(57)【要約】【課題】太陽電池の変換効率を向上させることを目的とする。【解決手段】光電変換部と、前記光電変換部の一主面上に集電極を有する太陽電池であって、前記光電変換部は、一導電型結晶シリコン基板の第一の主面上に、逆導電型シリコン系薄膜、第一透明電極層、をこの順に有し、前記基板の第二の主面上に、一導電型シリコン系薄膜、裏面電極層をこの順に有する。前記光電変換部は、第一の主面および側面に、第一の主面側の第一透明電極層と第二の主面側の裏面電極層の短絡が除去された絶縁領域を有する。前記絶縁領域は、前記光電変換部における第一の主面側表面および第二の主面側表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、かつ、前記基板が露出するように、前記光電変換部の第一の主面の周縁部と側面に跨って形成される肩構造を有することが好ましい。【選択図】図１
2014232818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、前記光電変換部の一主面上に集電極を有する太陽電池であって、
前記光電変換部は、一導電型結晶シリコン基板の第一の主面上に、逆導電型シリコン系薄膜と第一透明電極層をこの順に有し、前記基板の第二の主面上に、一導電型シリコン系薄膜と裏面電極層をこの順に有し、
前記光電変換部は、第一の主面および側面に、第一の主面側の第一透明電極層と第二の主面側の裏面電極層の短絡が除去された絶縁領域を有し、
前記絶縁領域は、前記光電変換部における第一の主面側表面および第二の主面側表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、かつ、前記基板が露出するように、前記光電変換部の第一の主面の周縁部と側面に跨って形成される肩構造を有する、太陽電池。
【請求項２】
前記光電変換部は、一導電型結晶シリコン基板の第一の主面上に、第一真性シリコン系薄膜、逆導電型シリコン系薄膜、および第一透明電極層、をこの順に有し、前記基板の第二の主面上に、第二真性シリコン系薄膜、一導電型シリコン系薄膜、および裏面電極層をこの順に有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記裏面電極層は、前記第二主面側の第二透明電極層または裏面金属電極の少なくともいずれか一方により構成される、請求項１または請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記絶縁領域における前記肩構造は、前記光電変換部の第一の主面側表面から前記第二主面側表面までの厚みをｄとし、前記肩構造形成領域における前記光電変換部の第一の主面側からの厚み方向の距離をｄ１としたとき、０＜ｄ１≦０．９５ｄを満たす領域に形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記絶縁領域における前記肩構造は、前記光電変換部の側面端部から、前記光電変換部の第一の主面側表面と平行な方向への幅をｘとしたとき、０＜ｘ≦１０００μｍの領域に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記絶縁領域は、前記光電変換部の側面における、前記肩構造以外の領域にレーザー痕を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記絶縁領域が、前記集電極よりも外周の領域に設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記絶縁領域が、前記光電変換部の第一の主面側における周縁部の全周に亘って形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記太陽電池と、他の太陽電池もしくは外部電極と、を接続する配線部材を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記太陽電池の前記集電極上に前記配線部材が形成されている、請求項９に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記配線部材は、前記光電変換部の第一の主面側の表面において、前記絶縁領域が形成された領域上に形成されている、請求項９または１０に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池を製造する方法であって、
前記光電変換部を準備する光電変換部準備工程の後、前記第一の主面側の第一透明電極層と第二の主面側の裏面電極層の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、
前記絶縁処理工程において、前記光電変換部の第一の主面側の周縁部と側面に跨る肩構造を形成することにより前記絶縁領域が形成される、太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁領域が、レーザー照射により形成される、請求項１２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記絶縁領域が、メカニカルスクライブにより形成される、請求項１２に記載の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。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、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は、例えば一導電型シリコン基板上に逆導電型シリコン系薄膜を形成することによりＰＮ接合部やＰＩＮ接合部が形成され、透明電極層上に集電極が設けられる。また薄膜シリコン太陽電池では、ＰＩＮ層を製膜してＰＩＮ接合部を形成した光電変換ユニット上に透明電極層と集電極が形成されたものが一般的に用いられている。
【０００４】
太陽電池の形成においては、一般に、導電型半導体層、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による短絡を防止するために、例えば特許文献１では、結晶シリコン基板の周端部をマスクで覆いながら導電型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。
【０００５】
また、特許文献２，３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。具体的には、特許文献２では、レーザー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割断することにより、光電変換部の側面が割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。
【０００６】
特許文献２では、ＰＮ接合部を有する側からレーザー照射する場合に生じ得る、ＰＮ接合部のレーザー痕によるダメージを抑制する観点から、ＰＮ接合部と反対側からレーザーを照射する方法が記載されている。この場合、ＰＮ接合部に達しない溝を形成することができるが、絶縁処理を行うためには溝形成後に折割りを行う必要がある。
【０００７】
特許文献３では、結晶シリコン基板上に形成された導電型半導体層および透明電極層をレーザー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２の割断面や特許文献３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。
【０００８】
また、特許文献４には、キャリア分離用電界を形成するための半導体接合部（ｎ型単結晶シリコン基板）と、その反対側にキャリア再結合を抑制する抑制層（ｎ型非晶質シリコン系薄膜）とが設けられ、抑制層側のコーナー部分に傾斜面を形成し、半導体接合部に直接光を取り込むことで抑制層での光吸収を抑制し、光学ロスを減少させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−４４４６１号公報
【特許文献２】特開２００６−３１０７７４号公報
【特許文献３】特開平９−１２９９０４号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３２４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のようにマスクを用いる場合は、透明電極層などを製膜しない「余白部」が大きくなり、受光面積が小さくなるという問題がある。またマスク準備工程など新たな工程も必要となり、生産性の観点から問題がある。
【００１１】
一方で、レーザーを用いた絶縁処理をもちいる場合は、マスク製膜と比較して、より精細な位置で絶縁処理を行うことが可能となるため、受光面積を大きくすることが可能となる。しかしながら、特許文献２のようにレーザー光をＰＮ接合部と反対面側から照射する場合においては、通常必ず折割りする必要があり、受光面積をより増大させる観点からは課題が残る。特許文献３の様に、PN接合部側からレーザーを照射する場合は、必ずしも折割りは必要ではなく、溝の形成のみで絶縁処理が可能となる。
【００１２】
しかしながら本発明者らの検討によれば、該太陽電池を用いて太陽電池モジュールを作製する際、溝のみを形成したＰＮ接合部側に配線部材を形成すると、溝を挟んでP型半導体側の電極とN型半導体側の電極が同一平面上に並ぶことになり、表裏の電極が短絡することが明らかとなった。
【００１３】
特許文献４では、ＰＮ接合部とは反対面側にコーナー部を形成しており、表裏面の回り込みによる短絡の除去については何ら検討がなされておらず、半導体層や透明電極層の回り込みによる短絡を除去するためには、マスクを用いるか、別途割断することによる絶縁処理が必要となり、受光面のロスにつながるという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記のような太陽電池の絶縁処理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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、所定の絶縁処理方法、並びに集電極を用いることにより、結晶シリコン系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。
【００１６】
すなわち、本発明は、以下に関する。
【００１７】
光電変換部と、前記光電変換部の一主面上に集電極を有する太陽電池であって、前記光電変換部は、一導電型結晶シリコン基板の第一の主面上に、逆導電型シリコン系薄膜、第一透明電極層、をこの順に有し、前記基板の第二の主面上に、一導電型シリコン系薄膜、裏面電極層をこの順に有し、前記光電変換部は、第一の主面および側面に、第一の主面側の第一透明電極層と第二の主面側の裏面電極層の短絡が除去された絶縁領域を有し、前記絶縁領域は、前記光電変換部における第一の主面側表面および第二の主面側表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、かつ、前記基板が露出するように、前記光電変換部の第一の主面の周縁部と側面に跨って形成される肩構造を有する、太陽電池。
【００１８】
前記光電変換部は、一導電型結晶シリコン基板の第一の主面上に、第一真性シリコン系薄膜、逆導電型シリコン系薄膜、および第一透明電極層、をこの順に有し、前記基板の第二の主面上に、第二真性シリコン系薄膜、一導電型シリコン系薄膜、および裏面電極層をこの順に有することが好ましい。
【００１９】
前記裏面電極層は、前記第二主面側の第二透明電極層または裏面金属電極の少なくともいずれか一方により構成されることが好ましい。
【００２０】
前記絶縁領域における前記肩構造は、前記光電変換部の第一の主面側表面から前記第二主面側表面までの厚みをｄとし、前記肩構造形成領域における前記光電変換部の第一の主面側からの厚み方向の距離をｄ１としたとき、０＜ｄ１≦０．９５ｄを満たす領域に形成されていることが好ましい。
【００２１】
前記絶縁領域における前記肩構造は、前記光電変換部の側面端部から、前記光電変換部の第一の主面側表面と平行な方向への幅をｘとしたとき、０＜ｘ≦１０００μｍの領域に形成されていることが好ましい。
【００２２】
前記絶縁領域は、前記光電変換部の側面における、前記肩構造以外の領域にレーザー痕を有することが好ましい。
【００２３】
前記絶縁領域が、前記集電極よりも外周の領域に設けられていることが好ましい。
【００２４】
前記絶縁領域が、前記光電変換部の第一の主面側における周縁部の全周に亘って形成されていることが好ましい。
【００２５】
前記太陽電池と、他の太陽電池もしくは外部電極と、を接続する配線部材を有する、太陽電池モジュールを作製することが好ましい。
【００２６】
前記太陽電池の前記集電極上に前記配線部材が形成されていることが好ましい。
【００２７】
前記配線部材は、前記光電変換部の第一の主面側の表面において、前記絶縁領域が形成された領域上に形成されていることが好ましい。
【００２８】
前記太陽電池を製造する方法は、前記光電変換部を準備する光電変換部準備工程の後、前記第一の主面側の第一透明電極層と第二の主面側の裏面電極層の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、前記絶縁処理工程において、前記光電変換部の第一の主面側の周縁部と側面に跨る肩構造を形成することにより前記絶縁領域が形成されることが好ましい。
【００２９】
前記絶縁領域が、レーザー照射により形成されることが好ましい。
【００３０】
前記絶縁領域が、メカニカルスクライブにより形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、折り割り工程を行わずに絶縁処理を行えるため、ウェハの利用面積を最大にし、かつプロセスの簡略化を実現することができる。更に、本発明の太陽電池を用いてモジュールを作製した場合、配線部材との接触により生じうる短絡を抑制することが可能となる。したがって、高効率の太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】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２】本発明の一実施形態による太陽電池の周縁部における模式的断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による太陽電池の周縁部における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模式的断面図である。
【図５】本発明の実施形態による太陽電池の周縁部の模式図である。
【図６】本発明の一実施形態及び比較例による太陽電池の周縁部における模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明における太陽電池は、光電変換部と、前記光電変換部の一主面上に集電極を有する。前記光電変換部は、一導電型結晶シリコン基板の第一の主面上に、逆導電型シリコン系薄膜、第一透明電極層、をこの順に有し、前記基板の第二の主面上に、一導電型シリコン系薄膜、裏面電極層をこの順に有する。光電変換部は、第一の主面および側面に、第一の主面側の第一透明電極層と第二の主面側の裏面電極層の短絡が除去された絶縁領域を有し、前記絶縁領域は、前記光電変換部における第一の主面側表面および第二の主面側表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、かつ、前記基板が露出するように、前記光電変換部の第一の主面の周縁部と側面に跨って形成される肩構造を有する。
【００３４】
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。
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池の模式的断面図である。結晶シリコン系太陽電池１００は、光電変換部５０として、一導電型単結晶シリコン基板１の一方の面（光入射側の面）に、導電型シリコン系薄膜３ａおよび第一透明電極層６ａをこの順に有する。一導電型単結晶シリコン基板１の他方の面（光入射側の反対面）には、導電型シリコン系薄膜３ｂおよび裏面電極層をこの順に有する。裏面電極層としては、裏面側透明電極層６ｂ（第二透明電極層６ｂ）もしくは裏面金属電極の少なくともいずれか一方を有する。裏面電極層として、裏面側透明電極層６ｂを有することが好ましい。光電変換部５０表面の第一透明電極層６ａ上には、集電極７０が形成される。
【００３６】
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。裏面側透明電極層６ｂ上には裏面金属電極８を有することが好ましい。
【００３７】
更に、光電変換部５０には、一主面側の周縁部と側面に絶縁領域Ａ０が形成されている。前記絶縁領域Ａ０は、前記光電変換部における第一の主面側表面および第二の主面側表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、かつ、前記基板が露出するように、前記光電変換部の第一の主面の周縁部と側面に跨って形成された肩構造を有する。
【００３８】
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。
【００３９】
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。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。
【００４０】
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等のシリコン含有ガス、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
ヘテロ接合太陽電池１００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。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。
【００４６】
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。
【００４７】
ドーピング剤は、第一透明電極層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、第一透明電極層６ａにドーピング剤を添加することが好ましい。第一透明電極層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、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。
【００４８】
第一透明電極層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。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、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、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。すなわち、裏面電極層として、裏面側透明電極層６ｂと裏面金属電極８を有することが好ましい。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。
【００５２】
図２は、一実施形態により、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８までが形成された状態を模式的に表す断面図である。図２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３ｂ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３ｂが形成され、その後、光入射側の透明電極層６ａ、ならびに裏面側の透明電極層６ｂおよび裏面金属電極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２に示す形態に限定されるものではない）。
【００５３】
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、透明電極層６ｂおよび裏面金属電極８は、製膜時の回り込みによって、一導電型結晶シリコン基板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２ｂ、逆導電型シリコン系薄膜３ｂ、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３からも理解されるように、表面側の最表面層である透明電極層と、裏面側の透明電極層や裏面金属層が、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。なお、各層の回り込みの順（各層の製膜順）は、図３には限定されず、どのような順番で製膜した場合であっても良い。
【００５４】
（絶縁処理）
絶縁処理として、例えば、表裏の透明電極層の短絡の様な、ＰＮ接合部を回避して電気的な短絡を取り除く絶縁領域が形成されることによって、回り込みによる電気的短絡の問題を解決することができる。
【００５５】
絶縁処理は、一般に太陽電池のＰ型半導体側とＮ型半導体側の電極間に短絡電流を生じさせないために行う工程である。例えば、絶縁処理が不十分な場合の例として、ＰＮ接合を跨るように側面端部等に透明電極層が付着しているような場合においては、ＰＮ接合部だけでなく、ＰＮ接合を跨るように付着した透明電極層などを介しても電流が流れることになる。このようなＰＮ接合部の短絡により生じ得るリーク電流を抑制するために、通常は透明電極層や裏面電極層のマスク製膜を行うことで、回り込みによる短絡を防止したり、表裏の層を回り込むように製膜した後、レーザー照射やメカニカルな方法により部を分離することにより短絡を除去する方法が行われている。
【００５６】
ここで、本明細書において光電変換部とは、半導体層や金属あるいは金属酸化物等からなる電極等が積層されて光起電力を生じさせ、更には、電力を取り出すという太陽電池の基本的な部分を指す。このため、後述のように第一の主面側に形成される絶縁層も、光閉じ込めの面では光電変換に関係するものの、直接的に光起電力を生じさせたり、導電性によって電力を取り出したりする部分ではないため、光電変換部には含まれない。
【００５７】
また、本明細書において、「絶縁領域」とは、前記基板の表面に形成された単一あるいは複数の特定の領域を指す用語であり、太陽電池の表裏の電気的短絡を防止する領域を意味する。例えば、ヘテロ接合太陽電池においては、前記一主面側の少なくとも第一透明電極層と、他主面側の少なくとも裏面電極層と、の短絡が除去された領域を意味する。典型的には、絶縁領域は、前記基板の一主面側の最表面層を構成する成分が少なくとも付着していない領域である。なお、「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。
【００５８】
これにより光電変換部の第一主面側の最表面層と、第二主面側の裏面電極層と、の電気的な短絡を除去する。裏面電極層としては、少なくとも第二透明電極層または裏面金属層のいずれか一方を有することが好ましい。
【００５９】
例えば、ヘテロ接合太陽電池では、裏面電極層として、裏面側透明電極層や、全面に形成された場合の金属電極層などが含まれる。表面側の最表面層は、例えば、ヘテロ接合太陽電池では第一透明電極層が相当し、通常の結晶シリコン系太陽電池においては、導電型半導体層がこれに相当する。
【００６０】
ここで、裏面電極層は、裏面側の略全面に形成された電極層であり、例えば、ヘテロ接合太陽電池は、通常、裏面側透明電極層や、裏面金属電極などが相当し、通常の結晶シリコン系太陽電池においては、裏面金属電極がこれに相当する。また例えば、裏面電極層として裏面側透明電極層と裏面金属電極を有するものを用いる場合、第一透明電極層と裏面側透明電極層が基板側面に回り込んで製膜されており、裏面金属電極のみマスク製膜して回り込みが抑えられているような場合でも、電気抵抗の低い裏面側透明電極層を介して第一透明電極層と裏面金属電極も電気的に短絡しているということができる。なお、本発明において、「略全面」とは、ある領域において、ある層が９０％以上に形成されていることを意味する。
【００６１】
なお、本発明におけるヘテロ接合太陽電池の場合、絶縁領域は、一主面側の最表面層が付着していないことが好ましく、更には第二主面側の裏面電極層も付着していないことがより好ましい。また一導電型単結晶シリコン基板が露出するように絶縁領域が形成されることが好ましい。
【００６２】
これにより短絡防止効果をより向上させることができる。また、別の例として、ヘテロ接合太陽電池以外の結晶系シリコン太陽電池においては、一導電型結晶シリコン基板内を含む表面側に逆導電型シリコン系薄膜が形成された構造であり、最表面層が逆導電型シリコン系薄膜であるため、絶縁領域は一導電型結晶シリコン基板の一主面側、及び／又は側面に形成される逆導電型シリコン系薄膜が形成されていない領域を意味する。この場合、逆導電型シリコン系薄膜が形成されていない部分まで基板を削って、絶縁領域を形成することになる。
【００６３】
絶縁領域の形成方法は特に限定されず、例えば、レーザー照射、機械研磨、化学エッチング等によって所定領域の電極層や半導体薄膜等を除去する方法等が挙げられる。
【００６４】
以下では、ヘテロ接合太陽電池を用いた場合の好ましい実施形態について説明するが、本発明における太陽電池は、以下に限定されるものではない。
【００６５】
一導電型半導体基板として一導電型単結晶シリコン基板を用い、該シリコン基板の一主面上に逆導電型半導体層として逆導電型シリコン系薄膜と、一主面側の最表面層として透明電極層を有し、該シリコン基板の第二の主面側に裏面電極層として第二透明電極層と裏面金属層を有する太陽電池を用いて説明する。
【００６６】
図３（Ａ）〜（Ｂ）は、それぞれ、半導体層や透明電極層を製膜後に、光電変換部の第一の主面の周縁部および側面に絶縁領域が形成された場合の例を表す模式的断面図である。
【００６７】
図３（Ａ１）では表裏の半導体層や透明電極層が基板の側面にまで回り込んで形成されている様子を模式的に示している。また図３（Ａ１）では、裏面金属電極も側面に回りこんで形成されている。このような太陽電池の光電変換部の第一の主面の周縁部および側面に絶縁領域が形成される。なお、図３（Ｂ）中における太線部分が絶縁領域に相当する。本発明においては、図３（Ｂ）に示すように絶縁領域Ａ０として、光電変換部の一主面側表面から側面へ跨って形成された肩構造を有する。
【００６８】
図３（Ｂ１）では、シリコン基板１の主面から側面に跨るように、表裏の透明電極層６およびシリコン系薄膜２，３が除去された絶縁領域Ａ０が形成されている。ここで、Ａ０は第一の主面側の基板も除去するように形成されている。図３（Ｂ２）では、シリコン基板１の主面から側面に跨るように、表裏の透明電極層６およびシリコン系薄膜２，３が除去された絶縁領域Ａ０が形成されており、Ａ０は第一の主面側の基板も除去するように形成されている。さらに、側面に形成されていた表裏の半導体層および透明電極層が全て除去されている。この際、図３（Ｂ２）も示されているように、基板側面にもレーザー痕が形成されている。
【００６９】
この場合、図３（Ｂ２）における「レーザー痕Ａ１」も絶縁領域に含まれる。すなわち、肩構造部分とレーザー痕部分が絶縁領域Ａ０となる。ここで、例えば、レーザー照射により溝を形成した後に、メカニカルに基板を折り割りした場合も、該折割り部分の断面形状は類似した形状となるが、折り割りを実施した場合は、図３（Ｂ２）のようなレーザー痕Ａ１が存在しない点で異なる。更に、レーザー照射のみで基板の割断まで実施する場合は、図３（Ｂ２）のように「肩構造」の様な形状とはならず、側面はレーザー痕のみを有する面となる。
【００７０】
本発明のように、絶縁領域Ａ０として肩構造を形成することにより、レーザー照射により溝を形成後に折割りを行う場合に比べて、製造工程を低減することができる。またレーザー照射のみにより基板の割断を行う場合と異なり、レーザー照射回数を低減できるため、生産性の観点から好ましい。すなわち、レーザー照射のみで割断する場合、光電変換部の第一の主面側と第二の主面とを貫通させるようにレーザー照射するためには、ある程度のレーザー照射回数が必要であるが、本発明においては、貫通させる必要がないため、好ましい。
【００７１】
図３（Ｂ３）では、段差のある構造とは別に、斜めに絶縁領域が形成されている場合を示している。
【００７２】
図３（Ａ２）では、図３（Ａ１）とほぼ同様であるが、裏面金属電極のみマスクをして形成している点で異なる構造を示している。  図３（Ｂ４）においては、表裏の半導体層と透明電極層、が側面にまで回り込んで形成されており、裏面金属電極のみマスクを用いて形成することにより、側面への周り込みを防いでいる。図３（Ｂ５）では、図３（Ｂ４）からさらに側面に形成された半導体層、透明電極層が全て除去されている。
【００７３】
図３（Ａ２）のような場合、裏面金属電極はマスクにより形成領域を制限されているため、直接的に表側の最表面層とは接触していないが、低抵抗である裏面側透明電極層を介在して電気的に短絡しているため、絶縁領域がない状態では短絡していると言える。よって、絶縁領域が形成されることによって、第一の主面側の最表面層と裏面電極層の短絡が除去される。
【００７４】
これらの絶縁領域は、各層を製膜後に、レーザー照射、機械研磨等によって所定領域に付着した透明電極層や半導体薄膜等を除去することにより形成される。
【００７５】
本発明においては、図４（Ｂ１）〜（Ｂ５）に示すように、少なくとも第一の主面の最表面層が除去され、かつ第一の主面と側面にまたがって形成された肩構造を有する絶縁領域が形成される。すなわち、本実施形態においては、少なくとも第一の主面の最表面層である透明電極層が除去されており、また側面に回り込んだ第二の主面側の第二主面側層（透明電極層、および／または、裏面金属電極）との電気的な短絡が除去されて絶縁領域が形成されている。これらの絶縁領域では、シリコン基板１の一部が削り取られるように形成される。
【００７６】
絶縁処理工程としては、図４（Ａ）に示されているように、光電変換部の一主面側表面に垂直な断面において、光電変換部の周縁部の側面端部から、光電変換部の表面と平行な方向への幅ｘが、０μｍ＜ｘ≦１０００μｍとなる位置に、前記一主面側から、側面に前記一導電型単結晶シリコン基板を削るようにまたがり、かつ光電変換部の第一の主面および第二の主面の表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たすように形成されるように（図４（Ｃ）参照）、レーザー照射を行うことが好ましい。中でも、後述のように、集電極形成後に絶縁処理を行う場合、集電極よりも外側にレーザー照射を行うことが好ましい。また一主面側の周縁部にレーザー光を照射することがより好ましく、該一主面周縁部の全周に亘ってレーザー光を照射する工程を有することがさらに好ましい。また該一主面周縁部の全周に亘って連続してレーザー照射することが特に好ましい。
【００７７】
この場合、溝を周縁部全周に連続して形成する場合に生じ得る、基板の角部分からの破断をより抑制することができる。特にヘテロ接合太陽電池など、通常単結晶シリコン基板を使用するため、特定の結晶方向に劈開しやすく、破損しやすいが、本発明のように肩構造を有する絶縁領域を形成することにより、別途の折割り工程等が不要なため、破損をより抑制することができる。
【００７８】
なお、第一主面もしくは第二主面上における「光電変換部の幅」とは、光電変換部の一主面側表面に垂直な断面において、ある主面上に製膜された表面の層における最も離れた距離を意味する。すなわち、ある主面の表面側の層として、最表面層をマスクにより、その下地層よりも幅が小さくなるように製膜した場合、該主面における「光電変換部の幅」は最表面層の下地層の幅を意味する。例えば、裏面電極層として、裏面全面に形成された第二透明電極層と、マスク製膜により前記第二透明電極層よりも面積が小さい範囲に形成した裏面金属電極を用いる場合、裏面側の「光電変換部の幅」は、第二透明電極層の幅を意味する。
【００７９】
ここで、本発明においては、一導電型単結晶シリコン基板の一主面（光入射面）と他主面（裏面）との間に側面を有する。「周縁部」とは、図５の斜線部として示されている部分を表し、一主面から見た場合、側面により近い領域を意味する。この際、レーザー光を周縁部から側面にかけて照射し、前記一主面側の周縁部と側面に跨って形成された肩構造を有する絶縁領域Ａ０が形成される。上述の様に、図４（Ａ）に示すように、第一の主面と第二の主面の層が回り込んで形成された光電変換部に対し、レーザー照射等により絶縁処理を行うことで図３（Ｂ１）〜（Ｂ５）に示されているように絶縁領域Ａ０を形成する。
【００８０】
ここで、本発明において「肩構造」とは、図５に示すように、光電変換部の第一の主面および第二の主面の表面の幅を各々Ｗ１およびＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満たし、基板が露出するように光電変換部の第一の主面の周縁部および側面に跨って形成されれば特に制限されない。
【００８１】
例えば、図３（Ａ）に示すように、光電変換部の側面に回り込んで製膜されている各層は、レーザー照射により除去されてしまう場合があり、図３（Ｂ２）の「レーザー痕Ａ１」の様に除去されてしまっても良い。この場合、第一主面側から側面にまたがる領域では、典型的には、シリコン基板も除去され、「レーザー痕Ａ１」で表されている側面においては回り込んだ薄膜のみ除去されている。ヘテロ接合太陽電池においては、電気的な短絡を防ぐ絶縁領域は、第一の主面から側面に跨る領域だけでなく、側面の各層が除去された部分も含まれる。これは、ヘテロ接合太陽電池の場合、第一の主面側の最表面層である光入射面側の透明電極層は基板表面上に付着しているだけであるため、通常はレーザー痕が残る程度にレーザーが照射されると、その部分における透明電極層は除去される。
【００８２】
また、図３（Ｂ１）に示すように、側面に回り込んだ各層は残り、絶縁領域のみ除去されてもよい。図３（Ｂ１）の様に残ったままの状態の方が、側面におけるパッシベーションの観点からより好ましい。
【００８３】
また、絶縁処理工程は、第一主面上の最表面層と、第二主面上の裏面電極層を形成後であれば、どの段階で行っても良い。例えば、ヘテロ接合太陽電池を用いる場合、第一透明電極層と裏面側透明電極層、裏面金属電極を形成後であれば、どの段階で行っても良い。
【００８４】
また、裏面電極層として、裏面金属電極を形成せず、裏面側透明電極層のみ形成する場合（例えば、裏面金属電極の替わりに、導電性ペースト等、スクリーン印刷等による集電極を形成する場合）は、第一透明電極層と裏面側透明電極層形成後であれば良い。
【００８５】
レーザー光は光電変換部の第一主面側から、該第一主面上における周縁部に照射し、図４（Ａ）のように、照射する位置はセルの側面端部から、光電変換部の表面と平行な方向への幅をｘとすると、０＜ｘ≦１０００μｍであることが好ましく、０＜ｘ≦７００μｍであることが更に好ましく、更には０＜ｘ≦５００μｍであることが特に好ましい。十分な絶縁機能を持つ絶縁領域が形成されれば、ｘは小さければ小さいほど、太陽電池の受光面積が増加するため好ましい。また、図３（Ｂ３）のように、斜めに肩構造が形成されている場合は、図４（Ｂ）に示されているように肩構造部の底辺の長さをｘとする。
【００８６】
また、前記絶縁領域は、図４（Ａ）に示されているように、基板の厚みをｄとし、肩構造形成領域における前記光電変換部の第一の主面側から第二主面側への厚み方向の距離をｄ１とすると、０＜ｄ１≦０．９５ｄであることが好ましく、ｄ１≦０．５ｄであることが更に好ましく、ｄ１≦０．２ｄであることが特に好ましい。これは、レーザー照射により形成されるダメージ部の面積がより小さくなればなるほど、キャリアの再結合中心が減少し、太陽電池特性の向上が期待できるからである。
【００８７】
ｄ１は絶縁領域における基板厚みの平均値から算出することが好ましく、測定方法としては、ＳＥＭや光学顕微鏡による断面観察や段差計を用いて測定することが好ましい。なお、光電変換部の表面に凹凸形状を有する場合は、上述の方法等により取得した断面データに関して、所望の幅を計測したい位置の近傍で１０点程度の幅を計測し、その平均値を測定することにより求めることができる。
【００８８】
なお、光電変換部の表面に凹凸形状を有する場合は、光電変換部の第一の主面側表面の凸部から第二の主面側表面の凸部までの厚みを意味する。この場合、例えば、光電変換部の表面に垂直な断面において第一の主面と第二の主面の凸部間の距離を１０点程度求め、該距離の平均値を求めることにより算出することができる。この際、断面は、上述のように例えばＳＥＭなどにより１００倍〜１０００倍程度で観察することにより求めることができる。
通常、裏表面の短絡を防止するために、各層を形成した後に、照射面を上にし、上から下へとレーザー照射することにより溝が形成され、最後に溝形成により生じた残渣（すなわち堆積物）が除去されることが一般的に行われている。
【００８９】
例えば、波長の短いレーザーを用いて、ＰＮ接合部とは反対側の面（すなわち本発明においては第二の主面側）から、ＰＮ接合部には達しないようにレーザー光を照射して溝を形成し、メカニカルに折り割りを行うことで、絶縁処理を行うことができる。
【００９０】
しかしながら、この場合、レーザー照射によりPN接合部に達しないように溝を形成するだけでは、電気的な絶縁を取ることはできず、絶縁処理のために必ず折り割りが必要になる。このため、シリコン基板の端部から、ある程度距離をとった所に溝を形成しないと、メカニカルに折り割りを実施することは困難である。従って、元のシリコン基板を最大限に利用することができず、受光面積にロスが生じることとなる。
【００９１】
一方で、ＰＮ接合部側（すなわち本発明においては第一の主面側）からレーザー光を照射した場合は、レーザーによる溝だけで電気的な絶縁を実現することができるため、シリコン基板の端部に非常に近いところにレーザーを照射することにより、受光面積を広くすることが可能である。
【００９２】
すなわち、ＰＮ接合部に達するようにレーザー照射を行う場合、別途の折割処理を行う必要がないが、ＰＮ接合部でダメージが生じ、リーク電流が発生するため、好ましくないとされてきた。しかしながら本発明のように、第一の主面の周縁部から側面に跨るように形成された肩構造を有する絶縁領域を形成することで、できる限り側面端部近傍に絶縁領域を形成することができるため、発電面積を増加させることができる。従って、変換効率の高い太陽電池を作製できる。また後述のように、該太陽電池を用いた太陽電池モジュールを作製した場合、後述のように配線部材の接触によるリーク電流の発生を抑制することが期待できる。
【００９３】
レーザー光としては、基材として用いられる材料が吸収可能な光の波長で、絶縁領域Ａ０の形成に十分な出力を有するものが適用可能であり、絶縁領域Ａ０の周辺に堆積物を形成できればどのようなものでも良い。たとえは、ＹＡＧレーザーやＡｒレーザーの第３高調波等の波長が４００ｎｍ以下のＵＶレーザーでは、絶縁領域の深さを低減させることができるため、基板へのダメージを抑制しながら絶縁領域Ａ０を形成しやすく、表裏の電気的な絶縁処理を行うことが可能である。
【００９４】
パワーとしては、１〜２０Ｗのものを用いることができ、また、レーザー光の光径としては、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ー光を照射することにより、幅が上記のレーザー光の光径とほぼ同じである絶縁領域を形成することができる。また、より長波長光を利用する、第２高調波レーザーやＩＲレーザーを使用しても良い。
【００９５】
また、レーザー光を太陽電池の光入射面から照射することにより、受光面側の集電極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を配置することができ、集電極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。
【００９６】
またメカニカルに絶縁領域を形成する方法としては、スクラバーやダイシングソー等の方法を用いることができる。この場合、レーザーによるＰＮ接合へのダメージは生じず、電気的短絡部を含まない太陽電池を形成することができる。またこの場合、リーク電流が生じないため、変換効率の高い太陽電池を作製できる。上記の絶縁領域の形成方法の中でも、生産性の観点および短絡を確実に除去する観点からは、レーザー照射を用いた方法が特に好ましい。  
【００９７】
太陽電池性能向上の観点から、絶縁領域は、集電極７０よりも外周の領域に設けられることが好ましい。
【００９８】
絶縁領域形成後に熱処理（熱処理工程）が行われることが好ましい。これにより絶縁領域でのリーク電流を抑制することができる。例えば、本発明の一実施形態のように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と逆導電型シリコン系薄膜にまたがる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。また上記実施形態のようにＰＮ接合部有するものだけでなく、一導電型半導体基板と逆導電型半導体層との間に、真性半導体層などを含む、ＰＩＮ接合部を有する場合でも同様と考えられる。
【００９９】
熱処理工程で、絶縁領域を加熱する温度は、リーク電流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、本発明の太陽電池として、透明電極層を有するものを用いる場合、これらの層の変質に伴う、Ｖｏｃや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。
【０１００】
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。裏面電極層の変質（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。なお、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、機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。
【０１０１】
また、光入射面側の集電極として、印刷法を用いた銀ペースト等の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の硬化を行うことが好ましい。なお、集電極は、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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
以上のように形成された光電変換部の第一の主面上に、集電極７０が形成される。図１に示すヘテロ接合太陽電池の実施形態では、光入射側の透明電極層６ａ上に、集電極７０が形成される。この際、前記絶縁領域は、第一主面側の最表面層形成後、及び裏面電極層形成後（すなわち光電変換部準備工程後）であれば集電極形成後であっても良いし、集電極形成前であってもよい。例えば集電極として第一導電層と第二導電層の２層を有する場合、集電極としての第一導電層形成後第二導電層形成前であってもよい。
【０１０４】
集電極７０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。めっき法により集電極を形成する場合、例えば、Ａｇペースト等による下地層（第一導電層）を形成後、該第一導電層上に第二導電層をめっきにより形成する方法などが挙げられる。
【０１０５】
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。
【０１０６】
なお、絶縁領域の形成は、第一主面側の最表面層と第二主面側の裏面電極層形成後であれば、集電極形成前でも後でもよい。また集電極が第一導電層と第二導電層の２層により形成される場合、第一導電層形成前であっても良いし、第二導電層形成後であってもよいが、第一導電層上にめっきにより第二導電層を形成する場合、絶縁処理工程は、第一導電層形成後、めっき工程前に行うことが好ましい。
【０１０７】
また本発明においては、絶縁領域は絶縁層により覆われることが好ましい。この場合、後述のように、モジュール化した際に、タブ線との接続による短絡をより防止することができる。この際、絶縁処理工程後に絶縁層形成工程を有することが好ましい。
【０１０８】
また、集電極として、第一導電層上にめっきにより形成した第二導電層を有する場合、第二導電層形成工程前に、絶縁領域を形成した後に保護層で覆うことで、めっき液から絶縁領域を保護することができる。また、この際、光電変換部の一主面上における第一導電層非形成領域を覆うように絶縁層を形成することがより好ましい。特に、本発明におけるヘテロ接合太陽電池では、光電変換部の第一主面側の最表面層として透明電極層を有するため、めっき液から透明電極層を保護することができる。
【０１０９】
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、集電極に配線部材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。
【０１１０】
ここで、従来技術である、光入射面側に溝構造を形成することで、絶縁処理を行う場合、図６（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配線部材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。ここで、本来配線部材と集電極との間に半田やコンダクティブフィルム等を用いて接着を行うが、図６では簡略化のため、半田等は省略している。一方で、図６（Ｂ）の様に、本発明に依れば、絶縁領域Ａ０が前記一主面側の周縁部と側面にまたがって形成された肩構造を有するため、配線部材と裏面側の電極との接触が抑制される。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。
【０１１１】
この際、絶縁領域上に絶縁層が形成されることが好ましい。図６（Ｃ）の記載されているように、絶縁領域の上（特に肩構造の上）に絶縁層が形成されている場合は、更にリーク電流発生が抑制されることが期待できると考えられる。
【０１１２】
なお、この際、配線部材が、絶縁領域Ａ０における肩構造が形成された領域の少なくとも一部上に形成されている場合、上述のような効果がより期待できる。中でも、絶縁領域Ａ０が絶縁層で覆われている場合、配線部材が絶縁領域Ａ０上に形成されることがより好ましい。中でも、絶縁領域の略全面が絶縁層により覆われていることがさらに好ましく、全面が覆われていることが特に好ましい。なお絶縁領域の「略全面」とは、絶縁領域の９０％以上が覆われていることを意味する。  なお、本発明の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、テクスチャの凸部から短絡が生じうるが、保護層で覆うことにより、タブ線と接続された際の短絡をより防止できる。
【０１１３】
この際、絶縁層の材料や膜厚、製膜方法などは特に制限されないが、特にヘテロ接合太陽電池など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、上述のようにタブ線と接続される際の短絡をより防止できる。また集電極をめっきにより形成する場合、めっき耐性をより向上させることができる。
【実施例】
【０１１４】
以下、図１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。
【０１１５】
（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。
【０１１６】
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型単結晶シリコンウェハを用い、このシリコンウェハを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、ウェハ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、ウェハの表面観察を行ったところ、ウェハ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。
【０１１７】
エッチング後のウェハが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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
次にウェハの裏面側に、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。
【０１２０】
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。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。第一透明電極層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７０が印刷法を用いて銀ペーストを印刷することにより形成された。
【０１２１】
銀ペーストは、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。
【０１２２】
次に、レーザー光を光入射面側から照射して、絶縁領域の形成を行った。レーザー光は、ウェハの端部より０．５ｍｍまでの周縁部の全周に亘って照射し、太陽電池の光入射面と側面に跨るように絶縁領域を形成した。レーザー光としては、レーザーの加工点におけるスポット径が約１００μｍの第三高調波（波長355nm）を用い、基板端部から、複数回位置を基板の内側に向けてずらしながら照射した。この際、ＳＥＭ（フィールドエミッション型走査型電子顕微鏡Ｓ４８００、日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて、倍率が５００倍の条件で、基板の第一の主面から側面に跨って、ｄ１＝９１μｍ、ｘ＝５０２μｍとなるようにレーザー光により除去されていることを確認した。この際、レーザー照射部はレーザーにより表面が凹凸状に荒れていたが、１０点ｄ１を計測して、その平均を求めた。これにより図６（Ｂ）の様な端部構造を持つ絶縁処理を実施した。
【０１２３】
以上のようにして作製した結晶シリコン系太陽電池セルを１枚含むミニモジュールを作製し、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。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。
【０１２４】
（比較例１）
レーザー光を、ウェハの端部より０．５ｍｍの周縁部のみに照射し、図６（Ａ）の様な溝構造を形成したことを除いて、実施例１同様に結晶シリコン系太陽電池セルを作製した。
【０１２５】
以上のようにして作製した結晶シリコン系太陽電池セルを１枚含むミニモジュールを作製し、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。ミニモジュールの構造は、バックシート／封止材／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。
【０１２６】
上記実施例及び比較例の太陽電池セル及びミニモジュールの光電変換特性を表１に示す。
【０１２７】
【表１】
2014232818.tif 000003
【０１２８】
実施例１及び、比較例１のセルの特性では、ともに表面からレーザーを照射しており、照射幅と領域が僅かに異なる程度の違いしかないため、セルとしては、ほぼ同様の太陽電池特性が得られた。
【０１２９】
次に、それぞれをミニモジュールにした実施例１、及び比較例１を比較する。比較例１では、実施例１と比較して、リーク電流による曲率因子の低下がみられた。一方で、実施例１では、配線部材によるリーク電流の発生は見られなかった。これは、図６（Ａ）に示されているように、比較例１の端部付近の構造は、表裏の電極がレーザーにより絶縁処理を施した溝の両端に位置することとなるため、リーク電流が発生したと考えられる。
【０１３０】
これに対し、実施例１では、端部の構造が図６（Ｂ）の様になっており、絶縁領域が第一の主面の周縁部と側面に跨っていたため、配線部材によるダメージが生じず、リーク電流が発生しなかったと考えられる。
【０１３１】
以上、実施例を用いて説明したように、本発明によれば、肩構造を設けることで配線部材によるリーク電流を防止でき、また、ウェハを最大限に活用することができるため、高出力の太陽電池を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【０１３２】
１．一導電型結晶シリコン基板
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
７．集電極
８．裏面金属電極
９．絶縁層
５０．光電変換部
１００．ヘテロ接合太陽電池
２０．配線部材
【図２】
2014232818.tif 000004
【図４】
2014232818.tif 000005
【図５】
2014232818.tif 000006
【図６】
2014232818.tif 000007
【図１】
2014232818.tif 000008
【図３】
2014232818.tif 000009