(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型結晶シリコンからなり、受光面である一主面と当該一主面に背向する他主面とを有する基板を複数隣接して配置し、複数の前記基板のそれぞれに異なる電圧を印加することにより、前記他主面上の領域に、前記基板から離れる方向成分を有する電界を生じさせた状態で、前記基板をアルカリ性エッチング液に浸漬してエッチングする工程と、
前記エッチングされた基板を用いて、前記他主面上にｐ型アモルファスシリコン層およびｎ型アモルファスシリコン層を形成して光電変換部を作製する工程と、
前記光電変換部の上に、第１及び第２の電極を形成する工程と、
を備える、
太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記エッチングされた基板を用いて、前記一主面上にアモルファスシリコン層と反射抑制層とを形成する工程を、さらに備える、
請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法及び半導体材料からなる基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、改善された光電変換効率を実現し得る太陽電池として、裏面接合型の太陽電池が知られている。例えば特許文献１には、半導体材料からなる基板と、基板の一主面の上に設けられたｐ型半導体層及びｎ型半導体層とを有する裏面接合型の太陽電池が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
裏面接合型の太陽電池などにおいては、光の入射効率を高めるために、半導体材料からなる基板の一主面にテクスチャ構造を形成する一方、電極の形状精度を高めるために、他主面にはテクスチャ構造を形成しないことも考えられる。
【０００５】
本発明は、一主面にテクスチャ構造が設けられた半導体材料からなる基板を備える太陽電池を好適に製造し得る方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る太陽電池の製造方法では、半導体材料からなる基板の他主面上の領域に、基板から離れる方向成分を有する電界を生じさせた状態で、基板をアルカリ性エッチング液に浸漬してエッチングする。エッチングされた基板を用いて光電変換部を作製する。光電変換部の上に、第１及び第２の電極を形成する。
【０００７】
本発明に係る半導体材料からなる基板の製造方法では、半導体材料からなる基板の他主面上の領域に、基板から離れる方向成分を有する電界を生じさせた状態で、基板をアルカリ性エッチング液に浸漬してエッチングすることにより、一主面に凹凸構造が設けられた半導体材料からなる基板を得る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、一主面にテクスチャ構造が設けられた半導体材料からなる基板を備える太陽電池を好適に製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態におけるエッチング工程を説明するための模式図である。
【図２】本発明の一実施形態において製造された太陽電池の略図的断面図である。
【図３】第１の変形例におけるエッチング工程を説明するための模式図である。
【図４】第２の変形例におけるエッチング工程を説明するための模式図である。
【図５】第３の変形例におけるエッチング工程を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態
は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１１】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１２】
本実施形態では、図２に示す太陽電池１の製造方法について説明する。
【００１３】
まず、図１に示される半導体材料からなる基板２０を用意する。基板２０は、例えば、結晶シリコンなどにより構成することができる。本実施形態では、基板２０がｎ型結晶シリコンからなる例について説明する。
【００１４】
基板２０は、例えば、ｎ型結晶シリコンのインゴットをワイヤーソーなどを用いてスライスした後に、表面を等方性エッチングして平坦化することにより作製することができる。
【００１５】
次に、基板２０をエッチングするエッチング工程を行う。具体的には、基板２０の主面２０ｂ上の領域（主面２０ｂ近傍の領域）に、基板２０から離れる方向成分を有する電界を生じさせた状態で基板２０をアルカリ性エッチング液２１に浸漬する。具体的には、複数の基板２０を対向して配し、隣り合う基板２０の間に電圧を印加し、一方の基板２０の主面２０ｂに印加する電圧を他方の基板２０の主面２０ａに印加する電圧より高くすることによって、基板２０の主面２０ｂと他方の基板２０の主面２０ａとの間に、電界を生じさせる。もっとも、基板２０の主面２０ｂ上の領域に電圧を生じさせる方法は、特に限定されない。例えば、図３に示されるように、基板２０の主面２０ｂをマイナス電位を有する電極３０に対向させると共に、隣り合う基板２０の主面２０ａ同士を対向させることにより、主面２０ａと主面２０ｂとの間に電圧を印加してもよい。
【００１６】
本実施形態による基板２０のエッチングの原理は、次のように考えられる。基板２０の主面２０ｂの電位が隣接する基板２０の主面２０ａの電位よりも高くされているため、基板２０の主面２０ｂ側の表層が陽極酸化される。よって、基板２０の主面２０ｂ側に、例えば酸化ケイ素からなる酸化皮膜が形成される。ここで、酸化皮膜は、半導体材料よりもアルカリ性エッチング液２１に対する溶解度が低い。また、酸化皮膜には、ピンホールが形成され難い。従って、主面２０ａは異方性エッチングされる一方、主面２０ｂは、異方性エッチングされにくい。従って、図２に示される、主面１０ａにテクスチャ構造が設けられており、主面１０ｂにテクスチャ構造が実質的に設けられていない半導体材料からなる基板１０を好適に作製することができる。
【００１７】
この方法では、窒化ケイ素や酸化ケイ素などからなる、主面２０ｂを保護するための保護膜を主面２０ｂ上に必ずしも設ける必要がないため、基板１０を容易に製造することができる。もっとも、窒化ケイ素や酸化ケイ素などからなる、主面２０ｂを保護するための保護膜を主面２０ｂ上に設けることにより、主面２０ｂにテクスチャ構造が設けられることをさらに抑制してもよい。この場合、例えば、単に保護膜を設けただけの場合とは異なり、保護膜にピンホールが形成されている場合であっても、主面２０ｂにテクスチャ構造が設けられることが効果的に抑制される。
【００１８】
なお、「テクスチャ構造」とは、表面反射を抑制し、光電変換部の光吸収量を増大させるために形成されている凹凸構造のことをいう。テクスチャ構造の具体例としては、（１００）面を有する単結晶シリコン基板の表面に異方性エッチングを施すことによって得ら
れるピラミッド状（四角錐状や、四角錐台状）の凹凸構造が挙げられる。
【００１９】
好ましく用いられるアルカリ性エッチング液２１の具体例としては、例えば、水酸化カリウム水溶液や水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ金属水酸化物水溶液、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウム）水やＥＤＰ(エチレンジアミンピレカテコール)などの有機アルカリ水溶液、およびこれらの中の２種類以上を含む混合液などが挙げられる。
【００２０】
次に、テクスチャ構造が形成された基板１０を用いて、図２に示される光電変換部１８を作製する。光電変換部１８は、基板１０を有するものである限り特に限定されない。以下、本実施形態における光電変換部１８の構成について説明する。
【００２１】
基板１０の主面（受光面）には、上述の方法によってテクスチャ構造が形成される。テクスチャ構造が形成された基板１０の主面１０ａの上には、実質的に真性なｉ型半導体層１７ｉと、基板１０と同じ導電型を有するｎ型半導体層１７ｎと、保護膜としての機能を兼ね備えた反射抑制層１６とがこの順番で設けられている。ｉ型半導体層１７ｉは、例えば実質的に真性なｉ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。ｉ型半導体層１７ｉは、例えば、数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みを有することが好ましい。ｎ型半導体層１７ｎは、例えば、ｎ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。反射抑制層１６は、例えば、窒化ケイ素などにより構成することができる。
【００２２】
基板１０の主面（裏面）１０ｂの上には、ｎ型半導体層１３ｎと、ｐ型半導体層１２ｐとが配されている。
【００２３】
ｎ型半導体層１３ｎは、主面１０ｂの一部分の上に配されている。ｎ型半導体層１３ｎは、例えば、ｎ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。ｎ型半導体層１３ｎと主面１０ｂとの間には、実質的に真性なｉ型半導体層１３ｉが配されている。ｉ型半導体層１３ｉは、例えば実質的に真性なｉ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。ｉ型半導体層１３ｉは、例えば、数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みを有することが好ましい。
【００２４】
ｐ型半導体層１２ｐは、主面１０ｂのｎ型半導体層１３ｎが配されていない部分の少なくとも一部の上に配されている。このｐ型半導体層１２ｐとｎ型半導体層１３ｎとにより主面１０ｂの実質的に全体が覆われている。ｐ型半導体層１２ｐは、例えば、ホウ素などのｐ型ドーパントを含むｐ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。ｐ型半導体層１２ｐと主面１０ｂとの間には、実質的に真性なｉ型半導体層１２ｉが配されている。ｉ型半導体層１２ｉは、例えば実質的に真性なｉ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。ｉ型半導体層１２ｉは、例えば、数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みを有することが好ましい。
【００２５】
次に、光電変換部１８の上に、ｎ側電極１４ｎ及びｐ側電極１５ｐを形成することにより、太陽電池１を完成させる。具体的には、ｎ型半導体層１３ｎの上にｎ側電極１４ｎを形成する。ｐ型半導体層１２ｐの上にｐ側電極１５ｐを形成する。電極１４ｎ、１５ｐは、それぞれ、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｓｎなどの少なくとも一種の金属により構成することができる。電極１４ｎ、１５ｐは、単一の導電層により構成されていてもよいし、複数の導電層の積層体により構成されていてもよい。
【００２６】
なお、本実施形態では、基板２０の主面２０ａと主面２０ｂとの間に電圧を印加することにより、主面２０ｂ上の領域に、基板２０から離れる方向成分を有する電界を生じさせる例について説明した。但し、本発明において、主面２０ｂ上の領域に、基板２０から離
れる方向成分を有する電界を生じさせる方法は、特に限定されない。例えば、図４に示されるように、ｎ型の基板２０の主面２０ｂの上にｐ型半導体層３１を形成し、基板２０に光照射を行うことにより、主面２０ｂ上の領域に、基板２０から離れる方向成分を有する電界を生じさせてもよい。
【００２７】
基板２０に光照射をすることにより主面２０ａと主面２０ｂとの間に電位差が生じる。このような基板２０を、主面２０ａと主面２０ｂとが向かい合うように並べると、並べられた複数の基板２０のうち両端の基板２０の間には並べた枚数に応じた電位差が生じることになる。しかし、複数の基板２０は電解質のアルカリ性エッチング液２１に浸されるため、両端の基板２０の電位差は、並べた枚数に応じた電位差より小さくなる。電位差の低下に応じた電界が、隣り合う基板２０の間に生じることとなる。従って、主面２０ｂの近傍に、基板２０から離れる方向成分を有する電界を生じさせることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、基板２０の主面２０ａと主面２０ｂとの間に電圧を印加することにより、基板２０の主面２０ｂの電位を主面２０ａの電位よりも高くする例について説明した。但し、本発明において、基板２０の主面２０ｂの電位を主面２０ａの電位よりも高くする方法は、特に限定されない。
【００２９】
例えば、図５に示されるように、ｎ型の基板２０の主面２０ｂの上方にマイナス電位を有する電極３２を配置することによって、主面２０ｂ上の領域に、基板２０から離れる方向成分を有する電界を生じさせてもよい。主面２０ｂ上の領域に、基板２０から離れる方向成分を有する電界を生じさせた状態で、主面２０ａが浸るようにアルカリ性エッチング液２１上に浮いた基板２０の主面２０ｂにアルカリ性エッチング液２１を吹き付ける。すると、主面２０ｂ上の領域には、基板２０と電極３２との電位差により電界が生じる。一方、主面２０ａは、アルカリ性エッチング液２１に浸されてエッチングされる。なお、図５に記載の方法において、電極の極性、位置、電位差などは適宜調整することができる。例えば、図５に記載の方法では、基板２０を所定の電位としたが、アルカリ性エッチング液２１内に図示しない電極をさらに設けて、その電極と電極３２との間に基板２０を配置してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１…太陽電池
１０…半導体材料からなる基板
１０ａ、１０ｂ…主面
１４ｎ、１５ｐ…電極
１８…光電変換部
２０…半導体材料からなる基板
２０ａ、２０ｂ…主面
２１…アルカリ性エッチング液
３１…ｐ型半導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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