(57)【要約】  光電変換装置１０は、ｎ型単結晶シリコン基板２１と、ｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面１２上に形成されたＩＮ層２５及びＩＰ層２６と、ＩＮ層２５と電気的に接続されたｎ側電極４０と、分離溝６０によりｎ側電極４０から分離され、ＩＰ層２６と電気的に接続されたｐ側電極５０とを備える。そして、光電変換装置１０では、ｎ型単結晶シリコン基板２１とＩＮ層２５及びＩＰ層２６とが直接接触して形成される領域の少なくとも一部に、テクスチャ構造が形成されている。
2012132615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の一方の面上に形成された第１導電型の非晶質半導体層を含む第１非晶質半導体層と、
前記半導体基板の前記一方の面上の前記第１導電型の非晶質半導体層が形成されていない領域に形成された第２導電型の非晶質半導体層を含む第２非晶質半導体層と、
前記第１非晶質半導体層と電気的に接続された第１電極と、
分離溝により前記第１電極から分離され、前記第２非晶質半導体層と電気的に接続された第２電極と、
を備え、
前記一方の面の一部であって、前記第１非晶質半導体層及び前記第２非晶質半導体層が直接接触して形成される領域の少なくとも一部に、テクスチャ構造が形成されている光電変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光電変換装置において、
前記テクスチャ構造は、前記半導体基板と前記第１非晶質半導体層及び前記第２非晶質半導体層とが直接接触して形成される領域のうち、前記分離溝に沿った前記第１電極の電極端及び前記第２電極の電極端が位置する領域を除く少なくとも一部に形成されている光電変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第１非晶質半導体層の一部は、絶縁層を介して前記第２非晶質半導体層上の一部に積層されており、
前記テクスチャ構造は、前記第１非晶質半導体層が形成される領域のうち、前記絶縁層が形成される領域を除く少なくとも一部に形成されている光電変換装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光電変換装置において、
前記テクスチャ構造は、前記第１非晶質半導体層が形成される領域のうち、前記絶縁層が形成される領域を除く略全域に形成されている光電変換装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の光電変換装置において、
前記第１非晶質半導体層は、ｐ型非晶質半導体層であり、
前記第２非晶質半導体層は、ｎ型非晶質半導体層である光電変換装置。
【請求項６】
半導体基板の一方の面上に第１導電型の非晶質半導体層を含む第１非晶質半導体層を積層する第１工程と、
前記半導体基板の前記一方の面上の前記第１非晶質半導体層が積層されていない領域に、第２導電型の非晶質半導体層を含む第２非晶質半導体層を積層する第２工程と、
前記第１非晶質半導体層上に第１電極を形成すると共に、前記第２非晶質半導体層上に分離溝により前記第１電極から分離された第２電極を形成する工程と、
を含む光電変換装置の製造方法であって、
前記一方の面の少なくとも前記分離溝に沿った前記第１電極の電極端及び前記第２電極の電極端が位置する領域となる領域を保護した状態で、前記一方の面及び前記半導体基板の他方の面にテクスチャ構造を形成するテクスチャ形成工程を含む光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記第２工程の前に、前記第１非晶質半導体層上に絶縁層を積層する工程を含み、
前記テクスチャ形成工程では、前記絶縁層をマスクとして、前記一方の面の前記第２非晶質半導体層を積層する領域に前記テクスチャ構造を形成する光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、太陽電池の裏面側に、ｐ型半導体領域及びｐ側電極と、ｎ型半導体領域及びｎ側電極とが形成された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によれば、受光面側に電極が存在しないため、太陽光の受光効率を高めて発電効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２００２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
裏面接合型の太陽電池では、電極幅のばらつきを抑制しながら、半導体領域と電極との接触面積を大きくすることが重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光電変換装置は、半導体基板と、半導体基板の一方の面上に形成された第１導電型の非晶質半導体層を含む第１非晶質半導体層と、半導体基板の一方の面上の第１導電型の非晶質半導体層が形成されていない領域に形成された第２導電型の非晶質半導体層を含む第２非晶質半導体層と、第１非晶質半導体層と電気的に接続された第１電極と、分離溝により第１電極から分離され、第２非晶質半導体層と電気的に接続された第２電極とを備え、前記一方の面の一部であって、前記第１非晶質半導体層及び前記第２非晶質半導体層が直接接触して形成される領域の少なくとも一部に、テクスチャ構造が形成されていることを特徴とする。【０００６】
本発明に係る光電変換装置の製造方法は、半導体基板の一方の面上に第１導電型の非晶質半導体層を含む第１非晶質半導体層を積層する第１工程と、半導体基板の前記一方の面上の第１非晶質半導体層が積層されていない領域に、第２導電型の非晶質半導体層を含む第２非晶質半導体層を積層する第２工程と、第１非晶質半導体層上に第１電極を形成すると共に、第２非晶質半導体層上に分離溝により第１電極から分離された第２電極を形成する工程とを含む光電変換装置の製造方法であって、一方の面の少なくとも分離溝に沿った第１電極の電極端及び第２電極の電極端が位置する領域となる領域を保護した状態で、一方の面及び半導体基板の他方の面にテクスチャ構造を形成するテクスチャ形成工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光電変換装置によれば、電極幅のばらつきを抑制しながら、半導体領域と電極との接触面積を大きくでき、光電変換効率をさらに向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態である光電変換装置を裏面側から見た平面図である。
【図２】図１のＡ‐Ａ線断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態である光電変換装置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図６】本発明の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図７】本発明の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図８】本発明の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図９】本発明の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、ｎ側電極及びｐ側電極の形成工程を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、ｎ側電極及びｐ側電極の形成工程を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、ｎ側電極及びｐ側電極の形成工程を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図１５】本発明の他の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図１６】本発明の他の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図１７】本発明の他の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図１８】本発明の他の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図１９】本発明の他の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図２０】本発明の他の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【図２１】本発明の他の実施形態である光電変換装置の製造方法を説明するための断面図であって、光電変換部の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
以下の実施形態は、単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に限定されない。また、実施形態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比率などは、現実の物体の寸法比率などとは異なる場合がある。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。
【００１０】
まず初めに、図１及び図２を参照して、光電変換装置１０の構成を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、光電変換装置１０を裏面側から見た平面図である。
図１に示すように、光電変換装置１０は、太陽光等の光を受光することでキャリア（電子及び正孔）を生成する光電変換部２０と、光電変換部２０の裏面側に形成されたｎ側電極４０及びｐ側電極５０とを備える。光電変換装置１０では、光電変換部２０で生成されたキャリアがｎ側電極４０及びｐ側電極５０によりそれぞれ収集される。そして、ｎ側電極４０及びｐ側電極５０に図示しない配線材を電気的に接続して光電変換装置１０をモジュール化することで、キャリアが電気エネルギーとして外部に取り出される。即ち、光電変換装置１０は、受光面側に電極が存在しない裏面接合型である。
【００１２】
ここで、「裏面」とは、装置の外部から光が入射する面である「受光面」と反対側の面を意味する。換言すれば、ｎ側電極４０及びｐ側電極５０が形成される面が裏面である。また、ｎ側電極４０とは、光電変換部２０のＩＮ非晶質シリコン層２５からキャリア（電子）を収集する電極である。ｐ側電極５０とは、光電変換部２０のＩＰ非晶質シリコン層２６からキャリア（正孔）を収集する電極である。各電極は、複数のフィンガー電極部４１，５１と、対応する各フィンガー電極部を繋ぐバスバー電極部４２，５２とをそれぞれ有することが好適である。
【００１３】
光電変換部２０は、略正方形状の結晶系半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板２１を有する。結晶系半導体基板としては、例えば、ｎ型多結晶シリコン基板やｐ型の単結晶又は多結晶シリコン基板であってもよいが、本実施形態で例示するｎ型単結晶シリコン基板２１を用いることが好適である。ｎ型単結晶シリコン基板２１は、発電層として機能し、例えば、１００〜３００μｍの厚みを有する。詳しくは後述するが、ｎ型単結晶シリコン基板２１の受光面１１及び裏面１２には、テクスチャ構造が形成される。ここで、「テクスチャ構造」とは、ｎ型単結晶シリコン基板２１の表面に形成される凹凸構造であり、意図的に形成した構造である。テクスチャ構造は、例えば、光電変換部２０の光吸収量を増大させる機能を有する凹凸構造である。
【００１４】
図２は、図１のＡ‐Ａ線断面図、即ちフィンガー電極部４１，５１を幅方向に切断した断面図である。
図２に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板２１の受光面１１側には、例えば、ｉ型非晶質シリコン膜２２と、ｎ型非晶質シリコン層２３と、保護層２４とが順に形成されることが好適である。ここで、ｉ型非晶質シリコン層２２及びｎ型非晶質シリコン層２３は、パッシベーション層として機能する。保護層２４は、パッシベーション層を保護すると共に、反射防止機能を有する。ｉ型非晶質シリコン層２２及びｎ型非晶質シリコン層２３は、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板２１の受光面１１の端縁領域を除く全域に積層されることが好適である。ｉ型非晶質シリコン層２２は、真性非晶質シリコンの薄膜層であって、例えば、０．５ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚みを有する。ｎ型非晶質シリコン層２３は、例えば、リン（Ｐ）等がドープされた非晶質シリコンの薄膜層であって、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚みを有する。保護層２４は、ｎ型非晶質シリコン層２３上の略全域に積層されることが好適である。保護層２４は、光透過性が高い材料から構成されることが好ましい。保護層２４としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、又は酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）等からなる絶縁層であることが好ましく、ＳｉＮ層が特に好適である。保護層２４の厚みは、反射防止特性等を考慮して適宜変更できるが、例えば、８０ｎｍ〜１μｍ程度であることが好適である。
【００１５】
光電変換部２０において、ｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面１２側には、例えば、第１非晶質半導体層であるＩＮ非晶質シリコン層２５（以下、ＩＮ層２５とする）と、第２非晶質半導体層であるＩＰ非晶質シリコン層２６（以下、ＩＰ層２６とする）と、絶縁層３１とがそれぞれ積層される。絶縁層３１は、ＩＮ層２５上の一部に積層される。ＩＮ層２５は、ｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面１２上に積層されるｉ型非晶質シリコン層２７と、ｉ型非晶質シリコン層２７上に積層されるｎ型非晶質シリコン層２８とを含むことが好適である。ｉ型非晶質シリコン層２７は、真性非晶質シリコンの薄膜層であって、例えば、０．５ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚みを有する。ｎ型非晶質シリコン層２８は、例えば、リン（Ｐ）等がドープされた非晶質シリコンの薄膜層であって、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚みを有する。ＩＰ層２６は、主としてｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面１２上に積層されるｉ型非晶質シリコン層２９と、ｉ型非晶質シリコン層２９上に積層されるｐ型非晶質シリコン層３０とを含むことが好適である。ｉ型非晶質シリコン層２９は、真性非晶質シリコンの薄膜層であって、例えば、０．５ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚みを有する。ｐ型非晶質シリコン層３０は、例えば、ボロン（Ｂ）等がドープされた非晶質シリコンの薄膜層であることが好ましい。ｐ型非晶質シリコン層３０の厚みは、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度が好適である。ＩＮ層２５及びＩＰ層２６は、光電変換効率等の観点から、ｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面１２に平行な一方向に沿って交互に形成されることが好適である。また、ＩＮ層２５及びＩＰ層２６は、ｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面１２上の広範囲に形成されることが好ましい。このため、ＩＮ層２５の一部とＩＰ層２６の一部とが互いに重なり合うように、一方の層が他方の層にオーバーラップして隙間なく形成される。
【００１６】
図２では、ＩＰ層２６がＩＮ層２５上に重なって形成された形態を例示している。以下、ＩＮ層２５とＩＰ層２６とが重なり合う部分を「重なり部３２」と称して説明する。重なり部３２の幅は、特に限定されないが、例えば、３０μｍ〜５００μｍ程度であって、ＩＮ層２５の幅の１／３程度とすることが好適である。ＩＮ層２５の幅は、特に限定されないが、１００μｍ〜１．５ｍｍ程度とすることが好適である。ＩＰ層２６の幅は、例えば、ＩＮ層２５の幅よりも大きく設定される。ＩＰ層２６の形成領域の面積は、ＩＮ層２５の形成領域の面積よりも広いことが好適である。
【００１７】
絶縁層３１は、ＩＮ層２５とＩＰ層２６とが重なって形成される領域の全域に亘って、ＩＮ層２５とＩＰ層２６との間に挟み込まれるように形成される。つまり、絶縁層３１は、重なり部３２に沿って形成されることが好ましい。換言すると、ＩＮ層２５上に形成されるＩＰ層２６は、ＩＮ層２５上に直接積層されず、絶縁層３１を介して積層される。一方、ＩＮ層２５が形成された領域において、ＩＰ層２６が重なって形成されない領域上には絶縁層３１が形成されない。これにより、ＩＮ層２５とＩＰ層２６との良好な絶縁性を確保しながら、できるだけ広いコンタクト領域を確保してＩＮ層２５とｎ側電極４０との接合が可能になる。
【００１８】
ｎ側電極４０は、ＩＮ層２５と電気的に接続される電極である。ｎ側電極４０は、主としてＩＮ層２５に直接コンタクトするように形成されるが、重なり部３２上にもある程度跨って形成される。ｐ側電極５０は、ＩＰ層２６と電気的に接続される電極である。ｐ側電極５０は、ＩＰ層２６に直接コンタクトするように形成され、重なり部３２上にもある程度跨って形成される。ｎ側電極４０とｐ側電極５０との間には、両電極を分離する分離溝６０が形成されている。分離溝６０は、重なり部３２上に形成することが好適である。より好ましくは、重なり部３２に沿って分離溝６０を形成する。分離溝６０の幅は、電極間の絶縁性が確保できる範囲で小さいことが好ましく、例えば、１０μｍ〜２００μｍ程度が好適である。ｎ側電極４０及びｐ側電極５０（フィンガー電極部・バスバー電極部）は、例えば、第１導電層４３，５３と、第２導電層４４，５４と、第３導電層４５，５５と、第４導電層４６，５６とをそれぞれ含む積層構造とすることが好適である。第２〜第４導電層は、金属層とすることが好ましい。例えば、第２導電層４４，５４を、めっき成長の起点となるシード層として、電解めっき法により第３導電層４５，５５及び第４導電層４６，５６を形成できる。一方、第１導電層４３，５３は、透明導電層（ＴＣＯ膜）とすることが好ましい。透明導電層は、光電変換部２０と金属層との接触を防止し、金属層との相互作用により反射率を高める機能を有する。透明導電層（ＴＣＯ膜）は、例えば、多結晶構造を有する酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、及び酸化チタン（ＴｉＯ2）等の金属酸化物のうち少なくとも１種を含んで構成されることが好ましい。これらの金属酸化物に、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、アンチモン（Ｓｂ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、セリウム（Ｃｅ）、ガリウム（Ｇａ）などのドーパントがドープされていてもよく、例えば、Ｉｎ2Ｏ3にＳｎがドープされたＩＴＯが特に好ましい。ドーパントの濃度は、０〜２０ｗｔ％とすることができる。透明導電層の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度が好適である。第２導電層〜第４導電層は、高い導電性を有し、且つ光の反射率が高い金属から構成されることが好ましい。各層を構成する金属としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）などの金属又はそれらの１種以上を含む合金が例示できる。例えば、第２導電層４４，５４及び第３導電層４５，５５は、Ｃｕ層であることが好ましく、第４導電層４６，５６は、Ｓｎ層であることが好ましい。この場合、Ｓｎ層がＣｕ層の保護層として機能する。Ｃｕ層の厚みは、例えば、１０μｍ〜２０μｍ程度が好適である。Ｓｎ層の厚みは、１μｍ〜５μｍ程度が好適である。
【００１９】
ここで、ｎ型単結晶シリコン基板２１のテクスチャ構造について詳説する。ｎ型単結晶シリコン基板２１の受光面１１には、その略全域に亘ってテクスチャ構造３４を形成することが好適である。これに対して、ｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面１２には、ＩＮ層２５及びＩＰ層２６が直接接触して形成される領域の少なくとも一部にテクスチャ構造が形成される。テクスチャ構造は、各非晶質半導体層と対応する各電極とが直接接触する領域下、即ち電極のコンタクト領域下に形成されることが好適である。なお、テクスチャ構造は、ＩＮ層２５及びＩＰ層２６が積層されない領域に形成されてもよい。また、テクスチャ構造は、分離溝６０に沿ったｎ側電極４０の電極端及びｐ側電極５０の電極端が位置する領域に形成されないことが好ましい。また、テクスチャ構造は、分離溝６０の下にも形成されないことが好ましい。図２に例示する形態では、ＩＰ層２６が形成される領域において、第１導電層５３とＩＰ層２６とが直接接触する領域下、即ちｐ側電極５０のコンタクト領域下の略全域に亘ってテクスチャ構造３４ｐが形成されている。つまり、テクスチャ構造３４ｐは、ＩＰ層２６が形成された領域のうち、絶縁層３１が形成されている領域（重なり部３２）を除く略全域に亘って形成される。本明細書において、「略全域」とは、実質的に全域とみなすことができる状態を意味する。「略全域に亘る」とは、９５％〜１００％の領域に亘ることを意味する。テクスチャ構造の凹凸高さは、１μｍ〜３０μｍ程度が好ましく、１μｍ〜２０μｍ程度がより好ましく、１μｍ〜１０μｍ程度が特に好ましい。テクスチャ構造の幅は、例えば、凹凸高さと同程度であることが好ましい。なお、非晶質シリコン層の厚みは、数ｎｍ〜数十ｎｍであるから、テクスチャ構造は、非晶質シリコン層にも反映される。テクスチャ構造は、例えば、（１００）面を有するｎ型単結晶シリコン基板２１の受光面１１及び裏面１２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）の凹凸構造である。凹凸構造のサイズは、例えば、異方性エッチングの条件を変更することにより調整できる。一方、図２に例示する形態では、ＩＮ層２５が積層された領域にはテクスチャ構造が形成されない。テクスチャ構造が形成されていない領域は、数百ｎｍ以上の凹凸がない平坦な面である。即ち、図２に例示する形態では、ＩＮ層２５及び重なり部３２の表面は平坦である。
【００２０】
図３に光電変換装置１０の他の例を示す。図３に例示する形態では、裏面１２のＩＮ層２５及びＩＰ層２６が形成されるいずれの領域にも、テクスチャ構造３４ｎ，３４ｐが形成されている。テクスチャ構造３４ｎは、ＩＮ層２５が形成される領域において、第１導電層４３とＩＮ層２５とが直接接触する領域下、即ちｎ側電極４０のコンタクト領域下に形成されている。同様に、テクスチャ構造３４ｐは、ｐ側電極５０のコンタクト領域下に形成されている。テクスチャ構造３４ｎ，３４ｐは、分離溝６０に沿ったｎ側電極４０の電極端及びｐ側電極５０の電極端が位置する領域を除く広範囲に形成されることが好適である。また、テクスチャ構造３４ｎ，３４ｐは、絶縁層３１が形成されている領域（重なり部３２）を除く広範囲に形成されることが特に好適である。
【００２１】
次に、図４〜図１２を参照し、光電変換装置１０の製造方法の一例について説明する。図４〜図１２では、図２に示す光電変換装置１０の製造工程を示す。
【００２２】
図４〜図９は、光電変換部２０の製造工程を示す図である。
まず、図４に示すように、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）やスパッタリングにより、ｎ型単結晶シリコン基板２１の一方の面上に、ｉ型非晶質シリコン層２７、ｎ型非晶質シリコン層２８、及び絶縁層３１を順に積層する。以下では、一方の面を「裏面１２」とし、裏面１２と反対側の他方の面を「受光面１１」として説明する。ＰＥＣＶＤによるｉ型非晶質シリコン膜２７の積層工程では、例えば、シランガス（ＳｉＨ4）を水素（Ｈ2）で希釈したものを原料ガスとして使用できる。また、ｎ型非晶質シリコン膜２８の積層工程では、例えば、シラン（ＳｉＨ4）にホスフィン（ＰＨ3）を添加し、水素（Ｈ2）で希釈したものを原料ガスとして使用できる。シランガスの水素希釈率を変化させることにより、ｉ型非晶質シリコン膜２７及びｎ型非晶質シリコン膜２８の膜質を変化させることができる。また、ホスフィン（ＰＨ3）の混合濃度を変化させることによって、ｎ型非晶質シリコン膜２８のドーピング濃度を変化させることができる。
【００２３】
続いて、図５に示すように、裏面１２上に積層された各層をパターニングする。まず、絶縁層３１を部分的にエッチングして除去する。除去する絶縁層３１の領域は、後工程でＩＰ層２６を積層する裏面１２上の領域である。絶縁層３１のエッチング工程では、例えば、スクリーン印刷やインクジェットによる塗工プロセス、又はフォトリソプロセス等により形成されたレジスト膜をマスクとして使用する。絶縁層３１が、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、又は酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）である場合は、例えば、フッ化水素（ＨＦ）水溶液を用いてエッチングできる。絶縁層３１のエッチング終了後、例えば、レジスト膜を除去し、パターニングされた絶縁層３１をマスクとして、露出しているＩＮ層２５をエッチングする。ＩＮ層２５のエッチングは、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液（例えば、１ｗｔ％  ＮａＯＨ水溶液）等のアルカリ性エッチング液を用いて行う。ＩＮ層２５を構成するｉ型非晶質シリコン層２７及びｎ型非晶質シリコン層２８のいずれもＮａＯＨ水溶液で除去できる。この工程により、裏面１２上にパターニングされたＩＮ層２５、絶縁層３１が形成される。ＩＮ層２５、ＩＰ層２６、及び絶縁層３１のエッチングには、例えば、エッチングペーストや粘度が調整されたエッチングインクを用いることもできる。この場合には、スクリーン印刷やインクジェット等により、ＩＮ層２５等を除去する領域上にエッチングペーストを塗工する。
【００２４】
続いて、図６に示すように、パターニングされた絶縁層３１をマスクとして、露出している受光面１１及び裏面１２の領域に、テクスチャ構造３４，３４ｐをそれぞれ形成する。裏面１２において、異方性エッチングを行う領域は、後工程でＩＰ層２６が積層される領域である。一方、絶縁層３１により保護された領域には、テクスチャ構造が形成されない。テクスチャ構造が形成されない平坦な領域上には、後工程で分離溝６０が形成される。テクスチャ構造３４，３４ｐは、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液（例えば、１ｗｔ％  ＫＯＨ水溶液）等のアルカリ性エッチング液を用いて、受光面１１及び裏面１２の（１００）面を異方性エッチングすることで形成できる。この工程では、受光面１１及び裏面１２の異方性エッチングを同時に行い、１つの工程で受光面１１及び裏面１２にテクスチャ構造３４，３４ｐをそれぞれ形成する。この工程では、エッチング液の濃度やエッチング時間等のエッチング条件を制御することで、テクスチャ構造の凹凸高さ等を調整できる。また、テクスチャ構造の形成は、受光面１１及び裏面１２毎に別けて行ってもよい。この場合、受光面１１と裏面１２とで、例えば、エッチング条件を変更して、凹凸高さ等が異なるテクスチャ構造を形成できる。
【００２５】
続いて、図７に示すように、ＰＥＣＶＤやスパッタリングにより、受光面１１上に、ｉ型非晶質シリコン層２２、ｎ型非晶質シリコン層２３、及び保護層２４を順に積層する。受光面１１に積層される各層には、テクスチャ構造の凹凸が反映される。
【００２６】
続いて、図８に示すように、例えば、裏面１２上の端縁領域を除く全域にＩＰ層２６を積層する。パターニングしたＩＮ層２５上にも絶縁層３１を介してＩＰ層２６が積層され、表面が平坦な重なり部３２が形成される。ＩＰ層２６は、ＩＮ層２５と同様に、ＰＥＣＶＤによってｉ型非晶質シリコン層２９及びｐ型非晶質シリコン層３０を順に成膜することで形成できる。ただし、ｐ型非晶質シリコン層３０の積層工程では、例えば、ＰＨ3の代わりに、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を原料ガスとして使用する。この工程により、テクスチャ構造３４ｐが形成された領域に、ＩＰ層２６が積層される。積層されたＩＰ層２６には、テクスチャ構造３４ｐの凹凸が反映される。
【００２７】
続いて、図９に示すように、ＩＮ層２５上に積層されたＩＰ層２６及び絶縁層３１を部分的にエッチングして除去する。この工程では、例えば、スクリーン印刷等により形成されるレジスト膜をマスクとして、ＩＰ層２６をエッチングし、パターニングされたＩＰ層２６をマスクとして、絶縁層３１をエッチングする。この工程により、ＩＮ層２５の一部が露出する。ＩＰ層２６は、ＩＮ層２５よりもエッチングされ難いため、ＩＮ層２５のＮａＯＨ水溶液よりも高濃度のもの（例えば、１０ｗｔ％  ＮａＯＨ水溶液）、又はフッ硝酸（ＨＦ，ＨＮＯ3）（例えば、各々３０ｗｔ％）を用いることが好ましい。或いは、ＮａＯＨ水溶液を７０〜９０℃程度に加熱して用いること（熱アルカリ処理）も好ましい。
【００２８】
図１０〜図１２は、ｎ側電極４０及びｐ側電極５０の形成工程を示す図である。
以下では、各電極の第２導電層４４，５４をシード層として、電解めっきにより、各電極の第３導電層４５，５５及び第４導電層４６，５６を形成する工程を例示する。
【００２９】
まず、図１０に示すように、例えば、スパッタリング等により、ＩＮ層２５上及びＩＰ層２６上に、第１導電層１３及び第２導電層１４を順に形成する。第１導電層１３及び第２導電層１４は、例えば、ＩＮ層２５上及びＩＰ層２６上の略全域に積層される。ここで、第１導電層１３は、後工程でパターニングされて各電極の第１導電層４３，５３となる層である。第２導電層１４は、後工程でパターニングされて各電極の第２導電層４４，４５となる層である。第１導電層１３及び第２導電層１４は、数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の厚みで形成される。このため、第１導電層１３及び第２導電層１４には、テクスチャ構造３４ｐの凹凸が反映される。これに対して、ＩＮ層２５上及び重なり部３２上に形成された第１導電層１３及び第２導電層１４の表面は平坦である。
【００３０】
続いて、図１１に示すように、第１導電層１３及び第２導電層１４を部分的にエッチングして、各層を分断し、互いに分離された各電極の第１導電層４３，５３及び第２導電層４４，４５を形成する。エッチングする領域は、平坦である重なり部３２上の領域であり、このエッチング位置により分離溝６０の形成位置が決まる。つまり、分離溝６０は、重なり部３２上に形成される。第１導電層１３及び第２導電層１４のエッチングは、例えば、スクリーン印刷等によって形成されるレジスト膜をマスクとして使用し、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）及び塩酸（ＨＣｌ）を含有する水溶液を用いて行う。
【００３１】
続いて、図１２に示すように、第２導電層４４，４５をシード層として、それぞれ第３導電層４５，５５を電解めっきにより形成する。次いで、第３導電層４５，５５上に、第４導電層４６，５６を電解めっきにより形成することにより、光電変換部２０の裏面側に、ｎ側電極４０及びｐ側電極５０を備えた光電変換装置１０（図２参照）が得られる。電解めっきは、例えば、ｎ側電極４０を構成する第２導電層４４と、ｐ側電極５０を構成する第２導電層５４とに同じ大きさの電流を流して行うことができる。この場合、第２導電層４４，５４上には、同じ質量の金属めっき層が形成される。ゆえに、ｐ側電極５０より積層面積が小さなｎ側電極４０において、第３導電層の厚みが厚くなる。つまり、同じ大きさの電流を流して電解めっきを行うことにより、ｎ側電極４０の厚みをｐ側電極５０の厚みよりも厚くすることができる。
【００３２】
次に、図１３〜図２１を参照し、図３に示す光電変換装置１０の製造方法について説明する。以下では、上記製造方法の説明と重複する説明は省略する。
【００３３】
まず、図１３に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板２１の一方の面上に、例えば、スクリーン印刷等によりレジスト膜１００を形成する。この工程では、レジスト膜１００の代わりに、テクスチャ形成工程でエッチングされない保護膜、例えば、ＳｉＮ層等をマスクとして用いてもよい。以下では、一方の面を「裏面１２」とし、裏面１２と反対側の他方の面を「受光面１１」として説明する。
【００３４】
続いて、図１４に示すように、レジスト膜１００をマスクとして、露出している受光面１１及び裏面１２の領域を異方性エッチングして、テクスチャ構造３４，３４ｎ，３４ｐを形成する。裏面１２において、異方性エッチングを行う領域は、後工程でＩＮ層２５及びＩＰ層２６が積層される領域である。一方、レジスト膜１００により保護された領域には、テクスチャ構造が形成されない。テクスチャ構造が形成されない平坦な領域上には、後工程で分離溝６０が形成される。
【００３５】
続いて、図１５及び図１６に示すように、レジスト膜１００を除去して、ＰＥＣＶＤやスパッタリングにより、受光面１１上に、ｉ型非晶質シリコン層２２、ｎ型非晶質シリコン層２３、及び保護層２４を順に積層し、裏面１２上に、ｉ型非晶質シリコン層２７、ｎ型非晶質シリコン層２８、及び絶縁層３１を順に積層する。この工程により、テクスチャ構造３４ｎ，３４ｐが形成された領域に、ＩＮ層２５が積層される。そして、積層されたＩＮ層２５には、テクスチャ構造３４ｎ，３４ｐの凹凸が反映される。一方、レジスト膜１００により保護されていた平坦な領域上に積層されたＩＮ層２５及び絶縁層３１の表面は平坦である。
【００３６】
続いて、図１７及び図１８に示すように、例えば、レジスト膜１０１をマスクとして、裏面１２上に積層された各層をパターニングする。まず、絶縁層３１を部分的にエッチングして除去する。除去する絶縁層３１の領域は、後工程でＩＰ層２６を積層する領域である。絶縁層３１のエッチング終了後、例えば、レジスト膜１０１を除去し、パターニングされた絶縁層３１をマスクとして、露出しているＩＮ層２５をエッチングする。この工程により、裏面１２上にパターニングされたＩＮ層２５、絶縁層３１が形成され、テクスチャ構造３４ｐが形成された裏面１２の領域が露出する。
【００３７】
続いて、図１９に示すように、例えば、裏面１２上の端縁領域を除く全域にＩＰ層２６を積層する。この工程により、テクスチャ構造３４ｎ，３４ｐが形成された領域に、ＩＰ層２６が積層される。そして、積層されたＩＰ層２６には、テクスチャ構造３４ｎ，３４ｐの凹凸が反映される。一方、フラットな絶縁層３１上に積層されたＩＰ層２６は、表面が平坦であり、平坦な重なり部３２が形成される。この工程では、表面が平坦な重なり部３２と、テクスチャ構造３４ｎの凹凸が反映された重なり部３２とが形成される。
【００３８】
続いて、図２０及び図２１に示すように、例えば、レジスト膜１０２をマスクとして、ＩＮ層２５上に積層されたＩＰ層２６及び絶縁層３１を部分的にエッチングして除去する。エッチングする領域は、テクスチャ構造３４ｎの凹凸が反映された領域である。この工程では、まず、ＩＰ層２６をエッチングし、パターニングされたＩＰ層２６をマスクとして、絶縁層３１をエッチングする。この工程により、ＩＮ層２５の一部が露出する。
【００３９】
以降の工程では、図１０〜図１２を参照して説明したように、平坦な重なり部３２上に分離溝６０が位置するように、ｎ側電極４０及びｐ側電極５０をそれぞれ形成する。
【００４０】
以上のように、光電変換装置１０では、裏面１２のＩＮ層２５及びＩＰ層２６が積層される領域の少なくとも一部に、テクスチャ構造が形成されている。このため、ＩＮ層２５及びＩＰ層２６の少なくとも一方と各電極とのコンタクト面積が増大する。ゆえに、コンタクト抵抗を低減することができ、キャリアの取り出し効率を高めることができる。一方、分離溝６０に沿ったｎ側電極４０の電極端及びｐ側電極５０の電極端が位置する領域には、テクスチャ構造が形成されない。このため、分離溝６０に沿った各電極端は平坦な面上に形成される。分離溝６０は、電極をパターニングする際のエッチングエッジに位置するが、テクスチャ構造が形成されない平坦な領域をエッチングエッジとすることで、レジストやエッチングペーストの所謂にじみを防止でき、高い線幅制御が可能になる。ゆえに、電極幅のばらつきを抑制でき、例えば、分離溝６０を狭くして電極面積を拡大した場合であっても、電極間の絶縁性を良好に維持することができる。また、光電変換装置１０では、少なくともＩＰ層２６が積層される領域に、テクスチャ構造３４ｐを形成することが好ましい。これにより、ＩＰ層２６とｐ側電極５０とのコンタクト面積が増大すると共に、ｎ型単結晶シリコン基板２１とＩＰ層２６とのｐｎ接合面積が増大する。光電変換装置１０は、これらの相乗作用により、光電変換効率を高めることができる。
【００４１】
本実施形態は、本発明の目的を損なわない範囲で設計変更することができる。例えば、本実施形態では、ＩＮ層２５を積層してからＩＰ層２６を積層するものとして説明したが、ＩＰ層２６を先に積層してもよい。この場合、例えば、ＩＰ層２６上に絶縁層３１が積層される。そして、裏面１２のＩＰ層２６が積層される領域にはテクスチャ構造が形成されず、ＩＮ層２５が積層される領域のうち、絶縁層３１が積層される領域を除く略全域に亘ってテクスチャ構造３４ｎを形成できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  光電変換装置、１１  受光面、１２  裏面、１３  第１導電層、１４  第２導電層、２０  光電変換部、２１  ｎ型単結晶シリコン基板、２２，２７，２９  ｉ型非晶質シリコン層、２３，２８  ｎ型非晶質シリコン層、２４  保護層、２５  ＩＮ非晶質シリコン層（ＩＮ層）、２６  ＩＰ非晶質シリコン層（ＩＰ層）、３０  ｐ型非晶質シリコン層、３１  絶縁層、３２  重なり部、３４，３４ｎ，３４ｐ  テクスチャ領域、４０  ｎ側電極、４１，５１  フィンガー電極部、４２，５２  バスバー電極部、４３，５３  第１導電層、４４，５４  第２導電層、４５，５５  第３導電層、４６，５６  第４導電層、５０  ｐ側電極、６０  分離溝。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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