まず、拡散によりｎ型シリコン拡散層３ｄを形成し、ｐｎ接合を形成する(図１１－１)。例えば、上記のテクスチャ形成処理が完了したｐ型単結晶シリコン基板１ｐを熱拡散炉へ投入し、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）蒸気の存在下で加熱しｐ型単結晶シリコン基板１ｐの表面にリンガラスを形成しｐ型単結晶シリコン基板１ｐにリンを拡散させ、第２導電型層としてｎ型シリコン拡散層３ｄを形成し、ｐｎ接合を形成する。なお、ここではｐ型のシリコン基板を使用したため、ｐｎ接合を形成するため異なる導電型のリンを拡散させたが、ｎ型シリコン基板を使用した際はｐ型の不純物を拡散させればよい。この拡散法は、気相拡散、固相拡散、塗布拡散などがあり、例えば、インクジェット法を用いて拡散源をシリコン基板表面に形成する工程と、拡散源をアニールによりシリコン基板の内部へ拡散する工程と、を組み合わせることにより形成される。
　次にフッ酸溶液中でｐ型単結晶シリコン基板１ｐのリンガラス層を除去し、ｐ型単結晶シリコン基板１ｐの受光面側の面以外に形成された第２導電型層を除去した後（ｐｎ分離）、例えばＣＶＤ法などによりｐ型単結晶シリコン基板１ｐの受光面側にパッシベーション効果と反射防止効果を有する誘電体膜８を形成する(図１１－２)。パッシベーション効果と反射防止効果を有する誘電体膜８の材料としては、ＳｉＮ（Ｓｉ３Ｎ４）または、ＳｉＯ2、またはＡｌ2Ｏ3のいずれかまたはひとつを含む材料が挙げられる。誘電体膜８の膜厚および屈折率は、光反射を抑制する値、あるいは表面欠陥を終端する値、を念頭にそれぞれが両立する最適な値に設定する。なお、屈折率の異なる層を堆積してもよい。また、誘電体膜８は、スパッタリング法など、異なる成膜方法により形成してもよい。
　つぎに、スクリーン印刷法などを用いてｐ型単結晶シリコン基板１ｐの受光面に銀を含有するペーストを櫛状に印刷して受光面側電極１６を形成し、裏面側にアルミニウムを含有するペーストを全面に印刷し裏面電極１７を形成する。その後、８００℃の焼成プロセスを実施する。この焼成プロセスにより、受光面側では、誘電体膜８を貫通して受光面側電極１６がｎ型シリコン拡散層３ｄにコンタクトする。一方裏面側では、裏面電極１７のアルミニウムなどの金属がｐ型単結晶シリコン基板１ｐに拡散しｐ型シリコン拡散層(ＢＳＦ層)１５が形成され、拡散接合型の太陽電池が得られる(図１１－３)。
　本実施の形態２の太陽電池は、構成としては、実施の形態１の太陽電池においてはＣＶＤ法などにより成膜することで形成した非晶質薄膜に代えて、不純物拡散によって所望の不純物濃度を有する半導体層（シリコン層）を形成する点が異なる。
　従来、テクスチャ構造を持つ半導体基板表面に拡散層を形成する場合にも、ピラミッド状の凹凸部の谷部において、基板受光面に製膜したパッシベーション膜で不純物の集中により、欠陥が生じ易く、十分な光電変換効率を得ることができなかった。これに対し、本実施の形態によれば、ピラミッド型の凹凸部Ｐの谷部の底部に平坦部Ｆを形成することで、谷部における欠陥の発生を抑制することができ、光電変換効率の向上を図ることが可能となった。
　なお、前記実施の形態では、ピラミッド状の凹凸部Ｐの谷部が平坦部Ｆを持つように形成した単結晶シリコン基板を用いたが、逆ピラミッド状の凹部を持つテクスチャ構造においても谷部が平坦部Ｆを持つように形成することで、前記実施の形態１の場合と同様、欠陥の少ない誘電体膜８の形成が可能となる。これは谷部の形状加工に伴って発生する（１００）面あるいは近（１００）面領域が小さくなっており、また丸めに伴う原子ステップ状の形状の形状変化がなくなっており、この表面に拡散によりｐｎ接合を形成し、この上に誘電体膜８を形成する場合も、結晶性の高い膜を形成することができる。この誘電体膜８は、シリコン基板との屈折率の違いから反射防止膜としての機能を有するとともに、ｐｎ接合部で生成されたキャリアの再結合を防ぐ、きわめて重要な役割を果たしていることが明らかになっており、この誘電体膜８の膜質を向上することで、太陽電池の光電変換効率の向上に極めて重要な役割を果たすことがわかっている。
　また、本実施の形態は、ｐ型シリコン基板に拡散によりｎ型シリコン拡散層を形成しｐｎ接合を形成した場合の接合型の太陽電池だけでなく、ｎ型シリコン基板に拡散によりｐ型シリコン拡散層を形成しｐｎ接合を形成した接合型の太陽電池にも適用可能であることはいうまでもない。
実施の形態３．
　図１２－１、図１２－２は、本発明にかかる太陽電池の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池を構成する結晶系シリコン基板としての、ｎ型単結晶シリコン基板１の断面イメージ図および、平面イメージ図を示す図である。図１２－１は、図１２－２のＡ－Ａ断面図である。このシリコン太陽電池は、前記実施の形態１と同様、結晶系のシリコン基板として、比抵抗が１～１０Ω・ｃｍで、主表面が（１００）面で構成され、厚みが５０μｍ以上３００μｍ以下のｎ型単結晶シリコン基板１を用いたものである。このｎ型単結晶シリコン基板１の表面に、谷部の頂点が平坦部Ｆを構成する逆ピラミッド状の凹凸部Ｐが多数個規則的に配列されている。この凹凸部Ｐは、４本の稜線が形成する谷部に平坦部Ｆを有する逆ピラミッド状をなし、逆ピラミッド形状の底面に略正方形の平坦部Ｆを有する構成となっている。Ｓは逆ピラミッド状の凹部の側面を示す。
　そして太陽電池の構造としては表面のテクスチャ形状が異なる以外は実施の形態１の太陽電池と同様であるのでここでは説明を省略する。
　図１２－１および図１２－２に示すように、規則的に配列された逆四角推状（逆ピラミッド状）の凹部を基本とするテクスチャ構造の凹凸部Ｐの谷部の底部に４本の稜線に連なる平坦部Ｆが形成される、言い換えれば、テクスチャの谷部に略正方形の平坦部Ｆを有している。
　次に、本発明の実施の形態３による結晶系シリコン太陽電池の製造方法を説明する。図１３は本発明の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明するフローチャートである。図１４－１～図１４－６は、本発明の実施の形態３の結晶系シリコン太陽電池の製造方法におけるテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を形成するためのテクスチャ形成工程の手順を説明する断面図である。このテクスチャ構造を有するｎ型単結晶シリコン基板を用いた結晶系シリコン太陽電池の製造工程については前記実施の形態１で図６－１～図６－５の工程断面図を用いて説明したものと同様であるためここでは説明を省略する。
　本実施の形態の太陽電池の製造方法では、テクスチャ構造を形成する工程が、シリコン基板の表面に耐エッチング膜を形成し（ステップＳ１０）、この耐エッチング膜にフォトリソグラフィあるいはレーザ加工を用いて開口部を形成し一定間隔で規則的に配列された開口部を有する、耐エッチング膜を形成する工程（ステップＳ２０）と、耐エッチング膜をマスクとして、異方性エッチングを施して、前記開口部の下部およびその近傍領域に複数の逆ピラミッド型の凹凸部Ｐを形成する第１の工程（ステップＳ３０）と、等方性エッチングを施し、逆ピラミッド型の凹凸部Ｐの角部を丸くする、第２の工程（ステップＳ４０）と、異方性エッチングを施し、前記ピラミッド型の凹凸部Ｐの谷部に平坦部Ｆを形成する第３の工程（ステップＳ５０）と、を含むことを特徴とする。
　まず、基板として主面の結晶面方位が（１００）であるｎ型単結晶シリコン基板１を用意する（図１４－１）。ｎ型単結晶シリコン基板１は、所望の濃度のｎ型にドープされた単結晶シリコンインゴットからマルチワイヤーソーでスライスしたものである。
　つぎに、逆ピラミッド型のテクスチャ形成時におけるエッチングマスクとなる耐エッチング膜Ｒをｎ型単結晶シリコン基板１の受光面側となる表面およびその対向面である裏面に成膜する（ステップＳ１０、図１４－２）。図１４－２は、結晶面方位（１００）を有するｎ型単結晶シリコン基板１の受光面側となる表面および裏面に耐エッチング膜Ｒが成膜された状態を示している。
　エッチングマスクとして用いる耐エッチング膜Ｒの材料は、高分子材料からなる感光性樹脂などの有機材料からなる有機レジストのほか、無機材料からなる無機レジストが用いられる。特に、本実施の形態における耐エッチング膜Ｒの材料としては無機材料が好ましく、例えばシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を用いることができる。耐エッチング膜Ｒの成膜方法としては、ｎ型単結晶シリコン基板１へのダメージが少ない方法を選択するのが好ましく、常圧ＣＶＤ（Chemical　Vapor　Deposition）法、ＬＰＣＶＤ（Low　Pressure　Chemical　Vapor　Deposition）法、ＰＥＣＶＤ（Plasma-Enhanced　Chemical　Vapor　Deposition）法のほか、ＡＬＤ（Atomic　Layer　Deposition：原子層堆積）法などの方法を用いることができる。本実施の形態では、耐エッチング膜Ｒとして無機材料からなる無機レジストを用いる場合について説明する。
　つぎに、エッチング用の開口として使用される、一定間隔で縦横に規則的に配列された複数の開口部Ｏを耐エッチング膜Ｒに形成してエッチングマスクを形成する（ステップＳ２０、図１４－３）。開口部Ｏは、ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向においてマトリクス状に配置される。
　開口部Ｏを形成する方法としては、耐エッチング膜Ｒに高分子材料を用いた場合にはフォトリソグラフィ法などの化学的手法を用いる。一方、耐エッチング膜Ｒに無機材料を用いた場合にはレーザなど物理的手法を用いて直接描画を行なうかまたは、フォトリソグラフィを用いて有機系レジストのパターンを形成した後これをマスクとしてエッチングすることによってパターニングすることができる。耐エッチング膜Ｒの加工用のレーザは、シリコンを透過しないものが好ましく、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波である波長５３２ｎｍのものを用いればよい。また、レーザにより耐エッチング膜Ｒの加工を行う場合には、耐エッチング膜Ｒとして、膜中に水素を含有させた材料を用いることが好ましい。
　上記のように無機材料からなる耐エッチング膜Ｒにレーザ加工により開口部Ｏを形成し、この開口部Ｏからｎ型単結晶シリコン基板１にエッチングを施す方法は生産性に優れており、利点が多い。リソグラフィを用いてエッチングマスクを形成する方法は、レーザ加工より精度の点で優れる。しかし、異方性エッチングによるｎ型単結晶シリコン基板１表面の加工では、開口部Ｏの形状にばらつきがあっても光反射率に対する影響は軽微であり、レーザ加工のデメリットとはならない。むしろ、ｎ型単結晶シリコン基板１自体が完全に平坦に研磨されておらず、スライス加工による凹凸を有する場合においても、問題なくエッチングマスクを形成可能であり、同様の効果を得ることができる。
　この開口部Ｏは耐エッチング膜Ｒの面方向において規則的な島状のパターンを残すように形成されている。すなわち、耐エッチング膜Ｒは、エッチングによりｎ型単結晶シリコン基板１に形成される逆ピラミッド型の凹凸部Ｐの形状に対応した正方形領域を単位形成領域として、耐エッチング膜Ｒの面方向においてマトリクス状に形成されている。図１４－３に示す個々の開口部Ｏは、ｎ型単結晶シリコン基板１の（１００）面に対して＜０１０＞軸方向および＜００１＞軸方向に配列されている。この形状は、ｎ型単結晶シリコン基板１の（１１１）面のエッチングを進める際に、（１００）面に垂直な方向から見て、エッチングされて露出する（１１１）面同士が交差する稜線と重なる方向にある。
　次に、この耐エッチング膜Ｒをマスクとして、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面側の表面に対して開口部Ｏを介して異方性エッチングを施す。この異方性エッチングでは、例えばｎ型単結晶シリコン基板１をアルカリ溶液に浸漬し、耐エッチング膜Ｒの開口部Ｏからアルカリ溶液をｎ型単結晶シリコン基板１の表面に供給する。アルカリ溶液としては、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液や水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液などが用いられる。これらの水溶液の濃度は３重量％以上１０重量％以下が好ましく、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの有機物や界面活性剤などを添加してもよい。また、エッチング時のこれらの水溶液の温度は、７０℃以上９０℃以下とすることが好ましい。エッチング時間は２０～４０分が好ましい。なお、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面側の表面に対して開口部Ｏを介して異方性エッチングを実施できれば、必ずしもｎ型単結晶シリコン基板１をアルカリ溶液に浸漬しなくてもよい。
　アルカリ水溶液によりｎ型単結晶シリコン基板１の表面を異方性エッチングすると、エッチングの速度の速い（１００）面などでエッチングが進み、エッチングの速度の極めて遅い（１１１）面のみからなる凹凸部Ｐが形成されると、エッチングの進行が遅くなる。そして、＜０１０＞軸方向および＜００１＞軸方向にマトリクス状に配列された開口部Ｏを有するエッチングマスクを用いてこの異方性エッチングを行うと、逆ピラミッド型の凹凸部Ｐが開口部Ｏの下部に形成される（ステップＳ３０、図１４－４）。図１４－４は、結晶面方位が（１１１）である斜面を有する逆ピラミッド型の凹凸部Ｐが形成された状態を示している。
　この逆ピラミッド型の凹凸部Ｐは、結晶面方位が（１１１）である斜面を有する。逆ピラミッド型の凹凸部Ｐは、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面を上側にしたときに四角錐形状の凹部を形成するものであり、平面視では正方形状を成しており、逆ピラミッド型構造とも呼ばれる。各逆ピラミッド型の凹凸部Ｐは、４つの斜面が交差して形成されており、その底部は凹部形状の最深部Ｅを形成している。
　このようにして、図１４－４に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面にテクスチャと呼ばれる略（１１１）面によって形成される逆ピラミッド状の凹凸部Ｐを持つように、表面加工を行なう。耐エッチング膜Ｒ形成前に、エッチングムラを抑制するために、基板の受入れ洗浄を実施しても良い。さらに、基板表面のダメージ層を除去する工程を実施しても良い。加えてダメージ層除去工程後に、基板内不純物のゲッタリング処理を施すと性能向上に望ましい。ゲッタリング処理としては、リン拡散処理などを用いる。
　次に図１４－５（ステップＳ４０）に示すように、凹凸部Ｐの形成されたｎ型単結晶シリコン基板１に等方性エッチングを実施し、谷部に丸みを形成する。平面イメージ図は、図１２－２と同様である。等方性エッチング溶液としては、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）の混合液あるいは、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）と酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）の混合液などを使用することができる。濃度、あるいは処理時間を調整することで谷部丸め形状を制御することが可能となるため、濃度、あるいは処理時間の条件は限定されるわけではない。例えばフッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ3）を１：１０～１：１００の割合で混合した水溶液に、前記凹凸部Ｐの形成されたｎ型単結晶シリコン基板１を、１０秒～５分浸漬すると良い。エッチング中は、エッチング溶液を攪拌しても良い。このエッチングによって、耐エッチング膜も除去される。なお、等方性エッチングは、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチングによって行うこともできる。
　さらに、前記谷部の丸められた凹凸部Ｐの形成されたｎ型単結晶シリコン基板１に、異方性エッチング処理を短時間実施し、谷部に平坦部Ｆを形成する（ステップＳ５０）。図１４－６に示すように谷部に平坦部Ｆを有する逆ピラミッド状の凹凸部Ｐの形成されたｎ型単結晶シリコン基板１を得る。
　このようにして、谷部に平坦部Ｆを有する逆ピラミッド状の凹部が規則的に配列されてなる、凹凸部Ｐとなる。このようにして凹凸部Ｐを形成した後、実施の形態１と同様、ｎ型単結晶シリコン基板１の片面にｉ型非晶質シリコン層２ａ、ｐ型非晶質シリコン層３をこの順番で形成し、ｐｎ接合を形成して太陽電池を形成する。
　これにより、本実施の形態の太陽電池においても（１１１）面によって７０～８５°の急峻な断面Ｖ字状の溝を構成していた凹凸部Ｐの底部は平坦部Ｆを構成することで１１５～１３５°に広角化することができる。従って溝の底部を丸めた基板よりも（１００）面を１０～２０％低減することが可能となる。
　なお、前記実施の形態１～３では、単結晶シリコン基板について説明したが、単結晶シリコン基板に限定されることなく、多結晶シリコン基板を用いた場合にも適用可能である。多結晶シリコン基板を用いた場合、ピラミッド部の形状はランダムとなるが、同様に谷部丸めに伴う谷部での原子ステップ状の形状変化が発生し、基板上に積層される非晶質シリコン層に欠陥が生じやすくなるという問題があるが、本発明を適用することにより、このような欠陥を回避することができ、光電変換効率の高い太陽電池を提供することが可能となる。
　また、前記実施の形態１～３で説明した構成を有する太陽電池からなるセルを複数形成し、隣接する太陽電池セル同士を電気的に直列または並列に接続することにより、良好な光閉じ込め効果を有し、光電変換効率に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。この場合は、たとえば隣接する太陽電池セルの受光面側の電極層と他方の裏面側の電極層とを電気的に接続すればよい。
　以上のように、本発明にかかる太陽電池およびその製造方法は、ピラミッド型のテクスチャ構造を有して低光反射率および高光電変換効率を有する太陽電池の実現に有用である。
　１　ｎ型単結晶シリコン基板、１ｐ　ｐ型単結晶シリコン基板、２ａ，２ｂ　ｉ型非晶質シリコン層、３　ｐ型非晶質シリコン層、３ｄ　ｎ型シリコン拡散層、４　ｎ型非晶質シリコン層、５ａ，５ｂ　透光性電極、６　集電電極、７　裏面電極、８　誘電体膜、Ｐ　凹凸部、Ｆ　平坦部、Ｓ　側面、１５　ｐ型シリコン拡散層、１６　受光面側電極、１７　裏面電極。

Claims (19)

  1. 　表面に多数のピラミッド状の凹凸部が形成された第１導電型の結晶系シリコン基板の表面に第２導電型の半導体層が形成された結晶系太陽電池であって、
    　前記結晶系シリコン基板の表面に設けられたピラミッド状の凹凸部の谷部が平坦部を有することを特徴とする太陽電池。
  2. 　前記ピラミッド状の凹凸部は、第１導電型の結晶系シリコン基板の（１００）表面にピラミッド状の凸部が重なり合いながら配置されて構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  3. 　前記ピラミッド状の凹凸部は、逆ピラミッド状の凹部が規則的に配列されて構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  4. 　前記結晶系シリコン基板は、単結晶シリコン基板であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の太陽電池。
  5. 　前記第２導電型の半導体層は、非晶質あるいは微結晶半導体層であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の太陽電池。
  6. 　前記凹凸部の谷部の平坦部の一辺が６００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽電池。
  7. 　前記第２導電型の半導体層は、ＣＶＤ法により成膜された非晶質あるいは微結晶半導体層であることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  8. 　前記第２導電型の半導体層が不純物拡散により形成されており、
    　前記第２導電型の半導体層の表面に誘電体層が形成されたことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  9. 　前記誘電体層は、窒化シリコン、または、酸化シリコン、または酸化アルミニウムのいずれか、または、少なくとも１つを含む材料からなることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池。
  10. 　第１導電型の結晶系シリコン基板表面にテクスチャ構造を形成する工程と、
    　前記結晶系シリコン基板表面に第２導電型の半導体層を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法であって、
    　前記テクスチャ構造を形成する工程が、
    　異方性エッチングを施して、前記ピラミッド型の凹凸部を形成する第１の工程と、
    　等方性エッチングを施し、前記ピラミッド型の凹凸部の角部を丸くする、第２の工程と、
    　異方性エッチングを施し、前記ピラミッド型の凹凸部の谷部に平坦部を形成する、第３の工程と、
    　を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
  11. 　前記テクスチャ構造を形成する工程が、
    　耐エッチング膜を形成することなく、直接、第１導電型の結晶系シリコン基板の（１００）表面に、エッチングを施し、ピラミッド状の凸部が重なり合いながら配置された凹凸部を形成する工程であることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池の製造方法。
  12. 　前記テクスチャ構造を形成する工程が、
    　前記結晶系シリコン基板の表面に、一定間隔で規則的に配列された開口部を有する、耐エッチング膜を形成する工程と、
    　前記耐エッチング膜をマスクとして、異方性エッチングを施して、複数の逆ピラミッド型の凹凸部を形成する第１の工程と、
    　等方性エッチングを施し、逆ピラミッド型の凹凸部の角部を丸くする、第２の工程と、
    　異方性エッチングを施し、前記逆ピラミッド型の凹凸部の谷部に平坦部を形成する、第３の工程と、
    　を含むことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池の製造方法。
  13. 　前記結晶系シリコン基板は、単結晶シリコン基板であることを特徴とする請求項１０～１２のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
  14. 　前記第２導電型の半導体層を形成する工程は、前記テクスチャ構造を有する基板表面に非晶質あるいは微結晶半導体層を成膜する工程であることを特徴とする請求項１０～１３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
  15. 　前記第３の工程は、前記凹凸部の谷部の平坦部の一辺が６００ｎｍ以下となるように異方性エッチングを行なう工程であることを特徴とする請求項１０～１４のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
  16. 　前記第２の工程は、少なくともフッ酸と硝酸を含む混合溶液をエッチング液として用いたエッチング工程であり、
    　前記第３の工程は、アルカリ水溶液を、エッチング液として用いたエッチング工程であることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池の製造方法。
  17. 　前記第２導電型の半導体層を形成する工程は、ＣＶＤ法により非晶質あるいは微結晶半導体層を成膜する工程であることを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
  18. 　前記第２導電型の半導体層を形成する工程は、不純物拡散工程であり、
    　さらに、前記第２導電型の半導体層の表面に誘電体層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池の製造方法。
  19. 　前記誘電体層を成膜する工程は、ＣＶＤ工程を含み、窒化シリコン、または、酸化シリコン、または酸化アルミニウムのいずれか、または、少なくとも１つを含む材料からなる膜を成膜する工程であることを特徴とする請求項１８に記載の太陽電池の製造方法。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104218122A (zh) * 2014-08-28 2014-12-17 奥特斯维能源（太仓）有限公司 一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法
EP3021366A1 (en) * 2014-11-17 2016-05-18 Total Marketing Services Solar cell and method of manufacturing thereof
JP2016201388A (ja) * 2015-04-07 2016-12-01 国立研究開発法人産業技術総合研究所 透明導電膜を有する薄膜太陽電池
WO2017002927A1 (ja) * 2015-06-30 2017-01-05 株式会社カネカ 太陽電池および太陽電池モジュール
CN109166937A (zh) * 2018-09-04 2019-01-08 苏州钱正科技咨询有限公司 一种硅基光伏电池及其制造方法
KR20190100400A (ko) 2017-01-10 2019-08-28 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 태양 전지
JP2023024428A (ja) * 2021-08-04 2023-02-16 上海晶科緑能企業管理有限公司 太陽電池及びその製造方法、太陽電池モジュール
US11843071B2 (en) 2021-08-04 2023-12-12 Shanghai Jinko Green Energy Enterprise Management Co., Ltd. Solar cell, manufacturing method thereof, and photovoltaic module

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI453927B (zh) * 2011-06-29 2014-09-21 Ind Tech Res Inst 多重反射結構以及光電元件
KR101649060B1 (ko) * 2012-03-12 2016-08-17 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 태양전지 셀의 제조 방법
WO2016084299A1 (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池セル及び太陽電池モジュール
CN104993006B (zh) * 2015-05-22 2017-07-04 暨南大学 一种过渡金属氧化物‑硅异质结太阳能电池及其制备方法
US10453983B2 (en) * 2015-12-18 2019-10-22 Lg Electronics Inc. Solar cell and method of manufacturing
DE102016105866B3 (de) * 2016-03-31 2017-07-06 Technische Universität Bergakademie Freiberg Siliziumwafer, Verfahren zum Strukturieren eines Siliziumwafers und Solarzelle
CN105826405A (zh) * 2016-05-17 2016-08-03 常州天合光能有限公司 一种单晶硅双面太阳电池及其制备方法
CN107403852A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 盐城金合盛光电科技有限公司 硅基异质接面太阳能电池及其制程方法
CN106098835A (zh) * 2016-08-19 2016-11-09 山东新华联新能源科技有限公司 异质结太阳能电池及其制备方法
KR20180119969A (ko) * 2017-04-26 2018-11-05 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR101998743B1 (ko) * 2017-06-14 2019-07-10 엘지전자 주식회사 화합물 반도체 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR102584087B1 (ko) * 2018-03-19 2023-10-04 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 텐덤 태양전지의 제조 방법
CN108666380B (zh) * 2018-06-08 2019-09-27 南京纳鑫新材料有限公司 一种具有类倒棱台绒面结构的金刚线切割多晶硅片及其制绒方法
EP3671863B1 (en) * 2018-12-20 2021-06-09 IMEC vzw Smoothed rear side doped layer for a bifacial solar cell
US11081606B2 (en) * 2018-12-27 2021-08-03 Solarpaint Ltd. Flexible and rollable photovoltaic cell having enhanced properties of mechanical impact absorption
CN117059681B (zh) * 2023-10-09 2024-03-29 晶科能源(海宁)有限公司 太阳能电池及其制造方法、光伏组件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998043304A1 (fr) * 1997-03-21 1998-10-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Element photovoltaique et procede de fabrication dudit element
JP2000150937A (ja) * 1998-08-31 2000-05-30 Sharp Corp 太陽電池セル及びその製造方法
JP2010077010A (ja) * 2008-09-01 2010-04-08 Hiroshima Univ 結晶製造装置、それを用いて製造された半導体デバイスおよびそれを用いた半導体デバイスの製造方法
JP2011115987A (ja) * 2009-12-01 2011-06-16 Asahi Kasei E-Materials Corp 太陽電池樹脂封止シート

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427839A (en) * 1981-11-09 1984-01-24 General Electric Company Faceted low absorptance solar cell
JPS59175170A (ja) 1983-03-24 1984-10-03 Yoshihiro Hamakawa タンデム型太陽電池
US5024953A (en) * 1988-03-22 1991-06-18 Hitachi, Ltd. Method for producing opto-electric transducing element
JP2588464B2 (ja) 1992-07-31 1997-03-05 株式会社 半導体エネルギー研究所 光電変換装置
JPH0795603A (ja) 1993-09-24 1995-04-07 Hitachi Ltd 投射型カラーテレビジョン装置
US6313397B1 (en) 1998-08-31 2001-11-06 Sharp Kabushiki Kaisha Solar battery cell
US7108819B2 (en) 2001-08-27 2006-09-19 The Boeing Company Process for fabricating high aspect ratio embossing tool and microstructures
US20030178057A1 (en) * 2001-10-24 2003-09-25 Shuichi Fujii Solar cell, manufacturing method thereof and electrode material
JP2005150614A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Sharp Corp 太陽電池及びその製造方法
EP2211374A4 (en) * 2007-11-16 2012-10-10 Ulvac Inc PROCESS FOR TREATING SUBSTRATE AND SUBSTRATE PROCESSED THEREBY
TW201115749A (en) 2009-10-16 2011-05-01 Motech Ind Inc Surface structure of crystalline silicon solar cell and its manufacturing method
US9330910B2 (en) * 2010-11-01 2016-05-03 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Method of forming an array of nanostructures
US20120255603A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Young-June Yu Photovoltaic structures and methods of fabricating them

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998043304A1 (fr) * 1997-03-21 1998-10-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Element photovoltaique et procede de fabrication dudit element
JP2000150937A (ja) * 1998-08-31 2000-05-30 Sharp Corp 太陽電池セル及びその製造方法
JP2010077010A (ja) * 2008-09-01 2010-04-08 Hiroshima Univ 結晶製造装置、それを用いて製造された半導体デバイスおよびそれを用いた半導体デバイスの製造方法
JP2011115987A (ja) * 2009-12-01 2011-06-16 Asahi Kasei E-Materials Corp 太陽電池樹脂封止シート

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104218122A (zh) * 2014-08-28 2014-12-17 奥特斯维能源（太仓）有限公司 一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法
EP3021366A1 (en) * 2014-11-17 2016-05-18 Total Marketing Services Solar cell and method of manufacturing thereof
WO2016079123A1 (en) 2014-11-17 2016-05-26 Total Marketing Services Solar cell and method of manufacturing thereof
JP2016201388A (ja) * 2015-04-07 2016-12-01 国立研究開発法人産業技術総合研究所 透明導電膜を有する薄膜太陽電池
WO2017002927A1 (ja) * 2015-06-30 2017-01-05 株式会社カネカ 太陽電池および太陽電池モジュール
JPWO2017002927A1 (ja) * 2015-06-30 2018-04-05 株式会社カネカ 太陽電池および太陽電池モジュール
KR20190100400A (ko) 2017-01-10 2019-08-28 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 태양 전지
CN109166937A (zh) * 2018-09-04 2019-01-08 苏州钱正科技咨询有限公司 一种硅基光伏电池及其制造方法
CN109166937B (zh) * 2018-09-04 2020-06-05 江苏晶道新能源科技有限公司 一种硅基光伏电池及其制造方法
JP2023024428A (ja) * 2021-08-04 2023-02-16 上海晶科緑能企業管理有限公司 太陽電池及びその製造方法、太陽電池モジュール
JP7331232B2 (ja) 2021-08-04 2023-08-22 上海晶科緑能企業管理有限公司 太陽電池及びその製造方法、太陽電池モジュール
US11843071B2 (en) 2021-08-04 2023-12-12 Shanghai Jinko Green Energy Enterprise Management Co., Ltd. Solar cell, manufacturing method thereof, and photovoltaic module
US11929449B2 (en) 2021-08-04 2024-03-12 Shanghai Jinko Green Energy Enterprise Management Co., Ltd. Solar cell, manufacturing method thereof, and photovoltaic module

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