(57)【要約】【課題】発電効率が低下するのを抑制することが可能な光電変換素子を提供する。【解決手段】この太陽電池セル（光電変換素子）１は、貫通孔１０ａが形成されたシリコン基板１０と、シリコン基板１０の受光面上に設けられた受光面電極２１と、貫通孔１０ａの内部に設けられた貫通孔電極２２と、シリコン基板１０の裏面上に設けられた裏面電極２３とを備える。貫通孔電極２２は、貫通孔電極２２がシリコン基板１０に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有する銀ペースト２２ｃにより形成されており、裏面電極２３は、裏面電極２３がシリコン基板１０に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有する銀ペースト２３ｃにより形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１不純物層を含むとともに、貫通孔が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の受光面に設けられ、前記第１不純物層に接する第２導電型の第２不純物層と、
前記半導体基板の貫通孔の内面に設けられ、前記第１不純物層に接する第２導電型の第３不純物層と、
前記第２不純物層の前記第１不純物層とは反対側の面上に設けられ、前記第２不純物層に電気的に接続された受光面電極と、
前記貫通孔の内部に設けられ、前記受光面電極に電気的に接続された貫通孔電極と、
前記半導体基板の裏面側に設けられ、前記貫通孔電極に電気的に接続された裏面電極とを備え、
前記貫通孔電極は、前記貫通孔電極が前記半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有する第１電極材料により形成されており、
前記裏面電極は、前記裏面電極が前記半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有する第２電極材料により形成されていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
前記貫通孔電極および前記裏面電極の両方は、導電層と、前記導電層および前記半導体基板の間に配置されるとともに、前記絶縁材料により形成された絶縁層とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記絶縁層は、前記第１電極材料および前記第２電極材料を熱処理した際に、前記絶縁材料が前記第１電極材料および前記第２電極材料の表面部分に移動することにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記絶縁材料は、Ｐ2Ｏ5を含有していることを特徴とする請求項２または３に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記第１電極材料および前記第２電極材料に含まれる前記絶縁材料は、Ｐ2Ｏ5を含有するガラスフリットであることを特徴とする請求項４に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記第１電極材料および前記第２電極材料の両方は、導電材料と前記絶縁材料とを含有し、
前記絶縁材料は、前記導電材料１００重量部に対して、１〜１０重量部含有されていることを特徴とする請求項４または５に記載の光電変換素子。
【請求項７】
第１導電型の第１不純物層を含む半導体基板に、貫通孔を形成する工程と、
前記第１不純物層に接するように、前記半導体基板の受光面に第２導電型の第２不純物層を設ける工程と、
前記第１不純物層に接するように、前記半導体基板の貫通孔の内面に第２導電型の第３不純物層を設ける工程と、
前記第２不純物層に電気的に接続するように、前記第２不純物層の前記第１不純物層とは反対側の面上に受光面電極を設ける工程と、
前記貫通孔の内部に第１電極材料を配置する工程と、
前記第１電極材料を熱処理することにより、前記受光面電極に電気的に接続するとともに、前記半導体基板に電気的に直接接続しないように、前記貫通孔の内部に貫通孔電極を設ける工程と、
前記半導体基板の裏面側に第２電極材料を配置する工程と、
前記第２電極材料を熱処理することにより、前記貫通孔電極に電気的に接続するとともに、前記半導体基板に電気的に直接接続しないように、前記半導体基板の裏面側に裏面電極を設ける工程とを備え、
前記第１電極材料は、前記貫通孔電極が前記半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有し、
前記第２電極材料は、前記裏面電極が前記半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
前記貫通孔電極および前記裏面電極の両方は、導電層と、前記導電層および前記半導体基板の間に配置されるとともに、前記絶縁材料により形成される絶縁層とを含むように設けられることを特徴とする請求項７に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁層は、前記第１電極材料および前記第２電極材料を熱処理した際に、前記絶縁材料が前記第１電極材料および前記第２電極材料の表面部分に移動することにより形成されることを特徴とする請求項８に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁材料は、Ｐ2Ｏ5を含有していることを特徴とする請求項８または９に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１電極材料および前記第２電極材料に含まれる前記絶縁材料は、Ｐ2Ｏ5を含有するガラスフリットであることを特徴とする請求項１０に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１電極材料および前記第２電極材料の両方は、導電材料と前記絶縁材料とを含有し、
前記絶縁材料は、前記導電材料１００重量部に対して、１〜１０重量部含有されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の光電変換素子。
【請求項１３】
前記受光面電極を設ける工程に先立って、前記第２不純物層の前記第１不純物層とは反対側の面上に、絶縁膜を設ける工程をさらに備え、
前記受光面電極を設ける工程は、
前記絶縁膜の前記第２不純物層とは反対側の面上の所定領域に、第３電極材料を配置する工程と、
前記第３電極材料を、熱処理することにより前記絶縁膜を貫通させ、前記第２不純物層に電気的に接続するように前記受光面電極を設ける工程とを含むことを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電変換素子およびその製造方法に関し、特に、貫通孔が形成された半導体基板を備えた光電変換素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する光電変換素子、いわゆる太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギー源としての期待が急激に高まっている。太陽電池は、化合物半導体または有機材料を用いたものなど、様々な種類があるが、単結晶シリコンを用いたものが、現在、主流となっている。また、単結晶シリコン以外に、多結晶シリコンや非結晶シリコンなどもよく用いられている。
【０００３】
図７は、従来の一例による太陽電池セルの構造を示した断面図である。従来の一例による太陽電池セル１０１は、図７に示すように、ｐ型のシリコン基板１１０と、シリコン基板１１０の受光面上に設けられた絶縁膜１２０および受光面電極１２１と、シリコン基板１１０の裏面上に設けられた裏面電極１２２およびアルミニウム電極１２３とを備えている。
【０００４】
ｐ型のシリコン基板１１０には、ｐ型不純物領域１１１と、シリコン基板１１０の受光面側の部分に設けられたｎ+型不純物領域１１２と、シリコン基板１１０の裏面側の部分の所定領域に設けられたｐ+型不純物領域１１３とが形成されている。そして、ｐ型不純物領域１１１とｎ+型不純物領域１１２とによって、ｐｎ接合が形成されている。
【０００５】
受光面電極１２１は、銀などにより形成されている。また、受光面電極１２１は、インターコネクタ（図示せず）に接続されるバスバー電極と、バスバー電極から延びるフィンガー電極（図示せず）とによって構成されている。
【０００６】
裏面電極１２２は、銀などにより形成されている。また、裏面電極１２２は、インターコネクタ（図示せず）に接続するように形成されている。
【０００７】
しかしながら、太陽電池セル１０１のような構造では、シリコン基板１１０の受光面上に設けられた受光面電極１２１（バスバー電極およびフィンガー電極）によって、太陽からの光が遮られ、シリコン基板１１０に入射する光の量が減少する。このため、太陽電池セル１０１の発電効率が低下するという不都合がある。また、受光面電極１２１の下部においてキャリアの再結合損失が発生するので、太陽電池セル１０１の発電効率がより低下するという不都合がある。したがって、太陽電池セル１０１の発電効率が低下するのを抑制するためには、受光面電極１２１の面積を、できる限り小さくする必要がある。
【０００８】
そこで、受光面電極の面積を小さくするために、ＭＷＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｗｒａｐ  Ｔｈｒｏｕｇｈ）構造を有する太陽電池セルが提案されている。
【０００９】
図８は、ＭＷＴ構造を有する従来の太陽電池セルの構造を示した断面図である。ＭＷＴ構造を有する従来の太陽電池セル２０１は、図８に示すように、貫通孔２１０ａが設けられたｐ型のシリコン基板２１０と、シリコン基板２１０の受光面上に設けられた絶縁膜２２０および受光面電極２２１と、シリコン基板２１０の貫通孔２１０ａに埋め込まれた貫通孔電極２２２と、シリコン基板２１０の裏面上に設けられた裏面電極２２３およびアルミニウム電極２２４とを備えている。
【００１０】
ｐ型のシリコン基板２１０には、ｐ型不純物領域２１１と、シリコン基板２１０の受光面側の部分に設けられたｎ+型不純物領域２１２と、シリコン基板２１０の裏面側の部分の所定領域に設けられたｎ+型不純物領域２１３およびｐ+型不純物領域２１４と、貫通孔２１０ａの内面部分に設けられたｎ+型不純物領域２１５とが形成されている。そして、ｐ型不純物領域２１１とｎ+型不純物領域２１２とによって、ｐｎ接合が形成されている。
【００１１】
ｎ+型不純物領域２１２は、受光面電極２２１に電気的に接続されている。
【００１２】
ｎ+型不純物領域２１３は、シリコン基板２１０の裏面側の貫通孔２１０ａの周囲で、かつ、アルミニウム電極２２４の後述する開口部２２４ａの内側に設けられている。
【００１３】
ｎ+型不純物領域２１５は、ｎ+型不純物領域２１２とｎ+型不純物領域２１３とを接続し、シリコン基板２１０の厚み方向に延びるように形成されている。
【００１４】
絶縁膜２２０は、シリコン基板２１０（ｎ+型不純物領域２１２）の受光面上の受光面電極２２１が形成されていない領域に設けられている。
【００１５】
受光面電極２２１は、貫通孔２１０ａの上側（シリコン基板２１０の受光面側）を覆うように配置されている。また、受光面電極２２１は、ｎ+型不純物領域２１２の所定領域上に配置されており、ｎ+型不純物領域２１２に電気的に接続されている。
【００１６】
貫通孔電極２２２は、受光面電極２２１に電気的に接続されている。
【００１７】
裏面電極２２３は、貫通孔２１０ａの下側（シリコン基板２１０の裏面側）を覆うように配置されており、貫通孔電極２２２に電気的に接続されている。すなわち、受光面電極２２１は、貫通孔電極２２２を介して、裏面電極２２３に電気的に接続されている。また、裏面電極２２３は、インターコネクタ（図示せず）に接続されている。
【００１８】
また、受光面電極２２１は、ＰｂＯなどからなるガラスフリットを約５ｗｔ％含有する導電性ペーストを焼成（熱処理）することにより形成されている。
【００１９】
具体的には、受光面電極２２１を形成する場合、シリコン基板２１０の受光面上の全面に絶縁膜２２０が形成された状態で、絶縁膜２２０上の所定領域にガラスフリットを含有する導電性ペーストを配置する。そして、導電性ペーストを、焼成することにより絶縁膜２２０を貫通させることによって、受光面電極２２１を、ｎ+型不純物領域２１２に電気的に接続するように形成する。
【００２０】
また、貫通孔電極２２２および裏面電極２２３も、受光面電極２２１と同様、ＰｂＯなどからなるガラスフリットを約５ｗｔ％含有する導電性ペーストを焼成（熱処理）することにより形成されている。
【００２１】
また、アルミニウム電極２２４は、アルミニウムペースト（導電性ペースト）を焼成することにより形成されている。また、アルミニウム電極２２４は、ｐ+型不純物領域２１４の裏面上に配置されており、ｐ+型不純物領域２１４に電気的に接続されている。また、アルミニウム電極２２４は、裏面電極２２３とは逆極性になっている。
【００２２】
また、アルミニウム電極２２４には、貫通孔２１０ａの周囲に位置する領域に、開口部２２４ａが形成されている。この開口部２２４ａ内に位置するシリコン基板２１０の裏面には、裏面電極２２３およびｎ+型不純物領域２１２などとアルミニウム電極２２４とを絶縁するために、分離溝２１０ｂが形成されている。
【００２３】
図８に示したＭＷＴ構造を有する従来の太陽電池セル２０１では、受光面電極２２１を、貫通孔電極２２２を介して裏面電極２２３に電気的に接続することによって、ｐ型不純物領域２１１で生成されｎ+型不純物領域２１２に収電されたキャリアを、受光面電極２２１、貫通孔電極２２２および裏面電極２２３を介して、シリコン基板２１０の裏面側から取り出すことが可能である。これにより、受光面電極２２１の面積を小さくすることが可能である。
【００２４】
このようなＭＷＴ構造を有する太陽電池セルは、例えば、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００８−３４６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
図８に示したＭＷＴ構造を有する従来の太陽電池セル２０１では、上記のように、受光面電極２２１をｎ+型不純物領域２１２に電気的に接続するために、受光面電極２２１は、ＰｂＯなどからなるガラスフリットを含有する導電性ペーストを用いて形成されている。そして、貫通孔電極２２２および裏面電極２２３も、受光面電極２２１と同様、ＰｂＯなどからなるガラスフリットを含有する導電性ペーストを用いて形成されている。
【００２６】
しかしながら、貫通孔電極２２２および裏面電極２２３を、ＰｂＯなどからなるガラスフリットを含有する導電性ペーストを用いて形成する場合、導電性ペーストに含まれるガラスフリットが、ｎ+型不純物領域２１５やｎ+型不純物領域２１３を貫通する場合がある。この場合、貫通孔電極２２２とｐ型不純物領域２１１との間や、裏面電極２２３とｐ型不純物領域２１１との間でリークが発生し、太陽電池セル２０１の曲線因子ＦＦ（Ｆｉｌｌ  Ｆａｃｔｏｒ）が低下する。これにより、太陽電池セル２０１の発電効率が低下するという問題点がある。
【００２７】
また、貫通孔電極２２２を形成する際に、貫通孔２１０ａの内面部分に形成されたｎ+型不純物領域２１５にストレスが生じ、ｎ+型不純物領域２１５に割れが発生する場合がある。この場合、貫通孔電極２２２とｐ型不純物領域２１１との間でリークが発生し、太陽電池セル２０１の曲線因子ＦＦが低下する。これによっても、太陽電池セル２０１の発電効率が低下するという問題点がある。
【００２８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、発電効率が低下するのを抑制することが可能な光電変換素子およびそ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】
【００２９】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による光電変換素子は、第１導電型の第１不純物層を含むとともに、貫通孔が形成された半導体基板と、半導体基板の受光面に設けられ、第１不純物層に接する第２導電型の第２不純物層と、半導体基板の貫通孔の内面に設けられ、第１不純物層に接する第２導電型の第３不純物層と、第２不純物層の第１不純物層とは反対側の面上に設けられ、第２不純物層に電気的に接続された受光面電極と、貫通孔の内部に設けられ、受光面電極に電気的に接続された貫通孔電極と、半導体基板の裏面側に設けられ、貫通孔電極に電気的に接続された裏面電極とを備え、貫通孔電極は、貫通孔電極が半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有する第１電極材料により形成されており、裏面電極は、裏面電極が半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有する第２電極材料により形成されている。
【００３０】
この第１の局面による光電変換素子では、上記のように、貫通孔電極を、貫通孔電極が半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有する第１電極材料により形成し、裏面電極を、裏面電極が半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有する第２電極材料により形成することによって、絶縁材料により、貫通孔電極および裏面電極が半導体基板に電気的に直接接続されるのを抑制することができる。これにより、貫通孔電極および裏面電極を形成する際に第１電極材料および第２電極材料が第２不純物層を貫通するしないにかかわらず、貫通孔電極と半導体基板の第１不純物層との間や、裏面電極と半導体基板の第１不純物層との間でリークが発生するのを抑制することができる。その結果、光電変換素子の曲線因子ＦＦが低下するのを抑制することができるので、光電変換素子の発電効率が低下するのを抑制することができる。
【００３１】
また、第１の局面による光電変換素子では、上記のように、貫通孔電極が半導体基板に電気的に直接接続されるのを抑制することができるので、貫通孔電極を形成する際に、第３不純物層にストレスが生じ、第３不純物層に割れが発生した場合にも、貫通孔電極と半導体基板の第１不純物層との間でリークが発生するのを抑制することができる。これにより、光電変換素子の曲線因子ＦＦが低下するのをより抑制することができるので、光電変換素子の発電効率が低下するのをより抑制することができる。
【００３２】
上記第１の局面による光電変換素子において、好ましくは、貫通孔電極および裏面電極の両方は、導電層と、導電層および半導体基板の間に配置されるとともに、絶縁材料により形成された絶縁層とを含んでいる。このように構成すれば、絶縁層により、導電層が半導体基板に接触するのを抑制することができるので、導電層が半導体基板に電気的に直接接続されるのを、容易に抑制することができる。すなわち、貫通孔電極および裏面電極が半導体基板に電気的に直接接続されるのを、容易に抑制することができる。これにより、貫通孔電極と半導体基板の第１不純物層との間や、裏面電極と半導体基板の第１不純物層との間でリークが発生するのを、容易に抑制することができる。その結果、光電変換素子の曲線因子ＦＦが低下するのを、容易に抑制することができるので、光電変換素子の発電効率が低下するのを、容易に抑制することができる。
【００３３】
上記貫通孔電極および裏面電極の両方が導電層と絶縁層とを含む光電変換素子において、好ましくは、絶縁層は、第１電極材料および第２電極材料を熱処理した際に、絶縁材料が第１電極材料および第２電極材料の表面部分に移動することにより形成されている。このように構成すれば、絶縁層を、導電層および半導体基板の間に、容易に配置することができる。
【００３４】
上記貫通孔電極および裏面電極の両方が導電層と絶縁層とを含む光電変換素子において、好ましくは、絶縁材料は、Ｐ2Ｏ5を含有している。このように構成すれば、容易に絶縁層を形成することができるとともに、絶縁層に十分な絶縁性を持たせることができる。
【００３５】
上記絶縁材料がＰ2Ｏ5を含有している光電変換素子において、第１電極材料および第２電極材料に含まれる絶縁材料は、Ｐ2Ｏ5を含有するガラスフリットであってもよい。
【００３６】
上記絶縁材料がＰ2Ｏ5を含有している光電変換素子において、好ましくは、第１電極材料および第２電極材料の両方は、導電材料と絶縁材料とを含有し、絶縁材料は、導電材料１００重量部に対して、１〜１０重量部含有されている。このように、絶縁材料を、導電材料１００重量部に対して、１重量部以上含有させることによって、絶縁層により、導電層が半導体基板に電気的に直接接続されるのを、十分に抑制することができる。また、絶縁材料を、導電材料１００重量部に対して、１０重量部以下だけ含有させることによって、貫通孔電極および裏面電極の抵抗値が大きくなるのを抑制することができる。
【００３７】
この発明の第２の局面による光電変換素子の製造方法は、第１導電型の第１不純物層を含む半導体基板に、貫通孔を形成する工程と、第１不純物層に接するように、半導体基板の受光面に第２導電型の第２不純物層を設ける工程と、第１不純物層に接するように、半導体基板の貫通孔の内面に第２導電型の第３不純物層を設ける工程と、第２不純物層に電気的に接続するように、第２不純物層の第１不純物層とは反対側の面上に受光面電極を設ける工程と、貫通孔の内部に第１電極材料を配置する工程と、第１電極材料を熱処理することにより、受光面電極に電気的に接続するとともに、半導体基板に電気的に直接接続しないように、貫通孔の内部に貫通孔電極を設ける工程と、半導体基板の裏面側に第２電極材料を配置する工程と、第２電極材料を熱処理することにより、貫通孔電極に電気的に接続するとともに、半導体基板に電気的に直接接続しないように、半導体基板の裏面側に裏面電極を設ける工程とを備え、第１電極材料は、貫通孔電極が半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有し、第２電極材料は、裏面電極が半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有する。
【００３８】
この第２の局面による光電変換素子の製造方法では、上記のように、第１電極材料は、貫通孔電極が半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有し、第２電極材料は、裏面電極が半導体基板に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料を含有する。これにより、絶縁材料により、貫通孔電極および裏面電極が半導体基板に電気的に直接接続されるのを抑制することができる。このため、貫通孔電極および裏面電極を形成する際に第１電極材料および第２電極材料が第２不純物層を貫通するしないにかかわらず、貫通孔電極と半導体基板の第１不純物層との間や、裏面電極と半導体基板の第１不純物層との間でリークが発生するのを抑制することができる。その結果、光電変換素子の曲線因子ＦＦが低下するのを抑制することができるので、光電変換素子の発電効率が低下するのを抑制することができる。
【００３９】
また、第２の局面による光電変換素子の製造方法では、上記のように、貫通孔電極が半導体基板に電気的に直接接続されるのを抑制することができるので、貫通孔電極を形成する際に、第３不純物層にストレスが生じ、第３不純物層に割れが発生した場合にも、貫通孔電極と半導体基板の第１不純物層との間でリークが発生するのを抑制することができる。これにより、光電変換素子の曲線因子ＦＦが低下するのをより抑制することができるので、光電変換素子の発電効率が低下するのをより抑制することができる。
【００４０】
上記第２の局面による光電変換素子の製造方法において、好ましくは、貫通孔電極および裏面電極の両方は、導電層と、導電層および半導体基板の間に配置されるとともに、絶縁材料により形成された絶縁層とを含むように設けられる。このように構成すれば、絶縁層により、導電層が半導体基板に接触するのを抑制することができるので、導電層が半導体基板に電気的に直接接続されるのを、容易に抑制することができる。すなわち、貫通孔電極および裏面電極が半導体基板に電気的に直接接続されるのを、容易に抑制することができる。これにより、貫通孔電極と半導体基板の第１不純物層との間や、裏面電極と半導体基板の第１不純物層との間でリークが発生するのを、容易に抑制することができる。その結果、光電変換素子の曲線因子ＦＦが低下するのを、容易に抑制することができるので、光電変換素子の発電効率が低下するのを、容易に抑制することができる。
【００４１】
上記貫通孔電極および裏面電極の両方が導電層と絶縁層とを含む光電変換素子の製造方法において、好ましくは、絶縁層は、第１電極材料および第２電極材料を熱処理した際に、絶縁材料が第１電極材料および第２電極材料の表面部分に移動することにより形成される。このように構成すれば、絶縁層を、導電層および半導体基板の間に、容易に配置することができる。
【００４２】
上記貫通孔電極および裏面電極の両方が導電層と絶縁層とを含む光電変換素子の製造方法において、好ましくは、絶縁材料は、Ｐ2Ｏ5を含有している。このように構成すれば、容易に絶縁層を形成することができるとともに、絶縁層に十分な絶縁性を持たせることができる。
【００４３】
上記絶縁材料がＰ2Ｏ5を含有している光電変換素子の製造方法において、第１電極材料および第２電極材料に含まれる絶縁材料は、Ｐ2Ｏ5を含有するガラスフリットであってもよい。
【００４４】
上記絶縁材料がＰ2Ｏ5を含有している光電変換素子の製造方法において、好ましくは、第１電極材料および第２電極材料の両方は、導電材料と絶縁材料とを含有し、絶縁材料は、導電材料１００重量部に対して、１〜１０重量部含有されている。このように、絶縁材料を、導電材料１００重量部に対して、１重量部以上含有させることによって、絶縁層により、導電層が半導体基板に電気的に直接接続されるのを、十分に抑制することができる。また、絶縁材料を、導電材料１００重量部に対して、１０重量部以下だけ含有させることによって、貫通孔電極および裏面電極の抵抗値が大きくなるのを抑制することができる。
【００４５】
上記第２の局面による光電変換素子の製造方法において、好ましくは、受光面電極を設ける工程に先立って、第２不純物層の第１不純物層とは反対側の面上に、絶縁膜を設ける工程をさらに備え、受光面電極を設ける工程は、絶縁膜の第２不純物層とは反対側の面上の所定領域に、第３電極材料を配置する工程と、第３電極材料を、熱処理することにより絶縁膜を貫通させ、第２不純物層に電気的に接続するように受光面電極を設ける工程とを含む。このように構成すれば、第３電極材料を用いて、容易に、受光面電極を形成することができる。
【発明の効果】
【００４６】
以上のように、本発明によれば、発電効率が低下するのを抑制することが可能な光電変換素子およびその製造方法を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４８】
図１は、本発明の一実施形態による太陽電池セルの構造を示した断面図である。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態によるＭＷＴ構造を有する太陽電池セル１の構造について説明する。なお、太陽電池セル１は、本発明の「光電変換素子」の一例である。
【００４９】
本発明の一実施形態による太陽電池セル１は、図１に示すように、複数の貫通孔１０ａが設けられたｐ型のシリコン基板１０と、シリコン基板１０の受光面上に設けられた反射防止膜２０および受光面電極２１と、シリコン基板１０の貫通孔１０ａに埋め込まれた貫通孔電極２２と、シリコン基板１０の裏面上に設けられた裏面電極２３およびアルミニウム電極２４と、アルミニウム電極２４の裏面上の所定領域に設けられた銀電極２５とを備えている。なお、シリコン基板１０は、本発明の「半導体基板」の一例であり、反射防止膜２０は、本発明の「絶縁膜」の一例である。また、ｐ型（ｐ+型）は、本発明の「第１導電型」の一例であり、ｎ型（ｎ+型）は、本発明の「第２導電型」の一例である。
【００５０】
シリコン基板１０は、単結晶シリコンにより形成されていることが最も好ましいが、多結晶シリコンや非結晶シリコンにより形成されていてもよい。
【００５１】
また、シリコン基板１０の貫通孔１０ａは、平面的に見て円形状であるとともに、例えば、約０．３ｍｍの内径を有する。また、貫通孔１０ａは、例えば、単位面積（１ｍｍ2）当りに、数個〜数百個形成されている。
【００５２】
また、シリコン基板１０の受光面には、凹凸構造（テクスチャ構造）（図示せず）が形成されている。これにより、太陽からの光がシリコン基板１０の表面（受光面）で反射するのを抑制することが可能である。なお、シリコン基板１０の受光面に、凹凸構造が形成されていなくてもよい。
【００５３】
また、ｐ型のシリコン基板１０には、ｐ型不純物領域１１と、シリコン基板１０の受光面側の部分に設けられたｎ+型不純物領域１２と、シリコン基板１０の裏面側の部分の所定領域に設けられたｎ+型不純物領域１３およびｐ+型不純物領域１４と、貫通孔１０ａの内面部分に設けられたｎ+型不純物領域１５とが形成されている。そして、ｐ型不純物領域１１とｎ+型不純物領域１２とによって、ｐｎ接合が形成されている。なお、ｐ型不純物領域１１は、本発明の「第１不純物層」の一例であり、ｎ+型不純物領域１２は、本発明の「第２不純物層」の一例である。また、ｎ+型不純物領域１５は、本発明の「第３不純物層」の一例である。
【００５４】
ｎ+型不純物領域１２、１３および１５は、ｐ型不純物領域１１に接している。
【００５５】
また、ｎ+型不純物領域１２は、受光面電極２１に電気的に接続されている。
【００５６】
また、ｎ+型不純物領域１３は、シリコン基板１０の裏面側の貫通孔１０ａの周囲で、かつ、アルミニウム電極２４の後述する開口部２４ａの内側に設けられている。
【００５７】
また、ｎ+型不純物領域１５は、貫通孔１０ａの周囲を覆うように設けられている。また、ｎ+型不純物領域１５は、ｎ+型不純物領域１２とｎ+型不純物領域１３とを接続し、シリコン基板１０の厚み方向に延びるように形成されている。
【００５８】
反射防止膜２０は、例えば窒化シリコン膜からなり、光の表面反射を抑制する機能と、絶縁性とを有する。また、反射防止膜２０は、シリコン基板１０（ｎ+型不純物領域１２）の受光面上の受光面電極２１が形成されていない領域に設けられている。
【００５９】
受光面電極２１は、シリコン基板１０の受光面（ｎ+型不純物領域１２のｐ型不純物領域１１とは反対側の面）上の所定領域に配置されており、ｎ+型不純物領域１２に電気的に接続されている。
【００６０】
受光面電極２１は、貫通孔１０ａの上側（シリコン基板１０の受光面側）を覆うように配置されている。
【００６１】
また、受光面電極２１は、銀粉末（銀粒子）およびガラスフリットなどを含有している。このガラスフリットは、ＰｂＯ、Ｂｉ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｎＯなどにより形成されている。すなわち、受光面電極２１は、ガラスフリットを含有する銀ペースト（導電性ペースト）を焼成（熱処理）することにより形成されている。
【００６２】
貫通孔電極２２は、受光面電極２１に電気的に接続されている。
【００６３】
ここで、本実施形態では、貫通孔電極２２は、導電層２２ａと、導電層２２ａおよびシリコン基板１０（ｎ+型不純物領域１２、１３、１５）の間に配置された絶縁層２２ｂとを含んでいる。
【００６４】
この導電層２２ａは、半導体基板１０の厚み方向に延びるように形成されている。また、絶縁層２２ｂは、半導体基板１０の厚み方向に延びるとともに、貫通孔１０ａの内面上に形成されている。
【００６５】
また、導電層２２ａ（貫通孔電極２２）は、受光面電極２２に電気的に接続されている。また、導電層２２ａ（貫通孔電極２２）は、シリコン基板１０には電気的に直接接続されていない。
【００６６】
また、本実施形態では、貫通孔電極２２は、銀ペースト（導電性ペースト）を焼成することによって形成されている。この銀ペーストは、後述するように、銀粉末（銀粒子）と、貫通孔電極２２がシリコン基板１０に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料とを含有している。
【００６７】
そして、導電層２２ａは、銀粉末により形成されており、絶縁層２２ｂは、絶縁材料により形成されている。
【００６８】
裏面電極２３は、シリコン基板１０の裏面上（ｎ+型不純物領域１３のｐ型不純物領域１１とは反対側の面上）の所定領域に配置されている。また、裏面電極２３は、貫通孔１０ａの下側（シリコン基板１０の裏面側）を覆うように配置されている。
【００６９】
また、裏面電極２３は、平面的に見て、例えば、約０．６ｍｍ〜約０．７ｍｍの直径を有する円形状に形成されているとともに、貫通孔１０ａおよび貫通孔電極２２と同心円状に形成されている。
【００７０】
また、本実施形態では、裏面電極２３は、導電層２３ａと、導電層２３ａおよびシリコン基板１０（ｎ+型不純物領域１３）の間に配置された絶縁層２３ｂとを含んでいる。そして、導電層２３ａが貫通孔電極２２の導電層２２ａに電気的に接続されている。すなわち、受光面電極２１は、貫通孔電極２２の導電層２２ａを介して、裏面電極２３の導電層２３ａに電気的に接続されている。これにより、ｐ型不純物領域１１で生成されｎ+型不純物領域１２に収電されたキャリアを、受光面電極２１、貫通孔電極２２および裏面電極２３を介して、シリコン基板１０の裏面側から取り出すことが可能である。その結果、受光面電極２１の面積を小さくすることが可能である。
【００７１】
また、本実施形態では、導電層２３ａおよびシリコン基板１０の間に絶縁層２３ｂが配置されているので、導電層２３ａ（裏面電極２３）は、シリコン基板１０に電気的に直接接続されていない。
【００７２】
また、本実施形態では、裏面電極２３は、銀ペースト（導電性ペースト）を焼成することによって形成されている。この銀ペーストは、後述するように、銀粉末（銀粒子）と、裏面電極２３がシリコン基板１０に電気的に直接接続しないようにするための絶縁材料とを含有している。
【００７３】
そして、導電層２３ａは、銀粉末により形成されており、絶縁層２３ｂは、絶縁材料により形成されている。
【００７４】
また、裏面電極２３の導電層２３ａは、インターコネクタ（図示せず）を介して、隣接する他の太陽電池セル１の銀電極２５に電気的に接続されている。
【００７５】
アルミニウム電極２４は、アルミニウムペースト（導電性ペースト）を焼成することにより形成されている。また、アルミニウム電極２４は、ｐ+型不純物領域１４の裏面上に配置されており、ｐ+型不純物領域１４に電気的に接続されている。また、アルミニウム電極２４は、裏面電極２３とは逆極性になっている。
【００７６】
また、アルミニウム電極２４には、貫通孔１０ａの周囲に位置する領域に、開口部２４ａが形成されている。この開口部２４ａは、平面的に見て、例えば、約２ｍｍの内径を有する円形状に形成されている。また、開口部２４ａ内に位置するシリコン基板１０の裏面には、裏面電極２３およびｎ+型不純物領域１２などとアルミニウム電極２４とを絶縁するために、分離溝１０ｂが形成されている。この分離溝１０ｂは、平面的に見て、例えば、約１ｍｍの直径を有する円形状に形成されている。
【００７７】
また、アルミニウム電極２４の開口部２４ａおよびシリコン基板１０の分離溝１０ｂは、貫通孔１０ａおよび貫通孔電極２２と同心円状に形成されている。
【００７８】
銀電極２５は、銀ペースト（導電性ペースト）を焼成することにより形成されている。また、銀電極２５は、アルミニウム電極２４と電気的に接続されている。
【００７９】
図２〜図６は、図１に示した本発明の一実施形態による太陽電池セルの製造プロセスを説明するための断面図である。次に、図１〜図６を参照して、本発明の一実施形態によるＭＷＴ構造を有する太陽電池セル１の製造プロセスについて説明する。
【００８０】
まず、図２に示すように、ｐ型のシリコン基板１０の所定の位置に、例えば、約０．３ｍｍの内径を有する貫通孔１０ａを形成する。このとき、貫通孔１０ａを、例えば、単位面積（１ｍｍ2）当りに、数個〜数百個形成する。なお、貫通孔１０ａの形成方法は特に限定されず、例えば、ＹＡＧレーザやＣＯ2レーザを集光して照射することにより、貫通孔１０ａを形成することが可能である。また、貫通孔１０ａを、ドリルを用いて機械的に形成したり、エッチングにより化学的に形成してもよい。
【００８１】
その後、アルカリ性または酸性の溶液を用いて、シリコン基板１０の表面をエッチングすることによって、シリコン基板１０のスライス時のダメージ層（図示せず）と、貫通孔１０ａを形成した際の熱によるダメージ層（図示せず）とを除去する。このとき、エッチング条件を調整すると、シリコン基板１０の表面に凹凸構造（テクスチャ構造）（図示せず）を形成することが可能である。なお、シリコン基板１０の表面に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法などのガスエッチングを行うことにより凹凸構造を形成してもよい。
【００８２】
そして、シリコン基板１０にｎ型の不純物を導入する。具体的には、シリコン基板１０を、例えば、ＰＯＣｌ3（オキシ塩化リン）を含む気体中で、約８００℃〜約９５０℃の温度で約５分〜約３０分間熱処理することにより、シリコン基板１０にｎ型の不純物を導入する。これにより、ｐ型不純物領域１１に接するように、シリコン基板１０の受光面側の部分に、ｎ+型不純物領域１２が形成される。また、ｐ型不純物領域１１に接するように、シリコン基板１０の裏面側の部分に、ｎ+型不純物領域１３が形成される。また、ｐ型不純物領域１１に接し、かつ、ｎ+型不純物領域１２とｎ+型不純物領域１３とを接続するように、ｎ+型不純物領域１５が形成される。このとき、ｐ型不純物領域１１とｎ+型不純物領域１２とによって、ｐｎ接合が形成される。
【００８３】
なお、ｎ+型不純物領域１２、１３および１５の形成方法は、上記方法に限定されない。例えば、Ｐ（リン）などを含む化合物を含有したドーパント液を塗布して熱処理を施す方法や、スプレー方式による拡散方法を用いて、ｎ+型不純物領域１２、１３および１５を形成してもよい。
【００８４】
次に、ｎ+型不純物領域１２、１３および１５を形成した際にシリコン基板１０の受光面、裏面および貫通孔１０ａの内面部分に形成されたガラス層（図示せず）を、酸処理により除去する。そして、図３に示すように、シリコン基板１０の受光面上（ｎ+型不純物領域１２のｐ型不純物領域１１とは反対側の面上）に、例えば、プラズマＣＶＤ法などを用いて、窒化シリコン膜からなる反射防止膜２０を形成する。このとき、シリコン基板１０の貫通孔１０ａの内面上に、反射防止膜２０よりも厚みの小さい窒化シリコン膜（図示せず）が形成されてもよい。なお、反射防止膜２０は、光の表面反射を抑制する機能を有するものであれば、材料および形成方法は特に限定されない。
【００８５】
その後、図４に示すように、シリコン基板１０の裏面上の貫通孔１０ａの周囲（開口部２４ａとなる領域）を除く領域に、アルミニウム電極２４を形成する。このとき、シリコン基板１０の裏面のアルミニウム電極２４と接している部分に、ｐ+型不純物領域１４が形成される。
【００８６】
具体的には、シリコン基板１０の裏面上の貫通孔１０ａの周囲を除く領域に、例えば、アルミニウム粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤などを含有するアルミニウムペースト２４ｂをスクリーン印刷などにより印刷する。このアルミニウムペースト２４ｂに含有されるガラスフリットは、ＰｂＯ、Ｂｉ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｎＯなどにより形成されている。
【００８７】
そして、アルミニウムペースト２４ｂを焼成（熱処理）することにより、アルミニウム電極２４が形成される。このとき、アルミニウムが溶融してシリコンと合金化することにより、アルミニウム−シリコン合金層（図示せず）が形成されるとともに、その合金層よりも内側（受光面側）の部分にｐ+型不純物領域１４が形成される。
【００８８】
なお、アルミニウムペースト２４ｂを焼成することにより、アルミニウム電極２４およびｐ+型不純物領域１４を形成する場合、ｐ型の不純物であるアルミニウムを、高濃度で十分な深さまで拡散させることが可能である。このため、ｎ+型不純物領域１３の不純物の影響は無視することができ、ｐ+型不純物領域１４を形成する領域のｎ+型不純物領域１３を、除去しなくてもよい。
【００８９】
そして、図５に示すように、シリコン基板１０の裏面の貫通孔１０ａの周囲に位置する領域（シリコン基板１０の裏面の開口部２４ａ内）に、レーザアブレーションによりｎ+型不純物領域１３（シリコン基板１０）の一部を除去することによって、分離溝１０ｂを形成する。さらに、シリコン基板１０の外周部に形成されたｎ+型不純物領域（図示せず）を、レーザアブレーションにより除去する。
【００９０】
なお、ｎ+型不純物領域を除去する方法は、レーザアブレーションに限定されない。例えば、サンドブラストによる除去や、アルカリ性または酸性の溶液を用いたり、プラズマを用いたエッチングによる除去を行うことも可能である。
【００９１】
その後、図６に示すように、アルミニウム電極２４の裏面上の所定領域に、銀電極２５を形成するための銀ペースト２５ａを、スクリーン印刷などにより印刷する。この銀ペースト２５ａは、例えば、銀粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤などを含有している。また、銀ペースト２５ａに含有されるガラスフリットは、ＰｂＯ、Ｂｉ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｎＯなどにより形成されている。
【００９２】
また、貫通孔１０ａの内部に、貫通孔電極２２を形成するための銀ペースト２２ｃを、スクリーン印刷などにより印刷する。また、シリコン基板１０の裏面（ｎ+型不純物領域１３のｐ型不純物領域１１とは反対側の面）上の所定領域に、裏面電極２３を形成するための銀ペースト２３ｃを、スクリーン印刷などにより印刷する。なお、銀ペースト２２ｃは、本発明の「第１電極材料」の一例であり、銀ペースト２３ｃは、本発明の「第２電極材料」の一例である。
【００９３】
この銀ペースト２２ｃおよび２３ｃは、例えば、銀粉末、ガラスフリットからなる絶縁材料、樹脂および有機溶剤などを含有している。なお、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃの銀粉末は、本発明の「導電材料」の一例である。
【００９４】
ここで、本実施形態では、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃに含有される絶縁材料は、Ｐ2Ｏ5系のガラスフリットからなる。また、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃのガラスフリットは、それぞれ、銀１００重量部に対して、約１〜約１０重量部含有されていることが好ましい。さらに、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃのガラスフリットは、それぞれ、銀１００重量部に対して、約２〜約４重量部含有されていることが、より好ましい。
【００９５】
なお、Ｐ2Ｏ5系のガラスフリットには、Ｐ2Ｏ5以外に、例えば、ＳｉＯ2やＳｎＯ2などが含有されていてもよい。
【００９６】
また、反射防止膜２０のシリコン基板１０（ｎ+型不純物領域１２）とは反対側の面上の所定領域に、貫通孔１０ａの上側を覆うように、受光面電極２１を形成するための銀ペースト２１ａを、スクリーン印刷などにより印刷する。この銀ペースト２１ａは、例えば、銀粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤などを含有している。また、銀ペースト２１ａに含有されるガラスフリットは、ＰｂＯ、Ｂｉ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｎＯなどにより形成されている。また、銀ペースト２１ａのガラスフリットは、銀１００重量部に対して、約１〜約５重量部含有されている。なお、銀ペースト２１ａは、本発明の「第３電極材料」の一例である。
【００９７】
その後、銀ペースト２１ａ、２２ｃ、２３ｃおよび２５ａを、約７００℃〜約９００℃の温度で焼成（熱処理）することによって、受光面電極２１、貫通孔電極２２、裏面電極２３および銀電極２５が形成される。
【００９８】
具体的には、銀ペースト２１ａを焼成（熱処理）することによって、銀ペースト２１ａが反射防止膜２０を貫通する（このことをファイアスルーと言う）。そして、図１に示すように、ｎ+型不純物領域１２および貫通孔電極２２に電気的に接続するように、シリコン基板１０の受光面（ｎ+型不純物領域１２のｐ型不純物領域１１とは反対側の面）上の所定領域に、受光面電極２１が形成される。このとき、銀ペースト２１ａが反射防止膜２０を貫通し、かつ、ｎ+型不純物領域１２を貫通しないように、焼成条件などを適切に調節する。
【００９９】
また、銀ペースト２２ｃ（図６参照）を焼成（熱処理）することによって、銀ペースト２２ｃのガラスフリットが溶融して液状ガラスになるとともに、銀粉末（銀粒子）が凝集する。そして、銀粉末が凝集することにより、受光面電極２１と電気的に接続するように、導電層２２ａが形成される。また、銀粉末が凝集する際に、銀粉末の間に存在する液状ガラスが導電層２２ａ（貫通孔電極２２）の表面部分に押し出されることにより、導電層２２ａおよびシリコン基板１０の間に、絶縁層２２ｂが形成される。このようにして、導電層２２ａおよび絶縁層２２ｂを含む貫通孔電極２２が形成される。
【０１００】
また、銀ペースト２３ｃ（図６参照）を焼成（熱処理）することによって、銀ペースト２３ｃのガラスフリットが溶融して液状ガラスになるとともに、銀粉末（銀粒子）が凝集する。そして、銀粉末が凝集することにより、貫通孔電極２２の導電層２２ａと電気的に接続するように、導電層２３ａが形成される。また、銀粉末が凝集する際に、銀粉末の間に存在する液状ガラスが導電層２３ａ（裏面電極２３）の表面部分に押し出されることにより、導電層２３ａおよびシリコン基板１０の間に、絶縁層２３ｂが形成される。このようにして、導電層２３ａおよび絶縁層２３ｂを含む裏面電極２３が形成される。
【０１０１】
なお、絶縁層２３ｂは、裏面電極２３の下面側の表面部分にも形成されてもよい。この場合、裏面電極２３を半田ディップしたり、裏面電極２３に半田を用いてインターコネクタ（図示せず）などを接続する際に、裏面電極２３の下面側の絶縁層２３ｂは、半田により貫通される。このため、裏面電極２３の導電層２３ａが外部（インターコネクタなど）と電気的に接続できなくなることはない。
【０１０２】
また、貫通孔電極２２および裏面電極２３を、ガラスフリットを含有する銀ペースト２２ｃおよび２３ｃを用いて形成することによって、ガラスフリットを含有しない銀ペーストを用いる場合に比べて、貫通孔電極２２および裏面電極２３とシリコン基板１０との接着強度を向上させることが可能である。これにより、裏面電極２３にインターコネクタ（図示せず）などを接続した後に、裏面電極２３がシリコン基板１０（太陽電池セル１）から剥がれるのを抑制することが可能である。
【０１０３】
また、銀ペースト２５ａ（図６参照）を焼成（熱処理）することによって、アルミニウム電極２４に電気的に接続するように、銀電極２５が形成される。
【０１０４】
以上のようにして、本発明の一実施形態による太陽電池セル１が製造される。
【０１０５】
なお、上記した太陽電池セル１の製造プロセスの順序は、一例であり、各工程を別の順序で行ってもよい。例えば、反射防止膜２０および受光面電極２１を形成した後に、貫通孔電極２２、裏面電極２３、アルミニウム電極２４および銀電極２５を形成してもよい。また、例えば、受光面電極２１、貫通孔電極２２、裏面電極２３、アルミニウム電極２４および銀電極２５を形成した後に、分離溝１０ｂを形成してもよい。
【０１０６】
本実施形態では、上記のように、貫通孔電極２２を、導電層２２ａと、導電層２２ａおよびシリコン基板１０の間に配置される絶縁層２２ｂとにより形成し、裏面電極２３を、導電層２３ａと、導電層２３ａおよびシリコン基板１０の間に配置される絶縁層２３ｂとにより形成している。これにより、絶縁層２２ｂおよび２３ｂにより、導電層２２ａおよび２３ａがシリコン基板１０に接触するのを抑制することができるので、導電層２２ａおよび２３ａがシリコン基板１０に電気的に直接接続されるのを抑制することができる。すなわち、貫通孔電極２２および裏面電極２３がシリコン基板１０に電気的に直接接続されるのを抑制することができる。これにより、貫通孔電極２２とシリコン基板１０のｐ型不純物領域１１との間や、裏面電極２３とシリコン基板１０のｐ型不純物領域１１との間でリークが発生するのを抑制することができる。その結果、太陽電池セル１の曲線因子ＦＦが低下するのを抑制することができるので、太陽電池セル１の発電効率が低下するのを抑制することができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、上記のように、貫通孔電極２２がシリコン基板１０に電気的に直接接続されるのを抑制することができるので、貫通孔電極２２を形成する際に、ｎ+型不純物領域１５にストレスが生じ、ｎ+型不純物領域１５に割れが発生した場合にも、貫通孔電極２２とシリコン基板１０のｐ型不純物領域１１との間でリークが発生するのを抑制することができる。これによっても、太陽電池セル１の曲線因子ＦＦが低下するのを抑制することができるので、太陽電池セル１の発電効率が低下するのを抑制することができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、上記のように、絶縁層２２ｂおよび２３ｂは、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃを熱処理した際に、銀粉末の間に存在する液状ガラスが導電層２２ａ（貫通孔電極２２）および導電層２３ａ（裏面電極２３）の表面部分に押し出されることにより形成される。これにより、絶縁層２２ｂおよび２３ｂを、導電層２２ａおよび２３ａとシリコン基板１０との間に、容易に形成することができる。
【０１０９】
また、本実施形態では、上記のように、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃに、Ｐ2Ｏ5系のガラスフリットを含有させることによって、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃを熱処理することにより、銀粉末の間に存在する液状ガラスを、導電層２２ａ（貫通孔電極２２）および導電層２３ａ（裏面電極２３）の表面部分に、容易に押し出すことができる。これにより、絶縁層２２ｂおよび２３ｂを、導電層２２ａおよび２３ａとシリコン基板１０との間に、より容易に形成することができる。また、絶縁層２２ｂおよび２３ｂを、Ｐ2Ｏ5系の絶縁材料により形成することによって、絶縁層２２ｂおよび２３ｂに十分な絶縁性を持たせることができる。
【０１１０】
また、本実施形態では、上記のように、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃに、ガラスフリットを、銀１００重量部に対して、約１重量部以上（より好ましくは、約２重量部以上）含有させることによって、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃを熱処理した際に、液状ガラスを、導電層２２ａ（貫通孔電極２２）および導電層２３ａ（裏面電極２３）の表面部分に十分に広がらせることができる。これにより、導電層２２ａ（貫通孔電極２２）および導電層２３ａ（裏面電極２３）がシリコン基板１０に電気的に直接接続されるのを、より抑制することができる。また、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃに、ガラスフリットを、銀１００重量部に対して、約１０重量部以下（より好ましくは、約４重量部以下）だけ含有させることによって、貫通孔電極２２および裏面電極２３の抵抗値が大きくなるのを抑制することができる。
【０１１１】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１１２】
例えば、上記実施形態では、本発明の光電変換素子を、太陽電池セルに適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、太陽電池セル以外の光電変換素子に適用してもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態では、第１導電型をｐ型（ｐ+型）とし、第２導電型をｎ型（ｎ+型）とした例について示したが、本発明はこれに限らず、第１導電型をｎ型（ｎ+型）とし、第２導電型をｐ型（ｐ+型）としてもよい。
【０１１４】
また、上記実施形態では、ｎ+型不純物領域を、半導体基板に不純物を導入することにより形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、ｎ+型不純物領域を、例えばＣＶＤ法などを用いて、半導体基板に不純物層を積層することにより形成してもよい。
【０１１５】
また、上記実施形態では、絶縁材料を、Ｐ2Ｏ5系のガラスフリットにより形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、絶縁材料を、Ｐ2Ｏ5系以外のガラスフリットにより形成してもよい。また、絶縁材料は、ガラスフリットでなくてもよい。
【０１１６】
また、上記実施形態では、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃに、ガラスフリットを、銀１００重量部に対して、約１〜約１０重量部含有した例について示したが、本発明はこれに限らず、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃに、ガラスフリットを、銀１００重量部に対して、約１重量部未満または約１０重量部よりも多く含有してもよい。また、銀ペースト２２ｃおよび２３ｃのガラスフリットの含有率を、互いに異なるようにしてもよい。
【０１１７】
また、上記実施形態では、電極を、銀やアルミニウムなどを含有するように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、電極を、銀やアルミニウム以外の金属を含有するように構成してもよい。
【０１１８】
また、上記実施形態では、貫通孔（貫通孔電極）、裏面電極、分離溝およびアルミニウム電極の開口部を、平面的に見て円形状に形成するとともに、裏面電極、分離溝およびアルミニウム電極の開口部を、貫通孔（貫通孔電極）と同心円状に形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、貫通孔（貫通孔電極）、裏面電極、分離溝およびアルミニウム電極の開口部を、平面的に見て円形状以外の、例えば多角形状や楕円状に形成してもよいし、多角形状や楕円状以外の形状に形成してもよい。また、裏面電極、分離溝およびアルミニウム電極の開口部を、貫通孔（貫通孔電極）と同心円状に形成しなくてもよい。
【０１１９】
また、上記実施形態では、貫通孔（貫通孔電極）、裏面電極、分離溝およびアルミニウム電極の開口部を、それぞれ、約０．３ｍｍ、約０．６ｍｍ〜約０．７ｍｍ、約１ｍｍおよび約２ｍｍの直径（内径）を有するように形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、貫通孔（貫通孔電極）、裏面電極、分離溝およびアルミニウム電極の開口部を、上記とは異なる大きさの直径（内径）を有するように形成してもよい。この場合、貫通孔（貫通孔電極）、分離溝およびアルミニウム電極の開口部の順に直径（内径）を大きくすればよい。なお、分離溝およびアルミニウム電極の開口部の直径（内径）は、小さいほど好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の一実施形態による太陽電池セルの構造を示した断面図である。
【図２】図１に示した本発明の一実施形態による太陽電池セルの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図３】図１に示した本発明の一実施形態による太陽電池セルの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図４】図１に示した本発明の一実施形態による太陽電池セルの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図５】図１に示した本発明の一実施形態による太陽電池セルの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図６】図１に示した本発明の一実施形態による太陽電池セルの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】従来の一例による太陽電池セルの構造を示した断面図である。
【図８】ＭＷＴ構造を有する従来の太陽電池セルの構造を示した断面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  太陽電池セル（光電変換素子）
１０  シリコン基板（半導体基板）
１０ａ  貫通孔
１１  ｐ型不純物領域（第１不純物層）
１２  ｎ+型不純物領域（第２不純物層）
１５  ｎ+型不純物領域（第３不純物層）
２０  反射防止膜（絶縁膜）
２１  受光面電極
２１ａ  銀ペースト（第３電極材料）
２２  貫通孔電極
２２ａ  導電層
２２ｂ  絶縁層
２２ｃ  銀ペースト（第１電極材料）
２３  裏面電極
２３ａ  導電層
２３ｂ  絶縁層
２３ｃ  銀ペースト（第２電極材料）
【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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