(57)【要約】  一般式（Ｉ）：Ｍ（ＯＲ１）ｍで表される化合物と、樹脂と、を含有するパッシベーション層形成用組成物。式中、ＭはＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｙ及びＨｆからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含む。Ｒ１はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基又は炭素数６〜１４のアリール基を表す。ｍは１〜５の整数を表す。
2014014110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）で表される化合物と、樹脂と、を含有するパッシベーション層形成用組成物。
Ｍ（ＯＲ１）ｍ  （Ｉ）
［式中、ＭはＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｙ及びＨｆからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含む。Ｒ１はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基又は炭素数６〜１４のアリール基を表す。ｍは１〜５の整数を表す。］
【請求項２】
更に、下記一般式（ＩＩ）で表される化合物を含有する請求項１に記載のパッシベーション層形成用組成物。
【化１】
2014014110.tif 000017
［式中、Ｒ２はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を表す。ｎは０〜３の整数を表す。Ｘ２及びＸ３はそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜８のアルキル基を表す。］
【請求項３】
前記樹脂の含有率が０．１質量％〜５０質量％である請求項１又は請求項２に記載のパッシベーション層形成用組成物。
【請求項４】
前記一般式（ＩＩ）において、Ｒ２がそれぞれ独立して炭素数１〜４のアルキル基である請求項２又は請求項３に記載のパッシベーション層形成用組成物。
【請求項５】
前記一般式（ＩＩ）において、ｎが１〜３の整数であり、Ｒ５がそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載のパッシベーション層形成用組成物。
【請求項６】
半導体基板と、
前記半導体基板上の全面又は一部に設けられる、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層と、
を有するパッシベーション層付半導体基板。
【請求項７】
半導体基板上の全面又は一部に、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、
前記組成物層を熱処理してパッシベーション層を形成する工程と、
を有するパッシベーション層付半導体基板の製造方法。
【請求項８】
ｐ型層及びｎ型層がｐｎ接合されてなる半導体基板と、
前記半導体基板上の全面又は一部に設けられる、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層と、
前記ｐ型層及び前記ｎ型層からなる群より選択される１以上の層上に配置される電極と、
を有する太陽電池素子。
【請求項９】
ｐ型層及びｎ型層が接合されてなるｐｎ接合を有し、前記ｐ型層及び前記ｎ型層からなる群より選択される１以上の層上に電極を有する半導体基板の、前記電極を有する面の一方又は両方の面上に、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、
前記組成物層を熱処理して、パッシベーション層を形成する工程と、を有する太陽電池素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の太陽電池素子と、
前記太陽電池素子の電極上に配置される配線材料と、
を有する太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシベーション層形成用組成物、パッシベーション層付半導体基板、パッシベーション層付半導体基板の製造方法、太陽電池素子、太陽電池素子の製造方法及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシリコン太陽電池素子の製造工程について説明する。
まず、光閉じ込め効果を促して高効率化を図るよう、受光面側にテクスチャー構造を形成したｐ型シリコン基板を準備し、続いてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において８００℃〜９００℃で数十分の処理を行って一様にｎ型拡散層を形成する。この従来の方法では、混合ガスを用いてリンの拡散を行うため、受光面である表面のみならず、側面及び裏面にもｎ型拡散層が形成される。そのため、側面に形成されたｎ型拡散層を除去するためのサイドエッチングを行っている。また、裏面に形成されたｎ型拡散層はｐ＋型拡散層へ変換する必要がある。このため、裏面全体にアルミニウムペーストを付与し、これを熱処理（焼成）することで、ｎ型拡散層をｐ＋型拡散層に変換するのと一括して、アルミニウム電極を形成してオーミックコンタクトを得ている。【０００３】
しかしながら、アルミニウムペーストから形成されるアルミニウム電極は導電率が低い。そのためシート抵抗を下げるために、通常裏面全面に形成したアルミニウム電極は熱処理（焼成）後において１０μｍ〜２０μｍほどの厚みを有していなければならない。更に、シリコンとアルミニウムとでは熱膨張率が大きく異なることから、アルミニウム電極が形成されたシリコン基板において、熱処理（焼成）及び冷却の過程で、シリコン基板中に大きな内部応力が発生し、結晶粒界のダメージ、結晶欠陥の増長及び反りの原因となる。【０００４】
この問題を解決するために、アルミニウムペーストの付与量を減らし、裏面電極層の厚さを薄くする方法がある。しかしながら、アルミニウムペーストの付与量を減らすと、ｐ型シリコン半導体基板の表面から内部に拡散するアルミニウムの量が不充分となる。その結果、所望のＢＳＦ（Back Surface Field）効果（ｐ＋型拡散層の存在により生成キャリアの収集効率が向上する効果）を達成することができないため、太陽電池の特性が低下するという問題が生じる。【０００５】
上記に関連して、アルミニウムペーストをシリコン基板表面の一部に付与して部分的にｐ＋型拡散層とアルミニウム電極とを形成するポイントコンタクトの手法が提案されている（例えば、特許第３１０７２８７号公報参照）。
このような受光面とは反対の面（以下、「裏面」ともいう）にポイントコンタクト構造を有する太陽電池の場合、アルミニウム電極以外の部分の表面において、少数キャリアの再結合速度を抑制する必要がある。そのためのパッシベーション層として、ＳｉＯ２膜等が提案されている（例えば、特開２００４−６５６５号公報参照）。このようなＳｉＯ２膜を形成することによるパッシベーション効果としては、シリコン基板の裏面の表層部におけるケイ素原子の未結合手を終端させ、再結合の原因となる表面準位密度を低減させる効果がある。【０００６】
また、少数キャリアの再結合を抑制する別の方法として、パッシベーション層内の固定電荷が発生する電界によって少数キャリア密度を低減する方法がある。このようなパッシベーション効果は一般に電界効果と呼ばれ、負の固定電荷をもつ材料として酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜等が提案されている（例えば、特許第４７６７１１０号公報参照）。
このようなパッシベーション層は、一般的にはＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の方法で形成される（例えば、Journal of Applied Physics, 104(2008), 113703-1〜113703-7参照）。また、半導体基板上に酸化アルミニウム膜を形成する簡便な手法として、ゾルゲル法による手法が提案されている（例えば、Thin Solid Films, 517(2009), 6327-6330、及びChinese Physics Letters, 26(2009), 088102-1〜088102-4参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Journal of Applied Physics, 104(2008), 113703-1〜113703-7に記載の手法は、蒸着等の複雑な製造工程を含むため、生産性を向上させることが困難な場合がある。また、Thin Solid Films, 517(2009), 6327-6330、及びChinese Physics Letters, 26(2009), 088102-1〜088102-4に記載の手法に用いるパッシベーション層形成用組成物では、経時的にゲル化等の不具合が発生してしまい保存安定性が充分とは言い難い。更に、アルミニウム以外の金属元素を含む酸化物を用いて優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層についての検討は、これまで充分になされていない。【０００８】
本発明は、以上の従来の問題点に鑑みなされたものであり、簡便な手法で所望の形状のパッシベーション層を形成することができ、保存安定性に優れたパッシベーション層形成用組成物を提供することを課題とする。また、本発明は該パッシベーション層形成用組成物を用いたパッシベーション層付半導体基板、太陽電池素子及び太陽電池を提供することを課題とする。更に本発明は、該パッシベーション層形成用組成物を用いた、パッシベーション層付半導体基板の製造方法及び太陽電池素子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞  下記一般式（Ｉ）で表される化合物と、樹脂と、を含有するパッシベーション層形成用組成物。【００１０】
Ｍ（ＯＲ１）ｍ  （Ｉ）【００１１】
式中、ＭはＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｙ及びＨｆからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含む。Ｒ１はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基又は炭素数６〜１４のアリール基を表す。ｍは１〜５の整数を表す。【００１２】
＜２＞  更に、下記一般式（ＩＩ）で表される化合物を含有する前記＜１＞に記載のパッシベーション層形成用組成物。【００１３】
【化１】
2014014110.tif 000003
【００１４】
式中、Ｒ２はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を表す。ｎは０〜３の整数を表す。Ｘ２及びＸ３はそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜８のアルキル基を表す。【００１５】
＜３＞  前記樹脂の含有率が０．１質量％〜５０質量％である前記＜１＞又は＜２＞に記載のパッシベーション層形成用組成物。【００１６】
＜４＞  前記一般式（ＩＩ）において、Ｒ２がそれぞれ独立して炭素数１〜４のアルキル基である前記＜２＞又は＜３＞に記載のパッシベーション層形成用組成物。【００１７】
＜５＞  前記一般式（ＩＩ）において、ｎが１〜３の整数であり、Ｒ５がそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である前記＜２＞〜＜４＞のいずれか１項に記載のパッシベーション層形成用組成物。【００１８】
＜６＞  半導体基板と、
前記半導体基板上の全面又は一部に設けられる、前記＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層と、
を有するパッシベーション層付半導体基板。【００１９】
＜７＞  半導体基板上の全面又は一部に、前記＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、
前記組成物層を熱処理してパッシベーション層を形成する工程と、
を有するパッシベーション層付半導体基板の製造方法。【００２０】
＜８＞  ｐ型層及びｎ型層がｐｎ接合されてなる半導体基板と、
前記半導体基板上の全面又は一部に設けられる、前記＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層と、
前記ｐ型層及び前記ｎ型層からなる群より選択される１以上の層上に配置される電極と、
を有する太陽電池素子。【００２１】
＜９＞  ｐ型層及びｎ型層が接合されてなるｐｎ接合を有し、前記ｐ型層及び前記ｎ型層からなる群より選択される１以上の層上に電極を有する半導体基板の、前記電極を有する面の一方又は両方の面上に、前記＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、
前記組成物層を熱処理して、パッシベーション層を形成する工程と、を有する太陽電池素子の製造方法。【００２２】
＜１０＞  前記＜８＞に記載の太陽電池素子と、
前記太陽電池素子の電極上に配置される配線材料と、
を有する太陽電池。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、簡便な手法で所望の形状にパッシベーション層を形成することができ、保存安定性に優れたパッシベーション層形成用組成物を提供することができる。また、本発明によれば、該パッシベーション層形成用組成物を用いたパッシベーション層付半導体基板、太陽電池素子及び太陽電池を提供することできる。更に本発明によれば、該パッシベーション層形成用組成物を用いた、パッシベーション層付半導体基板の製造方法及び太陽電池素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】パッシベーション層を有する太陽電池素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】パッシベーション層を有する太陽電池素子の製造方法の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】パッシベーション層を有する太陽電池素子の製造方法の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】太陽電池素子の受光面の一例を示す概略平面図である。
【図５】パッシベーション層の裏面における形成パターンの一例を示す概略平面図である。
【図６】パッシベーション層の裏面における形成パターンの他の一例を示す概略平面図である。
【図７】図５のＡ部を拡大した概略平面図である。
【図８】図５のＢ部を拡大した概略平面図である。
【図９】太陽電池素子の裏面の一例を示す概略平面図である。
【図１０】太陽電池の製造方法の一例を説明するための図である。
【図１１】両面電極型の太陽電池素子の構造を示した断面図である。
【図１２】参考実施形態に係る太陽電池素子の第１構成例を示す断面図である。
【図１３】参考実施形態に係る太陽電池素子の第２構成例を示す断面図である。
【図１４】参考実施形態に係る太陽電池素子の第３構成例を示す断面図である。
【図１５】参考実施形態に係る太陽電池素子の第４構成例を示す断面図である。
【図１６】参考実施形態に係る太陽電池素子の別の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。更に本明細書において組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。また、本明細書において「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構成に加え、一部に形成されている形状の構成も包含される。
【００２６】
＜パッシベーション層形成用組成物＞
本発明のパッシベーション層形成用組成物は、下記一般式（Ｉ）で表される化合物（以下、「式（Ｉ）化合物」ともいう）と、樹脂と、を含む。前記パッシベーション層形成用組成物は必要に応じてその他の成分を更に含んでいてもよい。
【００２７】
Ｍ（ＯＲ１）ｍ  （Ｉ）
【００２８】
式中、ＭはＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｙ及びＨｆからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含む。Ｒ１はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基又は炭素数６〜１４のアリール基を表す。ｍは１〜５の整数を表す。
【００２９】
上記成分を含むパッシベーション層形成用組成物を半導体基板に付与し、これを熱処理（焼成）することで、優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層を所望の形状に形成することができる。またパッシベーション層形成用組成物は、式（Ｉ）化合物を含むことで、ゲル化等の不具合の発生が抑制されて経時的な保存安定性に優れる。
また、本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いる手法は、蒸着装置等を必要としない簡便で生産性の高い方法である。更にマスク処理等の煩雑な工程を要することなく、所望の形状にパッシベーション層を形成できる。またパッシベーション層形成用組成物は、式（Ｉ）化合物を含むことで、ゲル化等の不具合の発生が抑制されて経時的な保存安定性に優れる。
【００３０】
本明細書において、半導体基板のパッシベーション効果は、パッシベーション層が付与された半導体基板内の少数キャリアの実効ライフタイムを、日本セミラボ株式会社、ＷＴ−２０００ＰＶＮ、Ｓｉｎｔｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社、ＷＣＴ−１２０等の装置を用いて、反射マイクロ波導電減衰法によって測定することで評価することができる。
【００３１】
ここで、実効ライフタイムτは、半導体基板内部のバルクライフタイムτｂと、半導体基板表面の表面ライフタイムτｓとによって下記式（Ａ）のように表される。半導体基板表面の表面準位密度が小さい場合にはτｓが長くなる結果、実効ライフタイムτが長くなる。また、半導体基板内部のダングリングボンド等の欠陥が少なくなっても、バルクライフタイムτｂが長くなって実効ライフタイムτが長くなる。すなわち、実効ライフタイムτの測定によってパッシベーション層と半導体基板との界面特性、及び、ダングリングボンド等の半導体基板の内部特性を評価することができる。
【００３２】
１／τ＝１／τｂ＋１／τｓ  （Ａ）
【００３３】
尚、実効ライフタイムτが長いほど少数キャリアの再結合速度が遅いことを示す。また実効ライフタイムが長い半導体基板を用いて太陽電池素子を構成することで、変換効率が向上する。
【００３４】
また、パッシベーション層形成用組成物の保存安定性は、経時による粘度変化で評価することができる。具体的には、調製直後（１２時間以内）におけるパッシベーション層形成用組成物の２５℃、せん断速度１．０ｓ−１でのせん断粘度（η０）と、２５℃において３０日間保存した後のパッシベーション層形成用組成物の２５℃、せん断速度１．０ｓ−１でのせん断粘度（η３０）とを比較することで評価することができ、例えば、経時による粘度変化率（％）によって評価することができる。経時による粘度変化率（％）は、調製直後と３０日後のせん断粘度の差の絶対値を調製直後のせん断粘度で除して得られ、具体的には下式で算出される。パッシベーション層形成用組成物の粘度変化率は、３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１０％以下であることが更に好ましい。
粘度変化率（％）＝｜η３０−η０｜／η０×１００    （式）
【００３５】
（一般式（Ｉ）で表される化合物）
パッシベーション層形成用組成物は、前記一般式（Ｉ）で表される化合物（式（Ｉ）化合物）の少なくとも１種を含む。式（Ｉ）化合物は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｙ、及びＨｆからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含むアルコキシド化合物である。パッシベーション層形成用組成物が式（Ｉ）化合物を含有することで、優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層を形成することができる。この理由について以下のように考えることができる。
【００３６】
式（Ｉ）化合物を含有するパッシベーション層形成用組成物を熱処理（焼成）することにより形成される金属酸化物はアモルファス状態になりやすく、金属原子又は酸素原子の欠陥を生じるため、大きな固定電荷を生じやすくなると考えられる。この固定電荷が半導体基板の界面付近で電荷を発生することにより少数キャリアの濃度を低下させることができ、結果的に界面でのキャリア再結合速度が抑制されるため、優れたパッシベーション効果が奏されると考えられる。
【００３７】
ここで、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ、Scanning Transmission electron Microscope）を用いる電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ、Electron Energy Loss Spectroscopy）により、パッシベーション層を有する半導体基板の断面を分析することで、パッシベーション層中の結合様式を調べることができる。また、Ｘ線回折スペクトル（ＸＲＤ、X-ray diffraction）を測定することにより、パッシベーション層の界面付近の結晶相を確認できる。更に、パッシベーション層がもつ固定電荷は、ＣＶ法（Capacitance Voltage measurement)で評価することが可能である。
【００３８】
一般式（Ｉ）において、ＭはＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｙ及びＨｆからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含む。中でも、パッシベーション層形成用組成物の保存安定性、パッシベーション層形成用組成物を調製する際の作業性、及びパッシベーション層形成用組成物から形成されるパッシベーション層のパッシベーション効果の観点から、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、Ｎｂであることがより好ましい。また、パッシベーション層の固定電荷密度を負にする観点からは、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、及びＨｆからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含むことが好ましく、Ｎｂ、Ｔａ、ＶＯ、及びＨｆからなる群より選択される少なくとも１種であることがより好ましい。
【００３９】
一般式（Ｉ）において、Ｒ１はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基又は炭素数６〜１４のアリール基を表し、炭素数１〜８のアルキル基が好ましく、炭素数１〜４のアルキル基がより好ましい。Ｒ１で表されるアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Ｒ１で表されるアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基等を挙げることができる。
Ｒ１で表されるアリール基として具体的には、フェニル基を挙げることができる。
Ｒ１で表されるアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。アルキル基の置換基としては、ハロゲン原子、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン基、ニトロ基等が挙げられる。アリール基の置換基としては、ハロゲン原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン基、ニトロ基等が挙げられる。
中でもＲ１は、保存安定性とパッシベーション効果の観点から、炭素数１〜８の無置換のアルキル基であることが好ましく、炭素数１〜４の無置換のアルキル基であることがより好ましい。
【００４０】
一般式（Ｉ）において、ｍは１〜５の整数を表す。ここで、保存安定性の観点から、ＭがＮｂである場合にはｍが５であることが好ましく、ＭがＴａである場合にはｍが５であることが好ましく、ＭがＶＯである場合にはｍが３であることが好ましく、ＭがＹである場合にはｍが３であることが好ましく、ＭがＨｆである場合にはｍが４であることが好ましい。
【００４１】
一般式（Ｉ）で表される化合物は、パッシベーション効果の観点からは、Ｍが、Ｎｂ、Ｔａ及びＹからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含むことが好ましく、保存安定性とパッシベーション効果の観点から、Ｒ１が炭素数１〜４の無置換のアルキル基である化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種であることがより好ましい。また、保存安定性とパッシベーション層の固定電荷密度を負にする観点からは、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ、ＶＯ、及びＨｆからなる群より選択される少なくとも１種であってＲ１が炭素数１〜４の無置換のアルキル基である化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００４２】
一般式（Ｉ）で表される化合物は、ニオブメトキシド、ニオブエトキシド、ニオブイソプロポキシド、ニオブｎ−プロポキシド、ニオブｎ−ブトキシド、ニオブｔ−ブトキシド、ニオブイソブトキシド、タンタルメトキシド、タンタルエトキシド、タンタルイソプロポキシド、タンタルｎ−プロポキシド、タンタルｎ−ブトキシド、タンタルｔ−ブトキシド、タンタルイソブトキシド、イットリウムメトキシド、イットリウムエトキシド、イットリウムイソプロポキシド、イットリウムｎ−プロポキシド、イットリウムｎ−ブトキシド、イットリウムｔ−ブトキシド、イットリウムイソブトキシド、バナジウムメトキシドオキシド、バナジウムエトキシドオキシド、バナジウムイソプロポキシドオキシド、バナジウムｎ−プロポキシドオキシド、バナジウムｎ−ブトキシドオキシド、バナジウムｔ−ブトキシドオキシド、バナジウムイソブトキシドオキシド、ハフニウムメトキシド、ハフニウムエトキシド、ハフニウムイソプロポキシド、ハフニウムｎ−プロポキシド、ハフニウムｎ−ブトキシド、ハフニウムｔ−ブトキシド、ハフニウムイソブトキシ等を挙げることができ、ニオブエトキシド、ニオブｎ−プロポキシド、ニオブｎ−ブトキシド、タンタルエトキシド、タンタルｎ−プロポキシド、タンタルｎ−ブトキシド、イットリウムイソプロポキシド、イットリウムｎ−ブトキシド等を用いることが好ましい。負の固定電荷密度を得る観点からは、ニオブエトキシド、ニオブｎ−プロポキシド、ニオブｎ−ブトキシド、タンタルエトキシド、タンタルｎ−プロポキシド、タンタルｎ−ブトキシド、バナジウムエトキシドオキシド、バナジウムｎ−プロポキシドオキシド、バナジウムｎ−ブトキシドオキシド、ハフニウムエトキシド、ハフニウムｎ−プロポキシド及びハフニウムｎ−ブトキシドが好ましい。
【００４３】
また一般式（Ｉ）で表される化合物は、調製したものを用いても、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、株式会社高純度化学研究所のペンタメトキシニオブ、ペンタエトキシニオブ、ペンタ−ｉ−プロポキシニオブ、ペンタ−ｎ−プロポキシニオブ、ペンタ−ｉ−ブトキシニオブ、ペンタ−ｎ−ブトキシニオブ、ペンタ−ｓｅｃ−ブトキシニオブ、ペンタメトキシタンタル、ペンタエトキシタンタル、ペンタ−ｉ−プロポキシタンタル、ペンタ−ｎ−プロポキシタンタル、ペンタ−ｉ−ブトキシタンタル、ペンタ−ｎ−ブトキシタンタル、ペンタ−ｓｅｃ−ブトキシタンタル、ペンタ−ｔ−ブトキシタンタル、バナジウム（Ｖ）トリメトキシドオキシド、バナジウム（Ｖ）トリエトキシオキシド、バナジウム（Ｖ）トリ−ｉ−プロポキシドオキシド、バナジウム（Ｖ）トリ−ｎ−プロポキシドオキシド、バナジウム（Ｖ）トリ−ｉ−ブトキシドオキシド、バナジウム（Ｖ）トリ−ｎ−ブトキシドオキシド、バナジウム（Ｖ）トリ−ｓｅｃ−ブトキシドオキシド、バナジウム（Ｖ）トリ−ｔ−ブトキシドオキシド、トリ−ｉ−プロポキシイットリウム、トリ−ｎ−ブトキシイットリウム、テトラメトキシハフニウム、テトラエトキシハフニウム、テトラ−ｉ−プロポキシハフニウム、テトラ−ｔ−ブトキシハフニウム、北興化学工業株式会社のペンタエトキシニオブ、ペンタエトキシタンタル、ペンタブトキシタンタル、イットリウム−ｎ−ブトキシド、ハフニウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド、日亜化学工業株式会社のバナジウムオキシトリエトキシド、バナジウムオキシトリノルマルプロポキシド、バナジウムオキシトリノルマルブトキシド、バナジウムオキシトリイソブトキシド、バナジウムオキシトリセカンダリーブトキシド等を挙げることができる。
【００４４】
一般式（Ｉ）で表される化合物の調製には、特定の金属（Ｍ）のハロゲン化物とアルコールとを不活性有機溶媒の存在下で反応させ、更にハロゲンを引き抜くためにアンモニア又はアミン化合物を添加する方法（特開昭６３−２２７５９３号公報及び特開平３−２９１２４７号公報）等、既知の製法を用いることができる。
【００４５】
一般式（Ｉ）で表される化合物は、２つのカルボニル基を有する特定構造の化合物と混合することでキレート構造を形成した化合物として用いてもよい。キレート構造を形成した化合物は、式（Ｉ）化合物のアルコキシド基の少なくとも一部が特定構造の化合物と置換して、キレート構造を形成する。このとき必要に応じて、液状媒体が存在してもよく、また加熱処理、触媒の添加等を行ってもよい。アルコキシド構造の少なくとも一部がキレート構造に置換されることで、式（Ｉ）化合物の加水分解及び重合反応に対する安定性が向上し、これを含むパッシベーション層形成用組成物の保存安定性がより向上する。
【００４６】
２つのカルボニル基を有する特定構造の化合物としては、保存安定性の観点から、β−ジケトン化合物、β−ケトエステル化合物及びマロン酸ジエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００４７】
β−ジケトン化合物として具体的には、アセチルアセトン、３−メチル−２，４−ペンタンジオン、２，３−ペンタンジオン、３−エチル−２，４−ペンタンジオン、３−ブチル−２，４−ペンタンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、２，６−ジメチル−３，５−ヘプタンジオン、６−メチル−２，４−ヘプタンジオン等を挙げることができる。
【００４８】
β−ケトエステル化合物として具体的には、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸プロピル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸イソブチル、アセト酢酸ブチル、アセト酢酸ｔ−ブチル、アセト酢酸ペンチル、アセト酢酸イソペンチル、アセト酢酸ヘキシル、アセト酢酸ｎ−オクチル、アセト酢酸ヘプチル、アセト酢酸３−ペンチル、２−アセチルヘプタン酸エチル、２−メチルアセト酢酸エチル、２−ブチルアセト酢酸エチル、ヘキシルアセト酢酸エチル、４，４−ジメチル−３−オキソ吉草酸エチル、４−メチル−３−オキソ吉草酸エチル、２−エチルアセト酢酸エチル、４−メチル−３−オキソ吉草酸メチル、３−オキソヘキサン酸エチル、３−オキソ吉草酸エチル、３−オキソ吉草酸メチル、３−オキソヘキサン酸メチル、３−オキソヘプタン酸エチル、３−オキソヘプタン酸メチル、４，４−ジメチル−３−オキソ吉草酸メチル等を挙げることができる。
【００４９】
マロン酸ジエステルとして具体的には、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジプロピル、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸ジブチル、マロン酸ジ−ｔ−ブチル、マロン酸ジヘキシル、マロン酸ｔ−ブチルエチル、メチルマロン酸ジエチル、エチルマロン酸ジエチル、イソプロピルマロン酸ジエチル、ブチルマロン酸ジエチル、ｓｅｃ−ブチルマロン酸ジエチル、イソブチルマロン酸ジエチル、１−メチルブチルマロン酸ジエチル等を挙げることができる。
【００５０】
式（Ｉ）化合物がキレート構造を有する場合、キレート構造の数は１〜５であれば特に制限されない。キレート構造に寄与するカルボニル基数には特に制限はないが、ＭがＮｂである場合にはキレート構造に寄与するカルボニル基数が１〜５であることが好ましく、ＭがＴａである場合にはキレート構造に寄与するカルボニル基数が１〜５であることが好ましく、ＭがＶＯである場合にはキレート構造に寄与するが１〜３であることが好ましく、ＭがＹである場合にはキレート構造に寄与するカルボニル基数が１〜３であることが好ましく、ＭがＨｆである場合にはキレート構造に寄与するカルボニル基数が１〜４であることが好ましい。
【００５１】
キレート構造の数は、例えば式（Ｉ）化合物と、金属元素とキレートを形成し得る化合物とを混合する比率を適宜調整することで制御することができる。また市販の金属キレート化合物から所望の構造を有する化合物を適宜選択してもよい。
【００５２】
式（Ｉ）化合物におけるキレート構造の存在は、通常用いられる分析方法で確認することができる。例えば、赤外分光スペクトル、核磁気共鳴スペクトル又は融点を用いて確認することができる。
【００５３】
式（Ｉ）化合物の状態は、液状であっても固体であってもよい。パッシベーション層形成用組成物の保存安定性、及び後述する一般式（ＩＩ）で表される化合物を併用する場合における混合性の観点から、一般式（Ｉ）で表される化合物は、常温（２５℃）で液体であることが好ましい。式（Ｉ）化合物が固体の場合には、形成されたパッシベーション層のパッシベーション効果、パッシベーション層形成用組成物の保存安定性等の観点から、溶媒に対して溶解性又は分散性が良好な化合物であることが好ましく、また溶液又は分散液としたときに安定な化合物であることが好ましい。
【００５４】
パッシベーション層形成用組成物に含まれる式（Ｉ）化合物の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。式（Ｉ）化合物の含有率は、保存安定性とパッシベーション効果の観点から、パッシベーション層形成用組成物中に０．１質量％〜８０質量％とすることができ、０．５質量％〜７０質量％であることが好ましく、１質量％〜６０質量％であることがより好ましく、１質量％〜５０質量％であることが更に好ましい。
【００５５】
（一般式（ＩＩ）で表される化合物）
本発明のパッシベーション層形成用組成物は、更に、下記一般式（ＩＩ）で表される化合物（以下、「特定有機アルミニウム化合物」という）の少なくとも１種を含有してもよい。
【００５６】
【化２】
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【００５７】
式中、Ｒ２はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を表す。ｎは０〜３の整数を表す。Ｘ２及びＸ３はそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜８のアルキル基を表す。
【００５８】
特定有機アルミニウム化合物は、アルミニウムアルコキシド、アルミニウムキレート等と呼ばれる化合物を包含し、アルミニウムアルコキシド構造に加えてアルミニウムキレート構造を有していることが好ましい。また、Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujitsu Ronbunshi, vol.97, pp369-399(1989)にも記載されているように、有機アルミニウム化合物は熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）となる。このとき、形成された酸化アルミニウムはアモルファス状態となりやすいため、４配位酸化アルミニウム層が半導体基板との界面付近に形成されやすく、４配位酸化アルミニウムに起因する大きな負の固定電荷をもつことができると考えられる。結果として優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層を形成することができるものと考えられる。
【００５９】
上記に加え、一般式（Ｉ）で表される化合物と一般式（ＩＩ）で表される化合物とを組み合わせることで、パッシベーション層内でそれぞれの効果により、パッシベーション効果がより高くなると考えられる。更に、一般式（Ｉ）で表される化合物と一般式（ＩＩ）で表される化合物が併存する状態で熱処理（焼成）されることで、一般式（Ｉ）で表される金属（Ｍ）とアルミニウム（Ａｌ）との複合金属アルコキシドとしての反応性、蒸気圧等の物理特性が改善され、熱処理物（焼成物）としてのパッシベーション層の緻密性が向上し、結果としてパッシベーション効果がより高くなると考えられる。
【００６０】
一般式（ＩＩ）において、Ｒ２はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を表し、炭素数１〜４のアルキル基であることが好ましい。Ｒ２で表されるアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Ｒ２で表されるアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基等を挙げることができる。中でもＲ２で表されるアルキル基は、保存安定性とパッシベーション効果の観点から、炭素数１〜８の無置換のアルキル基であることが好ましく、炭素数１〜４の無置換のアルキル基であることがより好ましい。
【００６１】
一般式（ＩＩ）において、ｎは０〜３の整数を表す。ｎは保存安定性の観点から、１〜３の整数であることが好ましく、１又は３であることがより好ましい。またＸ２及びＸ３はそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。保存安定性の観点から、Ｘ２及びＸ３の少なくとも一方は酸素原子であることが好ましい。
【００６２】
一般式（ＩＩ）におけるＲ３、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜８のアルキル基を表す。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５で表されるアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５で表されるアルキル基は、置換基を有していても、無置換であってもよく、無置換であることが好ましい。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５で表されるアルキル基としては、炭素数１〜８のアルキル基であり、炭素数１〜４のアルキル基であることが好ましい。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５で表されるアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、エチルヘキシル基等を挙げることができる。
【００６３】
中でも保存安定性とパッシベーション効果の観点から、一般式（ＩＩ）におけるＲ３及びＲ４はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数１〜８の無置換のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数１〜４の無置換のアルキル基であることがより好ましい。
また一般式（ＩＩ）におけるＲ５は、保存安定性及びパッシベーション効果の観点から、水素原子又は炭素数１〜８の無置換のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数１〜４の無置換のアルキル基であることがより好ましい。
【００６４】
一般式（ＩＩ）で表される化合物は、保存安定性の観点からは、ｎが１〜３であり、Ｒ５がそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である化合物であることが好ましい。
【００６５】
一般式（ＩＩ）で表される化合物は、保存安定性とパッシベーション効果の観点からは、ｎが０であり、Ｒ２がそれぞれ独立して炭素数１〜４のアルキル基である化合物、並びにｎが１〜３であり、Ｒ２がそれぞれ独立して炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｘ２及びＸ３の少なくとも一方が酸素原子であり、Ｒ３及びＲ４がそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ５が水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
より好ましくは、一般式（ＩＩ）で表される化合物は、ｎが０であり、Ｒ２がそれぞれ独立して炭素数１〜４の無置換のアルキル基である化合物、並びにｎが１〜３であり、Ｒ２がそれぞれ独立して炭素数１〜４の無置換のアルキル基であり、Ｘ２及びＸ３の少なくとも一方が酸素原子であり、前記酸素原子に結合するＲ３又はＲ４が炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｘ２又はＸ３がメチレン基の場合、前記メチレン基に結合するＲ３又はＲ４が水素原子であり、Ｒ５が水素原子である化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種である。
【００６６】
一般式（ＩＩ）においてｎが０である特定有機アルミニウム化合物（アルミニウムトリアルコキシド）として具体的には、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリｓｅｃ−ブトキシアルミニウム、モノｓｅｃ−ブトキシ−ジイソプロポキシアルミニウム、トリｔ−ブトキシアルミニウム、トリｎ−ブトキシアルミニウム等を挙げることができる。
【００６７】
また一般式（ＩＩ）においてｎが１〜３である特定有機アルミニウム化合物として具体的には、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート〔（エチルアセトアセタト）アルミニウムイソプロポキシド）〕、トリス（エチルアセトアセタト）アルミニウム等を挙げることができる。
【００６８】
また一般式（ＩＩ）においてｎが１〜３である特定有機アルミニウム化合物は、調製したものを用いても、市販品を用いてもよい。市販品としては例えば、川研ファインケミカル株式会社の商品名、ＡＬＣＨ、ＡＬＣＨ−５０Ｆ、ＡＬＣＨ−７５、ＡＬＣＨ−ＴＲ、ＡＬＣＨ−ＴＲ−２０等を挙げることができる。
【００６９】
一般式（ＩＩ）においてｎが１〜３である特定有機アルミニウム化合物は、アルミニウムトリアルコキシドと、前述の２つのカルボニル基を有する特定構造の化合物とを混合することで調製することができる。
【００７０】
アルミニウムトリアルコキシドと、２つのカルボニル基を有する特定構造の化合物とを混合すると、アルミニウムトリアルコキシドのアルコキシド基の少なくとも一部が特定構造の化合物と置換して、アルミニウムキレート構造を形成する。このとき必要に応じて、液状媒体が存在してもよく、また加熱処理、触媒の添加等を行ってもよい。アルミニウムアルコキシド構造の少なくとも一部がアルミニウムキレート構造に置換されることで、特定有機アルミニウム化合物の加水分解及び重合反応に対する安定性が向上し、これを含むパッシベーション層形成用組成物の保存安定性がより向上する。
【００７１】
２つのカルボニル基を有する特定構造の化合物としては、上述したβ−ジケトン化合物、β−ケトエステル化合物、マロン酸ジエステル等が挙げられ、保存安定性の観点から、β−ジケトン化合物、β−ケトエステル化合物、マロン酸ジエステルからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００７２】
特定有機アルミニウム化合物がアルミニウムキレート構造を有する場合、アルミニウムキレート構造の数は１〜３であれば特に制限されない。中でも、保存安定性の観点から、１又は３であることが好ましく、溶解度の観点から、１であることがより好ましい。アルミニウムキレート構造の数は、例えば、アルミニウムトリアルコキシドと、２つのカルボニル基を有する特定構造の化合物とを混合する比率を適宜調整することで制御することができる。また市販のアルミニウムキレート化合物から所望の構造を有する化合物を適宜選択してもよい。
【００７３】
一般式（ＩＩ）で表される化合物のうち、パッシベーション効果及び必要に応じて添加される溶剤との相溶性の観点から、具体的にはアルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート及びトリイソプロポキシアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましく、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレートを用いることがより好ましい。
【００７４】
特定有機アルミニウム化合物におけるアルミニウムキレート構造の存在は、通常用いられる分析方法で確認することができる。例えば、赤外分光スペクトル、核磁気共鳴スペクトル、融点等を用いて確認することができる。
【００７５】
特定有機アルミニウム化合物は、液状であっても固体であってもよく、特に制限はない。パッシベーション効果と保存安定性の観点から、常温（２５℃）での安定性、及び溶解性又は分散性が良好な特定有機アルミニウム化合物であることが好ましい。このような特定有機アルミニウム化合物を用いることで、形成されるパッシベーション層の均質性がより向上し、所望のパッシベーション効果が安定的に得られる傾向にある。
【００７６】
パッシベーション層形成用組成物が特定有機アルミニウム化合物を含む場合、特定有機アルミニウム化合物の含有率は特に制限されない。中でも、式（Ｉ）化合物と特定有機アルミニウム化合物の総含有率を１００質量％としたときの特定有機アルミニウム化合物の含有率が、０．５質量％以上８０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上７５質量％以下であることがより好ましく、２質量％以上７０質量％以下であることが更に好ましく、３質量％以上７０質量％以下であることが特に好ましい。
特定有機アルミニウム化合物の含有率を０．５質量％以上とすることで、パッシベーション層形成用組成物の保存安定性が向上する傾向にある。また特定有機アルミニウム化合物の含有率を８０質量％以下とすることで、パッシベーション効果が向上する傾向にある。
【００７７】
パッシベーション層形成用組成物が特定有機アルミニウム化合物を含む場合、パッシベーション層形成用組成物中の特定有機アルミニウム化合物の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。例えば、保存安定性とパッシベーション効果の観点から、特定有機アルミニウム化合物の含有率は、パッシベーション層形成用組成物中に０．１質量％〜６０質量％とすることができ、０．５質量％〜５５質量％であることが好ましく、１質量％〜５０質量％であることがより好ましく、１質量％〜４５質量％であることが更に好ましい。
【００７８】
（樹脂）
パッシベーション層形成用組成物は、樹脂の少なくとも１種を含有する。樹脂を含むことで、パッシベーション層形成用組成物が半導体基板上に付与されて形成される組成物層の形状安定性がより向上し、組成物層が形成された領域に、パッシベーション層を所望の形状で選択的に形成することができる。
【００７９】
樹脂の種類は特に制限されない。中でもパッシベーション層形成用組成物を半導体基板上に付与する際に、良好なパターン形成ができる範囲に粘度調整が可能な樹脂であることが好ましい。樹脂として具体的には、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド誘導体、ポリビニルアミド、ポリビニルアミド誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、セルロース、セルロース誘導体（カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース等のセルロースエーテルなど）、ゼラチン、ゼラチン誘導体、澱粉、澱粉誘導体、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム誘導体、キサンタン、キサンタン誘導体、グアーガム、グアーガム誘導体、スクレログルカン、スクレログルカン誘導体、トラガカント、トラガカント誘導体、デキストリン、デキストリン誘導体、（メタ）アクリル酸樹脂、（メタ）アクリル酸エステル樹脂（アルキル（メタ）アクリレート樹脂、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート樹脂等）、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、シロキサン樹脂、これらの共重合体などを挙げることができる。これらの樹脂は、１種単独で又は２種以上を併用できる。
尚、本明細書における「（メタ）アクリル酸」とは「アクリル酸」及び「メタクリル酸」の少なくとも一方を意味し、「（メタ）アクリレート」とは「アクリレート」及び「メタクリレート」の少なくとも一方を意味する。
【００８０】
これらの樹脂のなかでも、保存安定性とパターン形成性の観点から、酸性及び塩基性の官能基を有さない中性樹脂を用いることが好ましく、含有量が少量の場合においても容易に粘度及びチキソ性を調節できる観点から、エチルセルロース等のセルロース誘導体を用いることがより好ましい。
【００８１】
またこれら樹脂の分子量は特に制限されず、パッシベーション層形成用組成物としての所望の粘度を鑑みて適宜調整することが好ましい。樹脂の重量平均分子量は、保存安定性とパターン形成性の観点から、１，０００〜１０，０００，０００であることが好ましく、１，０００〜５，０００，０００であることがより好ましい。尚、樹脂の重量平均分子量はＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）を用いて測定される分子量分布から標準ポリスチレンの検量線を使用して換算して求められる。検量線は、標準ポリスチレンの５サンプルセット（ＰＳｔＱｕｉｃｋ  ＭＰ−Ｈ、ＰＳｔＱｕｉｃｋ  Ｂ［東ソー株式会社、商品名］）を用いて３次式で近似する。ＧＰＣの測定条件を以下に示す。
【００８２】
装置：（ポンプ：Ｌ−２１３０型［株式会社日立ハイテクノロジーズ］）
（検出器：Ｌ−２４９０型ＲＩ［株式会社日立ハイテクノロジーズ］）
（カラムオーブン：Ｌ−２３５０［株式会社日立ハイテクノロジーズ］）
カラム：Ｇｅｌｐａｃｋ  ＧＬ−Ｒ４４０  ＋  Ｇｅｌｐａｃｋ  ＧＬ−Ｒ４５０  ＋  Ｇｅｌｐａｃｋ  ＧＬ−Ｒ４００Ｍ（計３本）（日立化成株式会社、商品名）
カラムサイズ：１０．７ｍｍ（内径）×３００ｍｍ
溶離液：テトラヒドロフラン
試料濃度：１０ｍｇ／２ｍＬ
注入量：２００μＬ
流量：２．０５ｍＬ／分
測定温度：２５℃
【００８３】
パッシベーション層形成用組成物中の樹脂の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。例えば、樹脂の含有率は、パッシベーション層形成用組成物の総質量中に０．１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．１質量％〜３０質量％であることがより好ましい。パターン形成をより容易にするようなチキソ性を発現させる観点から、樹脂の含有率は０．２質量％〜２５質量％であることが更に好ましく、０．５質量％〜２０質量％であることが特に好ましく、０．５質量％〜１５質量％であることが極めて好ましい。
【００８４】
パッシベーション層形成用組成物における式（Ｉ）化合物（更に特定有機アルミニウム化合物を含有する場合には、式（Ｉ）化合物及び特定有機アルミニウム化合物の総量）と樹脂の含有比率（質量比）は、必要に応じて適宜選択することができる。中でも、パターン形成性と保存安定性の観点から、式（Ｉ）化合物に対する樹脂の含有比率（樹脂／式（Ｉ）化合物）、更に特定有機アルミニウム化合物を含有する場合には、式（Ｉ）化合物及び特定有機アルミニウム化合物の総量に対する樹脂の含有比率〔樹脂／（式（Ｉ）化合物＋特定有機アルミニウム化合物）〕は、０．００１〜１０００であることが好ましく、０．０１〜１００であることがより好ましく、０．０５〜１であることが更に好ましい。
【００８５】
（液状媒体）
パッシベーション層形成用組成物は、更に液状媒体（溶媒又は分散媒）を含んでいてもよい。パッシベーション層形成用組成物が液状媒体を含有することで、粘度の調整がより容易になり、付与性がより向上し、より均一なパッシベーション層を形成することができる傾向にある。液状媒体としては特に制限されず、必要に応じて適宜選択することができる。中でも式（Ｉ）化合物及び樹脂、並びに必要に応じて添加される特定有機アルミニウム化合物を溶解して均一な溶液を与えることができる液状媒体が好ましく、有機溶剤の少なくとも１種を含むことがより好ましい。
式（Ｉ）化合物は、そのままの状態では加水分解、重合反応等を容易に起こし固化するものもあるが、式（Ｉ）化合物を液状媒体中に溶解又は分散させることによって反応が抑制されるため保存安定性が向上しやすい傾向がある。
【００８６】
液状媒体として具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ペンチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、２，４−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等のケトン溶剤；ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチル−ｎ−プロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−ｎ−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−ｎ−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−ｎ−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−ｎ−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−ｎ−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−ｎ−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−ｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−ｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−ｎ−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−ｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−ｎ−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−ｎ−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−ｎ−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル等のエーテル溶剤；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ｓｅｃ−ブチル、酢酸ｎ−ペンチル、酢酸ｓｅｃ−ペンチル、酢酸３−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸２−エチルブチル、酢酸２−エチルヘキシル、酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸ジエチレングリコールメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリエチレングリコール、酢酸イソアミル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ｎ−ブチル、プロピオン酸イソアミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−ｎ−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ｎ−ブチル、乳酸ｎ−アミル、エチレングリコールメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のエステル溶剤；アセトニトリル、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−エチルピロリジノン、Ｎ−プロピルピロリジノン、Ｎ−ブチルピロリジノン、Ｎ−ヘキシルピロリジノン、Ｎ−シクロヘキシルピロリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤；塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、オクタン、エチルベンゼン、２−エチルヘキサン酸、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等の疎水性有機溶剤；メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、イソペンタノール、２−メチルブタノール、ｓｅｃ−ペンタノール、ｔ−ペンタノール、３−メトキシブタノール、ｎ−ヘキサノール、２−メチルペンタノール、ｓｅｃ−ヘキサノール、２−エチルブタノール、ｓｅｃ−ヘプタノール、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、ｓｅｃ−オクタノール、ｎ−ノニルアルコール、ｎ−デカノール、ｓｅｃ−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、ｓｅｃ−テトラデシルアルコール、ｓｅｃ−ヘプタデシルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、イソボルニルシクロヘキサノール等のアルコール溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレ��グリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノエーテル溶剤；テルピネン、テルピネオール、ミルセン、アロオシメン、リモネン、ジペンテン、ピネン、カルボン、オシメン、フェランドレン等のテルペン溶剤；水などが挙げられる。これらの液状媒体は１種類を単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。
【００８７】
中でも液状媒体は、半導体基板への付与性及びパターン形成性の観点から、テルペン溶剤、エステル溶剤及びアルコール溶剤からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、テルペン溶剤からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことがより好ましい。
【００８８】
また、液状媒体として、高粘度かつ低沸点のもの（高粘度低沸点溶媒）を用いてもよい。高粘度低沸点溶媒を含むパッシベーション層形成用組成物は、半導体基板へ付与し形成した組成物層の形状を充分に維持できる粘度となり、かつその後の焼成工程の途中段階で揮発するため残留溶媒による影響が抑えられるという利点がある。具体的な高粘度低沸点溶媒としては、イソボルニルシクロヘキサノール等が挙げられる。
【００８９】
パッシベーション層形成用組成物が液状媒体を含む場合、液状媒体の含有率は、付与性、パターン形成性及び保存安定性を考慮して決定される。例えば、液状媒体の含有率は、組成物の付与性とパターン形成性の観点から、パッシベーション層形成用組成物の総質量中に５質量％〜９８質量％であることが好ましく、１０質量％〜９５質量％であることがより好ましい。
【００９０】
（その他の成分）
パッシベーション層形成用組成物は、酸性化合物又は塩基性化合物を含有してもよい。パッシベーション層形成用組成物が酸性化合物又は塩基性化合物を含有する場合、保存安定性の観点から、酸性化合物又は塩基性化合物の含有率が、パッシベーション層形成用組成物中にそれぞれ１質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以下であることがより好ましい。
【００９１】
酸性化合物としては、ブレンステッド酸及びルイス酸を挙げることができる。具体的には塩酸、硝酸等の無機酸、酢酸等の有機酸などを挙げることができる。また塩基性化合物としては、ブレンステッド塩基及びルイス塩基を挙げることができ、具体的には、塩基性化合物としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物等の無機塩基、トリアルキルアミン、ピリジン等の有機塩基などを挙げることができる。
【００９２】
本発明のパッシベーション層形成用組成物は、上述した成分に加え、必要に応じて当該分野で通常用いられるその他の成分を更に含むことができる。その他の成分としては、可塑剤、分散剤、界面活性剤、チキソ剤、フィラー、他の金属アルコキシド化合物等を挙げることができる。中でも、チキソ剤及びフィラーから選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。チキソ剤及びフィラーから選択される少なくとも１種を含むことで、パッシベーション層形成用組成物が半導体基板上に付与されて形成される組成物層の形状安定性がより向上し、パッシベーション層を前記組成物層が形成された領域に、所望の形状で選択的に形成することができる。
【００９３】
前記チキソ剤としては、脂肪酸アミド、ポリアルキレングリコール化合物、有機フィラー、無機フィラー等が挙げられる。
【００９４】
ポリアルキレングリコール化合物としては、下記一般式（ＩＩＩ）で表される化合物等が挙げられる。
【００９５】
【化３】
2014014110.tif 000005
【００９６】
式（ＩＩＩ）中、Ｒ６及びＲ７はそれぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示し、Ｒ８はアルキレン基を示す。ｎは３以上の任意の整数である。尚、複数存在するＲ８は同一であっても異なっていてもよい。
【００９７】
脂肪酸アミドとしては、下記一般式（１）、（２）、（３）及び（４）で表される化合物等が挙げられる。
【００９８】
Ｒ９ＣＯＮＨ２・・・・（１）
Ｒ９ＣＯＮＨ−Ｒ１０−ＮＨＣＯＲ９・・・・（２）
Ｒ９ＮＨＣＯ−Ｒ１０−ＣＯＮＨＲ９・・・・（３）
Ｒ９ＣＯＮＨ−Ｒ１０−Ｎ（Ｒ１１）２・・・・（４）
【００９９】
一般式（１）、（２）、（３）及び（４）中、Ｒ９及びＲ１１は各々独立に炭素数１〜３０のアルキル基又は炭素数２〜３０のアルケニル基を示し、Ｒ１０は炭素数１〜１０のアルキレン基を示す。２つのＲ１１は同一であっても異なっていてもよい。
【０１００】
有機フィラーとしては、アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂等で構成される粒子又は繊維状物が挙げられる。
【０１０１】
無機フィラーとしては、二酸化珪素、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、ガラス等の粒子などが挙げられる。
【０１０２】
有機フィラー及び無機フィラーが粒子形状の場合、その体積平均粒子径は、０．０１μｍ〜５０μｍであってもよい。有機フィラー及び無機フィラーの体積平均粒子径は、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置（例えば、ベックマンコールターＬＳ１３３２０）で測定することができ、得られた粒度分布からメディアン径を算出した値を平均粒子径とすることができる。また、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察することで平均粒子径を求めることもできる。
【０１０３】
他の金属アルコキシド化合物としては、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、シリコンアルコキシド等が挙げられる。
【０１０４】
（物性値）
パッシベーション層形成用組成物の粘度は特に制限されず、半導体基板への付与方法等に応じて適宜選択することができる。例えば、パッシベーション層形成用組成物の粘度は、０．０１Ｐａ・ｓ〜１００００Ｐａ・ｓとすることができる。中でもパターン形成性の観点から、パッシベーション層形成用組成物の粘度は０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。尚、粘度は、回転式せん断粘度計を用いて、２５℃、せん断速度１．０ｓ−１で測定される。
【０１０５】
また、パッシベーション層形成用組成物のせん断粘度は特に制限されず、パッシベーション層形成用組成物がチキソ性を有していることが好ましい。中でもパターン形成性の観点から、せん断速度１．０ｓ−１におけるせん断粘度η１をせん断速度１０ｓ−１におけるせん断粘度η２で除して算出されるチキソ比（η１／η２）が１．０５〜１００であることが好ましく、１．１〜５０であることがより好ましい。尚、せん断粘度は、コーンプレート（直径５０ｍｍ、コーン角１°）を装着した回転式のせん断粘度計を用いて、温度２５℃で測定される。
【０１０６】
尚、パッシベーション層形成用組成物中に含まれる成分、及び各成分の含有量は示差熱-熱重量同時測定（ＴＧ／ＤＴＡ）等の熱分析、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、赤外分光法（ＩＲ）等のスペクトル分析、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）等のクロマトグラフ分析などを用いて確認することができる。
【０１０７】
（パッシベーション層形成用組成物の製造方法）
パッシベーション層形成用組成物の製造方法には特に制限はない。例えば、一般式（Ｉ）で表される特定の化合物と、樹脂と、必要に応じて含まれる特定有機アルミニウム化合物と、液状媒体等とを、通常用いられる混合方法で混合することで製造することができる。
【０１０８】
＜パッシベーション層付半導体基板＞
本発明のパッシベーション層付半導体基板は、半導体基板と、前記半導体基板上の全面又は一部に設けられる前記パッシベーション層形成用組成物の熱処理物（焼成物）であるパッシベーション層と、を有する。パッシベーション層付半導体基板は、パッシベーション層形成用組成物の熱処理物層（焼成物層）であるパッシベーション層を有することで優れたパッシベーション効果を示す。
【０１０９】
半導体基板は特に制限されず、目的に応じて通常用いられるものから適宜選択することができる。半導体基板としては、シリコン、ゲルマニウム等にｐ型不純物又はｎ型不純物をドープ（拡散）したものが挙げられる。中でもシリコン基板であることが好ましい。また半導体基板は、ｐ型半導体基板であっても、ｎ型半導体基板であってもよい。中でもパッシベーション効果の観点から、パッシベーション層が形成される面がｐ型層である半導体基板であることが好ましい。半導体基板上のｐ型層は、ｐ型半導体基板に由来するｐ型層であっても、ｐ型拡散層又はｐ＋型拡散層として、ｎ型半導体基板又はｐ型半導体基板上に形成されたものであってもよい。
【０１１０】
また半導体基板の厚みは特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、半導体基板の厚みは５０μｍ〜１０００μｍとすることができ、７５μｍ〜７５０μｍであることが好ましい。
【０１１１】
半導体基板上に形成されたパッシベーション層の厚みは特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、パッシベーション層の厚みは５ｎｍ〜５０μｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜３０μｍであることがより好ましく、１５ｎｍ〜２０μｍであることが更に好ましい。
【０１１２】
パッシベーション層付半導体基板は、太陽電池素子、発光ダイオード素子等に適用することができる。例えば、太陽電池素子に適用することで変換効率に優れた太陽電池素子を得ることができる。
【０１１３】
＜パッシベーション層付半導体基板の製造方法＞
本発明のパッシベーション層付半導体基板の製造方法は、半導体基板上の全面又は一部に、前記パッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、前記組成物層を熱処理（焼成）してパッシベーション層を形成する工程とを有する。前記製造方法は必要に応じてその他の工程を更に含んでいてもよい。
本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いることで、優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層を所望の形状に、簡便な方法で形成することができる。
【０１１４】
パッシベーション層付半導体基板の製造方法は、組成物層を形成する工程の前に、半導体基板上にアルカリ水溶液を付与する工程を更に有することが好ましい。すなわち、半導体基板上にパッシベーション層形成用組成物を付与する前に、半導体基板の表面をアルカリ水溶液で洗浄することが好ましい。アルカリ水溶液で洗浄することで、半導体基板表面に存在する有機物、パーティクル等を除去することができ、パッシベーション効果がより向上する。アルカリ水溶液による洗浄の方法としては、一般的に知られているＲＣＡ洗浄等を例示することができる。例えば、アンモニア水−過酸化水素水の混合溶液に半導体基板を浸し、６０℃〜８０℃で処理することで、有機物及びパーティクルを除去し、半導体基板を洗浄することができる。洗浄時間は、１０秒間〜１０分間であることが好ましく、３０秒間〜５分間であることが更に好ましい。
【０１１５】
半導体基板上にパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する方法には特に制限はない。例えば、公知の付与方法等を用いて、半導体基板上にパッシベーション層形成用組成物を付与する方法を挙げることができる。具体的には、浸漬法、スクリーン印刷、インクジェット法、ディスペンサー法、スピンコート法、刷毛塗り、スプレー法、ドクターブレード法、ロールコート法等を挙げることができる。これらの中でもパターン形成性及び生産性の観点から、スクリーン印刷法及びインクジェット法等が好ましい。
【０１１６】
パッシベーション層形成用組成物の付与量は、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、形成されるパッシベーション層の厚みが、後述する所望の厚みとなるように適宜調整することができる。
【０１１７】
パッシベーション層形成用組成物によって形成された組成物層を熱処理（焼成）して、組成物層に由来する熱処理物層（焼成物層）を形成することで、半導体基板上にパッシベーション層を形成することができる。
組成物層の熱処理（焼成）条件は、組成物層に含まれる式（Ｉ）化合物及び必要に応じて含まれる特定有機アルミニウム化合物を、その熱処理物（焼成物）である金属酸化物又は複合酸化物に変換可能であれば特に制限されない。パッシベーション層に効果的に固定電荷を与え、より優れたパッシベーション効果を得るために、具体的には、熱処理（焼成）温度は３００℃〜９００℃が好ましく、４５０℃〜８００℃がより好ましい。ここでいう熱処理（焼成）温度は、熱処理（焼成）に用いる炉の中の最高温度を意味する。また熱処理（焼成）時間は、熱処理（焼成）温度等に応じて適宜選択できる。例えば、熱処理（焼成）時間は０．１時間〜１０時間とすることができ、０．１２時間〜５時間であることが好ましい。ここでいう熱処理（焼成）時間は、最高温度での保持時間を意味する。
【０１１８】
なお、熱処理（焼成）は、拡散炉（例えば、ＡＣＣＵＲＯＮ ＣＱ−１２００、株式会社日立国際電気）等を用いて行うことができる。熱処理（焼成）を行う雰囲気は特に制限されず、大気中で実施することができる。
【０１１９】
パッシベーション層付半導体基板の製造方法によって製造されるパッシベーション層の厚みは特に制限されず、目的に応じて適宜選択できる。例えば、パッシベーション層の平均膜厚は、５ｎｍ〜５０μｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜３０μｍであることがより好ましく、１５ｎｍ〜２０μｍであることが更に好ましい。
尚、形成されたパッシベーション層の平均膜厚は、干渉式膜厚計（例えば、Ｆ２０膜厚測定システム、フィルメトリクス株式会社）を用いて常法により、３点の厚みを測定し、その算術平均値として算出される。
【０１２０】
パッシベーション層付半導体基板の製造方法は、パッシベーション層形成用組成物を半導体基板に付与した後、熱処理（焼成）によってパッシベーション層を形成する工程の前に、パッシベーション層形成用組成物からなる組成物層を乾燥処理する工程を更に有していてもよい。組成物層を乾燥処理する工程を有することで、より均質なパッシベーション効果を有するパッシベーション層を形成することができる。
【０１２１】
組成物層を乾燥処理する工程は、パッシベーション層形成用組成物に含まれることがある液状媒体の少なくとも一部を除去することができれば、特に制限されない。乾燥処理は、例えば、３０℃〜２５０℃で１分間〜６０分間の加熱処理とすることができ、４０℃〜２２０℃で３分間〜４０分間の加熱処理であることが好ましい。また乾燥処理は、常圧下で行なっても減圧下で行なってもよい。
【０１２２】
また、パッシベーション層付半導体基板の製造方法は、パッシベーション層形成用組成物を付与した後、熱処理（焼成）によってパッシベーション層を形成する工程の前に、パッシベーション層形成用組成物からなる組成物層を脱脂処理する工程を更に有していてもよい。組成物層を脱脂処理する工程を有することで、より均一なパッシベーション効果を有するパッシベーション層を形成することができる。
【０１２３】
組成物層を脱脂処理する工程は、パッシベーション層形成用組成物に含まれる樹脂の少なくとも一部を除去することができれば、特に制限されない。脱脂処理は例えば２５０℃〜４５０℃で１０分間〜１２０分間の加熱処理とすることができ、３００℃〜４００℃で３分間〜６０分間の加熱処理であることが好ましい。また脱脂処理は、酸素存在下で行うことが好ましく、大気中で行なうことがより好ましい。
【０１２４】
＜太陽電池素子＞
本発明の太陽電池素子は、ｐ型層及びｎ型層がｐｎ接合されてなる半導体基板と、前記半導体基板上の全面又は一部に設けられる前記パッシベーション層形成用組成物の熱処理物（焼成物）であるパッシベーション層と、前記ｐ型層及びｎ型層の少なくとも一方の層上に配置される電極とを有する。太陽電池素子は、必要に応じてその他の構成要素を更に有していてもよい。
太陽電池素子は、本発明のパッシベーション層形成用組成物から形成されたパッシベーション層を有することで、変換効率に優れる。
【０１２５】
パッシベーション層形成用組成物を付与する半導体基板としては特に制限されず、目的に応じて通常用いられるものから適宜選択することができる。半導体基板としては、パッシベーション層付半導体基板で説明したものを使用することができ、好適に使用できるものも同様である。パッシベーション層が設けられる半導体基板の面は、ｐ型層であることが好ましい。
【０１２６】
半導体基板上に形成されたパッシベーション層の厚みは特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、パッシベーション層の平均厚さは、５ｎｍ〜５０μｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜３０μｍであることがより好ましく、１５ｎｍ〜２０μｍであることが更に好ましい。
太陽電池素子の形状及び大きさに制限はない。例えば、一辺が１２５ｍｍ〜１５６ｍｍの正方形であることが好ましい。
【０１２７】
＜太陽電池素子の製造方法＞
本発明の太陽電池素子の製造方法は、ｐ型層及びｎ型層が接合されてなるｐｎ接合を有し、前記ｐ型層及び前記ｎ型層からなる群より選択される１以上の層上に電極を有する半導体基板の、前記電極を有する面の一方又は両方の面上に、前記パッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、前記組成物層を熱処理（焼成）して、パッシベーション層を形成する工程と、を有する。太陽電池素子の製造方法は、必要に応じてその他の工程を更に有していてもよい。
【０１２８】
前記パッシベーション層形成用組成物を用いることで、優れた印刷性で、変換効率に優れる太陽電池素子を簡便な方法で製造することができる。更に、半導体基板上に、所望の形状となるようにパッシベーション層を形成することができ、太陽電池素子の生産性に優れる。
【０１２９】
ｐ型層及びｎ型層の少なくとも一方の層上に電極を形成する方法としては、通常用いられる方法を採用することができる。例えば、半導体基板の所望の領域に、銀ペースト、アルミニウムペースト等の電極形成用ペーストを付与し、必要に応じて熱処理することで製造することができる。
【０１３０】
パッシベーション層が設けられる半導体基板の面は、ｐ型層であっても、ｎ型層であってもよい。中でも変換効率の観点からｐ型層であることが好ましい。
パッシベーション層形成用組成物を用いてパッシベーション層を形成する方法の詳細は、既述のパッシベーション層付半導体基板の製造方法と同様であり、好ましい態様も同様である。
【０１３１】
半導体基板上に形成されるパッシベーション層の厚みは特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、パッシベーション層の平均厚さは、５ｎｍ〜５０μｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜３０μｍであることがより好ましく、１５ｎｍ〜２０μｍであることが更に好ましい。
【０１３２】
次に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかるパッシベーション層を有する太陽電池素子の製造方法の一例を模式的に示す工程図を断面図として示したものである。但し、この工程図は、本発明をなんら制限するものではない。
【０１３３】
図１（１）では、ｐ型半導体基板１をアルカリ水溶液で洗浄し、ｐ型半導体基板１の表面の有機物、パーティクル等を除去する。これにより、パッシベーション効果がより向上する。アルカリ水溶液による洗浄方法としては、一般的に知られるＲＣＡ洗浄等を用いることができる。
【０１３４】
その後、図１（２）に示すように、ｐ型半導体基板１の表面を、アルカリエッチング等を施し、表面に凹凸（テクスチャともいう）を形成する。これにより、受光面側では太陽光の反射を抑制することができる。尚、アルカリエッチングには、ＮａＯＨとＩＰＡ（イソプロピルアルコール）とからなるエッチング溶液を使用することができる。
【０１３５】
次いで、図１（３）に示すように、ｐ型半導体基板１の表面にリン等を熱的に拡散させることにより、ｎ＋型拡散層２がサブミクロンオーダーの厚さで形成されるとともに、ｐ型バルク部分との境界にｐｎ接合部が形成される。
【０１３６】
リンを拡散させるための手法としては、例えば、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において、８００℃〜１０００℃で数十分の処理を行う方法が挙げられる。この方法では、混合ガスを用いてリンの拡散を行うため、図１（３）に示すように、受光面（表面）以外に、裏面及び側面（図示せず）にもｎ＋型拡散層２が形成される。またｎ＋型拡散層２の上には、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）層３が形成される。そこで、サイドエッチングを行い、側面のＰＳＧ層３及びｎ＋型拡散層２を除去する。
【０１３７】
その後、図１（４）に示すように、受光面及び裏面のＰＳＧ層３をフッ酸等のエッチング溶液を用いて除去する。更に裏面については、図１（５）に示すように、別途エッチング処理を行い、裏面のｎ＋型拡散層２を除去する。
【０１３８】
そして、図１（６）に示すように、受光面のｎ＋型拡散層２上に、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhansed Chemical Vapor Deposition）法等によって、窒化ケイ素等の反射防止膜４を膜厚９０ｎｍ前後で設ける。
【０１３９】
次いで、図１（７）に示すように、裏面の一部に本発明のパッシベーション層形成用組成物をスクリーン印刷等にて付与した後、乾燥後に３００℃〜９００℃の温度で熱処理（焼成）を行い、パッシベーション層５を形成する。
【０１４０】
図５に、裏面におけるパッシベーション層の形成パターンの一例を概略平面図として示す。図７は、図５のＡ部を拡大した概略平面図である。図８は、図５のＢ部を拡大した概略平面図である。図５に示すパッシベーション層の形成パターンの場合、図７及び図８からも分かるように、裏面のパッシベーション層５は後の工程で裏面出力取出し電極７が形成される部分を除き、ドット状にｐ型半導体基板１が露出したパターンで形成される。このドット状開口部のパターンは、ドット径（Ｌａ）及びドット間隔（Ｌｂ）で規定され、規則正しく配列していることが好ましい。ドット径（Ｌａ）及びドット間隔（Ｌｂ）は任意に設定でき、パッシベーション効果及び少数キャリアの再結合抑制の観点から、Ｌａが５μｍ〜２ｍｍでＬｂが１０μｍ〜３ｍｍであることが好ましく、Ｌａが１０μｍ〜１．５ｍｍでＬｂが２０μｍ〜２．５ｍｍであることがより好ましく、Ｌａが２０μｍ〜１．３ｍｍでＬｂが３０μｍ〜２ｍｍであることが更に好ましい。
【０１４１】
ここで、上記ではパッシベーション層を形成したい部位（ドット状開口部以外の部分）にパッシベーション層形成用組成物を付与し、熱処理（焼成）することで、所望の形状のパッシベーション層を形成している。これに対し、ドット状開口部を含む全面にパッシベーション層形成用組成物を付与し、熱処理（焼成）後にレーザー、フォトリソグラフィ等により、ドット状開口部のパッシベーション層を選択的に除去することもできる。また、ドット状開口部のようにパッシベーション層形成用組成物を付与したくない部分に予めマスク材によりマスクすることで、パッシベーション層形成用組成物を選択的に付与することもできる。
【０１４２】
次いで、図１（８）に示すように、受光面に、ガラス粒子を含む銀電極ペーストをスクリーン印刷等にて付与する。図４は、太陽電池素子の受光面の一例を示す概略平面図である。図４に示すように、受光面電極は、受光面集電用電極８と受光面出力取出し電極９からなる。受光面積を確保するため、これら受光面電極の形成面積は少なく抑える必要がある。その他、受光面電極の抵抗率及び生産性の観点から、受光面集電用電極８の幅は１０μｍ〜２５０μｍで、受光面出力取出し電極９の幅は１００μｍ〜２ｍｍであることが好ましい。また、図４では受光面出力取出し電極９を２本設けているが、少数キャリアの取出し効率（発電効率）の観点から、受光面出力取出し電極９の本数を３本又は４本とすることもできる。
【０１４３】
一方、図１（８）に示すように、裏面には、ガラス粉末を含むアルミニウム電極ペースト及びガラス粒子を含む銀電極ペーストを、スクリーン印刷等にて付与する。図９は、太陽電池素子の裏面の一例を示す概略平面図である。裏面出力取出し電極７の幅は特に制限されず、後の太陽電池の製造工程での配線材料の接続性等の観点から、裏面出力取出し電極７の幅は、１００μｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。
【０１４４】
受光面及び裏面にそれぞれ電極ペーストを付与した後は、乾燥後に大気中４５０℃〜９００℃程度の温度で、受光面及び裏面ともに熱処理（焼成）して、受光面に受光面集電用電極８及び受光面出力取出し電極９を、裏面に裏面集電用アルミニウム電極６及び裏面出力取出し電極７を、それぞれ形成する。
【０１４５】
熱処理（焼成）後、図１（９）に示すように、受光面では、受光面電極を形成する銀電極ペーストに含まれるガラス粒子と、反射防止膜４とが反応（ファイアースルー）して、受光面電極（受光面集電用電極８、受光面出力取出し電極９）とｎ＋型拡散層２とが電気的に接続（オーミックコンタクト）される。一方、裏面では、ドット状に半導体基板１が露出した部分（パッシベーション層５が形成されなかった部分）では、熱処理（焼成）により、アルミニウム電極ペースト中のアルミニウムが半導体基板１中に拡散することで、ｐ＋型拡散層１０が形成される。本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いることで、印刷滲みを抑制し、所望の形状に形成することが可能なパッシベーション層を形成でき、パッシベーション効果を向上させることで、発電性能に優れた太陽電池素子を製造することができる。
【０１４６】
図２は、本実施形態にかかるパッシベーション層を有する太陽電池素子の製造方法の他の一例を示す工程図を断面図として示したものであり、裏面のｎ＋型拡散層２がエッチング処理によって除去された後に、更に裏面が平坦化されること以外は、図１と同様にして太陽電池セルを製造することができる。平坦化する際は、硝酸、フッ酸及び酢酸の混合溶液又は水酸化カリウム溶液に、半導体基板の裏面を浸す等の手法を用いることができる。
【０１４７】
図３は、本実施形態にかかるパッシベーション層を有する太陽電池素子の製造方法の他の一例を示す工程図を断面図として示したものである。この方法では、半導体基板１にテクスチャー構造、ｎ＋型拡散層２及び反射防止膜４を形成する工程（図３（１９）〜（２４））までは、図１の方法と同様である。
【０１４８】
反射防止膜４を形成した後、図３（２５）に示すように、パッシベーション層形成用組成物を付与する。図６に、裏面におけるパッシベーション層の形成パターンの一例を概略平面図として示す。図６に示すパッシベーション層の形成パターンでは、裏面の全面に、ドット状開口部が配列し、後の工程で裏面出力取出し電極が形成される部分にもドット状開口部が配列されている。
【０１４９】
その後、図３（２６）に示すように、裏面においてドット状に半導体基板１が露出した部分（パッシベーション層５が形成されなかった部分）から、ホウ素又はアルミニウムを拡散させ、ｐ＋型拡散層１０を形成する。ｐ＋型拡散層を形成する際に、ホウ素を拡散させる場合は、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）を含むガス中で、１０００℃付近の温度で処理する方法を用いることができる。但し、オキシ塩化リンを用いる場合と同様にガス拡散の手法であることから、半導体基板１の受光面、裏面及び側面にｐ＋型拡散層１０が形成されてしまうため、これを抑制するためにドット状開口部以外の部分をマスキング処理して、ホウ素がｐ型半導体基板１の不要な部分に拡散するのを防止する等の措置が必要である。
【０１５０】
また、ｐ＋型拡散層１０を形成する際にアルミニウムを拡散させる場合は、アルミニウムペーストをドット状開口部に付与し、これを４５０℃〜９００℃の温度で熱処理（焼成）し、ドット状開口部からアルミニウムを拡散させてｐ＋型拡散層１０を形成し、その後、塩酸等によりエッチングして、ｐ＋型拡散層１０上に形成されたアルミニウムペースト由来の熱処理物層（焼成物層）を除去する手法を用いることができる。
【０１５１】
次いで、図３（２７）に示すように、裏面の全面にアルミニウムを物理的に蒸着することで、アルミニウム電極１１を形成する。
【０１５２】
その後、図３（２８）に示すように、受光面にはガラス粒子を含む銀電極ペーストをスクリーン印刷等にて付与し、裏面にはガラス粒子を含む銀電極ペーストをスクリーン印刷等にて付与する。受光面の銀電極ペーストは図４に示す受光面電極の形状に合わせて、裏面の銀電極ペーストは図９に示す裏面電極の形状に合わせて、パターン状に付与する。
【０１５３】
受光面及び裏面にそれぞれ電極ペーストを付与した後は、乾燥後に大気中４５０℃〜９００℃程度の温度で、受光面及び裏面ともに熱処理（焼成）して、図３（２９）に示すように、受光面に受光面集電用電極８及び受光面出力取出し電極９を、裏面に裏面集電用電極１１及び裏面出力取出し電極７を、それぞれ形成する。このとき、受光面では受光面電極とｎ＋型拡散層２が電気的に接続され、裏面では、蒸着により形成された裏面集電用電極１１と裏面出力取出し電極７とが電気的に接続される。
【０１５４】
なお、図１〜図３では、パッシベーション層５を形成した後で、裏面集電用電極６又は１１、及び裏面出力取出し電極７を形成しているが、先に電極を形成した後に、パッシベーション層５を形成してもよい。また、電極を有する半導体基板を入手し、これにパッシベーション層５を形成してもよい。
【０１５５】
＜太陽電池＞
太陽電池は、前記太陽電池素子と、太陽電池素子の電極上に設けられる配線材料と、を有する。配線材料が配置される電極は、出力取出し電極等である。太陽電池は更に必要に応じて、配線材料を介して複数の太陽電池素子が連結され、更に封止材で封止されて構成される。前記配線材料及び封止材としては特に制限されず、当業界で通常用いられているものから適宜選択することができる。
【実施例】
【０１５６】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【０１５７】
＜実施例１＞
（パッシベーション層形成用組成物の調製）
ペンタエトキシニオブ（北興化学工業株式会社、構造式：Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５、分子量：３１８．２）を１．２ｇ、テルピネオール（日本テルペン化学株式会社、ＴＰＯと略記することがある）を１８．５ｇ、及びエチルセルロース（日進化成株式会社、商品名：ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ、ＥＣと略記することがある）を０．３ｇ混合して、パッシベーション層形成用組成物１を調製した。【０１５８】
（チキソ性の評価）
上記で調製したパッシベーション層形成用組成物１のせん断粘度を、調製直後（１２時間以内）に、回転式せん断粘度計（ＡｎｔｏｎＰａａｒ社、ＭＣＲ３０１）に、コーンプレート（直径５０ｍｍ、コーン角１°）を装着し、温度２５℃で、せん断速度１．０ｓ−１及び１０ｓ−１の条件でそれぞれ測定した。
せん断速度が１．０ｓ−１の条件でのせん断粘度（η１）は３５．４Ｐａ・ｓ、せん断速度が１０ｓ−１の条件でのせん断粘度（η２）は２６．８Ｐａ・ｓとなった。せん断速度が１．０ｓ−１と１０ｓ−１の場合でのチキソ比（η１／η２）は１．３２となった。【０１５９】
（保存安定性の評価）
上記で調製したパッシベーション層形成用組成物１のせん断粘度を、調製直後（１２時間以内）及び２５℃で３０日間保存した後にそれぞれ測定した。せん断粘度の測定は、ＡｎｔｏｎＰａａｒ社、ＭＣＲ３０１に、コーンプレート（直径５０ｎｍ、コーン角１°）を装着し、温度２５℃でせん断速度１．０ｓ−１で行った。２５℃におけるせん断粘度は、調製直後は３５．４Ｐａ・ｓ、２５℃で３０日間保存した後は３６．９Ｐａ・ｓであった。
保存安定性の評価では、３０日間保存した後のせん断粘度の変化率が１０％未満のものをＡ、１０％以上３０％未満のものをＢ、３０％以上のものをＣとしている。評価がＡ及びＢであれば、パッシベーション層形成用組成物の保存安定性としては良好である。表２では、調製直後のせん断粘度の数値と、保存安定性の評価結果を示す。【０１６０】
（印刷性の評価）
パッシベーション層形成用組成物の印刷性の評価を行う際は、半導体基板として、表面がミラー形状の単結晶ｐ型シリコン基板（５０ｍｍ角、厚さ６２５μｍ、以下、基板Ａと呼ぶ）と、表面にテクスチャー構造が形成された単結晶ｐ型シリコン基板（５０ｍｍ角、厚さ１８０μｍ、以下、基板Ｂと呼ぶ）の２種類を使用した。【０１６１】
印刷ムラの評価では、上記で調製したパッシベーション層形成用組成物１を、基板Ａ及び基板Ｂのそれぞれに１０回連続でスクリーン印刷を行い、基板Ａについては９枚に、基板Ｂについては９枚に印刷ムラがないことを目視で確認した。
ここで、印刷中に目視によって印刷ムラが生じなかったものが１０枚中９枚以上の場合をＡ、８枚以下かつ６枚以上の場合をＢ、５枚以下の場合をＣとしている。評価がＡ及びＢであれば、パッシベーション層形成用組成物の印刷ムラとしては良好である。
尚、印刷ムラとは、スクリーン版がシリコン基板から離れる際に、一部版離れが悪い部分が生じたためにできる、前記パッシベーション層形成用組成物の厚さが場所によりばらつく現象を指す。【０１６２】
印刷滲みの評価では、調製したパッシベーション層形成用組成物１を、基板Ａ及び基板Ｂそれぞれに、スクリーン印刷法を用いて、図８に示すパターンでドット状開口部以外の全面に印刷した。ここで、評価に用いたドット状開口部のパターンは、ドット径（Ｌａ）が３６８μｍ、ドット間隔（Ｌｂ）が０．５ｍｍである。
その後、パッシベーション層形成用組成物１を付与した基板Ａ及び基板Ｂを１５０℃で３分間加熱し、液状媒体を蒸散させることで乾燥処理した。次いで、基板Ａ及び基板Ｂを７００℃の温度で１０分間熱処理（焼成）した後、室温（２５℃）で放冷した。【０１６３】
印刷滲みの評価では、熱処理（焼成）後の基板に形成されるパッシベーション層内のドット状開口部のドット径（Ｌａ）を測定した、尚、ドット径（Ｌａ）を１０点測定し、その平均値を算出した。基板Ａについてはドット径（Ｌａ）が３３２μｍ、基板Ｂについては２７０μｍであった。
ここで、印刷直後のドット径（Ｌａ）（３６８μｍ）に対し、熱処理（焼成）後のドット径（Ｌａ）の減少率が１０％未満のものをＡ、１０％以上３０％未満のものをＢ、３０％以上のものをＣとしている。評価がＡ及びＢであれば、パッシベーション層形成用組成物の印刷滲みの抑制としては良好である。
尚、印刷滲みとは、基板上に付与したパッシベーション層形成用組成物が広がる現象を言う。【０１６４】
（実効ライフタイムの測定）
上記印刷ムラの評価で作製したパッシベーション層形成用組成物１を全面に付与した１０枚の基板Ａのうち１枚を、１５０℃で３分間加熱し、液状媒体を蒸散させることで乾燥処理した。次いで基板を７００℃の温度で１０分間熱処理（焼成）した後、室温（２５℃）で放冷し、評価用基板とした。熱処理（焼成）は、拡散炉（ＡＣＣＵＲＯＮ ＣＱ−１２００、株式会社日立国際電気）を用いて、大気中雰囲気下、最高温度７００℃、保持時間１０分間の条件で行った。
上記で得られた評価用基板の実効ライフタイムを、ライフタイム測定装置（日本セミラボ株式会社、ＷＴ−２０００ＰＶＮ）を用いて、室温（２５℃）で反射マイクロ波光電導減衰法により測定した。得られた評価用基板において、パッシベーション層形成用組成物を付与した領域の実効ライフタイムは、１９８μｓであった。【０１６５】
（パッシベーション層の厚さ測定）
上記で得られた評価用基板上のパッシベーション層の厚みを、干渉式膜厚計（フィルメトリクス株式会社、Ｆ２０膜厚測定システム）を用いて測定したところ、膜厚は７４ｎｍであった。【０１６６】
（固定電荷密度の測定）
上記で得られた評価用基板について、パッシベーション層上にメタルマスクを介して、直径１ｍｍのアルミニウム電極を複数個蒸着し、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；金属−絶縁体−半導体）構造のキャパシタを作製した。【０１６７】
このキャパシタの静電容量の電圧依存性（Ｃ−Ｖ特性）を、市販のプローバー及びＬＣＲメータ（ＨＰ社、４２７５Ａ）により測定した。ここで、横軸に電圧、縦軸に静電容量をプロットしたＣ−Ｖ曲線において、電圧値を上げていった際に、静電容量が減少し始める電圧値（Ｖｆｂ：フラットバンド電圧）を測定し、パッシベーション層を形成しない場合の理想的なフラットバンド電圧（Φｍｓ；−０．８１［Ｖ］）との差を算出した。次いで、上記フラットバンド電圧の差分（Ｖｆｂ−Φｍｓ）と、静電容量の測定値、アルミニウム電極の面積、及び素電荷から、固定電荷密Ｎｆを算出した。【０１６８】
尚、固定電荷密度Ｎｆは、Ｖｆｂ−Φｍｓの値が正、つまりＶｆｂが−０．８１［Ｖ］よりも大きい場合は負の値となり、結果としてパッシベーション層が負の固定電荷を示すことになる。【０１６９】
実施例１で作製したパッシベーション層については、フラットバンド電圧Ｖｆｂ量を用いて固定電荷密度Ｎｆを算出したところ、−８．９×１０１０ｃｍ−２で負の固定電荷を示すことがわかった。【０１７０】
（太陽電池素子の作製）
まず、単結晶ｐ型半導体基板（１２５ｍｍ角、厚さ２００μｍ）を用意し、アルカリエッチングにより、受光面及び裏面にテクスチャー構造を形成した。次いでオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において、９００℃の温度で２０分間処理し、受光面、裏面及び側面にｎ＋型拡散層を形成した。その後、サイドエッチングを行い、側面のＰＳＧ層及びｎ＋型拡散層を除去し、そしてフッ酸を含むエッチング溶液を用いて受光面及び裏面のＰＳＧ層を除去した。更に裏面については別途エッチング処理を行い、裏面のｎ＋型拡散層を除去した。その後、受光面のｎ＋型拡散層上に窒化ケイ素からなる反射防止膜をＰＥＣＶＤにより約９０ｎｍの厚さで形成した。【０１７１】
次いで、上記で調製したパッシベーション層形成用組成物１を、裏面に図５、図７及び図８のパターンで付与した後、１５０℃の温度で５分間乾燥し、拡散炉（ＡＣＣＵＲＯＮ ＣＱ−１２００、株式会社日立国際電気）を用いて、大気中雰囲気下、最高温度７００℃、保持時間１０分間の熱処理（焼成）を行い、パッシベーション層１を形成した。尚、図５、図７及び図８では、裏面のパッシベーション層１は後の工程で裏面出力取出し電極が形成される部分を除き、ドット状にｐ型半導体基板が露出したパターンで形成した。このドット状開口部のパターンは、印刷滲みの評価で用いたものと同じ形状で、ドット径（Ｌａ）は３６８μｍ、ドット間隔（Ｌｂ）は０．５ｍｍとした。【０１７２】
次いで、受光面には市販の銀電極ペースト（ＰＶ−１６Ａ、デュポン株式会社）をスクリーン印刷法にて図４に示すパターンで印刷した。電極パターンは、１２０μｍ幅の受光面集電用電極と、１．５ｍｍ幅の受光面出力取出し電極で構成され、熱処理（焼成）後の厚さが２０μｍとなるように、印刷条件（スクリーン版のメッシュ、印刷速度及び印圧）を適宜調整した。これを１５０℃の温度で５分間加熱し、液状媒体を蒸散させることで乾燥処理を行った。【０１７３】
一方、裏面には、市販のアルミニウム電極ペースト（ＰＶＧ−ＡＤ−０２、ＰＶＧ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社）及び市販の銀電極ペースト（ＰＶ−５０５、デュポン株式会社）をスクリーン印刷法にて図９のパターンで印刷した。銀電極ペーストからなる裏面出力取出し電極のパターンは、１２３ｍｍ×４ｍｍで構成した。【０１７４】
尚、熱処理（焼成）後の裏面出力取出し電極及び裏面集電用電極の膜厚が２０μｍとなるように、銀電極ペースト及びアルミニウム電極ペーストの印刷条件（スクリーン版のメッシュ、印刷速度及び印圧）を適宜調整した。
各電極ペーストを印刷した後、１５０℃の温度で５分間加熱し、液状媒体を蒸散させることで乾燥処理を行った。【０１７５】
続いて、トンネル炉（１列搬送Ｗ／Ｂトンネル炉、株式会社ノリタケカンパニーリミテド）を用いて大気中雰囲気下、最高温度８００℃、保持時間１０秒の条件で熱処理（焼成）を行って、所望の電極が形成された太陽電池素子１を作製した。【０１７６】
（太陽電池の作製）
上記で得られた太陽電池素子１の受光面出力取出し電極及び裏面出力取出し電極の上に、配線部材（太陽電池用はんだめっき平角線、製品名：ＳＳＡ−ＴＰＳ  ０．２×１．５（２０）、厚さ０．２ｍｍ×幅１．５ｍｍの銅線にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリーはんだを片面あたり最大２０μｍの厚さでめっきした仕様、日立金属株式会社［（旧）日立電線株式会社］）を配置し、タブ線接続装置（ＮＴＳ−１５０−Ｍ、Ｔａｂｂｉｎｇ ＆ Ｓｔｒｉｎｇｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ、株式会社エヌピーシー）を用い、最高温度２５０℃、保持時間１０秒の条件ではんだを溶融させることで、上記配線部材と受光面出力取出し電極及び裏面出力取出し電極とを接続した。【０１７７】
その後、ガラス板（白板強化ガラス３ＫＷＥ３３、旭硝子株式会社）、封止材（エチレンビニルアセテート；ＥＶＡ）、バックシートを用いて、図１０に示すように、ガラス板１６／封止材１４／配線材料１３を接続した太陽電池素子１２／封止材１４／バックシート１５の順で重ね合わせ、これを真空ラミネータ（ＬＭ−５０×５０、株式会社エヌピーシー）を用いて、配線部材の一部が露出するように、１４０℃の温度で５分間真空ラミネートし、太陽電池１を作製した。【０１７８】
作製した太陽電池の発電性能の評価は、擬似太陽光（ＷＸＳ−１５５Ｓ−１０、株式会社ワコム電創）と、電圧−電流（Ｉ−Ｖ）評価測定器（Ｉ−Ｖ  ＣＵＲＶＥ  ＴＲＡＣＥＲ  ＭＰ−１８０、英弘精機株式会社）の測定装置を組み合わせて行った。太陽電池としての発電性能を示すＪｓｃ（短絡電流）、Ｖｏｃ（開放電圧）、Ｆ．Ｆ．（形状因子）、η（変換効率）は、それぞれＪＩＳ−Ｃ−８９１３（２００５年度）及びＪＩＳ−Ｃ−８９１４（２００５年度）に準拠して測定を行い得られたものである。得られた測定値を、後に示す比較例１で作製した太陽電池（太陽電池Ｃ１）の測定値を１００．０とした相対値に換算した。【０１７９】
＜実施例２＞
実施例１において、パッシベーション層形成用組成物にエチルセルロース（日進化成株式会社、商品名：ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ）及びアルミニウムエチルアセトアセタトジイソプロピレート（ＡＬＣＨ）を加えた。具体的には、各成分の含有量を、ペンタエトキシニオブ（北興化学工業株式会社、構造式：Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５、分子量：３１８．２）を１．６ｇ、ＡＬＣＨを１．０ｇ、テルピネオールを１７．１ｇ、及びエチルセルロースを０．３ｇと変更したこと以外は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物２を調製した。
その後は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物２のチキソ性の評価、保存安定性の評価、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、及びパッシベーション層２の実効ライフタイムの評価を行い、厚さ及び固定電荷密度を測定した。更に実施例１と同様にして、太陽電池素子２及び太陽電池２を作製し、発電性能を評価した。【０１８０】
＜実施例３＞
各評価には、実施例２において調製したパッシベーション層形成用組成物を用いた。印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価基板の作製、実効ライフタイム及びパッシベーション層の膜厚の測定用基板の作製、太陽電池素子の作製におけるパッシベーション層形成用組成物２の熱処理条件（焼成）を７００℃、１０分間から、６００℃、１５分間と変更したこと以外は、実施例１と同様にして、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、及びパッシベーション層３の実効ライフタイムの評価を行い、厚さ及び固定電荷密度を測定し、太陽電池素子３及び太陽電池３を作製し、発電性能を評価した。【０１８１】
＜実施例４＞
各評価には、実施例２において調製したパッシベーション層形成用組成物を用いた。印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価基板の作製、実効ライフタイム及びパッシベーション層の膜厚の測定用基板の作製、太陽電池素子の作製におけるパッシベーション層形成用組成物２の熱処理（焼成）条件を７００℃、１０分間から、８００℃、８分間と変更したこと以外は、実施例１と同様にして、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、及びパッシベーション層４実効ライフタイムの評価を行い、厚さ及び固定電荷密度を測定し、太陽電池素子４及び太陽電池４を作製し、発電性能を評価した。【０１８２】
＜実施例５＞
各成分の含有量を、バナジウム（Ｖ）トリエトキシドオキシド（株式会社高純度化学研究所、構造式：ＶＯ（ＯＣ２Ｈ５）３、分子量：５４６．４）を１．２ｇ、アルミニウムエチルアセトアセタトジイソプロピレート（川研ファインケミカル株式会社、商品名：ＡＬＣＨ）を０．８ｇ、テルピネオールを１７．７ｇ、及びエチルセルロース（ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ）を０．３ｇと変更したこと以外は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物３を調製した。
その後は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物３のチキソ性の評価、保存安定性の評価、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、及びパッシベーション層５の実効ライフタイムの評価を行い、厚さ及び固定電荷密度を測定した。更に実施例１と同様にして、太陽電池素子５及び太陽電池５を作製し、発電性能を評価した。【０１８３】
＜実施例６＞
各成分の含有量を、テトラ−ｔ−ブトキシハフニウム（株式会社高純度化学研究所、構造式：Ｈｆ（Ｏ−ｔ−Ｃ４Ｈ９）４、分子量：４７０．９）を１．２ｇ、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート（川研ファインケミカル株式会社、商品名：ＡＬＣＨ−ＴＲ）を１．２ｇ、テルピネオールを１７．３ｇ、及びエチルセルロース（ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ）を０．３ｇと変更したこと以外は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物４を調製した。
その後は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物４のチキソ性の評価、保存安定性の評価、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、及びパッシベーション層６の実効ライフタイムの評価を行い、厚さ及び固定電荷密度を測定した。更に実施例１と同様にして、太陽電池素子６及び太陽電池６を作製し、発電性能を評価した。【０１８４】
＜実施例７＞
パッシベーション層形成用組成物の調製において、ペンタエトキシニオブ（北興化学工業株式会社、構造式：Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５、分子量：３１８．２）、ペンタ−ｎ−ブトキシタンタル（株式会社高純度化学研究所、構造式：Ｔａ（Ｏ−ｎ−Ｃ４Ｈ９）５、分子量：５４６．４）、テルピネオール、及びエチルセルロース（ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ）を用いた。具体的には、各成分の含有量を、ペンタエトキシニオブを１．４ｇ、ペンタ−ｎ−ブトキシタンタルを１．０ｇ、テルピネオールを１７．３ｇ、及びエチルセルロースを０．３ｇと変更したこと以外は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物５を調製した。
その後は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物５のチキソ性の評価、保存安定性の評価、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、及びパッシベーション層７の実効ライフタイムの評価を行い、厚さ及び固定電荷密度を測定した。更に実施例１と同様にして、太陽電池素子７及び太陽電池７を作製し、発電性能を評価した。【０１８５】
＜実施例８＞
パッシベーション層形成用組成物の調製において、ペンタ−ｎ−ブトキシニオブ（株式会社高純度化学研究所、構造式：Ｎｂ（Ｏ−ｎ−Ｃ４Ｈ９）５、分子量：４５８．５）、バナジウム（Ｖ）トリエトキシドオキシド（株式会社高純度化学研究所、構造式：ＶＯ（ＯＣ２Ｈ５）３、分子量：５４６．４）、アルミニウムエチルアセトアセタトジイソプロピレート（川研ファインケミカル株式会社、商品名：ＡＬＣＨ）、テルピネオール、及びエチルセルロース（ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ）を用いた。具体的には、各成分の含有量を、ペンタ−ｎ−ブトキシニオブを１．６ｇ、バナジウム（Ｖ）トリエトキシドオキシドを０．６ｇ、ＡＬＣＨを０．６ｇ、テルピネオールを１７．０ｇ、及びエチルセルロースを０．２ｇと変更したこと以外は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物６を調製した。
その後は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物６のチキソ性の評価、保存安定性の評価、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、及びパッシベーション層８の実効ライフタイムの評価を行い、厚さ及び固定電荷密度を測定した。更に実施例１と同様にして、太陽電池素子８及び太陽電池８を作製し、発電性能を評価した。【０１８６】
＜比較例１＞
半導体基板へのパッシベーション層形成において、パッシベーション層形成用組成物を用いずに、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなるパッシベーション層Ｃ１を形成した。
具体的には、原子層堆積装置を用いて、Ａｌ２Ｏ３層が２０ｎｍの厚さになるよう、成膜条件を調整した。尚、成膜後の膜厚は干渉式膜厚計（Ｆ２０膜厚測定システム、フィルメトリックス株式会社）を用いて測定した。【０１８７】
上記の手法で、パッシベーション層Ｃ１の実効ライフタイム及び厚さの評価用基板、及び太陽電池素子Ｃ１及び太陽電池Ｃ１を作製し、実効ライフタイム、厚さ及び固定電荷密度の測定と、太陽電池Ｃ２の発電性能を評価した。尚、それぞれの評価に用いた基板、種類、成膜パターン、受光面及び裏面の電極形成方法は、実施例１〜８と同じである。【０１８８】
＜比較例２＞
実施例１におけるパッシベーション層形成用組成物の調製において、式（Ｉ）化合物（ＭはＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｙ又はＨｆから選ばれる金属元素を含む）を用いずに、表１に示すように、トリエトキシビスマス（株式会社高純度化学研究所、構造式：Ｂｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、分子量３４４．２、テルピネオール、及びエチルセルロース（ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ）からなるパッシベーション層形成用組成物Ｃ２を調製した。
その後は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物Ｃ２のチキソ性の評価、保存安定性の評価、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、及びパッシベーション層Ｃ２の実効ライフタイムの評価を行い、厚さ及び固定電荷密度を測定した。更に実施例１と同様にして、太陽電池素子Ｃ２及び太陽電池Ｃ２を作製し、発電性能を評価した。【０１８９】
＜比較例３＞
実施例１におけるパッシベーション層形成用組成物の調製において、式（Ｉ）化合物（ＭはＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｙ又はＨｆから選ばれる金属元素を含む）を用いずに、表１に示すように、テトラ−ｉ−プロポキシチタン（株式会社高純度化学研究所、構造式：Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ３Ｈ７）４、分子量２８４．２、テルピネオール、及びエチルセルロース（ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ）からなるパッシベーション層形成用組成物Ｃ３を調製した。
その後は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物Ｃ３のチキソ性の評価、保存安定性の評価、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、パッシベーション層Ｃ３の実効ライフタイムの評価及び厚さを測定した。更に実施例１と同様にして、太陽電池素子Ｃ３及び太陽電池Ｃ３を作製し、発電性能を評価した。【０１９０】
＜比較例４＞
太陽電池素子の作製において、裏面にパッシベーション層を形成せず、太陽電池素子Ｃ４及び太陽電池Ｃ４を作製し、発電性能を評価した。【０１９１】
具体的には、受光面及び裏面にテクスチャー構造を形成し、受光面にｎ＋型拡散層及び窒化ケイ素からなる反射防止膜をＰＥＣＶＤにより約９０ｎｍの厚さで形成した。次いで、受光面には市販の銀電極ペースト（ＰＶ−１６Ａ、デュポン株式会社）をスクリーン印刷法にて図４に示すパターンで印刷し、これを１５０℃の温度で５分間加熱し、液状媒体を蒸散させることで乾燥処理を行った。一方、裏面には、市販のアルミニウム電極ペースト（ＰＶＧ−ＡＤ−０２、ＰＶＧ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社）及び市販の銀電極ペースト（ＰＶ−５０５、デュポン株式会社）をスクリーン印刷法にて図９のパターンで印刷した。各電極ペーストを印刷した後、１５０℃の温度で５分間加熱し、液状媒体を蒸散させることで乾燥処理を行った。ここで、各電極ペーストの寸法及び印刷条件は、実施例１と同じとした。
続いて、トンネル炉（１列搬送Ｗ／Ｂトンネル炉、株式会社ノリタケカンパニーリミテド）を用いて大気中雰囲気下、最高温度８００℃、保持時間１０秒の条件で熱処理（焼成）を行って、所望の電極が形成された太陽電池素子Ｃ４を作製した。【０１９２】
上記で得られた太陽電池素子Ｃ４についても実施例１と同様に、受光面出力取出し電極及び裏面出力取出し電極の上に配線部材を接続し、その後ガラス板、封止材及びバックシートを用いて重ね合わせ、ラミネータを用いて真空ラミネートし、太陽電池Ｃ４を作製した。【０１９３】
【表１】
2014014110.tif 000006
【０１９４】
【表２】
2014014110.tif 000007
【０１９５】
実施例１〜８及び比較例１〜４で実施したパッシベーション層形成用組成物のせん断粘度、チキソ性、保存安定性の評価結果及び印刷性の評価結果、ライフタイム及び膜厚の測定結果、並びに、太陽電池の発電性能の評価結果を表２に示す。
実施例１〜８で作製したパッシベーション層用組成は、いずれも保存安定性及び印刷性が良好であることが分かった。【０１９６】
また、実施例１〜８で評価した実効ライフタイム及び太陽電池の発電性能は、比較例１で測定したものとほぼ同等であり、本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いることにより、ＡＬＤ法の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）に匹敵する優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層が形成されていることが分かった。また固定電荷密度の測定結果から、実施例１〜８で作製したパッシベーション層は、数値は異なるものの、いずれも負の固定電荷を示すことが分かった。【０１９７】
なお、実施例１〜８のなかには、印刷滲みがＢの評価のものがあった。しかし、パッシベーション層の形成方法として、今回の実施例で適用したスクリーン印刷法でなく、例えば、裏面全面にパッシベーション層形成用組成物を付与し、これを熱処理（焼成）した後に、所望のパターンでパッシベーション層を除去する等の方式を採用することにより、上記印刷滲みの発電性能への影響は少なくなるものと考えられる。結果として、本実施例のように、印刷滲みが生じても、それ自体が太陽電池の発電性能を低下させるものではないと考えられる。【０１９８】
更に、作製した太陽電池の発電性能は、パッシベーション層形成用組成物に式（Ｉ）化合物と特定有機アルミニウム化合物の両方を含むものを用いた場合において、相対的に高くなる傾向があった。これについては、パッシベーション層形成用組成物中に式（Ｉ）化合物と特定有機アルミニウム化合物の両方を含むことで、熱処理（焼成）により式（Ｉ）化合物由来の金属とアルミニウムの複合酸化物が形成され、より緻密で大きな負の固定電荷を持つパッシベーション層が形成される等して、パッシベーション効果がより向上したものと考えられる。【０１９９】
また、実施例７及び実施例８の結果から、パッシベーション層形成用組成物中に式（Ｉ）化合物が２種含まれていた場合でも、パッシベーション効果は高く、太陽電池の発電性能向上に寄与することが分かった。【０２００】
比較例２及び比較例３で作製した太陽電池の発電性能は、比較例１及び実施例１〜８に比べ低いことが分かった。これについては、固定電荷密度の測定結果からも分かるように、比較例２のパッシベーション層形成用組成物Ｃ２にはトリエトキシビスマス、比較例３のパッシベーション層形成用組成物Ｃ３にはテトラ−ｉ−プロポキシチタンを用いており、これらを熱処理（焼成）して生成された酸化物〔酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）及び酸化チタン（ＴｉＯ２）〕に、大きな値の固定電荷が生じなかったことにより、充分なパッシベーション効果が得られなかったと考えられる。【０２０１】
比較例４で作製した太陽電池の発電性能は、比較例１及び実施例１〜８に比べ低いことが分かった。これについては、比較例４で作製した太陽電池Ｃ４にはパッシベーション層が形成されていないため、アルミニウム電極ペーストを裏面に付与して熱処理（焼成）した際に、裏面全面でアルミニウムが半導体基板に拡散し、太陽電池内で発生した少数キャリアの裏面再結合が増加したと考えられる。【０２０２】
＜参考実施形態１＞
以下は、参考実施形態１に係るパッシベーション膜、塗布型材料、太陽電池素子及びパッシベーション膜付シリコン基板である。【０２０３】
＜１＞  酸化アルミニウムと酸化ニオブとを含み、シリコン基板を有する太陽電池素子に用いられるパッシベーション膜。【０２０４】
＜２＞  前記酸化ニオブと前記酸化アルミニウムの質量比（酸化ニオブ／酸化アルミニウム）が３０／７０〜９０／１０である＜１＞に記載のパッシベーション膜。【０２０５】
＜３＞  前記酸化ニオブ及び前記酸化アルミニウムの総含有率が９０質量％以上である＜１＞又は＜２＞に記載のパッシベーション膜。【０２０６】
＜４＞  更に有機成分を含む＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載のパッシベーション膜。【０２０７】
＜５＞  酸化アルミニウム前駆体及び酸化ニオブ前駆体を含む塗布型材料の熱処理物である＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載のパッシベーション膜。【０２０８】
＜６＞  酸化アルミニウム前駆体及び酸化ニオブ前駆体を含み、シリコン基板を有する太陽電池素子のパッシベーション膜の形成に用いられる塗布型材料。【０２０９】
＜７＞  単結晶シリコン又は多結晶シリコンからなり、受光面及び前記受光面とは反対側の裏面を有するｐ型のシリコン基板と、
前記シリコン基板の受光面側に形成されたｎ型の不純物拡散層と、
前記シリコン基板の受光面側の前記ｎ型の不純物拡散層の表面に形成された第１電極と、
前記シリコン基板の裏面側の表面に形成され、複数の開口部を有する酸化アルミニウムと酸化ニオブを含むパッシベーション膜と、
前記複数の開口部を通して、前記シリコン基板の裏面側の表面と電気的な接続を形成している第２電極と、
を備える太陽電池素子。【０２１０】
＜８＞  単結晶シリコン又は多結晶シリコンからなり、受光面及び前記受光面とは反対側の裏面を有するｐ型のシリコン基板と、
前記シリコン基板の受光面側に形成されたｎ型の不純物拡散層と、
前記シリコン基板の受光面側の前記ｎ型の不純物拡散層の表面に形成された第１電極と、
前記シリコン基板の裏面側の一部又は全部に形成され、前記シリコン基板より高濃度に不純物が添加されたｐ型の不純物拡散層と、
前記シリコン基板の裏面側の表面に形成され、複数の開口部を有する酸化アルミニウムと酸化ニオブを含むパッシベーション膜と、
前記複数の開口部を通して、前記シリコン基板の裏面側の前記ｐ型の不純物拡散層の表面と電気的な接続を形成している第２電極と、
を備える太陽電池素子。【０２１１】
＜９＞  単結晶シリコン又は多結晶シリコンからなり、受光面及び前記受光面とは反対側の裏面を有するｎ型のシリコン基板と、
前記シリコン基板の受光面側に形成されたｐ型の不純物拡散層と、
前記シリコン基板の裏面側に形成された第２電極と、
前記シリコン基板の受光面側の表面に形成され、複数の開口部を有する酸化アルミニウムと酸化ニオブを含むパッシベーション膜と、
前記シリコン基板の受光面側の前記ｐ型の不純物拡散層の表面に形成され、前記複数の開口部を通して前記シリコン基板の受光面側の表面と電気的な接続を形成している第１電極と、
を備える太陽電池素子。【０２１２】
＜１０＞  パッシベーション膜における酸化ニオブと酸化アルミニウムの質量比（酸化ニオブ／酸化アルミニウム）が３０／７０〜９０／１０である＜７＞〜＜９＞のいずれか１項に記載の太陽電池素子。【０２１３】
＜１１＞  前記パッシベーション膜における前記酸化ニオブ及び前記酸化アルミニウムの総含有率が９０質量％以上である＜７＞〜＜１０＞のいずれか１項に記載の太陽電池素子。【０２１４】
＜１２＞  シリコン基板と、
前記シリコン基板上の全面又は一部に設けられる＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載のパッシベーション膜と、
を有するパッシベーション膜付シリコン基板。【０２１５】
上記の参考実施形態によれば、シリコン基板のキャリアライフタイムを長くし且つ負の固定電荷を有するパッシベーション膜を低コストで実現することができる。また、そのパッシベーション膜の形成を実現するための塗布型材料を提供することができる。また、そのパッシベーション膜を用いた効率の高い太陽電池素子を低コストで実現することができる。また、キャリアライフタイムを長くし且つ負の固定電荷を有するパッシベーション膜付シリコン基板を低コストで実現することができる。【０２１６】
本実施の形態のパッシベーション膜は、シリコン太陽電池素子に用いられるパッシベーション膜であり、酸化アルミニウムと酸化ニオブとを含むようにしたものである。【０２１７】
また、本実施の形態では、パッシベーション膜の組成を変えることにより、その膜が持つ固定電荷量を制御することができる。【０２１８】
また、酸化ニオブと酸化アルミニウムの質量比が３０／７０〜８０／２０であることが、負の固定電荷を安定化できるという観点からより好ましい。また、酸化ニオブと酸化アルミニウムの質量比が３５／６５〜７０／３０であることが、負の固定電荷を更に安定化することができるという観点から更に好ましい。また、酸化ニオブと酸化アルミニウムの質量比が５０／５０〜９０／１０であることが、キャリアライフタイムの向上と負の固定電荷を両立できるという観点から好ましい。【０２１９】
パッシベーション膜中の酸化ニオブと酸化アルミニウムの質量比は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）及び高周波誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）によって測定することができる。具体的な測定条件は次の通りである。パッシベーション膜を酸又はアルカリ水溶液に溶解し、この溶液を霧状にしてＡｒプラズマに導入し、励起された元素が基底状態に戻る際に放出される光を分光して波長及び強度を測定し、得られた波長から元素の定性を行い、得られた強度から定量を行う。【０２２０】
パッシベーション膜中の酸化ニオブ及び酸化アルミニウムの総含有率が、８０質量％以上であることが好ましく、良好な特性を維持できる観点から９０質量％以上であることがより好ましい。パッシベーション膜中の酸化ニオブ及び酸化アルミニウムの成分が多くなると、負の固定電荷の効果が大きくなる。【０２２１】
パッシベーション膜中の酸化ニオブ及び酸化アルミニウムの総含有率は、熱重量分析、蛍光Ｘ線分析、ＩＣＰ−ＭＳ及びＸ線吸収分光法を組み合わせることによって測定することができる。具体的な測定条件は次の通りである。熱重量分析によって無機成分の割合を算出し、蛍光Ｘ線やＩＣＰ−ＭＳ分析によってニオブ及びアルミニウムの割合を算出し、酸化物の割合はＸ線吸収分光法で調べることができる。【０２２２】
また、パッシベーション膜中には、膜質の向上や弾性率の調整の観点から、酸化ニオブ及び酸化アルミニウム以外の成分が有機成分として含まれていてもよい。パッシベーション膜中の有機成分の存在は、元素分析及び膜のＦＴ−ＩＲの測定から確認することができる。【０２２３】
パッシベーション膜中の有機成分の含有率は、パッシベーション膜中、１０質量％未満であることがより好ましく、５質量％以下であることが更に好ましく、１質量％以下であることが特に好ましい。【０２２４】
パッシベーション膜は、酸化アルミニウム前駆体及び酸化ニオブ前駆体を含む塗布型材料の熱処理物として得てもよい。塗布型材料の詳細を次に説明する。【０２２５】
本実施の形態の塗布型材料は、酸化アルミニウム前駆体及び酸化ニオブ前駆体を含み、シリコン基板を有する太陽電池素子用のパッシベーション膜の形成に用いられる。【０２２６】
酸化アルミニウム前駆体は、酸化アルミニウムを生成するものであれば、特に限定されることなく用いることができる。酸化アルミニウム前駆体としては、酸化アルミニウムをシリコン基板上に均一に分散させる点、及び化学的に安定な点から、有機系の酸化アルミニウム前駆体を用いることが好ましい。有機系の酸化アルミニウム前駆体の例として、アルミニウムトリイソプロポキシド（構造式：Ａｌ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）３、（株）高純度化学研究所ＳＹＭ−ＡＬ０４等を挙げることができる。【０２２７】
酸化ニオブ前駆体は、酸化ニオブを生成するものであれば、特に限定されることなく用いることができる。酸化ニオブ前駆体としては、酸化ニオブをシリコン基板上に均一に分散させる点、及び化学的に安定な観点から有機系の酸化ニオブ前駆体を用いることが好ましい。有機系の酸化ニオブ前駆体の例として、ニオブ（Ｖ）エトキシド（構造式：Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５、分子量：３１８．２１）、（株）高純度化学研究所Ｎｂ−０５等を挙げることができる。【０２２８】
有機系の酸化ニオブ前駆体及び有機系の酸化アルミニウム前駆体を含む塗布型材料を塗布法又は印刷法を用いて成膜し、その後の熱処理（焼成）により有機成分を除去することにより、パッシベーション膜を得ることができる。したがって、結果として、有機成分を含むパッシベーション膜であってもよい。【０２２９】
＜太陽電池素子の構造説明＞
本実施の形態の太陽電池素子の構造について図１２〜図１５を参照しながら説明する。図１２〜図１５は、本実施の形態の裏面にパッシベーション膜を用いた太陽電池素子の第１〜第４構成例を示す断面図である。【０２３０】
本実施の形態で用いるシリコン基板（結晶シリコン基板、半導体基板）１０１としては、単結晶シリコン、又は、多結晶シリコンのどちらを用いてもよい。また、シリコン基板１０１としては、導電型がｐ型の結晶シリコン、又は、導電型がｎ型の結晶シリコンのどちらを用いてもよい。本実施の形態の効果をより発揮する観点からは、導電型がｐ型の結晶シリコンがより適している。【０２３１】
以下の図１２〜図１５においては、シリコン基板１０１として、ｐ型単結晶シリコンを用いた例について説明する。尚、当該シリコン基板１０１に用いる単結晶シリコン又は多結晶シリコンは、任意のものでよいが、抵抗率が０．５Ω・ｃｍ〜１０Ω・ｃｍである単結晶シリコン又は多結晶シリコンが好ましい。【０２３２】
図１２（第１構成例）に示すように、ｐ型のシリコン基板１０１の受光面側（図中上側、第１面）に、リン等のＶ族の元素をドーピングしたｎ型の拡散層１０２が形成される。そして、シリコン基板１０１と拡散層１０２との間でｐｎ接合が形成される。拡散層１０２の表面には、窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜等の受光面反射防止膜１０３、及び銀（Ａｇ）等を用いた第１電極１０５（受光面側の電極、第１面電極、上面電極、受光面電極）が形成される。受光面反射防止膜１０３は、受光面パッシベーション膜としての機能を兼ね備えてもよい。ＳｉＮ膜を用いることで、受光面反射防止膜と受光面パッシベーション膜の機能を両方兼ね備えることができる。【０２３３】
尚、本実施の形態の太陽電池素子は、受光面反射防止膜１０３を有していても有していなくてもよい。また、太陽電池素子の受光面には、表面での反射率を低減するため、凹凸構造（テクスチャー構造）が形成されることが好ましいが、本実施の形態の太陽電池素子は、テクスチャー構造を有していても有していなくてもよい。【０２３４】
一方、シリコン基板１０１の裏面側（図中下側、第２面、裏面）には、アルミニウム、ボロン等のＩＩＩ族の元素をドーピングした層であるＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）層１０４が形成される。ただし、本実施の形態の太陽電池素子は、ＢＳＦ層１０４を有していても有していなくてもよい。【０２３５】
このシリコン基板１０１の裏面側には、ＢＳＦ層１０４（ＢＳＦ層１０４が無い場合はシリコン基板１０１の裏面側の表面）とコンタクト（電気的接続）をとるために、アルミニウム等で構成される第２電極１０６（裏面側の電極、第２面電極、裏面電極）が形成されている。【０２３６】
更に、図１２（第１構成例）においては、ＢＳＦ層１０４（ＢＳＦ層１０４が無い場合はシリコン基板１０１の裏面側の表面）と第２電極１０６とが電気的に接続されているコンタクト領域（開口部ＯＡ）を除いた部分に、酸化アルミニウム及び酸化ニオブを含むパッシベーション膜（パッシベーション層）１０７が形成されている。本実施の形態のパッシベーション膜１０７は、負の固定電荷を有することが可能である。この固定電荷により、光によりシリコン基板１０１内で発生したキャリアのうち少数キャリアである電子を表面側へ跳ね返す。このため、短絡電流が増加し、光電変換効率が向上することが期待される。【０２３７】
次いで、図１３に示す第２構成例について説明する。図１２（第１構成例）においては、第２電極１０６は、コンタクト領域（開口部ＯＡ）とパッシベーション膜１０７上の全面に形成されているが、図１３（第２構成例）においては、コンタクト領域（開口部ＯＡ）のみに第２電極１０６が形成されている。コンタクト領域（開口部ＯＡ）とパッシベーション膜１０７上の一部のみに第２電極１０６が形成される構成としてもよい。図１３に示す構成の太陽電池素子であっても図１２（第１構成例）と同様の効果を得ることができる。【０２３８】
次いで、図１４に示す第３構成例について説明する。図１４に示す第３構成例においては、ＢＳＦ層１０４が、第２電極１０６とのコンタクト領域（開口部ＯＡ部）を含む裏面側の一部のみに形成され、図１２（第１構成例）のように、裏面側の全面に形成されていない。このような構成の太陽電池素子（図１４）であっても、図１２（第１構成例）と同様の効果を得ることができる。また、図１４の第３構成例の太陽電池素子によれば、ＢＳＦ層１０４、つまり、アルミニウム、ボロン等のＩＩＩ族の元素をドーピングすることでシリコン基板１０１よりも不純物が高い濃度でドーピングされた領域が少ないため、図１２（第１構成例）より高い光電変換効率を得ることが可能である。【０２３９】
次いで、図１５に示す第４構成例について説明する。図１４（第３構成例）においては、第２電極１０６は、コンタクト領域（開口部ＯＡ）とパッシベーション膜１０７上の全面に形成されているが、図１５（第４構成例）においては、コンタクト領域（開口部ＯＡ）のみに第２電極１０６が形成されている。コンタクト領域（開口部ＯＡ）とパッシベーション膜１０７上の一部のみに第２電極１０６が形成される構成としてもよい。図１５に示す構成の太陽電池素子であっても図１４（第３構成例）と同様の効果を得ることができる。【０２４０】
また、第２電極１０６を印刷法で付与し、高温で焼成することにより裏面側の全面に形成した場合は、降温過程で上に凸の反りが発生しやすい。このような反りは、太陽電池素子の破損を引き起こす場合があり、歩留りが低下する恐れがある。また、シリコン基板の薄膜化が進む際には反りの問題が大きくなる。この反りの原因は、シリコン基板よりも金属（例えばアルミニウム）よりなる第２電極１０６の熱膨張係数が大きく、その分、降温過程での収縮が大きいため、応力が発生することにある。【０２４１】
以上のことから、図１３（第２構成例）及び図１５（第４構成例）のように第２電極１０６を裏面側の全面に形成しない方が、電極構造が上下で対称になり易く、熱膨張係数の差による応力が発生しにくいため好ましい。ただし、その場合は、別途反射層を設けることが好ましい。【０２４２】
＜太陽電池素子の製法説明＞
次に、上記構成をもつ本実施の形態の太陽電池素子（図１２〜図１５）の製造方法の一例について説明する。ただし、本実施の形態は、以下に述べる方法で作製した太陽電池素子に限るものではない。【０２４３】
まず、図１２等に示すシリコン基板１０１の表面にテクスチャー構造を形成する。テクスチャー構造の形成は、シリコン基板１０１の両面に形成しても、片面（受光面側）のみに形成してもよい。テクスチャー構造を形成するため、まず、シリコン基板１０１を加熱した水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムの溶液に浸して、シリコン基板１０１のダメージ層を除去する。その後、水酸化カリウム及びイソプロピルアルコールを主成分とする溶液に浸すことで、シリコン基板１０１の両面又は片面（受光面側）にテクスチャー構造を形成する。尚、上述したとおり、本実施の形態の太陽電池素子は、テクスチャー構造を有していても有していなくてもよいため、本工程は省略してもよい。【０２４４】
続いて、シリコン基板１０１を塩酸、フッ酸等の溶液で洗浄した後、シリコン基板１０１にオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）等の熱拡散により、拡散層１０２としてリン拡散層（ｎ＋層）を形成する。リン拡散層は、例えば、リンを含んだ塗布型のドーピング材の溶液をシリコン基板１０１に付与し、熱処理をすることによって形成できる。熱処理後、表面に形成されたリンガラスの層をフッ酸等の酸で除去することで、拡散層１０２としてリン拡散層（ｎ＋層）が形成される。リン拡散層を形成する方法は特に制限されない。リン拡散層は、シリコン基板１０１の表面からの深さが０．２μｍ〜０．５μｍの範囲、シート抵抗が４０Ω／□〜１００Ω／□（ｏｈｍ／ｓｑｕａｒｅ）の範囲となるように形成することが好ましい。【０２４５】
その後、シリコン基板１０１の裏面側にボロン、アルミニウム等を含んだ塗布型のドーピング材の溶液を付与し、熱処理を行うことで、裏面側のＢＳＦ層１０４を形成する。付与には、スクリーン印刷、インクジェット、ディスペンス、スピンコート等の方法を用いることができる。熱処理後、裏面に形成されたボロンガラス、アルミニウム等の層をフッ酸、塩酸等によって除去することでＢＳＦ層１０４が形成される。ＢＳＦ層１０４を形成する方法は特に制限されない。好ましくは、ＢＳＦ層１０４は、ボロン、アルミニウム等の濃度の範囲が１０１８ｃｍ−３〜１０２２ｃｍ−３となるように形成されることが好ましく、ドット状又はライン状にＢＳＦ層１０４を形成することが好ましい。尚、本実施の形態の太陽電池素子は、ＢＳＦ層１０４を有していても有していなくてもよいため、本工程は省略してもよい。【０２４６】
また、受光面の拡散層１０２、及び裏面のＢＳＦ層１０４とも塗布型のドーピング材の溶液を用いて形成する場合は、上記のドーピング材の溶液をそれぞれシリコン基板１０１の両面に付与して、拡散層１０２としてのリン拡散層（ｎ＋層）とＢＳＦ層１０４の形成を一括して行い、その後、表面に形成したリンガラス、ボロンガラス等を一括して除去してもよい。【０２４７】
その後、拡散層１０２の上に、受光面反射防止膜１０３である窒化ケイ素膜を形成する。受光面反射防止膜１０３を形成する方法は特に制限されない。受光面反射防止膜１０３は、厚さが５０〜１００ｎｍの範囲、屈折率が１．９〜２．２の範囲となるように形成することが好ましい。受光面反射防止膜１０３は、窒化ケイ素膜に限られず、酸化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜等であってもよい。窒化イ素膜等の表面反射防止膜１０３は、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ等の方法で作製でき、３５０℃〜５００℃の温度範囲で形成可能なプラズマＣＶＤで作製することが好ましい。【０２４８】
次に、シリコン基板１０１の裏面側にパッシベーション膜１０７を形成する。パッシベーション膜１０７は、酸化アルミニウムと酸化ニオブを含み、例えば、熱処理（焼成）により酸化アルミニウムが得られる有機金属分解塗布型材料に代表される酸化アルミニウム前駆体と、熱処理（焼成）により酸化ニオブが得られる市販の有機金属分解塗布型材料に代表される酸化ニオブ前駆体とを含む材料（パッシベーション材料）を付与し、熱処理（焼成）することにより形成される。【０２４９】
パッシベーション膜１０７の形成は、例えば、以下のようにして行うことができる。上記の塗布型材料を、濃度０．０４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチ（２０．３２ｃｍ）のｐ型のシリコン基板（８Ωｃｍ〜１２Ωｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上において１２０℃、３分間のプリベークを行う。その後、窒素雰囲気下で、６５０℃、１時間の熱処理を行う。この場合、酸化アルミニウム及び酸化ニオブを含むパッシベーション膜が得られる。上記のような方法で形成されるパッシベーション膜１０７のエリプソメーターにより測定される膜厚は、通常は数十ｎｍ程度である。【０２５０】
上記の塗布型材料は、スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェットによる印刷、ディスペンサーによる印刷等の方法により、コンタクト領域（開口部ＯＡ）を含んだ所定のパターンに付与される。尚、上記の塗布型材料は、付与後、８０℃〜１８０℃の範囲でプリベークして溶媒を蒸発させた後、窒素雰囲気下又は空気中において、６００℃〜１０００℃で、３０分〜３時間程度の熱処理（アニール）を施し、パッシベーション膜１０７（酸化物の膜）とすることが好ましい。【０２５１】
更に、開口部（コンタクト用の孔）ＯＡは、ＢＳＦ層１０４上に、ドット状又はライン状に形成することが好ましい。【０２５２】
上記の太陽電池素子に用いるパッシベーション膜１０７としては、酸化ニオブと酸化アルミニウムの質量比（酸化ニオブ／酸化アルミニウム）が３０／７０〜９０／１０であることが好ましく、３０／７０〜８０／２０であることがより好ましく、３５／６５〜７０／３０であることが更に好ましい。これにより、負の固定電荷を安定化させることができる。また、酸化ニオブと酸化アルミニウムの質量比が５０／５０〜９０／１０であることが、キャリアライフタイムの向上と負の固定電荷を両立できるという観点から好ましい。【０２５３】
更にパッシベーション膜１０７において、酸化ニオブ及び酸化アルミニウムの総含有率が８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましい。【０２５４】
次に、受光面側の電極である第１電極１０５を形成する。第１電極１０５は、受光面反射防止膜１０３上に銀（Ａｇ）を主成分とするペーストをスクリーン印刷により形成し、熱処理（ファイアースルー）を行うことで形成される。第１電極１０５の形状は、任意の形状でよく、例えば、フィンガー電極とバスバー電極とからなる周知の形状でよい。【０２５５】
そして、裏面側の電極である第２電極１０６を形成する。第２電極１０６は、アルミニウムを主成分とするペーストをスクリーン印刷又はディスペンサーを用いて付与し、それを熱処理することによって形成できる。また、第２電極１０６の形状は、ＢＳＦ層１０４の形状と同じ形状、裏面側の全面を覆う形状、櫛型状、格子状等であることが好ましい。尚、受光面側の電極である第１電極１０５と第２電極１０６とを形成するためのペーストの印刷をそれぞれ先に行って、その後、熱処理（ファイアスルー）することにより第１電極１０５と第２電極１０６とを一括して形成してもよい。【０２５６】
また第２電極１０６の形成にアルミニウム（Ａｌ）を主成分とするペーストを用いることにより、アルミニウムがドーパントとして拡散して、自己整合で第２電極１０６とシリコン基板１０１との接触部にＢＳＦ層１０４が形成される。尚、先に述べたように、シリコン基板１０１の裏面側にボロン、アルミニウム等を含んだ塗布型のドーピング材の溶液を付与し、それを熱処理することで別途ＢＳＦ層１０４を形成してもよい。【０２５７】
尚、上記においては、シリコン基板１０１にｐ型のシリコンを用いた構造例及び製法例を示したが、シリコン基板１０１としてｎ型のシリコン基板も用いることができる。この場合は、拡散層１０２は、ボロン等のＩＩＩ族の元素をドーピングした層で形成され、ＢＳＦ層１０４は、リン等のＶ族の元素をドーピングして形成される。ただし、この場合は、負の固定電荷により界面に形成された反転層と裏面側の金属が接触した部分を通じて漏れ電流が流れ、変換効率が上がりにくい場合がある点に留意すべきである。【０２５８】
またｎ型のシリコン基板を用いる場合には、酸化ニオブ及び酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜１０７を図１６に示すように受光面側に用いることができる。図１６は、本実施の形態の受光面パッシベーション膜を用いた太陽電池素子の構成例を示す断面図である。【０２５９】
この場合、受光面側の拡散層１０２は、ボロンをドーピングしてｐ型となっており、生成したキャリアのうち正孔を受光面側に、電子を裏面側に集める。このために、負の固定電荷をもったパッシベーション膜１０７が受光面側にあることが好ましい。【０２６０】
酸化ニオブ及び酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜の上には、更にＣＶＤ等によりＳｉＮ等で構成される反射防止膜を形成してもよい。【０２６１】
以下、本実施の形態の参考実施例及び参考比較例を参照しながら詳細に説明する。【０２６２】
［参考実施例１−１］
熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属分解塗布型材料［株式会社高純度化学研究所ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］を３．０ｇと、熱処理（焼成）により酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属分解塗布型材料［株式会社高純度化学研究所Ｎｂ−０５、濃度５質量％］を３．０ｇとを混合して、塗布型材料であるパッシベーション材料（ａ−１）を調製した。【０２６３】
パッシベーション材料（ａ−１）を、濃度０．０４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチのｐ型のシリコン基板（８Ωｃｍ〜１２Ωｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上において１２０℃、３分間のプリベークを行った。その後、窒素雰囲気下で、６５０℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、酸化アルミニウム及び酸化ニオブを含むパッシベーション膜［酸化ニオブ／酸化アルミニウム＝６８／３２（質量比）］を得た。エリプソメーターにより膜厚を測定したところ４３ｎｍであった。パッシベーション膜のＦＴ−ＩＲを測定したところ、１２００ｃｍ−１付近に、ごくわずかのアルキル基に起因するピークが見られた。【０２６４】
次に、上記のパッシベーション膜上に、メタルマスクを介して、直径１ｍｍのアルミ電極を複数個蒸着により形成し、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；金属−絶縁体−半導体）構造のキャパシタを作製した。このキャパシタの静電容量の電圧依存性（Ｃ−Ｖ特性）を市販のプローバー及びＬＣＲメーター（ＨＰ社、４２７５Ａ）により測定した。その結果、フラットバンド電圧（Ｖｆｂ）が理想値の−０．８１Ｖから、＋０．３２Ｖにシフトしたことが判明した。このシフト量からパッシベーション材料（ａ−１）から得たパッシベーション膜は、固定電荷密度（Ｎｆ）が−７．４×１０１１ｃｍ−２で負の固定電荷を示すことがわかった。【０２６５】
上記と同様に、パッシベーション材料（ａ−１）を８インチのｐ型のシリコン基板の両面に付与し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６５０℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（株式会社コベルコ科研、ＲＴＡ−５４０）により行った。その結果、キャリアライフタイムは５３０μｓであった。比較のために、同じ８インチのｐ型のシリコン基板をヨウ素パッシベーション法によりパッシベーションして測定したところ、キャリアライフタイムは、１１００μｓであった。【０２６６】
以上のことから、パッシベーション材料（ａ−１）を熱処理（焼成）して得られるパッシベーション膜は、ある程度のパッシベーション性能を示し、負の固定電荷を示すことがわかった。【０２６７】
［参考実施例１−２］
参考実施例１−１と同様に、熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属分解塗布型材料［株式会社高純度化学研究所、ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］と、熱処理（焼成）により酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属分解塗布型材料［株式会社高純度化学研究所、Ｎｂ−０５、濃度５質量％］とを、比率を変えて混合して、表３に示すパッシベーション材料（ａ−２）〜（ａ−７）を調製した。【０２６８】
参考実施例１−１と同様に、パッシベーション材料（ａ−２）〜（ａ−７）のそれぞれをｐ型のシリコン基板の片面に付与し、熱処理（焼成）してパッシベーション膜を作製した。得られたパッシベーション膜の静電容量の電圧依存性を測定し、そこから固定電荷密度を算出した。【０２６９】
更に、参考実施例１−１と同様に、パッシベーション材料をｐ型のシリコン基板の両面に付与し、熱処理（焼成）して得たサンプルを用いて、キャリアライフタイムを測定した。得られた結果を表３にまとめた。【０２７０】
熱処理（焼成）後の酸化ニオブ／酸化アルミニウムの比率（質量比）により、異なる結果ではあるが、パッシベーション材料（ａ−２）〜（ａ−７）については、熱処理（焼成）後にキャリアライフタイムもある程度の値を示していることから、パッシベーション膜として機能することが示唆された。パッシベーション材料（ａ−２）〜（ａ−７）から得られるパッシベーション膜は、いずれも安定的に負の固定電荷を示し、ｐ型のシリコン基板のパッシベーションとしても好適に用いることができることが分かった。【０２７１】
【表３】
2014014110.tif 000008
【０２７２】
［参考実施例１−３］
市販のニオブ（Ｖ）エトキシド（構造式：Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５、分子量：３１８．２１）を３．１８ｇ（０．０１０ｍｏｌ）と、市販のアルミニウムトリイソプロポキシド（構造式：Ａｌ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）３、分子量：２０４．２５）を１．０２ｇ（０．００５ｍｏｌ）とをシクロヘキサン８０ｇに溶解して、濃度５質量％のパッシベーション材料（ｃ−１）を調製した。【０２７３】
パッシベーション材料（ｃ−１）を、濃度０．０４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチのｐ型のシリコン基板（８Ωｃｍ〜１２Ωｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上において１２０℃、３分間のプリベークをした。その後、窒素雰囲気下で、６００℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、酸化アルミニウム及び酸化ニオブを含むパッシベーション膜を得た。エリプソメーターにより膜厚を測定したところ５０ｎｍであった。元素分析の結果、Ｎｂ／Ａｌ／Ｃ＝８１／１４／５（質量％）であることがわかった。パッシベーション膜のＦＴ−ＩＲを測定したところ、１２００ｃｍ−１付近に、ごくわずかのアルキル基に起因するピークが見られた。【０２７４】
次に、上記のパッシベーション膜上に、メタルマスクを介して、直径１ｍｍのアルミ電極を複数個蒸着により形成し、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；金属−絶縁体−半導体）構造のキャパシタを作製した。このキャパシタの静電容量の電圧依存性（Ｃ−Ｖ特性）を市販のプローバー及びＬＣＲメーター（ＨＰ社、４２７５Ａ）により測定した。その結果、フラットバンド電圧（Ｖｆｂ）が理想値の−０．８１Ｖから、＋４．７Ｖにシフトしたことが判明した。このシフト量からパッシベーション材料（ｃ−１）から得たパッシベーション膜は、固定電荷密度（Ｎｆ）が−３．２×１０１２ｃｍ−２で負の固定電荷を示すことがわかった。【０２７５】
上記と同様に、パッシベーション材料（ｃ−１）を８インチのｐ型のシリコン基板の両面に付与し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６００℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（株式会社コベルコ科研、ＲＴＡ−５４０）により行った。その結果、キャリアライフタイムは３３０μｓであった。比較のために、同じ８インチのｐ型のシリコン基板をヨウ素パッシベーション法によりパッシベーションして測定したところ、キャリアライフタイムは、１１００μｓであった。【０２７６】
以上のことから、パッシベーション材料（ｃ−１）を熱処理（焼成）して得られるパッシベーション膜は、ある程度のパッシベーション性能を示し、負の固定電荷を示すことがわかった。【０２７７】
［参考実施例１−４］
市販のニオブ（Ｖ）エトキシド（構造式：Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５、分子量：３１８．２１）を２．３５ｇ（０．００７５ｍｏｌ）と、市販のアルミニウムトリイソプロポキシド（構造式：Ａｌ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）３、分子量：２０４．２５）を１．０２ｇ（０．００５ｍｏｌ）と、ノボラック樹脂１０ｇとを、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート１０ｇとシクロヘキサン１０ｇに溶解して、パッシベーション材料（ｃ−２）を調製した。【０２７８】
パッシベーション材料（ｃ−２）を、濃度０．０４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチのｐ型のシリコン基板（８Ωｃｍ〜１２Ωｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上において１２０℃、３分間のプリベークをした。その後、窒素雰囲気下で、６００℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、酸化アルミニウム及び酸化ニオブを含むパッシベーション膜を得た。エリプソメーターにより膜厚を測定したところ１４ｎｍであった。元素分析の結果、Ｎｂ／Ａｌ／Ｃ＝７５／１７／８（質量％）であることがわかった。パッシベーション膜のＦＴ−ＩＲを測定したところ、１２００ｃｍ−１付近に、ごくわずかのアルキル基に起因するピークが見られた。【０２７９】
次に、上記のパッシベーション膜上に、メタルマスクを介して、直径１ｍｍのアルミ電極を複数個蒸着して形成し、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；金属−絶縁体−半導体）構造のキャパシタを作製した。このキャパシタの静電容量の電圧依存性（Ｃ−Ｖ特性）を市販のプローバー及びＬＣＲメーター（ＨＰ社、４２７５Ａ）により測定した。その結果、フラットバンド電圧（Ｖｆｂ）が理想値の−０．８１Ｖから、＋０．１０Ｖにシフトしたことが判明した。このシフト量からパッシベーション材料（ｃ−２）から得たパッシベーション膜は、固定電荷密度（Ｎｆ）が−０．８×１０１１ｃｍ−２で負の固定電荷を示すことがわかった。【０２８０】
上記と同様に、パッシベーション材料（ｃ−２）を８インチのｐ型のシリコン基板の両面に付与し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６００℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（株式会社コベルコ科研コ、ＲＴＡ−５４０）により行った。その結果、キャリアライフタイムは２００μｓであった。比較のために、同じ８インチのｐ型のシリコン基板をヨウ素パッシベーション法によりパッシベーションして測定したところ、キャリアライフタイムは、１１００μｓであった。【０２８１】
以上のことから、パッシベーション材料（ｃ−２）から得られるパッシベーション膜は、ある程度のパッシベーション性能を示し、負の固定電荷を示すことがわかった。【０２８２】
［参考実施例１−５及び参考比較例１−１］
参考実施例１−１と同様に、熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属分解塗布型材料［株式会社高純度化学研究所ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］と、熱処理（焼成）により酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属分解塗布型材料［株式会社高純度化学研究所Ｎｂ−０５、濃度５質量％］とを、比率を変えて混合して、表４に示すパッシベーション材料（ｂ−１）〜（ｂ−７）を調製した。【０２８３】
参考実施例１−１と同様に、パッシベーション材料（ｂ−１）〜（ｂ−７）のそれぞれをｐ型のシリコン基板の片面に付与し、熱処理（焼成）して、パッシベーション膜を作製し、それを用いて、静電容量の電圧依存性を測定し、そこから固定電荷密度を算出した。【０２８４】
更に、参考実施例１−１と同様に、パッシベーション材料（塗布型材料）をｐ型のシリコン基板の両面に付与し、硬化させたサンプルを用いて、キャリアライフタイムを測定した。得られた結果を表４にまとめた。【０２８５】
【表４】
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【０２８６】
パッシベーション材料（ｂ−１）〜（ｂ−６）から得られるパッシベーション膜は、キャリアライフタイムがいずれも大きくパッシベーションとしての機能があることがわかった。また、酸化ニオブ／酸化アルミニウムが１０／９０及び２０／８０の場合には、固定電荷密度の値にばらつきが大きく、負の固定電荷密度を安定的に得ることができなかったが、酸化アルミニウムと酸化ニオブを用いることで負の固定電荷密度を実現できることが確認できた。酸化ニオブ／酸化アルミニウムが１０／９０及び２０／８０のパッシベーション材料を用いてＣＶ法により測定した際には、場合によって正の固定電荷を示すパッシベーション膜となるため、負の固定電荷を安定的に示すまでには至っていないことが分かる。なお、正に固定電荷を示すパッシベーション膜は、ｎ型のシリコン基板のパッシベーションとして使用可能である。
一方、酸化アルミニウムが１００質量％となるパッシベーション材料（ｂ−７）では、負の固定電荷密度を得ることができなかった。【０２８７】
［参考比較例１−２］
パッシベーション材料（ｄ−１）として、熱処理（焼成）により酸化チタン（ＴｉＯ２）が得られる市販の有機金属分解塗布型材料［株式会社高純度化学研究所Ｔｉ−０３−Ｐ、濃度３質量％］、パッシベーション材料（ｄ−２）として、熱処理（焼成）によりチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）が得られる市販の有機金属分解塗布型材料［株式会社高純度化学研究所ＢＴ−０６、濃度６質量％］、パッシベーション材料（ｄ−３）として、熱処理（焼成）により酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）が得られる市販の有機金属分解塗布型材料［株式会社高純度化学研究所Ｈｆ−０５、濃度５質量％］を準備した。【０２８８】
参考実施例１−１と同様に、パッシベーション材料（ｄ−１）〜（ｄ−３）のそれぞれをｐ型のシリコン基板の片面に付与し、その後、熱処理（焼成）して、パッシベーション膜を作製し、それを用いて、静電容量の電圧依存性を測定し、そこから固定電荷密度を算出した。【０２８９】
更に、参考実施例１−１と同様に、パッシベーション材料をｐ型のシリコン基板の両面に付与し、熱処理（焼成）により得たサンプルを用いて、キャリアライフタイムを測定した。得られた結果を表５にまとめた。【０２９０】
【表５】
2014014110.tif 000010
【０２９１】
パッシベーション材料（ｄ−１）〜（ｄ−３）から得られるパッシベーション膜は、キャリアライフタイムがいずれも小さくパッシベーションとしての機能が不充分であることがわかった。また、正の固定電荷を示した。パッシベーション材料（ｄ−３）から得られるパッシベーション膜は、負の固定電荷ではあるが、その値が小さかった。またキャリアライフタイムも比較的小さくパッシベーションとして機能が不十分であることがわかった。【０２９２】
［参考実施例１−６］
シリコン基板１０１として、ボロンをドーパントした単結晶シリコン基板を用いて、図１４に示す構造の太陽電池素子を作製した。シリコン基板１０１の表面をテクスチャー処理した後、塗布型のリン拡散材を受光面側に付与し、熱処理により拡散層１０２（リン拡散層）を形成した。その後、塗布型のリン拡散材を希フッ酸で除去した。【０２９３】
次に、受光面側に、受光面反射防止膜１０３として、プラズマＣＶＤで作製したＳｉＮ膜を形成した。その後、参考実施例１−１で調製したパッシベーション材料（ａ−１）をインクジェット法により、シリコン基板１０１の裏面側に、コンタクト領域（開口部ＯＡ）を除いた領域に付与した。その後、熱処理を行って、開口部ＯＡを有するパッシベーション膜１０７を形成した。
また、パッシベーション膜１０７として、参考実施例１−３で調製したパッシベーション材料（ｃ−１）を用いたサンプルも別途作製した。【０２９４】
次に、シリコン基板１０１の受光面側に形成された受光面反射防止膜１０３（ＳｉＮ膜）の上に、銀を主成分とするペーストを所定のフィンガー電極及びバスバー電極の形状でスクリーン印刷した。裏面側においては、アルミニウムを主成分とするペーストを全面にスクリーン印刷した。その後、８５０℃で熱処理（ファイアスルー）を行って、電極（第１電極１０５及び第２電極１０６）を形成し、且つ裏面の開口部ＯＡの部分にアルミニウムを拡散させて、ＢＳＦ層１０４を形成して、図１４に示す構造の太陽電池素子を形成した。【０２９５】
尚、ここでは、受光面の銀電極に関しては、ＳｉＮ膜に穴あけをしないファイアスルー工程を記載したが、ＳｉＮ膜に初めに開口部ＯＡをエッチング等により形成し、その後に銀電極を形成することもできる。【０２９６】
比較のために、上記作製工程のうち、パッシベーション膜１０７の形成を行わず、裏面側の全面にアルミニウムペーストを印刷し、ＢＳＦ層１０４と対応するｐ＋層１１４及び第２電極と対応する電極１１６を全面に形成して、図１１に示す構造の太陽電池素子を形成した。これらの太陽電池素子について、特性評価（短絡電流、開放電圧、曲線因子及び変換効率）を行った。特性評価は、ＪＩＳ−Ｃ−８９１３（２００５年度）及びＪＩＳ−Ｃ−８９１４（２００５年度）に準拠して測定した。その結果を表６に示す。【０２９７】
表６より、酸化ニオブ及び酸化アルミニウム層を含むパッシベーション膜１０７を有する太陽電池素子は、パッシベーション膜１０７を有しない太陽電池素子と比較すると、短絡電流及び開放電圧が共に増加しており、変換効率（光電変換効率）が最大で１％向上することが判明した。【０２９８】
【表６】
2014014110.tif 000011
【０２９９】
＜参考実施形態２＞
以下は、参考実施形態２に係るパッシベーション膜、塗布型材料、太陽電池素子及びパッシベーション膜付シリコン基板である。【０３００】
＜１＞酸化アルミニウムと、酸化バナジウム及び酸化タンタルからなる群より選択される少なくとも１種のバナジウム族元素の酸化物と、を含み、シリコン基板を有する太陽電池素子に用いられるパッシベーション膜。【０３０１】
＜２＞前記バナジウム族元素の酸化物と前記酸化アルミニウムの質量比（バナジウム族元素の酸化物／酸化アルミニウム）が３０／７０〜９０／１０である＜１＞に記載のパッシベーション膜。【０３０２】
＜３＞前記バナジウム族元素の酸化物及び前記酸化アルミニウムの総含有率が９０％以上である＜１＞又は＜２＞に記載のパッシベーション膜。【０３０３】
＜４＞前記バナジウム族元素の酸化物として、酸化バナジウム、酸化ニオブ及び酸化タンタルよりなる群から選択される２種又は３種のバナジウム族元素の酸化物を含む＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載のパッシベーション膜。【０３０４】
＜５＞酸化アルミニウムの前駆体と、酸化バナジウムの前駆体及び酸化タンタルの前駆体からなる群より選択される少なくとも１種のバナジウム族元素の酸化物の前駆体と、を含む塗布型材料の熱処理物である＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載のパッシベーション膜。【０３０５】
＜６＞酸化アルミニウムの前駆体と、酸化バナジウムの前駆体及び酸化タンタルの前駆体からなる群より選択される少なくとも１種のバナジウム族元素の酸化物の前駆体と、を含み、シリコン基板を有する太陽電池素子のパッシベーション膜の形成に用いられる塗布型材料。【０３０６】
＜７＞ｐ型のシリコン基板と、
前記シリコン基板の受光面側である第１面側に形成されたｎ型の不純物拡散層と、
前記不純物拡散層上に形成された第１電極と、
前記シリコン基板の受光面側とは逆の第２面側に形成され、開口部を有するパッシベーション膜と、
前記シリコン基板の第２面側に形成され、前記シリコン基板の第２面側と前記パッシベーション膜の開口部を通して電気的に接続されている第２電極と、を備え、
前記パッシベーション膜は、酸化アルミニウムと、酸化バナジウム及び酸化タンタルからなる群より選択される少なくとも１種のバナジウム族元素の酸化物と、を含む太陽電池素子。【０３０７】
＜８＞前記シリコン基板の第２面側の一部又は全部に形成され、前記シリコン基板より高濃度に不純物が添加されたｐ型の不純物拡散層を有し、
前記第２電極は、前記ｐ型の不純物拡散層と前記パッシベーション膜の開口部を通して電気的に接続されている、＜７＞に記載の太陽電池素子。【０３０８】
＜９＞ｎ型のシリコン基板と、
前記シリコン基板の受光面側である第１面側に形成されたｐ型の不純物拡散層と、
前記不純物拡散層上に形成された第１電極と、
前記シリコン基板の受光面側とは逆の第２面側に形成され、開口部を有するパッシベーション膜と、
前記シリコン基板の第２面側に形成され、前記シリコン基板の第２面側と前記パッシベーション膜の開口部を通して電気的に接続されている第２電極と、を備え、
前記パッシベーション膜は、酸化アルミニウムと、酸化バナジウム及び酸化タンタルからなる群より選択される少なくとも１種のバナジウム族元素の酸化物と、を含む太陽電池素子。【０３０９】
＜１０＞前記シリコン基板の第２面側の一部又は全部に形成され、前記シリコン基板より高濃度に不純物が添加されたｎ型の不純物拡散層を有し、
前記第２電極は、前記ｎ型の不純物拡散層と前記パッシベーション膜の開口部を通して電気的に接続されている、＜９＞に記載の太陽電池素子。【０３１０】
＜１１＞前記パッシベーション膜の前記バナジウム族元素の酸化物と前記酸化アルミニウムの質量比が３０／７０〜９０／１０である、＜７＞〜＜１０＞のいずれか１項に記載の太陽電池素子。【０３１１】
＜１２＞前記パッシベーション膜の前記バナジウム族元素の酸化物及び前記酸化アルミニウムの総含有率が９０％以上である、＜７＞〜＜１１＞のいずれか１項に記載の太陽電池素子。【０３１２】
＜１３＞前記バナジウム族元素の酸化物として、酸化バナジウム、酸化ニオブ、及び酸化タンタルよりなる群から選択される２種又は３種のバナジウム族元素の酸化物を含む、＜７＞〜＜１２＞のいずれか１項に記載の太陽電池素子。【０３１３】
＜１４＞シリコン基板と、
前記シリコン基板上の全面又は一部に設けられる＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の太陽電池素子用パッシベーション膜と、
を有するパッシベーション膜付シリコン基板。【０３１４】
上記の参考実施形態によれば、シリコン基板のキャリアライフタイムを長くし且つ負の固定電荷を有するパッシベーション膜を低コストで実現することができる。また、そのパッシベーション膜の形成を実現するための塗布型材料を提供することができる。また、そのパッシベーション膜を用いた低コストで効率の高い太陽電池素子を実現することができる。また、シリコン基板のキャリアライフタイムを長くし且つ負の固定電荷を有するパッシベーション膜付シリコン基板を低コストで実現することができる。【０３１５】
本実施の形態のパッシベーション膜は、シリコン太陽電池素子に用いられるパッシベーション膜であり、酸化アルミニウムと、酸化バナジウム及び酸化タンタルからなる群より選択される少なくとも１種のバナジウム族元素の酸化物と、を含むようにしたものである。【０３１６】
また、本実施の形態では、パッシベーション膜の組成を変えることにより、パッシベーション膜が有する固定電荷の量を制御することができる。ここで、バナジウム族元素とは、周期律表の第５族元素であり、バナジウム、ニオブ及びタンタルから選ばれる元素である。【０３１７】
また、バナジウム族元素の酸化物と酸化アルミニウムの質量比が３５／６５〜９０／１０であることが、負の固定電荷を安定化できるという観点からより好ましく、５０／５０〜９０／１０であることが更に好ましい。【０３１８】
パッシベーション膜中のバナジウム族元素の酸化物と酸化アルミニウムの質量比は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）及び高周波誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）によって測定することができる。具体的な測定条件は、例えばＩＣＰ−ＭＳの場合は次の通りである。パッシベーション膜を酸又はアルカリ水溶液に溶解し、この溶液を霧状にしてＡｒプラズマに導入し、励起された元素が基底状態に戻る際に放出される光を分光して波長及び強度を測定し、得られた波長から元素の定性を行い、得られた強度から定量を行う。【０３１９】
パッシベーション膜中のバナジウム族元素の酸化物及び酸化アルミニウムの総含有率は８０質量％以上であることが好ましく、良好な特性を維持できる観点から９０質量％以上であることがより好ましい。パッシベーション膜中のバナジウム族元素の酸化物及び酸化アルミニウム以外の成分が多くなると、負の固定電荷の効果が大きくなる。【０３２０】
また、パッシベーション膜中には、膜質の向上及び弾性率の調整の観点から、バナジウム族元素の酸化物及び酸化アルミニウム以外の成分が有機成分として含まれていてもよい。パッシベーション膜中の有機成分の存在は、元素分析及び膜のＦＴ−ＩＲの測定から確認することができる。【０３２１】
前記バナジウム族元素の酸化物としては、より大きい負の固定電荷を得る観点からは、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）を選択することが好ましい。【０３２２】
前記パッシベーション膜は、バナジウム族元素の酸化物として、酸化バナジウム、酸化ニオブ及び酸化タンタルからなる群より選択される２種又は３種のバナジウム族元素の酸化物を含んでもよい。【０３２３】
前記パッシベーション膜は、塗布型材料を熱処理することにより得られることが好ましく、塗布型材料を塗布法や印刷法を用いて成膜し、その後に熱処理により有機成分を除去することにより得られることがより好ましい。すなわち、パッシベーション膜は、酸化アルミニウム前駆体及びバナジウム族元素の酸化物の前駆体を含む塗布型材料の熱処理物として得てもよい。塗布型材料の詳細を後述する。【０３２４】
本実施の形態の塗布型材料は、シリコン基板を有する太陽電池素子用のパッシベーション膜に用いる塗布型材料であって、酸化アルミニウムの前駆体と、酸化バナジウムの前駆体及び酸化タンタルの前駆体からなる群より選択される少なくとも１種のバナジウム族元素の酸化物の前駆体と、を含む。塗布型材料が含有するバナジウム族元素の酸化物の前駆体としては、塗布材料より形成されるパッシベーション膜の負の固定電荷の観点からは、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）の前駆体を選択することが好ましい。塗布型材料は、バナジウム族元素の酸化物の前駆体として、酸化バナジウムの前駆体、酸化ニオブの前駆体及び酸化タンタルの前駆体からなる群より選択される２種又は３種のバナジウム族元素の酸化物の前駆体を含んでもよい。【０３２５】
酸化アルミニウム前駆体は、酸化アルミニウムを生成するものであれば、特に限定されることなく用いることができる。酸化アルミニウム前駆体としては、酸化アルミニウムをシリコン基板上に均一に分散させる点、及び化学的に安定な観点から、有機系の酸化アルミニウム前駆体を用いることが好ましい。有機系の酸化アルミニウム前駆体の例として、アルミニウムトリイソプロポキシド（構造式：Ａｌ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）３、（株）高純度化学研究所、ＳＹＭ−ＡＬ０４を挙げることができる。【０３２６】
バナジウム族元素の酸化物の前駆体は、バナジウム族元素の酸化物を生成するものであれば、特に限定されることなく用いることができる。バナジウム族元素の酸化物の前駆体としては、酸化アルミニウムをシリコン基板上に均一に分散させる点、及び化学的に安定な観点から有機系のバナジウム族元素の酸化物の前駆体を用いることが好ましい。【０３２７】
有機系の酸化バナジウムの前駆体の例としては、バナジウム（Ｖ）オキシトリエトキシド（構造式：ＶＯ（ＯＣ２Ｈ５）３、分子量：２０２．１３）、（株）高純度化学研究所、Ｖ−０２を挙げることができる。有機系の酸化タンタルの前駆体の例としては、タンタル（Ｖ）メトキシド（構造式：Ｔａ（ＯＣＨ３）５、分子量：３３６．１２）、（株）高純度化学研究所、Ｔａ−１０−Ｐを挙げることができる。有機系の酸化ニオブ前駆体の例としては、ニオブ（Ｖ）エトキシド（構造式：Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５、分子量：３１８．２１）、（株）高純度化学研究所、Ｎｂ−０５を挙げることができる。【０３２８】
有機系のバナジウム族元素の酸化物の前駆体及び有機系の酸化アルミニウム前駆体を含む塗布型材料を塗布法又は印刷法を用いて成膜し、その後の熱処理により有機成分を除去することにより、パッシベーション膜を得ることができる。したがって、結果として、有機成分を含むパッシベーション膜であってもよい。パッシベーション膜中の有機成分の含有率は、１０質量％未満であることがより好ましく、５質量％以下であることが更に好ましく、１質量％以下であることが特に好ましい。【０３２９】
本実施の形態の太陽電池素子（光電変換装置）は、シリコン基板の光電変換界面の近傍に上記実施の形態で説明したパッシベーション膜（絶縁膜、保護絶縁膜）、すなわち、酸化アルミニウムと、酸化バナジウム及び酸化タンタルからなる群より選択される少なくとも１種のバナジウム族元素の酸化物とを含む膜を有するものである。酸化アルミニウムと、酸化バナジウム及び酸化タンタルからなる群より選択される少なくとも１種のバナジウム族元素の酸化物とを含むことにより、シリコン基板のキャリアライフタイムを長くし且つ負の固定電荷を有することができ、太陽電池素子の特性（光電変換効率）を向上させることができる。【０３３０】
本実施の形態に係る太陽電池素子の構造説明及び製法説明は、参考実施形態１に係る太陽電池素子の構造説明及び製法説明を参照することができる。【０３３１】
以下、本実施の形態の参考実施例及び参考比較例を参照しながら詳細に説明する。【０３３２】
＜バナジウム族元素の酸化物として酸化バナジウムを使用した場合＞
［参考実施例２−１］
熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］を３．０ｇと、熱処理（焼成）により酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、Ｖ−０２、濃度２質量％］を６．０ｇとを混合して、塗布型材料であるパッシベーション材料（ａ２−１）を調製した。【０３３３】
パッシベーション材料（ａ２−１）を、濃度０．４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチのｐ型のシリコン基板（８Ω・ｃｍ〜１２Ω・ｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上に置いて１２０℃、３分間のプリベークを行った。その後、窒素雰囲気下で、７００℃、３０分の熱処理（焼成）を行い、酸化アルミニウム及び酸化バナジウムを含むパッシベーション膜［酸化バナジウム／酸化アルミニウム＝６３／３７（質量％）］を得た。エリプソメーターにより膜厚を測定したところ５１ｎｍであった。パッシベーション膜のＦＴ−ＩＲを測定したところ、１２００ｃｍ−１付近に、ごくわずかのアルキル基に起因するピークが見られた。【０３３４】
次に、上記のパッシベーション膜上に、メタルマスクを介して、直径１ｍｍのアルミ電極を複数個蒸着により形成し、ＭＩＳ（metal-insulator-semiconductor；金属−絶縁体−半導体）構造のキャパシタを作製した。このキャパシタの静電容量の電圧依存性（Ｃ−Ｖ特性）を市販のプローバー及びＬＣＲメーター（ＨＰ社、４２７５Ａ）により測定した。その結果、フラットバンド電圧（Ｖｆｂ）が理想値の−０．８１Ｖから、＋０．０２Ｖにシフトしたことが判明した。このシフト量からパッシベーション材料（ａ２−１）から得たパッシベーション膜は、固定電荷密度（Ｎｆ）が−５．２×１０１１ｃｍ−２で負の固定電荷を示すことがわかった。【０３３５】
上記と同様に、パッシベーション材料（ａ２−１）を８インチのｐ型のシリコン基板の両面に塗布し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６５０℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（（株）コベルコ科研、ＲＴＡ−５４０）により測定した。その結果、キャリアライフタイムは４００μｓであった。比較のために、同じ８インチのｐ型のシリコン基板をヨウ素パッシベーション法によりパッシベーションして測定したところ、キャリアライフタイムは、１１００μｓであった。また、サンプルの作製から１４日後に、再度キャリアライフタイムを測定したところ、キャリアライフタイムは３８０μｓであった。これにより、キャリアライフタイムの低下（４００μｓから３８０μｓ）は−１０％以内となり、キャリアライフタイムの低下が小さいことがわかった。【０３３６】
以上のことから、パッシベーション材料（ａ２−１）を熱処理（焼成）して得られるパッシベーション膜は、ある程度のパッシベーション性能を示し、負の固定電荷を示すことがわかった。【０３３７】
［参考実施例２−２］
参考実施例２−１と同様に、熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］と、熱処理により酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、Ｖ−０２、濃度２質量％］とを、比率を変えて混合して、表７に示すパッシベーション材料（ａ２−２）〜（ａ２−７）を調製した。【０３３８】
参考実施例２−１と同様に、パッシベーション材料（ａ２−２）〜（ａ２−７）のそれぞれをｐ型のシリコン基板の片面に塗布し、熱処理（焼成）してパッシベーション膜を作製した。得られたパッシベーション膜の静電容量の電圧依存性を測定し、そこから固定電荷密度を算出した。【０３３９】
更に、参考実施例２−１と同様に、パッシベーション材料をｐ型のシリコン基板の両面に塗布し、熱処理（焼成）して得たサンプルを用いて、キャリアライフタイムを測定した。【０３４０】
得られた結果を表７にまとめた。またサンプルの作製から１４日後に、再度キャリアライフタイムを測定したところ、キャリアライフタイムの低下は、表７に示すパッシベーション材料（ａ２−２）〜（ａ２−７）を用いたパッシベーション膜のいずれも−１０％以内であり、キャリアライフタイムの低下が小さいことがわかった。【０３４１】
熱処理（焼成）後の酸化バナジウム／酸化アルミニウムの比率（質量比）により、異なる結果ではあるが、パッシベーション材料（ａ２−２）〜（ａ２−７）については、熱処理（焼成）後にいずれも負の固定電荷を示し、キャリアライフタイムもある程度の値を示していることから、パッシベーション膜として機能することが示唆された。パッシベーション材料（ａ２−２）〜（ａ２−７）から得られるパッシベーション膜は、いずれも安定的に負の固定電荷を示し、ｐ型のシリコン基板のパッシベーションとしても好適に用いることができることが分かった。【０３４２】
【表７】
2014014110.tif 000012
【０３４３】
［参考実施例２−３］
熱処理（焼成）により酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）が得られる化合物として、市販のバナジウム（Ｖ）オキシトリエトキシド（構造式：ＶＯ（ＯＣ２Ｈ５）３、分子量：２０２．１３）を１．０２ｇ（０．０１０ｍｏｌ）と、熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる化合物として、市販のアルミニウムトリイソプロポキシド（構造式：Ａｌ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）３、分子量：２０４．２５）を２．０４ｇ（０．０１０ｍｏｌ）とをシクロヘキサン６０ｇに溶解して、濃度５質量％のパッシベーション材料（ｂ２−１）を調製した。【０３４４】
パッシベーション材料（ｂ２−１）を、濃度０．４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチのｐ型のシリコン基板（８Ω・ｃｍ〜１２Ω・ｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上において１２０℃、３分間のプリベークを行った。その後、窒素雰囲気下で、６５０℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、酸化アルミニウム及び酸化バナジウムを含むパッシベーション膜を得た。エリプソメーターにより膜厚を測定したところ、６０ｎｍであった。元素分析の結果、Ｖ／Ａｌ／Ｃ＝６４／３３／３（質量％）であることがわかった。パッシベーション膜のＦＴ−ＩＲを測定したところ、１２００ｃｍ−１付近に、ごくわずかのアルキル基に起因するピークが見られた。【０３４５】
次に、上記のパッシベーション膜上に、メタルマスクを介して、直径１ｍｍのアルミ電極を複数個蒸着により形成し、ＭＩＳ（metal-insulator-semiconductor；金属−絶縁体−半導体）構造のキャパシタを作製した。このキャパシタの静電容量の電圧依存性（Ｃ−Ｖ特性）を市販のプローバー及びＬＣＲメーター（ＨＰ社、４２７５Ａ）により測定した。その結果、フラットバンド電圧（Ｖｆｂ）が理想値の−０．８１Ｖから、＋０．１０Ｖにシフトしたことが判明した。このシフト量からパッシベーション材料（ｂ２−１）から得たパッシベーション膜は、固定電荷密度（Ｎｆ）が−６．２×１０１１ｃｍ−２で負の固定電荷を示すことがわかった。【０３４６】
上記と同様に、パッシベーション材料（ｂ２−１）を８インチのｐ型のシリコン基板の両面に塗布し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６００℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（（株）コベルコ科研、ＲＴＡ−５４０）により行った。その結果、キャリアライフタイムは４００μｓであった。比較のために、同じ８インチのｐ型のシリコン基板をヨウ素パッシベーション法によりパッシベーションして測定したところ、キャリアライフタイムは、１１００μｓであった。【０３４７】
以上のことから、パッシベーション材料（ｂ２−１）を熱処理（焼成）して得られるパッシベーション膜は、ある程度のパッシベーション性能を示し、負の固定電荷を示すことがわかった。【０３４８】
［参考実施例２−４］
市販のバナジウム（Ｖ）オキシトリエトキシド（構造式：ＶＯ（ＯＣ２Ｈ５）３、分子量：２０２．１３）を１．５２ｇ（０．００７５ｍｏｌ）と、市販のアルミニウムトリイソプロポキシド（構造式：Ａｌ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）３、分子量：２０４．２５）を１．０２ｇ（０．００５ｍｏｌ）と、ノボラック樹脂１０ｇとを、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート１０ｇとシクロヘキサン１０ｇに溶解して、パッシベーション材料（ｂ２−２）を調製した。【０３４９】
パッシベーション材料（ｂ２−２）を、濃度０．４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチのｐ型のシリコン基板（８Ω・ｃｍ〜１２Ω・ｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上に置いて１２０℃、３分間のプリベークを行った。その後、窒素雰囲気下で、６５０℃、１時間の加熱を行い、酸化アルミニウム及び酸化バナジウムを含むパッシベーション膜を得た。エリプソメーターにより膜厚を測定したところ、２２ｎｍであった。元素分析の結果、Ｖ／Ａｌ／Ｃ＝７１／２２／７（質量％）であることがわかった。パッシベーション膜のＦＴ−ＩＲを測定したところ、１２００ｃｍ−１付近に、ごくわずかのアルキル基に起因するピークが見られた。【０３５０】
次に、上記のパッシベーション膜上に、メタルマスクを介して、直径１ｍｍのアルミ電極を複数個蒸着により形成し、ＭＩＳ（metal-insulator-semiconductor；金属−絶縁体−半導体）構造のキャパシタを作製した。このキャパシタの静電容量の電圧依存性（Ｃ−Ｖ特性）を市販のプローバー及びＬＣＲメーター（ＨＰ社、４２７５Ａ）により測定した。その結果、フラットバンド電圧（Ｖｆｂ）が理想値の−０．８１Ｖから、＋０．０３Ｖにシフトしたことが判明した。このシフト量からパッシベーション材料（ｂ２−２）から得たパッシベーション膜は、固定電荷密度（Ｎｆ）が−２．０×１０１１ｃｍ−２で負の固定電荷を示すことがわかった。【０３５１】
上記と同様に、パッシベーション材料（ｂ２−２）を８インチのｐ型のシリコン基板の両面に塗布し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６００℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（（株）コベルコ科研、ＲＴＡ−５４０）により行った。その結果、キャリアライフタイムは１７０μｓであった。比較のために、同じ８インチのｐ型のシリコン基板をヨウ素パッシベーション法によりパッシベーションして測定したところ、キャリアライフタイムは、１１００μｓであった。【０３５２】
以上のことから、パッシベーション材料（ｂ２−２）が硬化したパッシベーション膜は、ある程度のパッシベーション性能を示し、負の固定電荷を示すことがわかった。【０３５３】
＜バナジウム族元素の酸化物として酸化タンタルを使用した場合＞
［参考実施例２−５］
熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］と、熱処理により酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、Ｔａ−１０−Ｐ、濃度１０質量％］とを比率を変えて混合して、表８に示すパッシベーション材料（ｃ２−１）〜（ｃ２−６）を調製した。【０３５４】
パッシベーション材料（ｃ２−１）〜（ｃ２−６）のそれぞれを濃度０．４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチのｐ型のシリコン基板（８Ω・ｃｍ〜１２Ω・ｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上に置いて１２０℃、３分間のプリベークを行った。その後、窒素雰囲気下で、７００℃、３０分の熱処理（焼成）を行い、酸化アルミニウム及び酸化タンタルを含むパッシベーション膜を得た。このパッシベーション膜を用いて、静電容量の電圧依存性を測定し、そこから固定電荷密度を算出した。【０３５５】
次いで、パッシベーション材料（ｃ２−１）〜（ｃ２−６）のそれぞれを８インチのｐ型のシリコン基板の両面に塗布し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６５０℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（（株）コベルコ科研、ＲＴＡ−５４０）により行った。【０３５６】
得られた結果を表８にまとめた。またサンプルの作製から１４日後に、再度キャリアライフタイムを測定したところ、キャリアライフタイムの低下は、表８に示すパッシベーション材料（ｃ２−１）〜（ｃ２−６）を用いたパッシベーション膜のいずれも−１０％以内であり、キャリアライフタイムの低下が小さいことがわかった。【０３５７】
熱処理（焼成）後の酸化タンタル／酸化アルミニウムの比率（質量比）により、異なる結果ではあるが、パッシベーション材料（ｃ２−１）〜（ｃ２−６）については、熱処理（焼成）後にいずれも負の固定電荷を示し、キャリアライフタイムもある程度の値を示していることから、パッシベーション膜として機能することが示唆された。【０３５８】
【表８】
2014014110.tif 000013
【０３５９】
［参考実施例２−６］
熱処理（焼成）により酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が得られる化合物として、市販のタンタル（Ｖ）メトキシド（構造式：Ｔａ（ＯＣＨ３）５、分子量：３３６．１２）を１．１８ｇ（０．００２５ｍｏｌ）と、熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる化合物として、市販のアルミニウムトリイソプロポキシド（構造式：Ａｌ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）３、分子量：２０４．２５）を２．０４ｇ（０．０１０ｍｏｌ）とをシクロヘキサン６０ｇに溶解して、濃度５質量％のパッシベーション材料（ｄ２−１）を調製した。【０３６０】
パッシベーション材料（ｄ２−１）を、濃度０．４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチのｐ型のシリコン基板（８Ω・ｃｍ〜１２Ω・ｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上に置いて１２０℃、３分間のプリベークをした。その後、窒素雰囲気下で、７００℃、１時間の加熱を行い、酸化アルミニウム及び酸化タンタルを含むパッシベーション膜を得た。エリプソメーターにより膜厚を測定したところ、４０ｎｍであった。元素分析の結果、Ｔａ／Ａｌ／Ｃ＝７５／２２／３（ｗｔ％）であることがわかった。パッシベーション膜のＦＴ−ＩＲを測定したところ、１２００ｃｍ−１付近に、ごくわずかのアルキル基に起因するピークが見られた。【０３６１】
次に、上記のパッシベーション膜上に、メタルマスクを介して、直径１ｍｍのアルミ電極を複数個蒸着により形成し、ＭＩＳ（metal-insulator-semiconductor；金属−絶縁体−半導体）構造のキャパシタを作製した。このキャパシタの静電容量の電圧依存性（Ｃ−Ｖ特性）を市販のプローバー及びＬＣＲメーター（ＨＰ社、４２７５Ａ）により測定した。その結果、フラットバンド電圧（Ｖｆｂ）が理想値の−０．８１Ｖから、−０．３０Ｖにシフトしたことが判明した。このシフト量から、パッシベーション材料（ｄ２−１）から得たパッシベーション膜は、固定電荷密度（Ｎｆ）が−６．２×１０１０ｃｍ−２で負の固定電荷を示すことがわかった。【０３６２】
上記と同様に、パッシベーション材料（ｄ２−１）を８インチのｐ型のシリコン基板の両面に塗布し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６００℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（（株）コベルコ科研、ＲＴＡ−５４０）により行った。その結果、キャリアライフタイムは６１０μｓであった。比較のために、同じ８インチのｐ型のシリコン基板をヨウ素パッシベーション法によりパッシベーションして測定したところ、キャリアライフタイムは、１１００μｓであった。【０３６３】
以上のことから、パッシベーション材料（ｄ２−１）を熱処理して得られるパッシベーション膜は、ある程度のパッシベーション性能を示し、負の固定電荷を示すことがわかった。【０３６４】
［参考実施例２−７］
熱処理（焼成）により酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が得られる化合物として、市販のタンタル（Ｖ）メトキシド（構造式：Ｔａ（ＯＣＨ３）５、分子量：３３６．１２）１．１８ｇ（０．００５ｍｏｌ）と、熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる化合物として、市販のアルミニウムトリイソプロポキシド（構造式：Ａｌ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）３、分子量：２０４．２５）を１．０２ｇ（０．００５ｍｏｌ）と、ノボラック樹脂１０ｇとを、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート１０ｇとシクロヘキサン１０ｇの混合物に溶解して、パッシベーション材料（ｄ２−２）を調製した。【０３６５】
パッシベーション材料（ｄ２−２）を、濃度０．４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチのｐ型のシリコン基板（８Ω・ｃｍ〜１２Ω・ｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上において１２０℃、３分間のプリベークをした。その後、窒素雰囲気下で、６５０℃、１時間の加熱を行い、酸化アルミニウム及び酸化タンタルを含むパッシベーション膜を得た。エリプソメーターにより膜厚を測定したところ、１８ｎｍであった。元素分析の結果、Ｔa／Ａｌ／Ｃ＝７２／２０／８（ｗｔ％）であることがわかった。パッシベーション膜のＦＴ−ＩＲを測定したところ、１２００ｃｍ−１付近に、ごくわずかのアルキル基に起因するピークが見られた。【０３６６】
次に、上記のパッシベーション膜上に、メタルマスクを介して、直径１ｍｍのアルミ電極を複数個蒸着により形成し、ＭＩＳ（metal-insulator-semiconductor；金属−絶縁体−半導体）構造のキャパシタを作製した。このキャパシタの静電容量の電圧依存性（Ｃ−Ｖ特性）を市販のプローバー及びＬＣＲメーター（ＨＰ社、４２７５Ａ）により測定した。その結果、フラットバンド電圧（Ｖｆｂ）が理想値の−０．８１Ｖから、−０．４３Ｖにシフトしたことが判明した。このシフト量から、パッシベーション材料（ｄ−２）から得たパッシベーション膜は、固定電荷密度（Ｎｆ）が−５．５×１０１０ｃｍ−２で負の固定電荷を示すことがわかった。【０３６７】
上記と同様に、パッシベーション材料（ｄ２−２）を８インチのｐ型のシリコン基板の両面に塗布し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６００℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（（株）コベルコ科研、ＲＴＡ−５４０）により行った。その結果、キャリアライフタイムは２５０μｓであった。比較のために、同じ８インチのｐ型のシリコン基板をヨウ素パッシベーション法によりパッシベーションして測定したところ、キャリアライフタイムは、１１００μｓであった。【０３６８】
以上のことから、パッシベーション材料（ｄ２−２）を熱処理（焼成）して得たパッシベーション膜は、ある程度のパッシベーション性能を示し、負の固定電荷を示すことがわかった。【０３６９】
＜２種以上のバナジウム族元素の酸化物を使用した場合＞
［参考実施例２−８］
熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］、熱処理（焼成）により酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、Ｖ−０２、濃度２質量％］、及び熱処理（焼成）により酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、Ｔａ−１０−Ｐ、濃度１０質量％］を混合して、塗布型材料であるパッシベーション材料（ｅ２−１）を調製した（表９参照）。【０３７０】
熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］、熱処理（焼成）により酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所Ｖ−０２、濃度２質量％］、及び熱処理（焼成）により酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、Ｎｂ−０５、濃度５質量％］を混合して、塗布型材料であるパッシベーション材料（ｅ２−２）を調製した（表９参照）。【０３７１】
熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］、熱処理（焼成）により酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所Ｔａ−１０−Ｐ、濃度１０質量％］、及び熱処理（焼成）により酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所Ｎｂ−０５、濃度５質量％］を混合して、塗布型材料であるパッシベーション材料（ｅ２−３）を調製した（表９参照）。【０３７２】
熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］、熱処理（焼成）により酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所Ｖ−０２、濃度２質量％］、熱処理（焼成）により酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所Ｔａ−１０−Ｐ、濃度１０質量％］、及び熱処理（焼成）により酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所Ｎｂ−０５、濃度５質量％］を混合して、塗布型材料であるパッシベーション材料（ｅ２−４）を調製した（表９参照）。【０３７３】
パッシベーション材料（ｅ２−１）〜（ｅ２−４）のそれぞれを、参考実施例２−１と同様に、濃度０．４９質量％のフッ酸で自然酸化膜をあらかじめ除去した７２５μｍ厚で８インチのｐ型のシリコン基板（８Ω・ｃｍ〜１２Ω・ｃｍ）の片面に回転塗布し、ホットプレート上に置いて１２０℃、３分間のプリベークをした。その後、窒素雰囲気下で、６５０℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、酸化アルミニウムと２種以上のバナジウム族元素の酸化物を含むパッシベーション膜を得た。【０３７４】
上記で得られたパッシベーション膜を用いて、静電容量の電圧依存性を測定し、そこから固定電荷密度を算出した。【０３７５】
次いで、パッシベーション材料（ｅ２−１）〜（ｅ２−４）のそれぞれを８インチのｐ型のシリコン基板の両面に塗布し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６５０℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（（株）コベルコ科研、ＲＴＡ−５４０）により行った。【０３７６】
得られた結果を表９にまとめた。【０３７７】
熱処理（焼成）後の２種以上のバナジウム族元素の酸化物と酸化アルミニウムの比率（質量比）により、異なる結果ではあるが、パッシベーション材料（ｅ２−１）〜（ｅ２−４）を用いたパッシベーション膜については、熱処理（焼成）後にいずれも負の固定電荷を示し、キャリアライフタイムもある程度の値を示していることから、パッシベーション膜として機能することが示唆された。【０３７８】
【表９】
2014014110.tif 000014
【０３７９】
［参考実施例２−９］
参考実施例２−１と同様に、熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、ＳＹＭ−ＡＬ０４、濃度２．３質量％］と、熱処理（焼成）により酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、Ｖ−０２、濃度２質量％］、又は熱処理（焼成）により酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が得られる市販の有機金属薄膜塗布型材料［（株）高純度化学研究所、Ｔａ−１０−Ｐ、濃度１０質量％］を混合して、塗布型材料であるパッシベーション材料（ｆ２−１）〜（ｆ２−８）を調製した（表１０参照）。【０３８０】
また、酸化アルミニウムを単独で用いたパッシベーション材料（ｆ２−９）を調製した（表１０参照）。【０３８１】
参考実施例２−１と同様に、パッシベーション材料（ｆ２−１）〜（ｆ２−９）のそれぞれをｐ型のシリコン基板の片面に塗布し、その後、熱処理（焼成）を行って、パッシベーション膜を作製し、それを用いて、静電容量の電圧依存性を測定し、そこから固定電荷密度を算出した。【０３８２】
更に、参考実施例２−１と同様に、パッシベーション材料（ｆ２−１）〜（ｆ２−９）のそれぞれをｐ型のシリコン基板の両面に塗布し、熱処理（焼成）して得られたサンプルを用いて、キャリアライフタイムを測定した。得られた結果を表１０にまとめた。【０３８３】
表１０に示すように、パッシベーション材料中の酸化アルミニウム／酸化バナジウム又は酸化タンタルが９０／１０及び８０／２０の場合には、固定電荷密度の値にばらつきが大きく、負の固定電荷密度を安定的に得ることができなかったが、酸化アルミニウムと酸化ニオブを用いることで負の固定電荷密度を実現できることが確認できた。酸化アルミニウム／酸化バナジウム又は酸化タンタルが９０／１０及び８０／２０のパッシベーション材料を用いてＣＶ法により測定した際には、場合によって正の固定電荷を示すパッシベーション膜となるため、負の固定電荷を安定的に示すまでには至っていないことが判る。なお、正の固定電荷を示すパッシベーション膜は、ｎ型のシリコン基板のパッシベーション膜として使用可能である。一方、酸化アルミニウムが１００質量％となるパッシベーション材料（ｆ２−９）では、負の固定電荷密度を得ることができなかった。【０３８４】
【表１０】
2014014110.tif 000015
【０３８５】
［参考実施例２−１０］
シリコン基板１０１として、ボロンをドーパントとした単結晶シリコン基板を用いて、図１４に示す構造の太陽電池素子を作製した。シリコン基板１０１の表面をテクスチャー処理した後、塗布型のリン拡散材を受光面側のみに塗布し、熱処理により拡散層１０２（リン拡散層）を形成した。その後、塗布型のリン拡散材を希フッ酸で除去した。【０３８６】
次に、受光面側に、受光面反射防止膜１０３として、プラズマＣＶＤでＳｉＮ膜を形成した。その後、参考実施例２−１で調製したパッシベーション材料（ａ２−１）を、インクジェット法により、シリコン基板１０１の裏面側に、コンタクト領域（開口部ＯＡ）を除いた領域に塗布した。その後、熱処理を行って、開口部ＯＡを有するパッシベーション膜１０７を形成した。また、パッシベーション膜１０７として、参考実施例２−５で調製したパッシベーション材料（ｃ２−１）を用いたサンプルも別途作製した。【０３８７】
次に、シリコン基板１０１の受光面側に形成された受光面反射防止膜１０３（ＳｉＮ膜）の上に、銀を主成分とするペーストを所定のフィンガー電極及びバスバー電極の形状でスクリーン印刷した。裏面側においては、アルミニウムを主成分とするペーストを全面にスクリーン印刷した。その後、８５０℃で熱処理（ファイアスルー）を行って、電極（第１電極１０５及び第２電極１０６）を形成し、且つ裏面の開口部ＯＡの部分にアルミニウムを拡散させて、ＢＳＦ層１０４を形成して、図１４に示す構造の太陽電池素子を形成した。【０３８８】
尚、ここでは、受光面の銀電極の形成に関しては、ＳｉＮ膜に穴あけをしないファイアスルー工程を記載したが、ＳｉＮ膜に初めに開口部ＯＡをエッチング等により形成し、その後に銀電極を形成することもできる。【０３８９】
比較のために、上記作製工程のうち、パッシベーション膜１０７の形成を行わず、裏面側の全面にアルミニウムペーストを印刷し、ＢＳＦ層１０４と対応するｐ＋層１１４及び第２電極と対応する電極１１６を全面に形成して、図１１の構造の太陽電池素子を形成した。これらの太陽電池素子について、特性評価（短絡電流、開放電圧、曲線因子及び変換効率）を行った。特性評価は、ＪＩＳ−Ｃ−８９１３（２００５年度）及びＪＩＳ−Ｃ−８９１４（２００５年度）に準拠して測定した。その結果を表１１に示す。【０３９０】
表１１より、パッシベーション膜１０７を有する太陽電池素子は、パッシベーション膜１０７を有しない太陽電子素子と比較すると、短絡電流及び開放電圧が共に増加しており、変換効率（光電変換効率）が最大で０．６％向上することが判明した。【０３９１】
【表１１】
2014014110.tif 000016
【０３９２】
日本国特許出願第２０１２−１６０３３６号、第２０１２−２１８３８９号、第２０１３−０１１９３４号、第２０１３−０４０１５３号及び第２０１３−１０３５７０号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。
【図１】
2014014110.tif 000018
【図２】
2014014110.tif 000019
【図３】
2014014110.tif 000020
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014014110.tif 000024
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2014014110.tif 000029
【図１３】
2014014110.tif 000030
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年1月9日(2015.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
式（Ｉ）化合物がキレート構造を有する場合、キレート構造の数は１〜５であれば特に制限されない。キレート構造に寄与するカルボニル基数には特に制限はないが、ＭがＮｂである場合にはキレート構造に寄与するカルボニル基数が１〜５であることが好ましく、ＭがＴａである場合にはキレート構造に寄与するカルボニル基数が１〜５であることが好ましく、ＭがＶＯである場合にはキレート構造に寄与するカルボニル基数が１〜３であることが好ましく、ＭがＹである場合にはキレート構造に寄与するカルボニル基数が１〜３であることが好ましく、ＭがＨｆである場合にはキレート構造に寄与するカルボニル基数が１〜４であることが好ましい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
特定有機アルミニウム化合物は、アルミニウムアルコキシド、アルミニウムキレート等と呼ばれる化合物を包含し、アルミニウムアルコキシド構造に加えてアルミニウムキレート構造を有していることが好ましい。また、Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujutsu Ronbunshi, vol.97, pp369-399(1989)にも記載されているように、有機アルミニウム化合物は熱処理（焼成）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）となる。このとき、形成された酸化アルミニウムはアモルファス状態となりやすいため、４配位酸化アルミニウム層が半導体基板との界面付近に形成されやすく、４配位酸化アルミニウムに起因する大きな負の固定電荷をもつことができると考えられる。結果として優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層を形成することができるものと考えられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
また一般式（ＩＩ）においてｎが１〜３である特定有機アルミニウム化合物として具体的には、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート〔（エチルアセトアセタト）アルミニウムイソプロポキシド〕、トリス（エチルアセトアセタト）アルミニウム等を挙げることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
そして、図１（６）に示すように、受光面のｎ＋型拡散層２上に、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法等によって、窒化ケイ素等の反射防止膜４を膜厚９０ｎｍ前後で設ける。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６７】
このキャパシタの静電容量の電圧依存性（Ｃ−Ｖ特性）を、市販のプローバー及びＬＣＲメータ（ＨＰ社、４２７５Ａ）により測定した。ここで、横軸に電圧、縦軸に静電容量をプロットしたＣ−Ｖ曲線において、電圧値を上げていった際に、静電容量が減少し始める電圧値（Ｖｆｂ：フラットバンド電圧）を測定し、パッシベーション層を形成しない場合の理想的なフラットバンド電圧（Φｍｓ；−０．８１［Ｖ］）との差を算出した。次いで、上記フラットバンド電圧の差分（Ｖｆｂ−Φｍｓ）と、静電容量の測定値、アルミニウム電極の面積、及び素電荷から、固定電荷密度Ｎｆを算出した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８４】
＜実施例７＞
パッシベーション層形成用組成物の調製において、ペンタエトキシニオブ（北興化学工業株式会社、構造式：Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５、分子量：３１８．２）、ペンタ−ｎ−ブトキシタンタル（株式会社高純度化学研究所、構造式：Ｔａ（Ｏ−ｎ−Ｃ４Ｈ９）５、分子量：５４６．４）、テルピネオール、及びエチルセルロース（ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ）を用いた。具体的には、各成分の含有量を、ペンタエトキシニオブを１．４ｇ、ペンタ−ｎ−ブトキシタンタルを１．０ｇ、テルピネオールを１７．３ｇ、及びエチルセルロースを０．３ｇと変更したこと以外は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物５を調製した。
その後は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物５のチキソ性の評価、保存安定性の評価、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、及びパッシベーション層７の実効ライフタイムの評価を行い、厚さ及び固定電荷密度を測定した。更に実施例１と同様にして、太陽電池素子７及び太陽電池７を作製し、発電性能を評価した。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８６】
＜比較例１＞
半導体基板へのパッシベーション層形成において、パッシベーション層形成用組成物を用いずに、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなるパッシベーション層Ｃ１を形成した。
具体的には、原子層堆積装置を用いて、Ａｌ２Ｏ３層が２０ｎｍの厚さになるよう、成膜条件を調整した。尚、成膜後の膜厚は干渉式膜厚計（Ｆ２０膜厚測定システム、フィルメトリクス株式会社）を用いて測定した。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８８】
＜比較例２＞
実施例１におけるパッシベーション層形成用組成物の調製において、式（Ｉ）化合物（ＭはＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｙ又はＨｆから選ばれる金属元素を含む）を用いずに、表１に示すように、トリエトキシビスマス（株式会社高純度化学研究所、構造式：Ｂｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、分子量３４４．２）、テルピネオール、及びエチルセルロース（ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ）からなるパッシベーション層形成用組成物Ｃ２を調製した。
その後は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物Ｃ２のチキソ性の評価、保存安定性の評価、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、及びパッシベーション層Ｃ２の実効ライフタイムの評価を行い、厚さ及び固定電荷密度を測定した。更に実施例１と同様にして、太陽電池素子Ｃ２及び太陽電池Ｃ２を作製し、発電性能を評価した。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８９】
＜比較例３＞
実施例１におけるパッシベーション層形成用組成物の調製において、式（Ｉ）化合物（ＭはＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｙ又はＨｆから選ばれる金属元素を含む）を用いずに、表１に示すように、テトラ−ｉ−プロポキシチタン（株式会社高純度化学研究所、構造式：Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ３Ｈ７）４、分子量２８４．２）、テルピネオール、及びエチルセルロース（ＥＴＨＯＣＥＬ２００ｃｐｓ）からなるパッシベーション層形成用組成物Ｃ３を調製した。
その後は、実施例１と同様にして、パッシベーション層形成用組成物Ｃ３のチキソ性の評価、保存安定性の評価、印刷性（印刷ムラ及び印刷滲み）の評価、パッシベーション層Ｃ３の実効ライフタイムの評価及び厚さを測定した。更に実施例１と同様にして、太陽電池素子Ｃ３及び太陽電池Ｃ３を作製し、発電性能を評価した。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９５】
実施例１〜８及び比較例１〜４で実施したパッシベーション層形成用組成物のせん断粘度、チキソ性、保存安定性の評価結果及び印刷性の評価結果、ライフタイム及び膜厚の測定結果、並びに、太陽電池の発電性能の評価結果を表２に示す。
実施例１〜８で作製したパッシベーション層形成用組成物は、いずれも保存安定性及び印刷性が良好であることが分かった。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４７】
その後、拡散層１０２の上に、受光面反射防止膜１０３である窒化ケイ素膜を形成する。受光面反射防止膜１０３を形成する方法は特に制限されない。受光面反射防止膜１０３は、厚さが５０〜１００ｎｍの範囲、屈折率が１．９〜２．２の範囲となるように形成することが好ましい。受光面反射防止膜１０３は、窒化ケイ素膜に限られず、酸化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜等であってもよい。窒化ケイ素膜等の受光面反射防止膜１０３は、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ等の方法で作製でき、３５０℃〜５００℃の温度範囲で形成可能なプラズマＣＶＤで作製することが好ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２７０】
熱処理（焼成）後の酸化ニオブ／酸化アルミニウムの比率（質量比）により、異なる結果ではあるが、パッシベーション材料（ａ−２）〜（ａ−７）については、熱処理（焼成）後にキャリアライフタイムもある程度の値を示していることから、パッシベーション膜として機能することが示唆された。パッシベーション材料（ａ−２）〜（ａ−７）から得られるパッシベーション膜は、いずれも安定的に負の固定電荷を示し、ｐ型のシリコン基板のパッシベーション膜としても好適に用いることができることが分かった。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２８０】
上記と同様に、パッシベーション材料（ｃ−２）を８インチのｐ型のシリコン基板の両面に付与し、プリベークして、窒素雰囲気下で、６００℃、１時間の熱処理（焼成）を行い、シリコン基板の両面がパッシベーション膜で覆われたサンプルを作製した。このサンプルのキャリアライフタイムをライフタイム測定装置（株式会社コベルコ科研、ＲＴＡ−５４０）により行った。その結果、キャリアライフタイムは２００μｓであった。比較のために、同じ８インチのｐ型のシリコン基板をヨウ素パッシベーション法によりパッシベーションして測定したところ、キャリアライフタイムは、１１００μｓであった。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２８６】
パッシベーション材料（ｂ−１）〜（ｂ−６）から得られるパッシベーション膜は、キャリアライフタイムがいずれも大きくパッシベーションとしての機能があることがわかった。また、酸化ニオブ／酸化アルミニウムが１０／９０及び２０／８０の場合には、固定電荷密度の値にばらつきが大きく、負の固定電荷密度を安定的に得ることができなかったが、酸化アルミニウムと酸化ニオブを用いることで負の固定電荷密度を実現できることが確認できた。酸化ニオブ／酸化アルミニウムが１０／９０及び２０／８０のパッシベーション材料を用いてＣＶ法により測定した際には、場合によって正の固定電荷を示すパッシベーション膜となるため、負の固定電荷を安定的に示すまでには至っていないことが分かる。なお、正に固定電荷を示すパッシベーション膜は、ｎ型のシリコン基板のパッシベーション膜として使用可能である。
一方、酸化アルミニウムが１００質量％となるパッシベーション材料（ｂ−７）では、負の固定電荷密度を得ることができなかった。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３４１】
熱処理（焼成）後の酸化バナジウム／酸化アルミニウムの比率（質量比）により、異なる結果ではあるが、パッシベーション材料（ａ２−２）〜（ａ２−７）については、熱処理（焼成）後にいずれも負の固定電荷を示し、キャリアライフタイムもある程度の値を示していることから、パッシベーション膜として機能することが示唆された。パッシベーション材料（ａ２−２）〜（ａ２−７）から得られるパッシベーション膜は、いずれも安定的に負の固定電荷を示し、ｐ型のシリコン基板のパッシベーション膜としても好適に用いることができることが分かった。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３９０】
表１１より、パッシベーション膜１０７を有する太陽電池素子は、パッシベーション膜１０７を有しない太陽電池素子と比較すると、短絡電流及び開放電圧が共に増加しており、変換効率（光電変換効率）が最大で０．６％向上することが判明した。
【国際調査報告】
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