(57)【要約】【課題】N型単結晶シリコン基板にボロンがドーピングされているセレクティブエミッタが形成されている太陽電池素子において、発電効率を向上した太陽電池素子を提供すること。【解決手段】N型単結晶シリコン基板にボロンをドーピングすることでセレクティブエミッタを形成している太陽電池素子において、高濃度ドーピング層を得たい部分にのみ拡散剤を配置して熱拡散し、アルカリ溶液でエッチングすることで、所望のボロンドーパント濃度分布及び形状を持つセレクティブエミッタの形成を実現するものである。【選択図】  図１
2014229826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ型ドーピング半導体で構成される基板と、前記基板の主面に形成された低濃度Ｐ型ドーピング層と、前記基板の主面に前記低濃度Ｐ型ドーピング層に隣接して配置され、前記低濃度Ｐ型ドーピング層よりもドーパント濃度の高い高濃度Ｐ型ドーピング層と、前記高濃度Ｐ型ドーピング層上に形成された電極と、を備える太陽電池素子の製造方法であって、
前記基板の主面の一部の領域に、ボロンを含む拡散剤を成膜する工程と、
熱処理により前記ボロンを前記主面に拡散させて、前記一部の領域に前記高濃度Ｐ型ドーピング層を形成し、前記高濃度Ｐ型ドーピング層に隣接する領域に前記低濃度Ｐ型ドーピング層を形成する工程と、
アルカリ溶液で前記高濃度Ｐ型ドーピング層及び低濃度Ｐ型ドーピング層をエッチングする工程と、
前記高濃度Ｐ型ドーピング層上に電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項２】
前記エッチングは、前記高濃度Ｐ型ドーピング層をマスクせずに行われる、請求項１に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理は、前記基板を窒素雰囲気に保持して行われる、請求項１または２に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項４】
前記アルカリ溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）の少なくとも１種類の成分を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項５】
Ｎ型ドーピング半導体で構成される基板と、前記基板の主面に形成された低濃度Ｐ型ドーピング層と、前記主面に前記低濃度Ｐ型ドーピング層に隣接して配置され、前記低濃度Ｐ型ドーピング層よりもドーパント濃度の高い高濃度Ｐ型ドーピング層と、前記高濃度Ｐ型ドーピング層上に形成された電極と、を備え、
前記低濃度Ｐ型ドーピング層上に複数の第１凸形状が形成され、前記高濃度Ｐ型ドーピング層上に複数の第２凸形状が形成され、前記第２凸形状の頂角よりも前記第１凸形状の頂角の方が鋭い、太陽電池素子。
【請求項６】
前記低濃度Ｐ型ドーピング層及び前記高濃度Ｐ型ドーピング層はドーパントとしてのボロンを含む、請求項５に記載の太陽電池素子。
【請求項７】
前記高濃度Ｐ型ドーピング層に近くづくにつれ、前記低濃度Ｐ型ドーピング層内の前記ドーパント濃度が徐々に高くなる、請求項５または６に記載の太陽電池素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の一つとして、セレクティブエミッタ太陽電池が知られている。セレクティブエミッタ太陽電池とは、太陽電池に含まれる半導体基板の受光面のうち、電極と接する部分のドーパント濃度を高濃度とし、電極と接しない部分のドーパント濃度を低濃度とした太陽電池である。セレクティブエミッタ太陽電池は、高効率化が可能な太陽電池として知られている。
【０００３】
セレクティブエミッタ構造を形成する方法として、基板の受光面の全面にドーパントを含む拡散剤を塗布し、マスクを介したランプ加熱により拡散剤を乾燥させるときに、乾燥度合いを部分的に変化させ、アニールによってドーパントを受光面に拡散させてドーパント濃度が異なる領域を形成するプロセスが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
セレクティブエミッタ構造を形成する他の方法として、基板の受光面の全面にドーピング層を形成した後、マスクを用いて面内の所望の部分のドーピング層を一定の深さまで除去することで、ドーパント濃度が異なる領域を形成するプロセスが提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２５２４２８号公報
【特許文献２】特開２０１０−７４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および２に記載のセレクティブエミッタ構造を形成する方法では、ドーパント濃度が異なる領域を形成するためにマスクを利用する。そのため、成膜、パターニング、洗浄など多くの工程を経る必要があり、工程数が増大するといった課題を有していた。本発明は、この課題を解決するもので、少ない工数でセレクティブエミッタ構造を形成できる太陽電池素子の製造方法及び高い変換効率の太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の太陽電池素子の製造方法は、Ｎ型ドーピング半導体で構成される基板と、前記基板の主面に形成された低濃度Ｐ型ドーピング層と、前記基板の主面に前記低濃度Ｐ型ドーピング層に隣接して配置され、前記低濃度Ｐ型ドーピング層よりもドーパント濃度の高い高濃度Ｐ型ドーピング層と、前記高濃度Ｐ型ドーピング層上に形成された電極と、を備える太陽電池素子の製造方法であって、前記基板の主面の一部の領域に、ボロンを含む拡散剤を成膜する工程と、熱処理により前記ボロンを前記主面に拡散させて、前記一部の領域に前記高濃度Ｐ型ドーピング層を形成し、前記高濃度Ｐ型ドーピング層に隣接する領域に前記低濃度Ｐ型ドーピング層を形成する工程と、アルカリ溶液で前記高濃度Ｐ型ドーピング層及び低濃度Ｐ型ドーピング層をエッチングする工程と、前記高濃度Ｐ型ドーピング層上に電極を形成する工程と、を含む。
【０００８】
本発明の太陽電池素子は、Ｎ型ドーピング半導体で構成される基板と、前記基板の主面に形成された低濃度Ｐ型ドーピング層と、前記主面に前記低濃度Ｐ型ドーピング層に隣接して配置され、前記低濃度Ｐ型ドーピング層よりもドーパント濃度の高い高濃度Ｐ型ドーピング層と、前記高濃度Ｐ型ドーピング層上に形成された電極と、を備える。本発明の太陽電池素子において、前記低濃度Ｐ型ドーピング層上に複数の第１凸形状が形成され、前記高濃度Ｐ型ドーピング層上に複数の第２凸形状が形成されており、前記第２凸形状の頂角よりも前記第１凸形状の頂角の方が鋭い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、少ない工数で太陽電池素子を提供することが可能となる。また、光電変換効率が向上した太陽電池素子を提供することが可能となる。特に、単結晶シリコン基板を含むＰ型セレクティブエミッタ層を有する太陽電池素子の製造効率を高め、かつ光電変換効率を高める。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の太陽電池素子の構造を示す模式図
【図２】本発明の太陽電池素子の作製工程を示す模式図
【図３】水酸化カリウム＋純水＋プロパノール溶液でシリコン(100)面を一定時間エッチングした際のエッチング深さとボロン濃度の関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
１．太陽電池素子の構造について
図１は、実施の形態に係る太陽電池素子の断面模式図である。この太陽電池素子は、基板１０１と、基板１０１の一方の主面に成膜された低濃度ドーピング層１０４および高濃度ドーピング層１０３と、高濃度ドーピング層１０３上に配置された表面電極１０９と、を有する。さらに、本実施の形態の太陽電池素子は、低濃度ドーピング層１０４に成膜された任意のパッシベーション膜１０６と反射防止膜１０８とを有する。
【００１３】
基板１０１は、半導体基板であり、通常は単結晶シリコン基板である。さらに、基板１０１は、ドープされていることが好ましく、具体的には、低濃度ドーピング層１０４および高濃度ドーピング層１０３の導電型とは異なる導電型にドープされている。例えば、低濃度ドーピング層１０４および高濃度ドーピング層１０３の導電型がＰ型である場合には、基板１０１はＮ型である。基板１０１は、典型的にはＮ型単結晶シリコン基板である。Ｎ型単結晶シリコンは、例えばリンをドーパントとしており、そのドーパント濃度は７×１０１５ａｔｏｍ／ｃｍ３である。
【００１４】
基板１０１の一方の主面（低濃度ドーピング層１０４および高濃度ドーピング層１０３が成膜されている面、「受光面」ともいう）には、凹凸形状が形成されている。より具体的に、基板１０１の主面のうち、高濃度ドーピング層１０３が成膜されている領域には、頂点や底の形状が比較的鈍角な凹凸形状（テクスチャ１０２ａ）が形成されている。一方、基板１０１の主面のうち、低濃度ドーピング層１０４が成膜されている領域には、頂点や底が比較的鋭角な凹凸形状（テクスチャ１０２ｂ）が形成されている。
【００１５】
前述の通り、基板１０１の一方の主面には、低濃度ドーピング層１０４と、高濃度ドーピング層１０３と、が成膜されている。低濃度ドーピング層１０４と高濃度ドーピング層１０３とは、基板１０１の導電型とは異なる導電型にドープされている。具体的には、基板１０１がＮ型単結晶シリコンである場合にはＰ型にドープされており、さらに具体的にはボロンがドープされている。
【００１６】
高濃度ドーピング層１０３のドーパント濃度は、低濃度ドーピング層１０４のドーパント濃度よりも高い。例えば、高濃度ドーピング層１０３および低濃度ドーピング層１０４にボロンがドープされている場合、高濃度ドーピング層１０３のボロンの表面濃度は、１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であり、低濃度ドーピング層１０４のボロンのピーク濃度は、５×１０１８〜１×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３である。
【００１７】
このように、基板１０１の一方の主面に成膜された高濃度ドーピング層１０３および低濃度ドーピング層１０４が、セレクティブエミッタ構造を構成している。
【００１８】
また、高濃度ドーピング層１０３は、基板１０１のテクスチャ１０２ａに成膜されており、低濃度ドーピング層１０４は、基板１０１のテクスチャ１０２ｂに成膜されている。
【００１９】
さらに、低濃度ドーピング層１０４におけるドーパント濃度（例えばボロン濃度）は、主面の面内方向に均一でなく、濃度分布を有していてもよい。例えば、低濃度ドーピング層１０４のうち、高濃度ドーピング層１０３に近い低濃度ドーピング層１０４のドーパント濃度が高く、高濃度ドーピング層１０３から離れるほど単調に減少する濃度分布を有していてもよい。低濃度ドーピング層１０４のドーパンド濃度のうち、最高濃度（高濃度ドーピング層１０３に近い領域での濃度）は、最低濃度（高濃度ドーピング層１０３から最も離れている領域での濃度）に対して約２倍でありうる。
【００２０】
高濃度ドーピング層１０３には、表面電極１０９が配置されている。表面電極１０９は、例えば厚さ１００ｎｍのＡｇ薄膜であり、櫛歯型を有している。
【００２１】
また、低濃度ドーピング層１０４には、厚さ１００ｎｍのシリコン熱酸化膜であるパッシベーション膜１０６、及び厚さ８０ｎｍのプラズマＣＶＤ−シリコン窒化膜である反射防止膜１０８が積層されている。
【００２２】
一方、基板１０１の他方の主面には、ドーピング層１０５が成膜されている。ドーピング層１０５は、低濃度ドーピング層１０４および高濃度ドーピング層１０３の導電型とは異なる導電型にドープされていることが好ましい。つまり、低濃度ドーピング層１０４および高濃度ドーピング層１０３がＰ型にドープされている場合には、ドーピング層１０５はＮ型にドープされており、典型的にはリンがドープされている。ドーピング層１０５におけるドーパント濃度（例えばリン濃度）は、１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３である。
【００２３】
基板１０１の他方の主面（ドーピング層１０５が成膜された面、「裏面」ともいう）には、凹凸形状（テクスチャ１０２ｃ）が形成されていてもよい。つまり、テクスチャ１０２ｃに、ドーピング層１０５が成膜されていることが好ましい。
【００２４】
さらに、リンがドーピングされたドーピング層１０５には、裏面電極１１０が配置されている。裏面電極１１０は、例えば厚さ１００ｎｍのＡｇ薄膜であり、櫛歯型を有している。また、ドーピング層１０５の上であって、裏面電極１１０が配置されていない領域には、パッシベーション膜１０７が形成されている。パッシベーション膜１０７は、例えば厚さ１００ｎｍのシリコン熱酸化膜である。
【００２５】
２．太陽電池素子の光電変換について
実施の形態の太陽電池素子における低濃度ドーピング層１０４は、テクスチャ１０２ｂ上に成膜されており、テクスチャ１０２ｂの頂角は鋭角にされている。低濃度ドーピング層１０４には表面電極１０９のような光を遮る物体が配置されておらず、低濃度ドーピング層１０４は、外部から光を取り込む領域となる。低濃度ドーピング層１０４のテクスチャ１０２ｂの頂角が鋭角であると、以下の理由で光取り込み効果が高まる。
【００２６】
受光面からドーピング層（１０３および１０４）に入射した光は、テクスチャで反射して、ドーピング層の内部に閉じ込められる。つまり、平坦なシリコン基板面よりも、テクスチャを有するシリコン基板面の方が、ドーピング層内に光を閉じ込めやすくなり、ドーピング層内を通る光経路を長くすることができる。
【００２７】
実施の形態の太陽電池素子における頂点や底の形状が比較的丸いテクスチャ１０２ａは、頂点や底が比較的鋭角なテクスチャ１０２ｂと比較して、平面に近い。したがって、基板に入射した光は、鋭角なテクスチャ１０２ｂで反射しやすく、丸いテクスチャ１０２ａで反射しにくい。そのため、高濃度ドーピング層１０３と比較して、低濃度ドーピング層１０４には光を閉じ込めやすく、低濃度ドーピング層１０４の内部での光経路が長くなる。
【００２８】
一方で、実施の形態の太陽電池素子における高濃度ドーピング層１０３は、テクスチャ１０２ａに成膜されており、テクスチャ１０２ａの頂角は鈍角または丸くされている。高濃度ドーピング層１０３には表面電極１０９が成膜されているので、高濃度ドーピング層１０３に外部から直接入射する光は少ないが、低濃度ドーピング層１０４に入射した光が、高濃度ドーピング層１０３に入射しうる。
【００２９】
高濃度のドーパントを含む高濃度ドーピング層１０３は、低濃度ドーピング層１０４と比較して、光を吸収しやすい。そのため、高濃度ドーピング層１０３近傍を通る光の経路はできるだけ短いことが好ましい。
【００３０】
高濃度ドーピング層１０３の近傍を通る光の経路を短くするためには、高濃度ドーピング層１０３でのテクスチャでの光反射をさせにくくすればよい（相対的に透過させやすくすればよい）。つまり、高濃度ドーピング層１０３を成膜しているテクスチャ１０２ａの頂角を鈍角にするなどして、光反射を抑制する（反射回数を減らす）ことが好ましい。このようにして、テクスチャ１０２ａでの光反射を比較的少なくすることで、高濃度ドーピング層１０３による光吸収を低減することが可能となる。
【００３１】
また、太陽電池素子の受光面に光が照射されると、低濃度ドーピング層１０４およびその下の基板領域で、少数のキャリアが発生する。生成した少数キャリアが表面電極１０９に到達することで、電力を取り出すことができる。
【００３２】
少数キャリアは、比較的低抵抗の部分を流れる。そのため、少数キャリアはドーピングによって抵抗が小さくされた表面近傍を多く流れる。また、少数キャリアは、表面電極１０９に収集されるため、表面電極１０９に近いほどその数は多くなる。このことから抵抗ロスによる少数キャリアの消滅を防ぐためには、基板１０１の表面近傍における抵抗が、表面電極１０９に近いほど低くされていることが好ましい。
【００３３】
実施の形態の太陽電池素子において、低濃度ドーピング層１０４は表面電極１０９に近いほどドーパント濃度が大きくされており、つまり低抵抗とされている。そのため、抵抗ロスによる少数キャリアの消滅を抑制することが可能となる。
【００３４】
さらに、本太陽電池素子における高濃度ドーピング層１０３がその表面に成膜されているテクスチャ１０２ａの頂角は、鈍角または丸まっている。テクスチャ１０２ａの頂角を鋭角にするには、頂点から離れるにつれてエッチング量を多くする（エッチング厚みを大きく）する。その結果、頂点近傍のドーピング層は厚い一方で、頂点から離れるにつれてドーピング層が薄くなる傾向にある。ドーピング層の薄い部分には、キャリアが集中しやすく、再結合の発生率が高まる。これに対して、テクスチャ１０２ａの頂角を鈍角にするには、全体的にエッチング量を抑えればよい。その結果、ドーピング層の厚みは比較的均一となる（全般的に厚い）。そのため、キャリアが集中しにくく、再結合の発生率も高まりにくい。
【００３５】
このように、低濃度ドーピング層１０４からの光取り込み効率の向上と、キャリアの消滅の抑制および再結合の確率の低減との結果、実施の形態の太陽電池素子の光電変換効率が向上されうる。
【００３６】
３．太陽電池素子の製造方法について
図２（ａ）〜（ｉ）は、太陽電池素子の製造中間体の一部の断面を模式的に示しており、実施の形態に係る太陽電池素子の製造方法を概略する。
【００３７】
Ｎ型ドーピング半導体であるシリコン単結晶で構成される基板２０１を用意する（図２（ａ））。基板２０１は、Ｎ型シリコンインゴットをスライスすることで得られる。シリコンインゴットの作製方法はチョクラルスキー（ＣＺ）法、フローティングゾーン（ＦＺ）法のいずれでもよい。本実施の形態では、ＣＳ法を用いてシリコンインゴットを得る。シリコンのドーパントはリンが望ましく、そのドーパント濃度は１×１０１５〜５×１０１６ａｔｏｍ／ｃｍ３程度が望ましい。本実施の形態における基板２０１のドーパント濃度は、７×１０１５ａｔｏｍ／ｃｍ３とした。
【００３８】
次に、基板２０１を、アルカリ溶液である水酸化ナトリウム水溶液に浸すことで、基板２０１のスライスによるダメージ層を除去する。
【００３９】
次いで、基板２０１を、水酸化カリウム水溶液にイソプロピルアルコールを加えた水溶液に浸して、基板２０１の表裏（主面）の両面に山形のテクスチャ２０２を形成する（図２（ｂ））。テクスチャ形成の際に、エッチングマスクを用いてエッチング領域を規定して、例えば規則的な島状領域に規定すると、周期的なテクスチャが得られる。一方、エッチングマスクを用いずに、基板２０１の表裏面の全面をエッチングすると、ランダムなテクスチャが得られる。本実施の形態では、基板２０１の表裏面の全面をエッチングして、ランダムなテクスチャを形成する。テクスチャの凸部高さを、１０μｍ程度とした。
【００４０】
次に、基板２０１の両面にシリコン酸化膜２０３を成膜する。シリコン酸化膜２０３は、基板２０１を大気中９５０℃で１時間加熱することで、基板２０１の両面を熱酸化するによって形成される。基板２０１の両面に成膜したシリコン酸化膜のうち、裏面のシリコン酸化膜をフッ酸などの薬液を用いて除去して、表面のシリコン酸化膜を残す（図２（ｃ））。酸化処理によって、テクスチャ２０２の山の頂点や谷の底の角度が鈍角となり、テクスチャ２０２ａとなる。
【００４１】
シリコン酸化膜を除去した基板２０１の裏面全体に、リンを含む塗布剤を塗布し、さらに９５０℃３０分の熱処理を行うことで、裏面にＮ型ドーピング層２０４を形成する。このとき、Ｎ型ドーピング層２０４の上にガラス膜が形成される。形成されたガラス膜をフッ酸などの薬液を用いることによって除去する。このとき、基板２０１の表面に成膜されたシリコン酸化膜２０３も除去される（図２（ｄ））。
【００４２】
Ｎ型ドーピング層２０４の表面ドーパント濃度は１×１０１８〜５×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３程度が望ましい。本実施の形態では１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３とした。
【００４３】
次に、基板２０１の両面にシリコン酸化膜２０５を成膜する。シリコン酸化膜２０５は、シリコン酸化膜２０３と同様に、基板２０１を大気中９５０℃で１時間加熱することで、基板２０１の両面を熱酸化するによって形成される。両面のシリコン酸化膜のうち、表面のシリコン酸化膜をフッ酸などの薬液を用いて除去し、裏面のシリコン酸化膜２０５を残す（図２（ｅ））。
【００４４】
基板２０１の表面の所望の部分に、スクリーン印刷を用いてボロンを含む塗布剤を塗布する。その後に、９５０℃１時間熱処理を行う。これによって所望の部分に高濃度Ｐ型ドーピング層２０６が成膜でき、同時にオートドーピングにより高濃度Ｐ型ドーピング層２０６以外の表面に低濃度Ｐ型ドーピング層２０７が形成される。オートドーピングによって形成された低濃度Ｐ型ドーピング層２０７におけるドーパント濃度は、高濃度Ｐ型ドーピング層２０６から離れる領域ほど低くなる。
【００４５】
上記熱処理によって、高濃度Ｐ型ドーピング層２０６および低濃度Ｐ型ドーピング層２０７の上にガラス膜が形成される。形成されたガラス膜は、フッ酸などの薬液を用いることによって除去する（図２（ｆ））。このとき、裏面のシリコン酸化膜２０５も除去される。
【００４６】
さらに、水酸化ナトリウムを主成分とするアルカリ溶液によって、高濃度Ｐ型ドーピング層２０６および低濃度Ｐ型ドーピング層２０７の、厚み方向の一部をエッチングする（図２（ｇ））。本実施の形態では、アルカリ溶液として水酸化ナトリウムを含むエチレングリコール溶液を用いたが、水酸化カリウムを含むプロパノール溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、炭酸ナトリウムを含むイソプロピルアルコール溶液などのアルカリ溶液を用いてもよい。
【００４７】
図３は、水酸化カリウムを含む純水とプロパノールとの混合溶液で、ボロンでドープされたドーピング層を有するシリコン単結晶からなる基板２０１の（１００）方位面を、一定時間エッチングしたときの、エッチングされるドーピング層中のボロン濃度と、ドーピング層のエッチング深さとの関係を示すグラフである。エッチング処理中のエッチング速度は、ほぼ一定とする。図３に示されるように、アルカリ溶液によるドーピング層のエッチング速度は、そのドーパント濃度が高いほど低下する。
【００４８】
そのため、アルカリ溶液で高濃度Ｐ型ドーピング層２０６および低濃度Ｐ型ドーピング層２０７を、同時にエッチングした場合に、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７が選択的にエッチングされ、高濃度Ｐ型ドーピング層２０６はエッチングされにくい。そのため、レジスト等で高濃度Ｐ型ドーピング層２０６をマスクする必要がなくなり、エッチングのための工程を少なくできる。
【００４９】
アルカリ溶液によるエッチングによって、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７のドーパント濃度を制御できる。ドーパントは、基板表面から拡散されているため、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７のドーパント濃度は、表面に近い程高くなっている。このため、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７のエッチング厚みを大きくする程、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７の表面ドーパント濃度は低くなる。よって、エッチング深さによって、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７の表面ドーパント濃度を制御することができる。
【００５０】
高濃度Ｐ型ドーピング層２０６の表面ドーパント濃度は、５×１０１９〜５×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３程度が望ましく、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７の表面ドーパント濃度は１×１０１７〜１×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３程度が望ましい。本実施の形態では、高濃度Ｐ型ドーピング層２０６の表面ドーパント濃度は１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３程度、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７の表面ドーパント濃度は５×１０１８〜１×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３程度とした。
【００５１】
また、アルカリ溶液によるエッチングによって、単結晶シリコン基板の面方位に対する選択エッチングが施され、鈍角なテクスチャ２０２ａを、鋭角なテクスチャ２０２ｂとすることができる（図２（ｇ））。図２（ｂ）に示される段階におけるテクスチャ２０２の頂点及び底の形状は、鋭角になっているが；図２（ｆ）に示される段階におけるテクスチャ２０２ａの頂点及び底の形状は、基板２０１への熱酸化などの熱処理工程、酸化膜除去などの洗浄工程によって、鈍角になっていたり、丸まっていたりする。これに対して、図２（ｇ）に示される段階におけるテクスチャ２０２ｂの頂点及び底の形状は、再び鋭角になる。
【００５２】
さらに、アルカリ溶液によるエッチングによって、高濃度Ｐ型ドーピング層２０６と低濃度Ｐ型ドーピング層２０７とには段差が生じている。つまり、高濃度Ｐ型ドーピング層２０６の頂点高さは、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７のテクスチャの頂点よりも高い。
【００５３】
次に、基板２０１の端面をプラズマエッチャーで３μｍ程度エッチングし、ウェット洗浄を行うことで、ＰＮ接合分離を行う（不図示）。
【００５４】
次に、アトミックレイヤーデポジションによりＡｌ２Ｏ３からなる表面パッシベーション膜２０８（膜厚：１００ｎｍ）を成膜する。また、９５０度１０分間の熱酸化によって、裏面にシリコン酸化膜である裏面パッシベーション膜２０９（膜厚：１００ｎｍ）を成膜する。更に、基板２０１の表面に（表面パッシベーション膜２０８に）、プラズマＣＶＤによってシリコン窒化膜である反射防止膜２１０（膜厚：約８０ｎｍ）を積層する（図２（ｈ））。
【００５５】
次に、Ｎ型ドーピング層２０４および高濃度Ｐ型ドーピング層２０６に、ペーストをスクリーン印刷を用いて、櫛歯電極形状に塗布して乾燥させる。ペーストは、例えば銀を主成分とし、ガラスフリットなどが混合されている。高濃度Ｐ型ドーピング層２０６は、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７に対して段差があるため、スクリーン印刷によって、高濃度Ｐ型ドーピング層２０６に位置精度よくペーストを塗布することができる。
【００５６】
最後に、焼成炉において、８００℃で２０分間焼成を行い、Ｎ型ドーピング層２０４および高濃度Ｐ型ドーピング層２０６それぞれに電気的に接続する表面電極２１１および裏面電極２１２がそれぞれ形成される（図２（ｉ））。
【００５７】
このようにして効率良く太陽電池素子を形成することが可能となる。
【００５８】
本発明の太陽電池素子の製造方法では、エッチングをマスクレスで行うことで製造工程数を削減することができる。更に、ドーピング濃度が低いほどアルカリ液でのエッチングレートが速いという特性を利用するので、低濃度ドーピング層を選択的にエッチングできる。
【００５９】
また、本発明の太陽電池素子の製造方法では、低濃度ドーピング層と高濃度ドーピング層との間に段差を設けることができる。この段差を利用すれば、電極の成膜において位置合わせが容易になり、狭ピッチの表面電極２１１を信頼性高く成膜することができる。
【００６０】
更に、熱処理の工程を経ることで、基板２０１に形成されていたテクスチャ（凹凸）の頂角が、形成当初（図２（ｂ））のように鋭角（鋭利）ではなく、鈍角（鈍ら）または丸くなる（図２（ｆ））。本実施の形態では、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７をアルカリ溶液でエッチングしているので、低濃度Ｐ型ドーピング層２０７のテクスチャの頂角を鋭角に戻すことができる。アルカリエッチング速度は、シリコン基板の面方位によって異なるためである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の太陽電池素子およびその製造方法は、従来に比べコスト増加を避けつつ、変換効率を向上することができ、太陽光発電などのエネルギー分野の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１０１  基板
１０２ａ〜ｃ  テクスチャ
１０３  高濃度ドーピング層
１０４  低濃度ドーピング層
１０５  ドーピング層
１０６、１０７  パッシベーション膜
１０８  反射防止膜
１０９  表面電極
１１０  裏面電極
２０１  基板
２０２，２０２ａ，２０２ｂ  テクスチャ
２０３  シリコン酸化膜
２０４  Ｎ型ドーピング層
２０５  シリコン酸化膜
２０６  高濃度Ｐ型ドーピング層
２０７  低濃度Ｐ型ドーピング層
２０８  表面パッシベーション膜
２０９  裏面パッシベーション膜
２１０  反射防止膜
２１１  表面電極
２１２  裏面電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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