(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、逆導電型シリコン系薄膜層及び第一透明電極層をこの順に有し、
前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池において、
前記裏面電極層は、銅を主成分とする層を有するものであって、かつ、前記第二主面側の面のほぼ全面に形成されており、
前記一導電型単結晶シリコン基板の外周部の全周に亘って、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続が物理的に分断された絶縁領域を有し、
前記絶縁領域は、第一主面側から前記第二主面側に向かって傾斜して延びる第一領域を有し、
当該第一領域は、第一主面側から、少なくとも一導電型単結晶シリコン基板まで至っており、
前記第一領域は、表面にレーザー痕が形成されており、
前記絶縁領域は、前記第一領域と連続し、結晶シリコン太陽電池の第二主面側まで延びた第二領域を有し、
第二領域の表面粗さは、第一領域の表面粗さと異なっていることを特徴とする結晶シリコン太陽電池。
【請求項２】
一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、逆導電型シリコン系薄膜層及び第一透明電極層をこの順に有し、
前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池において、
前記裏面電極層は、銅を主成分とする層を有するものであって、かつ、前記第二主面側の面のほぼ全面に形成されており、
前記一導電型単結晶シリコン基板の外周部の全周に亘って、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続が物理的に分断された絶縁領域を有し、
前記絶縁領域は、第一主面側から前記第二主面側に向かって傾斜して延びる第一領域を有し、
当該第一領域は、第一主面側から、第二主面側まで至っており、
前記第一領域は、表面にレーザー痕が形成されていることを特徴とする結晶シリコン太陽電池。
【請求項３】
前記裏面電極層は、前記第二透明電極層側から、第一導電層と、銅を主成分とする第二導電層をこの順に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の結晶シリコン太陽電池。
【請求項４】
前記一導電型単結晶シリコン基板と前記逆導電型シリコン系薄膜層との間に第一真性シリコン系薄膜層が介在しており、
前記一導電型単結晶シリコン基板と前記一導電型シリコン系薄膜層との間に第二真性シリコン系薄膜層が介在していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の結晶シリコン太陽電池。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の結晶シリコン太陽電池を用いることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項６】
一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、逆導電型シリコン系薄膜層及び第一透明電極層をこの順に有し、一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池の製造方法において、
一導電型単結晶シリコン基板を基準として、逆導電型シリコン系薄膜層の外側に第一透明電極層を形成する第一透明電極層形成工程と、
一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側であって、第二透明電極層の外側に、銅を主成分とする層を含む裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程を含み、
裏面電極層形成工程では、第二透明電極層の第二主面側の面のほぼ全面に前記裏面電極層を形成するものであり、
第一透明電極層形成工程及び裏面電極層形成工程後に、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続を物理的に分断した絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行い、
前記絶縁処理工程は、第一主面の外周部の全周に亘って、前記第一主面側からレーザー光を照射して有底溝を形成するレーザー照射工程を有し、
前記絶縁処理工程は、前記レーザー照射工程後に前記有底溝に沿って、折り割る工程を含んでいることを特徴とする結晶シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項７】
一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、第一真性シリコン系薄膜層、逆導電型シリコン系薄膜層、第一透明電極層をこの順に有し、前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、第二真性シリコン系薄膜層、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層、裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池の製造方法であって、
逆導電型シリコン系薄膜層上に第一透明電極層を形成する第一透明電極層形成工程と、  前記第二主面側の面のほぼ全面に、銅を主成分とする層を含む裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程を含み、
前記第一透明電極層形成工程及び前記裏面電極層形成工程後に、前記第一主面側の少なくとも第一透明電極層と、前記第二主面側の少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層と、の短絡が除去されるように絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行うものであり、
前記絶縁処理工程は、前記第一主面側から、第一主面外周部の全周に亘ってレーザー光を照射して有底溝を形成するレーザー照射工程を有し、
前記絶縁処理工程は、前記レーザー照射工程後に前記有底溝に沿って、折り割る工程を含んでいることを特徴とする結晶シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項８】
一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、逆導電型シリコン系薄膜層及び第一透明電極層をこの順に有し、一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池の製造方法において、
一導電型単結晶シリコン基板を基準として、逆導電型シリコン系薄膜層の外側に第一透明電極層を形成する第一透明電極層形成工程と、
一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側であって、第二透明電極層の外側に、銅を主成分とする層を含む裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程を含み、
裏面電極層形成工程では、第二透明電極層の第二主面側の面のほぼ全面に前記裏面電極層を形成するものであり、
第一透明電極層形成工程及び裏面電極層形成工程後に、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続を物理的に分断した絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行い、
前記絶縁処理工程は、第一主面の外周部の全周に亘って、前記第一主面側からレーザー光を照射するレーザー照射工程を有し、
前記レーザー照射工程は、第一主面側から第二主面側に達するようにレーザー光を照射することにより前記第一透明電極層、前記逆導電型シリコン系薄膜層、前記一導電型単結晶シリコン基板、前記一導電型シリコン系薄膜層、前記第二透明電極層及び前記裏面電極層を完全に分断し、前記絶縁領域を形成することを特徴とする結晶シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項９】
一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、第一真性シリコン系薄膜層、逆導電型シリコン系薄膜層、第一透明電極層をこの順に有し、前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、第二真性シリコン系薄膜層、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層、裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池の製造方法であって、
逆導電型シリコン系薄膜層上に第一透明電極層を形成する第一透明電極層形成工程と、  前記第二主面側の面のほぼ全面に、銅を主成分とする層を含む裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程を含み、
前記第一透明電極層形成工程及び前記裏面電極層形成工程後に、前記第一主面側の少なくとも第一透明電極層と、前記第二主面側の少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層と、の短絡が除去されるように絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行うものであり、
前記絶縁処理工程は、前記第一主面側から、第一主面外周部の全周に亘ってレーザー光を照射するレーザー照射工程を有し、
前記レーザー照射工程は、第一主面側から第二主面側に達するようにレーザー光を照射することにより前記第一透明電極層、前記逆導電型シリコン系薄膜層、前記第一真性シリコン系薄膜層、前記一導電型単結晶シリコン基板、前記第二真性シリコン系薄膜層、前記一導電型シリコン系薄膜層、前記第二透明電極層及び前記裏面電極層を完全に分断し、前記絶縁領域を形成することを特徴とする結晶シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれかに記載の結晶シリコン太陽電池の製造方法により結晶シリコン太陽電池を形成する工程を含む太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶シリコン系太陽電池、及びその製造方法、並びに太陽電池モジュールとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン太陽電池は、光電変換効率が高く、既に太陽光発電システムとして広く一般に実用化されている。結晶シリコン太陽電池の中でも、単結晶シリコンとバンドギャップの異なる非晶質シリコン系薄膜を単結晶表面へ製膜し、拡散電位を形成した結晶シリコン太陽電池は、ヘテロ接合太陽電池と呼ばれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
さらに、拡散電位を形成するための導電型非晶質シリコン系薄膜と結晶シリコン表面の間に薄い真性の非晶質シリコン層を介在させる太陽電池は、変換効率の最も高い結晶シリコン太陽電池の形態の一つとして知られている。
結晶シリコン表面と導電型非晶質シリコン系薄膜との間に薄い真性の非晶質シリコン層を製膜することで、結晶シリコンの表面に存在する欠陥をパッシベート（Passivation）することができる。また、導電型非晶質シリコン系薄膜を製膜する際の、キャリア導入不純物の結晶シリコン表面への拡散も防止することができる。
【０００４】
ところで、ヘテロ接合太陽電池の製造方法の一例が、特許文献２に開示されている。
すなわち、特許文献２には、結晶系半導体基板の両面に、互いに逆導電型を有する非晶質又は微結晶からなる半導体層を設け、表面側の前記半導体層を前記基板の略全面に形成する。さらに、裏面側の前記半導体層をマスクにより前記基板より小面積に製膜することによる光起電力素子の製造方法が開示されている。
この光起電力素子の製造方法を用いれば、表面及び裏面におけるシリコン薄膜の回り込みによる特性低下を低減すると共に、無効部を低減できるとされている。
【０００５】
ところが、一般に工業的生産を考えた場合には、マスクを使用する工程は少ない方が好ましい。すなわち、上記した光起電力素子の製造方法は、マスクを多用することとなり、このようなマスクを多用する製造方法は、量産性に乏しいという問題がある。言い換えると、特許文献２に記載の光起電力素子の製造方法は、工業的に不向きである。
また、上記した光起電力素子の製造方法は、リーク防止の観点から、マスクの余白部を確保する必要がある。すなわち、光起電力素子の製造方法は、シリコン薄膜層を製膜しない領域をある程度確保する必要があり、当該製造方法によって製造された光起電力素子は、電流のゲイン（Gain）とリーク（Leak）による損失（ロス）がトレードオフ（Trade off）するという問題があった。
【０００６】
そこで、特許文献３や特許文献４では、レーザー光を用いて溝を形成する方法が提案されている。
特許文献３では、表面又は裏面から真性非晶質半導体層に達する溝を形成して絶縁処理を施すことにより、回り込みによる短絡を防止する旨が記載されている。
【０００７】
従来から、ヘテロ接合太陽電池では、ｎ型単結晶シリコン基板の光入射面側にｐ型非晶質半導体層、裏面側にｎ型非晶質半導体層を有するものが一般的に用いられている。
このヘテロ接合太陽電池は、光入射面側からレーザー光を照射するとｐｎ接合界面がダメージを受け、リーク電流が発生するという問題がある。
そのため、リーク電流を防止する観点から、特許文献４に記載されているように、裏面側にレーザー光を照射して分離溝を形成し、更に折り割りにより絶縁処理を実施することが好ましく行われている。
なお、特許文献４では、裏面側に櫛形の裏面電極を形成し、裏面電極以外の所にレーザー光を照射することにより分離溝を形成する旨が記載されている。
上記の他、本発明に関連する先行技術を記載した文献として、特許文献５〜７がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４１５２１９７号公報
【特許文献２】特許第３８２５５８５号公報
【特許文献３】特許第３３４９３０８号公報
【特許文献４】特開２００８−２３５６０４号公報
【特許文献５】特開２０１２−１４２４５２号公報
【特許文献６】国際公開第２００８／６２６８５号
【特許文献７】特開２００９−２４６０３１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｃ．  Ｍ．  Ｌｉｕ他  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃ    ｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，  １５３  （３）  Ｇ２３４−Ｇ２３９      （２００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、ヘテロ接合太陽電池では、従来から光入射面及び裏面に集電極を形成したものが用いられている。集電極としては、銀（Ａｇ）を用いた銀ペースト（Ａｇペースト）が一般的に用いられている。
しかしながら、銀ペーストは、材料コストが高いため、銀の代わりに安価な銅（Ｃｕ）を用いる検討が精力的に行われている。
【００１１】
一方、銅は、銀に比べてシリコンに対する熱拡散速度が非常に速いことが知られている。シリコン内に銅が拡散していくと不純物準位を形成し、キャリアの再結合中心が形成されることなどにより、太陽電池特性の低下をもたらしてしまう。
この太陽電池特性の低下の対策として、非特許文献１には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）が銅のシリコン内への拡散を防止するという報告がなされている。
この報告から鑑みると、ヘテロ接合太陽電池では、通常、シリコン基板と裏面電極の間にＩＴＯなどからなる透明電極層を有するため、透明電極層の膜厚を調整することにより銅の拡散を防止できると考えられる。
【００１２】
しかしながら、たとえ透明電極層の膜厚を綿密に調整したとしても、次のような問題が生じるおそれがある。
すなわち、図１７のように、銅を有する裏面電極層１１を形成した後に、裏面側（裏面電極層１１側）からレーザー光を照射して、分離溝を形成すると、裏面電極層１１の銅成分がレーザー光によって吹き飛ばされてしまう。そうすると、図１７のハッチングのように溝の表面部分からシリコン基板への銅（Ｃｕ）の拡散が生じる可能性がある。
すなわち、レーザー光によって、裏面電極層を構成する銅がシリコン基板に向かって飛散し、シリコン基板に接触してしまう。
【００１３】
特許文献３では、全面製膜した裏面電極層を用い、光入射面側もしくは裏面側に溝を形成することが記載されている。しかしながら、裏面電極層の材料について何ら検討されていない。すなわち、裏面電極層として銅を用いた場合についての問題点について検討されていない。
また、特許文献３に記載の光起電力素子は、真性非晶質半導体層にまで達する溝を形成している。そのため、裏面電極層として銅（Ｃｕ）を使用した場合、環境試験を実施すると、溝に沿って銅が結晶シリコン基板へと拡散していき、太陽電池特性が低下するといった問題があると推測される。すなわち、環境試験の際の銅の拡散によって溝の表面を介して太陽電池特性が低下すると考えられる。
【００１４】
以上のように、これまで裏面電極層として銅（Ｃｕ）を形成した場合の絶縁処理について詳細な検討がなされていなかった。
【００１５】
そこで、本発明は、銅を主成分とした裏面電極層を用いた場合でも、銅によるシリコン基板への拡散を防止し、長時間経過後の太陽電池特性の低下を抑制できる結晶シリコン太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。また、当該結晶シリコン太陽電池の製造方法を用いた太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。さらに、銅を主成分とした裏面電極を用いた場合でも、太陽電池特性を保持した結晶シリコン系太陽電池を提供することを目的とする。また、当該結晶シリコン系太陽電池を使用した太陽電池モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、銅を主成分とした裏面電極層を用いた結晶シリコン系太陽電池を複数試作し、検討を行った。
その結果、本発明者は、裏面のほぼ全面に銅（Ｃｕ）を主成分とする裏面電極層を形成し、表面（光入射面）側からレーザー光を照射することで、レーザー照射による銅のシリコン基板内への拡散を防止できることを見出した。その結果、長時間経過後の太陽電池特性の低下を抑制（保持率を維持）できることを見出した。
【００１７】
請求項１に記載の発明は、一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、逆導電型シリコン系薄膜層及び第一透明電極層をこの順に有し、前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池において、前記裏面電極層は、銅を主成分とする層を有するものであって、かつ、前記第二主面側の面のほぼ全面に形成されており、前記一導電型単結晶シリコン基板の外周部の全周に亘って、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続が物理的に分断された絶縁領域を有し、前記絶縁領域は、第一主面側から前記第二主面側に向かって傾斜して延びる第一領域を有し、当該第一領域は、第一主面側から、少なくとも一導電型単結晶シリコン基板まで至っており、前記第一領域は、表面にレーザー痕が形成されており、前記絶縁領域は、前記第一領域と連続し、結晶シリコン太陽電池の第二主面側まで延びた第二領域を有し、第二領域の表面粗さは、第一領域の表面粗さと異なっていることを特徴とする結晶シリコン太陽電池である。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、逆導電型シリコン系薄膜層及び第一透明電極層をこの順に有し、前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池において、前記裏面電極層は、銅を主成分とする層を有するものであって、かつ、前記第二主面側の面のほぼ全面に形成されており、前記一導電型単結晶シリコン基板の外周部の全周に亘って、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続が物理的に分断された絶縁領域を有し、前記絶縁領域は、第一主面側から前記第二主面側に向かって傾斜して延びる第一領域を有し、当該第一領域は、第一主面側から、第二主面側まで至っており、前記第一領域は、表面にレーザー痕が形成されていることを特徴とする結晶シリコン太陽電池である。
請求項３に記載の発明は、前記裏面電極層は、前記第二透明電極層側から、第一導電層と、銅を主成分とする第二導電層をこの順に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の結晶シリコン太陽電池である。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記一導電型単結晶シリコン基板と前記逆導電型シリコン系薄膜層との間に第一真性シリコン系薄膜層が介在しており、前記一導電型単結晶シリコン基板と前記一導電型シリコン系薄膜層との間に第二真性シリコン系薄膜層が介在している
こと とする請求項１乃至３のいずれかに記載の結晶シリコン太陽電池である。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の結晶シリコン太陽電池を用いることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、逆導電型シリコン系薄膜層及び第一透明電極層をこの順に有し、一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池の製造方法において、一導電型単結晶シリコン基板を基準として、逆導電型シリコン系薄膜層の外側に第一透明電極層を形成する第一透明電極層形成工程と、一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側であって、第二透明電極層の外側に、銅を主成分とする層を含む裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程を含み、裏面電極層形成工程では、第二透明電極層の第二主面側の面のほぼ全面に前記裏面電極層を形成するものであり、第一透明電極層形成工程及び裏面電極層形成工程後に、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続を物理的に分断した絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行い、前記絶縁処理工程は、第一主面の外周部の全周に亘って、前記第一主面側からレーザー光を照射して有底溝を形成するレーザー照射工程を有し、前記絶縁処理工程は、前記レーザー照射工程後に前記有底溝に沿って、折り割る工程を含んでいることを特徴とする結晶シリコン太陽電池の製造方法である。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、第一真性シリコン系薄膜層、逆導電型シリコン系薄膜層、第一透明電極層をこの順に有し、前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、第二真性シリコン系薄膜層、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層、裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池の製造方法であって、逆導電型シリコン系薄膜層上に第一透明電極層を形成する第一透明電極層形成工程と、前記第二主面側の面のほぼ全面に、銅を主成分とする層を含む裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程を含み、前記第一透明電極層形成工程及び前記裏面電極層形成工程後に、前記第一主面側の少なくとも第一透明電極層と、前記第二主面側の少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層と、の短絡が除去されるように絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行うものであり、前記絶縁処理工程は、前記第一主面側から、第一主面外周部の全周に亘ってレーザー光を照射して有底溝を形成するレーザー照射工程を有し、前記絶縁処理工程は、前記レーザー照射工程後に前記有底溝に沿って、折り割る工程を含んでいることを特徴とする結晶シリコン太陽電池の製造方法である。
請求項８に記載の発明は、一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、逆導電型シリコン系薄膜層及び第一透明電極層をこの順に有し、一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池の製造方法において、一導電型単結晶シリコン基板を基準として、逆導電型シリコン系薄膜層の外側に第一透明電極層を形成する第一透明電極層形成工程と、一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側であって、第二透明電極層の外側に、銅を主成分とする層を含む裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程を含み、裏面電極層形成工程では、第二透明電極層の第二主面側の面のほぼ全面に前記裏面電極層を形成するものであり、第一透明電極層形成工程及び裏面電極層形成工程後に、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続を物理的に分断した絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行い、前記絶縁処理工程は、第一主面の外周部の全周に亘って、前記第一主面側からレーザー光を照射するレーザー照射工程を有し、前記レーザー照射工程は、第一主面側から第二主面側に達するようにレーザー光を照射することにより前記第一透明電極層、前記逆導電型シリコン系薄膜層、前記一導電型単結晶シリコン基板、前記一導電型シリコン系薄膜層、前記第二透明電極層及び前記裏面電極層を完全に分断し、前記絶縁領域を形成することを特徴とする結晶シリコン太陽電池の製造方法である。
請求項９に記載の発明は、一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、第一真性シリコン系薄膜層、逆導電型シリコン系薄膜層、第一透明電極層をこの順に有し、前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、第二真性シリコン系薄膜層、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層、裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池の製造方法であって、逆導電型シリコン系薄膜層上に第一透明電極層を形成する第一透明電極層形成工程と、前記第二主面側の面のほぼ全面に、銅を主成分とする層を含む裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程を含み、前記第一透明電極層形成工程及び前記裏面電極層形成工程後に、前記第一主面側の少なくとも第一透明電極層と、前記第二主面側の少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層と、の短絡が除去されるように絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行うものであり、前記絶縁処理工程は、前記第一主面側から、第一主面外周部の全周に亘ってレーザー光を照射するレーザー照射工程を有し、前記レーザー照射工程は、第一主面側から第二主面側に達するようにレーザー光を照射することにより前記第一透明電極層、前記逆導電型シリコン系薄膜層、前記第一真性シリコン系薄膜層、前記一導電型単結晶シリコン基板、前記第二真性シリコン系薄膜層、前記一導電型シリコン系薄膜層、前記第二透明電極層及び前記裏面電極層を完全に分断し、前記絶縁領域を形成することを特徴とする結晶シリコン太陽電池の製造方法。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項６乃至９のいずれかに記載の結晶シリコン太陽電池の製造方法により結晶シリコン太陽電池を形成する工程を含む太陽電池モジュールの製造方法である。
【００２４】
上記した発明の一つの様相は、一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、第一真性シリコン系薄膜層、逆導電型シリコン系薄膜層、第一透明電極層をこの順に有し、前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、第二真性シリコン系薄膜層、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層、裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池の製造方法であって、逆導電型シリコン系薄膜層上に第一透明電極層を形成する第一透明電極層形成工程と、前記第二主面側の面のほぼ全面に、銅を主成分とする裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程を含み、前記第一透明電極層形成工程及び前記裏面電極層形成工程後に、前記第一主面側の少なくとも第一透明電極層と、前記第二主面側の少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層と、の短絡が除去されるように絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行うものであり、前記絶縁処理工程は、前記一導電型単結晶シリコン基板の外周部側面から３ｍｍ以内の位置に、前記第一主面側から、第一主面外周部の全周に亘ってレーザー光を照射するレーザー照射工程を有するものである。
【００２５】
ここでいう「主成分」とは、その材料を５０％（パーセント）より多く含むことを意味する。７０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。また、必ずしも単層内での成分である必要はなく、複数層内での相対的な成分量であってもよい。
ここでいう「一導電型」とは、ｎ型、又は、ｐ型のどちらか一方であることを意味する。すなわち、一導電型単結晶シリコン基板２とは、ｎ型の単結晶シリコン基板又はｐ型の単結晶シリコン基板である。
【００２６】
本様相によれば、一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、第一真性シリコン系薄膜層、逆導電型シリコン系薄膜層、第一透明電極層をこの順に有し、前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、第二真性シリコン系薄膜層、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層、裏面電極層をこの順に有する。
すなわち、本様相によれば、第一主面側から第二主面側に向けて順に、第一透明電極層、逆導電型シリコン系薄膜層、第一真性シリコン系薄膜層、一導電型単結晶シリコン基板、第二真性シリコン系薄膜層、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層が積層した積層構造を取っている。
言い換えると、第一透明電極層を有する第一主面側電極層と、第二透明電極層及び裏面電極層を有する第二主面側電極層との間に、逆導電型シリコン系薄膜層、第一真性シリコン系薄膜層、一導電型単結晶シリコン基板及び第二真性シリコン系薄膜層を有するシリコン系薄膜層が介在している。
また、本様相によれば、前記第一主面側の少なくとも第一透明電極層と、前記第二主面側の少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層と、の短絡が除去されるように絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行う。
すなわち、結晶シリコン太陽電池を駆動させたときに、結晶シリコン太陽電池の電極をなす第一透明電極層と、対極である第二透明電極層及び裏面電極層とが通電することによる短絡が除去されるように絶縁領域を形成するため、発電時にショートしない。
さらに、本様相によれば、絶縁処理工程は、一導電型単結晶シリコン基板の外周部側面から３ｍｍ以内の位置に、前記第一主面側から、第一主面外周部の全周に亘ってレーザー光を照射する工程を有する。すなわち、銅を主成分とする裏面電極層が位置する第二主面側と反対側である第一主面側からレーザー光を照射する。そのため、レーザー光による裏面電極層内の銅の飛散が起こらないか、起こったとしても一導電型単結晶シリコン基板と反対側に飛散する。それ故に、銅が一導電型単結晶シリコン基板に付着せず、長時間経過後の太陽電池特性の低下を抑制できる。
【００２７】
好ましい様相は、前記第一透明電極層形成工程と、前記裏面電極層形成工程と、前記絶縁処理工程をこの順に有することである。
【００２８】
好ましい様相は、前記第一主面が露出するように、前記一導電型単結晶シリコン基板を基板ステージにセットする第一主面配置工程と、前記第一主面側に、第一真性シリコン系薄膜層を形成する第一真性シリコン系薄膜層形成工程と、逆導電型シリコン系薄膜層を形成する第一シリコン系薄膜層形成工程と、前記第一透明電極層形成工程と、をこの順に行うことである。
【００２９】
ここでいう「基板ステージ」とは、ＣＶＤ装置やスパッタ装置などの製膜装置の基板ステージを表す。つまり、基板を所定の姿勢に固定する固定部材である。
【００３０】
本様相によれば、円滑に各層の製膜を行うことができる。
【００３１】
好ましい様相は、前記一導電型単結晶シリコン基板の少なくとも一部が露出するように前記絶縁領域が形成されることである。
【００３２】
本様相によれば、絶縁処理工程において、一導電型単結晶シリコン基板の外周部側面から３ｍｍ以内の位置に、第一主面外周部の全周に亘ってレーザー光を照射し、一導電型単結晶シリコン基板の一部が露出するように絶縁領域が形成される。すなわち、一導電型単結晶シリコン基板の面方向（第一主面方向）の端部が露出するように絶縁領域が形成されるため、一導電型単結晶シリコン基板の面方向の外側において、電極層が被覆していない。言い換えると、一導電型単結晶シリコン基板の面方向の外側において、第一透明電極層、第二透明電極層及び裏面電極層が被覆していない。そのため、より確実に短絡を防止することができる。
【００３３】
好ましい様相は、前記レーザー照射工程は、レーザー光を照射することにより、前記第一主面の外周部の全周に亘って有底溝を形成するものであり、前記絶縁処理工程は、前記レーザー照射工程後に前記有底溝に沿って、不要部を折り割り除去する折り割工程を含んでいることである。
【００３４】
ここでいう「有底溝」とは、少なくとも一部に溝の内側壁部と連続した底部を有する溝であり、必ずしも溝全体において、底部がある必要はない。すなわち、溝の対面する内側壁部間が底部で接続されていればよい。言い換えると、底部は、有底溝の延伸方向において連続的に続いていてもよいし、断続的に続いていてもよい。
また、ここでいう「不要部」とは、製造される太陽電池として実質的に発電に寄与しない部位である。具体的には、太陽電池を駆動した際に短絡させる可能性の高い部位である。
【００３５】
本様相によれば、レーザー照射工程は、レーザー光を照射することにより、前記第一主面の外周部の全周に亘って有底溝を形成するものである。すなわち、完全に結晶シリコン太陽電池を構成する積層体を分断していない。
ここで、裏面側からのレーザー照射を行って有底溝を形成した場合には、一導電型単結晶シリコン基板を超えて逆導電型シリコン系薄膜層にまで有底溝が至っていないと、短絡が生じるおそれがある。そのため、有底溝を形成後に折り割を行う必要がある。
一方、本発明のように光入射面側からのレーザー照射により有底溝を形成する場合には、一導電型単結晶シリコン基板まで有底溝が至っていれば絶縁される。そのため、本来、絶縁処理という意味では、本発明のように光入射面側からのレーザー照射により有底溝を形成するだけでも絶縁される。つまり、光入射面側からのレーザー照射を行った場合には、必ずしも折り割工程を必要としない。
しかしながら、不要部が残ったままだと、例えばモジュール化を行った場合のタブ線の接触等により、リーク電流が発生する可能性がある。
そこで、本様相によれば、絶縁処理工程は、レーザー照射工程後に有底溝に沿って折り割り除去する折り割工程を行う。すなわち、上記したレーザー照射工程において、レーザー照射により有底溝を形成し、折り割工程において、有底溝の底部に外力を加えて折り割することにより絶縁領域を形成する。そのため、銅を主成分とする裏面電極層は折り割によって分割されるので、裏面電極層がレーザー光のエネルギーによって溶解することはない。そのため、より確実に銅の拡散を防止することができる。
【００３６】
好ましい別の様相は、前記レーザー照射工程は、第一主面側から第二主面側に達するようにレーザー光を照射することにより、不要部を切り離し、前記絶縁領域を形成することである。
【００３７】
本様相によれば、レーザー照射工程は、第一主面側から第二主面側に達するようにレーザー光を照射することにより絶縁領域を形成する。すなわち、レーザー光のみによって、結晶シリコン太陽電池を構成する積層体全体を分割する。そのため、折り割工程を行う必要がなく、工程を簡略化することができる。
また、絶縁処理工程に折り割工程を含む場合、機械的に折り割りを行うため、ある程度、不要部に幅を持たせる必要がある。一方、本様相のように、レーザー照射のみで分割する場合、折り割工程を省略できるため不要部を最小限にとどめることができ、製造される太陽電池の有効面積を大きくすることができる。
また、例えば、ヘテロ接合型太陽電池では、一般的に略四角形のシリコン基板（シリコンウェハ）を用いて太陽電池が形成される。
このヘテロ接合型太陽電池を製造するにあたって、本様相によれば、レーザー照射工程は、第一主面側から第二主面側に達するようにレーザー光を照射することにより絶縁領域を形成するので、シリコン基板の周縁部（外周部）の全周に亘って連続してレーザー照射を行うことによって、シリコン基板の角部からの破損を防ぐことができ、生産性をより向上させることができる。
【００３８】
好ましい様相は、前記絶縁処理工程の後に、前記絶縁領域をアニールする熱処理工程を行うことである。
【００３９】
本様相によれば、すなわち、結晶シリコン太陽電池を構成する積層体の端面に形成された絶縁領域を所定の温度に加熱し、アニール（annealing）する。そのため、絶縁領域の表面の結晶構造が変化し、結晶化度が高くなる。そのため、寸法安定性や物理的安定性、化学的な安定性が向上する。
【００４０】
好ましい様相は、前記裏面電極層をスパッタ法により形成することである。
【００４１】
本様相によれば、裏面電極層をスパッタ法により形成するので、粒子密度の高い裏面電極層を形成することができ、裏面電極層のシート抵抗を下げることができる。
【００４２】
さらに、生産性の観点から、裏面電極層に加えて、第一透明電極層及び第二透明電極層においても、スパッタ法によって形成することが好ましい。その中でも、製膜順としては、光入射側の第一透明電極層、裏面側の第二透明電極層、裏面電極層の順、もしくは裏面側の第二透明電極層、裏面電極層、光入射側の第一透明電極層の順に製膜することが好ましい。この順に製膜することによって、第一透明電極層、第二透明電極層及び裏面電極層を共通のスパッタ装置によって製膜することが可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４３】
好ましい様相は、前記第一透明電極層、第二透明電極層及び裏面電極層から選ばれる少なくとも一つの電極層を、その一部が他の主面側に回り込むように形成することである。
【００４４】
本様相によれば、前記第一透明電極層、第二透明電極層及び裏面電極層から選ばれる少なくとも一つの電極層を、その一部が他の主面側に回り込むように形成する。すなわち、第一透明電極層の場合には、第一主面側から第二透明電極層及び裏面電極層が位置する第二主面側に回り込み、第二透明電極層及び／又は裏面電極層の場合には、第二主面側から第一透明電極層が位置する第一主面側に回り込むこととなる。いずれにしても第一主面側の第一透明電極層と、第二主面側の第二透明電極層及び裏面電極層が直接的又は間接的に電気接続され、通電時に電極層間が短絡する状況となる。
その反面、電極層の製膜面積を大きく設定できるため、縁ぎりぎりまで製膜することができ、面内分布が良好な電極層を形成することができる。
また、本様相によれば、このような短絡部位は、絶縁処理工程によって除去されるため、実際には短絡することはない。
【００４５】
より好ましい様相は、前記裏面電極層形成工程において、前記裏面電極層の少なくとも一部が第一主面側に回り込むように前記裏面電極層を形成することである。
【００４６】
好ましい様相は、前記裏面電極層は、第二透明電極層側から第一導電層と、銅を主成分とする第二導電層をこの順に形成するものであり、前記第一導電層を、密な導電材料で形成し、かつ、前記第二透明電極層の第二主面側の面のほぼ全面に形成するものであり、前記第二導電層を、前記第一導電層の第二主面側の面のほぼ全面に形成することである。
【００４７】
ここでいう「密な導電材料」とは、第一導電層を形成した部位において、第一導電層を構成する導電材料中に空間的な隙間が概ね存在しないものを意味する。
すなわち、「密な導電材料」とは、実質的に平面充填されているものである。ここでいう「実質的に充填される」とは、第二導電層を構成する金属のシリコン基板側へのマイグレーションを防止できる程度に充填されていることをいい、ピンホールなどが形成されているものも含む。
ここでいう「ある主面側（第一主面側または第二主面側）の面のほぼ全面」とは、対象部材の基準面（第一主面または第二主面）のほぼ全面であることを意味する。
【００４８】
本様相によれば、第一導電層を、密な導電材料で形成し、かつ、第二透明電極層の第二主面側の面のほぼ全面に形成するものであり、第二導電層の主成分を銅とする。すなわち、第二透明導電層と第二導電層との間に第一導電層が介在している。
【００４９】
また、本様相によれば、第一導電層として密な導電材料を用いているので、密でない導電材料を用いた場合に比べて、樹脂等の不純物を含まないために低抵抗になり、より膜厚を薄くすることができる。したがって、例えば、第一導電層として銀など主成分としたものを用いる場合においても、より低コストで作製することができる。また微粒子等を有さないため、銅の拡散防止効果がより期待でき、また反射率もより高くなると考えられる。
このように、密な導電材料からなる第一導電層によって、第二導電層の主成分である銅の一導電型単結晶シリコン基板側への拡散を防止することができ、長時間経過後の太陽電池特性の低下をより抑制することができる。
【００５０】
好ましい様相は、前記裏面電極層は、第二透明電極層側から第一導電層と、第二導電層をこの順に形成するものであり、前記第一導電層と第二導電層は、同一の製膜法によって形成されるものであり、前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側であって、第二透明電極層の外側に第一導電層を形成する第一導電層形成工程と、第一導電層の外側に第二導電層を形成する第二導電層形成工程をこの順に連続して行うことである。
【００５１】
ここでいう「同一製膜法」とは、同じ製膜手法によって形成することを表し、例えば、乾式法と乾式法、湿式法と湿式法などである。より具体的には、ＣＶＤ法同士やスパッタ法同士などである。勿論、製膜材料や形成される膜は、異なっていてもよい。
【００５２】
本様相によれば、第一導電層形成工程と第二導電層形成工程をこの順に連続して行うので、同一製膜装置内で製膜することができる。
【００５３】
好ましい様相は、前記第一導電層をスパッタ法によって形成することである。
【００５４】
本様相によれば、第一導電層をスパッタ法によって形成するので、密な導電材料によって形成されることとなり、緻密な層となりやすい。
【００５５】
好ましい様相は、上記結晶シリコン太陽電池の製造方法により結晶シリコン太陽電池の形成する太陽電池モジュールの製造方法であって、複数の結晶シリコン太陽電池を電気的に直列接続又は並列接続して形成することである。
【００５６】
本様相によれば、銅を主成分とした裏面電極層を用いた場合でも、銅による一導電型単結晶シリコン基板への拡散を防止され、長時間経過後の太陽電池特性の低下が抑制された太陽電池モジュールを製造できる。
【００５７】
上記した発明の一つの様相は、一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、逆導電型シリコン系薄膜層及び第一透明電極層をこの順に有し、一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池の製造方法において、一導電型単結晶シリコン基板を基準として、逆導電型シリコン系薄膜層の外側に第一透明電極層を形成する第一透明電極層形成工程と、一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側であって、第二透明電極層の外側に、銅を主成分とする裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程を含み、裏面電極層形成工程では、第二透明電極層の第二主面側の面のほぼ全面に前記裏面電極層を形成するものであり、第一透明電極層形成工程及び裏面電極層形成工程後に、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続を物理的に分断した絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行い、前記絶縁処理工程は、前記一導電型単結晶シリコン基板の外周部の端面から３ｍｍ以内の領域を第一主面の外周部の全周に亘って、前記第一主面側からレーザー光を照射するレーザー照射工程を含んでいることである。
【００５８】
本様相によれば、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続を物理的に分断した絶縁領域を形成する絶縁処理工程を行う。すなわち、結晶シリコン太陽電池の電極をなす第一透明電極層と、対極である第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続が物理的に絶たれているため、発電時に短絡しない。
また、本様相によれば、前記絶縁処理工程は、前記一導電型単結晶シリコン基板の外周部の端面から３ｍｍ以内の領域を第一主面の外周部の全周に亘って、前記第一主面側からレーザー光を照射するレーザー照射工程を含んでいる。すなわち、銅を主成分とする裏面電極層が位置する第二主面側と反対側である第一主面側からレーザー光を照射するので、レーザー光による裏面電極層内の銅の飛散が起こらないか、起こったとしても一導電型単結晶シリコン基板と反対側に飛散する。そのため、銅が一導電型単結晶シリコン基板に付着せず、長時間経過後の太陽電池特性の低下を抑制できる。
【００５９】
上記した発明の一つの様相は、一導電型単結晶シリコン基板の第一主面側に、第一真性シリコン系薄膜層、逆導電型シリコン系薄膜層及び第一透明電極層をこの順に有し、前記一導電型単結晶シリコン基板の第二主面側に、第二真性シリコン系薄膜層、一導電型シリコン系薄膜層、第二透明電極層及び裏面電極層をこの順に有する結晶シリコン太陽電池において、前記裏面電極層は、前記第二透明電極層側から、第一導電層と、銅を主成分とする第二導電層をこの順に有し、前記第二導電層は、前記第二主面側の面のほぼ全面に形成されており、前記第一導電層及び前記第二導電層は、膜厚を各々ｄ１及びｄ２としたとき、ｄ１＜ｄ２を満たし、前記一導電型単結晶シリコン基板の外周部の全周に亘って、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続が物理的に分断された絶縁領域を有し、前記絶縁領域は、第一主面側から前記第二主面側に向かって傾斜して延びる第一領域を有し、当該第一領域は、第一主面側から、少なくとも一導電型単結晶シリコン基板まで至っており、前記第一領域は、表面にレーザー痕が形成されていることである。
【００６０】
本様相によれば、少なくとも前記第二導電層は、前記第二主面側のほぼ全面に形成されており、第一導電層及び第二導電層は、膜厚を各々ｄ１及びｄ２としたとき、ｄ１＜ｄ２を満たしている。
すなわち、第一導電層として、例えば銀等の銅に比べて高価な材料を使用したとしても、裏面電極層の大部分が第二導電層を構成する銅で形成されることとなり、第一導電層として使用する材料の使用量を減らすことができる。すなわち、低コスト化が可能である。
本様相によれば、一導電型単結晶シリコン基板の外周部の全周に亘って、少なくとも第一透明電極層と、少なくとも第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続が物理的に分断された絶縁領域を有している。
すなわち、結晶シリコン太陽電池の電極をなす第一透明電極層と、対極である第二透明電極層及び裏面電極層との通電時における短絡が除去されるように、第一透明電極層と、第二透明電極層及び裏面電極層との電気的な接続が物理的に分断された絶縁領域を形成するので、発電時にショートしない。
また、本様相によれば、絶縁領域は、第一主面側から前記第二主面側に向かって傾斜して延びる第一領域を有し、当該第一領域は、少なくとも、第一主面側から少なくとも一導電型単結晶シリコン基板まで至っており、前記第一領域は、表面にレーザー痕が形成されている。
すなわち、第一領域が、第一主面側から前記第二主面側に向かって傾斜して延びることからレーザー痕を形成するレーザー光は、例えば、レーザー光が、ガウシアンビーム（Gaussian Beam）であれば、銅を主成分とする裏面電極層が位置する第二主面側と反対側である第一主面側から、レーザー光を照射されることとなる。
そのため、レーザー光による裏面電極層内の銅の飛散が起こらないか、起こったとしても一導電型単結晶シリコン基板と反対側に飛散するため、銅が一導電型単結晶シリコン基板に付着せず、長時間経過後の太陽電池特性の低下を抑制できる。
なお、ここでいう「ガウシアンビーム」とは、径方向の光強度がガウス分布（正規分布）を持つビームである。
【００６１】
好ましい様相は、前記第一領域は、第一主面側から第二主面側まで至っていることである。
【００６２】
本様相によれば、第一主面側から第二主面側まで絶縁領域が貫通しているので、別途工程を行わなくても、複数に分割することができる。
【００６３】
好ましい様相は、前記絶縁領域は、前記第一領域と、当該第一領域と連続し、結晶シリコン太陽電池の第二主面側まで延びた第二領域を有し、当該第二領域は、前記結晶シリコン太陽電池の第二主面側から少なくとも第一導電層まで至っており、第二領域の表面粗さは、第一領域の表面粗さと異なっていることである。
【００６４】
本様相によれば、絶縁領域は、第一領域と、第二領域から形成されており、レーザー痕が形成された第一領域には、銅を主成分とする第二導電層が位置しておらず、第二導電層の端部が第一領域の表面粗さと異なる表面粗さの第二領域に位置している。
すなわち、第二領域は、第一領域と異なる形成方法によって形成されているため、レーザー光により、第二導電層が溶解・飛散することを防止することができる。
【００６５】
好ましい様相は、前記第一導電層は、密な導電材料で形成されていることである。
【００６６】
本様相によれば、密な導電材料からなる第一導電層によって、第二導電層の主成分である銅の一導電型単結晶シリコン基板側への拡散をより防止することができ、長時間経過後の太陽電池特性の低下をより抑制することができる。
【００６７】
好ましい様相は、結晶シリコン太陽電池の第一主面の面積が、前記結晶シリコン太陽電池の第二主面の面積より小さいことである。
【００６８】
好ましい様相は、前記第一導電層は、前記第二導電層よりも熱拡散速度が遅いことである。
【００６９】
本様相によれば、第一導電層は、第二導電層よりも熱拡散速度が遅いので、銅の一導電型単結晶シリコン基板への拡散を防止することができる。
【００７０】
好ましい様相は、前記第一導電層は、銀を主成分とすることである。
【００７１】
本様相によれば、銅の一導電型単結晶シリコン基板への拡散を防止できるとともに、低抵抗化も可能である。
【００７２】
上記した発明の一つの様相は、上記した結晶シリコン太陽電池を用いた太陽電池モジュールであって、封止部材によって封止されていることである。
【００７３】
本様相によれば、封止部材によって封止されているため、封止性の高い太陽電池モジュールとなる。
【発明の効果】
【００７４】
本発明の結晶シリコン系太陽電池の製造方法によれば、裏面電極層として銅（Ｃｕ）を用い、また表面側（第一主面側）からレーザー照射を行うため、レーザー照射による銅（Ｃｕ）のシリコン基板内への拡散を防止でき、保持率の高い結晶シリコン系太陽電池を低コストで作製することが可能となる。
また、本発明の結晶シリコン系太陽電池及び太陽電池モジュールによれば、銅を主成分とした裏面電極を用いた場合でも、太陽電池特性が良好な結晶シリコン系太陽電池及び太陽電池モジュールとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第一実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池を模式的に示した断面図である。
【図２】図１の結晶シリコン系太陽電池を模式的に示した平面図であり、外周部にハッチングを入れている。
【図３】図２のＡ領域を表す断面斜視図である。
【図４】図１の結晶シリコン系太陽電池の製造方法の説明図であり、（ａ）〜（ｅ）は各工程の断面図であり、理解を容易にするためにハッチングを省略している。
【図５】図１の結晶シリコン系太陽電池の製造方法の説明図であり、（ｆ）〜（ｉ）は各工程の断面図であり、理解を容易にするためにハッチングを省略している。
【図６】図５（ｉ）の状態を表す説明図であり、端部近傍を模式的に表す断面図である。
【図７】レーザー照射工程を模式的に表す斜視図である。
【図８】レーザー照射工程後の基板を表す平面図である。
【図９】絶縁処理工程を表す説明図であり、（ａ）はレーザー照射工程後の断面図であり、（ｂ）は折り割工程後の断面図であり、理解を容易にするためにハッチングを省略している。
【図１０】本発明の第１実施形態の太陽電池モジュールの分解斜視図であり、封止材を省略した図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の太陽電池モジュールの端部を表す断面斜視図である。
【図１２】第２実施形態の絶縁処理工程を表す説明図であり、レーザー照射工程後の断面図であり、理解を容易にするためにハッチングを省略している。
【図１３】実施例１の結晶シリコン系太陽電池の説明図であり、（ａ）は走査型電子顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）をトレースした図である。
【図１４】比較例１の結晶シリコン系太陽電池の説明図であり、（ａ）は走査型電子顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）をトレースした図である。
【図１５】実施例２の結晶シリコン系太陽電池の説明図であり、（ａ）は走査型電子顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）をトレースした図である。
【図１６】比較例２の結晶シリコン系太陽電池の説明図であり、（ａ）は走査型電子顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）をトレースした図である。
【図１７】本発明の比較例に係るレーザー照射部におけるＣｕの拡散の様子を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
以下において本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお本発明の各図において、厚さや長さなどの寸法関係については図面の明瞭化と簡略化のため適宜変更されており、実際の寸法関係を表してはいない。
【００７７】
以下、本発明の第１実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池１について説明する。
また、第一実施形態の結晶シリコン系太陽電池１は、図１に示されるように、テクスチャ構造（凹凸構造）を形成しているので、以下の説明においては、特に断りがない限り、膜厚は、一導電型単結晶シリコン基板２（以下、単に「シリコン基板２」ともいう）上におけるテクスチャ斜面に対して垂直方向における膜厚を意味する。勿論、シリコン基板２が平滑な場合には、主面に対して直交する方向の厚みである。以下の説明においては、第一主面を光入射面ともいい、第二主面を裏面ともいう。
【００７８】
本発明の第１実施形態の結晶シリコン系太陽電池１は、図１に示されるように、第一主面側（光入射側）において、一導電型単結晶シリコン基板２上に、第一真性シリコン系薄膜層３、逆導電型シリコン系薄膜層５（光入射側シリコン系薄膜層）、第一透明電極層６（光入射側透明電極層）がこの順に積層されている。また、結晶シリコン系太陽電池１は、第一透明電極層６の第一主面側（光入射側）に、さらに集電極１５を有している。
一方、結晶シリコン系太陽電池１は、第二主面側（裏面側）において、シリコン基板２上に、第二真性シリコン系薄膜層７、一導電型シリコン系薄膜層８（裏面側シリコン系薄膜層）、第二透明電極層１０（裏面側透明電極層）、裏面電極層１１（裏面電極）がこの順に積層されている。また、裏面電極層１１は、第二透明電極層１０側から第一導電層１２と第二導電層１３の順に積層されている。さらに、裏面電極層１１の第二主面側（裏面側）には、図示しない保護層を有している。
【００７９】
すなわち、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１は、図１に示されるように、第一透明電極層６と集電極１５からなる第一主面側電極層２５と、第二透明電極層１０と裏面電極層１１からなる第二主面側電極層２６とを有している。また、第一主面側電極層２５と第二主面側電極層２６との間に、逆導電型シリコン系薄膜層５、第一真性シリコン系薄膜層３、シリコン基板２、第二真性シリコン系薄膜層７、一導電型シリコン系薄膜層８からなる光電変換部２７が介在している。
【００８０】
また表現を変えると、結晶シリコン系太陽電池１は、図１に示されるように、シリコン基板２の光入射側（第一主面側）において、シリコン基板２と逆導電型シリコン系薄膜層５との間に第一真性シリコン系薄膜層３が介在している。結晶シリコン系太陽電池１は、シリコン基板２の光反射側（第二主面側）において、シリコン基板２と一導電型シリコン系薄膜層８との間に第二真性シリコン系薄膜層７が介在している。
結晶シリコン系太陽電池１は、光入射側において、逆導電型シリコン系薄膜層５上に第一透明電極層６を備えており、裏面側において、一導電型シリコン系薄膜層８上に第二透明電極層１０を備えている。
【００８１】
以下、結晶シリコン系太陽電池１の各層の構成について説明する。
まず、結晶シリコン系太陽電池１の骨格を形成する一導電型単結晶シリコン基板２について説明する。
【００８２】
一導電型単結晶シリコン基板２は、単結晶シリコン基板に導電性を付加させたものである。
すなわち、一導電型単結晶シリコン基板２は、単結晶シリコン基板に導電性を持たせるために、単結晶シリコン基板を構成するシリコンに対して電荷を供給する不純物を含有させて形成している。
導電性を付加させた単結晶シリコン基板は、Ｓｉ原子（珪素原子）に対して電子を導入するリン原子を供給したｎ型と、ホール（正孔ともいう）を導入するボロン原子を供給したｐ型がある。
この導電性を付加させた単結晶シリコン基板を太陽電池に用いる場合、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される入射側のへテロ接合を逆接合として強い電場を設けることで、電子正孔対を効率的に分離回収することができる。
よって、この観点から光入射側のヘテロ接合は、逆接合とすることが好ましい。
【００８３】
一方で、正孔と電子を比較した場合、有効質量及び散乱断面積の小さい電子の方が一般的に移動度は大きくなる。
シリコン基板２は、基本的にはｎ型単結晶シリコン基板でもｐ型単結晶シリコン基板でもよいが、上記した観点から、本実施形態のシリコン基板２は、ｎ型単結晶シリコン基板を採用している。
【００８４】
シリコン基板２は、光閉じ込めの観点から、表面にテクスチャ構造を有することが好ましい。
なお、本実施形態のシリコン基板２は、図１のように、光入射面（第一主面側の面）及び裏面（第二主面側の面）にテクスチャ構造（凹凸構造）を形成している。
【００８５】
逆導電型シリコン系薄膜層５は、シリコン基板２と電気伝導を担うキャリアが異なる導電型シリコン系薄膜層である。
ここでいう「導電型シリコン系薄膜層」は、一導電型又は逆導電型のシリコン系薄膜層を意味する。
例えば、シリコン基板２としてｎ型を用いた場合は、一導電型シリコン系薄膜層８はｎ型となり、逆導電型シリコン系薄膜層５はｐ型となる。
【００８６】
すなわち、一導電型単結晶シリコン基板２がｎ型である場合には、逆導電型シリコン系薄膜層５はｐ型となり、一導電型単結晶シリコン基板２がｐ型である場合には、逆導電型シリコン系薄膜層５はｎ型となる。
本実施形態では、上記したようにシリコン基板２がｎ型であるので、逆導電型シリコン系薄膜層５は、ｐ型の導電型シリコン系薄膜層である。
【００８７】
逆導電型シリコン系薄膜層５を構成するｐ型又はｎ型シリコン系薄膜を形成するためのドーパントガスとしては、Ｂ2Ｈ6又はＰＨ3等が好ましく用いることができる。
また、Ｐ（リン）やＢ（ボロン）といった不純物の添加量は、微量でよいため、予めＳｉＨ4やＨ2で希釈された混合ガスを用いることが好ましい。また、製膜ガスにＣＨ4、ＣＯ2、ＮＨ3、ＧｅＨ4等といった異種元素を含むガスを添加することで、合金化しエネルギーギャップを変更することもできる。
【００８８】
逆導電型シリコン系薄膜層５を構成するシリコン系薄膜としては、非晶質シリコン薄膜、微結晶シリコン（非晶質シリコンと結晶質シリコンとを含む薄膜）などが挙げられるが、中でも非晶質シリコン系薄膜を用いることが好ましい。またシリコン系薄膜としては、導電型シリコン系薄膜を用いることができる。
この際、本実施形態では、逆導電型シリコン系薄膜層５は、図１に示すように、シリコン基板２の光入射側（第一主面側）に位置している。
これは、シリコン基板２の光入射面側において、一導電型単結晶シリコン基板２の光入射面側において入射光による電子の励起が最も行われるため、光入射面側に強い電場勾配を有することにより再結合ロスを抑えられるためである。
【００８９】
また、本実施形態では、裏面側（第二主面側）における再結合を抑制するために、図１のように、逆導電型シリコン系薄膜層５とシリコン基板２を挟んで反対側に一導電型シリコン系薄膜層８を用いている。
【００９０】
例えば、一導電型単結晶シリコン基板２としてｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合の本発明の好適な構成としては、透明電極層／ｐ型非晶質シリコン系薄膜／ｉ型非晶質シリコン系薄膜／ｎ型単結晶シリコン基板／ｉ型非晶質シリコン系薄膜／ｎ型非晶質シリコン系薄膜／透明電極層などがある。この場合は上記理由から裏面側の導電型シリコン系薄膜層をｎ層とすることが好ましい。
【００９１】
本実施形態の逆導電型シリコン系薄膜層５を構成するｐ型シリコン系薄膜層は、ｐ型水素化非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層、ｐ型酸化非晶質シリコン層から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
逆導電型シリコン系薄膜層５は、不純物拡散や直列抵抗の観点では、ｐ型水素化非晶質シリコン層が好ましい。
一方で、逆導電型シリコン系薄膜層５としてのｐ型非晶質シリコンカーバイド層あるいはｐ型酸化非晶質シリコン層は、ワイドギャップの低屈折率層として光学的なロスを低減できる点において好ましい。
【００９２】
シリコン基板２の厚み方向両外側に位置する真性シリコン系薄膜層３，７（真性シリコン系薄膜）としては、実質的に真性なｉ型シリコン系薄膜を用いている。
この場合の真性シリコン系薄膜層３，７としては、シリコンと水素で構成されるｉ型水素化非晶質シリコンを用いることが好ましい。
真性シリコン系薄膜層３，７としてｉ型水素化非晶質シリコンを用い、ＣＶＤ法にて製膜を行った場合には、シリコン基板２への不純物拡散を抑えつつ表面パッシベーションを有効に行うことができる。
これは、膜中の水素量を変化させることで、エネルギーギャップにキャリア回収を行う上で有効なプロファイルを持たせることができるためである。
【００９３】
真性シリコン系薄膜層７の外側（第二主面側）に位置する一導電型シリコン系薄膜層８（裏面側シリコン系薄膜）は、シリコン基板２と電気伝導を担うキャリア（正孔や電子）が同一の導電型シリコン系薄膜層である。
すなわち、一導電型単結晶シリコン基板２がｎ型である場合には、一導電型シリコン系薄膜層８は、ｎ型となり、一導電型単結晶シリコン基板２がｐ型である場合には、一導電型シリコン系薄膜層８は、ｐ型となる。
本実施形態では、上記したようにシリコン基板２がｎ型であるので、一導電型シリコン系薄膜層８は、ｎ型の導電型シリコン系薄膜層である。
すなわち、一導電型シリコン系薄膜層８の電気伝導を担うキャリア（正孔や電子）が逆導電型シリコン系薄膜層５と異なる。
一導電型シリコン系薄膜層８（裏面側シリコン系薄膜）は、シリコン基板２と電気伝導を担うキャリアが同一であるため、主にＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）効果により裏面側での正孔と電子の再結合を抑制する効果がある。
【００９４】
一導電型シリコン系薄膜層８は、少なくとも非晶質シリコン系薄膜を有することが好ましい。
さらに、裏面側の第二透明電極層１０との電気的なコンタクトを良好にするために、結晶質シリコン系薄膜を非晶質シリコン系薄膜と裏面側の第二透明電極層１０との間に有しても良い。
すなわち、一導電型シリコン系薄膜層８を多層構造として、光入射側（シリコン基板２側）から第二透明電極層１０側に向けて、非晶質シリコン系薄膜、結晶質シリコン系薄膜の順に積層した積層構造をとってもよい。
なお「結晶質」との用語は、薄膜光電変換装置の技術分野で一般に用いられている様に、完全な結晶状態だけではなく、部分的に非晶質状態を含むものとする。
【００９５】
ここで、一導電型シリコン系薄膜層８は、十分なＢＳＦ効果を得るため、ある程度の厚みを有する必要がある。
これにより少数キャリア（シリコン基板２としてｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合は正孔）が裏面電極層１１側に拡散していくことを防ぎ、裏面側での正孔と電子の再結合を抑制することができる。
【００９６】
また同時に、裏面側の一導電型シリコン系薄膜層８は、裏面電極層１１の一部又は全部として用いる金属が一導電型単結晶シリコン基板２内に拡散することを防ぐ役割も担う。
すなわち、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１は、第二透明電極層１０により、裏面電極層１１として用いる金属がシリコン基板２へ拡散することを防止できる。さらに、結晶シリコン系太陽電池１は、第二透明電極層１０が薄い領域や一部存在しない領域があった場合などにおいても、上記一導電型シリコン系薄膜層８により、更なる拡散防止の効果が期待できる。
【００９７】
上記のように裏面電極層１１の一部として使用する金属の結晶シリコン基板への拡散をより抑制する観点から、一導電型シリコン系薄膜層８の厚みをある程度厚くすることが好ましい。
この場合、一導電型シリコン系薄膜層８の厚みは、上記したＢＳＦ効果を得ることを総合して、５ｎｍ以上が好ましく、１０ｎｍ以上がより好ましく、３０ｎｍ以上が特に好ましい。
一方、一導電型シリコン系薄膜層８の厚みの上限は、特に制限されないが、製造コスト低減の観点から、１００ｎｍ以下が好ましく、７０ｎｍ以下がより好ましく、５０ｎｍ以下が特に好ましい。
【００９８】
一導電型シリコン系薄膜層８の厚みの範囲は、上記した範囲でもよいが、下記の観点からは、真性シリコン系薄膜層３，７（実質的に真性なｉ型シリコン系薄膜層）、逆導電型シリコン系薄膜層５（ｐ型シリコン系薄膜層）、及び一導電型シリコン系薄膜層８（ｎ型シリコン系薄膜層）の厚みは、それぞれ３ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲が好ましい。
この範囲内であれば、シリコン基板２のテクスチャ構造（凹凸構造）の寸法（μｍオーダー）と比較して遥かに小さい。そのため、積層方向外側に位置する逆導電型シリコン系薄膜層５（ｐ型シリコン系薄膜層）、及び一導電型シリコン系薄膜層８（ｎ型シリコン系薄膜層）の表面形状は、図１で示されるようにシリコン基板２の表面形状と概ね同じ形状となる。すなわち、シリコン基板２の表面形状を追随して、これらの積層体の表面は、テクスチャ構造（凹凸構造）を取ることが可能である。
【００９９】
また、シリコン系薄膜層３，５，７，８の製膜方法としては、プラズマＣＶＤ法が好ましい。
【０１００】
第一透明電極層６及び第二透明電極層１０は、それぞれ導電性酸化物を主成分とする層である。
導電性酸化物としては、例えば、酸化亜鉛や酸化インジウム、酸化錫を単独又は混合して用いることができるが、導電性、光学特性、及び長期信頼性の観点から、酸化インジウムを含んだインジウム系酸化物が好ましく、中でも酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を主成分とするものがより好ましく用いられる。
ここで本発明において「主成分とする」とは、その材料を５０％（パーセント）より多く含むことを意味し、７０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。
【０１０１】
透明電極層６，１０は、単層で用いても良いし、複数の層からなる積層構造でもよい。さらに透明電極層６，１０には、それぞれドーピング剤を添加することができる。
例えば、透明電極層６，１０として、酸化亜鉛を用いた場合のドーピング剤には、アルミニウムやガリウム、ホウ素、ケイ素、炭素などが挙げられる。
透明電極層６，１０として、酸化インジウムを用いた場合のドーピング剤には、亜鉛や錫、チタン、タングステン、モリブデン、ケイ素などが挙げられる。
透明電極層６，１０として酸化錫を用いた場合のドーピング剤には、フッ素などが挙げられる。
【０１０２】
上記したように、図１に示される第一透明電極層６及び第二透明電極層１０の一方、もしくは両方の透明電極層６，１０にドーピング剤を添加することができるが、第一透明電極層６（光入射側透明電極層）に添加することが好ましい。
これは、光入射側に形成される集電極１５は一般的に櫛形であることから、第一透明電極層６で生じうる抵抗損を抑制できるためである。
【０１０３】
光入射側に位置する第一透明電極層６の膜厚は、透明性と導電性、及びセルの光反射低減の観点から、１０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下であることが好ましい。
第一透明電極層６の役割の一つは、集電極１５へのキャリアの輸送であり、そのために必要な導電性があればよい。
一方で、透明性の観点から、１４０ｎｍ以下にすることにより、第一透明電極層６自体の吸収ロスが少ないため、透過率の低下に伴う光電変換効率の低下を抑制することができる。
また、第一透明電極層６中のキャリア濃度を低くすれば、赤外域の光吸収の増加に伴う光電変換効率を低下も抑制できる。
さらに、第一透明電極層６は、反射防止膜の役割も果たすため、適切な膜厚にすることで、光閉じ込め効果も見込まれる。
【０１０４】
一方で、裏面側に位置する第二透明電極層１０は、裏面反射の増加の効果のみならず、特に裏面電極層１１の一部たる第二導電層１３として使用される金属（本実施形態では、銅）のシリコン基板２への拡散予防という点で重要である。特に、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１では、後述するように、第一導電層１２として、銅よりも熱拡散速度が遅いものを用いるため、銅よりは拡散が生じにくいものの、シリコン基板２への拡散が生じる虞がある。
【０１０５】
上記金属の拡散防止という観点では、第二透明電極層１０の厚みは５ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましく、３０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
光吸収の抑制、すなわち長波長光の吸収による電流（Ｊｓｃ）の低下を抑制する観点からは、第二透明電極層１０の厚みは１８０ｎｍ以下であることが好ましく、１５０ｎｍ以下がより好ましく、１１０ｎｍ以下がさらに好ましく、９０ｎｍ以下であることが最も好ましい。
【０１０６】
第二透明電極層１０の膜厚を上記範囲にすることにより、「裏面電極層」として使用される金属の拡散を防止できる。本実施形態のように裏面電極層１１として第一導電層１２を備える場合では、第一導電層１２に使用される金属の拡散が生じ得るが、第二透明電極層１０によって、この金属の拡散を防止できる。
また、第一導電層１２が一部薄い場合や第一導電層１２がない場合などにおいて生じるおそれがある第二導電層１３（第二電極層）を構成する銅の拡散についても、第二透明電極層１０の膜厚を上記範囲に調整することにより、防止することができる。つまり、第二透明電極層１０の膜厚を上記範囲に調整することにより、拡散防止効果がより期待できる。
【０１０７】
透明電極層６，１０の製膜方法としては、特に限定されないが、スパッタリング法などの物理気相堆積法や有機金属化合物と酸素又は水との反応を利用した化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法などが好ましい。いずれの製膜方法でも熱やプラズマ放電によるエネルギーを利用することもできる。
透明電極層６，１０作製時の基板温度は、適宜設定すればよいが、シリコン系薄膜層３，５，７，８として、いずれかに非晶質シリコン系薄膜を用いた場合、２００℃以下が好ましい。
２００℃（摂氏２００度）以下で作製することにより、非晶質シリコン層からの水素の脱離、それに伴うケイ素原子へのダングリングボンド（Dangling Bond）の発生を抑制でき、結果として変換効率を向上させることができるからである。
【０１０８】
上記したように、第二透明電極層１０の上には、裏面電極層１１が形成されている。すなわち、裏面電極層１１は、図１に示されるように、第二透明電極層１０側から順に第一導電層１２と第二導電層１３から形成されている。
【０１０９】
本実施形態では、第二導電層１３は銅を主成分としており、第一導電層１２は、この金属（銅）のシリコン基板２への拡散をより防止する機能を有する。
すなわち、第一導電層１２がない場合でも、上記したように第二透明電極層１０の膜厚を調整することによって、第二導電層１３の銅の拡散を防止できるが、第一導電層１２を導入することにより、銅の拡散をさらに防止できる。また、第二透明電極層１０が上記した膜厚の範囲ではなく薄い場合であっても、第一導電層１２によって、第二導電層１３の銅の拡散を防止することができる。
【０１１０】
具体的には、第一導電層１２は、密な導電材料からなり、かつ、第二透明電極層１０の第二主面側の面のほぼ全面に形成されていることが好ましい。
ここでいう「密な導電材料」とは、第一導電層１２を形成した部位において、第一導電層１２を構成する導電材料中に空間的な隙間が概ね存在しないものを意味する。すなわち、「密な導電材料」とは、平面的に実質的に充填されているものである。
ここでいう「実質的に充填される」とは、第二導電層１３を構成する金属のシリコン基板２側へのマイグレーションを防止できる程度に充填されていることをいい、ピンホールが形成されているものも含む。
例えば、ペースト材料のような金属微粒子を有する材料の場合、微粒子間には樹脂等が存在し、金属微粒子の間には空間的な隙間が存在するため、このようなものは「密な導電材料」に該当しない。
一方で、スパッタ法などにより形成された膜は、第一導電層１２中の導電材料中に空間的な隙間は概ね存在しないため、「密な導電材料」に該当する。
また、金属単体や合金も「密な導電材料」に該当する。
【０１１１】
ここで、「ほぼ全面に形成されている」とは、基準面の９０パーセント以上が覆われていることを意味する。
すなわち、「第一導電層１２は、第二透明電極層１０の第二主面側の面のほぼ全面に形成されている」とは、第二透明電極層１０の第二主面側の面の９０パーセント以上が第一導電層１２で覆われていることを表す。
この際、第二導電層１３が形成された領域に、第一導電層１２が形成されていることが好ましい。
その中でも、９０パーセント以上が覆われていることが好ましく、９５パーセント以上が覆われていることがより好ましく、１００パーセントすなわち全面が覆われていることが特に好ましい。
この場合、第二導電層１３に含まれる金属（具体的には銅）の拡散防止効果がより期待できる。また容易に製膜できる観点からも好ましい。
【０１１２】
ここで、第一導電層１２として樹脂ペースト等の密でない導電材料を用いた場合について説明する。第一導電層１２として樹脂ペースト等の密でない導電材料を用いた場合、純粋な金属等に比べて、第一導電層の抵抗が高くなるため、膜厚をある程度厚くする必要がある。
本実施形態においては、上記したように第一導電層１２として密な導電材料を用いることにより、樹脂ペーストを有するものに比べて、樹脂等の不純物を含まないために低抵抗になり、より膜厚を薄くすることが出来る。
したがって、例えば、第一導電層１２として、銀など主成分としたものを用いる場合においても、より低コストで作製することができる。また微粒子等を有さないため、銅の拡散防止効果がより期待でき、また反射率もより高くなると考えられる。
以上の観点から、第一導電層１２は、樹脂ペースト等で形成されていてもよいが、密な導電材料から形成されていることが好ましい。
【０１１３】
また本実施形態における第一導電層１２及び第二導電層１３は、膜厚を各々ｄ１及びｄ２としたとき、ｄ１＜ｄ２を満たしていることが好ましい。
第一導電層の膜厚ｄ１は８ｎｍ以上が好ましい。ｄ１を８ｎｍ以上とすることで、裏面反射による電流の増加が期待できる。
中でも、第二透明電極層１０の第二主面側の表面をより完全に被覆し、反射率や信頼性を向上させる観点から、第一導電層１２の膜厚ｄ１は、２０ｎｍ以上が好ましく、３０ｎｍ以上がより好ましく、４０ｎｍ以上がさらに好ましい。
またコスト低減の観点から、１００ｎｍ以下が好ましく、８０ｎｍ以下がより好ましく、７０ｎｍ以下がさらに好ましく、６０ｎｍ以下が特に好ましい。
第二導電層１３の膜厚を第一導電層１２の膜厚よりも大きくする（すなわちｄ１＜ｄ２）ことで、第一導電層１２として使用する材料の使用量を減らすことができる。
【０１１４】
第一導電層１２は、近赤外から赤外域の反射率が高く、また導電性や化学的安定性が高い材料を用いることが望ましい。
また、第二導電層１３は、銅を主成分とするため、第一導電層１２は、銅に比べて結晶シリコンへの熱拡散速度が遅い材料である必要がある。
このような特性を満たす材料としては、銀、金、アルミニウムなどが挙げられる。これらの中でも、反射率や電気伝導率の観点から銀又は金を主成分としたものを用いることが好ましく、銀を主成分としたものを用いることがより好ましく、銀を用いることが特に好ましい。
本実施形態では、第一導電層１２の材料として、銀を用いている。
【０１１５】
参考として、表１にガラス基板上にスパッタ法で銀を製膜したサンプルの透過率を示す。表１には、波長を９００〜１２００ｎｍに変化させ、銀の膜厚を１０〜２５０ｎｍに変化させた場合における透過率の値が示されている。
【０１１６】
表１より、銀の膜厚が厚くなるにつれて透過率が低くなることがわかる。
ここで、透過率が低くなるにつれて反射率が高くなることから、銀の膜厚が厚くなるにつれて反射率が高くなると考えられる。
特に、銀の膜厚が２５ｎｍ程度以上あれば、十分高い反射率を示し、膜厚５０ｎｍ程度以上の場合は、透過率の値が０．０２程度とほぼ同程度になり、反射率が同程度になると考えられる。
したがって、特に、第一導電層１２として銀を主成分としたものを用いた場合、材料費の観点からは、第一導電層１２の膜厚はできるだけ薄い方が好ましいが、反射率の観点からは２５ｎｍ程度以上がより好ましい。
【０１１７】
【表１】
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【０１１８】
第二導電層１３の膜厚（ｄ２）は、裏面電極層１１の膜厚（合計膜厚）と第一導電層１２の膜厚（ｄ１）より、適宜設定することができる。
第二導電層１３は、第一導電層１２の第二主面側に、ほぼ全面に形成したものが用いられる。
ここで、上記したように「ほぼ全面に形成」するとは、基準面の９０パーセント以上が覆われていることを意味する。
すなわち、「第二導電層１３は、第一導電層１２の第二主面側にほぼ全面に形成する」とは、第一導電層１２の第二主面側の面の９０パーセント以上が第二導電層１３で覆われていることを表す。
【０１１９】
第二導電層１３は、密な導電材料からなる薄膜やペースト等が用いることができる。
第二導電層１３は、直列抵抗を十分に低下させる観点から、第二導電層１３は全面に形成されていることがより好ましい。
この場合、第一導電層１２は、全面に形成されていることがより好ましい。すなわち、第一導電層１２及び第二導電層１３のいずれも第二主面側の面全面に形成されていることが好ましい。つまり、第一導電層１２は、第二透明電極層１０の第二主面側の面全面に形成され、第二導電層１３は、第一導電層１２の第二主面側の面全面に形成されていることが好ましい。
【０１２０】
なお、第二導電層１３として、低抵抗化、及び材料費の抑制の観点から、密な導電材料からなる薄膜をほぼ全面に形成したものを用いることがより好ましい。
【０１２１】
ここで、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１と薄膜シリコン系太陽電池を比較すると、薄膜シリコン系太陽電池では、一般的に集積化などが行われて単位セルごとの面積が小さく、発電する電流密度が小さくなるように設計されているために、通常、膜厚１００〜３００ｎｍ程度の全面製膜した裏面電極が用いられている。この際、反射率を高くし、直列抵抗を低減する観点から使用する材料を選定する必要があるが、裏面電極（裏面電極層）の膜厚が薄いため、一般的に高コストの銀が使用される。
【０１２２】
一方、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１は、裏面電極層１１の膜厚をある程度厚くする必要があり、一般的には２５０ｎｍ以上のものが使用されている。これは、結晶シリコン系太陽電池１（セルともいう）として使用するシリコン基板２（結晶シリコン基板）のサイズが、通常、５インチ〜６インチ角のものであり、それに伴い発電する電流密度がセル当たり５Ａ〜９Ａ程度と大きくなるためである。
このため、直列抵抗によるロスをより低減させる観点から、結晶シリコン系太陽電池１の裏面全面に形成された裏面電極層１１の膜厚は、薄膜シリコン系太陽電池より一般的に厚くなる。
【０１２３】
したがって、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１は、裏面電極層１１として使用する金属材料の量が、薄膜シリコン系太陽電池に比べて多くなる。
そのため、コストを抑制させる観点から、裏面電極層１１として、一部又は全部に銀と同程度の電気伝導率を有し、かつ材料費の安価である銅を用いており、膜厚が厚い場合であっても、銀単体を使用する場合に比べて、低コストで裏面電極層１１を形成できる  しかしながら上述のように銅は、結晶シリコンへの熱拡散速度が非常に速いため、裏面電極層１１として銀の替わりに銅を用いた場合、銅の拡散が生じて太陽電池特性が低下してしまう。また、銅は、銀と比較して長波長側の反射率が低いため、光反射量が減少し、電流が低下してしまうなどの課題がある。
【０１２４】
このため、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１では、上記したように、裏面電極層１１として、第二透明電極層１０側から、所定の第一導電層１２と銅を主成分とする第二導電層１３をこの順に形成されている。このような裏面電極層１１を用い、また上記第二透明電極層１０や第一導電層１２の厚みを所定の範囲にする。
こうすることにより、銅を主成分とする第二導電層１３を用いた場合であっても、銀を用いた場合と同程度の反射率を保持したまま、第二透明電極層１０や第一導電層１２の存在によって、シリコン基板２（結晶シリコン基板）への銅の拡散を抑制することが可能となる。また従来よりも低コストで結晶シリコン系太陽電池１を作製することが可能となる。
すなわち、上記したように、本実施形態では、第二導電層１３として、材料費の安価な銅を主成分としたものを用いており、その中でも、低コスト化の観点から、第二導電層１３として、銅を用いることがより好ましい。
【０１２５】
上記した内容を踏まえた裏面電極層１１の厚み（第一導電層１２と第二導電層１３の合計厚み）は、２５０ｎｍ以上が好ましく、３００ｎｍ以上がより好ましく、５００ｎｍ以上が特に好ましい。また、裏面電極層１１の厚みは、８００ｎｍ以下が好ましく、７００ｎｍ以下がより好ましく、６００ｎｍ以下が特に好ましい。
【０１２６】
第一導電層１２の製造方法としては、スパッタ法や真空蒸着法などの物理気相堆積法やスクリーン印刷法、めっき法などの手法が適用可能であるが、スパッタ法や真空蒸着法などが好ましい。
これにより、密な導電材料からなる第一導電層１２を、第二主面側のほぼ全面に形成することができる。
その中でも第一導電層１２として銀や金などを用いた場合、製造コスト低減の観点や被覆の良さの面からスパッタ法にて形成することが好ましい。この場合、膜厚が薄くても十分な被覆を行うことができ（ほぼ全面に精度よく製膜することができ）、十分高い裏面光反射特性と銅に対する拡散防止特性を得ることができる。
【０１２７】
第二導電層１３の製膜方法としては、特に限定されないが、スパッタ法や真空蒸着法などの物理気相堆積法やスクリーン印刷法、めっき法などの手法が適用可能である。特に本実施形態では、第一導電層１２のほぼ全面に形成するため、スパッタ法により形成することが好ましい。
【０１２８】
また、第一導電層１２と第二導電層１３をスパッタ法で形成した場合、同一装置における裏面電極層１１の連続製膜が可能となる。また、裏面電極層１１の酸化防止や、膜界面（第二透明電極層１０と裏面電極層１１の界面）における密着性の向上などが期待できる。さらに、生産性の観点からもスパッタ法が好ましく、第一導電層１２と第二導電層１３のいずれもスパッタ法にて製膜することがより好ましい。
【０１２９】
また、第二導電層１３に関しては、膜厚がある程度厚いことが期待されるため、低コスト化の観点からめっき法なども有効な手段の一つでもある。
【０１３０】
また、上記したように、本実施形態の透明電極層６，１０は、スパッタ法により形成されるため、透明電極層６，１０を形成した後に連続して製膜することが好ましい。
特に光入射面側の第一透明電極層６を形成後、裏面側の第二透明電極層１０と裏面電極層１１をこの順に形成することがより好ましい。
【０１３１】
また、シリコン基板２の外周部における電気的短絡を防止するため、本実施形態では、後述するように、第一主面側電極層２５、第二主面側電極層２６及び光電変換部２７を形成した後、絶縁処理工程を行う。
【０１３２】
裏面電極層１１は、本実施形態の機能（例えば、銅によるシリコン基板２への拡散を防止機能）を損なわない限り、第一導電層１２と第二導電層１３以外に別の導電層を有していても良い。中でも、裏面電極層１１上には、裏面電極層１１の表面（すなわち裏面電極層１１の第二透明電極層１０に対して反対側の面）を覆うように導電層（保護層）が形成されている方が好ましい。
保護層を形成することにより、後述の熱処理工程を行った場合も、裏面電極層１１の変質が低減される。
保護層としては、導電性材料であってもよいし、絶縁性材料であってもよい。導電性材料を用いれば、集電極１５の抵抗を低下させることができるため、集電極１５での抵抗損をより低減させることができ、曲線因子（ＦＦ）を向上することができる場合がある。
【０１３３】
保護層に適用し得る導電性材料としては、裏面電極層１１の拡散を抑制する観点から、シリコン基板２中の熱拡散速度が、裏面電極層１１の熱拡散速度よりも遅い材料が好ましい。例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）が挙げられる。中でも、裏面電極層１１の第二導電層１３の硫化や酸化を抑制する観点から、ＴｉやＳｎ、Ｎｉがより好ましい。
【０１３４】
保護層は、上限については、裏面電極層１１の拡散を抑制する観点では、緻密な膜であることが好ましい。
膜厚に関しては、特に制限されることはないが、膜厚は５００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましい。
また、裏面電極層１１の拡散をより抑制できる観点からは、５ｎｍ以上が好ましく、１０ｎｍ以上がより好ましい。緻密な膜を形成する観点から、保護層は、スパッタ法やめっき法で形成することが好ましい。
【０１３５】
光入射側の第一透明電極層６上には、上記したように集電極１５が形成されている。
集電極１５としては、インクジェット法、スクリーン印刷法、導線接着法、スプレー法、真空蒸着法、スパッタ法等の公知技術によって作製できるが、生産性の観点からＡｇペーストを用いたスクリーン印刷法や、銅を用いためっき法等が好ましい。
【０１３６】
続いて、結晶シリコン系太陽電池１の外形形状について説明する。
【０１３７】
結晶シリコン系太陽電池１は、図２のように平面視略方形状の板状となっている。
結晶シリコン系太陽電池１の面方向の端部近傍には、図３のように絶縁領域３０が形成されている。
絶縁領域３０は、結晶シリコン系太陽電池１を駆動したときに、生じる可能性がある第一主面側の少なくとも第一透明電極層６と、第二主面側の少なくとも第二透明電極層１０及び裏面電極層１１との短絡が除去された領域である。
すなわち、絶縁領域３０は、シリコン基板２の第一主面側の少なくとも第一透明電極層６並びに／又は第二主面側の少なくとも第二透明電極層１０と裏面電極層１１を構成する成分が除去され、当該成分が付着していない領域である。
ここで、「付着していない領域」とは、当該層を構成する材料元素が全く検出されない領域に限定されるものではなく、材料の付着量が周辺の「形成部」と比較して著しく少なく、当該層自体が有する特性（電気的特性、光学特性、機械的特性等）が発現しない領域も、「付着していない領域」に包含される。つまり、材料の付着量が少なすぎて層として機能していないものを含有する場合も含む。
【０１３８】
本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１は、ヘテロ接合型太陽電池であるから、絶縁領域３０は、第一主面側の少なくとも第一透明電極層６と、第二主面側の少なくとも第二透明電極層１０及び裏面電極層１１が付着していないことに加えて、第一主面側の逆導電型シリコン系薄膜層５や第二主面側の一導電型シリコン系薄膜層８も付着していないことが好ましく、一導電型単結晶シリコン基板２が露出するように絶縁領域３０が形成されることが特に好ましい。このように形成されることにより短絡防止効果をより向上させることができる。
【０１３９】
絶縁領域３０は、図３のように、端部側（端面側）から順に、第二領域３２と第一領域３１（傾斜領域）から形成されている。
【０１４０】
第一領域３１は、レーザー光によって形成された壁面が形成された壁面形成部である。第一領域３１は、第一主面の直交方向に対してやや傾斜した方向に延びている。すなわち、第一主面から第二主面に向かって、外側に下り傾斜している。
第一領域３１は、表面が比較的滑らかになっており、レーザー光によって溶けたレーザー痕が形成されている。
【０１４１】
第二領域３２（側面）は、結晶シリコン系太陽電池１の端面を形成する端面形成部である。すなわち、結晶シリコン系太陽電池１の外側側面を形成する部位である。
第二領域３２は、第二主面に対してほぼ直交方向に延びており、第二主面（結晶シリコン系太陽電池１の第二主面側）から少なくとも第一導電層１２まで至っている。すなわち、結晶シリコン太陽電池１の第二主面側から、第一導電層１２まで至っていれば良く、例えば、第二透明電極層１０にも至っていても良い。
また、第二領域３２の表面粗さ（算術平均表面粗さ）は、第一領域３１の表面粗さ（算術平均表面粗さ）と異なっている。
【０１４２】
上記したように、第一主面側の第一領域３１は、傾斜面を形成しており、第一領域３１と連続し、第二主面に至る第二領域３２はほぼ直交方向に延びている。そのため、結晶シリコン系太陽電池１の第一主面の面積は、第二主面の面積よりも小さい。
【０１４３】
続いて、結晶シリコン系太陽電池１の製造方法について説明する。
結晶シリコン系太陽電池１は、図示しないプラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置などの製膜装置によって製膜し、図示しないレーザースクライブ装置等を使用して形状加工されて製造される。
【０１４４】
まず、結晶シリコン系太陽電池１の光電変換部２７を形成する光電変換部形成工程を行う。
【０１４５】
あらかじめシリコン基板２に加工を施し、テクスチャ構造を形成する（テクスチャ形成工程）。
このとき、シリコン基板２の表裏面は、凹凸が形成されている。
【０１４６】
その後、プラズマＣＶＤ装置等の製膜装置にこのテクスチャ構造を備えたシリコン基板２を設置する。すなわち、シリコン基板２の第一主面側の面（光入射側の主面）が露出するように、シリコン基板２を製膜装置の基板ステージにセットする（第一主面配置工程）。
【０１４７】
その後、図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ）のように、基板ステージに設置されたシリコン基板２の第一主面上にシリコン系薄膜層３，５を製膜する（表面シリコン系薄膜層形成工程）。
より詳細には、この表面シリコン系薄膜層形成工程では、図４（ｂ）のように第一真性シリコン系薄膜層３を形成した後に（第一真性シリコン系薄膜層形成工程）、図４（ｃ）のように逆導電型シリコン系薄膜層５を形成する（第一シリコン系薄膜層形成工程）。
このとき、シリコン系薄膜層３，５の形成条件としては、基板温度１００℃〜３００℃、圧力２０Ｐａ〜２６００Ｐａ、高周波パワー密度０．００４Ｗ／ｃｍ2〜０．８Ｗ／ｃｍ2が好ましく用いられる。
シリコン系薄膜層３，５の形成に使用する原料ガスとしては、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6等のシリコン含有ガス、又は、それらのガスとＨ2（水素ガス）を混合したものが用いられる。
【０１４８】
また、別途工程により、シリコン基板２の第二主面側の面（裏面側の主面）が露出するように、シリコン基板２を製膜装置の基板ステージにセットする（第二主面配置工程）。その後、図４（ｄ），図４（ｅ）のように、基板ステージに設置されたシリコン基板２の第二主面側の表面上にシリコン系薄膜層７，８を製膜する（裏面シリコン系薄膜層形成工程）。
より詳細には、この裏面シリコン系薄膜層形成工程では、図４（ｄ）のように、第二真性シリコン系薄膜層７を形成した後に（第二真性シリコン系薄膜層形成工程）、図４（ｅ）のように、一導電型シリコン系薄膜層８を形成する（第二シリコン系薄膜層形成工程）。
【０１４９】
このとき、シリコン系薄膜層７，８の形成条件としては、基板温度１００℃〜３００℃、圧力２０Ｐａ〜２６００Ｐａ、高周波パワー密度０．００４Ｗ／ｃｍ2〜０．８Ｗ／ｃｍ2が好ましく用いられる。シリコン系薄膜層７，８の形成に使用する原料ガスとしては、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6等のシリコン含有ガス又は、それらのガスとＨ2（水素ガス）を混合したものが用いられる。
【０１５０】
表面シリコン系薄膜層形成工程及び裏面シリコン系薄膜層形成工程が終了し、光電変換部２７が形成した後、製膜された基板をスパッタ装置に移動し、透明電極層形成工程を行う。
すなわち、図５（ｆ）のように光入射面側の逆導電型シリコン系薄膜層５上に第一透明電極層６を形成し（第一透明電極層形成工程）、続いて、図５（ｇ）のように裏面側の一導電型シリコン系薄膜層８上に第二透明電極層１０を形成する（第二透明電極層形成工程）。
このとき、スパッタ装置の製膜面積は、基板面積と比べて、同じか、やや大きく設定している。
【０１５１】
透明電極層形成工程の後、連続して、第二主面側の表面の第二透明電極層１０のほぼ全面に、Ｃｕを主成分とする裏面電極層１１を形成する（裏面電極層形成工程）。
【０１５２】
具体的には、図５（ｈ）のように第二主面側の表面の第二透明電極層１０のほぼ全面に第一導電層１２を形成する（第一導電層形成工程）。その後、図５（ｉ）のように、連続して第一導電層１２上に第二導電層１３を形成する（第二導電層形成工程）。このようにして第二透明電極層１０の上に、第一導電層１２と第二導電層１３からなる裏面電極層１１を形成する。
【０１５３】
ここで「第二透明電極層１０のほぼ全面」とは、第二透明電極層１０の表面上の９０パーセント以上に裏面電極層１１が形成されていることを意味する。
中でも、シート抵抗を下げる観点から、第二透明電極層１０の表面上の９５パーセント以上がより好ましく、１００パーセントすなわち第二透明電極層１０の全面に形成されていることが特に好ましい。
【０１５４】
この点について説明すると、裏面電極層１１を形成しない領域、すなわち、銅非形成領域においては、第二透明電極層１０のみが形成されており、通常この部分におけるシート抵抗は、銅形成領域（裏面電極層１１を形成する領域）におけるシート抵抗より大きくなる。
よって、裏面電極層１１を全面に形成した場合、シート抵抗の低下による曲率因子の向上が期待できる。
【０１５５】
ところで、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１を製造する場合、上記したように、光入射面側の第一透明電極層６を形成した後に連続して、裏面側の第二透明電極層１０を形成している。
そして、本実施形態のように第一透明電極層６の製膜面積や第二透明電極層１０の製膜面積が、シリコン基板２の面積よりも大きい場合には、図６に示される表面（光入射面）もしくは裏面のシリコン系薄膜層５，８や透明電極層６，１０が他面に回りこむ。
本実施形態では、第一透明電極層６は、図６のように、第一主面側から第二主面側に跨がって形成されている。第二透明電極層１０は、第二主面側から第一主面側に跨がって形成されている。すなわち、第一主面側及び第二主面側において、第一透明電極層６と第二透明電極層１０が重畳した部位が存在する。
このように、表面（光入射面）もしくは裏面のシリコン系薄膜層５，８や透明電極層６，１０が他面に回りこむことにより生じる将来的な電気的短絡を防止するため、絶縁処理工程を行う必要がある。
すなわち、本実施形態で則していうと、図６のように、光入射面側の第一透明電極層６が裏面側の一導電型シリコン系薄膜層８上に回りこんだり、裏面側の第二透明電極層１０が光入射面側の第一透明電極層６に回りこんだりするので、透明電極層６，１０間の電気的な接続を実質的に絶縁する必要がある。
【０１５６】
そこで、本発明の結晶シリコン系太陽電池１の製造方法では、裏面電極層１１を形成した後に、絶縁処理工程を行う。すなわち、裏面電極層形成工程後に、絶縁処理工程を行う。
【０１５７】
具体的には、裏面電極層１１を形成した基板に対して、一導電型単結晶シリコン基板２の外周部側面から所定の範囲の位置に、第一主面側から第一主面外周部の全周に亘ってレーザー光を照射する。すなわち、図７，図９に示されるように、第一主面側（第一透明電極層６側）からレーザー光を照射して、第一主面外周部の全周に亘って折り割溝２０を形成する（レーザー照射工程）。
【０１５８】
このとき、折り割溝２０は、図８に示されるようにシリコン基板２を平面視したときに、シリコン基板２の外周部側面（シリコン基板２の端面）から距離Ｓが３ｍｍ以内の範囲内であって、シリコン基板２の外周部に沿うように環状に形成されている。
すなわち、図２の斜線部に示されている部分のように、折り割溝２０は、シリコン基板２の端面近傍に全周に亘って形成されており、シリコン基板２の側面と被っていない。
言い換えると、折り割溝２０は、シリコン基板２の側面よりも内側にあり、折り割溝２０の外側にシリコン基板２等が残っている。
またこのとき、折り割溝２０の深さは、少なくとも、第一透明電極層６及び第一真性シリコン系薄膜層３を貫いてシリコン基板２の一部又は全部まで至っている。後述する折り割工程を行いやすくする観点から、折り割溝２０の深さは、シリコン基板２の厚みの１／４以上であることが好ましく、１／３以上であることがより好ましく、１／２以上であることがさらに好ましい。
この範囲であれば、後述する折り割工程にシリコン基板２に加える力を小さくすることができる。
【０１５９】
また、レーザー光の照射する位置は、図８に示されるようにシリコン基板２の端部からの距離をｘとすると、０＜ｘ＜３ｍｍであることが好ましく、０＜ｘ＜２ｍｍであることが更に好ましく、更には０＜ｘ＜１ｍｍであることが好ましく、特に０＜ｘ＜０．５ｍｍであることが好ましい。
【０１６０】
レーザー光のビーム形状は、特に限定されない。例えば、いわゆるガウシアンビームやトップハットビーム（Top-Hat Beam）でもよい。
本実施形態では、レーザー光は、ガウシアンビームである。
【０１６１】
ここで、レーザー光を光入射面側から照射することの利点について説明する。
上記したように本実施形態では、裏面電極層１１の最表面に銅（Ｃｕ）を主成分とする第二導電層１３がほぼ全面に形成されている。
したがって、レーザー光を裏面側から照射した場合は、図１７に示されるように、レーザー光により、溶解又は蒸発した銅（Ｃｕ）が吹き飛ばされ、加工した結晶シリコン系太陽電池１の端部に付着する（図１７中の斜線部）。そして、時間の経過とともに端部からＣｕがシリコン基板２内に拡散していくことが考えられる。すなわち、レーザー光により形成される折り割溝２０の内側壁面に溶解又は蒸発した銅（Ｃｕ）が付着し、時間の経過や発電等とともにＣｕが内側壁面からシリコン基板２内に拡散していくおそれがある。
【０１６２】
このように、裏面電極層１１の最表面を形成する第二導電層を構成する銅（Ｃｕ）が、レーザー光によって、シリコン基板２内に拡散した場合、再結合中心として働くため、特に解放電圧や短絡電流の低下をもたらす。
これは、どのような金属を裏面電極層１１に用いた場合においても一般的に言えることであり、一般的に裏面電極層として使用される銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などについても拡散が生じうる。
しかしながら、銅（Ｃｕ）はシリコンへの熱拡散速度が非常に速いため、特に顕著である。
したがって、裏面電極層１１の最表面に位置する第二導電層１３の銅（Ｃｕ）がシリコン基板２へ拡散すると、太陽電池特性が低下すると考えられる。
【０１６３】
一方、本実施形態のように、レーザー光を結晶シリコン系太陽電池１の光入射面側から照射する場合は、図９（ａ）に示されているように、そもそもレーザー光が裏面電極層１１に至らないし、至ったとしても、レーザー光により吹き飛ばされる銅（Ｃｕ）は、裏面電極層１１よりもレーザー照射側（光入射側）に位置する結晶シリコン系太陽電池１端部（折り割溝２０の内側壁面）に付着することはほとんどない。そのため、端部（折り割溝２０の内側壁面）からの銅のシリコン基板２内への拡散を防止することが可能となる。
【０１６４】
また、レーザー光を結晶シリコン系太陽電池１の光入射面から照射することにより、受光面側の集電極１５に対して対称な位置をレーザーで加工することができる。これにより裏面からレーザーを照射した場合に比べ、端部からの距離が概ね均等な位置に集電極１５を配置することができ、集電極１５の位置ズレによる電気抵抗ロスを最小に抑えることができ、量産時において曲率因子を安定的に高い値に保つことができる。
以上のような観点から、本実施形態では、レーザー光を光入射面側から照射している。
【０１６５】
また、レーザー照射工程において形成される折り割溝２０は、図９（ａ）のように、有底溝であり、溝の深さ方向（第一主面側から第二主面側）に進むにつれて漸次的に溝幅が狭くなっている。言い換えると、溝の深さ方向（第一主面側から第二主面側）に進むにつれて内側壁面の距離が近接していく。すなわち、折り割溝２０の断面形状は、テーパー状となっている。
【０１６６】
製造方法の説明に戻ると、図９（ｂ）レーザー照射工程で折り割溝２０が形成された基板を折り割溝２０に沿って外力を加えて折り曲げて割る（折り割工程）。
【０１６７】
このとき、折り割溝２０の溝幅が広がる方向に割り、折り割溝２０の内側壁面と異なる方向の面（折り割面２１）が形成され、結晶シリコン系太陽電池１の端面を形成する絶縁領域３０となる。この折り割面２１は、折り割溝２０の内側壁面に対して異なる傾斜角度で傾斜しており、基板を水平面においたときの水平面に対する傾斜角度が大きくなっている。具体的には、折り割面２１は、水平面に対してほぼ直交方向に延びている。
このとき、前記した折り割溝２０の内側壁面は、第一領域３１を形成し、折り割面２１は、第二領域３２を形成している。
このとき、外力を加える方法は特に限定されない。人力によって外力を加えて折り割してもよいし、機械を用いて折り割してもよい。また、機械を用いる場合には、手動でおこなってもよいし、自動で行っても良い。
【０１６８】
絶縁領域３０を形成した後（絶縁処理工程後）に熱処理を行う（熱処理工程）。
すなわち、折り割りを行った基板を熱処理装置に入れ、所定の温度に加熱し、アニールする。
【０１６９】
このとき、絶縁領域３０を加熱する温度（アニール温度）は、リーク電流（Leakage Current）を抑制する観点から、１５０℃以上であることが好ましく、１７０℃以上であることがより好ましい。
一方、結晶シリコン系太陽電池１は、導電型シリコン系薄膜層５，８や透明電極層６，１０を有する。そのため、これらの層の変質に伴う、開放電圧（Ｖｏｃ）や曲線因子（ＦＦ）の低下をより抑制できる観点から、熱処理温度は２５０℃以下であることが好ましく、２３０℃以下であることがより好ましい。
【０１７０】
熱処理工程における雰囲気や処理圧力は、大気圧、減圧雰囲気、真空中、加圧雰囲気のいずれで実施してもよい。
ただし、上述のような裏面電極層１１上に保護層を形成しない場合は、裏面電極層１１の変質（例えば、酸化）などをより抑制できる観点から、減圧雰囲気や真空中、酸化性ガスを低減した雰囲気で実施することが好ましい。
ここでいう「大気中」とは、大気雰囲気の組成、圧力を特に制御することなく熱処理工程を実施することを意味する。
なお、熱処理工程において、気密性の高い設備を用いた場合、加熱により設備内に封止された大気が熱膨張し、装置内の圧力が大気圧よりも高くなり得るが、このときも大気圧中とみなすものとする。
【０１７１】
また、上述のように、光入射面側の集電極１５として、樹脂ペーストを含有する導電性ペースト等を用いる場合、一般的に、まず１５０℃程度で乾燥させた後、別途樹脂ペーストを１７０℃〜２１０℃程度で硬化している。この際、前記熱処理工程において前記集電極１５の硬化を行うことが好ましい。
なお、集電極１５は、絶縁処理工程前に形成しても良いし、絶縁処理工程後に形成しても良い。
集電極１５を形成する前に絶縁処理工程を行うことが好ましい。
【０１７２】
このように、熱処理工程を行うことにより絶縁領域３０でのリーク電流を抑制することができる。
例えば、第一主面側からレーザー照射により一導電型単結晶シリコン基板２と逆導電型シリコン系薄膜層５に跨がるｐｎ接合部への溝形成を行う際に生じうる、ｐｎ接合部へのダメージをより抑制することが可能となる。
【０１７３】
以上が、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１の製造方法の主な手順である。
【０１７４】
上記した説明では、結晶シリコン系太陽電池１の単体について説明したが、実用に供するに際しては、複数の結晶シリコン系太陽電池１を適宜組み合わせて、モジュール化される。
【０１７５】
そこで、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１を用いた太陽電池モジュール４０の製造方法について、図１０に基づいて説明する。
【０１７６】
まず、上記した製造方法によって形成した結晶シリコン系太陽電池１の集電極１５に配線部材４１を接続する。そして、配線部材４１の他の部位を他の結晶シリコン系太陽電池（本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１を含む）に接続する。こうすることによって、複数の結晶シリコン系太陽電池が電気的に直列接続又は並列接続される。
なお、配線部材は、タブ等の公知のインターコネクタである。
【０１７７】
その後、これらの結晶シリコン系太陽電池をガラス基板４２とバックシート４３で挟みガラス基板４２（第一封止部材）とバックシート４３（第二封止部材）の間を図示しない液体状又は固体状の封止材等で充填し、封止する。
以上のようにして、複数の結晶シリコン系太陽電池が封止され、本実施形態の太陽電池モジュール４０が形成される。
【０１７８】
ところで、従来のように、第二透明電極層１０の上に裏面電極層１１として銅を形成した場合、銅は熱拡散速度が非常に速いため、拡散防止の観点から、第二透明電極層１０の膜厚は厚くすることが好ましい（例えば、１００ｎｍ程度）。
しかしながら、厚くすれば厚くするほど、透明電極層における光吸収が多くなり、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が低下するといった問題が生じ得るので、上記したように１８０ｎｍ以下が好ましい。
【０１７９】
本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１によれば、上記したように、第二透明電極層１０と銅を主成分とする第二導電層１３（第二電極層）の間に、所定の第一導電層１２を形成することにより、第一導電層１２により銅の拡散が抑制できる。そのため、上記範囲のように第二透明電極層１０の厚みが薄い場合でも第二導電層１３（第二電極層）を構成する銅の拡散を抑制することが可能となる。
【０１８０】
本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１の製造方法によれば、絶縁処理工程において、第一主面側の少なくとも第一透明電極層６と、第二主面側の少なくとも第二透明電極層１０及び裏面電極層１１と、の短絡が除去された絶縁領域３０を形成するので、電極層６，１０，１１が回り込むことによる光入射面側の第一透明電極層６と、裏面側の第二透明電極層１０及び裏面電極層１１と、の短絡の問題を解決することができる。
【０１８１】
以上のように、本実施形態の結晶シリコン系太陽電池１の製造方法によれば、高効率で信頼性の高い結晶シリコン系太陽電池を作製することが可能となる。また低コストで生産性に優れた結晶シリコン系太陽電池を作製することが可能となる。
【０１８２】
続いて、第２実施形態における結晶シリコン系太陽電池５０について説明する。なお、第１実施形態と同様のものは同じ符番を付して説明を省略する。
【０１８３】
第２実施形態の結晶シリコン系太陽電池５０は、第１実施形態の結晶シリコン系太陽電池１と製造方法が異なる。具体的には、第２実施形態の結晶シリコン系太陽電池５０は、第１実施形態の結晶シリコン系太陽電池１と絶縁処理工程が異なり、レーザー光を照射する工程のみで絶縁処理を行う。
【０１８４】
結晶シリコン系太陽電池５０の絶縁領域５１は、図１１のように第一領域５２（傾斜領域）から形成されている。
第一領域５２は、第１実施形態の第一領域３１と同様、レーザー光によって形成される部位である。第一領域５２は、表面がレーザー痕で形成されており、第一主面の直交方向に対してやや傾斜した方向に延びている。すなわち、第一主面から第二主面に向かって、外側に下り傾斜している。そのため、結晶シリコン系太陽電池５０の第一主面の面積は、第二主面の面積よりも小さい。
なお、ここでいう「傾斜」とは、面全体として傾斜を表す。すなわち傾斜面は、必ずしも平滑である必要はなく、多少の凹凸があってもよい。
本実施形態の場合、第一領域の第一主面側の端部と第二主面側の端部との間で、面方向にズレがあればよい。
【０１８５】
続いて、結晶シリコン系太陽電池５０の製造方法について説明する。
【０１８６】
第２実施形態の結晶シリコン系太陽電池５０の製造方法は、第１実施形態の結晶シリコン系太陽電池１の製造方法と絶縁処理工程が異なる。
【０１８７】
具体的には、第２実施形態での絶縁処理工程では、図１２に示されるように、レーザー照射において、第一主面側からレーザー光を照射し、シリコン基板２を超えて裏面電極層１１まで厚み方向に貫通させて形成する。すなわち、第１実施形態のレーザー照射工程とレーザー光による除去領域が異なり、レーザー照射工程において、複数に完全に分断する。
【０１８８】
つまり、絶縁処理工程において、第一主面側から第二主面側に達するようにレーザー光を照射する（レーザー照射工程）。
このとき、形成される溝５３は、貫通溝となっており、溝５３の内側側面によって、第一領域５２が形成される。言い換えると、レーザー光が照射された基板には、第一主面から第二主面に達するレーザー痕が形成される。
なお、溝５３の形成場所等は、第一実施形態と折り割溝２０と同様である。
【０１８９】
第２実施形態の結晶シリコン系太陽電池５０の製造方法によれば、絶縁処理工程のレーザー照射工程において基板の不要部を除去するため、割折り工程を省略することができる。そのため、工程の簡略化が可能である。
【０１９０】
第２実施形態の結晶シリコン系太陽電池５０の製造方法によれば、別途の折り割工程が不要のため、結晶シリコン系太陽電池５０の端部により近い領域にレーザー照射を行うことができる。
【０１９１】
上記した実施形態では、結晶シリコン系太陽電池１を用いて太陽電池モジュール４０を形成する方法の一例について説明したが、実用に供するに際しては、他の方法により、複数の結晶シリコン系太陽電池１を適宜組み合わせて、適宜の方法によりモジュール化されてもよい。
例えば、集電極１５にタブ等のインターコネクタを介してバスバーが接続されることによって、複数の結晶シリコン系太陽電池１が直列又は並列に接続され、封止剤及びガラス板により封止されることによりモジュール化を行うこともできる。
【０１９２】
上記した実施形態では、裏面電極層１１を第一導電層と第二導電層による多層構造を採用していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、裏面電極層１１を単層構造としてもよい。
例えば、裏面電極層１１が単層の場合には、銅を主成分とする第二導電層１３のみで形成されていてもよい。この場合、第二透明電極層１０などの膜厚を調整することで拡散防止できる。また、裏面電極層１１が複数層でも、第二透明電極層１０側から第二導電層１３／別の層（第二導電層１３以外の層）の順でもよい。
裏面電極層１１を単層としたときの形成方法としては、例えば、スパッタ法や蒸着法、めっき法などが挙げられるが、中でも裏面側のほぼ全面に容易に形成出来る観点から、スパッタ法により形成することが好ましい。
裏面電極層１１をスパッタ法により製膜する場合、精度よく被覆することができるため、好ましい。
特にシリコン基板２として、凹凸構造付き基板を用いた場合、当該凹凸部分にも精度よく被覆できるため、スパッタ法により製膜することがより好ましい。
【０１９３】
以上の構成を備えることによって、太陽電池の変換効率を向上させること可能としている。
【０１９４】
上記した実施形態では、一導電型単結晶シリコン基板２の第二主面側の、第二真性シリコン系薄膜層７、一導電型シリコン系薄膜層８、第二透明電極層１０の形成順は特に制限されない。
例えば、第二主面側の第二真性シリコン系薄膜層７、一導電型シリコン系薄膜層８を順に形成後に、第一主面側の第一真性シリコン系薄膜層３、逆導電型シリコン系薄膜層５という順番で形成しても良いし、第一主面側の第一真性シリコン系薄膜層３、第二主面側の第二真性シリコン系薄膜層７を形成後に、第二主面側の一導電型シリコン系薄膜層８、第一主面側の逆導電型シリコン系薄膜層５を順に形成しても良い。
また、第一透明電極層６を形成後に第二透明電極層１０を形成しても良いし、その逆の順番で形成しても良い。
更には、第一主面側に第一真性シリコン系薄膜層３、逆導電型シリコン系薄膜層５、第一透明電極層６を順に形成した後に、第二主面側に第二真性シリコン系薄膜層７、一導電型シリコン系薄膜層８、第二透明電極層１０を順に形成しても良いし、その逆の順番でも良い。
【０１９５】
上記した実施形態では、第二主面配置工程の前に第一主面配置工程を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第一主面配置工程の前に、一導電型単結晶シリコン基板２の第二主面側の面が露出するように基板ステージにセットする第二主面配置工程、この第二主面側の面に第二の真性シリコン系薄膜層を形成する第二真性シリコン系薄膜層形成工程、一導電型シリコン系薄膜層を形成する第二シリコン系薄膜層形成工程をこの順に行ってもよい。
【０１９６】
上記した実施形態では、第一透明電極層６を形成した後に、第二透明電極層１０を製膜したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第一透明電極層６と第二透明電極層１０の製膜の順番は特に制限されない。
【０１９７】
上記した実施形態では、第一透明電極層形成工程の後に裏面電極層形成工程を行い、その後、絶縁処理工程を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、裏面電極層形成工程の後に第一透明電極層形成工程を行い、その後、絶縁処理工程を行ってもよい。
【０１９８】
上記した実施形態では、結晶シリコン系太陽電池１の集電極１５に配線部材４１を接続し、配線部材４１の他の部位を他の結晶シリコン系太陽電池に接続していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、配線部材４１の他の接続先は、外部回路であってもよい。
【実施例】
【０１９９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０２００】
本発明の実施例の説明に先立って、裏面電極層１１として銀（第一導電層１２）と銅（第二導電層１３）との２層構造を用いた場合における銀（第一導電層１２）の膜厚の影響について検討する。
【０２０１】
（実験例１）
一導電型単結晶シリコン基板２として、入射面の面方位が（１００）で、厚みが２００μｍのｎ型単結晶シリコン基板を用い、このｎ型単結晶シリコン基板を２重量％のＨＦ水溶液に３分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜を除去し、超純水によるリンスを２回行った。
次に７０℃に保持した５／１５重量％のＫＯＨ／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬し、基板表面をエッチングすることでテクスチャを形成した。
その後に超純水によるリンスを２回行った。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ  パシフィックナノテクノロジー社製）による単結晶シリコン基板（一導電型単結晶シリコン基板２）の表面観察を行ったところ、基板表面はエッチングが最も進行しており、（１１１）面が露出したピラミッド型のテクスチャ構造が形成されていた。
【０２０２】
エッチングが終了した単結晶シリコン基板（シリコン基板２）をＣＶＤ装置へ導入し、光入射側に第１の真性シリコン系薄膜（第一真性シリコン系薄膜層３）としてｉ型非晶質シリコン層を５ｎｍ製膜した。
本実験例において製膜した薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜した場合の膜厚を分光エリプソメトリー（商品名Ｍ２０００、ジェー・エー・ウーラム社製）にて測定し、製膜速度を求め、同じ製膜速度にて製膜されていると仮定して算出した。
【０２０３】
ｉ型非晶質シリコン層（第一真性シリコン系薄膜層３）の製膜条件は基板温度が１７０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ4／Ｈ2流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０１１Ｗ／ｃｍ2であった。
このｉ型非晶質シリコン層（第一真性シリコン系薄膜層３）の上に、逆導電型シリコン系薄膜層５としてｐ型非晶質シリコン層を７ｎｍ製膜した。このｐ型非晶質シリコン層の製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ4／Ｂ2Ｈ6流量比が１／３、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ2であった。なお、上記でいうＢ2Ｈ6ガスは、Ｂ2Ｈ6濃度を５０００ｐｐｍまでＨ2で希釈したガスを用いた。
【０２０４】
次に裏面側に、第２の真性シリコン系薄膜（第二真性シリコン系薄膜層７）としてｉ型非晶質シリコン層を６ｎｍ製膜した。このｉ型非晶質シリコン層の製膜条件は基板温度が１５０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ4／Ｈ2流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０１１Ｗ／ｃｍ2であった。
ｉ型非晶質シリコン層（第二真性シリコン系薄膜層７）上に、一導電型シリコン系薄膜層８としてｎ型非晶質シリコン層を８ｎｍ製膜した。このｎ型非晶質シリコン層の製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ4／ＰＨ3流量比が１／２、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ2であった。なお、上記でいうＰＨ3ガスは、ＰＨ3濃度を５０００ｐｐｍまでＨ2で希釈したガスを用いた。
【０２０５】
なお、これらシリコン系薄膜はいずれもマスクを用いることなく製膜し、シリコン基板２の製膜面側（プラズマに曝される面側）の全面に製膜した。
【０２０６】
この上に光入射側透明電極層（第一透明電極層６）として各々酸化インジウム錫（ＩＴＯ、屈折率：１．９）を７０ｎｍ製膜した。
製膜条件は、基板温度を室温とし、ターゲットとして酸化インジウムと酸化錫の焼結体を、０．２Ｐａのアルゴン雰囲気中で０．５Ｗ／ｃｍ2のパワー密度を印加して製膜した。
その後、光入射側透明電極層（第一透明電極層６）と同様の製膜条件にて裏面側透明電極層（第二透明電極層１０）を５０ｎｍ製膜した。
第二透明電極層１０を形成した後、裏面電極層１１の第一導電層１２としてスパッタ法により銀を２５ｎｍ形成し、その後、蒸着法を用いて、第二導電層１３として銅を５００ｎｍ形成した。
なお、第二透明電極層１０及び第一導電層１２、第二導電層１３はいずれもマスクを用いることなく製膜し、シリコン基板２の全面に形成されるように製膜した。
上記光入射側透明電極層（第一透明電極層６）上には、スクリーン印刷法を用いて銀ペーストにて集電極１５を形成した。
【０２０７】
その後、レーザー加工装置に移動させて、レーザー光によって結晶シリコン基板の光入射側の外周部の全周にわたって溝を形成した。
溝の位置は結晶シリコン基板端から０．５ｍｍとした。レーザー光としては、ＹＡＧレーザーの第三高調波（波長３５５ｎｍ）を用い、溝の深さは結晶シリコン基板の厚みの３分の１程度とした。
続いて溝に沿って折り曲げ破断し、結晶シリコン基板外周部を除去することで絶縁処理工程とした。その後、１９０度で１時間アニール処理を行った。
【０２０８】
以上のようにして、結晶シリコン系太陽電池を作製した。ＡＭ１．５のスペクトル分布を有するソーラーシミュレータを用いて、２５℃の下で擬似太陽光を１００ｍＷ／ｃｍ2のエネルギー密度で照射して太陽電池特性の測定を行った。
【０２０９】
更に、結晶シリコン系太陽電池を１枚含むミニモジュールを作製し、このミニモジュールを温度摂氏８５度、湿度８５％の環境下に１０００時間放置する環境試験を実施した。
ミニモジュールの構造は、バックシート／封止材／配線部材接続済み結晶シリコン系太陽電池／封止材／ガラスであり、結晶シリコン系太陽電池に貼り付けた配線部材を介して外部の測定器と接続し、前記のソーラーシミュレータを用いて太陽電池特性の測定を行った。環境試験前後で、太陽電池出力を比較し、保持率＝（環境試験後出力）÷（環境試験前出力）×１００と判定した。
【０２１０】
（実験例２）
実験例１に記載の第一導電層１２として銀を５０ｎｍ形成した点を除いて、実験例１と同様にして結晶シリコン系太陽電池を作製し、評価を実施した。
【０２１１】
（実験例３）
実験例１に記載の第一導電層１２として銀を２５０ｎｍ形成した点を除いて、実験例１と同様にして結晶シリコン系太陽電池を作製し、評価を実施した。
【０２１２】
（実験例４）
実験例１に記載の第一導電層１２として銀を５００ｎｍ形成した点を除いて、実験例１と同様にして結晶シリコン系太陽電池を作製し、評価を実施した。
【０２１３】
（実験例５）
実験例１に記載の第一導電層１２として銀を形成しなかった点を除いて、実験例１と同様にして結晶シリコン系太陽電池を作製し、評価を実施した。
【０２１４】
（実験例６）
実験例１に記載の第一導電層１２として銀を５ｎｍ形成した点を除いて、実験例１と同様にして結晶シリコン系太陽電池を作製し、評価を実施した。
【０２１５】
以上のようにして結晶シリコン系太陽電池を作製した。
【０２１６】
表２に、第一導電層の膜厚を変えた場合の短絡電流密度（Ｊｓｃ）と保持率の関係を示す。
【０２１７】
【表２】
0005608828.tif 000003
【０２１８】
第一導電層１２として銀を２５ｎｍ以上形成した実験例１〜４は、銀を形成しなかった実験例５や銀を５ｎｍ形成した実験例６に比べてＪｓｃと保持率が増加した。また実験例１〜４の比較より、２５ｎｍ以上形成した場合、Ｊｓｃと保持率がほぼ飽和し、特に実験例２と実験例３，４はＪｓｃと保持率がいずれも同程度になった。これは、膜厚の増加に伴い、銀が完全な膜となり、基板の全面が被覆されたためと考えられる。
【０２１９】
銀を有さない（銅のみ有する）実験例５に比べて、銀を有する実験例１〜４，６の方がＪｓｃの値が向上した理由は、銅の方が銀に比べて反射率が低いためと考えられる。このことは、一部に（島状に）銀を有する実験例６と、ほぼ全面もしくは全面が覆われていると考えられる実験例１〜４を比較した結果からもわかる。
【０２２０】
保持率においても、銀を有さない実験例５と、一部に（島状に）銀を有する実験例６と、被覆がほぼ完全な実験例１〜４を比較すると、被覆の割合が多くなるにつれて、保持率が向上した。また、実験例６と、実験例１〜４を比較すると、２５ｎｍ以上にすると保持率がほぼ飽和したことから、実験例１では、銀がほぼ完全な膜となり、その上に形成する銅の拡散をより抑制できたと考えられる。
ここで、上記した実験例では、第二透明電極層１０の厚みを裏面電極層として、熱拡散速度が銅よりも低い銀単層を用いたときの最適値である５０ｎｍで行ったために、保持率が低下したと考えられるが、第二透明電極層１０の厚みをもう少し厚くすることで、第一導電層１２が存在しなくても、熱拡散速度のより速い銅を用いた場合でも、銅の拡散を防止でき、保持率が向上すると考察できる。
【０２２１】
以上より、コストの観点も考慮に入れると、第一導電層１２の厚みを２０〜２５０ｎｍ程度とすることが好ましく、２０〜１００ｎｍがより好ましい。
【０２２２】
続いて、第一導電層１２を用いない場合の透明電極層１０の厚みと銅の拡散の影響について検討する。
【０２２３】
（実験例７）
第一導電層１２を用いずに、透明電極層１０の厚みを斜面垂直膜厚で、５５ｎｍになるように形成した点を除いて、実験例１と同様にして結晶シリコン系太陽電池を作製し、評価を実施した。
【０２２４】
（実験例８）
透明電極層１０の厚みを斜面垂直膜厚で、８０ｎｍになるように形成した点を除いて、実験例７と同様にして結晶シリコン系太陽電池を作製し、評価を実施した。
【０２２５】
上記実験例７，８の太陽電池セルの光電変換特性及び、環境試験後の特性の保持率を、表３に示す。
【０２２６】
【表３】
0005608828.tif 000004
【０２２７】
表３に示されるように透明電極層１０の斜面垂直厚みが５５ｎｍのときは、９３．４％であり、透明電極層１０の斜面垂直厚みが８０ｎｍのときに９５．４％であった。すなわち、８０ｎｍ程度の厚みであっても第一導電層１２が存在しなくても銅の拡散を防止できることがわかった。
勿論、第一導電層１２を設けることによって、より銅の拡散を抑制できると推察される。
【０２２８】
続いて、裏面側透明電極層（第二透明電極層１０）による、裏面電極（裏面電極層１１）として用いられる金属のうち、特に第一導電層１２として使用される金属の拡散防止効果を調べるため、第一導電層１２の厚みを９０ｎｍに設定し、裏面側透明電極層（第二透明電極層１０）の厚みを変更して検討を行った。
【０２２９】
（実験例９〜１６）
第一導電層１２として銀を９０ｎｍ形成した点と、透明電極層１０の厚みを、各々、０ｎｍ（実験例９）、１０ｎｍ（実験例１０）、３０ｎｍ（実験例１１）、５０ｎｍ（実験例１２）、８０ｎｍ（実験例１３）、１００ｎｍ（実験例１４）、１５０ｎｍ（実験例１５）、２００ｎｍ（実験例１６）に変更した点を除いて、実験例１と同様にして結晶シリコン系太陽電池を作製した。
【０２３０】
表４に、ＩＴＯの膜厚を変化させた場合の太陽電池特性を示す。
【０２３１】
【表４】
0005608828.tif 000005
【０２３２】
実験例９〜１６を比較すると、ＩＴＯを有さない実験例９では、ＩＴＯを有する実験例１０〜１６に比べて、Ｊｓｃ又はＶｏｃが低下した。これは、第一導電層１２として用いた銀が、シリコン基板内へ拡散し、再結合中心となったためと考えられる。また実験例１０〜１５を比較すると、ＩＴＯの厚みが厚くなるにつれて、保持率が向上した。これは、ＩＴＯの厚みが厚くなるにつれて、第一導電層１２（銀）が結晶シリコン基板へ拡散することを抑制できたためと考えられる。
【０２３３】
一方、ＩＴＯの厚みが２００ｎｍと厚い実験例１６では、ＩＴＯの厚みが１５０ｎｍ以下の実験例１０〜１５に比べて変換効率（Ｅｆｆ）が低下した。これは、ＩＴＯが厚いと光吸収が多くなり、Ｊｓｃが低下したためと考えられる。
【０２３４】
また実験例１０〜１５を比較すると、ＩＴＯの厚みが１０ｎｍから５０ｎｍに増加するにつれて変換効率が高くなった。しかしながら５０ｎｍから２００ｎｍに増加するにつれて変換効率が低下した。これはＩＴＯの厚みを１０ｎｍから５０ｎｍと増加させるにつれて、ＩＴＯの第二主面上への被覆がより完全になり、裏面電極として使用する金属の結晶シリコン基板への拡散をより防止できたためと考えられる。またＩＴＯが担う全反射による反射増加の効果が得られたことによると考えられる。
【０２３５】
一方でＩＴＯの厚みがある程度より厚い（８０ｎｍ程度以上）場合は、ＩＴＯによる吸収が生じ、これにより８０ｎｍから２００ｎｍと厚みを増加させるにつれてＪｓｃが減少したと考えられる。したがって、８０ｎｍ程度以上の場合、より厚みを薄くすることでＪｓｃがより高くなり、変換効率がより向上すると考えられる。以上より、膜厚が１０〜１５０ｎｍであることが好ましい。
【０２３６】
続いて、本発明の実施例について説明する。
【０２３７】
（実施例１）
本実施例の結晶シリコン太陽電池は、ヘテロ接合太陽電池であり、一導電型単結晶シリコン基板２であるｎ型結晶シリコン基板の両面にそれぞれ凹凸構造を備えている。
ｎ型結晶シリコン基板の光入射面には、ｉ型非晶質シリコン層（第一真性シリコン系薄膜層３）／ｐ型非晶質シリコン層（逆導電型シリコン系薄膜層５）／酸化インジウム層（第一透明電極層６）が製膜されている。酸化インジウム層の上には集電極１５が形成されている。
一方、ｎ型結晶シリコン基板の裏面側にはｉ型非晶質シリコン層（第二真性シリコン系薄膜層７）／ｎ型非晶質シリコン層（一導電型シリコン系薄膜層８）／ｎ型微結晶シリコン層（一導電型シリコン系薄膜層８）／酸化インジウム層（第二透明電極層１０）／銅層（裏面電極層１１）が製膜されている。すなわち、一導電型シリコン系薄膜層８をｎ型非晶質シリコン層とｎ型微結晶シリコン層の２層構造とした。
この構造を備える実施例１の結晶シリコン太陽電池を以下のようにして製造した。
【０２３８】
入射面の面方位が（１００）で、厚みが２００μｍで５インチサイズ角のｎ型結晶シリコン基板（一導電型単結晶シリコン基板２）を、２重量％のＨＦ水溶液に３分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜を除去し、超純水によるリンスを２回行った。次に７０℃に保持した５／１５重量％のＫＯＨ（水酸化カリウム水溶液）／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬し、ｎ型結晶シリコン基板の表面をエッチングすることで凹凸構造を形成した。超純水によるリンスを２回行い、温風により乾燥させた。
【０２３９】
エッチングが終了したｎ型結晶シリコン基板をＣＶＤ装置へ導入し、入射面にｉ型非晶質シリコン層（第一真性シリコン系薄膜層３）を３ｎｍ製膜した。
製膜した薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜した場合の膜厚を分光エリプソメトリーにて測定し、製膜速度を求め、同じ製膜速度にて製膜されていると仮定して算出した。
ｉ型非晶質シリコン層の製膜条件は、基板温度が１７０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ4／Ｈ2流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０１１Ｗ／ｃｍ2であった。ｉ型非晶質シリコン層の上にｐ型非晶質シリコン層を４ｎｍ製膜した。
ｐ型非晶質シリコン層の製膜条件は、基板温度が１７０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ4／Ｂ2Ｈ6流量比が１／３、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ2であった。ここで、Ｂ2Ｈ6ガスはＢ2Ｈ6濃度を５０００ｐｐｍまでＨ2で希釈したガスを用いた。
【０２４０】
次に、裏面側にｉ型非晶質シリコン層（第二真性シリコン系薄膜層７）を６ｎｍ製膜した。ｉ型非晶質シリコン層の製膜条件は、基板温度が１７０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ4／Ｈ2流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０１１Ｗ／ｃｍ2であった。
【０２４１】
ｉ型非晶質シリコン層上にｎ型非晶質シリコン層（一導電型シリコン系薄膜層８）を４ｎｍ製膜した。ｎ型非晶質シリコン層の製膜条件は基板温度が１７０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ4／ＰＨ3流量比が１／２、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ2であった。ここで、ＰＨ3ガスはＰＨ3濃度を５０００ｐｐｍまでＨ2で希釈したガスを用いた。
ｎ型非晶質シリコン層上にｎ型微結晶シリコン層（一導電型シリコン系薄膜層８）を６ｎｍ製膜した。ｎ型微結晶シリコン層の製膜条件は基板温度が１７０℃、圧力８００Ｐａ、ＳｉＨ4／ＰＨ3／Ｈ2流量比が１／５／１８０、投入パワー密度が０．０８Ｗ／ｃｍ2であった。
【０２４２】
ｎ型微結晶シリコン層を形成したｎ型結晶シリコン基板をスパッタ装置に導入し、光入射側に、ＩＴＯ（第一透明電極層６）を１３０ｎｍ製膜した。
【０２４３】
引き続き、裏面のｎ型微結晶シリコン層上に、スパッタ装置を用いてＩＴＯ（第二透明電極層１０）とＣｕ（裏面電極層１１）を、それぞれ１００ｎｍ、２５０ｎｍ製膜した。
ＩＴＯの表面形状は平坦であり、ＩＴＯのスパッタターゲットには、インジウム酸化物と酸化錫の焼結体を使用した。酸化錫の混合比は５ｗｔ％とした。
更に、第一透明電極層６上に銀ペースト（第二導電層１３）をスクリーン印刷し、櫛形電極を形成し、集電極１５とした。
【０２４４】
次に、レーザー光を光入射面側（集電極１５側）から入射させて分離溝（折り割溝２０）を形成し、その後、折り割により外周部を０．５ｍｍ切除した。
レーザー光としては第三高調波（波長355nm）を用い、ウェハの３分の１程度まで切れ込みを入れてから、手で溝に沿って折り割った。
この際、レーザー光は上記したように太陽電池の光入射面から行い、櫛形の集電極１５に対してズレのない位置をダイシング（Dicing）した。
最後に、１９０度で１時間アニール処理を行った（熱処理工程）。
【０２４５】
以上のようにして、結晶シリコン系太陽電池を作製した。
【０２４６】
ＡＭ１．５のスペクトル分布を有するソーラーシミュレータを用いて、２５℃の下で擬似太陽光を１００ｍＷ／ｃｍ2のエネルギー密度で照射して太陽電池特性の測定を行った。
【０２４７】
更に、当結晶シリコン系太陽電池を１枚含むミニモジュールを作製し、このミニモジュールを温度８５度、湿度８５％の環境下に１０００時間放置する環境試験を実施した。
ミニモジュールの構造は、バックシート／封止材／配線部材接続済み結晶シリコン系太陽電池／封止材／ガラスであり、結晶シリコン系太陽電池に貼り付けた配線部材を介して外部の測定器と接続し、前記のソーラーシミュレータを用いて太陽電池特性の測定を行った。
環境試験前後で、太陽電池出力を比較し、保持率＝（環境試験後出力）÷（環境試験前出力）×１００≧９４．０（％）を満たせば合格と判定した。
【０２４８】
（比較例１）
レーザーの照射方向を裏面側（裏面電極層１１側）から行った以外は、実施例１と同様にして太陽電池セルを作製した。
【０２４９】
（参考例１）
レーザーの照射方向を裏面側（裏面電極層１１側）から行った点と、裏面電極層１１としてＣｕの代わりにＡｇをスパッタで２５０ｎｍ製膜した点を除いて、実施例１と同様にして太陽電池セルを作製した。
【０２５０】
（参考例２）
裏面電極層１１として、Ｃｕの代わりにＡｇをスパッタで２５０ｎｍ製膜した以外は、実施例１と同様にして太陽電池セルを作製した。
【０２５１】
（実施例２）
実施例１の作製工程において、レーザー光を光入射面側（集電極１５側）から入射させて外周部を０．５ｍｍ切除した。すなわち、実施例１の作製方法において、割折り工程を行わずに、レーザー照射工程のみで外周部を０．５ｍｍ切除した。この際、レーザー光は上記したように太陽電池の光入射面から行い、櫛形の集電極１５に対してズレのない位置をダイシングした。その後、実施例１と同様、１９０度で１時間アニール処理を行った（熱処理工程）。
【０２５２】
（比較例２）
レーザーの照射方向を裏面側（裏面電極層１１側）から行った以外は、実施例２と同様にして太陽電池セルを作製した。
【０２５３】
（実施例３）
実施例２の作製工程において、ＩＴＯ（第二透明電極層１０）の厚みを、８０ｎｍとなるように製膜した。さらに、裏面電極層１１として、銅単層ではなく、銀と銅の積層構造を用いた。すなわち、実施例２の作製工程において、裏面のＩＴＯ（第二透明電極層１０）上に、スパッタ装置を用いて、銀（第一導電層１２）と銅（第二導電層１３）を、それぞれ１５０ｎｍ、３００ｎｍ製膜した。それ以外の工程は、実施例２の作製工程と同様である。
【０２５４】
（比較例３）
レーザーの照射方向を裏面側（裏面電極層１１側）から行った以外は、実施例３と同様にして太陽電池セルを作製した。
【０２５５】
上記実施例及び比較例、参考例の太陽電池セルの光電変換特性及び、環境試験後の特性の保持率を、各々表５〜表８に示す。
【０２５６】
【表５】
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【０２５７】
【表６】
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【０２５８】
【表７】
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【０２５９】
【表８】
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【０２６０】
まず、割折り工程を行った実施例１、比較例１、参考例１，２について、表５，表６に基づいて考察を行う。
表５に示されているように、全ての例について環境試験前の初期のデータを比較すると、レーザー照射を光入射面側（集電極１５側）から行った実施例１及び参考例２では、裏面側（裏面電極層１１側）から行った比較例１、及び、参考例１に対して、ＦＦの値が若干低下していることが分かる。
これは、レーザー照射により、光入射面側に存在するｐｎ接合にダメージを与えているためであり、リーク電流によるＦＦの低下と考えられる。
【０２６１】
次に表６より、環境試験後のデータを比較すると、裏面電極層１１として銅（Ｃｕ）を用いており、かつレーザーを裏面側から照射している比較例１において、Ｖｏｃが著しく低下していることが分かる。
これは、レーザー照射時にシリコン基板２の端部に付着した銅（Ｃｕ）が、環境試験により徐々にシリコン基板２内に拡散していき、再結合中心を形成することで、Ｖｏｃの低下を引き起こしたためと考えられる。
これにより、環境試験後の変換効率の保持率は比較例１のみ９４％を下回り不合格となった。一方、環境試験後の実施例１の結果から分かるように、裏面電極層１１としてＡｇを用いた場合と略同等の変換効率を示している。
【０２６２】
以上の結果から、裏面電極層１１の主成分としてＣｕを用いた場合において、レーザーダイシングの照射方向を光入射面側からとすることで、環境試験後の太陽電池特性の低下を抑制でき、裏面電極層としてＡｇを用いた場合と略同等な太陽電池を低コストで作製できることが分かった。
【０２６３】
続いて、割折り工程を行わず、レーザー照射工程のみで外周部を切除した実施例２，３、比較例２，３について、考察を行う。
表７に示されているように、全ての例について環境試験前の初期のデータを比較すると、レーザー照射を光入射面側（集電極１５側）から行った実施例２，３では、裏面側（裏面電極層１１側）から行った比較例２，３に対して、ＦＦの値が若干低下していることが分かる。
これは、レーザー照射により、光入射面側に存在するｐｎ接合にダメージを与えているためであり、リーク電流によるＦＦの低下と考えられる。
【０２６４】
次に表８より、環境試験後のデータを比較すると、裏面電極層１１として銅（Ｃｕ）を用いており、かつレーザーを裏面側から照射している比較例３において、Ｖｏｃが著しく低下していることが分かる。
また同様に、裏面電極層１１として銅（Ｃｕ）及び銀（Ａｇ）を用いており、かつレーザーを裏面側から照射している比較例２においても、Ｖｏｃが著しく低下していることが分かる。
これは、レーザー照射時にシリコン基板２の端部に付着した銅（Ｃｕ）が、環境試験により徐々にシリコン基板２内に拡散していき、再結合中心を形成することで、Ｖｏｃの低下を引き起こしたためと考えられる。
これにより、環境試験後の変換効率の保持率は、比較例２，３が９４％（パーセント）を下回り不合格となった。一方、環境試験後の実施例２，３の結果は、９４％を上回った。
【０２６５】
続いて、実施例１，２及び比較例１，２の断面構造について考察する。
実施例１の結晶シリコン系太陽電池において、絶縁領域３０は、図１３から読み取れるように、光入射面側から裏面側にかけて第一領域３１が下り傾斜しており、第一領域３１に連続する第二領域３２がほぼ直交方向に延びている。
一方、比較例１の結晶シリコン系太陽電池において、絶縁領域３０は、図１４から読み取れるように、光入射面側から裏面側にかけて第二領域３２がほぼ直交方向に延びており、第二領域３２に連続する第一領域３１が下り傾斜している。
また、実施例１及び比較例１において、レーザー照射によって形成される第一領域３１と、折り割によって形成される第二領域３２とで明らかな表面構造の違いが見られた。
【０２６６】
実施例２の結晶シリコン系太陽電池では、絶縁領域５１が図１５から読み取れるように、光入射面側から裏面側にかけて第一領域５２が下り傾斜している。また、実施例２の結晶シリコン系太陽電池では、光入射面側からの亀裂が多かった。
一方、比較例２の結晶シリコン系太陽電池では、絶縁領域５１が図１６から読み取れるように、光入射面側から裏面側にかけて第一領域５２が上り傾斜している。また、比較例２の結晶シリコン系太陽電池では、裏面側からの亀裂が多かった。
【０２６７】
以上説明したように、本発明の結晶シリコン系太陽電池を用いることにより、信頼性の高い高出力の太陽電池セルを低コストで提供することが可能となる。
【符号の説明】
【０２６８】
１，５０  結晶シリコン系太陽電池
２  一導電型単結晶シリコン基板（シリコン基板）
３  第一真性シリコン系薄膜層
５  逆導電型シリコン系薄膜層（光入射側シリコン系薄膜層）
６  第一透明電極層（光入射側透明電極層）
７  第二真性シリコン系薄膜層
８  一導電型シリコン系薄膜層（裏面側シリコン系薄膜層）
１０  第二透明電極層（裏面側透明電極層）
１１  裏面電極層（裏面電極）
１２  第一導電層
１３  第二導電層
２０  折り割溝
２１  折り割面
２５  第一主面側電極層
２６  第二主面側電極層
２７  光電変換部
３０，５１  絶縁領域
３１，５２  第一領域
３２  第二領域
４０  太陽電池モジュール
４２  ガラス基板（封止部材）
４３  バックシート（封止部材）
５３  溝
【要約】
【課題】  本発明においては、変換効率が高く光入射面が精密に加工された結晶シリコン太陽電池の製造方法を提供することである。
【解決手段】  第一透明電極層６を形成する第一透明電極層形成工程と、第二主面側の面のほぼ全面に、銅を主成分とする裏面電極層１１を形成する裏面電極層形成工程を含み、第一透明電極層形成工程及び裏面電極層形成工程後に、第一主面側の少なくとも第一透明電極層６と、第二主面側の少なくとも第二透明電極層１０及び裏面電極層１１と、の短絡が除去されるように絶縁領域３０を形成する絶縁処理工程を行い、絶縁処理工程は、第一主面側から、第一主面外周部の全周に亘ってレーザー光を照射する工程を有する。
【選択図】図１０【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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