(57)【要約】【課題】容易に、安価に、かつ歩留まりよく製造できる裏面電極型の高光電変換効率太陽電池を提供する。【解決手段】本発明の高光電変換効率太陽電池は、第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面に、第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層と、第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層と、第１導電型拡散層と第２導電型拡散層との間に形成される高抵抗層又は真性半導体層と、を備える。
2018092189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面に、
第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層と、
第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層と、
前記第１導電型拡散層と前記第２導電型拡散層との間に形成される高抵抗層又は真性半導体層と、
を備える高光電変換効率太陽電池。
【請求項２】
前記第１導電型拡散層に接続される第１電極と、前記第２導電型拡散層に接続される第２電極と、を備え、
前記第１電極と前記第２電極のいずれか一方が、前記高抵抗層又は前記真性半導体層にも接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項３】
前記裏面に段差を備え、
前記裏面を上から見たとき、前記第１導電型拡散層及び前記第２導電型拡散層のいずれか一方を上段に、他方を下段に備え、
前記高抵抗層又は前記真性半導体層を前記上段に備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項４】
前記裏面を上から見たとき、前記高抵抗層又は前記真性半導体層は、前記第１導電型拡散層と前記第２導電型拡散層とを１μｍ以上１００μｍ以下の間隔で隔てる幅で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項５】
前記高抵抗層は、第１導電型の不純物と第２導電型の不純物の両方が拡散されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項６】
第１領域、第２領域、及び第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、前記第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、前記第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域に、前記第１導電型の不純物と前記第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記裏面の全面に前記第２導電型の不純物を拡散して第２導電型拡散層を形成する第２不純物拡散ステップと、
前記第２導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
前記保護膜の前記第３領域を覆う部分の厚さを、前記第１領域を覆う部分との境界から前記第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、
前記保護膜が除去されて露出した前記第２導電型拡散層を除去して前記第２領域を露出させる第２導電型拡散層除去ステップと、
前記第２領域と前記保護膜が連続的に薄くなった部分を介して前記第３領域とに、前記第１導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ前記第１導電型拡散層と前記高抵抗層とを形成する第１不純物拡散ステップと、
残存する前記保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、
を実行する高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項７】
第１領域、第２領域、及び第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、前記第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、前記第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、前記第１領域と前記第２領域との間の前記第３領域に、前記第１導電型の不純物と前記第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記裏面の全面に前記第１導電型の不純物を拡散して第１導電型拡散層を形成する第１不純物拡散ステップと、
前記第１導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
前記保護膜の前記第３領域を覆う部分の厚さを、前記第１領域を覆う部分との境界から前記第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、
前記保護膜が除去されて露出した前記第１導電型拡散層を除去して前記第２領域を露出させる第１導電型拡散層除去ステップと、
前記第２領域と前記保護膜が連続的に薄くなった部分を介して前記第３領域とに、前記第２導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ前記第２導電型拡散層と前記高抵抗層とを形成する第２不純物拡散ステップと、
残存する前記保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、
を実行する高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記第１保護膜除去ステップにおける前記保護膜の除去及び薄化を、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分へのエッチングペーストの適用又はレーザーの照射により行うことを特徴とする請求項６又は７に記載の高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記保護膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、不純物含有ガラス層、又はこれらのうち２以上を積層した積層体であることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池を複数備える太陽電池モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の太陽電池モジュールを備える太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面電極型の高光電変換効率太陽電池、その製造方法、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に太陽電池セルは、大きさが１００〜１５０ｍｍ角、厚みが０．１〜０．３ｍｍの板状の多結晶シリコンや単結晶シリコン等からなり、ボロン等のｐ型不純物がドープされたｐ型の半導体基板を主材としている。この太陽電池セルにおいては、太陽光を受ける受光面にｎ型拡散層（エミッタ層）と反射防止膜が形成されるとともに、電極がエミッタ層に接するように反射防止膜を貫通して形成される。【０００３】
太陽電池セルにおいて、電極は光電変換により得られた電流の取り出しのために必要不可欠であるが、受光面の電極が形成された部位には当該電極による遮蔽によって太陽光が入射しないため、電極面積が大きいほど変換効率が低下し電流が減少する。受光面に設けられた電極によるこのような電流の損失をシャドウロスという。【０００４】
これに対し、裏面電極型太陽電池セルは、受光面に電極が無いためシャドウロスがなく、反射防止膜で抑えきれなかったわずかな反射光を除けば、入射する太陽光をほぼ１００％取り込むことができる。そのため、原理的には高い変換効率の実現が期待できる。【０００５】
一般に裏面電極型太陽電池セル１００は、図１に示すような断面構造を有する。裏面電極型太陽電池セル１００は、半導体基板１０１、エミッタ層１０４、ＢＳＦ(Back Surface Field)層１０６、反射防止膜兼パッシベーション膜１０７及び１０８、並びに電極１０９及び１１０を備える。【０００６】
半導体基板１０１は裏面電極型太陽電池セル１００の主材であり、単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなる。ｐ型、ｎ型のいずれでもよいが、リンなどのｎ型不純物がドープされたｎ型シリコン基板が用いられることが多い。以下、ｎ型シリコン基板を用いた場合を例にとって説明する。半導体基板１０１は、大きさが１００〜１５０ｍｍ角で、厚みが０．１〜０．３ｍｍの板状のものが好適であり、一方の主表面が受光面、他方の主表面が非受光面（裏面）として用いられる。【０００７】
受光面には、光閉じ込めのための凹凸構造が形成される。凹凸構造は、半導体基板１０１を酸性又はアルカリ性の溶液に一定時間浸漬させることで得られる。一般にこの凹凸構造はテクスチャと呼ばれる。【０００８】
裏面には、ボロンなどのｐ型不純物がドープされたｐ型拡散層であるエミッタ層１０４と、リンなどのｎ型不純物がドープされたｎ型拡散層であるＢＳＦ層１０６がそれぞれ形成される。【０００９】
テクスチャが形成された受光面と、エミッタ層１０４及びＢＳＦ層１０６が形成された裏面には、更にＳｉＮ（窒化シリコン）などからなる反射防止膜兼パッシベーション膜１０７、１０８がそれぞれ形成される。【００１０】
そして、電極１０９がエミッタ層１０４に接続されるように形成され、電極１１０がＢＳＦ層１０６に接続されるように形成される。これらの電極は、エッチングペーストなどでコンタクトが開口され、スパッタなどで形成される場合もあれば、スクリーン印刷法を用いて形成される場合もある。スクリーン印刷法を用いる場合、焼成後にエミッタ層１０４、ＢＳＦ層１０６にそれぞれ接続されるように、ガラスフリットなどを含んだ導電性銀ペーストを反射防止膜兼パッシベーション膜１０８の２箇所に印刷・乾燥する。これらの導電性銀ペーストを焼成することで、反射防止膜兼パッシベーション膜１０７、１０８を貫通して、エミッタ層１０４に接続される電極１０９と、ＢＳＦ層１０６に接続される電極１１０がそれぞれ形成される。電極１０９、１１０は、裏面電極型太陽電池セル１００で生じた光生成電流を外部へ取出すためのバスバー電極と、これらのバスバー電極に接続される集電用のフィンガー電極とから構成される（図示省略）。【００１１】
図１に示す構造の裏面電極型太陽電池セルにおいて、ｐ型拡散層であるエミッタ層とｎ型拡散層であるＢＳＦ層とが隣接する長さが裏面内トータルで長いと、動作状態、すなわち順方向に電圧を印加した際に、トンネル効果によって又は不純物準位を介してリーク電流が流れやすく、変換効率を高めることが難しい。【００１２】
また、エミッタ層とＢＳＦ層とが隣接していると、一方の層に電極を形成する際に、形成位置がずれて電極が他方の層にも接続され、並列抵抗が低下する恐れがある。この問題の発生は、エミッタ層と比べて一般に狭い幅で形成されるＢＳＦ層に電極を形成する際に特に顕著である。【００１３】
これらの問題は、エミッタ層とＢＳＦ層とを裏面内にわたって一定間隔空けて形成すれば回避することができる。このとき、エミッタ層とＢＳＦ層との間隔は適度に狭いことが望ましい。しかし、間隔を数μｍから数十μｍのオーダーで制御しようとすると、製造コストが高くつき、かつ、生産性も低下するため、現実性に乏しい。一方で、間隔を数百μｍのオーダーに広げると、エミッタ層の面積を相対的に小さくせざるを得ず、これにより少数キャリアの収集効率が低下して電流が減少する。すなわち、変換効率が悪くなる。【００１４】
そこで、エミッタ層とＢＳＦ層との間にレーザー等によりトレンチを掘り、両層を空間的に分離する方法が提案されている（特許文献１、非特許文献１参照）。しかし、このような加工は、半導体基板本体にダメージを与えて変換効率を低下させる危険があることに加え、加工工程の追加により製造コストが増加する。また、両層の分離が不完全で一部に分離されなかった箇所が残ると、太陽電池セルに逆方向の電圧が印加された場合に、分離がされなかった箇所にリーク電流が集中する。例えば、太陽電池セルがモジュール化された場合にモジュールの一部が影になると、当該影の箇所にある太陽電池セルに逆方向の電圧が印加され、リーク電流が集中する。このようにリーク電流が集中した箇所では、局所的に高温になるため発火する危険がある。【００１５】
太陽電池セルやモジュールのメーカーはこのような危険を排除するために、バイパスダイオードをモジュール内に組み込むとともに、逆方向の電圧が印加された際のセルの漏れ電流を測定し規格値を超えるものは製品として出荷しないといった対処をとっている。しかし、裏面電極型太陽電池セルにおいては、ｐ型拡散層であるエミッタ層とｎ型拡散層であるＢＳＦ層との境界が一般的な太陽電池セルと比較して非常に長いため、規格値をクリアすることが難しい。そのため、性能や安全性を重視して規格値を厳格に適用すれば歩留まりが悪くなり、歩留まりを重視すれば性能や安全性が低くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特表２０１３−５２１６４５号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ngwe Zin et al., “LASER-ASSISTED SHUNT REMOVAL ON HIGH-EFFICIENCY SILICON SOLAR CELLS,” 27th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は上記の問題を解消するためになされたものであり、容易に、安価に、かつ歩留まりよく製造できる裏面電極型の高光電変換効率太陽電池、その製造方法、太陽電池モジュール及び太陽光発電システム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】
【００１９】
（１）本発明の高光電変換効率太陽電池は、第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面に、第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層と、第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層と、第１導電型拡散層と第２導電型拡散層との間に形成される高抵抗層又は真性半導体層と、を備える。（２）このとき、第１導電型拡散層に接続される第１電極と第２導電型拡散層に接続される第２電極のいずれか一方が、高抵抗層又は真性半導体層にも接続されていてもよい。【００２０】
このように、ＢＳＦ層とエミッタ層に相当する、第１導電型拡散層と第２導電型拡散層を、高抵抗層又は真性半導体層で隔てるだけのシンプルな構造であるため、容易に、安価に、かつ歩留まりよく製造することができる。また、エミッタ層とＢＳＦ層とを高抵抗層又は真性半導体層により隔てることで、動作状態、すなわち順方向に電圧が印加された場合には、リーク電流が遮断され並列抵抗が低下しないため、変換効率のよい裏面電極型の太陽電池が得られる。また、逆方向に電圧が印加された場合には、セルの面内に一様に電流がリークすることで、局所的に熱くならず、発火などの致命的な損傷が生じなくなるため、信頼性が高まる。更に、エミッタ層又はＢＳＦ層に電極を形成する際に、形成位置がずれても高抵抗層や真性半導体層に接続されるにとどまるため、並列抵抗の低下を防ぐことができる。【００２１】
（３）半導体基板の裏面に段差を設け、裏面を上から見たとき、第１導電型拡散層及び第２導電型拡散層のいずれか一方を上段に、他方を下段に形成し、高抵抗層又は真性半導体層を上段に形成してもよい。これにより、電極の形成時、特に下段の一方の導電型拡散層にファイヤースルーにより電極を形成する際に、上段に接続されにくくなるため、上段の近端に高抵抗層又は真性半導体層が形成されていることと相俟って、より他方の導電型拡散層に接続されにくくなる。【００２２】
（４）裏面を上から見たとき、高抵抗層又は真性半導体層は、例えば、第１導電型拡散層と第２導電型拡散層とを１μｍ以上１００μｍ以下の間隔で隔てる幅で形成するとよい。これにより、リーク電流の遮断による変換効率の向上効果をより確実に得ることができる。【００２３】
（５）高抵抗層は、例えば、第１導電型の不純物と第２導電型の不純物の両方を拡散することにより容易に形成することができる。【００２４】
（６）本発明の高光電変換効率太陽電池の製造方法は、第１領域から第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、第１領域と第２領域との間の第３領域に、第１導電型の不純物と第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、半導体基板の裏面の全面に第２導電型の不純物を拡散して第２導電型拡散層を形成する第２不純物拡散ステップと、第２導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、保護膜の第３領域を覆う部分の厚さを、第１領域を覆う部分との境界から第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、保護膜の第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、保護膜が除去されて露出した第２導電型拡散層を除去して第２領域を露出させる第２導電型拡散層除去ステップと、第２領域と保護膜が連続的に薄くなった部分を介して第３領域とに、第１導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ第１導電型拡散層と高抵抗層とを形成する第１不純物拡散ステップと、残存する保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、を実行する。【００２５】
（７）本発明の高光電変換効率太陽電池の別の製造方法は、第１領域から第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、第１領域と第２領域との間の第３領域に、第１導電型の不純物と第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、半導体基板の裏面の全面に第１導電型の不純物を拡散して第１導電型拡散層を形成する第１不純物拡散ステップと、第１導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、保護膜の第３領域を覆う部分の厚さを、第１領域を覆う部分との境界から第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、保護膜の第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、保護膜が除去されて露出した第１導電型拡散層を除去して第２領域を露出させる第１導電型拡散層除去ステップと、第２領域と保護膜が連続的に薄くなった部分を介して第３領域とに、第２導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ第２導電型拡散層と高抵抗層を形成する第２不純物拡散ステップと、残存する保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、を実行する。【００２６】
これらの製造方法により製造した太陽電池は、エミッタ層である第２導電型拡散層とＢＳＦ層である第１導電型拡散層との間を、容易にかつ歩留まりよく形成可能な高抵抗層又は真性半導体層で隔てることで、動作状態、すなわち順方向に電圧が印加された場合には、リーク電流が遮断され並列抵抗が低下しないため、変換効率の高い太陽電池が得られる。また、逆方向に電圧が印加された場合には、セルの面内に一様に電流がリークすることで、局所的に熱くならず、発火などの致命的な損傷が生じなくなるため、信頼性が高まる。更に、エミッタ層又はＢＳＦ層に電極を形成する際に、形成位置がずれても高抵抗層や真性半導体層に接続されるにとどまるため、並列抵抗の低下を防ぐことができる。【００２７】
（８）第１保護膜除去ステップにおける保護膜の除去及び薄化は、例えば、保護膜の第２領域を覆う部分へのエッチングペーストの適用又はレーザーの照射により行うことができる。第２領域を覆う部分へのエッチングペーストの適用又はレーザーの照射を行うことで、エッチングペーストから流出したエッチング液又はレーザーのエネルギーが、第２領域に隣接する第３領域を覆う部分にまで伝搬し、最遠の伝搬位置から第３領域と第２領域との境界にかけて、到達するエネルギーが連続的に高くなっていく。そのため、第２領域の保護膜を除去できるだけでなく、第３領域の保護膜についても、成膜厚さからほぼ０になるまで連続的に薄くなるように部分除去することができる。【００２８】
（９）保護膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、不純物含有ガラス層、又はこれらのうち２以上を積層した積層体であってもよい。そのため、例えば、不純物拡散時に形成されたガラス層をそのまま残して保護膜として利用することで、ガラス層を除去する工程を省き、より容易にかつ経済的に製造することが可能となる。【００２９】
（１０）本発明の高光電変換効率太陽電池を複数接続して太陽電池モジュールを構成してもよい。【００３０】
（１１）本発明の太陽電池を複数接続して構成した太陽電池モジュールを用いて太陽光発電システムを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の裏面電極型太陽電池セルの構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の裏面電極型太陽電池セルの構成を示す図である。
【図３】本発明の裏面電極型太陽電池セルの製造方法を示すフロー図である。
【図４】本発明の裏面電極型太陽電池セルの構成を示す別の図である。
【図５】本発明の裏面電極型太陽電池セルの製造方法を示す別のフロー図である。
【図６】本発明の裏面電極型太陽電池セルを用いて構成された太陽電池モジュールの構成例を示す概略図である。
【図７】図６に示す太陽電池モジュールの裏面の構成例を示す概略図である。
【図８】図６に示す太陽電池モジュールの断面の構成例を示す概略図である。
【図９】図６に示す太陽電池モジュールを用いて構成された太陽光発電システムの構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について説明する。背景技術の説明に用いた図も含め、各図面における共通の構成要素については同じ符号を付す。
【００３３】
〔第１実施形態〕
本発明における裏面電極型太陽電池セル２００の構成を図２(a)に示す。裏面電極型太陽電池セル２００は、半導体基板１０１、エミッタ層１０４、ＢＳＦ層１０６、反射防止膜兼パッシベーション膜１０７及び１０８、電極１０９及び１１０、並びに高抵抗層２０２を備える。裏面電極型太陽電池セル２００は、図１に示す従来の裏面電極型太陽電池セル１００のエミッタ層１０４とＢＳＦ層１０６との間に高抵抗層２０２を形成したものである。以下、裏面電極型太陽電池セル２００の製造工程を図３を参照しつつ説明する。
【００３４】
半導体基板１０１は裏面電極型太陽電池セル２００の主材であり、単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなる。ｐ型とｎ型のいずれでもよいが、ここではリンなどの不純物を含み、比抵抗が０．１〜４．０Ω・ｃｍのｎ型シリコン基板の場合を例にとって説明する。半導体基板１０１は、大きさが１００〜１５０ｍｍ角で、厚みが０．０５〜０．３０ｍｍの板状のものが好適であり、一方の主表面が受光面、他方の主表面が非受光面（裏面）として用いられる。
【００３５】
裏面電極型太陽電池セル２００の製造に先立ち、半導体基板１０１を酸性溶液などに浸漬してダメージエッチを行い、スライスなどによる表面のダメージを除去して、洗浄、乾燥する。
【００３６】
ダメージエッチ後の半導体基板１０１の裏面にエミッタ層１０４を形成する（Ｓ１）。まず、酸化シリコン膜などの保護膜１０２を、半導体基板１０１の全面に形成する（Ｓ１−１）。具体的には、例えば酸素雰囲気下の８００〜１１００℃の高温中に半導体基板１０１を設置する熱酸化法により、膜厚が３０〜３００ｎｍ程度の酸化シリコン膜を形成する。続いて、半導体基板１０１の裏面のエミッタ層１０４を形成する領域以外の領域を覆う保護膜１０２の部分に、レジストペーストをスクリーン印刷で塗布し硬化させる（Ｓ１−２）。続いて、フッ酸水溶液に浸漬させてエミッタ層１０４を形成する領域を覆う保護膜１０２を除去し（Ｓ１−３）、更にアセトン等に浸漬してレジストペースト１０３を除去する（Ｓ１−４）。続いて、保護膜１０２が除去された領域に、例えば熱拡散法によりｐ型不純物元素を拡散させて、ｐ型拡散層であるエミッタ層１０４とガラス層１０５を形成する（Ｓ１−５）。具体的には、例えばこの半導体基板１０１をＢＢｒ３を含む８００〜１１００℃の高温ガス中に設置することにより、保護膜１０２が形成されていない箇所にボロンを拡散させ、シート抵抗が２０〜３００Ω／□ 程度のエミッタ層１０４とガラス層１０５を形成する。続いて、残りの保護膜１０２とガラス層１０５を、例えば希釈したフッ酸溶液などの薬品に浸漬することにより除去し、純水で洗浄する（Ｓ１−６）。これにより、半導体基板１０１の裏面の所望の箇所に、ｐ型不純物が拡散されたエミッタ層１０４が形成される。
【００３７】
次に、半導体基板１０１の裏面にＢＳＦ層１０６と高抵抗層２０２を次のように形成する（Ｓ２）。
【００３８】
酸化シリコン膜などの保護膜１０２を、エミッタ層１０４が形成された半導体基板１０１の全面に形成する（Ｓ２−１）。具体的には、例えば酸素雰囲気下の８００〜１１００℃の高温中に半導体基板１０１を設置する熱酸化法により、膜厚が３０〜３００ｎｍ程度の酸化シリコン膜を形成する。
【００３９】
続いて、半導体基板１０１の裏面のエミッタ層１０４が形成されていない領域を保護する保護膜１０２の部分に、保護膜１０２をエッチングするエッチングペースト２０１をスクリーン印刷で塗布し加熱して乾燥させる（Ｓ２−２）。
【００４０】
このとき、印刷直後から加熱中にかけて印刷箇所からエッチング液が滲み出る。そのため、このようにエッチングペースト２０１が塗布された半導体基板１０１を、水酸化カリウム水溶液に浸漬するなどによりエッチングペースト２０１を除去すると、エッチングペースト２０１を印刷した箇所の保護膜１０２の厚さがほぼ０になるだけでなく、エッチングペースト２０１を印刷した箇所に隣接するエミッタ層１０４上の保護膜１０２も成膜厚さから連続的に薄くなる（Ｓ２−３）。すなわち、印刷箇所から滲み出たエッチング液が到達したエミッタ層１０４上の最も遠い位置からエッチングペースト２０１が塗布された位置にかけてエッチング液の到達量が徐々に増加していくため、これにより、保護膜１０２の厚さが成膜厚さからほぼ０になるまで連続的に薄くなる部分を形成することができる。
【００４１】
続いて、エッチングペースト２０１の除去により保護膜１０２の厚さがほぼ０になっている箇所及び連続的に薄くなっている箇所に、例えば熱拡散法によりｎ型不純物元素を拡散させる。具体的には、例えばこの半導体基板１０１をＰＯＣｌ３などを含む８５０〜１１００℃の高温ガス中に設置する。これにより、保護膜１０２の厚さがほぼ０になっている箇所には、シート抵抗が３０〜３００Ω／□程度のｎ型拡散層であるＢＳＦ層１０６とガラス層１０５が形成される。また同時に、保護膜１０２の厚さが連続的に薄くなっている箇所には、事前にエミッタ層１０４形成のために拡散されたボロンと薄くなった保護膜１０２を突き抜けて拡散してきたリンとが混ざり合った高抵抗層２０２が形成される（Ｓ２−４）。このように形成された高抵抗層２０２のシート抵抗は、正確に測定するのは困難であり、不純物の混ざり具合にもよるが、数百から数千Ω／□、又はそれ以上になっていると推定される。
【００４２】
エミッタ層１０４とＢＳＦ層１０６との間に形成する高抵抗層２０２の幅は、エッチングペースト２０１の粘度を変化させて滲み量を調節することで制御することができる。高抵抗層２０２の幅は、エミッタ層１０４とＢＳＦ層１０６との間でリーク電流が流れることを防ぐ観点から、及び電極の形成位置のずれを吸収する観点から、少なくとも１μｍは必要である一方、エミッタ層１０４に求められる必要最小限の面積を確保する観点から１００μｍ以下とするのが好適である。
【００４３】
続いて、残りの保護膜１０２とガラス層１０５を、例えば希釈したフッ酸溶液などの薬品に浸漬することにより除去し、純水で洗浄する（Ｓ２−５）。これにより、半導体基板１０１の裏面のエミッタ層１０４が形成されていない領域に、ｎ型不純物が拡散されたＢＳＦ層１０６が形成されるとともに、エミッタ層１０４とＢＳＦ層１０６との間に、ｎ型不純物とｐ型不純物の両方が拡散された高抵抗層２０２が形成される。
【００４４】
続いて、半導体基板１０１の受光面にテクスチャと呼ばれる凹凸構造を形成する（Ｓ３）。テクスチャは、半導体基板１０１を酸性又はアルカリ性の溶液に一定時間浸漬することにより形成することができる。例えば、半導体基板１０１の裏面全面にレジストペーストをスクリーン印刷で塗布・硬化してから、水酸化カリウム水溶液などで化学エッチングして洗浄、乾燥することで形成する。テクスチャを形成することで、受光面から入射した光が半導体基板１０１内で多重反射して閉じ込められるため、実効的に反射率を低減し、変換効率が向上することができる。その後、アセトン等に浸漬することで半導体基板１０１の裏面全面に塗布されたレジストペーストを除去する。なお、テクスチャはエミッタ層１０４とＢＳＦ層１０６を形成する前に行ってもよい。また、半導体基板１０１の裏面にもテクスチャを形成して構わない。加えて、半導体基板１０１の受光面に更にＦＳＦ（Front Surface Field）層を形成しても構わない。
【００４５】
続いて、半導体基板１０１の両面に、ＳｉＮ（窒化シリコン）などからなる反射防止膜兼パッシベーション膜１０７、１０８をそれぞれ形成する（Ｓ４）。窒化シリコン膜の場合、例えばＳｉＨ４とＮＨ３との混合ガスをＮ２で希釈し、グロー放電分解でプラズマ化させて堆積させるプラズマＣＶＤ法などにより形成する。形成に際しては、半導体基板１０１との屈折率差などを考慮して屈折率が１．８ 〜 ２．３程度になるように、また、厚みが５０ 〜 １００ｎｍ 程度になるように形成する。この膜は、半導体基板１０１の表面で光が反射するのを防止し、半導体基板１０１内に光を有効に取り込む機能を担うとともに、ｎ型拡散層に対してパッシベーション効果があるパッシベーション膜としても機能し、太陽電池セルの電気特性を向上させる効果を奏する。なお、反射防止膜兼パッシベーション膜１０７、１０８は、酸化シリコン、炭化シリコン、非晶質シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの単層膜やこれらを組み合わせた積層膜であってもよい。また、半導体基板１０１の受光面と裏面とで異なる膜を使用してもよい。
【００４６】
続いて、電極１０９、１１０を形成する（Ｓ５）。電極は、例えばエッチングペースト等で反射防止膜兼パッシベーション膜１０８に開口部を設けてスパッタにより形成してもよいし、スクリーン印刷法により形成してもよい。スクリーン印刷法による場合、まず、反射防止膜兼パッシベーション膜１０８の、エミッタ層１０４に接続される電極１０９を形成する部分とＢＳＦ層１０６に接続される電極１１０を形成する部分のそれぞれに、例えば銀粉末、ガラスフリット及びワニスなどを含む導電性ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させる。そして、印刷した導電性ペーストを５００℃〜９５０℃程度の温度で１〜６０秒程度焼成し、反射防止膜兼パッシベーション膜１０８を貫通させる（ファイヤースルー）。これにより、焼結した銀粉末がエミッタ層１０４又はＢＳＦ層１０６と導通して、電極１０９、１１０が形成される。なお、電極形成時の焼成は一度に行ってもよいし複数回に分けてもよい。また、エミッタ層１０４上に適用する導電性ペーストとＢＳＦ層１０６上に適用する導電性ペーストは、異なるものであってもよい。
【００４７】
各電極は、太陽電池セルで生じた光生成電流を外部へ取り出すためのバスバー電極と、これらのバスバー電極に接続される集電用のフィンガー電極と、から構成される。
【００４８】
以上の説明からわかるように、高抵抗層２０２は容易に、安価に、かつ歩留まりよく形成することができる。そして、これによりエミッタ層１０４とＢＳＦ層１０６との間を隔てることで、動作状態、すなわち順方向に電圧が印加された場合には、リーク電流が遮断され並列抵抗が低下しないため、変換効率の高い太陽電池が得られる。また、逆方向に電圧が印加された場合には、セルの面内に一様に電流がリークすることで、局所的に熱くならず、発火などの致命的な損傷が生じなくなるため、信頼性が高まる。
【００４９】
更に、高抵抗層２０２の存在により、エミッタ層１０４とＢＳＦ層１０６のいずれか一方の層に対する電極１０９、１１０を形成する際に、形成位置がずれても図２(b)に示すように高抵抗層２０２に接続されるにとどまるため、電極１０９、１１０が他方の層にも接続されてしまうことによって生じる並列抵抗の低下を防ぐことができる。
【００５０】
以上のように、本発明の裏面電極型太陽電池の構造及び製造方法によれば、従来の構造を持つ裏面電極型太陽電池の製造方法よりも少ない工程で容易に、安価に、かつ歩留まりよく、変換効率に優れた裏面電極型太陽電池を提供することができる。
【００５１】
なお、保護膜の厚さが連続的に薄くなる部分は、エッチングペーストを適用する方法の代わりにレーザーを照射する方法によっても形成することができる。すなわち、上記の実施形態において、半導体基板１０１のＢＳＦ層１０６を形成する領域を覆う保護膜１０２の部分にレーザーを照射することで、当該部分の保護膜１０２にエネルギーが注入されるとともに、エネルギーがレーザーの照射箇所に隣接するエミッタ層１０４を覆う保護膜１０２の部分にも伝搬する。エネルギーの伝搬強度は、照射されたエネルギーの最遠の到達位置から照射された箇所にかけて連続的に高くなっていくため、これにより、保護膜１０２の厚さが連続的に薄くなる部分を形成することができる。なお、ＢＳＦ層１０６を形成する領域を覆う保護膜１０２の部分には強いフルエンスのレーザーを、高抵抗層２０２を形成する領域を覆う保護膜１０２の部分には相対的に弱いフルエンスのレーザーをそれぞれ照射することで、より精密に膜の厚さを制御することができる。
【００５２】
レーザー照射により保護膜を除去する方法を採用することで、煩雑で高コストなエッチングペーストの印刷、加熱、及び乾燥を行う工程を省くことができる。すなわち、図３の製造工程において、Ｓ２−２とＳ２−３の二工程を、レーザーを照射する一工程で行うことができる。そのため、製造コストをより削減することができる。
【００５３】
〔第２実施形態〕
第１実施形態の製造方法では、エミッタ層を半導体基板の裏面の一部に形成した後、裏面のエミッタ層が形成されていない領域にＢＳＦ層を形成しているが、エミッタ層を一旦半導体基板の裏面全面に形成した後、ＢＳＦ層を形成したい箇所のエミッタ層をアルカリエッチングなどで除去し、除去した箇所にＢＳＦ層を形成してもよい。第２実施形態の製造方法により製造した裏面電極型太陽電池セル２００の構成を図４(a)に、製造工程を図５に示す。
【００５４】
半導体基板１０１は、第１実施形態と同様にｎ型とｐ型のいずれでもよい。ここではｎ型シリコン基板の場合を例にとって説明する。まず、裏面全体にエミッタ層１０４を次のように形成する（Ｓ６）。ダメージエッチ後の半導体基板１０１の全面に保護膜１０２を形成し（Ｓ６−１）、裏面全体の保護膜を除去する（Ｓ６−２）。続いて、裏面全体にｐ型不純物を拡散させて、ｐ型拡散層であるエミッタ層１０４とガラス層１０５を形成し（Ｓ６−３）、保護膜１０２とガラス層１０５を除去する（Ｓ６−４）。これにより、半導体基板１０１の裏面全体にエミッタ層１０４を形成することができる。
【００５５】
次に、半導体基板１０１の裏面にＢＳＦ層１０６と高抵抗層２０２を次のように形成する（Ｓ７）。まず、裏面全体にエミッタ層１０４が形成された半導体基板１０１の両面に保護膜１０２を形成する（Ｓ７−１）。
【００５６】
続いて、ＢＳＦ層１０６を形成する領域を覆う保護膜１０２の部分にエッチングペースト２０１をスクリーン印刷で塗布し加熱して乾燥させる（Ｓ７−２）。このとき、印刷直後から加熱中にかけて印刷箇所からエッチング液が滲み出る。
【００５７】
そのため、このようにエッチングペースト２０１が塗布された半導体基板１０１を、水酸化カリウム水溶液に浸漬するなどによりエッチングペースト２０１を除去すると、エッチングペースト２０１を印刷した箇所の保護膜１０２の厚さがほぼ０になるだけでなく、エッチングペースト２０１を印刷した箇所に隣接するエミッタ層１０４上の保護膜１０２も成膜厚さから連続的に薄くなる（Ｓ７−３）。すなわち、印刷箇所から滲み出たエッチング液が到達したエミッタ層１０４上の最も遠い位置からエッチングペースト２０１が塗布された位置にかけてエッチング液の到達量が徐々に増加していくため、これにより、保護膜１０２の厚さが成膜厚さからほぼ０になるまで連続的に薄くなる部分を形成することができる。
【００５８】
続いて、半導体基板１０１のＢＳＦ層１０６を形成する領域に形成されているエミッタ層１０４を、アルカリエッチングなどにより除去する（Ｓ７−４）。続いて、半導体基板１０１のエミッタ層１０４が除去された領域及び保護膜１０２が連続的に薄くなっている箇所に、例えば熱拡散法によりｎ型不純物を拡散させる。これにより、エミッタ層１０４が除去された領域にはｎ型拡散層であるＢＳＦ層１０６とガラス層１０５が形成される。また同時に、保護膜１０２が連続的に薄くなっている箇所には、事前にエミッタ層１０４形成のために拡散されたボロンと薄くなった保護膜１０２を突き抜けて拡散してきたリンとが混ざり合った高抵抗層２０２が形成される（Ｓ７−５）。続いて、残りの保護膜１０２とガラス層１０５を除去する（Ｓ７−６）。これにより、半導体基板１０１の裏面のエミッタ層１０４が形成されていない領域に、ｎ型不純物が拡散されたＢＳＦ層１０６が形成されるとともに、エミッタ層１０４とＢＳＦ層１０６との間に、ｎ型不純物とｐ型不純物の両方が拡散された高抵抗層２０２が形成される。
【００５９】
第２実施形態の方法によれば、エミッタ層を部分形成するためのレジストをパターニングする工程が不要になるため、第１実施形態の方法より工程を削減することができ、製造コストをより削減することができる。
【００６０】
また、この方法ではエミッタ層を一旦半導体基板の全面に形成した上で、ＢＳＦ層を形成する部分のエミッタ層を除去するため、図４(a)に示すように、エミッタ層が除去された領域（すなわちＢＳＦ層が形成されている領域）と除去されていない領域（すなわち、エミッタ層と高抵抗層が形成されている領域）とで段差が生じる。具体的には、裏面を上から見たとき、上段にエミッタ層と高抵抗層とが形成され、高抵抗層に隣接して下段にＢＳＦ層が形成される。このように段差が形成されることで、電極の形成時、特に下段のＢＳＦ層にファイヤースルーにより電極を形成する際に、上段に接続されにくくなるため、ＢＳＦ層から見て上段の近端に高抵抗層が形成されていることと相俟って、よりエミッタ層に接続されにくくなる（図４(b)参照）。
【００６１】
なお、ここではエミッタ層を一旦半導体基板の裏面全面に形成した後、ＢＳＦ層を形成したい箇所のエミッタ層を除去して、除去した箇所にＢＳＦ層を形成する方法を例示したが、ＢＳＦ層を一旦半導体基板の裏面全面に形成した後、エミッタ層を形成したい箇所のＢＳＦ層を除去して、除去した箇所にエミッタ層を形成してもよい。この場合、裏面を上から見たとき、上段にＢＳＦ層と高抵抗層とが形成され、高抵抗層に隣接して下段にエミッタ層が形成される。
【００６２】
〔変形例〕
上記の各実施形態では半導体基板をｎ型シリコン基板としたが、ｐ型シリコン基板とした場合、エミッタ層はｎ型拡散層、ＢＳＦ層はｐ型拡散層で構成するとよい。
【００６３】
上記の各実施形態では、エミッタ層とＢＳＦ層との間に高抵抗層を形成した場合を例示したが、高抵抗層の代わりに真性半導体層を設けてもよい。真性半導体はキャリア密度が非常に低いため、高抵抗層を設けた場合と同様に、エミッタ層とＢＳＦ層との間でリーク電流が流れるのを防ぐことができる。また、真性半導体層の存在により、エミッタ層とＢＳＦ層のいずれか一方の層に対する電極を形成する際に、形成位置がずれても真性半導体層に接続されるにとどまるため、電極が他方の層にも接続されてしまうことによって生じる並列抵抗の低下を防ぐことができる。
【００６４】
上記の各実施形態では、保護膜が酸化シリコン膜である場合を例示したが、必ずしも酸化シリコン膜である必要はなく、例えば、窒化シリコン膜や、事前の拡散時に形成された不純物を含有するガラス層や、それらの積層体であってもよい。保護膜が窒化シリコン膜の場合、例えばプラズマＣＶＤ法で形成すると高温をかける必要がないため、高温をかけた場合に生じるライフタイムキラーの汚染を防ぐことができる。また、不純物の拡散時に形成されたガラス層をそのまま保護膜として用いれば、保護膜を形成する工程を省けるため、製造コストをより削減することができる。
【００６５】
上記の各実施形態に従い作製された裏面電極型太陽電池セルは、太陽電池モジュールに使用することができる。図６は太陽電池モジュール３００の構成例を示す概略図である。太陽電池モジュール３００は、裏面電極型太陽電池セル２００がタイル状に複数敷き詰められた構造を備える。複数の裏面電極型太陽電池セル２００は、互いに隣接する数枚〜数十枚が電気的に直列に接続され、ストリングと呼ばれる直列回路を構成する。ストリングの概観を図７に示す。図７は、通常人目に触れることのない太陽電池モジュール３００の内部裏面側の模式図に相当する。なお、図７では記載の明瞭化のためフィンガーやバスバーの図示は省略している。直列回路を構成するために、互いに隣接する裏面電極型太陽電池セル２００のＰバスバーとＮバスバーとがリード線３２０で接続される。図８に太陽電池モジュール３００の断面模式図を示す。上述のようにストリングは、複数の裏面電極型太陽電池セル２００を、バスバー３１０にリード線３２０を接続することで構成される。ストリングは、通常ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などの透光性の充填剤３３０で封止され、非受光面（裏面）側はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）などの耐候性樹脂フィルム３４０、受光面はソーダライムガラスなどの透光性で機械的強度が強い受光面保護材料３５０で覆われている。充填剤３３０としては、ＥＶＡの他、ポリオレフィン、シリコーンなどが使用できる。
【００６６】
更に、複数の太陽電池モジュールを連結して太陽光発電システムを構成することもできる。図９は、複数の本発明の裏面電極型太陽電池セル２００により構成された太陽電池モジュール３００を複数連結した太陽光発電システム４００の構成例を示す概略図である。太陽光発電システム４００は、複数の太陽電池モジュール３００が配線４１０により直列に連結され、インバータ４２０を経由して外部負荷回路４３０に発電電力を供給する。図９には示していないが、太陽光発電システムは発電した電力を蓄電する２次電池をさらに備えてもよい。
【００６７】
その他、本発明は上記の実施形態や変形例に限定されるものではない。実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる変更がされたものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００６８】
以下の比較例及び実施例に示す方法により製造した製品により、本発明の効果を評価した。【００６９】
リンがドープされ、厚さ０．２ｍｍにスライスして作製された、比抵抗が約１Ω・ｃｍのｎ型の単結晶シリコンからなるｎ型シリコン基板を用意し、外径加工を行って一辺１５ｃｍの正方形の板状とした。そして、この基板をフッ硝酸溶液中に１５秒間浸漬させてダメージエッチした後、純水で洗浄して乾燥させた。【００７０】
＜比較例１＞
比較例１では従来の方法により裏面電極型太陽電池セルを製造した。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第１、第２共通工程を実施した。【００７１】
ダメージエッチ後のｎ型シリコン基板を、酸素雰囲気中において、１０００℃の温度で１２０分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ７０ｎｍで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、ＢＳＦ層の形成予定箇所の上に、レジストペーストをスクリーン印刷して、１００℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、エミッタ層は幅８００μｍ、ＢＳＦ層は幅２００μｍで、エミッタ層とＢＳＦ層が交互に形成される、Interdigitated Back Contactセルの構造になるようなパターンでスクリーン印刷用版を形成した。レジストペーストとしては、ＬＥＫＴＲＡＣＨＥＭ社製１８５ペーストを用いた。その基板を２％フッ酸水溶液に浸漬させることで、ＢＳＦ層形成予定箇所の上を残して、酸化シリコン膜を部分的に除去してから、アセトンに浸漬させて、レジストペーストを除去した後、純水で洗浄し、乾燥させた。次に、基板の裏面に対して、ＢＢｒ３ガス雰囲気中において、９００℃の温度で２０分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、基板の裏面にエミッタ層であるｐ型拡散層とガラス層を形成した。形成したｐ型拡散層のシート抵抗は約７０Ω/□、拡散深さは０．５μｍであった。その後、この基板を、２５％のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることで、酸化シリコン膜とガラス層を除去した。【００７２】
上記のようにエミッタ層が形成された基板を、酸素雰囲気中において、１０００℃の温度で１２０分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ７０ｎｍで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、エミッタ層を形成した箇所の上に、レジストペーストをスクリーン印刷して、１００℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、レジストペーストとしては、ＬＥＫＴＲＡＣＨＥＭ社製１８５ペーストを用いた。その基板を２％フッ酸水溶液に浸漬させることで、エミッタ層を形成した箇所の上を残して、酸化シリコン膜を部分的に除去してから、アセトンに浸漬させて、レジストペーストを除去した。【００７３】
＜実施例１＞
実施例１では、第１実施形態の方法により裏面電極型太陽電池セルを製造した。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第１、第２共通工程を実施した。【００７４】
比較例１のようにエミッタ層が形成された基板を、酸素雰囲気中において、１０００℃の温度で１２０分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ７０ｎｍで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、エミッタ層が形成されていないＢＳＦ層形成予定箇所の上に、エッチングペーストをスクリーン印刷して、３００℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、エッチングペーストとしては、メルク社製SolarEtch(登録商標) BES Type10ペーストを用いた。そして、基板を１％の水酸化カリウムを含む溶液に浸漬させて、エッチングペーストを除去した。この手法により、エッチングペーストを印刷した直下、つまりエミッタ層が形成されていないＢＳＦ層の形成予定箇所は、酸化シリコン膜が除去され、膜厚はほぼ０ｎｍになった。また、印刷したエッチングペーストから滲み出たエッチング液により、印刷部から両端３０μｍに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが７０ｎｍから０ｎｍまで連続的に薄くなった。【００７５】
＜実施例２＞
実施例２では、第２実施形態の方法により裏面電極型太陽電池セルを製造した。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第１、第２共通工程を実施した。
ダメージエッチ後のｎ型シリコン基板の裏面全体に、ＢＢｒ３ガス雰囲気中において、９００℃の温度で２０分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、エミッタ層であるｐ型拡散層とガラス層を形成した。形成したｐ型拡散層のシート抵抗は約７０Ω/□、拡散深さは０．５μｍであった。この基板を、２５％のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることでガラス層を除去した。ガラス層を除去した基板を、酸素雰囲気中において、１０００℃の温度で１２０分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ７０ｎｍで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、ＢＳＦ層を形成したい箇所に、エッチングペーストをスクリーン印刷して、３００℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、エッチングペーストとしては、メルク社製SolarEtch(登録商標) BES Type10ペーストを用いた。そして、基板を１％の水酸化カリウムを含む溶液に浸漬させて、エッチングペーストを除去した。この基板を、２５％の水酸化カリウムを含む７０℃の溶液に５分間浸漬して、ＢＳＦ層を形成したい箇所に残存するｐ型拡散層を化学エッチングにより除去した後、純水で洗浄し、乾燥させた。この手法により、エッチングペーストを印刷した直下、つまりＢＳＦ層を形成する箇所は、酸化シリコン膜の厚さが０ｎｍで、更にエミッタ層形成箇所より低くなり、段差が形成された。また、印刷後のエッチングペーストから滲み出たエッチング液により、エッチングペースト印刷部から両端３０μｍに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが７０ｎｍから０ｎｍまで連続的に薄くなった。【００７６】
＜実施例３＞
実施例３では、第２実施形態の保護膜を除去する工程において、エッチングペーストを適用する方法の代わりに、レーザーを照射する方法を採用して裏面電極型太陽電池セルを製造した。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第１、第２共通工程を実施した。【００７７】
ダメージエッチ後のｎ型シリコン基板の裏面全体に、ＢＢｒ３ガス雰囲気中において、９００℃の温度で２０分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、エミッタ層であるｐ型拡散層とガラス層を形成した。形成したｐ型拡散層のシート抵抗は約７０Ω/□、拡散深さは０．５μｍであった。この基板を、２５％のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることでガラス層を除去した。ガラス層を除去した基板を、酸素雰囲気中において、１０００℃の温度で１２０分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ７０ｎｍで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、ＢＳＦ層を形成したい箇所に、レーザーをフルエンス２Ｊ／ｃｍ２で照射した。ここで、レーザー照射設備としては、ロフィン社製Powerline E25/SHGを用いた。レーザー照射後の基板を、２５％の水酸化カリウムを含む７０℃の溶液に５分間浸漬して、ＢＳＦ層を形成したい箇所に残存するｐ型拡散層を化学エッチングにより除去した後、純水で洗浄し、乾燥させた。この手法により、レーザーを照射した直下、つまりＢＳＦ層形成予定箇所は、酸化シリコン膜厚が０ｎｍで、更にエミッタ層形成箇所より低くなり、段差が形成された。また、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端３０μｍに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが７０ｎｍから０ｎｍまで連続的に薄くなった。【００７８】
＜比較例２＞
比較例２は、レーザーをフルエンス０．６Ｊ／ｃｍ２で照射したこと以外は実施例３と同様である。レーザー照射の結果、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端０．５μｍに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが７０ｎｍから０ｎｍまで連続的に薄くなった。【００７９】
＜実施例４＞
実施例４は、レーザーをフルエンス０．９Ｊ／ｃｍ２で照射したこと以外は実施例３と同様である。レーザー照射の結果、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端１μｍに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが７０ｎｍから０ｎｍまで連続的に薄くなった。【００８０】
＜実施例５＞
実施例５は、レーザーをフルエンス４Ｊ／ｃｍ２で照射したこと以外は実施例３と同様である。レーザー照射の結果、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端１００μｍに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが７０ｎｍから０ｎｍまで連続的に薄くなった。【００８１】
＜比較例３＞
比較例３は、レーザーをフルエンス５．５Ｊ／ｃｍ２で照射したこと以外は実施例３と同様である。レーザー照射の結果、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端１５０μｍに渡って、エミッタ層上の酸化シリコン膜の厚さが７０ｎｍから０ｎｍまで連続的に薄くなった。【００８２】
＜実施例６＞
実施例６は、エミッタ層を形成した後にガラス層を除去することなく酸化シリコン膜を形成したこと以外は実施例２と同様である。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第１、第２共通工程を実施した。【００８３】
ダメージエッチ後のｎ型シリコン基板の裏面全体に、ＢＢｒ３ガス雰囲気中において、９００℃の温度で２０分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、基板の裏面にエミッタ層であるｐ型拡散層とガラス層を形成した。その後、引き続き基板を加熱炉から出さずに、ガスのみを置換して酸素雰囲気にして、１０００℃の温度で１２０分間の条件で熱酸化することにより、ガラス層の上に更に酸化シリコン膜を形成した。形成したｐ型拡散層のシート抵抗は約８０Ω/□、拡散深さは１．０μｍであり、保護膜として働くガラス層と酸化シリコン膜が積層体として、総膜厚１００ｎｍで形成された。そして、基板の裏面に形成されたガラス層と酸化シリコン膜の積層体の、ＢＳＦ層を形成したい箇所の上に、エッチングペーストをスクリーン印刷して、３００℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、エッチングペーストとしては、メルク社製SolarEtch(登録商標) BES Type10ペーストを用いた。そして、基板を１％の水酸化カリウムを含む溶液に浸漬させて、エッチングペーストを除去した。この基板を、２５％の水酸化カリウムを含む７０℃の溶液に５分間浸漬して、ＢＳＦ層を形成したい箇所に残存するｐ型拡散層を化学エッチングにより除去した後、純水で洗浄し、乾燥させた。この手法により、エッチングペーストを印刷した直下、つまりＢＳＦ層を形成する箇所は、ガラス層と酸化シリコン膜の積層体の厚さが０ｎｍで、更にエミッタ層形成箇所より低くなり、段差が形成された。また、印刷後のエッチングペーストから滲み出たエッチング液により、エッチングペースト印刷部から両端３０μｍに渡って、エミッタ層上のガラス層と酸化シリコン膜の積層体の厚さが１００ｎｍから０ｎｍまで連続的に薄くなった。【００８４】
＜第１共通工程＞
上記比較例１〜３及び実施例１〜６に示す工程を経て得られた各基板の裏面に、ＰＯＣｌ３ガス雰囲気中において、９３０℃の温度で２０分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、酸化シリコン膜を除去した箇所にリンを拡散してＢＳＦ層であるｎ型拡散層とガラス層を形成した。形成されたｎ型拡散層のシート抵抗は約３０Ω/□、拡散深さは０．５μｍであった。また、各実施例１から実施例６においては、連続的に酸化シリコン膜の厚さが薄くなった部分からエミッタ層へもリンが拡散され、これによりボロンとリンが混じりあった高抵抗層が形成される。この高抵抗層のシート抵抗は、正確には測定できなかったが、１０００Ω／□以上になっていた。その後、これらの基板を２５％のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることで、酸化シリコン膜とガラス層を除去した。【００８５】
＜実施例７＞
実施例７は、実施例３と同様な手順で製造したが、実施例３はエミッタ層を形成した後にＢＳＦ層と高抵抗層を形成したのに対し、実施例７はＢＳＦ層を形成した後にエミッタ層と高抵抗層を形成した点において異なる。具体的には次の工程を実施した上で、後述の第２共通工程を実施した。【００８６】
ダメージエッチ後のｎ型シリコン基板の裏面全体に、ＰＯＣｌ３ガス雰囲気中において、９３０℃の温度で２０分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、ＢＳＦ層であるｎ型拡散層とガラス層を形成した。形成されたｎ型拡散層のシート抵抗は約３０Ω/□、拡散深さは０．５μｍであった。その後、この基板を２５％のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることで、酸化シリコン膜とガラス層を除去した。ガラス層を除去した基板を、酸素雰囲気中において、１０００℃の温度で１２０分間の条件で熱酸化することにより、基板の両面に酸化シリコン膜を厚さ７０ｎｍで形成した。そして、基板の裏面に形成された酸化シリコン膜の、エミッタ層を形成したい箇所に、レーザーをフルエンス２Ｊ／ｃｍ２で照射した。ここで、レーザー照射設備としては、ロフィン社製Powerline E25/SHGを用いた。レーザー照射後の基板を、２５％の水酸化カリウムを含む７０℃の溶液に５分間浸漬して、エミッタ層を形成したい箇所に残存するｎ型拡散層を化学エッチングにより除去した後、純水で洗浄し、乾燥させた。この手法により、レーザーを照射した直下、つまりエミッタ層を形成したい箇所は、酸化シリコン膜の厚さが０ｎｍで、更にＢＳＦ層形成箇所より低くなり、段差が形成された。また、レーザー照射部直下から伝播したエネルギーにより、レーザー照射部から両端３０μｍに渡って、ＢＳＦ層上の酸化シリコン膜の厚さが７０ｎｍから０ｎｍまで連続的に薄くなった。続いて基板の裏面に、ＢＢｒ３ガス雰囲気中において、９３０℃の温度で２０分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、酸化シリコン膜を除去した箇所にボロンを拡散してエミッタ層であるｐ型拡散層とガラス層を形成した。形成したｐ型拡散層のシート抵抗は約８０Ω/□、拡散深さは１．０μｍであった。また、連続的に酸化シリコン膜の厚さが薄くなった部分からＢＳＦ層へもボロンが拡散され、これによりボロンとリンが混じりあった高抵抗層が形成される。その後、この基板を２５％のフッ酸水溶液に浸漬した後、純水で洗浄し、乾燥させることで、酸化シリコン膜とガラス層を除去した。【００８７】
＜第２共通工程＞
比較例１〜３及び実施例１〜７に示した工程によりエミッタ層、ＢＳＦ層、及び高抵抗層が形成されたそれぞれの基板の裏面全面にレジストペーストをスクリーン印刷して、１００℃の温度で加熱して乾燥させた。ここで、レジストペーストとしては、ＬＥＫＴＲＡＣＨＥＭ社製１８５ペーストを用いた。その基板を、２％の水酸化カリウムと２％のＩＰＡを含む７０℃の溶液で５分間化学エッチングした後に純水で洗浄し、乾燥させることで、基板の受光面にテクスチャ構造を形成した。その後、基板をアセトンに浸漬させて、レジストペーストを除去した。【００８８】
次に、ＳｉＨ４とＮＨ３、Ｎ２を用いたプラズマＣＶＤ法により、基板の受光面及び裏面に、反射防止膜兼パッシベーション膜となる窒化シリコン膜を厚さ１００ｎｍで形成した。【００８９】
ここまでの処理を施した基板のエミッタ層上に、スクリーン印刷法を用いて、導電性銀ペーストを印刷し、１５０℃で乾燥させた。そして、基板のＢＳＦ層上に、スクリーン印刷法を用いて、導電性銀ペーストを印刷し、１５０℃で乾燥させた。この場合、比較例１、２においては、ＢＳＦ層からエミッタ層へ電極がズレてはみ出た箇所が確認された。一方、実施例１〜７においては、ＢＳＦ層とエミッタ層の間の高抵抗層上に電極がズレてはみ出た箇所が確認された。ここで導電性銀ペーストとしては、Ｈｅｒａｅｕｓ社製SOL9383Mを用いた。このように印刷された導電性ペーストを、最高温度８００℃で５秒間焼成して、それぞれの比較例及び実施例に係る裏面電極型太陽電池セルを作製した。【００９０】
＜実施結果＞
上記の比較例１〜３の方法と実施例１〜７の方法でそれぞれ１００枚ずつ作製した裏面電極型太陽電池セルの平均変換効率、平均短絡電流密度、平均開放電圧、及び平均曲線因子を表１に示す。【００９１】
【表１】
2018092189.tif 000003
【００９２】
表１に示すように、従来の構造による比較例１と比べ、本発明の構造をもつその他の例ではいずれの特性値も高い値が得られた。もっとも、高抵抗層の幅がそれぞれ異なる実施例３〜５及び比較例２、３の各特性値を比較すると、比較例２のように高抵抗層の幅が１μｍより狭いと並列抵抗の低下を抑制しきれずに曲線因子が低下し、逆に比較例３のように１００μｍより広いとエミッタ層の面積の減少により短絡電流が減少して変換効率が悪くなる。そのため、本発明の裏面電極型太陽電池で期待される優れた変換効率を得るには、高抵抗層の幅が１μｍ以上１００μｍ以下となるように設計するとよい。
【符号の説明】
【００９３】
１０１  半導体基板
１０２  保護膜
１０３  レジストペースト
１０４  エミッタ層
１０５  ガラス層
１０６  ＢＳＦ層
１０７，１０８  反射防止膜兼パッシベーション膜
１０９，１１０  電極
２０１  エッチングペースト
２０２  高抵抗層
【図１】
2018092189.tif 000004
【図２】
2018092189.tif 000005
【図３】
2018092189.tif 000006
【図４】
2018092189.tif 000007
【図５】
2018092189.tif 000008
【図６】
2018092189.tif 000009
【図７】
2018092189.tif 000010
【図８】
2018092189.tif 000011
【図９】
2018092189.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月24日(2017.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面に、
第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層と、
第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層と、
前記第１導電型拡散層に第１電極を形成する際に前記第２導電型拡散層に接続されることを防ぐために、及び／又は、前記第２導電型拡散層に第２電極を形成する際に前記第１導電型拡散層に接続されることを防ぐために、前記第１導電型拡散層と前記第２導電型拡散層との間に形成される高抵抗層又は真性半導体層と、
を備える高光電変換効率太陽電池。
【請求項２】
前記第１導電型拡散層に接続される第１電極と、前記第２導電型拡散層に接続される第２電極と、を備え、
前記第１電極と前記第２電極のいずれか一方が、前記高抵抗層又は前記真性半導体層にも接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項３】
前記裏面に段差を備え、
前記裏面を上から見たとき、前記第１導電型拡散層及び前記第２導電型拡散層のいずれか一方を上段に、他方を下段に備え、
前記高抵抗層又は前記真性半導体層を前記上段に備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項４】
前記裏面を上から見たとき、前記高抵抗層又は前記真性半導体層は、前記第１導電型拡散層と前記第２導電型拡散層とを１μｍ以上１００μｍ以下の間隔で隔てる幅で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項５】
前記高抵抗層は、第１導電型の不純物と第２導電型の不純物の両方が拡散されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項６】
第１領域、第２領域、及び第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、前記第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、前記第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域に、前記第１導電型の不純物と前記第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記裏面の全面に前記第２導電型の不純物を拡散して第２導電型拡散層を形成する第２不純物拡散ステップと、
前記第２導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
前記保護膜の前記第３領域を覆う部分の厚さを、前記第１領域を覆う部分との境界から前記第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、
前記保護膜が除去されて露出した前記第２導電型拡散層を除去して前記第２領域を露出させる第２導電型拡散層除去ステップと、
前記第２領域と前記保護膜が連続的に薄くなった部分を介して前記第３領域とに、前記第１導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ前記第１導電型拡散層と前記高抵抗層とを形成する第１不純物拡散ステップと、
残存する前記保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、
を実行する高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項７】
第１領域、第２領域、及び第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、前記第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、前記第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、前記第１領域と前記第２領域との間の前記第３領域に、前記第１導電型の不純物と前記第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記裏面の全面に前記第１導電型の不純物を拡散して第１導電型拡散層を形成する第１不純物拡散ステップと、
前記第１導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
前記保護膜の前記第３領域を覆う部分の厚さを、前記第１領域を覆う部分との境界から前記第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、
前記保護膜が除去されて露出した前記第１導電型拡散層を除去して前記第２領域を露出させる第１導電型拡散層除去ステップと、
前記第２領域と前記保護膜が連続的に薄くなった部分を介して前記第３領域とに、前記第２導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ前記第２導電型拡散層と前記高抵抗層とを形成する第２不純物拡散ステップと、
残存する前記保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、
を実行する高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記第１保護膜除去ステップにおける前記保護膜の除去及び薄化を、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分へのエッチングペーストの適用又はレーザーの照射により行うことを特徴とする請求項６又は７に記載の高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記保護膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、不純物含有ガラス層、又はこれらのうち２以上を積層した積層体であることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池を複数備える太陽電池モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の太陽電池モジュールを備える太陽光発電システム。
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月5日(2017.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面に、
第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層と、
第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層と、
前記第１導電型拡散層に第１電極を形成する際に前記第２導電型拡散層に接続されることを防ぐために、及び／又は、前記第２導電型拡散層に第２電極を形成する際に前記第１導電型拡散層に接続されることを防ぐために、前記第１導電型拡散層と前記第２導電型拡散層との間に形成される高抵抗層又は真性半導体層と、
を備え、
前記裏面に段差を備え、
前記裏面を上から見たとき、前記第１導電型拡散層及び前記第２導電型拡散層のいずれか一方を上段に、他方を下段に備え、
前記高抵抗層又は前記真性半導体層を前記上段の端部に備える高光電変換効率太陽電池。
【請求項２】
前記第１導電型拡散層に接続される第１電極と、前記第２導電型拡散層に接続される第２電極と、を備え、
前記第１電極と前記第２電極のいずれか一方が、前記高抵抗層又は前記真性半導体層にも接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項３】
前記裏面を上から見たとき、前記高抵抗層又は前記真性半導体層は、前記第１導電型拡散層と前記第２導電型拡散層とを１μｍ以上１００μｍ以下の間隔で隔てる幅で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項４】
前記高抵抗層は、第１導電型の不純物と第２導電型の不純物の両方が拡散されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池。
【請求項５】
第１領域、第２領域、及び第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、前記第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、前記第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域に、前記第１導電型の不純物と前記第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記裏面の全面に前記第２導電型の不純物を拡散して第２導電型拡散層を形成する第２不純物拡散ステップと、
前記第２導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
前記保護膜の前記第３領域を覆う部分の厚さを、前記第１領域を覆う部分との境界から前記第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、
前記保護膜が除去されて露出した前記第２導電型拡散層を除去して前記第２領域を露出させる第２導電型拡散層除去ステップと、
前記第２領域と前記保護膜が連続的に薄くなった部分を介して前記第３領域とに、前記第１導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ前記第１導電型拡散層と前記高抵抗層とを形成する第１不純物拡散ステップと、
残存する前記保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、
を実行する高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項６】
第１領域、第２領域、及び第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、前記第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、前記第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、前記第１領域と前記第２領域との間の前記第３領域に、前記第１導電型の不純物と前記第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記裏面の全面に前記第１導電型の不純物を拡散して第１導電型拡散層を形成する第１不純物拡散ステップと、
前記第１導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
前記保護膜の前記第３領域を覆う部分の厚さを、前記第１領域を覆う部分との境界から前記第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、
前記保護膜が除去されて露出した前記第１導電型拡散層を除去して前記第２領域を露出させる第１導電型拡散層除去ステップと、
前記第２領域と前記保護膜が連続的に薄くなった部分を介して前記第３領域とに、前記第２導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ前記第２導電型拡散層と前記高抵抗層とを形成する第２不純物拡散ステップと、
残存する前記保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、
を実行する高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記第１保護膜除去ステップにおける前記保護膜の除去及び薄化を、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分へのエッチングペーストの適用又はレーザーの照射により行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記保護膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、不純物含有ガラス層、又はこれらのうち２以上を積層した積層体であることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池を複数備える太陽電池モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の太陽電池モジュールを備える太陽光発電システム。
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月24日(2017.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域、第２領域、及び第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、前記第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、前記第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域に、前記第１導電型の不純物と前記第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記裏面の全面に前記第２導電型の不純物を拡散して第２導電型拡散層を形成する第２不純物拡散ステップと、
前記第２導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
前記保護膜の前記第３領域を覆う部分の厚さを、前記第１領域を覆う部分との境界から前記第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、
前記保護膜が除去されて露出した前記第２導電型拡散層を除去して前記第２領域を露出させる第２導電型拡散層除去ステップと、
前記第２領域と前記保護膜が連続的に薄くなった部分を介して前記第３領域とに、前記第１導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ前記第１導電型拡散層と前記高抵抗層とを形成する第１不純物拡散ステップと、
残存する前記保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、
を実行する高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項２】
第１領域、第２領域、及び第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、前記第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、前記第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、前記第１領域と前記第２領域との間の前記第３領域に、前記第１導電型の不純物と前記第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記裏面の全面に前記第１導電型の不純物を拡散して第１導電型拡散層を形成する第１不純物拡散ステップと、
前記第１導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
前記保護膜の前記第３領域を覆う部分の厚さを、前記第１領域を覆う部分との境界から前記第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、
前記保護膜が除去されて露出した前記第１導電型拡散層を除去して前記第２領域を露出させる第１導電型拡散層除去ステップと、
前記第２領域と前記保護膜が連続的に薄くなった部分を介して前記第３領域とに、前記第２導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ前記第２導電型拡散層と前記高抵抗層とを形成する第２不純物拡散ステップと、
残存する前記保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、
を実行する高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第１保護膜除去ステップにおける前記保護膜の除去及び薄化を、前記保護膜の前記第２領域を覆う部分へのエッチングペーストの適用又はレーザーの照射により行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記保護膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、不純物含有ガラス層、又はこれらのうち２以上を積層した積層体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の高光電変換効率太陽電池の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、裏面電極型の高光電変換効率太陽電池の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明は上記の問題を解消するためになされたものであり、容易に、安価に、かつ歩留まりよく製造できる裏面電極型の高光電変換効率太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
（１）本発明の高光電変換効率太陽電池の製造方法は、第１領域から第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、第１領域と第２領域との間の第３領域に、第１導電型の不純物と第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、半導体基板の裏面の全面に第２導電型の不純物を拡散して第２導電型拡散層を形成する第２不純物拡散ステップと、第２導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、保護膜の第３領域を覆う部分の厚さを、第１領域を覆う部分との境界から第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、保護膜の第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、保護膜が除去されて露出した第２導電型拡散層を除去して第２領域を露出させる第２導電型拡散層除去ステップと、第２領域と保護膜が連続的に薄くなった部分を介して第３領域とに、第１導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ第１導電型拡散層と高抵抗層とを形成する第１不純物拡散ステップと、残存する保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、を実行する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
（２）本発明の高光電変換効率太陽電池の別の製造方法は、第１領域から第３領域を備える第１導電型の半導体基板の非受光面である裏面の、第１領域に第２導電型の不純物が拡散された第２導電型拡散層を形成し、第２領域に第１導電型の不純物が拡散された第１導電型拡散層を形成し、第１領域と第２領域との間の第３領域に、第１導電型の不純物と第２導電型の不純物とが拡散された高抵抗層を形成する高光電変換効率太陽電池の製造方法であって、半導体基板の裏面の全面に第１導電型の不純物を拡散して第１導電型拡散層を形成する第１不純物拡散ステップと、第１導電型拡散層に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、保護膜の第３領域を覆う部分の厚さを、第１領域を覆う部分との境界から第２領域を覆う部分との境界に向けて、成膜厚さからほぼ０になるように連続的に薄くするとともに、保護膜の第２領域を覆う部分を除去する第１保護膜除去ステップと、保護膜が除去されて露出した第１導電型拡散層を除去して第２領域を露出させる第１導電型拡散層除去ステップと、第２領域と保護膜が連続的に薄くなった部分を介して第３領域とに、第２導電型の不純物を拡散することにより、それぞれ第２導電型拡散層と高抵抗層を形成する第２不純物拡散ステップと、残存する保護膜を除去する第２保護膜除去ステップと、を実行する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
（３）第１保護膜除去ステップにおける保護膜の除去及び薄化は、例えば、保護膜の第２領域を覆う部分へのエッチングペーストの適用又はレーザーの照射により行うことができる。第２領域を覆う部分へのエッチングペーストの適用又はレーザーの照射を行うことで、エッチングペーストから流出したエッチング液又はレーザーのエネルギーが、第２領域に隣接する第３領域を覆う部分にまで伝搬し、最遠の伝搬位置から第３領域と第２領域との境界にかけて、到達するエネルギーが連続的に高くなっていく。そのため、第２領域の保護膜を除去できるだけでなく、第３領域の保護膜についても、成膜厚さからほぼ０になるまで連続的に薄くなるように部分除去することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
（４）保護膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、不純物含有ガラス層、又はこれらのうち２以上を積層した積層体であってもよい。そのため、例えば、不純物拡散時に形成されたガラス層をそのまま残して保護膜として利用することで、ガラス層を除去する工程を省き、より容易にかつ経済的に製造することが可能となる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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