(57)【要約】本発明の太陽電池１は、第１の主面２０ａと第２の主面２０ｂとを有する光電変換部２０と、ｎ側電極１４と、ｐ側電極１５とを備えている。第１の主面２０ａは、ｎ型表面２０ａｎとｐ型表面２０ａｐとを含む。光電変換部２０は、半導体基板１０と、半導体層１２ｎとを有する。半導体基板１０は、第１及び第２の主面１０ｂ、１０ａを有する。半導体層１２ｎは、第１の主面１０ｂの一部分の上に配されている。半導体層１２ｎは、ｎ型表面２０ａｎ及びｐ型表面２０ａｐのうちの一方を構成している。半導体層１２ｎは、相対的に厚い部分１２ｎ１と、相対的に薄い部分１２ｎ２とを含む。半導体層１２ｎのうちの少なくとも相対的に薄い部分１２ｎ２の上にｎ側電極１４及びｐ側電極１５のうちの一方が配されている。上記の構成により本発明の太陽電池は、相対的に厚い部分１２ｎ１により少数キャリアのライフタイムが長くなり、相対的に薄い部分１２ｎ２により半導体基板１０とｎ側電極１４との間の抵抗を低く抑えることができ、ホール及び電子の収集効率が高くなる。
2012132595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型表面とｐ型表面とを含む第１の主面と、第２の主面とを有する光電変換部と、
前記ｎ型表面に電気的に接続されたｎ側電極と、
前記ｐ型表面に電気的に接続されたｐ側電極と、
を備え、
前記光電変換部は、
第１及び第２の主面を有する半導体基板と、
前記第１の主面の一部分の上に配されており、前記ｎ型表面及び前記ｐ型表面のうちの一方を構成している半導体層と、
を有し、
前記半導体層は、相対的に厚い部分と、相対的に薄い部分とを含み、
前記半導体層のうちの少なくとも前記相対的に薄い部分の上に前記ｎ側電極及びｐ側電極のうちの一方が配されている、太陽電池。
【請求項２】
前記半導体層は、水素を含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記ｎ側電極と前記ｐ側電極とのそれぞれは、第１の方向に沿って延び、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って間隔をおいて配置されている複数のフィンガー部を含み、
前記半導体層の相対的に薄い部分は、前記フィンガー部の下方に設けられている、請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記ｎ側電極と前記ｐ側電極とのそれぞれは、前記複数のフィンガー部が電気的に接続されている集電部をさらに含み、
前記半導体層の相対的に薄い部分は、前記ｎ側電極の集電部の下方には設けられていない、請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記光電変換部は、前記半導体層の一部が露出するように、前記半導体層の前記一部を除く他の部分の上に設けられている絶縁層をさらに有し、
前記半導体層の相対的に薄い部分は、前記絶縁層から露出している部分に位置している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記光電変換部は、前記第１の主面の前記半導体層が設けられていない部分の上に配されており、前記ｎ型表面及び前記ｐ型表面のうちの他方を構成しているさらなる半導体層をさらに有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記第１の主面の実質的に全体が前記半導体層と前記さらなる半導体層とにより覆われている、請求項６に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記さらなる半導体層は、相対的に厚い部分と、相対的に薄い部分とを含み、
前記さらなる半導体層のうちの少なくとも前記相対的に薄い部分の上に前記ｎ側電極及びｐ側電極のうちの他方が配されている、請求項６または７に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記さらなる半導体層は、水素を含む、請求項６〜８のいずれか一項に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面接合型の太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１において、太陽電池の裏面側にｐ型及びｎ型の半導体領域が形成されている所謂裏面接合型の太陽電池が提案されている。この裏面接合型の太陽電池では、受光面側に電極を設ける必要がない。このため、裏面接合型の太陽電池では、光の受光効率を高めることができる。従って、より高い発電効率を実現し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８０８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高い変換効率や信頼性を有する太陽電池の要望が高まってきている。【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みて成されたものであり、その目的は、高い変換効率を有する太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る太陽電池は、光電変換部と、ｎ側電極と、ｐ側電極とを備えている。光電変換部は、第１の主面と第２の主面とを有する。第１の主面は、ｎ型表面とｐ型表面とを含む。ｎ側電極は、ｎ型表面に電気的に接続されている。ｐ側電極は、ｐ型表面に電気的に接続されている。光電変換部は、半導体基板と、半導体層とを有する。半導体基板は、第１及び第２の主面を有する。半導体層は、第１の主面の一部分の上に配されている。半導体層は、ｎ型表面及びｐ型表面のうちの一方を構成している。半導体層は、相対的に厚い部分と、相対的に薄い部分とを含む。半導体層のうちの少なくとも相対的に薄い部分の上にｎ側電極及びｐ側電極のうちの一方が配されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高い変換効率を有する太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る太陽電池の略図的平面図である。
【図２】図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態における太陽電池の製造工程を表すフローチャートである。
【図４】図４は、第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図５】図５は、第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図８】図８は、第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【図１１】図１１は、第４の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【図１２】図１２は、第５の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【図１３】図１３は、第６の実施形態に係る太陽電池の略図的平面図である。
【図１４】図１４は、第７の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【図１５】図１５は、第８の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【図１６】図１６は、第９の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【図１７】図１７は、第１０の実施形態に係る太陽電池の略図的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる一例である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１０】
実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１１】
《第１の実施形態》
（太陽電池１の構成）
図１は、第１の実施形態に係る太陽電池１の略図的平面図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。
【００１２】
太陽電池１は、裏面接合型の太陽電池である。太陽電池１は、光電変換部２０を備えている。光電変換部２０は、裏面２０ａと、受光面２０ｂとを有する。裏面２０ａは、光電変換部２０の第１の主面を構成している。受光面２０ｂは、光電変換部２０の第２の主面を構成している。受光面２０ｂは、主として光を受光する主面であり、裏面２０ａよりも多くの光を受光する。光電変換部２０は、受光面２０ｂにおいて受光することにより、キャリア（電子及び正孔）を生成するものである。
【００１３】
光電変換部２０は、一の導電型を有する半導体基板１０を有する。具体的には、本実施形態では、半導体基板１０は、ｎ型の結晶半導体からなる基板により構成されている。ｎ型の結晶半導体からなる基板の具体例としては、例えば、ｎ型の単結晶シリコン基板が挙げられる。
【００１４】
半導体基板１０は、第１及び第２の主面１０ｂ、１０ａを有する。この半導体基板１０の第２の主面１０ａによって、光電変換部２０の受光面２０ｂが構成されている。第２の主面１０ａによって構成された受光面２０ｂは、テクスチャ構造を有する。ここで、「テクスチャ構造」とは、表面反射を抑制し、光電変換部の光吸収量を増大させるために形成されている凹凸構造のことをいう。テクスチャ構造の具体例としては、（１００）面を有する単結晶シリコン基板の表面に異方性エッチングを施すことによって得られるピラミッド状（四角錐状や、四角錐台状）の凹凸構造や、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板の表面に、酸エッチングやドライエッチング等の方法で等方性エッチングを施すことによって得られる凹凸構造等が挙げられる。
【００１５】
第２の主面１０ａの上には、半導体層１７が配されている。半導体層１７は、ｉ型非晶質半導体層１７ｉと、ｎ型非晶質半導体層１７ｎとを有する。
【００１６】
半導体層１７ｉは、第２の主面１０ａの上に配されている。半導体層１７ｉは、例えば、水素を含有するｉ型のアモルファスシリコンなどにより構成することができる。半導体層１７ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。半導体層１７ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
【００１７】
ｎ型半導体層１７ｎは、半導体層１７ｉの上に配されている。半導体層１７ｎは、半導体基板１０と同じ導電型を有する半導体層である。半導体層１７ｎは、例えば、水素を含有するｎ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。半導体層１７ｎの厚みは、特に限定されない。半導体層１７ｎの厚みは、例えば、５０Å〜５００Å程度とすることができる。
【００１８】
半導体層１７の上には、保護膜１６が配されている。本実施形態においては、この保護膜１６は、反射抑制膜としての機能も兼ね備えている。保護膜１６は、例えば、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜等により構成することができる。なかでも、保護膜１６は、窒化ケイ素膜により構成されていることが好ましい。保護膜１６の厚みは、例えば８０ｎｍ〜１μｍ程度とすることができる。
【００１９】
受光面２０ｂの上には、金属電極等の光を遮光する部材が設けられていない。従って、本実施形態の太陽電池１は、受光面２０ｂの実質的に全面で受光可能である。
【００２０】
半導体基板１０の第１の主面１０ｂの第１の領域の上には、ｎ型半導体層１２ｎが配されている。このｎ型半導体層１２ｎによって、裏面２０ａの一部を構成しているｎ型表面２０ａｎが構成されている。
【００２１】
ｎ型半導体層１２ｎは、ｎ型非晶質半導体層により構成されている。より具体的には、ｎ型半導体層１２ｎは、水素を含むｎ型アモルファスシリコン層により構成されている。ｎ型半導体層１２ｎの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
【００２２】
半導体基板１０の第１の主面１０ｂの第１の領域とは異なる第２の領域の上には、ｐ型半導体層１３ｐが配されている。このｐ型半導体層１３ｐによって、裏面２０ａの一部を構成しているｐ型表面２０ａｐが構成されている。
【００２３】
これらｎ型半導体層１２ｎとｐ型半導体層１３ｐとによって、第１の主面１０ｂの実質的に全体が覆われている。
【００２４】
ｐ型半導体層１３ｐは、ｐ型非晶質半導体層により構成されている。より具体的には、ｐ型半導体層１３ｐは、水素を含むｐ型アモルファスシリコン層により構成されている。ｐ型半導体層１３ｐの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
【００２５】
ｎ型半導体層１２ｎとｐ型半導体層１３ｐとのそれぞれと、第１の主面１０ｂとの間に、例えば、数Å〜２５０Å程度の実質的に発電に寄与しない厚みを有するｉ型半導体層を配してもよい。ｉ型半導体層は、例えば、水素を含有するｉ型のアモルファスシリコンにより構成することができる。このような構成とすることで、ｎ型半導体層１２ｎとｐ型半導体層１３ｐとのそれぞれと、第１の主面１０ｂとの間の界面特性をより改善することができる。従って、より改善された光電変換効率が得られる。
【００２６】
ｎ型半導体層１２ｎの一部の上には、絶縁層１８が設けられている。具体的には、絶縁層１８は、ｎ型半導体層１２ｎのｘ方向における中央部を除く両端部の上に設けられている。ｎ型半導体層１２ｎのｘ方向における中央部は、絶縁層１８から露出している。
【００２７】
ｐ型半導体層１３ｐは、第１の主面１０ｂのｎ型半導体層１２ｎにｘ方向に隣接した部分の上と、絶縁層１８の少なくとも一部の上とに跨がって設けられている。すなわち、ｎ型半導体層１２ｎとｐ型半導体層１３ｐとのｚ方向（厚み方向）において重畳している部分の間には、絶縁層１８が配されている。
【００２８】
絶縁層１８の材質は、特に限定されない。絶縁層１８は、例えば、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜または酸窒化ケイ素膜により構成することができる。なかでも、絶縁層１８は、窒化ケイ素膜により構成されていることが好ましい。また、絶縁層１８は、水素を含んでいることが好ましい。
【００２９】
ｎ型表面２０ａｎの上には、ｎ側電極１４が配されている。ｎ側電極１４は、ｎ型表面２０ａｎに電気的に接続されている。ｎ側電極１４は、多数キャリアである電子を収集する。
【００３０】
ｐ型表面２０ａｐの上には、ｐ側電極１５が配されている。ｐ側電極１５は、ｐ型表面２０ａｐに電気的に接続されている。ｐ側電極１５は、少数キャリアであるホールを収集する。ｎ側電極１４及びｐ側電極１５は、絶縁層１８の表面上で電気的に分離されている。
【００３１】
ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、くし歯状である。ｎ側電極１４とｐ側電極１５とは、互いに間挿し合っている。具体的には、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、複数のフィンガー部１４ａ、１５ａと、集電部を構成しているバスバー部１４ｂ、１５ｂとを有する。複数のフィンガー部１４ａのそれぞれは、ｙ方向（第１の方向）に延びている。複数のフィンガー部１４ａは、ｙ方向に対して垂直なｘ方向（第２の方向）に沿って間隔をおいて配置されている。複数のフィンガー部１５ａのそれぞれは、ｙ方向（第１の方向）に延びている。複数のフィンガー部１５ａは、ｙ方向に対して垂直なｘ方向（第２の方向）に沿って間隔をおいて配置されている。複数のフィンガー部１４ａと複数のフィンガー部１５ａとは、ｘ方向に沿って交互に配列されている。
【００３２】
複数のフィンガー部１４ａは、バスバー部１４ｂに電気的に接続されている。複数のフィンガー部１５ａは、バスバー部１５ｂに電気的に接続されている。バスバー部１４ｂ、１５ｂは、ｘ方向に沿って延びている。
【００３３】
ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、例えば、透明導電性酸化物（ＴＣＯ：Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｏｘｉｄｅ）や、Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｐｔ，Ａｕなどの金属、それらの金属のうちの一種以上を含む合金等の導電性材料により構成することができる。また、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、例えば、複数の導電層の積層体により構成されていてもよい。その場合、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、ｎ型またはｐ型半導体層１２ｎ、１３ｐの上に形成されているＴＣＯ層と、その上に形成されている少なくともひとつの金属または合金層との積層体により構成されていることが好ましい。
【００３４】
ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれの形成方法も特に限定されない。ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法あるいは蒸着法などの薄膜形成方法やめっき法、またはそれらの組み合わせにより形成することができる。
【００３５】
ｎ型半導体層１２ｎは、相対的に厚い部分１２ｎ１と、相対的に薄い部分１２ｎ２とを含む。ｎ型半導体層１２ｎのうち、少なくとも相対的に薄い部分１２ｎ２の上にｎ側電極１４が配されている。相対的に薄い部分１２ｎ２は、ｎ側電極１４と直接接触している。
【００３６】
具体的には、図１に示すように、相対的に薄い部分１２ｎ２は、複数のフィンガー部１４ａのそれぞれの下方に設けられている。相対的に薄い部分１２ｎ２は、フィンガー部１４ａの下方において、フィンガー部１４ａの延びる方向であるｙ方向に延びる直線状である。相対的に薄い部分１２ｎ２は、フィンガー部１４ａのｙ方向の一方側端部から他方側端部にわたって連続して設けられている。
【００３７】
相対的に薄い部分１２ｎ２のｘ方向に沿った幅は、フィンガー部１４ａのｘ方向に沿った幅よりも小さい。相対的に薄い部分１２ｎ２は、フィンガー部１４ａのｘ方向に沿った中央部の下方に設けられている。具体的には、相対的に薄い部分１２ｎ２は、ｎ型半導体層１２ｎの絶縁層１８から露出しており、フィンガー部１４ａと接続されている部分の全体にわたって設けられている。本実施形態では、相対的に薄い部分１２ｎ２は、絶縁層１８の下方には設けられていない。
【００３８】
相対的に薄い部分１２ｎ２は、バスバー部１４ｂの下方には設けられていない。すなわち、バスバー部１４ｂは、相対的に厚い部分１２ｎ１の上に設けられている。
【００３９】
例えば、相対的に薄い部分１２ｎ２の厚さ（Ｔ１）は、相対的に厚い部分１２ｎ１の厚さ（Ｔ２）の０．２倍〜０．８倍であることがより好ましい。
【００４０】
ところで、太陽電池の光電変換効率を高める観点からは、少数キャリアの再結合による消失を如何に抑制するかが重要となる。少数キャリアの再結合を抑制する観点からは、半導体基板の上に設けられた半導体層を厚くしたり、半導体層に水素を含ませることによりバンドギャップを大きくしたりすることにより少数キャリアのライフタイムを長くすることが好ましい。
【００４１】
しかしながら、半導体層を厚くしたり、半導体層に水素を含ませたりすると、半導体基板と電極との間の抵抗が大きくなる。このため、キャリアの収集効率が低くなる。
【００４２】
ここで、ｎ型半導体層１２ｎに、相対的に厚い部分１２ｎ１と、相対的に薄い部分１２ｎ２とが設けられている。相対的に厚い部分１２ｎ１を設けることにより、ｎ型半導体層１２ｎの下方において発生した少数キャリア（ホール）のライフタイムを長くすることができる。よって、ｎ型半導体層１２ｎの下方において発生した少数キャリア（ホール）のｐ側電極１５による収集効率が高くなる。また、ｎ型半導体層１２ｎに、ｎ側電極１４に直接接触している相対的に薄い部分１２ｎ２が設けられているため、相対的に厚い部分１２ｎ１を厚くした場合であっても、半導体基板１０とｎ側電極１４との間の抵抗を低く抑えることができる。よって、電子の収集効率も高く保つことができる。
【００４３】
従って、ｎ型半導体層１２ｎに相対的に厚い部分１２ｎ１と相対的に薄い部分１２ｎ２とが設けられている本実施形態の太陽電池１は、高い光電変換効率を有する。
【００４４】
ｎ型半導体層１２ｎとｐ型半導体層１３ｐとの両方が水素を含んでいる。特に、第１の主面１０ｂの実質的に全体が水素を含むｎ型半導体層１２ｎとｐ型半導体層１３ｐとにより覆われている。よって、キャリアのライフタイムをより長くできる。従って、さらに優れた光電変換効率を実現することができる。
【００４５】
ｎ型半導体層１２ｎの一部分の上に絶縁層１８が配されている場合は、ｎ型半導体層１２ｎのうちのｎ側電極１４と接触する部分を相対的に厚い部分１２ｎ１とすることが好ましい。ｎ型半導体層１２ｎのうちの絶縁層１８と接触しており、ｎ側電極１４と直接接触していない部分を相対的に厚い部分１２ｎ１とすることが好ましい。このようにすることにより、ｎ型半導体層１２ｎと半導体基板１０との間の低い抵抗と、少数キャリアの長いライフタイムとの両立を図ることができる。
【００４６】
ｎ側電極１４と半導体基板１０との間の抵抗をさらに低くする観点からは、バスバー部１４ｂにも相対的に薄い部分を設けることが好ましい。しかしながら、バスバー部１４ｂは、フィンガー部１４ａよりも幅広である。このため、バスバー部１４ｂの下方において生じた少数キャリアが電極１５により収集されるまでに移動しなければならない距離は、フィンガー部１４ａの下方において生じた少数キャリアが電極１５により収集されるまでに移動しなければならない距離よりも長い。このため、バスバー部１４ｂの下方において生じた少数キャリアは、電極１５により収集されるまでに再結合により消失しやすい。従って、より優れた光電変換効率を得る観点からは、バスバー部１４ｂの下方には、ｎ型半導体層１２ｎの相対的に薄い部分は設けず、相対的に厚い部分１２ｎ１の上にバスバー部１４ｂを設けることが好ましい。
【００４７】
（太陽電池１の製造方法）
次に、図３〜図８を主として参照しながら、本実施形態の太陽電池１の製造工程の一例について説明する。具体的には、図３は、本実施形態の太陽電池の製造工程を表すフローチャートである。図４は、ステップＳ１，Ｓ２を説明するための略図的断面図である。図５は、ステップＳ３を説明するための略図的断面図である。図６は、ステップＳ４を説明するための略図的断面図である。図７は、ステップＳ５を説明するための略図的断面図である。図８は、ステップＳ６を説明するための略図的断面図である。
【００４８】
まず、テクスチャ構造を有する第２の主面１０ａを有する半導体基板１０を用意する。そして、ステップＳ１において、半導体基板１０の第２の主面１０ａの略全面または全面の上に、半導体層１７及び保護膜１６を形成する。ｉ型半導体層１７ｉ、ｎ型半導体層１７ｎ及び保護膜１６のそれぞれは、例えば、プラズマＣＶＤ法に代表されるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の薄膜形成法により形成することができる。
【００４９】
次に、ステップＳ２において、半導体基板１０の第１の主面１０ｂの略全面または全面の上にｎ型非晶質半導体層２１と、絶縁膜２２とをこの順に形成する。ｎ型非晶質半導体層２１は、例えば、プラズマＣＶＤ法に代表されるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の薄膜形成法により形成することができる。絶縁膜２２は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等の薄膜形成法などにより形成することができる。
【００５０】
次に、ステップＳ３において、ｎ型非晶質半導体層２１と絶縁膜２２とをエッチングする。ｎ型非晶質半導体層２１のエッチングに好適に用いられるエッチング剤の具体例としては、フッ硝酸水溶液等が挙げられる。絶縁膜２２のエッチングに好適に用いられるエッチング剤の具体例としては、例えば、ＨＦ水溶液などが挙げられる。
【００５１】
次に、ステップＳ４において、絶縁膜２２の表面を含んで第１の主面１０ｂの略全面または全面の上に、ｐ型半導体層２３を形成する。ｐ型半導体層２３の形成方法は特に限定されない。ｐ型半導体層２３は、例えば、ＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成することができる。
【００５２】
次に、ステップＳ５において、ｐ型半導体層２３の絶縁膜２２の上に位置している部分の一部分をエッチング等により除去する。これにより、ｐ型半導体層２３からｐ型半導体層１３ｐを形成する。ｐ型半導体層２３のエッチングに好ましく用いられるエッチング剤としては、例えば、ＮａＯＨを含むＮａＯＨ水溶液などのアルカリ性水溶液やフッ硝酸水溶液等が挙げられる。
【００５３】
次に、ステップＳ６において、ｐ型半導体層１３ｐをマスクとして、エッチング剤により、絶縁膜２２の露出部をエッチングにより除去することによって絶縁膜２２から絶縁層１８を形成すると共にｎ型非晶質半導体層２１の表面の一部を露出させる。この絶縁膜２２のエッチングに好ましく用いられるエッチング剤の具体例としては、例えば、ＨＦ水溶液などが挙げられる。
【００５４】
次に、ステップＳ７において、ｎ型非晶質半導体層２１の絶縁層１８から露出している部分をエッチングすることにより、ｎ型非晶質半導体層２１から相対的に薄い部分１２ｎ２と相対的に厚い部分１２ｎ１とを有するｎ型半導体層１２ｎを形成する。
【００５５】
最後に、ステップＳ８において、ｎ型半導体層１２ｎ及びｐ型半導体層１３ｐのそれぞれの上にｎ側電極１４及びｐ側電極１５を形成する電極形成工程を行うことにより、太陽電池１を完成させることができる。
【００５６】
ｎ側電極１４及びｐ側電極１５の形成方法は、電極の材質に応じて適宜選択することができる。ｎ側電極１４及びｐ側電極１５は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などの薄膜形成法や、めっき法、導電性ペーストを塗布する方法、それらの方法を組み合わせた方法により形成することができる。また、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５は、例えば、ｎ型半導体層１２ｎ及びｐ型半導体層１３ｐを覆うように形成した導電膜を絶縁層１８の上で分断することにより形成してもよい。この場合、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５を狭ピッチで高い形状精度で形成することができる。
【００５７】
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。但し、以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００５８】
《第２及び第３の実施形態》
図９は、第２の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。図１０は、第３の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【００５９】
第１の実施形態では、ｎ型半導体層１２ｎの相対的に薄い部分１２ｎ２が絶縁層１８からの露出部の全体に形成されており、絶縁層１８の下方には形成されていない例について説明した。但し、本発明は、半導体層の相対的に薄い部分の上に電極が設けられている限りにおいて、特に限定されない。
【００６０】
例えば、図９に示すように、相対的に薄い部分１２ｎ２は、ｎ型半導体層１２ｎの絶縁層１８からの露出部の一部に設けられていてもよい。図１０に示すように、相対的に薄い部分１２ｎ２は、ｎ型半導体層１２ｎの絶縁層１８からの露出部の全体に加えて、絶縁層１８の下方に位置する部分の一部にも設けられていてもよい。これらの場合であっても、第１の実施形態の太陽電池１と同様に、優れた光電変換効率を実現することができる。
【００６１】
《第４及び第５の実施形態》
図１１は、第４の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。図１２は、第５の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【００６２】
第１の実施形態では、ｎ型半導体層１２ｎに相対的に厚い部分１２ｎ１と相対的に薄い部分１２ｎ２とが設けられており、ｐ型半導体層１３ｐは、略均一厚みに設けられている例について説明した。但し、本発明は、ある半導体層に相対的に薄い部分と相対的に厚い部分とが設けられている限りにおいて特に限定されない。
【００６３】
例えば、図１１に示すように、ｐ型半導体層１３ｐに、相対的に厚い部分１３ｐ１と相対的に薄い部分１３ｐ２とを設け、ｎ型半導体層１２ｎを略均一厚みとしてもよい。この場合は、ｐ側電極１５と半導体基板１０との間の抵抗を低くすると共に、ｎ型半導体層１２ｎの下方において生じた少数キャリアの再結合をより効果的に抑制することができる。従って、少数キャリアのｐ側電極１５による収集効率をより高めることができる。
【００６４】
例えば、図１２に示すように、ｎ型半導体層１２ｎに、相対的に薄い部分１２ｎ２と相対的に厚い部分１２ｎ１とを設けると共に、相対的に厚い部分１３ｐ１と相対的に薄い部分１３ｐ２とを設けてもよい。この場合であっても高い光電変換効率を実現することができる。
【００６５】
《第６の実施形態》
図１３は、第６の実施形態に係る太陽電池の略図的平面図である。
【００６６】
第１の実施形態では、相対的に薄い部分１２ｎ２がフィンガー部１４ａの長手方向（ｙ方向）の一方側端部の下方から他方側端部の下方にわたって連続的に設けられている例について説明した。但し、本発明において、半導体層の相対的に薄い部分の形状は特に限定されない。
【００６７】
例えば、図１３に示すように、相対的に薄い部分１２ｎ２は、フィンガー部１４ａのｙ方向における一部の下方にのみ設けられていてもよい。具体的には、第６の実施形態では、相対的に薄い部分１２ｎ２が、フィンガー部１４ａの下方において、ｙ方向に沿って、相互に間隔をおいて、不連続に複数設けられている。このような場合であっても高い光電変換効率を実現することができる。
【００６８】
《第７及び第８の実施形態》
図１４は、第７の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。図１５は、第８の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【００６９】
第１の実施形態では、ｐ型表面２０ａｐ及びｎ型表面２０ａｎの両方が半導体層１２ｎ、１３ｐの表面により構成されている例について説明した。但し、本発明は、光電変換部に、半導体基板の一主面の上に設けられている半導体層であって、上に電極が設けられている半導体層が設けられている限りにおいて特に限定されない。
【００７０】
例えば、図１４に示すように、ｐ型表面２０ａｐは、半導体基板１０の第１の主面１０ｂに露出するように設けられたｐ型ドーパント拡散領域１０ｐにより構成されていてもよい。図１５に示すように、ｎ型表面２０ａｎは、半導体基板１０の第１の主面１０ｂに露出するように設けられたｎ型ドーパント拡散領域１０ｎにより構成されていてもよい。
【００７１】
《第９の実施形態》
図１６は、第９の実施形態に係る太陽電池の略図的断面図である。
【００７２】
第１の実施形態では、ｎ型半導体層１２ｎの上に絶縁層１８が設けられている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。
【００７３】
例えば、図１６に示すように、ｐ型半導体層１３ｐの上に絶縁層１８が設けられていてもよい。また、絶縁層を設けないようにしてもよい。
【００７４】
《第１０の実施形態》
図１７は、第１０の実施形態に係る太陽電池の略図的平面図である。
【００７５】
第１の実施形態では、電極１４，１５が、フィンガー部１４ａ、１５ａと、バスバー部１４ｂ、１５ｂとを有する例について説明した。但し、本発明において、電極の形状は特に限定されない。
【００７６】
例えば、図１７に示すように、ｎ側電極１４とｐ側電極１５との少なくとも一方が、バスバー部を有さず、フィンガー部１４ａ、１５ａのみにより構成されていてもよい。具体的には、第１０の実施形態に係る太陽電池では、ｎ側電極１４とｐ側電極１５との両方が、フィンガー部１４ａ、１５ａのみにより構成されている。
【００７７】
尚、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００７８】
１…太陽電池
１０…半導体基板
１０ａ…第２の主面
１０ｂ…第１の主面
１２ｎ…ｎ型半導体層
１２ｎ１…相対的に厚い部分
１２ｎ２…相対的に薄い部分
１３ｐ…ｐ型半導体層
１３ｐ１…相対的に厚い部分
１３ｐ２…相対的に薄い部分
１４…ｎ側電極
１５…ｐ側電極
１４ａ、１５ａ…フィンガー部
１４ｂ、１５ｂ…バスバー部
１８…絶縁層
２０…光電変換部
２０ａ…裏面
２０ａｎ…ｎ型表面
２０ａｐ…ｐ型表面
２０ｂ…受光面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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