WO2015159456A1 - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池および太陽電池の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2015159456A1
WO2015159456A1 PCT/JP2014/081882 JP2014081882W WO2015159456A1 WO 2015159456 A1 WO2015159456 A1 WO 2015159456A1 JP 2014081882 W JP2014081882 W JP 2014081882W WO 2015159456 A1 WO2015159456 A1 WO 2015159456A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar cell
texture
main surface
film
single crystal
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/081882
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
古畑　武夫
裕介 白柳
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2016513610A priority Critical patent/JP6058212B2/ja
Priority to TW104108927A priority patent/TWI548101B/zh
Publication of WO2015159456A1 publication Critical patent/WO2015159456A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell having a texture structure on a substrate surface and a method for manufacturing the solar cell.
  • Texture is a general term for micro unevenness formed on the surface of a substrate made of a single crystal silicon substrate, etc., and by etching an single crystal silicon substrate using an alkaline etching solution obtained by adding an additive such as isopropyl alcohol to an alkaline aqueous solution. It is formed. This utilizes anisotropic etching in which etching does not proceed with respect to a specific crystal orientation, and the (100) plane of a single crystal silicon substrate is etched to form a minute (111) plane of a silicon crystal. Pyramid structure is formed.
  • Patent Document 1 proposes a solar cell using such a pyramid structure. As a result, reflection on the light receiving surface side is suppressed, more sunlight can be absorbed, and a solar cell with high photoelectric conversion efficiency can be manufactured.
  • Patent Document 2 the texture is formed in a region from the light receiving surface, the side surface of the substrate, and the peripheral edge of the back surface to 2 mm or less, thereby efficiently absorbing light from the periphery of the substrate. Batteries have been proposed.
  • the surface of the single crystal silicon substrate (100) is etched, A. Structure with approximately the same size texture on the light receiving surface and back surface- Or B. Structure with no texture formed on the backside except the area of 2mm or less from the peripheral edge of the backside- One of the structures.
  • A the texture size is optimized to suppress reflection on the light receiving surface, and the back surface is also formed with that size.
  • B except for 2 mm from the end portion, the back surface remains (100) without being scraped.
  • Such a light receiving surface and the back surface are insufficiently reduced in defects, and it has been a problem to reduce them.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a solar cell with high conversion efficiency by forming an appropriate texture that can reduce surface defects and reduce reflection on the light receiving surface side. To do.
  • a single crystal silicon substrate having first and second main surfaces, a pn junction formed on the single crystal silicon substrate, and a pn junction And a texture having an inverted pyramid shape is formed on the first main surface, and a texture having a regular pyramid shape is formed on the second main surface of the substrate. Is formed.
  • the average value of the length of one side of the pyramid bottom surface of the first main surface on the light receiving surface side is the average value of the length of one side of the pyramid bottom surface of the second main surface. Shorter.
  • the present invention it is possible to obtain a solar cell with high conversion efficiency by forming an appropriate texture that can reduce surface defects and reduce reflection on the light receiving surface side.
  • FIG. 1 Figure It is explanatory drawing which shows the pyramid-like texture structure of the solar cell by Embodiment 1 of this invention, (a) is an enlarged view of the typical top view of a texture, (b) is sectional drawing of a texture, (c) is Texture perspective view (A)-(d) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell of Embodiment 1 of this invention.
  • the flowchart which shows the manufacturing method of the solar cell of Embodiment 1 of this invention.
  • (A)-(d) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell by Embodiment 2 of this invention.
  • the flowchart which shows the manufacturing method of the solar cell by Embodiment 2 of this invention. It is a figure which shows typically the solar cell by Embodiment 3 of this invention, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a). The figure which shows the state before the electrode formation of the solar cell by Embodiment 3 of this invention. The figure which shows the relationship between the pyramid shape and characteristic of the solar cell by Embodiment 3 of this invention. The figure which shows the relationship between the texture size and characteristic of the pyramid of the solar cell by Embodiment 3 of this invention. The principal part enlarged view of the pinhole of the SiN film of the solar cell by Embodiment 4 of this invention FIG.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a solar cell according to Embodiment 4 of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a).
  • (A)-(d) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell by Embodiment 4 of this invention.
  • FIG. 6 schematically shows a solar cell according to a fifth embodiment of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a).
  • (A)-(d) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell by Embodiment 5 of this invention.
  • the flowchart which shows the manufacturing method of the solar cell by Embodiment 5 of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a first embodiment of a solar cell according to the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a).
  • 2A and 2B are explanatory views showing an inverted pyramid-like texture structure, in which FIG. 2A is an enlarged view of a schematic top view of the texture, FIG. 2B is a sectional view of the texture, and FIG. 2C is a perspective view of the texture. .
  • FIGS. 4A to 4D are process cross-sectional views showing a method for manufacturing the solar cell
  • FIG. 5 is a flowchart showing the method for manufacturing the solar cell.
  • an n-type single crystal silicon substrate 1 is used as the single crystal silicon substrate.
  • This n-type single crystal silicon substrate 1 has a (100) plane as a surface.
  • a p-type substrate may be used instead of the n-type single crystal silicon substrate 1.
  • the solar cells are formed texture 1T A of inverted pyramid structure formed from the first main surface at (111) plane constituting the light-receiving surface 1A.
  • texture 1T B positive pyramid structure consisting of large (111) plane of the size of the light receiving surface 1A.
  • the uneven structure composed of the (111) plane is also formed at an angle of 55 ° with respect to the (100) plane. This angle is precisely 54.75 °.
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 having the (100) plane as the light-receiving surface and the back surfaces 1A and 1B is etched to form a concavo-convex structure, or texture.
  • a concavo-convex structure or texture.
  • an uneven structure having an inverted pyramid structure composed of a (111) surface having a smaller size than the back surface 1B side is formed on the light receiving surface 1A.
  • the concavo-convex structure composed of the (111) plane is formed at an angle of 55 ° with respect to the (100) plane.
  • the large size means that the average value of the bottom surface area of the pyramid structure formed on the light receiving surface side is larger than the average value of the bottom surface area of the pyramid structure formed on the back surface side. To do. Or it also means that the average value is large by comparing the average values of the lengths of one side of the bottom surface.
  • the inverted pyramid is a shape in which the surface is cut out by a square weight composed of a rectangular bottom surface and one vertex, and one vertex is the tip of the concave portion of the substrate surface. It constitutes.
  • the regular pyramid has a quadrangular pyramid shape whose surface is composed of a square bottom surface and one vertex, and the one vertex is a convex surface of the substrate surface. It constitutes the tip of the part. Note that these textures are not necessarily regularly arranged at regular intervals. Also, the texture size is often formed with variations. D is the apex of the peak of the regular pyramidal texture, E is the apex of the valley of the inverted pyramid texture, and F is the bottom of the pyramid.
  • both the normal pyramid and the reverse pyramid are formed by anisotropic etching.
  • Single crystal silicon is less etched on the (111) plane than on the (100) plane and is less likely to be etched. Using this difference in etching rate, when the single crystal silicon is etched from the (100) plane, as the etching proceeds, the (111) plane that is difficult to etch appears and various shapes can be formed. When etching is performed as it is, a regular pyramid-like texture is formed, but when etching is performed from the pinhole h formed in the mask, an inverted pyramid shape is obtained.
  • an inverted pyramid shape is formed by forming a silicon nitride film having a small density on the light receiving surface 1A side and including a pinhole h, and then performing anisotropic etching from the pinhole h. Get.
  • Solar cell of Embodiment 1 which has an n-type single-crystalline silicon substrate 1 as the substrate, the light receiving surface 1A side and the rear surface 1B side like an inverted pyramid texture 1T A and positive pyramidal texture 1T B is formed.
  • a p-type diffusion layer 2 is formed on the light receiving surface 1A side, and an n-type diffusion layer 3 is formed on the back surface 1B side.
  • the outside is covered with amorphous silicon i layers 4i and 5i as substantially amorphous silicon thin films. Silicon nitride films 6 and 7 are formed.
  • the 1st and 2nd current collection electrodes 8 and 9 are provided in the light-receiving surface 1A and the back surface 1B side.
  • the p-type diffusion layer 2 forms a pn junction with the substrate on the light-receiving surface side, and the n-type diffusion layer 3 collects carriers by the BSF (back surface field) effect on the back surface 1B side.
  • BSF back surface field
  • an intrinsic amorphous silicon film i.e., an amorphous silicon i layer
  • an amorphous silicon i layer is formed as a thin film layer on each of the light-receiving surface 1A side and the back surface 1B side of the n-type single crystal silicon substrate 1 to repair defects on the substrate surface. 4i and 5i are provided.
  • the thin film layer may be a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film or a film composed of a combination of these elements, an insulating film capable of holding a charge having an effect of attracting or repelling generated carriers. .
  • the thin film layer on the light receiving surface 1A side may play a role of preventing reflection of incident sunlight.
  • Silicon nitride films 6 and 7 are formed as second thin film layers on both surfaces of the substrate on the amorphous silicon i layers 4i and 5i. This further has the effect of repairing defects on the substrate surface and the effect of preventing reflection on the light receiving surface side.
  • the silicon nitride films 6 and 7 as the second thin film layer need not be formed.
  • the first and second current collecting electrodes 8 and 9 are formed so as to be electrically connected to the substrate.
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 (100) surface is cut out from the ingot by slicing.
  • the cut surface is polished to flatten the surface.
  • the surface is etched by about 10 to 20 ⁇ m using an etchant such as HF + HNO 3 , NaOH in the damage removing step S101.
  • an etchant such as HF + HNO 3 , NaOH in the damage removing step S101.
  • gettering there is a method in which phosphorus is thermally diffused and impurities are segregated in the formed phosphorus glass layer.
  • the mask for texture etching is hereinafter referred to as the mask for etch etching.
  • the film density is 2.3 g / cm 3 on the light receiving surface 1A side of the n-type single crystal silicon substrate 1 as shown in FIG.
  • An SiN film 20 as an etching resistant film is formed to 80 nm.
  • the SiN film 20 is formed using a plasma CVD method using SiH 4 gas and NH 3 gas.
  • the SiH 4 gas flow rate is 40 sccm
  • the NH 3 gas flow rate is 20 sccm
  • the pressure is 100 Pa
  • the substrate temperature is 170 ° C.
  • the RF power density is 1.5 W / cm 2 .
  • the SiN film is a silicon nitride film, a film whose composition is adjusted so as to be effective as an etching resistant film is referred to as a SiN film hereinafter.
  • the film density is preferably 1.5 to 2.5 g / cm 3 . This is because if it is too high, pinholes cannot be formed in SiN by the subsequent etching, and if it is too low, the SiN film 20 itself is etched and disappears.
  • SiN films 20 having different film densities may be stacked. After forming SiN having a film density of 1.5 g / cm 3 to 60 nm, SiN having a film density of 2.5 g / cm 3 is formed to 20 nm. Thus, the texture size can be increased by increasing the number of pin holes h of SiN while sufficiently preventing the SiN film 20 from being lost by etching.
  • the texture etching step S103 5 wt% sodium hydroxide as an alkaline solution and 2 wt% isopropyl alcohol as an additive are used.
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 is etched at 80 ° C. for 20 minutes.
  • an aqueous solution of another alkaline material such as potassium hydroxide may be used.
  • Any other additive may be used as long as it can moderately inhibit the etching reaction on the surface of the silicon substrate, and ethylene glycol, butanol and the like can be considered. Moreover, it is not necessary to use an additive.
  • a texture 1T B having a regular pyramid structure formed by the (111) plane can be formed.
  • a minute pinhole h is formed in the SiN film, the chemical solution penetrates through the pinhole h, and the substrate is etched, as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c).
  • the texture 1T a of inverted pyramid structure in the substrate is formed. Further, the size of the bottom surface area of the pyramid can be reduced, that is, the texture size can be reduced.
  • the reason why the texture size can be reduced is that the start of etching on the substrate is delayed due to the effect of the inhibition of the SiN film 20 covering the substrate, which reduces the amount of etching of the substrate, and as a result, the bottom surface area of the pyramid shape. Becomes smaller. That is, the texture size is reduced.
  • the reason why the bottom surface area of the pyramid can be reduced when the substrate etching amount is reduced is easily understood when considering the reason that the bottom surface area is increased when the substrate etching amount is increased.
  • minute irregularities are formed on the substrate, and the etching amount of the irregularities increases. As the etching proceeds, the substrate is deeply etched and connected to the adjacent irregularities. In this way, the size of the unevenness increases and the bottom area of the pyramid increases. Therefore, conversely, if the substrate etching amount is reduced, the bottom area of the pyramid can be reduced.
  • the average value of the length of one side of the bottom surface of the pyramid is preferably 0.5 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less on the light receiving surface and 2.0 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less on the back surface. This is an effective size for suppressing reflection of incident sunlight on the light receiving surface and suppressing defects on the back surface side. Therefore, the output characteristics of the solar cell can be improved by reducing the size of the bottom surface of the pyramid on the light receiving surface side and increasing the size of the bottom surface of the pyramid on the back surface side.
  • the texture etching mask is removed in the texture etching mask removing step S104.
  • step S105 of forming the p-type diffusion layer on the light-receiving surface side the p-type diffusion layer 2 is formed on the light-receiving surface 1A side of the n-type single crystal silicon substrate 1.
  • the p-type diffusion layer 2 is formed by solid-phase diffusion by annealing after forming an oxide film containing boron B by atmospheric pressure CVD. Then, the unnecessary B-containing oxide film is removed with hydrofluoric acid HF.
  • the n-type diffusion layer 3 is formed on the back surface 1B side of the n-type single crystal silicon substrate 1 in step S106 of forming the n-type diffusion layer on the back surface side.
  • the n-type diffusion layer 3 is formed by solid phase diffusion by annealing after forming an oxide film containing phosphorus P by atmospheric pressure CVD. Then, the unnecessary P-containing oxide film is removed with hydrofluoric acid HF.
  • the amorphous silicon i layer 4i is formed on both surfaces of the n-type single crystal silicon substrate 1 as a thin film layer effective for reducing surface defects. 5i. It is formed by plasma CVD under the conditions of SiH 4 gas flow rate 60 sccm, pressure 100 Pa, substrate temperature 130 ° C., and RF power 0.1 W / cm 2 .
  • the film thickness is 10 nm. The film thickness is preferably about 1 nm to 50 nm.
  • the amorphous silicon i layers 4i and 5i as thin film layers may be silicon oxide films, and by a plasma CVD method, SiH 4 gas flow rate 60 sccm, H 2 gas flow rate 60 sccm, CO 2 flow rate 60 sccm, pressure 100 Pa, It can be formed under conditions of a substrate temperature of 170 ° C. and an RF power of 0.1 W / cm 2 .
  • the film thickness is 30 nm.
  • the film thickness is preferably about 1 nm to 100 nm.
  • a method for forming a silicon oxide film in addition to the plasma CVD method, a method of oxidizing a silicon substrate with radical oxygen obtained by decomposing oxygen gas by plasma, using heat while flowing 1000 sccm of O 2 gas at 1000 ° C. at atmospheric pressure. Then, there is a method of oxidizing the silicon substrate.
  • heat when heat is used, defects inside the substrate may increase due to thermal damage to the substrate.
  • amorphous silicon i layers 4i and 5i as thin film layers are formed on the substrate (111) surface to suppress the epitaxial growth of the thin film layers, thereby further reducing defects on the substrate surface.
  • silicon nitride films 6 and 7 are formed as second thin film layers.
  • the silicon nitride film is formed by plasma CVD using SiH 4 gas and NH 3 gas.
  • the SiH 4 gas flow rate is 40 sccm
  • the NH 3 gas flow rate is 20 sccm
  • the pressure is 100 Pa
  • the substrate temperature is 450 ° C.
  • the RF power density is 1.5 W / cm 2 .
  • the film thickness is 50 nm.
  • Ag was formed on the light receiving surface 1A side and the back surface 1B side as the first and second current collecting electrodes 8 and 9 by screen printing using Ag paste.
  • Ag paste a conductive paste made of Ag particles and a resin binder was used.
  • methods such as ink jet, copper wire bonding, and spraying may be used.
  • annealing was performed at 700 ° C. for 10 seconds in the firing step S110.
  • Ag diffuses the silicon nitride film 6 and the amorphous silicon i layer 4i on the light receiving surface 1A side, and diffuses the silicon nitride film 7 and the amorphous silicon i layer 5i on the back surface 1B side to connect to the substrate. It is formed.
  • the light-receiving surface 1A side by forming an inverted pyramidal texture 1T A, can reduce the defect of the substrate surface.
  • the rear surface 1B side positive pyramidal texture 1T B longer than the length of the pyramid bottom side to the light receiving surface, i.e., by increasing the texture size can reduce defects on the substrate surface.
  • a high quality solar cell can be created and the output of the solar cell can be improved.
  • ⁇ -PCD Microwave Photo-Conductive Decay
  • a laser beam having a wavelength of 904 nm is irradiated on the surface of the sample, and the decrease rate of the generated carriers is measured using the reflectance from the sample of 10 GHz microwave irradiated to the sample.
  • the lifetime value reflects the recombination rate of carriers, and it can be said that the higher the value of the sample, the lower the defect density.
  • FIG. 6 shows the results of evaluation of substrates having different crystal planes on a flat substrate surface without irregularities.
  • the lifetime of the substrate with the thin film layer formed on the (111) plane is improved. That is, the (111) plane is more effective in reducing surface defects than the (100) plane. Therefore, it can be seen that it is effective in reducing surface defects to etch the (100) substrate from the (100) substrate using anisotropy to form a (111) surface as in the present embodiment.
  • the reason why defects can be reduced is that on the (100) plane, the thin film layer formed on the (100) plane is easily grown epitaxially, and the epitaxial layer has a low effect of repairing the interface with the substrate.
  • the epitaxial growth can be suppressed on the (111) plane, and as a result, the defect repairing effect is improved at the interface between the (111) plane and the thin film layer and the defects can be reduced as compared with the (100) plane.
  • the surface of the (111) plane has fewer dangling bonds, that is, dangling bonds in atoms, so that defects can be reduced.
  • Fig. 7 shows the lifetime evaluation results comparing the texture of the inverted pyramid structure and the texture of the regular pyramid structure. At this time, one side of the bottom surface of the pyramid is 1 ⁇ m. Lifetime is improved by using a reverse pyramid texture rather than a regular pyramid. Therefore, the defects can be further reduced by making the surface shape on the light receiving surface side into the texture shape of the inverted pyramid structure.
  • the texture of the inverted pyramid structure requires less etching of the substrate to complete the pyramid structure than the texture of the regular pyramid structure, which results in a flatter (111) surface. This is because the surface defects can be reduced.
  • Fig. 8 shows the texture size dependency of the reflectance in the texture of the inverted pyramid structure. Note that the same tendency is observed for the regular pyramid.
  • the reflectance of the light receiving surface can be reduced by reducing the texture size, that is, by reducing the length of one side of the pyramid bottom. This means that the shape with a large texture size means that the etching of the substrate has progressed accordingly, and the (111) surface of the formed texture is rougher than that with a small texture size, resulting in increased reflection.
  • the texture size is reduced, the roughness of the (111) surface is less and reflection can be further suppressed. For this reason, it turns out that the one where a texture size is small on the light-receiving surface side is effective for the output improvement of a solar cell.
  • Fig. 9 shows the texture size dependency of the lifetime in the texture of the inverted pyramid structure. Note that the same tendency occurs in the case of a texture with a regular pyramid structure. From the graph, the longer the length of one side of the bottom surface, that is, the larger the texture size, the higher the lifetime. Therefore, the size of the textured pyramid structure is larger on the back surface side than on the light receiving surface side, and defects can be further reduced.
  • a large texture size means that the density of valleys, that is, the ratio of valleys per unit area is small. Since the valley is an intersection line where two surfaces collide, there are more defects than a plane. In the valley, the effect of repairing the substrate surface by the thin film layer is low, and it is difficult to reduce defects at the interface between the thin film layer and the substrate surface. Therefore, by increasing the texture size, the density of valleys is reduced, and as a result, defects can be reduced.
  • the above-mentioned texture structure on both sides of the substrate that is, the reverse pyramid structure with a relatively small texture size on the light receiving surface, reduces defects on the substrate surface while suppressing reflection of incident light. Defects on the substrate surface can be reduced by making the size larger than the light receiving surface. As a result, since a high quality solar cell can be created, the output of the solar cell can be improved.
  • the back side may have an inverted pyramid texture.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams schematically showing a second embodiment of the solar cell according to the present invention, in which FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIGS. 11A to 11D are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solar cell
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the solar cell.
  • the light receiving surface 1A side has a reverse pyramid structure texture
  • the back surface side has a small regular pyramid structure texture
  • the light receiving surface side back surface has an inverted pyramid structure.
  • the difference is that it has a texture.
  • the solar cell of the present embodiment is a heterojunction solar cell. About another structure, it is the same as that of the solar cell of Embodiment 1.
  • FIG. The same symbols are assigned to the same parts.
  • n-type single crystal silicon substrate 1 is used as the single crystal silicon substrate as in the solar cell of the first embodiment.
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 has a (100) plane as a surface.
  • a p-type substrate may be used instead of the n-type single crystal silicon substrate 1.
  • Solar cell forms a texture 1T A of inverted pyramid structure formed from the first main surface at (111) plane constituting the light-receiving surface 1A.
  • a texture 1T BT having an inverted pyramid structure including a (111) surface having a size larger than that of the light receiving surface 1A is formed.
  • the concavo-convex structure composed of the (111) plane is also formed at an angle of 55 °, more precisely 54.75 °, with respect to the (100) plane.
  • the solar cell of the second embodiment is different from the solar cell of the first embodiment in that the back surface includes a texture 1T BT having an inverted pyramid and a heterojunction solar cell in which a pn junction is formed of a thin film. Is different.
  • the average length of one side of the bottom surface of the pyramid is 0.5 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less on the light receiving surface 1A side, and 2.0 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less on the back surface 1B side.
  • a SiN film having a low film density is formed as an etching resistant film on the back side of the substrate, and then the substrate is etched.
  • a SiN film having a lower density than the SiN film formed on the light receiving surface 1A side is formed.
  • the film thickness is about 80 nm.
  • the SiN film having a lower density of the SiN film than the light receiving surface is formed on the back surface side, so that many pin holes h of the SiN film are formed, and the amount of etching to the substrate increases.
  • the light receiving surface An inverted pyramid texture with a larger texture bottom than the side can be formed.
  • translucent conductive films 14 and 15 are provided as thin film layers for repairing defects on the substrate surface on the light receiving surface 1A side and the back surface 1B side of the n-type single crystal silicon substrate 1, respectively.
  • an amorphous silicon i layer 2i and an amorphous silicon p layer 2p for forming a pn junction are formed. Is forming. Since the conductive layer is formed on the thin film layer without forming the diffusion layer inside the substrate, defects in the substrate can be reduced as compared with the case where the diffusion layer is formed inside the substrate. Further, since the amorphous silicon i layer 2i is formed, defects at the interface between the substrate and the conductive type layer can be reduced by the thin film layer, that is, the amorphous silicon i layer 2i. As a result, the output of the solar cell can be improved.
  • an n-type silicon layer 3n having an effect of collecting carriers by a BSF (back surface field) effect is provided on an amorphous silicon i layer 3i which is a thin film layer. Note that this may be reversed to arrange an n-type silicon layer on the light-receiving surface side and a p-type silicon layer on the back surface side.
  • BSF back surface field
  • the upper layer is provided with a translucent conductive film 14 on the light receiving surface 1A side and a translucent conductive film 15 on the back surface 1B side for carrier collection for carrier collection and reflection prevention.
  • the light-transmitting conductive films 14 and 15 are made of SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, CdO, CdIn 2 O 4 , CdSnO 3 , MgIn 2 O 4 , CdGa 2 O 4 , GaInO 3 , InGaZnO 4 , Cd. 2 Sb 2 O 7 , Cd 2 GeO 4 , CuAlO 2 , CuGaO 2 , SrCu 2 O 2 , TiO 2 , Al 2 O 3, etc. can be used, and a light-transmitting conductive film formed by laminating them Can also be used.
  • the dopant one or more elements selected from Al, Ga, In, B, Y, Si, Zr, Ti, F, and Ce may be used.
  • first and second current collecting electrodes 8 and 9 are provided for electrical connection with the translucent conductive films 14 and 15, respectively.
  • the manufacturing method of the solar cell of Embodiment 2 is demonstrated.
  • the (100) plane of the n-type single crystal silicon substrate 1 is cut out from the ingot by slicing.
  • the cut surface is polished and the surface is flattened.
  • the damage removal step S201 the surface is etched by about 10 to 20 ⁇ m using an etching solution such as HF + HNO 3 or NaOH. This process is the same as step S101 of the first embodiment.
  • an SiN film 20 as an etching resistant film is formed to 80 nm on both the front and back surfaces of the substrate.
  • the SiN film 20 is formed using the same plasma CVD method as in the first embodiment under the same conditions.
  • the film density is preferably 1.5 to 2.5 g / cm 3 as in the first embodiment. This is because if it is too high, the pinhole h is not formed in the SiN film 20 by later etching, and if it is too low, the SiN film 20 itself is etched and disappears.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that an etching resistant film for forming a reverse pyramid texture is formed on the back side.
  • SiN films 20 having different film densities may be stacked.
  • the SiN film 20 is also formed on the back surface 1B side of the substrate, and then the substrate is etched.
  • the SiN film 20 having a lower density than the SiN film 20 formed on the light receiving surface 1A side is formed on the back surface 1B side.
  • the film thickness is about 80 nm.
  • the back surface 1B side has a large number of SiN pinholes h and is formed larger by forming SiN having a lower SiN film density than the light receiving surface 1A.
  • the amount of etching on the substrate is increased, and as a result, a texture having an inverted pyramid structure having a larger texture size than the light receiving surface side can be formed.
  • the n-type single crystal silicon substrate 1 is etched at 80 ° C. for 20 minutes by mixing 5 wt% sodium hydroxide as an alkaline solution with 2 wt% isopropyl alcohol as an additive, as in the first embodiment. With this, a texture is formed.
  • the texture etching step S203 thereby forming a texture 1T A of inverted pyramid structure in the first major surface which forms a light-receiving surface 1A, as shown in FIG. 11 (b), the second main surface side that constitutes the backside 1B
  • a texture 1T BT having an inverted pyramid structure having a (111) surface larger than the light receiving surface 1A is formed.
  • the alkaline solution is not limited to sodium hydroxide, and may be an alkali such as potassium hydroxide. Any other additive may be used as long as it can appropriately inhibit the etching reaction on the surface of the silicon substrate, and ethylene glycol and butanol can be considered. Further, since the texture of the inverted pyramid structure can be formed through the pinhole h of the SiN film 20, there is an advantage that it is not necessary to use an additive and the texture can be formed without using an additive.
  • this method makes use of the fact that the etching rates of the (100) plane and the (111) plane of the substrate are different on the light receiving surface 1A side and the back surface 1B side.
  • a texture 1TA having an inverted pyramid structure formed on the (111) plane is formed by isotropic etching.
  • the size of the bottom surface area of the pyramid can be made smaller on the light receiving surface 1A side than on the back surface 1B side, that is, the texture size can be made smaller.
  • the texture size can be reduced is that the start of etching on the substrate is delayed by the effect of the inhibition of the SiN film 20 having a higher density and a larger thickness than the substrate. For this reason, the etching amount of the substrate is reduced, and as a result, as described above, the bottom surface area of the pyramid shape is reduced, that is, the texture size is reduced. On the other hand, since the SiN film 20 having a low density and a small thickness is formed on the back surface side, an opening is easily formed, and the size of the bottom surface of the pyramid is increased.
  • the average value of the length of one side of the bottom surface of the pyramid is preferably 0.5 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less on the light receiving surface and 2.0 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less on the back surface. This is because the light receiving surface has a size effective for suppressing reflection of incident sunlight and suppressing defects on the back surface side. Therefore, the output characteristics of the solar cell can be improved by reducing the size of the bottom surface of the pyramid on the light receiving surface side and increasing the size of the bottom surface of the pyramid on the back surface side.
  • the texture etch mask is removed in the texture etch mask removal step S204 as in the first embodiment.
  • amorphous silicon i layers 2i and 3i are formed. It is formed by plasma CVD under the conditions of SiH 4 gas flow rate 60 sccm, pressure 100 Pa, substrate temperature 130 ° C., and RF power 0.1 W / cm 2 .
  • the film thickness of the amorphous silicon i layer 2i is 10 nm.
  • the film thickness of the amorphous silicon i layer 2i is preferably 1 nm to 50 nm.
  • an amorphous silicon p layer 2p is formed.
  • it is formed by the plasma CVD method under the conditions of SiH 4 gas flow rate 40 sccm, B 2 H 6 gas flow rate 50 sccm, pressure 100 Pa, substrate temperature 170 ° C., and RF power density 0.1 W / cm 2 .
  • B 2 H 6 gas is contained 1% in H 2 gas.
  • the film thickness of the amorphous silicon p layer 2p is 10 nm. The range of 1 nm to 40 nm of the amorphous silicon p layer 2p is preferable.
  • the amorphous silicon n layer 3n is formed in the amorphous silicon n layer forming step S206S on the back side.
  • it is formed by the plasma CVD method under the conditions of SiH 4 gas flow rate 40 sccm, PH 3 gas flow rate 50 sccm, pressure 100 Pa, substrate temperature 170 ° C., and RF power density 0.1 W / cm 2 .
  • PH 3 gas is contained 1% in H 2 gas.
  • the film thickness of the amorphous silicon n layer 3n is 10 nm.
  • the film thickness of the amorphous silicon n layer 3n is preferably in the range of 1 nm to 40 nm.
  • the light-transmitting surfaces are formed on the light-receiving surface 1A side and the back surface 1B side of the n-type single crystal silicon substrate 1.
  • Conductive films 14 and 15 are formed.
  • indium oxide was used, and a direct current magnetron sputtering method was used as the formation method. It is formed under the conditions of a substrate temperature of 180 ° C., an Ar gas flow rate of 70 sccm, an O 2 gas flow rate of 5 sccm, a pressure of 0.7 Pa, and an RF power of 8 W / cm 2 .
  • O 2 gas contains 5% in Ar gas.
  • the film thickness of the translucent conductive films 14 and 15 is 10 to 200 nm.
  • metal electrodes are formed as the first and second current collecting electrodes 8 and 9 in the metal electrode forming step S209 on the light receiving surface side and the back surface side.
  • the 1st and 2nd current collection electrodes 8 and 9 should just be connected with the translucent conductive films 14 and 15, and may form a metal electrode by the plating method.
  • annealing may be performed at 150 ° C. for 60 minutes for the purpose of reducing Ag resistance and reducing contact resistance with the translucent electrode.
  • the p-type diffusion layer 2 is not formed inside the n-type single crystal silicon substrate 1, and the amorphous silicon n layer 3n which is a conductive type layer is formed on the amorphous silicon i layer as a thin film layer. Is forming.
  • the above structure has the following effects. First, as compared with the case where a diffusion layer is formed inside the n-type single crystal silicon substrate 1, defects in the substrate can be reduced. Secondly, defects at the interface between the n-type single crystal silicon substrate 1 and the amorphous silicon p layer 2p which is a conductive type layer can be reduced by the thin film layer, that is, the amorphous silicon i layer 2i. That is, a thin film layer made of an amorphous silicon i layer 2 i is provided between the amorphous silicon p layer 2 p and the n-type single crystal silicon substrate 1.
  • the amorphous silicon i layer 2i has an effect of reducing defects, and defects at the interface formed by the amorphous silicon p layer 2p and the n-type single crystal silicon substrate 1, that is, a pn junction region can be reduced. Thereby, carrier recombination in the pn junction region can be reduced as compared with a structure in which a pn junction is formed inside the substrate.
  • the band gap of the amorphous silicon i layer 2i is larger than the band gap of the n-type single crystal silicon substrate 1, the amorphous silicon i layer 2i has an effect of suppressing carrier flow. .
  • the texture size can be controlled only by adjusting the density of the etching resistant film, and the production is very easy.
  • the second main surface may have a regular pyramid texture as in the first embodiment. In this case, it can be formed by etching the substrate without forming an etching resistant film on the second main surface.
  • the texture structure of the second embodiment can also be applied to solar cells having other structures such as the diffusion solar cell of the first embodiment.
  • the texture size has an in-plane distribution by giving the density distribution of the etching resistant film in the first or second main surface. It is also applicable to the structure. According to such a configuration, the light collecting property can be distributed, and when applied to an integrated solar cell, the photoelectric conversion current is uniform corresponding to the film quality distribution of the functional film constituting the pn junction. It is also possible to adjust so that.
  • the silicon nitride film is used as the etching resistant film.
  • the silicon nitride film is not limited to the silicon nitride film, and a silicon oxide film or a resin film with a reduced film density, It goes without saying that other materials may be used depending on the etching conditions.
  • a pinhole h is formed according to the film density of the etching resistant film during the etching process, and this etching resistant film is used as a texture etching mask.
  • etching may be performed separately from the etching process for forming the texture to form the pinhole h in the etching resistant film.
  • the etching resistant film may be formed under film forming conditions such that the pinhole h is formed during film formation.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing a third embodiment of the solar cell according to the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of (a).
  • the solar cell of the first embodiment has the p-type diffusion layer on the first main surface side which is the light receiving surface 1A side and the n-type diffusion layer on the second main surface which is the back surface 1B side.
  • the n-type diffusion layer 3 is provided on the first main surface side which is the light receiving surface 1A
  • the amorphous silicon i layer 2i and the amorphous silicon p layer 2p are provided on the second main surface side which is the back surface 1B.
  • the solar cell of the present embodiment is a heterojunction solar cell.
  • the solar cell of Embodiment 1 is the same as that of the solar cell of Embodiment 1.
  • FIG. The same symbols are assigned to the same parts.
  • FIG. 14 is sectional drawing which shows the state before electrode formation of the solar cell of this Embodiment shown to Fig.13 (a) and (b).
  • the size of the texture and the shape of the pyramid were compared and evaluated. That is, lifetime and light absorption were evaluated.
  • As the light absorption amount a long wavelength of 1100 nm, which is effective for improving the efficiency of the solar cell when the light absorption in the single crystal silicon substrate 1 is increased, was evaluated.
  • the absorption amount was determined by subtracting the reflection amount and the transmission amount from the incident amount.
  • FIG. 15 shows the result of comparing the pyramid shapes.
  • the texture size T A T B of the light receiving surface 1A side and the rear surface 1B side, the light-receiving surface 1A side is small, and so that the rear surface 1B side is large.
  • the lifetime is not dependent on the shape on the light receiving surface 1A side, but the shape on the back surface 1B side is increased for the regular pyramid compared to the inverted pyramid.
  • the absorption amount is the largest when the light receiving surface 1A side is an inverted pyramid and the back surface 1B side is a regular pyramid. Therefore, from the viewpoint of combining the lifetime and the amount of absorption, the characteristics are most improved when the light receiving surface 1A is an inverted pyramid and the back surface 1B is a regular pyramid.
  • FIG. 16 shows the examination result of the texture size in this structure, that is, the light receiving surface 1A is an inverted pyramid and the back surface 1B is a regular pyramid.
  • Lifetime a regardless of the texture size T A of the light receiving surface. 1A, increases when a large texture size T B of the back surface 1B.
  • absorption is increased when texture size T A of the light receiving surface 1A is small, a large texture size T B of the back surface 1B. Therefore, in view of the combined lifetime and absorption, texture size of the light receiving surface 1A is small, it can be seen that if the texture size T B of the rear surface 1B is large is improved most characteristic.
  • the rear surface 1B is has the texture of regular pyramidal texture sizes T A small light-receiving surface 1A, large texture size T B of the back surface 1B, a substrate surface structure It was realized.
  • the electric electrode 9 By forming the electric electrode 9, the solar cell shown in FIGS. 13 (a) and (b) is completed.
  • the light receiving surface 1A has an inverted pyramid and a small-sized texture structure, so that the surface morphology, that is, the expansion and contraction of the surface of the single crystal silicon substrate 1 is reduced. As a result, the reflection of light is reduced. is doing.
  • the effect of having a regular pyramid and a large-sized texture structure on the back surface, and the effect of constructing pyramid structures of different shapes on the both surfaces of the back surface side regular pyramid and the light receiving surface 1A side inverted pyramid are multiplexed on the back surface 1B. An increase in reflection due to reflection is realized.
  • the amorphous silicon i layer 2i is formed on the single crystal silicon substrate 1 having a large regular pyramid texture structure on the back surface 1B, thereby increasing the reflection due to the difference in refractive index at the interface. The effect is obtained.
  • the amorphous silicon i layer 2i is formed on the single crystal silicon substrate 1 having a large regular pyramid texture structure on the back surface 1B side, thereby improving the crystallinity of the amorphous silicon i layer 2i. As a result, a carrier recombination suppressing effect can be obtained.
  • the solar cell structure shown in FIGS. 13A and 13B achieves both an increase in light absorption by the reflection effect and an effect of suppressing the recombination of carriers. As a result, the voltage and current of solar cell characteristics are improved, and the output of the solar cell can be improved.
  • a pinhole may be formed in the silicon nitride film 6 formed on the light receiving surface 1A.
  • the SiN film that is, the silicon nitride film used for creating the texture shape of the inverted pyramid can be used as it is, the process can be simplified.
  • the characteristics are improved for the reasons described below. That is, in order to function effectively as antireflection, it is necessary to control the refractive index of the silicon nitride film 6 between the refractive index of air 1.0 and the refractive index 4.0 of the silicon substrate.
  • the refractive index of the silicon nitride film 6 can be controlled by a pinhole in the silicon nitride film.
  • the refractive index of a silicon nitride film having no pinhole is 2.1
  • the refractive index becomes 1. by increasing the number of pinholes or increasing the size of the pinholes. Can be lowered to 5.
  • a SiN film immersed in an alkaline solution for texture formation tends to have a larger pinhole on the surface side. This is because the alkaline solution contacts the pinhole for a longer time on the surface side.
  • the pinhole h deep in the thickness direction of the SiN film 20 takes time until the pinhole h is formed, so the contact time of the alkaline solution is shortened. Therefore, as shown in the enlarged sectional view in FIG. 17, aperture h of the SiN film, as the outer surface diameter R o is larger than the diameter R i of the substrate surface, the refraction of the SiN film 20 The rate continuously increases in the film thickness direction from the substrate surface side toward the outer surface side.
  • the antireflection effect can be further enhanced by arranging the SiN film 20 whose refractive index has been continuously changed as an antireflection film.
  • the pinhole h of the SiN film 20 is a cylindrical hole, and the size thereof is 1 ⁇ m or less in diameter and 5 nm or more, and the diameter increases as the diameter Ro on the outer surface side.
  • the diameter R o on the outer surface side When the diameter R o on the outer surface side is larger than 1 ⁇ m, it becomes the same as the wavelength of incident light and the antireflection effect is lowered. On the other hand, if the diameter R o on the outer surface side is smaller than 5 nm, it is difficult to change the refractive index of the silicon nitride film, and a continuously changing silicon nitride film cannot be obtained. In addition to the scattering at the pattern edge of the pinhole h of the silicon nitride film as compared with the case where the antireflection film is formed on the entire surface, the surface of the substrate complicated by the wraparound of etching to the lower part of the silicon nitride film is also obtained. The scattering effect increases with the shape.
  • the antireflection effect and the scattering effect can be enhanced, and the amount of received light increases.
  • the antireflection film has a two-layer structure of the silicon oxide film 21 and the silicon nitride film 6, the defect repair effect can be further enhanced. As a result, the photoelectric conversion current and voltage of the solar cell are increased and the output is improved.
  • FIG. 18 (a) and 18 (b) are diagrams schematically showing a fourth embodiment of the solar cell according to the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a).
  • FIG. The solar cell of this embodiment is characterized in that it is used as an antireflection film without removing the SiN film 20 used for texture formation.
  • FIGS. 19A to 19D are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solar cell
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the solar cell.
  • the SiN film 20 used as a mask in the texture forming step is used as an antireflection film without being removed.
  • the difference from the solar cell of the first embodiment is that the mask is used for texture formation.
  • the point where the SiN film 20 having the opening or pinhole h used is left on the light receiving surface 1A side, and the light receiving surface 1A side forms an n-type diffusion layer 3, and the back surface 1B side is a non-film as a first thin film layer.
  • the crystalline silicon i layer 2i and the amorphous silicon p layer 2p are formed.
  • the n-type diffusion layer forming step S105S is performed without performing the texture etching mask removing step S104 described in FIG. 5 in the first embodiment. This is the point.
  • FIGS. 4A and 4B are exactly the same as FIGS. 4A and 4B in the first embodiment, but in FIG. 19C, the SiN film 20 used as a mask in the texture etching step.
  • the n-type diffusion layer forming step S105S on the light receiving surface side is performed to form the n-type diffusion layer 3, and the amorphous silicon i layer forming step S106S on the back surface side is subsequently performed.
  • Layer 2i is formed.
  • a silicon oxide layer may be formed on the surface of the light receiving surface 1A, but is omitted here.
  • the amorphous silicon p layer 2p is formed on the amorphous silicon i layer 2i by the back side amorphous silicon p layer forming step S107S.
  • the translucent conductive film 15 as the second thin film layer is formed on the back surface 1B side by the second thin film layer forming step S108S.
  • the solar cells shown in FIGS. 18A and 18B are formed through the metal electrode formation step S109 and the firing step S110 on the light receiving surface side and the back surface side.
  • the SiN film 20 in which the pinhole h is formed is used as an antireflection film when functioning as a texture etch mask, as described in the third embodiment. Then, the SiN film 20 whose refractive index is continuously changed is disposed as the antireflection film, and the antireflection effect and the scattering effect can be further enhanced.
  • the pinhole h of the SiN film is a cylindrical hole as in the enlarged view of the main part shown in FIG. 17, but the size is 1 ⁇ m or less in diameter and 5 nm or more on the outer surface side. its diameter becomes larger as the diameter R O.
  • the diameter R i on the substrate surface side When the diameter R i on the substrate surface side is larger than 1 ⁇ m, it becomes the same as the wavelength of the incident light and the antireflection effect is lowered. On the other hand, if the diameter R i on the substrate surface side is smaller than 5 nm, it is difficult to change the refractive index of the silicon nitride film, and a continuously changing silicon nitride film cannot be obtained. Compared to the case where the antireflection film is formed on the entire surface, the surface of the substrate is complicated due to the scattering of the silicon nitride film at the pattern edge of the pinhole h and the etching wrap around the silicon nitride film. Depending on the shape, the scattering effect is increased.
  • the antireflection effect and the scattering effect can be enhanced, and the amount of received light increases. As a result, the photoelectric conversion current of the solar cell is increased and the output is improved.
  • the hole diameter is preferably larger on the outer surface side than on the light receiving surface 1A side which is the first main surface. That is, R O > R i . Further, a cylindrical hole having a diameter of 1 ⁇ m or less and 5 nm or more is formed in the film thickness direction from the light receiving surface 1A, and the hole diameter increases toward the outer surface side. Such a hole shape can be easily formed by the effect of the etching solution in the etching process. Furthermore, by changing the film quality and film composition, such as decreasing the film density of the silicon nitride film from the light-receiving surface 1A toward the outer surface side, the shape of the hole diameter increases easily toward the outer surface side. Obtainable. In addition, the refractive index of the film itself is gradually reduced, and the antireflection effect is further increased.
  • the single crystal silicon substrate is of the first conductivity type
  • the second conductivity type amorphous silicon layer is formed only on the intrinsic amorphous silicon layer on the second main surface of the single crystal silicon substrate. ing. That is, a pn junction is formed on the back surface 1B side, and this pn junction is formed through the amorphous silicon i layer, and a pn junction interface with excellent crystallinity can be obtained, and the photoelectric conversion characteristics are improved. improves.
  • the second conductive type amorphous silicon layer is formed on the back surface 1B side to form a heterojunction pn junction.
  • the back surface 1B side is the second conductive type. It may be a mold diffusion layer.
  • FIGS. 21A and 21B are views schematically showing a fifth embodiment of the solar cell according to the present invention, in which FIG. 21A is a plan view and FIG. 21B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG.
  • the entire surface on the light receiving surface 1A side forms a texture having an inverted pyramid structure
  • the light receiving surface 1A side is positioned below the first current collecting electrode 8.
  • the region Ra to be processed has a regular pyramid structure. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted here.
  • This structure reduces the contact resistance between the first current collecting electrode 8 and the n-type single crystal silicon substrate 1. This is because, in the regular pyramid shape, since the Si protrusion protrudes outward, there is an effect that the electric field at that point increases due to the contact between the protrusion and the first collector electrode 8, resulting in contact resistance. It is because it reduces. Therefore, the output of the solar cell is improved due to the effect of reducing the resistance.
  • FIGS. 22A to 22D are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solar cell
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the solar cell.
  • the SiN film 20 is formed in order to form the texture of the inverted pyramid structure on the single crystal silicon substrate 1 on the light receiving surface side.
  • the fifth embodiment only the SiN film 20 in the region where the positive pyramid is to be formed is removed on the single crystal silicon substrate 1 in the region Ra under the first current collecting electrode 8 on the light receiving surface 1A side. Thereafter, an alkali treatment is performed in the same manner as in Embodiment 1 to form a texture.
  • a texture 1T TA having a regular pyramid structure is formed in a region without the SiN film 20 on the light receiving surface 1A side, and the first current collecting electrode 8 on the light receiving surface 1A side is formed.
  • the first collector electrode 8 By thus arranging the first collector electrode 8 in a region where the texture 1T TA is formed of positive pyramidal structures can be realized a structure of the fifth embodiment.
  • the damage removal step S101 is performed in the same manner as in the first embodiment in FIG.
  • step S102S of forming the light-receiving surface side texture etch mask the SiN film 20 is formed to form a texture etch mask on the light-receiving surface 1A side.
  • an opening is formed in the electrode forming portion Ra in the electrode forming portion opening step S303.
  • texture etching step S304 except for the electrode forming portion Ra on the light receiving surface 1A side, an inverted pyramid structure is formed, and on the light receiving surface 1A side, an electrode forming portion Ra and a back pyramid structure are formed on the back surface 1B.
  • a texture is formed in the SiN film 20 serving as a texture etching mask, and a texture with an inverted pyramid structure is formed in a region excluding the electrode forming portion Ra.
  • a texture having a regular pyramid structure is formed on the electrode forming portion Ra as with the back surface 1B.
  • the second thin film is formed from the step S105 for forming the p-type diffusion layer on the light receiving surface side.
  • a layer forming step S108 is performed.
  • metal electrode formation step S109 and baking step S110 are performed, and the solar cell shown in FIG. 21 is obtained.
  • surface defects can be reduced while suppressing reflection by forming an inverted pyramid texture on the first main surface side that is the light receiving surface 1A. Further, by forming a texture having a size larger than that of the light receiving surface 1A on the back surface 1B side that is the second main surface, it is possible to further reduce defects on the light receiving surface 1A side while obtaining sufficient reflectivity on the back surface 1B side. As a result, the output of the solar cell can be improved.
  • the entire electrode forming portion Ra is formed with a regular pyramid structure texture. However, a part of the electrode forming portion Ra may be formed.
  • the single crystal silicon substrate is used.
  • the variation in the texture shape cannot be denied, but it can be applied to other crystal silicon substrates such as a polycrystalline silicon substrate.
  • the SiN film is used as the etching resistant film, but the SiN film is not limited to the SiN film, and can be appropriately changed such as a laminated film of a SiN film and a SiO film or a metal film.
  • the solar cell has been described.
  • the present invention is not limited to the solar cell, but can be applied to various photoelectric conversion devices including a light receiving element such as an image sensor.
  • the first main surface has a reverse pyramid texture and the second main surface has a regular pyramid texture.
  • the first and first have the texture of an inverted pyramid structure, the structure of the solar cell formed on this single crystal silicon substrate is a diffusion type, heterojunction type, and electrodes are formed only on one main surface. It can be applied to any structure such as a back surface take-out type.
  • Single crystal silicon substrate 1A-receiving surface, 1B backside, 1T A, 1T BT inverted pyramid-shaped texture, 1T TA, 1T B positive pyramidal texture, D positive pyramidal mountain vertices of the texture, E inverted pyramid shape
  • the top of the texture valley, the bottom of the F pyramid 2 p-type diffusion layer, 2i amorphous silicon i layer, 2p amorphous silicon p layer, 3 n type diffusion layer, 3i amorphous silicon i layer, 3n non- Amorphous silicon n layer, 4i, 5i amorphous silicon i layer, 6, 7 silicon nitride film, 8 first current collecting electrode, 9 second current collecting electrode, 14, 15 translucent conductive film, 20 SiN Film, h pinhole, 21 silicon oxide film.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

　受光面１Ａと裏面１Ｂとを有するｎ型単結晶シリコン基板１と、このｎ型単結晶シリコン基板１に形成されたｐｎ接合と、ｐｎ接合を挟むように形成された第１および第２の電極とを備える。受光面１Ａには逆ピラミッド状を有するテクスチャー１ＴAが形成され、裏面１Ｂには、正ピラミッド状を有するテクスチャー１ＴBが形成されている。そして、これらのテクスチャーの内、受光面１Ａ側のピラミッド底面の一辺の長さの平均値が裏面１Ｂのピラミッド底面の一辺の長さの平均値より短い。

Description

太陽電池および太陽電池の製造方法
　本発明は、基板表面にテクスチャー構造をもつ太陽電池および太陽電池の製造方法に関する。
　太陽電池においては、太陽光を効率良く吸収するために、基板の表面での光反射率を極力小さくする必要があり、エッチングによって基板の表面にテクスチャーと呼ばれる凹凸構造を形成している。
　テクスチャーとは単結晶シリコン基板などからなる基板の表面に形成される微小凹凸の総称であり、アルカリ水溶液にイソプロピルアルコール等の添加剤を加えたアルカリ性エッチング液を用いて、単結晶シリコン基板のエッチングにより形成される。これは、特定の結晶方位に対してエッチングが進まない異方性エッチングを利用しており、単結晶シリコン基板の（１００）面をエッチングして、シリコン結晶の安定な（１１１）面からなる微小なピラミッド構造が形成される。特許文献１では、このようなピラミッド構造を用いた太陽電池が提案されている。この結果、受光面側の反射が抑えられ、より多くの太陽光を吸収でき、光電変換効率の高い太陽電池を製作することができる。
　さらに、特許文献２では、テクスチャーを、受光面と、基板の側面および、裏面周辺端部から２ｍｍ以下までの領域に形成することで、基板周辺からの光を効率的に吸収するようにした太陽電池が提案されている。
特許第４１８８４８３号公報 特許第４５５７７７２号公報
　更なる変換効率の高い太陽電池を得るためには、受光面側では反射を低減すること、受光面、裏面でキャリアを失活させる表面欠陥を低減することが重要で、受光面側と裏面側とでこれらの要求を同時に満たすためにそれぞれの面で適切なテクスチャーを形成することが課題であった。
　しかし、上記特許文献１および２の方法では単結晶シリコン基板（１００）面に対してエッチングを行い、
Ａ．受光面と裏面でほぼ同じサイズのテクスチャーを有する構造－
あるいは、
Ｂ．裏面周辺端部から２ｍｍ以下の領域を除き、裏面にテクスチャーが形成されていない構造－
のいずれかの構造である。Ａでは、受光面の反射を抑えるためにテクスチャーサイズが最適化され、そのサイズで裏面も形成されてしまう。Ｂでは、端部から２ｍｍを除いて裏面は削られることなく（１００）面のままである。このような受光面および裏面の表面では欠陥の低減が不十分で、これを低減することが課題であった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、表面欠陥を低減し、受光面側での反射を低減できる、適切なテクスチャーを形成し、変換効率の高い太陽電池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、本発明の太陽電池では、第１および第２主面を有する単結晶シリコン基板と、単結晶シリコン基板に形成されたｐｎ接合と、ｐｎ接合を挟むように形成された第１および第２の電極とを備え、第１主面には逆ピラミッド状を有するテクスチャーが形成され、基板の第２主面には、正ピラミッド状を有するテクスチャーが形成されている。そして、第１および第２主面のテクスチャーの内、受光面側である第１主面のピラミッド底面の一辺の長さの平均値が第２主面のピラミッド底面の一辺の長さの平均値より短い。
　本発明によれば、表面欠陥を低減し、受光面側での反射を低減できる、適切なテクスチャーを形成し、変換効率の高い太陽電池を得ることができる。
本発明の実施の形態１による太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図 本発明の実施の形態１による太陽電池のテクスチャー構造を示す説明図であり、（ａ）はテクスチャーの模式的上面図の拡大図、（ｂ）はテクスチャーの断面図、（ｃ）はテクスチャーの斜視図 本発明の実施の形態１による太陽電池のピラミッド状のテクスチャー構造を示す説明図であり、（ａ）はテクスチャーの模式的上面図の拡大図、（ｂ）はテクスチャーの断面図、（ｃ）はテクスチャーの斜視図 （ａ）から（ｄ）は、本発明の実施の形態１の太陽電池の製造方法を示す工程断面図 本発明の実施の形態１の太陽電池の製造方法を示すフローチャート 実施の形態１の太陽電池の特性を説明するために、凹凸のない平らな基板表面における、異なる結晶面のライフタイムの比較を示す図 実施の形態１の太陽電池の特性を説明するために、異なるピラミッド形状のライフタイムの比較を示す図 実施の形態１の太陽電池の特性を説明するために、逆ピラミッド形状における、反射率のテクスチャーサイズ依存性を示す図 実施の形態１の太陽電池の特性を説明するために、逆ピラミッド形状における、底面の異なる一辺の長さのライフタイムの比較を示す図 本発明の実施の形態２による太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図 （ａ）から（ｄ）は、本発明の実施の形態２による太陽電池の製造方法を示す工程断面図 本発明の実施の形態２による太陽電池の製造方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態３による太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図 本発明の実施の形態３による太陽電池の電極形成前の状態を示す図 本発明の実施の形態３による太陽電池のピラミッド形状と特性との関係を示す図 本発明の実施の形態３による太陽電池のピラミッドのテクスチャーサイズと特性との関係を示す図 本発明の実施の形態４による太陽電池のＳｉＮ膜のピンホールの要部拡大図 本発明の実施の形態４による太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図 （ａ）から（ｄ）は、本発明の実施の形態４による太陽電池の製造方法を示す工程断面図 本発明の実施の形態４による太陽電池の製造方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態５による太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図 （ａ）から（ｄ）は、本発明の実施の形態５による太陽電池の製造方法を示す工程断面図 本発明の実施の形態５による太陽電池の製造方法を示すフローチャート
　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、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、そ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層あるいは各部材の縮尺が現実と異なる場合があり、各図面間においても同様である。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。
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を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図２は、逆ピラミッド状のテクスチャー構造を示す説明図であり、（ａ）はテクスチャーの模式的上面図の拡大図、（ｂ）はテクスチャーの断面図、（ｃ）はテクスチャーの斜視図である。図３は、ピラミッド状のテクスチャー構造を示す説明図であり、（ａ）はテクスチャーの模式的上面図の拡大図、（ｂ）はテクスチャーの断面図、（ｃ）はテクスチャーの斜視図である。図４（ａ）から（ｄ）は、同太陽電池の製造方法を示す工程断面図、図５は、同太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。ここで単結晶シリコン基板として、ｎ型単結晶シリコン基板１を用いる。このｎ型単結晶シリコン基板１は（１００）面を表面とするものである。なおこのｎ型単結晶シリコン基板１に代えてｐ型の基板を用いるようにしてもよい。この太陽電池は、受光面１Ａを構成する第１主面で（１１１）面からなる逆ピラミッド構造のテクスチャー１ＴAを形成している。裏面１Ｂを構成する第２主面側で、受光面１Ａよりサイズの大きい（１１１）面からなる正ピラミッド構造のテクスチャー１ＴBを形成している。この（１１１）面からなる凹凸構造も、（１００）面に対して５５°の角度で形成される。この角度は、正確には５４．７５°である。
　反射の防止、あるいは散乱による基板内の光路長の増大のため、（１００）面を受光面および裏面１Ａ、１Ｂとするｎ型単結晶シリコン基板１をエッチングにより、凹凸構造すなわちテクスチャーが形成される。これにより、受光面１Ａには裏面１Ｂ側よりサイズの小さい（１１１）面からなる逆ピラミッド構造の凹凸構造を形成している。（１１１）面からなる凹凸構造は、（１００）面に対して５５°の角度で形成される。
　サイズが大きいというのは、受光面側に形成されたピラミッド構造の底面面積の平均値と、裏面側に形成されたピラミッド構造の底面面積の平均値を比較して、平均値が大きいことを意味する。あるいは、底面の一辺の長さの平均値を比較して、平均値が大きいという意味でもある。
　逆ピラミッドは、図２（ａ）から（ｃ）に示すように、四角形の底面と一つの頂点で構成される四角錘で表面を切り抜いた形状で、一つの頂点が基板表面の凹部の先端を構成するものである。一方、正ピラミッドというのは、図３（ａ）から（ｃ）に示すように、表面が四角形の底面と一つの頂点で構成される四角錘の形状で、前記一つの頂点が基板表面の凸部の先端を構成するものである。なお、これらのテクスチャーは、必ずしも等間隔で整然と整列しているわけではない。また、テクスチャーのサイズもばらつきをもって形成されることが多い。Ｄは正ピラミッド状のテクスチャーの山の頂点、Ｅは逆ピラミッド状のテクスチャーの谷の頂点、Ｆはピラミッドの底面を示す。
　ここで、正ピラミッド、逆ピラミッドの両方が、異方性エッチングで形成される。単結晶シリコンは、（１１１）面の方が（１００）面よりエッチング速度が遅く、エッチングされにくい。このエッチング速度の違いを利用し、単結晶シリコンを（１００）面からエッチングしたときエッチングが進むに従って、エッチングされにくい（１１１）面が現れて、さまざまな形状ができる。そのままエッチングを行うと、正ピラミッド状のテクスチャーが形成されるが、マスクに形成されたピンホールｈからエッチングしていくと逆ピラミッド状となる。
　そこで本実施の形態では、後述するが、受光面１Ａ側に密度が小さく、ピンホールｈを含む窒化シリコン膜を形成しておき、ピンホールｈから異方性エッチングを進行させることにより逆ピラミッド形状を得る。
　本実施の形態１の太陽電池は、ｎ型単結晶シリコン基板１を基板として用いたものであり、受光面１Ａ側および裏面１Ｂ側には逆ピラミッド状のテクスチャー１ＴAおよび正ピラミッド状のテクスチャー１ＴBが形成されている。そして受光面１Ａ側には、ｐ型拡散層２と、裏面１Ｂ側にはｎ型拡散層３が形成されている。そして外側が実質的に真性な非晶質シリコン系薄膜としての非晶質シリコンｉ層４ｉ，５ｉで覆われている。そして窒化シリコン膜６，７が形成されている。そして受光面１Ａおよび裏面１Ｂ側には第１および第２の集電電極８および９が設けられている。
　なお、基板内表面近傍には受光面側に基板とのｐｎ接合を形成するためｐ型拡散層２、裏面１Ｂ側にＢＳＦ（ｂａｃｋ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｆｉｅｌｄ）効果によりキャリアを収集するため、ｎ型拡散層３が形成されているが、これを逆にして、受光面１Ａ側にｎ型拡散層３、裏面側にｐ型拡散層２としてもよい。
　また、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側、裏面１Ｂ側、それぞれに、基板表面の欠陥を修復するために形成される薄膜層として真性非晶質シリコン膜すなわち非晶質シリコンｉ層４ｉ，５ｉを備える。なおこの薄膜層はその他、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜あるいはこれらの元素を組み合わせて構成された膜、生成したキャリアの引き込みあるいは追い返し効果を有する電荷を保有できる絶縁膜などが考えられる。
　なお、受光面１Ａ側の薄膜層には入射してくる太陽光の反射防止の役割を担う場合もある。また、非晶質シリコンｉ層４ｉ，５ｉの上層に、基板両面に第２薄膜層として窒化シリコン膜６，７が形成されている。これは、さらに基板表面の欠陥を修復する効果、および受光面側の反射防止の効果がある。ただし、第２薄膜層としての窒化シリコン膜６，７は形成しなくても良い。そして、第１および第２の集電電極８，９が基板に電気的に接続するように形成されている。
　次に、本実施の形態１の太陽電池の製造方法について説明する。ｎ型単結晶シリコン基板１（１００）面はインゴットからスライスにより切り出される。切断面は研磨され表面を平坦にする。さらに、切断面には結晶のひずみが残っているため、ダメージ除去ステップＳ１０１で、ＨＦ＋ＨＮＯ3、ＮａＯＨなどのエッチング液を用いて表面を１０から２０μｍ程度エッチングする。また、ゲッタリングにより基板内の不純物を除去することが好ましい。ゲッタリングには、リンを熱拡散し、形成されたリンガラス層に不純物を偏析させる方法がある。
　次に、テクスチャーを形成する。テクスチャーエッチング用マスクを以下エクスチャーエッチ用マスクとよぶ。本実施の形態では、まず、テクスチャーエッチ用マスクの形成ステップＳ１０２で、図４（ａ）に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側に膜密度が２．３ｇ／ｃｍ3の耐エッチング膜としてのＳｉＮ膜２０を８０ｎｍ形成する。ＳｉＮ膜２０の成膜にはプラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスを利用する。ＳｉＨ4ガス流量４０ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガス流量２０ｓｃｃｍとし、圧力１００Ｐａ、基板温度１７０℃、およびＲＦパワー密度１．５Ｗ／ｃｍ2の条件で形成される。ＳｉＮ膜は窒化シリコン膜であるが、耐エッチング膜として有効となるように組成を調整した膜を示すものとし、以下、ＳｉＮ膜と称するものとする。
　膜密度は１．５から２．５ｇ／ｃｍ3が好ましい。高すぎるとこの後のエッチングでＳｉＮにピンホールが形成できず、低すぎるとＳｉＮ膜２０自身がエッチングされて消失してしまうからである。
　また、膜密度の異なるＳｉＮ膜２０を積層してもよい。１．５ｇ／ｃｍ3の膜密度のＳｉＮを６０ｎｍ形成してから２．５ｇ／ｃｍ3の膜密度のＳｉＮを２０ｎｍ形成する。これにより、ＳｉＮ膜２０がエッチングにより消失することを十分に防止しながら、ＳｉＮのピンホールｈの数を増やして、テクスチャーサイズを大きくすることができる。
　このようにして得られたＳｉＮ膜２０をマスクとして、図４（ｂ）に示すように、テクスチャーエッチングステップＳ１０３で、アルカリ溶液として５重量％濃度の水酸化ナトリウムに、添加剤としてイソプロピルアルコールを２ｗｔ％混ぜて、８０℃で２０分ｎ型単結晶シリコン基板１をエッチングする。アルカリ溶液には水酸化カリウム等、他のアルカリ材料の水溶液を用いてもよい。添加剤は他にシリコン基板表面のエッチング反応を適度に阻害できるものであればよく、エチレングリコール、ブタノール等が考えられる。また、添加剤は、用いなくてもよい。
　この方法により、裏面１Ｂ側には基板の（１００）面と（１１１）面のエッチングレートが異なることを利用した異方性エッチングによって、図３（ａ）から（ｃ）に示したように、（１１１）面で形成された正ピラミッド構造のテクスチャー１ＴBを形成できる。
　一方、受光面１Ａ側は、ＳｉＮ膜に微小なピンホールｈが形成されて、そのピンホールｈを通して薬液が浸透し、基板をエッチングすることで、図２（ａ）から（ｃ）に示すように、基板に逆ピラミッド構造のテクスチャー１ＴAが形成される。また、このピラミッドの底面面積の大きさを小さく、すなわち、テクスチャーサイズを小さくすることができる。
　テクスチャーサイズを小さくできる理由は、基板へのエッチングの開始が基板上を覆ったＳｉＮ膜２０の阻害による効果で遅れるためで、このため、基板のエッチング量が減り、その結果、ピラミッド形状の底面面積が小さくなる。つまりテクスチャーサイズが小さくなる。
　基板エッチング量が減るとピラミッドの底面面積を小さくできる理由は、逆に、基板のエッチング量が増えると底面面積が大きくなる理由を考えると分かりやすい。はじめ基板上に微小な凹凸が形成され、この凹凸のエッチング量が増え、エッチングが進むと深く基板がエッチングされながら隣の凹凸と連結していく。このようにして、凹凸のサイズが大きくなり、ピラミッドの底面面積が大きくなっていく。従って、逆に、基板エッチング量が減れば、ピラミッドの底面面積を小さくできる。
　ピラミッドの底面の一辺の長さの平均値は、受光面で０．５μｍ以上２．０μｍ以下、裏面で２．０μｍ以上１０．０μｍ以下とするのが好ましい。これは、受光面では入射してくる太陽光の反射を抑え、裏面側では欠陥を抑制するのに効果的なサイズである。従って、受光面側で、裏面側よりピラミッドの底面のサイズを小さくし、裏面側でピラミッドの底面のサイズを大きくすることで、太陽電池の出力特性を向上できる。
　このようにして、テクスチャーエッチングを終了した後、テクスチャーエッチ用マスクの除去ステップＳ１０４で、テクスチャーエッチ用マスクを除去する。
　そして、受光面側のｐ型拡散層の形成ステップＳ１０５で、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側にｐ型拡散層２を形成する。ｐ型拡散層２はボロンＢを含有する酸化膜を常圧ＣＶＤで成膜してからアニールすることで固相拡散により形成される。そして不要となったＢ含有酸化膜はフッ酸ＨＦで除去する。
　続いて、図４（ｃ）に示すように、裏面側のｎ型拡散層の形成ステップＳ１０６でｎ型単結晶シリコン基板１の裏面１Ｂ側にｎ型拡散層３を形成する。ｎ型拡散層３はリンＰを含有する酸化膜を常圧ＣＶＤで成膜してからアニールすることで固相拡散により形成される。そして不要となったＰ含有酸化膜はフッ酸ＨＦで除去する。
　この後、受光面側および裏面側の第１薄膜層形成ステップＳ１０７で、ｎ型単結晶シリコン基板１両面に、表面の欠陥を低減するために有効である薄膜層として非晶質シリコンｉ層４ｉ、５ｉを形成する。プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4ガス流量６０ｓｃｃｍ、圧力１００Ｐａ、基板温度１３０℃、およびＲＦパワー０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で形成する。膜厚は１０ｎｍである。膜厚は１ｎｍから５０ｎｍ程度が好ましい。
　薄膜層としての非晶質シリコンｉ層４ｉ、５ｉは、これ以外に、シリコン酸化膜でもよく、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4ガス流量６０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス流量６０ｓｃｃｍ、ＣＯ2流量６０ｓｃｃｍ、圧力１００Ｐａ、基板温度１７０℃、およびＲＦパワー０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で形成できる。膜厚は３０ｎｍである。膜厚は１ｎｍから１００ｎｍ程度が好ましい。
　シリコン酸化膜の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法以外に、プラズマにより酸素ガスを分解したラジカル酸素でシリコン基板を酸化する方法、大気圧中で１０００℃のＯ2ガス１０００ｓｃｃｍを流しながら、熱を利用してシリコン基板を酸化する方法などがある。ただし、熱を利用した場合、基板への熱ダメージにより基板内部の欠陥が増大するおそれがある。
　このような方法で、基板（１１１）面上に薄膜層としての非晶質シリコンｉ層４ｉ、５ｉを形成して、薄膜層のエピタキシャル成長を抑え、これにより、基板表面の欠陥をより低減できる。
　次に、受光面側および裏面側の第２薄膜層形成ステップＳ１０８で、図４（ｄ）に示すように、第２薄膜層として窒化シリコン膜６，７を形成する。窒化シリコン膜の成膜にはプラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスを利用する。ＳｉＨ4ガス流量４０ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガス流量２０ｓｃｃｍとし、圧力１００Ｐａ、基板温度４５０℃、およびＲＦパワー密度１．５Ｗ／ｃｍ2の条件で形成される。膜厚は５０ｎｍである。
　次に、金属電極形成ステップＳ１０９で、受光面１Ａ側および裏面１Ｂ側に第１および第２の集電電極８，９として、スクリーン印刷によってＡｇペーストを用いて、Ａｇを形成した。ＡｇペーストはＡｇ粒子と樹脂バインダーからなる導電ペーストを用いた。この他、インクジェット、銅線接着、スプレーなどの方法を用いても良い。
　そして、ｎ型単結晶シリコン基板１と第１および第２の集電電極８，９を接続するため、焼成ステップＳ１１０で、アニールを７００℃、１０秒行った。これによって、Ａｇが受光面１Ａ側では窒化シリコン膜６、非晶質シリコンｉ層４ｉを、裏面１Ｂ側では窒化シリコン膜７、非晶質シリコンｉ層５ｉを、拡散して基板との接続が形成される。
　このようにして、実施の形態１の太陽電池が完成する。
　この太陽電池によれば、受光面１Ａ側では逆ピラミッド状のテクスチャー１ＴAを形成することにより、基板表面の欠陥を減らすことができる。一方、裏面１Ｂ側では正ピラミッド状のテクスチャー１ＴBを、ピラミッド底面の一辺の長さを受光面に比べ長く、すなわち、テクスチャーサイズを大きくすることにより、基板表面の欠陥を低減できる。その結果、高品質の太陽電池が作成でき太陽電池の出力を向上することができる。
　以下、この構造の効果を示す実験結果として、ライフタイムと反射率結果を説明する。ライフタイムは、テクスチャー形成した基板あるいは形成しない基板において、基板両面に薄膜層を形成した試料を評価した。評価法として、μ-ＰＣＤ(Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｐｈｏｔｏ-Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｄｅｃａｙ)法を用いた。μ-ＰＣＤ法はサンプル表面に波長９０４ｎｍのレーザー光を照射し、発生させたキャリアの減少速度を、もう一方で試料に照射した１０ＧＨｚのマイクロ波の試料からの反射率を用いて測定する。ライフタイム値はキャリアの再結合速度を反映しており、高い値を示す試料ほど欠陥密度が少ないといえる。
　図６に、凹凸のない平らな基板表面において、表面の結晶面の異なる基板を評価した結果を示す。（１１１）面上に薄膜層を形成した基板の方が、ライフタイムが向上する。すなわち、（１００）面に比べ（１１１）面の方が表面欠陥を低減する効果がある。従って、本実施の形態のように、（１００）面の基板から、異方性を利用してエッチングしピラミッド形状にして（１１１）面を出すことが表面欠陥低減に有効であることがわかる。
　欠陥を低減できる理由は、（１００）面上ではその上に形成される薄膜層がエピタキシャル成長し易くなり、そのエピタキシャル層は基板との界面の修復効果が低いからである。一方、（１１１）面上ではエピタキシャル成長を抑えられ、その結果、（１００）面上に比べ、（１１１）面と薄膜層界面で欠陥修復効果が向上し、欠陥が低減できる。また、Ｓｉ結晶の構造上、（１１１）面の表面のほうがダングリングボンドすなわち原子における未結合手が少ないため欠陥を低減できる。
　図７に、逆ピラミッド構造のテクスチャーと正ピラミッド構造のテクスチャーを比較したライフタイム評価結果を示す。この時、ピラミッド底面の一辺は１μｍの場合である。正ピラミッドより、逆ピラミッド構造のテクスチャーにすることでライフタイムが向上する。従って、受光面側の表面形状を逆ピラミッド構造のテクスチャーの形状にすることにより欠陥をより低減できる。
　この理由は、逆ピラミッド構造のテクスチャーの方が正ピラミッド構造のテクスチャーに比べ、そのピラミッド構造を完成させるまで基板をエッチングする量が少なくてすむためで、このため、より平坦な（１１１）表面が得られ、表面の欠陥を低減できるからである。
　図８に、逆ピラミッド構造のテクスチャーにおいて、反射率のテクスチャーサイズ依存性を示す。なお、正ピラミッドの場合も同様の傾向となる。受光面の反射率は、テクスチャーサイズを小さくし、すなわち、ピラミッド底面の一辺の長さを低減することにより低減できる。これは、テクスチャーサイズが大きい形状は、それだけ基板のエッチングが進行したことを意味し、テクスチャーサイズが小さいものにくらべ、形成されたテクスチャーの（１１１）面が荒れており、その結果、反射が増大すると考えられる。つまり、逆に、テクスチャーサイズを小さくする方が、表面の（１１１）面の荒れが少なく、より反射を抑えることができる。このため、受光面側ではテクスチャーサイズが小さいほうが、太陽電池の出力向上に有効であることがわかる。
　図９に、逆ピラミッド構造のテクスチャーにおける、ライフタイムのテクスチャーサイズ依存性を示す。なお、正ピラミッド構造のテクスチャーの場合も同様の傾向となる。グラフより、底面の一辺の長さが長いほど、すなわちテクスチャーサイズが大きいほどライフタイムは高くなる。従って、裏面側では、受光面側よりテクスチャーのピラミッド構造のサイズが大きくなっており、より欠陥を低減できる。
　この理由は、テクスチャーサイズが大きいということは谷の密度すなわち単位面積当たりの谷の割合が少ないことを意味する。谷は２つの面がぶつかった交線であるため平面に比べ欠陥が多い。また、谷部では、薄膜層による基板表面の修復効果が低く、薄膜層と基板表面との界面の欠陥を低減するのが難しい。従って、テクスチャーサイズを大きくすることで谷の密度が低減し、その結果、欠陥を低減できる。
　以上の観点から、上記の基板両面のテクスチャー構造、すなわち、受光面では比較的テクスチャーサイズの小さい逆ピラミッド構造により、入射する光の反射を抑えながら基板表面の欠陥を低減し、裏面側では、テクスチャーサイズを受光面より大きくすることで基板表面の欠陥を低減できる。その結果、高品質の太陽電池が作成できるため太陽電池の出力を向上できる。
　なお、上記構造の拡散型太陽電池において、裏面側も逆ピラミッド状のテクスチャーをもつようにしても良い。
実施の形態２．
　図１０は、本発明にかかる太陽電池の実施の形態２を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１１（ａ）から（ｄ）は同太陽電池の製造方法を示す工程断面図、図１２は、同太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。実施の形態１の太陽電池は受光面１Ａ側を逆ピラミッド構造のテクスチャー、裏面側をサイズの小さい正ピラミッド構造のテクスチャーとしたのに対し、本実施の形態では受光面側裏面側共に逆ピラミッド構造のテクスチャーを持つようにした点が異なる。また本実施の形態の太陽電池は、ヘテロ接合型の太陽電池である。他の構成については、実施の形態１の太陽電池と同様である。同一部位には同一符号を付した。
　ここでも単結晶シリコン基板として、実施の形態１の太陽電池と同様、ｎ型単結晶シリコン基板１を用いる。ｎ型単結晶シリコン基板１は（１００）面を表面とするものである。なおｎ型単結晶シリコン基板１に代えてｐ型の基板を用いるようにしてもよい。太陽電池は、受光面１Ａを構成する第１主面で（１１１）面からなる逆ピラミッド構造のテクスチャー１ＴAを形成している。裏面１Ｂを構成する第２主面側で、受光面１Ａよりサイズの大きい（１１１）面からなる逆ピラミッド構造のテクスチャー１ＴBTを形成している。（１１１）面からなる凹凸構造も、（１００）面に対して５５°、正確には５４．７５°の角度で形成される。
　このように、実施形態２の太陽電池は、実施形態１の太陽電池に対して、裏面側も逆ピラミッドのテクスチャー１ＴBTを備える点と、ｐｎ接合が薄膜で形成されたヘテロ接合型の太陽電池である点が異なる。
　ピラミッドの底面の一辺の長さは、これを平均すると、受光面１Ａ側で０．５μｍ以上２．０μｍ以下、裏面１Ｂ側で２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である。裏面側も逆ピラミッド形状のテクスチャーを得るために、基板裏面側にも耐エッチング膜として膜密度の低いＳｉＮ膜を形成してから基板をエッチングする。ただし、受光面１Ａ側に形成するＳｉＮ膜より密度の低いＳｉＮ膜を形成する。膜厚は８０ｎｍ程度である。これにより、裏面側は、受光面に比べＳｉＮ膜の膜密度が低いＳｉＮ膜を形成したことにより、ＳｉＮ膜のピンホールｈが多く形成され、基板へのエッチング量が増え、その結果、受光面側に比べ大きなテクスチャー底面をもつ、逆ピラミッドのテクスチャーが形成できる。
　このようにして、裏面側をサイズが大きくかつ逆ピラミッド構造にすることにより、欠陥を低減でき、その結果、太陽電池の出力を向上できる。
　本実施の形態の太陽電池では、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側、裏面１Ｂ側、それぞれに、基板表面の欠陥を修復するための薄膜層として透光性導電膜１４，１５を備える。
　また、ｐ型拡散層２に代えて、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側には、非晶質シリコンｉ層２ｉと、ｐｎ接合を形成するための、非晶質シリコンｐ層２ｐを形成している。基板内部に拡散層を形成せず、薄膜層の上に導電型層を形成しているため、基板内部に拡散層を形成するのに比べ、基板の欠陥を低減できる。また、非晶質シリコンｉ層２ｉを形成しているためこの薄膜層すなわち非晶質シリコンｉ層２ｉにより基板と導電型層の界面の欠陥を低減できる。その結果、太陽電池の出力を向上できる。
　裏面１Ｂ側には、薄膜層である非晶質シリコンｉ層３ｉの上に、ＢＳＦ（ｂａｃｋ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｆｉｅｌｄ）効果によりキャリアを収集する効果のある、ｎ型シリコン層３ｎを備える。なお、これを逆にして、受光面側にｎ型シリコン層を、裏面側にｐ型シリコン層を配するようにしてもよい。
　そしてさらにこの上層に、キャリア収集および反射防止のため、受光面１Ａ側に透光性導電膜１４を、裏面１Ｂ側にもキャリア収集のため透光性導電膜１５を備える。
　透光性導電膜１４，１５は、材料として、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＣｄＩｎ2Ｏ4、ＣｄＳｎＯ3、ＭｇＩｎ2Ｏ4、ＣｄＧａ2Ｏ4、ＧａＩｎＯ3、ＩｎＧａＺｎＯ4、Ｃｄ2Ｓｂ2Ｏ7、Ｃｄ2ＧｅＯ4、ＣｕＡｌＯ2、ＣｕＧａＯ2、ＳｒＣｕ2Ｏ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3などを使用することができ、またこれらを積層して形成した透光性導電膜を使用することもできる。また、ドーパントとしては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｙ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｆ、Ｃｅから選択した１種類以上の元素を用いてもよい。
　そしてさらに透光性導電膜１４，１５と電気的に接続するためそれぞれ第１および第２の集電電極８，９を備える。
　次に、実施形態２の太陽電池の製造方法について説明する。実施の形態１の場合と同様、ｎ型単結晶シリコン基板１の（１００）面はインゴットからスライスにより切り出される。切断面は研磨され表面の平坦化がなされる。さらに、切断面には結晶のひずみが残っているため、ダメージ除去ステップＳ２０１で、ＨＦ＋ＨＮＯ3あるいはＮａＯＨなどのエッチング液を用いて表面を１０から２０μｍ程度エッチングする。この工程は実施の形態１のステップＳ１０１と同様である。
　次に、テクスチャーを形成する。まずテクスチャーエッチ用マスクの形成ステップＳ２０２Ｓで、図１１（ａ）に示すように、基板の表裏両面に耐エッチング膜としてのＳｉＮ膜２０を８０ｎｍ形成する。ＳｉＮ膜２０の成膜には実施の形態１と同様プラズマＣＶＤ法を用い、同様の条件で形成される。
　膜密度は実施の形態１と同様、１．５から２．５ｇ／ｃｍ3とするのが好ましい。高すぎると後のエッチングでＳｉＮ膜２０にピンホールｈが形成されず、低すぎるとＳｉＮ膜２０自体がエッチングされて消失してしまうからである。本実施の形態では、実施の形態１に対して裏面側も逆ピラミッドのテクスチャーを形成するための耐エッチング膜を形成する点が異なる。
　また、実施の形態１と同様、膜密度の異なるＳｉＮ膜２０を積層してもよい。
　本実施の形態では、裏面１Ｂ側も逆ピラミッド構造のテクスチャーを得るために、基板の裏面１Ｂ側にもＳｉＮ膜２０を形成してから基板をエッチングする。ただし、裏面１Ｂ側には、受光面１Ａ側に形成するＳｉＮ膜２０より密度の低いＳｉＮ膜２０を形成する。膜厚は８０ｎｍ程度である。これにより、裏面１Ｂ側は、受光面１Ａに比べＳｉＮの膜密度が低いＳｉＮを形成したことにより、ＳｉＮのピンホールｈが多く、そして、大きく形成されている。このため基板エッチングの際、基板へのエッチング量が増え、その結果、受光面側に比べ大きなテクスチャーサイズを有する逆ピラミッド構造のテクスチャーが形成できる。
　この構成において、実施の形態１と同様アルカリ溶液として５重量％濃度の水酸化ナトリウムに、添加剤としてイソプロピルアルコールを２ｗｔ％混ぜて、８０℃で２０分ｎ型単結晶シリコン基板１をエッチングすることで、テクスチャーを形成する。このテクスチャーエッチングステップＳ２０３により、図１１（ｂ）に示すように受光面１Ａを構成する第１主面に逆ピラミッド構造のテクスチャー１ＴAを形成するとともに、裏面１Ｂを構成する第２主面側に、受光面１Ａよりサイズの大きい（１１１）面からなる逆ピラミッド構造のテクスチャー１ＴBTを形成する。アルカリ溶液には、水酸化ナトリウムに限定されることなく、水酸化カリウム等のアルカリでもよい。添加剤は他にシリコン基板表面のエッチング反応を適度に阻害できるものであればよく、エチレングリコール、ブタノールが考えられる。また、ＳｉＮ膜２０のピンホールｈを通して逆ピラミッド構造のテクスチャーが形成できるため、添加剤を用いなくてもよく、添加剤を用いることなくテクスチャーを形成できる利点がある。
　この方法により、図２（ａ）から（ｃ）に示したように、受光面１Ａ側および裏面１Ｂ側には基板の（１００）面と（１１１）面のエッチングレートが異なることを利用した異方性エッチングによって（１１１）面で形成された逆ピラミッド構造のテクスチャー１ＴAを形成する。
　このようにして、受光面１Ａ側の方が裏面１Ｂ側より、ピラミッドの底面面積の大きさを小さく、すなわち、テクスチャーサイズを小さくなるようにすることができる。
　テクスチャーサイズを小さくできる理由は、基板へのエッチングの開始が基板上を覆ったより高密度で膜厚の大きいＳｉＮ膜２０の阻害による効果で遅れるためである。このため、基板のエッチング量が減り、その結果、前述したようにピラミッド形状の底面面積が小さくなる、つまりテクスチャーサイズが小さくなる。一方裏面側では、低密度で膜厚の薄いＳｉＮ膜２０が形成されているため、開口が形成され易く、ピラミッド底面のサイズが大きくなる。
　ここでもピラミッドの底面の一辺の長さの平均値は、受光面で０．５μｍ以上２．０μｍ以下、裏面で２．０μｍ以上１０．０μｍ以下とするのが好ましい。これは、受光面では太陽光の入射の反射を抑え、裏面側では欠陥を抑制するのに効果的なサイズであるからである。従って、受光面側で、裏面側よりピラミッドの底面のサイズを小さくし、裏面側でピラミッドの底面のサイズを大きくすることで、太陽電池の出力特性を向上できる。
　このようにして、テクスチャーエッチングを終了した後、図１２に示すように、テクスチャーエッチ用マスクの除去ステップＳ２０４で実施の形態１と同様テクスチャーエッチ用マスクを除去する。
　この後、受光面側および裏面側の非晶質シリコンｉ層形成ステップＳ２０５Ｓ１でｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側および裏面１Ｂ側に、表面の欠陥を低減するために有効である薄膜層として非晶質シリコンｉ層２ｉ，３ｉを形成する。プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4ガス流量６０ｓｃｃｍ、圧力１００Ｐａ、基板温度１３０℃、およびＲＦパワー０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で形成する。非晶質シリコンｉ層２ｉの膜厚は１０ｎｍである。非晶質シリコンｉ層２ｉの膜厚は１ｎｍから５０ｎｍが好ましい。
　続いて、受光面側の非晶質シリコンｐ層形成ステップＳ２０５Ｓ２で、図１１（ｃ）に示すように、非晶質シリコンｐ層２ｐを形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4ガス流量４０ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ6ガス流量５０ｓｃｃｍ、圧力１００Ｐａ、基板温度１７０℃、ＲＦパワー密度０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で形成している。ここでＢ2Ｈ6ガスはＨ2ガス中に１％含有する。なお非晶質シリコンｐ層２ｐの膜厚は1０ｎｍである。非晶質シリコンｐ層２ｐの1ｎｍから４０ｎｍの範囲が好ましい。
　さらに、裏面側の非晶質シリコンｎ層形成ステップＳ２０６Ｓで非晶質シリコンｎ層３ｎを形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4ガス流量４０ｓｃｃｍ、ＰＨ3ガス流量５０ｓｃｃｍ、圧力１００Ｐａ、基板温度１７０℃、ＲＦパワー密度０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で形成している。ここでＰＨ3ガスはＨ2ガス中に１％含有する。非晶質シリコンｎ層３ｎの膜厚は１０ｎｍである。非晶質シリコンｎ層３ｎの膜厚は１ｎｍから４０ｎｍの範囲が好ましい。
　この後、受光面側および裏面側の透光性導電膜形成ステップＳ２０７Ｓで、図１１（ｄ）に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側および裏面１Ｂ側に、透光性導電膜１４、１５を形成する。ここでは、酸化インジウムを用い、形成方法は、直流マグネトロンスパッタリング法を用いた。基板温度１８０℃、Ａｒガス流量７０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量５ｓｃｃｍ、圧力０．７Ｐａ、ＲＦパワー８Ｗ／ｃｍ2の条件で、形成している。ここでＯ2ガスはＡｒガス中に５％を含有する。透光性導電膜１４、１５の膜厚は１０から２００ｎｍである。
　最後に、受光面側および裏面側の金属電極形成ステップＳ２０９で、第１および第２の集電電極８，９として金属電極を形成する。第１および第２の集電電極８，９は、透光性導電膜１４，１５と接続されていればよく、めっき法により金属電極を形成してもよい。あるいはスクリーン印刷によってＡｇペーストを用いて、Ａｇによる集電極を形成した後、Ａｇの抵抗低減および透光性電極との接触抵抗低減を目的にアニールを１５０℃、６０分おこなってもよい。
　本実施の形態では、ｎ型単結晶シリコン基板１内部にｐ型拡散層２を形成せず、薄膜層としての非晶質シリコンｉ層の上に導電型層である非晶質シリコンｎ層３ｎを形成している。
　上記構造により以下の効果を有する。一つ目は、ｎ型単結晶シリコン基板１内部に拡散層を形成するのに比べ、基板の欠陥が減少できる。２つ目は、薄膜層すなわち非晶質シリコンｉ層２ｉによりｎ型単結晶シリコン基板１と導電型層である非晶質シリコンｐ層２ｐの界面の欠陥を低減できる。すなわち、非晶質シリコンｐ層２ｐとｎ型単結晶シリコン基板１の間に非晶質シリコンｉ層２ｉからなる薄膜層を備える。この非晶質シリコンｉ層２ｉは欠陥を低減する効果があり、非晶質シリコンｐ層２ｐとｎ型単結晶シリコン基板１で形成される界面、すなわち、ｐｎ接合領域の欠陥を低減できる。これにより、基板内部にｐｎ接合を作る構造に比べ、ｐｎ接合領域でのキャリアの再結合を低減できる。３つ目は、ｎ型単結晶シリコン基板１のバンドギャップに比べ非晶質シリコンｉ層２ｉのバンドギャップの方が大きいため、非晶質シリコンｉ層２ｉはキャリアの流れを抑制する効果をもつ。非晶質シリコンｐ層２ｐに比べてより多くのキャリアを有しているｎ型単結晶シリコン基板１のキャリアが非晶質シリコンｐ層２ｐ表面に流れようとする際、その間の非晶質シリコンｉ層２ｉにより、非晶質シリコンｐ層２ｐ表面のキャリアの増加を抑制する。このように、裏面側でテクスチャーサイズの大きいテクスチャーを形成した場合、特に、裏面側に位置する、非晶質シリコンｐ層２ｐ表面では欠陥が多いため本来キャリアが再結合し易いが、キャリアの増加が抑制されているため、そこでのキャリアの再結合を抑制できる。以上、３つの理由により、太陽電池出力を向上できる。
　また上記方法によれば、耐エッチング膜の密度を調整するのみでテクスチャーサイズを制御することができ、製造がきわめて容易である。
　なお、本実施の形態においても、実施形態１のように第２主面を正ピラミッド構造のテクスチャーにしてもよい。この場合、第２主面に耐エッチング膜を形成することなく基板をエッチングすることで形成できる。
　また、前記実施の形態２のテクスチャー構造を、実施の形態１のような拡散型太陽電池など他の構造の太陽電池にも適用可能であることはいうまでもない。
　また、前記実施の形態１、２のいずれのテクスチャー構造についても、第１または第２主面内で耐エッチング膜の密度の分布を持たせることで、テクスチャーサイズに面内分布を持たせるようにした構造にも適用可能である。かかる構成によれば、集光性に分布を持たせることができ、集積型の太陽電池に適用した場合には、ｐｎ接合を構成する機能膜の膜質分布に対応して、光電変換電流が均一となるように調整することも可能である。
　なお、前記実施の形態１，２のいずれにおいても、耐エッチング膜として、窒化シリコン膜を用いたが、窒化シリコン膜に限定されることなく、膜密度を小さくした酸化シリコン膜あるいは樹脂膜など、エッチング条件に応じて他の材料を用いてもよいことはいうまでもない。
　さらにまた、前記実施の形態１，２においては、エッチング工程中に、耐エッチング膜の膜密度に応じてピンホールｈが形成されるのを利用して、この耐エッチング膜をテクスチャーエッチングのマスクに用いたが、テクスチャー形成のためのエッチング工程とは別途エッチングを行い、耐エッチング膜にピンホールｈを形成してもよい。あるいは成膜時にピンホールｈが形成されるような成膜条件で耐エッチング膜を形成するようにしてもよい。
実施の形態３．
　図１３は、本発明にかかる太陽電池の実施の形態３を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。実施の形態１の太陽電池では受光面１Ａ側である第１主面側にｐ型拡散層、裏面１Ｂ側である第２主面にｎ型拡散層を持つのに対して、本実施の形態では、受光面１Ａである第１主面側にｎ型拡散層３、裏面1Ｂである第２主面側に非晶質シリコンｉ層２ｉと、非晶質シリコンｐ層２ｐとを持つ点が異なる。他の構成については、実施の形態１の太陽電池と同様であり、受光面１Ａ側を逆ピラミッド構造のテクスチャー、裏面１Ｂ側をサイズの大きい正ピラミッド構造のテクスチャーとする。また本実施の形態の太陽電池は、ヘテロ接合型の太陽電池である。他の構成については、実施の形態１の太陽電池と同様である。同一部位には同一符号を付した。
　なお、図１４は、図１３（ａ）および（ｂ）に示した本実施の形態の太陽電池の電極形成前の状態を示す断面図である。次に、受光面１Ａと裏面１Ｂのテクスチャーの関係に着目して、テクスチャーの大小、ピラミッドの形状について特性の比較および評価を行った。すなわち、ライフタイムおよび光の吸収量を評価した。光の吸収量は単結晶シリコン基板１での光の吸収を高めると太陽電池の効率向上に効果的である長波長の１１００ｎｍを評価した。波長１１００ｎｍの光を照射し、当該光の反射と透過を測定することにより、入射量から、反射量と透過量を減算することにより、吸収量を求めた。吸収量が多いほど太陽電池の電流が増大し、効率が向上する。図１５にピラミッド形状を比較した結果を示す。いずれの場合も、受光面１Ａ側および裏面１Ｂ側のテクスチャーサイズＴAＴBは、受光面１Ａ側が小、裏面１Ｂ側が大となるようにした。ライフタイムは、受光面１Ａ側の形状にはよらず、裏面１Ｂ側の形状が正ピラミッドの方が逆ピラミッドに比べ増加する。一方、吸収量は、受光面１Ａ側が逆ピラミッドで、裏面１Ｂ側が正ピラミッドの構造が最も大きい。したがって、ライフタイムと吸収量を合わせた観点から、受光面１Ａが逆ピラミッドで、裏面１Ｂが正ピラミッドの構造が最も特性が向上する。
　次に、この構造、すなわち、受光面１Ａが逆ピラミッド、裏面１Ｂが正ピラミッドにおいて、テクスチャーサイズの検討結果を図１６に示す。ライフタイムａは受光面１ＡのテクスチャーサイズＴAによらず、裏面１ＢのテクスチャーサイズＴBが大きい場合に増加する。一方、吸収量は、受光面１ＡのテクスチャーサイズＴAが小、裏面１ＢのテクスチャーサイズＴBが大きい場合に増加する。したがって、ライフタイムと吸収量を合わせた観点から、受光面１Ａのテクスチャーサイズが小、裏面１ＢのテクスチャーサイズＴBが大きい場合が最も特性が向上することがわかる。
　そこで、受光面１Ａが逆ピラミッド形状のテクスチャーをもち、裏面１Ｂが正ピラミッド形状のテクスチャーをもち、受光面１ＡのテクスチャーサイズＴAが小、裏面１ＢのテクスチャーサイズＴBが大きい、基板表面構造を実現した。図１４の太陽電池用基板構造を使用し、受光面１Ａ側に酸化シリコン膜２１、窒化シコン膜６、第１の集電電極８、裏面側１Ｂに透光性導電膜１５、第２の集電電極９を形成することにより、図１３（ａ）および（ｂ）に示した太陽電池が完成する。
　上記構造の効果として、受光面１Ａでは、逆ピラミッド、小サイズのテクスチャー構造をもつことにより単結晶シリコン基板１における表面モフォロジーすなわち表面の膨張収縮が低減し、その結果、光の反射の低減を実現している。
　また、裏面に、正ピラミッド、大サイズのテクスチャー構造をもつことによる効果と、裏面側正ピラミッドと受光面１Ａ側逆ピラミッドという異なる形状のピラミッド構造を基板両面に構成する効果により、裏面１Ｂで多重反射による反射の増大が実現している。
　更に、裏面１Ｂのテクスチャーサイズの大きい正ピラミッドテクスチャー構造の単結晶シリコン基板１上に、非晶質シリコンｉ層２ｉが構成されることで、界面での屈折率の違いによる効果で、反射の増大効果が得られている。
　また、裏面１Ｂ側のテクスチャーサイズの大きい正ピラミッドテクスチャー構造の単結晶シリコン基板１上に非晶質シリコンｉ層２ｉが構成されることで、非晶質シリコンｉ層２ｉの結晶性が改善し、その結果、キャリアの再結合抑制効果が得られる。
　すなわち、図１３（ａ）および（ｂ）に示した太陽電池の構造により、反射効果による光の吸収の増大とキャリアの再結合抑制効果の両立を実現している。その結果、太陽電池特性の電圧、電流が向上し、太陽電池の出力を向上することができる。
　さらに、受光面１Ａに形成された窒化シリコン膜６には、ピンホールが形成されていてもよい。この場合、逆ピラミッドのテクスチャー形状を作成するのに用いたＳｉＮ膜すなわち窒化シリコン膜をそのまま利用できるため、工程簡略化につながる。
　さらに、以下に述べる理由からも特性が向上する。すなわち、反射防止として効果的に機能するには窒化シリコン膜６の屈折率を空気の屈折率１．０とシリコン基板の屈折率４．０の間に制御する必要がある。窒化シリコン膜６の屈折率は、窒化シリコン膜のピンホールによって制御が可能である。
　すなわち、たとえば、ピンホールのない窒化シリコン膜の屈折率が２．１であったものが、ピンホールの数を増やす、あるいは、ピンホールの大きさを大きくすることで、その屈折率は１．５まで下げることができる。テクスチャー形成のためアルカリ溶液に浸漬したＳｉＮ膜は、表面側ほどピンホールが大きくなる傾向にある。これは、表面側ほど長い時間ピンホールにアルカリ溶液が接触するためである。
　一方、ＳｉＮ膜２０の厚さ方向の深いところのピンホールｈは、ピンホールｈが形成されるまでの時間がかかるため、アルカリ溶液の接触時間が短くなる。このため、図１７に要部拡大断面図を示すように、ＳｉＮ膜のピンホールｈは、外表面側ほど直径Ｒoが基板表面側の直径Ｒiに比べて大きくなり、ＳｉＮ膜２０の屈折率は連続的に基板表面側から外表面側に向かって膜厚方向に増加する。このように連続的に屈折率の変化したＳｉＮ膜２０を反射防止膜として配置することにより、反射防止効果をより高めることができる。
　以上のように、ＳｉＮ膜２０のピンホールｈは、円柱状の穴であるが、その大きさは、直径1μｍ以下、５ｎｍ以上で、外表面側の直径Ｒoほどその直径は大きくなる。
　なお、外表面側の直径Ｒoが１μｍより大きくなると入射する光の波長と同程度になり反射防止効果が低下する。一方、外表面側の直径Ｒoが５ｎｍより小さいと窒化シリコン膜の屈折率を変化させるのが難しくなり連続的に変化した窒化シリコン膜を得られなくなる。また、反射防止膜が表面全体に形成されているのに比べ、窒化シリコン膜のピンホールｈのパターンエッジでの散乱に加え、窒化シリコン膜下部へのエッチングの回り込みによって複雑化された基板表面の形状により散乱効果が増大する。
　こうした窒化シリコン膜の屈折率の制御されたＳｉＮ膜を反射防止膜として配置することにより、反射防止効果および散乱効果を高めることができ、受光光量が増大する。また、反射防止膜が酸化シリコン膜２１と窒化シリコン膜６との２層構造であるため、より欠陥修復効果を高めることができる。その結果、太陽電池の光電変換電流と電圧が増大し出力が向上する。
実施の形態４．
　次に本発明の実施の形態４について説明する。図１８（ａ）および（ｂ）は、本発明にかかる太陽電池の実施の形態４を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。本実施の形態の太陽電池は、テクスチャー形成に用いたＳｉＮ膜２０を除去することなく反射防止膜として用いたことを特徴とするものである。図１９（ａ）から（ｄ）は、同太陽電池の製造方法を示す工程断面図、図２０は、同太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。
　本実施の形態では、テクスチャー形成工程でマスクとして用いたＳｉＮ膜２０を除去することなく反射防止膜として用いたもので、実施の形態１の太陽電池と異なるのは、テクスチャー形成のためのマスクとして用いた開口すなわちピンホールｈを有するＳｉＮ膜２０を受光面１Ａ側に残した点と、受光面１Ａ側はｎ型拡散層３を形成するとともに、裏面１Ｂ側は第１の薄膜層としての非晶質シリコンｉ層２ｉ，非晶質シリコンｐ層２ｐを形成した点である。
　製造に際しては、図２０にフローチャートを示すように、実施の形態１において図５で説明したテクスチャーエッチ用マスクの除去ステップＳ１０４を実施することなく、ｎ型拡散層の形成ステップＳ１０５Ｓを実施するようにした点である。
　図１９（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１における図４（ａ）および（ｂ）とまったく同様であるが、図１９（ｃ）では、テクスチャーエッチング工程でマスクとして用いたＳｉＮ膜２０が残留した状態で、受光面側のｎ型拡散層形成ステップＳ１０５Ｓが実施されｎ型拡散層３を形成するとともに、続いて裏面側の非晶質シリコンｉ層形成ステップＳ１０６Ｓにより非晶質シリコンｉ層２ｉが形成される。この時受光面１Ａ側表面に酸化シリコン層が形成されてもよいがここでは省略している。
　そして裏面側の非晶質シリコンｐ層形成ステップＳ１０７Ｓにより非晶質シリコンｉ層２ｉ上に非晶質シリコンｐ層２ｐを形成する。こののち、図１９（ｄ）に示すように、裏面１Ｂ側に、第２薄膜層形成ステップＳ１０８Ｓにより、第２薄膜層である透光性導電膜膜１５が形成される。そして受光面側および裏面側の金属電極形成ステップＳ１０９および焼成ステップＳ１１０を経て図１８（ａ）および（ｂ）に示した太陽電池が形成される。
　以上のようにして形成された太陽電池によれば、実施の形態３で説明したのと同様、テクスチャーエッチ用マスクとして機能する際にピンホールｈの形成されたＳｉＮ膜２０を反射防止膜として用い、連続的に屈折率の変化したＳｉＮ膜２０を反射防止膜として配置することになり、反射防止効果と散乱効果をより高めることができる。
　本実施の形態においても図１７に示した要部拡大図と同様、ＳｉＮ膜のピンホールｈは、円柱状の穴であるが、その大きさは、直径1μｍ以下、５ｎｍ以上で、外表面側の直径ＲOほどその直径は大きくなる。
　なお、基板表面側の直径Ｒiが１μｍより大きくなると入射する光の波長と同程度になり反射防止効果が低下する。一方、基板表面側の直径Ｒiが５ｎｍより小さいと窒化シリコン膜の屈折率を変化させるのが難しくなり連続的に変化した窒化シリコン膜を得られなくなる。また、反射防止膜が表面全体に形成されているのに比べ、窒化シリコン膜のピンホールｈのパターンエッジでの散乱に加え、窒化シリコン膜下部へのエッチングの回り込みにより、複雑化された基板表面の形状により、散乱効果が増大する。
　こうした窒化シリコン膜の屈折率の制御されたＳｉＮ膜を反射防止として配置することにより、反射防止効果および散乱効果を高めることができ、受光光量が増大する。その結果、太陽電池の光電変換電流が増大し出力が向上する。
　なお、穴は第１主面である受光面１Ａ側よりも外表面側で穴径が大きいのが好ましい。つまりＲO＞Ｒiである。また穴は受光面１Ａから直径１μm以下、５ｎｍ以上の円柱状の穴が膜厚方向に形成され、外表面側に行くに従い穴径が大きい。このような穴形状は、エッチング工程におけるエッチング液の回り込み効果により容易に形成可能である。さらにまた、窒化シリコン膜の膜密度を、受光面１Ａから、外表面側に行くに従い小さくするなど、膜質、膜組成を変化させることで、容易に外表面側に行くに従い穴径が大きい形状を得ることができる。かつ、膜自体の屈折率も次第に小さくなり、反射防止効果はさらに増大する。
　上記実施の形態では、単結晶シリコン基板は第１導電型であり、単結晶シリコン基板の第２主面の真性の非晶質シリコン層上のみ第２導電型の非晶質シリコン層が形成されている。つまり、裏面１Ｂ側にｐｎ接合が形成されており、このｐｎ接合は非晶質シリコンｉ層を介して形成されており、結晶性にすぐれたｐｎ接合界面を得ることができ、光電変換特性が向上する。
　なお、前記実施の形態では、裏面１Ｂ側は第２導電型の非晶質シリコン層を形成しヘテロ接合型のｐｎ接合を形成したが、実施の形態１と同様、裏面１Ｂ側は第２導電型の拡散層としてもよい。
実施の形態５．
　次に本発明の実施の形態５について説明する。図２１（ａ）および（ｂ）は、本発明にかかる太陽電池の実施の形態５を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。実施の形態１では受光面１Ａ側の全面が逆ピラミッド構造のテクスチャーを構成しているのに対して、実施の形態５では、受光面１Ａ側の、第１の集電電極８の下に位置する領域Ｒａが正ピラミッド構造である点である。他の構成については前記実施の形態１と同様であるためここでは説明を省略する。
　この構造によって、第１の集電電極８とｎ型単結晶シリコン基板１とのコンタクト抵抗が低減する。これは、正ピラミッド形状では外側にＳｉの突部が突出しているため、その突部と第１の集電電極８との接触でその地点での電界が増加する効果があり、その結果コンタクト抵抗が低減するからである。したがって、抵抗の低減効果により、太陽電池の出力が向上する。
　本実施の形態の太陽電池の製造方法について説明する。図２２（ａ）から（ｄ）は、同太陽電池の製造方法を示す工程断面図、図２３は、同太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。実施形態１と同様に、受光面側の単結晶シリコン基板１に逆ピラミッド構造のテクスチャーを形成するためにＳｉＮ膜２０を形成する。次に、実施形態５では、受光面１Ａ側の第１の集電電極８の下になる領域Ｒａの単結晶シリコン基板１上で、正ピラミッドを形成したい領域のＳｉＮ膜２０のみ除去する。その後、実施の形態１と同様の方法でアルカリ処理を行いテクスチャーを形成する。こうすることによって、受光面１Ａ側のＳｉＮ膜２０のない領域に正ピラミッド構造のテクスチャー１ＴTAが形成され、受光面１Ａ側の第１の集電電極８が形成される。このように正ピラミッド構造のテクスチャー１ＴTAが形成された領域に第１の集電電極８を配置することにより、実施形態５の構造を実現できる。
　すなわちまず、図２２（ａ）で実施の形態１と同様ダメージ除去ステップＳ１０１を実施する。
　続いて、受光面側テクスチャーエッチ用マスクの形成ステップＳ１０２Ｓで、ＳｉＮ膜２０を形成し受光面１Ａ側のテクスチャーエッチ用マスクを形成する。
　次いで図２２（ｂ）に示すように、電極形成部の開口ステップＳ３０３で電極形成部Ｒａに開口を形成する。
　そして、図２２（ｃ）に示すように、テクスチャーエッチングステップＳ３０４で、受光面１Ａ側の電極形成部Ｒａ以外を逆ピラミッド構造に、受光面１Ａ側の電極形成部Ｒａおよび裏面１Ｂに正ピラミッド構造のテクスチャーを形成する。テクスチャーエッチングステップＳ３０４ではテクスチャーエッチ用マスクとなるＳｉＮ膜２０にピンホールｈが形成され、電極形成部Ｒａを除く領域には、逆ピラミッド構造のテクスチャーが形成されル。一方、電極形成部Ｒａには裏面１Ｂと同様正ピラミッド構造のテクスチャーが形成される。
　そして実施の形態１と同様に、テクスチャーエッチ用マスクの除去ステップＳ１０４を経て、図２２（ｄ）および（ｅ）に示すように、受光面側のｐ型拡散層の形成ステップＳ１０５から第２薄膜層の形成ステップＳ１０８を実施する。
　そして実施の形態１と同様に、金属電極形成ステップＳ１０９および焼成ステップＳ１１０を実行し、図２１に示した太陽電池を得る。
　以上説明したように、上記各実施の形態の太陽電池によれば、受光面１Ａである第１主面側では逆ピラミッド状のテクスチャーを形成することで反射を抑えながら表面の欠陥を低減できる、また、第２主面である裏面１Ｂ側では、受光面１Ａよりサイズが大きいテクスチャーを形成することで、裏面１Ｂ側で十分な反射性を得つつ、受光面１Ａ側の欠陥をより低減できる。その結果、太陽電池の出力を向上することができるという効果を奏する。
　なお、前記実施の形態では、電極形成部Ｒａ全体を正ピラミッド構造のテクスチャーを形成するようにしたが、一部でもよく、一部でも突出部が存在することで、第１の集電電極８を焼成する際、突出部からファイアスルーが進行し、第１の集電電極と受光面１Ａ側の導電型領域とのコンタクト性が向上する。
　また、前記実施の形態１から５のいずれにおいても、単結晶シリコン基板を用いたが、テクスチャー形状のばらつきは否めないが、多結晶シリコン基板など、他の結晶系シリコン基板にも適用可能である。また、耐エッチング膜としてはＳｉＮ膜を用いたが、ＳｉＮ膜に限定されることなく、ＳｉＮ膜とＳｉＯ膜との積層膜、あるいは金属膜など、適宜変更可能である。
　また、前記実施の形態では、太陽電池について説明したが、太陽電池に限定されることなく、イメージセンサなどの受光素子をはじめとする種々の光電変換デバイスに適用可能である。
　さらにまた、実施の形態１，３，４，５では、第１主面が逆ピラミッド構造のテクスチャー、第２主面が正ピラミッド構造のテクスチャーを有するもの、実施の形態２では、第１および第２主面ともに逆ピラミッド構造のテクスチャーを有するものについて述べたが、この単結晶シリコン基板上に形成する太陽電池の構造については、拡散型、ヘテロ接合型、一方の主面にのみ電極を形成する裏面取り出し型などいかなる構造にでも適用可能である。
　本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１　単結晶シリコン基板、１Ａ　受光面、１Ｂ　裏面、１ＴA，１ＴBT　逆ピラミッド状のテクスチャー、１ＴTA，１ＴB　正ピラミッド状のテクスチャー、Ｄ　正ピラミッド状のテクスチャーの山の頂点、Ｅ　逆ピラミッド状のテクスチャーの谷の頂点、Ｆ　ピラミッドの底面、２　ｐ型拡散層、２ｉ　非晶質シリコンｉ層、２ｐ　非晶質シリコンｐ層、３　ｎ型拡散層、３ｉ　非晶質シリコンｉ層、３ｎ　非晶質シリコンｎ層、４ｉ，５ｉ　非晶質シリコンｉ層、６，７　窒化シリコン膜、８　第１の集電電極、９　第２の集電電極、１４，１５　透光性導電膜、２０　ＳｉＮ膜、ｈ　ピンホール、２１　酸化シリコン膜。

Claims (15)

  1. 　第１および第２主面を有する単結晶シリコン基板と、
    　前記単結晶シリコン基板に形成されたｐｎ接合と、
    　前記ｐｎ接合を挟むように形成された第１および第２の電極とを備え、
    　前記第１主面には逆ピラミッド状を有するテクスチャーが形成され、
    　前記基板の第２主面には、正ピラミッド状を有するテクスチャーが形成され、
    　前記第１および第２主面のテクスチャーの内、受光面側である前記第１主面のピラミッド底面の一辺の長さの平均値が前記第２主面のピラミッド底面の一辺の長さの平均値より短いことを特徴とする、太陽電池。
  2. 　前記単結晶シリコン基板の前記第１および第２主面は、薄膜層で被覆されたことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
  3. 　前記薄膜層は、真性の非晶質シリコン層であることを特徴とする、請求項２に記載の太陽電池。
  4. 　前記単結晶シリコン基板の第２主面のみ、真性の非晶質シリコン層で被覆されたことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
  5. 　前記単結晶シリコン基板は第１導電型であり、
    　前記単結晶シリコン基板の第２主面の前記真性の非晶質シリコン層上のみ第２導電型の非晶質シリコン層が形成されたことを特徴とする、請求項４に記載の太陽電池。
  6. 　前記単結晶シリコン基板の第１主面に、穴を有する窒化シリコン膜が形成されており、前記穴は前記第１主面側よりも外表面側で穴径が大きいことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
  7. 　前記穴径は、前記第１主面上で５ｎｍ以上、１μｍ以下であることを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池。
  8. 　前記窒化シリコン膜は、膜密度が、前記第１主面から、外表面側に行くに従い小さくなっていることを特徴とする、請求項６または７に記載の太陽電池。
  9. 　第１および第２主面を有する単結晶シリコン基板と、
    　前記単結晶シリコン基板に形成されたｐｎ接合と、
    　前記ｐｎ接合を挟むように形成された第１および第２の電極とを備え、
    　前記第１主面には逆ピラミッド状を有するテクスチャーが形成され、ただし、第１の電極の下の一部に正ピラミッド状のテクスチャー構造の領域があり、
    　前記単結晶シリコン基板の第２主面には、正ピラミッド状を有するテクスチャーが形成され、
    　前記第１および第２主面のテクスチャーの内、受光面側である前記第１主面のピラミッド底面の一辺の長さの平均値が前記第２主面のピラミッド底面の一辺の長さの平均値より短い太陽電池。
  10. 　第１および第２主面を有する単結晶シリコン基板の前記第１主面に耐エッチング膜を形成する工程と、
    　前記耐エッチング膜にアルカリ溶液を用いてピンホールを形成するとともに、前記アルカリ溶液で前記単結晶シリコン基板の両面をエッチングして、前記第１主面には逆ピラミッド状、前記第２主面には前記第１主面よりピラミッドの底面の一辺の平均値が長い正ピラミッド状のテクスチャーを形成する異方性エッチング工程と、
    　前記単結晶シリコン基板にｐｎ接合を形成する工程と、
    　前記ｐｎ接合を挟む第１および第２の電極を形成する工程とを備えた太陽電池の製造方法。
  11. 　前記耐エッチング膜を形成する工程は、窒化シリコン膜の密度が徐々に小さくなるように調整しながら成膜する工程である請求項１０に記載の太陽電池の製造方法。
  12. 　前記異方性エッチング工程後、前記第１または第２主面のいずれか一方に薄膜層を形成する工程を含む請求項１０または１１に記載の太陽電池の製造方法。
  13. 　前記耐エッチング膜を形成する工程は、前記窒化シリコン膜の密度が１．５以上２．５ｇ／ｃｍ3以下となるように成膜する工程である請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
  14. 　前記異方性エッチング工程後、前記耐エッチング膜を残したまま、前記ｐｎ接合を形成する工程および第１および第２の電極を形成する工程を実行することを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
  15. 　前記ｐｎ接合を形成する工程は、前記第１主面側に第１導電型の拡散層を形成する工程と、
    　前記第２主面側に真性の非晶質シリコン層および第２導電型の非晶質シリコン層を順次積層する工程とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
PCT/JP2014/081882 2014-04-16 2014-12-02 太陽電池および太陽電池の製造方法 WO2015159456A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016513610A JP6058212B2 (ja) 2014-04-16 2014-12-02 太陽電池および太陽電池の製造方法
TW104108927A TWI548101B (zh) 2014-04-16 2015-03-20 太陽電池及太陽電池之製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014084500 2014-04-16
JP2014-084500 2014-04-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015159456A1 true WO2015159456A1 (ja) 2015-10-22

Family

ID=54323686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/081882 WO2015159456A1 (ja) 2014-04-16 2014-12-02 太陽電池および太陽電池の製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6058212B2 (ja)
TW (1) TWI548101B (ja)
WO (1) WO2015159456A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018026388A (ja) * 2016-08-08 2018-02-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池及び太陽電池の製造方法
CN111244208A (zh) * 2020-03-12 2020-06-05 常州时创能源股份有限公司 太阳能电池片及其应用
CN115832105A (zh) * 2022-11-23 2023-03-21 隆基绿能科技股份有限公司 一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10510910B2 (en) * 2017-11-13 2019-12-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor with an absorption enhancement semiconductor layer

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259489A (ja) * 1992-07-31 1993-10-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置作製方法
WO2010064303A1 (ja) * 2008-12-02 2010-06-10 三菱電機株式会社 太陽電池セルの製造方法
JP2011061030A (ja) * 2009-09-10 2011-03-24 Kaneka Corp 結晶シリコン系太陽電池
JP2011077186A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Mitsubishi Electric Corp 光起電力装置の製造方法及び製造装置
JP2011192921A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池の製造方法
JP2012503330A (ja) * 2008-09-19 2012-02-02 サンパワー コーポレイション 直接パターンによるピンホールフリーのマスク層を利用した太陽電池の製造方法
JP2012142568A (ja) * 2010-12-17 2012-07-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換素子
WO2012133692A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 京セラ株式会社 太陽電池素子および太陽電池モジュール
JP2012191186A (ja) * 2011-02-21 2012-10-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置
JP2013012668A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Sharp Corp 太陽電池用ウエハ、太陽電池およびその製造方法
JP2013207117A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Mitsubishi Electric Corp 基板の粗面化方法、太陽電池の製造方法および太陽電池、太陽電池モジュール

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11274538A (ja) * 1998-01-20 1999-10-08 Sharp Corp 高強度薄型半導体素子形成用基板、高強度薄型半導体素子及び高強度薄型半導体素子の製造方法
JPH11214725A (ja) * 1998-01-21 1999-08-06 Canon Inc 光電変換装置の製造方法
JP2004047776A (ja) * 2002-07-12 2004-02-12 Honda Motor Co Ltd 太陽電池セルおよびその製造方法
CN101339961A (zh) * 2008-09-01 2009-01-07 中国洛阳浮法玻璃集团有限责任公司 太阳能电池盖板玻璃表面花纹结构
DE112010005695T5 (de) * 2010-06-25 2013-04-25 Mitsubishi Electric Corporation Solarbatteriezelle und Verfahren zum Herstellen der Solarbatteriezelle
CN103572373B (zh) * 2013-05-10 2015-10-21 横店集团东磁股份有限公司 一种单晶硅片碱式制绒工艺

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259489A (ja) * 1992-07-31 1993-10-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置作製方法
JP2012503330A (ja) * 2008-09-19 2012-02-02 サンパワー コーポレイション 直接パターンによるピンホールフリーのマスク層を利用した太陽電池の製造方法
WO2010064303A1 (ja) * 2008-12-02 2010-06-10 三菱電機株式会社 太陽電池セルの製造方法
JP2011061030A (ja) * 2009-09-10 2011-03-24 Kaneka Corp 結晶シリコン系太陽電池
JP2011077186A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Mitsubishi Electric Corp 光起電力装置の製造方法及び製造装置
JP2011192921A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池の製造方法
JP2012142568A (ja) * 2010-12-17 2012-07-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換素子
JP2012191186A (ja) * 2011-02-21 2012-10-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置
WO2012133692A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 京セラ株式会社 太陽電池素子および太陽電池モジュール
JP2013012668A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Sharp Corp 太陽電池用ウエハ、太陽電池およびその製造方法
JP2013207117A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Mitsubishi Electric Corp 基板の粗面化方法、太陽電池の製造方法および太陽電池、太陽電池モジュール

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018026388A (ja) * 2016-08-08 2018-02-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池及び太陽電池の製造方法
US10872986B2 (en) 2016-08-08 2020-12-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solar cell and method for manufacturing solar cell
CN111244208A (zh) * 2020-03-12 2020-06-05 常州时创能源股份有限公司 太阳能电池片及其应用
CN115832105A (zh) * 2022-11-23 2023-03-21 隆基绿能科技股份有限公司 一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件

Also Published As

Publication number Publication date
TW201543702A (zh) 2015-11-16
JPWO2015159456A1 (ja) 2017-04-13
TWI548101B (zh) 2016-09-01
JP6058212B2 (ja) 2017-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5868503B2 (ja) 太陽電池およびその製造方法
EP3319132B1 (en) Method for patterning an amorphous semiconductor layer
JP6692797B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
JP5726377B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
WO2011001735A1 (ja) 薄膜太陽電池およびその製造方法
JP2004235274A (ja) 多結晶シリコン基板およびその粗面化法
JP6091458B2 (ja) 光電変換装置およびその製造方法
JP2002025350A (ja) 透明導電膜付き基板及びその作製方法，それを用いたエッチング方法並びに光起電力装置
JP6058212B2 (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
KR20180119969A (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
JP6282635B2 (ja) 太陽電池の製造方法
JPWO2011065571A1 (ja) 光電変換モジュールおよびその製造方法ならびに発電装置
JP2010205804A (ja) 光電変換装置
JP2016122749A (ja) 太陽電池素子および太陽電池モジュール
US20130284259A1 (en) Solar cells and manufacturing method thereof
WO2014098146A1 (ja) 薄膜太陽電池用透光性絶縁基板、および薄膜太陽電池
JP5073121B2 (ja) 光電変換装置用基板とその製造方法、薄膜光電変換装置とその製造方法及び太陽電池モジュール
TWI401810B (zh) 太陽能電池
JP5449579B2 (ja) 太陽電池セルとその製造方法、および太陽電池モジュール
JP2015191962A (ja) 太陽電池およびその製造方法
JP2013058632A (ja) 低反射基板の製造方法、および光起電力装置の製造方法
JPWO2011136177A1 (ja) 薄膜太陽電池およびその製造方法、透明導電膜付き基体およびその製造方法
JP5430751B2 (ja) 低反射基板の製造方法、および光起電力装置の製造方法
KR101823599B1 (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
WO2011048656A1 (ja) 基板の粗面化方法、光起電力装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14889233

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016513610

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14889233

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1