(57)【要約】【課題】直列抵抗を低減させ、曲線因子の悪化を低減させることで高い発電効率を実現可能な光起電力装置、及びその製造方法を得ること。【解決手段】第一導電型の半導体基板であるＰ型シリコン基板１１と、半導体基板上に形成された第二導電型の不純物拡散層であるＮ型拡散層１２と、不純物拡散層上に形成された複数の線状電極であるグリッド電極１５と、を有し、不純物拡散層は、第一拡散層である高濃度Ｎ型拡散層１３と、第一拡散層の周囲に設けられ、第一拡散層の不純物濃度よりも低い不純物濃度をもつ第二拡散層である低濃度Ｎ型拡散層１４と、を有し、第一拡散層は、第一方向に沿う線形状、及び第一方向に略直交する第二方向に沿う線形状を組み合わせてなる格子形状をなし、線状電極は、第一拡散層及び第二拡散層のうち、第一拡散層の第一方向または第二方向沿う領域に重畳させて設けられる。【選択図】      図２−１
2010056241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第二導電型の不純物拡散層と、
前記不純物拡散層上に形成された複数の線状電極と、を有し、
前記不純物拡散層は、第一拡散層と、前記第一拡散層の周囲に設けられ、前記第一拡散層の不純物濃度よりも低い不純物濃度をもつ第二拡散層と、を有し、
前記線状電極は、前記第一拡散層及び前記第二拡散層のうち、前記第一拡散層に重畳させて設けられることを特徴とする光起電力装置。
【請求項２】
前記第一拡散層は、第一方向に沿う線形状、及び前記第一方向に略直交する第二方向に沿う線形状を組み合わせてなる格子形状をなし、
前記線状電極は、前記第一方向又は前記第二方向に沿う線形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置。
【請求項３】
前記第二拡散層が設けられた部分には、複数の凹部により構成されるテクスチャ構造が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光起電力装置。
【請求項４】
第一導電型の半導体基板と、
第一拡散層、及び前記第一拡散層の不純物濃度よりも低い不純物濃度をもつ第二拡散層からなる、第二導電型の不純物拡散層と、
複数の線状電極と、を有する光起電力装置の製造方法であって、
前記半導体基板の表面に、前記第一拡散層を形成する第一拡散層形成工程と、
前記第一拡散層をパターニングする第一拡散層パターニング工程と、
前記半導体基板の前記表面のうち前記第一拡散層が形成された部分以外の部分に前記第二拡散層を形成する第二拡散層形成工程と、
前記第一拡散層及び前記第二拡散層のうち、前記第一拡散層に重畳させて前記複数の線状電極を形成する線状電極形成工程と、を含むことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項５】
前記第一拡散層パターニング工程は、
前記第一拡散層形成工程において形成された前記第一拡散層上に耐エッチング性の耐エッチング膜を形成する耐エッチング膜形成工程と、
前記耐エッチング膜に開口を形成する開口形成工程と、
前記開口形成工程において開口が形成された前記耐エッチング膜をマスクとして前記第一拡散層をエッチングするエッチング工程と、
前記耐エッチング膜を除去する耐エッチング膜除去工程と、を含むことを特徴とする請求項４に記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項６】
前記開口形成工程において、離散的なドット状の開口を形成することを特徴とする請求項５に記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項７】
前記開口形成工程において、レーザ加工により前記開口を形成することを特徴とする請求項５又は６に記載の光起電力装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電力装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池等の光起電力装置の性能を向上させるには、光起電力装置の内部に太陽光を効率良く取り込むこと、すなわち反射による光損失の抑制、生成したキャリアの再結合による損失の抑制、直列抵抗の低減等が重要な要素となる。このうち、生成キャリアの再結合損失は、結晶内部の不純物濃度に大きく依存する。
【０００３】
広く用いられている光起電力装置として、基板の導電型と反対の導電型が得られる不純物を拡散させることにより、基板表面に不純物拡散層（以下、適宜「拡散層」と称す）を形成し、ＰＮ接合を構成するものがある。半導体材料として広く用いられるシリコン半導体の結晶品質は、その内部に存在する不純物濃度が低いほど良好な特性を示す。シリコン半導体に接合を形成した半導体装置の一種である光起電力装置の場合も、受光部の不純物濃度がある程度まで低いほど、良好な光起電力を得ることができる。
【０００４】
光起電力効果により起電力を得るには、シリコン内部で生成したキャリアが受光面側のグリッド電極まで到達する必要がある。受光部の不純物濃度が低い場合、基板面方向の直列抵抗が高くなることで、グリッド電極へキャリアが到達するまでの間に電圧降下を生じ、光起電力が低下することとなる。直列抵抗の増加は、光起電力装置の特性値である短絡電流Ｉｓｃ（光照射時に光起電力装置の端子を短絡した際における電流）、及び開放電圧Ｖｏｃ（光照射時に光起電力装置の端子間を開放した際における端子間の電圧）へは殆ど影響しないのに対し、曲線因子（Fill  Factor）の悪化を招き、発電効率を低下させることになる。曲線因子は、光起電力装置の最大出力仕事率を短絡電流と開放電圧との積で除した値であって、電流電圧曲線の矩形度合いを表す。
【０００５】
直列抵抗の増加を抑制するには、拡散層内における電流の走行距離を短くするために、グリッド電極同士の間隔を狭くするという措置を取り得る。かかる措置は、必然的にグリッド電極の本数を増加させることとなるため、グリッド電極の影による発電効率低下、いわゆるシャドウイングロスを増加させることになる。シャドウイングロスの低減のために、グリッド電極同士の間隔を狭くするとともにグリッド電極を細い形状とすると、強度不足による断線の恐れがある。さらに、例えばスクリーン印刷法によりグリッド電極を形成する場合、形成可能な最小幅の技術的限界があるために、ある程度からはグリッド電極を細くできないという現状もある。これらのことから、グリッド電極の間隔を狭くする措置は得策とは言い難い。
【０００６】
これらの事情に鑑みて、シャドウイングロスを増加させずに直列抵抗を減少させるための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、周囲に対して不純物濃度を高くした高濃度拡散層を線状に形成し、グリッド電極を高濃度拡散層に交差させる技術が提案されている。高濃度拡散層は低抵抗であることから、グリッド電極へキャリアを輸送するための低抵抗な電流経路として高濃度拡散層を機能させることにより、直列抵抗を低減させる。高濃度拡散層では生成キャリアの再結合損失が生じるものの、グリッド電極によるシャドウイングロスよりは影響が少ない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１２３４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来技術の構成の場合、グリッド電極のうち高濃度拡散層と交差する部分以外の部分は、低濃度拡散層と接する。低濃度拡散層とグリッド電極とが接する部分は抵抗が大きくなることから、結果的に直列抵抗が大きくなってしまう。低濃度拡散層からグリッド電極へ直接流入する経路が高抵抗となるため、直列抵抗の低減が困難となる。さらに、低濃度拡散層では拡散深さが浅くなっていることから、グリッド電極を形成する際に、拡散層におけるグリッド電極の突き抜けが生じ易くなる。グリッド電極が拡散層を突き抜けると、グリッド電極とシリコン基板との短絡によって微小リークが生じることとなる。微小リークは曲線因子の悪化を引き起こし、発電効率を低下させることになる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、直列抵抗を低減させ、曲線因子の悪化を低減させることで高い発電効率を実現可能な光起電力装置、及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第一導電型の半導体基板と、半導体基板上に形成された第二導電型の不純物拡散層と、不純物拡散層上に形成された複数の線状電極と、を有し、不純物拡散層は、第一拡散層と、第一拡散層の周囲に設けられ、第一拡散層の不純物濃度よりも低い不純物濃度をもつ第二拡散層と、を有し、第一拡散層は、第一方向に沿う線形状、及び第一方向に略直交する第二方向に沿う線形状を組み合わせてなる格子形状をなし、線状電極は、第一拡散層及び第二拡散層のうち、第一拡散層の第一方向または第二方向沿う領域に重畳させて設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第一拡散層及び第二拡散層のうち、第一拡散層に重畳させて線状電極を形成することで、直列抵抗成分を低減させる。また、不純物拡散層における線状電極の突き抜けの発生を低減させることで、線状電極と半導体基板との短絡による微小リークを抑制させ、曲線因子の悪化を低減させる。さらに、線状電極に略直交する方向にも第一拡散層があるため、第二拡散層の領域で生成されたキャリアが線状電極の形成されない第一拡散層を経由して線状電極に到達するため、直列抵抗が低減する。これにより、直列抵抗を低減させ、曲線因子の悪化を低減させることで高い発電効率にできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る光起電力装置、及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、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる光起電力装置の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。
【００１３】
実施の形態１．
図１−１は、本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の一例を示す上面図である。図１−２は、図１−１に示す光起電力装置の下面図である。図１−３は、図１−２のＡＡ断面図である。光起電力装置１０は、第一導電型の半導体基板であるＰ型シリコン基板１１と、第二導電型の不純物拡散層であるＮ型拡散層１２とを含む光電変換層を備える。Ｎ型拡散層１２は、Ｐ型シリコン基板１１の一方の主面（受光面）上に形成されている。Ｎ型拡散層１２は、Ｎ型の不純物を拡散させて構成されている。
【００１４】
線形電極であるグリッド電極１５は、光電変換層で発電された電気を局所的に集電するための電極であって、線形状をなしている。複数のグリッド電極１５は、Ｎ型拡散層１２上に形成されている。グリッド電極１５は、例えば銀を用いて構成されている。バス電極１６は、グリッド電極１５に略直交させて設けられている。裏側電極１７は、Ｐ型シリコン基板１１のうち受光面とは反対側の主面（裏面）の略全体に設けられている。裏側電極１７は、光電変換層で発電された電気の取り出し、及び入射光の反射を目的として設けられている。裏側電極１７は、例えばアルミニウムを用いて構成されている。裏側集電電極１８は、裏側電極１７に生じた電気を集電する。裏側集電電極１８は、例えば銀を用いて構成されている。反射防止膜１９は、光電変換層の受光面における入射光の反射を低減させる。
【００１５】
図２−１は、図１−１及び図１−２に示した光起電力装置の一部を拡大して示す断面図である。図２−１に示す断面は、二つのグリッド電極１５が並列された部分を切り出した状態を表す。Ｎ型拡散層１２は、第一拡散層である高濃度Ｎ型拡散層１３と、第一拡散層の不純物濃度よりも低い不純物濃度をもつ第二拡散層である低濃度Ｎ型拡散層１４とを有する。低濃度Ｎ型拡散層１４は、高濃度Ｎ型拡散層１３の周囲に設けられている。グリッド電極１５は、高濃度Ｎ型拡散層１３及び低濃度Ｎ型拡散層１４のうち、高濃度Ｎ型拡散層１３に重畳させて設けられている。グリッド電極１５は、接合部分２０において反射防止膜１９を突き抜け高濃度Ｎ型拡散層１３に接合されている。
【００１６】
図２−２は、図２−１に示す構成のうち高濃度Ｎ型拡散層１３及びグリッド電極１５の平面構成を説明するものである。図２−２では、高濃度Ｎ型拡散層１３及びグリッド電極１５以外の構成の図示を省略している。ここで、光電変換層の受光面に平行な面内において、互いに垂直な二方向をＸ方向及びＹ方向とする。図２−２では、紙面上における左右方向がＸ方向、紙面上における上下方向がＹ方向であるとする。高濃度Ｎ型拡散層１３は、第一方向であるＹ方向に沿う線形状、及び第一方向に略直交する第二方向であるＸ方向に沿う線形状を組み合わせてなる格子形状をなしている。グリッド電極１５は、高濃度Ｎ型拡散層１３上において、第一方向であるＹ方向に沿う線形状をなしている。なお、グリッド電極１５は、第二方向であるＸ方向に沿う線形状としても良い。
【００１７】
図３−１〜図３−９は、光起電力装置１０の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である。図４−１〜図４−９は、図３−１〜図３−９の上面図である。なお、以下の説明で示すサイズは、いずれも一例であるものとする。
【００１８】
まず、図３−１及び図４−１に示すように、Ｐ型シリコン基板１１を用意する。ここでは、Ｐ型シリコン基板１１は、民生用太陽電池用として最も多く使用されているＰ型多結晶シリコン基板を使用する。Ｐ型シリコン基板１１は、マルチワイヤソーを用いて多結晶シリコンインゴットをスライスし、酸性又はアルカリ性溶液を用いてウェットエッチングを施すことによりスライス時のダメージを除去して製造する。ダメージ除去後のＰ型シリコン基板１１は、基板厚みが１８０μｍ、寸法が１５６ｍｍ×１５６ｍｍである。
【００１９】
次に、ダメージ除去後のＰ型シリコン基板１１を熱酸化炉へ投入し、Ｎ型の不純物であるリン（Ｐ）の雰囲気下で加熱する。ここでは、Ｐ雰囲気の形成にオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を用いる。かかる工程は、Ｐ型シリコン基板１１の表面に第二導電型の不純物を拡散させることにより高濃度Ｎ型拡散層１３を形成する第一拡散層形成工程である。これにより、Ｐ型シリコン基板１１の表面にリンを高濃度に拡散させ、図３−２及び図４−２に示すように、Ｐ型シリコン基板１１の表面全体に高濃度Ｎ型拡散層１３を形成する。リンを拡散させる際の拡散温度は、８８０℃である。
【００２０】
高濃度Ｎ型拡散層１３を形成した後、耐エッチング膜形成工程において、Ｐ型シリコン基板１１のうち受光面となる側の高濃度Ｎ型拡散層１３上に、耐エッチング性の耐エッチング膜２１を形成する（図３−３及び図４−３）。耐エッチング膜２１は、プラズマＣＶＤ法により、膜厚４０ｎｍの窒化シリコン膜（以下、「ＳｉＮ膜」と称す）を形成する。また、ＳｉＮ膜に代えて、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２、ＳｉＯ）、酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）、アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ）、ダイアモンドライクカーボン膜、樹脂膜等を用いても良い。また、膜厚は４０ｎｍである場合に限られず、例えば、後工程でのＳｉＮ膜の除去性に応じて、適切な膜厚を適宜選択可能である。
【００２１】
耐エッチング膜２１を形成した後、開口形成工程において、耐エッチング膜２１に開口２３を形成する（図３−４及び図４−４）。開口２３は、グリッド電極１５を形成しようとする電極形成領域２２ｂ、及び電極形成領域２２ｂに直交する線状領域２２ｃについては耐エッチング膜２１を残し、それ以外の矩形領域２２ａに開口２３を形成する。開口２３の形成には、半導体プロセスで用いられる写真製版による方法やレーザ加工による方法が用いられる。写真製版による方法の場合、製造コストが高くなるという問題がある。
【００２２】
レーザ加工による方法の場合、写真製版の場合に必要となるレジスト塗布、露光及び現像、エッチング、レジスト除去という複雑な工程が不要となる。レーザ光の照射のみにより開口２３を形成できることから、製造工程を簡略化できるメリットがある。
【００２３】
ここで、レーザとして、Ｎｄ：ＹＡＧ（Yttrium  Aluminum  Garnet）レーザと３倍高調波発生器とを組み合わせたものを使用する。これによって、レーザ光の波長が３５５ｎｍとなり、ＳｉＮ膜が吸収可能な波長となる。レーザ光はビームエクスパンダ、ホモジナイザ等を用いることにより、光強度分布が一様となるように整形され、アパーチャを通してＳｉＮ膜上に照射される。レーザは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザと３倍高調波発生器を組み合わせたものである場合に限られず、他のものを使用しても良い。
【００２４】
次に、エッチング工程において、開口２３が形成された耐エッチング膜２１をマスクとして高濃度Ｎ型拡散層１３をエッチングする（図３−５及び図４−５）。ここでは、フッ酸及び硝酸の混合液を用いた湿式エッチングを用いる。高濃度Ｎ型拡散層１３の厚さは０．３μｍ程度であることから、例えばフッ酸及び硝酸を１：１０の体積比で混合した溶液を用いて２０秒程度の処理により高濃度Ｎ型拡散層１３を除去可能である。なお、高濃度Ｎ型拡散層１３とＰ型シリコン基板１１とはエッチングレートに大きな差がないことから、エッチングは、高濃度Ｎ型拡散層１３及びＰ型シリコン基板１１の界面より深い位置で停止させるのが良い。また、耐エッチング膜２１に開口２３を形成する際、レーザ光の照射により、Ｐ型シリコン基板１１に損傷が生じている可能性があることから、５μｍ程度の深さまでエッチングを施すことにより、レーザ光によるダメージを受けた部分を同時に除去しても良い。エッチング工程は、いずれの溶液を用いるものであっても良い。さらに、湿式エッチングに限らず、例えばドライエッチングを用いることとしても良い。
【００２５】
高濃度Ｎ型拡散層１３をエッチングした後、耐エッチング膜除去工程において、耐エッチング膜２１を除去する（図３−６及び図４−６）。耐エッチング膜形成工程から耐エッチング膜除去工程までの工程は、高濃度Ｎ型拡散層１３をパターニングする第一拡散層パターニング工程に相当する。
【００２６】
次に、第二拡散層形成工程において、Ｐ型シリコン基板１１の表面のうち高濃度Ｎ型拡散層１３が形成された部分以外の部分に低濃度Ｎ型拡散層１４を形成する（図３−７及び図４−７）。低濃度Ｎ型拡散層１４は、上記の工程を経たＰ型シリコン基板１１を再び熱酸化炉へ投入し、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）蒸気の存在下で加熱する。これにより、Ｐ型シリコン基板１１の表面にリンを低濃度に拡散させる。リンを拡散させる際の拡散温度は、８２０℃である。本工程において、上記の矩形領域２２ａ（図４−４参照）に低濃度Ｎ型拡散層１４が形成される。なお、電極形成領域２２ｂ、線状領域２２ｃに形成されている高濃度Ｎ型拡散層１３は、低濃度による拡散を行ってもほぼそのまま残される。
【００２７】
なお、高濃度Ｎ型拡散層１３のシート抵抗が低いほどグリッド電極１５とのコンタクト性は良好となる。また、グリッド電極１５の配置間隔を広く取ることができ、Ｐ型シリコン基板１１に形成されるグリッド電極１５によるシャドウイングロスを抑制することもできる。高濃度Ｎ型拡散層１３を低抵抗化するには拡散時の加熱時間を長くするか、或いは加熱時間を高くする必要がある。これらの処理は、Ｐ型シリコン基板１１を構成する多結晶シリコンの品質を低下させる原因となり得る。高濃度Ｎ型拡散層１３の低抵抗化とＰ型シリコン基板１１の品質とはトレードオフの関係にあるため、製造される光起電力装置１０に求められる特性に応じたシート抵抗値となるような条件でＰ型シリコン基板１１を加熱処理することが望ましい。
【００２８】
一般的には、高濃度Ｎ型拡散層１３の表面シート抵抗は３０Ω／□以上６０Ω／□未満であることが望ましく、量産性も考慮すると、好ましくは４５Ω／□以上５５Ω／□未満となる。低濃度Ｎ型拡散層１４の表面シート抵抗は６０Ω／□以上１５０Ω／□未満であることが望ましく、量産時の特性の安定性も考慮すると、好ましくは７０Ω／□以上１００Ω／□未満となる。
【００２９】
ついで、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）蒸気の存在下における加熱により生じたリンガラス層をフッ酸溶液中で除去する。その後、プラズマＣＶＤ法によりセル表面にＳｉＮ膜などからなる反射防止膜１９を形成する（図３−８及び図４−８）。反射防止膜１９の膜厚及び屈折率は、最も光反射を抑制可能な値に設定される。なお、反射防止膜１９は、屈折率の異なる２層以上の膜を積層させたものとしても良い。また、反射防止膜１９は、プラズマＣＶＤ法以外の成膜方法、例えばスパッタ法等により形成しても良い。
【００３０】
その後、Ｐ型シリコン基板１１の受光面側にグリッド電極１５及びバス電極１６（図１−１参照）、裏面側に裏側電極１７及び裏側集電電極１８（図１−２参照）を形成する（図３−９及び図４−９）。裏側電極１７は、アルミニウムを混入したペーストを用いたスクリーン印刷をＰ型シリコン基板１１の裏面全面に施すことにより形成する。グリッド電極１５は、銀を混入したペーストを用いたスクリーン印刷を電極形成領域２２ｂ（図４−４参照）に施すことにより形成する。このとき、電極形成領域２２ｂからペーストがはみ出さないように、グリッド電極１５の幅は、電極形成領域２２ｂの幅より狭く設定することが望ましい。このようにして、線状電極形成工程において、高濃度Ｎ型拡散層１３及び低濃度Ｎ型拡散層１４のうち、高濃度Ｎ型拡散層１３に重畳させて複数のグリッド電極１５を形成する。なお、バス電極１６は、線状領域２２ｃ（図４−４参照）に形成することにより、グリッド電極１５に直交させて形成することとしても良い。
【００３１】
そして、焼成処理を実施する。焼成処理は、大気雰囲気中、７６０℃で実施する。このとき、グリッド電極１５は、接合部分２０において反射防止膜１９を突き抜け、高濃度Ｎ型拡散層１３とコンタクトする。これにより、高濃度Ｎ型拡散層１３とグリッド電極１５との、良好な抵抗性接合を得ることができる。また、焼成によって裏側電極１７のアルミニウムがＰ型シリコン基板１１へと拡散し、Ｐ型シリコン基板１１の裏面から所定の範囲にＰ＋層（不図示）が形成される。以上のようにして、光起電力装置１０が作製される。
【００３２】
このように、高濃度Ｎ型拡散層１３及び低濃度Ｎ型拡散層１４のうち、高濃度Ｎ型拡散層１３のみにグリッド電極１５を重畳させることにより、グリッド電極１５へキャリアを輸送するための電流経路を低抵抗にできる。また、拡散深さが深い高濃度Ｎ型拡散層１３の上にグリッド電極１５を形成することにより、グリッド電極１５を形成する際に、Ｎ型拡散層１２におけるグリッド電極１５の突き抜けの発生を低減させる。Ｎ型拡散層１２におけるグリッド電極１５の突き抜けを低減させることで、グリッド電極１５とＰ型シリコン基板１１との短絡による微小リークを少なくでき、曲線因子の悪化による発電効率の低下を低減できる。さらに、グリッド電極１５に略直交する方向にも高濃度Ｎ型拡散層１３があるため、低濃度Ｎ型拡散層１４の領域で生成されたキャリアがグリッド電極１５の形成されない高濃度Ｎ型拡散層１３を経由してグリッド電極１５に到達するため、直列抵抗が低減する。これにより、直列抵抗を低減させ、曲線因子の悪化を低減させることで高い発電効率にできるという効果を奏する。
【００３３】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る光起電力装置の一部を拡大して示す断面図である。図５に示す断面は、二つのグリッド電極１５が並列された部分を切り出した状態を表す。本実施の形態は、複数の凹部３０により構成されるテクスチャ構造を有することを特徴とする。なお、以下の説明で示すサイズは、いずれも一例であるものとする。テクスチャ構造は、光電変換層の受光面のうち、低濃度Ｎ型拡散層１４が設けられた矩形領域２２ａに形成されている。
【００３４】
図６−１〜図６−６は、本実施の形態に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である。図７−１〜図７−６は、図６−１〜図６−６の上面図である。Ｐ型シリコン基板１１、高濃度Ｎ型拡散層１３、及び耐エッチング膜２１を形成する手順は、図３−１〜図３−３、図４−１〜図４−３を用いて説明した上記の実施の形態１の手順と同様であるため、図示及び説明を省略する。耐エッチング膜２１の膜厚は、テクスチャ・エッチングの際のエッチング条件に応じて、適切な膜厚を適宜選択可能である。
【００３５】
耐エッチング膜２１を形成した後、開口形成工程において、離散的なドット状の開口３１を形成する（図６−１及び図７−１）。開口３１は、矩形領域２２ａに形成する。開口３１は、直径２μｍとし、ピッチ１４μｍの三角格子点上に形成する。開口３１の形成には、上記実施の形態１の場合と同様に、レーザ加工を用いることが望ましい。一つ又は複数の微細孔が形成されたアパーチャを使用し、加工対象物であるＰ型シリコン基板１１を走査させながらレーザ光を照射することにより、離散的なドット状の開口３１を矩形領域２２ａに形成する。なお、アパーチャを用いることにより、複数の開口３１を同時に加工することとしても良い。複数点の同時加工は、ビームの利用効率が低下する場合があることから、ホログラフィック光学素子等のビーム利用効率の良い方法を用いることとしても良い。また、Ｐ型シリコン基板１１を掃引する代わりに、光学系を掃引することとしても良い。
【００３６】
次に、開口３１を通して、高濃度Ｎ型拡散層１３を含むＰ型シリコン基板１１の表面付近をエッチングすることにより、凹部３０を形成する（図６−２及び図７−２）。微細な開口３１を通してＰ型シリコン基板１１をエッチングすることで、Ｐ型シリコン基板１１の表面には、開口３１が設けられた位置を中心として、その同心位置に凹部３０が形成される。混酸系のエッチング液を用いてエッチングすると、Ｐ型シリコン基板１１表面の結晶面方位に影響されずに、複数の凹部３０を均一に形成できる。凹部３０の直径が開口３１のピッチと同じとなった時点で、エッチングを停止する。混酸系のエッチング液を使用する場合、等方的にエッチングが進行するため、高濃度Ｎ型拡散層１３も除去されている。エッチングには、例えば、フッ酸と硝酸とを１：１０の体積比で混合した混合液を用いる。エッチング液の混合比は、所望のエッチング速度、エッチング形状に応じて適宜選択可能である。本工程において、複数の凹部３０からなるテクスチャ構造が矩形領域２２ａに形成される。
【００３７】
以下に説明する工程は、上記実施の形態１の場合と同様である。Ｐ型シリコン基板１１及び高濃度Ｎ型拡散層１３をエッチングした後、耐エッチング膜除去工程において、耐エッチング膜２１を除去する（図６−３及び図７−３）。次に、第二拡散層形成工程において、Ｐ型シリコン基板１１のうち凹部３０が形成された矩形領域２２ａに低濃度Ｎ型拡散層１４を形成する（図６−４及び図７−４）。反射防止膜１９を形成した（図６−５及び図７−５）後、Ｐ型シリコン基板１１の受光面側にグリッド電極１５及びバス電極１６、裏面側に裏側電極１７及び裏側集電電極１８を形成し（図６−６及び図７−６）、焼成処理を実施する。以上のようにして、本実施の形態に係る光起電力装置が作製される。
【００３８】
本実施の形態の場合も、高濃度Ｎ型拡散層１３に重畳させてグリッド電極１５を形成することにより、低抵抗にでき、かつ良好な曲線因子を得ることが可能である。離散的なドット状の開口３１が施された耐エッチング膜２１をマスクとするエッチングにより形成された複数の凹部３０は、低反射なテクスチャ構造として機能する。テクスチャ構造では、表面で一度反射した光を再度表面に入射させることで、より多くの太陽光を光起電力装置内部に取り込むことが可能となる。テクスチャ構造を設けることにより、光電変換層の受光面での反射による光損失を低減させ、発電効率を向上させることができる。
【００３９】
テクスチャ構造のうち凹部３０同士の間には、先端へ向かうに従い細い形状をなす、鋭利な凸部が形成される。グリッド電極１５を形成する電極形成領域２２ｂ以外の矩形領域２２ａにテクスチャ構造を形成するため、グリッド電極１５を形成する際に、テクスチャ構造の凸部の欠落を低減できる。このことから、短絡を防止でき、良好な曲線因子が得られる。さらに、グリッド電極１５と交差する線状領域２２ｃにテクスチャ構造が形成されていないため、電流の経路が短くなり、直列抵抗を増加させず、良好な曲線因子が得られる。なお、開口３１は、三点格子点上に形成する場合に限られず、例えば四角格子点上に形成することとしても良い。
【００４０】
実施の形態１及び２では、半導体基板としてＰ型シリコン基板１１、不純物拡散層としてＮ型拡散層１２を用いるものとして説明したが、半導体基板としてＮ型シリコン基板、不純物拡散層としてＰ型拡散層を用いる、逆の導電型の光起電力装置としても同様の効果を奏する。また、半導体基板は多結晶シリコンである場合に限られず、単結晶シリコン基板としても同様の効果を得られる。さらに、半導体基板の基板厚みは１８０μｍとしているが、自己保持が可能な厚み、例えば５０μｍ程度にまで薄型にしても良い。また、半導体基板の寸法も１５６ｍｍ×１５６ｍｍとしているが、それより大きい場合、小さい場合のいずれも同様の効果を得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明に係る光起電力装置は、太陽光を用いて発電を行う太陽電池に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１−１】実施の形態１に係る光起電力装置の一例を示す上面図である。
【図１−２】図１−１に示す光起電力装置の下面図である。
【図１−３】図１−２のＡＡ断面図である。
【図２−１】図１−１及び図１−２に示す光起電力装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図２−２】図２−１に示す構成のうち高濃度Ｎ型拡散層及びグリッド電極の平面構成を説明する図である。
【図３−１】実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。
【図３−２】実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。
【図３−３】実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その３）。
【図３−４】実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その４）。
【図３−５】実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その５）。
【図３−６】実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その６）。
【図３−７】実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その７）。
【図３−８】実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その８）。
【図３−９】実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その９）。
【図４−１】図３−１の上面図である。
【図４−２】図３−２の上面図である。
【図４−３】図３−３の上面図である。
【図４−４】図３−４の上面図である。
【図４−５】図３−５の上面図である。
【図４−６】図３−６の上面図である。
【図４−７】図３−７の上面図である。
【図４−８】図３−８の上面図である。
【図４−９】図３−９の上面図である。
【図５】実施の形態２に係る光起電力装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図６−１】実施の形態２に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。
【図６−２】実施の形態２に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。
【図６−３】実施の形態２に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その３）。
【図６−４】実施の形態２に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その４）。
【図６−５】実施の形態２に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その５）。
【図６−６】実施の形態２に係る光起電力装置の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その６）。
【図７−１】図６−１の上面図である。
【図７−２】図６−２の上面図である。
【図７−３】図６−３の上面図である。
【図７−４】図６−４の上面図である。
【図７−５】図６−５の上面図である。
【図７−６】図６−６の上面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  光起電力装置
１１  Ｐ型シリコン基板
１２  Ｎ型拡散層
１３  高濃度Ｎ型拡散層
１４  低濃度Ｎ型拡散層
１５  グリッド電極
１６  バス電極
１７  裏側電極
１８  裏側集電電極
２１  耐エッチング膜
２３  開口
３０  凹部
３１  開口
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図３−５】
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【図３−６】
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【図３−７】
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【図３−８】
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【図３−９】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−４】
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【図４−５】
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【図４−６】
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【図４−７】
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【図４−８】
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【図４−９】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図６−４】
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【図６−５】
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【図６−６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図７−３】
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【図７−４】
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【図７−５】
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【図７−６】
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