(57)【要約】  光電変換装置１０の製造方法は、ｎ型単結晶シリコン基板２１の一方の面上にＩＮ層２５及びＩＰ層２６をそれぞれ形成する工程と、複数の導電層をそれぞれ含むｎ側電極４０及びｐ側電極５０の形成工程とを有する。そして、各電極の形成工程は、ＩＮ層２５上及びＩＰ層２６上に第１導電層１３を形成する第１工程と、ＩＮ層２５を覆う第１導電層１３上に第２導電層４４を、ＩＰ層２６を覆う第１導電層１３上に第２導電層５４をそれぞれ形成する第２工程と、第２工程の終了後に、第１導電層１３を部分的にエッチングして、第１導電層４３及び第１導電層５３をそれぞれ形成する第３工程とを含む。
2012132838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一方の面上に、ｐ型領域及びｎ型領域をそれぞれ形成する工程と、
複数の導電層をそれぞれ含むｐ側電極及びｎ側電極の形成工程であり、前記ｐ型領域上に前記ｐ側電極を、前記ｎ型域上に前記ｎ側電極をそれぞれ形成する電極形成工程と、
を有し、
前記電極形成工程は、
前記ｐ型領域上及び前記ｎ型領域上に、第１導電層を形成する第１工程と、
前記ｐ型領域を覆う前記第１導電層上にｐ側第２導電層を、前記ｎ型領域を覆う前記第１導電層上に前記ｐ側第２導電層と分離されたｎ側第２導電層をそれぞれ形成する第２工程と、
前記第３工程では、前記ｐ側第２導電層及び前記ｎ側第２導電層をマスクとして、前記第１導電層を部分的にエッチングする第３工程と、
を含む光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第２工程は、前記第１導電層上を覆う第２導電層を形成し、前記第２導電層を部分的にエッチングして、前記ｐ側第２導電層と前記ｎ側第２導電層を形成する光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記第２工程では、印刷法又はマスク蒸着法により、前記ｐ側第２導電層及び前記ｎ側第２導電層をそれぞれ形成する光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記第３工程の終了後に、前記ｐ側第２導電層及び前記ｎ側第２導電層に電流を流す電解めっきにより、ｐ側第３導電層及びｎ側第３導電層をそれぞれ形成する工程をさらに含む光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記第１導電層は、透明導電層であり、
前記各第２導電層及び前記各第３導電層は、金属層である光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記半導体基板は、結晶系半導体基板であり、
前記ｐ型領域及び前記ｎ型領域は、それぞれｐ型非晶質半導体及びｎ型非晶質半導体により形成され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、光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境負荷の小さなエネルギー源として、太陽電池等の光電変換装置が大いに注目されている。太陽電池等の光電変換装置では、光電変換効率を如何に向上させるかが重要な課題である。このような状況に鑑みて、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】
しかしながら、裏面接合型の太陽電池については、現在のところ、十分に検討が行われているとは言えず、光電変換効率の向上等の観点から未だ改良の余地がある。改良すべき点は、幾つか挙げられるが、キャリアを収集する電極の構造及びその製造方法を改良することは特に重要である。例えば、めっきによって電極部分を形成する場合、電極部分の耐久性を改良して、信頼性のより高い光電変換装置を開発することが求められている。【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、電極の耐久性を改良することが可能な光電変換装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【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、ｐ型領域及びｎ型領域をそれぞれ形成する工程と、複数の導電層をそれぞれ含むｐ側電極及びｎ側電極の形成工程であり、ｐ型領域上にｐ側電極を、ｎ型域上にｎ側電極をそれぞれ形成する電極形成工程とを有する。そして、電極形成工程は、ｐ型領域上及びｎ型領域上に第１導電層を形成する第１工程と、ｐ型領域を覆う第１導電層上にｐ側第２導電層を、ｎ型領域を覆う第１導電層上にｐ側第２導電層と分離されたｎ側第２導電層をそれぞれ形成する第２工程と、第２工程の終了後に、第１導電層を部分的にエッチングして、ｐ側第２導電層下のｐ側第１導電層及びｎ側第２導電層下のｎ側第１導電層をそれぞれ形成する第３工程と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の製造方法によれば、電極の耐久性を改良して、光電変換効率をさらに向上させることが可能な光電変換装置を提供することができる。
【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、ｎ側電極及びｐ側電極の形成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、ｎ側電極及びｐ側電極の形成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、ｎ側電極及びｐ側電極の形成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１４】第２導電層及び第１導電層のエッチングを同じ工程で行った場合の電極構造を模式的に示す断面図である。
【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】
図１及び図２を適宜参照し、光電変換装置１０の構成について説明する。また、図３〜図１３を参照して、光電変換装置１０の製造方法を詳細に説明する。
【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２は、図１のＡ‐Ａ線断面図である。図１及び図２に示すように、光電変換装置１０は、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、例えば、光電変換部２０で生成されるキャリアがｎ側電極４０及びｐ側電極５０によりそれぞれ収集される。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。
【００１２】
光電変換部２０は、例えば、結晶系半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板２１を有することが好適である。ｎ型単結晶シリコン基板２１の受光面側には、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とが順に積層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。
【００１３】
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、受光面１１上の端縁領域を除く全域に積層する。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、０．１ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚みを有する。一方、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。また、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、パッシベーション性向上の観点から、水素（Ｈ2）を含有することが好ましい。
【００１４】
保護層２４は、ｎ型非晶質シリコン層２３上の全域に積層する。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く、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、又は酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）等が用いられる。本実施形態では、保護相２４としてＳｉＮ層を形成する。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】
ｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面側には、ｎ型領域を形成するＩＮ非晶質シリコン層２５（以下、ＩＮ層２５とする）と、ｐ型領域を形成するＩＰ非晶質シリコン層２６（以下、ＩＰ層２６とする）とがそれぞれ積層される。ＩＮ層２５の表面とＩＰ層２６とは、絶縁層３１によって絶縁される。ＩＮ層２５、及びＩＰ層２６は、ｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面上に直接積層される。
【００１６】
ＩＮ層２５及びＩＰ層２６は、光電変換効率等の観点から、例えば、裏面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の裏面上の広範囲を覆うよう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、例えば、一方の層が他方の層にオーバーラップして隙間なく積層されることが好適である。
【００１７】
以下では、ＩＰ層２６がＩＮ層２５上に重なって積層される形態を例示する。そして、ＩＰ層２６において、ＩＮ層２５上に重なって積層された領域を「重なり領域２６*」と称して説明する。また、ＩＮ層２５及びＩＰ層２６が交互に形成される裏面に平行な方向を「ｘ方向」、ｘ方向に直交する裏面に平行な方向を「ｙ方向」とする。図１では、紙面の左右方向がｘ方向、紙面の上下方向がｙ方向に相当する。
【００１８】
ＩＮ層２５は、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。ｉ型非晶質シリコン層２７及びｎ型非晶質シリコン層２８は、例えば、それぞれｉ型非晶質シリコン層２２及びｎ型非晶質シリコン層２３と同様の組成、同様の厚みで積層できる。
【００１９】
絶縁層３１は、ｎ型非晶質シリコン層２８上の全域に積層することが好適である。絶縁層３１は、例えば、保護層２４と同様の組成、同様の厚みで積層できる。絶縁層３１としては、ＳｉＮ層が特に好適である。
【００２０】
ＩＰ層２６は、主にｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面上に積層される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。ｉ型非晶質シリコン層２９は、例えば、ｉ型非晶質シリコン層２２、ｉ型非晶質シリコン層２７と同様の組成、同様の厚みで形成できる。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。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。
【００２１】
ｎ側電極４０は、光電変換部２０のＩＮ層２５からキャリア（電子）を収集する電極である。一方、ｐ側電極５０は、光電変換部２０のＩＰ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。
【００２２】
ｎ側電極４０及びｐ側電極５０はそれぞれ、第１導電層４３，５３、第２導電層４４，５４、第３導電層４５，５５、及び第４導電層４６，５６の積層体で構成される。第１導電層４３、第２導電層４４、第３導電層４５、及び第４導電層４６はｎ側の導電層となり、第１導電層５３、第２導電層５４、第３導電層５５、及び第４導電層５６はｐ側の導電層となる。第１導電層４３，５３は、透明導電層によって構成される。第２導電層４４，５４は、金属層によって構成され、例えば、電気伝導率と材料費用の観点から銅（Ｃｕ）が用いられる。第１導電層４３，５３及び第２導電層４４，５４は、スパッタリングによって形成される。なお、第１導電層４３，５３及び第２導電層４４，５４は、ＣＶＤやＰＶＤなどの他の製膜方法で形成してもよい。
【００２３】
透明導電層は、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。
【００２４】
金属層は、例えば、５０ｎｍ〜１μｍ程度の厚みとすることが好適である。金属層は、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。金属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）、ニッケル（Ｎｉ）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１４は、Ｃｕ層であることが好ましい。以下、第２導電層１４をＣｕ層として説明する。
【００２５】
第１導電層４３，５３及び第２導電層４４，５４は、第３導電層４５，５５及び第４導電層４６，５６をめっきによって形成する際の起点となるシード層として機能する。めっきによる第３導電層４５，５５及び第４導電層４６，５６の形成方法については、後に詳述する。
【００２６】
第３導電層４５，５５は、金属層によって構成され、例えば、電気伝導率と材料費用の観点からＣｕ（銅）が用いられる。第４導電層４６，５６は、金属層によって構成され、例えば、第１導電層４３，５３、第２導電層４４，５４、及び第３導電層４５，５５の腐食を防ぐ観点からＳｎ（スズ）が用いられる。
【００２７】
図３〜図１３は、光電変換装置１０の製造工程を示す断面図である。図３〜図１３は、図２と同様に、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。
なお、図３〜図６は、光電変換部２０の製造工程を示す図である。図７〜図１３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。
【００２８】
まず、図３〜図６を参照して、光電変換部２０の製造工程を説明する。
【００２９】
図３に示すように、半導体基板の受光面上及び裏面上に、ｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層、及び絶縁層（保護層）を順に積層する。半導体基板としては、例えば、結晶系シリコン基板、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板、インジウム燐（ＩｎＰ）基板等が適用できる。結晶系半導体基板は、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。ｎ型単結晶シリコン基板２１の厚みは、例えば、１００〜３００μｍ程度が好適である。
【００３０】
この工程では、例えば、清浄なｎ型単結晶シリコン基板２１を真空チャンバ内に設置して、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）やスパッタリングにより各層を積層する。本実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板２１の受光面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、ＩＮ層２５、及び絶縁層３１を順に積層する。
【００３１】
ＰＥＣＶＤによるｉ型非晶質シリコン膜２２，２７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２３，２８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２２，２７及びｎ型非晶質シリコン膜２３，２８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２３，２８のドーピング濃度を変化させることができる。
【００３２】
なお、ｉ型非晶質シリコン層２２等を積層する前において、ｎ型単結晶シリコン基板２１の受光面１１にテクスチャ構造を形成しておくことが好適である。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２０の光吸収量を増大させる凹凸構造である。テクスチャ構造の具体例としては、（１００）面を有する受光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）の凹凸構造が例示できる。テクスチャ構造は、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて、（１００）面を異方性エッチングすることで形成できる。
【００３３】
続いて、図４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。
【００３４】
絶縁層３１のエッチング終了後、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。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。
【００３５】
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等の除去した領域上にエッチングペーストを塗工する。
【００３６】
続いて、図５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。つまり、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が積層される。ＩＰ層２６は、レジストプロセス等を用いて、所定のパターンで積層することもできる。ただし、工程の簡略化等の観点から、例えば、裏面１２上の端縁領域を除く全域に積層してから、後工程でパターニングすることが好適である。
【００３７】
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、ＰＥＣＶＤによるｐ型非晶質シリコン層３０の積層工程では、例えば、ホスフィン（ＰＨ3）の代わりに、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）をドーピングガスとして使用する。
【００３８】
続いて、図６に示すように、ＩＮ層２５上に積層されたＩＰ層２６をパターニングし、絶縁層３１を部分的に除去する。この工程では、まず、ＩＮ層２５上に積層されたＩＰ層２６を部分的にエッチングして除去する。除去するＩＰ層２６の領域は、後工程でｎ側電極４０を形成するＩＮ層２５上の領域である。ＩＰ層２６のエッチング工程では、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、ＮａＯＨ水溶液等のアルカリ性エッチング液を用いて行う。この工程では、レジスト膜が形成されて保護された領域が、ＩＰ層２６の重なり領域２６*と、ＩＮ層２５が除去された領域とになる。
【００３９】
ＩＰ層２６は、通常、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。
【００４０】
次に、ＩＰ層２６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ＩＰ層２６をマスクとして使用し、ＨＦ水溶液を用いて露出している絶縁層３１をエッチングして除去する。
【００４１】
この工程では、絶縁層３１の一部が除去されることで、ＩＮ層２５の一部が露出する。一方、絶縁層３１は、ＩＮ層２５上において、ＩＰ層２６がオーバーラップして積層される領域上（即ち、重なり領域２６*の下）の全域に亘って残留する。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、ＩＮ層２５とｎ側電極４０との電気的な接続が可能になる。
【００４２】
次に、図７〜図１３を参照して、ｎ側電極４０、ｐ側電極５０の形成工程を説明する。
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を形成する工程を説明する。
【００４３】
図７に示すように、露出したＩＮ層２５上及びパターニングされたＩＰ層２６上に、第１導電層１３を形成する。第１導電層１３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。
【００４４】
第１導電層１３は、例えば、透明導電層（ＴＣＯ膜）であり、スパッタリングやＰＥＣＶＤによって形成することができる。第１導電層１３の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度が好適である。以下、第１導電層１３を透明導電層（ＴＣＯ膜）として説明する。
【００４５】
続いて、図８に示すように、第１導電層１３上に、第２導電層１４を形成する。第２導電層１４は、例えば、金属層であり、スパッタリングやＰＥＣＶＤによって形成することができる。この工程は、例えば、第１導電層１３の成膜工程と連続して行われ、第２導電層１４は、第１導電層１３上の全域に積層される。ここで、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４４，５４となる層である。
【００４６】
続いて、図９及び図１０に示すように、例えば、レジスト膜１００をマスクとして第２導電層１４を部分的にエッチングし、第２導電層１４を分断して、互いに分離された各電極の第２導電層４４，５４を形成する。レジスト膜１００は、上記のように、スクリーン印刷等により形成できる。第２導電層１４は、例えば、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）水溶液を用いてエッチングできる。エッチング時間は、第２導電層１４の厚みによっても多少異なるが、１０〜３０秒程度とすることが好適である。
【００４７】
エッチングする第２導電層１４の領域は、例えば、重なり領域２６*に沿った線状領域上の一部とすることが好適である。具体的には、重なり領域２６*に沿った線状のエッチング領域が露出するように、レジスト膜１００を第２導電層１４上の全域に形成することで、重なり領域２６*に沿って分断された各電極の第２導電層４４，５４が形成される。
【００４８】
第２導電層４４と、第２導電層５４との間隔は、例えば、レジスト膜１００の形成パターンを調整することにより制御できる。この間隔は、後工程で形成される第３導電層４５，５５及び第４導電層４６，５６の横方向への成長を考慮して調整されることが好ましく、例えば、２００μｍ程度とすることが好ましい。
【００４９】
なお、第２導電層１４を形成して後工程でパターニングする代わりに、レジストプロセスやメタルマスクを用いて、スパッタリングやＰＥＣＶＤにより第２導電層４４，５４を形成することもできる。或いは、スクリーン印刷やインクジェットによる塗工プロセスを用いて、第２導電層４４，５４を形成することもできる。
【００５０】
続いて、図１１に示すように、レジスト膜１００を除去する。第２導電層１４のエッチングにより、透明導電層である第１導電層１３の一部が露出する。例えば、重なり領域２６*に沿って第１導電層１３が露出するが、第２導電層１４のエッチング条件では、第１導電層１３は減膜されない。なお、レジスト膜１００は、第１導電層１３のエッチング後に、又は第１導電層１３のエッチングと共に除去してもよい。
【００５１】
続いて、図１２に示すように、例えば、第２導電層４４，５４をマスクとして、露出した第１導電層１３をエッチングし、第１導電層１３を分断して、互いに分離された各電極の第１導電層４３，５３を形成する。第１導電層１３は、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）水溶液やシュウ酸水溶液を用いてエッチングできる。エッチング時間は、第１導電層１３の厚みによっても多少異なるが、５〜１５分程度とすることが好適である。
【００５２】
この工程では、第２導電層４４，５４がエッチングされない条件、例えば、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）等が含まれないエッチング液を用いて、第１導電層１３のエッチングが行われる。そして、第２導電層４４，５４をマスクとして、露出した第１導電層１３をエッチングするため、第１導電層４３及び第１導電層５３の間隔と、第２導電層４４及び第２導電層５４の間隔とが等しくなる。エッチングされる第１導電層１３の領域は、例えば、重なり領域２６*の直上領域であり、重なり領域２６*に沿った線状の領域となる。
【００５３】
続いて、図１３に示すように、第２導電層４４，５４上に、それぞれ第３導電層４５，５５を形成する。第３導電層４５，５５は、第２導電層４４，５４をそれぞれシード層として電解めっきにより形成することが好適である。さらに、第３導電層４５，５５上に、それぞれ第４導電層４６，５６を電解めっきにより形成することが好適である。これにより、光電変換部２０の裏面側に、ｎ側電極４０及びｐ側電極５０が形成された光電変換装置１０（図２参照）が得られる。
【００５４】
第３導電層４５，５５は、例えば、第２導電層４４，５４と同様に、Ｃｕ層とすることが好適である。第４導電層４６，５６は、Ｃｕ層の酸化を防止して導電性の低下を防止する保護層として機能し、例えば、Ｓｎ層とすることが好適である。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。
【００５５】
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。なお、この電解めっき工程では、第３導電層４５，５５及び第４導電層４６，５６が厚み方向だけでなく、横方向にも成長する。
【００５６】
以上のように、本実施形態の製造工程は、第２導電層１４のパターニング工程の終了後に、その工程から独立した第１導電層１３のエッチング工程を設けている。このため、図２に示すように、第１導電層４３及び第１導電層５３の間隔と、第２導電層４４及び第２導電層５４の間隔とが同等になる。つまり、第２導電層１４及び第１導電層１３のエッチングを同じ工程で行った場合に起こる第２導電層４４，５４の横方向へのオーバーエッチングを防止でき、第１導電層４３，５３が、第２導電層４４，５４から露出することを防止できる。
【００５７】
これに対し、ＦｅＣｌ3とＨＣｌとを含有する水溶液を用いて、第２導電層１４及び第１導電層１３のエッチングを１つの工程で行うことも考えられる。ただし、この場合は、透明導電層である第１導電層１３のエッチング中に、Ｃｕ層である第２導電層１４が横方向にオーバーエッチングされる。これは、Ｃｕ層のエッチング時間が、例えば、１０秒程度の短時間であるのに対して、透明導電層のエッチング時間が、例えば、１０分程度と長時間であることに起因する。
【００５８】
図１４は、ＦｅＣｌ3とＨＣｌとを含有する水溶液を用いて、第２導電層１４及び第１導電層１３のエッチングを同じ工程で行った場合の電極構造を模式的に示す断面図である。図１４に示す電極構造では、第２導電層４４ｘ，５４ｘから露出した透明導電層である第１導電層４３ｘ，５３ｘ上にも、Ｃｕめっき層である第３導電層４５ｘ，５５ｘが成長しているが、透明導電層とＣｕめっき層との密着性は、Ｃｕシード層とＣｕめっき層との密着性より劣り、良好なものとは言えない。例えば、透明導電層上のＣｕめっき層は、Ｃｕシード層上のＣｕめっき層に比べて剥離し易い。
【００５９】
本実施形態の製造工程によれば、透明導電層上にＣｕめっき層が成長することを防止できる。これにより、電極の耐久性が改良され、より信頼性の高い光電変換装置を得ることができる。また、電極の耐久性を改良して、光電変換効率をさらに向上させることが可能な光電変換装置を提供することができる。
【００６０】
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。
【００６１】
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、ＩＰ層２６上の一部に、ＩＮ層２５の一部が重なって積層された構成とすることが好適である。
【００６２】
また、本実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板２１の裏面１２上に、ＩＮ層２５とＩＰ層２６とを、例えば、互いに噛み合う櫛歯状パターンで積層して、ｎ型領域及びｐ型領域を形成したが、ドーパントを熱拡散させて各領域を形成してもよい。例えば、裏面１２上の一の領域にｎ型ドーパントを熱拡散させて高ドープのｎ型領域を形成し、他の領域にｐ型ドーパントを熱拡散させてｐ型領域を形成してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
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、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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【国際調査報告】
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