(57)【要約】【課題】受光面側の色むらや汚れを目立ち難くでき、意匠性に優れた太陽電池を実現する。【解決手段】ｎ型シリコン基板４の表面を受光面とした太陽電池において、該ｎ型シリコン基板４の裏面に交互に配置された複数の帯状ｎ＋型半導体領域９および複数のｐ＋型半導体領域１０と、該各領域に対応するよう設けられたｎ電極２およびｐ電極３と、該ｎ型シリコン基板４の受光面側の表面部分に形成された受光面表面層６とを備え、該受光面表面層６を、シート抵抗の低い部分とシート抵抗の高い部分とを含むよう、該ｎ型シリコン基板４の受光面側の表面部分に選択的に不純物濃度の高い高濃度領域６ｂと不純物濃度の低い低濃度領域６ａとを形成してなる構造とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体基板を備え、該第１導電型半導体基板の第１主面を受光面とした太陽電池であって、
該第１導電型半導体基板の第１主面とは反対側の第２主面に形成された複数の第１導電型半導体領域と、
該第１導電型半導体基板の第２主面に、隣接する該第１導電型半導体領域の間に位置するよう形成された複数の第２導電型半導体領域と、
該第１導電型半導体基板の第１主面側の表面部分に形成された第１導電型表面層とを備え、
該第１導電型表面層は、シート抵抗の低い部分とシート抵抗の高い部分とを含むよう部分的に不純物濃度を変えた構造を有する、太陽電池。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池において、
前記第１導電型表面層は、そのシート抵抗が３０〜１００Ω／□の範囲となる不純物濃度を有する、太陽電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の太陽電池において、
前記第１導電型表面層は、不純物濃度の高い高濃度領域と、該高濃度領域以外の不純物濃度の低い低濃度領域とから構成されている、太陽電池。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽電池において、
前記第１導電型表面層は、前記高濃度領域の平面形状を円形形状とし、該第１導電型表面層内で該高濃度領域を均等に分散させて配置した構造となっている、太陽電池。
【請求項５】
請求項３に記載の太陽電池において、
前記第１導電型表面層は、前記高濃度領域の平面形状を帯状形状とし、該高濃度領域を該第１導電型表面層内にその長手方向と直交する方向に所定間隔で繰り返し配置した構造となっている、太陽電池。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池において、
前記低濃度領域の抵抗値は、前記高濃度領域の抵抗値の１．５倍である、太陽電池。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の太陽電池において、
前記第１導電型半導体基板は、ｎ型シリコン基板であり、
前記第２導電型半導体領域は、ボロンを拡散したｐ型拡散領域であり、
前記第１導電型半導体領域は、リンを拡散したｎ型拡散領域であり、
前記第１導電型表面層は、リンを拡散したｎ型拡散領域である、太陽電池。
【請求項８】
第１導電型半導体基板を備え、該第１導電型半導体基板の第１主面を受光面とし、該第１導電型半導体基板の第１主面とは反対側の第２主面に、第１導電型半導体領域と第２導電型半導体領域とをｐｎ接合面を形成するよう配置した太陽電池を製造する方法であって、
該第１導電型半導体基板の第１主面の表面領域に、シート抵抗の低い部分とシート抵抗の高い部分とを含む第１導電型表面層を形成する工程を含み、
該第１導電型表面層の形成工程は、
該第１導電型半導体基板の第１主面の表面領域の一部に第１の第１導電型不純物を注入する第１の工程と、
該第１導電型半導体基板の第１主面の表面領域の全面に第２の第１導電型不純物を注入する第２の工程とを含み、
該表面領域の、該第１導電型不純物が該第１の工程と該第２の工程の両工程で注入された領域を該シート抵抗の低い部分とし、該表面領域の、該第１導電型不純物が該第２の工程でのみ注入された領域を該シート抵抗の高い部分とする、太陽電池の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の太陽電池の製造方法において、
前記第１の工程は、
前記第１導電型半導体基板の第２主面に形成した第１の不純物拡散材料からの不純物の固相拡散により前記第１導電型半導体領域を形成するとともに、該第１の不純物拡散材料から放出された不純物を気相拡散により前記第１の第１導電型不純物として該第１導電型半導体基板の第１主面の表面領域の一部に注入する工程であり、
前記第２の工程は、
該第１導電型半導体基板の第１主面に形成された第２の不純物拡散材料からの不純物を固相拡散により前記第２の第１導電型不純物として該第１導電型半導体基板の第１主面の全面に注入する工程である、太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の太陽電池の製造方法において、
前記第２の不純物拡散材料は、リン化合物、チタンアルコキシド、およびアルコールを含む混合液を前記第１導電型半導体基板の第１主面に塗布して乾燥したものである、太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の太陽電池の製造方法において、
前記第２の工程は、
前記第１導電型半導体基板の第１主面に形成された第２の不純物拡散材料の熱処理により、該第２の不純物拡散材料から不純物を該第１導電型半導体基板の第１主面の全面に注入するとともに、該第１導電型半導体基板の第１主面上に反射防止膜を形成する工程である、太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池としては、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、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。
【０００３】
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽電池を構成する半導体基板（以下、太陽電池基板あるいは単に基板ともいう。）の、太陽光が入射する側の面である受光面と、受光面の反対側である裏面とにそれぞれ電極が形成された構造のものである。
【０００４】
しかしながら、太陽電池基板の受光面に電極を形成した場合、電極で光が反射したり吸収されたりすることから、この受光面に形成した電極の面積分だけ、太陽電池基板に入射する太陽光が減少することとなる。
【０００５】
そこで、近年、太陽電池基板の裏面にのみ集電電極を形成した裏面電極型太陽電池が開発されている。
【０００６】
図８は、このような裏面電極型太陽電池を太陽電池セルとして備えた従来の太陽電池モジュールの断面構造を模式的に示す図である。
【０００７】
この太陽電池モジュール２０１は、複数の裏面電極型太陽電池セル（以下、単に太陽電池セルという。）２１０と、隣接する太陽電池セル２１０同士を接続する接続部材２２０と、太陽電池セル２１０および接続部材２２０を覆う封止材２２１とを有している。この太陽電池モジュール２０１は、太陽電池セル２１０、接続部材２２０および封止材２２１を透光性基板２２２と裏面保護シート２２３とにより上下から挟み込んでこれらを枠部材２２４で保持した構造となっている。
【０００８】
また、図９は、上記太陽電池セルの断面構造を模式的に示す図である。
【０００９】
この太陽電池セル２１０では、図９に示すように、シリコン基板２１１の受光面側にパッシベーション膜２１２が形成され、ｎ型シリコン基板２１１の受光面とは反対側（裏面側）にはｎ型半導体領域（集電領域）２１１ａおよびｐ型半導体領域（集電領域）２１１ｂが形成されている。ｎ型半導体領域２１１ａ上にはこの領域と電気的に接続されるようｎ電極２１３が形成され、ｐ型半導体領域２１１ｂ上にはこの領域と電気的に接続されるようｐ電極２１４が形成されている。
【００１０】
また、図１０は、上記太陽電池セルのより具体的な断面構造を示す図である。
【００１１】
太陽電池２１０のｎ型シリコン基板２１１の受光面は、凹凸部（テクスチャ部）２０５が形成されており、つまり、その面積を増大させて入射光を効率よく取り込むために凹凸形状に加工した構造となっている。
【００１２】
また、ｎ型シリコン基板２１１の凹凸部５の表面部分にはｎ−型前面拡散領域２０６が形成されており、このｎ−型前面拡散領域２０６上には、下地の凹凸形状が反映されるよう、パッシベーション膜２１２及び反射防止膜２０７が順次形成されている。ここで、このパッシベーション膜２１２は酸化シリコン膜であり、反射防止膜２０７は酸化チタン膜である。
【００１３】
また、ｎ型シリコン基板２１１の裏面側には、ｎ型にドープされたｎ＋半導体領域２１１ａとｐ型にドープされたｐ＋半導体領域２１１ｂとが、これらの領域の長手方向と直交する方向（紙面左右方向）に交互に並ぶよう形成されている。これらのｎ＋半導体領域２１１ａおよびｐ＋半導体領域２１１ｂはそれぞれ、配列方向と直交する方向に延びる帯状の平面パターンを有している。
【００１４】
また、ｎ型シリコン基板２１１の裏面側には、ｎ＋型半導体領域２１１ａおよびｐ＋半導体領域２１１ｂを覆うようパッシベーション膜２０９が形成されている。このパッシベーション膜２０９の、ｎ＋型半導体領域２１１ａ及びｐ＋型半導体領域２１１ｂに対応する部分にはコンタクトホールが形成され、ｎ＋型半導体領域２１１ａ及びｐ＋型半導体領域２１１ｂには、ｎ電極２１３及びｐ電極２１４がこのコンタクトホールを介してそれぞれの領域と電気的に接続されるよう形成されている。これらのｎ電極２１４及びｐ電極２１３は、対応する半導体領域２１１ａおよび２１１ｂの平面パターンに対応した帯状平面パターンを有している。
【００１５】
ここで、ｎ−型前面拡散領域２０６は、シリコン基板２１１の受光面への光の照射によりシリコン基板２１１内で発生して受光面側に移動してくる電子を裏面側に追い返すものであり、発電効率を高める働きがある。
【００１６】
なお、図８では、図９に示すｎ電極２１３およびｐ電極２１４は省略しており、また、図９では、図１０に示す、凹凸部（テクスチャ部）２０５、ｎ−型前面拡散領域２０６および反射防止膜２０７は省略している。
【００１７】
また、図１０に示すような断面構造を有する太陽電池は特許文献１に開示されている。
【００１８】
このような太陽電池モジュール２０１に太陽光が照射されると、各太陽電池セル２１０のシリコン基板２１１内で電子・正孔対が生じ、シリコン基板２１１の裏面側に向かう電子および正孔はそれぞれ、ｐｎ接合付近に発生している空乏層内での電界により、ｎ＋型半導体領域２１１ａおよびｐ＋型半導体領域２１１ｂに引き寄せられる。また、シリコン基板２１１の受光面側に向かう電子は、ｎ−型前面拡散領域２０６により追い返されてシリコン基板２１１の裏面側に向かうこととなり、ｎ型シリコン基板２１１で発生した電子が効率よくｎ型電極２１３で集められることとなる。このようにして各電極に電子と正孔が集まることにより、ｎ電極２１３とｐ電極２１４との間に起電力が生じ、太陽電池モジュールから所定の発電出力（電力）が取り出される。
【００１９】
また、この太陽電池モジュール２０１を構成する太陽電池セル２１０では、シリコン基板２１１の受光面側に電極を配置しないので、電極によるシャドーロス（電極が影になることによる光の損失）がない。
【００２０】
なお、このような裏面電極型太陽電池を接続してなる太陽電池モジュールは、例えば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２０１１−１５９７８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、太陽電池セル２１０は、シリコン基板２１１の受光面側に電極を配置しないことから、従来の受光面側に電極を配置した太陽電池セルと比べて、シリコン基板２１１の受光面側の色むらや汚れが目立つという問題点がある。特に太陽電池セル２１０を携帯電話等のモバイル用途へ応用する際には外観上の不良となる場合がある。
【００２３】
この発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたものであり、シリコン基板の受光面側の色むらや汚れが目立ち難く、意匠性に優れた太陽電池およ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】
【００２４】
本発明に係る太陽電池は、第１導電型半導体基板を備え、該第１導電型半導体基板の第１主面を受光面とした太陽電池であって、該第１導電型半導体基板の第１主面とは反対側の第２主面に形成された複数の第１導電型半導体領域と、該第１導電型半導体基板の第２主面に、隣接する該第１導電型半導体領域の間に位置するよう形成された複数の第２導電型半導体領域と、該第１導電型半導体基板の第１主面側の表面部分に形成された第１導電型表面層とを備え、該第１導電型表面層は、シート抵抗の低い部分とシート抵抗の高い部分とを含むよう部分的に不純物濃度を変えた構造を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２５】
本発明は、上記太陽電池において、前記第１導電型表面層は、そのシート抵抗が３０〜１００Ω／□の範囲となる不純物濃度を有することが好ましい。
【００２６】
本発明は、上記太陽電池において、前記第１導電型表面層は、不純物濃度の高い高濃度領域と、該高濃度領域以外の不純物濃度の低い低濃度領域とから構成されていることが好ましい。
【００２７】
本発明は、上記太陽電池において、前記第１導電型表面層は、前記高濃度領域の平面形状を円形形状とし、該第１導電型表面層内で該高濃度領域を均等に分散させて配置した構造となっていることが好ましい。
【００２８】
本発明は、上記太陽電池において、前記第１導電型表面層は、前記高濃度領域の平面形状を帯状形状とし、該高濃度領域を該第１導電型表面層内にその長手方向と直交する方向に所定間隔で繰り返し配置した構造となっていることが好ましい。
【００２９】
本発明は、上記太陽電池において、前記低濃度領域の抵抗値は、前記高濃度領域の抵抗値の１．５倍であることが好ましい。
【００３０】
本発明は、上記太陽電池において、前記第１導電型半導体基板は、ｎ型シリコン基板であり、前記第２導電型半導体領域は、ボロンを拡散したｐ型拡散領域であり、前記第１導電型半導体領域は、リンを拡散したｎ型拡散領域であり、前記第１導電型表面層は、リンを拡散したｎ型拡散領域であることが好ましい。
【００３１】
本発明に係る太陽電池の製造方法は、第１導電型半導体基板を備え、該第１導電型半導体基板の第１主面を受光面とし、該第１導電型半導体基板の第１主面とは反対側の第２主面に、第１導電型半導体領域と第２導電型半導体領域とをｐｎ接合面を形成するよう配置した太陽電池を製造する方法であって、該第１導電型半導体基板の第１主面の表面領域に、シート抵抗の低い部分とシート抵抗の高い部分とを含む第１導電型表面層を形成する工程を含み、該第１導電型表面層の形成工程は、該第１導電型半導体基板の第１主面の表面領域の一部に第１の第１導電型不純物を注入する第１の工程と、該第１導電型半導体基板の第１主面の表面領域の全面に第２の第１導電型不純物を注入する第２の工程とを含み、該表面領域の、該第１導電型不純物が該第１の工程と該第２の工程の両工程で注入された領域を該シート抵抗の低い部分とし、該表面領域の、該第１導電型不純物が該第２の工程でのみ注入された領域を該シート抵抗の高い部分とするものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３２】
本発明は、上記太陽電池の製造方法において、前記第１の工程は、前記第１導電型半導体基板の第２主面に形成した第１の不純物拡散材料からの不純物の固相拡散により前記第１導電型半導体領域を形成するとともに、該第１の不純物拡散材料から放出された不純物を気相拡散により前記第１の第１導電型不純物として該第１導電型半導体基板の第１主面の表面領域の一部に注入する工程であり、前記第２の工程は、該第１導電型半導体基板の第１主面に形成された第２の不純物拡散材料からの不純物を固相拡散により前記第２の第１導電型不純物として該第１導電型半導体基板の第１主面の全面に注入する工程であることが好ましい。
【００３３】
本発明は、上記太陽電池の製造方法において、前記第２の不純物拡散材料は、リン化合物、チタンアルコキシド、およびアルコールを含む混合液を前記第１導電型半導体基板の第１主面に塗布して乾燥したものであることが好ましい。
【００３４】
本発明は、上記太陽電池の製造方法において、前記第２の工程は、前記第１導電型半導体基板の第１主面に形成された第２の不純物拡散材料の熱処理により、該第２の不純物拡散材料から不純物を該第１導電型半導体基板の第１主面の全面に注入するとともに、該第１導電型半導体基板の第１主面上に反射防止膜を形成する工程であることが好ましい。
【００３５】
次に作用について説明する。
【００３６】
本発明においては、第１導電型半導体基板の第１主面を受光面とした太陽電池において、第１導電型半導体基板の第１主面とは反対側の第２主面に交互に配置された複数の第１導電型半導体領域および第２導電型半導体領域と、該各領域に対応するよう設けられた電極と、該第１導電型半導体基板の受光面側の表面部分に形成された第１導電型表面層とを備え、該第１導電型表面層を、シート抵抗の低い部分とシート抵抗の高い部分とを含むよう、選択的に不純物濃度を変えた構造としたので、該第１導電型表面層はそのシート抵抗の低い部分ではシート抵抗の高い部分と比べて受光面パッシベーション膜が厚く形成される構造となっており、このような第１導電型表面層の不純物濃度を変えた構造は、その不純物濃度の異なる領域の配置パターンが外観上の模様として目視の可能なものとなっている。従って、該第１導電型表面層の該高濃度領域の平面形状を様々に組み合わせることにより、シリコン基板の受光面側の色むらや汚れが目立ち難くなると同時に、意匠性に優れた太陽電池を得ることができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、本発明によれば、受光面側の色むらや汚れが目立ち難く、意匠性に優れた太陽電池およびその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による太陽電池を説明する図であり、この太陽電池の裏面側での電極の配置を示している。
【図２】図２は、本発明の実施形態１による太陽電池を説明する図であり、この太陽電池の基板の裏面側に形成した半導体領域の配置を示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態１による太陽電池を説明する断面図であり、図１のＡ−Ａ’線部分の断面構造を示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態１による太陽電池を説明する図であり、図４（ａ）および図４（ｂ）はそれぞれ、該太陽電池を構成する受光面拡散層における不純物濃度の高い領域と不純物濃度の低い領域の配置の例を示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態１による太陽電池の製造方法を主要工程（図５（ａ）〜（ｉ））順に説明する図であり、図５（ｊ）は、図５（ｇ）のＡ５部分を拡大して示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態１による太陽電池の製造方法を説明する図であり、図６（ａ）〜図６（ｄ）は、図５（ｃ）に示す工程での具体的な処理を工程順に示し、図６（ｅ）は、図６（ｄ）に示す処理の方法を具体的に示している。
【図７】図７は、本発明の実施形態１による太陽電池の製造方法を説明する図であり、図７（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、図５（ｆ）および図５（ｇ）に示す工程での具体的な処理を示している。
【図８】図８は、従来の太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図９】図９は、図８に示す従来の太陽電池モジュールに搭載した太陽電池セルの構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、図８に示した従来の太陽電池モジュールに搭載した太陽電池セルの構造を具体的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（実施形態１）
図１〜図３は、本発明の実施形態１による太陽電池を説明する図であり、図１はこの太陽電池の裏面側での電極の配置を示し、図２は、この太陽電池の基板の裏面側に形成した半導体領域の配置を示し、図３は、本発明の実施形態１による太陽電池における断面構造（図１のＡ−Ａ’線部分）を示している。
【００４１】
この実施形態１による太陽電池１は、ｎ型シリコン基板（第１導電型半導体基板）４を備え、このｎ型シリコン基板４の表面（第１主面）を受光面とした太陽電池である。
【００４２】
ここで、この太陽電池１のｎ型シリコン基板４はｎ型シリコンウェーハであり、このｎ型シリコン基板４は、円柱状のシリコンインゴットの側面部を４箇所で中心軸と平行な平面で切り落とし、さらに中心軸と垂直な面に沿って薄くスライスしてなる構造となっており、その実際の平面形状は、円板を、対角線がこの円板の直径より長く、一辺の長さがこの円板の直径より短い正方形に中心を一致させて重ねたときの、この円板の正方形からはみ出した部分を切り落として得られる略正方形形状となっているが、ここでは、このｎ型シリコン基板４は正方形形状として模式的に図示している。
【００４３】
この太陽電池１は、ｎ型シリコン基板４の受光面とは反対側の裏面（第２主面）に所定の間隔で形成された、帯状の平面形状を有する複数の帯状ｎ＋型半導体領域（第１導電型半導体領域）９と、ｎ型シリコン基板４の裏面に、隣接するｎ＋型半導体領域９の間にこれらの領域９に接するよう形成された、帯状の平面形状を有する複数の帯状ｐ＋型半導体領域１０と、ｎ型シリコン基板４の裏面に、最も外側に位置する帯状ｎ＋型半導体領域９に接し、かつその外側の部分を占めるよう形成された外側ｐ＋型半導体領域７１とを有している。
【００４４】
つまり、この太陽電池１では、略正方形形状のｎ型シリコン基板４の裏面には、一方の側辺側（紙面左側側辺）からもう一方の側辺側（紙面右側側辺）に渡って、帯状ｎ＋型半導体領域９と帯状ｐ＋型半導体領域１０とが交互に配列され、両側縁には外側ｐ＋型半導体領域７１が位置している。ここで、隣接する帯状ｎ＋型半導体領域９の端部は、これらの間の帯状ｐ＋型半導体領域１０を囲むようつながった構造となっている。
【００４５】
また、帯状ｐ＋型半導体領域１０上には集電電極としてｐ電極３が配置され、帯状ｎ＋型半導体領域９上には集電電極としてｎ電極２が配置されている。
【００４６】
次に、この実施形態１の太陽電池の断面構造について説明する。
【００４７】
図３は、本発明の実施形態１による太陽電池を説明する断面図であり、図３（ａ）は、図１のＡ−Ａ’線部分の断面構造を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ３部分を拡大して示している。
【００４８】
単結晶シリコン基板であるｎ型シリコン基板４の受光面側にはテクスチャ構造である凹凸形状５が形成されている。この凹凸は数μｍ〜数十μｍオーダーである。また、ｎ型シリコン基板４の受光面側には受光面拡散層６であるｎ−型半導体領域がＦＳＦ（ＦｒｏｎｔＳｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）層として形成され、受光面拡散層６の受光面側には受光面パッシベーション膜１３が形成されている。さらに、受光面パッシベーション膜１３を覆うよう反射防止膜１２が形成されている。
【００４９】
ここで、受光面パッシベーション膜１３は酸化シリコン膜で、その膜厚は１５ｎｍ〜２００ｎｍであり、好ましくは１５ｎｍ〜６０ｎｍである。また、反射防止膜１２は酸化チタン膜であり、その膜厚は１０〜４００ｎｍである。さらに、反射防止膜１２にはリンが含まれており、その濃度はリン酸化物として１５〜３５ｗｔ％含有する。
【００５０】
一方、ｎ型シリコン基板４の裏面には、第２裏面パッシベーション膜８と第１裏面パッシベーション膜１１の２層構造の裏面パッシベーション膜１４が形成されている。ｎ型シリコン基板４の裏面側にはｎ＋型半導体領域９とｐ＋型半導体領域１０とが交互に隣接して形成されており、ｎ型シリコン基板４の裏面におけるｎ＋型半導体領域９の配置部分は、ｎ型シリコン基板４の裏面におけるｎ＋型半導体領域９以外の領域よりも凹んだ形状になっている。また、裏面パッシベーション膜１４の膜厚は、ｎ＋型半導体領域９上の部分でｐ＋型半導体領域１０上の部分より厚くなっている。
【００５１】
このようにこの実施形態１の太陽電池１では、ｎ型シリコン基板４の裏面側にｎ＋型半導体領域９とｐ＋型半導体領域１０とが交互に隣接して形成されていることから、太陽電池１に逆方向のバイアスがかかったとき、局所的に大きな電圧がかかることがなく、局所的なリーク電流による発熱をさけることができる。
【００５２】
また、この実施形態１の太陽電池１では、受光面拡散層６は、図４（ａ）に示すように、不純物濃度が部分的に異なるよう形成した構造となっており、ここでは、受光面拡散層６は、平面形状が円形である不純物濃度が高い領域６ｂと、この領域６ｂ以外の不純物濃度が低い領域６ａとから構成されており、不純物濃度の高い領域６ｂは、抵抗が低い低抵抗領域となっており、不純物濃度の低い領域６ａは、抵抗が高い高抵抗領域となっている。
【００５３】
なお、不純物濃度の高い低抵抗領域６ｂの平面形状は、図４（ａ）に示す円形に限定されるものではない。
【００５４】
例えば、この実施形態１の太陽電池１を構成する受光面拡散層は、図４（ｂ）に示す受光面拡散層６０のように、平面形状が帯状である不純物濃度が高い低抵抗領域６０ｂと、この領域６０ｂ以外の不純物濃度が低い高抵抗領域６０ａとから構成したものでもよい。
【００５５】
次に、本発明の実施形態１による太陽電池の製造方法を説明する。
【００５６】
図５は、本発明の実施形態１による太陽電池の製造方法を主要工程（図５（ａ）〜（ｉ））順に説明する図であり、図５（ｊ）は、図５（ｇ）のＡ３部分を拡大して示している。
【００５７】
まず、図５（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面となる面（表面）と反対側の面（裏面）に、窒化シリコン膜等のテクスチャマスク２１をＣＶＤ法、またはスパッタ法等で形成する。
【００５８】
その後、図５（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の表面に凹凸形状５からなるテクスチャ構造をエッチングにより形成する。このエッチングは、たとえば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加し、７０℃以上８０℃以下に加熱した溶液を用いて行う。
【００５９】
次に、図５（ｃ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面に形成したテクスチャマスク２１を除去した後、裏面側拡散マスク２３および表面側拡散マスク３３を用いた不純物の選択的な拡散により、ｎ型シリコン基板４の裏面にｎ＋型半導体領域９を選択的に形成し、その際、ｎ型シリコン基板４の表面における、受光面拡散層６の不純物濃度の高い高抵抗領域６ｂとすべき領域にｎ型不純物を注入する。
【００６０】
ここで、ｎ型シリコン基板４の裏面にｎ＋型半導体領域９を選択的に形成し、ｎ型シリコン基板４の表面に、受光面拡散層６の不純物濃度の高い高抵抗領域６ｂとすべき領域を形成する処理について、図６を用いて詳しく説明する。なお、図６（ａ）〜（ｅ）ではテクスチャ構造５は直線で示している。
【００６１】
テクスチャ構造５を形成したｎ型シリコン基板４からテクスチャマスク２１を除去し（図６（ａ））、このｎ型シリコン基板４の裏面および表面にマスキングペーストのスクリーン印刷および乾燥により裏面側拡散マスク２３および表面側拡散マスク３３を形成し（図６（ｂ））、その後、ｎ型シリコン基板４の裏面における裏面側拡散マスク２３の開口部２３ａにドーピングペーストのスクリーン印刷および乾燥により不純物拡散材３１を形成する（図６（ｃ））。ここで、ドーピングペーストとしては、ｎ型不純物としてのリンなどを有機溶剤に溶かしたものを用いる。また、裏面側拡散マスク２３には、ｎ型シリコン基板４の裏面のｎ型半導体領域９を形成すべき領域に対応した部分に開口部２３ａが形成されており、表面側拡散マスク３３には、ｎ型シリコン基板４の裏面の、受光面拡散層６の不純物濃度の高い高抵抗領域６ｂとすべき領域に対応した部分に開口部３３ａが形成されている。
【００６２】
このように不純物拡散材３１を形成したｎ型シリコン基板４を図６（ｅ）に示すように反応室ＲＣ内に装填してその熱処理を行うことにより、ｎ型シリコン基板４の裏面の不純物拡散材３１に接触する部分には、不純物拡散材３１から直接不純物が拡散して高い濃度の拡散領域（ｎ＋型半導体領域）９が形成され、また、ｎ型シリコン基板４の表面側に形成した表面側拡散マスク３３の開口部３３ａには、不純物拡散材３１から周辺の雰囲気中に拡散した不純物が矢印Ｙで示すように注入されることとなって、ｎ型シリコン基板４の裏面側のｎ＋型半導体領域９より濃度の低い拡散領域６ｂが形成される。
【００６３】
なお、図５（ｃ）〜図５（ｅ）および図６（ａ）〜図６（ｄ）では、図５（ｂ）とはｎ型シリコン基板１００ａの上下を逆転してｎ型シリコン基板の断面構造を示している。
【００６４】
次に、図５（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板４に形成した表面側拡散マスク３３及び裏面側拡散マスク２３、並びにこれらの拡散マスク３３及び２３にリンが拡散して形成されたガラス層をフッ化水素酸処理により除去した後、酸素または水蒸気による熱酸化を行い、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜２４ａを形成し、ｎ型シリコン基板４の表面に酸化シリコン膜２４ｂを形成する。
【００６５】
このとき、図５（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面のｎ＋型半導体領域９上では酸化シリコン膜２４ａが厚くなる。
【００６６】
例えば、９００℃で水蒸気による熱酸化により、ｎ型シリコン基板４の、ｎ＋型半導体領域９以外の部分で酸化シリコン膜２４ａの膜厚が７０ｎｍ〜９０ｎｍ、ｎ＋型半導体領域９上で、酸化シリコン膜２４ａの膜厚は２５０ｎｍ〜３５０ｎｍになった。ここで、熱酸化前のｎ＋型半導体領域９におけるリンの表面濃度は、５×１０１９／ｃｍ３以上であり、熱酸化の処理温度の範囲としては、酸素による熱酸化で８００℃〜１０００℃、水蒸気による熱酸化で８００℃〜９５０℃である。
【００６７】
ここで、ｐ＋型半導体領域１０の形成に用いる、ｎ＋型半導体領域９を覆う拡散マスク２４ｃとしては、６０ｎｍ以上の膜厚が必要であることから、ｎ＋型半導体領域９上とこれらの領域以外の部分とで、酸化シリコン膜２４ａの膜厚差は６０ｎｍ以上必要となる。
【００６８】
また、熱酸化時に、シリコン基板４に拡散される不純物の種類と濃度により、熱酸化による酸化シリコン膜の成長速度が異なる。特にｎ型不純物濃度が高い場合は、成長速度が速くなる。このため、ｎ型シリコン基板４よりもｎ型不純物濃度が高いｎ＋型半導体領域９上では、酸化シリコン膜２４ａの膜厚がｎ型シリコン基板４上よりも厚くなる。酸化シリコン膜２４ａおよび２４ｂは、熱酸化時にシリコンと酸素とが結びつくことで形成されるので、ｎ型シリコン基板４の裏面におけるｎ＋型半導体領域９の配置部分は、ｎ型シリコン基板４の裏面におけるｎ＋型半導体領域９以外のｐ＋型半導体領域１０の配置部分よりも凹んだ形状となる。この形状は、図３に示すとおりであり、図５では省略している。
【００６９】
次に、図５（ｅ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の表面の酸化シリコン膜２４ｂおよびｎ型シリコン基板４の裏面のｎ＋型半導体領域９上以外の酸化シリコン膜２４ａをエッチングにより除去する。
【００７０】
ｎ型シリコン基板４の裏面では、上記に示したように、酸化シリコン膜２４ａがｎ＋型半導体領域９上で厚くなるよう形成されているので、ｎ＋型半導体領域９上にだけ酸化シリコン膜２４ｃが残る。ｎ＋型半導体領域９上の酸化シリコン膜２４ａと、ｎ＋型半導体領域９上以外の領域の酸化シリコン膜２４ａとのエッチングレートの差により、ｎ＋型半導体領域９上に残る酸化シリコン膜２４ｃは１２０ｎｍ程度の膜厚となる。例えば、９００℃３０分の水蒸気による熱酸化で酸化シリコン膜２４ａを形成し、ｎ＋型半導体領域９上以外の酸化シリコン膜２４ａを除去するためにフッ化水素酸処理をした場合、ｎ＋型半導体領域９上の酸化シリコン膜２４ｃの膜厚は１２０ｎｍ程度となる。先述したようにｎ＋型半導体領域９上の酸化シリコン膜２４ｃは、６０ｎｍ以上あればｐ＋型半導体領域１０の形成時の拡散マスクとして機能する。
【００７１】
さらに、ｎ型シリコン基板４の表面に酸化シリコン膜等の拡散マスク２５を形成し、その後、ｎ型シリコン基板４の裏面に、有機性高分子にホウ素化合物を反応させたポリマーをアルコール系溶媒に溶解させた溶液を塗布し、乾燥後、熱処理によりｎ型シリコン基板４の裏面の露出した箇所にｐ型不純物であるボロンを拡散してｐ＋型半導体領域１０を形成する。
【００７２】
続いて、図５（ｆ）に示すように、ｎ型シリコン基板４に形成した酸化シリコン膜２４ｃ及び拡散マスク２５、並びに酸化シリコン膜２４ｃ及び拡散マスク２５にボロンが拡散して形成されたガラス層をフッ化水素酸処理により除去する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜等の拡散マスクを兼ねた第１裏面パッシベーション膜１１をＣＶＤ法、またはＳＯＧ（スピンオングラス）の塗布、焼成により形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の受光面に受光面拡散層６であるｎ−型半導体層および反射防止膜１２を形成するため、ｎ型シリコン基板４の受光面にリン化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む混合液２７を塗布して乾燥する。ここで、混合液２７のリン化合物としては五酸化リン、チタンアルコキシドとしてはテトライソプロピルチタネート、およびアルコールとしてはイソプロピルアルコールを用いる。
【００７３】
なお、図７（ａ）は、ｎ型シリコン基板４の裏面に第１裏面パッシベーション膜１１を形成した後、ｎ型シリコン基板４の表面に上記混合液２７を塗布して乾燥させた状態を模式的に示している。なお、図７（ａ）では、テクスチャ構造５は直線で示している。
【００７４】
次に、図５（ｇ）に示すように、塗布した混合液２７を乾燥させたものに対する熱処理により、ｎ型不純物であるリンが拡散して受光面側全面に拡散層（ｎ−型半導体層）６ａが形成され、同時にその上に反射防止膜（リンを含有した酸化チタン膜）１２が形成される。このとき、ｎ−型半導体層６ａは、図７（ｂ）に示すように、先に形成した拡散領域６ｂに重なって形成されることとなり、ｎ−型半導体層６ａの、拡散領域６ｂと重なった部分は濃度の高い領域となり、それ以外の領域は濃度の低い領域６ａとなる。つまり、受光面拡散層６は、高濃度領域６ｂとそれ以外の低濃度領域６ａとから構成され、高濃度領域６ｂでは、シート抵抗が低濃度領域６ａに比べて低くなっている。ここで、熱処理後の受光面拡散層６のシート抵抗値は、３０〜１００Ω／□、望ましくは、８０±２０Ω／□であり、さらにより好ましくは、６０〜９０Ω／□である。また、この受光面拡散層６では、低濃度領域６ａの抵抗値が高濃度領域６ｂの抵抗値の１．５倍程度であることが好ましい。
【００７５】
なお、図７（ｂ）は、塗布した混合液２７を乾燥させたものに熱処理を施すことにより、ｎ型シリコン基板４の表面側に、不純物濃度の高い領域６ｂとそれ以外の不純物濃度の低い領域６ａとからなる受光面拡散層６が形成される様子を示している。また、図７（ｂ）においても、テクスチャ構造５は直線で示している。
【００７６】
さらに、図５（ｇ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜による第２裏面パッシベーション膜８を形成するため、酸素または水蒸気による熱酸化を行う。この際、ｎ型シリコン基板４の裏面に第２裏面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が形成されながら、図５（ｊ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面全面にも、酸化シリコン膜が形成される。この受光面全面に形成された酸化シリコン膜は、受光面拡散層６と反射防止膜１２との間に形成され、受光面パッシベーション膜１３となる。また、第２裏面パッシベーション膜８と受光面パッシベーション膜１３との形成は、受光面拡散層６および反射防止膜１２を形成する熱処理に引き続き、ガスを切り替えて酸素または水蒸気による熱酸化を行うことによっても可能である。
【００７７】
次に、図５（ｈ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面側に形成されたｎ＋型半導体領域９およびｐ＋型半導体領域１０に電極を形成するため、ｎ型シリコン基板の裏面に形成された裏面パッシベーション膜１４にパターニングを行う。
【００７８】
パターニングは、エッチングペーストをスクリーン印刷法などで塗布し加熱することにより行われる。その後、パターニング処理に用いたエッチングペーストは超音波洗浄し酸処理により除去する。ここで、エッチングペーストとしては、例えば、エッチング成分としてリン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含み、さらに、水、有機溶媒および増粘剤を含むものである。
【００７９】
次に、図５（ｉ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面の所定の位置に銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥する。その後、焼成により、ｎ＋型半導体領域９にはｎ電極２が形成され、ｐ＋型半導体領域１０にはｐ電極３が形成され、裏面電極型の太陽電池１が得られる。
【００８０】
このような構成の本実施形態１の太陽電池１では、ｎ型シリコン基板４の表面を受光面とした太陽電池において、該ｎ型シリコン基板４の裏面に交互に配置された複数の帯状ｎ＋型半導体領域９および複数の帯状ｐ＋型半導体領域１０と、該各領域に対応するよう設けられたｎ電極２およびｐ電極３と、該ｎ型シリコン基板４の受光面側の表面部分に形成された受光面表面層６とを備え、該受光面表面層６を、シート抵抗の低い部分とシート抵抗の高い部分とを含むよう、該ｎ型シリコン基板４の受光面側の表面部分に選択的に不純物濃度の高い高濃度領域６ｂと不純物濃度の低い低濃度領域６ａとを形成してなる構造としたので、該第１導電型表面層はそのシート抵抗の低い部分ではシート抵抗の高い部分と比べて受光面パッシベーション膜１３が厚く形成される構造となっとおり、このような該第１導電型表面層の不純物濃度を変えた構造は、その不純物濃度の異なる領域の配置パターンを外観上の模様として目視の可能なものとなっている。従って、該第１導電型表面層の該高濃度領域の平面形状を様々に組み合わせることにより、シリコン基板４の受光面側の色むらや汚れが目立ち難くなると同時に、意匠性に優れた太陽電池を得ることができる。
【００８１】
また、この実施形態１では、太陽電池１を構成するパッシベーション膜１３の基板側に形成されているｎ型受光面拡散層６では、濃度の高い高濃度領域６ｂと濃度の低い低濃度領域６ａとが形成されていることから、ｎ型シリコン基板４内で発生した正孔をパッシベーション膜１３側に引き寄せる力が不均一となる。つまり、正孔をパッシベーション膜１３側に引き寄せる力の弱いところでは、発生した正孔がｐ電極３に到達する割合が高く、正孔をパッシベーション膜１３側に引き寄せる力の強いところでは、発生した正孔がｐ電極３に到達する割合が低くなる。
【００８２】
このように、正孔をパッシベーション膜１３側に引き寄せる力がｎ型シリコン基板の面内で不均一である場合は、正孔をパッシベーション膜１３側に引き寄せる力がｎ型シリコン基板の面内で均一である場合と比べると、ｎ型シリコン基板の面内で、正孔の移動速度が高い領域と正孔の移動速度が低い領域ができることで、これらの領域を跨る方向、つまり基板の面方向への正孔および電子の動きが抑制され、その分、正孔および電子のｎ型シリコン基板の厚さ方向の動きが活発になり、電子・正孔対として発生した電子と正孔がそれぞれ、基板の裏面側の電極に到達する割合が高まる。
【００８３】
従って、太陽電池モジュールの稼動中に、太陽電池モジュールを構成する太陽電池１で、そのパッシベーション膜１３の表面側に電子が集まるという現象が発生した場合でも、太陽電池モジュールのチャージアップによる太陽電池セルでの出力低下が発生しにくくなると考えられる。
【００８４】
これにより、この実施形態の太陽電池では、安定した電力供給を長時間に渡って行うことが可能となる。
【００８５】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、モバイル用、住宅用および産業用の太陽電池およびその製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  太陽電池
２  ｎ電極
３  ｐ電極
４  ｎ型シリコン基板
５  テクスチャ構造（凹凸形状）
６、６０  受光面拡散層
６ａ、６０ａ  高抵抗領域
６ｂ、６０ｂ  低抵抗領域
８  第２裏面パッシベーション膜
９  ｎ＋型半導体領域
１０  ｐ＋型半導体領域
１１  第１裏面パッシベーション膜
１２  反射防止膜
１３  受光面パッシベーション膜
１４  パッシベーション膜
２１  テクスチャマスク
２３  裏面側拡散マスク
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ  酸化シリコン膜
２５  拡散マスク
２７  混合液
３３  表面側拡散マスク  
【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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