(57)【要約】      （修正有）【課題】変換効率を向上させ、製造コストを低減することができる太陽電池およびその製造方法を提供する。【解決手段】一導電型半導体領域の第一主面上に逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、第二主面上に電極層を有する光電変換部５０と、光電変換部の第一主面上に、順に第一導電層７１と第二導電層７２を有する集電極とを備える太陽電池の製造方法である。光電変換部の第一主面上に第一導電層が形成される第一導電層形成工程と、めっき法により第一導電層上に第二導電層が形成されるめっき工程をこの順に有する。めっき工程前に、光電変換部の第一主面上における第一導電層非形成領域上に絶縁層９を形成する絶縁層形成工程を有する。光電変換部の第一主面側の透明電極層と、第二主面の電極層の間の電気的短絡が除去された絶縁領域を形成する絶縁処理工程を有する。【選択図】図１
2014232820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型半導体領域の第一主面上に逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、前記一導電型半導体領域の第二主面上に電極層を有する光電変換部と、前記光電変換部の第一主面上に、光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層を有する集電極とを備える太陽電池の製造方法であって、
光電変換部の第一主面上に第一導電層が形成される第一導電層形成工程と
めっき法により前記第一導電層上に第二導電層が形成されるめっき工程と、をこの順に有し、
前記めっき工程前に、前記光電変換部の第一主面上における第一導電層非形成領域上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程を有し、
さらに、光電変換部の第一主面側の前記透明電極層と、第二主面の前記電極層の間の電気的短絡が除去された絶縁領域を形成する絶縁処理工程を有し、
前記絶縁処理工程は、前記第一主面側層または前記電極層の少なくともいずれか一方を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われるレーザ照射工程を有し、
前記絶縁処理工程において、前記一導電型半導体領域および前記第一主面側層が除去されることにより前記絶縁領域が形成され、
前記絶縁処理工程の後、前記めっき工程において、前記レーザ照射により前記絶縁領域に形成された堆積物の少なくとも一部が除去される、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記電極層が、第二透明電極層もしくは金属電極層のうちの少なくとも一方を有する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記電極層が、前記一導電型半導体領域側から順に、前記第二透明電極層と前記金属電極層をこの順に有する、請求項１または２のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁領域において、前記堆積物が、前記透明電極層または前記電極層の少なくとも一方と、前記一導電型半導体領域と、を接続している、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記レーザ照射工程において、前記第一主面側層を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われる、請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記堆積物は、前記第一主面側層における透明電極層をレーザ照射することにより形成された透明電極層堆積物を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記一導電型半導体領域が一導電型単結晶シリコン基板である、請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記逆導電型半導体層が、逆導電型シリコン系薄膜である、請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記第一導電層形成工程後、前記めっき工程前に、前記絶縁層形成工程を有し、
前記絶縁層形成工程において、前記第一導電層を被覆するように前記絶縁層が形成され、
前記絶縁層形成後、めっき工程前に、前記第一導電層上の絶縁層に開口部を形成する工程を有し、
前記めっき工程において、前記絶縁層の開口部を介して、第一導電層と第二導電層が導通される、請求項１〜８のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記第一導電層は熱流動開始温度Ｔ１が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、
前記絶縁層形成工程の後、前記低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温の基板温度Ｔａで加熱されることにより前記絶縁層に開口部が形成される、請求項９に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記第一導電層は熱流動開始温度Ｔ１が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、
前記第一導電層形成工程後、前記めっき工程前に、前記絶縁層形成工程を有し、
前記絶縁層形成工程において、前記第一導電層を被覆するように前記絶縁層が形成され、かつ、前記低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温の基板温度Ｔｂで加熱しながら前記絶縁層を製膜することにより前記絶縁層に開口部が形成され、
前記めっき工程において、前記絶縁層の開口部を介して、第一導電層と第二導電層が導通される、請求項９に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記光電変換部は、前記一導電型結晶シリコン基板の一主面上に、シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有し、前記透明電極層上に前記集電極が形成される、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
一導電型半導体領域を有する光電変換部と、前記光電変換部の第一主面上に、集電極を有する太陽電池であって、
前記一導電型半導体領域は、第一主面上に逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、かつ、第二主面上に電極層を有し、
前記集電極は、前記光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層とを含み、かつ、前記第一導電層と前記第二導電層の間に、開口部が形成された絶縁層を含み、
前記第一導電層は前記絶縁層により被覆されており、
前記第二導電層の一部が前記絶縁層の前記開口部を通じて前記第一導電層に導通されており、
前記光電変換部は、第一主面、第二主面または側面に、前記透明電極層と前記電極層の間の電気的短絡が除去された絶縁領域を有し、
前記絶縁領域は、前記一導電型半導体領域および前記第一主面側層が露出するように形成されており、前記絶縁領域の少なくとも一部にレーザ痕を有する、太陽電池。
【請求項１４】
前記絶縁領域は、前記光電変換領域の第一主面から前記光電変換領域の第二主面に達するレーザ痕を有する、請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項１５】
前記絶縁層は、前記光電変換部の第一主面側表面における第一導電層非形成領域上にも形成されている、請求項１３または１４に記載の太陽電池。
【請求項１６】
前記絶縁層が、前記絶縁領域に付着していない、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の太陽電池。
【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。さらに、本発明は太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー問題や地球環境問題が深刻化する中、化石燃料にかわる代替エネルギーとして、太陽電池が注目されている。太陽電池では、半導体接合等からなる光電変換部への光照射により発生したキャリア（電子および正孔）を外部回路に取り出すことにより、発電がおこなわれる。光電変換部で発生したキャリアを効率的に外部回路へ取出すために、太陽電池の光電変換部上には集電極が設けられる。
【０００３】
例えば、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン系の太陽電池では、受光面に細い金属からなる集電極が設けられる。また、結晶シリコン基板上に、非晶質シリコン層および透明電極層を有するヘテロ接合太陽電池でも、透明電極層上に集電極が設けられる。
【０００４】
太陽電池の集電極は、一般に、スクリーン印刷法により、銀ペーストをパターン印刷することにより形成される。この方法は、工程自体は単純であるが、銀の材料コストが大きいことや、樹脂を含有する銀ペースト材料が用いられるために、集電極の抵抗率が高くなるとの問題がある。銀ペーストを用いて形成された集電極の抵抗率を小さくするためには、銀ペーストを厚く印刷する必要がある。しかしながら、印刷厚みを大きくすると、電極の線幅も大きくなるため、電極の細線化が困難であり、集電極による遮光損が大きくなる。
【０００５】
これらの課題を解決するための手法として、材料コストおよびプロセスコストの面で優れるめっき法により集電極を形成する方法が知られている。例えば、特許文献１、２では、光電変換部を構成する透明電極上に、銅等からなる金属層がめっき法により形成された太陽電池が開示されている。この方法においては、まず、光電変換部の透明電極層上に、集電極の形状に対応する開口部を有するレジスト材料層（絶縁層）が形成され、透明電極層のレジスト開口部に、電解めっきにより金属層が形成される。その後、レジストが除去されることで、所定形状の集電極が形成される。
【０００６】
また、特許文献3では、透明電極上にＳｉＯ２等の絶縁層を設けた後、絶縁層を貫通する溝を設けて透明電極層の表面または側面を露出させ、透明電極の露出部と導通するように金属集電極を形成する方法が開示されている。具体的には、透明電極層の露出部に光めっき法等により金属シードを形成し、この金属シードを起点として電気めっきにより金属電極を形成する方法が提案されている。このような方法によれば、特許文献１，２のようにレジストを用いる必要がないため、材料コストおよびプロセスコスト面でより有利である。また、低抵抗の金属シードを設けることにより、透明電極層と集電極との間の接触抵抗を低下させることができる。
【０００７】
また特許文献4では、導電性シードの凹凸を大きくすることにより、絶縁層製膜時に、光電変換部の導電性シード以外の部分の全面を覆い、導電性シード上に不連続な開口部を形成し、該開口部を通じでめっき層を形成する旨が記載されている。
【０００８】
ところで、太陽電池の光電変換部の形成においては、一般に、半導体層、透明電極層、金属電極層等の薄膜が、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法等により基板表面に形成される。これらの薄膜は、基板表面のみならず、側面や裏面にも回り込んでしまい、表面と裏面との間の短絡やリークを生じる場合がある。このような回り込みを防止するために、例えば特許文献５では、結晶シリコン基板の周端部を製膜用マスクで覆いながら半導体層や透明電極層を形成する方法が提案されている。また、特許文献６には、透明電極層が結晶シリコン基板とが接触することにより生じるリーク電流を抑制するために、透明電極層の製膜領域を、一導電型半導体形成領域より小さくすることが提案されている。しかしながら製膜用マスクを多用する製造工程では、太陽電池の有効面積を大きくすることができず、太陽電池の変換効率が低下してしまうという課題や量産性に乏しいといった課題がある。
【０００９】
上記の問題を解決するため、特許文献７，８では、基板上に半導体薄膜や電極を形成した後に、所定の加工を行い、短絡を防止する方法が開示されている。特許文献７では、レーザ照射により溝を形成した後、該溝に沿って結晶シリコン基板を破断することにより、光電変換部の側面が破断面からなる太陽電池を形成する方法が開示されている。特許文献７，８のようにレーザを用いたプロセスでは、有効面積をより大きくすることができるため変換効率を向上させることができ、生産性の向上にもつながる。
【００１０】
特許文献８では、結晶シリコン基板上に形成された半導体層および透明電極層をレーザ照射により除去して、溝を形成する方法が提案されている。特許文献７の破断面や特許文献８の溝の表面には、半導体薄膜や電極が存在しないため、回り込みによる短絡の問題が解決される。
【００１１】
なお、特許文献８では、透明電極層と導電型の半導体層をレーザ照射により除去する形態が図示されているが、レーザ照射によりこれらの層のみを選択的に除去することは困難である。そのため、一般にはレーザ照射により形成された溝は、結晶シリコン基板の表面または内部にまで到達している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６０−６６４２６号公報
【特許文献２】特開２０００−５８８８５号公報
【特許文献３】特開２０１１−１９９０４５号公報
【特許文献４】特表２０１３−５０７７８１号公報
【特許文献５】特開２００２−７６３９７号公報
【特許文献６】特開２００１−４４４６１号公報
【特許文献７】特開２００６―３１０７７４号公報
【特許文献８】特開平９−１２９９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献３の方法によれば、高価なレジスト材料を用いることなく、めっき法により細線パターンの集電極を形成可能である。しかしながら、特許文献３のように、電解めっきの起点となる金属シードを光めっき法により形成する方法は、半導体接合のｎ層側には適用可能であるものの、ｐ層側に適用することはできない。一般に、ヘテロ接合太陽電池では、ｎ型単結晶シリコン基板を用い、ｐ層側のヘテロ接合を光入射側とする構成の特性が最も高いことが知られているが、特許文献３の方法は、ｐ層側を光入射側とするヘテロ接合太陽電池における光入射側の集電極の形成には適していないとの問題がある。また、特許文献３では、絶縁層と透明電極層とを貫通する溝内で、透明電極層の側面と金属集電極とが接しているが、透明電極層の厚みは一般に１００ｎｍ程度であるため、両者の接触面積が小さい。そのため、透明電極と集電極との間の抵抗が高くなり、集電極としての機能を十分に発揮できないとの問題がある。特許文献５では、表面と裏面の導電性薄膜の回りこみにより生じうる短絡については何ら検討がなされていない。
【００１４】
また特許文献７、８に記された方法を用いれば、レーザ処理により導電型シリコン系薄膜や透明電極層を除去した溝を形成し、表面と裏面との間の電気的短絡を除去することができるため、表面と裏面の導電性薄膜の回りこみにより生じ得る電気的短絡を除去することができると考えられる。
【００１５】
しかしながら、絶縁領域を形成した場合であっても、レーザ照射により絶縁領域に堆積物が生じると、リーク電流が発生し得るため、別途堆積物を除去する必要がある。本発明者らの検討によれば、特に、めっきにより集電極を形成する場合、前記堆積物により不所望な領域から集電極材料が析出し、更なる特性低下が生じ得ることが明らかとなった。しかしながら特許文献７，８については、上記課題については、何ら検討されていない。
【００１６】
本発明は、上記のような太陽電池の集電極形成に関わる従来技術の問題点を解決し、太陽電池の変換効率を向上させること、および太陽電池の製造コストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、所定の集電極を用いることにより、太陽電池の変換効率が向上可能であり、さらに当該集電極が低コストで形成可能であることを見出し、本発明に至った。
【００１８】
すなわち、本発明は、以下に関する。
【００１９】
一導電型半導体領域の第一主面上に逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、前記一導電型半導体領域の第二主面上に電極層を有する光電変換部と、前記光電変換部の第一主面上に、光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層を有する集電極とを備える太陽電池の製造方法であって、光電変換部の第一主面上に第一導電層が形成される第一導電層形成工程とめっき法により前記第一導電層上に第二導電層が形成されるめっき工程と、をこの順に有し、前記めっき工程前に、前記光電変換部の第一主面上における第一導電層非形成領域上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程を有し、さらに、光電変換部の第一主面側の前記透明電極層と、第二主面の前記電極層の間の電気的短絡が除去された絶縁領域を形成する絶縁処理工程を有し、前記絶縁処理工程は、前記第一主面側層または前記電極層の少なくともいずれか一方を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われるレーザ照射工程を有し、前記絶縁処理工程において、前記一導電型半導体領域および前記第一主面側層が除去されることにより前記絶縁領域が形成され、前記絶縁処理工程の後、前記めっき工程にて、前記レーザ照射により前記絶縁領域に形成された堆積物の少なくとも一部が除去される、太陽電池の製造方法。
【００２０】
前記電極層が、第二透明電極層もしくは金属電極層のうちの少なくとも一方を有することが好ましい。
【００２１】
前記電極層が、前記一導電型半導体領域側から順に、前記第二透明電極層と前記金属電極層をこの順に有することが好ましい。
【００２２】
前記レーザ照射工程において、前記第一主面側層を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われることが好ましい。
【００２３】
前記堆積物は、前記第一主面側層における透明電極層をレーザ照射することにより形成された透明電極層堆積物を含むことが好ましい。
【００２４】
前記一導電型半導体領域が一導電型単結晶シリコン基板であることが好ましい。
【００２５】
前記逆導電型半導体層が、逆導電型シリコン系薄膜であることが好ましい。
【００２６】
前記第一導電層形成工程後、前記めっき工程前に、前記絶縁層形成工程を有し、前記絶縁層形成工程において、前記第一導電層を被覆するように前記絶縁層が形成され、  前記絶縁層形成後、めっき工程前に、前記第一導電層上の絶縁層に開口部を形成する工程を有し、前記めっき工程において、前記絶縁層の開口部を介して、第一導電層と第二導電層が導通されることが好ましい。
【００２７】
前記第一導電層は熱流動開始温度Ｔ１が前記光電変換部の耐熱温度よりも低温である低融点材料を含み、前記絶縁層形成工程の後、前記低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温の基板温度Ｔａで加熱されることにより前記絶縁層に開口部が形成されることが好ましい。
【００２８】
前記絶縁層形成工程において、前記低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温の基板温度Ｔｂで加熱しながら前記絶縁層を製膜することにより前記絶縁層に開口部が形成されることが好ましい。
【００２９】
前記光電変換部は、前記一導電型結晶シリコン基板の一主面上に、シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有し、前記透明電極層上に前記集電極が形成されることが好ましい。
【００３０】
また本発明の太陽電池は、一導電型半導体領域を有する光電変換部と、前記光電変換部の第一主面上に、集電極を有する太陽電池であって、前記一導電型半導体領域は、第一主面上に逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、かつ、第二主面上に電極層を有し、前記集電極は、前記光電変換部側から順に第一導電層と第二導電層とを含み、かつ、前記第一導電層と前記第二導電層の間に、開口部が形成された絶縁層を含み、前記第一導電層は前記絶縁層により被覆されており、前記第二導電層の一部が前記絶縁層の前記開口部を通じて前記第一導電層に導通されており、前記光電変換部は、第一主面、第二主面または側面に、前記透明電極層と前記電極層の間の電気的短絡が除去された絶縁領域を有し、前記絶縁領域は、前記一導電型半導体領域および前記第一主面側層が露出するように形成されており、前記絶縁領域の少なくとも一部にレーザ痕を有することが好ましい。
【００３１】
前記絶縁領域は、前記光電変換領域の第一主面から前記光電変換領域の第二主面に達するレーザ痕を有することが好ましい。
【００３２】
前記絶縁層は、前記光電変換部の第一主面側表面における第一導電層非形成領域上にも形成されていることが好ましい。
【００３３】
前記絶縁層が、前記絶縁領域に付着していないことが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、めっき法により集電極が形成可能であるため、集電極が低抵抗化され、太陽電池の変換効率を向上することができる。また、絶縁領域を形成することにより、光電変換部の第一主面上に形成された透明電極層と第二主面上に形成された電極層との間の電気的短絡を除去することができる。また絶縁領域形成後にめっき工程を行うことにより、絶縁領域に形成される堆積物を容易に除去することが可能となり、リーク電流の発生にともなう変換特性の低下が抑制される。また第二導電層を形成する工程と同工程により堆積物の除去が可能となる。そのため、生産性に優れ、高効率の太陽電池を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の太陽電池を示す模式的断面図である。
【図２】一実施形態にかかるヘテロ接合太陽電池を示す模式的断面図である。
【図３】一実施形態にかかるヘテロ接合太陽電池を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による太陽電池の製造工程の概念図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す工程概念図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す工程概念図である。
【図７】低融点材料の加熱時の形状変化の一例を示す概念図である。
【図８】低融点材料粉末の加熱時の形状変化、およびネッキングについて説明するための概念図である。
【図９】焼結ネッキングが生じた金属微粒子のＳＥＭ写真である。
【図１０】めっき装置の構造模式図である。
【図１１】一実施形態にかかる太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。
【図１２】実施例における絶縁層の光学特性を示す図である。
【図１３】一実施形態にかかるヘテロ接合太陽電池を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に本発明の太陽電池の好ましい実施形態について説明するが、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３７】
図１に模式的に示すように、本発明の一実施形態に係る太陽電池１００は、光電変換部５０の一主面上に集電極７を備える。集電極７は、光電変換部５０側から順に、第一導電層７１と第二導電層７２とを含む。前記光電変換部の一主面上には、絶縁層が形成されている。なお、光電変換部は、一導電型半導体領域の第一主面上に、逆導電型半導体領域と透明電極層をこの順に含む第一主面側層を有し、前記一導電型半導体領域の第二主面上に電極層を有する（第二主面は図１に図示せず）。
【００３８】
以下、本発明の一実施形態であるヘテロ接合結晶シリコン太陽電池（以下、「ヘテロ接合太陽電池」と記載する場合がある）を例として、本発明をより詳細に説明する。ヘテロ接合太陽電池は、一導電型の単結晶シリコン基板の表面に、単結晶シリコンとはバンドギャップの異なるシリコン系薄膜を有することで、拡散電位が形成された結晶シリコン系太陽電池である。シリコン系薄膜としては非晶質のものが好ましい。中でも、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基板の間に、薄い真性の非晶質シリコン層を介在させたものは、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。
【００３９】
図２は、本発明の一実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池における一導電型単結晶シリコン基板１の全体の模式的断面図である。図２に模式的に示した結晶シリコン系太陽電池においては、一導電型半導体領域として、一導電型単結晶シリコン基板１と一導電型シリコン系薄膜３ｂが形成されており、逆導電型半導体領域として、逆導電型シリコン系薄膜３ａが形成されている。また、電極層１８として、裏面側透明電極層６ｂと裏面金属電極８とが形成されている。電極層１８は、裏面側透明電極層６ｂと裏面金属電極８との少なくとも一方が形成されていればよい。
【００４０】
結晶シリコン系太陽電池１０１は、光電変換部５０として、一導電型単結晶シリコン基板１の第一主面（光入射側の面、光入射面とも記す）に、第一主面側層として、一導電型半導体領域（一導電型単結晶シリコン基板１）側から、導電型シリコン系薄膜３ａおよび光入射側透明電極層６ａをこの順に有する。また、一導電型単結晶シリコン基板１の第二主面（光入射側の反対面、裏面とも記す）には、導電型シリコン系薄膜３ｂおよび電極層をこの順に有する。
【００４１】
光電変換部５０表面の光入射側透明電極層６ａ上には、第一導電層７１および第二導電層７２を含む集電極７が形成されている。本実施形態のように、第一導電層非形成領域には、絶縁層９が形成されていることが好ましい。また、第一導電層７１と第二導電層７２との間に開口部９ｈを有する絶縁層９が形成されていることが好ましい。
【００４２】
一導電型単結晶シリコン基板１と導電型シリコン系薄膜３ａ，３ｂとの間には、真性シリコン系薄膜２ａ，２ｂを有することが好ましい。導電型シリコン系薄膜３ｂ上には、電極層１８として、裏面側透明電極層６ｂまたは裏面金属電極８との少なくとも一方が形成されるが、電極層１８として、裏面側透明電極層６ｂおよび裏面金属電極８を有する場合、導電型シリコン系薄膜３ｂ上に裏面側透明電極層６ｂが形成されることが好ましく、裏面側透明電極層６ｂの上には裏面金属電極８を有することが好ましい。
【００４３】
まず、本発明の結晶シリコン系太陽電池における、一導電型単結晶シリコン基板１について説明する。一般的に単結晶シリコン基板は、導電性を持たせるために、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有している。単結晶シリコン基板は、シリコン原子に電子を導入するための原子（例えばリン）を含有させたｎ型と、シリコン原子に正孔を導入する原子（例えばボロン）を含有させたｐ型がある。すなわち、本発明における「一導電型」とは、ｎ型またはｐ型のどちらか一方であることを意味する。
【００４４】
ヘテロ接合太陽電池では、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。そのため、光入射側のヘテロ接合は逆接合であることが好ましい。一方で、正孔と電子とを比較した場合、有効質量および散乱断面積の小さい電子の方が、一般的に移動度が大きい。以上の観点から、ヘテロ接合太陽電池に用いられる単結晶シリコン基板１は、ｎ型単結晶シリコン基板であることが好ましい。一導電型単結晶シリコン基板１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。
【００４５】
テクスチャが形成された一導電型単結晶シリコン基板１の表面に、シリコン系薄膜が製膜される。シリコン系薄膜の製膜方法としては、プラズマＣＶＤ法が好ましい。プラズマＣＶＤ法によるシリコン系薄膜の形成条件としては、基板温度１００〜３００℃、圧力２０〜２６００Ｐａ、高周波パワー密度０．００４〜０．８Ｗ／ｃｍ2が好ましく用いられる。シリコン系薄膜の形成に使用される原料ガスとしては、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6等のシリコン系ガス、またはシリコン系ガスとＨ2との混合ガスが好ましく用いられる。
【００４６】
導電型シリコン系薄膜３は、一導電型または逆導電型のシリコン系薄膜である。例えば、一導電型単結晶シリコン基板１としてｎ型が用いられる場合、一導電型シリコン系薄膜、および逆導電型シリコン系薄膜は、各々ｎ型、およびｐ型となる。ｐ型または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またはＰＨ3等が好ましく用いられる。また、ＰやＢ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。導電型シリコン系薄膜の製膜時に、ＣＨ4、ＣＯ2、ＮＨ3、ＧｅＨ4等の異種元素を含むガスを添加して、シリコン系薄膜を合金化することにより、シリコン系薄膜のエネルギーギャップを変更することもできる。
【００４７】
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）等が挙げられる。中でも非晶質シリコン系薄膜を用いることが好ましい。例えば、一導電型単結晶シリコン基板１としてｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合の光電変換部５０の好適な構成としては、透明電極層６ａ／ｐ型非晶質シリコン系薄膜３ａ／ｉ型非晶質シリコン系薄膜２ａ／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質シリコン系薄膜２ｂ／ｎ型非晶質シリコン系薄膜３ｂ／透明電極層６ｂの順の積層構成が挙げられる。この場合、前述の理由から、ｐ層側を光入射面とすることが好ましい。
【００４８】
真性シリコン系薄膜２ａ，２ｂ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が好ましい。単結晶シリコン基板上に、ＣＶＤ法によってｉ型水素化非晶質シリコンが製膜されると、単結晶シリコン基板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。また、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。
【００４９】
ｐ型シリコン系薄膜は、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、またはｐ型非晶質シリコンオキサイド層であることが好ましい。不純物拡散の抑制や直列抵抗低下の観点ではｐ型水素化非晶質シリコン層が好ましい。一方、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層およびｐ型非晶質シリコンオキサイド層は、ワイドギャップの低屈折率層であるため、光学的なロスを低減できる点において好ましい。
【００５０】
ヘテロ接合太陽電池１０１の光電変換部５０は、導電型シリコン系薄膜３ａ，３ｂ上に、透明電極層６ａ，６ｂを備えることが好ましい。透明電極層は、透明電極層形成工程により形成される。透明電極層６ａ，６ｂは、導電性酸化物を主成分とすることが好ましい。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、酸化錫を単独または混合して用いることができる。導電性、光学特性、およ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「主成分とする」とは、含有量が５０重量％より多いことを意味し、７０重量％以上が好ましく、９０％重量以上がより好ましい。透明電極層は、単層でもよく、複数の層からなる積層構造でもよい。このとき、透明電極層６ａ、６ｂは、一導電型単結晶シリコン基板１の第一主面および第二主面の全面にそれぞれ形成されることが好ましい。
【００５１】
透明電極層には、ドーピング剤を添加することができる。例えば、透明電極層として酸化亜鉛が用いられる場合、ドーピング剤としては、アルミニウムやガリウム、ホウ素、ケイ素、炭素等が挙げられる。透明電極層として酸化インジウムが用いられる場合、ドーピング剤としては、亜鉛や錫、チタン、タングステン、モリブデン、ケイ素等が挙げられる。透明電極層として酸化錫が用いられる場合、ドーピング剤としては、フッ素等が挙げられる。
【００５２】
ドーピング剤は、光入射側透明電極層６ａおよび裏面側透明電極層６ｂの一方もしくは両方に添加することができる。特に、光入射側透明電極層６ａにドーピング剤を添加することが好ましい。光入射側透明電極層６ａにドーピング剤を添加することで、透明電極層自体が低抵抗化されるとともに、光入射側透明電極層６ａと集電極７との間での抵抗損を抑制することができる。
【００５３】
光入射側透明電極層６ａの膜厚は、透明性、導電性、および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。光入射側透明電極層６ａの役割は、集電極７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く、膜厚は１０ｎｍ以上であることが好ましい。膜厚を１４０ｎｍ以下にすることにより、光入射側透明電極層６ａでの吸収ロスが小さく、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、光入射側透明電極層６ａの膜厚が上記範囲内であれば、透明電極層内のキャリア濃度上昇も防ぐことができるため、赤外域の透過率低下に伴う光電変換効率の低下も抑制される。
【００５４】
透明電極層の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法等の物理気相堆積法や、有機金属化合物と酸素または水との反応を利用した化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法等が好ましい。いずれの製膜方法においても、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。
【００５５】
透明電極層作製時の基板温度は、適宜設定される。例えば、シリコン系薄膜として非晶質シリコン系薄膜が用いられる場合、２００℃以下が好ましい。基板温度を２００℃以下とすることにより、非晶質シリコン層からの水素の脱離や、それに伴うシリコン原子へのダングリングボンドの発生を抑制でき、結果として変換効率を向上させることができる。
【００５６】
裏面側透明電極層６ｂ上には、裏面金属電極８が形成されることが好ましい。裏面金属電極８としては、近赤外から赤外域の反射率が高く、かつ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。このような特性を満たす材料としては、銀やアルミニウム等が挙げられる。裏面金属電極層の製膜方法は、特に限定されないが、スパッタ法や真空蒸着法等の物理気相堆積法や、スクリーン印刷等の印刷法等が適用可能である。
【００５７】
図４（Ａ）は、一実施形態により、一導電型単結晶シリコン基板１上に、シリコン系薄膜２，３；透明電極層６；および裏面金属電極層８までが形成された状態の結晶シリコン系太陽電池を模式的に表す断面図である。図４（Ａ）に示した結晶シリコン系太陽電池においては、一導電型半導体領域として、一導電型単結晶シリコン基板１と一導電型シリコン系薄膜３ｂが形成されており、逆導電型半導体領域として、逆導電型シリコン系薄膜３ａが形成されている。また、電極層１８として、裏面側透明電極層６ｂと裏面金属電極８とが形成されている。図４（Ａ）では、一導電型単結晶シリコン基板１の裏面側に真性シリコン系薄膜２ｂおよび一導電型シリコン系薄膜３ａが形成された後、光入射側に第一主面側層として、真性シリコン系薄膜２ａおよび逆導電型シリコン系薄膜３ａ、その後、光入射側の透明電極層６ａが形成され、その後電極層１８として裏面側の透明電極層６ｂおよび裏面金属電極層８までが形成された場合の構造を模式的に示している（なお、結晶シリコン系太陽電池の各層の形成順は、図４（Ａ）に示す形態に限定されるものではない）。
【００５８】
製膜用マスクを使用せずに、ＣＶＤ法やスパッタ法等により上記各層が形成された場合、一導電型単結晶シリコン基板１の裏面側の真性シリコン系薄膜２ｂ、一導電型シリコン系薄膜３ｂ、電極層である透明電極層６ｂおよび裏面金属電極層８は、製膜時の回り込みによって、一導電型単結晶シリコン基板１の側面および光入射面にまで形成されている。また、一導電型単結晶シリコン基板１の光入射面に形成された真性シリコン系薄膜２ａ、逆導電型シリコン系薄膜３ａ、および透明電極層６ａは、製膜時の回り込みによって、一導電型単結晶シリコン基板１の側面および裏面側にまで形成されている。このような回り込みが生じた場合、図４（Ａ）からも理解されるように、光入射面側の透明導電層６ａと、電極層である裏面側透明導電層６ｂおよび裏面金属電極層８と、が短絡した状態となり、太陽電池の特性が低下するおそれがある。
【００５９】
本発明では、絶縁処理工程において、一導電型半導体領域の少なくとも第一主面上または第二主面上に、絶縁領域が形成されており、第一主面側の第一主面側層と、第二主面の電極層との間の電気的短絡が除去される。この際、第一主面側層または電極層の少なくともいずれか一方を貫通して除去し、かつ、一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われることで、絶縁領域が形成される。
【００６０】
なお、本発明における「絶縁領域」とは、一導電型半導体領域および第一主面側層が除去された領域であり、光電変換部の第一主面側の前記透明電極層と、第二主面の前記電極層の間の電気的短絡が除去された領域を意味する。また、絶縁処理工程の後、めっき工程が実施される。この工程でレーザ照射により絶縁領域に形成された堆積物の少なくとも一部が除去される。堆積物はより多く除去されることが好ましい。
【００６１】
以下では、各工程を詳細に説明する。まず絶縁処理工程について説明する。絶縁処理工程においては、一導電型半導体領域および第一主面側層が除去されることにより絶縁領域が形成される。なお、第一主面側層が除去された領域を第一主面側層除去領域６ａＮという。第一主面側層除去領域６ａＮは、逆導電型半導体領域と、光電変換部の第一主面側の最表面層である透明電極層が除去された領域を有する。本発明においては、絶縁領域は、（ｉ）前記第一主面側層を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われる方法、あるいは、（ｉｉ）前記電極層を貫通して除去し、かつ、前記一導電型半導体領域の少なくとも一部を除去するようにレーザ照射が行われた後、光電変換部を破断する方法、により形成される。
【００６２】
（ｉ）の場合、例えば、図４（Ｃ−１）に示すように、第一主面側から、第一主面側層を貫通して除去し、一導電型半導体領域に達するようにレーザ照射を行うことにより絶縁領域が形成される。具体的には、レーザ光を光入射側透明電極層６ａを透過するように照射して、レーザ照射領域内の透明電極層の少なくとも一部を、透明電極層の下層に形成された材料（例えば、シリコン系薄膜層や一導電型単結晶シリコン基板１）とともに除去する方法で実施できる。レーザ照射を線状に行った場合には、図３（Ａ）に、断面構造を模式的に示したように第一主面側層除去領域６ａＮが溝状に形成される。
【００６３】
また、第一主面側からレーザ光を照射することにより溝を形成し、図４（Ｄ−１）に示すように、該溝を用いて一導電型単結晶シリコン基板１を破断することによっても第一主面側層除去領域６ａＮを形成することができる。
【００６４】
更には、図４（Ｃ−２）（Ｃ−３）に示すように、に示すように、第一主面側表面から第二主面側表面、もしくは第二主面側表面から第一主面側表面に達するようにレーザ光を照射して、貫通孔を形成し、一導電型単結晶シリコン基板１ごと切断することによっても第一主面側層除去領域６ａＮを形成することができる。この場合、図３（Ｂ）に断面構造を模式的に示すように、一導電型単結晶シリコン基板１の側面に第一主面側層除去領域６ａＮが形成される。また、レーザ照射により第一主面側層が除去される。
【００６５】
また（ｉｉ）の場合、図４（Ｃ−４）に示すように、第二主面側から、第二主面側の電極層を貫通して除去し、一導電型単結晶シリコン基板１に達するようにレーザ照射を行うことにより溝を形成し、該溝に沿って破断することにより、第一主面側層が除去される。このように第一主面側層除去領域６ａＮを形成することで、第一主面側層除去領域６ａＮを形成することができる。
【００６６】
絶縁層領域の形成は、適切な強度・波長を有するレーザ光を照射することに行うことができる。溝または貫通孔の形成に好適に用いることができるレーザ光は、結晶シリコン基板が吸収することができる波長を有し、溝または貫通孔を形成するだけの十分な出力を有するものであれば適用できる。ＹＡＧレーザやＡｒレーザの第２高調波や、第３高調波などの波長が１０００ｎｍ以下で、１〜４０Ｗのパワーのレーザを用いることができる。また、レーザ光の光径としては、例えば、２０〜２００μｍのものを用いることができる。このような条件のレーザ光を照射することにより、幅が上記のレーザ光の光径とほぼ同じである溝または貫通孔を形成することができる。
【００６７】
前記一導電型単結晶シリコン基板を溝に沿って破断する場合においては、溝１７の深さは、溝に沿った破断を行いやすい深さで適宜選ぶことができる。破断の方法としては、例えば、溝の部分を中心にして結晶シリコン基板の周辺部を保持部材で挟み折り曲げることにより、折り曲げ破断する方法がある。
【００６８】
引き続き、レーザ処理により生じた堆積物の除去について説明する。一般に、レーザ照射を行うとレーザ照射領域にはレーザ処理により生じた堆積物が付着する。これは、レーザ照射により蒸発した材料の一部が再凝集して絶縁領域に堆積して形成されたものである。レーザ照射によって生じたレーザ照射により生じた堆積物は、レーザ照射によって除去された領域にある物質を含んで構成される。この物質としては、例えば、結晶シリコン基板、シリコン系薄膜層、透明電極層、絶縁層の構成物質及びこれらがレーザ照射によって変質した物質（例えば、還元物や酸化物や混合物、照射前と比較して、原子配列が変化したものや組成が変化したもの）が挙げられる。また、このような堆積物の中には、レーザ光照射により変質（例えば還元）により、金属化したものすることもあり得る。レーザ光照射時及び照射直後は、高温になることから金属は溶融し、凝集しやすいと考えられる。
【００６９】
レーザ照射により絶縁領域を形成し、第一主面と第二主面との間の電気的短絡の除去を行った場合であっても、レーザ照射により生じた堆積物が絶縁領域に付着すると、新たな経路でリーク電流が発生する場合があると考えられる。
【００７０】
透明電極層または電極層と、一導電型単結晶シリコン基板との間に付着した異物は、太陽電池性能低下の原因になり得る。本発明においては、レーザ照射により生じた堆積物が異物になり得る。すなわち、絶縁領域において、透明電極層または電極層と、一導電型単結晶シリコン基板と、の間に堆積物が付着すると、太陽電池性能低下の原因になり得る。
【００７１】
従来では、レーザ照射は太陽電池製造工程の最終段階にて実施されることが一般的であったが、本発明のようにめっき法により集電極を形成する場合、堆積物から集電極材料が析出する場合があるため、より堆積物の影響が重要であることが明らかとなった。
【００７２】
例えば、第一主面側層として一導電型半導体領域上に形成された逆導電型シリコン系薄膜および透明電極層と、一導電型半導体領域としての一導電型単結晶シリコン基板との間にレーザ照射により生じた堆積物が付着すると、ｐｎ接合乃至はｐｉｎ接合を短絡することからリーク電流が生じやすくＦＦが低下しやすい。一方、電極層と、一導電型単結晶シリコン基板との間にレーザ照射により生じた堆積物が付着すると、裏面電界（ＢＳＦ；Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）を弱めるためＶｏｃが低下しやすい。なかでも、第一主面側層としての逆導電型シリコン系薄膜上に形成された透明電極層と、一導電型単結晶シリコン基板と、の間にレーザ照射により生じた堆積物が付着すると、太陽電池特性の低下はより顕著になりやすい。特に、レーザ照射により生じた堆積物が導電性を有する場合、影響は更に顕著なものとなりやすい。
【００７３】
第二導電層が形成されるめっき工程においては、めっき電流を通電すると、図４（Ｄ−１’）に示すようにレーザ照射により生じた堆積物を起点として、第二導電層材料が析出し得る。このときには、絶縁領域により表裏の電気的短絡を除去した場合であっても、透明電極層と一導電型単結晶シリコン基板との間の短絡によるリーク電流がより増加する可能性がある。
【００７４】
このようなリーク電流は太陽電池特性の低下要因となることから、本発明においては、リーク発生箇所を除去することが好ましく、これは、レーザ照射により生じた堆積物を除去することで実現される。特に、透明電極層や透明電極層の変質物からなる透明電極層堆積物は導電性となりやすい。また、透明電極層はもともと一導電性単結晶シリコン基板などの一導電型半導体領域に近接して存在することから、透明電極層堆積物はリーク電流の経路となりやすく、除去されることが好ましい。また、発明のようにめっき法により集電極を形成する場合、前述のように堆積物を起点として集電極材料が析出する場合がある。これは信頼性を含めた太陽電池特性の低下の原因となる可能性があり、こうした可能性を低減させるためにも、レーザ照射により生じた堆積物を除去することが好ましい。
【００７５】
本発明においては、第二導電層が形成されるめっき工程において、レーザ照射により生じた堆積物の除去が実施される。なお、本発明においては、絶縁層形成工程とレーザ照射工程とをこの順番で実施する場合もある。この場合、絶縁領域の再表面には、絶縁層が形成されず、レーザ照射により生じた堆積物が付着することから、めっき工程においては、堆積物はめっき液と接触させることが可能である。
【００７６】
めっき工程においてレーザ照射により生じた堆積物の除去を実施するとは、第二導電層が形成されるめっき工程で用いられるめっき液と主成分が同種の薬液と、めっき装置とをそれぞれ用いてレーザ照射により生じた堆積物の除去を実施することを意味する。この際、レーザ照射により生じた堆積物が薬液に曝され、レーザ照射により生じた堆積物が絶縁領域から除去され得る。
【００７７】
この場合、レーザ照射により生じた堆積物をエッチング液に接触させると、レーザ照射により生じた堆積物がエッチングされ得る。レーザ照射により生じた堆積物が導電性を有する場合は、電解質を含む液体の中で、レーザ照射により生じた堆積物とめっき槽内にある電極（第二導電層形成のめっき処理中には陽極として用いられる電極）との間に、レーザ照射により生じた堆積物が電解エッチングされるよう電圧を印加してもよい。これは、例えば、第二導電層生成の際と極性が反対となるように電圧を印加することによって実施され得る。
【００７８】
生産性の向上の観点から、レーザ照射により生じた堆積物の除去は、第二導電層形成用のめっき槽を用いることが好ましい。エッチング液としては、第二導電層形成用のめっき液を用いることが好ましい。また、電解質を含む液体や電極としては、それぞれめっき工程で用いられるめっき液や電極（陽極）とすることが好ましい。また、より確実にリーク電流を抑制させる観点から、レーザ照射により生じた堆積物の除去は、上記のようにめっき工程において実施するのに加えて、別途、エアーブローや水洗、超音波洗浄等の除去手法を用いて実施してもよい。
【００７９】
第二導電層をめっき工程により形成する場合、レーザ照射により生じた堆積物の除去を当該めっき工程において実施すれば、新たにレーザ照射により生じた堆積物の除去するための工程を設ける必要がないことから、工程を短縮することができる、また、廃液等の廃棄物の生成量や工程内での基板の破損等の発生頻度を低減させることが可能となる等の生産性の観点から好適である。
【００８０】
以下では、上記の（ｉ）第一の実施形態と、（ｉｉ）第二の実施形態について、絶縁処理工程についてより詳細を説明する。なお、本発明においては、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００８１】
［第一の実施形態］
図４は、透明電極層６ａを全面製膜し（図４（Ａ））、該透明電極層上に、製膜面の反対側の面側に回りこむように、第一主面側の第一導電層非形成領域に絶縁層９が形成された場合（図４（Ｂ））の一例を表す模式的断面図である。
【００８２】
絶縁層９は、絶縁層形成工程において、第一主面側の第一導電層非形成領域に形成される。絶縁層９は、絶縁性材料を用いて形成されることが好ましい。絶縁性を有する絶縁層９を形成することにより、後述のめっき工程において、透明電極層上に第二導電層材料が析出することや、透明電極層のダメージを抑制することができる。また、絶縁層９はレーザ照射により変質しにくい材料であることが好ましい。
【００８３】
このとき、結晶シリコン系太陽電池１０１の端部は、図４（Ａ）に模式的に示すように表面側の透明電極層と裏面との電極層（裏面側透明電極層及び裏面金属電極８）が端部にて短絡した電気的短絡部が形成される。電気的短絡部は、太陽電池性能が著しく低下させる原因となることから、絶縁処理工程において除去することが好ましい。
【００８４】
当該形態では、絶縁処理工程において図３（Ａ）（Ｂ）に示すように絶縁領域として第一主面側層除去領域が形成されていることから、光入射面側と裏面側とで、透明電極層が分離される。従って、光入射面と裏面との間の電気的短絡を除去することができる。
【００８５】
太陽電池性能向上の観点から、第一主面側層除去領域は、集電極７よりも外周の領域に設けられることが好ましい。特に、有効発電面積を大きくする観点からは、第一主面および／または第二主面の端部により近い位置（例えば端部から５ｍｍ以下の領域）に第一主面側層除去領域が設けられることが好ましい。
【００８６】
本発明の絶縁処理工程に関し、絶縁領域の形成領域について図４を用いてより詳細に説明する。図４（Ｃ−１）は、図４（Ｂ−１）に示す結晶シリコン基板に、表面側に溝１７により絶縁領域を形成した、光電変換部準備工程後の一導電型結晶シリコン基板１の端部を示す模式的断面図である。溝１７は、一導電型結晶シリコン基板１に到達するよう形成されており、溝１７により透明電極層６ａと絶縁層９とが除去されている。すなわち、絶縁領域として第一主面側層除去領域と、絶縁層除去領域が形成されている。第一主面側層除去領域により、表面側と裏面側の間の電気的短絡が除去される。
【００８７】
第一の実施形態においては、図４（Ｃ−２）に示すように第一主面側からレーザ照射を行っても良いし、図（Ｃ−３）に示すように第二主面側から、第一主面に達するようにレーザ照射を行っても良いが、集電極の形成位置と溝との位置あわせを容易にする観点から、結晶シリコン系太陽電池１０１の第一主面側から溝を形成することが好ましい。
【００８８】
また、図４（Ｃ−１）に模式的に示すように、絶縁領域においては、透明電極層に加えて、一導電型半導体領域である一導電型単結晶シリコン基板１と、逆導電型半導体領域である逆導電型シリコン系薄膜３ａの少なくとも一部がそれぞれレーザ照射により除去される。また、絶縁領域においては、第二主面側の電極層（裏面金属電極層８や裏面側透明電極層６ｂ）も付着していないことが好ましい。
【００８９】
表面と裏面との間の電気的短絡をより確実に除去する観点から、溝形成後に基板の破断を行ってもよい。図４（Ｄ−１）は、図４（Ｃ−１）に示す一導電型単結晶シリコン基板を溝に沿って破断することによって得られた、結晶シリコン系太陽電池の端部形状を示す模式的断面図である。端部には表面側に溝を形成したことに伴う切り欠き状の構造（レーザ痕）が形成され得る。また、一導電型単結晶シリコン基板を溝に沿って破断することにより、導電型シリコン系薄膜も、透明電極層も付着していない破断面が形成される。これにより、切り欠き状の構造と破断面(分割面)からなる絶縁領域（第一主面側層除去領域）を有する結晶シリコン系太陽電池を得ることができる。
【００９０】
この際、レーザ照射による溝が形成されない第二主面側には、破断面がレーザ照射後に形成されることから、レーザ照射により生じた堆積物は付着しにくいが、第一主面側には、レーザ照射により生じた堆積物は付着し得る。
【００９１】
基板の分割は、溝形成工程と基板破断工程との二段階で実施しなくてもよく、図４（Ｃ−２）や（Ｃ−３）に示すように、一導電型単結晶シリコン基板１を貫通するように貫通孔を形成して、貫通孔形成と同時に基板の切断を行ってもよい。このような手法を用いて絶縁処理工程を行えば、溝に沿って結晶シリコン基板を分割する工程を設けなくてもよく、生産工程を短縮することができる場合がある。
【００９２】
［第二の実施形態］
図４（Ｃ−４）に示すように、第二主面側からレーザを入射させ、電極層を貫通させて、第一導電型単結晶シリコン基板１に到達する溝を形成しても、第一主面と第二主面との間の短絡を除去することはできない。このため、第二主面側からレーザを照射して絶縁領域を形成する際には、図４（Ｄ−４）に示すようにレーザ光を照射して溝を形成した後、該溝を起点として第一導電型単結晶シリコン基板１を破断する必要がある。
【００９３】
これにより、切り欠き状の構造（レーザ痕）と分割面(破断面)を有する絶縁領域を有する結晶シリコン系太陽電池を得ることができる。この際、レーザ照射による溝が形成されない第一主面側には、レーザ照射により生じた堆積物は付着しにくいが、第二主面側には、レーザ照射により生じた堆積物は付着し得る。第二主面側に付着した、レーザ照射により生じた堆積物は、前述のようにＶｏｃ低下の原因になり得る。
【００９４】
本発明においては、上記第一の実施形態または第二の実施形態で示したように、絶縁処理工程を行うことにより、絶縁領域を形成することができる。
【００９５】
以下では、レーザ照射工程後（第二導電層が形成されるめっき工程前）と第二導電層が形成されるめっき工程後における透明電極層、電極層、一導電性半導体領域、逆導電型半導体領域の絶縁領域近傍の種々の典型的な構造について、図６に模式的に示した断面図を用いてそれぞれの特徴を説明する。なお、図６−１では回り込みにより短絡が生じた図、図６−２〜図６−４では、第一の実施形態に対応し、図６−５〜６−９では比較例となる実施形態、図６−１０、１１では第二の実施形態に対応する。
【００９６】
（ｉ）第一の実施形態を以下図６−２〜図６−４に示す。
【００９７】
図６−１は、図４−１で示したように、一導電型単結晶シリコン基板１上に、シリコン系薄膜２，３；透明電極層６；および裏面金属電極層８までが形成された状態の結晶シリコン系太陽電池を模式的に表す断面図である。図６−１では、一導電型単結晶シリコン基板１の裏面側に真性シリコン系薄膜２ｂおよび一導電型シリコン系薄膜３ａが形成された後、光入射側に真性シリコン系薄膜２ａおよび逆導電型シリコン系薄膜３ａが形成され、その後、光入射側の透明電極層６ａ、ならびに電極層１７として裏面側の透明電極層６ｂおよび裏面金属電極層８までが形成された場合の構造を模式的に示している。
【００９８】
図６−２〜図６−７は、図６−１に示した光電変換部の第一の面にレーザ光が照射された光電変換部を示している。表面側からレーザ光を照射し、一導電型単結晶シリコン基板１に達するような溝を形成した光電変換部を図６−２に、溝が一導電型単結晶シリコン基板１の裏面側に貫通し、貫通孔が形成された光電変換部を図６−３に、裏面側からレーザ光が照射され、表面側まで貫通する貫通孔が形成された光電変換部を図６−４に示す。図６−２〜図６−４に示された構造においては、レーザ照射領域の第一主面側層である光入射側透明電極層６ａおよび逆導電型シリコン系薄膜３ａと、一導電型単結晶シリコン基板と、が除去された構造となっている。このため、表面の透明電極層と裏面の電極層との間の電気的短絡が除去されている。
【００９９】
また、めっき工程前においては、レーザ照射によって生じた堆積物が、レーザ照射によって形成された溝や貫通孔の側面に付着しているが、レーザ照射によって生じた堆積物はめっき工程により除去される。これにより、前記電気的短絡が除去されるため、高い太陽電池性能が得られることが期待できる。
【０１００】
一方、図６−５に示したように、レーザ照射工程の後に絶縁層を形成すると、レーザ照射により生じた堆積物が絶縁層により被覆されるため、めっき工程においてレーザ照射により生じた堆積物を完全に除去することが困難になる。このため、レーザ照射により生じた堆積物によるリーク電流が発生して、太陽電池性能が、図６―２〜４に示した太陽電池より低下する場合がある。
【０１０１】
なお、レーザ光が透明電極層６ａや逆導電型シリコン系薄膜３ａのみで吸収し、一導電型単結晶シリコン基板に到達しないように、レーザ光の波長や強度を調整しても、透明電極層６ａや逆導電型シリコン系薄膜３ａの膜厚は薄いことから、透明電極層６ａや逆導電型シリコン系薄膜３ａの膜厚で生じた熱が一導電型単結晶シリコン基板１に到達し、透明電極層６ａや逆導電型シリコン系薄膜３ａと同時に、一導電型単結晶シリコン基板も除去され得る。さらにレーザ光照射条件を調整しても、光照射面側透明電極層６ａや逆導電型シリコン系薄膜３ａがレーザ照射領域に一部残存すれば、これらがリーク電流の原因となり得る。このため、一導電型結晶シリコン基板１を除去せず光入射側の透明電極層６ａや逆導電型シリコン系薄膜３ａの除去を行い、図６−６，図６−７に示す構造を作製することは実際上困難である。
【０１０２】
また図６−８に示すように、マスクを用いて光入射面側の透明電極層や絶縁層を製膜し、透明電極層や絶縁層の非形成領域において、レーザを照射することによっても、表面の透明電極層と裏面の電極層との間の短絡を防ぐことができるが、このときには、透明電極層の形成領域が小さくなり、太陽電池の有効面積が小さくなるため出力は低下するという不具合が生じる場合がある。
【０１０３】
また、（ｉｉ）第二の実施形態を以下図６−９〜１０に示す。
【０１０４】
図６−９に示すように、裏面側からレーザを照射し、一導電型単結晶シリコン基板１に到達する溝を形成しても、表面の透明電極層と裏面の絶縁層との間の電気的短絡を除去することは出来ないため、高い太陽電池性能を得ることは困難である。図６−１０は、図６−９に示した太陽電池を、溝を起点として破断して形成した太陽電池を模式的に示した図である。このため、光入射側には、レーザ照射によって生じた堆積物が生じることはないが、裏面側には、レーザ照射によって生じた堆積物は生じ得る。このレーザ照射によって生じた堆積物は、めっき工程において除去され得る。このため、従来、めっき法で形成された電極で期待された集電極での抵抗損の低減によるＦＦの向上に加えて、上記のレーザ照射によって生じた堆積物除去による効果によりＶｏｃ等の因子が向上し、変換効率がより高い太陽電池を作製することができる。
【０１０５】
以上のように形成された光電変換部の第一主面上に、集電極７が形成される。集電極７は、第一導電層７１と、第二導電層７２とを含む。第一導電層７１は、光電変換部の耐熱温度よりも低温の熱流動開始温度Ｔ1を有する、低融点材料を含むことが好ましい。
【０１０６】
透明電極層６ａ上に、集電極７が形成される。集電極７は、第一導電層７１と、第二導電層７２とを含む。第一導電層７１は、導電性材料を含む。前記導電性材料は、光電変換部の耐熱温度よりも低温の熱流動開始温度Ｔ1を有する、低融点材料を含むことが好ましい。本発明の一実施形態に係る集電極７において、第二導電層７２の一部は、第一導電層７１に導通されている。ここで「一部が導通されている」とは、典型的には絶縁層に開口部が形成され、その開口部に第二導電層の材料が充填されていることによって、導通されている状態であり、また絶縁層の一部の膜厚が、数ｎｍ程度と非常に薄くなる（すなわち局所的に薄い膜厚の領域が形成される）ことによって、第二導電層７２が第一導電層７１に導通しているものも含む。例えば、第一導電層７１の低融点材料がアルミニウム等の金属材料である場合、その表面に形成された酸化被膜（絶縁層に相当）を介して第一導電層７１と第二導電層との間が導通されている状態が挙げられる。
なお、本発明においては、図１３に示すように、第一導電層の一主面側表面の全部が第二導電層に導通されていてもよい。
【０１０７】
絶縁層９に、第一導電層と第二導電層とを導通させるための開口部を形成する方法は特に制限されず、レーザ照射、機械的な孔開け、化学エッチング等の方法が採用できる。また、第一導電層の表面凹凸構造を光電変換部の表面凹凸構造よりも大きくして絶縁層製膜時に開口部を形成する方法なども用いることができる。一実施形態では、第一導電層中の導電性材料として低融点材料を用い、該低融点材料を熱流動させることによって、その上に形成された絶縁層に開口部を形成する方法が挙げられる。
【０１０８】
第一導電層中の低融点材料の熱流動により開口部を形成する方法としては、低融点材料を含有する第一導電層７１上に絶縁層９を形成後、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１以上に加熱（アニール）して第一導電層の表面形状に変化が生じさせ、その上に形成されている絶縁層９に開口部（き裂）を形成する方法；あるいは、低融点材料を含有する第一導電層７１上に絶縁層９を形成する際にＴ１以上に加熱することにより、低融点材料を熱流動させ、絶縁層の形成と同時に開口部を形成する方法が挙げられる。
【０１０９】
以下、第一導電層中の低融点材料の熱流動を利用して、絶縁層に開口部を形成する方法を図面に基づいて説明する。なお、本発明においては、以下の実施形態に限定されるものではない。
【０１１０】
図５は、太陽電池の光電変換部５０上への集電極７の形成方法の一実施形態を示す工程概念図である。この実施形態では、まず、光電変換部５０が準備される（光電変換部準備工程、図５（Ａ））。光電変換部は、第一主面側の最表面層として透明電極層６ａを有する。本実施形態においては、図４（Ａ）に示すように、透明電極層６ａは裏面側に回りこむように形成されている。例えば、ヘテロ接合太陽電池の場合は、前述のように、一導電型シリコン基板上に、シリコン系薄膜および透明電極層を備える光電変換部が準備される。
【０１１１】
光電変換部の第一主面上に、低融点材料７１１を含む第一導電層７１が形成される（第一導電層形成工程、図５（Ｂ））。第一導電層７１および透明電極層６ｂ上には、絶縁層９が形成される（図５（Ｃ））。絶縁層９は、光電変換部５０の第一導電層７１が形成されていない領域（第一導電層非形成領域）上にも形成される。本発明においては、光電変換部５０の最表面層として透明電極層が形成されており、上述のように、透明電極層形成領域上に絶縁層９が形成される。この際、第一導電層形成領域上にも絶縁層９が形成されることが好ましい。
【０１１２】
その後、加熱によるアニール処理が行われる（アニール工程、図５（Ｄ））。アニール処理により、第一導電層７１がアニール温度Ｔａに加熱され、低融点材料が熱流動することによって表面形状が変化し、それに伴って第一導電層７１上に形成された絶縁層９に変形が生じる。絶縁層９の変形は、典型的には、絶縁層への開口部９ｈの形成である。開口部９ｈは、例えばき裂状に形成される。
【０１１３】
絶縁層形成後に、絶縁処理が行われ、絶縁領域が形成されることにより第一主面と第二主面との間の短絡を除去される（絶縁処理工程、図５（Ｅ））。図５（Ｅ）では、第一主面から第二主面に達するようにレーザ照射を行っているが、第二主面から第一主面に達するようにレーザ照射を行っても良く、第一主面もしくは第二主面からシリコン基板に達する溝を形成した後、該溝にそって破断して絶縁領域を形成してもよい。
【０１１４】
アニール処理により絶縁層に開口部を形成した後に、めっき法により第二導電層７２が形成される（めっき工程、図５（Ｆ））。第一導電層７１は絶縁層９により被覆されているが、絶縁層９に開口部９ｈが形成された部分では、第一導電層７１が露出した状態である。そのため、第一導電層がめっき液に曝されることとなり、この開口部９ｈを起点として金属の析出が可能となる。このような方法によれば、集電極の形状に対応する開口部を有するレジスト材料層を設けずとも、集電極の形状に対応する第二導電層をめっき法により形成することができる。また、図５（Ｅ）のレーザ照射により、絶縁領域に形成された堆積物をめっき工程におけるめっき液により除去することができる。
【０１１５】
絶縁処理工程は、めっき工程の前に実施される。めっき工程の前に絶縁処理を実施することで、表面と裏面との間の電気的短絡が除去されるため、第二導電層形成の際に電解めっきを行ったとしても、裏面側とめっき電源とを絶縁させれば、裏面側に第二導電層材料を析出することを抑制することができる。また、レーザ照射によって生じた堆積物の除去をめっき工程で実施することができるため、前述のように生産性の観点からも好都合である。
【０１１６】
また、レーザ照射工程は、絶縁層形成工程以降に実施される。このような順番によれば、レーザ照射により生じた堆積物上に絶縁層が形成されないため、レーザ照射により生じた堆積物は露出している。このため、めっき工程において、レーザ照射により生じた堆積物の除去を容易に行うことができる。
【０１１７】
なお、レーザ照射工程は、アニール処理の前に実施してもよいし、アニール処理の後に実施してもよい。なお、絶縁領域に生じうるリーク電流をより抑制できる観点からは、アニール処理前に実施することが好ましい。
【０１１８】
以下では、第一導電層、絶縁層、第二導電層の詳細について説明する。
【０１１９】
（第一導電層）
第一導電層７１は、第一の実施形態と同様、めっき法により第二導電層が形成される際の導電性下地層として機能する層である。第一導電層は電解めっきの下地層として機能し得る程度の導電性を有していればよい。なお、本明細書においては、体積抵抗率が１０-2Ω・ｃｍ以下であれば導電性であると定義する。また、体積抵抗率が、１０2Ω・ｃｍ以上であれば、絶縁性であると定義する。
【０１２０】
第一導電層７１の膜厚は、コスト的な観点から２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。一方、第一導電層７１のライン抵抗を所望の範囲とする観点から、膜厚は０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましい。
【０１２１】
第一導電層７１は、導電性材料を含む。導電性材料としては、特に限定されず、例えば、・銀、銅、ニッケル、錫、アルミニウム、クロム、銀、金、亜鉛、鉛、パラジウム、タングステン・などを用いることができる。導電性材料は、熱流動開始温度Ｔ1の低融点材料を含むことが好ましい。熱流動開始温度とは、加熱により材料が熱流動を生じ、低融点材料を含む層の表面形状が変化する温度であり、典型的には融点である。高分子材料やガラスでは、融点よりも低温で材料が軟化して熱流動を生じる場合がある。このような材料では、熱流動開始温度＝軟化点と定義できる。軟化点とは、粘度が４．５×１０6Ｐａ・ｓとなる温度である（ガラスの軟化点の定義に同じ）。
【０１２２】
低融点材料は、アニール処理において熱流動を生じ、第一導電層７１の表面形状に変化を生じさせるものであることが好ましい。そのため、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1は、アニール温度Ｔａよりも低温であることが好ましい。また、本発明においては、光電変換部５０の耐熱温度よりも低温のアニール温度Ｔａでアニール処理が行われることが好ましい。したがって、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1は、光電変換部の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。
【０１２３】
光電変換部の耐熱温度とは、当該光電変換部を備える太陽電池（「太陽電池セル」または「セル」ともいう）あるいは太陽電池セルを用いて作製した太陽電池モジュールの特性が不可逆的に低下する温度である。例えば、図２に示すヘテロ接合太陽電池１０１では、光電変換部５０を構成する単結晶シリコン基板１は、５００℃以上の高温に加熱された場合でも特性変化を生じ難いが、透明電極層６や非晶質シリコン系薄膜２，３は２５０℃程度に加熱されると、熱劣化を生じたり、ドープ不純物の拡散を生じ、太陽電池特性の不可逆的な低下を生じる場合がある。そのため、ヘテロ接合太陽電池においては、第一導電層７１は、熱流動開始温度Ｔ1が２５０℃以下の低融点材料を含むことが好ましい。
【０１２４】
低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1の下限は特に限定されない。アニール処理時における第一導電層の表面形状の変化量を大きくして、絶縁層９に開口部９ｈを容易に形成する観点からは、第一導電層の形成工程において、低融点材料は熱流動を生じないことが好ましい。例えば、塗布や印刷により第一導電層が形成される場合は、乾燥のために加熱が行われることがある。この場合は、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1は、第一導電層の乾燥のための加熱温度よりも高温であることが好ましい。かかる観点から、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1は、８０℃以上が好ましく、１００℃以上がより好ましい。
【０１２５】
低融点材料は、熱流動開始温度Ｔ1が上記範囲であれば、有機物であっても、無機物であってもよい。低融点材料は、電気的には導電性であっても、絶縁性でも良いが、導電性を有する金属材料であることが望ましい。低融点材料が金属材料であれば、第一導電層の抵抗値を小さくできるため、電解めっきにより第二導電層が形成される場合に、第二導電層の膜厚の均一性を高めることができる。また、低融点材料が金属材料であれば、光電変換部５０と集電極７との間の接触抵抗を低下させることも可能となる。
【０１２６】
低融点材料としては、低融点金属材料の単体もしくは合金、複数の低融点金属材料の混合物を好適に用いることができる。低融点金属材料としては、例えば、インジウムやビスマス、ガリウム等が挙げられる。
【０１２７】
第一導電層７１は、導電性材料として、上記の低融点材料に加えて、低融点材料よりも相対的に高温の熱流動開始温度Ｔ2を有する高融点材料を含有することが好ましい。第一導電層７１が高融点材料を有することで、第一導電層と第二導電層とを効率よく導通させることができ、太陽電池の変換効率を向上させることができる。例えば、低融点材料として表面エネルギーの大きい材料が用いられる場合、アニール処理により第一導電層７１が高温に曝されて、低融点材料が液相状態になると、図７に概念的に示すように、低融点材料の粒子が集合して粗大な粒状となり、第一導電層７１に断線を生じる場合がある。これに対して、高融点材料はアニール処理時の加熱によっても液相状態とならないため、第一導電層形成材料中に高融点材料を含有することによって、図７に示すような低融点材料の粗大化による第一導電層の断線が抑制され得る。
【０１２８】
高融点材料の熱流動開始温度Ｔ2は、アニール温度Ｔａよりも高いことが好ましい。すなわち、第一導電層７１が低融点材料および高融点材料を含有する場合、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1、高融点材料の熱流動開始温度Ｔ2、およびアニール処理におけるアニール温度Ｔａは、Ｔ1＜Ｔａ＜Ｔ2を満たすことが好ましい。高融点材料は、絶縁性材料であっても導電性材料であってもよいが、第一導電層の抵抗をより小さくする観点から導電性材料が好ましい。また、低融点材料の導電性が低い場合は、高融点材料として導電性の高い材料を用いることにより、第一導電層全体としての抵抗を小さくすることができる。導電性の高融点材料としては、例えば、銀、アルミニウム、銅などの金属材料の単体もしくは、複数の金属材料を好ましく用いることができる。
【０１２９】
第一導電層７１が低融点材料と高融点材料とを含有する場合、その含有比は、上記のような低融点材料粗大化による断線の抑止や、第一導電層の導電性、絶縁層への開口部の形成容易性（第二導電層の金属析出の起点数の増大）等の観点から、適宜に調整される。その最適値は、用いられる材料や粒径の組合せに応じて異なるが、例えば、低融点材料と高融点材料の重量比（低融点材料：高融点材料）は、５：９５〜６７：３３の範囲である。低融点材料：高融点材料の重量比は、１０：９０〜５０：５０がより好ましく、１５：８５〜３５：６５がさらに好ましい。
【０１３０】
第一導電層７１の材料として、金属粒子等の粒子状低融点材料が用いられる場合、アニール処理による絶縁層への開口の形成を容易とする観点から、低融点材料の粒径ＤLは、第一導電層の膜厚ｄの１／２０以上であることが好ましく、１／１０以上であることがより好ましい。低融点材料の粒径ＤLは、０．２５μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。また、第一導電層７１が、スクリーン印刷等の印刷法により形成される場合、粒子の粒径は、スクリーン版のメッシュサイズ等に応じて適宜に設定され得る。例えば、粒径は、メッシュサイズより小さいことが好ましく、メッシュサイズの１／２以下がより好ましい。なお、粒子が非球形の場合、粒径は、粒子の投影面積と等面積の円の直径（投影面積円相当径、Ｈｅｙｗｏｏｄ径）により定義される。
【０１３１】
低融点材料の粒子の形状は特に限定されないが、扁平状等の非球形が好ましい。また、球形の粒子を焼結等の手法により結合させて非球形としたものも好ましく用いられる。一般に、金属粒子が液相状態となると、表面エネルギーを小さくするために、表面形状が球形となりやすい。アニール処理前の第一導電層の低融点材料が非球形であれば、アニール処理により熱流動開始温度Ｔ1以上に加熱されると、粒子が球形に近付くため、第一導電層の表面形状の変化量がより大きくなる。そのため、第一導電層７１上の絶縁層９への開口部の形成が容易となる。
【０１３２】
前述のごとく、第一導電層７１は導電性であり、体積抵抗率が１０-2Ω・ｃｍ以下であればよい。第一導電層７１の体積抵抗率は、１０-4Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。第一導電層が低融点材料のみを有する場合は、低融点材料が導電性を有していればよい。第一導電層が、低融点材料および高融点材料を含有する場合は、低融点材料および高融点材料のうち、少なくともいずれか一方が導電性を有していればよい。例えば、低融点材料／高融点材料の組合せとしては、絶縁性／導電性、導電性／絶縁性、導電性／導電性が挙げられるが、第一導電層をより低抵抗とするためには、低融点材料および高融点材料の双方が導電性を有する材料であることが好ましい。
【０１３３】
第一導電層７１の材料として上記のような低融点材料と高融点材料との組合せ以外に、材料の大きさ（例えば、粒径）等を調整することにより、アニール処理時の加熱による第一導電層の断線を抑制し、変換効率を向上させることも可能である。例えば、銀、銅、金等の高い融点を有する材料も、粒径が１μｍ以下の微粒子であれば、融点よりも低温の２００℃程度あるいはそれ以下の温度Ｔ1’で焼結ネッキング（微粒子の融着）を生じるため、本発明の「低融点材料」として用いることができる。このような焼結ネッキングを生じる材料は、焼結ネッキング開始温度Ｔ1’以上に加熱されると、微粒子の外周部付近に変形が生じるため、第一導電層の表面形状を変化させ、絶縁層９に開口部を形成することができる。また、微粒子が焼結ネッキング開始温度以上に加熱された場合であっても、融点Ｔ2’未満の温度であれば微粒子は固相状態を維持するため、図７に示すような材料の粗大化による断線が生じ難い。すなわち、金属微粒子等の焼結ネッキングを生じる材料は、本発明における「低融点材料」でありながら、「高融点材料」としての側面も有しているといえる。
【０１３４】
このような焼結ネッキングを生じる材料では、焼結ネッキング開始温度Ｔ1’＝熱流動開始温度Ｔ1と定義できる。図８は、焼結ネッキング開始温度について説明するための図である。図８（Ａ）は、焼結前の粒子を模式的に示す平面図である。焼結前であることから、粒子は互いに点で接触している。図８（Ｂ）および図８（Ｃ）は、焼結が開始した後の粒子を、各粒子の中心を通る断面で切ったときの様子を模式的に示す断面図である。図８（Ｂ）は焼結開始後（焼結初期段階）、図８（Ｃ）は、（Ｂ）から焼結が進行した状態を示している。図８（Ｂ）において、粒子Ａ（半径ｒA）と粒子Ｂ（半径ｒB）との粒界は長さａABの点線で示されている。
【０１３５】
焼結ネッキング開始温度Ｔ1’は、ｒAとｒBの大きい方の値ｍａｘ（ｒA，ｒB）と、粒界の長さａABとの比、ａAB／ｍａｘ（ｒA，ｒB）が、０．１以上となるときの温度で定義される。すなわち、少なくとも一対の粒子のａAB／ｍａｘ（ｒA，ｒB）が０．１以上となる温度を焼結ネッキング開始温度という。なお、図８では単純化のために、粒子を球形として示しているが、粒子が球形でない場合は、粒界近傍における粒子の曲率半径を粒子の半径とみなす。また、粒界近傍における粒子の曲率半径が場所によって異なる場合は、測定点の中で最も大きな曲率半径を、その粒子の半径とみなす。例えば、図９（Ａ）に示すように、焼結を生じた一対の微粒子Ａ，Ｂ間には、長さａABの粒界が形成されている。この場合、粒子Ａの粒界近傍の形状は、点線で示された仮想円Ａの弧で近似される。一方、粒子Ｂの粒界近傍は、一方が破線で示された仮想円Ｂ1の弧で近似され、他方が実線で示された仮想円Ｂ2の弧で近似される。図９（Ｂ）に示されるように、ｒB2＞ｒB1であるため、ｒB2を粒子Ｂの半径ｒBとみなす。なお、上記の仮想円は、断面もしくは表面の観察像の白黒２値化処理により境界を定め、粒界近傍の境界の座標に基づいて最小二乗法により中心座標および半径を算出する方法により、決定できる。なお、上記の定義により焼結ネッキング開始温度を厳密に測定することが困難な場合は、微粒子を含有する第一導電層を形成し、加熱により絶縁層に開口部（き裂）が生じる温度を焼結ネッキング開始温度とみなすことができる。
【０１３６】
後述するように、絶縁層形成時に加熱が行われる場合は、絶縁層形成時の基板の加熱により開口部（き裂）が生じる温度を焼成ネッキング開始温度とみなすことができる。
また、上記のように、第一導電層の導電性材料として、低融点材料を有するもの以外に、例えば、低融点材料を有さないもの（例えば上記高融点材料のみ、など）を用いることもできる。低融点材料を有さない場合であっても、上述のように、第一導電層を覆うように絶縁層を製膜した後、絶縁層に開口部を別途形成する方法、また第一導電層の表面凹凸構造を、光電変換部の表面凹凸構造よりも大きくすることなどにより、絶縁層製膜時に開口部を形成する方法、などにより、第一導電層上の絶縁層に開口部を形成することができる。
【０１３７】
第一導電層の形成材料には、上記の導電性材料（例えば、低融点材料および／または高融点材料）に加えて、絶縁性材料を含むことが好ましい。絶縁性材料としては、バインダー樹脂等を含有するペースト等を好ましく用いることができる。また、スクリーン印刷法により形成された第一導電層の導電性を十分向上させるためには、熱処理により第一導電層を硬化させることが望ましい。したがって、ペーストに含まれるバインダー樹脂としては、上記乾燥温度にて硬化させることができる材料を用いることが好ましく、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等が適用可能である。
【０１３８】
導電性材料として低融点材料を含むものを用いる場合、バインダー樹脂の硬化とともに低融点材料の形状が変化し、図５（Ｄ）に示すように、アニール処理時に、低融点材料近傍の絶縁層に開口（き裂）が生じやすくなる。なお、バインダー樹脂と導電性材料の比率は、いわゆるパーコレーションの閾値（導電性が発現する導電性材料含有量に相当する比率の臨界値）以上になるように設定すればよい。
【０１３９】
第一導電層７１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。第一導電層７１は、櫛形等の所定形状にパターン化されていることが好ましい。パターン化された第一導電層の形成には、生産性の観点からスクリーン印刷法が適している。スクリーン印刷法では、導電性材料を含む印刷ペースト、および集電極のパターン形状に対応した開口パターンを有するスクリーン版を用いて、集電極パターンを印刷する方法が好ましく用いられる。
【０１４０】
一方、印刷ペーストとして、溶剤を含む材料が用いられる場合には、溶剤を除去するための乾燥工程が必要となる。前述のごとく、この場合の乾燥温度は、光電変換部の耐熱温度よりも低いことが好ましい。例えば、光電変換部に透明電極層や非晶質シリコン系薄膜などを有する場合、乾燥温度は２５０℃以下であることが好ましく、２００℃以下であることがより好ましく、１８０℃以下であることがさらに好ましい。また第一導電層に低融点材料を有する場合、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1よりも低温であることが好ましい。乾燥時間は、例えば５分間〜１時間程度で適宜に設定され得る。
【０１４１】
第一導電層は、複数の層から構成されてもよい。例えば、光電変換部表面の透明電極層との接触抵抗が低い下層と、導電性材料を含む上層からなる積層構造であっても良い。このような構造によれば、透明電極層との接触抵抗の低下に伴う太陽電池の曲線因子向上が期待できる。また、例えば、低融点材料含有層と、高融点材料含有層との積層構造や、導電性材料の含有量が多い下層と、導電性材料の含有量が少ない上層の積層構造とすることにより、第一導電層のさらなる低抵抗化が期待できる。
【０１４２】
以上、第一導電層が印刷法により形成される場合を中心に説明したが、第一導電層の形成方法は印刷法に限定されるものではない。例えば、第一導電層は、パターン形状に対応したマスクを用いて、蒸着法やスパッタ法により形成されてもよい。またインクジェット法などによりパターン形成されてもよい。
【０１４３】
（絶縁層）
光電変換部の一主面側の表面上には、絶縁層９が形成される。
【０１４４】
ここで、第一導電層７１が所定のパターン（例えば櫛形）に形成された場合、光電変換部５０の表面上には、第一導電層が形成されている第一導電層形成領域と、第一導電層が形成されていない第一導電層非形成領域とが存在する。絶縁層９は、少なくとも第一導電層非形成領域に形成される。
【０１４５】
本発明において、絶縁層９は、絶縁層形成工程において、第一導電層非形成領域上の略全面に形成されることが好ましく、第一導電層非形成領域の全面に形成されることが特に好ましい。この場合、めっき法により第二導電層が形成される際に、光電変換部をめっき液から化学的および電気的に保護することが可能となる。
【０１４６】
絶縁層９の材料としては、電気的に絶縁性を示す材料が用いられる。また、絶縁層９は、めっき液に対する化学的安定性を有する材料であることが望ましい。めっき液に対する化学的安定性が高い材料を用いることにより、第二導電層形成時のめっき工程中に、絶縁層が溶解しにくく、光電変換部表面へのダメージが生じにくくなる。また、第一導電層非形成領域上にも絶縁層９が形成される場合、絶縁層は、光電変換部５０との付着強度が大きいことが好ましい。例えば、ヘテロ接合太陽電池では、絶縁層９は、光電変換部５０表面の透明電極層６ａとの付着強度が大きいことが好ましい。透明電極層と絶縁層との付着強度を大きくすることにより、めっき工程中に、絶縁層が剥離しにくくなり、透明電極層上への金属の析出を防ぐことができる。
【０１４７】
絶縁層９には、光吸収が少ない材料を用いることが好ましい。絶縁層９は、光電変換部５０の光入射面側に形成されるため、絶縁層による光吸収が小さければ、より多くの光を光電変換部へ取り込むことが可能となる。例えば、絶縁層９が透過率９０％以上の十分な透明性を有する場合、絶縁層での光吸収による光学的な損失が小さく、第二導電層形成後に絶縁層を除去することなく、そのまま太陽電池として使用することができる。そのため、太陽電池の製造工程を単純化でき、生産性をより向上させることが可能となる。絶縁層９が除去されることなくそのまま太陽電池として使用される場合、絶縁層９は、透明性に加えて、十分な耐候性、および熱・湿度に対する安定性を有する材料を用いることがより望ましい。
【０１４８】
絶縁層の材料は、無機絶縁性材料でも、有機絶縁性材料でもよい。無機絶縁性材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の材料を用いることができる。有機絶縁性材料としては、例えば、ポリエステル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル、エポキシ、ポリウレタン等の材料を用いることができる。アニール処理における第一導電層の表面形状の変化に伴って生じる界面の応力等による、絶縁層への開口の形成を容易とする観点から、絶縁層の材料は、破断伸びが小さい無機材料であることが好ましい。
【０１４９】
このような無機材料の中でも、めっき液耐性や透明性の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタル、 フッ化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム等が好ましく用いられる。中でも、電気的特性や透明電極層との密着性等の観点からは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、酸化サマリウム、タンタル酸バリウム、酸化タンタル、フッ化マグネシウム等が好ましく、屈折率を適宜に調整し得る観点からは、酸化シリコンや窒化シリコン等が特に好ましく用いられる。なお、これらの無機材料は、化学量論的（stoichiometric）組成を有するものに限定されず、酸素欠損等を含むものであってもよい。
【０１５０】
絶縁層９の膜厚は、絶縁層の材料や形成方法に応じて適宜設定される。第一導電層として、低融点材料を含むものを用いる場合、絶縁層９の膜厚は、アニール処理における第一導電層の表面形状の変化に伴って生じる界面の応力等によって、絶縁層に開口部が形成され得る程度に薄いことが好ましい。かかる観点から、絶縁層９の膜厚は、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、第一導電層非形成部における絶縁層９の光学特性や膜厚を適宜設定することで、光反射特性を改善し、太陽電池セル内部へ導入される光量を増加させ、変換効率をより向上させることが可能となる。このような効果を得るためには、絶縁層９の屈折率が、光電変換部５０表面の屈折率よりも低いことが好ましい。また、絶縁層９に好適な反射防止特性を付与する観点から、膜厚は３０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内で設定されることが好ましく、５０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内で設定されることがより好ましい。
【０１５１】
なお、第一導電層形成領域と第一導電層非形成領域の両方に絶縁層を形成する場合、第一導電層形成領域上の絶縁層の膜厚と第一導電層非形成領域上の絶縁層の膜厚は異なっていてもよい。例えば、第一導電層形成領域では、アニール処理による開口部の形成を容易とする観点で絶縁層の膜厚が設定され、第一導電層非形成領域では、適宜の反射防止特性を有する光学膜厚となるように絶縁層の膜厚が設定されてもよい。
【０１５２】
ヘテロ接合太陽電池のように、光電変換部５０の表面に透明電極層（一般には屈折率：１．９〜２．１程度）を有する場合、界面での光反射防止効果を高めて太陽電池セル内部へ導入される光量を増加させるために、絶縁層材料を第一導電層非形成領域に形成する場合の屈折率は、空気（屈折率＝１．０）と透明電極層との中間的な値であることが好ましい。また、太陽電池セルが封止されてモジュール化される場合、絶縁層の屈折率は、封止剤と透明電極層の中間的な値であることが好ましい。かかる観点から、絶縁層９の屈折率は、例えば１．４〜１．９が好ましく、１．５〜１．８がより好ましく、１．５５〜１．７５がさらに好ましい。絶縁層の屈折率は、絶縁層の材料、組成等により所望の範囲に調整され得る。例えば、酸化シリコンの場合は、酸素含有量を小さくすることにより、屈折率が高くなる。なお、本明細書における屈折率は、特に断りがない限り、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率であり、分光エリプソメトリーにより測定される値である。また、絶縁層の屈折率に応じて、反射防止特性が向上するように絶縁層の光学膜厚（屈折率×膜厚）が設定されることが好ましい。
【０１５３】
絶縁層は、公知の方法を用いて形成できる。例えば、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機絶縁性材料の場合は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法等の乾式法が好ましく用いられる。また、有機絶縁性材料の場合は、スピンコート法、スクリーン印刷法等の湿式法が好ましく用いられる。これらの方法によれば、ピンホール等の欠陥が少なく、緻密な構造の膜を形成することが可能となる。
【０１５４】
中でも、より緻密な構造の膜を形成する観点から、絶縁層９はプラズマＣＶＤ法で形成されることが好ましい。この方法により、２００ｎｍ程度の厚いものだけでなく、３０〜１００ｎｍ程度の薄い膜厚の絶縁層を形成した場合も、緻密性の高い構造の膜を形成することができる。
【０１５５】
例えば、図２に示す結晶シリコン系太陽電池のように、光電変換部５０の表面にテクスチャ構造（凹凸構造）を有する場合、テクスチャの凹部や凸部にも精度よく膜形成できる観点からも、絶縁層はプラズマＣＶＤ法により形成されることが好ましい。緻密性が高い絶縁層を用いることにより、めっき処理時の透明電極層へのダメージを低減できることに加えて、透明電極層上への金属の析出を防止することができる。このように緻密性が高い絶縁膜は、図２の結晶シリコン系太陽電池におけるシリコン系薄膜３のように、光電変換部５０内部の層に対しても、水や酸素などのバリア層として機能し得るため、太陽電池の長期信頼性の向上の効果も期待できる。
【０１５６】
なお、第一導電層７１と第二導電層７２との間に絶縁層９が形成される場合、すなわち第一導電層形成領域上に絶縁層が形成される場合の絶縁層９の形状は、必ずしも連続した層状でなくてもよく、島状であっても良い。なお、本明細書における「島状」との用語は、表面の一部に、絶縁層９が形成されていない非形成領域を有する状態を意味する。
【０１５７】
また、絶縁層は、光電変換部の第一主面もしくは第二主面の全面にも形成されることが好ましい。
【０１５８】
本実施形態において、絶縁層９は、第一導電層７１と第二導電層７２との付着力の向上にも寄与し得る。例えば、下地電極層であるＡｇ層上にめっき法によりＣｕ層が形成される場合、Ａｇ層とＣｕ層との付着力は小さいが、酸化シリコン等の絶縁層上にＣｕ層が形成されることにより、第二導電層の付着力が高められ、太陽電池の信頼性を向上することが期待される。
【０１５９】
上述のように、第一導電層として例えば低融点材料を有する場合、第一導電層７１上に絶縁層が形成された後、第二導電層７２が形成される前にアニール処理が行われる。アニール処理時に、第一導電層７１が低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1よりも高温に加熱され、低融点材料が流動状態となるために、第一導電層の表面形状が変化する。この変化に伴って、その上に形成される絶縁層９に開口部９ｈが形成される。したがって、その後のめっき工程において、第一導電層７１の表面の一部が、めっき液に曝されて導通するため、図５（Ｆ）に示すように、この導通部を起点として金属を析出させることが可能となる。
【０１６０】
なお、この場合、開口部は主に第一導電層７１の低融点材料７１１上に形成される。低融点材料が絶縁性材料の場合、開口部の直下は絶縁性であるが、低融点材料の周辺に存在する導電性の高融点材料にもめっき液が浸透するために、第一導電層とめっき液とを導通させることが可能である。
【０１６１】
アニール処理時におけるアニール温度（加熱温度）Ｔａは、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1よりも高温、すなわちＴ1＜Ｔａであることが好ましい。アニール温度Ｔａは、Ｔ1＋１℃≦Ｔａ≦Ｔ1＋１００℃を満たすことがより好ましく、Ｔ1＋５℃≦Ｔａ≦Ｔ1＋６０℃を満たすことがさらに好ましい。アニール温度は、第一導電層の材料の組成や含有量等に応じて適宜設定され得る。
【０１６２】
また、前述のごとく、アニール温度Ｔａは、光電変換部５０の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。光電変換部の耐熱温度は、光電変換部の構成により異なる。例えば、ヘテロ接合太陽電池や、シリコン系薄膜太陽電池のように透明電極層や非結晶質シリコン系薄膜を有する場合の耐熱温度は２５０℃程度である。そのため、光電変換部が非晶質シリコン系薄膜を備えるヘテロ接合太陽電池や、シリコン系薄膜太陽電池の場合、非晶質シリコン系薄膜およびその界面での熱ダメージ抑制の観点から、アニール温度は２５０℃以下に設定されることが好ましい。より高性能の太陽電池を実現するためにはアニール温度は２００℃以下にすることがより好ましく、１８０℃以下にすることがさらに好ましい。これに伴って、第一導電層７１の低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1は、２５０℃未満であることが好ましく、２００℃未満がより好ましく、１８０℃未満がさらに好ましい。
【０１６３】
一方、一導電型結晶シリコン基板の第一主面上に逆導電型の拡散層を有する結晶シリコン太陽電池は、非晶質シリコン薄膜や透明電極層を有していないため、耐熱温度は８００℃〜９００℃程度である。そのため、２５０℃よりも高温のアニール温度Ｔａでアニール処理が行われてもよい。
【０１６４】
なお、絶縁層への開口部の形成方法は、上記のように、絶縁層形成後にアニール処理を行う方法に限定されない。例えば、図５（Ｂ）から（Ｄ）への破線矢印で示されるように、絶縁層９の形成と同時に開口部９ｈを形成することもできる。
【０１６５】
例えば、基板を加熱しながら絶縁層が形成されることで、絶縁層の形成と略同時に開口部が形成される。ここで、「絶縁層の形成と略同時」とは、絶縁層形成工程の他に、アニール処理等の別途の工程が行われていない状態、すなわち、絶縁層の製膜中、あるいは製膜直後の状態を意味する。製膜直後とは、絶縁層の製膜終了後（加熱停止後）から、基板が冷却され室温等に戻るまでの間も含むものとする。また、低融点材料上の絶縁層に開口部が形成される場合、低融点材料上の絶縁層の製膜が終わった後であっても、その周辺に絶縁層が製膜されることに追随して、低融点材料周辺の絶縁層に変形が生じ、開口部が形成される場合も含むものとする。
【０１６６】
絶縁層の形成と略同時に開口部を形成する方法としては、例えば、絶縁層形成工程において、第一導電層７１の低融点材料７１１の熱流動開始温度Ｔ１よりも高い温度Ｔｂに基板を加熱しながら、第一導電層７１上に絶縁層９を製膜する方法が用いられる。低融点材料が流動状態となっている第一導電層上に絶縁層９が製膜されるため、製膜と同時に製膜界面に応力が生じ、例えばき裂状の開口が絶縁層に形成される。
【０１６７】
なお、絶縁層形成時の基板温度Ｔｂ（以下、「絶縁層形成温度」）とは、絶縁層の製膜開始時点の基板表面温度（「基板加熱温度」ともいう）を表す。一般に、絶縁層の製膜中の基板表面温度の平均値は、通常製膜開始時点の基板表面温度以上となる。したがって、絶縁層形成温度Ｔｂが、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温であれば、絶縁層に開口部等の変形を形成することができる。
【０１６８】
例えば、絶縁層９がＣＶＤ法やスパッタ法等の乾式法により形成される場合は、絶縁層製膜中の基板表面温度を低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温とすることにより、開口部を形成することができる。また、絶縁層９がコーティング等の湿式法により形成される場合は、溶媒を乾燥する際の基板表面温度を低融点材料の熱流動開始温度Ｔ１よりも高温とすることにより、開口部を形成することができる。なお、湿式法により絶縁層が形成される場合の「製膜開始時点」とは、溶媒の乾燥開始時点を指す。絶縁層形成温度Ｔｂの好ましい範囲は、前記アニール温度Ｔａの好ましい範囲と同様である。
【０１６９】
基板表面温度は、例えば基板表面に温度表示材（サーモラベルやサーモシールとも呼ばれる）や熱電対を貼り付けて測定することができる。また、加熱部（ヒーターなど）の温度は、基板の表面温度が所定範囲となるように適宜に調整することができる。絶縁層形成工程においてアニール処理を行う場合、絶縁層の材料および組成、製膜条件（製膜方法、基板温度、導入ガスの種類および導入量、製膜圧力、パワー密度等）を適宜調整することにより、絶縁層に開口部を形成することができる。
【０１７０】
プラズマＣＶＤ法により絶縁層９が形成される場合、緻密な膜を形成する観点から、絶縁層形成温度Ｔｂは、１３０℃以上が好ましく、１４０℃以上がより好ましく、１５０℃以上がさらに好ましい。また、絶縁層製膜時の基板表面の最高到達温度は、光電変換部の耐熱温度よりも低温であることが好ましい。
【０１７１】
プラズマＣＶＤによる製膜速度は、より緻密な膜を形成する観点から、１ｎｍ／秒以下が好ましく、０．５ｎｍ／秒以下がより好ましく、０．２５ｎｍ／秒以下がさらに好ましい。プラズマＣＶＤにより、酸化シリコンが形成される場合の製膜条件としては、基板温度１４５℃〜２５０℃、圧力３０Ｐａ〜３００Ｐａ、パワー密度０．０１Ｗ／ｃｍ2〜０．１６Ｗ／ｃｍ2が好ましい。
【０１７２】
絶縁層の形成と略同時に開口部が形成された後、開口部の形成が不十分な箇所がある場合等は、さらに前述のアニール工程が行われてもよい。
【０１７３】
また、絶縁層への開口部の形成方法は上記に限定されず、上述のように、光電変換部の一主面上において、第一導電層の表面凹凸構造を、前記光電変換部の第一導電層非形成領域における表面凹凸構造よりも大きいものを用い、比較的薄膜の絶縁層を前記光電変換部の一主面上における第一導電層形成領域と第一導電層非形成領域上に形成する場合、絶縁層形成と同時に、前記第一導電層上の絶縁層に容易に開口部を形成することができる。
【０１７４】
以上のように、第一の実施形態においては、第一導電層非形成領域上に絶縁層が形成されたものが用いられたが、本発明においては、第一導電層７１上にも絶縁層が形成されることが好ましい。この際、本発明の集電極７において、第一導電層上の絶縁層に開口部が形成されることにより、絶縁層の開口部９ｈを通じて、第一導電層と第二導電層が導通される。
【０１７５】
（第二導電層）
上記のように、開口部９ｈを有する絶縁層９が形成された後、第一導電層形成領域の絶縁層９上に第二導電層７２がめっき法により形成される。第二導電層７２に関しては、第一の実施の形態と同様である。第二導電層は、第一の実施の形態と同様にして形成されることから、重複を避けるため説明を省略する。この際、第二導電層として析出させる金属は、めっき法で形成できる材料であれば特に限定されず、例えば、銅、ニッケル、錫、アルミニウム、クロム、銀、金、亜鉛、鉛、パラジウム等、あるいはこれらの混合物を用いることができる。
【０１７６】
太陽電池の動作時（発電時）には、電流は主として第二導電層を流れる。そのため、第二導電層での抵抗損を抑制する観点から、第二導電層のライン抵抗は、できる限り小さいことが好ましい。具体的には、第二導電層のライン抵抗は、１Ω／ｃｍ以下であることが好ましく、０．５Ω／ｃｍ以下であることがより好ましい。一方、第一導電層のライン抵抗は、電解めっきの際の下地層として機能し得る程度に小さければよく、例えば、５Ω／ｃｍ以下にすればよい。
【０１７７】
第二導電層は、無電解めっき法、電解めっき法のいずれでも形成され得るが、生産性の観点から、電解めっき法を用が好適である。電解めっき法では、金属の析出速度を大きくすることができるため、第二導電層を短時間で形成することができる。
【０１７８】
酸性銅めっきを例として、電解めっき法による第二導電層の形成方法を説明する。なお、ここでは第一導電層上に開口部を有する絶縁層が形成されている場合について説明する。図１０は、第二導電層の形成に用いられるめっき装置１０の概念図である。光電変換部上に第一導電層および開口部を有する絶縁層が形成された基板１２と、陽極１３とが、めっき槽１１中のめっき液１６に浸されている。基板１２上の第一導電層７１は、基板ホルダ１４を介して電源１５と接続されている。陽極１３と基板１２との間に電圧を印加することにより、絶縁層９で覆われていない第一導電層の上、すなわちアニール処理により絶縁層に生じた開口部を起点として、選択的に銅を析出させることができる。
【０１７９】
酸性銅めっきに用いられるめっき液１６は銅イオンを含む。例えば硫酸銅、硫酸、水を主成分とする公知の組成のものが使用可能であり、これに０．１〜１０Ａ／ｄｍ2の電流を流すことにより、第二導電層である金属を析出させることができる。適切なめっき時間は、集電極の面積、電流密度、陰極電流効率、設定膜厚等に応じて適宜設定される。
【０１８０】
第二導電層は、複数の層から構成させても良い。例えば、Ｃｕ等の導電率の高い材料からなる第一のめっき層を、絶縁層の開口部を介して第一導電層上に形成した後、化学的安定性に優れる第二のめっき層を第一のめっき層の表面に形成することにより、低抵抗で化学的安定性に優れた集電極を形成することができる。
【０１８１】
なお、第二導電層が形成されるめっき工程において前述のようにレーザ照射により生じた堆積物の除去が行われることが好ましい。
【０１８２】
めっき工程の後には、めっき液除去工程を設けて、基板１２の表面に残留しためっき液を除去することが好ましい。めっき液除去工程を設けることによって、アニール処理で形成された絶縁層９の開口部９ｈ以外を起点として析出し得る金属を除去することができる。開口部９ｈ以外を起点として析出する金属としては、例えば絶縁層９のピンホール等を起点とするものが挙げられる。めっき液除去工程によってこのような金属が除去されることによって、遮光損が低減され、太陽電池特性をより向上させることが可能となる。
【０１８３】
ここで、一般に、ＩＴＯ等の透明電極層や、酸化シリコン等の絶縁層は親水性であり、基板１２の表面や絶縁層９の表面の水との接触角は、１０°程度あるいはそれ以下である場合が多い。一方、エアーブロー等によるめっき液の除去を容易にする観点からは、基板１２の表面の水との接触角を２０°以上とすることが好ましい。基板表面の接触角を大きくするために、基板１２表面に撥水処理が行われてもよい。撥水処理は、例えば表面への撥水層の形成することにより行われる。撥水処理により、基板表面のめっき液に対する濡れ性を低下させることができる。
【０１８４】
なお、絶縁層９の表面への撥水処理に代えて、撥水性を有する絶縁層９が形成されてもよい。すなわち水との接触角θ大きい（例えば２０°以上）の絶縁層９が形成されることにより、別途の撥水処理工程を省略できるため、太陽電池の生産性をより向上させることができる。絶縁層に撥水性を持たせる方法としては、例えば、絶縁層の製膜条件（例えば、製膜室に導入するシリコン原料ガスと酸素原料ガスの流量比）を変更したプラズマＣＶＤ法により、絶縁層としての酸化シリコン層を製膜する方法が挙げられる。
【０１８５】
本発明においては、集電極形成後（めっき工程後）に絶縁層除去工程が行われてもよい。特に、絶縁層として光吸収の大きい材料が用いられる場合は、絶縁層の光吸収による太陽電池特性の低下を抑制するために、絶縁層除去工程が行われることが好ましい。絶縁層の除去方法は、絶縁層材料の特性に応じて適宜選択される。例えば、化学的なエッチングや機械的研磨により絶縁層が除去され得る。また、材料によってはアッシング（灰化）法も適用可能である。この際、光取り込み効果をより向上させる観点から、第一導電層非形成領域上の絶縁層が全て除去されることがより好ましい。また、絶縁層９上に撥水層９１が形成されている場合、絶縁層９とともに撥水層９１も除去されることが好ましい。なお、絶縁層として光吸収の小さい材料が用いられる場合は、絶縁層除去工程が行われる必要はない。
【０１８６】
以上、ヘテロ接合太陽電池の光入射側に集電極７が設けられる場合を中心に説明したが、裏面側にも同様の集電極が形成されてもよい。なお、本発明において、第二主面上の電極層として第二透明電極層と裏面金属電極を形成する場合、裏面金属電極は、第二主面上の全面に形成することができる。この場合、絶縁領域に付着した堆積物を除去する際に、裏面金属電極をマスクとして用いれば、裏面の透明電極層（第二透明電極層）を保護することができ、堆積物のみを選択的に除去しうると考えられる。
【０１８７】
ヘテロ接合太陽電池のように結晶シリコン基板を用いた太陽電池は、電流量が大きいため、一般に、透明電極層／集電極間の接触抵抗の損失による発電ロスが顕著となる傾向がある。これに対して、本発明では、第一導電層と第二導電層を有する集電極は、透明電極層との接触抵抗が低いため、接触抵抗に起因する発電ロスを低減することが可能となる。
【０１８８】
本発明の太陽電池は、実用に供するに際して、モジュール化されることが好ましい。太陽電池のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、集電極にタブ線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、複数の太陽電池セルが直列または並列に接続され、封止剤およびガラス板により封止されることによりモジュール化が行われる。
【０１８９】
特に、基板の表面に絶縁層が形成されている場合は、モジュール化の際の短絡が抑止されるため、モジュール化工程における生産性にも優れる。すなわち、図１１（Ａ）に示すように光入射面側に溝構造の絶縁領域を形成する場合、絶縁層９が該溝より光電変換部の側面端部側に形成されていないと、図１１（Ａ）に矢印で電流の流れが模式的に示されているように、モジュール化を行った際にタブ線２０によって太陽電池の表裏電極が短絡する可能性が生じる。一方で、本発明のように、図１１（Ｂ）（図６−２と同じ）に示すように、光電変換部の側面端部側にも絶縁層が形成されることにより、タブ線と裏面側の電極との接触がより抑制できると考えられる。これにより、モジュール化後のリーク電流の発生を防ぐことが可能になる。
【０１９０】
この際、タブ線と裏面電極との接触をより抑制できる観点から、光電変換部の第一主面側表面における裏面電極と短絡した領域において、タブ線と当該領域とが当接し得る領域の略全面に絶縁層が形成されていることが好ましい。特に、ヘテロ接合太陽電池など、光電変換部の表面に凹凸構造を有する場合、凸部により生じうるリーク電流をより抑制できると考えられる。なお本発明においては「一主面側表面の第一導電層非形成領域の略全面」とは、一主面側表面の絶縁領域以外の領域の９０％以上を意味する。中でも９５％以上が覆われていることが好ましく、全面すなわち１００％が覆われていることがより好ましい。
【０１９１】
また、本発明は、ヘテロ接合太陽電池以外の結晶シリコン太陽電池や、ＧａＡｓ等のシリコン以外の半導体基板が用いられる太陽電池、非晶質シリコン系薄膜や結晶質シリコン系薄膜のｐｉｎ接合あるいはｐｎ接合上に透明電極層が形成されたシリコン系薄膜太陽電池や、ＣＩＳ，ＣＩＧＳ等の化合物半導体太陽電池、色素増感太陽電池や有機薄膜（導電性ポリマー）等の有機薄膜太陽電池のような各種の太陽電池に適用可能である。
【０１９２】
結晶シリコン太陽電池としては、一導電型（例えばｐ型）結晶シリコン基板の第一主面上に逆導電型（例えばｎ型）の拡散層を有し、拡散層上に前記集電極を有する構成が挙げられる。このような結晶シリコン太陽電池は、一導電型層の裏面側にｐ+層等の導電型層を備えるのが一般的である。このように、光電変換部が非晶質シリコン層や透明電極層を含まない場合は、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1およびアニール温度Ｔａは、２５０℃より高くてもよい。
【０１９３】
シリコン系薄膜太陽電池としては、例えば、ｐ型薄膜とｎ型薄膜との間に非晶質の真性（ｉ型）シリコン薄膜を有する非晶質シリコン系薄膜太陽電池や、ｐ型薄膜とｎ型薄膜との間に結晶質の真性シリコン薄膜を有する結晶質シリコン系半導体太陽電池が挙げられる。また、複数のｐｉｎ接合が積層されたタンデム型の薄膜太陽電池も好適である。このようなシリコン系薄膜太陽電池では、透明電極層や非晶質シリコン系薄膜の耐熱性を勘案して、低融点材料の熱流動開始温度Ｔ1およびアニール温度Ｔａは２５０℃以下であることが好ましく、２００℃以下であることがより好ましく、１８０℃以下であることがさらに好ましい。
【０１９４】
本発明の太陽電池は、実用に供するに際して、モジュール化されることが好ましい。太陽電池のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、集電極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、複数の太陽電池セルが直列または並列に接続され、封止剤およびガラス板により封止されることによりモジュール化が行われる。
【実施例】
【０１９５】
以下、図２に示すヘテロ接合太陽電池に関する実施例を挙げて、本発明を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。
【０１９６】
（実施例１）
実施例１のヘテロ接合太陽電池を、以下のようにして製造した。
【０１９７】
一導電型単結晶シリコン基板として、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が除去された後、超純水によるリンスが２回行われた。このシリコン基板を、７０℃に保持された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、基板の表面をエッチングすることでテクスチャが形成された。その後に超純水によるリンスが２回行われた。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ  パシフィックナノテクノロジー社製）により、基板の表面観察を行ったところ、基板の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が形成されていた。
【０１９８】
エッチング後の基板がＣＶＤ装置へ導入され、その光入射側に、真性シリコン系薄膜２ａとしてｉ型非晶質シリコンが５ｎｍの膜厚で製膜された。ｉ型非晶質シリコンの製膜条件は、基板温度：１５０℃、圧力：１２０Ｐａ、ＳｉＨ4／Ｈ2流量比：３／１０、投入パワー密度：０．０１１Ｗ／ｃｍ2であった。なお、本実施例における薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜された薄膜の膜厚を、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）にて測定することにより求められた製膜速度から算出された値である。
【０１９９】
ｉ型非晶質シリコン層２ａ上に、逆導電型シリコン系薄膜３ａとしてｐ型非晶質シリコンが７ｎｍの膜厚で製膜された。ｐ型非晶質シリコン層３ａ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ガス流量は、Ｈ2によりＢ2Ｈ6濃度が５０００ｐｐｍまで希釈された希釈ガスの流量である。
【０２００】
次に基板の裏面側に、真性シリコン系薄膜２ｂとしてｉ型非晶質シリコン層が６ｎｍの膜厚で製膜された。ｉ型非晶質シリコン層２ｂの製膜条件は、上記のｉ型非晶質シリコン層２ａの製膜条件と同様であった。ｉ型非晶質シリコン層２ｂ上に、一導電型シリコン系薄膜３ｂとしてｎ型非晶質シリコン層が４ｎｍの膜厚で製膜された。ｎ型非晶質シリコン層３ｂの製膜条件は、基板温度：１５０℃、圧力：６０Ｐａ、ＳｉＨ4／ＰＨ3流量比：１／２、投入パワー密度：０．０１Ｗ／ｃｍ2であった。なお、上記でいうＰＨ3ガス流量は、Ｈ2によりＰＨ3濃度が５０００ｐｐｍまで希釈された希釈ガスの流量である。
【０２０１】
この上に透明電極層６ａおよび６ｂとして、各々酸化インジウム錫（ＩＴＯ、屈折率：１．９）が１００ｎｍの膜厚で製膜された。ターゲットとして酸化インジウムを用い、基板温度：室温、圧力：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透明電極層の製膜が行われた。なお透明電極層を製膜する際にはマスクを用いず、透明電極層６ａおよび６ｂはいずれも製膜面とは反対面側に回り込んでいた。裏面側透明電極層６ｂ上には、裏面金属電極８として、スパッタ法により銀が５００ｎｍの膜厚で形成された。裏面金属電極８の製膜時もマスクは使用されず、光入射面側に回り込んでいた。光入射側透明電極層６ａ上には、第一導電層７１および第二導電層７２を有する集電極７が以下のように形成された。
【０２０２】
第一導電層７１の形成には、低融点材料としてのＳｎＢｉ金属粉末（粒径ＤL＝２５〜３５μｍ、融点Ｔ1＝１４１℃）と、高融点材料としての銀粉末（粒径ＤH＝２〜３μｍ、融点Ｔ2＝９７１℃）とを、２０：８０の重量比で含み、さらにバインダー樹脂としてエポキシ系樹脂を含む印刷ペーストが用いられた。この印刷ペーストを、集電極パターンに対応する開口幅（Ｌ＝８０μｍ）を有する＃２３０メッシュ（開口幅：ｌ＝８５μｍ）のスクリーン版を用いて、スクリーン印刷し、９０℃で乾燥が行われた。
【０２０３】
第一導電層７１が形成された基板が、ＣＶＤ装置に投入され、絶縁層９として酸化シリコン層（屈折率：１．５）が、プラズマＣＶＤ法により８０ｎｍの厚みで光入射面側全面に形成された。この際、第一導電層上にも絶縁層が形成されていた。
【０２０４】
絶縁層９の製膜条件は、基板温度：１３５℃、圧力１３３Ｐａ、ＳｉＨ4／ＣＯ2流量比：１／２０、投入パワー密度：０．０５Ｗ／ｃｍ2（周波数１３．５６ＭＨｚ）であった。この条件で光入射面側に形成された絶縁層の屈折率（ｎ）および消衰係数（ｋ）は図１２に示す通りであった。
【０２０５】
その後、レーザ加工機によりセル外周部のシリコンウエハが０．５ｍｍの幅で除去され、本発明のヘテロ接合太陽電池が作製された。このとき、ウエハ端部から０．５ｍｍの位置にレーザ光を表面側から照射することで溝を形成し、この溝を起点として、ウエハの破断を行った。この工程により、ウエハ端部に絶縁領域が形成された。その後、絶縁層形成後の基板が熱風循環型オーブンに導入され、大気雰囲気において、１８０℃で２０分間、アニール処理が実施された。
【０２０６】
アニール工程後の基板は、図１０に示すように、めっき槽１１に投入された。めっき液１６には、硫酸銅五水和物、硫酸、および塩化ナトリウムが、それぞれ１２０ｇ／ｌ、１５０ｇ／ｌ、および７０ｍｇ／ｌの濃度となるように調製された溶液に、添加剤（上村工業製：品番ＥＳＹ−２Ｂ、ＥＳＹ−Ｈ、ＥＳＹ−１Ａ）が添加されたものが用いられた。このめっき液を用いて、温度４０℃、電流３Ａ／ｄｍ2の条件でめっきが行われ、第一導電層７１上の絶縁層上に、１０μｍ程度の厚みで第二導電層７２として銅が均一に析出した。第一導電層が形成されていない領域への銅の析出はほとんど見られなかった。なお、電流を印加する前に、アニール工程後の基板はめっき液内で静置された。このとき、絶縁領域はめっき液に曝され、絶縁領域に付着した堆積物が除去された。
【０２０７】
（比較例１）
絶縁層及び第二導電層が形成されず、第一導電層形成後に絶縁処理が実施された点を除いて、実施例１と同様にしてヘテロ接合太陽電池が作製された。比較例１においては、絶縁領域に付着した堆積物の除去は行われなかった。
【０２０８】
（参考例１）
絶縁領域を絶縁性のテープで覆うことで、めっき工程において絶縁領域がめっき液に曝されないようにして、絶縁領域に付着した堆積物の除去は行われなかった点を除いて実施例１と同様にしてヘテロ接合太陽電池が作製された。
【０２０９】
上記各実施例、比較例、参考例のヘテロ接合太陽電池の作製条件および外観観察結果、太陽電池特性（開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｉｓｃ）、曲線因子（ＦＦ）および最大出力（Ｐｍａｘ）および、−２Ｖで測定したときの暗電流値測定結果を表１に示す。なお、太陽電池特性及び暗電流測定結果については、実施例１での評価結果を１としたときの比率を示した。
【０２１０】
【表１】
2014232820.tif 000003
【０２１１】
実施例１と比較例１との比較では、実施例１においては高いＦＦが得られることが分かる。実施例１と比較例１とでは、第二導電層や絶縁領域でのレーザ照射により生じた堆積物の有無が異なることから、リーク電流と集電極での抵抗損の違いに生じ、ＦＦに差が生じたものと考えられる。抵抗損の影響は、比較例１と参考例１との比較から見積もることが可能であり、リーク電流の影響は実施例１と比較例１とで見積もることが可能である。
【０２１２】
これらの結果から、本発明に係る実施例１に示した太陽電池においては、従来の太陽電池よりも高い変換効率が得られることが分かる。
【０２１３】
以上、実施例を用いて説明したように、本発明によれば、絶縁層のパターニングを行うことなく、太陽電池の集電極を作製することができるため、高出力の太陽電池を低コストで提供することが可能となる。
【符号の説明】
【０２１４】
１．一導電型単結晶シリコン基板
２．真性シリコン系薄膜
３．導電型シリコン系薄膜
６．透明電極層
６ａＮ．第一主面側層除去領域
７．集電極
７１．第一導電層
７１１．低融点材料
７２．第二導電層
８．裏面金属電極
９．絶縁層
９ｈ．開口部
５０．光電変換部
１００．太陽電池
１０１．ヘテロ接合太陽電池
１０．めっき装置
１１．めっき槽
１２．基板
１３．陽極
１４．基板ホルダ
１５．電源
１６．めっき液
１８．電極層
２０．タブ線
【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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【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９】
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【図１１】
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【図１３】
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